JP7217977B2 - 活性エネルギー線硬化型組成物 - Google Patents
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本実施形態の活性エネルギー線硬化型組成物は、活性エネルギー線の照射により硬化する。活性エネルギー線硬化型組成物は、(A)重合性化合物、(B)光重合開始剤、及び(C)添加剤を含有する。
重合性化合物は、活性エネルギー線が照射されると重合反応により硬化する化合物である。活性エネルギー線としては、例えば、紫外線(UV)、及び電子線(EB)が挙げられる。
単官能基を有する重合性化合物としては、例えば、(メタ)アクリレートが挙げられる。単官能(メタ)アクリレートとしては、例えば、ブチルシクロヘキサノールアクリレート、イソボルニルアクリレート、2-メチル-2-エチル-1,3-ジオキソラン-4-イルメチルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、4-t-ブチルシクロヘキシルアクリレート、カプロラクトン変性テトラヒドロフルフリルアクリレート、アクリロイルモルホリン、1,4-シクロヘキサンジメタノールモノアクリレート、2-ヒドロキシエチルアクリレート、2-ヒドロキシプロピルアクリレート、4-ヒドロキシブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、t-ブチルアクリレート、イソオクチルアクリレート、2-メトキシエチルアクリレート、メトキシトリエチレングリコールアクリレート、2-エトキシエチルアクリレート、3-メトキシブチルアクリレート、エトキシエトキシエチルアクリレート、ブトキシエチルアクリレート、エトキシジエチレングリコールアクリレート、メトキシジプロピレングリコールアクリレート、ジプロピレングリコールアクリレート、β-カルボキシルエチルアクリレート、エチルジグリコールアクリレート、トリメチロールプロパンフォルマルモノアクリレート、イミドアクリレート、イソアミルアクリレート、エトキシ化コハク酸アクリレート、トリフルオロエチルアクリレート、及びω-カルボキシポリカプロラクトンモノアクリレートが挙げられる。
重合性化合物は、活性エネルギー線の照射による反応性に優れるという観点から、下記(A1)第1重合性化合物と(A2)第2重合性化合物との少なくとも一方の重合性化合物を含むことが好ましい。
光重合開始剤は、活性エネルギー線の照射により重合性化合物の重合反応を開始させる。光重合開始剤は、活性エネルギー線を重合性化合物に照射することで、ラジカル、カチオン、アニオン等の活性種を生成する。光重合開始剤としては、光ラジカル重合型の光重合開始剤を用いることが好ましい。光ラジカル重合型の光重合開始剤としては、例えば、分子内開裂型の光重合開始剤、及び水素引き抜き型の光重合開始剤が挙げられる。光重合開始剤は、一種類又は二種類以上を使用することができる。
(B2)ケトスルホン系化合物としては、例えば、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ホニル)プロパン-1-オンが挙げられる。
添加剤は、(C1)グリセリルプロポキシトリ(メタ)アクリレート化合物、(C2)ビスフェノールAジグリシジルジ(メタ)アクリレート化合物、及び(C3)フェニル(メタ)アクリレート基を有する化合物から選ばれる少なくとも一種の化合物を含む。
活性エネルギー線硬化型組成物中における(C1)グリセリルプロポキシトリ(メタ)アクリレート化合物、(C2)ビスフェノールAジグリシジルジ(メタ)アクリレート化合物、及び(C3)フェニル(メタ)アクリレート基を有する化合物の合計の含有量は、照明光に対する活性エネルギー線硬化型組成物の安定性をより確保するという観点から、0.01質量%以上であることが好ましく、より好ましくは0.05質量%以上であり、さらに好ましくは0.5質量%以上である。活性エネルギー線硬化型組成物中における(C1)グリセリルプロポキシトリ(メタ)アクリレート化合物、(C2)ビスフェノールAジグリシジルジ(メタ)アクリレート化合物、及び(C3)フェニル(メタ)アクリレート基を有する化合物の合計の含有量は、活性エネルギー線を照射した際の硬化性をより高めるという観点から、10質量%以下であることが好ましく、より好ましくは8質量%以下であり、さらに好ましくは5質量%以下である。
