JP7452598B2 - 水系エマルジョン組成物、硬化物及び積層体 - Google Patents
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Description
(項目1)
5個以上の(メタ)アクリロイル基を有するポリ(メタ)アクリレート(A)、
水酸基を有する(メタ)アクリレート(b1)、ポリイソシアネート(b2)及び水酸基を有するポリアルキレングリコール類(b3)を含む成分の反応物であるウレタン(メタ)アクリレート(B)及び
一般式(1)で表される構造を2個以上、及び一般式(1)中の基以外のアルキル基を1個以上含む光重合開始剤(C)
を含み、
(A)成分、(B)成分、及び(C)成分の総量100質量%(固形分換算)に占める
(B)成分の含有量(固形分換算)が、7~27質量%であり、
(C)成分の含有量(固形分換算)が、1~20質量%である、
水系エマルジョン組成物。
一般式(1):
*1は炭素原子との結合部位を示し、
*2は炭素原子又は水素原子との結合部位を示す。)
(項目2)
項目1に記載の水系エマルジョン組成物の硬化物。
(項目3)
項目2に記載の硬化物を有する積層体。
(A)成分は、5個以上の(メタ)アクリロイル基を有するポリ(メタ)アクリレートである。なお、(A)成分には(B)成分を含まない。
(1)ポリオールとイソシアネート基を有する(メタ)アクリレートとの反応物、
(2)ポリイソシアネートと水酸基を有する(メタ)アクリレートとの反応物、
(3)イソシアネート基を有する(メタ)アクリレートと水酸基を有する(メタ)アクリレートとの反応物
(4)ポリオールとポリイソシアネートとの反応物である末端水酸基のプレポリマーとイソシアネート基を有する(メタ)アクリレートとの反応物、及び
(5)ポリオールとポリイソシアネートとの反応物である末端イソシアネート基のプレポリマーと水酸基を有する(メタ)アクリレートとの反応物
から選択される1種以上等が例示される。
(B)成分は、水酸基を有する(メタ)アクリレート(b1)、ポリイソシアネート(b2)及び水酸基を有するポリアルキレングリコール類(b3)を含む成分の反応物であるウレタン(メタ)アクリレート(B)である。(B)成分として、特開2021-017592に記載されている(A)成分が例示される。
(b1)成分として、水酸基を有するグリセリン(メタ)アクリレート、水酸基を有するペンタエリスリトール(メタ)アクリレート、及び水酸基を有するポリメチロールプロパン(メタ)アクリレートから選択される1種以上等が例示される。
(b2)成分として、直鎖脂肪族ジイソシアネート、分岐脂肪族ジイソシアネート、脂環式ジイソシアネート、芳香族ジイソシアネート、これらジイソシアネートのビウレット体、イソシアヌレート体、アロファネート体、アダクト体、並びに、ビウレット体、イソシアヌレート体、アロファネート体及びアダクト体からなる群より選択される2種以上が反応して得られる複合体から選択される1種以上等が例示される。
(b3)成分は、水酸基を有するポリアルキレングリコール類である。
H-(OCH2CH2)n-OR
(式中、Rはアルキル基、アリル基、(メタ)アクリロイル基、アシル基のいずれかを示し、nは3~25の整数を示す。)
(C)成分は、一般式(1)で表される構造を2個以上、及び一般式(1)中の基以外のアルキル基を1個以上含む光重合開始剤(C)である。
本開示の水系エマルジョン組成物に4個以下の(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレート(D)(本開示において、「(D)成分」ともいう。)を含んでもよい。
本開示の水系エマルジョン組成物には、所望の特性を損なわない限り、必要に応じて架橋剤、レベリング剤、消泡剤、増粘剤、充填剤、酸化防止剤、耐水化剤、造膜助剤、pH調整剤、溶剤(水溶性有機溶剤、非水溶性有機溶剤)、乳化剤、分散剤、防腐剤、印刷適性向上剤、粘度調整剤、顔料、填料、耐油化剤、バリア剤、粘着付与剤等を含めてもよい。水溶性有機溶剤として、アルコール、ケトン等が例示される。アルコールとして、メタノール、エタノール、i-プロパノール、n-ブタノール、n-オクタノール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノ-n-ブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等が例示される。ケトンとして、アセトン、メチルエチルケトン等が例示される。非水溶性有機溶剤として、トルエン、キシレン等が例示される。本開示の水系エマルジョン組成物には溶剤を含めることは可能ではあるものの、含まなくても本開示の水系エマルジョン組成物は得られること、及び環境への影響も考慮すると、好ましくは本開示の水系エマルジョン組成物には溶剤を含めない。
