JPH06287470A - 耐摩耗性被覆組成物 - Google Patents

耐摩耗性被覆組成物

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JPH06287470A
JPH06287470A JP7822793A JP7822793A JPH06287470A JP H06287470 A JPH06287470 A JP H06287470A JP 7822793 A JP7822793 A JP 7822793A JP 7822793 A JP7822793 A JP 7822793A JP H06287470 A JPH06287470 A JP H06287470A
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meth
acrylate
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JP7822793A
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English (en)
Inventor
Noritaka Hosokawa
範孝 細川
Kazuhide Hayama
和秀 葉山
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Mitsubishi Petrochemical Co Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Petrochemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 溶剤を乾燥した時点で塗膜が形成され、活性
エネルギー線照射前に印刷、エンボス処理等の加工が可
能であり、かつ活性エネルギー線照射後成形することが
可能である、耐摩耗性に優れた塗膜を形成する活性エネ
ルギー線硬化性被覆組成物を提供する。 【構成】 (a)アクリル樹脂、(b)イソシアネート
基含有シランカップリング剤と、分子内に水酸基と3個
以上のアクリロイル基を有する水酸基含有多官能アクリ
レートとを反応して得られる化合物(c)分子内に3個
以上のアクリロイル基を有する多官能アクリレート、
(d)分子内に2個以上のアクリロイル基を有するウレ
タンアクリレート、(e)有機溶剤を分散媒としたシリ
カゾル、(f)有機溶剤、及び必要に応じ(g)光重合
開始剤からなる組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、活性エネルギー線で硬
化することにより耐摩耗性に優れた塗膜を形成する被覆
組成物に関するものである。さらに詳しくは、溶剤を乾
燥した時点で塗膜が形成されるため活性エネルギー線照
射前に印刷、エンボス処理等の加工が可能であり、かつ
活性エネルギー線照射後成形することが可能である、耐
摩耗性に優れた被覆組成物に関するものである。
【0002】
【従来の技術および課題】一般に、プラスチック製品、
例えば、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレー
ト、ポリエチレンテレフタレート、塩化ビニル樹脂、A
BS樹脂等は、その軽量性、易加工性、耐衝撃性などに
優れているので種々の用途に使用されている。しかしな
がら、これらプラスチック製品は表面硬度が低いため傷
がつき易く、耐摩耗性を必要とする分野での使用を困難
なものとしている。このため、これらプラスチック製品
に耐摩耗性を付与し表面硬度を高める活性エネルギー線
硬化性ハードコート材料が求められている。さらに、ハ
ードコート剤が溶剤を乾燥した時点で塗膜が形成される
ものであるならば、活性エネルギー線照射前に印刷、エ
ンボス処理等の加工を行うことができる。活性エネルギ
ー線照射によりハードコート処理されたこれらプラスチ
ック製品はフィルムやシートで用いられることもある
が、必要に応じ積層、転写等の工程を経た後、さらに何
らかの形に成形されて使われることが多いため、ハード
コート層に成形性が付与できればより多くの用途に用い
ることが可能となる。これらの要求を満たす、溶剤を乾
燥した時点で塗膜が形成され、かつ活性エネルギー線硬
化後に成形可能な、耐摩耗性に優れた被覆樹脂が求めら
れている。
【0003】活性エネルギー線硬化性ハードコート剤と
しては、3官能以上の多官能(メタ)アクリレートを用
いるハードコート剤が、特公昭53−43553号及び
特公昭57−20968号公報に開示されている。さら
に、これらハードコート剤の耐摩耗性を向上するため、
微粉末状無機充填剤やコロイダルシリカを添加すること
が、特開昭59−41366号及び特開昭63−926
75号公報に、またコロイダルシリカと各種シランカッ
プリング剤を添加することが、公表昭57−50098
4号及び特開昭59−204669号公報に開示されて
いる。これらの活性エネルギー線硬化性ハードコート剤
は耐摩耗性に優れるが、無溶剤系はもちろん、溶剤を含
有するものも、溶剤を乾燥した時点での塗膜形成性を有
しないため、活性エネルギー線照射前に、印刷、エンボ
ス処理等の加工ができなかった。また、これらハードコ
ート剤の活性エネルギー線硬化後の成形加工性も十分で
はなかった。これらハードコート剤に塗膜形成性を付与
するのに、ハードコート剤に溶解する、例えば、(メ
タ)アクリル酸エステル共重合体のような熱可塑性樹脂
を添加することが、また、成形加工性を付与するには、
ウレタンアクリレートのようなソフトセグメントを有す
る化合物を添加することが考えられるが、十分な塗膜形
成性及び成形加工性を付与するだけの量を単に添加する
と、ハードコート剤として本来要求されている耐摩耗性
が大幅に低下してしまうこととなり、塗膜形成性、成形
加工性、耐摩耗性とも優れたハードコート剤は未だ得ら
れていなかった。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意検討
の結果、上記のような従来の課題を解決することができ
た。即ち、本発明は、(a)アクリル樹脂、(b)下記
一般式(1):
【0005】
【化2】
【0006】(式中R1 およびR2 は同一または異なる
一価炭化水素基、R3 は炭素数2〜8の二価炭化水素
基、aは2〜3の整数、bは0〜1の整数、cは1また
は2であり、かつ4−a−bに等しい整数を表す)で表
されるイソシアネート基含有シランカップリング剤と、
分子内に水酸基及び3個以上のアクリロイル基を有する
水酸基含有多官能アクリレートとを反応して得られる化
合物、(c)分子内に3個以上のアクリロイル基を有す
る多官能アクリレート、(d)分子内に2個以上のアク
