JP5225318B2 - 放射線硬化型樹脂組成物及びそれを用いた多層構造体 - Google Patents
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Description
中でも近年では、自動車ライトの反射鏡等のアンカーコート剤として放射線硬化型樹脂組成物が検討されている。即ち、自動車ライトの反射鏡等はFRP(繊維強化複合材料)で成型される成型体の表面にアルミニウム等の金属を真空蒸着することによって作製されており、このようなFRPの表面に金属を蒸着するに当たって、FRPと金属蒸着膜との密着性を高め、又、蒸着金属の光沢を良くして蒸着面の反射効率を高めるために、金属を蒸着するに先だってFRPの表面に放射線硬化型樹脂組成物をアンカーコートすることが行われる。
更に本発明では、上記の放射線硬化型樹脂組成物を成型体表面に塗布し、放射線硬化させた後、該塗膜上に、金属蒸着層及びトップコート層が形成されてなる多層構造体提供するものである。
本発明で用いるアクリル系樹脂(A)としては、特に限定されず、アクリル酸エステル系モノマー(a1)の単独重合体や、アクリル酸エステル系モノマー(a1)、リン酸機含有エチレン性不飽和モノマー(a2)及びカルボン酸基含有エチレン性不飽和モノマー(a3)から選ばれる少なくとも1種、及び必要に応じてその他のエチレン性不飽和モノマー(a4)を共重合成分とするアクリル系樹脂などが挙げられる。
[I]アクリル酸エステル系モノマー(a1)、リン酸基含有エチレン性不飽和モノマー(a2)、その他のエチレン性不飽和モノマー(a4)を配合する場合は、アクリル酸エステル系モノマー(a1)を70〜99重量%(さらには80〜98重量%)、リン酸基含有エチレン性不飽和モノマー(a2)を0.01〜1重量%(さらには0.05〜0.5重量%)、その他のエチレン性不飽和モノマー(a4)を29.99重量%以下(さらには0.1〜19.95重量%)とすることが好ましい。
[II]アクリル酸エステル系モノマー(a1)、カルボン酸基含有エチレン性不飽和モノマー(a3)、その他のエチレン性不飽和モノマー(a4)を配合する場合は、アクリル酸エステル系モノマー(a1)を70〜99重量%(さらには80〜98重量%)、カルボン酸基含有エチレン性不飽和モノマー(a3)を0.01〜2重量%(さらには0.05〜1重量%)、その他のエチレン性不飽和モノマー(a4)を29.99重量%以下(さらには0.1〜19.95重量%)とすることが好ましい。
[III]アクリル酸エステル系モノマー(a1)、リン酸基含有エチレン性不飽和モノマー(a2)、カルボン酸基含有エチレン性不飽和モノマー(a3)、その他のエチレン性不飽和モノマー(a4)を配合する場合は、アクリル酸エステル系モノマー(a1)を70〜99重量%(さらには80〜98重量%)、リン酸基含有エチレン性不飽和モノマー(a2)を0.01〜1重量%(さらには0.05〜0.5重量%)、カルボン酸基含有エチレン性不飽和モノマー(a3)を0.01〜2重量%(さらには0.05〜1重量%)、その他のエチレン性不飽和モノマー(a4)を29.98重量%以下(さらには0.1〜19.9重量%)とすることが好ましい。
[II]の場合、アクリル酸エステル系モノマー(a1)が70重量%未満では耐湿熱性が低下し、99重量%を越えると金属蒸着膜との密着性が低下し好ましくなく、カルボン酸基含有エチレン性不飽和モノマー(a3)が0.01重量%未満では金属蒸着膜との密着性が低下し、2重量%を越えると金属蒸着膜の酸化・変色が起こり好ましくなく、その他のエチレン性不飽和モノマー(a4)が29.99重量%を越えると耐湿熱性が低下し好ましくない。
[III]の場合、アクリル酸エステル系モノマー(a1)が70重量%未満では耐湿熱性が低下し、99重量%を越えると金属蒸着膜との密着性が低下し、リン酸基含有エチレン性不飽和モノマー(a2)が0.01重量%未満では金属蒸着膜との密着性が低下し、1重量%を越えると樹脂反応中にゲル化が起こるため好ましくない。更にカルボン酸基含有エチレン性不飽和モノマー(a3)が0.01重量%未満では金属蒸着膜との密着性が低下し、2重量%を越えると金属蒸着膜の酸化、変色が起こり好ましくなく、その他のエチレン性不飽和モノマー(a4)が29.98重量%を越えると耐湿熱性が低下し好ましくない。
かかる重合に用いられる有機溶剤としては、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール等の脂肪族アルコール類、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類等が挙げられる。
かかるラジカル共重合に使用する重合触媒としては、通常のラジカル重合触媒であるアゾビスイソブチロニトリル、ベンゾイルパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド等が具体例として挙げられる。
本発明で用いられるアクリル系樹脂(A)のガラス転移温度(Tg)が0℃未満であると基材との密着性が低下し、逆に130℃を越えると塗面が硬く割れやすくなり、また金属蒸着膜の密着性が低下する。
