JP7841767B2 - 硬化性樹脂組成物及びその硬化物 - Google Patents

硬化性樹脂組成物及びその硬化物

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JP7841767B2 JP2024155130A JP2024155130A JP7841767B2 JP 7841767 B2 JP7841767 B2 JP 7841767B2 JP 2024155130 A JP2024155130 A JP 2024155130A JP 2024155130 A JP2024155130 A JP 2024155130A JP 7841767 B2 JP7841767 B2 JP 7841767B2
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Description

本発明は、特定の水酸基化のアクリレートおよび多価イソシアネートから得られるウレタンアクリレートと、異なる数のアルキレンオキシド単位を有する多官能アクリレートの混合物と、無機フィラーとを含む、硬化性樹脂組成物及びその硬化物に関する。
近年、液晶テレビ、携帯電話、通信機器、事務機器、生活機器等の多くの機器及びそれらの部品にポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂、ポリカーボネート(PC)樹脂、ポリ(メタ)クリル酸メチル(PMAまたはPMMA)樹脂等の樹脂製フィルム及び成型品がガラス製の基板及び成型品に代わって広く使用されている。これらの樹脂はガラスに比べ軽量であり加工も容易であるが、表面が傷つき易いことから、保護層を設けることが一般的に行われている。このため、保護層には、耐擦傷性または耐摩耗性が求められるが、このような保護層を設ける機器は、近年では、様々な環境で使用されることが想定され、これに伴い、保護層に対して様々な特性が求められるようになっている。
このような状況において、従来、樹脂基材のコーティング剤として、種々の硬化性樹脂組成物が提案されている。
例えば、高硬度と高屈曲を両立した被覆層を形成し得るコーティング剤を提供することを目的として、水酸基価の異なるペンタエリスリトールアクリレート(PETA)から合成されたウレタンアクリレートの混合物と、無機微粒子とを含む、活性エネルギー線硬化型コーティング剤が提案されている(特許文献1)。
また、高固形分であってもスプレー塗装に適した粘度を有し、紫外線吸収剤の析出が抑制され、耐候性及び耐温水性に優れた硬化物が得られ得る硬化性組成物を提供することを目的として、多分岐アクリレートと2官能ウレタンアクリレートと紫外線吸収剤と光重合性開始剤とを所定割合で含む、硬化性組成物が提案されている(特許文献2)。
また、ハードコート層の形成時または加工時にカールやクラックを発生させることなく、高硬度のハードコート層を形成し得る硬化性樹脂組成物を提供することを目的に、ノルボルナンジイソシアネート(a1)及び水酸基と(メタ)アクリロイル基を有する化合物(a2)の反応物であるウレタン(メタ)アクリレート(A)と、末端(メタ)アクリロイル基間にエトキシ構造が導入された2官能(メタ)アクリレートモノマー(B)とを所定割合で含有する硬化性樹脂組成物が提供されている(特許文献3)。
また、基材表面に耐摩耗性、特にテーバー摩耗試験による耐摩耗性の向上と同時に耐候性に優れた架橋硬化被膜を形成しうる被覆材組成物を提供することを目的として、多官能(メタ)アクリロイル基を有する(イソ)シアヌレート化合物を主成分とし、(メタ)アクリロイル基を有するポリペンタエリスリトール、ラジカル重合性不飽和二重結合を有するウレタンポリ(メタ)アクリレート化合物、(メタ)アクリロイル基を有するシアヌレート、紫外線吸収剤、ヒンダードアミン系光安定剤、及び光重合開始剤を含む、被覆材組成物が提供されている(特許文献4)。
しかしながら、これらのいずれのコーティング剤および硬化性組成物も、面衝撃強度および耐薬品性といった点での改善を目的とするものではなく、得られる硬化物は、面衝撃強度および耐薬品性といった点では不十分であった。このため、耐摩耗性に加え、面衝撃強度および耐薬品性に優れる硬化物を形成し得る硬化性組成物に対する要求が依然として存在する。
特許6845586号公報 特許第7452588号公報 特許第6481302号公報 特許4204106号公報
従って、本発明は、その一の実施形態において、耐摩耗性に加え、面衝撃強度および耐薬品性に優れる硬化層を形成し得る硬化性組成物を提供することを目的とする。本発明はまた、他の実施形態において、耐摩耗性に加え、面衝撃強度および耐薬品性を硬化層に優れる硬化物、またはそれを有する製品を提供することを目的とする。
本発明者は、上記目的を達成するため硬化性組成物の組成を種々検討し、特定範囲の水酸基価の(メタ)アクリレート、より好ましくは異なる特定範囲の水酸基価の(メタ)アクリレート、および多価イソシアネートから得られるウレタン(メタ)アクリレートの混合物と、異なる特定の範囲の数のアルキレンオキシドを構造単位に有する(メタ)アクリレートの混合物と、無機フィラー(C)とを含む組成物を樹脂基材上で硬化したところ、得られた硬化物が、耐摩耗性のみならず、面衝撃強度および耐薬品性に優れることを見出し、本発明に至った。
すなわち、本発明は、その実施形態において、以下の硬化性樹脂組成物、硬化層、これを形成する方法、およびこれを有する製品を提供する。
[1] 水酸基価が90~300mgKOH/gの多価アルコールを構造単位とする(メタ)アクリレート(a1)、多価イソシアネート(a2)、及び任意にポリオール(a3)の反応で得られるウレタン(メタ)アクリレート(A)と、
アルキレンオキシド変性(メタ)アクリレート(B)と、
無機フィラー(C)と
を含み、前記アルキレンオキシド変性(メタ)アクリレート(B)は、
アルキレンオキシドの繰り返し単位数が、平均で、0~2.0である、(メタ)アクリレート(B1)、
任意に、アルキレンオキシドの繰り返し単位数が、平均で、3.0~5.0である、(メタ)アクリレート(B2)、および
アルキレンオキシドの繰り返し単位数が、平均で、6.0~8.0である、(メタ)アクリレート(B3)を含む、硬化性樹脂組成物。
[2] 前記アルキレンオキシド変性(メタ)アクリレート(B)は、下記式(1):

(式中、Rは、水素またはメチル基であり、Aは、水素、トリメチロールプロパン残基、ペンタエリスリトール残基、エチルヘキシルカルビトール残基、グリセリン残基、ノニルフェノール残基、パラクミルフェノール残基、ビスフェノールA残基、スチレンオキシド残基、イソシアヌル酸残基、ビスフェノールF残基、フタル酸残基、フェノキシ残基、シリコーン残基、フッ素、ウレタン残基、アミド基、リン酸基、テトラメチレングリコール残基、およびブタジエン残基から選択され、mは、1~4の整数であり、nは、0~8の整数である。)
で示される構造を有し、
nの平均が0~2.0である、式(1)の(メタ)アクリレート(B1)、
任意に、nの平均が3.0~5.0である、式(1)の(メタ)アクリレート(B2)、および
nの平均が6.0~8.0である、式(1)の(メタ)アクリレート(B3)
を含む、[1]に記載の硬化性樹脂組成物。
[3] 前記アルキレンオキシド変性(メタ)アクリレート(B)は、
前記(メタ)アクリレート(B1)を25~75質量%、
前記(メタ)アクリレート(B2)を0~50質量%、および
前記(メタ)アクリレート(B3)を25~75質量%
含む、[1]または[2]に記載の硬化性樹脂組成物。
[4] 前記アルキレンオキシド変性(メタ)アクリレート(B)は、
前記(メタ)アクリレート(B1)を25~50質量%、
前記(メタ)アクリレート(B2)を25~50質量%、および
前記(メタ)アクリレート(B3)を25~50質量%
含む、[3]に記載の硬化性樹脂組成物。
[5] 前記ウレタン(メタ)アクリレート(A)は、
水酸基価が90~180mgKOH/gの(メタ)アクリレート(a1-1)、多価イソシアネート(a2)、及び任意にポリオール(a3)の反応で得られるウレタン(メタ)アクリレート(A1)、および/または
水酸基価が200~300mgKOH/gの(メタ)アクリレート(a1-2)、多価イソシアネート(a2)、及び任意にポリオール(a3)の反応で得られるウレタン(メタ)アクリレート(A2)
を含む、[1]から[4]のいずれかに記載の硬化性樹脂組成物。
[6] 前記ウレタン(メタ)アクリレート(A)は、
水酸基価が90~180mgKOH/gの(メタ)アクリレート(a1-1)、多価イソシアネート(a2)、及び任意にポリオール(a3)の反応で得られるウレタン(メタ)アクリレート(A1)と、
水酸基価が200~300mgKOH/gの(メタ)アクリレート(a1-2)、多価イソシアネート(a2)、及び任意にポリオール(a3)の反応で得られるウレタン(メタ)アクリレート(A2)と
を含む、[5]に記載の硬化性樹脂組成物。
[7] 前記ウレタン(メタ)アクリレート(A)が、
水酸基価が90~180mgKOH/gの(メタ)アクリレート(a1-1)、多価イソシアネート(a2)、及び任意にポリオール(a3)の反応で得られるウレタン(メタ)アクリレート(A1)を10質量%~90質量%と
水酸基価が200~300mgKOH/gの(メタ)アクリレート(a1-2)、多価イソシアネート(a2)、及び任意に低分子のポリオール(a3)の反応で得られるウレタン(メタ)アクリレート(A2)を10質量%~90質量%と
を含む、[6]に記載の硬化性樹脂組成物。
[8] 前記ウレタン(メタ)アクリレート(A)は、
水酸基価が90~180mgKOH/gの(メタ)アクリレート(a1-1)、多価イソシアネート(a2)、及び任意にポリオール(a3)の反応で得られるウレタン(メタ)アクリレート(A1)を25質量%~75質量%と、
水酸基価が200~300mgKOH/gの(メタ)アクリレート(a1-2)、多価イソシアネート(a2)、及び任意にポリオール(a3)の反応で得られるウレタン(メタ)アクリレート(A2)を25質量%~75質量%と
を含む、[7]に記載の硬化性樹脂組成物。
[9] 前記ウレタン(メタ)アクリレート(A1)と、前記ウレタン(メタ)アクリレート(A2)との質量比が、10:1~1:10である、[1]~[8]のいずれかに記載の硬化性樹脂組成物。
[10] 前記ウレタン(メタ)アクリレート(A1)と、前記ウレタン(メタ)アクリレート(A2)との質量比が、6:1~1:6である、[9]に記載の硬化性樹脂組成物。
[11] 前記(メタ)アクリレート(a1)、(a1-1)および(a1-2)は、それぞれ独立して、グリセリン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、およびトリペンタエリスリトールからなる群より選ばれる少なくとも1種の多価アルコールに由来する構造を有する、[1]~[10]のいずれかに記載の硬化性樹脂組成物。
[12] 前記(メタ)アクリレート(a1)、(a1-1)および(a1-2)は、それぞれ独立して、ジペンタエリスリトールおよびトリペンタエリスリトールのいずれか、または両方に由来する構造を有する、[11]に記載の硬化性樹脂組成物。
[13] 前記多価イソシアネート(a2)が、脂肪族イソシアネート、脂環式イソシアネート(特に架橋構造を持たない脂環式イソシアネート)、芳香族のイソシアネート、またはそれらの水素添加物である、[1]から[12]のいずれかに記載の硬化性樹脂組成物。
[14] 前記多価イソシアネート(a2)が、架橋構造を持たない脂環式イソシアネートである、[13]に記載の硬化性樹脂組成物。
[15] 前記脂環式イソシアネートが、イソホロンジイソシアネート、またはジシクロヘキシルメタンジイソシアネートである、[14]に記載の硬化性樹脂組成物。
[16] 前記アルキレンオキシド変性(メタ)アクリレート(B)が、アルキレンオキシド変性ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、アルキレンオキシド変性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トリ(メタ)アクリレート、アルキレンオキシド変性ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトール(メタ)テトラアクリレート、アルキレンオキシド変性ジペンタエリスリトールヘキサ(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、アルキレンオキシド変性ペンタエリスリトールテトラ(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、アルキレンオキシド変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、およびビスフェノールAジ(メタ)アクリレートからなる群から選択される1種または2種以上を含む、[1]~[15]のいずれかに記載の硬化性樹脂組成物。
[17] 前記ウレタン(メタ)アクリレート(A)の水酸基価が、20~50mgKOH/gである、[1]~[16]のいずれかに記載の硬化性樹脂組成物。
かに記載の硬化性樹脂組成物。
[18] 前記無機フィラー(C)が、シリカ、酸化チタン、ジルコニア、アルミナ、酸化亜鉛、酸化セリウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、またはこれらの混合物で構成される、[1]~[17]のいずれかに記載の硬化性樹脂組成物。
[19] 前記無機フィラー(C)が、平均粒子径5~200nmの粒子である、[1]~[18]のいずれかに記載の硬化性樹脂組成物。
[20] 前記無機フィラー(C)が、平均粒子径10~50nmの粒子である、[19]に記載の硬化性樹脂組成物。
[21] 前記無機フィラー(C)が、シリカ粒子である、[18]~[20]のいずれかに記載の硬化性樹脂組成物。
[22] 前記無機フィラー(C)が、(メタ)アクリロイル基を有するアルコキシシランからなるシランカップリング剤で表面処理されたシリカ粒子である、[21]に記載の硬化性樹脂組成物。
[23] 無機フィラー(C)が、下記式

(式中、mは、0~2の整数であり、nは、1~3の整数であり、m+nは3であり、C1-10アルキレンは、炭素数1~10のアルキレンを表し、Rは、炭素数1~4のアルキル基であり、Rは、水素、またはメチル基であり、Rは、炭素数1~4のアルキル基である)
で表されるアルコキシシランからなるシランカップリング剤で表面処理されたシリカ粒子である、[22]に記載の硬化性樹脂組成物。
[24] 前記アルコキシシランは、3-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、および3-アクリロキシプロピルトリメトキシシランからなる群から選択される、[23]に記載の硬化性樹脂組成物。
[25] 前記ウレタン(メタ)アクリレート(A)および前記アルキレンオキシド変性(メタ)アクリレート(B)の総質量(A+B)に対する前記無機フィラー(C)の質量比は、2:98~55:45(A+B:C)である、[1]~[24]のいずれかに記載の硬化性樹脂組成物。
[26] 前記ウレタン(メタ)アクリレート(A)および前記アルキレンオキシド変性(メタ)アクリレート(B)の総質量(A+B)に対する前記無機フィラー(C)の質量比は、5:95~50:50(A+B:C)である、[25]に記載の硬化性樹脂組成物。
[27] 前記ウレタン(メタ)アクリレート(A)および前記アルキレンオキシド変性(メタ)アクリレート(B)と総質量(A+B)に対する前記無機フィラー(C)の質量比は、15:85~40:60(A+B:C)である、[25]に記載の硬化性樹脂組成物。
[28] 前記ウレタン(メタ)アクリレート(A)および前記アルキレンオキシド変性(メタ)アクリレート(B)の総質量(A+B)に対する前記無機フィラー(C)の質量比は、20:80~30:70(A+B:C)である、[25]に記載の硬化性樹脂組成物。
[29] 前記ウレタン(メタ)アクリレート(A)および前記(メタ)アクリレート(B)の合計100質量部に対し、重合開始剤0.01~10質量部を含む、[1]~[28]のいずれかに記載の硬化性樹脂組成物。
[30] 前記重合開始剤が、アゾ化合物系重合開始剤、および有機過酸化物系重合開始剤から選ばれる1以上の熱重合開始剤である、[29]に記載の硬化性樹脂組成物。
[30] 前記重合開始剤が、アセトフェノン系重合開始剤、ベンゾフェノン系重合開始剤、チオキサントン系重合開始剤、およびアシルホスフィン系重合開始剤からなる群から選ばれる1以上の光重合開始剤である、[29]に記載の硬化性樹脂組成物。
[31] 前記重合開始剤が、アゾ化合物系重合開始剤、および有機過酸化物から選ばれる熱および光兼用重合開始剤である、[29]に記載の硬化性樹脂組成物。
[32] 前記ウレタン(メタ)アクリレート(A)および前記(メタ)アクリレート(B)の合計100質量部に対し、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、トリアジン系紫外線吸収剤、シアノアクリレート系紫外線吸収剤、およびヒンダードアミン系光安定剤からなる群のいずれか1以上を合計で0.1~15質量部含む、[29]に記載の硬化性樹脂組成物。
[33] [1]~[32]のいずれかに記載の硬化性樹脂組成物を硬化した硬化層。
[34]無機または有機基材の全面、片面または一部に、[33]に記載の硬化層を有する、物品。
[35] [1]~[32]のいずれかに記載の硬化性樹脂組成物を基材上に塗布し、前記硬化性樹脂組成物に活性エネルギー線を照射し、または前記硬化性樹脂組成物を加熱して硬化させる、被覆層の形成方法。
本発明の一の実施形態による硬化性樹脂組成物では、樹脂基材上で硬化することにより耐摩耗性のみならず、面衝撃強度および耐薬品性に優れる硬化層が得られる。
ここで、本明細書で用いる主な用語の定義づけをする。
本明細書における「水酸基価」とは、試料1g中の水酸基に相当する水酸化カリウムのmg数をいい、日本産業規格(JIS)K1557に記載するポリウレタン用ポリエーテル試験方法に従って、試料を無水フタル酸のピリジン溶液でエステル化し、その過剰の試薬を水酸化カリウム溶液で滴定することにより求める。また、本願明細書において、「水酸基価」は、平均値としての水酸基価を意味する。従って、例えば、「水酸基価が90mgKOH/gの(メタ)アクリレート」は、水酸基価の平均値が90mgKOH/gの(メタ)アクリレートの混合物を意味する。
また、本明細書において、「(メタ)アクリル」との語は、アクリルおよびメタクリルの双方を包含する意味で用いる。よって、例えば、「(メタ)アクリル酸」との語は、アクリル酸およびメタクリル酸の双方またはいずれか一方を意味する。同様に、「(メタ)アクリレート」との語は、アクリレートおよびメタクリレートの双方またはいずれか一方を意味する。
本明細書における「ペンタエリスリトール(メタ)アクリレート」との用語は、ペンタエリスリトールモノ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールジ(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、及びペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレートを総称する意味で用いられ、これら化合物の何れか1種又はこれらの2種以上の混合物を包含する。
また、本明細書における「ジペンタエリスリトール(メタ)アクリレート」との用語は、ジペンタエリスリトールモノ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジ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、及びジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレートを総称する意味で用いられ、これら化合物の何れか1種又はこれらの2種以上の混合物を包含する。「トリペンタエリスリトール(メタ)アクリレート」との用語も同様に理解される。
また、本明細書における「グリセリン(メタ)アクリレート」の用語は、グリセリンモノ(メタ)アクリレート、グリセリンジ(メタ)アクリレート、グリセリントリ(メタ)アクリレートを総称する意味で用いられ、これら化合物の何れか1種又はこれらの2種以上の混合物を包含する。
また、「多価イソシアネート」とは、1分子中に2つ以上のイソシアネート基を有する化合物を意味する。
また、本明細書における「イソシアネート(NCO)量」は、JIS K 1603-1 B法に従って、電位差測定装置により測定した値をいう。
また、本明細書において「多価アルコール」は、2官能以上の水酸基を持つ化合物を意味し、「多価アルコールに由来する構造を有する(メタ)アクリレート」とは、多価アルコールと、アクリル酸やメタクリル酸、またはそれぞれのクロライド化合物などとの反応により得られ、この反応の結果生じる当該多価アルコールの一部の構造を有する(メタ)アクリレートを意味する。例えば、ペンタエリスリトールは「多価アルコール」に該当し、この場合の「多価アルコールに由来する構造を有する(メタ)アクリレート」には、ペンタエリスリトールモノ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールジ(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、及びペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレートが該当する。
また、本明細書において、「アルキレンオキシド変性(メタ)アクリレート(B)」とは、少なくともアルキレンオキシド変性(メタ)アクリレートを含み、任意にアルキレンオキシド非変性(メタ)アクリレートも含み得る(メタ)アクリレートの混合物を意味するものとする。
また、本明細書における「分子量」は、重量平均分子量を意味し、本明細書では、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により測定した値をいう。
また、特記しない限り、本明細書において「分子量」は、重量平均分子量(昭和電工製SHODEX KF-806Mを用いてGPC法で測定)を意味する。
また、本明細書における「粒子径」は、体積平均粒子径(Dv)を意味し、本明細書では、光散乱粒度分布測定装置で測定した値をいう。