活性エネルギー線硬化型組成物には、増感剤を含有させることもできる。増感剤としては、例えば、アミノアクリレート、トリメチルアミン、メチルジメタノールアミン、トリエタノールアミン、p-ジエチルアミノアセトフェノン、p-ジメチルアミノ安息香酸エチル、p-ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、N,N-ジメチルベンジルアミン、及び4,4´-ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノンが挙げられる。アミノアクリレートとしては、例えば、ダイセル・オルネクス社製の市販品(商品名:EBECRYL80、EBECRYL7100)東亜合成社製の市販品(商品名:アロンDA)、KJケミカルズ社製の市販品(商品名:DMAPAA)、及びサートマー社製の市販品(商品名:CN383、CN371NS、CN386、CN549NS、CN550、CN551NS、CN373)が挙げられる。トリメチルアミンは、トリメチルアミン溶液として東京化成工業社から市販されている。メチルジメタノールアミンとしては、例えば、HUNTSUMAN社製の市販品(NMDEA)が挙げられる。増感剤としては、例えば、Eutec社製の市販品(商品名:Photocure EDB、Photocure EHDB、Photocure EAB)が挙げられる。
活性エネルギー線硬化型組成物には、活性エネルギー線硬化型組成物の硬化性、硬化膜の光沢性、硬化膜の柔軟性、基材と硬化膜との密着性等の性能を高めるために、ポリマーを含有させることもできる。
ケトン樹脂としては、例えば、ケトン・アルデヒド縮合樹脂、ホルムアルデヒド等のアルデヒド化合物を反応させて得られたケトン樹脂、及びウレタン変性ケトン樹脂が挙げられる。ケトン樹脂としては、例えば、荒川化学工業社製の市販品(商品名:K-90)、EVONIK Industries AG社製の市販品(商品名:VariPlus AP、VariPlus SK、VariPlus 1201TF、VariPlus CA)が挙げられる。
アルキル硫酸エステル塩類としては、例えば、ドデシル硫酸ナトリウム、ドデシル硫酸トリ(2-ヒドロキシエチル)アンモニウム、及びオクタデシル硫酸ナトリウムが挙げられる。
スルホコハク酸エステル塩類としては、例えば、スルホコハク酸ジドデシルナトリウム、及びスルホコハク酸ジオクタデシルナトリウムが挙げられる。
イオン性界面活性剤のカチオン性界面活性剤としては、例えば、第四級アンモニウム塩類が挙げられる。第四級アンモニウム塩類としては、例えば、酢酸オクタデシルアンモニウム、ヤシ油アミン酢酸塩等のアルキルアミン塩類、塩化ドデシルトリメチルアンモニウム、塩化オクタデシルトリメチルアンモニウム、塩化ジオクタデシルジメチルアンモニウム、及び塩化ドデシルベンジルジメチルアンモニウムが挙げられる。
オキシラン重合体類としては、例えば、ポリ酸化エチレン、及びコ-ポリ酸化エチレン酸化プロピレンが挙げられる。
グリセリン脂肪酸エステル類としては、例えば、グリセリンオクタデカン酸エステル、グリセリン(9-オクタデセン酸)エステルが挙げられる。
グリコールエーテル類としては、例えば、プロピレングリコールメチルエーテル、及びエチルセロソルブが挙げられる。
脂肪族炭化水素類としては、n-ペンタン、n-ヘキサン、n-ヘプタン、n-オクタン、n-ノナン、n-デカン、n-ウンデカン、n-ドデカン、及びミネラルスピリットが挙げられる。
活性エネルギー線硬化型組成物中における表面張力調整剤の含有量は、0.001質量%以上であることが好ましく、より好ましくは0.01質量%以上である。活性エネルギー線硬化型組成物中における表面張力調整剤の含有量は、5質量%以下であることが好ましく、より好ましくは3質量%以下である。
