JP6107640B2 - 活性エネルギー線硬化型コーティング剤組成物 - Google Patents

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Description

本発明は、電子線又は紫外線等の活性エネルギー線の照射により、基材表面に硬化膜によるコーティング層を形成し、コーティング層が有機溶剤に浸漬しても膨潤や剥離を起こすことなく良好な密着性を発現することが可能な活性エネルギー線硬化型コーティング剤組成物に関するものである。
本発明の組成物は、金属基材へのコーティング剤として好適に使用され、金属への密着性だけではなく、耐溶剤性も要求されるリチウムイオン電池の電極保護材の製造に好適に使用されるものであり、これら技術分野で賞用され得るものである。
尚、本明細書においては、アクリレート及び/又はメタクリレートを(メタ)アクリレートと、アクリロイル基及び/又はメタクリロイル基を(メタ)アクリロイル基と、アクリル酸及び/又はメタクリル酸を(メタ)アクリル酸と表す。
従来、耐溶剤性に優れるコーティング剤としては、3個以上の(メタ)アクリロイル基を有する三官能以上の多官能(メタ)アクリレート、2個の(メタ)アクリロイル基を有する二官能の橋かけ環構造を有する(メタ)アクリレート、光重合開始剤からなる光硬化性組成物(特許文献1)、分子内に(メタ)アクリロイル基と加水分解性基を有するポリイソブチレン、光開始剤及び湿気硬化触媒からなる光及び湿気硬化性組成物(特許文献2)、エポキシ樹脂、ゴム状ポリマー微粒子、無機充填剤、熱潜在性エポキシ硬化剤及び高軟化点ポリマー微粒子からなる熱硬化性組成物(特許文献3)、特定の化学構造を有するエポキシ化合物を含有するカチオン重合性化合物、ラジカル重合性化合物、光カチオン重合開始剤及び光ラジカル重合開始剤からなる光硬化性組成物(特許文献4)、ポリオレフィンとポリビニルアルコール、相溶化剤、可塑剤、加工助剤、及び酸化防止剤からなるフィルム、シート、成形加工用組成物(特許文献5)等が開示されている。
一方、反応性樹脂中にエラストマーを分散させる技術や反応性樹脂骨格中にエラストマー成分を導入する技術に関する報告もある。エポキシ樹脂由来の化学構造とポリシロキサン構造を有し、かつ官能基としてエポキシ基を有する共重合体(特許文献6、特許文献7、特許文献8)、分子中にポリブタジエン骨格を有する(メタ)アクリレート系樹脂を用いた低透湿度ホットメルト接着剤(特許文献9)等が開示されている。
特許第2953598号公報 特開2000−178535号公報 特開2000−347203号公報 特開2002−256062号公報 特表2002−537408号公報 特公昭61−48544号公報 特開平2−208314号公報 特開平6−16773号公報 特開平3−278333号公報
一般に、活性エネルギー線により硬化したコーティング剤等の硬化膜の耐溶剤性を高めるためには硬化膜の架橋密度を高くする必要があり、そのため硬化膜が硬くなる傾向がある。このような硬化膜形成材料(活性エネルギー線硬化型組成物)をコーティング剤として用いると、ヒートサイクルによる基材の変形に対し基材上に形成された前記硬化膜が追従できずにコーティング層が割れたり剥がれたりすることが多い。又、基材を曲げて変形させて用いる用途、例えばリチウムイオン電池の電極材料においては、基材を曲げた時にコーティング層が剥がれるというおそれがあった。
一方で、コーティング剤を架橋密度が低く柔軟なものとした場合には、例えばリチウムイオン電池の電極材料においては、電解液として用いられる有機溶剤により溶解したり、膨潤により基材から剥がれるという問題があった。
本発明の目的は、上記の問題を解決すること、即ち、得られるコーティング硬化膜が、基材との密着性、特に金属基材との密着性に優れ、さらに当該密着性は基材の曲げに対する追従性を有し、かつ耐溶剤性に優れる活性エネルギー線硬化型コーティング剤組成物を提供することである。
本発明者らは、前記の課題を解決するため種々の検討を行った結果、エポキシ(メタ)アクリレート、2個以上のエチレン性不飽和基を有する化合物、非芳香族の環状炭化水素及びエチレン性不飽和基を有する化合物を含有する組成物が、密着性に優れ、さらに基材の曲げに対する追従性に優れ、かつ耐溶剤性にも優れることを見出し、本発明を完成した。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の組成物によれば、得られるコーティング硬化膜(以下、単に「硬化膜」ともいう)が、基材との密着性、特に金属基材との密着性に優れ、さらに当該密着性は基材の曲げに対する追従性を有し、かつ耐溶剤性に優れる。
本発明は、
硬化性成分として下記(A)〜(D)成分を含む組成物であって、
硬化性成分合計量中に、(A)成分を10〜74重量%、(B)成分を1〜40重量%、(C)成分を25〜75重量%及び(D)成分を0〜30重量%の割合で含む
フィルム状金属基材用活性エネルギー線硬化型コーティング剤組成物に関する。
(A)成分:エポキシ(メタ)アクリレート
(B)成分:2個以上のエチレン性不飽和基を有する化合物であって、(A)成分以外の化合物
(C)成分:非芳香族の環状炭化水素及び1個のエチレン性不飽和基を有する化合物
(D)成分:(A)〜(C)成分以外のエチレン性不飽和化合物
尚、本発明において硬化性成分とは、前記(A)〜(D)成分を意味し、エチレン性不飽和基を有する化合物で、活性エネルギー線の照射により硬化する成分を意味する。
(C)成分において、非芳香族の環状炭化水素としては、脂環式構造及び/又は環状エーテルが好ましい。
本発明の組成物としては、さらに、(D)光ラジカル重合開始剤を、硬化性成分合計量100重量部に対して0.1〜20重量%を含む組成物が好ましい。又、蛍光剤、色素又は/及び顔料を含む組成物も好ましい。
以下、(A)〜(D)成分及びその他の成分について説明する。
尚、以下の(A)〜(D)成分の説明で挙げた具体的化合物は、当該化合物を単独で使用しても良く、又は2種類以上組合せて使用しても良い。
1.(A)成分
(A)成分は、エポキシ(メタ)アクリレートであり、エポキシ樹脂に(メタ)アクリル酸を付加反応させた化合物である。即ち、エポキシ樹脂の末端エポキシ基と(メタ)アクリル酸との付加反応により得られた、(メタ)アクリロイル基とエポキシ樹脂骨格を有する化合物である。
エポキシ樹脂としては、芳香族エポキシ樹脂及び脂肪族エポキシ樹脂等が挙げられる。
ここで、エポキシ樹脂とは、分子中に平均2個以上のエポキシ基を有し、反応により硬化する化合物をいう。この分野での慣例に従い、本明細書では、硬化性のエポキシ基を分子内に2個以上有する化合物であれば、化合物の分子量を問わずエポキシ樹脂と称する。
すなわち、エポキシ樹脂のエポキシ当量としては、87〜1,000g/eqが好ましく、より好ましくは125〜600g/eqである。
芳香族エポキシ樹脂としては、具体的には、レゾルシノールジグリシジルエーテル;ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、ビスフェノールフルオレン及びそのアルキレンオキサイド付加体のジ又はポリグリシジルエーテル;フェノールノボラック型エポキシ樹脂及びクレゾールノボラック型エポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂;グリシジルフタルイミド;o−フタル酸ジグリシジルエステル等が挙げられる。
脂肪族エポキシ樹脂としては、具体的には、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール及び1,6−ヘキサンジオール等のアルキレングリコールのジグリシジルエーテル;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のジグリシジルエーテル等のポリアルキレングリコールのジグリシジルエーテル;ネオペンチルグリコール、ジブロモネオペンチルグリコール及びそのアルキレンオキサイド付加体のジグリシジルエーテル;トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、グリセリン及びそのアルキレンオキサイド付加体のジ又はトリグリシジルエーテル、並びにペンタエリスリトール及びそのアルキレンオキサイド付加体のジ、トリ又はテトラグリジジルエーテル等の多価アルコールのポリグリシジルエーテル;水素添加ビスフェノールA及びそのアルキレンオキシド付加体のジ又はポリグリシジルエーテル;テトラヒドロフタル酸ジグリシジルエーテル;ハイドロキノンジグリシジルエーテル等が挙げられる。
これら芳香族エポキシ樹脂及び脂肪族エポキシ樹脂以外にも、トリアジン核を骨格に持つエポキシ化合物、例えばTEPIC(日産化学工業(株)製)、デナコールEX−310(ナガセ化成工業(株)製)等が挙げられ、又、文献「高分子加工」別冊エポキシ樹脂(別冊9・第22巻増刊号 エポキシ樹脂(高分子刊行会、昭和48年発行))の289〜296頁に記載されているような化合物等が挙げられる。
上記において、アルキレンオキサイド付加物のアルキレンオキサイドとしては、エチレンオキサイド及びプロピレンオキサイド等が好ましい。(A)成分としては、特に制約はなく公知の合成方法で得られた化合物を用いることができる。具体的には、エポキシ樹脂のエポキシ基1当量に対して、(メタ)アクリル酸を好ましくは0.7〜1.5当量、更に好ましくは0.9〜1.1当量となる比率で反応させて得られた化合物が好ましい。
エポキシ樹脂としては、これらに限定することなく種々の構造のエポキシ樹脂や、種々のエポキシ当量のエポキシ樹脂を使うことができる。
本発明において、(A)成分としては、前記した化合物の中でも、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビフェノール型エポキシ樹脂、又はノボラック型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂化合物を、(メタ)アクリル酸と反応させて得られる化合物が好ましい。
ビスフェノールA型エポキシ樹脂としては、三菱化学(株)のjER−827(エポキシ当量:180〜190g/eq)、jER−828(エポキシ当量:184〜194g/eq)、jER−834(エポキシ当量:230〜270g/eq)等を好ましい例として挙げることができる。
又、ビスフェノールF型エポキシ樹脂としては、三菱化学(株)のjER−806(エポキシ当量:160〜170g/eq)、jER−807(エポキシ当量:160〜175g/eq)等を好ましい例として挙げることができる。
更に、(A)成分としては、ビスフェノールA型エポキシ(メタ)アクリレートが、硬化性が高く、得られる硬化物の耐熱性を向上させるためより好ましい。
(A)成分は原料としてエポキシ化合物を用いているため、原料中に塩素原子を含む場合が多い。塩素原子含有量が多いと、金属基材に腐食をもたらすおそれがあり、塩素原子量はより少ないことが好ましい。ただし、含まれる塩素原子の多くは、化学的に安定な結合性塩素原子であり、通常の使用環境において解離して腐食の原因となる塩素化合物の割合は非常に少ないため、ある程度の塩素原子量は許容されることが多い。(A)成分に含まれる塩素原子量は、(A)成分中に8重量%以下であることが好ましく、より好ましくは1重量%以下である。