また、本明細書における「粘度」とは、JIS Z 8803に従って、BM型粘度計で測定した値をいう。
なお、特記しない限り、各種操作および物性等の測定は室温(20~25℃)/相対湿度40~60%の条件で行っている。
以下に本発明の実施形態を説明する。ただし、本発明は以下の実施形態によって限定されるものではない。
1.硬化性樹脂組成物
本発明は、その一の実施形態において、ウレタン(メタ)アクリレート(A)と、アルキレンオキシド変性(メタ)アクリレート(B)と、無機フィラー(C)とを含む、硬化性樹脂組成物に関する。
1-1.ウレタン(メタ)アクリレート(A)
ウレタン(メタ)アクリレート(A)は、水酸基価が90~300mgKOH/gの(メタ)アクリレート(a1)、多価イソシアネート(a2)、及び任意にポリオール(a3)の反応で得られる。このような水酸基価の(メタ)アクリレート(a1)と、多価イソシアネート(a2)との反応では、ウレタン(メタ)アクリレート(A)の一分子あたりのウレタン結合の割合及び分子量が一定範囲となり、耐衝撃性および耐摩耗性に優れる硬化物を得ることができる。
水酸基価が90~300mgKOH/gの(メタ)アクリレート(a1)としては、例えば、多価アルコールに由来する構造単位により、水酸基価が90~300mgKOH/gとなる(メタ)アクリレートが挙げられる。また、多価アルコールに由来する構造単位としては、特に制限はないが、グリセリン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、およびトリペンタエリスリトールからなる群より選ばれる少なくとも1種に由来する構造単位が好ましい。特に、ジペンタエリスリトールおよびトリペンタエリスリトールに由来する構造単位のいずれか、または両方を含む(メタ)アクリレートが樹脂組成物の硬化物に優れた耐摩耗性を付与する点で好ましい。
(メタ)アクリレート(a1)としては、例えば、
2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、3-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、6-ヒドロキシヘキシル(メタ)アクリレート、8-ヒドロキシオクチル(メタ)アクリレート、1,4-シクロヘキサンジメタノールモノ(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシシクロヘキシル(メタ)アクリレート、2-(メタ)アクリロイロキシエチル-2-ヒドロキシエチルフタル酸、2-ヒドロキシ-3-フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、等の水酸基を有するモノ(メタ)アクリレート化合物、 エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、ヘキサンジオールジ(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(メタ)アクリレート化合物、
1,4-シクロヘキサンジメタノールジ(メタ)アクリレート、ノルボルナンジ(メタ)アクリレート、ノルボルナンジメタノールジ(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニルジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート等の脂環型ジ(メタ)アクリレート化合物、
ビフェノールジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールジ(メタ)アクリレート等の芳香族ジ(メタ)アクリレート化合物、
前記各種のジ(メタ)アクリレート化合物の分子構造中に(ポリ)オキシエチレン鎖、(ポリ)オキシプロピレン鎖、(ポリ)オキシテトラメチレン鎖等の(ポリ)オキシアルキレン鎖を導入したポリオキシアルキレン変性ジ(メタ)アクリレート化合物、
前記各種のジ(メタ)アクリレート化合物の分子構造中に(ポリ)ラクトン構造を導入したラクトン変性ジ(メタ)アクリレート化合物、
トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、グリセリントリ(メタ)アクリレート等の脂肪族トリ(メタ)アクリレート化合物、
ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等の4官能以上の脂肪族ポリ(メタ)アクリレート化合物、
前記脂肪族ポリ(メタ)アクリレート化合物の分子構造中に(ポリ)オキシエチレン鎖、(ポリ)オキシプロピレン鎖、(ポリ)オキシテトラメチレン鎖等の(ポリ)オキシアルキレン鎖を導入した4官能以上の(ポリ)オキシアルキレン変性ポリ(メタ)アクリレート化合物、および
前記脂肪族ポリ(メタ)アクリレート化合物の分子構造中に(ポリ)ラクトン構造を導入した4官能以上のラクトン変性ポリ(メタ)アクリレート化合物
などが挙げられる。前記各種の(メタ)アクリレート化合物(b1)は、単独で用いることも2種以上を併用することもできる。
(メタ)アクリレート(a1)は、水酸基価が90~300mgKOH/gの範囲で、様々な水酸基価の(メタ)アクリレートを選択することができ、例えば、水酸基価が90~180mgKOH/gの(メタ)アクリレート、好ましくは水酸基価が100~150mgKOH/gの(メタ)アクリレート、または水酸基価が200~300mgKOH/gの(メタ)アクリレート、好ましくは250~300mgKOH/gの(メタ)アクリレートを選択することができる。
(メタ)アクリレート(a1)において、所望の水酸基価を有する(メタ)アクリレート(混合物)は、例えば、同種または異種の(メタ)アクリレートの混合物とし、個々の化合物の水酸基価を考慮して混合割合を決めることで得ることができる。
例えば、水酸基価が90~180mgKOH/gの(メタ)アクリレート(b1)をペンタエリスリトールポリアクリレートで構成する場合、例えば、水酸基を1つ含むペンタエリスリトールトリアクリレート(水酸基価188mgKOH/g)と、ペンタエリスリトールモノアクリレート、ペンタエリスリトールジアクリレート、およびペンタエリスリトールテトラアクリレートのいずれか1種以上との混合物とし、ペンタエリスリトールトリアクリレートを30~70%の範囲で含む(メタ)アクリレート混合物とすればよい。
また、グリセリンポリアクリレートで構成する場合、例えば、水酸基を1つ含むグリセリンジアクリレート(水酸基価280mgKOH/g)と、グリセリンモノアクリレート、およびグリセリントリアクリレートのいずれか1種以上との混合物とし、グリセリンジアクリレートを20~55%の範囲で含む(メタ)アクリレート混合物とすればよい。
また、ジペンタエリスリトールポリアクリレートで構成する場合、例えば、水酸基を1つ含むジペンタエリスリトールペンタアクリレート(水酸基価106mgKOH/g)と、水酸基数を2つ含むジペンタエリスリトールテトラアクリレート(水酸基価238mgKOH/g)と、ジペンタエリスリトールモノアクリレート、ジペンタエリスリトールジクリレート、ジペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリスリトールテトラクリレート、およびジペンタエリスリトールヘキサアクリレートのいずれか1種以上との混合物とし、ジペンタエリスリトールペンタアクリレートを5~85%、ジペンタエリスリトールテトラアクリレートを5~75%の範囲で含む(メタ)アクリレート混合物とすればよい。
また、トリペンタエリスリトールポリアクリレートで構成する場合、例えば、水酸基を2つ含むトリペンタエリスリトールヘキサアクリレート(水酸基価161mgKOH/g)と、トリペンタエリスリトールモノアクリレート、トリペンタエリスリトールジアクリレート、トリペンタエリスリトールトリアクリレート、トリペンタエリスリトールテトラアクリレート、トリペンタエリスリトールペンタアクリレート、トリペンタエリスリトールヘプタアクリレート、およびトリペンタエリスリトールオクタアクリレートのいずれか1種以上との混合物とし、トリペンタエリスリトールヘキサアクリレートを5~55%の範囲で含む(メタ)アクリレート混合物とすればよい。
同様に、水酸基価が200~300mgKOH/gの(メタ)アクリレート(b2)をペンタエリスリトールポリアクリレートで構成する場合、例えば、水酸基を2つ含むペンタエリスリトールジアクリレート(水酸基価459mgKOH/g)と、ペンタエリスリトールモノアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、およびペンタエリスリトールテトラアクリレートのいずれか1種以上との混合物とし、ペンタエリスリトールジアクリレートを20~50%の範囲で含む(メタ)アクリレート混合物とすればよい。
また、グリセリンポリアクリレートで構成する場合、例えば、水酸基を1つ含むグリセリンジアクリレート(水酸基価280mgKOH/g)と、グリセリンモノアクリレート、およびグリセリントリアクリレートのいずれか1種以上との混合物とし、グリセリンジアクリレートを50~80%の範囲で含む(メタ)アクリレート混合物とすればよい。
また、ジペンタエリスリトールポリアクリレートで構成する場合、例えば、水酸基数を2つ含むジペンタエリスリトールテトラアクリレート(水酸基価238mgKOH/g)と、ジペンタエリスリトールモノアクリレート、ジペンタエリスリトールジクリレート、ジペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、およびジペンタエリスリトールヘキサアクリレートのいずれか1種以上との混合物とし、ジペンタエリスリトールテトラアクリレートを50~85%の範囲で含む(メタ)アクリレート混合物とすればよい。
また、トリペンタエリスリトールポリアクリレートで構成する場合、例えば、水酸基数を2つ含むトリペンタエリスリトールペンタアクリレート(水酸基価262mgKOH/g)と、トリペンタエリスリトールモノアクリレート、トリペンタエリスリトールジアクリレート、トリペンタエリスリトールトリアクリレート、トリペンタエリスリトールテトラアクリレート、トリペンタエリスリトールヘキサアクリレート、トリペンタエリスリトールヘプタアクリレート、およびトリペンタエリスリトールオクタアクリレートのいずれか1種以上との混合物とし、トリペンタエリスリトールペンタアクリレートを40~85%の範囲で含む(メタ)アクリレート混合物とすればよい。
多価イソシアネート(a2)については、特に制限はなく、例えば、脂肪族、脂環式または芳香族のイソシアネート及びポリイソシアネート、ならびにそれらの水素添加物が挙げられ、耐衝撃性および耐薬品性の高い硬化物が得られる点で、架橋構造を持たない脂環式イソシアネートまたはその水素添加物が好ましい。
多価イソシアネート(a2)としては、イソホロンジイソシアネート、テトラメチ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、キシリレンジイソシアネート、トリエンジイソシアネート、ポリメリックMDI、ナフタレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネートメチルエステル、水添キシリレンジイソシアネート、水素添加ジフェニルメタンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、メチレンビス(4,1-シクロヘキシレン)-ジイソシアネート、1,3-ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン、トリレンジイソシアネート(例えば、2,4-トリレンジイソシアネート)、フェニレンジイソシアネート(1,4-フェニレンジイソシアネート)、ジフエニルジイソシアネート(例えば、4,4-ジフエニルジイソシアネート、3,3-ジメチル-4,4-ジフェニレンジイソシアネート)、ジフェニルメタ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)、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート(例えば、1,5-ナフタレンジイソシアネート)、キシリレンジイソシアネート、ジイソシアネート化合物とトリメチロールプロパン等のポリオール化合物とのアダクト体、ジイソシアネート化合物のビウレット体やイソシアヌレート体などのイソシアネート誘導体などが挙げられる。中でも、硬化物の耐衝撃性および耐薬品性の点から、イソホロンジイソシアネート、またはジシクロヘキシルメタンジイソシアネートが好ましく、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネートがより好ましい。市販品としては、エボニック社製VESTANAT IPDI(登録商標)、エボニック社製VESTANAT H12MDI(登録商標)、旭化成株式会社製のデュラネートD-201、TPA-100、TKA-100、24A-100、22A-75P、P301-75E等、東ソー株式会社製のコロネートHX、2715等、東ソー株式会社製HDI、三井化学株式会社製のタケネート(登録商標)D160N、D-170N、D-170HN、D-172N、D-177N、600等を用いることができる。これらは単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
ウレタン(メタ)アクリレート(A)は、(メタ)アクリレート(a1)および多価イソシアネート(a2)と共に、必要に応じてポリオール(a3)を加えて反応させて合成してもよい。
ポリオールは、25℃の水に対する溶解度が3.0g/L以上のものが好ましく、3.5g/L以上のものが更に好ましく、4.0g/L以上のものがより好ましく、水といかなる比率でも溶解し得るものが特に好ましい。
ポリオールとしては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,3-ブタンジオール等アルキレングリコール類;ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のポリアルキレングリコール類;グリセリン、ジグリセリン、トリグリセリン等のグリセリン及びグリセリン縮合物;1,2,4-ブタントリオール、1,2,5-ペンタントリオール、2-メチルプロパントリオール、2-メチル-1,2,4-ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン等のトリオール類等が挙げられる。
また、ポリアルキレングリコール(例えば、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)の平均分子量は、好ましくは2000以下、より好ましくは1000以下、更に好ましくは400以下である。
上記ポリオール中でも、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3-ブタンジオール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール(分子量400以下)、グリセリン、ジグリセリンがより好ましく、プロピレングリコール、1,3-ブタンジオール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール(分子量400以下)、グリセリンがさらに好ましい。また、硬化物の耐熱性および耐湿熱性硬度への影響が小さい点で低分子量(具体的には、分子量100以下、好ましくは分子量50~100)のポリオールが好ましい。
反応用組成物中の低分子のポリオール(a3)の含有量は、通常、0~10の範囲とすればよい。
水酸基価が90~300mgKOH/gの(メタ)アクリレート(a1)と、多価イソシアネート(a2)と、ポリオール(a3)とは、得られるウレタン(メタ)アクリレート(A)の水酸基価を所定範囲として、樹脂組成物の硬化物に硬化物の衝撃強度や耐薬品性、耐摩耗性といった特性をもたらし得るような比で混合することが好ましい。具体的には、(メタ)アクリレート(a1)と、多価イソシアネート(a2)とポリオール(a3)は、以下の式(1)および(2)で求められるイソシアネート基のモル数と水酸基のモル数の総和との比(イソシアネート基のモル数/水酸基のモル数の総和)が、0.1~0.9となる比で混合することが好ましく、0.2~0.8となる比で混合することがより好ましい。
水酸基のモル数の総和=((a1)の配合量/(a1)の水酸基価当量)+((a3)の配合量/(a3)の水酸基価当量)・・・(1)
(式中、水酸基価当量は、分子量/水酸基数を意味する。)
イソシアネート基のモル数=(a2)の配合量/(a2)のイソシアネート当量・・(2)
(式中、(a2)のイソシアネート当量は、分子量/イソシアネート基数を意味する。)
(メタ)アクリレート(a1)と、多価イソシアネート(a2)と、任意にポリオール(a3)との反応は、通常のウレタン化反応の条件で行えばよく、例えば、有機溶剤にこれら化合物を溶解後、適宜、触媒、及び重合禁止剤等を加え、加熱して反応を実施することができる。
有機溶剤としては、例えば、トルエン、キシレンおよびエチルベンゼン等の芳香族炭化水素;例えば、酢酸エチル、酢酸ブチルおよびメトキシブチルアセテート等のエステルまたはエーテルエステル;例えば、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、エチレングリコールのモノエチルエーテル、エチレングリコールのモノブチルエーテル、プロピレングリコールのモノメチルエーテルおよびジエチレングリコールのモノエチルエーテル等のエーテル;例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジ-n-ブチルケトンおよびシクロヘキサノン等のケトン;例えば、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン等のアミド;例えば、ジメチルスルホキシド等のスルホキシド等を挙げることができる。
触媒としては、例えば、無機ビスマス;ジオクチル錫、ジブチル錫ジクロライド、ジブチル錫オキシド、ジブチル錫ジブロマイド、ジブチル錫ジマレエート、ジブチル錫ジラウレート(DBTDL)、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫スルファイド、トリブチル錫スルファイド、トリブチル錫オキシド、トリブチル錫アセテート、トリエチル錫エトキシド、トリブチル錫エトキシド、ジオクチル錫オキシド、トリブチル錫クロライド、トリブチル錫トリクロロアセテート、2-エチルヘキサン酸錫等の有機錫化合物、およびトリエチルアミン、トリエチレンジアミン、1,8-ジアザビシクロ(5,4,0)-ウンデセン-7(DBU)等の三級アミン化合物が挙げられる。中でも、錫を含まない点から、無機ビスマスが特に好ましい。
C=C結合が反応してゲル化するのを防止する観点から、重合禁止剤を添加しても良く、例えば、フェノチアジン、トリ-p-ニトロフェニルメチル、ジ-p-フルオロフェニルアミン、ジフェニルピクリルヒドラジル、N-(3-N-オキシアニリノ-1,3-ジメチルブチリデン)アニリンオキシド、ベンゾキノン、ハイドロキノン、メトキノン、ブチルカテコール、ニトロソベンゼン、ピクリン酸、ジチオベンゾイルジスルフィド、クペロン、塩化銅(II)等の重合禁止剤を用いることができる。重合禁止効果の観点から、メトキノンが好ましい。これらの重合禁止剤は、単独で用いてもよいし2種以上併用してもよい。
反応温度は、触媒によって異なるが、通常、50~120℃で行えばよい。
得られたウレタン(メタ)アクリレート(A)は、得られる硬化物の耐衝撃性、耐薬品性および耐摩耗性の観点から、20~50mgKOH/g水酸基価を有するものが好ましい。
また、ウレタン(メタ)アクリレート(A2)の分子量は、硬化物の高温化および高湿熱条件下での密着性の観点から2,000~20,000が好ましく、3,000~18,000がより好ましい。
また、ウレタンアクリレート(A1)との相溶性、ならびに高湿熱条件下での密着性及び透明性の点から、ウレタン(メタ)アクリレート(A2)の分子量は1,000~5,000が好ましく、1,200~4,000がより好ましい。
硬化性組成物は、硬化物の耐衝撃性、および耐薬品性を改善することができる点で、ウレタン(メタ)アクリレート(A1)とウレタン(メタ)アクリレート(A2)とを含むことが好ましい。特に、グリセリン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、およびトリペンタエリスリトールから選択される少なくとも1種、好ましくは、ジペンタエリスリトールおよびトリペンタエリスリトールのいずれか、または両方に由来する構造を有する水酸基価が90~300mgKOH/gの(メタ)アクリレート(a1)と、架橋構造を持たない脂環式イソシアネート、好ましくは、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネートまたはその水素添加物である多価イソシアネート(a2)と、任意にポリオール(a3)との反応で得られるウレタン(メタ)アクリレート(A1)と、グリセリン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、およびトリペンタエリスリトールから選択される少なくとも1種、好ましくは、ジペンタエリスリトールおよびトリペンタエリスリトールのいずれか、または両方に由来する構造を有する水酸基価が200~300mgKOH/gの(メタ)アクリレート(a2)と、架橋構造を持たない脂環式イソシアネートまたはその水素添加物、好ましくは、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネートまたはその水素添加物である多価イソシアネート(a2)と、任意にポリオール(a3)との反応で得られるウレタン(メタ)アクリレート(A2)とを含むことが好ましい。これら構成により耐衝撃性と耐薬品性が共に優れる様になる理由は明確ではないが、水酸基価が異なるアクリレートを原料とするウレタンアクリレート同士は親疎水性が異なり(ウレタン基含率が多い程親水性)、得られた硬化物が確認できない程微小な相分離状態を形成し、その相分離界面が外部からの衝撃などの力に対して耐性を示すと考えられる。また、耐薬品性に対しても、薬品暴露による膨潤などの物理的変形が上記理由により抑制されるためと考えられる。また、架橋構造を持たない脂環式イソシアネート、特にジシクロヘキシルメタンジイソシアネートは、架橋構造を持たない脂環構造が、適度な疎水性、および柔軟性をもたらし、耐衝撃性発現に有利であったと考えられる。
