JP2023520232A - エネルギー硬化性液体組成物から調製された弾性材料 - Google Patents
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Abstract
ASTM D638-02aに準拠して測定した場合、150%より大きい伸び、ASTM D2632-01(2008年再承認)に準拠して測定した場合、12%より大きい弾力性、及びASTM D2240-15e1により測定した場合、少なくとも10のショアA硬度を有する弾性材料が提供される。弾性材料は、25℃で液体の硬化性組成物のエネルギー硬化反応生成物である。硬化性組成物は、少なくとも、a)1分子当たり平均2つ以下の(メタ)アクリレート官能基を有する比較的高分子量の(メタ)アクリレート官能化オリゴマー;b)500ダルトン未満の分子量、及び1分子当たり単一の(メタ)アクリレート官能基を有する少なくとも1種のモノ(メタ)アクリレート官能化モノマー、並びに/又はエチレン性不飽和窒素含有モノマー;並びに、c)1000ダルトン未満の分子量、及び1分子当たり少なくとも2つの(メタ)アクリレート官能基を有する少なくとも1種のマルチ(メタ)アクリレート官能化モノマー、を含む。
Description
本発明は、室温で液体であり、硬化して、特にエネルギー硬化により硬化して、弾性材料(エラストマー)をもたらすことが可能な組成物に関する。
エネルギー硬化(EC)とは、電子線(EB)、光源(例えば、可視光源、近紫外線光源、紫外線ランプ(UV)、発光ダイオード(LED)若しくは赤外線光源)及び/又は熱等のエネルギー供給源を使用して、硬化性組成物(「樹脂」とも呼ばれることがある)をポリマーに変換することを指す。このようなエネルギー供給源への曝露により重合可能な組成物は、エネルギー硬化性組成物と呼ばれることがある。硬化性組成物をEB若しくは光源(例えば可視光、近紫外線、紫外線LED若しくは赤外線)及び/又は熱で重合することによって調製される材料は、エネルギーで硬化された材料と考えることができる。
エネルギー硬化技術を使用して、幅広い材料特性を得ることができる可能性がある。この広範さは、エネルギー硬化性組成物を使用する多くの用途:木材コーティング、プラスチックコーティング、ガラスコーティング、金属コーティング、仕上げフィルム、機械的性能コーティング、耐久性ハードコート、インクジェットインク、フレキソ印刷インク、スクリーンインク、オーバープリントワニス、ネイルジェル樹脂、歯科材料、感圧接着剤、貼合せ用接着剤、電子ディスプレイ部品、フォトレジスト、3D印刷樹脂等、により明らかである。しかし、エネルギー硬化性組成物、及び該組成物から調製される材料において、これまで手の届かなかった新しい「材料特性空間」へ到達するために、業界は継続的に取り組んでいる。特性空間とは、特定の制約下における異なる材料特性の組み合わせを指す。特定の最終用途向けに、エラストマー特性を有する、エネルギーで硬化された材料が大きな関心を集めている。しかし、室温で液体でありながら、エネルギーで硬化して弾性材料を得ることが可能なエネルギー硬化性組成物は、今日まで広く探索又は開発されていない。
エラストマーに求められる弾力性を得るためには、材料は、1)応力で変形し、2)応力が除去されると速やかに元の形状に戻る必要がある。ポリマー材料では、ポリマー鎖間の架橋によって変形する能力が低下する。したがって、架橋が多すぎると弾力性が得られなくなる。一方、応力の除去後に材料が元の形状に戻るためには、架橋が必要である。所与の組成物には、最適な弾力性をもたらす架橋密度が存在する。材料の伸びも同様に架橋密度に大きく左右され、架橋により伸びは低下する。反発に必要な架橋密度は、伸びを大幅に制限するのに十分である。このため、硬化により弾性材料をもたらすことが可能なエネルギー硬化性組成物を配合する際の決定的な課題は、高伸長性、及び高弾力性を同時に得ることである。
「Hansen Solubility Parameters:A User’s Handbook」第2版(2007)Boca Raton,Fla.:CRC Press.ISBN 978-O-8493-7248-3
Tumblestonら,「Continuous Liquid Interface Production of 3D Objects」,Science Vol.347、6228号,1349~1352ページ(2015年3月20日)
本発明は、室温で液体であり、硬化して、特にエネルギー硬化により硬化して、弾性材料(エラストマー)をもたらすことが可能な組成物に関する。
本発明の一態様は、ASTM D638-02aに準拠して測定して、150%より大きい伸び、ASTM D2632-01(2008年再承認)に準拠して測定して、12%より大きい弾力性、及びASTM D2240-15e1により測定して、少なくとも10のショアA硬度を有する弾性材料である(ASTM法に別途指定されていない限り、前述の特性はそれぞれ25℃において測定される)。弾性材料は、25℃で液体である硬化性組成物のエネルギー硬化された反応生成物であり、硬化性組成物は以下の成分a)、b)及びc)を含む、成分a)、b)及びc)から本質的になる、又は成分a)、b)及びc)のみからなる。
成分a):成分a)、b)及びc)の総質量を基準にして、43~89.9質量%の、1分子当たり平均2つ以下の(メタ)アクリレート官能基を有する(メタ)アクリレートで官能化されたオリゴマーであり、ゲル浸透クロマトグラフィー及び標準ポリスチレンを使用して測定して、成分a)全体としての数平均分子量が少なくとも10,000ダルトンである、(メタ)アクリレート官能化オリゴマー;
成分b):成分a)、b)及びc)の総質量を基準にして、10~55質量%の、500ダルトン未満の分子量、及び1分子当たり単一の(メタ)アクリレート官能基を有する少なくとも1種のモノ(メタ)アクリレートで官能化されたモノマー、並びに/又はエチレン性不飽和窒素含有モノマー;
成分c):成分a)、b)及びc)の総質量を基準にして、0.1~10質量%の、1000ダルトン未満の分子量、及び1分子当たり少なくとも2つの(メタ)アクリレート官能基を有する少なくとも1種のマルチ(メタ)アクリレート官能化モノマー。
成分a):成分a)、b)及びc)の総質量を基準にして、43~89.9質量%の、1分子当たり平均2つ以下の(メタ)アクリレート官能基を有する(メタ)アクリレートで官能化されたオリゴマーであり、ゲル浸透クロマトグラフィー及び標準ポリスチレンを使用して測定して、成分a)全体としての数平均分子量が少なくとも10,000ダルトンである、(メタ)アクリレート官能化オリゴマー;
成分b):成分a)、b)及びc)の総質量を基準にして、10~55質量%の、500ダルトン未満の分子量、及び1分子当たり単一の(メタ)アクリレート官能基を有する少なくとも1種のモノ(メタ)アクリレートで官能化されたモノマー、並びに/又はエチレン性不飽和窒素含有モノマー;
成分c):成分a)、b)及びc)の総質量を基準にして、0.1~10質量%の、1000ダルトン未満の分子量、及び1分子当たり少なくとも2つの(メタ)アクリレート官能基を有する少なくとも1種のマルチ(メタ)アクリレート官能化モノマー。
後でより詳細に説明するように、硬化性組成物は、任意選択により、1種又は複数の更なる成分、特に1種又は複数の光重合開始剤等の開始剤システムを含有してもよい。
<定義>
本出願において、用語「を含む(comprise(s)a/an)」は、「を1つ又は複数含む(comprise(s)one or more)」を意味する。
本出願において、用語「を含む(comprise(s)a/an)」は、「を1つ又は複数含む(comprise(s)one or more)」を意味する。
別段の言及のない限り、化合物又は組成物中の質量%は、化合物、又は組成物の質量を基準にして表される。
用語「XはYを実質的に含まない」は、Xが、10質量%未満、5質量%未満、2質量%未満、1質量%未満、0.5質量%未満、0.1質量%未満、0.01質量%未満、更には0質量%のYしか含まないことを意味する。
用語「Cα~Cβ基/リンカー」(α及びβは整数)は、α~β個の炭素原子数を有する基/リンカー(連結基)を意味する。
本明細書で使用される場合、用語「(メタ)アクリレート官能基」は、アクリレート官能基(-O-C(=O)-CH=CH2)又はメタクリレート官能基(-O-C(=O)-C(CH3)=CH2)のいずれかを指す。「官能基」の句が付されていない場合、用語「(メタ)アクリレート」とは、1分子当たり少なくとも1つのアクリレート官能基、又は1分子当たり少なくとも1つのメタクリレート官能基を含有する化合物を指す。「(メタ)アクリレート」はまた、少なくとも1つのアクリレート官能基及び少なくとも1つのメタクリレート官能基の両方を有する化合物を指すこともある。「官能価」とは、1分子当たりの(メタ)アクリレート官能基の数を指す。明示しない限り、(メタ)アクリレート官能基以外の官能基を指すことはない。例えば、二官能性モノマーとは、1分子当たり2つの(メタ)アクリレート官能基を有するモノマーを意味すると理解される。一方、三官能性アルコールは、(メタ)アクリレート基を有さず、1分子当たり3つのヒドロキシル基を有する化合物を意味すると理解される。
用語「オリゴマー」は、複数の繰り返し単位(例えば、オキシアルキレン繰り返し単位)を有し、多分散度(Mw/Mn)が1より大きい有機物質を指すと理解される。モノマーは、複数の繰り返し単位を有しても有しなくてもよいが、別個の単一分子である。例えば、2(2-エトキシエトキシ)エチルアクリレートは2つのオキシエチレン繰り返し単位を有するが、この化合物は、分子量分布を有する(したがって多分散度>1である)構造的に関連した化合物の混合物ではなく、明確な構造を有する化合物であるため、オリゴマーではなくモノマーと考えられる。
本明細書で使用される場合、用語「弾性材料」は、定性的に、高伸長性、高弾力性、高靭性、高弾性、及び/又は高弾性回復性等の、1つ又は複数のエラストマー特性を有する材料を指す。定量的には、これらの特性は、弾性材料の最終用途の詳細に応じて変わる。伸びとは、試料が破断するまでの総変形量を指す。高伸長性とは、ASTM D638-02aに準拠して試験した場合、75%超、150%超、225%超、300%超であり得る。弾力性とは、材料の表面で跳ね返った物体の反発高さを指し、物体の元の高さに対するパーセントで表される。高弾力性とは、ASTM D2632-01(2008年再承認)に準拠して試験した場合、10%超、20%超、30%超、40%超であり得る。靭性とは、引張応力-ひずみ曲線の積分値を指し、弾性とは、材料が引き伸ばされても元の形状に戻ることができる最大変形量を指す。高弾性とは、ASTM D638-02aに準拠して試験した場合、100%、200%、300%であり得る。加えて、速い回復速度も求められる。これらの材料特性は無関係ではない。例えば、他の全てが同じであれば、より高い伸びは一般により高い靭性を意味し、良好な弾性回復性は良好な弾力性と関連している。
用語「ジイソシアネート」は、2つのイソシアネート基を有する化合物を意味する。
用語「ジオール」は、2つのヒドロキシル基を有する化合物を意味する。
用語「ヒドロキシル官能化(メタ)アクリレート」は、1つのヒドロキシル基と、少なくとも1つの(メタ)アクリレート官能基とを含む化合物を意味する。
用語「イソシアネート基」は、式-N=C=Oの基を意味する。
用語「ヒドロキシル基」は、式-OHの基を意味する。
用語「アミノ基」は、-NRa1Rb1基(式中、Ra1及びRb1は独立して、H又は任意選択により置換されていてもよいアルキルである)を意味する。
用語「アルキル」は、式-CxH2x+1(式中、xは1~100である)の、一価の飽和非環式炭化水素基を意味する。アルキルは、直鎖状であっても分岐鎖状であってもよい。アルキル基の例としては、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、tert-ブチル、ペンチル、ヘキシル、2-メチルブチル、2,2-ジメチルプロピル、N-ヘキシル、2-メチルペンチル、2,2-ジメチルブチル、n-へプチル、2-エチルヘキシル等が挙げられる。
用語「アルケニル」は、少なくとも1つのC=C二重結合を含む一価の非環式炭化水素基を意味する。アルケニルは、直鎖状であっても分岐鎖状であってもよい。
用語「ヒドロキシアルキル」は、少なくとも1つのヒドロキシ基で置換されたアルキルを意味する。
用語「アミノアルキル」は、少なくとも1つのアミノ基で置換されたアルキルを意味する。
用語「アルコキシアルキル」は、少なくとも1つのアルコキシ基で置換されたアルキルを意味する。
用語「シクロアルキル」は、非芳香族環式炭化水素基を意味する。シクロアルキルは、1つ又は複数の炭素-炭素二重結合を含んでもよい。シクロアルキル基の例としては、シクロペンチル、シクロヘキシル及びイソボルニルが挙げられる。
用語「ヘテロシクロアルキル」は、O、N、又はSから選択されるヘテロ原子である環原子を少なくとも1つ有するシクロアルキルを意味する。
用語「アリール」は、芳香族炭化水素基を意味する。
用語「ヘテロアリール」は、O、N、S及びそれらの組み合わせ等のヘテロ原子である少なくとも1つの環原子を有するアリールを意味する。
用語「アルコキシ」は、式-O-アルキルの基を意味する。
用語「アルキルアリール」は、アリール基で置換されたアルキルを意味する。アルキルアリール基の例としては、ベンジル(-CH2-フェニル)が挙げられる。
用語「アリールアルキル」は、アルキル基で置換されたアリールを意味する。
用語「アルキレン」は、式CmH2m+2(式中、mは1~200である)のアルカンから、リンカーの各結合点において水素原子を1個除去することによって得られるリンカーを指す。
用語「オキシアルキレン」は、式-R-O-又は-O-R-(式中、Rはアルキレンである)のリンカーを意味する。オキシアルキレンの例としては、オキシエチレン(-O-CH2-CH2-)、オキシプロピレン(-O-CH2-CH(CH3)-又は-O-CH(CH3)-CH2-)及びオキシブチレン(-O-CH2-CH2-CH2-CH2-)が挙げられる。
用語「リンカー」は、多価の基を意味する。リンカーは、化合物の少なくとも2つの部分を連結することができる。例えば、化合物の2つの部分を連結するリンカーは、二価のリンカーと呼ばれることがある。
用語「炭化水素リンカー」は、場合によりN、O、S、Si及びそれらの混合物から選択される1個又は複数のヘテロ原子によって中断されていてもよい炭素主鎖を有するリンカーを意味する。炭化水素リンカーは、脂肪族、脂環式又は芳香族であってもよい。炭化水素リンカーは、飽和であっても不飽和であってもよい。炭化水素リンカーは、任意選択により置換されていてもよい。
用語「非環式化合物/基/リンカー」は、環を含まない化合物/基/リンカー化合物を意味する。
用語「環式化合物/基/リンカー」は、1つ又は複数の環を含む化合物/基/リンカーを意味する。
用語「脂肪族化合物/基/リンカー」は、非環式化合物/基/リンカーを意味する。該化合物/基/リンカーは、直鎖状又は分岐鎖状、飽和又は不飽和であってもよい。該化合物/基/リンカーは、例えば、アルキル、ヒドロキシル、ハロゲン(Br、Cl、I)、イソシアネート、カルボニル、アミン、カルボン酸、-C(=O)-OR’、-C(=O)-O-C(=O)-R’(各R’は独立して、C1~C6アルキルである)から選択される1つ又は複数の基で置換されていてもよい。該化合物基/リンカーは、エーテル、エステル、アミド、ウレタン、尿素及びそれらの組み合わせから選択される1つ又は複数の結合を含んでもよい。
用語「脂環式化合物/基/リンカー」は、非芳香族環を含む化合物/基/リンカーを意味する。非芳香族環は、環原子として炭素原子のみを有するもの(すなわち、シクロアルキル)であってもよく、又は環原子として炭素原子と、N、O及びSから選択される1個若しくは複数のヘテロ原子とを含むもの(すなわち、ヘテロシクロアルキル)であってもよい。非芳香族環は、脂肪族化合物及びリンカーについて定義された通りの1つ又は複数の基で置換されていてもよい。非芳香族環は、脂肪族化合物及びリンカーについて定義された通りの、1つ又は複数の結合を含んでもよい。
用語「芳香族化合物/基/リンカー」は、芳香族環(すなわち、ヒュッケルの芳香族性規則に則る環)を含む化合物/基/リンカーを意味する。芳香族環は、環原子として炭素原子のみを有するもの(すなわちフェニル等のアリール)であってもよく、又は環原子として炭素原子と、N、O及びSから選択される1個若しくは複数のヘテロ原子とを含むもの(すなわち、ヘテロアリール)であってもよい。芳香族環は、脂肪族化合物及びリンカーについて定義された通りの1つ又は複数の基で置換されていてもよい。芳香族環は、脂肪族化合物及びリンカーについて定義された通りの、1つ又は複数の結合を含んでもよい。芳香脂肪族化合物/基/リンカー(すなわち、芳香族部分及び脂肪族部分の両方を含む化合物/基/リンカー)は、芳香族化合物/基/リンカーに包含される。
用語「飽和化合物/基/リンカー」は、いかなる炭素-炭素二重結合あるいは炭素-炭素三重結合を含まない化合物/基/リンカーを意味する。
用語「不飽和化合物/基/リンカー」は、炭素-炭素二重結合又は炭素-炭素三重結合、特に炭素-炭素二重結合を含む化合物/基/リンカーを意味する。
用語「ポリオール」は、少なくとも2つのヒドロキシル基を含む化合物を意味する。
用語「ポリエーテルポリオール」は、少なくとも2つのエーテル結合を含むポリオールを意味する。
用語「ポリエステルポリオール」は、少なくとも2つのエステル結合を含むポリオールを意味する。
用語「ポリカーボネートポリオール」は、少なくとも2つのカーボネート結合を含むポリオールを意味する。
用語「ポリジエンポリオール」は、ジエン(例えばブタジエン)の重合により得られる少なくとも2つの単位を含むポリオールを意味する。
用語「ポリカプロラクトンポリオール」は、ε-カプロラクトンの開環重合により得られる少なくとも2つの単位、特に少なくとも2つの-[(CH2)5-C(=O)O]-単位を含むポリオールを意味する。
用語「ポリオルガノシロキサンポリオール」は、少なくとも2つのオルガノシロキサン結合を含むポリオールを意味する。オルガノシロキサン結合は、例えば、ジメチルシロキサン結合であってもよい。
用語「ウレタン結合」は、-NH-C(=O)-O-又は-O-C(=O)-NH-結合を意味する。
用語「エステル結合」は、-C(=O)-O-又は-O-C(=O)-結合を意味する。
用語「エーテル結合」は、-O-結合を意味する。
用語「カーボネート結合」は、-O-C(=O)-O-結合を意味する。
用語「任意選択により置換されていてもよい化合物/基/リンカー」は、ハロゲン、アルキル、シクロアルキル、アリール、ヘテロアリール、アルコキシ、アリールオキシ、アラルキル、アルカリール、ハロアルキル、ヒドロキシル、チオール、ヒドロキシアルキル、チオアルキル、チオアリール、アルキルチオール、アミノ、アルキルアミノ、イソシアネート、ニトリル、アミド、カルボン酸、-C(=O)-R’-C(=O)-OR’、-C(=O)NH-R’、-NH-C(=O)R’、-O-C(=O)-NH-R’、-NH-C(=O)-O-R’、-C(=O)-O-C(=O)-R’及び-SO2-NH-R’(各R’は独立して、アルキル、アリール、及びアルキルアリールから選択される、任意選択により置換されていてもよい基)から選択される1つ又は複数の基で任意選択により置換されていてもよい化合物/基/リンカーを意味する。
本明細書で使用される場合、用語「アルコキシル化」は、エチレンオキシド及び/又はプロピレンオキシド等の1つ又は複数のエポキシドが、ポリオール等のベース化合物の活性水素含有基(例えば、ヒドロキシ基)と反応し、1つ又は複数のオキシアルキレン部分を形成している化合物を指す。例えば、ベース化合物1モルに対して、1~25モルのエポキシドを反応させてもよい。
<弾性材料>
