JP7289611B2 - 光硬化性組成物、及び製品 - Google Patents
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本発明に係る光硬化性組成物は、活性エネルギー線を照射した後、被着体に貼り合わせ可能な状態を保ち、嫌気状態にすると硬化が進行する光硬化性組成物である。ここで、「貼り合わせ可能な状態」とは、嫌気状態に曝されるまで、光硬化性組成物の少なくとも一部が液状若しくは粘着状を含む状態をいう。本発明に係る光硬化性組成物は、不透明材料同士の接着に用いることができ、かつ、貯蔵安定性に優れている。従来の光硬化性組成物は光を照射した瞬間に硬化するので被着体は光を透過する材料から構成されていなければならないだけでなく、被着体に塗布された従来の光硬化性組成物の全体に光を照射しなければならない。また、従来の嫌気性接着剤組成物は、構成成分に過酸化物を含むので、高い環境温度下では安定性が低く、容器内で硬化する場合がある。本発明者は、光照射直後であって嫌気状態にする前は被着体に貼り合わせ可能な状態を保ち、かつ、貯蔵安定性に優れた光硬化性組成物について検討していたところ、特定の化合物(本発明におけるB成分)と増感剤(本発明におけるC成分)との特定の組み合わせにより、光照射後は被着体に貼り合わせ可能な状態を保つと共に貯蔵安定性に優れた光硬化性組成物が得られることを初めて見出し、本発明を創出するに至った。以下、実施の形態に沿って詳細を説明する。
本発明に係る光硬化性組成物は、(A)不飽和二重結合を有する化合物と、(B)下記一般式(1)、一般式(2)、及び一般式(3)からなる群から選択される少なくとも1つの化合物と、(C)増感剤とを含有する。また、本発明に係る光硬化性組成物は、(D)金属塩、及び金属錯体からなる群から選択される少なくとも1種類の化合物を含有することもできる。
(A)不飽和二重結合を有する化合物は、構造中に不飽和二重結合を有する化合物であれば、様々なモノマー、オリゴマー、及び/又はポリマーを用いることができる。具体的に、(A)不飽和二重結合を有する化合物としては、分子中に少なくとも1つ以上のラジカル重合性の官能基(例えば、ビニル基)を含むモノマー、オリゴマー、及びポリマーが挙げられる。
(B)成分としては、上記の一般式(1)、一般式(2)、及び一般式(3)からなる群から選択される少なくとも1つの化合物が挙げられる。これら(B)成分は、単独で用いても、2種以上を併用してもよい。例えば、(B)成分としては、ジフェニルエタンジオン、1,7,7-トリメチルビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,3-ジオン、2,3-ブタンジオン、3-メチル2-ヒドロキシ-2-シクロペンテン-1-オン、パルミチン酸アスコルビル等が挙げられる。特に、貯蔵安定性に優れる点から一般式(1)で表される化合物を好適に用いることができ、一般式(1)で表される化合物の中でもジフェニルエタンジオンを用いることが好ましい。
(C)増感剤としては、様々な一重項増感剤、及び/又は三重項増感剤を用いることができる。具体的に(C)増感剤としては、例えば、ナフタレン、アントラセン、ピレン等の芳香族化合物誘導体、カルバゾール誘導体、芳香族カルボニル化合物、ベンゾフェノン誘導体、チオキサントン誘導体、クマリン誘導体等が挙げられる。一重項増感剤としては、ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、カルバゾール誘導体が好ましく、三重項増感剤としては、チオキサントン誘導体、ベンゾフェノン誘導体が好ましい。本発明では、チオキサントン誘導体がより好ましい。
本発明に係る光硬化性組成は、硬化促進剤を更に含有することもできる。硬化促進剤としては様々な硬化促進剤を用いることができる。例えば、硬化促進剤としては、o-ベンゾイックスルフィミド(サッカリン)を用いることができる。硬化促進剤の添加量は、(A)成分100重量部に対して0.1~10重量部であり、0.1~5重量部が好ましい。
本発明に係る光硬化性組成物には、その効果を阻害しない範囲で、(D)金属塩及び金属錯体からなる群から選択される少なくとも1種類の化合物、有機過酸化物、重合促進剤、光開始剤、増粘剤、充填剤、可塑剤、着色剤、増量剤、水分吸収剤、硬化触媒、引張特性等を改善する物性調整剤、補強剤、難燃剤、タレ防止剤、酸化防止剤、老化防止剤、紫外線吸収剤、溶剤、香料、顔料、染料、樹脂フィラー、及び/又はその他の添加剤を加えてもよい。
本発明に係る光硬化性組成物を製造する方法は特に制限はなく、例えば、(A)成分、(B)成分、及び(C)成分を所定量配合し、また、必要に応じて他の配合物質を配合し、脱気攪拌することにより製造できる。各成分及び他の配合物質の配合順は特に制限はなく、適宜決定できる。
