JPH01170609A - 紫外線または放射線硬化型樹脂組成物の製造方法 - Google Patents

紫外線または放射線硬化型樹脂組成物の製造方法

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JPH01170609A
JPH01170609A JP62328365A JP32836587A JPH01170609A JP H01170609 A JPH01170609 A JP H01170609A JP 62328365 A JP62328365 A JP 62328365A JP 32836587 A JP32836587 A JP 32836587A JP H01170609 A JPH01170609 A JP H01170609A
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meth
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秀樹 松原
Tetsuji Jitsumatsu
実松 徹司
Tsutomu Kusakawa
草川 勉
Sadaaki Tsuji
辻 定昭
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Toagosei Co Ltd
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Itoh Seiyu KK
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 イ) 発明の目的 産業上の利用分野 本発明は、紫外線または電子線などの放射線を硬化手段
として用いる塗料、インク、導電性塗料等に有用な紫外
線または放射線硬化型樹脂組成物の製造方法に関するも
のであり、本発明による組成物は力学的性質、透明性等
の硬化物塗膜特性に優れかつ金属、金[酸化物に対する
密sI性及び分散性に優れた注3i[1に有するもので
ある。
jp(久舛− ウレタン(メタ)アクリレートとしては、その製造原料
すなわち種々のアルコール、イソシアネート化合物及び
水124含有(メタ)アクリレートの組合せにより、様
々な化学構造を持ったものがあり、それらの一部はすで
に市販され各檀用途に使用されている。一方、紫外線、
電子線などの放射線により樹脂を硬化させる技術は、ラ
インスピードの向上、省資源、環境対策などの観点から
、従来の熱硬化に代わる技術として発展を続けている。
塗料、インク、導電性塗料などについても、放射線硬化
を利用した生産技術の開発が広(行なわれているが、満
足すべき水準に達しているとは言いがたい。その大きな
原因として、これらに使用されるウレタン(メタ)アク
リレートが、優れた硬化塗膜特性と金属、金g醒化物に
対する良好な密着性及び分散性を、未だ兼備するに到っ
ていないことが挙げられている。
μが解決しようと る問題劇 前述のように多種多様なウレタン(メタ)アクリレート
が従来よりありながら、優れた硬化膜特性を待ちかつ金
属及び金属酸化物に対する密着性及び分散性の優れたウ
レタン(メタ)アクリレートは未だ知られていない。こ
うした状況から本発明は、硬化塗膜の力学的性質、透明
性、金属基材への密着性が極めて優れ、かつ金属及び金
属酸化物に対し優れた密着性と分散性を持つ、ウレタン
(メタ)アクリレートを硬化性成分とする、紫外線また
は放射線硬化型樹脂組成物の製造方法を提供しようとす
るものであるう (ロ) 発明の構成 問題を解決するための手段 塗料、インキ、4電性塗料等の分野において常に問題と
なることとして、これらに使用されるバインダーレジン
の力学的性質、表面光沢、透明性、基材への密層性等の
硬化膜特性がある。
紫外線あるいは放射#J!硬化型樹脂では、硬化塗膜の
強靭さからウレタン(メタ)アクリレートがこれらの用
途には多用されている。しかしながら、ウレタン(メタ
)アクリレートは金属基材への密着性が不足するという
欠点?持つほかに、塗料、インキ、導電性塗料のバイン