本発明に従う弾性材料は、ASTM D638-02aに準拠して測定した場合、150%より大きい伸び、ASTM D2632-01(2008年再承認)に準拠して測定した場合、12%より大きい弾力性、及びASTM D2240-15e1によって測定した場合、少なくとも10のショアA硬度を有する。以下でより詳細に説明するように、弾性材料の調製に使用する硬化性組成物の種々の成分を選択し、組み合わせることにより、所望に応じてこのような特性を調整し及び変えることができる。例えば、硬化性組成物の成分a)、b)、及びc)として使用する物質の種類及び相対量を変更することにより、それらの成分から得られる弾性材料の伸び、弾力性、及びショアA硬度の変化をもたらすことができる。伸び、弾力性、及びショアA硬度は、実施例に記載された通りに測定することができる。
本発明に従う弾性材料は、ASTM D638-02aに準拠して測定した場合、150%より大きい伸び、ASTM D2632-01(2008年再承認)に準拠して測定した場合、12%より大きい弾力性、及びASTM D2240-15e1によって測定した場合、少なくとも10のショアA硬度を有する。以下でより詳細に説明するように、弾性材料の調製に使用する硬化性組成物の種々の成分を選択し、組み合わせることにより、所望に応じてこのような特性を調整し及び変えることができる。例えば、硬化性組成物の成分a)、b)、及びc)として使用する物質の種類及び相対量を変更することにより、それらの成分から得られる弾性材料の伸び、弾力性、及びショアA硬度の変化をもたらすことができる。伸び、弾力性、及びショアA硬度は、実施例に記載された通りに測定することができる。
特定の実施形態によれば、弾性材料は、ASTM D638-02aに準拠して測定した場合、200%より大きい、250%より大きい、又は300%より大きい伸びを有してもよい。
他の実施形態において、弾性材料は、ASTM D2632-01(2008年再承認)に準拠して測定した場合、20%より大きい、25%より大きい、又は30%より大きい弾力性を有してもよい。
本発明の他の実施形態における弾性材料は、ASTM D2240-15e1により測定した場合、少なくとも15、又は少なくとも20のショアA硬度を有してもよい。ショアA硬度は、ASTM D2240-15e1により測定した場合、例えば、100以下、90以下、80以下、70以下、又は60以下であってもよい。例えば、弾性材料は、ASTM D2240-15e1により測定した場合、20~60のショアA硬度を有してもよい。
特定の実施形態において、本発明の弾性材料は、タック(べたつき)をほとんど、又は全く有しなくてもよい。例えば、弾性材料は、ChemInstruments(登録商標)社 PT-500 Inverted Probe Machineをテンションピークモードで使用してASTM D2979-95に準拠して測定した場合、4.4N以下、2.2N以下、又は0.44N以下のプローブタックを有してもよい。PT-500の倒立型プローブが試料に接触する直径は、ASTM D2979-95で規定されている通り、0.197インチである。4.4Nは、測定器の読み1.000ポンドに相当する。
本発明に従う弾性材料を調製するために使用される硬化性組成物は、室温(例えば、25℃)において液体であることを特徴とする。例えば、硬化性組成物は、ブルックフィールド回転粘度計を使用して測定した場合、50,000センチポアズ以下、40,000センチポアズ以下、30,000センチポアズ以下、又は20,000センチポアズ以下の、25℃における粘度を有してもよい。当技術分野で公知であるように、トルクが50~70%となるようにスピンドルサイズが選択されたブルックフィールド回転粘度計を使用して粘度を測定するために、全てが非常に類似しているさまざまなASTM法(ASTM D1084及びASTM D2556等)を使用してもよい。特定のASTM法は、あり得る他の要因の中でも、液体試料がどの程度粘性であるか、及び液体の性質がニュートン流体であるか非ニュートン流体であるかを基準にして選択されることになる。
成分a)
本発明に従う弾性材料を調製するために使用される硬化性組成物は、成分a)として、平均で1分子当たり2つ以下の(メタ)アクリレート官能基を有する、1種又は複数の(メタ)アクリレート官能化オリゴマーを含有する。当技術分野で公知の、任意のこのようなオリゴマーを使用することができる。ただし、ゲル浸透クロマトグラフィー及びキャリブレーション用標準ポリスチレンを使用して測定した場合、成分a)全体としての数平均分子量(Mn)は、少なくとも10,000ダルトンである。したがって、硬化性組成物が単一のそのようなオリゴマーを含有する場合、そのMnは少なくとも10,000ダルトンであるべきである。硬化性組成物が2つ以上のそのようなオリゴマーを含有する本発明の実施形態において、硬化性組成物中に存在する少なくとも1つの他のそのようなオリゴマーが少なくとも10,000ダルトンのMnを有し、硬化性組成物において利用される割合で組み合わせた際の複数のオリゴマーのMnが少なくとも10,000ダルトンであれば、そのようなオリゴマーの1つ又は複数は10,000ダルトン未満のMnを有することが可能である。
本発明に従う弾性材料を調製するために使用される硬化性組成物は、成分a)として、平均で1分子当たり2つ以下の(メタ)アクリレート官能基を有する、1種又は複数の(メタ)アクリレート官能化オリゴマーを含有する。当技術分野で公知の、任意のこのようなオリゴマーを使用することができる。ただし、ゲル浸透クロマトグラフィー及びキャリブレーション用標準ポリスチレンを使用して測定した場合、成分a)全体としての数平均分子量(Mn)は、少なくとも10,000ダルトンである。したがって、硬化性組成物が単一のそのようなオリゴマーを含有する場合、そのMnは少なくとも10,000ダルトンであるべきである。硬化性組成物が2つ以上のそのようなオリゴマーを含有する本発明の実施形態において、硬化性組成物中に存在する少なくとも1つの他のそのようなオリゴマーが少なくとも10,000ダルトンのMnを有し、硬化性組成物において利用される割合で組み合わせた際の複数のオリゴマーのMnが少なくとも10,000ダルトンであれば、そのようなオリゴマーの1つ又は複数は10,000ダルトン未満のMnを有することが可能である。
本発明のさまざまな実施形態によれば、成分a)のMnは、少なくとも10,000ダルトン、少なくとも12,500ダルトン、少なくとも15,000ダルトン、少なくとも17,500ダルトン、少なくとも20,000ダルトン、少なくとも21,000ダルトン、少なくとも22,000ダルトン、又は少なくとも25,000ダルトンである。特に、成分a)のMnは、100,000ダルトン以下、75,000ダルトン以下、又は50,000ダルトン以下である。例えば、成分a)のMnは、10,000~100,000ダルトン、又は12,500~75,000ダルトンであってもよい。特に、成分a)のMnは、12,000~50,000ダルトン、12,500~50,000ダルトン、12,500~40,000ダルトン、12,500~30,000ダルトン又は15,000~30,000ダルトンであってもよい。
本発明の硬化性組成物における成分a)として使用するのに好適なオリゴマーは、アクリレート官能基のみで、メタクリレート官能基のみで、又はアクリレート及びメタクリレート官能基の両方で官能化されていてもよい(例えば、アクリレート及びメタクリレート官能基の両方を同じ分子に含有するオリゴマーの使用が可能である)。例えば、アクリレート官能基:メタクリレート官能基のモル比が1:3~3:1、1:2~2:1、又は1:1.5~1.5:1であるオリゴマーを使用することは、特定の状況下において有利であり得る。
特に、成分a)のオリゴマーは、少なくとも1つのアクリレート基を含む。
典型的には、オリゴマーは、オリゴマー分子の1つ又は複数の末端に(メタ)アクリレート官能基を有してもよいが、(メタ)アクリレート官能基がオリゴマーの主鎖に沿って配置されることも可能である。成分a)のオリゴマーの平均(メタ)アクリレート官能価は、一般に2(すなわち、1分子当たり平均2つの(メタ)アクリレート官能基)以下であってよいが、他の実施形態では、平均(メタ)アクリレート官能価が2未満、1.9以下、1.8以下、1.7以下、1.6以下又は1.5以下であってもよい。特に、オリゴマー又は成分a)の平均アクリレート官能価は、一般に2(すなわち、1分子当たり平均2つのアクリレート官能基)以下であってよいが、他の実施形態では、平均アクリレート官能価は2未満、1.9以下、1.8以下、1.7以下、1.6以下、又は1.5以下であってもよい。一般的に、成分a)として利用されるオリゴマー又はオリゴマーの組み合わせは、望ましくは少なくとも1の平均(メタ)アクリレート官能価、特に少なくとも1の平均アクリレート官能価を有する。
好適なオリゴマーとしては、エポキシ(メタ)アクリレートオリゴマー、ウレタン(メタ)アクリレートオリゴマー、ポリエステル(メタ)アクリレートオリゴマー、(メタ)アクリル(メタ)アクリレートオリゴマー、及びアミノ(メタ)アクリレートオリゴマーが挙げられるが、これらに限定されない。オリゴマー構造は、上記のオリゴマークラスのうち2つ以上のセグメント特性を含んでいてもよい。オリゴマーは、「ハード」セグメント及び「ソフト」セグメントの両方を含んでいてもよく、更に、ブロックコポリマーであってもよい。オリゴマーは、構造が一般的なエラストマー材料(例えば、ポリウレタン、ポリイソプレン、ポリブタジエン、ポリイソブチレン)の構造と類似している領域を含んでいてもよく、従来のエラストマーとの構造的類似性を有していなくてもよい。
本発明の特定の実施形態において、オリゴマーは、示差走査熱量計により測定した場合、比較的低いガラス転移温度(Tg)を有してもよい。例えば、オリゴマーは、0℃未満、-10℃未満、-20℃未満、-30℃未満、-40℃未満、-50℃未満、-60℃未満、又は-70℃未満のTgを有してもよい。
好適なエポキシ(メタ)アクリレートオリゴマーの例としては、アクリル酸若しくはメタクリル酸又はそれらの混合物と、グリシジルエーテル又はエステル等のエポキシ基含有化合物との反応生成物が挙げられる。エポキシ(メタ)アクリレートオリゴマーは、ヒドロキシル官能性(すなわち、1分子当たり1つ又は2つの(メタ)アクリレート官能基に加えて1つ又は複数のヒドロキシル官能基を含む)であってもよい。好適なヒドロキシル官能性エポキシ(メタ)アクリレートオリゴマーとしては、エポキシ化合物(エポキシ樹脂オリゴマー又は他のエポキシ官能化オリゴマー等)と(メタ)アクリル酸との反応によって得られるオリゴマー化合物((メタ)アクリル酸によるエポキシ基の開環により、ヒドロキシル及び(メタ)アクリレートの両方の官能性が導入される)が挙げられるが、これらに限定されない。出発物質であるエポキシ化合物は、例えば、(該化合物から得られるエポキシ(メタ)アクリレートオリゴマーが同様に少なくとも10,000ダルトンの数平均分子量を有するように)10,000ダルトン以上の数平均分子量を有してもよい。例えば、ビスフェノール型エポキシ樹脂の、より高分子量のオリゴマーを利用することができる。また、ポリオキシアルキレングリコール又はポリブタジエン等のオリゴマーを1つ又は2つのエポキシ基で官能化し、その後エポキシ基を(メタ)アクリル酸と反応させることにより、好適に高分子量のエポキシ(メタ)アクリレートオリゴマーを得ることも可能である。好適なヒドロキシル官能性エポキシ(メタ)アクリレートの例としては、(メタ)アクリレート官能性とエポキシ基の開環による第二級ヒドロキシル官能性の両方を有する脂肪族エポキシ(メタ)アクリレートオリゴマーが挙げられる。
本発明の硬化性組成物に使用可能なウレタン(メタ)アクリレートオリゴマー((メタ)アクリレート官能化ポリウレタンオリゴマーとも呼ばれる)としては、1つ又は2つの(メタ)アクリレート末端基で末端キャップされた、脂肪族及び/又は芳香族ポリエステルポリオール及びポリエーテルポリオール、並びに脂肪族及び/又は芳香族ポリエステルジイソシアネート及びポリエーテルジイソシアネートをベースにしたウレタンが挙げられる。好適なウレタン(メタ)アクリレートオリゴマーとしては、例えば、脂肪族ポリエステル系ウレタンモノ及びジアクリレートオリゴマー、脂肪族ポリエーテル系ウレタンモノ及びジアクリレートオリゴマー、並びに脂肪族ポリエステル/ポリエーテル系ウレタンモノ及びジアクリレートオリゴマーが挙げられる。
さまざまな実施形態において、ウレタン(メタ)アクリレートオリゴマーは、脂肪族及び/又は芳香族ジイソシアネートを、OH基末端ポリエステルポリオール(芳香族、脂肪族及び脂肪族/芳香族ポリエステルポリオール混合物を含む)、ポリエーテルポリオール(特に、ポリプロピレングリコール及び/又はポリテトラメチレングリコール)、ポリカーボネートポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、ポリオルガノシロキサンポリオール(特に、ポリジメチルシロキサンポリオール)、若しくはポリジエンポリオール(特にポリブタジエンポリオール)、又はそれらの組み合わせと反応させてイソシアネート官能化オリゴマーを形成し、その後そのオリゴマーをヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート等のヒドロキシル官能化(メタ)アクリレート(例えば、ヒドロキシエチルアクリレート若しくはヒドロキシエチルメタクリレート、又はポリカプロラクトン(メタ)アクリレート)と反応させ、1つ又は2つの末端(メタ)アクリレート基を付与することによって調製されてもよい。ウレタン(メタ)アクリレートオリゴマーを調製する他の合成方法は当技術分野で周知であり、そのような方法のいずれかを使用して、本発明に従って、硬化性組成物の成分a)において使用するのに好適なオリゴマーを調製することができる。
本発明での使用に好適な、特に好ましいウレタン(メタ)アクリレートオリゴマーとしては、ポリオールと、ジイソシアネートと、(ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート又はポリカプロラクトン(メタ)アクリレート等の)ヒドロキシル官能化(メタ)アクリレートとの反応によって形成されるオリゴマーが挙げられる。
ウレタン(メタ)アクリレートオリゴマーは、次式(I):
(式中、各Aは独立して、ポリオールの残基であり;
各Rは独立して、ジイソシアネートの残基であり;
各Bは独立して、ヒドロキシル官能化(メタ)アクリレートの残基であり;
各Xは独立して、H又はメチルであり;
nは1~20、好ましくは1~15、より好ましくは1~10である)
に従うウレタン(メタ)アクリレートオリゴマーを含んでもよい。
各Rは独立して、ジイソシアネートの残基であり;
各Bは独立して、ヒドロキシル官能化(メタ)アクリレートの残基であり;
各Xは独立して、H又はメチルであり;
nは1~20、好ましくは1~15、より好ましくは1~10である)
に従うウレタン(メタ)アクリレートオリゴマーを含んでもよい。
本明細書において、用語「ジオールの残基」は、ジオールの2つのヒドロキシ基の間の部分を意味する。したがって、Aは、式OH-A-OHのポリオールの残基であってもよい。
本明細書において、用語「ジイソシアネートの残基」は、ジイソシアネートの2つのイソシアネート基の間の部分を意味する。したがって、Rは、式OCN-R-NCOのジイソシアネートの残基であってもよい。
本明細書で使用される場合、用語「ヒドロキシル官能化(メタ)アクリレートの残基」は、ヒドロキシル化モノ(メタ)アクリレートの(メタ)アクリレート官能基とヒドロキシ基との間の部分を意味する。したがって、Bは、式CH2=C(X)-(C=O)-O-B-OH(XはH又はメチル)のヒドロキシル化モノ(メタ)アクリレートの残基であってもよい。
ウレタン(メタ)アクリレートオリゴマーは、ポリプロピレングリコールをベースにしたものであってもよい。ポリプロピレングリコールをベースにしたウレタン(メタ)アクリレートオリゴマーとは、オキシプロピレン単位を含むウレタン(メタ)アクリレートオリゴマーを指す。オキシプロピレン単位は、好ましくは、ウレタン(メタ)アクリレートオリゴマーのポリオール部分に含まれる。ウレタン(メタ)アクリレートオリゴマーのポリオール部分は、式(I)中の部分Aに相当してもよい。ヒドロキシル官能化(メタ)アクリレート部分は、好ましくは、オキシプロピレン単位を実質的に含まない。ウレタン(メタ)アクリレートオリゴマーのヒドロキシル官能化(メタ)アクリレート部分は、式(I)中の部分Bに相当してもよい。
ウレタン(メタ)アクリレートオリゴマー中のオキシプロピレン単位の質量含有率は、ウレタン(メタ)アクリレートオリゴマーの総質量を基準にして、少なくとも45%であってよい。特に、オキシプロピレン単位の質量含有率は、ウレタン(メタ)アクリレートオリゴマーの総質量を基準にして、45~95%、50~95%、55~95%、60~95%、65~95%、70~95%、75~95%、78~95%、80~95%であってもよい。オキシプロピレン単位の質量含有率は、ウレタン(メタ)アクリレートを調製するために使用された化合物の総質量に対する、ウレタン(メタ)アクリレートを調製するために使用された化合物中のオキシプロピレン単位の質量を計算することにより決定することができる。
ウレタン(メタ)アクリレートオリゴマーを調製するために使用されるポリオールは、少なくとも2,000ダルトン、少なくとも3,000ダルトン、少なくとも4,000ダルトン、又は少なくとも5,000ダルトンの数平均分子量を有してよい。
ウレタン(メタ)アクリレートオリゴマーを調製するために使用されるポリオールは、好ましくはポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、ポリジメチルシロキサンポリオール、及びポリジエンポリオールから選択されることが好ましく、特にポリエーテルポリオールが好ましい。
ポリエーテルポリオールは、0.01meq/g(ポリエーテルポリオール1g当たりのオレフィンのミリ当量)より高いオレフィン不飽和度を有してもよい。例えば、ポリエーテルポリオールは、0.015~0.05meq/g又は0.02~0.05meq/gのオレフィン不飽和度を有してもよい。不飽和度は、ASTM法D4671-93「Polyurethane Raw Materials:Determinations of Unsaturation of Polyols」に準拠して決定することができる。
ポリエーテルポリオールは、ポリエーテルポリオールの質量を基準にして、10質量%未満、8質量%未満、5質量%未満、1質量%未満、更には0質量%のエチレングリコールモノマー単位を含んでもよい。或いは、ポリエーテルポリオールは、ポリエーテルポリオールの質量を基準にして、30質量%超、40質量%超、50質量%超、60質量%超のエチレングリコールモノマー単位を含んでよい。
ポリエーテルポリオールは、少なくとも2,000ダルトン、少なくとも3,000ダルトン、少なくとも4,000ダルトン又は少なくとも5,000ダルトンの数平均分子量を有してよい。
ポリエーテルポリオールは、ポリプロピレングリコールのホモポリマー又はコポリマー、ポリエチレングリコールのホモポリマー又はコポリマー、及びポリテトラメチレングリコールのホモポリマー又はコポリマーから選択されてよい。ポリエーテルポリオールは、好ましくは、ポリプロピレングリコールのホモポリマー、ポリエチレングリコールのホモポリマー及びポリテトラメチレングリコールのホモポリマー、より好ましくはポリプロピレングリコールのホモポリマー又はポリテトラメチレングリコールのホモポリマー、更により好ましくは、ポリプロピレングリコールのホモポリマーから選択される。
ウレタン(メタ)アクリレートオリゴマーを調製するために使用されるジイソシアネートは、芳香族、脂肪族、又は脂環式ジイソシアネートであってよい。
脂肪族残基を有する好適なジイソシアネートの例は、1,4-テトラメチレンジイソシアネート、1,5-ペンタメチレンジイソシアネート(PDI)、1,6-ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート(TMDI)、1,12-ドデカンジイソシアネートである。