ウレタン(メタ)アクリレート(A1)とウレタン(メタ)アクリレート(A2)との質量比(A1/A2)は、特に制限はなく、例えば、10:1~1:10の範囲で組み合わせることができ、6:1~1:6が好ましく、2:1~1:4がより好ましく、1:1~1:3が特に好ましい。
ウレタン(メタ)アクリレート(A)の硬化性樹脂組成物中の含有量は、特に制限はなく、比較的広範囲で変動し得る。硬化性樹脂組成物は、通常、5~60質量%の範囲でウレタン(メタ)アクリレート(A)を含むことができ、好ましくは10~40質量%の範囲でウレタン(メタ)アクリレート(A)を含み、より好ましくは15~35質量%の範囲でウレタン(メタ)アクリレート(A)を含み、特に好ましくは20~30質量%の範囲でウレタン(メタ)アクリレート(A)を含む。また、硬化性樹脂組成物の塗膜成分(A+B)は、通常、10~95質量%の範囲でウレタン(メタ)アクリレート(A)を含むことができ、好ましくは20~90質量%の範囲でウレタン(メタ)アクリレート(A)を含み、より好ましくは30~86質量%の範囲でウレタン(メタ)アクリレート(A)を含み、され好ましくは35~80質量%の範囲でウレタン(メタ)アクリレート(A)を含み、特に好ましくは40~70質量%の範囲でウレタン(メタ)アクリレート(A)を含む。
1-2.アルキレンオキシド変性(メタ)アクリレート(B)
本発明の一の実施形態による硬化性樹脂組成物は、上述したウレタン(メタ)アクリレート(A)と共に、アルキレンオキシド変性(メタ)アクリレート(B)を含む。
本実施形態による硬化性樹脂組成物において、(メタ)アクリレート(B)は、アルキレンオキシドの繰り返し単位数が、平均で、0~2.0である、(メタ)アクリレート(B1)と、任意に、アルキレンオキシドの繰り返し単位数が、平均で、3.0~5.0である、(メタ)アクリレート(B2)と、アルキレンオキシドの繰り返し単位数が、平均で、6.0~8.0である、(メタ)アクリレート(B3)とを含み、好ましくは、トリメチロールプロパン残基、ペンタエリスリトール残基、エチルヘキシルカルビトール残基、グリセリン残基、ノニルフェノール残基、パラクミルフェノール残基、ビスフェノールA残基、スチレンオキシド残基、イソシアヌル酸残基、ビスフェノールF残基、フタル酸残基、フェノキシ基、シリコーン残基、フッ素、ウレタン残基、アミド基、リン酸基、テトラメチレングリコール残基、およびブタジエン残基から選択される構造単位を有する。
(メタ)アクリレート(B)は、好ましくは、下記式(1):

で示される構造を有する(メタ)アクリレートの混合物である。
式中、Rは、水素またはメチル基である。
式中、Aは、水素、トリメチロールプロパン残基、ペンタエリスリトール残基、エチルヘキシルカルビトール残基、グリセリン残基、ノニルフェノール残基、パラクミルフェノール残基、ビスフェノールA残基、スチレンオキシド残基、イソシアヌル酸残基、ビスフェノールF残基、フタル酸残基、フェノキシ残基、シリコーン残基、フッ素、ウレタン残基、アミド基、リン酸基、テトラメチレングリコール残基、およびブタジエン残基から選択され、好ましくは、トリメチロールプロパン残基、ペンタエリスリトール残基、グリセリン残基、およびビスフェノールA残基から選択され、特に好ましくは、トリメチロールプロパン残基、ペンタエリスリトール残基、およびビスフェノールA残基から選択される。
式中、mは、1~4の整数であり、好ましくは、2または3の整数であり、より好ましくは、2である。
式中、nは、0~8の整数であり、好ましくは、1~4の整数であり、より好ましくは、1または2の整数である。
(メタ)アクリレート(B)としては、
2-エチルヘキシルエチレンオキシド変性アクリレート、ブトキシエチレンオキシド変性アクリレート等のアルキレンオキシド変性(好ましくは、C1-4アルキレンオキシド)(メタ)アクリレートまたは(メタ)アクリレート;
エチレンオキシド変性クレゾールアクリレート等のアルキレンオキシド(好ましくは、C1-4アルキレンオキシド)変性クレゾールアクリレートまたはクレゾールアクリレート;
アルキレンオキシド(好ましくは、C1-4アルキレンオキシド)変性ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、アルキレンオキシド(好ましくは、C1-4アルキレンオキシド)変性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トリ(メタ)アクリレート、アルキレンオキシド(好ましくは、C1-4アルキレンオキシド)変性ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトール(メタ)テトラアクリレート、アルキレンオキシド(好ましくは、C1-4アルキレンオキシド)変性ジペンタエリスリトールヘキサ(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、アルキレンオキシド(好ましくは、C1-4アルキレンオキシド)変性ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、またはペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート;
アルキレンオキシド変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、アルキレンオキシド変性ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート等のアルキレンオキシド(好ましくは、C1-4アルキレンオキシド)変性トリメチロールプロパン(メタ)アクリレート、またはトリメチロールプロパン(メタ)アクリレート;
アルキレンオキシド(好ましくは、C1-4アルキレンオキシド)変性グリセリルトリ(メタ)アクリレート、グリセリルトリ(メタ)アクリレート、アルキレンオキシド変性ポリグリセリン(メタ)アクリレート、またはポリグリセリン(メタ)アクリレート;
エチレンオキシド変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、プロピレンオキシド変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート等のアルキレンオキシド(好ましくは、C1-4アルキレンオキシド)変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、またはビスフェノールAジ(メタ)アクリレート;
フェノキシエチレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ノニルフェノールエチレンオキシド変性(メタ)アクリレート;ならびに
メトキシエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシトリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、エトキシエチレングリコール(メタ)アクリレート、エトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート等のアルキレンオキシド(好ましくは、C1-4アルキレンオキシド)変性ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、またはアルキレンオキシド(好ましくは、C1-4アルキレンオキシド)変性ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート
が挙げられる。
中でも2~3程度の(メタ)アクリレート基を持つものが、密着性を硬化収縮で悪化させず耐水性を向上させる点で好ましく、特により耐水性に優れ、基材への密着性を向上させる点で、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレートとそのアルキレンオキシド(好ましくは、C1-4アルキレンオキシド)変性物、ビスフェノールAジ(メタ)アクリレートとそのアルキレンオキシド(好ましくは、C1-4アルキレンオキシド)変性物がより好ましい。
(メタ)アクリレート(B1)は、上述した(メタ)アクリレート(B)の中からアルキレンオキシドの繰り返し単位数が、平均で0~2.0となるように選択され、(メタ)アクリレート(B1)は、好ましくは、ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド(1mol)付加ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド(2mol)付加ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド(1mol)付加トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド(2mol)付加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及びテトラ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド(1mol)付加ペンタエリスリトールトリ及びテトラ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド(2mol)付加ペンタエリスリトールトリ及びテトラ(メタ)アクリレート、グリセリントリ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド(1mol)付加グリセリントリ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド(2mol)付加グリセリントリ(メタ)アクリレートから選択される。中でも耐熱密着性や耐湿熱密着性に優れるという点でビスフェノールAジ(メタ)アクリレートとそのエチレンオキシド付加物、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレートとそのエチレンオキシド付加物が好ましい。
(メタ)アクリレート(B2)は、上述した(メタ)アクリレート(B)の中からアルキレンオキシドの繰り返し単位数が、平均で3.0~5.0となるように選択され、(メタ)アクリレート(B2)は、好ましくは、エチレンオキシド(3mol)付加ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド(4mol)付加ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド(5mol)付加ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド(3mol)付加グリセリントリ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド(4mol)付加グリセリントリ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド(5mol)付加グリセリントリ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド(3mol)付加トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド(4mol)付加トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド(5mol)付加トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド(3mol)付加ペンタエリスリトールトリ及びテトラ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド(4mol)付加ペンタエリスリトールトリ及びテトラ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド(5mol)付加ペンタエリスリトールトリ及びテトラ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド(3mol)付加ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、エチレンオキシド(4mol)付加ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、およびエチレンオキシド(5mol)付加ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートから選択される。中でも耐熱密着性や耐湿熱密着性に優れるという点でビスフェノールAジ(メタ)アクリレートとそのエチレンオキシド付加物、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレートとそのエチレンオキシド付加物が好ましい。
(メタ)アクリレート(B3)は、上述した(メタ)アクリレート(B)の中からアルキレンオキシドの繰り返し単位数が、平均で6.0~8.0となるように選択され、(メタ)アクリレート(B3)は、好ましくは、エチレンオキシド(6mol)付加ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド(7mol)付加ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド(8mol)付加ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド(6mol)付加グリセリントリ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド(7mol)付加グリセリントリ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド(8mol)付加グリセリントリ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド(6mol)付加トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド(7mol)付加トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド(8mol)付加トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド(6mol)付加ペンタエリスリトールトリ及びテトラ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド(7mol)付加ペンタエリスリトールトリ及びテトラ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド(8mol)付加ペンタエリスリトールトリ及びテトラ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド(6mol)付加ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、エチレンオキシド(7mol)付加ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、エチレンオキシド(8mol)付加ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートから選択される。中でも耐熱密着性や耐湿熱密着性に優れるという点でビスフェノールAジ(メタ)アクリレートとそのエチレンオキシド付加物、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレートとそのエチレンオキシド付加物が好ましい。
アルキレンオキシド変性(メタ)アクリレート(B)は、耐薬品性および耐摩耗性をより向上させるために、(メタ)アクリレート(B1)と、(メタ)アクリレート(B2)と、アルキレンオキシドの繰り返し単位数が、平均で(メタ)アクリレート(B3)とを含むことが好ましい。
アルキレンオキシド変性(メタ)アクリレート(B)は、好ましくは、(メタ)アクリレート(B1)を25~75質量%と、(メタ)アクリレート(B2)を0~50質量%と、(メタ)アクリレート(B3)を25~75質量%とを含み、より好ましくは、(メタ)アクリレート(B1)を25~50質量%と、(メタ)アクリレート(B2)を25~50質量%と、(メタ)アクリレート(B3)を25~50質量%とを含み、特に好ましくは、(メタ)アクリレート(B1)を25~40質量%と、(メタ)アクリレート(B2)を35~50質量%と、(メタ)アクリレート(B3)を25~40質量%とを含む。
アルキレンオキシド変性(メタ)アクリレート(B)の硬化性樹脂組成物中の含有量については特に制限はなく、広範囲で変動させることができる。硬化性樹脂組成物は、通常、5~60質量%の範囲でアルキレンオキシド変性(メタ)アクリレート(B)を含むことができ、好ましくは10~40質量%の範囲でアルキレンオキシド変性(メタ)アクリレート(B)を含み、より好ましくは13~35質量%の範囲でアルキレンオキシド変性(メタ)アクリレート(B)を含み、特に好ましくは15~30質量%の範囲でアルキレンオキシド変性(メタ)アクリレート(B)を含む。また、通常、硬化性樹脂組成物の塗膜成分(A+B)中、5~90質量%のアルキレンオキシド変性(メタ)アクリレート(B)を含むことができ、好ましくは10~80質量%のアルキレンオキシド変性(メタ)アクリレート(B)を含み、より好ましくは14~70質量%のアルキレンオキシド変性(メタ)アクリレート(B)を含み、さらに好ましくは20~65質量%のアルキレンオキシド変性(メタ)アクリレート(B)を含み、特に好ましくは30~60質量%のアルキレンオキシド変性(メタ)アクリレート(B)を含む。
1-3.無機フィラー(C)
硬化性樹脂組成物は、耐衝撃性、耐薬品性および耐摩耗性のさらなる改善の点から、無機フィラー(C)を含むことが好ましい。
無機フィラー(C)としては、シリカ、酸化チタン、ジルコニア、アルミナ、酸化亜鉛、酸化セリウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素及びこれらの混合物からなるフィラーが挙げられる。耐衝撃性、耐薬品性および耐摩耗性の点から、シリカ、ジルコニア、またはアルミナからなるフィラーが好ましく、シリカ、またはアルミナからなるフィラーがより好ましく、シリカからなるフィラーが特に好ましい。
無機フィラー(C)は、(メタ)アクリロイル基を有するシランカップリング剤で表面処理した反応性無機粒子、特に反応性シリカ粒子が好ましい。このような反応性無機粒子、特に反応性シリカ粒子は、ウレタン(メタ)アクリレートと重合反応して化学結合するため、耐衝撃性、および耐摩耗性をさらに改善し得る。
このようなシランカップリング剤は、例えば、下記式

(式中、mは、0~2の整数であり、nは、1~3の整数であり、m+nは3であり、C1-10アルキレンは、炭素数1~10のアルキレンを表し、Rは、炭素数1~4のアルキル基であり、Rは、水素、またはメチル基であり、Rは、炭素数1~4のアルキル基である)
で表されるアルコキシシランである。具体的には、例えば、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、8-メタクリロキシオクチルトリメトキシシラン、3-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン等を挙げることができる。これらシランカップリング剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
反応性シリカ微粒子の市販品としては、日産化学工業社製のオルガノシリカゾル(MEK-AC-2140Z、MEK-AC-4130Y、MEK-AC-5140Z、MEK-AC-5340Z、PGM-AC-2140Y、PGM-AC-3140Y、PGM-AC-4130Y、MIBK-AC-2140Z、MIBK-SD-L等)、ADEKA社製のアデライトAT、日揮触媒化成社製のELCOM V-8802、V-8804等が挙げられる。また、反応性有機ケイ酸化合物粒子の市販品としては、例えば、大成ファインケミカル株式会社製TSUV-011A(オルトケイ酸テトラエチル(TEOS)と3-アクリロキシプロピルトリメトキシシランの縮合物)を挙げることができる。
無機フィラー(C)の形状については、特に制限はないが、粒子状、針状、繊維状、および板状の無機フィラーを挙げることができ、粒子状の無機フィラーが好ましい。
また、粒子状の無機フィラー(C)の粒子径(体積平均粒子径(Dv))は、特に制限はなく、通常、平均粒子径が1nm~10μmの範囲で選択されるが、耐衝撃性および耐摩耗性の点から好ましくは平均粒子径が5~200nmであり、さらに好ましくは5~150nmであり、よりさらに好ましくは10~50nmであり、耐衝撃性のさらなる改善の点から特に好ましくは平均粒子径が10~20nmである。
無機フィラー(C)の硬化性樹脂組成物中の含有量も、比較的広範囲で変動し得るが、耐衝撃性および耐薬品性の点から、通常、2~30質量%であり、好ましくは8~21質量%であり、特に好ましくは10~18質量%である。同様の点から、無機微粒子(C)の硬化性樹脂組成物の全固形成分中の含有率は、通常、3質量%~55質量%であり、好ましくは7質量%~50質量%であり、より好ましくは10質量%~42質量%であり、特に好ましくは17質量%~35質量%である。
また、ウレタン(メタ)アクリレート(A)およびアルキレンオキシド変性(メタ)アクリレート(B)の総質量(A+B)に対する無機フィラー(C)の質量比(C:A+B)は、通常、2:98~55:45であり、好ましくは5:95~50:50であり、より好ましくは15:85~40:60(A+B:C)であり、特に好ましくは20:80~30:70(A+B:C)である。
1-4.他の成分
硬化性樹脂組成物は、必要により、他の塗膜成分、溶剤、重合開始剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、レベリング剤、増粘剤、可塑剤、滑剤、酸化防止剤、顔料や染料等の着色剤、難燃剤、帯電防止剤、有機粒子等の他の成分を含んでよい。