ダーレジンに要求される金属及び金属酸化物に代表され
る顔料に対する密着性や分散性が充分でない。
金属及び金属酸化物に対する分散性等を改善するために
、分子量、分子構造の面からの改良や極性基を持つ分散
剤の添加がよ(行なわれているが、前者の手段によって
バインダーレジンに要求される水準の分散性を具備させ
るには到りておらず、後者の手段は硬化後の分散剤の表
面移行による経時変化があるために好ましいものではな
い。
本発明者らは鋭意検討を行った結果、特定の製造方法に
より製造した、分子中にカルボキシル基を有するウレタ
ン(メタ)アクリレートからなる紫外線又は放射線樹脂
組成物が、優れた力学的性質、透明性、表面光沢、金属
基材への密着性等の硬化塗膜特性と金鴫及び金属板化物
に対する優れた密着性及び分散性を兼ね備えているとの
知見を得た。
分子中にカルボキシル基を有するウレタン(メタ)アク
リレートに関しては、特開昭61−18610号公報に
よって、2.2−(ジヒドロキシメチル)プロピオン酸
を含有する多価アルコールと多1d[iイソシアネート
を一挙に反応させて末端イソシアネートウレタンオリゴ
マーwlJ造し、これに水酸基含有(メタ)アクリレー
トを反応させることにより製造されたものが知られてい
る。この製造方法又はこの製造方法において2.2−(
ジヒドロキシメチル)プロピオン酸に替えてその他の酸
ジオールを原料にした製法によると、平均的構造が下記
で示される化合物(1)が生成する。
R(M  X)g  M  R(1) 但し、R:水酸基含有(メタ)アクリレートの残基 M:多価イソシアネートの残基 X:2.2−(ジヒドロキジルメチル)プロピオン酸又
はその他の酸ジオ ールの残基 Q:正数 を示し、R,M及びXはウレタン結合によって結合され
ている。
この化合物(1)ハ、それ以外の各種の紫外線又は放射
線硬化型上ツマ−やオリゴマーとの相溶注罠乏しく、こ
の化合物<1)を含む紫外線又は放射線樹脂組成物を硬
化して得られる塗膜は、化合物t1)が相分離をおこす
ために、塗膜の強靭性の低下、白濁、表面光沢の低下及
び金属基材への密着性低下などの問題がある。
このような状況下において本発明者らは、化合物(1)
の含有量tl力低下させたカルボキシル基含有ウレタン
(メタ)アクリレートを含んだ紫外線または放射線硬化
型樹脂組成物が、力学的性質、透明性1表面光沢、及び
金属基材への密着性に優れた硬化塗膜を形成し、かつ金
属及び金v4酸化物に対する密着性及び分散性が極めて
優れていることを見出し、その製造法につき検討を重ね
た結果、本発明を完成するに到った。
次に本発明のカルボキシル基含有ウレタン(メタ)アク
リレート含有組成物を製造する方法について説明する。
原料 O水酸基含有(メタ)アクリレート 本発明に使用することの−できる水酸基含有(メタ)ア
クリレートとしては、次のようなものを挙げることがで
きる。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、ポリエチ
レングリコールモノ(メタ)アクリレート、2−ヒドロ
キシルエチル(メタ)アクリレートのε−カプロラクト
ン付加物、トリメチロールプロパンジ(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
等。
O多価イソシアネート 本発明に使用することのできる多価イソシアネートとし
ては、例えばトリレンジイソシアネート、キシリレンジ
イソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ジ
フェニルメタン−4,4−ジイソシアネート、インホロ
ンジイソシアネート、メチルリジンジイソシアネートな
どのジイソシアネートd及び2.4.6−)ルエントリ
イソシアネートなどのトリイソシアネート類を挙げるこ
とができる。これらの中でより好ましいのはジイソシア
ネート類である。
O多価アルコール 本発明に使用される多価アルコールは2価以上であれば
よいが、より好ましいのは2taアルコールである。こ
こで言うアルコールとは、酸ジオーJv以外の分子内に
水酸基を有する化合物であって、例えばイ)飽和ポリエ