脂環式残基を有する好適なジイソシアネートの例は、1,3-及び1,4-シクロヘキサンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート(3-イソシアナトメチル-3,5,5-トリメチルシクロヘキシルイソシアネートに相当するIPDI)、ジシクロヘキシルメタン-4,4’-ジイソシアネート(HMDI又は水素化MDI)、2,4-ジイソシアナト-1-メチルシクロヘキサン、2,6-ジイソシアナト-1-メチルシクロヘキサンである。
芳香族残基を有する好適なジイソシアネートの例は、4,4’-メチレンジフェニルジイソシアネート(MDI)、2,4-及び2,6-トルエンジイソシアネート(TDI)、1,4-ベンゼンジイソシアネート、1,5-ナフタレンジイソシアネート(NDI)、m-テトラメチレンキシリレンジイソシアネート、4,6-キシリレンジイソシアネートである。
好ましい実施形態において、ジイソシアネートは、C4~C12炭化水素鎖、又は1つ若しくは複数のシクロヘキシル基を含むジイソシアネート等の、脂肪族若しくは脂環式ジイソシアネートであってよい。より詳細には、ジイソシアネートは、脂環式ジイソシアネートであってよい。更により詳細には、ジイソシアネートは、イソホロンジイソシアネートであってよい。
ヒドロキシル官能化(メタ)アクリレートは、下記式:
CH2=C(X)-(C=O)-O-B-OH
(式中、Bは、二価のリンカーであり;
XはH又はメチルである)
に相当してよい。
CH2=C(X)-(C=O)-O-B-OH
(式中、Bは、二価のリンカーであり;
XはH又はメチルである)
に相当してよい。
ヒドロキシル官能化(メタ)アクリレートは、600g/mol未満、500g/mol未満、400g/mol未満、350g/mol未満、300g/mol未満、250g/mol未満、200g/mol未満又は150g/mol未満の分子量(モル質量)を有してもよい。
一実施形態において、Bは、2~50個の炭素原子、特に2~10個の炭素原子、より詳細には2~6個の炭素原子を含有する炭化水素リンカーに相当してよい。炭化水素リンカーは、任意選択により場合によっては1つ又は複数のヒドロキシ基で置換されていてよい。炭化水素リンカーは、任意選択により場合によっては1つ又は複数の酸素原子によって中断されていてもよい。Bは、任意選択により場合によっては、1つ又は複数のオキシアルキレン単位、特に3つ以下のオキシアルキレン単位を含んでいてもよい。オキシアルキレン単位は、オキシエチレン、オキシプロピレン、オキシブチレン、及びそれらの組み合わせ、好ましくはオキシエチレン、オキシブチレン、及びそれらの組み合わせから選択されてよい。一実施形態において、Bは、オキシプロピレン単位を実質的に含まなくてよく、特にBは、オキシアルキレン単位を実質的に含まなくてよい。
より詳細には、Bは、次式:
-(Alk-O)p-(L)q-(O-Alk)r-
(式中、各Alkは独立して、エチレン、プロピレン又はブチレン、好ましくはエチレン又はブチレンであり;
Lは、1つ又は複数のヒドロキシ基で任意選択により置換されていてもよいC2~C20アルキレン、好ましくはC2~C10アルキレンであり;
p及びrは独立して0~3であり、好ましくはp及びrは両方とも0であり;
qは0又は1、好ましくは1であり;
p、q及びrの全てが0ではないという条件で、p+rの合計は0~6、好ましくは0~3である)に相当してよい。
-(Alk-O)p-(L)q-(O-Alk)r-
(式中、各Alkは独立して、エチレン、プロピレン又はブチレン、好ましくはエチレン又はブチレンであり;
Lは、1つ又は複数のヒドロキシ基で任意選択により置換されていてもよいC2~C20アルキレン、好ましくはC2~C10アルキレンであり;
p及びrは独立して0~3であり、好ましくはp及びrは両方とも0であり;
qは0又は1、好ましくは1であり;
p、q及びrの全てが0ではないという条件で、p+rの合計は0~6、好ましくは0~3である)に相当してよい。
このようなヒドロキシル官能化(メタ)アクリレートの例としては、2-ヒドロキシエチルアクリレート、2-ヒドロキシエチルメタクリレート、2-ヒドロキシプロピルアクリレート、2-ヒドロキシプロピルメタクリレート、3-ヒドロキシプロピルアクリレート、3-ヒドロキシプロピルメタクリレート、4-ヒドロキシブチルアクリレート、4-ヒドロキシブチルメタクリレート、5-ヒドロキシペンチルアクリレート、5-ヒドロキシペンチルメタクリレート、6-ヒドロキシヘキシルアクリレート、6-ヒドロキシヘキシルメタクリレート、ネオペンチルグリコールモノアクリレート、ネオペンチルグリコールモノメタクリレート、トリメチロールプロパンモノアクリレート、トリメチロールプロパンモノメタクリレート、トリエチロールプロパンモノアクリレート、トリエチロールプロパンモノメタクリレート、ペンタエリスリトールモノアクリレート、ペンタエリスリトールモノメタクリレート、グリセロールモノアクリレート、グリセロールモノメタクリレート、ジエチレングリコールモノアクリレート、ジエチレングリコールモノメタクリレート、トリエチレングリコールモノアクリレート、トリエチレングリコールモノメタクリレート、ポリエチレングリコールモノアクリレート、ポリエチレングリコールモノメタクリレート、ジプロピレングリコールモノアクリレート、ジプロピレングリコールモノメタクリレート、トリプロピレングリコールモノアクリレート、トリプロピレングリコールモノメタクリレート、ポリプロピレングリコールモノアクリレート、ポリプロピレングリコールモノメタクリレート、ジブチレングリコールモノアクリレート、ジブチレングリコールモノメタクリレート、トリブチレングリコールモノアクリレート、トリブチレングリコールモノメタクリレート、ポリブチレングリコールモノアクリレート、ポリブチレングリコールモノメタクリレート、上記の化合物のアルコキシル化(すなわち、エトキシル化及び/又はプロポキシル化)誘導体、並びにそれらの混合物が挙げられる。
以下の化合物が特に好ましい:2-ヒドロキシエチルアクリレート、2-ヒドロキシエチルメタクリレート、2-ヒドロキシプロピルアクリレート、2-ヒドロキシプロピルメタクリレート、3-ヒドロキシプロピルアクリレート、3-ヒドロキシプロピルメタクリレート、4-ヒドロキシブチルアクリレート、4-ヒドロキシブチルメタクリレート、5-ヒドロキシペンチルアクリレート、5-ヒドロキシペンチルメタクリレート、6-ヒドロキシヘキシルアクリレート、6-ヒドロキシヘキシルメタクリレート、ネオペンチルグリコールモノアクリレート、ネオペンチルグリコールモノメタクリレート。
別の実施形態において、Bは、エステル結合、特に少なくとも2つのエステル結合を含む残基であってよい。特に、Bは、ラクトン、特にカプロラクトンから誘導される重合単位を含む残基であってよい。
より詳細には、Bは、以下の式;
-((CH2)5-CO2)s-R’-
(式中、R’は、C2~C8、好ましくはC2~C6、より好ましくはC2~C4アルキレンであり;
sは、1~10、好ましくは2~8、より好ましくは3~5である)
に相当してよい。
-((CH2)5-CO2)s-R’-
(式中、R’は、C2~C8、好ましくはC2~C6、より好ましくはC2~C4アルキレンであり;
sは、1~10、好ましくは2~8、より好ましくは3~5である)
に相当してよい。
ラクトンから誘導される重合単位を含むヒドロキシル官能化(メタ)アクリレートは、ラクトン(好ましくはε-カプロラクトン)とヒドロキシアルキルモノ(メタ)アクリレート(好ましくは2-ヒドロキシエチルアクリレート)との反応に続いて、前記ラクトンを開環重合させることにより調製することができる。
例示的なポリエステル(メタ)アクリレートオリゴマーとしては、アクリル酸若しくはメタクリル酸又はそれらの混合物と、ヒドロキシル基末端ポリエステルポリオールとの反応生成物が挙げられる。反応プロセスは、ポリエステルポリオールのヒドロキシル基の全て又は一部のみが(メタ)アクリル化されているように実施することができる。ポリエステルポリオールは、ポリヒドロキシル官能性成分(特に、グリコール及びオリゴグリコール等のジオール)とポリカルボン酸官能性化合物(特に、ジカルボン酸及び無水物)との重縮合反応により作ることができる。ポリヒドロキシル官能性成分及びポリカルボン酸官能性成分は、それぞれ直鎖状、分岐鎖状、脂環式又は芳香族構造を有してもよく、個別に又は混合物として使用可能である。好ましい実施形態によれば、ポリエステル(メタ)アクリレートオリゴマーを調製するために使用されるポリエステルポリオールは、少なくとも10,000ダルトン、少なくとも12,500ダルトン、又は少なくとも15,000ダルトンの数平均分子量を有する。
好適な(メタ)アクリル(メタ)アクリレートオリゴマー(当技術分野では「アクリルオリゴマー」又は「(メタ)アクリルオリゴマー」とも呼ばれることがある)としては、1つ又は2つの(メタ)アクリレート基(これはオリゴマーの末端又はアクリル主鎖に対してペンダントとして存在してもよい)で官能化されているオリゴマーアクリル主鎖を有する物質として記載されることがあるオリゴマーが挙げられる。(メタ)アクリル主鎖は、(メタ)アクリルモノマーの繰り返し単位で構成されるホモポリマー、ランダムコポリマー、又はブロックコポリマーであってよい。(メタ)アクリルモノマーは、C1~C6アルキル(メタ)アクリレート等の任意のモノマー(メタ)アクリレート、並びにヒドロキシル基、カルボン酸基及び/又はエポキシ基を有する(メタ)アクリレート等の官能化(メタ)アクリレートであってよい。(メタ)アクリル(メタ)アクリレートオリゴマーは、当技術分野で公知の任意の手順を使用して調製することができる。例えば、少なくとも一部がヒドロキシル基、カルボン酸基及び/又はエポキシ基で官能化されたモノマー(例えば、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸、グリシジル(メタ)アクリレート)をオリゴマー化して官能化オリゴマー中間体を得て、その後、中間体を1種又は複数の(メタ)アクリレート含有反応物と反応させて、所望の(メタ)アクリレート官能基を導入することによって調製することができる。
本発明のさまざまな態様によれば、本発明の弾性材料を調製するために使用される硬化性組成物は、成分a)、b)及びc)の総合質量を基準にして、全体で43質量%~89.9質量%の、平均で1分子当たり2つ以下の(メタ)アクリレート官能基を有する1種又は複数の(メタ)アクリレート官能化オリゴマーを含む(すなわち、成分a)は成分a)、b)及びc)の総質量の43%~89.9%を構成する)。特定の実施形態において、成分a)は、組み合わせた成分a)、b)及びc)の、少なくとも50質量%、少なくとも55質量%、少なくとも60質量%、又は少なくとも65質量%を構成する。他の実施形態において、成分a)は、組み合わせた成分a)、b)及びc)の、85質量%以下、80質量%以下、又は75質量%以下を構成する。例えば、特定の実施形態において、硬化性組成物は、成分a)、b)及びc)の総合質量を基準にして、全体で65~75質量%、又は70~75質量%の、そのようなオリゴマーを含んでよい。
成分b)
本発明に従う弾性材料を調製するために使用される硬化性組成物は、成分b)として、500ダルトン未満の分子量、及び1分子当たり単一の(メタ)アクリレート官能基を有する1種若しくは複数のモノ(メタ)アクリレート官能化モノマー、並びに/又は1種若しくは複数のエチレン性不飽和窒素含有モノマーを含む。
本発明に従う弾性材料を調製するために使用される硬化性組成物は、成分b)として、500ダルトン未満の分子量、及び1分子当たり単一の(メタ)アクリレート官能基を有する1種若しくは複数のモノ(メタ)アクリレート官能化モノマー、並びに/又は1種若しくは複数のエチレン性不飽和窒素含有モノマーを含む。
本発明に従う弾性材料を調製するために使用される硬化性組成物は、成分b)として、500ダルトン未満の分子量、及び1分子当たり単一の(メタ)アクリレート官能基を有する1種又は複数のモノ(メタ)アクリレート官能化モノマーを含んでよい。このような化合物は、本明細書において、「単官能性(メタ)アクリレートモノマー希釈剤」と呼ばれることもある。当技術分野で公知の、このような化合物のいずれかを使用することができる。
好適な単官能性(メタ)アクリレートモノマー希釈剤の例としては、脂肪族アルコールのモノ(メタ)アクリレートエステル(ここで、脂肪族アルコールは直鎖状、分岐鎖状、又は脂環式であってもよく、モノアルコール、ジアルコール、又はポリオールであってもよく、ただし1つのヒドロキシル基のみが(メタ)アクリル酸でエステル化されている);芳香族アルコール(アルキル化フェノールを含むフェノール類等)のモノ(メタ)アクリレートエステル;アルキルアリールアルコール(ベンジルアルコール等)のモノ(メタ)アクリレートエステル;グリコール(例えばジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、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等)のモノ(メタ)アクリレートエステル;グリコールのモノアルキルエーテルのモノ(メタ)アクリレートエステル;アルコキシル化(例えば、エトキシル化及び/又はプロポキシル化)脂肪族アルコールのモノ(メタ)アクリレートエステル(ここで、脂肪族アルコールは直鎖状、分岐鎖状又は脂環式であってもよく、モノアルコール、ジアルコール又はポリアルコールであってもよく、ただしアルコキシル化脂肪族アルコールの1つのヒドロキシル基のみが(メタ)アクリル酸でエステル化されている);アルコキシル化(例えば、エトキシル化及び/又はプロポキシル化)芳香族アルコール(アルコキシル化フェノール等)のモノ(メタ)アクリレートエステル;カプロラクトンモノ(メタ)アクリレート;等が挙げられるが、これらに限定されない。
例示的な単官能性(メタ)アクリレートモノマー希釈剤としては、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、アルコキシル化テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、4-tert-ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、2(2-ヒドロキシ)エチル(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールメチルエーテル(メタ)アクリレート、2-フェノキシエチル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、エトキシル化フェノール(メタ)アクリレート、エトキシル化ノニルフェノール(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート;環式トリメチロールプロパンホルミル(メタ)アクリレート、エトキシトリグリコール(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、アルコキシル化ラウリルアクリレート、エトキシル化セチル/ステアリル(メタ)アクリレート、アルコキシル化フェノールアクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、3,3,5-トリメチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタジエニル(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレート、プロポキシル化アリル(メタ)アクリレート、カプロラクトン(メタ)アクリレート、ポリオキシエチレンp-クミルフェニルエーテル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、テトラデシル(メタ)アクリレート、C12~C14アルキル(メタ)アクリレート、及びベヘニル(メタ)アクリレートが挙げられるが、これらに限定されない。
成分b)の単官能性(メタ)アクリレートモノマーは、成分a)の(メタ)アクリレート官能化オリゴマーとのHansen溶解度パラメータ距離相対エネルギー差が少なくとも3MPa1/2を示すように選択されてもよい。例えば、単官能性(メタ)アクリレートモノマーと(メタ)アクリレート官能化オリゴマーとのHansen溶解度パラメータ距離相対エネルギー差は、3~10MPa1/2、3~9MPa1/2又は3~8MPa1/2であってもよい。
Hansen溶解度パラメータは、物質の分子間に働く力(分散力、極性相互作用、水素結合力)を表す3つのパラメータからなり、「Hansen Solubility Parameters,A User’s Handbook」第2版(2007)Boca Raton,Fla.:CRC Press.ISBN 978-O-8493-7248-3と題する著作物でCharles Hansenによって提案された手法に従って計算することができる。この手法によれば、Hansenパラメータと呼ばれる3つのパラメータ:δd、δp、δhは、所与の分子に対する溶媒の挙動を予測するのに十分である。パラメータδdは、分子間の分散力、すなわちファンデルワールス力のエネルギーを定量化する(単位MPa1/2)。パラメータδpは、分子間双極子相互作用のエネルギーを表す(単位MPa1/2)。最後に、パラメータδhは、分子間水素結合に由来するエネルギー、すなわち、水素結合を介して相互作用する能力を定量化する(単位MPa1/2)。これら3つのパラメータの二乗の和は、Hildebrand溶解度パラメータ(δtot)の二乗に相当する。
3つのHansen溶解度パラメータは、三次元のHansen空間を定義する。材料の3つのHansen溶解度パラメータは、Hansen空間における座標である。したがって、材料のHansen溶解度パラメータは、Hansen空間における該材料の相対的な位置を決定する。複数成分の混合物のHansen溶解度パラメータは、混合物を構成する個々の成分におけるHansen溶解度パラメータの体積加重組み合わせ(volume-weightedcombination)である。したがって、複数成分の混合物もHansen空間における相対的な位置を有する。Hansen溶解度パラメータ距離(Ra)とは、Hansen空間での、任意の2つの材料間における距離である。Raは以下の式1:
(式中、δd1、δp1、δh1はそれぞれ2成分のうち一方の分散、極性、水素結合のHansen溶解度パラメータであり、δd2、δp2、δh2はそれぞれ2成分のうち他方の分散、極性、水素結合のHansen溶解度パラメータである)
により決定することができる。特定成分のHansen溶解度パラメータの値は実験に基づいて決定してもよく、公表されている表に見出すこともできる。
により決定することができる。特定成分のHansen溶解度パラメータの値は実験に基づいて決定してもよく、公表されている表に見出すこともできる。
本発明の特定の実施形態によれば、成分b)中の(メタ)アクリレート官能基の少なくとも50%、少なくとも60%、少なくとも70%、少なくとも80%、少なくとも90%、又は少なくとも95%がアクリレート官能基である(残りは、もしあれば、メタクリレート官能基である)。一実施形態によれば、成分b)中の官能基は全てアクリレート官能基である。
本発明の特定の実施形態によれば、成分b)は、少なくとも1種の高Tg単官能性モノマー及び少なくとも1種の低Tg単官能性モノマーを含む。本明細書で使用される場合、「高Tg単官能性モノマー」は、ホモポリマー化した場合に25℃より高いガラス転移温度(示差走査熱量測定により測定)を有するポリマーを生成する単官能性(メタ)アクリレートモノマー希釈剤を指し、「低Tg単官能性モノマー」はホモポリマー化した場合に25℃未満のガラス転移温度(示差走査熱量測定により測定)を有するポリマーを生成する単官能性(メタ)アクリレートモノマー希釈剤を指す。