リロイル基を有するウレタンアクリレート、(e)有機
溶剤を分散媒としたシリカゾル、(f)有機溶剤、及び
必要に応じ(g)光重合開始剤を含有し、(a)成分、
(b)成分、(c)成分、(d)成分及び(e)成分の
シリカゾル固形分の割合が、これら成分の合計重量当た
り、 (a)成分 5〜35重量% (b)成分+(c)成分+(d)成分 25〜60重量% (b)成分/(c)成分 0.2 以上 {(b)成分+(c)成分}/(d)成分 0.5 〜9 (e)成分のシリカゾル固形分 20〜70重量% であることを特徴とする、活性エネルギー線硬化性耐摩
耗性被覆組成物を提供するものであり、このものは溶剤
を乾燥した時点で塗膜が形成され、印刷、エンボス処理
等の加工が可能であり、さらに活性エネルギー線照射後
に成形することが可能である、耐摩耗性に優れた塗膜を
形成することができる。
【0007】以下に本発明をさらに詳細に説明する。(a)成分 :アクリル樹脂としては、次の(イ)〜
(ホ)の化合物が挙げられる。 (イ)(メタ)アクリル酸エステルの重合体または共重
合体:(メタ)アクリル酸エステルの重合体または共重
合体は、例えば、メタクリル酸、および、アクリル酸
〔以下(メタ)アクリル酸と記す〕、メチル(メタ)ア
クリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−ブチル
(メタ)アクリレート、イソーブチル(メタ)アクリレ
ート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ベン
ジル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)ア
クリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ジシ
クロペンテニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテ
ニルオキシエチル(メタ)アクリレート、シアノエチル
(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレー
ト、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)アクリレート等の(メタ)
アクリロイル基を有する単量体(I)の重合体、または
単量体(I)2種以上の共重合体が挙げられる。
【0008】(ロ)(メタ)アクリル酸エステルの重合
体または共重合体の側鎖に(メタ)アクリロイル基を有
する化合物:(メタ)アクリル酸エステルの重合体また
は共重合体の側鎖に(メタ)アクリロイル基を有する化
合物は、例えば、グリシジル(メタ)アクリレートの重
合体またはグリシジル(メタ)アクリレートを構成成分
とする共重合体への(メタ)アクリル酸付加体、(メ
タ)アクリル酸を構成成分とする共重合体へのグリシジ
ル(メタ)アクリレート付加体、水酸基含有(メタ)ア
クリル酸エステルを構成成分とする共重合体へのポリイ
ソシアネートと水酸基含有(メタ)アクリル酸エステル
付加物の付加体等が挙げられる。
【0009】(ハ)ポリオルガノシロキサン単位を有す
る(メタ)アクリル酸エステルの共重合体:ポリオルガ
ノシロキサン単位を有する(メタ)アクリル酸エステル
の共重合体は、前記(メタ)アクリロイル基を有する単
量体(I)と、単量体(I)と反応するポリオルガノシ
ロキサン単位を有する単量体(II)とからなる共重合体
である。単量体(I)と反応するポリオルガノシロキサ
ン単位を有する単量体(II)としては、例えば、単量体
(I)と共重合することのできるメタクリロイル基含有
ポリオルガノシロキサン、または、単量体(I)を重合
する際連鎖移動によりスルフィド結合を介して重合体中
に導入されるメルカプト基含有ポリオルガノシロキサン
等が挙げられる。これら単量体(II)に含まれるポリオ
ルガノシロキサン単位は下記一般式(2)で表される。
【0010】
【化3】
【0011】(式中Rは同一でも異なっていてもよく、
メチル基もしくはフェニル基、nは5以上の整数を表
す。)
【0012】(ニ)アルコキシシリル基を有するアクリ
ルシリコン樹脂:アルコキシシリル基を有するアクリル
シリコン樹脂は、前記(メタ)アクリロイル基を有する
単量体(I)と、単量体(I)と反応するアルコキシシ
リル基を有する単量体(III)とからなる重合体であ
る。単量体(III)としては、例えば、γ−メタクリロ
イルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリ
ロイルオキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メタク
リロイルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、ビニ
ルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビ
ニルトリ(エトキシメトキシ)シラン等の単量体(I)
と共重合する重合性不飽和二重結合を有するものと、γ
−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリ
シドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−イソシ
アナトプロピルトリメトキシシラン、γ−イソシアナト
プロピルトリエトキシシラン、γ−イソシアナトプロピ
ルメチルジメトキシシラン、γ−イソシアナトプロピル
メチルジエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメト
キシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、
N−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラ
ン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−
メルカプトプロピルトリエトキシシラン等の単量体
(I)と付加反応する官能基を有するもの、などが挙げ
られる。アルコキシシリル基を有するアクリルシリコン
樹脂は、(メタ)アクリロイル基を有する単量体(I)
と、単量体(I)と共重合する重合性不飽和二重結合及
びアルコキシシリル基を有する単量体(III)とを共重
合することにより得られる。また、アルコキシシリル基
を有するアクリルシリコン樹脂は、(メタ)アクリロイ
ル基を有する単量体(I)と、単量体(I)と付加反応
する官能基及びアルコキシシリル基を有する単量体(II
I)とを付加反応した後重合することにより、または、