撹拌装置、温度計及び冷却管を備えた反応容器に、ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート変性体(製品名「コロネートHXR」、東ソー(株)製)42.9部、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル(製品名「ユニオックスM-1000」、日油(株)製)51.0部、ペンタエリスリトールトリアクリレート及びペンタエリスリトールテトラアクリレートの混合物(製品名「アロニックスM-305」、東亞合成(株)製)63.5部、オクチル酸スズ0.04部、4-メトキシフェノール0.1部を仕込んだ後、約15分かけて、系内の温度を70℃に昇温した。次いで、同温度において、反応系内を1.5時間保温した後、60℃まで冷却した。そして、ペンタエリスリトールトリアクリレート及びペンタエリスリトールテトラアクリレートの混合物(製品名「アロニックスM-305」、東亞合成(株)製)27.6部、オクチル酸スズ0.07部を仕込んだ後、約15分かけて、系内の温度を75℃に昇温した。次いで、同温度において、反応系を1時間保持した後、4-メトキシフェノール0.1部を仕込んだ後、冷却して、ウレタンアクリレート(B)-1(本開示において、「(B)-1」ともいう。)とペンタエリスリトールトリアクリレート及びペンタエリスリトールテトラアクリレート(D)-1(本開示において、「(D)-1」ともいう。)の混合物(固形分100%)を得た。
(1)コロネートHXRのNCO%(21.85%)から、NCOの分子量42.0を用いて、NCO価(mmol/g)を計算した。
(2)ユニオックスM-1000(水酸基価56.1mgKOH/g)とアロニックスM-305(水酸基価115.0mgKOH/g)の水酸基価を、mmol/gに換算した。(水酸基価mgKOH/g)÷56.1にて計算した。
(3)各成分の仕込量中に含まれるNCO又は水酸基のmol数を、上記(1)および(2)で求めた数値(mmol/g)を用いて計算した。計算式は、各成分の仕込量(g)×各成分のmmol/g÷1000にて計算した。
(4)上記(3)で求めた数値であるコロネートHXRに含まれるNCOのmol数から、ユニオックスM-1000に含まれる水酸基のmol数を減算し、コロネートHXRとユニオックスM-1000の反応後の残存NCOのmol数を計算した。
(5)残存NCOのmol数(上記(4)で求めた数値)と、反応する成分(ペンタエリスリトールトリアクリレート)の分子量(298.29)を乗算し、残存NCOと反応する成分(ペンタエリスリトールトリアクリレート)の重量(g)を計算した。
(6)アロニックスM-305の総仕込量(g)から、上記(5)で求めた数値を減算し、アロニックスM-305中の未反応アクリレートの重量(g)を計算した。
(7)上記(6)で求めた数値÷全仕込重量(g)×100の計算式より、未反応アクリレートの質量%を計算し、これを未反応アクリレート(D)-1の比率とした。
(8)触媒および重合禁止剤の仕込量(g)から、反応に関与しない成分の比率を計算した。(0.17%)
(9)100%-(上記(9)で求めた数値)-(上記(10)で求めた数値)にて、ウレタンアクリレート(B)-1の比率を計算した。
攪拌機、温度計、還流冷却器を備えたフラスコに、(A)成分としてウレタンアクリレート(製品名「DPHA-40H」、日本化薬(株)製、(メタ)アクリロイル基の数:10個)を84.6部、(C)成分として製品名「Esacure KIP 150」(IGM Resins社製)を3.0部加え、85℃にて1時間、均一に撹拌し、完全に溶解させた後、(B)-1と(D)-1の混合物を12.4部添加し、均一に撹拌した後、40℃に保温した状態で、水13.6部を添加し、40℃にて1時間混練した後、固形分調整用に水172.1部を徐々に添加し乳化を行い、不揮発分35質量%の水系エマルジョン組成物(1)を得た。
表に記載の処方とした以外は実施例1と同様の工程を経て、水系エマルジョン組成物(2)~(8)及び(C1)~(C13)を得た。
基材(ABS樹脂、製品名「ABS(白)」、日本テストパネル(株)製、2mm厚)上に、水系エマルジョン組成物(1)を、硬化物の膜厚が約13μmとなるように#20バーコーターにて塗布し、60℃で10分乾燥させた。次いで、紫外線硬化装置(製品名「UBT-080-7A/BM」、(株)マルチプライ製、高圧水銀灯600mJ/cm2))で紫外線を照射(200mw/cm2、1000mJ/cm2)し、積層体(1)を得た。