高Tg単官能性モノマーは、例えば、ホモポリマー化した場合に、少なくとも30℃、少なくとも40℃、少なくとも50℃、少なくとも60℃、少なくとも70℃、又は少なくとも75℃のTgを有するポリマーを生成し得る。イソボルニルアクリレートは、高Tg単官能性モノマーの一例である。低Tg単官能性モノマーは、例えば、ホモポリマー化した場合に、10℃以下、0℃以下、-10℃以下、-20℃以下、又は-25℃以下のTgを有するポリマーを生成し得る。2-(2-エトキシエトキシ)エチルアクリレートは、低Tg単官能性モノマーの一例である。特定の実施形態において、このようなガラス転移温度の差(すなわち、高Tg単官能性モノマーのホモポリマー化時のTgと低Tg単官能性モノマーのTgとの差)は、少なくとも50℃、少なくとも60℃、少なくとも70℃、少なくとも80℃、少なくとも90℃、又は少なくとも100℃である。
硬化性組成物中の高Tg及び低Tg単官能性モノマーの相対量は、例えば、同様に硬化性組成物中に存在するオリゴマーの特性、及び硬化性組成物から得られる弾性材料に求められる特性(例えば、硬度)に応じて、所望により変えてよい。ただし、一般的には、硬化性組成物中の高Tg単官能性モノマーと低Tg単官能性モノマーとの質量比は、好適には1:10~10:1、1:5~5:1、1:4~4:1、1:3~3:1、又は1:2~2:1であり得る。一般的に、硬化性組成物の他の全ての属性が一定に保たれている場合、低Tg単官能性モノマーの量に対して高Tg単官能性モノマーの量を増加させることによって、弾性材料のショアA硬度を増大させることができる。
好ましい実施形態において、成分b)は、立体障害単官能性(メタ)アクリレートモノマー、エチレン性不飽和窒素含有モノマー、及びそれらの混合物から選択される単官能性モノマーを含む。
成分b)は、少なくとも1種の立体障害単官能性(メタ)アクリレートモノマーを含んでもよい。成分b)は、立体障害単官能性(メタ)アクリレートモノマーの混合物を含んでもよい。
立体障害単官能性(メタ)アクリレートモノマーは、環式部分及び/又はtert-ブチル基を含んでもよい。環式部分は、単環式、二環式、又は三環式であってもよく、架橋環システム、縮合環システム、及び/又はスピロ環システムを含む。環式部分は、炭素環式(環原子の全てが炭素)であってもよく、複素環式(環原子が少なくとも2つの元素からなる)であってもよい。環式部分は、脂肪族、芳香族、又は脂肪族と芳香族との組み合わせであってもよい。特に、環式部分は、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリール、ヘテロアリール、及びそれらの組み合わせから選択される環又は環システムを含んでもよい。より詳細には、環式部分は、フェニル、シクロペンチル、シクロヘキシル、ノルボルニル、トリシクロデカニル、ジシクロペンタジエニル、オキシラニル、オキセタニル、テトラヒドロフラニル、テトラヒドロピラニル、ジオキソラニル、ジオキサニル、ジオキサスピロデカニル及びジオキサスピロウンデカニルから選択される環又は環システムを含んでもよい。環又は環システムは、ヒドロキシル、アルコキシ、アルキル、ヒドロキシアルキル、シクロアルキル、アリール、アルキルアリール及びアリールアルキルから選択される1つ又は複数の基で、任意選択により置換されていてもよい。
特に、環式部分は、次式:
(式中、記号
は、(メタ)アクリレート基を含む部分へ結合する箇所を表し、
破線の結合
は、単結合又は二重結合を表し;
各環原子は、ヒドロキシル、アルコキシ、アルキル、ヒドロキシアルキル、シクロアルキル、アリール、アルキルアリール及びアリールアルキルから選択される1つ又は複数の基で任意選択により置換されていてもよい)
のうちの1つに相当してもよい。
破線の結合
各環原子は、ヒドロキシル、アルコキシ、アルキル、ヒドロキシアルキル、シクロアルキル、アリール、アルキルアリール及びアリールアルキルから選択される1つ又は複数の基で任意選択により置換されていてもよい)
のうちの1つに相当してもよい。
好適な立体障害単官能性(メタ)アクリレートモノマーの例としては、tert-ブチル(メタ)アクリレート、2-フェノキシエチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、tert-ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、3,3,5-トリメチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタジエニル(メタ)アクリレート、トリシクロデカンメタノールモノ(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、環式トリメチロールプロパンホルミル(メタ)アクリレート(5-エチル-1,3-ジオキサン-5-イル)メチル(メタ)アクリレートとも呼ばれる)、(2,2-ジメチル-1,3-ジオキソラン-4-イル)メチル(メタ)アクリレート、(2-エチル-2-メチル-1,3-ジオキソラン-4-イル)メチル(メタ)アクリレート、グリセロールホルマールメタクリレート、それらのアルコキシル化誘導体、及びそれらの混合物が挙げられる。
立体障害単官能性(メタ)アクリレートモノマーの好ましい例としては、tert-ブチル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、tert-ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、3,3,5-トリメチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタジエニル(メタ)アクリレート、トリシクロデカンメタノールモノ(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、環式トリメチロールプロパンホルミル(メタ)アクリレート(5-エチル-1,3-ジオキサン-5-イル)メチル(メタ)アクリレートとも呼ばれる)、(2,2-ジメチル-1,3-ジオキソラン-4-イル)メチル(メタ)アクリレート、(2-エチル-2-メチル-1,3-ジオキソラン-4-イル)メチル(メタ)アクリレート、グリセロールホルマールメタクリレート、それらのアルコキシル化誘導体、及びそれらの混合物が挙げられる。
特に、立体障害単官能性(メタ)アクリレートモノマーは、成分b)の総質量の少なくとも10質量%、10~100質量%、20~100質量%、30~100質量%、40~100質量%、50~100質量%、60~100質量%、70~100質量%、80~100質量%、90~100質量%、更には100質量%を占めてもよい。
成分b)は、エチレン性不飽和窒素含有モノマーを含んでもよい。成分b)は、エチレン性不飽和窒素含有モノマーの混合物を含んでもよい。
エチレン性不飽和窒素含有モノマーの存在により、有利には、硬化材料が硬化される基材に対する硬化材料の接着性を向上させることができる。
エチレン性不飽和窒素含有モノマーは、エチレン性不飽和官能基及び窒素含有基を含む。エチレン性不飽和窒素含有モノマーは、500ダルトン未満の分子量、1分子当たり単一のエチレン性不飽和官能基を有してよい。
エチレン性不飽和官能基は、重合可能な炭素-炭素二重結合を含む基であってもよい。重合可能な炭素-炭素二重結合とは、重合反応において別の炭素-炭素二重結合と反応可能な炭素-炭素二重結合である。重合可能な炭素-炭素二重結合は、一般に、アクリロイル、メタクリロイル及びアルケニル(ビニル、アリル、プロペン-1-イル、ブテニル、ペンテニル、ヘキセニル等)から選択される基、好ましくはアクリロイル、メタクリロイル及びビニルから選択される基に含まれる。芳香環又は芳香族複素環の炭素-炭素二重結合は、重合可能な炭素-炭素二重結合とは考えられない。
モノマーの窒素含有基は、任意の好適な化学的構成を有してよい。窒素含有基は、環式構造又は非環式構造を有してよい。多くの好適な環式窒素含有基において、窒素は環式構造の環原子の1つである。窒素環原子を含有する例示的な環式基としては、ピロリドニル基、ピロリル基、ピラゾリル基、イミダゾリル基、ピリジニル基、ピリダジニル基、ピリミジニル基、ピペリジニル基、ピラジニル基、ピペラジニル基、ピペリドニル基、トリアジニル基、カプロラクタミル基、カルバゾリル基、モルホリニル基、及びスクシンイミジル基が挙げられるが、これらに限定されない。
エチレン性不飽和官能基は、窒素含有基の窒素原子に、直接又は間接的に、好ましくは直接、結合していてよい。
特に、エチレン性不飽和窒素含有モノマーは、次式:
(式中、R1及びR2は独立して、H、アルキル、アリール及び-C(=O)-R11から選択され;又は、R1及びR2は、それらが結合している窒素原子と、4~10員環を形成してもよく;
R6及びR7は独立して、H、アルキル、アリール、-L3-C(=O)-R12、シクロアルキル、アミノアルキル、及びアルコキシアルキルから選択され;又は、R6及びR7は、それらが結合している窒素原子と、4~10員環を形成してもよく;
R3、R4、R5、R8、R9、及びR10は独立して、H、アルキル、及びClから選択され;
R11及びR12は独立して、H又はアルキルであり;
L1は、結合又はアルキレン、好ましくは結合又はメチレンであり;
L2及びL3は独立して、アルキレンであり;
mは0又は1、好ましくは0である)
のうちの1つに相当してもよい。
R6及びR7は独立して、H、アルキル、アリール、-L3-C(=O)-R12、シクロアルキル、アミノアルキル、及びアルコキシアルキルから選択され;又は、R6及びR7は、それらが結合している窒素原子と、4~10員環を形成してもよく;
R3、R4、R5、R8、R9、及びR10は独立して、H、アルキル、及びClから選択され;
R11及びR12は独立して、H又はアルキルであり;
L1は、結合又はアルキレン、好ましくは結合又はメチレンであり;
L2及びL3は独立して、アルキレンであり;
mは0又は1、好ましくは0である)
のうちの1つに相当してもよい。
エチレン性不飽和窒素含有モノマーは、環式窒素含有基に結合している、好ましくは環式窒素含有基の環原子である窒素原子に直接結合しているアルケニル基(特にビニル基又はアリル基)を含んでよい。その好適な例としては、N-ビニルカルバゾール、N-アリルカルバゾール、N-ブテニルカルバゾール、N-ヘキセニルカルバゾール、N-ビニルスクシンイミド、N-ビニルイミダゾール、N-アリルイミダゾール、N-ビニル-2-メチルイミダゾール、N-ビニル-2-エチルイミダゾール、N-ビニル-2-フェニルイミダゾール、N-ビニル-2,4-ジメチルイミダゾール、N-ビニルベンズイミダゾール、N-ビニルイミダゾリン、N-ビニル-2-メチルイミダゾリン、N-ビニル-2-フェニルイミダゾリン、N-ビニルピペリジン、N-アリルピペリジン、N-ビニル-2-ピロリドン、N-アリルピロリドン、N-ビニル-3-メチルピロリドン;N-ビニル-4-メチルピロリドン;N-ビニル-5-メチルピロリドン;N-ビニル-3-エチルピロリドン;N-ビニル-3-ブチルピロリドン;N-ビニル-3,3-ジメチルピロリドン;N-ビニル-4,5-ジメチルピロリドン;N-ビニル-5,5-ジメチルピロリドン;N-ビニル-3,3,5-トリメチルピロリドン;N-ビニル-5-メチル-5-エチルピロリドン;N-ビニル-3,4,5-トリメチル-3-エチルピロリドン;N-ビニル-2-ピペリドン;N-ビニル-6-メチル-2-ピペリドン;N-ビニル-6-エチル-2-ピペリドン;N-ビニル-3,5-ジメチル-2-ピペリドン;N-ビニル-4,4-ジメチル-2-ピペリドン;N-ビニル-6-プロピル-2-ピペリドン;N-ビニル-3-オクチルピペリドン;N-ビニルカプロラクタム、N-アリルカプロラクタム、N-ビニル-7-メチルカプロラクタム;N-ビニル-7-エチルカプロラクタム;N-ビニル-4-イソプロピルカプロラクタム;N-ビニル-5-イソプロピルカプロラクタム;N-ビニル-4-ブチルカプロラクタム;N-ビニル-5-ブチルカプロラクタム;N-ビニル-4-ブチルカプロラクタム;N-ビニル-5-tert-ブチルカプロラクタム;N-ビニル-4-オクチルカプロラクタム;N-ビニル-5-tert-オクチルカプロラクタム;N-ビニル-4-ノニルカプロラクタム;N-ビニル-5-tert-ノニルカプロラクタム;N-ビニル-3,7-ジメチルカプロラクタム;N-ビニル-3,5-ジメチルカプロラクタム;N-ビニル-4,6-ジメチルカプロラクタム;N-ビニル-3,5,7-トリメチルカプロラクタム;N-ビニル-2-メチル-4-イソプロピルカプロラクタム;及びN-ビニル-5-イソプロピル-7-メチルカプロラクタム、N-ビニルカプリルラクタムが挙げられるが、これらに限定されない。
エチレン性不飽和窒素含有モノマーは、非環式窒素含有基に結合している、好ましくは非環式窒素含有基の窒素原子に直接結合しているアルケニル基(特にビニル基又はアリル基)を含んでもよい。その例としては、N-ビニルアセトアミド;N-プロペニルアセトアミド;N-(2-メチルプロペニル)アセトアミド;N-ビニルホルムアミド;N-(2,2-ジクロロ-ビニル)プロピオンアミド;N-ビニル-N-メチルアセトアミド;及びN-ビニル-N-プロピルプロピオンアミドが挙げられるが、これらに限定されない。
エチレン性不飽和窒素含有モノマーは、環式窒素含有基に結合している、好ましくは環式窒素含有基の環原子である窒素原子に直接結合している(メタ)アクリロイル基を含んでもよい。その好適な例としては、N-(メタ)アクリロイルピロリドン;N-(メタ)アクリロイルカプロラクタム;N-(メタ)アクリロイルピペリドン;エチル(メタ)アクリロイルピロリドン;メチル(メタ)アクリロイルピロリドン;エチル(メタ)アクリロイルカプロラクタム;メチル(メタ)アクリロイルカプロラクタム、4-(メタ)アクリロイルモルホリンが挙げられるが、これらに限定されない。
エチレン性不飽和窒素含有モノマーは、非環式窒素含有基に結合している、好ましくは非環式窒素含有基の窒素原子に直接結合している(メタ)アクリロイル基を含んでもよい。その例としては、(メタ)アクリルアミド、N-メチル(メタ)アクリルアミド;N-エチル(メタ)アクリルアミド;イソプロピル(メタ)アクリルアミド;N,N-ジエチル(メタ)アクリルアミド;N-シクロヘキシル(メタ)アクリルアミド、N-シクロペンチル(メタ)アクリルアミド;N-ブトキシメチル(メタ)アクリルアミド;N,N-ジブチル(メタ)アクリルアミド;N-ブチル(メタ)アクリルアミド;ジアセトン(メタ)アクリルアミド;N-(N,N-ジメチルアミノ)エチル(メタ)アクリルアミド;N-(N,N-ジメチルアミノ)プロピル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジエチル(メタ)アクリルアミド;N,N-ジメチル(メタ)アクリルアミド;N-オクチル(メタ)アクリルアミド;N-デシル(メタ)アクリルアミド;N-ドデシル(メタ)アクリルアミド;N-オクタデシル(メタ)アクリルアミド;N-イソプロピル(メタ)アクリルアミド;N-tert-ブチル(メタ)アクリルアミド;N-イソブチル(メタ)アクリルアミド、N,N,3,3-テトラメチルアクリルアミド;Ν-メチロール(メタ)アクリルアミド;N-[2-ヒドロキシエチル](メタ)アクリルアミド;N-フェニル(メタ)アクリルアミド;トリクロロアクリルアミド;2-ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、2-ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、3-ジメチルアミノ-2,2-ジメチルプロピル-1-(メタ)アクリレート、3-ジエチルアミノ-2,2-ジメチルプロピル-1-(メタ)アクリレート、2-モルホリノエチル(メタ)アクリレート、2-tert-ブチルアミノエチル(メタ)アクリレート、3-(ジメチルアミノ)プロピル(メタ)アクリレート、2-(ジメチルアミノエトキシエチル)(メタ)アクリレートが挙げられるが、これらに限定されない。
特に、エチレン性不飽和窒素含有モノマーは、成分b)の総質量の少なくとも10質量%、10~100質量%、20~100質量%、30~100質量%、40~100質量%、50~100質量%、60~100質量%、70~100質量%、80~100質量%、90~100質量%、更には100質量%を占めてもよい。
特に好ましい実施形態において、成分b)は、立体障害単官能性(メタ)アクリレートモノマー、エチレン性不飽和窒素含有モノマー、及びそれらの混合物から選択される単官能性モノマーを少なくとも10質量%含む。例えば、成分b)は、成分b)の総質量を基準にして、10~100質量%、20~100質量%、30~100質量%、40~100質量%、50~100質量%、60~100質量%、70~100質量%、80~100質量%、90~100質量%、更には100質量%の、立体障害単官能性(メタ)アクリレートモノマー、エチレン性不飽和窒素含有モノマー、及びそれらの混合物から選択される単官能性モノマーを含んでもよい。
成分b)は、接着促進剤として機能する1種又は複数の単官能性(メタ)アクリレートモノマーを含んでもよい。接着促進剤は、硬化性組成物から得られる弾性材料の、基材(特に基材表面)に対する接着性を向上させることができる物質である。例示的な(メタ)アクリレート官能化接着促進剤としては、(メタ)アクリル化(メタ)アクリル酸エステル、(メタ)アクリル化硫酸エステル、(メタ)アクリル化リン酸エステル、並びに任意の他の(メタ)アクリル化有機酸、(メタ)アクリル化無機酸、及び(メタ)アクリル化シランが挙げられるが、これらに限定されない。
本発明のさまざまな態様によれば、本発明の弾性材料を調製するために使用される硬化性組成物は、成分a)、b)、及びc)の総合質量を基準にして、全体で10~55質量%の、1種又は複数の単官能性(メタ)アクリレートモノマー希釈剤を含有する。すなわち、成分b)は、組み合わせた成分a)、b)及びc)の総質量の、10~55質量%を構成してもよい。特定の実施形態によれば、硬化性組成物は、全体で少なくとも12質量%、少なくとも15質量%若しくは少なくとも18質量%、及び/又は35質量%以下若しくは30質量%以下の、単官能性(メタ)アクリレートモノマー希釈剤を含有する。例えば、特定の実施形態において、硬化性組成物は、全体で18~30質量%又は18~25質量%の、そのような単官能性(メタ)アクリレートモノマー希釈剤を含んでもよい。
成分c)
本発明に従う弾性材料を調製するために使用される硬化性組成物は、成分c)として、1000ダルトン未満の分子量、及び1分子当たり少なくとも2つの(メタ)アクリレート官能基を有する1種又は複数のマルチ(メタ)アクリレート官能化モノマーを含有する。このようなモノマーは、硬化性組成物の硬化中に架橋剤として機能し、本発明の態様に従う弾性材料を形成することができる。当技術分野で公知の、このような化合物のいずれかを使用することができる。マルチ(メタ)アクリレート官能化モノマーは、例えば、1分子当たり2、3、4、5、又はそれ以上の(メタ)アクリレート官能基を有してもよい。マルチ(メタ)アクリレート官能化モノマーは、好ましくは、1分子当たり2つの(メタ)アクリレート官能基を有する。官能基は、アクリレート官能基のみ、メタクリレート官能基のみ、又はアクリレート及びメタクリレート官能基の両方であってもよいが、本発明の特定の実施形態において、成分c)中の(メタ)アクリレート官能基の少なくとも50%、少なくとも60%、少なくとも70%、少なくとも80%、少なくとも90%又は少なくとも95%がアクリレート官能基である(残りは、もしそれが存在すれば、メタクリレート官能基である)。一実施形態によれば、成分c)中の官能基は全てアクリレート官能基である。