ステルポリオール ロ) l[Iポリエーテルポリオー
ルハ)ポリエーテルポリオール ニ)ポリカプロラクト
ンポリオール ホ)脂肪酸エステルなどを挙げることが
でき、それらの具体例は下記のごと(である。
イ)飽和ポリエステルポリオール エチレングリコール、プロピレングリコール。
ネオペンチルグリコール、1,2−ブチレンゲコール、
1.3−ブチレングリコール、1.4−ブチレングリコ
ール、1,6−ヘキサンジオール、トリメチロールプロ
パンなどの多価アルコール類と、フタル酸、イソフタル
酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸のような飽和多
塩基酸とのエステル化反応により得ことができる、水酸
基を有する胞相ポリエステルポリオール。
口)不飽和ポリエステルポリオール 前記イ)の飽和ポリエステルポリオールにおいて、多塩
基酸の一部をマレイン酸のような不飽和結合を有する多
塩基酸で置換して得られる、水酸基を有する不飽和ポリ
エステルポリオール。
ハ)ポリエーテルポリオール ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、
ポリテトラメチレングリコール、及びグリセリンの醸化
プロピレン付那物(商品名:ニラサンユニオールTG−
1000)、  ビスフェノールへの酸化エチレン付加
物(商品名:ニラサンユニオールDA−4[]0)など
のポリエーテルポリオール。
二)ポリカプロラクトンポリオール ε−カプロラクトンの開環重合体で、市販品の一例とし
てPlaccel  L−205AL、Placcel
L−212AL 〔ダイセル化学工業■裏〕などを挙げることができる。
ホ)脂肪酸エステル 油脂脂肪陵或は合成脂肪酸と多価アルコールとから合成
される水tt1基含It肪績エステルであり、原料とさ
れる脂肪酸としては、大豆油。
落花生油、綿実油、サフラワー油、オリーブ油。
ヒマシ油があり、と(に好ましく使用されるのはヒマシ
油である。他の原料である多価アルコールとしてdエチ
レングリコール、ジエチレングリコール、プロピレグリ
コール、ジプロピレングリコール、トリメチロールプロ
パンなどがある。
上記のイ)〜ホンに示した多価アルコールのほかに、末
端水酸基を有するポリブタジェン等も使用することがで
きる。またこれらのアルコールを2種類μ上同時に使用
することは何等差し支えない。
O酸ジオール 本発明に使用される酸ジオールとは、分子内にカルボキ
シル基を少な(とも1個有する21曲アルコールであっ
て、例えばカルボキシル基を11固有する2、2−ジ(
ヒドロキシメチル)プロピオンd、  2. 2−ジ(
ヒドロキシメチル)酪散やカルボキシル基を2個有する
酒石酸などを使用することができるり 製造法 カルホキシル基含有ウレタン(メタ)アクリレートを含
む樹脂組成物が、力学的性質、透明性、表面光沢、及び
金属基材への密着性に優れた硬化塗膜を形成しかつ金属
、金lI!4酸化物に対して充分な密着性及び分散性を
示すためには、これを製造する際に化合物中の副生を最
小限度にとどめることが重要である。そのためのカルボ
キシル基含有ウレタンアクリレートのHxi 方法とし
ては、以下に示す方法が極めて優れている。
ぐ〉 最初に、多価アルコール及び多価イソシアネート
から、末端イソシアネートオリゴマー(A)を製造する
。このときの多価イソシアネートと多1曲アルコールは
、オリゴマー因における縮合度が1以上になるように仕
込むことが好ましい。縮合度が1以下であると、多価ア
ルコールと反応しない多価イソシアネートが生じ、この
多価イソシアネートが後に添加される酸ジオールと反応
することにより、化金物(1)の生成量増加の原因とな
る。
<2〉  次いで前工程で製造した末端イソシアネート
オリゴマー囚を酸ジオールと反応させ、カルボキシル基
含有末端イソシアネートオリゴマーUを製造する。この
ときの酸ジオール量は、NCO基10H基〉1(モル比
)になる割合とすることが望ましい。一般に酸ジオール
は融点が高い固体でかつ一般の有機溶媒に対する溶解度
が小さいために反応が進みに(い。従って反応温度を適