(A)成分は市販されており、具体例としては、東亞合成(株)製「OT−2501」、共栄社化学(株)製「エポキシエステル3000A」、昭和電工(株)製「SP−1509」(ビスフェノールA型エポキシアクリレート)、共栄社化学(株)製「エポキシエステル3000MK」(ビスフェノールA型エポキシメタクリレート)、「エポキシエステル40EM」(エチレングリコール型エポキシメタクリレート)、「エポキシエステル70PA」(プロピレングリコール型エポキシアクリレート)、「エポキシエステル200PA」(トリプロピレングリコール型エポキシアクリレート)、「エポキシエステル80MFA」(グリセリン型エポキシアクリレート)、「エポキシエステル3002M」(ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物のエポキシメタクリレート)、「エポキシエステル3002A」(ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物のエポキシアクリレート)、「エポキシエステル200EA」、「エポキシエステル400EA」(ポリエチレングリコール型エポキシアクリレート)等が挙げられる。
(A)成分の含量割合は、硬化性成分の総量を100重量%とした場合に、10〜74重量%である必要があり、15〜40重量%が好ましい。(A)成分の割合が74重量%を超えると、組成物の粘度が高くなりすぎ膜厚が均一な硬化膜が得られなくなる。又一方、10重量%未満であると基材への密着性が低下してしまう。
2.(B)成分
(B)成分は、2個以上のエチレン性不飽和基を有する化合物であって、(A)成分以外の化合物である。
本発明においては、(B)成分を含有することにより、硬化膜の耐溶剤性が向上する。
エチレン性不飽和基としては、ビニル基、アリル基、スチリル基、(メタ)アクリル基、(メタ)アクリルオキシ基及び(メタ)アクリルアミド基等が挙げられる。(B)成分としては、(メタ)アクリレート化合物が好ましい。
エチレン性不飽和基の数は、1分子内に2個以上あればよいが、2〜6が好ましく、3〜6がより好ましい。
(B)成分としては、不飽和カルボン酸と多価アルコールとが反応した不飽和カルボン酸エステル、又は、不飽和カルボン酸と多価アミンとが反応した不飽和カルボン酸アミドが好ましい。
(B)成分の好ましい具体例としては、2個の(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレートとしては、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)アクリレート及びノナンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート等の脂肪族ジオールのジ(メタ)アクリレート;
トリシクロデカンジメチロールジ(メタ)アクリレート等の脂環族ジオールのジ(メタ)アクリレート;
イソシアヌル酸アルキレンオキサイド付加物のジ(メタ)アクリレート;
ビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物のジ(メタ)アクリレート及びビスフェノールFのアルキレンオキサイド付加物のジ(メタ)アクリレート等のビスフェノール系化合物のアルキレンオキサイド付加物のジ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
尚、前記における、アルキレンオキサイド付加物の例としては、エチレンオキサイド付加物、プロピレンオキサイド付加物、並びに、エチレンオキサイド及びプロピレンオキサイド付加物等が挙げられる。
3個以上の(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレートの好ましい具体例には、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、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、イソシアヌル酸エチレンオキサイド付加物のトリ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
又、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレートのような水酸基含有ポリ(メタ)アクリレートとポリイソシアネートと反応物である、多官能ウレタン(メタ)アクリレートも用いることができる。
これら化合物の中でも、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、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、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、イソシアヌル酸エチレンオキサイド付加物のジ(メタ)アクリレート、イソシアヌル酸エチレンオキサイド付加物のトリ(メタ)アクリレート及びビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物のジ(メタ)アクリレートがより好ましい。
(B)成分の市販品としては、東亞合成(株)製アロニックスM−211B(ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物のジアクリレート)、M−305(ペンタエリスリトールトリ及びテトラアクリレート混合物)、M−309(トリメチロールプロパントリアクリレート)、M−310(トリメチロールプロパンプロピレンオキサイド(3モル)付加物のトリアクリレート)、M−313(イソシアヌル酸エチレンオキサイド付加物のトリアクリレートとイソシアヌル酸エチレンオキサイド付加物のジアクリレートの混合物)、M−315(イソシアヌル酸エチレンオキサイド付加物のトリアクリレート)、M−320(トリメチロールプロパンプロピレンオキサイド(6モル)付加物のトリアクリレート)、M−350(トリメチロールプロパンエチレンオキサイド付加物のトリアクリレート)、M−360(トリメチロールプロパンエチレンオキサイド付加物の(6モル)トリアクリレート)、M−402(ジペンタエリスリトールペンタ及びヘキサアクリレート混合物)、M−404(ジペンタエリスリトールペンタ及びヘキサアクリレート混合物)、M−408(ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート)、M−450(ペンタエリスリトールトリ及びテトラアクリレート混合物)等が好ましく挙げられる。
以上のほかに、(B)成分として、オリゴマーも使用でき、ウレタン(メタ)アクリレート、ポリエステル(メタ)アクリレートが好ましく挙げられる。
オリゴマーの重量平均分子量としては、1,000〜40,000であることが好ましく、より好ましくは1,000〜15,000である。
尚、本発明において、重量平均分子量とは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定した分子量をポリスチレン換算した値である。
ウレタン(メタ)アクリレートオリゴマーとしては、種々の化合物が使用でき、ポリエーテル骨格、ポリエステル骨格又はポリカーボネート骨格を有するポリオールと有機ポリイソシアネート反応物に、ヒドロキシ基含有(メタ)アクリレートを反応させた化合物等が好ましく挙げられる。より好ましいウレタン(メタ)アクリレートとしては、ポリエーテル骨格、ポリエステル骨格又はポリカーボネート骨格を有するジオールと有機ジイソシアネートとの反応物に、ヒドロキシ基含有(メタ)アクリレートを反応させた2官能ウレタン(メタ)アクリレートが挙げられる。
ここで、ポリエーテル骨格を有するポリオールとしては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等が挙げられる。
ポリエステル骨格を有するポリオールとしては、低分子量ジオール又はポリカプロラクトンジオール等のジオールと、二塩基酸又はその無水物等の酸成分とのエステル化反応物等が挙げられる。
低分子量ジオールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、シクロヘキサンジメタノール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、及び、1,6−ヘキサンジオール等が挙げられる。
二塩基酸又はその無水物としては、アジピン酸、コハク酸、フタル酸、テトラヒドルフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸及びテレフタル酸等、並びにこれらの無水物等が挙げられる。
ポリカーボネートポリオールとしては、前記低分子量ジオール又は/及びビスフェノールA等のビスフェノールと、エチレンカーボネート及び炭酸ジブチルエステル等の炭酸ジアルキルエステルの反応物等が挙げられる。
有機ポリイソシアネートとしては、トリレンジイソシアネート、1,6−ヘキサ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、ポリメチレンポリフェニルイソシアネート、1,6−ヘキサンジイソシアネート3量体、水素化トリレンジイソシアネート、水素化4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、水素化キシリレンジイソシアネート、パラフェニレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート2量体、1,5−ナフタ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相互付加物、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、トリメチロールプロパントリス(トリレンジイソシアネート)付加物及びイソホロンジイソシアネート等が好ましく挙げられる。又、有機ポリイソシアネートとしては、有機ジイソシアネートが好ましい。ヒドロキシ基含有(メタ)アクリレートとしては、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、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシペンチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシヘキシル(メタ)アクリレート、ヒドロキシオクチル(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ、ジ又はモノ(メタ)アクリレート、及びトリメチロールプロパンジ又はモノ(メタ)アクリレート等のヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート等が好ましく挙げられる。ウレタン(メタ)アクリレートオリゴマーの合成方法としては、特に制限がなく公知の合成方法を用いることができるが、ジブチルスズジラウレート等の付加触媒存在下、使用する有機イソシアネートとポリオール成分を加熱撹拌し付加反応せしめ、更にヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートを添加し、加熱撹拌し付加反応せしめることにより得られる。
