JP2021024943A - 活性エネルギー線硬化型コーティング剤 - Google Patents

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Abstract

【課題】高硬度と高屈曲性を両立し、透明性及び耐擦傷性も兼ね備えた塗膜を形成可能な活性エネルギー線硬化型コーティング剤を提供する。【解決手段】ウレタンアクリレートを水酸基価の異なるペンタエリスリトールトリアクリレートから合成し、得られたウレタンアクリレートを混合した組成とする。【選択図】 なし

Description

本発明は、水酸基価が異なるペンタエリスリトールからそれぞれ合成したウレタンアクリレートの混合物を含む、活性エネルギー線硬化型コーティング剤に関する。
近年、液晶テレビ、携帯電話、通信機器、事務機器、生活機器等の多くの機器及びそれらの部品にポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂、ポリカーボネート(PC)樹脂、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)樹脂等の樹脂製フィルム及び成型品がガラス製の基板及び成型品に代わって広く使用されている。これらの樹脂はガラスに比べ軽量であり加工も容易であるが、耐候性に劣り表面が傷つき易いことから、保護層を設けることが一般的に行われている。このため、保護層には、硬度や耐擦傷性が求められるが、成形品やディスプレイ等の屈曲部にも使用され、近年では、フォルタブル若しくはローラブルな携帯用表示装置への利用も始まっていることから、高い屈曲性が求められるようになっている。また、フィルム上にコーティング剤を塗布して硬化する際に、硬化収縮によるカールの発生が生じ難いことも求められる。
従来、樹脂基材のコーティング剤として、活性エネルギー線硬化型コーティング剤が用いられており、種々の組成のコーティング剤が提案されている。
例えば、柔軟性、耐傷付き性、透明性に優れた硬化物を与えることを目的として、酸化チタン、ジルコニア、およびアルミナからなる群から選ばれる無機酸化物と、水酸基を1個以上有し、平均水酸基価が250〜700mgKOH/gであり、(メタ)アクリロイル基を1〜2個有する不飽和モノマーとを含む、活性エネルギー線硬化型樹脂組成物が提案されている(特許文献1)。
また、優れた塗工性を有し、かつ各種基材の表面に、高硬度及び耐擦傷性を有する塗膜を形成することを目的として、分子内に2個以上の(メタ)アクリロイル基を有する化合物と、光ラジカル重合開始剤と、多分岐ポリマーと、有機溶剤とを含む硬化性組成物が提案されている(特許文献2)。
また、塗膜成分として、ウレタンアクリレートを含む活性エネルギー線硬化型樹脂組成物及びそれを用いて形成された塗膜についても種々の報告がなされている。
例えば、硬度が高く、透明で、且つよりカールしにくい硬化塗膜を提供する事を目的として、反応性二重結合とイソシアネート基を有する単量体を含有する重合性単量体を重合させて得られるイソシアネート基含有重合体に、水酸基と(メタ)アクリロイル基とを有する化合物を反応させて得られる重合体を含有するコーティング用活性エネルギー線硬化型樹脂組成物が提案されている(特許文献3)。
また、耐擦傷性、透明性及び導電性の3つの特性を同時に充足させることを目的として、酸化錫を主成分とする導電性粉末及び紫外線硬化性ウレタン(メタ)アクリレートを含む、紫外線硬化性ハードコート剤が提案されている(特許文献4)。
また、表面硬度、屈曲性及び密着性に優れた塗膜を形成することを目的として、特定のアクリレートに、ジイソシアネートを付加させて得られる、アクリロイル基を有する多官能ウレタンアクリレートを含む、ハードコート剤も提供されている(特許文献5)。
また、耐スチールウール性に優れ、鉛筆硬度が3H〜4Hの水準を実現する反射防止フィルム若しくはシートを提供することを目的として、ハードコート層の破壊歪み以下での弾性率を0.7GPaから5.5GPaの範囲で設定することを提案しており、その具体例として、ハードコート層を、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート及び1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンからなる紫外線硬化型樹脂組成物を用いて形成することが開示されている(特許文献6)。
また、印刷段差に起因する光学的な歪みが少なく、かつ気泡の残存が少なく、荷重を加えても窪みが生じ難いハードコートフィルムを提供することを目的として、透明樹脂フィルムの一方の面にハードコート層を有し、他方の面に、無採色又は有彩色の色枠及び/ 又はアイコンの印刷層が形成されてなり、他方の面のうち印刷層の形成されていない部分の上部、及び印刷層の上部に、光硬化性樹脂組成物を硬化させてなる粘着剤層が積層され、粘着剤層の上に、剥離処理された剥離フィルムが貼り合わせてなる、ハードコートフィルムが提案され、光硬化性樹脂組成物として、ウレタンアクリル系ポリマー及び/又はウレタンアクリレ−トからなる主剤、アクリル系モノマー、架橋剤、光重合開始剤を含んでなるウレタンアクリル系の光硬化性粘着剤組成物の使用が開示されている(特許文献7)。
上述の通り、特許文献1及び2の組成物は、ウレタンアクリレ−トを塗膜成分とするものではない。また、特許文献2、3、4、6及び7のハードコート剤又は樹脂組成物は、屈曲性の点で優れた塗膜を形成することを課題とせず、この特性に優れた硬化塗膜を形成するための組成を提案するものではない。また、特許文献5のハードコート剤は、これに含まれるウレタンアクリレートが特定のアクリレートから得られるため、その分子量が、通常2700〜4000となり、被覆層が15μm以上と厚くなるため、コストの点では必ずしも満足行くものではない。また、何れの文献でも、アクリレートの水酸基価を制御してウレタンアクリレ−トを調製し、これにより硬化塗膜に所望の特性を付与する技術的事項を取り扱うものではない。
これに対して、無機微粒子の添加や、ウレタン(メタ)アクリレート系化合物の高分子量化を行なわなくても、硬化収縮が小さくカールしにくい硬化塗膜を形成することが可能なウレタン(メタ)アクリレートを含有する樹脂組成物の提供を目的として、水酸基価が130mgKOH/g以上であるペンタエリスリトールの(メタ)アクリル酸付加物の水酸基と、多価イソシアネート系化合物のイソシアネート基とを反応させて得られるウレタン(メタ)アクリレートを含有する樹脂組成物が提供されている(特許文献8)。
しかし、この樹脂組成物で得られる硬化塗膜は、水酸基価が比較的低いペンタエリスリトール(メタ)アクリレートを用いた場合には耐カール性及び屈曲性は十分ではない。また、硬化塗膜の硬度が小さく、耐擦傷性も十分ではない。
また、硬化塗膜を形成した際に、硬化収縮が小さいことからカールしにくく、かつ硬度、屈曲性及び耐擦傷性に優れた塗膜を形成することができるウレタン(メタ)アクリレートを含有する活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を提供することを目的として、水酸基価が200mgKOH/g以上のペンタエリスリトールトリアクリレートと水酸基価が40mgKOH/g以上のジペンタエリスリトールペンタアクリレートと多価イソシアネートとを反応させて得られるウレタン(メタ)アクリレートを含有する活性エネルギー線硬化性樹脂組成物が提供されている(特許文献9)。しかし、この文献の組成物では、ペンタエリスリトールトリアクリレートとジペンタエリスリトールペンタアクリレートとを一緒に多価イソシアネートと反応させてウレタン(メタ)アクリレートを合成しているため、相対的にペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレートの含有量が低くなり、ペンタエリスリトール(メタ)アクリレートと多価イソシアネートの繰り返し反応が十分ではないため、分子量が低いウレタンアクリレートのみができてしまい、硬度と屈曲性の両立が困難となり十分満足する特性が得られない。
特開2018−115318号公報 特開2009−286924号公報 特開2010−77292号公報 特開昭62−170331号公報 特開平9−296152号公報 特開平2001−194504号公報 特開平2015−96333号公報 特開2012-229412号公報 特開2018-178094号公報
上記の技術水準にあって、本発明は、高硬度と高屈曲性を両立し、カールし難く、透明性及び耐擦傷性にも優れる被覆層を形成可能な活性エネルギー線硬化型コーティング剤を提供することを目的とする。
本発明者らは、ウレタンアクリレートを塗膜成分として含む、活性エネルギー線硬化型コーティング剤について検討し、ウレタンアクリレートを水酸基価の異なるペンタエリスリトールアクリレートから合成し、得られたウレタンアクリレートを混合した組成としたところ、特定のウレタンアクリレートの組み合わせによって、上記課題を解決し得ることを見出し、本発明に至った。
すなわち、本発明は、
[1]水酸基価が200〜300mgKOH/gのペンタエリスリトール(メタ)アクリレート(a1)、多価イソシアネート(a2)、及び任意に低分子のポリオール(a3)の反応で得られるウレタン(メタ)アクリレート(A)と、
水酸基価が90〜180mgKOH/gのペンタエリスリトール(メタ)アクリレート(b1)、多価イソシアネート(b2)、及び任意に低分子のポリオール(b3)の反応で得られるウレタン(メタ)アクリレート(B)と、
無機微粒子(C)と
を含む、活性エネルギー線硬化型コーティング剤。
[2]前記水酸基価が200〜300mgKOH/gのペンタエリスリトール(メタ)アクリレートは、ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレートを20〜40%含有する、[1]記載の活性エネルギー線硬化型コーティング剤。
[3]前記ウレタン(メタ)アクリレート(A)の分子量が2,000〜20,000であり、前記ウレタン(メタ)アクリレート(B)の分子量が1,000〜5,000である、[1]又は[2]記載の活性エネルギー線硬化型コーティング剤。
[4]前記ウレタン(メタ)アクリレート(A)と前記ウレタン(メタ)アクリレート(B)との質量比(A/B)が70/30〜10/90である、[1]〜[3]の何れか1に記載の活性エネルギー線硬化型コーティング剤。
[5]前記無機微粒子(C)は、(メタ)アクリロイル基を有するシランカップリング剤で表面処理した反応性シリカ微粒子を含む、[1]〜[4]の何れか1に記載の活性エネルギー線硬化型コーティング剤。
[6]前記無機微粒子(C)と、前記ウレタン(メタ)アクリレート(A)及び前記ウレタン(メタ)アクリレート(B)の質量比(C/(A+B))が、30/100〜350/100である、[5]に記載の活性エネルギー線硬化型コーティング剤。
[7]前記無機微粒子(C)は、前記活性エネルギー線硬化型コーティング剤中に10〜35質量%含む、[5]又は[6]に記載の活性エネルギー線硬化型コーティング剤。
[8]前記ウレタン(メタ)アクリレート(A)は、前記活性エネルギー線硬化型コーティング剤中に1〜13質量%含み、前記ウレタン(メタ)アクリレート(B)は、前記活性エネルギー線硬化型コーティング剤中に4〜13質量%含む、[4]〜[7]の何れか1に記載の活性エネルギー線硬化型コーティング剤。
[9]前記無機微粒子(C)の粒子径は、10〜20nmである、[1]〜[8]の何れか1に記載の活性エネルギー線硬化型コーティング剤。
[10]ジペンタエリスリトールモノ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート及びジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、並びにこれらの(メタ)アクリレートの少なくとも一種と多価イソシアネートとの反応で得られるウレタン(メタ)アクリレートを含まない、[1]〜[9]の何れか1に記載の活性エネルギー線硬化型コーティング剤。
[11]光学フィルム用である、[1]〜[10]の何れか1に記載の活性エネルギー線硬化型コーティング剤。
[12][1]〜[10]の何れか1に記載のコーティング剤を硬化した被覆層。
[13][12]に記載の被覆層を有する光学フィルム又は表示装置。
[14][1]〜[10]の何れか1に記載のコーティング剤を、対象製品に塗布し、活性エネルギー線を照射して硬化させる、被覆層の形成方法。
[15]水酸基価が200〜300mgKOH/gのペンタエリスリトール(メタ)アクリレート(a1)、多価イソシアネート(a2)、及び任意に低分子のポリオール(a3)の反応で得られるウレタン(メタ)アクリレート(A)と、
水酸基価が90〜180mgKOH/gのペンタエリスリトール(メタ)アクリレート(b1)、多価イソシアネート(b2)、及び任意に低分子のポリオール(b3)の反応で得られるウレタン(メタ)アクリレート(B)と、
無機微粒子(C)と
を混合する、活性エネルギー線硬化型コーティング剤の製造方法。
本発明によるコーティング剤により得られる被覆層は、高硬度と高屈曲性を両立する事ができると共に、カールし難く、透明性及び耐擦傷性にも優れる。
ここで本発明で用いる主な用語の定義づけをする。
本明細書における「ペンタエリスリトール(メタ)アクリレート」との用語は、ペンタエリスリトールモノ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、及びペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレートを総称する意味で用いられ、これら化合物の何れか1種又はこれらの2種以上の混合物を包含する。
また、本明細書における「ジペンタエリスリトール(メタ)アクリレート」との用語は、ジペンタエリスリトールモノ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、及びジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレートを総称する意味で用いられ、これら化合物の何れか1種又はこれらの2種以上の混合物を包含する。
本明細書における「水酸基価」とは、試料1g中の水酸基に相当する水酸化カリウムのmg数をいい、日本産業規格(JIS)K1557に記載するポリウレタン用ポリエーテル試験方法に従って、試料を無水フタル酸のピリジン溶液でエステル化し、その過剰の試薬を水酸化ナトリウム溶液で滴定することにより求める。本明細書における「ペンタエリスリトール(メタ)アクリレート」及び「ジペンタエリスリトール(メタ)アクリレート」との用語は、それぞれ2種以上のペンタエリスリトール(メタ)アクリレートの混合物又はジペンタエリスリトール(メタ)アクリレートの混合物を含み得るものとして理解さるので、本明細書における「ペンタエリスリトール(メタ)アクリレート」又は「ジペンタエリスリトール(メタ)アクリレート」について「水酸基価」を言う場合には、平均値としての水酸基価を意味する。他の水酸基を含有する化合物についても同様である。
また、「多価イソシアネート」とは、1分子中に2つ以上のイソシアネート基を有する化合物を意味する。
また、本明細書における「イソシアネート(NCO)量」は、JIS K 1603−1 B法に従って、電位差測定装置により測定した値をいう。
また、本明細書における「分子量」は、重量平均分子量を意味し、本明細書では、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により測定した値をいう。
また、本明細書における「粒径」は、体積平均粒子径(Dv)を意味し、本明細書では、光散乱粒度分布測定装置で測定した値をいう。
また、本明細書における「粘度」とは、JIS Z 8803に従って、BM型粘度計で測定した値をいう。
以下、本発明の実施形態を具体的に説明する。但し、本発明は、以下で説明する実施形態に限定されるものではない。
本発明のコーティング剤は、活性エネルギー線硬化型コーティング剤であり、ウレタンアクリレートを塗膜成分として含有する。本発明においては、このウレタンアクリレートが、高い水酸基価と低い水酸基価の異なるペンタエリスリトール(メタ)アクリレートから得られた異なる構造(特に一分子中のウレタン結合の割合及び分子量が異なる)のウレタンアクリレートの混合物であることを特徴とする。
より具体的には、水酸基価が200〜300mgKOH/gのペンタエリスリトール(メタ)アクリレート(a1)、多価イソシアネート(a2)及び任意に低分子のポリオール(a3)の反応で得られるウレタン(メタ)アクリレート(A)と、水酸基価が90〜180mgKOH/gのペンタエリスリトール(メタ)アクリレート(b1)、多価イソシアネート(b2)及び任意に低分子のポリオール(b3)の反応で得られるウレタン(メタ)アクリレート(B)との混合物を含み、これにより上述した塗膜特性を発揮させる。
水酸基価が200〜300mgKOH/gのペンタエリスリトール(メタ)アクリレート(a1)は、下記式(1)で表されるペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレートを比較的高い割合で含有し、好ましい一の実施形態では、下記式(1)で表されるペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレートを20〜40質量%含有する。