(メタ)アクリロイル基を有する単量体(I)を重合し
た後、この重合体と単量体(I)と付加反応する官能基
及びアルコキシシリル基を有する単量体(III)とを付
加反応することにより得られる。
【0013】(ホ)アルコキシシリル基及びポリオルガ
ノシロキサン単位を有するアクリルシリコン樹脂:アル
コキシシリル基及びポリオルガノシロキサン単位を有す
るアクリルシリコン樹脂は、前記(メタ)アクリロイル
基を有する単量体(I)と、単量体(I)と反応するポ
リオルガノシロキサン単位を有する前記単量体(II)
と、単量体(I)と反応するアルコキシシリル基を有す
る前記単量体(III)とからなる重合体である。アルコ
キシシリル基、およびポリオルガノシロキサン単位を有
するアクリルシリコン樹脂は、(メタ)アクリロイル基
を有する単量体(I)と、単量体(I)と反応するポリ
オルガノシロキサン単位を有する単量体(II)と、単量
体(I)と共重合する重合性不飽和二重結合とアルコキ
シシリル基を有する単量体(III)とを共重合すること
により得られる。また、アルコキシシリル基、およびポ
リオルガノシロキサン単位を有するアクリルシリコン樹
脂は、(メタ)アクリロイル基を有する単量体(I)
と、単量体(I)と付加反応する官能基とアルコキシシ
リル基を有する単量体(III)を付加反応した後、単量
体(II)と共重合することにより、または、(メタ)ア
クリロイル基を有する単量体(I)と単量体(II)を
共重合した後、この共重合体と単量体(I)と付加反応
する官能基とアルコキシシリル基を有する単量体(II
I)を付加反応することにより得られる。
【0014】上記(a)成分のアクリル樹脂、例えば
(イ)〜(ホ)の化合物は、前記単量体(I)、(II)
及び(III)を、(f)成分である有機溶剤中で通常の
方法により重合反応、必要に応じ付加反応を行うことに
より製造される。重合反応に使用する重合開始剤として
は、通常のラジカル重合開始剤であるベンゾイルパーオ
キサイド、ジーt−ブチルパーオキサイド、クメンハイ
ドロパーオキサイド等の過酸化物、アゾビスイソブチロ
ニトリル、アゾビスバレロニトリル等のアゾ化合物が好
適に用いられる。単量体濃度は通常10〜60重量%で
あり、重合開始剤は通常単量体混合物に対し、0.1〜
10 重量%である。また、付加反応を行う場合、例え
ば、エポキシ基とカルボキシル基の付加反応を行う場
合、ベンジルジメチルアミン、トリエチルアミン、トリ
ブチルアミン、トリエチレンジアミン、ベンジルトリメ
チルアンモニウムクロライド、ベンジルトリエチルアン
モニウムブロマイド、テトラメチルアンモニウムブロマ
イド、セチルトリメチルアンモニウムブロマイド、トリ
フェニルスチビン等の触媒を使用することができる。そ
の使用量は、通常単量体混合物に対し、0.1〜5 重量
%である。また、水酸基とイソシアネート基の付加反応
を行う場合、ジラウリン酸ジーn−ブチル錫、トリエチ
レンジアミン等の触媒を使用することができる。その使
用量は、通常単量体混合物に対し、0.01〜0.1重量
%である。
【0015】(b)成分:(b)成分は、下記一般式
(1)で表される、イソシアネート基含有シランカップ
リング剤と、分子内に水酸基と3個以上のアクリロイル
基を有する水酸基含有多官能アクリレートとを反応して
得られる化合物である。
【0016】
【化4】
【0017】上記式において、R1 およびR2 は同じま
たは異なる一価炭化水素基であり、好ましくはR1 およ
びR2 はメチル、エチル、プロピル等の低級アルキル基
である。R3 は炭素数2〜8、好ましくは炭素数2〜3
の二価炭化水素基である。aは2〜3の整数、bは0〜
1の整数、cは1または2であり、かつ4−a−bに等
しい整数である。
【0018】イソシアネート基含有シランカップリング
剤の具体例としては、3−イソシアナトプロピルトリメ
トキシシラン、2−イソシアナトエチルトリメトキシシ
ラン、3−イソシアナトプロピルトリエトキシシラン、
2−イソシアナトエチルトリエトキシシラン、3−イソ
シアナトプロピルメチルジメトキシシラン、2−イソシ
アナトエチルメチルジメトキシシラン、3−イソシアナ
トプロピルメチルジエトキシシラン、2−イソシアナト
エチルメチルジエトキシシラン等が挙げられる。分子内
に水酸基と3個以上のアクリロイル基を有する水酸基含
有多官能アクリレートの具体例としては、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、およびこれらの混合物等が挙げられる。これ
らのものは、後述する(c)成分として使用可能であ
り、水酸基を含有しない(c)成分の多官能アクリレー
トとの混合物を使用することもできる。
【0019】イソシアネート基含有シランカップリング
剤と水酸基含有多官能アクリレートとの反応は、各化合
物を−NCO基/−OH基≦1の割合で混合し、60〜
110℃で1〜20時間撹拌することにより得られる。
この反応においては、反応中のアクリロイル基による重
合を防止するために、例えば、ハイドロキノン、ハイド
ロキノンモノメチルエーテル、カテコール、p−t−ブ
チルカテコール、フェノチアジン等の重合禁止剤を使用
するのが好ましく、その使用量は、反応混合物に対して
0.01〜1 重量%、好ましくは0.05〜0.5重量%
である。また、反応を促進させるために、例えば、ジラ
ウリン酸ジ−n−ブチル錫、トリエチレンジアミン等の
触媒を使用することができる。更に、本反応は、(c)
成分の分子内に3個以上のアクリロイル基を有する多官
能アクリレートや(f)成分の有機溶剤の存在下に行う
こともできる。
【0020】(c)成分:(c)成分は、分子内に3個
以上のアクリロイル基を有する多官能アクリレートであ
り、具体的には、トリメチロールプロパントリアクリレ
ート、EO変性トリメチロールプロパントリアクリレー
ト、PO変性トリメチロールプロパントリアクリレー
ト、トリメチロールプロパンテトラアクリレート、トリ
ス(アクリロキシエチル)イソシアヌレート、カプロラ
クトン変性トリス(アクリロキシエチル)イソシアヌレ
ート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタ
エリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリ
トールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペ
ンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアク
リレート、アルキル変性ジペンタエリスリトールトリア
クリレート、アルキル変性ジペンタエリスリトールテト