ポリエステル(メタ)アクリレートオリゴマーとしては、ポリエステルポリオールと(
メタ)アクリル酸との脱水縮合物等が挙げられる。
ここで、ポリエステルポリオールとしては、ポリオールとのカルボン酸又はその無水物との反応物等が挙げられる。
ポリオールとしては、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、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、ブチレングリコール、ポリブチレングリコール、テトラメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサンジメタノール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、トリメチロールプロパン、グリセリン、ペンタエリスリトール及びジペンタエリスリトール等の低分子量ポリオール、並びにこれらのアルキレンオキサイド付加物等が挙げられる。
カルボン酸又はその無水物としては、オルソフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、アジピン酸、コハク酸、フマル酸、マレイン酸、ヘキサヒドロフタル酸、テトラヒドロフタル酸及びトリメリット酸等の二塩基酸又はその無水物等が挙げられる。
ポリエーテル(メタ)アクリレートオリゴマーとしては、ポリアルキレングリコール(メタ)ジアクリレートがあり、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート及びポリテトラメチレングリコールジ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
(B)成分の含有割合は、硬化性成分の総量を100重量%とした場合に1〜40重量%である必要があり、5〜20重量%が好ましい。(B)成分の割合が40重量%を超えると、基材への密着性が悪くなったり、本発明の組成物の硬化膜が硬くなりすぎるために、曲げなどの基材の変形に追従できなくなる。又一方、1重量%未満であると耐溶剤性が低下してしまう。
3.(C)成分
(C)成分は、非芳香族の環状炭化水素及び1個のエチレン性不飽和基を有する化合物である。
(C)成分におけるエチレン性不飽和基としては、(メタ)アクリロイル基、(メタ)アクリルアミド基、ビニル基、アリル基等が挙げられ、これらの中でも他成分との共重合性に優れることから(メタ)アクリロイル基が好ましい。
非芳香族の環状炭化水素とは、脂環式基及び環状エーテル等の複素環を含む。これらの環にはアルキル基、アルコキシル基、ハロゲン等の置換基を有していてもよい。
(C)成分における脂環式基としては、シクロヘキシル基等の単環系脂環式基、イソボルニル基、ジシクロペンタニル基、ジシクロペンテニル基及びトリシクロデカンニル基及びアダマンチル基等の多環系脂環式基等が挙げられる。
(C)成分における環状エーテル基としては、テトラヒドロフルフリル基及びオキセタニル基等が挙げられる。
(C)成分としては、ビシクロ骨格を有する化合物やテトラヒドロフラン骨格を有する化合物がより好ましく、中でもイソボルニル基、ジシクロペンタニル基、ジシクロペンテニル基及び、テトラヒドロフルフリル基を有する化合物が更に好ましい。
(C)成分としては、炭素数6〜20のシクロアルキル基、ビシクロアルキル基、トリシクロアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレート、炭素数3〜20の環状エーテル基を有する(メタ)アクリレート、炭素数が6〜20のシクロアルキル基、ビシクロアルキル基、トリシクロアルキル基含有(ポリ)アルキレンオキサイド基を有する(メタ)アクリレートが好ましい。
(C)成分としては、シクロアルキル基を持つ化合物として、シクロペンチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ヒドロキシシクロヘキシル(メタ)アクリレート、メトキシシクロヘキシル(メタ)アクリレート、ターシャリブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキサノキシエチル(メタ)アクリレート、シクロヘキサノキシプロピル(メタ)アクリレート等を挙げることができる。
ビシクロアルキル基を持つ化合物として、イソボルニル(メタ)アクリレートを挙げることができる。
トリシクロアルキル基を持つ化合物として、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニルオキシエチル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート等を挙げることができる。
環状エーテルを有する化合物としては、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、(2−メチル−2−エチル−1,3−ジオキソラン−4−イル)メチル(メタ)アクリレート、シクロヘキサンスピロ−2−(1,3−ジオキソラン−4−イル)メチル(メタ)アクリレート、3−エチル−3−オキセタニルメチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
このほかに、γ−ブチロラクトン(メタ)アクリレートや、(メタ)アクリロイルモルホリンのような化合物も用いることができる。ビニル化合物としては、N−ビニルカプロラクタム及びN−ビニルピロリドンを挙げることができる。
(C)成分の割合としては、硬化性成分合計量中に25〜75重量%とする必要があり、好ましくは10〜30重量%である。(C)成分の割合が75重量%を超えると、耐溶剤性が悪くなるため、得られる硬化膜が有機溶剤に対して膨潤しやすくなり、剥がれやすくなるおそれがある。又、25重量%未満であると十分な柔軟性が得られなくなり、硬化膜と基材界面の応力が大きくなり剥離が起こりやすくなるおそれがある。
4.(D)成分
(D)成分は、(A)〜(C)成分以外のエチレン性不飽和化合物である。(D)成分は、目的及び用途等に応じてガラス転移温度、透水率及び吸水率等の二次的な性能を調節する目的で使用することができる。
(D)成分としては、エチレン性不飽和基を含有する化合物であれば種々の化合物が使用でき、ビニル化合物及び(メタ)アクリレート等が挙げられ、(メタ)アクリレートが好ましい。
(D)成分の割合としては、硬化性成分合計量中に0〜30重量%であり、0.001〜30重量%が好ましく、0.005〜28重量%がより好ましく、5〜25重量%であることが特に好ましい。
(D)成分としては、親水性基をもつ化合物が、基材への密着性をさらに向上させるために好ましい。親水性基として水酸基を有する化合物である場合、水酸基含有(メタ)アクリレート及び水酸基含有(メタ)アクリルアミドが好ましい。
水酸基含有(メタ)アクリレートの具体例としては、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、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシペンチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシヘキシル(メタ)アクリレート及びヒドロキシオクチル(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;並びにペンタエリスリトールモノ(メタ)アクリレート、及びトリメチロールプロパンはモノ(メタ)アクリレート等のポリオールのモノ(メタ)アクリレート等が挙げられる。水酸基含有(メタ)アクリルアミドの具体例としては、N−ヒドロキシエチル(メタ)アクリルアミド等が挙げられる。
(D)成分が、親水性基としてカルボキシル基を有する化合物である場合、カルボキシル基含有(メタ)アクリレートが好ましい。
カルボキシル基含有(メタ)アクリレートの具体例としては、(メタ)アクリル酸、ω−カルボキシ−ポリカプロラクトンモノ(メタ)アクリレート及びフタル酸モノヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
(D)成分が、親水性基としてリン酸基を有する化合物である場合、リン酸基含有(メタ)アクリレートが好ましい。
リン酸基含有(メタ)アクリレートの具体例としては、リン酸と(メタ)アクリル酸とのエステル化物等が挙げられる。(D)成分が、親水性基として酸性基を有する化合物である場合の割合としては、硬化性成分合計量中に0.0001〜20重量%が好ましく、より好ましくは0.001〜5重量%である。
(D)成分の割合を0.0001重量%以上とすることで、金属への密着性をさらに高めることができ、一方、20重量%以下とすることにより、酸に弱い金属基材の腐食を防ぐことができる。
(D)成分が、親水性基として水酸基を有する化合物である場合の割合としては、硬化性成分合計量中に3〜30重量%が好ましく、より好ましくは5〜20重量%である。
(D)成分の割合を3重量%以上とすることで、密着性を向上させることができ、一方、30重量%以下とすることにより、耐溶剤性の低下を防止することができる。
(メタ)アクリレートの具体例としては、1個の(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレート(以下、「単官能(メタ)アクリレート」という)及び1個の(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリルアミド化合物(以下、単官能(メタ)アクリルアミド化合物という)が挙げられる
単官能(メタ)アクリレートとしては、グリシジル(メタ)アクリレート等のエポキシ基含有(メタ)アクリレート;
ベンジル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、o−フェニルフェノキシ(メタ)アクリレート及びp−クミルフェノールエチレン(メタ)アクリレート等の芳香族単官能(メタ)アクリレート;
(メタ)アクリロリルオキシエチルヘキサヒドロフタルイミド等のマレイミド基を有する単官能(メタ)アクリレート;並びに
3−(メタ)アクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−(メタ)アクリロキシプロピルトリメトキシシラン及び3−(メタ)アクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン及び3−(メタ)アクリロキシプロピルトリエトキシシラン等のアルコキシル基含有単官能(メタ)アクリレート等を挙げることができる。