また、この実施形態の一例では、ペンタエリスリトール(メタ)アクリレート(a1)は、ペンタエリスリトールモノ(メタ)アクリレートを0〜10質量%、ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレートを20〜40質量%、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレートを40〜60質量%、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレートを10〜30質量%含有する。
このようにペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレートの含有量が高い場合には、ペンタエリスリトール(メタ)アクリレートと多価イソシアネートが繰り返し反応し、分子量が高く、一分子中のウレタン結合が多いウレタンアクリレートが得られ易く、高い硬度を有しながらも特に屈曲性に優れる被覆層を形成することができる。なお、ペンタエリスリトールモノ(メタ)アクリレートの含有量が高い場合には、ペンタエリスリトール(メタ)アクリレートと多価イソシアネートの繰り返し反応がより多く起こるが、ゲル化を生じ易くなるため、この(メタ)アクリレートの含有量は少ない方が好ましい。
他方、水酸基価が90〜180mgKOH/gのペンタエリスリトール(メタ)アクリレート(b1)は、下記式(2)及び(3)で表されるペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート及び/又はペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレートを比較的高い割合で含有し、好ましい一の実施形態では、下記式(4)で表されるペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレートを30〜50質量%含有する、

また、この実施形態の一例では、ペンタエリスリトール(メタ)アクリレート(b)は、ペンタエリスリトールモノ(メタ)アクリレートを0〜5質量%、ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレートを0〜10質量%、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレートを50〜70質量%、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレートを30〜50質量%含有する。このようにペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレートの含有量が低い場合には、ペンタエリスリトール(メタ)アクリレートと多価イソシアネートが繰り返し反応が起きず、分子量が高くならないため硬化塗膜の架橋密度が高くなり硬度に優れた被覆層を形成することができる。
ペンタエリスリトール(メタ)アクリレート(b1)としては、水酸基価が100〜170mgKOH/gのペンタエリスリトール(メタ)アクリレートがより好ましく、水酸基価が110〜160mgKOH/gのペンタエリスリトール(メタ)アクリレートが特に好ましい。ただし、後述するこれらペンタエリスリトール(メタ)アクリレート(a1)及び(b1)に由来するウレタンアクリレート(A)及び(B)の混合比に応じて、ペンタエリスリトール(メタ)アクリレート(a1)及び(b1)の水酸基価を調整してよい。
多価イソシアネート(a2)又は(b2)については、本発明において特に制限はなく、例えば、脂肪族、脂環式または芳香族のイソシアネート及びポリイソシアネートが挙げられる。具体的には、イソフォロンジイソシアネート、テトラメ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、キシリレンジイソシアネート、トリエンジイソシアネート、ポリメリックMDI、ナフタ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、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メチルエステル、水添キシリレンジイソシアネート、水素添加ジフェニルメタンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、メチレンビス(4,1−シクロヘキシレン)−ジイソシアネート、1,3−ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン、トリレンジイソシアネート(例えば、2,4−トリレンジイソシアネート)、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)、ジフエニルジイソシアネート(例えば、4,4−ジフエニルジイソシアネート、3,3−ジメチル−4,4−ジフェニレンジイソシアネート)、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)、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート(例えば、1,5−ナフタレンジイソシアネート)、キシリレンジイソシアネート、ジイソシアネート化合物とトリメチロールプロパン等のポリオール化合物とのアダクト体、ジイソシアネート化合物のビウレット体やイソシアヌレート体などのイソシアネート誘導体などが挙げられる。中でも、塗膜の黄変を抑制する観点から、ヘキサメチレンジイソシアネートから誘導されるポリイソシアネートが好ましい。市販品としては、旭化成株式会社製のデュラネートD−201、TPA−100、TKA−100、24A−100、22A−75P、P301−75E等、東ソー株式会社製のコロネートHX、2715等、三井化学株式会社製のタケネートD160N、D−170N、D−170HN、D−172N、D−177N等を用いることができる。これらは単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
ウレタン(メタ)アクリレート(A)及び(B)は、ペンタエリスリトール(メタ)アクリレート(a1)又は(b1)と共に、必要に応じて低分子のポリオール(a3)又は(b3)を加えて、多価イソシアネート(a2)又は(b2)と反応させて合成しても良い。
ポリオールは、25℃の水に対する溶解度が3.0g/L以上のものが好ましく、3.5g/L以上のものが更に好ましく、4.0g/L以上のものがより好ましく、水といかなる比率でも溶解し得るものが特に好ましい。
ポリオールとしては、例えば、二価アルコール、三価アルコール、これらの縮合物が挙げられ、具体的には、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,3-ブタンジオール等の二価アルコールであるアルキレングリコール類;ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等の二価アルコールの縮合物であるポリアルキレングリコール類;グリセリン、ジグリセリン、トリグリセリン等のグリセリン及びグリセリン縮合物;1,2,4-ブタントリオール、1,2,5-ペンタントリオール、2-メチルプロパントリオール、2-メチル-1,2,4-ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン等のトリオール類等が挙げられる。なお、ポリエチレングリコール及びポリプロピレングリコールにおいて、平均分子量は好ましくは2000以下、より好ましくは1000以下、更に好ましくは400以下である。中でもエチレングリコール、プロピレングリコール、1,3-ブタンジオール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール(分子量400以下)、グリセリン、ジグリセリンがより好ましく、更にプロピレングリコール、1,3-ブタンジオール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール(分子量400以下)、グリセリンが好ましい。
本発明においては、硬度と屈曲性に影響を与えない点で低分子量(具体的には、分子量100以下、好ましくは分子量50〜100)のポリオールが好ましい。
反応用組成物中の各成分の含有量について特に制限は無いが、ペンタエリスリトール(メタ)アクリレート(a1)又は(b1)と、多価イソシアネート(a2)又は(b2)と低分子のポリオール(a3)又は(b3)との質量比は、通常、40〜82:12〜52.4:0〜9.1((a1)又は(b1):(a2)又は(b2):(a3)又は(b3))であり、好ましくは45〜80:15〜50:0〜8((a1)又は(b1):(a2)又は(b2):(a3)又は(b3))である。
ペンタエリスリトール(メタ)アクリレート(a1)又は(b1)と、多価イソシアネート(a2)又は(b2)と、任意に低分子のポリオール(a3)又は(b3)との反応は、通常のウレタン化反応の条件で行えばよく、例えば、有機溶剤にこれら化合物を溶解後、適宜、触媒及び重合禁止剤等を加え、加熱して反応を実施することができる。
有機溶剤としては、例えば、メトルエン、キシレンおよびエチルベンゼン等の芳香族炭化水素;例えば、酢酸エチル、酢酸ブチルおよびメトキシブチルアセテート等のエステルまたはエーテルエステル;例えば、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、エチレングリコールのモノエチルエーテル、エチレングリコールのモノブチルエーテル、プロピレングリコールのモノメチルエーテルおよびジエチレングリコールのモノエチルエーテル等のエーテル;例えば、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-n-ブチルケトンおよびシクロヘキサノン等のケトン;例えば、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン等のアミド;例えば、ジメチルスルホキシド等のスルホキシド等を挙げることができる。
触媒としては、例えば、無機ビスマス、ジオクチル錫、ジブチル錫ジクロライド、ジブチル錫オキシド、ジブチル錫ジブロマイド、ジブチル錫ジマレエート、ジブチル錫ジラウレート(DBTDL)、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫スルファイド、トリブチル錫スルファイド、トリブチル錫オキシド、トリブチル錫アセテート、トリエチル錫エトキシド、トリブチル錫エトキシド、ジオクチル錫オキシド、トリブチル錫クロライド、トリブチル錫トリクロロアセテート、2−エチルヘキサン酸錫等の有機錫化合物や、トリエチルアミン、トリエチレンジアミン、1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)−ウンデセン−7(DBU)等の三級アミン化合物が挙げられる。中でも、錫を含まない観点から、無機ビスマスが特に好ましい。
C=C結合が反応してゲル化するのを防止する観点から、重合禁止剤を添加しても良く、例えば、フェノチアジン、トリ−p−ニトロフェニルメチル、ジ−p−フルオロフェニルアミン、ジフェニルピクリルヒドラジル、N−(3−N−オキシアニリノ−1,3−ジメチルブチリデン)アニリンオキシド、ベンゾキノン、ハイドロキノン、メトキノン、ブチルカテコール、ニトロソベンゼン、ピクリン酸、ジチオベンゾイルジスルフィド、クペロン、塩化銅(II)等の重合禁止剤を用いることができる。重合禁止効果の観点から、メトキノンが好ましい。これらの重合禁止剤は、単独で用いてもよいし2種以上併用してもよい。
反応温度は、触媒によって異なるが、通常、50〜120℃で行えばよい。
本発明のコーティング剤においては、硬度及び屈曲性の両立の点からウレタン(メタ)アクリレート(A)の分子量は2,000〜20,000が好ましく、3,000〜18,000がより好ましい。
また、ウレタンアクリレート(A)との相溶性及び硬度の観点から、ウレタン(メタ)アクリレート(B)の分子量は1,000〜5,000が好ましく、1,200〜4,000がより好ましい。
本発明のコーティング剤は、ウレタン(メタ)アクリレート(A)とウレタン(メタ)アクリレート(B)との混合物を含むことを特徴とする。分子量が高い一分子中のウレタン結合が多いウレタンアクリレート(A)は、高い硬度を有しながらも特に屈曲性に優れ、分子量が低いウレタンアクリレート(B)は硬化塗膜の架橋密度が高くなり硬度に優れ、このようなウレタンアクリレートを混合してコーティング剤を調製することで、硬度と屈曲性を両立することができる。
ウレタン(メタ)アクリレート(A)とウレタン(メタ)アクリレート(B)との質量比(A/B)は、強度と屈曲性の両立の観点から、70/30〜10/90が好ましく、65/35〜35/65がより好ましく、60/40〜40/60が特に好ましい。
ウレタン(メタ)アクリレート(A)のコーティング剤中の含有量は比較的広範囲で変動し得るが、硬度及び屈曲性両立の点から、通常、1〜13質量%であり、好ましくは8〜12質量%である。同様の点から、ウレタン(メタ)アクリレート(B)のコーティング剤中の含有量は、通常、4〜13質量%であり、好ましくは8〜12質量%である。
本発明のコーティング剤は、本発明による効果を損なわない範囲で、他の有機塗膜成分を含むことができる。
他の有機塗膜成分としては、例えば、ヒドロキシエチルアクリレート等のヒドロキシC1−10アルキルアクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリラート(n=2〜6)等のポリエチレングリコール(メタ)クリレート(n=1〜10)などの、ペンタエリスリトールモノ、ジ又はトリ(メタ)アクリレート以外の水酸基含有(メタ)アクリレートと、多価イソシアネートとの反応から得られるウレタンアクリレートが挙げられる。このようなウレタンアクリレートの市販品としては、例えば、大成ファインケミカル株式会社製8UX−145A(2ヒドロキシエチルアクリレートにイソフォロンジイシシアネートを反応させたアダクト体)などがある。
また、グリセリントリ(メタ)アクリレート、EO変性トリメチロールプロパントリアクリレート、ステアリルアクリレート、エトキシ−ジエチレングリコールアクリレート、メトキシ−トリエチレングルコールアクリレート、2−エチルヘキシル−ジグルコールアクリレート、メトキシ−ポリエチレングリコールアクリレート、2−エチルヘキシル−ジグルコールアクリレート、メトキシ−ポリエチレングリコールアクリレート、メトキシジプロピレングルコールアクリレート、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、テトラヒドロフルフリルアクリレート、イソボルニルアクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシブチルアクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート、2−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ヘキサヒドロフタル酸、2−アクリロイロキシエチル−フタル酸、2−アクリロイロキシエチル−2−ヒドロキシエチル−フタル酸、ネオペンチルグリコール−アクリル酸−安息香酸エステル、2−アクリロイルオキシエチルアシッドフォスフェート、トリエチレングルコールジアクリレート、ポリエチレングルコールジアクリレート、ポリテトラメチレングルコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、3−メチル−1.5ペン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、1.9−ノナンジオールジアクリレート、ジメチロール−トリシクロデカンジアクリレート、ビスフェノールAのエチレンオキシド付加物ジアクリレート、ビスフェノールAのプロピレンオキシド付加物ジアクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールアクリル酸付加物、2−ヒドロキシ−3−アクリロイロキシプロピルメタクリレート等の(メタ)アクリレート化合物を含んでもよい。特に、架橋密度が高い硬化塗膜が得られる点で、ジアクリレート化合物が好ましい。このような(メタ)アクリレート化合物の市販品として、例えば、共栄社化学株式会社製ライトアクリレートDCP−A(ジメチロール-トリシクロデカンジアクリレート)を挙げることができる。
但し、本発明の好ましい実施形態において、上述した他のウレタンアクリレートの含有量は、前記ウレタン(メタ)アクリレート(A)と前記ウレタン(メタ)アクリレート(B)の質量の合計100質量部に対して、40質量部以下、好ましくは36質量部以下であり、コーティング剤中25質量%以下であり、好ましくは20質量%以下である。同様に、本発明の好ましい実施形態において、上述した(メタ)アクリレート化合物の含有量は、前記ウレタン(メタ)アクリレート(A)と前記ウレタン(メタ)アクリレート(B)の質量の合計100質量部に対して、45質量部以下、好ましくは40質量部以下であり、コーティング剤中30質量%以下であり、好ましくは25質量%以下である。
本発明の好ましい実施形態においては、屈曲性と塗膜強度の両立の観点から、ジペンタエリスリトールモノ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、並びにこれら(メタ)アクリレートと多価イソシアネートとの反応から得られるウレタンアクリレートとを含まない。
本発明のコーティング剤は、塗膜強度及び耐擦傷性の増大の観点から、無機微粒子(C)を含むことが好ましい。
無機微粒子(C)としては、シリカ、有機ケイ酸化合物、酸化チタン、ジルコニア、アルミナ、酸化亜鉛及びこれらの混合物が挙げられる。塗膜強度及び耐擦傷性の観点から、シリカ、有機ケイ酸化合物、ジルコニア又はアルミナが好ましく、シリカ、有機ケイ酸化合物又はアルミナが好ましい。
中でも、(メタ)アクリロイル基を有するシランカップリング剤で表面処理した反応性シリカ微粒子又は有機ケイ酸化合物粒子は、ウレタン(メタ)アクリレートと重合反応し、屈曲性を高いレベルで維持しながら、塗膜強度及び耐擦傷性を増大し得る点で好ましい。
このようなシランカップリング剤としては、例えば、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、8−メタクリロキシオクチルトリメトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン等を挙げることができ、市販品としては、日産化学工業社製のオルガノシリカゾル(MEK−AC−2140Z、MEK−AC−4130Y、MEK−AC−5140Z、PGM−AC−2140Y、PGM−AC−4130Y、MIBK−AC−2140Z等)、ADEKA社製のアデライトAT、日揮触媒化成社製のELCOM V−8802、V−8804等が挙げられる。シランカップリング剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