本発明に係る製品は、上記において説明した光硬化性組成物を硬化させて得られる硬化物を含有して製造される。まず、本発明に係る光硬化性組成物を準備する(組成物準備工程)。すなわち、所定量の(A)成分、(B)成分、(C)成分、及び/又はその他の所定の添加剤を秤量し、混合することで硬化性組成物を準備する。
本実施の形態に係る光硬化性組成物は、特定の(B)成分を用いて(C)成分と組み合わせ、(A)成分と共に用いることにより、光照射後は被着体に貼り合わせ可能な状態を保ち、嫌気状態にすることで硬化が進行する不透明材料の接着に用いることができる組成物を実現できるだけでなく、貯蔵安定性に優れた組成物を実現できる。
実施例1に係る光硬化性組成物は、各配合物質を表1に示す配合割合で混合、撹拌して調製した。なお、表1において各配合物質の配合量は「g」で示している。また、配合物質の詳細は以下のとおりである。
(A成分:A1)イソボニルアクリレート(IBXA、大阪有機化学工業株式会社製)
(A成分:A2)4-ヒドロキシブチルアクリレート(4HBA、大阪有機化学工業株式会社製)
(B成分:B1)ジフェニルエタンジオン(ベンジル、東京化成工業株式会社製)
(B成分:B2)1,7,7-トリメチルビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,3-ジオン(カンファーキノン、和光純薬工業株式会社製)
(B成分:B3)2,3-ブタンジオン(ジアセチル、東京化成工業株式会社製)
(B成分:B4)3-メチル―2-ヒドロキシ-2-シクロペンテン-1-オン(シクロテン、東京化成工業株式会社製)
(B成分:B5)パルミチン酸アスコルビル(東京化成工業株式会社製)
(B’成分:B’1)3-ヒドロキシ-2-ブタノン(アセトイン、東京化成工業株式会社製)
(B’成分:B’2)2,3-ジヒドロキシブタン(東京化成工業株式会社製)
(B’成分:B’3)p-ジメチルアミノ安息香酸エチル(東京化成工業株式会社製)
(B’成分:B’4)クメンハイドロパーオキサイド(製品名パークミルH-80、日油株式会社製)
(C成分:C1)2,4-ジエチルチオキサントン(製品名カヤキュアDETX-S、日本化薬株式会社製)
(C成分:C2)ベンゾフェノン(東京化成工業株式会社製)
(硬化促進剤)o-ベンゾイックスルフィミド(サッカリン)
被着体としての冷間圧延鋼板(SPCC)を2枚準備し、各被着体表面をアセトンにより脱脂した。脱脂した第1の被着体表面に、厚さが約1mmになるように実施例1に係る光硬化性組成物を均一に塗布した。次に、第1の被着体に塗布された実施例1に係る光硬化性組成物に紫外線(UV)を照射した[照射条件1:UV-LEDランプ(波長365nm、照度:1000mW/cm2)、積算光量:2000mJ/cm2]。UV光照射後、1分以内に、脱脂済みの第2の被着体を、UV光が照射された光硬化性組成物を挟むように第1の被着体に貼り合わせ、試験片を作製した。続いて、この試験片を23℃50%RHの環境下で養生し、所定の時間経過後に試験片を指で押して一方の被着体に対し、他方の被着体がずれるか否かを評価した。
「◎」:1時間経過後に被着体がずれ動かない(硬化)。
「○」:1時間経過後は被着体がずれ動くが、24時間経過後には被着体がずれ動かない(硬化)。
「×」:24時間経過後であっても被着体がずれ動く(未硬化)。
また、貼合不可ではUV光を照射直後に光硬化組成物が硬化してしまい、第2の被着体が貼り合せられなかった。
実施例1に係る光硬化性組成物10gをガラス瓶に密閉した。そして、当該ガラス瓶を80℃の環境下に静置し、内容物の変化を評価した。貯蔵安定性試験の評価基準は以下のとおりである。
「○」:12時間経過後に内容物に変化がない。
「×」:12時間経過後に内容物の粘度の著しい増加、又はゲル化が観察される。
表1に示すように、配合物質を変更した以外は実施例1と同様の方法で光硬化性組成物を得た後、得られた光硬化性組成物の特性を実施例1と同様に評価した。その結果を表1に示す。ただし、実施例3におけるUV光の照射条件は以下のとおりである。
照射条件2:メタルハライドランプ コールドカットフィルタ装着、照度:140mW/cm2、積算光量:400mJ/cm2
実施例8に係る光硬化性組成物は、各配合物質を表2に示す配合割合で混合、撹拌して調製した。なお、表2において各配合物質の配合量は「g」で示している。また、配合物質の詳細は以下のとおりである。
(A成分:A1)イソボニルアクリレート(IBXA、大阪有機化学工業株式会社製)
(A成分:A2)4-ヒドロキシブチルアクリレート(4HBA、大阪有機化学工業株式会社製)
(A成分:A3)2-ヒドロキシエチルメタアクリレート(HEMA)