他の塗膜成分としては、例えば、ウレタン(メタ)アクリレート(A)以外のウレタンアクリレート、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、スチレン系樹脂、オレフィン系樹脂、タッキファイヤー、エポキシ樹脂などがある。
但し、他のウレタンアクリレートの含有量は、前記ウレタン(メタ)アクリレート(A)と前記アルキレンオキシド変性(メタ)アクリレート(B)の質量の合計100質量部に対して、30質量部以下、好ましくは20質量部以下であり、硬化性樹脂組成物中25質量%以下であり、好ましくは15質量%以下である。
重合開始剤としては、重合方法に応じて、熱重合開始剤、光重合開始剤および熱光兼用重合開始剤のいずれを含んでよい。
熱重合開始剤としては、例えば、アゾ化合物系重合開始剤、有機過酸化物系重合開始剤、および無機過酸化物系重合開始剤が挙げられ、アゾ化合物系重合開始剤、および有機過酸化物系重合開始剤が好ましく、有機過酸化物系重合開始剤がより好ましい。光重合開始剤としては、例えば、アセトフェノン系重合開始剤、ベンゾフェノン系重合開始剤、アルキルフェノン系重合開始剤、チオキサントン系重合開始剤、キサントン系光重合開始剤、アシルホスフィン系重合開始剤、オキシム系重合開始剤、ベンゾイン化合物系重合開始剤、アントラセン化合物系重合開始剤、およびキノン化合物系重合開始剤が挙げられ、アセトフェノン系重合開始剤、ベンゾフェノン系重合開始剤、チオキサントン系重合開始剤、およびアシルホスフィン系重合開始剤が好ましい。熱光兼用重合開始剤としては、アゾ化合物系重合開始剤、および有機過酸化物が挙げられる。
これら重合開始剤は、1種単独で、または2種以上組み合わせて用いることができ、例えば、アセトフェノン系光重合開始剤およびベンゾフェノン系光重合開始剤の組み合わせ、ならびにアセトフェノン系光重合開始剤およびチオキサントン系光重合開始剤の組み合わせが好ましい。
アゾ化合物系熱重合開始剤の例としては、2,2-アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、2,2’-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)(AMBN)、アゾビスシアノ吉草酸、2,2’-アゾビス(4-メトキシ-2.4-ジメチルバレロニトリル)、2,2’-アゾビス(2.4-ジメチルバレロニトリル)、ジメチル2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオネート)、1,1’-アゾビス(シクロヘキサン-1-カルボニトリル)、2,2’-アゾビス[N-(2-プロペニル)-2-メチルプロピオンアミド]、2,2’-アゾビス(N-ブチル-2-メチルプロピオンアミド)、2,2’-アゾビス[2-(2-イミダゾリン-2-イル)プロパン]ジヒドロクロライド、2,2’-アゾビス[2-(2-イミダゾリン-2-イル)プロパン]ジサルフェイトジハイドレート、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオンアミジン)ジヒドロクロライド、2,2’-アゾビス[N-(2-カルボキシエチル)-2-メチルプロピオンアミジン]ハイドレート、2,2’-アゾビス[2-(2-イミダゾリン-2-イル)プロパン]、2,2’-アゾビス(1-イミノ-1-ピロリジノ-2-メチルプロパン)ジヒドロクロライド、2,2’-アゾビス[2-メチル-N-(2-ヒドロキシエチル)プロピオンアミド]等が挙げられ、これらは単独で用いてもよいし2種以上併用してもよい。中でも、2,2-アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)が好ましい。
有機過酸化物系重合開始剤としては、例えば、tert-ブチルパーオキシピバレート、tert-ブチルパーオキシベンゾエート、tert-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート、ジ-tert-ブチルパーオキシド、クメンハイドロパーオキシド、ベンゾイルパーオキシド、tert-ブチルハイドロパーオキシド等の有機過酸化物が挙げられ、これらは単独で用いてもよいし2種以上併用してもよい。
無機過酸化物系重合開始剤としては、例えば、過酸化水素、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム等の無機過酸化物が挙げられ、これらは単独で用いてもよいし2種以上併用してもよい。中でも、ベンゾイルパーオキシドが好ましい。
アセトフェノン系光重合開始剤としては、例えば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)-ブタノン-1、及び2-(ジメチルアミノ)-2-[(4-メチルフェニル)メチル]-1-[4-(4-モルホリニル)フェニル]-1-ブタノン等のα‐アミノアセトフェノン系の光重合開始剤、ならびに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、及び2-ヒロドキシ-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-オン等のα‐ヒドロキシアセトフェノン系の光重合開始剤を挙げることができ、これらは単独で用いてもよいし2種以上併用してもよい。中でも、α‐ヒドロキシアセトフェノン系の光重合開始剤が好ましい。
ベンゾフェノン系重合開始剤としては、例えば、ベンゾフェノン、4-メチルベンゾフェノン、o-ベンゾイル安息香酸メチル-4-フェニルベンゾフェノン、4,4’-ジクロロベンゾフェノン、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、アクリル化ベンゾフェノン、3,3’,4,4’-テトラ(t-ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3’-ジメチル-4-メトキシベンゾフェノン、2,4,6-トリメチルベンゾフェノン、4-メチルベンゾフェノン、2,4-ジヒドロキシベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-4-n-オクトキシベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-4-n-プロポキシベンゾフェノン、ベンゾフェノン、o-ベンゾイル安息香酸メチル、4-フェニルベンゾフェノン、4-ベンゾイル-4’-メチルジフェニルサルファイド、3,3’,4,4’-テトラ(tert-ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、2,4,6-トリメチルベンゾフェノン、4,4’-ジ(N,N’-ジメチルアミノ)-ベンゾフェノン等が挙げられ、これらは単独で用いてもよいし2種以上併用してもよい。中でも、ベンゾフェノンが好ましい。
アルキルフェノン化合物系重合開始剤としては、例えば、2,2’-ジメトキシ-1,2-ジフェニルエタン-1-オンなどのベンジルメチルケタール化合物、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、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、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-オンなどのα-ヒドロキシアルキルフェノン化合物、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-ベンジルメチル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルフォリノフェニル)-1-ブタノンなどのアミノアルキルフェノン化合物等が挙げられ、これらは単独で用いてもよいし2種以上併用してもよい。
チオキサントン系光重合開始剤としては、例えば、チオキサントン、ジメチルチオキサントン(例えば、2,4-ジメチルチオキサントン)、ジエチルチオキサントン(例えば、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(例えば、2-イソプロピルチオキサントン)、クロロチオキサントン(例えば、2,4-ジクロロチオキサントン9、メルカプトチオキサントン等が挙げられる。
キサントン系光重合開始剤としては、例えば、キサントン、2-イソプロピルキサントン、2,4-ジメチルキサントン、2,4-ジエチルキサントン、2,4-ジクロロキサントン等が挙げられ、これらは単独で用いてもよいし2種以上併用してもよい。
アシルホスフィン系光重合開始剤としては、ビスアシルホスフィンオキシド系光重合開始剤やモノアシルホスフィンオキシド系光重合開始剤等が挙げられ、具体的には、例えば、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シド、2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、ビス-(2,6-ジクロロベンゾイル)フェニルホスフィンオキシド、ビス-(2,6-ジクロロベンゾイル)-2,5-ジメチルフェニルホスフィンオキシド、ビス-(2,6-ジクロロベンゾイル)-4-プロピルフェニルホスフィンオキシド、ビス-(2,6-ジクロロベンゾイル)-1-ナフチルホスフィンオキシド、ビス-(2,6-ジメトキシベンゾイル)フェニルホスフィンオキシド、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ホスフィンオキシド、ビス-(2,6-ジメトキシベンゾイル)-2,5-ジメチルフェニルホスフィンオキシド、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シド、2,6-ジメトキシベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、2,6-ジクロロベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、2,4,6-トリメチルベンゾイルフェニルホスフィン酸メチルエステル、2-メチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、ピバロイルフェニルホスフィン酸イソプロピルエステル、ジフェニル(2,4,6-トリメチルベンゾイル)ホスフィンオキシド、エチル-2,4,6-トリメチルベンゾイルフェニルホスフィネート、(2,6-ジメトキシベンゾイル)-2,4,4-ペンチルホスフィンオキシド等が挙げられ、これらは単独で用いてもよいし2種以上併用してもよい。特に、ジフェニル(2,4,6-トリメチルベンゾイル)ホスフィンオキシドが好ましい。
O-アシルオキシム化合物系光重合開始剤としては、例えば、N-ベンゾイルオキシ-1-(4-フェニルスルファニルフェニル)ブタン-1-オン-2-イミン、N-ベンゾイルオキシ-1-(4-フェニルスルファニルフェニル)オクタン-1-オン-2-イミン、N-ベンゾイルオキシ-1-(4-フェニルスルファニルフェニル)-3-シクロペンチルプロパン-1-オン-2-イミン、N-アセトキシ-1-[9-エチル-6-(2-メチルベンゾイル)-9H-カルバゾール-3-イル]エタン-1-イミン、N-アセトキシ-1-[9-エチル-6-{2-メチル-4-(3,3-ジメチル-2,4-ジオキサシクロペンタニルメチルオキシ)ベンゾイル}-9H-カルバゾール-3-イル]エタン-1-イミン、N-アセトキシ-1-[9-エチル-6-(2-メチルベンゾイル)-9H-カルバゾール-3-イル]-3-シクロペンチルプロパン-1-イミン、N-ベンゾイルオキシ-1-[9-エチル-6-(2-メチルベンゾイル)-9H-カルバゾール-3-イル]-3-シクロペンチルプロパン-1-オン-2-イミン、N-アセチルオキシ-1-[4-(2-ヒドロキシエチルオキシ)フェニルスルファニルフェニル]プロパン-1-オン-2-イミン、N-アセチルオキシ-1-[4-(1-メチル-2-メトキシエトキシ)-2-メチルフェニル]-1-(9-エチル-6-ニトロ-9H-カルバゾール-3-イル)メタン-1-イミン等が挙げられる。
ベンゾイン化合物系重合開始剤としては、例えば、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等が挙げられる。
アントラセン化合物系重合開始剤としては、例えば、9,10-ジメトキシアントラセン、2-エチル-9,10-ジメトキシアントラセン、9,10-ジエトキシアントラセン、2-エチル-9,10-ジエトキシアントラセン等が挙げられる。また、キノン化合物系重合開始剤としては、例えば、9,10-フェナンスレンキノン、2-エチルアントラキノン、カンファーキノンが挙げられる。
重合開始剤の含有量は、(A)成分および(B)成分の合計100質量部に対して、0.01~10質量部であることが好ましい。重合開始剤の含有量は、より好ましくは2~8質量部である。また、複数の重合開始剤を組み合わせる場合には、その合計の含有量が上記の質量比になるようにすればよい。例えば、アセトフェノン系光重合開始剤およびベンゾフェノン系光重合開始剤の組み合わせ、またはアセトフェノン系光重合開始剤およびチオキサントン系光重合開始剤の組み合わせでは、アセトフェノン系光重合開始剤と、ベンゾフェノン系光重合開始剤またはチオキサントン系光重合開始剤との質量比は、3:1~1:2が好ましく、2:1~1:1が好ましい。
紫外線吸収剤について特に制限はないが、例えば、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、トリアジン系紫外線吸収剤、およびシアノアクリレート系紫外線吸収剤が挙げることができ、これらは、1種単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。
ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤としては、例えば、2-(2’-ヒドロキシ-3’,5’-ジ-t-ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2-(2’-ヒドロキシ-3’-t-ブチル-5’-メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2-(3,5-ジ-t-ペンチル-2-ヒドロキシフェニル-2-ベンゾトリアゾール、2-(2-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4-メチル-6-(3,4,5,6-テトラヒドロフタリミジルメチル)フェノール、2-(2-ヒドロキシ-4-オクチロキシフェニル)-2-ベンゾトリアゾール、2-(2-ヒドロキシ-5-t-オクチルフェニル)-2-ベンゾトリアゾール、2-(2-ヒドロキシ-5-メチル)ベンゾトリアゾール、2-[2-ヒドロキシ-3,5-ビス(α,α-ジメチルベンジル)フェニル]-2H-ベンゾトリアゾール、2-(2-ヒドロキシ-5-t-ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2-(2-ヒドロキシ-3-t-ブチル-5-メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2-(2-ヒドロキシ-3,5-t-ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2-(2-ヒドロキシ-3,5-t-ブチルフェニル)-5-クロロベンゾトリアゾール、2-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4,6-ビス(1-メチル-1-フェニルエチル)フェノール、2-(2-ヒドロキシ-3,5-t-ペンチルベンゾトリアゾール、2-[2-ヒドロキシ-5-(1,1,3,3,-テトラメチルブチル)]ベンゾトリアゾール、2-(2-ヒドロキシ-3-s-ブチル-5-t-ブチルベンゾトリアゾール、2-(2-ヒドロキシ-3-ドデシル-5-メチルベンゾトリアゾール、2-(2-ヒドロキシ-3-t-ブチル-5-メチルフェニル)-5-クロロベンゾトリアゾール、2-(2-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2,2-メチレンビス[4-(1,1,3,3-テトラメチルブチル)]-6-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)フェノール]、および3-[3-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-5-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル]プロピオネート等が挙げられる。
トリアジン系紫外線吸収剤としては、例えば、2,4-ビス[2-ヒドロキシ-4-ブトキシフェニル]-6-(2,4-ジブトキシフェニル)-1,3-5-トリアジン、2,4-ジフェニル-6-(2-ヒドロキシ-4-メトキシフェニル)-1,3,5-トリアジン、2,4-ジフェニル-6-(2-ヒドロキシ-4-エトキシフェニル)-1,3,5-トリアジン、2,4-ジフェニル-(2-ヒドロキシ-4-プロポキシフェニル)-1,3,5-トリアジン、2,4-ジフェニル-(2-ヒドロキシ-4-ブトキシフェニル)-1,3,5-トリアジン、2,4-ジフェニル-6-(2-ヒドロキシ-4-ブトキシフェニル)-1,3,5-トリアジン、2-(2-ヒドロキシ-4-[1-オクチルオキシカルボニルエトキシ]フェニル)-4,6-ビス(4-フェニルフェニル)-1,3,5-トリアジン、2,4-ジフェニル-6-(2-ヒドロキシ-4-ヘキシルオキシフェニル)-1,3,5-トリアジン、2,4-ジフェニル-6-(2-ヒドロキシ-4-オクチルオキシフェニル)-1,3,5-トリアジン、2,4-ジフェニル-6-(2-ヒドロキシ-4-ドデシルオキシフェニル)-1,3,5-トリアジン、及び2,4-ジフェニル-6-(2-ヒドロキシ-4-ベンジルオキシフェニル)-1,3,5-トリアジン等が挙げられる。
シアノアクリレート系紫外線吸収剤としては、例えば、2-エチルヘキシル-2-シアノ-3,3’-ジフェニルアクリレート、およびエチル-2-シアノ-3,3’-ジフェニルアクリレート等が挙げられる。
紫外線吸収剤は、硬化性樹脂組成物中、0~2.0質量%の範囲で含むことが好ましく、0.1~1.0質量%の範囲で含むことがより好ましい。また、紫外線吸収剤は、ウレタン(メタ)アクリレート(A)およびアルキレンオキシド変性(メタ)アクリレート(B)の合計100質量部に対し、合計で0~20質量部の範囲で含むことが好ましく、5~16質量部の範囲で含むことが好ましく、8~14質量部の範囲で含むことが好ましい。
光安定剤について特に制限はないが、例えば、ヒンダードアミン系光安定剤を挙げることができる。
ヒンダードアミン系光安定剤としては、例えば、ビス(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)セバケート、ビス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジル)セバケート、ビス(1-メトキシ-2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)セバケート、ビス(1-エトキシ-2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)セバケート、ビス(1-プロポキシ-2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)セバケート、ビス(1-ブトキシ-2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)セバケート、ビス(1-ペンチロキシ-2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)セバケート、ビス(1-ヘキシロキシ-2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)セバケート、ビス(1-ヘプチロキシ-2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)セバケート、ビス(1-オクトキシ-2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)セバケート、ビス(1-ノニロキシ-2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)セバケート、ビス(1-デカニロキシ-2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)セバケート、ビス(1-ドデシロキシ-2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)セバケート、ビス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジル)-2-(4-メトキシ-ベンジリデン)マロネート、テトラキス(2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジル)1,2,3,4-ブタンテトラカルボキシラート、テトラキス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジル)1,2,3,4-ブタンテトラカルボキシラート等のアミノメチル基含有化合物、1,2,3,4-ブタンテトラカルボン酸と1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジノールとβ,β,β,β-テトラメチル-3,9-(2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5,5])ウンデカン)ジエタノールとの縮合物、1,2,3,4-ブタンテトラカルボン酸と2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジノールとβ,β,β,β-テトラメチル-3,9-(2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5,5])ウンデカン)ジエタノールとの縮合物、デカンジカルボン酸と2,2,6,6-テトラメチル-1-オクトキシ-4-ピペリジノールとのジエステル化合物と1,1-ジメチルエチルヒドロパーオキシドとオクタンとの反応生成物(BASF製、商品名Tinuvin123)、ビス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジニル)-[[3,5-ビス(1,1、ジメチルエチル)-4-ヒドロキシフェニル]メチル](BASF社製、商品名Tinuvin144)等のアミノエーテル基含有化合物が挙げられる。