有機ケイ素化合物としては、ヘキサメチルジシロキサン(HMDSO)、テトラメチルジシロキサン(TMDSO)、1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサン(DVTMDSO)、ヘキサビニルジシロキサン(HVDSO)、アリルトリメチルシラン(ATMS)、アリルトリメトキシシラン(ATMOS)、オルトケイ酸テトラエチル(TEOS)、トリメチルシラン(TMS)、トリイソプロピルシラン(TiPS)、トリビニル−トリメチル−シクロトリシロキサン(V3D3)、テトラビニル−テトラメチル−シクロテトラシロキサン(V4D4)、テトラメチルシクロテトラシロキサン(TMCS)、オクタメチルシクロテトラシロキサン(OMCTS)、ヘキサメチルジシラザン(HMDSN)、2,4,6−トリメチル−2,4,6−トリビニルシクロトリシラザン、ジメチルアミノ−トリメチルシラン(DMATMS)、ビス(ジメチルアミノ)ジメチルシラン(BDMADMS)及びトリス(ジメチルアミノ)メチルシラン(TDMAMS)等を挙げることができる。
反応性シリカ微粒子の市販品としては、日産化学株式会社製MEK−AC−2140Z(メタクリロイル基を有するシランカップリング剤で表面処理した反応性シリカ微粒子、粒子径10〜20nm、有効成分45%)が挙げられる。また、有機ケイ酸化合物粒子の市販品としては、例えば、大成ファインケミカル株式会社製TSUV−011A(オルトケイ酸テトラエチル(TEOS)と3−アクリロキシプロピルトリメトキシシランの縮合物)を挙げることができる。
無機微粒子(C)、特に反応性シリカ微粒子の粒径(体積平均粒子径(Dv))は、透明性の点から好ましくは1〜50nmであり、より好ましくは10〜20nmである。
無機微粒子(C)のコーティング剤中の含有量も、比較的広範囲で変動し得るが、硬度及び屈曲性の両立の点から、通常、10〜35質量%であり、好ましくは15〜30質量%である。同様の点から、無機微粒子(C)と、ウレタン(メタ)アクリレート(A)及びウレタン(メタ)アクリレート(B)との質量比(C/(A+B))は、通常、30/100〜350/100であり、好ましくは50/100〜320/100である。また、無機微粒子(C)のコーティング剤の全固形成分中の含有率は、通常、25質量%〜80質量%であり、好ましくは30質量%〜75質量%である。
本発明のコーティング剤は、上述した各成分を、通常有機溶剤中に含有する。
溶剤としては、本発明のコーティング剤中の樹脂成分を溶解し得るものであれば特に限定はなく、種々の有機溶剤を用いることができる。具体例としては、例えば、トルエン、キシレンおよびエチルベンゼン等の芳香族炭化水素;例えば、酢酸エチル、酢酸ブチルおよびメトキシブチルアセテート等のエステルまたはエーテルエステル;例えば、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、エチレングリコールのモノエチルエーテル、エチレングリコールのモノブチルエーテル、プロピレングリコールのモノメチルエーテルおよびジエチレングリコールのモノエチルエーテル等のエーテル;例えば、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-n-ブチルケトンおよびシクロヘキサノン等のケトン;例えば、メタノール、エタノール、n-およびi-プロパノール、n-、i-、sec-およびt-ブタノール、2-エチルヘキシルアルコールおよびベンジルアルコール等のアルコール;例えば、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン等のアミド;例えば、ジメチルスルホキシド等のスルホキシド、これらの2種以上の混合溶剤、及びこれらの1種以上と水との混合溶剤が挙げられる。
これらのうち、保存安定性および生産性の観点から、沸点が70〜150℃のエーテル、エステル、ケトンおよびアルコールが好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテル、酢酸エチル、メチルエチルケトン、i-プロパノールおよびこれらの混合物がよりさらに好ましい。
溶剤の含有量は、広範囲で変動し得るが、通常、コーティング剤中40〜80質量%であり、好ましくは50〜70質量%である。また、有機塗膜成分100質量部に対して、通常67質量部から400質量部であり、好ましくは100質量部から233質量部である。コーティング剤の粘度は、使用時の温度(通常15〜30℃)で、通常5〜500mPa・sであり、好ましくは10〜100mPa・sである。
コーティング剤は、塗工の際に、適当な粘度に調整するために溶剤で希釈してよく、希釈後の溶剤の含有量は、通常、コーティング剤中55〜85質量%であり、好ましくは70〜80質量%である。
本発明のコーティング剤は、必要により、光重合開始剤、レベリング剤、酸化防止剤および紫外線吸収剤等の他の成分を含んでよい。
光重合開始剤としては、例えば、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、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、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、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、1,2−オクタンジオン−1−(4−[フェニルチオ)−2−(O−ベンゾイルオキシム)]、エタノン−1−(9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]−1−(0−アセチルオキシム)、ビス(η5−2,4−シクロペンタジエン−1−イル)−ビス(2,6−ジフルオロ−3−(1H−ピロール−1−イル)−フェニル) チタニウム等が挙げられる。硬化性の点から、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトンが好ましい。
光重合開始剤は、本発明のコーティング剤中、0.5〜5質量%の範囲で含むことが好ましく、1〜2質量%の範囲で含むことがより好ましい。
レベリング剤としては、例えば、ポリジメチルシロキサン、その共重合物、ポリジメチルシロキサン骨格を有するアクリルポリマー、ポリジメチルシロキサン骨格を有するウレタンポリマー、及びこれらにアクリロイル基やメタクリロイル基を導入し、活性エネルギー線反応性を付与した化合物等のシリコン系のレベリング剤、或いは、ペルフルオロアルキルスルホン酸、ペルフルオロアルキルカルボン酸、フッ素テロマーアルコール又はこれらの誘導体等のフッ素系レベリング剤が挙げられる。市販品としては、例えばネオス株式会社製フタージェント602Aを挙げることができる。
レベリング剤は、本発明のコーティング剤中、0〜0.5質量%の範囲で含むことが好ましく、0.1〜0.3質量%の範囲で含むことがより好ましい。
酸化防止剤としては、例えば、ジ−t−ブチルヒドロキシトルエン、2,4−ビス−(n−オクチルチオ)−6−(4−ヒドロキシ−3,5−ジ−t−ブチルアニリノ)−1,3,5−トリアジン、ペンタエリスリチル・テトラキス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、2,2−チオ−ジエチレンビス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、トリエチレングリコール−ビス[3−(3−t−ブチル−5−メチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、1,6−ヘキサンジオール−ビス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、オクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、N,N−ヘキサメチレンビス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシ−ヒドロシンナマミド)、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、トリス−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−イソシアヌレート、オクチル化ジフェニルアミン、2,4,−ビス[(オクチルチオ)メチル]−O−クレゾール、イソオクチル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、ジブチルヒドロキシトルエン等が挙げられる。
酸化防止剤は、本発明のコーティング剤中、0〜0.5質量%の範囲で含むことが好ましい。
紫外線吸収剤としては、例えば、2−(2−ヒドロキシ−5−メチル)ベンゾトリアゾール、2−[2−ヒドロキシ−3,5−ビス(α,α−ジメチルベンジル)フェニル]−2H−ベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−5−t−ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−3−t−ブチル−5−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−3,5−t−ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−3,5−t−ブチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4,6−ビス(1−メチル−1−フェニルエチル)フェノール、2−(2−ヒドロキシ−3,5−t−ペンチルベンゾトリアゾール、2−[2−ヒドロキシ−5−(1,1,3,3,−テトラメチルブチル)]ベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−3−s−ブチル−5−t−ブチルベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−3−ドデシル−5−メチルベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−3−t−ブチル−5−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2,2−メチレンビス[4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)]−6−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)フェノール]、3−[3−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−5−t−ブチル−4 −ヒドロキシフェニル]プロピオネート及びポリエチレングリコール等が挙げられる。
紫外線吸収剤は、本発明のコーティング剤中、0〜2.0質量%の範囲で含むことが好ましい。
本発明のコーティング剤は、活性エネルギー線硬化型であり、基材に塗布し、必要に応じて乾燥した後、活性エネルギー線を照射して硬化させ被覆層を形成する。
本発明のコーティング剤の塗布量としては、例えば、基材上に乾燥後の重量が0.1〜30g/m、好ましくは1〜10g/mになる量である。
本発明のコーティング剤の塗布方法は、特に限定されず、公知の方法を用いることができる。例えば、バーコーター塗工、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挙げられる。
活性エネルギー線についても特に制限はないが、例えば、紫外線、電子線等が挙げられる。
紫外線を照射する場合、高圧水銀灯、メタルハライドランプ等の光源を備えた紫外線照射装置を使用することができる。紫外線の照射量は、好ましくは、照度30〜2,000mW/cmであり、積算光量として100〜1000mJ/cmである。硬化雰囲気は、空気雰囲気、不活性ガス(例えば、窒素、アルゴン)雰囲気のいずれであってもよい。電子線を照射する場合にも、市販の電子線照射装置を使用することができ、電子線の照射量は、好ましくは1〜10Mradである。
本発明のコーティング剤は、種々の基材に用いることができ、例えば、ポリカーボネート、ポリメ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、ポリシクロオレフィン、ポリイミド、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等に用いることができる。
本発明のコーティング剤では、上記の通り少ない塗布量で被覆層を形成することができ、被覆層の厚さは、通常、15μm未満、好ましくは10μm以下、より好ましくは7μm以下である。
また、本発明のコーティング剤で形成される被覆層は、活性エネルギー線による硬化時にカールの発生が少なく、フィルム状基材に好ましく適用される。また、屈曲性にも優れるために、成型品の角部に存在する被覆層でも破損や剥がれが生じ難い。このため、様々な形状の成型品に使用できる。また、透明であるので、特に光学用の成型品への利用は有益である。特に、高硬度と高屈曲性を両立する事ができると共に、透明性及び耐擦傷性にも優れると言う特性を生かして、フォルタブル若しくはローラブルなスマートフォン等の表示装置又はそのような装置に用いる光学フィルムへの利用が考えられる。
以下に、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例によって限定されるものではない。なお、各例中の部および%はいずれも質量基準である。以下、特に規定のない室温放置条件は全て、23℃/55%RHである。
<ウレタンアクリレート組成物の調製>
〔合成例1〕ウレタンアクリレート(A−1)
温度計、撹拌機、水冷コンデンサー、窒素ガス吹込み口を備えた5つ口フラスコに、イソフォロンジイソシアネート(a2−1)(エボニック社製VESTANAT(登録商標)、IPDI)を34g、水酸基価280mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(a1−1)(MT−3548、東亜合成株式会社製、ペンタエリスリトールジアクリレートの含有量が30%、ペタンエリスリトールモノアクリレートの含有量が5%、ペンタエリスリトールトリアクリレートの含有量が50%、ペンタエリスリトールテトラアクリレートの含有量が15%)を66g、溶剤としてメチルエチルケトンを43g、重合禁止剤としてメトキノンを0.05g及び触媒として無機ビスマス(ネオスタンU−600、日東化成株式会社製)0.05gを仕込み、70℃で反応させ、残存イソシアネート基が0.1%となった時点で反応を終了し、ウレタンアクリレート組成物を得た(固形分70%)。得られたウレタンアクリレート(A−1)の重量平均分子量は、4800であった。ウレタンアクリレート組成物の25℃での粘度は400mPa・Sであった。
〔合成例2〕ウレタンアクリレート(A−2)
温度計、撹拌機、水冷コンデンサー、窒素ガス吹込み口を備えた5つ口フラスコに、ヘキサメチレンジイソシアネート(a2−2)(東ソー株式会社製HDI)を28g、水酸基価280mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(a1−1)(東MT−3548、亜合成株式会社製)、ペンタエリスリトールジアクリレートの含有量が30%)を72g仕込んだ以外は、合成例1と同様にしてウレタンアクリレート組成物を得た(固形分70%)。得られたウレタンアクリレート(A−2)の重量平均分子量は、5,200であった。ウレタンアクリレート組成物の25℃での粘度は450mPa・Sであった。
〔合成例3〕ウレタンアクリレート(A−3)
温度計、撹拌機、水冷コンデンサー、窒素ガス吹込み口を備えた5つ口フラスコに、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(a2−3)(東京化成工業株式会社製H12MDI)を37g、水酸基価280mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(a1−1)(MT−3548、東亜合成株式会社製、ペンタエリスリトールジアクリレートの含有量が30%)を63g仕込んだ以外は、合成例1と同様にしてウレタンアクリレート組成物を得た(固形分70%)。得られたウレタンアクリレート(A−3)の重量平均分子量は、5,500であった。ウレタンアクリレート組成物の25℃での粘度は360mPa・Sであった。
〔合成例4〕ウレタンアクリレート(A−4)
温度計、撹拌機、水冷コンデンサー、窒素ガス吹込み口を備えた5つ口フラスコに、2官能のヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)系プレポリマー(a2−4)(旭化成株式会社製、デュラネートD201)を55g、水酸基価280mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(a1−1)(MT−3548、東亜合成株式会社製、ペンタエリスリトールジアクリレートの含有量が30%)を45g仕込んだ以外は、合成例1と同様にしてウレタンアクリレート組成物を得た(固形分70%)。得られたウレタンアクリレート(A−4)の重量平均分子量は、15,000であった。ウレタンアクリレート組成物の25℃での粘度は460mPa・Sであった。
〔合成例5〕ウレタンアクリレート(A−5)
温度計、撹拌機、水冷コンデンサー、窒素ガス吹込み口を備えた5つ口フラスコに、イソフォロンジイソシアネート(a2−1)(エボニック社製VESTANAT(登録商標)、IPDI)を27g、水酸基価200mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(a1−2)(MT−3533、東亜合成株式会社製、ペンタエリスリトールジアクリレートの含有量が20%、ペタンエリスリトールモノアクリレートの含有量が5%、ペンタエリスリトールトリアクリレートの含有量が55%、ペンタエリスリトールテトラアクリレートの含有量が20%)を73g仕込んだ以外は、合成例1と同様にしてウレタンアクリレート組成物を得た(固形分70%)。得られたウレタンアクリレート(A−5)の重量平均分子量は、4,000であった。ウレタンアクリレート組成物の25℃での粘度は200mPa・Sであった。
〔合成例6〕ウレタンアクリレート(A−6)
温度計、撹拌機、水冷コンデンサー、窒素ガス吹込み口を備えた5つ口フラスコに、2官能のヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)系プレポリマー(a2−4)(旭化成株式会社製、デュラネートD201)を46g、水酸基価200mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(a1−2)(MT−3533、東亜合成株式会社製、ペンタエリスリトールジアクリレートの含有量が20%)を54g仕込んだ以外は、合成例1と同様にしてウレタンアクリレート組成物を得た(固形分70%)。得られたウレタンアクリレート(A−6)の重量平均分子量は、10,000であった。ウレタンアクリレート組成物の25℃での粘度は400mPa・Sであった。
上記各合成例1〜6の概要を纏めて以下の表に示す。