本発明で用いられるアクリル系樹脂(A)の重量平均分子量(Mw)が、10,000未満であると塗工時の造膜性が劣りハジキが出やすくなり、逆に500,000を越えるとスプレー適性に劣ることとなり好ましくない。
かかるSP値が9.5未満であるとコーティング剤が白濁するかもしくは基材との密着性が低下し好ましくない。かかるSP値を有するアクリル系樹脂は、例えば、アルキル基の炭素数が5以上のアルキルアクリレートの共重合割合を減らすことにより得られる。
(1)ポリオールと(メタ)アクリル酸とを反応させて得られる(メタ)アクリル系モノマー
(2)分子内に末端イソシアネート基を有する化合物に、水酸基及び(メタ)アクリロイル基を有する化合物を付加して得られるウレタン(メタ)アクリレート
(3)分子内に少なくとも2個のエポキシ基又はグリシジル基を有する化合物と(メタ)アクリル酸とを反応させて得られるエポキシ(メタ)アクリレート
(4)ポリオールと多塩基酸又はその酸無水物を縮重合してなるポリエステルポリオールに(メタ)アクリル酸を反応させて得られるポリエステル(メタ)アクリレート等を挙げることができる。
上記(4)において、多塩基酸又はその酸無水物としては特に限定されず、例えば、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメット酸、メチルシクロヘキセントリカルボン酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、テトラヒドロフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、ハイミック酸、コハク酸、ドデシニルコハク酸、メチルグルタル酸、ピメリン酸、マロン酸、マレイン酸、フマル酸、クロロマレイン酸、ジクロロマレイン酸、シトラコン酸、メサコン酸、イタコン酸、テトラヒドロフタル酸、カービック酸、ヘット酸、アコニット酸、グルタコン酸、これらの酸無水物等を挙げることができる。
上記の分子内に少なくとも2個の(メタ)アクリロイル基を有する化合物(C)は1種又は2種以上を併用して用いられる。
増感剤(D)としては、光の作用によりラジカルを発生するものであれば特に限定されず、具体的には、ベンジルメチルケタール、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、4−フェノキシジクロロアセトフェノン、4−t−ブチル−ジクロロアセトフェノン、ジエトキシアセトフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、1−(4−イソプロピレンフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、1−(4−ドデシルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、4−(2−ヒドロキシエトキシ)−フェニル(2−ヒドロキシ−2−プロピル)ケトン、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−モルホリノプロパン−1、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、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンジルジメチルケタール、ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、ベンゾイル安息香酸メチル、4−フェニルベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、4−ベンゾイル−4′−メチルジフェニルサルファイド、3,3′−ジメチル−4−メトキシベンゾフェノン、チオキサンソン、2−クロルチオキサンソン、2−メチルチオキサンソン、2,4−ジメチルチオキサンソン、イソプロピルチオキサンソン、カンファーキノン、ジベンゾスベロン、2−エチルアンスラキノン、4′,4″−ジエチルイソフタロフェノン、3,3′,4,4′−テトラ(t−ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、α−アシロキシムエステル、アシルホスフィンオキサイド、メチルフェニルグリオキシレート、ベンジル、9,10−フェナンスレンキノン、4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル−(2−ヒドロキシ−2−プロピル)ケトン、ジメチルアミノ安息香酸、ジメチルアミノ安息香酸アルキルエステル等が挙げられ、中でもベンジルジメチルケタール、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、ベンゾイルイソプロピルエーテル、4−(2−ヒドロキシエトキシ)−フェニル(2−ヒドロキシ−2−プロピル)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、ジメチルアミノ安息香酸、ジメチルアミノ安息香酸アルキルエステルが好ましく、特にはジメチルアミノ安息香酸、ジメチルアミノ安息香酸アルキルエステルが好ましく用いられる。これら増感剤(D)は1種又は2種以上併用して用いられる。