切に選択することが望ましく、70℃〜120℃で反応
させるのが好ましく、より好ましくは80℃〜110℃
で反応させるのがよい。反応温度が70℃より低いと、
ジオール酸の反応を完結させることが内鑵であり、逆に
120℃より高いと副反応によりゲル化を起しやすい。
<3〉  次に、前工程で製造したカルボキシル基含有
末端イソシアネートオリゴマー(8に、水酸基含有(メ
タ)アクリレートを好ましくはOH基/NCO基≧1(
モル比)となる割合で加えて反応させ、カルボキシル基
含有ウレタン(メタ)アクリレートを製造する。この時
、ハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル
などのフェノール類、ベンゾキノンなどのキノン類、フ
ェノチアジン、銅塩などの重合防止剤を添加することが
好ましい。
なお、上記のすべての工程においてウレタン化反広の触
媒や反応溶剤を使用することは何等差し支えない。ウレ
タン化反応の触媒としては、例えばトリエチルアミン、
N−メチルモルホリン、N、  N、  Nl、 Nl
 −テトラメチル−1,3−ブタンジアミンなどの第3
級アミン、オクテン酸スズ、ジブチルスズジラウレート
などの有機スズ化合物、或いは有機酸のT i 、Na
 、に、 V、  Fe、 Mn、 Pbの金属基など
を使用することができる。一方反応溶剤はメチルエトン
ケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンな
どのケトン系溶剤、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエス
テル系溶剤、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香
族炭化水素系溶剤その他の溶剤が好ましく用いられる。
上記の各工程における触媒や溶剤の使用量、工程〈1〉
及び工程<6〉における反応温度、或は工程〈6〉にお
ける重合防止剤の使用量などの反応条件は、常法に従え
ば良い。
生成物の平均的構造 本発明により製造されるカルボキシル基含有ウレタン(
メタ)アクリレートの平均的構造は、2価のアルコール
および2価のイソシアネートを使用した場合次式のよう
に表わすことができる。
R(−(M N+rr1M−Y +r+M NせM R
但し、上記式中において R:水酸基含有(メタ)アクリレートの残基M:多価イ
ソシアネートの残基 N:多価アルコールの残基 Y:a!ジオールの残基 m:1以上の数 n:正数 であり、R,M、N及びYはウレタン結合によって結合
し【いる。
上記構造式において、m及びnは原料化合物の反応モル
比によって制御することがでさ、好ましい値はmが1以
上で10以下、nは10以下の正数でさらに好ましくは
0.1以上である。mが1より小であると前記化合物(
1)の含有量が多くなり、又nが0であるときの生成物
は、前記化合物〔I〕そのものとなるため、既述した問
題を生じる。一方m又はnが10より犬であると、生成
物の粘度が高くなって作業性の低下を招き、又紫外耐酸
いは放射線による硬化性が劣るようになる。
組成物の硬化 本発明により製造された樹脂組成物は紫外線、xlIM
、電子線などの電離性放射線を照射することにより、容
易に硬化する。
硬化手段が紫外線照射である場合には1合開始剤として
光開始剤が使用される。工業的によく使用される光開始
剤としては例えば、ベンゾインアルキルエーテル、ベン
ゾフェノン、N tNl−ジエチルアミノベンゾフェノ
ン、2.2−一ジエトキシアセトフェノン、2.2−ジ
メトキシ−2−フェニルアセトフェノン、2−プルキル
チオキサントン、クロロチオキサントン、1−フェニル
−1,2−プロパンジオ中シム、塩素化アセトフェノン
誘導体などt挙げることができる。これらの光開始剤の
使用量は、組成物に対して0.01〜20wt%であり
、より好ましくはα1〜10wt%である。
硬化手段が1子線やγ線のような放射線である場合には
、光開始剤を便用しな(ても速に硬化することができる
ために、特に光開始剤を使用する必要はないう 実施列、比較例及び参考例 次に、実施例と比較例によって本発明の内容を更に具体