水酸基価280mgKOH/g PEA:東亜合成株式会社製、MT−3548、ペンタエリスリトールジアクリレートの含有量が30%
水酸基価200mgKOH/g PEA:東亜合成株式会社製、MT−3533、ペンタエリスリトールジアクリレートの含有量が20%
IPDI(NCO%:37.7%):エボニック社製VESTANAT(登録商標)、IPDI、イソフォロンジイソシアネート(イソシアネート量37.7%)
HDI(NCO%:50%):東ソー株式会社製HDI、ヘキサメチレンジイソシアネート(イソシアネート量50%)
12MDI(NCO%:32%):東京化成工業株式会社製、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(イソシアネート量32%)
D−201(NCO%:15.8%):2官能のヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)系プレポリマー(C−4)(旭化成株式会社製、デュラネートD201)
〔合成例7〕ウレタンアクリレート(B−1)
温度計、撹拌機、水冷コンデンサー、窒素ガス吹込み口を備えた5つ口フラスコに、イソフォロンジイソシアネート(b2−1)(エボニック社製VESTANAT(登録商標)、IPDI)を17g、水酸基価115mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(b1−1)(アロニックスM−305、東亜合成株式会社製、ペンタエリスリトールジアクリレートの含有量が0%、ペタンエリスリトールモノアクリレートの含有量が0%、ペンタエリスリトールトリアクリレートの含有量が60%、ペンタエリスリトールテトラアクリレートの含有量が40%)を83g、溶剤としてメチルエチルケトンを43g、重合禁止剤としてメトキノンを0.05g、及び触媒として無機ビスマス(ネオスタンU−600、日東化成株式会社製)を0.05g仕込み、70℃で反応させ、残存イソシアネート基が0.1%となった時点で反応を終了し、ウレタンアクリレート組成物を得た(固形分70%)。得られたウレタンアクリレート(B−1)の重量平均分子量は、1,200であった。ウレタンアクリレート組成物の25℃での粘度は110mPa・Sであった。
〔合成例8〕ウレタンアクリレート(B−2)
温度計、撹拌機、水冷コンデンサー、窒素ガス吹込み口を備えた5つ口フラスコに、ヘキサメチレンジイソシアネート(b2−2)(東ソー株式会社製HDI)を14g、水酸基価115mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(b1−1)(アロニックスM−305、東亜合成株式会社製)を86g仕込んだ以外は、合成例7と同様にしてウレタンアクリレート組成物を得た(固形分70%)。得られたウレタンアクリレート(B−2)の重量平均分子量は、1,200であった。ウレタンアクリレート組成物の25℃での粘度は108mPa・Sであった。
〔合成例9〕ウレタンアクリレート(B−3)
温度計、撹拌機、水冷コンデンサー、窒素ガス吹込み口を備えた5つ口フラスコに、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(b2−3)(東京化成工業株式会社製H12MDI)を20g、水酸基価115mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(b1−1)(アロニックスM−305、東亜合成株式会社製)を80g仕込んだ以外は、合成例7と同様にしてウレタンアクリレート組成物を得た(固形分70%)。得られたウレタンアクリレート(B−3)の重量平均分子量は、1,200であった。ウレタンアクリレート組成物の25℃での粘度は110mPa・Sであった。
〔合成例10〕ウレタンアクリレート(B−4)
温度計、撹拌機、水冷コンデンサー、窒素ガス吹込み口を備えた5つ口フラスコに、2官能のヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)系プレポリマー(b2−4)(旭化成株式会社製、デュラネートD201)を33g、水酸基価115mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(b1−1)(アロニックスM−305、東亜合成株式会社製)を67g仕込んだ以外は、合成例7と同様にしてウレタンアクリレート組成物を得た(固形分70%)。得られたウレタンアクリレート(B−4)の重量平均分子量は、3,800であった。ウレタンアクリレート組成物の25℃での粘度は320mPa・Sであった。
〔合成例11〕ウレタンアクリレート(B−5)
温度計、撹拌機、水冷コンデンサー、窒素ガス吹込み口を備えた5つ口フラスコに、イソフォロンジイソシアネート(b2−1)(エボニック社製VESTANAT(登録商標)、IPDI)を22g、水酸基価160mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(b1−2)(アロニックスM−306、東亜合成株式会社製、ペンタエリスリトールジアクリレートの含有量が5%、ペタンエリスリトールモノアクリレートの含有量が0%、ペンタエリスリトールトリアクリレートの含有量が70%、ペンタエリスリトールテトラアクリレートの含有量が25%)を78g仕込んだ以外は、合成例7と同様にしてウレタンアクリレート組成物を得た(固形分70%)。得られたウレタンアクリレート(B−5)の重量平均分子量は、1,400であった。ウレタンアクリレート組成物の25℃での粘度は140mPa・S(BM型)であった。
〔合成例12〕ウレタンアクリレート(B−6)
温度計、撹拌機、水冷コンデンサー、窒素ガス吹込み口を備えた5つ口フラスコに、ヘキサメチレンジイソシアネート(b2−2)(東ソー株式会社製HDI)を18g、水酸基価160mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(b1−2)(アロニックスM−306、東亜合成株式会社製)を82g仕込んだ以外は、合成例7と同様にしてウレタンアクリレート組成物を得た(固形分70%)。得られたウレタンアクリレート(B−6)の重量平均分子量は、1,500であった。ウレタンアクリレート組成物の25℃での粘度は130mPa・S(BM型)であった。
〔合成例13〕ウレタンアクリレート(B−7)
温度計、撹拌機、水冷コンデンサー、窒素ガス吹込み口を備えた5つ口フラスコに、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(b2−3)(東京化成工業株式会社製H12MDI)を8g、水酸基価160mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(b1−2)(アロニックスM−306、東亜合成株式会社製、ペンタエリスリトールジアクリレートの含有量が5%)を82g仕込んだ以外は、合成例7と同様にしてウレタンアクリレート組成物を得た(固形分70%)。得られたウレタンアクリレート系組成物(B−7)の重量平均分子量は、1,500であった。ウレタンアクリレート組成物の25℃での粘度は130mPa・Sであった。
上記各合成例7〜13の概要を纏めて以下の表に示す。

