JP2903332B2 - 熱硬化性組成物 - Google Patents

熱硬化性組成物

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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、硬度、美粧性、耐溶剤性、耐候性及び可撓
性に優れ、且つ良好な耐酸性、耐擦傷性を有する熱硬化
性組成物に関する。
[従来の技術およびその問題点] 従来、ラジカル重合性不飽和基含有オリゴマーによる
塗膜形成は、光増感剤や紫外線照射の併用を必須とし、
加熱による硬化反応においては硬度、耐溶剤性、耐候性
等の点で良好な硬化塗膜が得られないと考えられてい
た。
しかしながら、本発明者らは、加熱硬化であっても、
ラジカル重合性オリゴマーが特定の結合を有し、一定分
子量以上のものであれば、アクリル樹脂にみられるよう
な硬度、耐候性を発現することができ、且つ、メラミン
架橋系では低位であった耐酸性、耐擦傷性についても良
好な結果を得ることを見い出した。
すなわち、本発明の目的とするところは、硬度、美粧
性、耐溶剤性、耐候性、可撓性に優れ、且つ良好な耐酸
性、耐擦傷性を有する熱硬化性組成物を提供することに
ある。
[問題点を解決するための手段] 本発明の要旨とするところは、 (a)1分子中に(メタ)アクリロイル基を3個以上含
む脂肪族及び/又は脂環式ウレタン(メタ)アクリレー
トで、動的粘弾性測定による塗膜のガラス転移温度が40
℃以下である成分A及び60℃以上である成分Bからなる
混合物で、ガラス転移温度が40〜100℃である組成物を5
0〜100重量部、 (b)1分子中に(メタ)アクリロイル基を3個以上含
み、ウレタン結合を含まない、分子量が300以上のラジ
カル重合性化合物を0〜50重量部、及び (c)ラジカル重合性開始剤を(a)成分及び(b)成
分の合計量100重量部に対して0.1〜3.0重量部 からなることを特徴とする熱硬化性組成物にある。
第1成分である1分子中に(メタ)アクリロイル基を
3個以上含む脂肪族及び/又は脂環式ウレタン(メタ)
アクリレート(a)は、トリイソシアネート単体や、ジ
イソシアネート、トリイソアシアネートのビューレッ
ト、多量体又はポリオールとの付加体等のポリイソシア
ネートと、水酸基含有モノマーとの反応により合成する
ことができる。該ウレタン(メタ)アクリレートのポリ
マーのガラス転移温度(以下Tgという)は、架橋塗膜の
動的粘弾性を測定し、その温度分散曲線の最大値から求
めることができる。本発明においては、Tgが40℃以下の
ウレタン(メタ)アクリレートである成分Aと、Tgが60
℃以上のウレタン(メタ)アクリレートである成分Bと
を混合して得られるTgが40〜100℃となるものが組成物
(a)となる。成分Aのガラス転移温度が40℃を越える
か、成分Bのガラス転移温度が60℃未満であると外観が
十分でない。成分A又は成分B単独では可撓性が不十分
となる。これに加えて、組成物(a)のガラス転移温度
を40〜100℃の範囲に調節することが必要である。40℃
未満であると耐溶剤性、耐擦傷性等が低下し、100℃を
越えると耐候性が低下する。又、その使用範囲は50〜10
0重量部であり、50重量部未満では耐候性が低下するの
で好ましくない。
ポリイソシアネートの具体例としては、エチレンジイ
ソシアネート、1,2−ジイソシアナトプロパン、1,3−ジ
イソシアナトプロパン、4,4′−ジフェニルメタンジイ
ソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、リジ
ンイソシアネート、4,4′−メチレンビス(シクロヘキ
シル)イソシアネート、メチルシクロヘキサン2,4−ジ
イソシアネート、メチルシクロヘキサン2,6−ジイソシ
アネート、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘ
キサン、イソホロ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、テトラメチレンジイソシ
アネート、ダイマー酸ジイソシアネート等のジイソシア
ネート、トリイソシアネートの単体、ビューレット及び
その多量体やそのポリオールとの付加体等を挙げること
ができる。付加体に使用するポリオールの具体例として
は、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチ
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、ポリブチレングリコール、ポリテトラ
メチレングリコール、トリメチロールプロパン、ポリト
リメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ポリペ
ンタエリスリトール、ソルビトール、マンニトール、グ
リセリン、ポリグリセリン等のアルコールやポリエーテ
ルポリオール、多価アルコールと多塩基酸から合成され
るポリエステルポリオール、ポリカプロラクトンポリオ
ール等のポリエステルポリオール等がある。
水酸基含有ビニルモノマーとしては、2−ヒドロキシ
エチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル
(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メ
タ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アク
リレート等のヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート
類、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートとエチ
レンオキシドの付加物、2−ヒドロキシエチル(メタ)
アクリレートとプロピレンオキシドの付加物、2−ヒド
ロキシエチル(メタ)アクリレートとε−カプロラクト
ンの付加物等の2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレ
ートと有機ラクトン類の付加物等を挙げることができ
る。
ポリイソシアネートと水酸基含有モノマーとの反応
は、ジブチルチンジラウレート等のスズ系触媒で、イソ
シアネートと水酸基がほぼ等量になるように用いて60〜
70℃で数時間加熱することにより終了する。
第2成分であるラジカル重合性化合物(b)は、分子
量が300以上で、ウレタン結合を持たないもので、本発
明の組成物中に(a)成分と(b)成分の合計量100重
量部に対して0〜50重量部、好ましくは10〜40重量部添
加され、50重量部を越えると耐候性が低下し、好ましく
ない。具体的には、フタル酸、アジピン酸等の多塩基酸
とエチレングリコール、ブタンジオール等の多価アルコ
ールと(メタ)アクリル酸化合物との反応で得られるポ
リエステルポリ(メタ)アクリレート、エポキシ樹脂と
(メタ)アクリル酸化合物との反応で得られるエポキシ
ポリ(メタ)アクリレート、ポリシロキサンと(メタ)
アクリル酸化合物との反応によって得られるポリシロキ
サンポリ(メタ)アクリレート、ポリアミドと(メタ)
アクリル酸化合物との反応によって得られるポリアミド
ポリ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
ラジカル重合開始剤(c)は、本発明の組成物中に
(a)成分と(b)成分の合計量100重量部に対して0.1
〜3.0重量部添加され、0.1重量部未満であると十分な塗
膜硬度が得られず、又3.0重量部を越えると塗料の安定
性が低下し、好ましくない。ここで用いる重合開始剤と
しては、例えば、ベンゾイルパーオキサイド、クメンヒ
ドロパーオキサイド、ジ−t−ブチルハイドロパーオキ
サイド、ジクミルパーオキサイド、t−ブチルパーアセ
テート、t−ブチルパーベンゾエート、t−ブチルハイ
ドロパーオキサイド等の過酸化物、アゾビスイソブチロ
ニトリル、2,2−アゾビス(2−メチルブチロニトリ
ル)、1,1−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニ
トリル)、2,2′−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニト
リル)、2,2−アゾビス(2−メチルプロパン)等のア
ゾ系化合物が挙げられ、特に限定されるものではない。
本発明の熱硬化性組成物は、100℃以上で15〜45分の
硬化条件により実現することができる。又、本発明の組
成物の硬化物は、硬度、美粧性、耐候性、溶剤性に優
れ、且つ良好な耐酸性、耐擦傷性を有することから、無
機物(鉄板、ブリキ板、トタン板、アルミ板、亜鉛鋼
板、瓦等)及び有機物(木材、紙、プラスチック、有機
塗料の塗膜等)表面に対する塗料、コーティング剤とし
て有用である。
更に、必要に応じて表面調整剤、ハジキ防止剤、紫外
線吸収剤、酸化防止剤、有機溶剤、その他の添加剤等を
添加することもできる。
以下に本発明を実施例を用いて詳細に説明する。
<ガラス転移温度の測定法> 140℃40分で焼き付けた乾燥膜厚100μmの塗膜を動的
粘弾性測定器((株)東洋ボールドウィン製RHEOVIBRON
DDV−II−EP)を使用して、動的粘弾性温度分散曲線の
最大値における温度を読むことでガラス転移温度を求め
た。
<ウレタン(メタ)アクリレート(a)−1の製造例> ヘキサメチレンジイソシアネートビューレット1モル
とシブチルチンジラウレート0.002モルを反応容器に添
加し、70℃に昇温した後に、ポリブチレングリコール1
モルを1時間で滴下し、その後、同温で3時間反応さ
せ、更に、ペンタエリスリトールトリアクリレート3モ
ルを1時間で滴下し、滴下後更に5時間反応させて、ガ
ラス転移温度117℃のウレタン(メタ)アクリレート
(a)−1を得た。
<ウレタン(メタ)アクリレート(a)−2の製造例> ヘキサメチレンジイソシアネートビューレットの代わ
りにイソホロンジイソシアネートビューレット、ジブチ
ルチンジラウレートを0.002モルの代わりに0.001モル、
及びポリブチレングリコールの代わりに2−ヒドロキシ
プロピルアクリレートを用いる以外は製造例−1と同様
にして、ガラス転移温度94℃のウレタン(メタ)アクリ
レート(a)−2を得た。
<ウレタン(メタ)アクリレート(a)−3の製造例> ヘキサメチレンジイソシアネートビューレット1モル
