JPH03505593A - 耐溶剤性照射線硬化型コーティング - Google Patents
耐溶剤性照射線硬化型コーティングInfo
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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】
耐溶剤性照射線硬化型コーティング
第1の点においては、本発明は、照射線硬化型レジンの耐溶性及び耐汚染性の改
良において、希釈剤として用いる新規なジ ゛ビニルエーテルのブレンドに関ス
る。
他の点においては、本発明は、上記レジンに上記ブレンドを混入する方法及び当
該方法により得られた生成物に関する。
更に他の点においては、本発明は上記生成物の使用に関する。
従米亘技歪
例えばセルロースエステル、アクリル樹脂、ビニル及びビニリデンハライド及び
サッカロースエステルのような不活性レジンを用いて又は/用いないで、カチオ
ン性光開始剤の存在下、エポキシドのようなレジンの照射は、多くの用途に関し
て通常適度の硬化速度及び所望する可撓性を保持する。しかし、低い耐汚染性及
び低い耐溶剤性と高い粘性を含む一定の不利特性は、かかる欠点を克服するため
の多くの研究をもたらした。高粘性エポキシレジンに関連するコーティング困難
性に加えて、基板上のかかるコーティングは、しばしば平坦でないフィルム層を
呈し、高い解像度及び一様性が要される像におけるゆがみを生じさせ得ることを
見い出した。
従って、本発明の目的は、経済的でかつ市場で実行できる方法により上記問題を
克服することである。
本発明の他の目的は、高い硬化速度及び所望の可撓性を維持する一方、かなり粘
性を低減し、耐汚染性及び耐溶剤性を増大させる照射線硬化型システムを提供す
ることである。
本発明のかかる及び他の目的は次の記載及び開示から明らかとなる。
本発明において、6〜30個の炭素原子を含有し、約20゛C〜約150℃のT
gを有する約65重量%〜約35重量%の疎水性ジビニルエーテルと、約35重
量%〜約65重量%の親水性ポリエチレングリコールジビニルエーテルとを含有
するジビニルエーテルのブレンドを提供するものである。好適なブレンドは約5
5重量%〜約40重量%の疎水性成分と約40重量%〜約55重量%の親水性成
分を含有するものである。本発明で用いられる適切な疎水性ジビニルエーテルに
はヘキサンジオール、オクタンジオール、シクロヘキサンジメタツール、シクロ
ブタンジェタノール、シクロオクタンジメタツール、イソプロパンジオール、ド
デカンジオール、シクロブタンジェタノール、シクロベンタンジオール、ポリプ
ロピレングリコール等のジビニルエーテルを含む。
代表的な適切な親水性成分には、モノ−、ジー、トリー及びテトラ−エチレング
リコールジビニルエーテルを含む。
本発明のブレンドは、約300〜約5000の分子量を有する一定のエポキシレ
ジンに対する希釈剤として用いられ、また全体のレジン組成を基礎として約10
重量%〜約70重量%、好ましくは約30重量%〜約55重量%の量でその中に
混入される。本発明において使用するのに適するレジンには、これらのジエポキ
シド、セルロースエステル、アクリル樹脂、ビニル及び/又はビニリデンハライ
ド、サッカロースエステル及びこれらの組合せが含まれる。かかるエポキシレジ
ンの特別な例にはビスフェノールAジエボキシド、例えば約2.2〜約4.5の
平均エポキシド官能価を有するノボラックのようなフェノールホルムアルデヒド
レジンのエポキシドが含まれ、これはアラン アール・ヒース(Alan R,
Heath)により、ジョンウィリーエンド サンズ(JohnWiley &
5ons)により出版されたエポキシ レジン テクノロジー(EPOXY R
ESIN TECHNOLOGY) P31〜35に開示されている。ビスフェ
ノールジエボキシド及びノボラックは本発明の好適なレジンである。エポキシレ
ジンと混合するのに随意に用いることができる不活性レジンの例には、セルロー
スアセテートブチレート、ビニルクロリド、ビニリデンクロリド、サッカロース
ブチレート、アクリロニトリル0.アクリル又はメタクリル酸等のメチル−、エ
チル−及びブチル−エステルのレジンがある。
本発明のジビニルエーテルブレンドを、適当な量でレジンと混合してレジン状成
分の液状溶液を形成する。得られる液状生成物は、同様の分子量の希釈されてな