本発明に従う弾性材料を調製するために使用される硬化性組成物は、成分c)として、1000ダルトン未満の分子量、及び1分子当たり少なくとも2つの(メタ)アクリレート官能基を有する1種又は複数のマルチ(メタ)アクリレート官能化モノマーを含有する。このようなモノマーは、硬化性組成物の硬化中に架橋剤として機能し、本発明の態様に従う弾性材料を形成することができる。当技術分野で公知の、このような化合物のいずれかを使用することができる。マルチ(メタ)アクリレート官能化モノマーは、例えば、1分子当たり2、3、4、5、又はそれ以上の(メタ)アクリレート官能基を有してもよい。マルチ(メタ)アクリレート官能化モノマーは、好ましくは、1分子当たり2つの(メタ)アクリレート官能基を有する。官能基は、アクリレート官能基のみ、メタクリレート官能基のみ、又はアクリレート及びメタクリレート官能基の両方であってもよいが、本発明の特定の実施形態において、成分c)中の(メタ)アクリレート官能基の少なくとも50%、少なくとも60%、少なくとも70%、少なくとも80%、少なくとも90%又は少なくとも95%がアクリレート官能基である(残りは、もしそれが存在すれば、メタクリレート官能基である)。一実施形態によれば、成分c)中の官能基は全てアクリレート官能基である。
好適なマルチ(メタ)アクリレート官能化モノマーには、ポリオール又はアルコキシル化ポリオールのアルコール基の2つ以上が(メタ)アクリル酸でエステル化されていることを条件として、ポリオール及びアルコキシル化ポリオールの(メタ)アクリレートが含まれる。
成分c)は、1種又は複数のジ(メタ)アクリレート官能化モノマー、特に1種又は複数のジアクリレート官能化モノマーを含むか、前記のモノマーから本質的になるか、又は前記のモノマーのみからなっていてもよい。
好適なジ(メタ)アクリレート官能化モノマーの例としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール及びテトラエチレングリコールのジ(メタ)アクリレート(例えば、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート);ポリエチレングリコールのジ(メタ)アクリレート(ここで、ポリエチレングリコールは、150~250ダルトンの数平均分子量を有する)(例えば、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート);1,4-ブタンジオールのジ(メタ)アクリレート(例えば、1,4-ブタンジオールジ(メタ)アクリレート);1,6-ヘキサンジオールの(メタ)アクリレート(例えば、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート);ネオペンチルグリコールのジ(メタ)アクリレート(例えば、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート);1,3-ブチレングリコールのジ(メタ)アクリレート(例えば、1,3-ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート);1分子当たり1~25のオキシエチレン単位を含有するエトキシル化ビスフェノールAのジ(メタ)アクリレート(例えば、1~35当量のエチレンオキシドでエトキシル化し、その後(メタ)アクリル化したビスフェノールA);及びそれらの組み合わせが挙げられる。
特に、ジ(メタ)アクリレート官能化モノマーは、エトキシル化ビスフェノールAジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、1,4-ブタンジオールジアクリレート、1,4-ブタンジオールジメタクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、1,6-ヘキサンジオールジアクリレート、1,6-ヘキサンジオールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコール(600)ジメタクリレート、ポリエチレングリコール(200)ジアクリレート、1,12-ドデカンジオールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、1,3-ブチレングリコールジメタクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、ポリブタジエンジアクリレート、メチルペンタンジオールジアクリレート、ポリエチレングリコール(400)ジアクリレート、エトキシル化2ビスフェノールAジメタクリレート、エトキシル化3ビスフェノールAジメタクリレート、エトキシル化3ビスフェノールAジアクリレート、シクロヘキサンジメタノールジメタクリレート、シクロヘキサンジメタノールジアクリレート、エトキシル化10ビスフェノールAジメタクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、アクリル酸エステル、エトキシル化4ビスフェノールAジメタクリレート、エトキシル化6ビスフェノールAジメタクリレート、エトキシル化8ビスフェノールAジメタクリレート、アルコキシル化ヘキサンジオールジアクリレート、アルコキシル化シクロヘキサンジメタノールジアクリレート、ドデカンジアクリレート、エトキシル化4ビスフェノールAジアクリレート、エトキシル化10ビスフェノールAジアクリレート、ポリエチレングリコール(400)ジメタクリレート、NPG-ヒドロキシピバルデヒドアジピン酸、ポリプロピレングリコール(400)ジメタクリレート、金属ジアクリレート、変性金属ジアクリレート、金属ジメタクリレート、メタクリル化ポリブタジエン、プロポキシル化2ネオペンチルグリコールジアクリレート、エトキシル化30ビスフェノールAジメタクリレート、エトキシル化30ビスフェノールAジアクリレート、アルコキシル化ネオペンチルグリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、1,3-ブチレングリコ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、1,6-ヘキサンジオールジアクリレート、エトキシル化2ビスフェノールAジメタクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、エトキシル化4ビスフェノールAジアクリレート、ポリエチレングリコール(600)ジアクリレート、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート、プロポキシル化2ネオペンチルグリコールジアクレート、アルコキシル化脂肪族ジアクリレート、及びそれらの組み合わせから選択されてよい。
特に、ジ(メタ)アクリレート官能化モノマーは、成分c)の総質量の少なくとも20質量%、20~100質量%、30~100質量%、40~100質量%、50~100質量%、60~100質量%、70~100質量%、80~100質量%、90~100質量%、更には100質量%を占めてもよい。
硬化性組成物は、成分a)、b)、及びc)の総質量を基準にして、2~10質量%、特に3~8質量%、より特に4~6質量%のジ(メタ)アクリレート官能化モノマーを含んでもよい。
成分c)は、1分子当たり3つ以上の(メタ)アクリレート官能基を含む(メタ)アクリレート官能化化合物を1種又は複数含んでもよい。
1分子当たり3つ以上の(メタ)アクリレート官能基を含む(メタ)アクリレート官能化化合物は、ヒドロキシル基の少なくとも3つが(メタ)アクリル化されていることを条件として、1分子当たり3つ以上のヒドロキシル基を含有するポリオール(多価アルコール)又はアルコキシル化ポリオールの(メタ)アクリレートエステルであってもよい。
好適なポリオールの具体例としては、グリセリン、アルコキシル化グリセリン、トリメチロールプロパン、アルコキシル化トリメチロールプロパン、ジトリメチロールプロパン、アルコキシル化ジトリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、アルコキシル化ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、アルコキシル化ジペンタエリスリトール、糖アルコール及びアルコキシル化糖アルコールが挙げられる。このようなポリオールは、得られる生成物が1分子当たり少なくとも3つの(メタ)アクリレート官能基を有することを条件として、((メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸無水物、(メタ)アクリロイルクロライド等で)完全又は部分的にエステル化されていてもよい。本明細書で使用される場合、用語「アルコキシル化」は、エチレンオキシド及び/又はプロピレンオキシド等の1つ又は複数のエポキシドが、ポリオール等のベース化合物の活性水素含有基(例えば、ヒドロキシル基)と反応し、1つ又は複数のオキシアルキレン部分を形成している化合物を指す。例えば、ベース化合物1モルに対して、1~25モルのエポキシドを反応させてもよい。
1分子当たり3つ以上の(メタ)アクリレート官能基を含有する例示的な(メタ)アクリレート官能化化合物としては、トリメチロールプロパントリアクリレート;プロポキシル化トリメチロールプロパントリアクリレート;エトキシル化トリメチロールプロパントリアクリレート;トリス(2-ヒドロキシエチル)イソシアヌレートトリアクリレート;ペンタエリスリトールトリアクリレート;エトキシル化ペンタエリスリトールトリアクリレート;プロポキシル化ペンタエリスリトールトリアクリレート、グリセリルトリアクリレート、エトキシル化グリセリルトリアクリレート、プロポキシル化グリセリルトリアクリレート;ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート;エトキシル化ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート;プロポキシル化ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート;ペンタエリスリトールテトラアクリレート;エトキシル化ペンタエリスリトールテトラアクリレート;プロポキシル化ペンタエリスリトールテトラアクリレート;ジペンタエリスリトールペンタアクリレート;エトキシル化ジペンタエリスリトールペンタアクリレート;プロポキシル化ジペンタエリスリトールペンタアクリレート;及びそれらの組み合わせを挙げることができる。
好ましい架橋モノマーは、ジ-、トリ-、又はそれより大きい官能価、好ましくは二官能性であり得るが、それに応じて配合量を調整する必要がある。一般的に、成分c)の平均官能価が高いほど、そのような架橋モノマーの量を相対的に少なくすることが好ましい。二官能性架橋モノマーのみを使用する場合、例えば、成分a)、b)及びc)の総質量を基準にして、2~10質量%、特に3~8質量%、より詳細には4~6質量%の配合量を使用することが好ましい。別の例として、三官能性架橋モノマーのみが成分c)に存在する場合、好ましい配合量は、成分a)、b)及びc)の総質量を基準にして0.1~4質量%の範囲が含まれ、更に少ない配合量の範囲は、より高い官能価の架橋モノマーにおいて好ましい。
成分d)
本発明に従う弾性材料を調製するために使用される硬化性組成物はまた、任意選択により成分d)として開始剤システムを含んでもよい。開始剤システムは、成分a)、b)、及びc)の硬化(重合)を(独立して又は他の物質と協働して)、典型的には熱又は光等の外部刺激に応答して開始させることが可能な1種又は複数の物質を含む。例えば、硬化性組成物は、光への曝露により硬化性組成物の(メタ)アクリレート官能化成分の重合を開始させる目的で、1種又は複数の光重合開始剤を含んでもよい。光重合開始剤は、有利には、硬化性組成物が紫外線(UV)又は可視光線によって重合する(すなわち、UV電球又はLEDによって硬化される)ことが意図されている場合は常に含まれる。電子線(EB)によって重合することが意図される硬化性組成物は、通常、光重合開始剤を含まない。例示的な硬化性組成物は、硬化性組成物の総質量を基準にして、例えば、0~20質量%、0~15質量%、0~10質量%、又は0~5質量%の光重合開始剤を含有してもよい。硬化性組成物は、硬化性組成物の総質量を基準にして、例えば、少なくとも0.01質量%、少なくとも0.05質量%、少なくとも0.1質量%、又は少なくとも0.5質量%の光重合開始剤を含んでもよい。好ましい光重合開始剤は、当業界における通常の知識であるように、所望のエネルギー供給源によって放射される光の周波数を吸収することができるものである。
本発明に従う弾性材料を調製するために使用される硬化性組成物はまた、任意選択により成分d)として開始剤システムを含んでもよい。開始剤システムは、成分a)、b)、及びc)の硬化(重合)を(独立して又は他の物質と協働して)、典型的には熱又は光等の外部刺激に応答して開始させることが可能な1種又は複数の物質を含む。例えば、硬化性組成物は、光への曝露により硬化性組成物の(メタ)アクリレート官能化成分の重合を開始させる目的で、1種又は複数の光重合開始剤を含んでもよい。光重合開始剤は、有利には、硬化性組成物が紫外線(UV)又は可視光線によって重合する(すなわち、UV電球又はLEDによって硬化される)ことが意図されている場合は常に含まれる。電子線(EB)によって重合することが意図される硬化性組成物は、通常、光重合開始剤を含まない。例示的な硬化性組成物は、硬化性組成物の総質量を基準にして、例えば、0~20質量%、0~15質量%、0~10質量%、又は0~5質量%の光重合開始剤を含有してもよい。硬化性組成物は、硬化性組成物の総質量を基準にして、例えば、少なくとも0.01質量%、少なくとも0.05質量%、少なくとも0.1質量%、又は少なくとも0.5質量%の光重合開始剤を含んでもよい。好ましい光重合開始剤は、当業界における通常の知識であるように、所望のエネルギー供給源によって放射される光の周波数を吸収することができるものである。
光重合開始剤は、放射線(例えば、化学活性線)に曝露されると、硬化性組成物中に存在する重合可能な有機物質の反応及び硬化を開始する化学種を形成する任意の種類の物質と考えることができる。好適な光重合開始剤としては、フリーラジカル光重合開始剤が挙げられる。光重合開始剤は、光硬化性組成物を硬化させるために使用することが意図される光照射(例えば、紫外線、可視光)に伴う波長の光子によって活性化されやすいように選択される必要がある。
フリーラジカル重合開始剤は、照射によってフリーラジカルを形成する物質である。
本発明において使用される硬化性組成物における使用に好適なフリーラジカル光重合開始剤の非限定的な種類としては、例えば、ベンゾイン、ベンゾインエーテル、アセトフェノン、ベンジル、ベンジルケタール、アントラキノン、ホスフィンオキシド、α-ヒドロキシケトン、フェニルグリオキシレート、α-アミノケトン、ベンゾフェノン、チオキサントン、キサントン、アクリジン誘導体、フェナゼン(phenazene)誘導体、キノキサリン誘導体及びトリアジン化合物が挙げられる。特定の好適なフリーラジカル光重合開始剤の例としては、2-メチルアントラキノン、2-エチルアントラキノン、2-クロロアントラキノン、2-ベンジルアントラキノン、2-t-ブチルアントラキノン、1,2-ベンゾ-9,10-アントラキノン、ベンジル、ベンゾイン、ベンゾインエーテル、ベンゾイン、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、α-メチルベンゾイン、α-フェニルベンゾイン、ミヒラーケトン、2,2-ジアルコキシベンゾフェノン及び1-ヒドロキシフェニルケトン等のアセトフェノン、ベンゾフェノン、4,4’-ビス-(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、アセトフェノン、2,2-ジエチルオキシアセトフェノン、ジエチルオキシアセトフェノン、2-イソプロピルチオキサントン、チオキサントン、ジエチルチオキサントン、1,5-アセトナフチレン、エチル-p-ジメチルアミノベンゾエート、ベンジルケトン、α-ヒドロキシケトン、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シド、ベンジルジメチルケタール、2,2-ジメトキシ-1,2-ジフェニルエタノン、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、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ノン-1,2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニル-プロパノン、オリゴマーα-ヒドロキシケトン、ベンゾイルホスフィンオキシド、フェニルビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)ホスフィンオキシド、エチル-4-ジメチルアミノベンゾエート、エチル(2,4,6-トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィネート、アニソイン、アントラキノン、アントラキノン-2-スルホン酸、ナトリウム塩一水和物、(ベンゼン)トリカルボニルクロム、ベンジル、ベンゾインイソブチルエーテル、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50/50混合物、3,3’、4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、4-ベンゾイルビフェニル、2-ベンジル-2-(ジメチルアミノ)-4’-モルフォリノブチロフェノン、4,4’-ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4’-ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、カンファーキノン、2-クロロチオキサンテン-9-オン、ジベンゾスベレノン、4,4’-ジヒドロキシベンゾフェノン、2,2-ジメトキシ-2ーフェニルアセトフェノン、4-(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4’-ジメチルベンジル、2,5-ジメチルベンゾフェノン、3,4-ジメチルベンゾフェノン、ジフェニル(2,4,6-トリメチルベンゾイル)ホスフィンオキシド/2-ヒドロキシ-2-メチルプロピオフェノン50/50混合物、4’-エトキシアセトフェノン、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シド、フェニルビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)ホスフィンオキシド、フェロセン、3’-ヒドロキシアセトフェノン、4’-ヒドロキシアセトフェノン、3-ヒドロキシベンゾフェノン、4-ヒドロキシベンゾフェノン、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2-ヒドロキシ-2-メチルプロピオフェノン、2-メチルベンゾフェノン、3-メチルベンゾフェノン、メチルベンゾイルホルメート、2-メチル-4’-(メチルチオ)-2-モルフォリノプロピオフェノン、フェナントレンキノン、4’-フェノキシアセトフェノン、(クメン)シクロペンタジエニル鉄(ii)ヘキサフルオロホスフェート、9,10-ジエトキシ及び9,10-ジブトキシアントラセン、2-エチル-9,10-ジメトキシアントラセン、チオキサンテン-9-オン、並びにそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
成分e)
硬化性組成物は、任意選択により、成分e)として、接着性を向上させるが、(メタ)アクリレート官能化されていない(すなわち、(メタ)アクリレート官能基を有しない)1種又は複数の化合物又は物質を含んでもよい。これらの添加剤は、硬化性組成物から得られる硬化弾性材料の、硬化性組成物が元々付着していた基材に対する接着性を向上させることができる。基材接着性を向上させるが、反応性(メタ)アクリレート官能基を含有しない添加剤としては、粘着付与樹脂、固有の接着性を有するポリマー、又は固有の接着性を有さないが、硬化性組成物の成分として含まれると基材接着性が向上する成分が挙げられる。(メタ)アクリレート官能基を有しない接着性向上成分は、例えば、0~30%(w/w)の配合量で使用することができる。