かかる溶剤は本発明の樹脂組成物を希釈して塗装しやすくする作用を有する。該溶剤としては特に限定されないが、例えば、アルコール系溶剤、ケトン系溶剤等を挙げることができ、更に、これらに加えて、蒸発速度やコスト等に鑑み、酢酸エチル、酢酸ブチル、トルエン、キシレン等を併用することもできる。かかる溶剤の配合量は、必要に応じて増減することができる。
かかるセルロース系添加剤、タッキファイアー、アルキッド樹脂は、塗布時の造膜性を付与する作用や、金属蒸着面との接着性を上げる作用を有する。該セルロース系添加剤としては、流動性を低下させるために数平均分子量15000以上の高分子量品が好ましく、このようなものとしては、例えば、セルロースーアセテート−ブチレート樹脂等を挙げることができる。
基材への放射線硬化型樹脂組成物の塗工に際しては、溶剤に溶解して溶液状態としたり、加熱して溶融状態としたりして一般のアプリケーターあるいはロールコーター、バーコーター等により塗工することができる。
そして、本発明では、かかる放射線硬化型樹脂組成物を硬化塗膜とした場合に、硬化塗膜の硬度がJIS K 5400で測定される鉛筆硬度で2B〜2Hであることが好ましく、特には2B〜H、更にはHB〜Hであることが好ましい。かかる塗膜硬度が2B未満では金属蒸着面が均一にならず、2Hを越えると金属蒸着面が剥離しやすくなり好ましくない。
そして更に、自動車反射鏡用途にも有効で、かかる放射線硬化型樹脂組成物を用いて、自動車反射鏡を製造するにあたっては、例えば、FRP成型体を水系洗浄剤で洗浄した後、該放射線硬化型樹脂組成物を成型体表面に塗工し、その後放射線照射してアンカーコート層の塗膜を形成し、該塗膜上に金属を真空蒸着し、更にその上にトップコート層を形成するのである。
上記塗工においては、乾燥膜厚が10〜40μmとなるように行い、上記放射線照射の前に、必要に応じて、70〜130℃で、5〜25分、好ましくは10〜20分の条件で、プレヒートして溶剤を蒸発させる。上記プレヒートの温度が70℃未満であると、耐水性、耐熱性に劣り、130℃を超えると性能に影響はないが、経済上不利である。
尚、実施例中で「%」、「部」とあるのは、特に断りのない限り重量基準を表す。
アクリル系樹脂(A)として下記のアクリル系樹脂(A−1)〜(A−6)及び(A’−1)を用意した。
(A−1)
メチルメタクリレート/ブチルメタクリレート/2−ヒドロキシエチルメタクリレート/2−メタクリロイロキシエチルアシッドホスフェート=65/25/9.9/0.1(重量比)からなる共重合体(ガラス転移温度(Tg):74℃、重量平均分子量(Mw):50,000、SP値:10.15)
(A−2)
メチルメタクリレート/ブチルメタクリレート/ブチルアクリレート/2−ヒドロキシエチルメタクリレート/2−メタクリロイロキシエチルアシッドホスフェート=65/15/15/9.9/0.1(重量比)からなる共重合体(ガラス転移温度(Tg):62℃、重量平均分子量(Mw):46,000、SP値:10.18)
(A−3)
メチルメタクリレート/ブチルメタクリレート/ブチルアクリレート/2−ヒドロキシエチルメタクリレート/2−メタクリロイロキシエチルアシッドホスフェート=65/5/20/9.9/0.1(重量比)からなる共重合体(ガラス転移温度(Tg):51℃、重量平均分子量(Mw):30,000、SP値:10.21)
(A−4)
メチルメタクリレート/ブチルメタクリレート/ブチルアクリレート/2−ヒドロキシエチルメタクリレート/アクリル酸=65/5/20/9.9/0.1(重量比)からなる共重合体(ガラス転移温度(Tg):51℃、重量平均分子量(Mw):30,000、SP値:10.22)
(A−5)
メチルメタクリレート/ブチルメタクリレート/ブチルアクリレート/2−ヒドロキシエチルメタクリレート/2−メタクリロイロキシエチルアシッドホスフェート/アクリル酸=65/5/20/9.8/0.1/0.1(重量比)(ガラス転移温度(Tg):50℃、重量平均分子量(Mw):30,000、SP値:10.23)
(A−6)
メチルメタクリレート(Tg;105℃、Mw:32,000、SP値:9.9)
(A’−1)
メチルメタクリレート/ブチルアクリレート/2−ヒドロキシエチルメタクリレート/アクリル酸=30/64.9/5/0.1(重量比)(ガラス転移温度(Tg):−13℃、重量平均分子量(Mw):47,500、SP値:10.0)
不飽和基含有化合物(B)として下記の(B1−1)、(B2−1)〜(B2−3)を用意した。
亜麻仁油脂肪酸
(B2−1)
ヒマシ油
(B2−2)
やし油
(B2−3)
亜麻仁油
(C−1)
トリメチロールプロパントリアクリレート
(C−2)
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート
(D−1)
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(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、「イルガキュア907」)