いレジンに比較しテカナり粘性が低くなったものである0例えば、本発明のブレ
ンドはレジンの粘性を少なくとも2倍減じ、多くの場合においては50倍低減が
達成される。従って、希釈されたレジンの平滑で一様なフィルムを基板に適用し
て、高い解像度及び一様な現像を得ることができる平滑で一様なコーティングを
形成することが可能となる。
本発明の液状混合物を、例えばスチール、銅、アルミニウム等の金属、ガラス、
ポリエステル、ポリスチレン、ポリカーボネート、メタクリレート等のような適
切な基板上に約0.1〜約50ミル、好ましくは約0.2〜約10ミルの厚みで
コーティングすることができる。
本発明のレジン組成物は、UV光、電子ビーム、ガンマ線、X線、活性光、プラ
ズマ線、粒子線への露光を含む照射により硬化される。該フィルムを、ラングミ
ュアブロジェット法により基板上に堆積することができ、標準のコーティング装
置を用いてコーティングして、厚いフィルムを得ることができる。
硬化に対する適切な組成物には、一般に開始剤及び湿潤剤が含まれる。シリコー
ンブロックコポリマー及びフッ素化界面活性剤を湿潤剤として、約0.01〜1
重量%、好ましくは約0.15〜約0.5重量%の間の量で配合されるレジンと
ともに用いる。特に有効であることが確かめられた湿潤剤には、例えばミネソタ
マイニング(Minnesota Minir、g)社及びマヌファクチェアリ
ング社(Manufacturing Co)により供給されるFluorad
@ FC−430及びFluorad@ FC−171のようなフッ素化アルキ
ルエステルが含まれる。
開始剤は、全組成に関して約0.25重量%〜約5重量%、好ましくは約0.5
重量%〜約3重量%の量で用いる0代表的な適切な開始剤はスルホニウム、ヨー
ドニウム及びホスホニウム塩である。これらの特別な例には、
ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムへキサフルオロホスフェート、
ビス(4−t−ブチルフェニル)アルミニウムへキサフルオロホスフェート
ジフェニルヨードニウムテトラフルオロボレート、トリアリールスルホニウムヘ
キサフルオロアンチモネート、(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)
ジメチルスルホニウム、
ヘキサフルオロホスフェート、
ベンゾイルジブチルスルホニウムへキサフルオロホスフェ−トリエチルスルホニ
ウムへキサフルオロホスフェート、ジフェニルヨウドニウムヘキサフルオロホス
ホフェート、スルホニウム、(チオジー4.1−フェニレン)とスージフェニル
、ヘキサフルオロホスフェ−トが含まれ、更にはビス−〔4−(ジフェニルスル
ホニオ)フェニルフスルフィド−ビスへキサフルオロホスフェート、ベンジルテ
トラメチレンスルホニウムへキサフルオロホスフェート、ペンジルテトラメチレ
ンスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、ツェナクリルテトラメチレンス
ルホニウムへキサフルオロホスフェート、フェナクリルテトラメチレンスルホニ
ウムヘキサフルオロアンチモネート、トリフェニルスルホニウムへキサフルロオ
アルセナート、10−フェニル−10−フェノキサチオニウムへキサフルオロア
ルセナート、ジフェニル(4−(フェニルチオ)フェニル〕スルホニウムへキサ
フルオロアルセナート、トリフェニルスルホニウムへキサフルオロホスフェート
、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、トリキシリルスルホ
ニウムヘキサフルオロホス゛フェート、ジトリルヨードニウムヘキサフルオロア
ンチモネート等がある。これらの中でスルホニウム開始剤が好ましく、トリフェ
ニルスルホニウムへキサフルオロホスフェートが最モ好ましい。
該ブレンドをレジンに混合することにより、又は該ブレンドの親水成分をレジン
と混合し、次いで疎水成分を添加して混合することにより、約40°C〜約15
0°Cの間の温度で均質な液体混合物が得られるまで、一般に約8時間以内で、
上記成分と化合させる。
次いで、開示剤及び湿潤剤を、同じ温度条件下で該混合物に添加し、均一な液体
が得られるまで混合する。該組成物は更に安定剤、接着促進剤、顔料、顔料分散