硬化性組成物は、任意選択により、成分e)として、接着性を向上させるが、(メタ)アクリレート官能化されていない(すなわち、(メタ)アクリレート官能基を有しない)1種又は複数の化合物又は物質を含んでもよい。これらの添加剤は、硬化性組成物から得られる硬化弾性材料の、硬化性組成物が元々付着していた基材に対する接着性を向上させることができる。基材接着性を向上させるが、反応性(メタ)アクリレート官能基を含有しない添加剤としては、粘着付与樹脂、固有の接着性を有するポリマー、又は固有の接着性を有さないが、硬化性組成物の成分として含まれると基材接着性が向上する成分が挙げられる。(メタ)アクリレート官能基を有しない接着性向上成分は、例えば、0~30%(w/w)の配合量で使用することができる。
特に、接着性向上成分は、シランであってもよい。
その他の任意成分
硬化性組成物は、任意選択により、1種又は複数の好気性阻害剤、嫌気性阻害剤、及び/又は酸化防止剤を含んでもよい。通常、組成物の製造中、組成物の高温又は長時間における貯蔵中、コーティング中、組成物が室温より高い温度に曝される他の時間、又は製品が硬化前に偶発的な照射(日光等)に曝される任意の時間において、不必要な早期重合を阻害するために、これらの添加剤が使用される。硬化性組成物は、硬化性組成物の総質量を基準にして、例えば、0~5質量%の各種阻害剤を含有してもよい。
硬化性組成物は、任意選択により、1種又は複数の好気性阻害剤、嫌気性阻害剤、及び/又は酸化防止剤を含んでもよい。通常、組成物の製造中、組成物の高温又は長時間における貯蔵中、コーティング中、組成物が室温より高い温度に曝される他の時間、又は製品が硬化前に偶発的な照射(日光等)に曝される任意の時間において、不必要な早期重合を阻害するために、これらの添加剤が使用される。硬化性組成物は、硬化性組成物の総質量を基準にして、例えば、0~5質量%の各種阻害剤を含有してもよい。
硬化性組成物は、性能を向上させる、コストを管理する、加工性を向上させる、又は別の方法で硬化性組成物、及びその組成物から調製される弾性材料の特性及び属性を変更する目的で、1種又は複数の非(メタ)アクリレート成分を任意選択により含んでもよい。例示的な添加剤及びフィラーとしては、直鎖状低密度ポリエチレン、超低密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、任意の他のポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルアセテート、エチルビニルアセテート、ポリビニルブチレート、熱可塑性ウレタン、EVAグラフトターポリマー、クレイ、ゼオライト、鉱物粉末、ブロックコポリマー、他の耐衝撃性改良剤、コア-シェル粒子等のエンジニアリングポリマー、有機ナノ粒子、及び/又は無機ナノ粒子を挙げることができるが、これらに限定されない。本発明において使用される硬化性組成物は、例えば、硬化性組成物の総質量を基準にして、0~30質量%の、これらの添加剤又はフィラーの1つ又は複数を含有してもよい。
顔料は、硬化性組成物の一部として含まれてもよい。顔料は、最終弾性材料に可視色を付与する任意の化学物質であってもよい。これらの化学物質には、共役有機分子、無機物、又は有機金属化合物が含まれる。色素はまた、フォトクロミック、エレクトロクロミック、又はメカノクロミック特性を有することができ、フォトスイッチング又は他の応答性視覚効果を示すことができる。
本発明の例示的な実施形態は、以下の硬化性組成物の重合反応生成物である弾性材料を含む。
成分a)、b)、c)、及びd):
成分a):成分a)、b)、c)、及びd)の総質量を基準にして65~75質量%の、1~2の平均アクリレート官能価を有し、標準ポリスチレンを使用したゲル浸透クロマトグラフィーによって測定した場合、15,000~25,000ダルトンの数平均分子量を有する、ポリプロピレングリコールをベースにしたアクリレート官能化ポリウレタンオリゴマー;
成分b):成分a)、b)、c)、及びd)の総質量を基準にして18~30質量%の、イソボルニルアクリレート、2(2-エトキシエトキシ)エチルアクリレート、及びテトラヒドロフルフリルアクリレートからなる群から選択される、少なくとも1種のモノ(メタ)アクリレート官能化モノマー;
成分c):成分a)、b)、c)、及びd)の総質量を基準にして2~6質量%の1,6-ヘキサンジオールジアクリレート;並びに
成分d):成分a)、b)、c)、及びd)の総質量を基準にして0.3~5質量%の、少なくとも1種の光重合開始剤
を含む硬化性組成物。
成分a):成分a)、b)、c)、及びd)の総質量を基準にして65~75質量%の、1~2の平均アクリレート官能価を有し、標準ポリスチレンを使用したゲル浸透クロマトグラフィーによって測定した場合、15,000~25,000ダルトンの数平均分子量を有する、ポリプロピレングリコールをベースにしたアクリレート官能化ポリウレタンオリゴマー;
成分b):成分a)、b)、c)、及びd)の総質量を基準にして18~30質量%の、イソボルニルアクリレート、2(2-エトキシエトキシ)エチルアクリレート、及びテトラヒドロフルフリルアクリレートからなる群から選択される、少なくとも1種のモノ(メタ)アクリレート官能化モノマー;
成分c):成分a)、b)、c)、及びd)の総質量を基準にして2~6質量%の1,6-ヘキサンジオールジアクリレート;並びに
成分d):成分a)、b)、c)、及びd)の総質量を基準にして0.3~5質量%の、少なくとも1種の光重合開始剤
を含む硬化性組成物。
成分a)、b)、c)、及びd):
成分a):成分a)、b)、c)、及びd)の総質量を基準にして、70~75質量%の、i)1~2の平均アクリレート官能価、及び標準ポリスチレンを使用したゲル浸透クロマトグラフィーによって測定した場合、15,000~25,000ダルトンの数平均分子量を有する、ポリプロピレングリコールをベースにしたアクリレート官能化ポリウレタンオリゴマー、並びに、ii)アクリレート及びメタクリレート官能基の両方を含み、1~2の平均(メタ)アクリレート官能価を有し、標準ポリスチレンを使用したゲル浸透クロマトグラフィーにより測定した場合、8,000~15,000ダルトンの数平均分子量を有する、ポリプロピレングリコールをベースにした(メタ)アクリレート官能化ポリウレタンオリゴマーの混合物であって、i)及びii)が1:0.8~1:2.5の質量比で存在する、混合物;
成分b):成分a)、b)、c)、及びd)の総質量を基準にして18~25質量%の、イソボルニルアクリレート、2-(2-エトキシエトキシ)エチルアクリレート、及びテトラヒドロフルフリルアクリレートからなる群から選択される、少なくとも1種のモノ(メタ)アクリレート官能化モノマー;
成分c):成分a)、b)、c)、及びd)の総質量を基準にして3~7質量%の1,6-ヘキサンジオールジアクリレート;並びに
成分d):成分a)、b)、c)、及びd)の総質量を基準にして0.3~5質量%の、少なくとも1種の光重合開始剤
を含む硬化性組成物。
成分a):成分a)、b)、c)、及びd)の総質量を基準にして、70~75質量%の、i)1~2の平均アクリレート官能価、及び標準ポリスチレンを使用したゲル浸透クロマトグラフィーによって測定した場合、15,000~25,000ダルトンの数平均分子量を有する、ポリプロピレングリコールをベースにしたアクリレート官能化ポリウレタンオリゴマー、並びに、ii)アクリレート及びメタクリレート官能基の両方を含み、1~2の平均(メタ)アクリレート官能価を有し、標準ポリスチレンを使用したゲル浸透クロマトグラフィーにより測定した場合、8,000~15,000ダルトンの数平均分子量を有する、ポリプロピレングリコールをベースにした(メタ)アクリレート官能化ポリウレタンオリゴマーの混合物であって、i)及びii)が1:0.8~1:2.5の質量比で存在する、混合物;
成分b):成分a)、b)、c)、及びd)の総質量を基準にして18~25質量%の、イソボルニルアクリレート、2-(2-エトキシエトキシ)エチルアクリレート、及びテトラヒドロフルフリルアクリレートからなる群から選択される、少なくとも1種のモノ(メタ)アクリレート官能化モノマー;
成分c):成分a)、b)、c)、及びd)の総質量を基準にして3~7質量%の1,6-ヘキサンジオールジアクリレート;並びに
成分d):成分a)、b)、c)、及びd)の総質量を基準にして0.3~5質量%の、少なくとも1種の光重合開始剤
を含む硬化性組成物。
本発明のさまざまな実施形態によれば、硬化性組成物は、硬化性組成物の総質量を基準にして、10質量%未満、5質量%未満、1質量%未満、0.5質量%未満、0.1質量%未満、又は0.01質量%未満、更には0質量%の、以下の成分の1つ又は複数を含むことを特徴としうる:
米国特許第6,265,476号明細書及び同第7,198,576号明細書に記載されている、硫黄含有化合物、特に1,000ダルトン未満の分子量を有する硫黄含有化合物である伸長促進剤;
米国特許第6,265,476号明細書及び同第7,198,576号明細書に記載されている、エチレン性不飽和官能基(すなわち、(メタ)アクリレート官能基以外のエチレン性不飽和含有官能基、例えばビニル基)を有し、(メタ)アクリレート官能基を含まないオリゴマー又はモノマー;
米国特許出願公開第2012/0157564A1号明細書に記載されている、1分子当たり2~6のメルカプト基を有するポリチオール化合物;
アクリロキシアルキル及びメタクリロキシアルキル末端ポリジアルキルシロキサンから選択されるポリシロキサン、すなわち、米国特許第5,268,396号明細書に記載されている(メタ)アクリル化ポリシロキサン;
(メタ)アクリレート官能基を有しないゴム(エラストマー);
未硬化状態でエラストマー特性を有する、(メタ)アクリレート官能基を有するゴム;並びに/又は
シリカ。
米国特許第6,265,476号明細書及び同第7,198,576号明細書に記載されている、硫黄含有化合物、特に1,000ダルトン未満の分子量を有する硫黄含有化合物である伸長促進剤;
米国特許第6,265,476号明細書及び同第7,198,576号明細書に記載されている、エチレン性不飽和官能基(すなわち、(メタ)アクリレート官能基以外のエチレン性不飽和含有官能基、例えばビニル基)を有し、(メタ)アクリレート官能基を含まないオリゴマー又はモノマー;
米国特許出願公開第2012/0157564A1号明細書に記載されている、1分子当たり2~6のメルカプト基を有するポリチオール化合物;
アクリロキシアルキル及びメタクリロキシアルキル末端ポリジアルキルシロキサンから選択されるポリシロキサン、すなわち、米国特許第5,268,396号明細書に記載されている(メタ)アクリル化ポリシロキサン;
(メタ)アクリレート官能基を有しないゴム(エラストマー);
未硬化状態でエラストマー特性を有する、(メタ)アクリレート官能基を有するゴム;並びに/又は
シリカ。
上記の各特許文献は、あらゆる目的のために、その全体を参照により本明細書に援用する。
<硬化性組成物の調製>
典型的には、硬化性組成物のさまざまな成分を組み合わせ、均質になるまで混合することが望ましいであろう。製造プロセスは、硬化性組成物に使用される異なる成分の特徴及び量、加工性の留意事項、又は製造に重要と考えられる他の事項を基準にして、調整することができる。例えば、成分は、任意の順序で、個別に、又は硬化性組成物の他の成分との予備混合物として、ゆっくりと又は素早く、及び任意の温度で添加することができる。硬化性組成物の成分を混合及び均質化するために、高温及び/又は撹拌が必要な場合がある。典型的には、加工温度は、有利には、硬化性組成物の成分の早期重合を引き起こすであろう温度未満に維持される。
典型的には、硬化性組成物のさまざまな成分を組み合わせ、均質になるまで混合することが望ましいであろう。製造プロセスは、硬化性組成物に使用される異なる成分の特徴及び量、加工性の留意事項、又は製造に重要と考えられる他の事項を基準にして、調整することができる。例えば、成分は、任意の順序で、個別に、又は硬化性組成物の他の成分との予備混合物として、ゆっくりと又は素早く、及び任意の温度で添加することができる。硬化性組成物の成分を混合及び均質化するために、高温及び/又は撹拌が必要な場合がある。典型的には、加工温度は、有利には、硬化性組成物の成分の早期重合を引き起こすであろう温度未満に維持される。
<硬化性組成物の適用/使用>
本発明の態様によれば、硬化性組成物は、基材に、特に基材の1つ又は複数の表面に適用することができる。当技術分野で公知の液体硬化性組成物をコーティング、堆積、又は適用させる任意の手段をここで使用してもよい。これらの方法としては、コーティング、圧延、押出、注入、噴霧等が挙げられるが、これらに限定されない。いくつかの場合には、硬化性組成物は、基材に適用する前に室温より高い温度に加熱される。他の場合、硬化性組成物は、周囲温度(例えば、室温又は約15℃~約30℃)で適用する。基材は、硬化性組成物を重合して得られる弾性材料との接着性を向上させるために、任意選択により前処理してもよい。硬化性組成物は、その組成物から得られる弾性材料を基材と永久的に接着させることを意図して適用してもよい。或いは、基材は、硬化後に基材を弾性材料から容易に除去又は分離できるような非粘着性材料(例えば、剥離ライナーフィルム)であってもよい。硬化性組成物は、先に硬化した本発明に従う硬化性組成物の層上に適用又は堆積させてもよい。本発明に従う弾性材料で構成される物品は、キャスティング又は3D印刷等の任意の好適な方法によって形成されてもよい。
本発明の態様によれば、硬化性組成物は、基材に、特に基材の1つ又は複数の表面に適用することができる。当技術分野で公知の液体硬化性組成物をコーティング、堆積、又は適用させる任意の手段をここで使用してもよい。これらの方法としては、コーティング、圧延、押出、注入、噴霧等が挙げられるが、これらに限定されない。いくつかの場合には、硬化性組成物は、基材に適用する前に室温より高い温度に加熱される。他の場合、硬化性組成物は、周囲温度(例えば、室温又は約15℃~約30℃)で適用する。基材は、硬化性組成物を重合して得られる弾性材料との接着性を向上させるために、任意選択により前処理してもよい。硬化性組成物は、その組成物から得られる弾性材料を基材と永久的に接着させることを意図して適用してもよい。或いは、基材は、硬化後に基材を弾性材料から容易に除去又は分離できるような非粘着性材料(例えば、剥離ライナーフィルム)であってもよい。硬化性組成物は、先に硬化した本発明に従う硬化性組成物の層上に適用又は堆積させてもよい。本発明に従う弾性材料で構成される物品は、キャスティング又は3D印刷等の任意の好適な方法によって形成されてもよい。
<硬化性組成物の硬化>
本発明の態様によれば、上述した組成物は、エラストマー特性を有する固体で寸法的に安定な材料に重合されてもよい。硬化性組成物の成分は、硬化性組成物が、任意の光源からのUV若しくは可視放射線、又はEBへの曝露によって重合することが可能であるように選択されてもよい。一実施形態において、硬化性組成物の層は、コンベアライン、ウェブ等の上でエネルギー供給源の下を通過する。硬化は、製造現場で起こってもよく、遠隔地、例えば、現地、家で、又は「do it yourself」用途の一部として行われてもよい。硬化性組成物の層の硬化は、その層が先に硬化された層と接触している間に起こり得る。硬化は、3D印刷方法の一部として行われてもよい。
本発明の態様によれば、上述した組成物は、エラストマー特性を有する固体で寸法的に安定な材料に重合されてもよい。硬化性組成物の成分は、硬化性組成物が、任意の光源からのUV若しくは可視放射線、又はEBへの曝露によって重合することが可能であるように選択されてもよい。一実施形態において、硬化性組成物の層は、コンベアライン、ウェブ等の上でエネルギー供給源の下を通過する。硬化は、製造現場で起こってもよく、遠隔地、例えば、現地、家で、又は「do it yourself」用途の一部として行われてもよい。硬化性組成物の層の硬化は、その層が先に硬化された層と接触している間に起こり得る。硬化は、3D印刷方法の一部として行われてもよい。
本発明の弾性材料を作成する方法は、本発明の硬化性組成物を硬化させる工程を含む。特に、硬化性組成物は、組成物を放射線に曝露することによって硬化させてもよい。より特は、硬化性組成物は、組成物を、電子線(EB)、光源(例えば、可視光源、近紫外線光源、紫外線ランプ(UV)、発光ダイオード(LED)若しくは赤外線光源)及び/又は熱に曝露することによって硬化されてもよい。
硬化性組成物を加熱することによる等、硬化性組成物にエネルギーを供給することによって、硬化を加速又は促進することができる。したがって、弾性材料は、硬化によって形成される、硬化性組成物の反応生成物と考えることができる。硬化性組成物は、化学活性線への曝露によって部分的に硬化してもよく、部分的に硬化した弾性材料を加熱することによって更なる硬化が達成される。例えば、硬化性組成物から形成される生成物は、40℃~120℃の温度にて、5分~12時間の間、加熱されてもよい。
硬化の前に、任意の公知である従来の方法、例えば、噴霧、噴射、ナイフコーティング、ローラーコーティング、キャスティング、ドラムコーティング、ディッピング等、及びそれらの組み合わせによって、硬化性組成物を基材表面に適用してもよい。また、転写プロセスを使用した間接的な適用も使用することができる。
その上に硬化性組成物を適用し、硬化させる基材は、任意の種類の基材であってもよい。本発明に従う硬化性組成物はまた、バルク法で形成又は硬化させてもよい(例えば、硬化性組成物を好適なモールド中にキャストし、その後硬化させてもよい)。
本発明の方法で得られる弾性材料は、コーティング、接着剤、シーラント、成形品、又は3D印刷された物品であってもよく、特にコーティング又は3D印刷された物品であってよい。
3D印刷された物品は、特に、本発明の硬化性組成物で3D物品を印刷する工程を含む、3D印刷された物品を調製する方法で得られてもよい。特に、その方法は、3D物品を層ごとに又は連続的に印刷する工程を含んでもよい。
本発明に従う硬化性組成物の複数の層は、基材表面に適用してもよく;複数の層を同時に(例えば、放射線の1回照射への曝露によって)硬化してもよく、又は、各層を、硬化性組成物の追加層の適用前に連続的に硬化してもよい。
本明細書に記載されている硬化性組成物は、三次元印刷用途における樹脂として使用することができる。三次元(3D)印刷(付加製造とも呼ばれる)は、構築材料の積み重なりによって3Dデジタルモデルが製造されるプロセスである。3D印刷されたオブジェクトは、オブジェクトのコンピュータ支援設計(CAD)データを利用し、3Dオブジェクトの断面に相当する二次元(2D)の層又はスライスを順次構築していくことによって作製される。ステレオリソグラフィ(SL)は、液状樹脂を放射線に選択的に曝露して硬化させ、各2D層を形成する付加製造の一種である。放射線は、電磁波又は電子線の形態であり得る。最も一般的に利用されるエネルギー供給源は、紫外線、近紫外線、可視光線又は赤外線である。
ステレオリソグラフィ及び他の光硬化性3D印刷法は、典型的には、光硬化性樹脂の各層を照射して所望の物品を形成するために低強度の光源を利用する。結果として、光硬化性樹脂重合の動力学、及び印刷された物品の生強度(グリーン強度)は、特定の光硬化性樹脂が、照射された際に十分に重合(硬化)し、3D印刷方法及び後処理を通してその一体性を保持するのに十分な生強度を有するかどうかの重要な基準である。
本発明の硬化性組成物は、3D印刷樹脂配合物として、すなわち、3D印刷技術を使用して三次元物品の製造に使用することを意図した組成物として使用してもよい。そのような三次元物品は、自立型/自己支持型であってよく、かつ、硬化した本発明に従う組成物から本質的になるか、又は硬化した本発明に従う組成物のみからなってもよい。三次元物品はまた、前述した硬化性組成物から本質的になるか又は前述した硬化性組成物のみからなる少なくとも1種の成分、並びにそのような硬化した組成物以外の1種又は複数の成分から構成される少なくとも1種の追加の成分(例えば、金属成分、熱可塑性成分、又は無機フィラー若しくは繊維強化材)を含む複合材料であってもよい。本発明の硬化性組成物は、デジタルライトプリント(DLP)において特に有用であるが、その他の種類の三次元(3D)印刷法も、本発明の硬化性組成物を使用して実施することができる(例えば、SLA、インクジェット、マルチジェットプリント、圧電印刷、化学活性線硬化押出成形、及びゲル堆積印刷)。本発明の硬化性組成物は、本発明の硬化性組成物から形成される物品のための足場又は支持体として機能する別の材料と共に、三次元印刷作業において使用することができる。