とジブチルチンジラウレート0.002モルを反応容器に添
加し、70℃に昇温した後に、プロピレングリコール3モ
ルを1時間で滴下し、その後、同温で3時間反応させ、
更に、2−ヒドロキシプロピルメタアクリレート3モル
を1時間で滴下し、滴下後更に5時間反応させて、ガラ
ス転移温度62℃のウレタン(メタ)アクリレート(a)
−3を得た。
<ウレタン(メタ)アクリレート(a)−4の製造例> ジブチルチンジラウレートを0.002モルの代わりに0.0
01モル、及びポリブチレングリコール1モルの代わりに
ブチレングリコール3モル、及びペンタエリスリトール
トリアクリレートの代わりに2−ヒドロキシブチルアク
リレートを用いる以外は製造例−1と同様にして、ガラ
ス転移温度56℃のウレタン(メタ)アクリレート(a)
−4を得た。
<ウレタン(メタ)アクリレート(a)−6の製造例> ポリブチレングリコール1モルの代わりにポリエチレ
ングリコール3モル、及び2−ヒドロキシプロピルアク
リレートの代わりに2−ヒドロキシプロピルメタクリレ
ートを用いる以外は製造例−2と同様にして、ガラス転
移温度49℃のウレタン(メタ)アクリレート(a)−5
を得た。
<ウレタン(メタ)アクリレート(a)−5の製造例> ヘキサメチレンジイソシアネートビューレットの代わ
りにヘキサメチレンジイソシアネート3量体、ジブチル
チンジラウレートを0.002モルの代わりに0.001モル、及
びポリブチレングリコールを1モルの代わりに3モル、
及びペンタエリスリトールトリアクリレートの代わりに
2−ヒドロキシエチルアクリレートを用いる以外は製造
例−1と同様にして、ガラス転移温度27℃のウレタン
(メタ)アクリレート(a)−6を得た。
<ウレタン(メタ)アクリレート(a)−7の製造例> ヘキサメチレンジイソシアネート3量体の代わりにヘ
キサメチレンジイソシアネート、ポリブチレングリコー
ルを3モルの代わりに2モル、及び2−ヒドロキシエチ
ルアクリレートを3モルの代わりに2モルを用いる以外
は製造例−6と同様にして、ガラス転移温度38℃のウレ
タン(メタ)アクリレート(a)−7を得た。
<アクリル樹脂ワニスの製造例> 攪拌器、温度制御装置、コンデンサーを備えた容器に
ソルベッソ#100を53.3重量部添加した。次いで攪拌し
ながら温度を120℃に上昇させた後、下記のモノマー混
合物100重量部にアゾビスイソブチロニトリル2重量部
とt−ブチルペルオキシイソプロピルカーボネート2重
量部を添加混合したものを3時間で滴下した。次いで、
これを攪拌しながらアゾビスイソブチロニトリル0.1重
量部を30分間隔で4回添加した。更に、2時間120℃で
加熱攪拌し、反応率を上昇させた後、酢酸n−ブチル1
3.3重量部を添加し、反応を終了させ、アクリル樹脂ワ
ニスを得た。
(モノマー混合物) スチレン 25重量部 メタクリル酸 3重量部 n−ブチルメタクリレート 20重量部 t−ブチルメタクリレート 5重量部 2−エチルヘキシルメタクリレート 29重量部 2−ヒドロキシエチルメタクリレート 18重量部 <実施例1〜7、比較例1〜8> 鋼板を脱脂した後、表−1に示した各種記組成物を、
上記鋼板上にそれぞれ35μの乾燥膜厚になるように塗装
し、室温で10分間放置した後、表−1に示す硬化条件で
焼き付けた。得られた塗装被膜の塗膜性能評価結果は表
−2に示した通りであり、実施例のものはは比較例のも
のよりも硬度、美粧性、耐溶剤性、耐候性、可撓性、耐
酸性及び耐擦傷性においていずれも優れていた。
[発明の効果] 以上詳述したように、本発明の組成物は熱により硬化
することができ、且つ得られた硬化塗膜は硬度、美粧
性、耐溶剤性、耐候性、可撓性、耐酸化性及び耐擦傷性
に優れたものであり、その工業的意義は極めて高いもの
である。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−122767(JP,A) 特開 平2−213801(JP,A) 特開 昭59−86666(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C08F 299/00 - 299/08 C08F 290/00 - 290/14 C09D 1/00 - 201/10

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(a)1分子中に(メタ)アクリロイル基
    を3個以上含む脂肪族及び/又は脂環式ウレタン(メ
    タ)アクリレートで、動的粘弾性測定による塗膜のガラ
    ス転移温度が40℃以下である成分A及び60℃以上である
    成分Bからなる混合物で、ガラス転移温度が40〜100℃
    である組成物を50〜100重量部、 (b)1分子中に(メタ)アクリロイル基を3個以上含
    み、ウレタン結合を含まない、分子量が300以上のラジ
    カル重合性化合物を0〜50重量部、及び (c)ラジカル重合性開始剤を(a)成分及び(b)成
    分の合計量100重量部に対して0.1〜3.0重量部 からなることを特徴とする熱硬化性組成物。
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