(B成分:B1)ジフェニルエタンジオン(ベンジル、東京化成工業株式会社製)
(B成分:B2)1,7,7-トリメチルビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,3-ジオン(カンファーキノン、和光純薬工業株式会社製)
(B成分:B3)2,3-ブタンジオン(ジアセチル、東京化成工業株式会社製)
(B成分:B4)3-メチル―2-ヒドロキシ-2-シクロペンテン-1-オン(シクロテン、東京化成工業株式会社製)
(B成分:B5)パルミチン酸アスコルビル(東京化成工業株式会社製)
(C成分)2,4-ジエチルチオキサントン(製品名カヤキュアDETX-S、日本化薬株式会社製)
(D成分:D1)オクチル酸鉄(3+)(製品名ニッカオクチックス鉄、日本化学産業株式会社製)
(D成分:D2)アセチルアセトンバナジウム(4+)(製品名ナーセムバナジウム、日本化学産業株式会社製)
(D成分:D3)ナフテン酸銅(2+)(製品名ナフテックス銅、日本化学産業株式会社製)
(D成分:D4)フェロセン(東京化成工業株式会社製)
(硬化促進剤)o-ベンゾイックスルフィミド(サッカリン)
(重合促進剤)オクチルアミン(n-オクチルアミン)(東京化成工業株式会社製)
(重合促進剤)ベンゾチアゾール(東京化成工業株式会社製)
不透明材料である被着体としてのポリ塩化ビニル(PVC)板を2枚準備し、各被着体表面をイソプロピルアルコールにより脱脂した。脱脂した第1の被着体表面に、厚さが約1mmになるように実施例8に係る光硬化性組成物を均一に塗布した。次に、第1の被着体に塗布された実施例8に係る光硬化性組成物に紫外線(UV)を照射した[照射条件1:UV-LEDランプ(波長365nm、照度:1000mW/cm2)、積算光量:2000mJ/cm2]。UV光照射後、1分以内に、脱脂済みの第2の被着体を、UV光が照射された光硬化性組成物を挟むように第1の被着体に貼り合わせ、試験片を作製した。続いて、この試験片を23℃50%RHの環境下で養生し、所定の時間経過後に試験片を指で押して一方の被着体に対し、他方の被着体がずれるか否かを評価した。
「◎」:1時間経過後に被着体がずれ動かない(硬化)。
「○」:1時間経過後は被着体がずれ動くが、24時間経過後には被着体がずれ動かない(硬化)。
「×」:24時間経過後であっても被着体がずれ動く(未硬化)。
調製した実施例8に係る光硬化性組成物10gを遮光容器に密閉した。そして、当該遮光容器を23℃の環境下に翌日まで(具体的には、12時間)静置し、内容物の外観を観察した。貯蔵安定性試験の評価基準は以下のとおりである。
「○」:光硬化性組成物の調製直後から変化なし。
「×」:著しい変色、又は遮光容器内でのゲル化が観察された。
表2に示すように、配合物質を変更した以外は実施例8と同様の方法で光硬化性組成物を得た後、得られた光硬化性組成物の特性を実施例8と同様に評価した。その結果を表2に示す。ただし、参考例におけるUV光の照射条件は以下のとおりである。
照射条件2:メタルハライドランプ コールドカットフィルタ装着、照度:330mW/cm2、積算光量:1100mJ/cm2、3パス照射
Claims (4)
- 光照射後に嫌気状態にすると硬化が進行し、過酸化物を含まない光硬化性組成物であって、
(A)不飽和二重結合を有するモノエステル類、ヒドロキシアルキルエステル類、及び多価エステル類から選択される少なくとも1つの化合物と、
(B)下記一般式(1)、一般式(2)、及び一般式(3)からなる群から選択される少なくとも1つの化合物と、
(C)増感剤と
を含有し、
前記一般式(1)で表される化合物が、ベンジル、カンファーキノン、又はジアセチルであり、
前記一般式(2)で表される化合物が、パルミチン酸アスコルビルであり、
前記一般式(3)で表される化合物が、シクロテンであり、
前記(C)増感剤が、チオキサントン骨格を有する化合物、チオキサントン誘導体、ベンゾフェノン骨格を有する化合物、又はベンゾフェノン誘導体であり(ただし、下記一般式(4)の化合物を除く)、
前記光照射の光が紫外線であり、前記光照射の照射エネルギーが10mJ/cm 2 以上20,000mJ/cm 2 以下である光硬化性組成物。
- 前記(B)の化合物が、前記一般式(1)で示される化合物であり、
(D)金属塩、及び金属錯体からなる群から選択される少なくとも1種類の化合物を更に含有する請求項1に記載の光硬化性組成物。 - 少なくとも活性エネルギーの照射直後、被着体に貼り合わせ可能な状態を保つ請求項1又は2に記載の光硬化性組成物。
- 請求項1~3のいずれか1項に記載の光硬化性組成物を硬化させて得られる硬化物を含有する製品。
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