水酸基価115mgKOH/g PEA:東亜合成株式会社製、アロニックスM−305、ペンタエリスリトールジアクリレートの含有量が0%
水酸基価160mgKOH/g PEA:東亜合成株式会社製、アロニックスM−306、ペンタエリスリトールジアクリレートの含有量が5%
IPDI(NCO%:37.7%):エボニック社製VESTANAT(登録商標)、IPDI、イソフォロンジイソシアネート(イソシアネート量37.7%)
HDI(NCO%:50%):東ソー株式会社製HDI、ヘキサメチレンジイソシアネート(イソシアネート量50%)
H12MDI(NCO%:32%):東京化成工業株式会社製、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(イソシアネート量32%)
D−201(NCO%:15.8%):2官能のヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)系プレポリマー(C−4)(旭化成株式会社製、デュラネートD201)
〔比較合成例1〕ウレタンアクリレート(D−1)
温度計、撹拌機、水冷コンデンサー、窒素ガス吹込み口を備えた5つ口フラスコに、イソフォロンジイソシアネート(d2−1)(エボニック社製VESTANAT(登録商標)、IPDI)を10g、水酸基価63mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(d1−5)(NKエステルA−TMM3、新中村化学工業株式会社製、ペンタエリスリトールジアクリレートの含有量が5%以下)を90g、溶剤としてメチルエチルケトン43g、重合禁止剤としてメトキノンを0.05g、及び触媒として無機ビスマス(ネオスタンU−600、日東化成株式会社製)を0.05g仕込み、70℃で反応させ、残存イソシアネート基が0.1%となった時点で反応を終了し、ウレタンアクリレート組成物を得た(固形分70%)。得られたウレタンアクリレート(D−1)の重量平均分子量は、1,000であった。ウレタンアクリレート組成物の25℃での粘度は110mPa・Sであった。
〔比較合成例2〕ウレタンアクリレート(D−2)
温度計、撹拌機、水冷コンデンサー、窒素ガス吹込み口を備えた5つ口フラスコに、ヘキサメチレンジイソシアネート(d2−2)(東ソー株式会社製HDI)を10g、水酸基価63mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(d1−5)(NKエステルA−TMM3、新中村化学工業株式会社製、ペンタエリスリトールジアクリレートの含有量が5%以下)を90g仕込んだ以外は、比較合成例1と同様にしてウレタンアクリレート組成物を得た(固形分70%)。得られたウレタンアクリレート(D−2)の重量平均分子量は、1,000であった。ウレタンアクリレート組成物の25℃での粘度は105mPa・Sであった。
〔比較合成例3〕ウレタンアクリレート(D−3)
温度計、撹拌機、水冷コンデンサー、窒素ガス吹込み口を備えた5つ口フラスコに、シクロヘキシルメタンジイソシアネート(d2−3)(東京化成工業株式会社製H12MDI)を12g、水酸基価63mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(d1−5)(NKエステルA−TMM3、新中村化学工業株式会社製、ペンタエリスリトールジアクリレートの含有量が5%以下)を88g仕込んだ以外は、比較合成例1と同様にしてウレタンアクリレート組成物を得た(固形分70%)。得られたウレタンアクリレート(D−3)の重量平均分子量は、1,100であった。ウレタンアクリレート組成物の25℃での粘度は110mPa・Sであった。
〔比較合成例4〕ウレタンアクリレート(D−4)
温度計、撹拌機、水冷コンデンサー、窒素ガス吹込み口を備えた5つ口フラスコに、イソフォロンジイソシアネート(d2−1)(エボニック社製VESTANAT(登録商標)、IPDI)を15g、水酸基価95mgKOH/gのジペンタエリスリトールアクリレート(d1−6)(アロニックスM−403、東亜合成株式会社製)を85g仕込んだ以外は、比較合成例1と同様にしてウレタンアクリレート組成物を得た(固形分70%)。得られたウレタンアクリレート(D−4)の重量平均分子量は、1,800であった。ウレタンアクリレート組成物の25℃での粘度は160mPa・Sであった。
上記各比較合成例1〜4の概要を纏めて以下の表に示す。

水酸基価63mgKOH/g PEA:新中村化学工業株式会社製、NKエステルA−TMM3、ペンタエリスリトールジアクリレートの含有量が5%以下
水酸基価95mgKOH/g DPEA:東亜合成株式会社製、アロニックスM−403
IPDI(NCO%:37.7%):エボニック社製VESTANAT(登録商標)、IPDI、イソフォロンジイソシアネート(イソシアネート量37.7%)
HDI(NCO%:50%):東ソー株式会社製HDI、ヘキサメチレンジイソシアネート(イソシアネート量50%)
12MDI(NCO%:32%):東京化成工業株式会社製、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(イソシアネート量32%)
D−201(NCO%:15.8%):2官能のヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)系プレポリマー(C−4)(旭化成株式会社製、デュラネートD201)
〔比較合成例5〕ウレタンアクリレート(D−5)
温度計、撹拌機、水冷コンデンサー、窒素ガス吹込み口を備えた5つ口フラスコに、イソフォロンジイソシアネート(d2−1)(エボニック社製VESTANAT(登録商標)、IPDI)を26g、水酸基価280mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(d1−1)(アロニックスMT−3548、東亜合成株式会社製)を37g、水酸基価115mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(d1−4)(アロニックスM−305、東亜合成株式会社製)を37g、溶剤としてメチルエチルケトンを43g、重合禁止剤としてメトキノンを0.05g、及び触媒として無機ビスマス(ネオスタンU−600、日東化成株式会社製)を0.05g仕込み、70℃で反応させ、残存イソシアネート基が0.1%となった時点で反応を終了し、ウレタンアクリレート組成物を得た(固形分70%)。得られたウレタンアクリレート(D−5)の重量平均分子量は、2,400であった。ウレタンアクリレート組成物の25℃での粘度は180mPa・Sであった。
〔比較合成例6〕ウレタンアクリレート(D−6)
温度計、撹拌機、水冷コンデンサー、窒素ガス吹込み口を備えた5つ口フラスコに、イソフォロンジイソシアネート(d2−1)(エボニック社製VESTANAT(登録商標)、IPDI)を28g、水酸基価280mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(d1−1)(アロニックスMT−3548、東亜合成株式会社製)を36g、水酸基価160mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(d1−3)(アロニックスM−306、東亜合成株式会社製)を36g仕込んだ以外は、比較合成例5と同様にしてウレタンアクリレート組成物を得た(固形分70%)。得られたウレタンアクリレート(D−6)の重量平均分子量は、2,500であった。ウレタンアクリレート組成物の25℃での粘度は180mPa・Sであった。
〔比較合成例7〕ウレタンアクリレート(D−7)
温度計、撹拌機、水冷コンデンサー、窒素ガス吹込み口を備えた5つ口フラスコに、イソフォロンジイソシアネート(d2−1)(エボニック社製VESTANAT(登録商標)、IPDI)を22g、水酸基価200mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(d1−2)(アロニックスMT−3533、東亜合成株式会社製)を39g、水酸基価115mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(d1−4)(アロニックスM−305、東亜合成株式会社製)を39g仕込んだ以外は、比較合成例5と同様にしてウレタンアクリレート組成物を得た(固形分70%)。得られたウレタンアクリレート(D−7)の重量平均分子量は、2,000であった。ウレタンアクリレート組成物の25℃での粘度は150mPa・Sであった。
〔比較合成例8〕ウレタンアクリレート(D−8)
温度計、撹拌機、水冷コンデンサー、窒素ガス吹込み口を備えた5つ口フラスコに、イソフォロンジイソシアネート(d2−1)(エボニック社製VESTANAT(登録商標)、IPDI)を25g、水酸基価200mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(d1−2)(アロニックスMT−3533、東亜合成株式会社製)を37.5g、水酸基価160mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(d1−3)(アロニックスM−306、東亜合成株式会社製)を37.5g仕込んだ以外は、比較合成例5と同様にしてウレタンアクリレート組成物を得た(固形分70%)。得られたウレタンアクリレート(D−8)の重量平均分子量は、2,200であった。ウレタンアクリレート組成物の25℃での粘度は150mPa・Sであった。
上記各比較合成例5〜8の概要を纏めて以下の表に示す。