(D−2)
ベンジルメチルケタール(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、「イルガキュア651」)
表1に示す如きアクリル系樹脂(A)、不飽和基含有化合物(B)、重合性化合物(C)及び増感剤(D)を配合し、更に、酢酸エチル/トルエン(重量比=50/50)で、固形分25%となるように希釈し、放射線硬化型樹脂組成物の溶液を得た。
次いで、得られた放射線硬化型樹脂組成物溶液を用いて、以下の要領で多層構造体を作製して評価を行った。
各種成型体〔(1)未処理ポリエチレンテレフタレート(東レ社製、「ルミラーT−60」)、(2)ポリカーボネート基材、(3)アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合体(ABS)基材、(4)ポリプロピレン基材、(5)FRP基材〕をイソプロピルアルコールで洗浄し、乾燥後、上記で得られた放射線硬化型樹脂組成物溶液を、乾燥膜厚が10〜20μmになるようにその表面にエアースプレー塗工した。その後、100℃で10分の条件でプレヒートして溶剤を除去し、80W/cm2の高圧水銀灯を使用し、600mJ/cm2の照射量で放射線を照射することによって硬化させ、成型体の表面にアンカーコート層を形成した。
得られた多層構造体において、以下の評価を行った。
上記のアンカーコート層について、JIS K 5400に準じて鉛筆硬度を測定した。
カッターナイフで多層構造体面(トップコート層側)を100個の1mm巾の碁盤目に切り、この上からセロハン粘看テープを貼って急速に剥したときの剥離しないで残った碁盤目の数を測定した。
180℃の熱風循環式乾燥炉の中に100時間放置してから取り出し、室温まで放冷した後、密着性を上記と同様の方法で評価した。
上記で得られた放射線硬化型樹脂組成物溶液を50℃で保存し、粘度が上昇しゲルが発生するまでの期間を測定した。
油長41%の大豆油変性アルキド樹脂(荒川化学社製、「アラキード3101X−60」)(Tg:7℃Mw:45、489)/C−1/C−2/D−2=100/20/20/4.2(重量比)更に表面調整剤として「メガファックF−117」(大日本インキ化学工業社製、パーフルオロアルキル基含有ノニオンモノマー)0.001部、重合禁止剤としてメチルハイドロキノン0.04部を配合し、更に、酢酸エチル/トルエン(重量比=80/20)で、固形分25%となるように希釈し、放射線硬化型樹脂組成物の溶液を得て、実施例1と同様に多層構造体を作製して同様に評価を行った。
実施例及び比較例の評価結果を表2及び表3に示す。
酸基又はエステル構造を有する不飽和基含有化合物(B)が、脂肪酸(B1)または油脂(B2)であるため、一液型でポットライフの制限がなく、しかも硬化性、硬度、密着性、耐熱性、貯蔵安定性に優れた効果を有するものであり、特に各種成型体に金属蒸着を行うためのアンカーコート剤として有用である。
Claims (9)
- ガラス転移温度(Tg)が0〜130℃であるアクリル系樹脂(A)、酸基又はエステル構造を有する不飽和基含有化合物(B)、及び分子内に少なくとも2個の(メタ)アクリロイル基を有する重合性化合物(C)(但し、(B)を除く。)を含有してなり、(A)と(B)の合計100重量部に対して、(C)5〜100重量部を含有してなり
酸基又はエステル構造を有する不飽和基含有化合物(B)が、脂肪酸(B1)または油脂(B2)であることを特徴とする放射線硬化型樹脂組成物。 - アクリル系樹脂(A)の重量平均分子量(Mw)が、10,000〜500,000であることを特徴とする請求項1記載の放射線硬化型樹脂組成物。
- アクリル系樹脂(A)のSP値が9.5以上であることを特徴とする請求項1又は2いずれか記載の放射線硬化型樹脂組成物。
- アクリル系樹脂(A)がリン酸基含有エチレン性不飽和モノマー及びカルボン酸基含有エチレン性不飽和モノマーから選ばれる少なくとも1種を共重合成分としてなることを特徴とする請求項1〜3いずれか記載の放射線硬化型樹脂組成物。
- アクリル系樹脂(A)と不飽和基含有化合物(B)との重量比が50/50〜99/1であることを特徴とする請求項1〜4いずれか記載の放射線硬化型樹脂組成物。
- 更に、増感剤(D)をアクリル系樹脂(A)、不飽和基含有化合物(B)及び重合性化合物(C)の合計100重量部に対して2〜10重量部含有してなることを特徴とする請求項1〜5いずれか記載の放射線硬化型樹脂組成物。
- 硬化塗膜の硬度がJIS K 5400に準じて測定される鉛筆硬度で2B〜2Hであることを特徴とする請求項1〜6いずれか記載の放射線硬化型樹脂組成物。
- 金属蒸着のアンカーコート剤として用いることを特徴とする請求項1〜7いずれか記載の放射線硬化型樹脂組成物。
- 請求項1〜8いずれか記載の放射線硬化型樹脂組成物を成型体表面に塗布し、放射線硬化させた後、該塗膜上に、金属蒸着層及びトップコート層が形成されてなることを特徴とする多層構造体。
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