ラアクリレート、アルキル変性ジペンタエリスリトール
ペンタアクリレート、カプロラクトン変性ジペンタエリ
スリトールヘキサアクリレート、及びこれら2種以上の
混合物が挙げられる。これらの中でも、ジペンタエリス
リトールヘキサアクリレート、ジペンタエリスリトール
ペンタアクリレート、及びこれらの混合物が、耐摩耗性
の点から特に望ましい。
【0021】(d)成分:(d)成分は、分子内に2個
以上のアクリロイル基を有するウレタンアクリレートで
あり、ポリオールとポリイソシアネート化合物を反応し
て得られるイソシアネートプレポリマー、またはポリイ
ソシアネート化合物と、水酸基含有アクリレートとを反
応して得られる化合物である。ポリオールの具体例とし
ては、エチレングリコール、プロピレングリコール、テ
トラメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、
トリメチロールプロパン、グリセリン、ポリエチレング
リコール、ポリプロピレングリコール、エチレンオキサ
イドとプロピレンオキサイドの共重合体、ポリテトラメ
チレングリコール、ポリカーボネートジオール、アジピ
ン酸とエチレングリコールの縮重合体であるポリエステ
ルポリオール等が挙げられる。ポリイソシアネート化合
物の具体例としては、トリレンジイソシアネート、イソ
ホロ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、ナフタリンジイソシアネート、及びこ
れらポリイソシアネート化合物のビュレット構造または
イソシアヌル環構造等を含んだ3量体を主体とする多量
体等が挙げられる。水酸基含有アクリレートの具体例と
しては、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシプ
ロピルアクリレート、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等が挙げら
れる。イソシアネートプレポリマーは、ポリオールとポ
リイソシアネート化合物を−OH基/−NCO基<1の
割合で混合し、60〜110℃で1〜20時間撹拌する
ことにより得られる。また、イソシアネートプレポリマ
ー、またはポリイソシアネート化合物と、水酸基含有ア
クリレートとの反応は、前記(b)成分を得る反応と同
様にして行うことができる。得られるウレタンアクリレ
ートの中でも、ポリイソシアネート化合物と水酸基含有
アクリレートとを反応して得られる化合物が、耐摩耗性
及び成形性の点から特に望ましい。
【0022】(e)成分:(e)成分は、有機溶剤を分
散媒としたシリカゾルであり、例えば、メチルアルコー
ル、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、
イソブチルアルコール、エチレングリコール、エチルセ
ロソルブ、ジメチルアセトアミド、キシレン及びこれら
の混合溶剤を分散媒とし、シリカの粒子径が5〜30n
m、その固形分が10〜40%であるものが挙げられ
る。これら分散媒の中でも、イソプロピルアルコール、
n−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、エチル
セロソルブ、キシレン及びこれらの混合溶剤を用いたシ
リカゾルが、(a)成分であるアクリル樹脂、(b)成
分であるイソシアネート基含有シランカップリング剤と
分子内に水酸基及び3個以上のアクリロイル基を有する
水酸基含有多官能アクリレートとを反応して得られる化
合物、(c)成分である分子内に3個以上のアクリロイ
ル基を有する多官能アクリレート、及び(d)成分であ
る分子内に2個以上のアクリロイル基を有するウレタン
アクリレートとの相溶性がよく、得られる塗膜の透明性
の点から特に望ましい。
【0023】次に、(a)成分、(b)成分、(c)成
分、(d)成分、(e)成分のシリカゾル固形分の構成
割合は、これら成分の合計重量当たり、 (a)成分 5〜35重量%、好ましくは 10〜30重量% (b)成分+(c)成分+(d)成分 25〜60重量%、好ましくは 30〜50重量% (b)成分/(c)成分 0.2 以上、好ましく0.5以 上 {(b)成分+(c)成分}/(d)成分 0.5 〜9、好ましくは0.5 〜3 (e)成分のシリカゾル固形分 20〜70重量%、好ましくは 30〜60重量% であることが、得られる活性エネルギー線硬化塗膜の塗
膜形成性、成形性、および耐摩耗性の点から望ましいこ
とである。(a)成分が5重量%未満では、塗膜形成性
及び成形性が不十分となり、35重量%を超えると耐摩
耗性が不十分となる。(b)成分+(c)成分+(d)
成分の合計が25重量%未満では、アクリロイル基によ
る架橋密度が低下するため耐摩耗性が低下する。一方、
該合計が60重量%を超えると、塗膜形成性が低下す
る。(b)成分と(c)成分の割合が0.2 未満では、
(b)成分のアルコキシシリル基と(e)成分のシリカ
ゾルとの架橋形成が少なくなり、耐摩耗性、塗膜形成性
ともに低下する。該割合には特に上限はないが、入手の
容易さから一般には10程度である。(b)成分+
(c)成分と(d)成分の割合が0.5 未満では、
(d)成分のアクリロイル基密度が(b)成分(c)成
分と比較して低いため、アクリロイル基による架橋密度
が低下し耐摩耗性が低下する。一方、該割合が9を超え
ると、成形性が低下する。また、(e)成分のシリカゾ
ル固形分が20重量%未満では、シリカゾルによる耐摩
耗性の向上はほとんど認められず、また、液状成分であ
る(b)成分+(c)成分+(d)成分が相対的に増加
するため塗膜形成性も低下する。一方、70重量%を超
えると(b)成分+(c)成分+(d)成分が相対的に
減少し、アクリロイル基による架橋密度が低下するため
耐摩耗性は低下する。
【0024】本発明で用いられる(b)成分、即ちイソ
シアネート基含有シランカップリング剤と分子内に水酸
基及び3個以上のアクリロイル基を有する水酸基含有多
官能アクリレートとを反応して得られる化合物は、3個
以上のアクリロイル基と、トリアルコキシシリル基また
はジアルコキシシリル基とを同一分子中に有するので、
(b)成分を(c)成分である多官能アクリレート及び
(d)成分のウレタンアクリレートと混合してもアクリ
ロイル基密度の低下がほとんどなく高耐摩耗性が得られ
る。また、(b)成分中に存在するトリアルコキシシリ
ル基またはジアルコキシシリル基は、(e)成分である
シリカゾルの粒子表面に存在するシラノール基と反応す
るため、溶剤乾燥時、実質的に液状成分であるのは
(c)成分と(d)成分のみとなり、塗膜形成性を付与
するため添付する(a)成分のアクリル樹脂は少量です
む。さらに、(e)成分のシリカゾルは耐摩耗性を付与