光安定剤は、硬化性樹脂組成物中、0~0.3質量%の範囲で含むことが好ましく、0.05~0.2質量%の範囲で含むことがより好ましい。また、光安定剤は、ウレタン(メタ)アクリレート(A)およびアルキレンオキシド変性(メタ)アクリレート(B)の合計100質量部に対し、合計で0~2.5質量部の範囲で含むことが好ましく、0.6~2質量部の範囲で含むことが好ましく、1~1.8質量部の範囲で含むことが好ましい。また、光安定剤を上述した紫外線吸収剤と組み合わせることが好ましく、この場合、紫外線吸収剤と安定剤の質量比(紫外線吸収剤:安定剤)は、1:2~30:1の範囲とすることが好ましく、質量比1:1~14:1の範囲とすることがより好ましい。
レベリング剤としては、例えば、ポリジメチルシロキサン、その共重合物、ポリジメチルシロキサン骨格を有するアクリルポリマー、ポリジメチルシロキサン骨格を有するウレタンポリマー、及びこれらにアクリロイル基やメタクリロイル基を導入し、活性エネルギー線反応性を付与した化合物等のシリコーン系のレベリング剤、或いは、ペルフルオロアルキルスルホン酸、ペルフルオロアルキルカルボン酸、フッ素テロマーアルコール又はこれらの誘導体等のフッ素系レベリング剤が挙げられる。市販品としては、例えばネオス株式会社製フタージェント602Aを挙げることができる。
レベリング剤は、本発明の硬化性樹脂組成物中、0~0.5質量%の範囲で含むことが好ましく、0.01~0.3質量%の範囲で含むことがより好ましい。
酸化防止剤としては、例えば、ジ-t-ブチルヒドロキシトルエン、2,4-ビス-(n-オクチルチオ)-6-(4-ヒドロキシ-3,5-ジ-t-ブチルアニリノ)-1,3,5-トリアジン、ペンタエリスリチル・テトラキス[3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、2,2-チオ-ジエチレンビス[3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、トリエチレングリコール-ビス[3-(3-t-ブチル-5-メチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、1,6-ヘキサンジオール-ビス[3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、オクタデシル-3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート、N,N-ヘキサメチレンビス(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシ-ヒドロシンナマミド)、1,3,5-トリメチル-2,4,6-トリス(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)ベンゼン、トリス-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)-イソシアヌレート、オクチル化ジフェニルアミン、2,4,-ビス[(オクチルチオ)メチル]-O-クレゾール、イソオクチル-3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート、ジブチルヒドロキシトルエン等が挙げられる。
酸化防止剤は、本発明の硬化性樹脂組成物中、0~2質量%の範囲で含むことが好ましい。
増粘剤としては、例えば、会合型ノニオン系ウレタン増粘剤、アルカリ膨潤型増粘剤、無機系の層間化合物であるベントナイト、セルロース系増粘剤、(メタ)アクリル酸系増粘剤、ポリウレタン系増粘剤、ポリアクリルアミド系増粘剤、ビニルエーテル系増粘剤、鉱物系増粘剤又は多糖類系増粘剤等が挙げられる。
増粘剤は、本発明の硬化性樹脂組成物中、0~5質量%の範囲で含むことが好ましい。
可塑剤としては、例えば、フタル酸エステル、非芳香族二塩基酸エステル、脂肪族エステル、ポリアルキレングリコールのエステル、リン酸エステル、トリメリット酸エステル、塩素化パラフィン、炭化水素系油、プロセスオイル、ポリエーテル、エポキシ可塑剤類、ポリエステル系可塑剤等が挙げられ、好ましくはフタル酸エステルである。前記可塑剤の具体例としては、ジブチルフタレート、ジヘプチルフタレート、ジ(2-エチルヘキシル)フタレート、ジオクチルフタレート、ジオクチルアジペート、ジオクチルセバケート、ジブチルセバケート、コハク酸イソデシル、トリクレジルホスフェート、トリブチルホスフェート、エポキシ化大豆油、エポキシステアリン酸ベンジル等が挙げられる。
可塑剤は、本発明の硬化性樹脂組成物中、0~10質量%の範囲で含むことが好ましい。
滑剤としては、例えば、炭化水素系、脂肪酸系、高級アルコール系、脂肪族アミド系、金属石鹸系、エステル系、アミド系滑剤、シリコーン化合物、パーフルオロアルキル化合物等が挙げられる。
滑剤は、本発明の硬化性樹脂組成物中、0~1質量%の範囲で含むことが好ましい。
着色剤としては、例えば、直接染料、酸性染料、塩基性染料、金属錯塩染料等の染料;カーボンブラック、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化鉄、マイカ等の無機顔料;カップリングアゾ系、縮合アゾ系、アンスラキノン系、チオインジゴ系、ジオキサゾン系、フタロシアニン系等の有機顔料が挙げられる。
着色剤は、本発明の硬化性樹脂組成物中、0~2質量%の範囲で含むことが好ましい。
難燃剤としては、例えば、燐及びハロゲン含有有機化合物、臭素あるいは塩素含有有機化合物、ポリ燐酸アンモニウム、水酸化アルミニウム、酸化アンチモン等の添加及び反応型難燃剤が挙げられる。
難燃剤は、は、本発明の硬化性樹脂組成物中、0~20質量%の範囲で含むことが好ましい。
帯電防止剤としては、第四級アンモニウム塩のカチオン型帯電防止剤、脂肪族スルホン酸塩、高級アルコール硫酸エステル塩、高級アルコールアルキレンオキシド付加物硫酸エステル塩、高級アルコールリン酸エステル塩、高級アルコールアルキレンオキシド付加物リン酸エステル塩から選ばれる少なくとも一種類のアニオン型帯電防止剤、高級アルコールアルキレンオキシド付加物、ポリアルキレングリコール脂肪酸エステル等が挙げられる。
帯電防止剤は、本発明の硬化性樹脂組成物中、0~5質量%の範囲で含むことが好ましい。
有機粒子としては、例えば、ポリアクリレート樹脂、ポリメタクリレート樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミノ酸樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、セルロース樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂及びこれらの混合物から形成される粒子が挙げられる。
有機粒子は、本発明の硬化性樹脂組成物中、0~30質量%の範囲で含むことが好ましい。
本発明の硬化性樹脂組成物は、上述した各成分を、通常溶媒中に含有する。
溶媒としては、重合させる各単量体、生成する重合体前駆体、および必要に応じて重合開始剤その他の添加剤を溶解できるものであれば特に制限されず、メタノール、エタノール、イソプロパノール、テトラヒドロフラン、シクロヘキサノン、メチルエチルケトン、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、2-メトキシエチルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、1-メトキシ-2-プロパノール、1-メトキシ-2-プロピルアセテート、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、トルエン、酢酸エチル、乳酸エチル、乳酸メチル、ジメチルスルホキシド、水等を用いることができる。これらは単独で用いてもよいし2種以上併用してもよい。ウレタン(メタ)アクリレート(A)やアルキレンオキシド変性(メタ)アクリレート(B)の溶解性が高く、ポリカーボネート等の樹脂基材を溶かし難いこと、また適度な揮発性を有して塗布や乾燥が容易である点で、メチルエチルケトン、1-メトキシ―2―プロパノール(PGM)、1-メトキシ-2-プロピルアセテートが好ましい。
硬化性組成物中の溶媒の含有量について特に制限はないが、通常、10質量%~80質量%の溶媒を硬化性組成物中に配合することができ、多くの場合、30質量%~70質量%の溶媒、好ましくは30質量%~60質量%の溶媒を硬化性組成物中に配合する。
また、有機塗膜成分100質量部に対して、通常10質量部から500質量部であり、好ましくは50質量部から300質量部である。硬化性樹脂組成物の粘度は、使用時の温度(通常15~30℃)で、通常5~500mPa・sであり、好ましくは10~100mPa・sである。
硬化性樹脂組成物は、塗工の際に、適当な粘度に調整するために溶剤で希釈してよく、希釈後の溶剤の含有量は、通常、硬化性樹脂組成物中55~85質量%であり、好ましくは70~80質量%である。
硬化性組成物は、例えば、基材上に塗布し、硬化性組成物に活性エネルギー線を照射することによって、または加熱することによって、無機または有機の基材の全面、片面または一部に硬化物(硬化層)を形成することができる。硬化のために、活性エネルギー線の照射と加熱との両方を行ってもよい。
硬化性組成物は、例えば、バーコーター、アプリケーター、ダイコーター、スピンコーター、スプレーコーター、カーテンコーター、ロールコーター、スクリーン印刷、ディッピングなどによって基材上に塗布することができる。
硬化性組成物の基材上への塗布量は特に限定されず、形成する硬化層の厚さに応じて調整すればよく、目安としては、活性エネルギー線照射および/または加熱での硬化処理後に得られる硬化層の厚さが、1~1,000μmとなる量が好ましく、10~800μmとなる量がより好ましい。
活性エネルギー線についても特に制限はないが、例えば、紫外線、電子線等が挙げられる。
紫外線を照射する場合、高圧水銀灯、メタルハライドランプ等の光源を備えた紫外線照射装置を使用することができる。紫外線の照射量は、好ましくは、照度30~2,000mW/cmであり、積算光量として100~1000mJ/cmである。硬化雰囲気は、空気雰囲気、不活性ガス(例えば、窒素、アルゴン)雰囲気のいずれであってもよい。電子線を照射する場合にも、市販の電子線照射装置を使用することができ、電子線の照射量は、好ましくは1~10Mradである。
活性エネルギー線を照射して硬化させた後、必要に応じて、加熱処理(アニール処理)をして硬化をさらに進行させてもよい。その際の加熱温度は、80~220℃の範囲にあることが好ましい。加熱時間は、10分~60分の範囲にあることが好ましい。
熱重合により硬化性組成物を硬化する場合には、加熱温度は、80~200℃の範囲にあることが好ましく、より好ましくは100~150℃の範囲である。加熱温度が80℃より低いと、加熱時間を長くする必要があり経済性に欠ける傾向にあり、加熱温度が200℃より高いと、エネルギーコストがかかるうえに、加熱昇温時間及び降温時間がかかるため、経済性に欠ける傾向にある。
重合条件は、特に制限されず、用いる重合開始剤の種類等によって適宜調節できるが、例えば、不活性ガス(好ましくは窒素)雰囲気下、は60~90℃の重合温度で、3~10時間反応させて行うことができる。
硬化樹脂組成物は、種々の基材に用いることができ、例えば、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリシクロオレフィン、ポリイミド、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、トリアセチルセルロース樹脂、ABS樹脂、AS樹脂、ノルボルネン系樹脂等に用いることができる。
形成される硬化層の厚さは、上述の通り、塗布量によって調整することができ、通常、15μm未満であり、好ましくは10μm以下であり、より好ましくは7μm以下である。
得られる硬化物は、透明性、耐熱性および耐湿熱性に優れることから、例えば、パソコン用材料(ペン入力パソコン、タッチパネル、ディスプレイカバー等)、家電製品(テレビ、ラジカセ、ステレオ、コンピュータゲーム機のケースやディスプレイ等)、携帯電話やスマートフォン(タッチパネル、ディスプレイや筐体カバー等)、自動車用材料(ヘッドライト、グレージング、計器類のカバー、内装部材等)、光ディスク、光学用レンズ(カメラ、ビデオカメラ、虫メガネ等)、メガネレンズ(矯正用、サングラス、ファッショングラス等)、スポーツ用品(スキー板、テニスラケット等)、有機板ガラス、看板、交通標識、ネームプレート、装飾用ケース、時計用レンズ、化粧品容器、住宅部材、転写箔、転写フィルム、ドライフィルムレジスト、反射鏡等の被覆材料として好適に用いることができる。
以下に、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例によって限定されるものではない。なお、特に言及しない場合、各例中の部および%はいずれも質量基準であり、室温放置条件は全て、23℃/55%RHである。
1.ウレタン(メタ)アクリレート(A)の製造
[合成例1]
温度計、還流冷却器、攪拌機、滴下ロート等を備えた反応容器に、ヘキサメチレンジイソシアネート(東ソー株式会社製HDI、イソシアネート量50%)を169.4g、水酸基価115mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA、東亜合成株式会社製アロニックスM-305、ペンタエリスリトールジアクリレートの含有量が0%、ペンタエリスリトールモノアクリレートの含有量が0%、ペンタエリスリトールトリアクリレートの含有量が60%、ペンタエリスリトールテトラアクリレートの含有量が40%)を1428.7g、溶剤としてメチルエチルケトンを399.5g、重合禁止剤としてメトキノンを0.8g、反応触媒として無機ビスマス(日東化成株式会社製、ネオスタンU-600)を1.6g仕込み、70℃にて均一に撹拌しながら反応させ、残存イソシアネート基が0.1%となった時点で反応を終了し、ウレタンアクリレート(A―1)を得た。
得られたウレタンアクリレート(A―1)は、固形分80%、25℃での粘度は約100mPa・S、重量平均分子量は800、水酸基価は固形分で換算して29.2mgKOH/gであった。
[合成例2]
温度計、還流冷却器、攪拌機、滴下ロート等を備えた反応容器に、ジシクロヘキシルメタン4,4―ジイソシアナート(H12MDI、エボニック社製VESTANT(登録商標))を249.3g、水酸基価115mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA、東亜合成株式会社製アロニックスM-305、ペンタエリスリトールジアクリレートの含有量が0%、ペンタエリスリトールモノアクリレートの含有量が0%、ペンタエリスリトールトリアクリレートの含有量が60%、ペンタエリスリトールテトラアクリレートの含有量が40%)を1348.8g、溶剤としてメチルエチルケトンを399.5g、重合禁止剤としてメトキノンを0.8g、反応触媒として無機ビスマス(日東化成株式会社製、ネオスタンUー600)を1.6g仕込み、70℃にて均一に撹拌しながら反応させ、残存イソシアネート基が0.1%となった時点で反応を終了し、ウレタンアクリレート(A―2)を得た。
得られたウレタンアクリレート(A―2)は、固形分80%、25℃での粘度は約80mPa・S、重量平均分子量は1,000、水酸基価は固形分で換算して27.3mgKOH/gであった。
[合成例3]
温度計、還流冷却器、攪拌機、滴下ロート等を備えた反応容器に、ジシクロヘキシルメタン4、4―ジイソシアナート(H12MDI、エボニック社製VESTANT(登録商標)、イソシアネート量32%)を568.9g、水酸基価280mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(アロニックスM-933、東亜合成株式会社製、ペンタエリスリトールジアクリレートの含有量が30%、ペンタエリスリトールモノアクリレートの含有量が5%、ペンタエリスリトールトリアクリレートの含有量が50%、ペンタエリスリトールテトラアクリレートの含有量が15%)を1029.2g、溶剤としてメチルエチルケトンを399.5g、重合禁止剤としてメトキノンを0.8g、反応触媒として無機ビスマス(ネオスタンUー600、日東化成株式会社)を1.6g仕込み、70℃にて均一に撹拌しながら反応させ、残存イソシアネート基が0.1%となった時点で反応を終了し、ウレタンアクリレート(A-3)を得た。
得られたウレタンアクリレート(A-3)は、固形分80%、25℃での粘度は約350mPa・S、重量平均分子量は3,000、水酸基価は固形分で換算して28.5mgKOH/gであった。
[合成例4]
温度計、還流冷却器、攪拌機、滴下ロート等を備えた反応容器に、イソホロンジイソシアネート(IPDI、エボニック社製VESTANT(登録商標)、イソシアネート量37.7%)を217.3g、水酸基価115mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA、東亜合成株式会社製アロニックスM-305、ペンタエリスリトールジアクリレートの含有量が0%、ペンタエリスリトールモノアクリレートの含有量が0%、ペンタエリスリトールトリアクリレートの含有量が60%、ペンタエリスリトールテトラアクリレートの含有量が40%)を1380.7g、溶剤としてメチルエチルケトンを399.5g、重合禁止剤としてメトキノンを0.8g、反応触媒として無機ビスマス(日東化成株式会社製、ネオスタンUー600)を1.6g仕込み、70℃にて均一に撹拌しながら反応させ、残存イソシアネート基が0.1%となった時点で反応を終了し、ウレタンアクリレート(A-4)を得た。
得られたウレタンアクリレート(A-4)は、固形分80%、25℃での粘度は約110mPa・S、重量平均分子量は900、水酸基価は固形分で換算して27.6mgKOH/gであった。
[合成例5]
温度計、還流冷却器、攪拌機、滴下ロート等を備えた反応容器に、イソホロンジイソシアネート(IPDI、エボニック社製VESTANT(登録商標)、イソシアネート量37.7%)を511.4g、水酸基価280mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(アロニックスM-933、東亜合成株式会社製、ペンタエリスリトールジアクリレートの含有量が30%、ペンタエリスリトールモノアクリレートの含有量が5%、ペンタエリスリトールトリアクリレートの含有量が50%、ペンタエリスリトールテトラアクリレートの含有量が15%)を1086.7g、溶剤としてメチルエチルケトンを399.5g、重合禁止剤としてメトキノンを0.8g、反応触媒として無機ビスマス(日東化成株式会社製、ネオスタンUー600)を1.6g仕込み、70℃にて均一に撹拌しながら反応させ、残存イソシアネート基が0.1%となった時点で反応を終了し、ウレタンアクリレート(A-5)を得た。
得られたウレタンアクリレート(A-5)は、固形分80%、25℃での粘度は約400mPa・S、重量平均分子量は3,000、水酸基価は固形分で換算して40.8mgKOH/gであった。
[比較合成例1]
温度計、還流冷却器、攪拌機、滴下ロート等を備えた反応容器に、ジシクロヘキシルメタン4、4―ジイソシアナート(H12MDI、エボニック社製VESTANT(登録商標)、イソシアネート量32%)を127.8g、水酸基価50mgKOH/gのジペンタエリスリトールアクリレート(DPHA、新中村化学工業株式会社製NKエステルA-9550)を1470.2g、溶剤としてメチルエチルケトンを399.5g、重合禁止剤としてメトキノンを0.8g、反応触媒として無機ビスマス(日東化成株式会社製、ネオスタンUー600)を1.6g仕込み、70℃にて均一に撹拌しながら反応させ、残存イソシアネート基が0.1%となった時点で反応を終了し、ウレタンアクリレート(A―6)を得た。
得られたウレタンアクリレート(A―6)は、固形分80%、25℃での粘度は約110mPa・S、重量平均分子量は1,100、水酸基価は固形分で換算して13.7mgKOH/gであった。
[比較合成例2]
温度計、還流冷却器、攪拌機、滴下ロート等を備えた反応容器に、ジシクロヘキシルメタン4、4―ジイソシアナート(H12MDI、エボニック社製VESTANT(登録商標)、イソシアネート量32%)を535.4g、水酸基価310mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(東亜合成株式会社製アロニックスM-926)を1062.7g、溶剤としてメチルエチルケトンを399.5g、重合禁止剤としてメトキノンを0.8g、反応触媒として無機ビスマス(日東化成株式会社製ネオスタンUー600)を1.6g仕込み、70℃にて均一に撹拌しながら反応させ、残存イソシアネート基が0.1%となった時点で反応を終了し、ウレタンアクリレート(A―7)を得た。
得られたウレタンアクリレート(A―7)は、固形分80%、25℃での粘度は約4800mPa・S、水酸基価は固形分で換算して64.2mgKOH/gであった。
以下に、各ウレタンアクリレートの合成条件の概要と得られた各ウレタンアクリレートの水酸基価を示す。
2.アルキレンオキシド変性(メタ)アクリレート(B)の製造
[合成例6]
温度計、還流冷却器、攪拌機、滴下ロート等を備えた反応容器に、トリメチロールプロパン(東京化成工業株式会社製、分子量134.2)を134g、苛性カリウムを0.3g、溶剤としてトルエンを134g仕込んだ。140℃にて均一に撹拌しながら、エチレンオキシド(分子量44)44gを徐々に反応容器内に吹き込みながら反応させた。反応後、酢酸にて中和を行い、エチレンオキシド変性トリメチロールプロパンを得た。
得られたエチレンオキシド変性トリメチロールプロパン178g、アクリル酸288g、パラトルエンスルホン酸30g、ハイドロキノン0.45g、溶剤としてトルエン400gを別の反応容器に投入し、空気を吹き込みながら110℃に加熱し反応を行った。脱水反応で生じた水は反応中に随時除去した。反応後、アルカリ洗浄、水洗浄を行い、空気を吹き込みながらトルエンを減圧下で回収し、エチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリアクリレート(B-1)を得た。
得られたエチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリアクリレート(B-1)について、以下の条件でH-HMR、13C-NMR、およびHPLCによって分析を行ったところ、エチレンオキシドの付加数は、0.9であった。
H-HMR分析の条件
装置:日本電子社製ECX-400
測定溶媒:重クロロホルム
測定濃度:1重量%
測定温度 50℃
積算回数 16回
13 C-NMR分析の条件
装置:日本電子社製ECX-400
測定溶媒:重クロロホルム
測定濃度:5重量%
測定温度:室温
積算回数 4096回
HPLC分析の条件
置:SHIMADZU LC-10A
検出器:UV 254nm
カラム:GLサイエンス イナートシルODS-2(4.6×150mm)
カラム温度:40℃
溶離液:アセトニトリル/0.1%リン酸=60/40
流量:0.6ml/分
サンプル注入量:2μl
サンプル濃度:1wt%
[合成例7]
温度計、還流冷却器、攪拌機、滴下ロート等を備えた反応容器に、トリメチロールプロパン(東京化成工業株式会社製 分子量134.2)を134g、苛性カリウムを0.3g、溶剤としてトルエンを134g仕込んだ。140℃にて均一に撹拌しながら、エチレンオキシド(分子量44)176gを徐々に反応容器内に吹き込みながら反応させた。反応後、酢酸にて中和を行い、エチレンオキシド変性トリメチロールプロパンを得た。
得られたエチレンオキシド変性トリメチロールプロパンを310g、アクリル酸を288g、パラトルエンスルホン酸を30g、ハイドロキノンを0.45g、溶剤としてトルエンを600g別の反応容器に投入し、空気を吹き込みながら110℃に加熱し反応を行った。脱水反応で生じた水は反応中に随時除去した。反応後、アルカリ洗浄、水洗浄を行い、空気を吹き込みながらトルエンを減圧下で回収し、エチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリアクリレート(B-2)を得た。
得られたエチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリアクリレート(B-2)について、上述した条件でH-HMR、13C-NMR、およびHPLCによって分析を行ったところ、エチレンオキシドの付加数3.7であった。
[合成例8]
温度計、還流冷却器、攪拌機、滴下ロート等を備えた反応容器に、トリメチロールプロパン(東京化成工業株式会社製 分子量134.2)を134g、苛性カリウムを0.3g、溶剤としてトルエンを134g仕込んだ。140℃にて均一に撹拌しながら、エチレンオキシド(分子量44)308gを徐々に反応容器内に吹き込みながら反応させた。反応後、酢酸にて中和を行い、エチレンオキシド変性トリメチロールプロパンを得た。
得られたエチレンオキシド変性トリメチロールプロパン442g、アクリル酸288g、パラトルエンスルホン酸30g、ハイドロキノン0.45g、溶剤としてトルエン800gを別の反応容器に投入し、空気を吹き込みながら110℃に加熱し反応を行った。脱水反応で生じた水は反応中に随時除去した。反応後、アルカリ洗浄、水洗浄を行い、空気を吹き込みながらトルエンを減圧下で回収し、エチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリアクリレート(B-3)を得た。
得られたエチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリアクリレート(B-3)について、H-HMR、13C-NMR、HPLCによって分析を行ったところ、エチレンオキシドの付加数6.4であった。
得られたエチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリアクリレートB-1乃至B-3のエチレンオキシドの付加数を纏めて以下に示す。
3.硬化性樹脂組成物の調製
[実施例1]
合成例1で得られたウレタンアクリレート(A-1)(ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)と、水酸基価115mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は29.2mgKOH/g)を35.0gと、合成例6で得られたエチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリアクリレート(B-1)(エチレンオキシドの付加数は、0.9)を10.0gと、合成例7で得られたエチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリアクリレート(B-2)(エチレンオキシドの付加数3.7)15.0gと、合成例8で得られたエチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリアクリレート(B-3)(エチレンオキシドの付加数6.4)10.0gと、シリカ粒子分散液(C-1)(日産化学株式会社製「スノーテックス MEK-ST-40」、粒子径12nm、有効成分40%)75.0g(有効成分として30.0g)と、紫外線吸収剤としてトリアジン系紫外線吸収剤(BASF社製Tinuvin479)8.0gと、光安定剤としてヒンダードアミン系光安定剤(株式会社ADEKA製「アデカスタブLA―87」)1.0gと、光重合開始剤としてモノアシルホスフィンオキシド系の光重合開始剤(IGM RESINS社製「OmniradTPO」)5.0gとを混合、撹拌し、希釈剤として、1-メトキシ―2―プロパノール(PGM)を60.0g添加して固形分50%の硬化性組成物を調製した。
[実施例2]
シリカ粒子分散液(C-1)(日産化学株式会社製「スノーテックス MEK-ST-40」、粒子径12nm、有効成分40%)に代え、シリカ粒子分散液(C-2)(日産化学株式会社製「スノーテックス MEK-ST-L」、粒子径45nm、有効成分30%)100.0g(有効成分として30.0g)を添加し、希釈剤PGM量を固形分50%になる様に適宜調整した以外は、実施例1と同様にして、硬化性組成物を調製した。
[実施例3]
シリカ粒子分散液(C-1)(日産化学株式会社製「スノーテックス MEK-ST-40」、粒子径12nm、有効成分40%)に代え、シリカ粒子分散液(C-3)(日産化学株式会社製「スノーテックス MEK-ST-ZL」、粒子径80nm、有効成分30%)100.0g(有効成分として30.0g)を添加し、希釈剤PGM量を固形分50%になる様に適宜調整した以外は、実施例1と同様にして、硬化性組成物を調製した。
[実施例4]
シリカ粒子分散液(C-1)(日産化学株式会社製「スノーテックス MEK-ST-40」、粒子径12nm、有効成分40%)に代え、アルミナ粒子分散液(C-4)(BYK社製「NANOBYK-3610」、粒子径23nm、メトキシプロピルアセテート溶媒、有効成分37%)80.0g(有効成分として30.0g)を添加し、希釈剤PGM量を固形分50%になる様に適宜調整した以外は、実施例1と同様にして、硬化性組成物を調製した。
[実施例5]
シリカ粒子分散液(C-1)(日産化学株式会社製「スノーテックス MEK-ST-40」、粒子径12nm、有効成分40%)に代え、ジルコニア粒子分散液(C-5)(日本触媒社製「ZP-153」、粒子径11nm、メチルエチルケトン溶媒、有効成分70%)43.0g(有効成分として30.0g)を添加し、希釈剤PGM量を固形分50%になる様に適宜調整した以外は、実施例1と同様にして、硬化性組成物を調製した。
[実施例6]
シリカ粒子分散液(C-1)(日産化学株式会社製「スノーテックス MEK-ST-40」、粒子径12nm、有効成分40%)に代え、酸化亜鉛粒子分散液(C-6)(シグマアルドリッチ社製、粒子径110nm、エタノール溶媒、有効成分40%)75.0g(有効成分として30.0g)を添加し、希釈剤PGM量を固形分50%になる様に適宜調整した以外は、実施例1と同様にして、硬化性組成物を調製した。
[実施例7]
シリカ粒子分散液(C-1)(日産化学株式会社製「スノーテックス MEK-ST-40」、粒子径12nm、有効成分40%)に代え、メタクリルシランカップリング剤処理シリカ粒子分散液(C-7)(日産化学株式会社製「スノーテックス MEK-AC-2140Z」、粒子径12nm、メチルエチルケトン溶媒、有効成分40%)75.0g(有効成分として30.0g)を添加し、希釈剤PGM量を固形分50%になる様に適宜調整した以外は、実施例1と同様にして、硬化性組成物を調製した。
[実施例8]
シリカ粒子分散液(C-1)(日産化学株式会社製「スノーテックス MEK-ST-40」、粒子径12nm、有効成分40%)に代え、メタクリルシランカップリング剤処理シリカ微粒子分散液(C-8)(日産化学株式会社製「スノーテックス MEK-AC-4130Y」、粒子径45nm、メチルエチルケトン溶媒、有効成分30%)100.0g(有効成分として30.0g)を添加し、希釈剤PGM量を固形分50%になる様に適宜調整した以外は、実施例1と同様にして、硬化性組成物を調製した。
[実施例9]
シリカ粒子分散液(C-1)(日産化学株式会社製「スノーテックス MEK-ST-40」、粒子径12nm、有効成分40%)に代え、メタクリルシランカップリング剤処理シリカ微粒子分散液(C-9)(日産化学株式会社製「スノーテックス PGM-AC-5140Z」、粒子径80nm、メチルエチルケトン溶媒、有効成分40%)75.0g(有効成分として30.0g)を添加し、希釈剤PGM量を固形分50%になる様に適宜調整した以外は、実施例1と同様にして、硬化性組成物を調製した。
実施例1~9の硬化性組成物の組成の概要を以下に纏めて示す。
[実施例10]
ウレタンアクリレート(A-1)に代え、ウレタンアクリレート(A-2)(ジシクロヘキシルメタン4、4―ジイソシアナート(H12MDI)と、水酸基価115mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は27.3mgKOH/g)を用い、希釈剤PGM量を固形分50%になる様に適宜調整した以外は、実施例1と同様にして、硬化性組成物を調製した。
[実施例11]
ウレタンアクリレート(A-1)に代え、ウレタンアクリレート(A-3)(ジシクロヘキシルメタン4、4―ジイソシアナート(H12MDI)と、水酸基価280mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は28.5mgKOH/g)を用い、希釈剤PGM量を固形分50%になる様に適宜調整した以外は、実施例1と同様にして、硬化性組成物を調製した。
[実施例12]
ウレタンアクリレート(A-1)に代え、ウレタンアクリレート(A-4)(イソホロンジイソシアネート(IPDI)と、水酸基価115mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は27.6mgKOH/g)を用い、希釈剤PGM量を固形分50%になる様に適宜調整した以外は、実施例1と同様にして、硬化性組成物を調製した。
[実施例13]
ウレタンアクリレート(A-1)に代え、ウレタンアクリレート(A-5)(イソホロンジイソシアネート(IPDI)と、水酸基価280mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は40.8mgKOH/g)を用い、希釈剤PGM量を固形分50%になる様に適宜調整した以外は、実施例1と同様にして、硬化性組成物を調製した。
[実施例14]
ウレタンアクリレート(A-1)を35g混合することに代え、ウレタンアクリレート(A-1)(ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)と、水酸基価115mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は29.2mgKOH/g)を20gと、ウレタンアクリレート(A-3)(ジシクロヘキシルメタン4、4―ジイソシアナート(H12MDI)と、水酸基価280mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は28.5mgKOH/g)を15g混合し、希釈剤PGM量を固形分50%になる様に適宜調整した以外は、実施例1と同様にして、硬化性組成物を調製した。
[実施例15]
ウレタンアクリレート(A-1)を35g混合することに代え、ウレタンアクリレート(A-2)(ジシクロヘキシルメタン4、4―ジイソシアナート(H12MDI)と、水酸基価115mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は27.3mgKOH/g)を20gと、ウレタンアクリレート(A-3)(ジシクロヘキシルメタン4、4―ジイソシアナート(H12MDI)と、水酸基価280mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は28.5mgKOH/g)を15g混合し、希釈剤PGM量を固形分50%になる様に適宜調整した以外は、実施例1と同様にして、硬化性組成物を調製した。
[実施例16]
ウレタンアクリレート(A-1)を35g混合することに代え、ウレタンアクリレート(A-3)(ジシクロヘキシルメタン4、4―ジイソシアナート(H12MDI)と、水酸基価280mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は28.5mgKOH/g)を15gと、ウレタンアクリレート(A-4)(イソホロンジイソシアネート(IPDI)と、水酸基価115mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は27.6mgKOH/g)を20g混合し、希釈剤PGM量を固形分50%になる様に適宜調整した以外は、実施例1と同様にして、硬化性組成物を調製した。
[実施例17]
ウレタンアクリレート(A-1)を35g混合することに代え、ウレタンアクリレート(A-1)(ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)と、水酸基価115mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は29.2mgKOH/g)を20gと、ウレタンアクリレート(A-5)(イソホロンジイソシアネート(IPDI)と、水酸基価280mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は40.8mgKOH/g)を15g混合し、希釈剤PGM量を固形分50%になる様に適宜調整した以外は、実施例1と同様にして、硬化性組成物を調製した。
[実施例18]
ウレタンアクリレート(A-1)を35g混合することに代え、ウレタンアクリレート(A-2)(ジシクロヘキシルメタン4、4―ジイソシアナート(H12MDI)と、水酸基価115mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は27.3mgKOH/g)を20gと、ウレタンアクリレート(A-5)(イソホロンジイソシアネート(IPDI)と、水酸基価280mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は40.8mgKOH/g)を15g混合し、希釈剤PGM量を固形分50%になる様に適宜調整した以外は、実施例1と同様にして、硬化性組成物を調製した。
[実施例19]
ウレタンアクリレート(A-1)を35g混合することに代え、ウレタンアクリレート(A-4)(イソホロンジイソシアネート(IPDI)と、水酸基価115mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は27.6mgKOH/g)を20gと、ウレタンアクリレート(A-5)(イソホロンジイソシアネート(IPDI)と、水酸基価280mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は40.8mgKOH/g)を15g混合し、希釈剤PGM量を固形分50%になる様に適宜調整した以外は、実施例1と同様にして、硬化性組成物を調製した。
実施例1、10~19の硬化性組成物の組成の概要を以下に纏めて示す。
[実施例20]
ウレタンアクリレート(A-1)を35g混合することに代え、ウレタンアクリレート(A-2)(ジシクロヘキシルメタン4、4―ジイソシアナート(H12MDI)と、水酸基価115mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は27.3mgKOH/g)を5gと、ウレタンアクリレート(A-3)(ジシクロヘキシルメタン4、4―ジイソシアナート(H12MDI)と、水酸基価280mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は28.5mgKOH/g)を30g混合し、希釈剤PGM量を固形分50%になる様に適宜調整した以外は、実施例1と同様にして、硬化性組成物を調製した。
[実施例21]
ウレタンアクリレート(A-1)を35g混合することに代え、ウレタンアクリレート(A-2)(ジシクロヘキシルメタン4、4―ジイソシアナート(H12MDI)と、水酸基価115mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は27.3mgKOH/g)を10gと、ウレタンアクリレート(A-3)(ジシクロヘキシルメタン4、4―ジイソシアナート(H12MDI)と、水酸基価280mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は28.5mgKOH/g)を25g混合し、希釈剤PGM量を固形分50%になる様に適宜調整した以外は、実施例1と同様にして、硬化性組成物を調製した。
[実施例22]
ウレタンアクリレート(A-1)を35g混合することに代え、ウレタンアクリレート(A-2)(ジシクロヘキシルメタン4、4―ジイソシアナート(H12MDI)と、水酸基価115mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は27.3mgKOH/g)を30gと、ウレタンアクリレート(A-3)(ジシクロヘキシルメタン4、4―ジイソシアナート(H12MDI)と、水酸基価280mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は28.5mgKOH/g)を5g混合した以外は、実施例1と同様にして、硬化性組成物を調製した。
[実施例23]
ウレタンアクリレート(A-1)を35g混合することに代え、ウレタンアクリレート(A-2)(ジシクロヘキシルメタン4、4―ジイソシアナート(H12MDI)と、水酸基価115mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は27.3mgKOH/g)を25gと、ウレタンアクリレート(A-3)(ジシクロヘキシルメタン4、4―ジイソシアナート(H12MDI)と、水酸基価280mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は28.5mgKOH/g)を20g混合し、エチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリアクリレート(B-1)(エチレンオキシドの付加数は、0.9)を10.0gと、エチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリアクリレート(B-2)(エチレンオキシドの付加数3.7)を15.0gと、エチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリアクリレート(B-3)(エチレンオキシドの付加数6.4)を10.0g混合することに代え、エチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリアクリレート(B-1)を10.0gと、エチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリアクリレート(B-3)を15.0g混合し、希釈剤PGM量を固形分50%になる様に適宜調整した以外は、実施例1と同様にして、硬化性組成物を調製した。
[実施例24]
ウレタンアクリレート(A-1)を35g混合することに代え、ウレタンアクリレート(A-2)(ジシクロヘキシルメタン4、4―ジイソシアナート(H12MDI)と、水酸基価115mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は27.3mgKOH/g)を30gと、ウレタンアクリレート(A-3)(ジシクロヘキシルメタン4、4―ジイソシアナート(H12MDI)と、水酸基価280mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は28.5mgKOH/g)を30g混合し、エチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリアクリレート(B-1)(エチレンオキシドの付加数は、0.9)を10.0gと、エチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリアクリレート(B-2)(エチレンオキシドの付加数3.7)を15.0gと、エチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリアクリレート(B-3)(エチレンオキシドの付加数6.4)を10.0g混合することに代え、エチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリアクリレート(B-1)を5.0gと、エチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリアクリレート(B-3)を5.0g混合し、希釈剤PGM量を固形分50%になる様に適宜調整した以外は、実施例1と同様にして、硬化性組成物を調製した。
[実施例25]