剤、不活性充填剤及びスリップ助剤を必要に応じて含むこともできる0次いで該
組成物は、少なくとも0.1 ミル厚の平滑な一様なフィルムとして選定された
基板に適用されることが可能となる0次いでコーティングされた基板を硬化する
ための照射源にさらす。本発明のレジンは2x200ワット/インチ水銀蒸気ラ
ンプを用いて40〜700範囲の線速度で硬化されることを見い出した。電子ビ
ームを用いて、0.25〜5 Mradの量を使用した。該基板コーティングは
、化性を示す、該コーティングは更に良好な硬度と基板に対する接着性をも呈す
。
の範囲(高温はボストキュア操作を促進する)でポストキュア操作に課した。
得られるコーティングは透明で無色の膜であり、良好な可撓性を示す。
シクロヘキサンジメタツールジビニルエーテルの優れた特性は、分子量が400
以下のビスフェノールAジエボキシドと、約1.10モル比で用いて配合し、か
かるコーティングされたレジンをUV光を用いて硬化に課した場合、親水性成分
がない時上記利点を達成できることである。得られる膜はケトン溶剤に対して高
い耐性を示し、シクロヘキサンジメタツールジビニルX −チルが疎水性で高い
疎水性の結果からは耐溶剤性が増加することを予測できないので、この結果は、
全く予期できなかった。
従って本発明を記載するにあたり、好適例を示すのに表わされる添付例を参照す
べきであるが、上記で極めて広範に述べかつ添付した請求の範囲中と同じように
これは本発明の範囲を限定するものではない。
■へ二旦
A0次のブレンドを調製し、下記の如くジェポキシ樹脂を混合した。4オンス琥
珀色ボトルに、370〜384 (EPON@ −828)の分子量を有する2
5gのビスフェノールジエボキシド及び12.5g(0,062モル)のトリエ
チレングリコールジビニルエーテル(RAPI −CURE″″DVE−3)を
45゛Cの温度で一定に撹拌しながら添加した。均一にブレンドされた液体混合
物を得た後、0.062モルの1.4−シクロヘキサンジメタツールジビニルエ
ーテル(RAPI −CURE”’ CHVE)を添加し、配合温度で更に15
分間撹拌を続けた。均一な液体混合物を得た後、0.25gのフッ素化アルキル
エーテル界面活性剤(Fluorad■1713M社製)及び2 g (7)F
X−512() ’)フェニル スルホニウム へキサフルオロホスフェート)
開始剤を添加し、約45°Cでその中で混合し ・た。得られた液体生成物をサ
ンプルAと称す。
B、 1.4−シクロヘキサンジメタツールジビニルエーテルに代えて0.06
2モルの1.6−ヘキサンシオールジビニルエーテルを置換した以外は、上記の
方法を繰り返した。得られた液体生成物をサンプルBと称す。
C,1,4−シクロヘキサンジメタツールジビニルエーテルに代えて0.062
モルのトリエチレングリコールジビニルエーテルを置換した以外は、サンプルA
に関して用いた方法を繰り返した。得られた液体生成物をサンプルCと称す。
D、 1.4−シクロヘキサンジメタツールジビニルエーテルに代えて((3,
4−エポキシシクロヘキシル)メチル)3”、4”−エポキシシクロヘキサンカ
ルボキシレートを置換した以外は、サンプルAに関して用いた方法を再び繰り返
した。得られた液体生成物をサンプルDと称す。
上記配合物の各々を、阻3メーヤーバー(Mayer bar)を用いてハンド
ドローダウン(hand draw −dosyn)によりアルミニウムパネル
上に個々にコーティングして、約6.5 ミクロンの厚みのコーティングを得た
0次いで対応するパネルA−Dを、100フイート/分で2個の200ワット/
インチUvランプ下にそれらを通過させることにより15ジユール/ am ”
のUV光露光に課した。
次いで177°Cで10分間、熱焼成した。次いで該コーティングをクロス−カ
ットテープ試験(ASTM D−3359,に−B)及び熱水浸漬試験に課した
。水浸漬に関しては、コーティングされたパネルを30分間熱水中に浸漬し、そ
の後取り出し、乾燥して、接着試験ASTMD −3359−K −8に課した
。全ての上記サンプルはクロス−カット及び熱水浸漬試験の両方において満足す
る接着性、即ち85%以上の接着性を示した。
サンプルA−Dに関するパネルの上記コーティングを、0.2ミルのコーティン
グを適用するほかは繰り返し、水浸漬試験及びクロス−カット試験を省略した。
次いでかかるコーティングを、耐ケトン溶剤性試験に課した。耐溶剤性試験に関