単官能(メタ)アクリルアミド化合物としては、具体的には、N−メチル(メタ)アクリルアミド、N−n−プロピル(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−n−ブチル(メタ)アクリルアミド、N−sec−ブチル(メタ)アクリルアミド、N−t−ブチル(メタ)アクリルアミド、N−n−ヘキシル(メタ)アクリルアミド等のN−アルキル(メタ)アクリルアミド;N−ヒドロキシエチル(メタ)アクリルアミド等のN−ヒドロキシアルキル(メタ)アクリルアミド;
N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチル(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−n−プロピル(メタ)アクリルアミド、
N,N−ジイソプロピル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジ−n−ブチル(メタ)アクリルアミド及びN,N−ジヘキシル(メタ)アクリルアミドのN,N−ジアルキル(メタ)アクリルアミド等が挙げられる。
これらのほかに、ガラス転移点の調節等のために、エチルカルビトール(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシルカルビトール(メタ)アクリレート等のアルキルカルビトール(メタ)アクリレート等のアルコキシアルキル基を有する単官能(メタ)アクリレート;グリシジル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリロリルオキシエチルヘキサヒドロフタルイミド等のマレイミド基を有する(メタ)アクリレート、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート等のアルキル(メタ)アクリレート等も用いることができる。
5.その他の成分
本発明の組成物は、上記(A)〜(C)成分を必須成分とし、必要に応じて(D)成分を含むものであるが、コーティング剤として通常使用される種々の成分を、目的及び用途に応じて配合することができる。
好ましい成分としては、光ラジカル重合開始剤〔以下、「(E)成分」という〕が挙げられ、これ以外にも、光酸発生剤、シランカップリング剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、粘着性付与剤、チオール化合物、可塑剤、フィラー、蛍光剤、色素、顔料、分散剤及び/又は帯電防止剤等が挙げられる。
例えば太陽電池用途のように、屋外での熱や光に対して長期にわたり十分な耐久性を保持する目的では、硬化膜の耐熱性及び耐候性等の耐久性を高めるため、酸化防止剤、紫外線吸収剤又は/及び光安定剤を使用することが好ましい。硬化膜と基材との界面接着強度を改善する目的では、光酸発生剤又は/及びシランカップリング剤を使用することが好ましい。密着性向上の目的では、基材界面との応力を低減することで効果があるチオール化合物を使用することが好ましい。絶縁不良個所の検出を容易にする導電性物質等のフィラーを使用することが好ましい。組成物の塗膜又は活性エネルギー線照射後の硬化膜を容易に確認できるという工程管理を容易にする目的では、蛍光剤又は色素を使用することが好ましい。
以下、これらの成分について具体的に説明する。
尚、その他の成分の説明で挙げた具体的化合物は、当該化合物を単独で使用しても良く、又は2種類以上組合せて使用しても良い。
1)(E)成分
(E)成分は、光ラジカル重合開始剤である。
(E)成分は、活性エネルギー線の照射によってラジカルを発生し、エチレン性不飽和基を有する化合物の重合を開始する化合物である。活性エネルギー線として、電子線を用いる場合には(E)成分を必ずしも配合する必要はない。
(E)成分の具体例としては、ベンジルジメチルケタール、ベンジル、ベンゾイン、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、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、オリゴ[2−ヒドロキシ−2−メチル−1−[4−1−(メチルビニル)フェニル]プロパノン、2−ヒドロキシ−1−[4−[4−(2−ヒドロキシ−2−メチループロピオニル)ベンジル]フェニル]−2−メチルプロパン−1−オン、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)ブタン−1−オン、2−ジメチルアミノ−2−(4−メチルベンジル)−1−(4−モルフォリン−4−イル−フェニル)ブタン−1−オン、3,6−ビス(2−メチル−2−モルホリノプロピオニル)−9−n−オクチルカルバゾール、フェニルグリオキシ酸メチル、エチルアントラキノン及びフェナントレンキノン等の芳香族ケトン化合物;
ベンゾフェノン、2−メチルベンゾフェノン、3−メチルベンゾフェノン、4−メチルベンゾフェノン、2,4,6−トリメチルベンゾフェノン、4−フェニルベンゾフェノン、4−(メチルフェニルチオ)フェニルフェニルメタン、メチル−2−ベンゾフェノン、1−[4−(4−ベンゾイルフェニルスルファニル)フェニル]−2−メチル−2−(4−メチルフェニルスルフォニル)プロパン−1−オン、4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン及び4−メトキシ−4′−ジメチルアミノベンゾフェノン等のベンゾフェノン系化合物;
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、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド、エチル(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フェニルフォスフィネート及びビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルフォスフィンオキサイド等のアシルホスフィンオキサイド化合物;
チオキサントン、2−クロロチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、1−クロロ−4−プロピルチオキサントン、3−[3,4−ジメチル−9−オキソ−9H−チオキサントン−2−イル−オキシ]−2−ヒドロキシプロピル−N,N,N―トリメチルアンモニウムクロライド及びフルオロチオキサントン等のチオキサントン系化合物等が挙げられる。
これら化合物の中でも、α−ヒドロキシフェニルケトン類が、大気下において、薄膜のコーティングであっても表面硬化性が良好で好ましく、具体的には、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、及び2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オンがより好ましい。
又、硬化膜の膜厚を厚くする必要がある場合、例えば50μm以上とする必要がある場合は、硬化膜内部の硬化性を向上させる目的で、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、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド、エチル−(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フェニルフォスフィネート及びビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルフォスフィンオキサイド等のアシルホスフィンオキサイド化合物や、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)ブタンー1−オン、2−ジメチルアミノ−2−(4−メチルベンジル)−1−(4−モルフォリン−4−イル−フェニル)−ブタン−1−オン等を併用することが好ましい。
(E)成分の含有割合は、硬化性成分合計量100重量部に対して0.1〜20重量部が好ましく、より好ましくは1〜10重量部である。(E)成分の割合を0.1重量部以上にすることで、組成物の光硬化性を良好にし、密着性に優れるものとすることができ、20重量部以下とすることで、硬化膜の内部硬化性が良好にすることができ、基材との密着性を良好にすることができる。
2)光酸発生剤
光酸発生剤は、本成分を含む組成物に活性エネルギー線を照射することで酸を発生する化合物である。本成分を用いることで、得られる硬化膜の基材に対する密着性が向上する。本発明の組成物の主反応は、ラジカル反応であるため、本成分がどのような関与をしているのかは不明であるが、金属基材表面に対して、何らかの改質作用をしているものと推測される。
光酸発生剤としては、光カチオン重合開始剤として知られている化合物を使用することができる。具体的な例としては、スルホニウム塩、ヨードニウム塩、ジアゾニウム塩、セレニウム塩、ピリジニウム塩、フェロセニウム塩、ホスホニウム塩、及びチオピリニウム塩等のオニウム塩が挙げられるが、より好ましくは、芳香族スルホニウム塩及び芳香族ヨードニウム塩である。又、アニオン成分としては、BF4 -、PF6 -、AsF6 -、SbF6 -、及びB(C654 -等が挙げられるが、特に好ましくはPF6 -、及びB(C654 -である。
光酸発生剤は、市販されており、例えば下記の化合物が挙げられる。
芳香族スルホニウム塩としては、ダウ・ケミカル(株)製のサイラキュアーUVI−6992及びUVI−6974や、旭電化工業(株)製のアデカオプトマーSP−150、SP−152、SP−170、及びSP−172、サンアプロ(株)製のCPI−100P及びCPI−101A等が挙げられる。
芳香族ヨードニウム塩としては、GE東芝シリコーン社製UV−9380C、ローディア社製PHOTOINITIATOR2074、和光純薬工業(株)製WPI−116及びWPI−113、日本曹達(株)製CI−5102等が挙げられる。
光酸発生剤の配合割合として、目的に応じて適宜設定すれば良く、硬化性成分合計量100重量部に対して、0.1〜20重量部が好ましく、より好ましくは0.5〜10重量部、特に好ましくは1〜5重量部である。光酸発生剤の配合割合を、0.1〜20重量部とすることにより、基材の腐食を防止したうえで、密着性を向上させることができる。
3)シランカップリング剤
シランカップリング剤は、硬化膜と基材との界面接着強度を改善する目的で配合する。
シランカップリング剤としては、基材との接着性向上に寄与できるものであれば特に限定されるものではない。
シランカップリング剤としては、具体的には、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−トリエトキシシリル-N-(1,3−ジメチル-ブチリデン)プロピルアミン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。
シランカップリング剤の配合割合は、目的に応じて適宜設定すれば良く、硬化性成分合計量100重量部に対して0.1〜10重量部が好ましく、より好ましくは1〜5重量部である。