ウレタンアクリレート(A-1)を35g混合することに代え、ウレタンアクリレート(A-2)(ジシクロヘキシルメタン4、4―ジイソシアナート(H12MDI)と、水酸基価115mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は27.3mgKOH/g)を20gと、ウレタンアクリレート(A-3)(ジシクロヘキシルメタン4、4―ジイソシアナート(H12MDI)と、水酸基価280mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は28.5mgKOH/g)を15g混合し、エチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリアクリレート(B-1)(エチレンオキシドの付加数は、0.9)を10.0gと、エチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリアクリレート(B-2)(エチレンオキシドの付加数3.7)を15.0gと、エチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリアクリレート(B-3)(エチレンオキシドの付加数6.4)を10.0g混合することに代え、エチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリアクリレート(B-1)を10.0gと、エチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリアクリレート(B-3)を25.0g混合し、希釈剤PGM量を固形分50%になる様に適宜調整した以外は、実施例1と同様にして、硬化性組成物を調製した。
[実施例26]
ウレタンアクリレート(A-1)を35g混合することに代え、ウレタンアクリレート(A-2)(ジシクロヘキシルメタン4、4―ジイソシアナート(H12MDI)と、水酸基価115mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は27.3mgKOH/g)を30gと、ウレタンアクリレート(A-3)(ジシクロヘキシルメタン4、4―ジイソシアナート(H12MDI)と、水酸基価280mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は28.5mgKOH/g)を30g混合し、シリカ粒子分散液(C-1)(日産化学株式会社製「スノーテックス MEK-ST-40」、粒子径12nm、有効成分40%)75.0g(有効成分として30.0g)を混合することに代え、シリカ粒子分散液(C-1)を12.5g(有効成分として5.0g)混合し、希釈剤PGM量を固形分50%になる様に適宜調整した以外は、実施例1と同様にして、硬化性組成物を調製した。
[実施例27]
ウレタンアクリレート(A-1)を35g混合することに代え、ウレタンアクリレート(A-2)(ジシクロヘキシルメタン4、4―ジイソシアナート(H12MDI)と、水酸基価115mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は27.3mgKOH/g)を25gと、ウレタンアクリレート(A-3)(ジシクロヘキシルメタン4、4―ジイソシアナート(H12MDI)と、水酸基価280mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は28.5mgKOH/g)を25g混合し、シリカ粒子分散液(C-1)(日産化学株式会社製「スノーテックス MEK-ST-40」、粒子径12nm、有効成分40%)75.0g(有効成分として30.0g)を混合することに代え、シリカ粒子分散液(C-1)を37.5g(有効成分として15.0g)混合し、希釈剤PGM量を固形分50%になる様に適宜調整した以外は、実施例1と同様にして、硬化性組成物を調製した。
[実施例28]
ウレタンアクリレート(A-1)を35g混合することに代え、ウレタンアクリレート(A-2)(ジシクロヘキシルメタン4、4―ジイソシアナート(H12MDI)と、水酸基価115mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は27.3mgKOH/g)を25gと、ウレタンアクリレート(A-3)(ジシクロヘキシルメタン4、4―ジイソシアナート(H12MDI)と、水酸基価280mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は28.5mgKOH/g)を20g混合し、シリカ粒子分散液(C-1)(日産化学株式会社製「スノーテックス MEK-ST-40」、粒子径12nm、有効成分40%)75.0g(有効成分として30.0g)を混合することに代え、シリカ粒子分散液(C-1)を50.0g(有効成分として20.0g)混合し、希釈剤PGM量を固形分50%になる様に適宜調整した以外は、実施例1と同様にして、硬化性組成物を調製した。
[実施例29]
ウレタンアクリレート(A-1)を35g混合することに代え、ウレタンアクリレート(A-2)(ジシクロヘキシルメタン4、4―ジイソシアナート(H12MDI)と、水酸基価115mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は27.3mgKOH/g)を15gと、ウレタンアクリレート(A-3)(ジシクロヘキシルメタン4、4―ジイソシアナート(H12MDI)と、水酸基価280mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は28.5mgKOH/g)を10g混合し、シリカ粒子分散液(C-1)(日産化学株式会社製「スノーテックス MEK-ST-40」、粒子径12nm、有効成分40%)75.0g(有効成分として30.0g)を混合することに代え、シリカ粒子分散液(C-1)を100.0g(有効成分として40.0g)混合し、希釈剤PGM量を固形分50%になる様に適宜調整した以外は、実施例1と同様にして、硬化性組成物を調製した。
[実施例30]
ウレタンアクリレート(A-1)を35g混合することに代え、ウレタンアクリレート(A-2)(ジシクロヘキシルメタン4、4―ジイソシアナート(H12MDI)と、水酸基価115mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は27.3mgKOH/g)を10gと、ウレタンアクリレート(A-3)(ジシクロヘキシルメタン4、4―ジイソシアナート(H12MDI)と、水酸基価280mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は28.5mgKOH/g)を5g混合し、シリカ粒子分散液(C-1)(日産化学株式会社製「スノーテックス MEK-ST-40」、粒子径12nm、有効成分40%)75.0g(有効成分として30.0g)を混合することに代え、シリカ粒子分散液(C-1)を125.0g(有効成分として50.0g)混合し、希釈剤PGM量を固形分50%になる様に適宜調整した以外は、実施例1と同様にして、硬化性組成物を調製した。
[実施例31]
ウレタンアクリレート(A-1)を35g混合することに代え、ウレタンアクリレート(A-2)(ジシクロヘキシルメタン4、4―ジイソシアナート(H12MDI)と、水酸基価115mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は27.3mgKOH/g)を30gと、ウレタンアクリレート(A-3)(ジシクロヘキシルメタン4、4―ジイソシアナート(H12MDI)と、水酸基価280mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は28.5mgKOH/g)を30g混合し、シリカ粒子分散液(C-1)(日産化学株式会社製「スノーテックス MEK-ST-40」、粒子径12nm、有効成分40%)75.0g(有効成分として30.0g)を混合することに代え、メタクリルシランカップリング剤処理シリカ粒子分散液(C-7)(日産化学株式会社製「スノーテックス MEK-AC-2140Z」、粒子径12nm、メチルエチルケトン溶媒、有効成分40%)12.5g(有効成分として5.0g)を混合し、希釈剤PGM量を固形分50%になる様に適宜調整した以外は、実施例1と同様にして、硬化性組成物を調製した。
[実施例32]
ウレタンアクリレート(A-1)を35g混合することに代え、ウレタンアクリレート(A-2)(ジシクロヘキシルメタン4、4―ジイソシアナート(H12MDI)と、水酸基価115mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は27.3mgKOH/g)を25gと、ウレタンアクリレート(A-3)(ジシクロヘキシルメタン4、4―ジイソシアナート(H12MDI)と、水酸基価280mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は28.5mgKOH/g)を25g混合し、シリカ粒子分散液(C-1)(日産化学株式会社製「スノーテックス MEK-ST-40」、粒子径12nm、有効成分40%)75.0g(有効成分として30.0g)を混合することに代え、メタクリルシランカップリング剤処理シリカ粒子分散液(C-7)(日産化学株式会社製「スノーテックス MEK-AC-2140Z」、粒子径12nm、メチルエチルケトン溶媒、有効成分40%)37.5g(有効成分として15.0g)を混合し、希釈剤PGM量を固形分50%になる様に適宜調整した以外は、実施例1と同様にして、硬化性組成物を調製した。
[実施例33]
ウレタンアクリレート(A-1)を35g混合することに代え、ウレタンアクリレート(A-2)(ジシクロヘキシルメタン4、4―ジイソシアナート(H12MDI)と、水酸基価115mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は27.3mgKOH/g)を25gと、ウレタンアクリレート(A-3)(ジシクロヘキシルメタン4、4―ジイソシアナート(H12MDI)と、水酸基価280mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は28.5mgKOH/g)を20g混合し、シリカ粒子分散液(C-1)(日産化学株式会社製「スノーテックス MEK-ST-40」、粒子径12nm、有効成分40%)75.0g(有効成分として30.0g)を混合することに代え、メタクリルシランカップリング剤処理シリカ粒子分散液(C-7)(日産化学株式会社製「スノーテックス MEK-AC-2140Z」、粒子径12nm、メチルエチルケトン溶媒、有効成分40%)を50.0g(有効成分として20.0g)混合し、希釈剤PGM量を固形分50%になる様に適宜調整した以外は、実施例1と同様にして、硬化性組成物を調製した。
[実施例34]
ウレタンアクリレート(A-1)を35g混合することに代え、ウレタンアクリレート(A-2)(ジシクロヘキシルメタン4、4―ジイソシアナート(H12MDI)と、水酸基価115mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は27.3mgKOH/g)を20gと、ウレタンアクリレート(A-3)(ジシクロヘキシルメタン4、4―ジイソシアナート(H12MDI)と、水酸基価280mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は28.5mgKOH/g)を15g混合し、シリカ粒子分散液(C-1)(日産化学株式会社製「スノーテックス MEK-ST-40」、粒子径12nm、有効成分40%)75.0g(有効成分として30.0g)を混合することに代え、メタクリルシランカップリング剤処理シリカ粒子分散液(C-7)(日産化学株式会社製「スノーテックス MEK-AC-2140Z」、粒子径12nm、メチルエチルケトン溶媒、有効成分40%)を75.0g(有効成分として30.0g)混合し、希釈剤PGM量を固形分50%になる様に適宜調整した以外は、実施例1と同様にして、硬化性組成物を調製した。
[実施例35]
ウレタンアクリレート(A-1)を35g混合することに代え、ウレタンアクリレート(A-2)(ジシクロヘキシルメタン4、4―ジイソシアナート(H12MDI)と、水酸基価115mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は27.3mgKOH/g)を15gと、ウレタンアクリレート(A-3)(ジシクロヘキシルメタン4、4―ジイソシアナート(H12MDI)と、水酸基価280mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は28.5mgKOH/g)を10g混合し、シリカ粒子分散液(C-1)(日産化学株式会社製「スノーテックス MEK-ST-40」、粒子径12nm、有効成分40%)75.0g(有効成分として30.0g)を混合することに代え、メタクリルシランカップリング剤処理シリカ粒子分散液(C-7)(日産化学株式会社製「スノーテックス MEK-AC-2140Z」、粒子径12nm、メチルエチルケトン溶媒、有効成分40%)を100.0g(有効成分として40.0g)混合し、希釈剤PGM量を固形分50%になる様に適宜調整した以外は、実施例1と同様にして、硬化性組成物を調製した。
[実施例36]
ウレタンアクリレート(A-1)を35g混合することに代え、ウレタンアクリレート(A-2)(ジシクロヘキシルメタン4、4―ジイソシアナート(H12MDI)と、水酸基価115mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は27.3mgKOH/g)を10gと、ウレタンアクリレート(A-3)(ジシクロヘキシルメタン4、4―ジイソシアナート(H12MDI)と、水酸基価280mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は28.5mgKOH/g)を5g混合し、シリカ粒子分散液(C-1)(日産化学株式会社製「スノーテックス MEK-ST-40」、粒子径12nm、有効成分40%)75.0g(有効成分として30.0g)を混合することに代え、メタクリルシランカップリング剤処理シリカ粒子分散液(C-7)(日産化学株式会社製「スノーテックス MEK-AC-2140Z」、粒子径12nm、メチルエチルケトン溶媒、有効成分40%)を125.0g(有効成分として50.0g)混合し、希釈剤PGM量を固形分50%になる様に適宜調整した以外は、実施例1と同様にして、硬化性組成物を調製した。
実施例20~36の硬化性組成物の組成の概要を以下に纏めて示す。
[比較例1]
ウレタンアクリレート(A-1)を混合せずに、エチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリアクリレートB-1(エチレンオキシドの付加数は、0.9)20gと、エチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリアクリレートB-2(エチレンオキシドの付加数3.7)30gと、エチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリアクリレートB-3(エチレンオキシドの付加数6.4)20gを混合し、希釈剤PGM量を固形分50%になる様に適宜調整した以外は、実施例1と同様にして、硬化性組成物を調製した。
[比較例2]
ウレタンアクリレート(A-1)を35g混合することに代え、ウレタンアクリレート(A-2)(ジシクロヘキシルメタン4、4―ジイソシアナート(H12MDI)と、水酸基価115mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は27.3mgKOH/g)を35gと、ウレタンアクリレート(A-3)(ジシクロヘキシルメタン4、4―ジイソシアナート(H12MDI)と、水酸基価280mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は28.5mgKOH/g)を35g混合し、エチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリアクリレート(B-1)、(B-2)、および(B-3)を混合せず、希釈剤PGM量を固形分50%になる様に適宜調整した以外は、実施例1と同様にして、硬化性組成物を調製した。
[比較例3]
ウレタンアクリレート(A-1)を35g混合することに代え、ウレタンアクリレート(A-2)(ジシクロヘキシルメタン4、4―ジイソシアナート(H12MDI)と、水酸基価115mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は27.3mgKOH/g)を20gと、ウレタンアクリレート(A-3)(ジシクロヘキシルメタン4、4―ジイソシアナート(H12MDI)と、水酸基価280mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は28.5mgKOH/g)を15g混合し、エチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリアクリレート(B-1)(エチレンオキシドの付加数は、0.9)を10.0gと、エチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリアクリレート(B-2)(エチレンオキシドの付加数3.7)を15.0gと、エチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリアクリレート(B-3)(エチレンオキシドの付加数6.4)を10.0g混合することに代え、エチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリアクリレート(B-2)を15.0gと、エチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリアクリレート(B-3)を20.0g混合し、希釈剤PGM量を固形分50%になる様に適宜調整した以外は、実施例1と同様にして、硬化性組成物を調製した。
[比較例4]
ウレタンアクリレート(A-1)を35g混合することに代え、ウレタンアクリレート(A-2)(ジシクロヘキシルメタン4、4―ジイソシアナート(H12MDI)と、水酸基価115mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は27.3mgKOH/g)を20gと、ウレタンアクリレート(A-3)(ジシクロヘキシルメタン4、4―ジイソシアナート(H12MDI)と、水酸基価280mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は28.5mgKOH/g)を15g混合し、エチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリアクリレート(B-1)(エチレンオキシドの付加数は、0.9)を10.0gと、エチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリアクリレート(B-2)(エチレンオキシドの付加数3.7)を15.0gと、エチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリアクリレート(B-3)(エチレンオキシドの付加数6.4)を10.0g混合することに代え、エチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリアクリレート(B-1)を20.0gと、エチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリアクリレート(B-2)を15.0g混合し、希釈剤PGM量を固形分50%になる様に適宜調整した以外は、実施例1と同様にして、硬化性組成物を調製した。
[比較例5]
ウレタンアクリレート(A-1)を35g混合することに代え、ウレタンアクリレート(A-2)(ジシクロヘキシルメタン4、4―ジイソシアナート(H12MDI)と、水酸基価115mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は27.3mgKOH/g)を20gと、ウレタンアクリレート(A-3)(ジシクロヘキシルメタン4、4―ジイソシアナート(H12MDI)と、水酸基価280mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は28.5mgKOH/g)を15g混合し、エチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリアクリレート(B-1)(エチレンオキシドの付加数は、0.9)を10.0gと、エチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリアクリレート(B-2)(エチレンオキシドの付加数3.7)を15.0gと、エチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリアクリレート(B-3)(エチレンオキシドの付加数6.4)を10.0g混合することに代え、エチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリアクリレート(B-2)を35.0g混合し、希釈剤PGM量を固形分50%になる様に適宜調整した以外は、実施例1と同様にして、硬化性組成物を調製した。
オキシドオキシドオキシドオキシドオキシドオキシドオキシドオキシドオキシド
[比較例6]
ウレタンアクリレート(A-1)を35g混合することに代え、ウレタンアクリレート(A-2)(ジシクロヘキシルメタン4、4―ジイソシアナート(H12MDI)と、水酸基価115mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は27.3mgKOH/g)を25gと、ウレタンアクリレート(A-3)(ジシクロヘキシルメタン4、4―ジイソシアナート(H12MDI)と、水酸基価280mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は28.5mgKOH/g)を25g混合し、エチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリアクリレート(B-1)(エチレンオキシドの付加数は、0.9)を10.0gと、エチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリアクリレート(B-2)(エチレンオキシドの付加数3.7)を15.0gと、エチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリアクリレート(B-3)(エチレンオキシドの付加数6.4)を10.0g混合することに代え、エチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリアクリレート(B-1)を15.0g、エチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリアクリレート(B-2)を20.0g、エチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリアクリレート(B-3)を15.0g混合し、シリカ粒子分散液(C-1)(日産化学株式会社製「スノーテックス MEK-ST-40」、粒子径12nm、有効成分40%)75.0g(有効成分として30.0g)を混合せず、希釈剤PGM量を固形分50%になる様に適宜調整した以外は、実施例1と同様にして、硬化性組成物を調製した。