すると同時に液状成分である(c)成分と(d)成分を
相対的に減少する効果を有する。また、成形性は主とし
て(d)成分のウレタンアクリレートにより付与される
が、(a)成分と(e)成分も成形性に寄与しており、
単に(d)成分のみで成形性を付与する場合と比較して
少量ですむ。以上のことから、本発明の被覆組成物は、
耐摩耗性を低下することなく塗膜形成性及び成形性を付
与することができるのである。
【0025】(f)成分:有機溶剤としては、トルエ
ン、キシレン等の芳香族炭化水素類、酢酸エチル、酢酸
プロピル、酢酸ブチル等のエステル類、エチルアルコー
ル、n−プロピルアルコール、iso−プロピルアルコ
ール、n−ブチルアルコール等のアルコール類、メチル
エチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサ
ノン等のケトン類、2−メトキシエタノール、2−エト
キシエタノール、2−ブトキシエタノール、エチレング
リコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチ
ルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等
のエーテル類、2−メトキシエチルアセタート、2−エ
トキシエチルアセタート、2−ブトキシエチルアセター
ト等のエーテルエステル類等が挙げられ、またこれらを
混合して使用することもできる。これら有機溶剤は
(a)成分、(b)成分及び(d)成分を製造する際、
また、本活性エネルギー線硬化性被覆組成物の粘度調整
の目的で用いられる。
【0026】(g)成分:活性エネルギー線として紫外
線を用いる場合、上記(a)成分〜(f)成分に加えて
光重合開始剤が用いられる。光重合開始剤としては、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、ベンゾインブチルエ
ーテル、ジエトキシアセトフェノン、ベンジルジメチル
ケタール、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオフェノ
ン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、ベ
ンゾフェノン、2,4,6−トリメチルベンゾインジフェ
ニルホスフィンオキサイド、2−メチル−[4−(メチ
ルチオ)フェニル]−2−モルフォリノ−1−プロパノ
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)−ブタン−1−オン、ミヒラーズ
ケトン、N,N−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、
2−クロロチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサ
ントン等が挙げられ、これらの光重合開始剤は2種以上
を適宜に併用することもできる。光重合開始剤は、
(a)成分、(b)成分、(c)成分及び(d)成分の
合計量100重量部に対して0.1 〜10重量部、好ま
しくは、1〜5重量部である。
【0027】本発明の活性エネルギー線硬化性耐摩耗性
被覆組成物には、塗膜物性を改良する目的で紫外線吸収
剤(例えば、ベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン
系、サリチル酸系、シアノアクリレート系紫外線吸収
剤)、紫外線安定剤(例えば、ヒンダードアミン系紫外
線安定剤)、酸化防止剤(例えば、フェノール系、硫黄
系、リン系酸化防止剤)、ブロッキング防止剤、スリッ
プ剤、レベリング剤等のこの種の組成物に配合される種
々の添加剤を配合することができる。
【0028】本発明の被覆組成物は、例えば、ポリカー
ボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテ
レフタレート、塩化ビニル樹脂及びABS樹脂等のプラ
スチック基材に、ディッピング法、フローコート法、ス
プレー法、バーコート法、及びグラビアコート、ロール
コート、ブレードコート及びエアーナイフコート等の塗
工機械による塗工方法で、溶剤乾燥、活性エネルギー線
照射後、プラスチック基材表面に1〜50μ、好ましく
は3〜20μのハードコート層が得られる条件下で塗工
することができる。溶剤乾燥後、必要に応じ、印刷、エ
ンボス処理等の加工が行われる。次いで、塗布したハー
ドコート層を架橋硬化せしめるためには、キセノンラン
プ、低圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハ
ライドランプ、カーボンアーク灯、タングステンランプ
等の光源から発せられる紫外線あるいは、通常20〜2
000kVの電子線加速器から取り出される電子線、α
線、β線、γ線等の活性エネルギー線を用いることがで
きる。この活性エネルギー線照射によりハードコート処
理されたこれらプラスチック基材は、適当な温度に加熱
後、真空成形、真空圧空成形、圧空成形、マット成形等
の方法を用いて成形される。
【0029】
【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳細に説
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、実施例中の部および%は、特記し
ない限り重量部および重量%をそれぞれ意味する。実施例 1 メチルメタクリレート100部及びメチルエチルケトン
150部の混合物を加熱し、80℃に昇温した時、およ
び同昇温時より2時間後に、それぞれアゾビスイソブチ
ロニトリルを0.3 部ずつ添加し、80℃で8時間反応
してポリメチルメタクリレートの40%メチルエチルケ
トン溶液を得た。次に、3−イソシアナトプロピルトリ
メトキシシランと、ジペンタエリスリトールペンタアク
リレートを67mol%含有するジペンタエリスリトー
ルヘキサアクリレート及びジペンタエリスリトールペン
タアクリレートの混合物(日本化薬社製:カヤラッドD
PHA、水酸基価69mgKOH/g)とを、−NCO
基/−OH基=1となるように各々205部と813部
をフラスコに入れ、ハイドロキノンモノメチルエーテル
1部及びジラウリン酸ジ−n−ブチル錫0.2 部を加
え、110℃で3時間反応させた。この反応物を赤外線
吸収スペクトルにより分析したところ、−NCO基の2
250cm-1の吸収は認められず、反応が終了したこと
を確認した。得られた組成物(I)は、3−イソシアナ
トプロピルトリメトキシシランとジペンタエリスリトー
ルペンタアクリレートとの反応物、及びジペンタエリス
リトールヘキサアクリレートを各々71.6% 、28.