配合割合を0.1重量部以上にすることで、組成物の接着力を向上させることができ、一方、10重量部以下とすることで、接着力の経時変化を防止することができる。
4)酸化防止剤
酸化防止剤は、硬化膜の耐熱性、耐候性等の耐久性を向上させる目的で配合する。
酸化防止剤としては、たとえばフェノール系酸化防止剤やリン系酸化防止剤、硫黄系酸化防止剤等が挙げられる。
フェノール系酸化防止剤としては、たとえば、ジt−ブチルヒドロキシトルエン等のヒンダードフェノール類を挙げることができる。市販されているものとしては、(株)アデカ製のAO−20、AO−30、AO−40、AO−50、AO−60、AO−70、AO−80等が挙げられる。
リン系酸化防止剤としては、トリアルキルホスフィン、トリアリールホスフィン等のホスフィン類や、亜リン酸トリアルキルや亜リン酸トリアリール等が挙げられる。これらの誘導体で市販品としては、たとえば(株)アデカ製、アデカスタブPEP−4C、PEP−8、PEP−24G、PEP−36、HP−10、260、522A、329K、1178、1500、135A、3010等が挙げられる。
硫黄系酸化防止剤としては、チオエーテル系化合物が挙げられ、市販品としては(株)アデカ製AO−23、AO−412S、AO−503A等が挙げられる。
これらは1種を用いても2種類以上を用いてもよい。これら酸化防止剤の好ましい組合せとしては、フェノール系酸化防止剤とリン系酸化防止剤との併用、及びフェノール系酸化防止剤と硫黄系酸化防止剤の併用が挙げられる。
酸化防止剤の配合割合としては、目的に応じて適宜設定すれば良く、硬化性成分合計量100重量部に対して0.01〜5重量部が好ましく、より好ましくは0.1〜1重量部である。
配合割合を0.1重量部以上とすることで、組成物の耐久性を向上させることができ、一方、5重量部以下とすることで、硬化性や密着性を良好にすることができる。
5)光安定剤
本発明に用いられる光安定剤としては、たとえばヒンダードアミン系光安定剤等が挙げられる。市販品としては、BASF社製、TINUVIN 111FDL、TINUVIN123、TINUVIN 144、TINUVIN 152、TINUVIN 292、TINUVIN 5100等が挙げられる。これら酸化防止剤は1種を用いても2種類以上を用いてもよい。
光安定剤の配合割合は、目的に応じて適宜設定すれば良く、硬化性成分合計量100重量部に対して0.01〜5重量部が好ましく、より好ましくは0.1〜1重量部である。0.01重量部以上にすることで、組成物から得られるコーティング膜の耐久性を向上させることができ、5重量部以下とすることで良好な硬化性が得られる。
6)紫外線吸収剤
紫外線吸収剤は、硬化膜の耐光性を向上させる目的で配合する。
紫外線吸収剤としては、BASF社製TINUVIN400、TINUVIN405、TINUVIN460、TINUVIN479等のトリアジン系紫外線吸収剤や、TINUVIN900、TINUVIN928、TINUVIN1130等のベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤を挙げることができる。
紫外線吸収剤の配合割合としては、目的に応じて適宜設定すれば良く、硬化性成分合計量100重量部に対して0.01〜5重量部が好ましく、より好ましくは0.1〜1重量部である。配合割合を0.01重量%以上とすることで、硬化膜の耐光性を良好なものとすることができ、一方、5重量%以下とすることで、組成物の硬化性に優れるものとすることができる。
7)粘着性付与剤
本発明の組成物には、基材に対する密着性をさらに向上させる目的で、粘着付与剤(タッキファイヤー)を添加することもできる。
これらの種類は特に限定されず、例えば、ロジン系樹脂、ロジンフェノール系樹脂、テルペン系樹脂、石油樹脂、フェノール系樹脂、ケトン系樹脂、アミド系樹脂、エポキシ系樹脂等が挙げられる。具体的には、ロジン系樹脂としては、例えば、ガムロジン、ウッドロジン、トール油ロジン等の原料ロジン類の他、これらに対応するロジン誘導体が挙げられる。ロジンフェノール系樹脂としては、例えば、ガムロジン、ウッドロジン、トール油等のロジンとフェノールとを共重合したロジンフェノール樹脂の他、これらに対応するロジンフェノール系樹脂をエステル化、水素添加、不均化、二量化したロジンフェノール樹脂等が挙げられる。テルペン系樹脂としては、例えば、α−ピネン、β―ピネン等のテルペンを重合したテルペン樹脂等が挙げられる。石油樹脂としては、例えば、脂肪族炭化水素系石油樹脂、例えば、芳香族炭化水素系石油樹脂、例えば、ノルボルネン樹脂等の脂環式炭化水素系石油樹脂等が挙げられる。フェノール系樹脂としては、例えば、フェノール、クレゾール等のフェノール類と、アルデヒドとを重縮合したフェノール樹脂等が挙げられる。ケトン系樹脂としては、例えば、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセトフェノン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン等のケトンと、ホルムアルデヒドとを重縮合したケトン樹脂等が挙げられる。アミド系樹脂としては、例えば、ヘキサメチレンジアミン、デカメチレンジアミン、ドデカメチレンジアミン、2,2,4−又は2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジアミン、1,3−又は1,4−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、ビス(p−アミノシクロヘキシルメタン)、m−又はp−キシリレンジアミン等のジアミンと、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、テレフタル酸、イソフタル酸等のジカルボン酸とを重縮合したポリアミド、例えば、ε−アミノカプロン酸、11−アミノウンデカンカルボン酸等のアミノカルボン酸が重縮合したポリアミド、例えば、ε−カプロラクタム、ω−ラウロラクタム等のラクタムが重縮合したポリアミド等が挙げられる。エポキシ系樹脂としては、例えば、ソルビトールポリグリシジルエーテル、ポリグリコールポリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル等が挙げられる。
粘着付与剤の配合割合としては、目的に応じて適宜設定すれば良く、硬化性成分合計量100重量部に対して5〜100重量部が好ましい。粘着付与剤は、組成物中に均一に存在していてもよいし、偏在していてもよい。又、組成物のヘイズについても、活性エネルギー線硬化に支障がない範囲であれば特に制限されない。
8)チオール化合物
本発明の組成物は、硬化膜が基材に対する密着性に優れるものであるが、さらなる密着性向上の目的や基材の種類に従い、必要に応じてチオール化合物を添加することができる。チオール化合物は、硬化過程において、硬化膜と基材界面との応力を緩和し密着性をさらに向上させることができる。
チオール化合物は、分子中にチオール基が一つの単官能チオール化合物と、分子中に複数のチオール基を有する多官能チオール化合物のいずれも用いることができる。具体的なものとしては、チオグリコール酸、チオグリコール酸モノエタノールアミン、チオグリコール酸メチル、チオグリコール酸オクチル、チオグリコール酸メトキシブチル、エチレングリコールビスチオグリコレート、ブタンジオールビスチオグリコレート、ヘキサンジオールビスチオグリコレート、トリメチロールプロパントリスチオグリコレート、ペンタエリスリトールテトラキスチオグリコレート、3−メルカプトプロピオン酸、メルカプトプロピオン酸メチル、メルカプトプロピオン酸メトキシブチル、メルカプトプロピオン酸オクチル、メルカプトプロピオン酸トリデシル、エチレングリコールビスチオプロピオネート、ブタンジオールビスチオプロピオネート、トリメチロールプロパントリスチオプロピオネート、ペンタエリスリトールテトラキスチオプロピオネート、ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトブチレート)、トリメチロールプロパントリス(3−メルカプトブチレート)及びトリメチロールエタントリス(3−メルカプトブチレート)等を挙げることができる。
これらの中でも、組成物の保存安定性が要求される場合には、ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトブチレート)、トリメチロールプロパントリス(3−メルカプトブチレート)及びトリメチロールエタントリス(3−メルカプトブチレート)等の2級チオールを使用することが好ましい。
チオール化合物の配合割合としては、硬化性成分合計量100重量部に対して0.1〜30重量部であることが好ましく、より好ましくは1〜10重量部である。添加部数を0.1重量部以上とすることで基材に対する密着性が改善でき、30重量部以下とすることで良好な耐溶剤性が得られる。
9)可塑剤
本発明の組成物には、基材に対する密着性をさらに向上させる目的で、可塑剤を添加することもできる。
可塑剤として、本発明の組成物における必須成分と相溶するものが好ましく、ポリマー、オリゴマー、フタル酸エステル類及びヒマシ油類等を挙げることができる。
オリゴマー又はポリマーとしては、ポリイソプレン系、ポリブタジエン系又はキシレン系のオリゴマー又はポリマーを例示できる。これらオリゴマー又はポリマーは市販されており、(株)クラレ製LIRシリーズ、デグッサ社製ポリオイルシリーズ等が挙げられる。
可塑剤の配合割合は、目的に応じて適宜設定すれば良く、硬化性成分合計量100重量部に対して300重量部以下が好ましく、より好ましくは200重量部以下である。
10)フィラー
本発明の組成物は、コーティング剤で通常使用されるフィラーを使用することができる。
さらに、得られる硬化膜に絶縁性が要求される場合には、不良個所検出の目的等で部分的に抵抗値を下げる目的で、フィラーとしてアセチレンブラック等のカーボンブラックや、カーボンナノチューブ等を添加してもよい。
フィラーの配合割合は、目的に応じて適宜設定すれば良く、硬化性成分合計量100重量部に対して50重量部以下が好ましく、より好ましくは20重量部以下である。
カーボンブラックとしては、種々の化合物を使用することができる。具体的には、三菱化学(株)製#2650、#2600、#2350、#2300、#1000、#980、#970、#960、#950、#900、#850、MCF88、MA600、#750B、#650B、#52、#47、#45、#45L、#44、#40、#33、#32、#30、#25、#20、#10、#5、#95、#85、#260、MA77、MA7、MA8、MA11、MA100、MA100R、MA100S、MA230、MA220、MA14、#4000B、#3030B、#3050B、#3250B、#3230B、#3400B、オリオン・エンジニアド・カーボンズ社製Color Black FW200、Color Black FW2、Color Black FW2V、Color Black FW1、Color Black FW18、Special Black 6、Color Black S170、Color Black S160、Special Black5、Special Black4、Special Black4A、Printex 150T、Printex U、Printex V、Printex 140U、Printex 140V、Printex 95、Printex 90、Printex 85、Printex 80、Printex 75、Printex 55、Printex 45、Printex 40、Printex P、Printex 60、Printex L6、Printex L、Printex 300、Printex 30、Printex ES23、Printex 3、Printex 35、Printex 25、Printex 200、Printex A、Printex G、Printex XE2等を挙げることができる。