したがって、本発明の硬化性組成物は、三次元オブジェクトの構築が段階的又は層ごとの方法で行われる方法を含めた、さまざまな種類の三次元製作又は印刷技術の実施において有用である。そのような方法において、層の形成は、可視光、UV又は他の化学活性線照射等の放射線への曝露の作用下での硬化性組成物の固化(硬化)により行ってもよい。例えば、成長中のオブジェクトの上面又は成長中のオブジェクトの下面に新たな層が形成されてもよい。本発明の硬化性組成物はまた、その方法が連続的に実施される付加製造による三次元オブジェクトの製造方法においても有利に使用され得る。例えば、オブジェクトは、液界面から製造されてもよい。この種類の好適な方法は、当技術分野において、「連続的液界面(又は界面)製造(又は印刷)」(「CLIP」)法と呼ばれることがある。このような方法は、例えば、国際公開第2014/126830号;国際公開第2014/126834号;国際公開第2014/126837号;及びTumblestonら,「Continuous Liquid Interface Production of 3D Objects」,Science Vol.347,6228号,1349~1352ページ(2015年3月20日)に記載されている。
硬化性組成物は、それをバットから供給するよりむしろ、プリントヘッドから吐出させることによって供給してもよい。この種の方法は、一般に、インクジェット又はマルチジェット3D印刷と呼ばれる。インクジェットプリントヘッドのすぐ後ろに取り付けられた1又は複数のUV硬化源は、構築された表面基板又は先に適用された層に硬化性組成物が適用された直後にその組成物を硬化させる。この方法では、2つ以上のプリントヘッドを使用することができ、それによって各層の異なる領域に異なる組成物を適用することができる。例えば、異なる色又は異なる物理的特性の組成物を同時に適用して、さまざまな組成物の3D印刷部品を作製することができる。一般的な使用法では、支持材料(後に後処理で除去される)は、所望の3D印刷部品を作りだすために使用される組成物と同時に堆積される。プリントヘッドは、約25℃~約100℃までの温度で動作可能である。硬化性組成物の粘度は、プリントヘッドの動作温度において30mPa・s未満である。
3D印刷された物品を調製する方法は、以下の工程を含んでいてもよい:
a)本発明に従う硬化性組成物の第1の層を表面上にもたらす(例えば、コーティングする)工程;
b)上記の第1の層を少なくとも部分的に硬化させて、硬化した第1の層をもたらす工程;
c)硬化した第1の層の上に硬化性組成物の第2の層をもたらす(例えば、コーティングする)工程;
d)上記の第2の層を少なくとも部分的に硬化させて、硬化した第1の層に付着している硬化した第2の層をもたらす工程;並びに
e)工程c)及びd)を所望の回数繰り返して、三次元物品を構築する工程。
a)本発明に従う硬化性組成物の第1の層を表面上にもたらす(例えば、コーティングする)工程;
b)上記の第1の層を少なくとも部分的に硬化させて、硬化した第1の層をもたらす工程;
c)硬化した第1の層の上に硬化性組成物の第2の層をもたらす(例えば、コーティングする)工程;
d)上記の第2の層を少なくとも部分的に硬化させて、硬化した第1の層に付着している硬化した第2の層をもたらす工程;並びに
e)工程c)及びd)を所望の回数繰り返して、三次元物品を構築する工程。
3D物品が印刷された後、その物品は、1つ又は複数の後処理工程に供されてもよい。後処理工程は、同時又は逐次のいずれかで、以下の工程:任意の印刷された支持構造の除去工程、水及び/又は有機溶媒で洗浄して残留樹脂を除去する工程、並びに熱処理及び/又は化学活性線を使用した後硬化工程、の1つ又は複数から選択することができる。後処理工程は、印刷されたばかりの物品を、その意図された用途において使用する準備ができている完成された機能的物品へ変えるために使用され得る。
<弾性材料を含む物品>
本発明の弾性材料は、基材に永久的に取り付けられていてもよい。或いは、弾性材料は、硬化後に基材から取り外された場合、自立型物品をもたらすことができる。弾性材料は、非常に薄い物品(例えば、1ミル未満の厚さ)、厚い物品(例えば、1インチを超える厚さ)、又は中間の厚さである物品の形態であってもよい。弾性材料を含む物品は、交互に、硬化性組成物の層を硬化させ、硬化性組成物の1つ又は複数の追加の層を再度適用して且つ硬化させることによって製造される層状製品であってもよい。そのような多層物品は、少ない層(例えば、2層又は3層)を有する物品、並びに多くの層(例えば、ある種の3D印刷におけるような3層を超えるもの)を有する物品を包含する。
本発明の弾性材料は、基材に永久的に取り付けられていてもよい。或いは、弾性材料は、硬化後に基材から取り外された場合、自立型物品をもたらすことができる。弾性材料は、非常に薄い物品(例えば、1ミル未満の厚さ)、厚い物品(例えば、1インチを超える厚さ)、又は中間の厚さである物品の形態であってもよい。弾性材料を含む物品は、交互に、硬化性組成物の層を硬化させ、硬化性組成物の1つ又は複数の追加の層を再度適用して且つ硬化させることによって製造される層状製品であってもよい。そのような多層物品は、少ない層(例えば、2層又は3層)を有する物品、並びに多くの層(例えば、ある種の3D印刷におけるような3層を超えるもの)を有する物品を包含する。
本明細書中、明確且つ簡潔な明細書を書くことを可能にする方法で実施形態を説明してきたが、実施形態は、本発明から逸脱することなくさまざまに組み合わせたり分離したりできることが意図されており、またそのようにできることが理解されよう。例えば、本明細書に記載される全ての好ましい特徴は、本明細書に記載される本発明の全ての態様に適用可能であることが理解されよう。
いくつかの実施形態において、本明細書における発明は、硬化性組成物、その組成物から調製される材料、製品及び物品、並びに本明細書に記載されているそのような硬化性組成物を作成及び使用する方法の基本的な及び新規な特性に重大な影響を及ぼさない任意の要素又は方法工程を除くものとして解釈することができる。更に、いくつかの実施形態において、本発明は、本明細書に明記されていない任意の要素又は方法工程を除くものと解釈することができる。
本発明は、特定の実施形態に関して本明細書に説明及び記述されているが、本発明は、示された詳細に限定されることを意図していない。むしろ、請求項の範囲及びその均等物の範囲内で、本発明から逸脱することなく、細部においてさまざまな変更がなされてもよい。
<例1>
例1では、硬化性(例えば、エネルギー硬化性)組成物の構成(組成物中の成分の本体及びそれらの成分配合量の相対的配合量)、及び組成物の構成から得られる硬化した材料の特性との間の関係を検討した。したがって、異なる硬化性組成物を定性的に比較した。組成物の側では、変えたのは、様々なオリゴマー本体、及び架橋性モノマーの様々な配合量であった。これらの試験における1つの目的は、硬化性組成物から調製される硬化した生成物の弾力性及び硬度に及ぼすこれら変化の影響を理解することであった。
例1では、硬化性(例えば、エネルギー硬化性)組成物の構成(組成物中の成分の本体及びそれらの成分配合量の相対的配合量)、及び組成物の構成から得られる硬化した材料の特性との間の関係を検討した。したがって、異なる硬化性組成物を定性的に比較した。組成物の側では、変えたのは、様々なオリゴマー本体、及び架橋性モノマーの様々な配合量であった。これらの試験における1つの目的は、硬化性組成物から調製される硬化した生成物の弾力性及び硬度に及ぼすこれら変化の影響を理解することであった。
様々なエネルギー硬化性組成物を表1に示してある。各組成物は、オリゴマー75質量%、イソボルニルアクリレート20質量%、及びIrgacure(登録商標)2022光重合開始剤5質量%を含有する配合物をベースとして、様々な量(0~4質量%)の1,6-ヘキサンジオールジアクリレート(「HDDA」)がベース配合物へ添加されている。オリゴマーは、さまざまな数平均分子量及び官能価(官能基数)を有するものを選んだ。他の化学成分は全ての試料で同じであったので、表1には、使用した様々なオリゴマーの化学的特性のみを示している。エネルギー硬化性組成物は約50gの量を調製し、FlackTek(登録商標)高速ミキサーを使用して室温において混合した。均質になったら、各エネルギー硬化性組成物を別々に開口アルミニウム金型に流し込み、その充填された型を、600W Fusion Dバルブの下を10ft/分で2回通過させることにより硬化させた。このエネルギー量は、試料を硬化させるために必要な量を超えていたが、硬化が完了したことを完全に確信するためにそのエネルギー量を使用した。反応したら、試料を、試験の前に周囲条件で1日間エージング(すなわち後硬化)した。硬度は、手で定性的に試験し、簡単に変形する材料は「柔らかすぎる」と判断し、圧縮する/曲げることができない試料は「硬すぎる」と判断した。中間の硬度の試料は、典型的にエラストマーとして分類される材料と定性的に一致すると考えられた。弾力性はBayshore社弾力性試験機で定量的に試験したが、結果は定性的に記録した。10%未満の反発を示す試料は「乏しい」弾力性を有すると判断し、10%より大きい反発を示す試料は「良好な」弾力性を有すると考えた。本試験では伸びは測定しなかった。
配合物成分の説明:
オリゴマーA:水添メチレンジイソシアネートとカプロラクトンアクリレートとのジ付加体、平均官能価=約2、Mn=約1,000。
オリゴマーB:ポリプロピレングリコール主鎖を有するウレタンアクリレート、平均官能価=約1.8、Mn=約20,000ダルトン。
オリゴマーC:ネオペンチルグリコール/アジピン酸主鎖を有するウレタンアクリレート、平均官能価=約1.5、Mn=約10,000ダルトン。
オリゴマーD:水添ポリオレフィン主鎖を有するウレタンアクリレート、平均官能価=約2、Mn=約7,000ダルトン。
オリゴマーE:水添ポリオレフィン主鎖を有するウレタンアクリレート、平均官能価=約2、Mn=約4,000ダルトン。
オリゴマーF:ポリテトラメチレンエーテルグリコール主鎖を有するウレタンアクリレート、平均官能価=約2、Mn=約2,000ダルトン。
オリゴマーA:水添メチレンジイソシアネートとカプロラクトンアクリレートとのジ付加体、平均官能価=約2、Mn=約1,000。
オリゴマーB:ポリプロピレングリコール主鎖を有するウレタンアクリレート、平均官能価=約1.8、Mn=約20,000ダルトン。
オリゴマーC:ネオペンチルグリコール/アジピン酸主鎖を有するウレタンアクリレート、平均官能価=約1.5、Mn=約10,000ダルトン。
オリゴマーD:水添ポリオレフィン主鎖を有するウレタンアクリレート、平均官能価=約2、Mn=約7,000ダルトン。
オリゴマーE:水添ポリオレフィン主鎖を有するウレタンアクリレート、平均官能価=約2、Mn=約4,000ダルトン。
オリゴマーF:ポリテトラメチレンエーテルグリコール主鎖を有するウレタンアクリレート、平均官能価=約2、Mn=約2,000ダルトン。
本試験から得られた主な結論の1つは、架橋密度と弾力性の関連性である。他の全ての条件が同じであれば、低い架橋密度は、硬化した試料を柔らかくし、変形後にそれらの元の形状に戻ることができなくするか又は戻るのを遅くした。その一方、高すぎる架橋密度は、試料がたわむことができないようにした。試料7、8、及び9の比較は、特にこの傾向を示している。更に、データは、中程度の硬度及び良好な弾力性を得るために必要な架橋剤の量は、オリゴマーの分子量及び官能価に左右されることを示している。第三の知見は、「中程度の硬度及び良好な反発」に分類された試料のうち、最も高分子量で最も低い官能価のオリゴマーを使用して調製した試料が、最も高い反発を示すということであった。
<例2>
本試験は、試料の全てが同じ樹脂成分:ポリプロピレングリコールをベースとする、高分子量(Mnが約20,000ダルトン)、低官能価ウレタンアクリレートオリゴマー(例1中のオリゴマーB(Olig. B)と同じオリゴマー)、イソボルニルアクリレート(「IBA」)、2-(2-エトキシエトキシ)エチルアクリレート(「EEEA」)、及び1,6-ヘキサンジオールジアクリレート(「HDDA」)を様々な配合量で含有する15種の試料で構成した。光重合開始剤はIrgacure(登録商標)2022であり、各エネルギー硬化性組成物中に1質量%で使用した。各試料の配合を表2aに示してある。
本試験は、試料の全てが同じ樹脂成分:ポリプロピレングリコールをベースとする、高分子量(Mnが約20,000ダルトン)、低官能価ウレタンアクリレートオリゴマー(例1中のオリゴマーB(Olig. B)と同じオリゴマー)、イソボルニルアクリレート(「IBA」)、2-(2-エトキシエトキシ)エチルアクリレート(「EEEA」)、及び1,6-ヘキサンジオールジアクリレート(「HDDA」)を様々な配合量で含有する15種の試料で構成した。光重合開始剤はIrgacure(登録商標)2022であり、各エネルギー硬化性組成物中に1質量%で使用した。各試料の配合を表2aに示してある。
各試料について、エネルギー硬化性組成物は、成分を室温において60gの規模で組み合わせ、その後FlackTek高速ミキサーを使用して混合することによって調製した。このエネルギー硬化性組成物を、600W Fusion Dバルブを使用して、ラインスピード10ft/分で、厚さ1.6mmである2枚のガラスパネルの間で硬化させた。このエネルギー量は、試料を硬化させるのに必要な量を超えていたが、硬化が完了したことを完全に確信するためにそのエネルギー量を使用した。反応したら、試料を、試験前に周囲条件で1日間エージング(すなわち後硬化)した。試験結果を表2bに示してある。
それぞれの硬化した試料を、いくつかの方法で評価した。各試料について、ASTM D638-02a(2002年発行)に準拠して、3本のドッグボーン形状の引張棒をスタンピングし、棒を試験することによって、伸びを測定した。ここで、試料形状は、Type IV形状に適合するものであった。グリップ(別名「クロスヘッド」)間の距離は6.35cmであった。破断伸びの計算に使用した試料の最初の長さは、試験体の細長い部分の長さ(3.3cm)であった。ひずみ速度は2.54cm/分であった。表2bに示した伸びは、3本の繰り返しの平均値である。弾力性は、ASTM D2632-01(2008年再承認)を適用し、1.6mmのフィルムを1×1インチ角で5枚切り、積層してBayshore社弾力性試験機で3回試験した。いくつかの試料がわずかな表面タックを有しており、これがプランジャーの反発高さを邪魔する可能性があったので、試験中に試料を薄いプラスチックフィルム片で覆った。表2bに示した弾力性は、3回の測定の平均値である。硬度は、ショアAデュロメータを使用して測定した。伸び及び弾力性とは異なり、硬さの測定は試料ごとに1回のみ行った。この定量的な試験に加えて、弾性伸び及び弾性回復性を手で定性的に評価した。
これらの試験は、高伸長性及び弾力性をエネルギー硬化材料において同時に達成しうることを実証している。表2bには示していないが、これらの試料のほとんどは良好な弾性伸び及び速い弾性回復性も有しており、それらはエラストマーの特徴である。具体的には、ほとんどの場合、弾性伸びは破断伸びと定性的に同じであった。
<例3>
以下の表3aは組成情報を含み、表3bは10種の追加のエネルギー硬化したエラストマー(及び比較のための例2による2種の試料)の硬化したエラストマーの特性データを含む。ここでは、先の例よりも多種多様なオリゴマー及びモノマーを使用した。注目すべきは、例3におけるオリゴマーの1つは、アクリレート及びメタクリレート官能基の両方を有するPPG系ウレタン(メタ)アクリレートであることである。各配合物は、光重合開始剤として、5%のIrgacure(登録商標)1173を含有する試料39を除いて、1%(w/w)のIrgacure(登録商標)2022光重合開始剤を含有していた。組成物の調製、硬化、及び試験の手順は、これより前の例のものと同じであった。1つの例外は、例3においては、硬度を3通り測定したことであり、平均硬度を表3bに示している。
以下の表3aは組成情報を含み、表3bは10種の追加のエネルギー硬化したエラストマー(及び比較のための例2による2種の試料)の硬化したエラストマーの特性データを含む。ここでは、先の例よりも多種多様なオリゴマー及びモノマーを使用した。注目すべきは、例3におけるオリゴマーの1つは、アクリレート及びメタクリレート官能基の両方を有するPPG系ウレタン(メタ)アクリレートであることである。各配合物は、光重合開始剤として、5%のIrgacure(登録商標)1173を含有する試料39を除いて、1%(w/w)のIrgacure(登録商標)2022光重合開始剤を含有していた。組成物の調製、硬化、及び試験の手順は、これより前の例のものと同じであった。1つの例外は、例3においては、硬度を3通り測定したことであり、平均硬度を表3bに示している。
配合物成分の説明:
「Olig. G」 - 約5,000ダルトンの数平均分子量を有するウレタンアクリレートオリゴマーであって、オリゴマーの主鎖がネオペンチルグリコール及びアジピン酸をベースにしたポリエステルを含むウレタンアクリレートオリゴマー。
「Olig. B」 - 例1におけるオリゴマーBと同じ。
「Olig. H」 - 約11,000ダルトンの数平均分子量を有するウレタン(メタ)アクリレートオリゴマーであって、オリゴマーの主鎖がポリプロピレングリコールを含み、オリゴマー中の平均のアクリレート:メタクリレート官能基のモル比が約1:1であり、オリゴマー分子の約半分がアクリレート官能基及びメタクリレート官能基の両方を有し;平均の(メタ)アクリレート官能価=2である、ウレタン(メタ)アクリレートオリゴマー。
「IBA」 - イソボルニルアクリレート。
「EEEA」 - 2(2-エトキシエトキシ)エチルアクリレート。
「モノマーミックス」 - イソオクチルアクリレートとイソデシルアクリレートとの1:1(w/w)混合物。
「THFA」 - テトラヒドロフルフリルアクリレート。
「HDDA」 - 1,6-ヘキサンジオールジアクリレート。
「TCDDMDA」 - トリシクロデカンジメタノールジアクリレート。
「Olig. G」 - 約5,000ダルトンの数平均分子量を有するウレタンアクリレートオリゴマーであって、オリゴマーの主鎖がネオペンチルグリコール及びアジピン酸をベースにしたポリエステルを含むウレタンアクリレートオリゴマー。
「Olig. B」 - 例1におけるオリゴマーBと同じ。
「Olig. H」 - 約11,000ダルトンの数平均分子量を有するウレタン(メタ)アクリレートオリゴマーであって、オリゴマーの主鎖がポリプロピレングリコールを含み、オリゴマー中の平均のアクリレート:メタクリレート官能基のモル比が約1:1であり、オリゴマー分子の約半分がアクリレート官能基及びメタクリレート官能基の両方を有し;平均の(メタ)アクリレート官能価=2である、ウレタン(メタ)アクリレートオリゴマー。
「IBA」 - イソボルニルアクリレート。
「EEEA」 - 2(2-エトキシエトキシ)エチルアクリレート。
「モノマーミックス」 - イソオクチルアクリレートとイソデシルアクリレートとの1:1(w/w)混合物。
「THFA」 - テトラヒドロフルフリルアクリレート。
「HDDA」 - 1,6-ヘキサンジオールジアクリレート。
「TCDDMDA」 - トリシクロデカンジメタノールジアクリレート。