的に説明する、なお、実施例によって本発明が制限され
るものではない。
実施例1 温度計、還流冷却装置及び攪拌装置を備えた5Lの4つ
ロフラスコに、まずトリレンジイノシアネート(以下T
DIと称する。)548部、(重量部、以下同じ)アデ
カポリエーテルP −1000(ポリプロピレングリコ
ール:分子量1000、旭電化工業■製)1000部、
メチルイソブチルケトン(以下MIBKと称する。)1
020部、トルエン510部、ジブチルスズジラウレー
ト1部を仕込み、70−90℃において4時間反応させ
末端イソシアネートオリゴマー囚を得た。次いで、この
末端イソシアネートオリゴマー囚に2,2−ジ(ヒドロ
キシメチル)プロピオンl!!!(以下DMPAと称す
る)67W6を加え、80−90℃にて4時間反応させ
、カルボキシル基含有末端イソシアネートウレタンオリ
ゴマー3)を得た。更にこのカルボキシル基含有末端イ
ソシアネートウレタンオリゴマー[F])に、ハイドロ
キノンモノメチルエーテル[17部を添加した後、70
−80℃に保った反応液に、2−ヒドロキシエチルアク
リレート116部を滴下し、滴下後さらに2時間加熱熟
成を行ない、数平均分子1i3500(ポリスチレン換
算)、酸価Q、33meq/g(固形分換算値)のカル
ボキシル基含有ウレタンアクリレート(1)を得た。
実施例2 温度計、還流冷却装置、及び攪拌装置を備えた5Lの4
つロフラスコにまずTDI348部、PTMG−100
0[ポリテトラメチレングリコール:分子量1000.
三菱化成工業■製]700部、URICH−62(ヒマ
シ油系ポリオール:分子量420.伊藤製油四製〕12
6部、ジブチルスズジラウレートα75部、MIBK5
50部及びトルエン275部を仕込み、70−90℃に
て4時間反応させ、末端イソシアネートオリゴマー囚を
得た。次いで、この末端イソシアネートオリゴマー囚に
DMPA67部を加え、80−90℃にて4時間反応さ
せ、カルボキシル基含有末端イソシアネートウレタンオ
リコマ−(BAヲ得た。史にこのカルボキシル基含有末
端イソシアネートウレタンオリゴマー(B)に、ハイド
ロキノンモノメチルエーテルα7部を添加後、70−8
0℃に保りた反応液に2−ヒドロキシエチルアクリレー
ト116部を滴下し、滴下後さらに2時間加熱熟成を行
ない、数平均分子1ii2580(ポリスチレン換算)
、酸価IIL37 rrrq/g (固形分換算@)の
カルボキシル基含有ウレタンアクリレート+21を得た
比較例1 実施例と同様の装置を使用し、TDIを696部、DM
PAを134部、及びポリエチレングリコール+200
を200部フラスコに仕込み、60℃にて反応を始めた
ところ、温度制御が国選で反応液温度が120℃まで上
昇しゲル化した。
比較例2 実施例と同様の装置を使用し、TDIを348部、DM
PAを67部、アデカボリエーテルP−1000を50
0部、ジブチルスズジラウレートを[185部、MIB
Kを1020部、トルエンを510部フラスコに仕込み
、70−90℃にて7時間反応させ、末端イソシアネー
トプレホリマー溶液を得た。次に、このプレポリマー溶
液にハイドロキノンモノメチルエーテルα7部及び2−
ヒドロキシエチルアクリレート232部を加え、60−
80℃にて5時間反応させて数平均分子11580(ポ
リスチレン換算)、I!l2IIffiα43 meq
/g(固形分換算値)ノカルホキシル基含有ウレタンア
クリレ−)+3)ヲ得た。
参考例 ギャップ間隔200μmのドクターブレードを使用して
、実1/a例及び比較例及び比較例で得たカルボキシル
基含有ウレタンアクリレート(1)〜(3)を、ポリエ
ステルフィルム基材上に塗工し熱風にて溶剤を乾燥、除
去した侵に、ESI社製エレクトロカーテン型成子線照
射装置を用い、卯速電圧170 kv、窒素雰囲気下で
10 Fdradの電子線照射を行ない塗膜を硬化させ
た。硬化した塗膜をフィルム基材より剥し、塗膜の透明
性及び力学的強度を測定した。
一方、実施例及び比較例で得たカルボキシル基含有ウレ
タンアクリレート(l)〜(3)に、光開始剤(プロキ