カーボンブラックを使用する場合の配合割合としては、硬化性成分合計量100重量部に対して5重量部以下が好ましく、2重量部以下が好ましい。
カーボンナノチューブとしては、種々の化合物を使用することができ、単層カーボンナノチューブ及び多層カーボンナノチューブのいずれも使用することができる。
多層カーボンナノチューブとしては、具体的には、バイエルマテリアルサイエンス社製Baytubes C70P、C150P等、NANOCS社製CNTM5、CNTM15、CNTM30、CNTM40、CNTM60等、昭和電工(株)製VGCF−H等を挙げることができる。
単層カーボンナノチューブとしては、KH Chemicals社製カーボンナノチューブである、KH SWCNT HP、シグマ−アルドリッチ社製SWeNT CG100、SG65、SG76、CG200等を挙げることができる。
カーボンナノチューブを使用する場合の好ましい配合割合としては、硬化性成分合計量100重量部に対して5重量部以下、より好ましくは0.01重量部以下が好ましい。当該配合割合とすることで、カーボンナノチューブが凝集して塊となってしまい、コーティング剤組成物のハンドリング性が損なわれてしまうことを防止することができる。
又、カーボンブラックやカーボンナノチューブを1重量部以上用いる場合は、組成物に紫外線や可視光線が透過しにくくなるため、電子線を照射して硬化させることが好ましい。
11)蛍光剤・色素・顔料
本発明の組成物は、硬化膜が透明な所謂クリアコート剤として使用することができるが、基材上において、組成物を基材に塗工した後に塗膜の有無を確認したり、活性エネルギー線照射後に硬化膜の有無を目視等で確認する目的で、蛍光剤、色素又は/及び顔料を添加してもよい。
蛍光剤の具体例としては、ベンゾオキサゾリルチオフェン誘導体及びジスチリル・ビフェニル誘導体等を挙げることができる。
蛍光光剤は市販されており、例えば、BASF社製、UVITEX OB、UVITEX NFW Liquid等が挙げられる。
色素の具体例としては、油溶性タール色素、カロテン色素及びアナトー色素等が挙げることができる。
顔料としては、有機顔料及び無機顔料等が挙げられる。
有機顔料の具体例としては、トルイジンレッド、トルイジンマルーン、ハンザエロー、ベンジジンエロー及びピラゾロンレッド等の不溶性アゾ顔料;リトールレッド、ヘリオボルドー、ピグメントスカーレット及びパーマネントレッド2B等の溶性アゾ顔料;アリザリン、インダントロン及びチオインジゴマルーン等の建染染料からの誘導体;フタロシアニンブルー及びフタロシアニングリーン等のフタロシアニン系有機顔料;キナクリドンレッド及びキナクリドンマゼンタ等のキナクリドン系有機顔料、ペリレンレッド及びペリレンスカーレット等のペリレン系有機顔料;イソインドリノンエロー及びイソインドリノンオレンジ等のイソインドリノン系有機顔料;ピランスロンレッド及びピランスロンオレンジ等のピランスロン系有機顔料;チオインジゴ系有機顔料;縮合アゾ系有機顔料;ベンズイミダゾロン系有機顔料;キノフタロンエロー等のキノフタロン系有機顔料、イソインドリンエロー等のイソインドリン系有機顔料;並びにその他の顔料として、フラバンスロンエロー、アシルアミドエロー、ニッケルアゾエロー、銅アゾメチンエロー、ペリノンオレンジ、アンスロンオレンジ、ジアンスラキノニルレッド及びジオキサジンバイオレット等が挙げられる。
又、前記無機顔料の具体例としては、酸化チタン、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、亜鉛華、硫酸鉛、黄色鉛、亜鉛黄、べんがら(赤色酸化鉄(III))、カドミウム赤、群青、紺青、酸化クロム緑、コバルト緑、アンバー、チタンブラック及び合成鉄黒等を挙げることができる。尚、前記フィラーで例示したカーボンブラックは、無機顔料としても使用することができる。
蛍光剤を用いた場合には、組成物の塗膜又は硬化膜を有する基材表面にブラックライトやUV−LEDを照射することで硬化膜の有無を容易に判別でき、色素を用いた場合は、目視により簡便に硬化膜の有無を判別することができる。
蛍光剤及び色素のいずれを使用するかは、目的に応じて適宜設定すれば良い。判定しやすさの観点からは色素が好ましいが、組成物の硬化速度や内部硬化性を低下させる場合がある。一方、蛍光剤は、たとえば0.0001重量部というような極めてわずかな添加部数でも感度よく判定でき、さらに組成物の硬化速度や内部硬化性への影響がほとんどないため、より好ましい。
蛍光剤及び色素の配合割合としては、多くなりすぎると、活性エネルギー線として紫外線や可視光線を用いた場合に組成物の硬化性を悪化させる恐れがあるため、なるべく少量の添加とすることが好ましい。
蛍光剤及び色素の配合割合としては、いずれの場合も硬化性成分合計量100重量部に対して1重量部以下が好ましく、より好ましくは0.1重量部以下である。
12)分散剤
本発明の組成物にカーボンブラック等のフィラーや顔料等を配合する場合、これらの沈降や凝集を防ぐために分散剤を添加することもできる。
分散剤の使用量はフィラー及び顔料等の合計量100重量部に対して0.001〜10重量部が好ましく、0.01〜5重量部がより好ましい。
分散剤としては、低分子量の共重合体が挙げられる。分子中にカルボン酸を持つものや、アミン又はアンモニウム塩を持つもの、あるいはこれらの両方を持つもの、ポリエーテル、ポリエーテル重合物のリン酸エステル、変性ポリエステル、脂肪酸誘導体、大豆レシチン変性物などが使用でき、これらにシリコーン系添加剤が含まれていてもよい。
具体例としては、ビックケミー・ジャパン株式会社製DISPERBYK−170/171、DISPERBYK−174、DISPERBYK−180、DISPERBYK−182、DISPERBYK−183/185、DISPERBYK−184、DISPERBYK−2000、DISPERBYK−2001、DISPERBYK−2008、DISPERBYK−2009、DISPERBYK−2025、DISPERBYK−2050、DISPERBYK−2070、DISPERBYK−2096、DISPERBYK−2150、DISPERBYK−2155、DISPERBYK−2163、DISPERBYK−2164、BYK−P104/P104S、BYK−P105、BYK−9076、BYK−9077、BYK−220S、ANTI−TERRA−U/U100、ANTI−TERRA−204/205、DISPERBYK−204/205、DISPERBYK−101、DISPERBYK−102、DISPERBYK−103、DISPERBYK−106、DISPERBYK−108、DISPERBYK−109、DISPERBYK−110/111、DISPERBYK−112、DISPERBYK−116、DISPERBYK−130、DISPERBYK−140、DISPERBYK−142、DISPERBYK−145、DISPERBYK−161、DISPERBYK−162/163、DISPERBYK−164、DISPERBYK−166、DISPERBYK−167、DISPERBYK−168等、エボニックデグサ社製、TEGO Dispers 610、TEGO Dispers 610S、TEGO Dispers 630、TEGO Dispers 650、TEGO Dispers 655、TEGO Dispers 652、TEGO Dispers 662C、TEGO Dispers 670、TEGO Dispers 685、TEGO Dispers 700、TEGO Dispers 710等、共栄社化学(株)製フローレンDOPA−15B、DOPA−15BHFS、DOPA−17HF、DOPA−22、DOPA−33、G−600、G−700、G−820、G−900、NC−500、KDG−2400、AF−205、AF−405、AF−505、AF−1000、AF−1005、NAF−250等、を挙げることができるが、これらに限定されない。
フィラーや顔料等を使用する場合において、これら分散剤を用いない場合は塗工前に撹拌することで均一な組成物とすることもできる。撹拌方法は特に限定されず任意の方法を用いることができるが、例としてはディスパー、遊星式撹拌脱泡装置、超音波撹拌装置等を挙げることができる。
13)帯電防止剤
本発明の組成物は、絶縁性に優れるものであるが、必要に応じて帯電防止剤を加えることにより、さらなる抵抗値の低減が可能となる。又、帯電防止剤を配合することにより硬化膜の抵抗値を低下させることで、不良個所を検出することができる。
帯電防止剤としては、電導性帯電防止剤が好ましい。電導性帯電防止剤としては、アルカリ金属塩、4級アンモニウム塩、イミダゾリウム塩及びピリジニウム塩等のカチオン性化合物、有機ホウ素錯体、並びにイオン性液体等が挙げられる。これらの帯電防止剤は、組成物中に溶解し、沈降することがない点でも好ましい。
電導性帯電防止剤としては、カチオン性化合物が好ましく、アルカリ金属塩が好ましい。アルカリ金属塩としては、さらにリチウム金属塩が好ましい。
リチウム金属塩の具体例としては、イミドリチウム、リチウムトリス(トリフルオロメタンスルホニル)メタン等のリチウムトリフレート及びトリフルオロメタンスルホン酸リチウム等が挙げられる。
カチオン性化合物としては、各種の市販品を利用することができる。
その具体例としては、例えば、吉村油化学(株)製のエリークLS−30、エリークPS−909及びエリークSEI−52等のアルキルアミン4級アンモニウム塩型帯電防止剤;
ライオンアクゾ(株)製のアーカードC−50、アーカードT−50、第一工業製薬(株)製のカチオーゲンL、コルコート(株)製のコルコートNR−121X、コルコートNR−121X−9、コルコートNR−121X−9IPA及びサンノプコ(株)製のノプコスタット092等の4級アンモニウム塩型帯電防止剤;
サンノプコ(株)製のノプコスタットSN A−2等のイミダゾリン型帯電防止剤;並びに
三光化学工業(株)製のサンコノールMEK−50R(化学名:リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド)、サンコノールPETA−20R、サンコノールA600−30R、サンコノールPEO−20R、サンコノールA600−50R及びサンコノールA400−50R等のアルカリ金属塩型帯電防止剤等が挙げられる。
帯電防止剤の含有割合としては、硬化性成分合計量100重量部に対して0.5〜15重量部が好ましく、より好ましくは1〜10重量部である。