水系エマルジョン組成物(1)を水系エマルジョン組成物(2)~(8)及び(C1)~(C13)にそれぞれ変更した以外は評価例1と同様の工程を経て、積層体(2)~(8)及び(C1)~(C13)を得た。
積層体(1)~(8)及び(C1)~(C13)の硬化物にマスタード(製品名「S&Bマスタード」、エスビー食品(株)製)を塗布し、60℃95Rh%の恒温恒湿器内に24時間静置した。マスタードを洗い流し、マスタード未塗布との色差(ΔE94)を下記条件で測定した。
(測定条件)
分光式色差計:製品名「SE6000」(日本電色工業(株)製)
モード:透過
常用標準白色版:SE37913A
積層体(1)~(8)及び(C1)~(C13)の硬化物と、水系エマルジョン組成物を塗布していない部分の基材との色差(ΔE94)を性能評価(1)と同一の条件で測定した。
水系エマルジョン組成物(1)~(8)及び(C1)~(C13)を4℃90日間保管し、水系エマルジョン組成物内の析出物の有無を確認し、下記評価基準で評価した。
〇:エマルジョン中に析出物がない。
×:エマルジョン中に析出物がある。
表中の含有量は、固形分換算の数値である。
UA:ウレタンアクリレート(製品名「DPHA-40H」、日本化薬(株)製)
DPHA:ジペンタエリスリトールペンタ/ヘキサアクリレート(製品名「アロニックスM-400」、東亞合成(株)製)
PETA:ペンタエリスリトールトリ/テトラアクリレート(製品名「アロニックスM-305」、東亞合成(株)製)
RE-1000L:界面活性剤(製品名「アミノイオンRE-1000L」、日本乳化剤(株)製)
Esa One:製品名「Esacure ONE」(IGM Resins社製)
Esa 150:製品名「Esacure KIP 150」(IGM Resins社製)
Omni 2959:1-[4-(2-ヒドロキシエトキシ)-フェニル]-2-ヒドロキシ-メチルプロパン(製品名「Omnirad 2959」、IGM Resins社製、一般式(1)の構造を1個有する光重合開始剤)
Omni 127:2-ヒドロキシ-1-(4-(4-(2-ヒドロキシ-2-メチルプロピオニル)ベンジル)フェニル)-2-メチルプロパン-1-オン(製品名「Omnirad 127」、IGM Resins社製、一般式(1)の構造を2個有する光重合開始剤)
Omni 907:2-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(製品名「Omnirad 907」、IGM Resins社製)
Omni 379:2-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(製品名「Omnirad 379」、IGM Resins社製)
Omni 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(製品名「Omnirad TPO」、IGM Resins社製)
OmniTPO-L:フェニル-(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-ホスフィン酸エチルエステル(製品名「Omnirad TPO-L」、IGM Resins社製)
Luna 100:2-ヒドロキシ-2-メチルプロピオフェノン(製品名「Lunacure100」、DKSHジャパン(株)製)
TR-305:1-[4-(フェニルチオ)フェニル]-3-シクロペンチルプロパン-1,2-ジオン-2-(o-ベンゾイルオキシム)(製品名「TR-PBG-305」、TRONLY社製)
Claims (3)
- 5個以上の(メタ)アクリロイル基を有するポリ(メタ)アクリレート(A)、
水酸基を有する(メタ)アクリレート(b1)、ポリイソシアネート(b2)及び水酸基を有するポリアルキレングリコール類(b3)を含む成分の反応物であるウレタン(メタ)アクリレート(B)及び
構造式(1)及び/又は構造式(2)を含む光重合開始剤(C)
を含み、
(A)成分、(B)成分、及び(C)成分の総量100質量%(固形分換算)に占める
(B)成分の含有量(固形分換算)が、7~27質量%であり、
(C)成分の含有量(固形分換算)が、1~20質量%であり、
(A)成分には、(B)成分は含まれず、
(B)成分の有する(メタ)アクリロイル基の数は、2個以上であり、
(b3)成分は、一般式(2)で表されるものである、
水系エマルジョン組成物。
一般式(2):
H-(OCH 2 CH 2 ) n -OR
(式中、Rはアルキル基、アリル基、(メタ)アクリロイル基、アシル基のいずれかを示し、nは3~25の整数を示す。)
構造式(1):
- 請求項1に記載の水系エマルジョン組成物の硬化物。
- 請求項2に記載の硬化物を有する積層体。
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