4% 含有していた。また、イソホロンジイソシアネー
トとヒドロキシエチルアクリレートとを、−NCO基/
−OH基=1となるように各々111部と116部をフ
ラスコに入れ、ハイドロキノンモノメチルエーテル0.
2 部及びジラウリン酸ジ−n−ブチル錫0.04 部を
加え、110℃で4時間反応させた。この反応物を赤外
線吸収スペクトルにより分析したところ、−NCO基の
2250cm-1の吸収は認められず、ウレタンアクリレ
ート(I)が得られた。
【0030】上記で得られたポリメチルメタクリレート
の40%メチルエチルケトン溶液40部、組成物(I)
30部、ウレタンアクリレート(I)20部、キシレン
とn−ブチルアルコール分散媒とするシリカゾル(日産
化学社製:XBA−ST、固形分30%、キシレン45
%、n−ブチルアルコール25%)120部、メチルエ
チルケトン50部、及びベンジルジメチルケタール1.
5 部を混合し活性エネルギー線硬化性被覆組成物
(A)を調製した。この活性エネルギー線硬化性被覆組
成物(A)を、透明な1mm厚のポリカーボネート板
に、バーコーターを用いて乾燥後の塗膜厚が10μmと
なるように塗布し、100℃で10分間加熱乾燥した。
乾燥後のポリカーボネート板表面はタックがなく、この
被覆組成物(A)に塗膜形成性があることが認められ
た。このものを、試料通過方向に垂直に設置した出力
7.5 kw、出力密度120w/cmの高圧水銀灯を用
い、光源下10cmの位置でコンベアスピード2m/分
の条件で紫外線を照射して紫外線硬化した。
【0031】ポリカーボネート板上に形成されたハード
コート層のポリカーボネート板との密着性は、ハードコ
ート層にカッターナイフで1mm間隔の100個の碁盤
目を作り、ニチバン製セロテープを圧着した後、強く剥
がして残留塗膜面を評価したところ、100/100で
良好な密着性が得られた(碁盤目テープ法 JISK5
400)。また、得られたハードコート処理ポリカーボ
ネート板の透明性をくもり価(%)で評価したところ、
0.5 %であり透明性は良好であった。なお、ハードコ
ート処理前の1mm厚のポリカーボネート板のくもり価
は0.4 %であった(くもり価=Td/Tt×100、
Td:散乱光線透過率、Tt:全光線透過率 JISK
7105)。次に耐摩耗性は、Calibrase社製
CS−10Fの摩耗輪を用い、荷重500gで100回
転テーバー摩耗試験を行い、テーバー摩耗試験後のくも
り価とテーバー摩耗試験前のくもり価との差△Hを測定
したところ5.8 %であり耐摩耗性は良好であった。な
お、ハードコート処理を行っていない1mm厚のポリカ
ーボネート板で同様のテーバー摩耗試験を行い得られた
△Hは46.7 %であった(テーバー摩耗試験法 AS
TM D1044)。次に、この得られたハードコート
処理ポリカーボネート板を、高さ30mm、幅200m
m、奥行き150mmの金型を装着した真空成形機を用
い、ヒーターで表面温度を185℃に加熱した後、面倍
率(成形後の面積/成形前の面積)1.7 で成形した
が、ハードコート層にクラックは認められず、良好な成
形体が得られた。
【0032】実施例 2 メチルメタクリレート70部、ヒドロキシエチルアクリ
レート29部、両末端メルカプトポリオルガノシロサキ
ン(信越化学工業社製:x−22−167B)1部、及
びメチルエチルケトン150部の混合物を加熱して80
℃に昇温した時及び同昇温時より2時間後に、それぞれ
アゾビスイソブチロニトリルを0.3 部ずつ添加し、8
0℃で8時間反応してポリオルガノシロキサン単位を有
する共重合体の40%メチルエチルケトン溶液を得た。
この得られた化合物の40%メチルエチルケトン溶液6
0部、実施例1で得られた組成物(I)25部、ウレタ
ンアクリレート(I)20部、イソプロピルアルコール
を分散媒とするシリカゾル(日産化学社製:IPA−S
T、固形分30%、イソプロピルアルコール70%)1
00部、メチルエチルケトン50部、およびベンジルジ
メチルケタール1部を混合し活性エネルギー線硬化性被
覆組成物(B)を調製した。この活性エネルギー線硬化
性被覆組成物(B)を用いる以外は実施例1と同様にし
て、ハードコート処理ポリカーボネート板を得た。な
お、乾燥後のポリカーボネート板表面はタックがなく、
この被覆組成物(B)に塗膜形成性があることが認めら
れた。実施例1と同様に密着性、透明性、耐摩耗性を評
価したところ、密着性:100/100、くもり価:
0.5 %、△H:8.7 %であり、良好な結果が得られ
た。また、実施例1と同様に面倍率1.7で真空成形を
行ったところ、ハードコート層にクラックは認められず
良好な成形体が得られた。
【0033】実施例 3 メチルメタクリレート90部、γ−メタクリロイルオキ
シプロピルトリメトキシシラン10部、およびメチルエ
チルケトン150部の混合物を加熱して80℃に昇温し
た時、及び昇温時より2時間後にそれぞれアゾビスイソ
ブチロニトリルを0.3 部ずつ添加し、80℃で8時間
反応してアルコキシシリル基を有するアクリルシリコン
樹脂の40%メチルエチルケトン溶液を得た。次に、3