し、メチルエチルケトン含浸チーズクロスを一定圧力下で、コーティングしたパ
ネルの表面全体にこすった。コーティングを突き通るのに必要とされる前後のス
トローク数を記録した。かかる試験の結果を次の表1に示す。
表−」2
通る前の走程Nα
■五及グL
1.4−シクロヘキサンジメタツールジビニルエーテル(CHVE)を、低分子
量ビスフェノール“A”エポキシレジン(EPON −828)に関する単一の
反応性希釈液として評価した。
E、トリエチレングリコールジビニルエーテルの添加を省略し、CHVEを直接
EPON @ −828(!: 50150wt比で混合させた以外は、液体コ
ーティングを例Aに記載された方法により調製した。
液体生成物をサンプルEと称す。
F、CHVEの添加を省略し、トリエチレングリコールジビニルエーテル(DI
−3)をレジンと50150%lt比で混合した以外は、他の液体コーティング
を例Aの方法により調製した。液体生成物をサンプルFと称す。各サンプルをア
ルミナ板上にコーティングし、2個の200ワット/インチのランプを用いて1
100PPでUV硬化させ、177°Cで10分間焼成した。
サンプルE及びFを比較し、サンプルEは迅速な硬化速度を保持する一方、ガラ
ス転移温度の増加を与えることに注目すべきである、 C0VEも耐溶剤性にお
いて優れた改良を有する;MEにダブル摩擦は20以上のファクターで増加する
。最終的に、CHVEブレンドは低い伸度を伴なう高い引張強さを呈することに
注目すべきである。
これらの比較の結果を次の表2に示す。
Lj−
50°ビニルエー−ル 50’ UPON −28ブレンド# 人
旦 旦反応性希釈液 C)IVE+DVE−3CHVHDVE−
3層g (”C) 65 72 35最大硬化速度
(fpa+) 700 700 700不粘着時間(秒)
<l <l <1MEK二重摩擦 >80 >120
5鉛筆硬度 H2)I H引張強度a破断(ps
i) 4.009 3.027χ伸びa破断
4.5 17.7サンプルAはサンプルEと市場上置等であると認められ
るヵ■旦二丈
広範な分子量のビスフェノールジエボキシドレジンを用いて、例已に関して概説
された方法を繰り返した。サンプルEの上記特性は低分子量レジンを用いた場合
のみ得られる。かかる比較の結果を表3に示す。
CHVE 50 50 50 50EPON−
82850−−−
(MW、370−384)
EPON−834−50−−
(M−・460−560)
HPON−10QI −−50−(M−・900−1100)
EPON−10047−−50
(MW、1750−2050)
外観 均質に ねむに 2層 2層透明 かすむ
50g (DEPON 1004.25g(71CHVE及び25g (7)D
VE−3を含有する配合物を用いる場合には、完全に透明なコーテイング液が得
られ、該ブレンドはレジンと全体的に相溶性があった。
五に二琶
次の配合物を例Aの一般方法により調製した。
サンプル
25g、 EPON−82825g、 EPON−82825g、 EPON−
82812,5g、 DVf!−312,5g、 DVE−331,2g、 E
CC”2g、 FX−512” 2g、 PX−512” 2g、 FX−
512゜Ig、 5urf、” Ig、 5urf、” Ig、 5u
rf、”12.1g、 CHVE 15.6g、 ECC”ネフッ素化アルキ
ルアルコキシレート界面活性剤本本((3,4−エポキシシクロヘキシル)メチ
Jし)3’ 、4” −エポキシシクロヘキサンカルボキシレート十 トリフェ
ニルスルホニウムへキサフルオロホスフェート該サンプルを例E及びFに記載し
たようにアルミナ板にコーティングし、硬化させ、焼成した。かかるコーティン
グの特性を表4に示す。
l−エ
サンプル −K L M−最大硬化速度(fp■
)”700 100 100不粘着時間 (秒) <1 12
5 120ブルフクフイールF 粘度(cps) 29.5
157.0 1200.0フイU外観 光沢 光沢
光沢肚
アルミナ板上の0.2 ミルコーティングを焼成した後のサンプルに、L及びM
コーティングの鉛筆硬度は等しく、H等級を存した。
■且
サンプルに、L及びMのコーティングを、耐汚染性試験に課し、CHVEを省略
し、25g (7)DVE−3を用いる(サンプルN)以外はKと同様の配合物
を用いる同様にコーティングされたサンプルと比較した。耐汚染性試験を汚染剤