水酸基価280mgKOH/g PEA:東亜合成株式会社製、MT−3548、ペンタエリスリトールジアクリレートの含有量が30%
水酸基価200mgKOH/g PEA:東亜合成株式会社製、MT−3533、ペンタエリスリトールジアクリレートの含有量が20%
水酸基価160mgKOH/g PEA:東亜合成株式会社製、アロニックスM−306、ペンタエリスリトールジアクリレートの含有量が5%
水酸基価115mgKOH/g PEA:東亜合成株式会社製、アロニックスM−305、ペンタエリスリトールジアクリレートの含有量が0%
IPDI(NCO%:37.7%):エボニック社製VESTANAT(登録商標)、IPDI、イソフォロンジイソシアネート(イソシアネート量37.7%)
HDI(NCO%:50%):東ソー株式会社製HDI、ヘキサメチレンジイソシアネート(イソシアネート量50%)
12MDI(NCO%:32%):東京化成工業株式会社製、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(イソシアネート量32%)
D−201(NCO%:15.8%):2官能のヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)系プレポリマー(C−4)(旭化成株式会社製、デュラネートD201)
<活性エネルギー線硬化型コーティング剤の調製>
(実施例1)
ウレタンアクリレート(A−1)/ウレタンアクリレート(B−1)の質量比が70/30になるように、[合成例1]で得られたウレタンアクリレート組成物100gと[合成例7]で得られたウレタンアクリレート組成物43.0gをビーカーに入れ攪拌しながら、メタクリロイル基を有するシランカップリング剤で表面処理した反応性シリカ微粒子(粒子径10〜20nm、日産化学株式会社製MEK−AC−2140Z、有効成分45%)を222g加えて混合し、10分後、光重合開始剤として1−ヒドロキシシクロヘキシル−フェニルケトン(IGM社製Omnirad 184)を10.0g、レベリング剤としてフッ素系界面活性剤(ネオス株式会社製、フタージェント602A、有効成分50%)を2.0g添加してさらに攪拌を続けた。均一溶解したのを確認した後、希釈剤として1−メトキシ−2−プロパノール(PGM)を150.5g添加して固形分40.0%のコーティング剤を調製した。
塗工の際には、更に289.5gのPGMを添加して固形分25.8%のコーティング剤として粘度を調整した。コーティング剤をPETフィルム(東洋紡株式会社製A4300)にバーコーターで塗工し80℃で1分間の予備乾燥を行った。次に、空気下で紫外線照射装置(へレウス株式会社製ライトハンマー10)を用いて500mJ/cm(照度1,500mW/cm)の照射量となるよう紫外線照射を行い、PETフィルム上に膜厚5μmの被覆層を作製した。
(実施例2〜7)
表5に示すウレタンアクリレート(A−1)/ウレタンアクリレート(B−1)の質量比になるように、[合成例1]で得られたウレタンアクリレート組成物と[合成例7]で得られたウレタンアクリレート組成物を混合した以外は実施例1と同様にして、コーティング剤をそれぞれ調製した。得られたコーティング剤を用いて、実施例1と同様に、それぞれPETフィルム上に膜厚5μmの被覆層を作製した。

合成例1(A−1)組成物:イソフォロンジイソシアネート(a2−1)を、水酸基価280mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(a1−1)と反応させて得られたウレタンアクリレート組成物
合成例7(B−1):イソフォロンジイソシアネート(b2−1)を、水酸基価115mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(b1−1)と反応させて得られたウレタンアクリレート組成物
反応性シリカ微粒子(C−1):MEK−AC−2140Z(日産化学株式会社製、粒子径10〜20nm、有効成分45%)
光重合開始剤:1−ヒドロキシシクロヘキシル−フェニルケトン(IGM社製Omnirad 184、固形分100質量部に対して5質量部添加)
レベリング剤:フッ素系界面活性剤(ネオス株式会社製、フタージェント602A、有効成分50%)
希釈剤:1−メトキシ−2−プロパノール(PGM)
シリカ微粒子(質量%):組成物の全固形成分の総量(質量)に対するシリカ微粒子の含有率
(実施例8〜14)
表6に示す質量比で[合成例1]で得られたウレタンアクリレート組成物と[合成例8]〜[合成例13]の何れかで得られたウレタンアクリレート組成物を混合した以外は実施例1と同様にして、コーティング剤をそれぞれ調製した。得られたコーティング剤を用いて、実施例1と同様に、それぞれPETフィルム上に膜厚5μmの塗膜を作製した。

合成例1(A−1)組成物:イソフォロンジイソシアネート(a2−1)を、水酸基価280mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(a1−1)と反応させて得られたウレタンアクリレート組成物
合成例8(B−2)組成物:ヘキサメチレンジイソシアネート(b2−2)を、水酸基価115mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(b1−1)と反応させて得られたウレタンアクリレート組成物
合成例9(B−3)組成物:ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(b2−3)を、水酸基価115mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(b1−1)と反応させて得られたウレタンアクリレート組成物
合成例10(B−4)組成物:2官能のヘキサメチレンジイソシアネート(b2−4)(HDI)系プレポリマーを、水酸基価115mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(b1−1)と反応させて得られたウレタンアクリレート組成物
合成例11(B−5)組成物:イソフォロンジイソシアネート(b2−1)を、水酸基価160mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(b1−2)と反応させて得られたウレタンアクリレート組成物
合成例12(B−6)組成物:ヘキサメチレンジイソシアネート(b2−2)を、水酸基価160mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(b1−2)と反応させて得られたウレタンアクリレート組成物
合成例13(B−7)組成物:ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(b2−3)を、水酸基価160mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(b1−2)と反応させて得られたウレタンアクリレート組成物
反応性シリカ微粒子(C−1):MEK−AC−2140Z(日産化学株式会社製、粒子径10〜20nm、有効成分45%)
光重合開始剤:1−ヒドロキシシクロヘキシル−フェニルケトン(IGM社製Omnirad 184、固形分100質量部に対して5質量部添加)
レベリング剤:フッ素系界面活性剤(ネオス株式会社製、フタージェント602A、有効成分50%)
希釈剤:1−メトキシ−2−プロパノール(PGM)
シリカ微粒子(質量%):組成物の全固形成分の総量(質量)に対するシリカ微粒子の含有率
(実施例15〜18)
ウレタンアクリレート(A−2)/ウレタンアクリレート(B−1)、(B−3)、(B−6)又は(B−7)の質量比が50/50になるように、[合成例2]で得られたウレタンアクリレート組成物71.4gと、[合成例7]、[合成例9]、[合成例12]又は[合成例13]で得られたウレタンアクリレート組成物71.4gを混合した以外は実施例1と同様にして、コーティング剤を調製した。得られた各コーティング剤を用いて、実施例1と同様に、それぞれPETフィルム上に膜厚5μmの被覆層を作製した。
(実施例19)
ウレタンアクリレート(A−3)/ウレタンアクリレート(B−1)の質量比が50/50になるように、[合成例3]で得られたウレタンアクリレート組成物71.4gと[合成例7]で得られたウレタンアクリレート組成物71.4gを混合した以外は実施例1と同様にしてコーティング剤を調製した。得られたコーティング剤を用いて、実施例1と同様に、それぞれPETフィルム上に膜厚5μmの被覆層を作製した。
(実施例20)
ウレタンアクリレート(A−4)/ウレタンアクリレート(B−2)の質量比が50/50になるように、[合成例4]で得られたウレタンアクリレート組成物71.4gと[合成例8]で得られたウレタンアクリレート組成物71.4gを混合した以外は実施例1と同様にしてコーティング剤を調製した。得られたコーティング剤を用いて、実施例1と同様に、それぞれPETフィルム上に膜厚5μmの被覆層を作製した。
(実施例21)
ウレタンアクリレート(A−5)/ウレタンアクリレート(B−3)の質量比が50/50になるように、[合成例5]で得られたウレタンアクリレート組成物71.4gと[合成例9]で得られたウレタンアクリレート組成物71.4gを混合した以外は実施例1と同様にしてコーティング剤を調製した。得られたコーティング剤を用いて、実施例1と同様に、それぞれPETフィルム上に膜厚5μmの被覆層を作製した。
(実施例22)
ウレタンアクリレート(A−6)/ウレタンアクリレート(B−4)の質量比が50/50になるように、[合成例6]で得られたウレタンアクリレート組成物71.4gと[合成例10]で得られたウレタンアクリレート組成物71.4gを混合した以外は実施例1と同様にしてコーティング剤を調製した。得られたコーティング剤を用いて、実施例1と同様に、それぞれPETフィルム上に膜厚5μmの被覆層を作製した。
以下に、実施例15〜22の概要を纏めて示す。