−イソシアナトプロピルトリエトキシシランと、カヤラ
ッドDPHAとを、−NCO基/−OH基=0.8 とな
るように各々198部と813部をフラスコにとり、ハ
イドロキノンモノメチルエーテル1部、ジラウリン酸ジ
−n−ブチル錫0.2 部を加え、110℃で3時間反応
した。この反応物を赤外線吸収スペクトルにより分析し
たところ−NCO基の2250cm-1の吸収は認められ
ず、反応が終了したことを確認した。この得られた組成
物(II)は、3−イソシアナトプロピルトリエトキシシ
ランとジペンタエリスリトールペンタアクリレートとの
反応物、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、
およびジペンタエリスリトールペンタアクリレートを各
々61.0%、28.6%、10.4 %含有する。得られ
たアクリルシリコン樹脂の40%メチルエチルケトン溶
液37.5 部、組成物(II)20部、ウレタンアクリレ
ート(I)30部、シリカゾル(IPA−ST)117
部、及びメチルエチルケトン50部を混合し活性エネル
ギー線硬化性被覆組成物(C)を得た。この活性エネル
ギー線硬化性被覆組成物(C)を、透明な1mm厚のポ
リカーボネート板に、バーコーターを用いて乾燥後の塗
膜厚が10μmとなるように塗布し、100℃で10分
間加熱乾燥した。乾燥後のポリカーボネート板表面はタ
ックがなく、この被覆組成物(C)に塗膜形成性がある
ことが認められた。このものに電子線加速電圧175k
V、コンベアスピード10m/分の条件で電子線を5M
rad照射して電子線硬化した。実施例1と同様に密着
性、透明性、耐摩耗性を評価したところ、密着性:10
0/100、くもり面:0.5% 、△H:7.2% であ
り良好な結果が得られた。また、実施例1と同様に面倍
率1.7 で真空成形を行ったところ、ハードコート層に
クラックは認められず良好な成形体が得られた。
【0034】実施例 4 メチルメタクリレート90部、γ−メタクリロイルオキ
シプロピルトリメトキシシラン10部、両末端メルカプ
トポリオルガノシロキサン(信越化学工業社製:X−2
2−167B)1部、およびメチルエチルケトン150
部の混合物を加熱して80℃に昇温した時、及び昇温時
より2時間後にそれぞれアゾビスイソブチロニトリルを
0.3 部ずつ添加し、80℃で8時間反応して側鎖にア
ルコキシシリル基及びポリオルガノシロキサン単位を有
するアクリルシリコン樹脂の40%メチルエチルケトン
溶液を得た。得られたアクリルシリコン樹脂の40%メ
チルエチルケトン溶液50部、実施例3で得られた組成
物(II)25部、ウレタンアクリレート(I)15
部、シリカゾル(IPA−ST)133部、及びメチル
エチルケトン20部を混合し活性エネルギー線硬化性被
覆組成物(D)を得た。この活性エネルギー線硬化性被
覆組成物(D)を用いる以外は実施例3と同様にしてハ
ードコート処理ポリカーボネート板を得た。なお、乾燥
後のポリカーボネート板表面はタックがなく、この被覆
組成物(D)に塗膜形成性があることが認められた。実
施例1と同様に密着性、透明性、耐摩耗性を評価したと
ころ、密着性:100/100、くもり面:0.5% 、
△H:7.8 %であり、良好な結果が得られた。また、
実施例1と同様に面倍率1.7 で真空成形を行ったとこ
ろ、ハードコート層にクラックは認められず、良好な成
形体が得られた。
【0035】応用例 1 実施例1で得られた活性エネルギー線硬化性被覆組成物
(A)を、透明な1mm厚のポリカーボネート板に、バ
ーコーターを用いて乾燥後の塗膜厚が10μmとなるよ
うに塗布し、80℃で3分間加熱乾燥した後、エンボス
加工をほどこし表面をマット仕上げとし、次いで実施例
1と同様の条件で紫外線を照射して被覆組成物(A)を
硬化させた。このものを実施例1と同様に面倍率1.7
で真空成形し、マット状のハードコート表面を有する成
形体容器を得た。被覆組成物(A)は優れた耐摩耗性表
面を与えるだけでなく、エンボス加工性及び硬化後の成
形性にも優れているものであった。
【0036】比較例 1 実施例1で得られた組成物(I)30部、ウレタンアク
リレート(I)20部、シリカゾル(XBA−ST)1
20部、メチルエチルケトン50部、およびベンジルジ
メチルケタール1.5 部を混合し活性エネルギー線硬化
性被覆組成物(E)を得た。この活性エネルギー線硬化
性被覆組成物(E)を用いる以外は、実施例1と同様に
してハードコート処理ポリカーボネート板を得た。な
お、乾燥後のポリカーボネート板表面にはタックがあ
り、この被覆組成物(E)に塗膜形成性は認められなか
った。次に、実施例1と同様に密着性、透明性、耐摩耗
性を評価したところ、密着性:100/100、くもり
価:0.7 %、△H:4.2 %であり、良好な結果が得
られた。しかしながら、実施例1と同様に面倍率1.7
で真空成形を行ったところ、ハードコート層にクラック
が認められ成形性は十分ではなかった。
【0037】比較例 2 実施例1で得られたポリメチルメタクリレートの40%
メチルエチルケトン溶液40部、組成物(I)30部、