として2%にMnO,及び1%H,SO,を用いるASTM D−1308によ
り実施した。かかる試験結果を、1(汚染)〜5(ひどい汚染)の等級を用いて
表5に示した。
l−■
サンプル KMnOa/HzSOa劃3−
焼成したサンプ側に、L及びMの同様に調製したコーティング(各1.7 ミル
)を種々の直径のマンドレルの周りを囲むことにより771111曲げ(man
drel bend)試験に諜した。
その周りのコーチインクが、クランクを生ずることなくコイル状にされ得る最小
直径により、可撓性を測定した(UV硬化後及び177°Cで10分間焼成後)
。
かかる試験の結果を表6に示す。
l一旦
マン゛レル官 (IN)
並ノ1土 UV硬化後 焼成後K 1/2
1/8L リンクル表面を評価できなかった。
M 1.3 1/4氾
エポキシノボラックレジン(フェノール−ホルムアルデヒドレジン)はその多官
能価において、本来ビスフェノールレジンと異なる。かかる多官能価は、優れた
高温特性を与える高い架橋密度を付与する。通常用いられるノボラックレジン(
D、B、N、 @−431MW = 378〜394.官能価・2.2.ダウケ
ミカル社製)を、50%D、E、N、 @−431N及び透明で均質な50%C
HVEを含有する配合物に用いた。しかし、ポリエチレン上の厚膜(4,5ミル
)キャス) (cast)はUv照射後、かすんで不透明に変化した。このこと
は、不相容性を示す。しかし、25gのCHVEと25gのDVE−3のブレン
ドを50gのノボラックと用いた場合には、ポリエチレン基板上にコーティング
した液体生成物は、UV硬化後及び177°Cで10分間焼成後でも透明なまま
であった。
上記例において、ここで論議された利点を提供するための多数の代用及び変更を
することができるのは明らかである。例えば、従来記載された任意の開始剤を例
中で用いられたスルホニウム開始剤に対して置換することができる。更に、任意
の上記レジンを、粘性低下、耐溶剤性及び汚染耐性において改善を示すように置
換することができる。同様に、該ブレンドの親水性及び疎水性成分を他の種と、
互換することができ、また各成分の混合物を所望の場合には用いることができる
。従って、本発明を記載するのに、クレームがなされる。
国際調査報告
Claims (13)
- 1.(a)6〜30個の炭素原子を含有し、更に約20°〜約150℃のTgを 有する約65重量%から約35重量%までの間の疎水性ジビニルエーテルと、( b)全組成を基礎として約10重量%から約70重量%の間で混合されるブレン ドである約35重量%から約65重量%の親水性ポリエチレングリコールジビニ ルエーテルとのブレンドを含有する分子量が約300から約5000の照射線硬 化型レジン組成物。
- 2.ポリエチレングリコールジビニルエーテルはトリエチレングリコールジビニ ルエーテルである請求項1記載の組成物。
- 3.疎水性ジビニルエーテルを、ヘキサンジオールジビニルエーテル、シクロヘ キサンジメタノールジビニルエーテル及びポリプロピレングリコールジビニルエ ーテルからなる群より選ばれる請求項1記載の組成物。
- 4.疎水性成分はブレンドの約40から約55重量%で示され、親水性成分はブ レンドの約55から約40重量%で示される請求項1記載の組成物。
- 5.上記照射線硬化型レジンはエポキシレジンである請求項1記載の組成物。
- 6.該エポキシレジンはノボラックである請求項5記載の組成物。
- 7.カチオン性エポキシレジンはビスフェノールジエポキシドである請求項5記 載の組成物。
- 8.該組成物は更に湿潤剤及びオニウム塩開始剤を含む請求項1記載の組成物。
- 9.該オニウム塩開始剤はスルホニウム塩開始剤である請求項8記載の組成物。
- 10.該スルホニウム塩開始剤はトリフェニルスルホニウムヘキサフルオロホス フェートである請求項9記載の組成物。
- 11.基板上に約0.1から約50ミルの厚みで請求項2の組成物をコーティン グし、該コーティングされた基板を照射線硬化に課する方法。
- 12.上記組成物を基板上に約0.2から約10ミルの厚みでコーティングする 請求項11記載の方法。
- 13.ブレンド及びレジンを約40℃から約150℃の温度で混合する請求項1 1記載の方法。
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