本試験から得ることができる1つの結論は、より大きな高分子及びより低い官能価のオリゴマーを含むエネルギー硬化性組成物は、硬化した際に、より高い伸び、より高い弾力性を有し、及びより柔らかい材料を作り出す傾向があるということである。別の結論として、例3はまた、弾性を維持しながら、材料の硬度を制御するために可能な戦略も示している。試料15及び32は、2種の単官能性モノマーの比率を変えると、材料硬度が変わることを示したが、両方の場合において、材料は明らかにエラストマー性であった。試料23、35、及び37を比較することによって、硬度を制御する別の戦略が特定できる:すなわち、高分子量、低官能性の2種のオリゴマーの比率を調整すること。より硬い(より高いTg)オリゴマーの比率を高くするにつれて、硬度は上昇する。しかし、3つの材料は全て、非常に高い弾性を維持している。
<例4>
下の表4aは組成情報を含み、表4bは追加のエネルギー硬化したエラストマーの硬化エラストマー特性データを含む。例4の主な目的は、エチレン性不飽和窒素を含むモノマーを含む硬化性組成物、及びこれらの組成物から調製された硬化したエラストマーの特性を示すことであった。いくつかの試料は、エチレン性不飽和窒素含有モノマー及び単官能性(メタ)アクリレートモノマーの両方を含んでいる。その他の試料は、エチレン性不飽和窒素含有モノマーを含むが、単官能性(メタ)アクリレートモノマーを含まない。
下の表4aは組成情報を含み、表4bは追加のエネルギー硬化したエラストマーの硬化エラストマー特性データを含む。例4の主な目的は、エチレン性不飽和窒素を含むモノマーを含む硬化性組成物、及びこれらの組成物から調製された硬化したエラストマーの特性を示すことであった。いくつかの試料は、エチレン性不飽和窒素含有モノマー及び単官能性(メタ)アクリレートモノマーの両方を含んでいる。その他の試料は、エチレン性不飽和窒素含有モノマーを含むが、単官能性(メタ)アクリレートモノマーを含まない。
配合物成分の説明:
「DMAA」 - N,N-ジメチルアクリルアミド
「VCAP」 - N-ビニルカプロラクタム
「VMOX」 - ビニルメチルオキサゾリジノン
「PI 1173」 - Irgacure(登録商標)1173
「PI 819」 - Irgacure(登録商標)819
「DMAA」 - N,N-ジメチルアクリルアミド
「VCAP」 - N-ビニルカプロラクタム
「VMOX」 - ビニルメチルオキサゾリジノン
「PI 1173」 - Irgacure(登録商標)1173
「PI 819」 - Irgacure(登録商標)819
本試験の第2の目的は、光重合開始剤の選択が硬化特性に及ぼす影響を実証することであった。特に、例4には2種の光重合開始剤を含めた。2種の光重合開始剤を比較するために、試料49~58は、光重合開始剤を除いて、試料39~48と同じ組成になるように設計した。試料39(例3を参照されたい)は、試料40~48に対する比較例にするために、例4のために再び調製、硬化、及び試験した。同様に、エチレン性不飽和窒素含有モノマーを含まない試料49は、試料50~58のための比較例とした。
先の例とは異なり、例4は、硬化した組成物と、硬化前に硬化性組成物をその上にコーティングした基材との間の接着力を評価するためのT形剥離試験を含んでいた。具体的には、液体組成物を2層のPETフィルムの間に適用し、次にエネルギー硬化させた。硬化したフィルムは次に、試験前に1インチ幅のストリップに切断した。T形剥離試験は、Instron社引張試験機を使用して、1インチ/分の速度で2層のPETを剥離させた。報告された値はポンド(lb)/インチ(in)単位であり、より高い値はより良好な接着力に相当する。例4の後半(試料50~58)は、基材接着性を最適化することに焦点を当てている。このため、試料50~58は、定量的な弾力性及び硬度試験を行っていないが、その代わりに、これらの試料を定性的に評価した。この定性的試験によれば、試料40~58の全ての硬化した試験体は、エラストマーの弾力及び硬度の特徴を有していた。
例4から導くことができる1つの結論は、エチレン性不飽和窒素含有モノマーを含む硬化性組成物は、硬化したエラストマーを生成することである。この結論は、組成物が単官能性(メタ)アクリレートモノマーも含むか否かにかかわらず有効である。第2の結論は、N,N-ジメチルアクリルアミドは、それが硬化性組成物に含まれる場合、より高いT形剥離強度を可能にすることである。
Claims (34)
- 弾性材料であって、弾性材料が、ASTM D638-02aに準拠して測定した場合、150%より大きい伸び、ASTM D2632-01(2008年再承認)に準拠して測定した場合、12%より大きい弾力性、及びASTM D2240-15e1によって測定した場合、少なくとも10のショアA硬度を有し、かつ弾性材料は、25℃において液体であり且つ下記成分a)、b)及びc):
a)成分a)、b)、及びc)の総質量を基準にして、43~89.9質量%の、1分子当たり平均2つ以下の(メタ)アクリレート官能基を有する(メタ)アクリレート官能化オリゴマーであり、ゲル浸透クロマトグラフィー及び標準ポリスチレンを使用して測定した場合、成分a)全体としての数平均分子量が少なくとも10,000ダルトンである、(メタ)アクリレート官能化オリゴマー;
b)成分a)、b)、及びc)の総質量を基準にして、10~55質量%の、500ダルトン未満の分子量、及び1分子当たり単一の(メタ)アクリレート官能基を有する少なくとも1種のモノ(メタ)アクリレート官能化モノマー、並びに/又は少なくとも1種のエチレン性不飽和窒素含有モノマー;並びに
c)成分a)、b)、及びc)の総質量を基準にして、0.1~10質量%の、1000ダルトン未満の分子量、及び1分子当たり少なくとも2つの(メタ)アクリレート官能基を有する少なくとも1種のマルチ(メタ)アクリレート官能化モノマー
を含んでなる硬化性組成物の、エネルギーで硬化された反応生成物である、弾性材料。 - 弾性材料が、ChemInstruments(登録商標)社 PT-500 Inverted Probe Machineをテンションピークモードで使用してASTM D2979-95に準拠して測定した場合、4.4N以下、2.2N以下、又は0.44N以下のプローブタックを有する、請求項1に記載の弾性材料。
- 弾性材料が、ASTM D638-02aに準拠して測定した場合、200%より大きい、250%より大きい、又は300%より大きい伸びを有する、請求項1又は2に記載の弾性材料。
- 弾性材料が、ASTM D2632-01(2008年再承認)に準拠して測定した場合、20%より大きい、25%より大きい、又は30%より大きい弾力性を有する、請求項1から3のいずれか一項に記載の弾性材料。
- 弾性材料が、ASTM D2240-15e1により測定した場合、少なくとも15又は少なくとも20のショアA硬度を有し、特に、弾性材料が、ASTM D2240-15e1により測定した場合、20~60のショアA硬度を有する、請求項1から4のいずれか一項に記載の弾性材料。
- 硬化性組成物が、ブルックフィールド回転粘度計を使用して測定した場合、25℃において、50,000センチポアズ以下、40,000センチポアズ以下、30,000センチポアズ以下、又は20,000センチポアズ以下の粘度を有する、請求項1から5のいずれか一項に記載の弾性材料。
- 硬化性組成物が更に成分d)を含み、成分d)が開始剤システムであり、特に成分d)が少なくとも1種の光開始剤を含む、請求項1から6のいずれか一項に記載の弾性材料。
- 成分a)が、エポキシ(メタ)アクリレートオリゴマー、ウレタン(メタ)アクリレートオリゴマー、ポリエステル(メタ)アクリレートオリゴマー、(メタ)アクリル(メタ)アクリレートオリゴマー、及びアミノ(メタ)アクリレートオリゴマーからなる群から選択される、少なくとも1種の(メタ)アクリレート官能化オリゴマーを含む、請求項1から7のいずれか一項に記載の弾性材料。
- 成分a)が、示差走査熱量測定により測定した場合、-20℃未満のガラス転移温度を有する(メタ)アクリレート官能化オリゴマーを含む、請求項1から8のいずれか一項に記載の弾性材料。
- 成分a)が、ポリプロピレングリコールをベースにした(メタ)アクリレート官能化ポリウレタンオリゴマーを含む、請求項1から9のいずれか一項に記載の弾性材料。
- ポリプロピレングリコールが、少なくとも2,000ダルトン、少なくとも2,500ダルトン、少なくとも3,000ダルトン、少なくとも3,500ダルトン、又は少なくとも4,000ダルトンの数平均分子量を有する、請求項10に記載の弾性材料。
- メタ)アクリレート官能化オリゴマーが、アクリレート及びメタクリレート基の両方で官能化されたオリゴマー並びに/又はアクリレート基のみで官能化されたオリゴマーを含む、請求項1から11のいずれか一項に記載の弾性材料。
- ゲル浸透クロマトグラフィー及び標準ポリスチレンを使用して測定した場合、成分a)全体としての数平均分子量が、12,000~50,000ダルトン、12,500~50,000ダルトン、12,500~40,000ダルトン、12,500~30,000ダルトン、又は15,000~30,000ダルトンである、請求項1から12のいずれか一項に記載の弾性材料。
- (メタ)アクリレート官能化オリゴマーが、平均して1分子当たり1~2の(メタ)アクリレート官能基、特に平均して1分子当たり1~2のアクリレート官能基を有する、請求項1から13のいずれか一項に記載の弾性材料。
- 成分c)が、1種又は複数のジ(メタ)アクリレート官能化モノマー、特に1種又は複数のジアクリレート官能化モノマーを含む、請求項1から14のいずれか一項に記載の弾性材料。
- 成分c)が、成分c)の総質量を基準にして、少なくとも20質量%、20~100質量%、30~100質量%、40~100質量%、50~100質量%、60~100質量%、70~100質量%、80~100質量%、90~100質量%、更には100質量%のジ(メタ)アクリレート官能化モノマーを含む、請求項1から15のいずれか一項に記載の弾性材料。
- 成分c)が、エトキシル化ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4-ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、1,12-ドデカンジオールジ(メタ)アクリレート、1,3-ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリブタジエンジ(メタ)アクリレート、メチルペンタンジオールジ(メタ)アクリレート、シクロヘキサンジメタノールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、アルコキシル化ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、アルコキシル化シクロヘキサンジメタノールジ(メタ)アクリレート、NPG-ヒドロキシピバルデヒドアジピン酸、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、金属ジ(メタ)アクリレート、変性金属ジ(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル化ポリブタジエン、アルコキシル化ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート、アルコキシル化脂肪族ジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリス(2-ヒドロキシエチル)イソシアヌレートトリ(メタ)アクリレート、エトキシル化トリメチロールプロパントリ(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、プロポキシル化トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリアリルイソシアヌレート、アルコキシル化三官能性(メタ)アクリレートエステル、プロポキシル化グリセリルトリ(メタ)アクリレート、プロポキシル化グリセリルトリ(メタ)アクリレート、リン酸の三官能性(メタ)アクリル酸エステル、硫酸の三官能性(メタ)アクリル酸エステル、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、エトキシル化ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールポリオキシエチレンテトラ(メタ)アクリレート、及びジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレートからなる群から選択される少なくとも1種の化合物を含む、請求項1から16のいずれか一項に記載の弾性材料。
- 成分c)が、1,6-ヘキサンジオールジアクリレート及びトリシクロデカンジメタノールジアクリレートからなる群から選択される少なくとも1種の化合物を含む、請求項1から17のいずれか一項に記載の弾性材料。
- 成分b)中の(メタ)アクリレート官能基の少なくとも50%、少なくとも60%、少なくとも70%、少なくとも80%、少なくとも90%、又は少なくとも95%がアクリレート官能基であり、特に成分b)中の官能基が全てアクリレート官能基である、請求項1から18のいずれか一項に記載の弾性材料。
- 成分b)の単官能性(メタ)アクリレートモノマーが、少なくとも3MPa1/2の、成分a)の(メタ)アクリレート官能化オリゴマーとのHansen溶解度パラメータ距離相対エネルギー差を示す、請求項1から19のいずれか一項に記載の弾性材料。
- 成分b)が、少なくとも1種の高Tg単官能性モノマー及び少なくとも1種の低Tg単官能性モノマーを含む、請求項1から20のいずれか一項に記載の弾性材料。
- 少なくとも1種の高Tg単官能性モノマー及び少なくとも1種の低Tg単官能性モノマーが、1:5~5:1の質量比で硬化性組成物中に存在する、請求項21に記載の弾性材料。
- 成分b)が、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、アルコキシル化テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、4-tert-ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、2(2-ヒドロキシ)エチル(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールメチルエーテル(メタ)アクリレート、2-フェノキシエチル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、エトキシル化フェノール(メタ)アクリレート、エトキシル化ノニルフェノール(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、環式トリメチロールプロパンホルミル(メタ)アクリレート、エトキシトリグリコール(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、アルコキシル化ラウリル(メタ)アクリレート、エトキシル化セチル/ステアリル(メタ)アクリレート、アルコキシル化フェノール(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、3,3,5-トリメチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタジエニル(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレート、プロポキシル化アリル(メタ)アクリレート、カプロラクトン(メタ)アクリレート、ポリオキシエチレンp-クミルフェニルエーテル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、テトラデシル(メタ)アクリレート、C12~C14アルキル(メタ)アクリレート、及びベヘニル(メタ)アクリレートからなる群から選択される少なくとも1種の化合物を含む、請求項1から22のいずれか一項に記載の弾性材料。
- 成分b)が、イソボルニルアクリレート、2(2-エトキシエトキシ)エチルアクリレート、及びテトラヒドロフルフリルアクリレートからなる群から選択される少なくとも1種の化合物を含む、請求項1から23のいずれか一項に記載の弾性材料。
- 成分b)が、立体障害単官能性(メタ)アクリレートモノマー、エチレン性不飽和窒素含有モノマー、及びそれらの混合物から選択される単官能性モノマーを含む、請求項1から24のいずれか一項に記載の弾性材料。
- 成分b)が、立体障害単官能性(メタ)アクリレートモノマー、特に環式部分及び/又はtert-ブチル基を含む立体障害単官能性(メタ)アクリレートモノマーを含む、請求項1から25のいずれか一項に記載の弾性材料。
- 成分b)が、tert-ブチル(メタ)アクリレート、2-フェノキシエチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、tert-ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、3,3,5-トリメチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタジエニル(メタ)アクリレート、トリシクロデカンメタノールモノ(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、環式トリメチロールプロパンホルミル(メタ)アクリレート(5-エチル-1,3-ジオキサン-5-イル)メチル(メタ)アクリレートともよばれる)、(2,2-ジメチル-1,3-ジオキソラン-4-イル)メチル(メタ)アクリレート、(2-エチル-2-メチル-1,3-ジオキソラン-4-イル)メチル(メタ)アクリレート、グリセロールホルマールメタクリレート、それらのアルコキシル化誘導体、及びそれらの混合物から選択される立体障害単官能性(メタ)アクリレートモノマーを含む、請求項1から26のいずれか一項に記載の弾性材料。
- 成分b)が、成分b)の総質量を基準にして、少なくとも10質量%、10~100質量%、20~100質量%、30~100質量%、40~100質量%、50~100質量%、60~100質量%、70~100質量%、80~100質量%、90~100質量%、又は100質量%の立体障害単官能性(メタ)アクリレートモノマーを含む、請求項1から27のいずれか一項に記載の弾性材料。
- 成分b)が、エチレン性不飽和窒素含有モノマー、特に、アクリロイル、メタクリロイル及びアルケニルから選択される基と、環式構造又は非環式構造を有する窒素含有基とを含むエチレン性不飽和窒素含有モノマーを含む、請求項1から28のいずれか一項に記載の弾性材料。
- 成分b)が、成分b)の総質量を基準にして、少なくとも10質量%、10~100質量%、20~100質量%、30~100質量%、40~100質量%、50~100質量%、60~100質量%、70~100質量%、80~100質量%、90~100質量%、又は100質量%のエチレン性不飽和窒素含有モノマーを含む、請求項1から29のいずれか一項に記載の弾性材料。
- a)、b)及びc)が一緒になって、硬化性組成物中に存在するエネルギー硬化性成分の総量の少なくとも90質量%、少なくとも95質量%、又は少なくとも99質量%、又は100質量%を構成する、請求項1から30のいずれか一項に記載の弾性材料。
- 硬化性組成物が成分e)を更に含み、成分e)が、(メタ)アクリレート官能基を有しない少なくとも1種の接着性向上化合物である、請求項1から31のいずれか一項に記載の弾性材料。
- 硬化性組成物をエネルギー硬化させる工程を含む、請求項1から32のいずれか一項に記載の弾性材料を製造する方法。
- 3D印刷された物品を調製するための方法であり、かつ、請求項1から32のいずれか一項に規定の硬化性組成物を使用して、特に層ごとに又は連続的に3D物品を印刷する工程を含む、請求項33に記載の方法。
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