合成例2(A−2)組成物:ヘキサメチレンジイソシアネート(a2−2)を、水酸基価280mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(a1−1)と反応させて得られたウレタンアクリレート組成物
合成例3(A−3)組成物:ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(a2−3)を、水酸基価280mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(a1−1)と反応させて得られたウレタンアクリレート組成物
合成例4(A−4)組成物:2官能のヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)系プレポリマー(a2−4)を、水酸基価280mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(a1−1)と反応させて得られたウレタンアクリレート組成物
合成例5(A−5)組成物:イソフォロンジイソシアネート(a2−1)を、水酸基価200mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(a1−2)と反応させて得られたウレタンアクリレート組成物
合成例6(A−6)組成物:2官能のヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)系プレポリマー(a2−4)を、水酸基価200mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(a1−2)と反応させて得られたウレタンアクリレート組成物
合成例7(B−1)組成物:イソフォロンジイソシアネート(b2−1)を、水酸基価115mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(b1−1)と反応させて得られたウレタンアクリレート組成物
合成例8(B−2)組成物:ヘキサメチレンジイソシアネート(b2−2)を、水酸基価115mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(b1−1)と反応させて得られたウレタンアクリレート組成物
合成例9(B−3)組成物:ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(b2−3)を、水酸基価115mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(b1−1)と反応させて得られたウレタンアクリレート組成物
合成例10(B−4)組成物:2官能のヘキサメチレンジイソシアネート(b2−4)(HDI)系プレポリマーを、水酸基価115mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(b1−1)と反応させて得られたウレタンアクリレート組成物
合成例11(B−5)組成物:イソフォロンジイソシアネート(b2−1)を、水酸基価160mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(b1−2)と反応させて得られたウレタンアクリレート組成物
合成例12(B−6)組成物:ヘキサメチレンジイソシアネート(b2−2)を、水酸基価160mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(b1−2)と反応させて得られたウレタンアクリレート組成物
合成例13(B−7)組成物:ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(b2−3)を、水酸基価160mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(b1−2)と反応させて得られたウレタンアクリレート組成物
反応性シリカ微粒子(C−1):MEK−AC−2140Z(日産化学株式会社製、粒子径10〜20nm、有効成分45%)
光重合開始剤:1−ヒドロキシシクロヘキシル−フェニルケトン(IGM社製Omnirad 184、固形分100質量部に対して5質量部添加)
レベリング剤:フッ素系界面活性剤(ネオス株式会社製、フタージェント602A、有効成分50%)
希釈剤:1−メトキシ−2−プロパノール(PGM)
シリカ微粒子(質量%):組成物の全固形成分の総量(質量)に対するシリカ微粒子の含有率
(実施例23)
メタクリロイル基を有するシランカップリング剤で表面処理した反応性シリカ微粒子(C−1)(粒子径10〜20nm、メチルエチルケトンに分散、日産化学株式会社製MEK−AC−2140Z、有効成分45%)を411g加え、1−メトキシ−2−プロパノール(PGM)を174g添加して固形分40.0%のコーティング剤を調製し、塗工の際に、更に407gのPGMを添加して固形分25.8%のコーティング剤として粘度を調整した以外は、実施例3と同様にしてコーティング剤を調製した。得られたコーティング剤を用いて、実施例1と同様に、PETフィルム上に膜厚5μmの被覆層を作製した。
(実施例24)
メタクリロイル基を有するシランカップリング剤で表面処理した反応性シリカ微粒子(C−1)(MEK−AC−2140Z、日産化学株式会社製、粒子径10〜20nm、メチルエチルケトンに分散)を667g加え、1−メトキシ−2−プロパノール(PGM)を206g展開して固形分40.0%のコーティング剤を調製し、塗工の際に、更に565gのPGMを添加して固形分25.8%のコーティング剤として粘度を調整した以外は実施例3と同様にしてコーティング剤を調製した。得られたコーティング剤を用いて、実施例1と同様に、それぞれPETフィルム上に膜厚5μmの被覆層を作製した。
(実施例25)
メタクリロイル基を有するシランカップリング剤で表面処理した反応性シリカ微粒子(C−2)(PGM−AC−2140Y、日産化学株式会社製、粒子径10〜20nm、1−メトキシ−2−プロパノールに分散)を、222g加えた以外は実施例3と同様にしてコーティング剤を調製した。得られたコーティング剤を用いて、実施例1と同様に、それぞれPETフィルム上に膜厚5μmの被覆層を作製した。
(実施例26)
メタクリロイル基を有するシランカップリング剤で表面処理した反応性シリカ微粒子(C−1)(MEK−AC−2140Z、日産化学株式会社製、粒子径10〜20nm、メチルエチルケトンに分散)111gと共に、オルトケイ酸テトラエチル(TEOS)と3−アクリロキシプロピルトリメトキシシランの縮合物(大成ファインケミカル株式会社製TSUV−011A)111gを加えた以外は実施例3と同様にしてコーティング剤を調製した。得られたコーティング剤を用いて、実施例1と同様に、それぞれPETフィルム上に膜厚5μmの被覆層を作製した。
(実施例27)
[合成例1]のウレタンアクリレート組成物71.4gと[合成例7]のウレタンアクリレート組成物71.4gと共に、2ヒドロキシエチルアクリレートとイソフォロンジイソシアネートのアダクト体(大成ファインケミカル株式会社製、8UX−145A)50gをビーカーに入れ、1−メトキシ−2−プロパノール(PGM)を225g添加して固形分40.0%のコーティング剤を調製し、塗工の際に、更に359gのPGMを添加して固形分25.8%のコーティング剤として粘度を調整した以外は、実施例3と同様にしてコーティング剤を調製した。得られたコーティング剤を用いて、実施例1と同様にしてPETフィルム上に膜厚5μmの被覆層を作製した。
(実施例28)
[合成例1]のウレタンアクリレート組成物71.4gと[合成例7]のウレタンアクリレート組成物71.4gと共に、ジメチロール-トリシクロデカンジアクリレート(共栄社化学株式会社製、ライトアクリレートDCP−A)50gをビーカーに入れ、1−メトキシ−2−プロパノール(PGM)を225g添加して固形分40.0%のコーティング剤を調製し、塗工の際に、更に359gのPGMを添加して固形分25.8%のコーティング剤として粘度を調整した以外は実施例3と同様にしてコーティング剤を調整した。得られたコーティング剤を用いて、実施例1と同様にしてPETフィルム上に膜厚5μmの被覆層を作製した。
上記実施例23〜28の概要を纏めて以下の表に示す。

合成例1(A−1)組成物:イソフォロンジイソシアネート(a2−1)を、水酸基価280mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(a1−1)と反応させて得られたウレタンアクリレート組成物
合成例7(B−1)組成物:イソフォロンジイソシアネート(b2−1)を、水酸基価115mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(b1−1)と反応させて得られたウレタンアクリレート組成物
2官能ウレタンアクリレート:8UX-145A、大成ファインケミカル株式会社製
ジメチロール-トリシクロデカンジアクリレート:ライトアクリレートDCP−A、共栄社化学株式会社製)
反応性シリカ微粒子(C−1):MEK−AC−2140Z(粒子径10−20nm、日産化学株式会社製、有効成分45%)
反応性シリカ微粒子(C−2):PGM−AC−2140Y(粒子径10−20nm、日産化学株式会社製、有効成分45%)
反応性シリカ微粒子(C−3):TSUV−011A(大成ファインケミカル(株)製TEOSとKBM−5103(3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン)の縮合物、有効成分45%)
シリカ微粒子(質量%):組成物の全固形成分の総量(質量)に対するシリカ微粒子の含有率
(比較例1)
ウレタンアクリレート(A−1)/ウレタンアクリレート(B−1)の質量比が、90/10になるように、[合成例1]で得られたウレタンアクリレート組成物と[合成例7]で得られたウレタンアクリレート組成物を混合した以外は実施例1と同様にして、コーティング剤を調製した。得られたコーティング剤を用いて、実施例1と同様にしてそれぞれPETフィルム上に膜厚5μmの被覆層を作製した。
(比較例2)
ウレタンアクリレート(A−1)/ウレタンアクリレート(B−1)の質量比が80/20になるように、[合成例1]で得られたウレタンアクリレート組成物と[合成例7]で得られたウレタンアクリレート組成物を混合した以外は実施例1と同様にして、コーティング剤を調製した。得られたコーティング剤を用いて、実施例1と同様にしてPETフィルム上に膜厚5μmの被覆層を作製した。
(比較例3〜6)
[合成例1]で得られたウレタンアクリレート組成物と[比較合成例1]乃至[比較合成例4]の何れかで得られたウレタンアクリレート組成物を混合した以外は実施例1と同様にして、コーティング剤を調製した。得られたコーティング剤を用いて、実施例1と同様に、それぞれPETフィルム上に膜厚5μmの被覆層を作製した。
(比較例7)
[合成例1]で得られたウレタンアクリレート組成物71.4gと[合成例7]で得られたウレタンアクリレート組成物71.4gと共に、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(新中村化学工業株式会社製A−DPH)50gを混合し、1−メトキシ−2−プロパノール(PGM)を225g添加して固形分40.0%のコーティング剤を調製し、塗工の際に、更に359gのPGMを添加して固形分25.8%のコーティング剤として粘度を調整した以外は、実施例1と同様にしてコーティング剤を調製した。得られたコーティング剤を用いて、実施例1と同様に、それぞれPETフィルム上に膜厚5μmの被覆層を作製した。
(比較例8)
メタクリロイル基を有するシランカップリング剤で表面処理した反応性シリカ微粒子(C−1)(MEK−AC−2140Z、日産化学株式会社製、粒子径10〜20nm)を44g(有効成分45%)混合し、1−メトキシ−2−プロパノール(PGM)を128g添加して固形分40.0%のコーティング剤を調製し、塗工の際に、更に379gのPGMを添加して固形分25.8%のコーティング剤として粘度を調整した以外は、実施例3と同様にしてコーティング剤を調製した。得られたコーティング剤を用いて、実施例1と同様にしてPETフィルム上に膜厚5μmの被覆層を作製した。
(比較例9)
メタクリロイル基を有するシランカップリング剤で表面処理した反応性シリカ微粒子(C−1)(MEK−AC−2140Z、日産化学株式会社製、粒子径10〜20nm)を加えずに調製し、1−メトキシ−2−プロパノール(PGM)を123g添加して固形分40.0%のコーティング剤を調製し、塗工の際に、更に153gのPGMを添加して固形分25.8%のコーティング剤として粘度を調整した以外は実施例3と同様にして、コーティング剤を調製した。得られたコーティング剤を用いて、実施例1と同様にしてPETフィルム上に膜厚5μmの被覆層を作製した。
(比較例10)
[合成例1]で得られたウレタンアクリレート組成物及び[合成例7]で得られたウレタンアクリレート組成物に代え、[合成例5]で得られたウレタンアクリレート組成物142.8gを使用した以外は実施例1と同様にして、コーティング剤を調製した。得られたコーティング剤を用いて、実施例1と同様に、それぞれPETフィルム上に膜厚5μmの被覆層を作製した。
(比較例11)
[合成例1]で得られたウレタンアクリレート組成物及び[合成例7]で得られたウレタンアクリレート組成物に代え、[合成例11]で得られたウレタンアクリレート組成物142.8gを使用した以外は実施例1と同様にして、コーティング剤を調製した。得られたコーティング剤を用いて、実施例1と同様に、それぞれPETフィルム上に膜厚5μmの被覆層を作製した。
以下に比較例1〜11の概要を纏めて示す。

合成例1(A−1)組成物:イソフォロンジイソシアネート(a2−1)を、水酸基価280mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(a1−1)と反応させて得られたウレタンアクリレート組成物
合成例5(A−5)組成物:イソフォロンジイソシアネート(a2−1)を、水酸基価200mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(a1−2)と反応させて得られたウレタンアクリレート組成物
合成例7(B−1):イソフォロンジイソシアネート(b2−1)を、水酸基価115mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(b1−1)と反応させて得られたウレタンアクリレート組成物
合成例11(B−5):イソフォロンジイソシアネート(b2−1)を、水酸基価160mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(b1−2)と反応させて得られたウレタンアクリレート組成物
比較合成例1(D−1):イソフォロンジイソシアネート(d2−1)を、水酸基価63mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(d1−1)と反応させて得られたウレタンアクリレート組成物
比較合成例2(D−2):へキサメチレンジイソシアネート(d2−2)を、水酸基価63mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(d1−1)と反応させて得られたウレタンアクリレート組成物
比較合成例3(D−3):シクロヘキシルメタンジイソシアネート(d2−3)を、水酸基価63mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(d1−1)と反応させて得られたウレタンアクリレート組成物
比較合成例4(D−4):イソフォロンジイソシアネート(d2−1)を、水酸基価95mgKOH/gのジペンタエリスリトールアクリレート(d1−2)と反応させて得られたウレタンアクリレート組成物
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート:NKエステルDPH(新中村化学工業(株)製)
反応性シリカ微粒子(C−1):MEK−AC−2140Z(日産化学株式会社製、粒子径10〜20nm、有効成分45%)
光重合開始剤:1−ヒドロキシシクロヘキシル−フェニルケトン(IGM社製Omnirad 184、固形分100質量部に対して5質量部添加)
レベリング剤:フッ素系界面活性剤(ネオス株式会社製、フタージェント602A、有効成分50%)
希釈剤:1−メトキシ−2−プロパノール(PGM)
シリカ微粒子(質量%):組成物の全固形成分の総量(質量)に対するシリカ微粒子の含有率
(比較例12〜15)
[合成例1]で得られたウレタンアクリレート組成物及び[合成例7]で得られたウレタンアクリレート組成物に代え、[比較合成例5]〜[比較合成例8]の何れかで得られたウレタンアクリレート組成物142.8gを使用した以外は実施例1と同様にして、コーティング剤を調製した。得られたコーティング剤を用いて、実施例1と同様に、それぞれPETフィルム上に膜厚5μmの被覆層を作製した。