ュアー11フ3:メルクジヤパン■製)を固形分く対し
て5ffiit%を添加して被覆組成物を調製し、これ
を金属基材上にバーコーターナ20を用いて塗工し、熱
風にて乾燥後、紫外線照射による硬化を行った後に剥離
試験を実施することにより硬化塗膜の金属基材への密着
性を調べた。なお紫外線照射は、80 W /anの超
高圧水銀灯1灯を集光させたウシオ域機■製:UV−4
000を用い、コンベアースピード5m/minにてコ
ンベアー上100Itの距離より1回照射することによ
り行った。
/′ / 表を 兆靜1j11 0 128至  1.8  100/1
00117 、  2.8  .100/100比較例
1   ゲル化により測定不能 −I−M” −乙<’−−−’−’  −π「−一−へ
ンーーーLシ、品−1/ /′ また、実施例及び比較例で得たカルボキシル基含有ウレ
タンアクリレートfil〜(3)を用い、表2に示す組
成の塗料組成物を調製し、ボールミルにより1時間混合
、分散を行った。混合1分数後ギャップ間隔200μm
のドクターブレードを使用してポリエステル基材上に@
科を塗工し、熱風にて溶剤を乾燥、除去した後に、ES
I社製エレクトロカーテン型電子線照射装置を用い、加
速電圧170kv、10Mradの電子線照射を窒素雰
囲気下で行ない、塗膜を硬化させた。得られた塗装フィ
ルムの表面光沢を測定した結果を表6に示した。
、/′ 表2 表五 樹、工、或、    顔料分散性(45°表面光沢)!
比較例2+   33  1  14  H2s:  
 231−−一、、−一二□□−,,−、−−−」、、
−−−−、、、、、−5−−一−−((ハ)発明の効果 本発明によって得られた樹脂組成物は、表1に示される
ように塗膜の力学的性質及び金lJ4基材への密着性に
優れており、かつ相分離による硬化膜の白濁や粒の発生
という欠点を持たない透明なフィルムを与える。また表
3に示されるように、金属、金属醸化゛吻をよ(分散す
る。本発明による樹脂組成物は、このような特性を利用
して特に硬化手段として電子線、紫外線などを使用する
分野例えば塗料、インキ、導心性値科などの分野で賞用
されるものである。
時計出願人 東急合成化学工業株式会社 伊藤製油株式会社 手続補正書 昭和63年 2月23日 特許庁長官 小 川 邦 夫  殿 1、事件の表示 昭和62年特許願第328365号 2、発明の名称 紫外線または放射線硬化型樹脂組成物の製造方法 3、補正をする者 事件との関係  代表特許出願人 住所  東京都港区西新橋−丁目14番1号明細書の発
明の詳細な説明の欄 5、補正の内容 (1)明細書筒16頁8行目に「nがOであるとき」と
あるを「mが0であるとき」と補正する。
以上

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、<1>多価アルコールと多価イソシアネートより末
    端イソシアネートウレタンオリゴマー(A)を製造する
    工程、 <2>末端イソシアネートオリゴマー(A)と酸ジオー
    ルよりカルボキシル基含有末端イソシアネートウレタン
    オリゴマー(B)を製造する工程。 及び <3>カルボキシル基含有末端イソシアネートウレタン
    オリゴマー(B)と水酸基含有(メタ)アクリレートか
    ら水酸基含有ウレタン(メタ)アクリレートを製造する
    工程からなることを特徴とする紫外線または放射線硬化
    型樹脂組成物の製造方法。
JP62328365A 1987-12-26 1987-12-26 紫外線または放射線硬化型樹脂組成物の製造方法 Expired - Lifetime JPH0780989B2 (ja)

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JPS54139700A (en) * 1978-03-30 1979-10-30 Union Carbide Corp Acryl capped urethane oligomer

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