[比較例7]
ウレタンアクリレート(A-1)に代え、ウレタンアクリレート(A-6)(ジシクロヘキシルメタン4、4―ジイソシアナート(H12MDI)と、水酸基価50mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は13.7mgKOH/g)を用い、希釈剤PGM量を固形分50%になる様に適宜調整した以外は、実施例1と同様にして、硬化性組成物を調製した。
[比較例8]
ウレタンアクリレート(A-1)に代え、ウレタンアクリレート(A-7)(ジシクロヘキシルメタン4、4―ジイソシアナート(H12MDI)と、水酸基価310mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は64.2mgKOH/g)を用い、希釈剤PGM量を固形分50%になる様に適宜調整した以外は、実施例1と同様にして、硬化性組成物を調製した。
[比較例9]
ウレタンアクリレート(A-1)を35g混合することに代え、ウレタンアクリレート(A-2)(ジシクロヘキシルメタン4、4―ジイソシアナート(H12MDI)と、水酸基価115mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は27.3mgKOH/g)を35gと、ウレタンアクリレート(A-3)(ジシクロヘキシルメタン4、4―ジイソシアナート(H12MDI)と、水酸基価280mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は28.5mgKOH/g)を35g混合し、エチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリアクリレート(B-1)、(B-2)、および(B-3)を混合せず、シリカ粒子分散液(C-1)(日産化学株式会社製「スノーテックス MEK-ST-40」、粒子径12nm、有効成分40%)を有効成分として30g混合することに代え、メタクリルシランカップリング剤処理シリカ粒子分散液(C-7)(日産化学株式会社製「スノーテックス MEK-AC-2140Z」、粒子径12nm、メチルエチルケトン溶媒、有効成分40%)75.0g(有効成分として30.0g)を混合し、希釈剤PGM量を固形分50%になる様に適宜調整した以外は、実施例1と同様にして、硬化性組成物を調製した。
[比較例10]
ウレタンアクリレート(A-1)を35g混合することに代え、ウレタンアクリレート(A-2)(ジシクロヘキシルメタン4、4―ジイソシアナート(H12MDI)と、水酸基価115mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は27.3mgKOH/g)を20gと、ウレタンアクリレート(A-3)(ジシクロヘキシルメタン4、4―ジイソシアナート(H12MDI)と、水酸基価280mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は28.5mgKOH/g)を15g混合し、エチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリアクリレート(B-1)(エチレンオキシドの付加数は、0.9)を10.0gと、エチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリアクリレート(B-2)(エチレンオキシドの付加数3.7)を15.0gと、エチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリアクリレート(B-3)(エチレンオキシドの付加数6.4)を10.0g混合することに代え、エチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリアクリレート(B-2)を25.0gと、エチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリアクリレート(B-3)を10.0g混合し、シリカ粒子分散液(C-1)(日産化学株式会社製「スノーテックス MEK-ST-40」、粒子径12nm、有効成分40%)を有効成分として30g混合することに代え、メタクリルシランカップリング剤処理シリカ粒子分散液(C-7)(日産化学株式会社製「スノーテックス MEK-AC-2140Z」、粒子径12nm、メチルエチルケトン溶媒、有効成分40%)75.0g(有効成分として30.0g)を混合し、希釈剤PGM量を固形分50%になる様に適宜調整した以外は、実施例1と同様にして、硬化性組成物を調製した。
[比較例11]
ウレタンアクリレート(A-1)を35g混合することに代え、ウレタンアクリレート(A-2)(ジシクロヘキシルメタン4、4―ジイソシアナート(H12MDI)と、水酸基価115mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は27.3mgKOH/g)を20gと、ウレタンアクリレート(A-3)(ジシクロヘキシルメタン4、4―ジイソシアナート(H12MDI)と、水酸基価280mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は28.5mgKOH/g)を15g混合し、エチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリアクリレート(B-1)(エチレンオキシドの付加数は、0.9)を10.0gと、エチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリアクリレート(B-2)(エチレンオキシドの付加数3.7)を15.0gと、エチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリアクリレート(B-3)(エチレンオキシドの付加数6.4)を10.0g混合することに代え、エチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリアクリレート(B-1)を10.0gと、エチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリアクリレート(B-2)を25.0g混合し、シリカ粒子分散液(C-1)(日産化学株式会社製「スノーテックス MEK-ST-40」、粒子径12nm、有効成分40%)を有効成分として30g混合することに代え、メタクリルシランカップリング剤処理シリカ粒子分散液(C-7)(日産化学株式会社製「スノーテックス MEK-AC-2140Z」、粒子径12nm、メチルエチルケトン溶媒、有効成分40%)75.0g(有効成分として30.0g)を混合し、希釈剤PGM量を固形分50%になる様に適宜調整した以外は、実施例1と同様にして、硬化性組成物を調製した。
[比較例12]
ウレタンアクリレート(A-1)を35g混合することに代え、ウレタンアクリレート(A-2)(ジシクロヘキシルメタン4、4―ジイソシアナート(H12MDI)と、水酸基価115mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は27.3mgKOH/g)を20gと、ウレタンアクリレート(A-3)(ジシクロヘキシルメタン4、4―ジイソシアナート(H12MDI)と、水酸基価280mgKOH/gのペンタエリスリトールアクリレート(PEA)から合成。水酸基価は28.5mgKOH/g)を15g混合し、エチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリアクリレート(B-1)(エチレンオキシドの付加数は、0.9)を10.0gと、エチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリアクリレート(B-2)(エチレンオキシドの付加数3.7)を15.0gと、エチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリアクリレート(B-3)(エチレンオキシドの付加数6.4)を10.0g混合することに代え、エチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリアクリレート(B-2)を35.0g混合し、シリカ粒子分散液(C-1)(日産化学株式会社製「スノーテックス MEK-ST-40」、粒子径12nm、有効成分40%)を有効成分として30g混合することに代え、メタクリルシランカップリング剤処理シリカ粒子分散液(C-7)(日産化学株式会社製「スノーテックス MEK-AC-2140Z」、粒子径12nm、メチルエチルケトン溶媒、有効成分40%)75.0g(有効成分として30.0g)を混合し、希釈剤PGM量を固形分50%になる様に適宜調整した以外は、実施例1と同様にして、硬化性組成物を調製した。
比較例1~12の硬化性組成物の組成の概要を以下に纏めて示す。
4.硬化性樹脂組成物の性能評価
[サンプル作製方法]
実施例及び比較例で作製した樹脂組成物を、アクリルフィルム(商品名:「アクリプレンHBA-007P」、三菱ケミカル社製、厚み125μm)基材上にバーコーターで乾燥後の厚みが3μmとなるように塗布し、オーブン中で、80℃で1分間乾燥して溶剤を揮散させた。その後、高圧水銀ランプで出力1300mW/cm、積算光量が200mJとなる様に紫外線照射し、硬化層を備えた多層物品を作製した。
[面衝撃試験方法]
JIS K7124-1に準拠して、ダートインパクトテスター(東洋精機社製)を用い、アルミニウム製のダート(φ38mm、32g)に重りを付けて0.66mの高さから多層フィルムに落下させた。ダートを落下させた後の多層構造体の外観を目視にて確認し、破壊が確認されない最大の重りの質量を多層構造体のダートインパクト強度[単位:gf]とし、以下基準にあてはめ判定した。
A:150gf以上
B:100gf以上、150gf未満
C:50gf以上、100gf未満
D:50gf未満
[耐薬品性]
上記作製した成形品の硬化層の上に、ハンドクリーム(商品名「ニュートロジーナSPF45」、ジョンソン・エンド・ジョンソン社製)を塗布し、そのまま60℃のオーブン中で6時間放置した。その後室温に戻し、ハンドクリームを拭き取った後の硬化層表面を目視および光学顕微鏡(100倍)で観察し、以下基準にあてはめ判定した。
A:目視および光学顕微鏡で変化が認められない
B:目視では変化は見られないが、光学顕微鏡で変化が認められる
C:目視で僅かな表面変化(跡)が認められる
D:目視で明らかな表面変化(跡)が認められる
[テーバー磨耗試験]
上記作製した成形品について、JIS K6264-2(2005)に従い、東洋精機社製テーバー磨耗試験機を用い、磨耗輪CS-10、荷重4.9N、回転数60rpmにて100回転させた。試験前後のヘイズ(HAZE)値を測定し、下記式(1)でヘイズ差分を算出し下記にあてはめ判定した。
ヘイズ差分[%]=試験後のヘイズ値[%]-試験前のヘイズ値[%] (1)
A:ヘイズ差分が10未満
B:ヘイズ差分が10以上、20未満
C:ヘイズ差分が20以上、30未満
D:ヘイズ差分が30以上
試験結果を纏めて以下に示す。




本発明によれば、耐熱性および耐湿熱性に優れるハードコート層を形成し得る硬化性組成物が提供される。本発明に係る硬化性組成物は、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂、ポリカーボネート(PC)樹脂、ポリ(メタ)クリレート(PMAまたはPMMA)樹脂等の多くの樹脂製フィルム及び成型品のハードコート層を形成するために使用することができ、特に、自動車に搭載される機器や携帯機器など野外で使用されるため、より高い耐熱性や耐湿熱性が求められる機器のハードコート層を形成すのに有用である。

Claims (32)

  1. 水酸基価が90~300mgKOH/gの(メタ)アクリレート(a1)、多価イソシアネート(a2)、及び任意にポリオール(a3)の反応で得られるウレタン(メタ)アクリレート(A)と、
    アルキレンオキシド変性トリ(メタ)アクリレート(B)と、
    無機フィラー(C)と
    を含み、前記アルキレンオキシド変性トリ(メタ)アクリレート(B)は、
    アルキレンオキシドの繰り返し単位数が、平均で、0~2.0である、(メタ)アクリレート(B1)、
    アルキレンオキシドの繰り返し単位数が、平均で、6.0~8.0である、(メタ)アクリレート(B3)、および
    任意に、アルキレンオキシドの繰り返し単位数が、平均で、3.0~5.0である、(メタ)アクリレート(B2
    含む、硬化性樹脂組成物。
  2. 前記アルキレンオキシド変性トリ(メタ)アクリレート(B)は、
    前記(メタ)アクリレート(B1)を25~75質量%、
    前記(メタ)アクリレート(B2)を0~50質量%、および
    前記(メタ)アクリレート(B3)を25~75質量%含む、請求項1に記載の硬化性樹脂組成物。
  3. 前記アルキレンオキシド変性トリ(メタ)アクリレート(B)は、
    前記(メタ)アクリレート(B1)を25~50質量%、
    前記(メタ)アクリレート(B2)を25~50質量%、および
    前記(メタ)アクリレート(B3)を25~50質量%
    含む、請求項に記載の硬化性樹脂組成物。
  4. 前記ウレタン(メタ)アクリレート(A)は、
    水酸基価が90~180mgKOH/gの(メタ)アクリレート(a1-1)、多価イソシアネート(a2)、及び任意にポリオール(a3)の反応で得られるウレタン(メタ)アクリレート(A1)、および/または
    水酸基価が200~300mgKOH/gの(メタ)アクリレート(a1-2)、多価イソシアネート(a2)、及び任意にポリオール(a3)の反応で得られるウレタン(メタ)アクリレート(A2)
    を含む、請求項1に記載の硬化性樹脂組成物。
  5. 前記ウレタン(メタ)アクリレート(A)が、
    水酸基価が90~180mgKOH/gの(メタ)アクリレート(a1-1)、多価イソシアネート(a2)、及び任意にポリオール(a3)の反応で得られるウレタン(メタ)アクリレート(A1)と、
    水酸基価が200~300mgKOH/gの(メタ)アクリレート(a1-2)、多価イソシアネート(a2)、及び任意にポリオール(a3)の反応で得られるウレタン(メタ)アクリレート(A2)と
    を含む、請求項に記載の硬化性樹脂組成物。
  6. 前記ウレタン(メタ)アクリレート(A)は、
    水酸基価が90~180mgKOH/gの(メタ)アクリレート(a1-1)、多価イソシアネート(a2)、及び任意にポリオール(a3)の反応で得られるウレタン(メタ)アクリレート(A1)を10質量%~90質量%と、
    水酸基価が200~300mgKOH/gの(メタ)アクリレート(a1-2)、多価イソシアネート(a2)、及び任意にポリオール(a3)の反応で得られるウレタン(メタ)アクリレート(A2)を10質量%~90質量%と
    を含む、請求項に記載の硬化性樹脂組成物。
  7. 前記ウレタン(メタ)アクリレート(A)は、
    水酸基価が90~180mgKOH/gの(メタ)アクリレート(a1-1)、多価イソシアネート(a2)、及び任意にポリオール(a3)の反応で得られるウレタン(メタ)アクリレート(A1)を25質量%~75質量%と、
    水酸基価が200~300mgKOH/gの(メタ)アクリレート(a1-2)、多価イソシアネート(a2)、及び任意にポリオール(a3)の反応で得られるウレタン(メタ)アクリレート(A2)を25質量%~75質量%と
    を含む、請求項に記載の硬化性樹脂組成物。
  8. 前記ウレタン(メタ)アクリレート(A1)と、前記ウレタン(メタ)アクリレート(A2)との質量比が、10:1~1:10である、請求項に記載の硬化性樹脂組成物。
  9. 前記ウレタン(メタ)アクリレート(A1)と、前記ウレタン(メタ)アクリレート(A2)との質量比が、6:1~1:6である、請求項に記載の硬化性樹脂組成物。
  10. 前記(メタ)アクリレート(a1)は、グリセリン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、およびトリペンタエリスリトールからなる群より選ばれる少なくとも1種の多価アルコールに由来する構造を有する、請求項1に記載の硬化性樹脂組成物。
  11. 前記(メタ)アクリレート(a1)は、ジペンタエリスリトールおよびトリペンタエリスリトールのいずれか、または両方に由来する構造を有する、請求項10に記載の硬化性樹脂組成物。
  12. 前記(メタ)アクリレート(a1-1)および(a1-2)は、それぞれ独立してグリセリン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、およびトリペンタエリスリトールからなる群より選ばれる少なくとも1種の多価アルコールに由来する構造を有する、請求項4に記載の硬化性樹脂組成物。
  13. 前記(メタ)アクリレート(a1-1)および(a1-2)は、ジペンタエリスリトールおよびトリペンタエリスリトールのいずれか、または両方に由来する構造を有する、請求項12に記載の硬化性樹脂組成物。
  14. 前記多価イソシアネート(a2)が、脂肪族イソシアネート、脂環式イソシアネート、芳香族のイソシアネート、またはそれらの水素添加物である、請求項1に記載の硬化性樹脂組成物。
  15. 前記多価イソシアネート(a2)が、架橋構造を持たない脂環式イソシアネートである、請求項14に記載の硬化性樹脂組成物。
  16. 前記脂環式イソシアネートが、イソホロンジイソシアネート、またはジシクロヘキシルメタンジイソシアネートである、請求項15に記載の硬化性樹脂組成物。
  17. 前記アルキレンオキシド変性(メタ)アクリレート(B)は、エチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリアクリレート、またはアルキレンオキシド変性ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレートを含む、請求項1に記載の硬化性樹脂組成物。
  18. 前記ウレタン(メタ)アクリレート(A)の水酸基価が、20~50mgKOH/gである、請求項1に記載の硬化性樹脂組成物。
  19. 前記無機フィラー(C)が、シリカ、酸化チタン、ジルコニア、アルミナ、酸化亜鉛、酸化セリウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、またはこれらの混合物で構成される、請求項1に記載の硬化性樹脂組成物。
  20. 前記無機フィラー(C)が、平均粒子径5~200nmの粒子である、請求項1に記載の硬化性樹脂組成物。
  21. 前記無機フィラー(C)が、平均粒子径10~50nmの粒子である、請求項20に記載の硬化性樹脂組成物。
  22. 前記無機フィラー(C)が、シリカ粒子である、請求項19に記載の硬化性樹脂組成物。
  23. 前記無機フィラー(C)が、(メタ)アクリロイル基を有するアルコキシシランからなるシランカップリング剤で表面処理されたシリカ粒子である、請求項22に記載の硬化性樹脂組成物。
  24. 前記無機フィラー(C)が、下記式

    (式中、mは、0~2の整数であり、nは、1~3の整数であり、m+nは3であり、C1-10アルキレンは、炭素数1~10のアルキレンを表し、Rは、炭素数1~4のアルキル基であり、Rは、水素、またはメチル基であり、Rは、炭素数1~4のアルキル基である)
    で表されるアルコキシシランからなるシランカップリング剤で表面処理されたシリカ粒子である、請求項23に記載の硬化性樹脂組成物。
  25. 前記アルコキシシランは、3-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、および3-アクリロキシプロピルトリメトキシシランからなる群から選択される、請求項24に記載の硬化性樹脂組成物。
  26. 前記ウレタン(メタ)アクリレート(A)および前記アルキレンオキシド変性トリ(メタ)アクリレート(B)の総質量(A+B)に対する前記無機フィラー(C)の質量比は、2:98~55:45(C:A+B)である、請求項1に記載の硬化性樹脂組成物。
  27. 前記ウレタン(メタ)アクリレート(A)および前記アルキレンオキシド変性トリ(メタ)アクリレート(B)の総質量(A+B)に対する前記無機フィラー(C)の質量比は、5:95~50:50(A+B:C)である、請求項26に記載の硬化性樹脂組成物。
  28. 前記ウレタン(メタ)アクリレート(A)と、前記アルキレンオキシド変性トリ(メタ)アクリレート(B)との総質量(A+B)に対する前記無機フィラー(C)の質量比は、15:85~40:60(A+B:C)である、請求項26に記載の硬化性樹脂組成物。
  29. 前記ウレタン(メタ)アクリレート(A)と、前記アルキレンオキシド変性トリ(メタ)アクリレート(B)との総質量(A+B)に対する前記無機フィラー(C)の質量比は、20:80~30:70(A+B:C)である、請求項26に記載の硬化性樹脂組成物。
  30. 請求項1~29のいずれか1項に記載の硬化性樹脂組成物を硬化した硬化層。
  31. 基材の全面、片面または一部に、請求項30に記載の硬化層を有する、物品。
  32. 請求項1~29のいずれか1項に記載の硬化性樹脂組成物を基材上に塗布し、前記硬化性樹脂組成物に活性エネルギー線を照射し、または前記硬化性樹脂組成物を加熱して、前記硬化性樹脂組成物を硬化させる、被覆層の形成方法。
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