活性エネルギー線硬化型組成物を基材に適用することで基材上に硬化膜を形成することができる。基材上に硬化膜を形成する方法としては、例えば、インクジェット印刷、オフセット印刷、ロールコーター印刷、フレキソ印刷、グラビア印刷、シルクスクリーン印刷、パッド印刷、スプレー塗布、及び刷毛塗布が挙げられる。
活性エネルギー線硬化型組成物に着色成分を含有させる場合、活性エネルギー線硬化型組成物をインクや塗料として用いることができる。この場合、硬化膜により、例えば、文字、写真、イラスト、図、又は記号を形成することができる。
(1)活性エネルギー線硬化型組成物は、(A)重合性化合物、(B)光重合開始剤、及び(C)添加剤を含有する。(C)添加剤は、(C1)グリセリルプロポキシトリ(メタ)アクリレート化合物、(C2)ビスフェノールAジグリシジルジ(メタ)アクリレート化合物、及び(C3)フェニル(メタ)アクリレート基を有する化合物から選ばれる少なくとも一種の化合物を含む。
(実施例1~24)
実施例1~24では、表1~3に示す組成となるように各原料を容器に入れ、40~50℃の湯浴中で固形物がなくなるまで撹拌した後、ガラス繊維ろ紙(アドバンテック東洋社製、商品名:GS-25)を用いてろ過することにより活性エネルギー線硬化型組成物を調製した。
“重合性化合物A1”は、(A1)第1重合性化合物であり、アクリル酸2-(2-ビニロキシエトキシ)エチル(日本触媒社製、商品名:VEEA)である。
“重合性化合物A3”は、1,6-ヘキサンジオールジアクリレート(サートマー社製、商品名:SR238NS)である。
“添加剤C2”は、(C2)ビスフェノールAジグリシジルジ(メタ)アクリレート化合物(RAHN社製、商品名:Genorad18)である。
“増感剤”は、アミン変性ポリエーテルアクリレート(ダイセル・オルネクス社製、商品名:EBECRYL80)である。
“表面張力調整剤”は、ポリエーテル変性シリコーンオイルであり、シリコンポリエーテルアクリレート(EVONIK Industries AG社製、商品名:TEGO RAD 2010)である。
比較例1~3では、表4に示すように組成を変更した以外は、実施例1~24と同様にして活性エネルギー線硬化型組成物を調製した。表4中、組成を示す数値の単位は、質量%である。
表4中の“ヒンダードアミン系重合禁止剤”は、テトラメチルピペリジルメタクリレート(日立化成社製、商品名:FA-712HM)である。
(照明光に対する安定性の評価)
実施例1の活性エネルギー線硬化型組成物5gを容量が20mLの透明のガラス瓶に入れた試料を準備した。次に、照明器具(逆富士二灯型照明器具)の直下に、光源とガラス瓶との距離が150cmになるように試料を配置し、照明器具を点灯して放置した。光源としては、蛍光灯(Panasonic社製、商品名:FLR40S D/M-X・36)を用いた。
照明光耐久時間が60分以上、120分未満の場合、照明光に対する安定性が優れる(4点)と判定した。
照明光耐久時間が30分未満の場合、照明光に対する安定性が劣る(2点)と判定した。
バーコーターを用いて、実施例1の活性エネルギー線硬化型組成物をコート紙(王子マテリア社製、商品名:OKスーパーポスト)上に塗布し、メタルハライドランプを用いて積算光量が150mJ/cm2の紫外線を照射し、厚さ15μmの硬化膜を得た。その後、硬化膜の表面を紙ワイパーで6kgf/cm2の圧力で10往復擦り、硬化性を下記判定基準に従い判定することで評価した。
10往復擦ると、硬化膜の表面がただれ、傷がついた場合、硬化性が劣る(×)と判定した。
実施例1の活性エネルギー線硬化型組成物の粘度をコーンプレート型粘度計(東機産業社製、商品名:RE-85)で測定した。次に、実施例1の活性エネルギー線硬化型組成物を、真空脱気装置を用いて、酸素センサー(隔膜形ガルバニ電池式酸素センサー、飯島電子工業社製、商品名:B-506)で測定した溶存酸素量が2.0±0.1ppmになるまで脱気した。空気を抜いた密閉容器内に脱気後の活性エネルギー線硬化型組成物を充填することで試料を得た。この試料を70℃の温度下で2週間保管し、保管前後の粘度の変化率から保管時の安定性を下記判定基準に従い判定することで評価した。
粘度変化率が4.0%以上、6.0%未満の場合、保管時の安定性がやや劣る(△)と判定した。