比較合成例5(D−5)組成物:水酸基価280mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(d1−1)と、水酸基価115mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(d1−4)を一緒に、イソフォロンジイソシアネート(a2−1)と反応させて得られたウレタンアクリレート組成物
比較合成例6(D−6)組成物:水酸基価280mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(d1−1)と、水酸基価160mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(d1−3)を一緒に、イソフォロンジイソシアネート(a2−1)と反応させて得られたウレタンアクリレート組成物
比較合成例7(D−7):水酸基価200mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(d1−2)と、水酸基価115mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(d1−4)を一緒に、イソフォロンジイソシアネート(a2−1)と反応させて得られたウレタンアクリレート組成物
比較合成例8(D−8):水酸基価200mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(d1−2)と、水酸基価160mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(d1−3)を一緒に、イソフォロンジイソシアネート(a2−1)と反応させて得られたウレタンアクリレート組成物
反応性シリカ微粒子(C−1):MEK−AC−2140Z(日産化学株式会社製、粒子径10〜20nm、有効成分45%)
光重合開始剤:1−ヒドロキシシクロヘキシル−フェニルケトン(IGM社製Omnirad 184、固形分100質量部に対して5質量部添加)
レベリング剤:フッ素系界面活性剤(ネオス株式会社製、フタージェント602A、有効成分50%)
希釈剤:1−メトキシ−2−プロパノール(PGM)
シリカ微粒子(質量%):組成物の全固形成分の総量(質量)に対するシリカ微粒子の含有率
<硬化塗膜の物性評価>
各実施例及び比較例で作製した被覆層について、以下の物性評価を行った。
[1.硬化塗膜の鉛筆硬度]
JIS K 5600−5−4(1999)に準拠し、上記被覆層を形成した基材の塗工面について、荷重750gで鉛筆引っかき試験を実施し、以下に示す基準で評価した。
4H以上 ◎
3H 〇
2H △
H以下 ×
[2.硬化塗膜の屈曲性]
JIS K 5600−5−1に準じて、円筒形マンドレル屈曲試験機を用いて屈曲性の評価を行った。
評価用硬化塗膜を、塗膜面が外側になるように試験棒に巻きつけた際に、割れまたは剥がれが生じる最大の径(整数値、mm)を測定した。値が小さいほど屈曲性の高い塗膜であることを意味する。
6以上-10mm以下 ◎
10以上-14mm以下 〇
15以上-20mm以下 △
20mm以上 ×
[3.硬化塗膜の耐SW性]
スチールウール(日本スチールウール社製、ボンスター♯0000)を用い、500gの荷重をかけながら硬化塗膜の表面を10往復させた後、表面の傷つき度合いを目視により観察した。
◎ 外観変化なし
〇 傷数本
△ 傷数10本
× 白化
[4.硬化塗膜の透明性]
JIS K 7136(2000)に準拠し、ヘイズメーター(日本電色工業株式会社製、NDH−5000)を用いて、塗膜付基材のヘイズ値を測定した。
◎ 0.1%未満
〇 0.1%以上0.5%未満
△ 0.5%以上1%未満
[5.硬化塗膜の耐カール性]
被覆層を形成したフィルムを10cm角にカットし4隅の浮いた合計で評価した。
◎ 0〜10mm未満
〇 10〜20mm未満
△ 20〜30mm未満
× 30mm以上
評価結果を以下に纏めて示す。
表11に示す結果から理解できる通り、高水酸基価(200mgKOH/g又は280mgKOH/g)のペンタエリスリトールトリアクリレートから合成した分子量が比較的高いウレタンアクリレートの組成物(A−1〜A−6)と、水酸基価が115又は160mgKOH/gのペンタエリスリトールトリアクリレートから合成した比較的分子量が低いウレタンアクリレートの組成物(B−1〜B−7)と、反応性シリカ微粒子とを混合した実施例1〜28のコーティング剤で形成した被覆層は、硬化収縮が少なくカールが発生せず、高屈曲性と高硬度を両立し、耐擦傷性も優れる透明な硬化塗膜を形成した。
一方で、高水酸基価(200mgKOH/g又は280mgKOH/g)のペンタエリスリトールトリアクリレートから合成したウレタンアクリレートの質量比が高い比較例1及び2のコーティング剤で形成した被覆層は、硬度が劣る結果となった。また、水酸基価63mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(d1−5)から得られたウレタンアクリレートを含む比較例3〜5のコーティング剤で形成した被覆層は、架橋密度が高くなり屈曲性が悪化した。水酸基価が95mgKOH/gのジペンタエリスリトールペンタアクリレート(d1−6)から得られたウレタンアクリレートを含む比較例6のコーティング剤で形成した被覆層、並びにジペンタエリスリトールヘキサアクリレートを含む比較例7のコーティング剤で形成した被覆層は、どちらも架橋密度が高くなり屈曲性が悪化した。反応性シリカ微粒子の量を大幅に減らした比較例8のコーティング剤で形成した被覆層は、透明性が悪化した。反応性シリカ微粒子とウレタンアクリレート系組成物との相溶性が悪化したと推測される。また、反応性シリカ微粒子を含めなかった比較例9のコーティング剤で形成した被覆層では、十分な硬度が得られなかった。高水酸基価(200mgKOH/g)のペンタエリスリトールトリアクリレートから合成したウレタンアクリレート(A−5)のみを有機塗膜成分として含む比較例10のコーティング剤は分子量が比較的高いウレタンアクリレートのみのため架橋密度が低く硬度と耐SW性が劣る結果となった。水酸基価(160mgKOH/g)のペンタエリスリトールトリアクリレートから合成したウレタンアクリレート(B−5)のみを有機塗膜成分として含む比較例11のコーティング剤は分子量が低いウレタンアクリレートのみのため硬化収縮が大きくなり屈曲性及び耐カール性が劣る結果となった。
異なる2つの水酸基価(280mgKOH/g、115mgKOH/g、200mgKOH/g、及び160mgKOH/gの何れか2つ)を有するペンタエリスリトールアクリレートを一緒に、イソフォロンジイソシアネート(a2−1)と反応させて得られたウレタンアクリレートを含む比較例12〜15のコーティング剤で形成した被覆層は、鉛筆硬度、マンドレル屈曲性、耐SW性、耐カール性において満足する結果が得られなかった。理論に拘泥するものではないが、これらのコーティング剤では、異なる水酸基価のペタンエリスリトールを一緒に反応させてウレタンアクリレートを合成しているため、得られるウレタンアクリレートは相対的にペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレートから得られるウレタンアクリレートの含有量が低く、ペンタエリスリトール(メタ)アクリレートと多価イソシアネートの繰り返し反応が十分ではないため、分子量が低いウレタンアクリレートのみができてしまい、硬度と屈曲性の両立が困難になったものと推定される。
本発明によるコーティング剤により得られる被覆層は、カールの発生が少なく、高硬度と高屈曲性を両立する事ができると共に、透明性及び耐擦傷性にも優れるため、各種製品のハードコート用コーティング剤、特に光学フィルム用コーティング剤として有用である。特に、フォルタブル又はローラブルなスマートフォン等の表示装置での利用が期待される。また、塗料、インキ、レジスト等としても有用である。

Claims (15)

  1. 水酸基価が200〜300mgKOH/gのペンタエリスリトール(メタ)アクリレート(a1)、多価イソシアネート(a2)、及び任意に低分子のポリオール(a3)の反応で得られるウレタン(メタ)アクリレート(A)と、
    水酸基価が90〜180mgKOH/gのペンタエリスリトール(メタ)アクリレート(b1)、多価イソシアネート(b2)、及び任意に低分子のポリオール(b3)の反応で得られるウレタン(メタ)アクリレート(B)と、
    無機微粒子(C)と
    を含む、活性エネルギー線硬化型コーティング剤。
  2. 水酸基価が200〜300mgKOH/gのペンタエリスリトール(メタ)アクリレートは、ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレートを20〜40%含有する、請求項1に記載の活性エネルギー線硬化型コーティング剤。
  3. 前記ウレタン(メタ)アクリレート(A)の分子量が2,000〜20,000であり、前記ウレタン(メタ)アクリレート(B)の分子量が1,000〜5,000である、請求項1又は2に記載の活性エネルギー線硬化型コーティング剤。
  4. 前記ウレタン(メタ)アクリレート(A)と前記ウレタン(メタ)アクリレート(B)との質量比(A/B)が70/30〜10/90である、請求項1〜3の何れか1項に記載の活性エネルギー線硬化型コーティング剤。
  5. 前記無機微粒子(C)は、(メタ)アクリロイル基を有するシランカップリング剤で表面処理した反応性シリカ微粒子を含む、請求項1〜4の何れか1項に記載の活性エネルギー線硬化型コーティング剤。
  6. 前記無機微粒子(C)と、前記ウレタン(メタ)アクリレート(A)及び前記ウレタン(メタ)アクリレート(B)の質量比(C/(A+B))が、30/100〜350/100である、請求項5に記載の活性エネルギー線硬化型コーティング剤。
  7. 前記無機微粒子(C)は、前記活性エネルギー線硬化型コーティング剤中に10〜35質量%含む、請求項5又は6に記載の活性エネルギー線硬化型コーティング剤。
  8. 前記ウレタン(メタ)アクリレート(A)は、前記活性エネルギー線硬化型コーティング剤中に1〜13質量%含み、前記ウレタン(メタ)アクリレート(B)は、前記活性エネルギー線硬化型コーティング剤中に4〜13質量%含む、請求項4〜7の何れか1項に記載の活性エネルギー線硬化型コーティング剤。
  9. 前記無機微粒子(C)の粒子径は、10〜20nmである、請求項1〜8の何れか1項に記載の活性エネルギー線硬化型コーティング剤。
  10. ジペンタエリスリトールモノ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、並びにこれらの(メタ)アクリレートの少なくとも一種と多価イソシアネートとの反応で得られるウレタン(メタ)アクリレートを含まない、請求項1〜9の何れか1項に記載の活性エネルギー線硬化型コーティング剤。
  11. 光学フィルム用である、請求項1〜10の何れか1項に記載の活性エネルギー線硬化型コーティング剤。
  12. 請求項1〜10の何れか1項に記載のコーティング剤を硬化した被覆層。
  13. 請求項12に記載の被覆層を有する光学フィルム又は表示装置。
  14. 請求項1〜10の何れか1項に記載のコーティング剤を、対象製品に塗布し、活性エネルギー線を照射して硬化させる、被覆層の形成方法。
  15. 水酸基価が200〜300mgKOH/gのペンタエリスリトール(メタ)アクリレート(a1)、多価イソシアネート(a2)、及び任意に低分子のポリオール(a3)の反応で得られるウレタン(メタ)アクリレート(A)と、
    水酸基価が90〜180mgKOH/gのペンタエリスリトール(メタ)アクリレート(b1)、多価イソシアネート(b2)、及び任意に低分子のポリオール(b3)の反応で得られるウレタン(メタ)アクリレート(B)と、
    無機微粒子(C)と
    を混合する、活性エネルギー線硬化型コーティング剤の製造方法。

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