シリカゾル(XBA−ST)120部、メチルエチルケ
トン50部、およびベンジルジメチルケタール1.5 部
を混合し活性エネルギー線硬化性被覆組成物(F)を得
た。この活性エネルギー線硬化性被覆組成物(F)を用
いる以外は実施例1と同様にしてハードコート処理ポリ
カーボネート板を得た。なお、乾燥後のポリカーボネー
ト板表面にはタックがなく、この被覆組成物(F)に塗
膜形成性があることが認められた。実施例1と同様に密
着性、透明性、耐摩耗性を評価したところ、密着性:1
00/100、くもり価:0.5 %、△H:6.1 %で
あり、良好な結果が得られた。しかしながら、実施例1
と同様に面倍率1.7 で真空成形を行ったところ、ハー
ドコート層にクラックが認められ成形性は十分ではなか
った。
【0038】比較例 3 実施例1で得られたポリメチルメタクリレートの40%
メチルエチルケトン溶液40部、組成物(I)30部、
ウレタンアクリレート(I)20部、メチルエチルケト
ン50部、およびベンジルジメチルケタール1.5 部を
混合し活性エネルギー線硬化性被覆組成物(G)を得
た。この活性エネルギー線硬化性被覆組成物(G)を用
いる以外は実施例1と同様にしてハードコート処理ポリ
カーボネート板を得た。なお、乾燥後のポリカーボネー
ト板表面は少しタックがあり、この被覆組成物(G)の
塗膜形成性は十分ではなかった。実施例1と同様に密着
性、透明性、耐摩耗性を評価したところ、密着性:10
0/100、くもり価:0.7 %、△H:18.3 %で
あり、耐摩耗性は十分でなかった。また、実施例1と同
様に面倍率1.7 で真空成形を行ったところ、ハードコ
ート層にクラックが認められ成形性も十分でなかった。
【0039】
【発明の効果】本発明の耐摩耗性被覆組成物は上記のよ
うに構成したので、溶剤を乾燥した時点で塗膜が形成さ
れ、活性エネルギー線照射前に印刷、エンボス処理等の
加工をすることができる。これは活性エネルギー線照射
により耐摩耗性に優れた塗膜を形成し、これを成形する
こともできるので、耐摩耗性を要求する種々のプラスチ
ック成形品に応用することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C08F 2/48 MDH 7442−4J

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (a)アクリル樹脂、 (b)下記一般式(1): 【化1】 (式中R1 およびR2 は同一または異なる一価炭化水素
    基、R3 は炭素数2〜8の二価炭化水素基、aは2〜3
    の整数、bは0〜1の整数、cは1または2であり、か
    つ4−a−bに等しい整数を表す)で表されるイソシア
    ネート基含有シランカップリング剤と、分子内に水酸基
    及び3個以上のアクリロイル基を有する水酸基含有多官
    能アクリレートとを反応して得られる化合物、 (c)分子内に3個以上のアクリロイル基を有する多官
    能アクリレート、 (d)分子内に2個以上のアクリロイル基を有するウレ
    タンアクリレート、 (e)有機溶剤を分散媒としたシリカゾル、 (f)有機溶剤、及び必要に応じ (g)光重合開始剤 を含有し、(a)成分、(b)成分、(c)成分、
    (d)成分及び(e)成分のシリカゾル固形分の割合
    が、これら成分の合計重量当たり、 (a)成分 5〜35重量% (b)成分+(c)成分+(d)成分 25〜60重量% (b)成分/(c)成分 0.2 以上 {(b)成分+(c)成分}/(d)成分 0.5 〜9 (e)成分のシリカゾル固形分 20〜70重量% であることを特徴とする、活性エネルギー線硬化性耐摩
    耗性被覆組成物。
  2. 【請求項2】 前記アクリル樹脂(a)が、下記(イ)
    〜(ホ)の化合物より選ばれるものである請求項1に記
    載の組成物。 (イ)(メタ)アクリル酸エステルの重合体または共重
    合体 (ロ)(メタ)アクリル酸エステルの重合体または共重
    合体の側鎖に(メタ)アクリロイル基を有する化合物 (ハ)ポリオルガノシロキサン単位を有する(メタ)ア
    クリル酸エステルの共重合体 (ニ)アルコキシシリル基を有するアクリルシリコン樹
    脂 (ホ)アルコキシシリル基、及びポリオルガノシロキサ
    ン単位を有するアクリルシリコン樹脂
  3. 【請求項3】 前記分子内に3個以上のアクリロイル基
    を有する多官能アクリレート(c)が、ジペンタエリス
    リトールヘキサアクリレート、ジペンタエリスリトール
    ペンタアクリレート、及びこれらの混合物からなる群か
    ら選ばれるものである請求項1に記載の組成物。
  4. 【請求項4】 前記分子内に2個以上のアクリロイル基
    を有するウレタンアクリレート(d)が、ポリイソシア
    ネート化合物と水酸基含有アクリレートとを反応して得
    られる化合物である請求項1に記載の組成物。
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