実施例2~24及び比較例1~3の活性エネルギー線硬化型組成物についても、実施例1の活性エネルギー線硬化型組成物と同様に、保管時の安定性の評価を行った。保管時の安定性の評価結果を表1~表4に示す。
Claims (3)
- 活性エネルギー線の照射により硬化する活性エネルギー線硬化型組成物であって、
(A)重合性化合物、(B)光重合開始剤、及び(C)添加剤を含有し、
前記(C)添加剤は、(C1)グリセリルプロポキシトリ(メタ)アクリレート化合物、(C2)ビスフェノールAジグリシジルジ(メタ)アクリレート化合物、及び(C3)フェニル(メタ)アクリレート基を有する化合物から選ばれる少なくとも一種の化合物と、(C4)フェノチアジン系化合物と、を含み、
前記活性エネルギー線硬化型組成物中における前記(A)重合性化合物の含有量は、60質量%以上であり、
前記活性エネルギー線硬化型組成物中における前記(C4)フェノチアジン系化合物の含有量は、0.005質量%以上であり、
前記(A)重合性化合物は、前記(C1)グリセリルプロポキシトリ(メタ)アクリレート化合物、前記(C2)ビスフェノールAジグリシジルジ(メタ)アクリレート化合物、及び前記(C3)フェニル(メタ)アクリレート基を有する化合物のいずれも含まず、
前記(B)光重合開始剤は、(B1)アシルフォスフィンオキサイド系化合物、(B2)ケトスルホン系化合物、(B3)チオキサントン系化合物、(B4)アルキルフェノン系化合物、(B5)チオフェニル系化合物、(B6)イミダゾール系化合物、及び(B7)トリアジン系化合物から選ばれる少なくとも一種の化合物を含み、
前記(C3)フェニル(メタ)アクリレート基を有する化合物は、下記一般式(2):
で表される化合物である、活性エネルギー線硬化型組成物。 - 前記(A)重合性化合物は、(A1)第1重合性化合物と、(A2)第2重合性化合物との少なくとも一方の重合性化合物を含み、
(A1)第1重合性化合物は、ビニルエーテル基及びアリルエーテル基の少なくとも一方のエーテル基と、(メタ)アクリロイル基とを有する化合物であり、
(A2)第2重合性化合物は、芳香族骨格を有する(メタ)アクリレート化合物である、請求項1に記載の活性エネルギー線硬化型組成物。 - 活性エネルギー線の照射により硬化する活性エネルギー線硬化型組成物であって、
(A)重合性化合物、(B)光重合開始剤、及び(C)添加剤を含有し、
前記(C)添加剤は、(C1)グリセリルプロポキシトリ(メタ)アクリレート化合物、(C2)ビスフェノールAジグリシジルジ(メタ)アクリレート化合物、及び(C3)フェニル(メタ)アクリレート基を有する化合物から選ばれる少なくとも一種の化合物と、(C4)フェノチアジン系化合物と、を含み、
前記活性エネルギー線硬化型組成物中における前記(A)重合性化合物の含有量は、60質量%以上であり、
前記活性エネルギー線硬化型組成物中における前記(C4)フェノチアジン系化合物の含有量は、0.005質量%以上であり、
前記(A)重合性化合物は、前記(C1)グリセリルプロポキシトリ(メタ)アクリレート化合物、前記(C2)ビスフェノールAジグリシジルジ(メタ)アクリレート化合物、及び前記(C3)フェニル(メタ)アクリレート基を有する化合物のいずれも含まず、
前記(A)重合性化合物は、(A1)第1重合性化合物と、(A2)第2重合性化合物との少なくとも一方の重合性化合物を含み、
(A1)第1重合性化合物は、ビニルエーテル基及びアリルエーテル基の少なくとも一方のエーテル基と、(メタ)アクリロイル基とを有する化合物であり、
(A2)第2重合性化合物は、芳香族骨格を有する(メタ)アクリレート化合物であり、
前記(B)光重合開始剤は、(B1)アシルフォスフィンオキサイド系化合物、(B2)ケトスルホン系化合物、(B3)チオキサントン系化合物、(B4)アルキルフェノン系化合物、(B5)チオフェニル系化合物、(B6)イミダゾール系化合物、及び(B7)トリアジン系化合物から選ばれる少なくとも一種の化合物を含む、活性エネルギー線硬化型組成物。
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