帯電防止剤は、さらに色素を組み合わせることにより、視認性も向上させることができる。
帯電防止剤と併用する色素としては、前記と同様の化合物を挙げることができる。
帯電防止剤と色素の併用割合としては、0.0005〜2重量部が好ましい。
5.活性エネルギー線硬化型コーティング剤組成物
組成物の製造方法としては、前記(A)〜(D)成分を、必要に応じてさらにその他成分を、常法に従い攪拌・混合することにより製造することができる。
この場合、必要に応じて加熱することもできる。加熱温度としては、使用する成分、基材及び目的等に応じて適宜設定すれば良いが、30〜80℃が好ましい。
本発明の組成物は、金属基材上に塗工し硬化させた硬化膜が、炭酸ジアルキル及び環状カーボネート混合有機溶剤中に25℃24時間浸漬した後に金属基材から剥離しないものであることが好ましい。
前記炭酸ジアルキルと環状カーボネートの混合比としては、炭酸ジアルキル含有重量:環状カーボネート含有重量が、95:5〜55:45が好ましく、80:20〜60:40がより好ましい。
6.使用方法
本発明の組成物は、コーティング剤として種々の用途に使用することができる。特に、本発明の組成物は、基材変形に対する追従性、耐溶剤性を要求される用途に使用することができる。
本発明の組成物の使用方法としては、常法に従えば良く、基材上の一部又は全部に、本発明の組成物を塗工する工程、及び、塗工された組成物に活性エネルギー線を照射して硬化させる工程、を含む方法が例示される。
基材としては、金属及びプラスチックフィルム等が挙げられる。
本発明の組成物は、基金属基材のコーティング剤として好ましく使用することができる。
金属としては、導電性金属が好ましく、アルミニウム、銅等がより好ましい。基材形状としては、フイルム状、箔が好ましい。アルミ箔(アルミニウムを圧延した薄紙のように伸ばしたフイルム状アルミニウム、アルミホイルともいう。)、銅箔等がより好ましく、アルミニウム箔が特に好ましい。
プラスチックフィルム等における材質としては、例えばポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン、セルロース系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ABS樹脂、ポリアミド、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリビニルアルコール、トリアセチルセルロース、シクロオレフィンポリマー、ポリメチルメタクリレート、アクリル/スチレン樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体及び塩素化ポリプロピレン等が挙げられる。
本発明の組成物は、フイルム状基材のコーティング剤として好ましく使用することができる。
さらに、前記フイルム状基材が金属基材であるコーティング剤として好ましく使用することができ、さらに又、前記金属基材がアルミニウムであるコーティング剤として好ましく使用することができる。
基材に対する塗工は、従来知られている方法に従えばよく、ナチュラルコーター、ナイフベルトコーター、フローティングナイフ、ナイフオーバーロール、ナイフオンブランケット、スプレー、ディップ、キスロール、スクイーズロール、リバースロール、エアブレード、カーテンフローコーター、コンマコーター、グラビアコーター、マイクログラビアコーター、ダイコーター及びカーテンコーター等の方法が挙げられる。
本発明の組成物の基材への塗工厚さは、使用する基材及びコーティングされた材料の用途に応じて選択すればよいが、好ましくは1〜100μmであり、より好ましくは5〜40μmである。
又、基材に塗工する前に、層間接着力を大きくするために基材表面に活性化処理を行うことができる。表面活性化処理としてはプラズマ処理、コロナ放電処理、薬液処理、粗面化処理及びエッチング処理、火炎処理等が挙げられ、これらを併用してもよい。
塗工後の組成物に活性エネルギー線を照射して硬化膜を形成、即ちコーティング層を形成する。
活性エネルギー線としては、可視光線、紫外線、X線及び電子線等が挙げられるが、安価な装置を使用することができるため、紫外線が好ましい。
紫外線により硬化させる場合の光源としては、様々のものを使用することができ、例えば加圧或いは高圧水銀灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ、無電極放電ランプ、カーボンアーク灯及びLED等が挙げられる。
電子線により硬化させる場合には、使用できるEB照射装置としては種々の装置が使用でき、例えばコックロフトワルトシン型、バンデグラフ型及び共振変圧器型の装置等が挙げられる。
7.金属基材のコーティング剤及び硬化膜を有する金属基材の製造方法
前記した通り、本発明の組成物は、金属基材のコーティング剤として好ましく使用することができ、フィルム状金属基材のコーティング剤としてより好ましく使用することができる。
本発明の組成物を使用する硬化膜を有する金属基材の製造方法(以下、膜付き金属基材製造方法ともいう。)は、金属基材上の一部又は全部に、本発明の組成物を塗工する工程、及び、塗工された組成物に活性エネルギー線を照射して硬化させる工程を含む。
本発明の組成物及び膜付き金属基材製造方法で得られた硬化膜は、金属基材、特にフイルム状金属基材の変形に対する追従性や耐溶剤性に優れているため、PDP用電極保護材、電動自転車用基板回路保護材及びリチウムイオン電池等に用いる電極保護コーティング剤に好適に使用できる。
以下、金属基材製造方法について説明する。
1)金属基材
本発明の膜付き金属基材製造方法で使用する金属基材としては、アルミニウム、銅等が好ましい。基材形状としては、フイルム状、箔状が好ましい。アルミニウム箔、銅箔等がより好ましく、アルミニウム箔が特に好ましい。
用いられるフイルム状金属基材としては、PDP用電極保護材、電動自転車用基板回路保護材及びリチウムイオン電池の正極金属が好ましく、特にリチウムイオン電池用途においては金属基材としてアルミニウム箔が好適に用いられる。
本発明の膜付き金属基材製造方法により形成される金属基材上の硬化層は、前述の金属基材の変形に対する追従性や耐溶剤性に優れているだけではなく、絶縁コーティング剤としても優れた性能を有している。
2)塗工工程
本発明の膜付き金属基材製造方法は、金属基材上の一部又は全部に、本発明の組成物を塗工する工程(塗工工程)を含む。
金属基材に対する塗工方法としては、従来知られている方法に従えばよく、前記と同様の方法が挙げられる。
この場合の本発明の組成物の基材上への塗工厚さは、使用する基材及びコーティングされたコーティング剤の用途に応じて選択すればよいが、好ましくは1〜100μmであり、より好ましくは5〜40μmである。
又、基材上への本発明の組成物の塗工は、必要に応じて、フイルム状金属基材上の一部又は全部に、塗工することが好ましい。
3)硬化工程
本発明の膜付き金属基材製造方法は、塗工された組成物に活性エネルギー線を照射して硬化させる工程(硬化工程)を含むことが好ましい。
この場合に用いられる活性エネルギー線としては、前記と同様のものを使用することができる。
本発明の組成物及び膜付き金属基材製造方法で形成された硬化膜は有機溶剤に対する耐性が良好である。本発明の組成物及び膜付き金属基材製造方法で形成された硬化膜は、種々の有機溶剤に対して良好な耐性を有し、特にリチウムイオン電池の電極材料において電解液として用いられるような有機溶剤に良好な耐性を有する。例えば、炭酸ジエチル等の炭酸ジアルキル、エチレンカーボネート等の環状カーボネート、並びにこれらの混合有機溶媒のような有機溶剤に対する耐性が良好である。
本発明の膜付き金属基材製造方法で形成された硬化膜は、炭酸ジアルキル及び環状カーボネート混合有機溶剤中に25℃24時間浸漬した後に、金属基材から剥離しない優れた性能を有している。
本発明の組成物を用いた本発明の膜付き金属基材製造方法により、所望のフイルム状金属基材上に硬化した絶縁コーティング層を製造することができる。本発明を用いて製造された絶縁コーティング層は優れた基材密着性、耐溶剤性、及び絶縁性を有している。
以下に実施例及び比較例を挙げ、本発明をより具体的に説明する。尚、以下の各例における「部」は重量部を意味する。
1.実施例1〜同18、比較例1〜同4(活性エネルギー線硬化型コーティング剤組成物の製造)
下記表1〜表3に示す成分を、表1〜表3に示す割合で、60℃で1時間加熱撹拌して溶解させ、活性エネルギー線硬化型コーティング剤組成物を製造した。
Figure 0006107640
Figure 0006107640
Figure 0006107640
表1〜表3における数字は部数を意味する。又、表1〜表3における略号は、下記の通りである。
1)(A)成分
・OT−2501:ビスフェノールA型エポキシアクリレート〔東亞合成(株)製 OT−2501〕
・400EA:ポリエチレングリコール(平均繰り返し数=9)型エポキシアクリレート〔共栄社化学(株)製 エポキシエステル400EA〕
・40EM:エチレングリコール型エポキシメタクリレート〔共栄社化学(株)製 エポキシエステル40EM〕
・80MFA:グリセリン型エポキシアクリレート〔共栄社化学(株)製 エポキシエステル80MFA〕
2)(B)成分
・M−211B:ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物(EO付加モル数=4)ジアクリレート〔東亞合成(株)製 アロニックス M−211B〕
・M−305:ペンタエリスリトールトリアクリレート〔東亞合成(株)製 アロニックス M−305〕
・M−402:ジペンタエリスリトールペンタアクリレートとジペンタエリスリトールヘキサアクリレートの混合物〔東亞合成(株)製 アロニックス M−402〕
・M−8060:ポリエステルアクリレート〔東亞合成(株) 製 M−8060〕
・M−313:イソシアヌル酸エチレンオキサイド変性トリトリアクリレート及びイソシアヌル酸エチレンオキサイド変性トリトリアクリレートの混合物製品〔東亞合成(株)製 アロニックス M−313〕
・M−309:トリメチロールプロパントリアクリレート〔東亞合成(株)製 アロニックス M−309〕
・M−1200:ポリエステル系ウレタンアクリレート〔東亞合成(株)製 アロニックス M−1200〕
3)(C)成分
・IBXA:イソボルニルアクリレート〔共栄社化学(株)製 ライトアクリレートIB−XA〕
・THFA:テトラヒドロフルフリルアクリレート〔大阪有機化学工業(株) 製 ビスコート#150〕
・FA−512:ジシクロペンテニルオキシエチルアクリレート〔日立化成工業(株)製 FA−512AS〕
・ACMO:アクリロイルモルホリン〔(株)興人製 ACMO〕
・IBX:イソボルニルメタクリレート〔共栄社化学(株)製 ライトアクリレートIB−X〕
4)(D)成分
・HPA:2−ヒドロキシプロピルアクリレート〔共栄社化学(株)製 ライトエステルHOP−A〕
・#190:エチルカルビトールアクリレート〔大阪有機化学工業(株) 製 ビスコート#190〕
・HPMA:2−ヒドロキシプロピルメタクリレート〔共栄社化学 (株) 製 ライトエステルHOP〕
・HBA:4−ヒドロキシブチルアクリレート〔大阪有機化学工業(株)製 4−HBA〕
・DMAA:N,N−ジメチルアクリルアミド〔(株)興人製 DMAA〕
・P−2M:2−メタクリロイロキシエチルアシッドホスフェート〔共栄社化学(株)製 ライトエステルP−2M〕
・MAA:メタクリル酸〔三菱ガス化学(株)製 GE−110〕
・KBM503:3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン〔信越化学工業(株)製 KBM−503〕
5)(E)成分
・Irg184:1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(BASF社製 IRGACURE184)
・Dar1173:2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン (BASF社製 DAROCUR1173)
・Irg651:2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン(BASF社製 IRGACURE651)
・TPO:2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−フォスフィンオキサイド〔BASF社製 DAROCUR TPO〕
・IRG379:2−ジメチルアミノ−2−(4−メチル−ベンジル)−1−(4−モリフォリン−4−イル−フェニル)−ブタン−1−オン〔BASF社製 IRGACURE379EG〕
6)その他の成分
・OB:2,5−チオフェネジイルビス(5−tert−ブチル−1,3−ベンゾキサゾール〔BASF社製 UVITEX OB〕
・TMTP:トリメチロールプロパントリスチオプロピオネート〔淀化学(株)製 トリメチロールプロパントリスチオプロピオネート(TMTP)〕
・CPI:p−(フェニルチオ)フェニルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスフェートのプロピレンカーボネート溶液〔サンアプロ(株)製のCPI−100P〕
2.硬化膜を有する金属基材の製造
フィルム状金属基材としてアルミ箔〔日本製箔(株)製、商品名:ニッパクホイル(厚さ12μm)〕を用いて、以下の試験を行った。
前記で得られた組成物をバーコーター(#16〜18)により前記アルミ箔フィルム上に25μmの厚みに塗布し、120W/cm集光型の高圧水銀ランプ〔アイグラフィックス(株)製〕を用いて、コンベアスピ−ド10m/minで硬化させ、試験体である硬化膜を有する金属基材を製造した。
紫外線強度は1,250mW/cm2、積算光量は1,800mJ/cm2であった(いずれも光源波長365nmでの値)。
尚、塗工・活性エネルギー線照射は25℃で行った。
得られた試験体を長さ15cm、幅25mmに裁断し、以下の評価を行った。それらの結果を表4に示す。
1)評価方法
(1)初期密着性
試験体の硬化膜表面に、カッターを用いて、2mm角の碁盤目を100升作製し、その上にニチバン(株)製セロテープ(登録商標)を貼り付け、手で剥がして、硬化膜表面の残膜数を数えて評価した。密着性を以下の3水準で評価した。
◎:残膜数が80升以上であった。
○:残膜数が60以上80未満であった。
×:残膜数が59以下であった。
(2)耐変形密着性
試験体を、直径10mmの金属製の棒に巻き付け、アルミ箔が変形した時の硬化膜の追従性を、以下の2水準で評価した。
○:基材の変形に追従し剥がれなかった。
×:基材の変形に追従できずに剥がれた。
(3)耐溶剤性:外観
試験体を、炭酸ジエチル/エチレンカーボネート=70/30(重量比)混合液に一晩(25℃で24時間)浸漬し、取り出した後にエアーガンにより空気を吹き付けて表面の溶剤を揮散させ、硬化膜外観を目視で評価し、以下の3水準で評価した。
○:硬化膜外観が浸漬前と変化がなかった。
△:風圧により硬化膜表面が波打った。
×:硬化膜が剥がれていたものや、風圧で塗膜が剥がれた。
(4)耐溶剤性:絶縁性
前記外観を評価した試験体の硬化膜表面と、アルミ箔の非塗工部分とにテスターをあて、導通を調べ、以下の2水準で評価した。
○:導通がなく良好な絶縁性を維持していた。
×:導通が認められた。
Figure 0006107640
2)評価結果
本発明の組成物である実施例1〜18の組成物は、その硬化膜が、基材との密着性、変形に対する追従性に優れ、有機溶剤浸漬後の基材密着性や絶縁性にも優れるものであった。
さらに、蛍光増白剤を含む実施例13の組成物を用いて形成した硬化膜付き基材に、365nmのUV−LEDを備えた懐中電灯NS365HBS(ナイトライド・セミコンダクター(株)製)による照射を行うと、硬化膜部分は発光するが、硬化膜がない基材部分は発光せず、硬化膜の有無を容易に判別することができた。
これに対して比較例の組成物は、その硬化膜が、密着性、変形に対する追従性、有機溶剤浸漬後の基材密着性や絶縁性を満足できないものであった。
3)実施例19及び同20(カーボンブラックを含む活性エネルギー線硬化型コーティング剤組成物)
下記表5に示す成分を、60℃で1時間加熱撹拌して溶解させ、活性エネルギー線硬化型コーティング剤組成物を製造した。
尚、カーボンブラックとしては、三菱化学(株)製#3050B〔粒子径:50nm※カーボンブラック粒子を電子顕微鏡で観察して求めた算術平均径。比表面積:50m2/g※窒素吸着量からS−BET式で求めた比表面積(JISK6217)。以下、「#3050」という〕を使用した。
尚、実施例20では、さらに分散剤としてDISPERBYK−2001(ビック・ケミー(株)製、以下「DISP」という)を使用した。
得られた組成物を使用して、前記2.と同様の方法で硬化膜を有する金属基材を製造した。
得られた試験体を長さ15cm、幅25mmに裁断し、前記初期密着性、耐変形密着性及び耐溶剤性(外観)の評価を行った。
さらに、これらの実施例では、(株)アドバンテスト製 ULTRA HIGH RESISTANCE METER R8340(以下、「R8340」という)を用いて、硬化膜の(絶縁)抵抗値を測定した。
それらの結果を表6に示す。
本発明の組成物は、絶縁性に優れるものであるが、必要に応じてカーボンブラックを加えることで抵抗値の低減や塗布工程での視認性向上が可能となる。
Figure 0006107640
Figure 0006107640
4)実施例21及び同22(電導性帯電防止剤を含む活性エネルギー線硬化型コーティング剤組成物)
下記表7に示す成分を、60℃で1時間加熱撹拌して溶解させ、活性エネルギー線硬化型コーティング剤組成物を製造した。尚、尚、電導性帯電防止剤としては、三光化学工業(株)製サンコノールA600−50R(イミドリチウム系電導性帯電防止剤、イミドリチウム含有量50%、「A600」という)を使用した。
尚、実施例22では、さらに色素として下記色素を使用した。
・Kaya−B:青色色素(日本化薬(株)製Kayaset Blue A−2R)
得られた組成物を使用して、前記2.と同様の方法で硬化膜を有する金属基材を製造した。
得られた試験体を長さ15cm、幅25mmに裁断し、前記初期密着性、耐変形密着性及び耐溶剤性(外観)の評価を行った。
さらに、これらの実施例では、R8340を用いて、硬化膜の(絶縁)抵抗値を測定した。
それらの結果を表8に示す。
本発明の組成物は、絶縁性に優れるものであるが、必要に応じて電導性帯電防止剤を加えることで抵抗値の低減や塗布工程での視認性向上が可能となる。
Figure 0006107640
Figure 0006107640
本発明の組成物は、各種基材表面へのコーティング剤として、特に金属基材のコーティング剤としてPDP用電極保護材、電動自転車用基板回路保護材及びリチウムイオン電池の正極保護材等に好適に使用できる。

Claims (12)

  1. 硬化性成分として下記(A)〜(D)成分を含む組成物であって、
    硬化性成分合計量中に、(A)成分を10〜74重量%、(B)成分を1〜40重量%、(C)成分を25〜75重量%及び(D)成分を0〜30重量%の割合で含む
    フィルム状金属基材用活性エネルギー線硬化型コーティング剤組成物。
    (A)成分:エポキシ(メタ)アクリレート
    (B)成分:2個以上のエチレン性不飽和基を有する化合物であって、(A)成分以外の化合物
    (C)成分:非芳香族の環状炭化水素及び1個のエチレン性不飽和基を有する化合物
    (D)成分:(A)〜(C)成分以外のエチレン性不飽和化合物
  2. (C)成分の非芳香族の環状炭化水素が、脂環式構造及び/又は環状エーテルである請求項1に記載の活性エネルギー線硬化型コーティング剤組成物。
  3. さらに、(E)光ラジカル重合開始剤を、硬化性成分合計量100重量部に対して0.1〜20重量部を含む請求項1〜請求項2のいずれか1項に記載の活性エネルギー線硬化型コーティング剤組成物。
  4. さらに、蛍光剤、色素又は/及び顔料を含む請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の活性エネルギー線硬化型コーティング剤組成物。
  5. フィルム状金属基材上に塗工・硬化させた硬化膜が、炭酸ジアルキル及び環状カーボネート混合有機溶媒中に25℃で24時間浸漬したのちに、前記硬化膜が金属基材から剥離しないものである請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の活性エネルギー線硬化型コーティング剤組成物。
  6. 前記フィルム状金属基材がアルミニウムである請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の活性エネルギー線硬化型コーティング剤組成物。
  7. フィルム状金属基材表面に、請求項〜請求項のいずれか1項に記載の活性エネルギー線硬化型コーティング剤組成物の硬化膜が形成された硬化膜を有する金属基材。
  8. フィルム状金属基材上の一部又は全部に、請求項1〜請求項のいずれか1項に記載の活性エネルギー線硬化型コーティング剤組成物を塗工する工程、及び、
    塗工された組成物に活性エネルギー線を照射して硬化させる工程を含む
    硬化膜を有する金属基材の製造方法。
  9. 前記フィルム状金属基材がアルミニウムである請求項に記載の硬化膜を有する金属基材の製造方法。
  10. 記フィルム状金属基材が、リチウムイオン電池の正極金属である請求項に記載の硬化膜を有する金属基材の製造方法。
  11. 活性エネルギー線を照射して硬化させた硬化膜が、炭酸ジアルキル及び環状カーボネート混合有機溶剤中に25℃で24時間浸漬した後に、金属基材から剥離しない、請求項〜請求項10のいずれか1項に記載の硬化膜を有する金属基材の製造方法。
  12. 前記活性エネルギー線硬化型コーティング剤組成物が蛍光剤を含み、
    活性エネルギー線による硬化前又は後に、蛍光を利用して基材上における活性エネルギー線硬化型コーティング剤組成物の塗膜又は硬化膜の有無を確認する工程をさらに含む、
    請求項〜請求項11のいずれか1項に記載の硬化膜を有する金属基材の製造方法。
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