JPH0713216B2 - 電子線硬化性コーティング組成物 - Google Patents

電子線硬化性コーティング組成物

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JPH0713216B2
JPH0713216B2 JP59100394A JP10039484A JPH0713216B2 JP H0713216 B2 JPH0713216 B2 JP H0713216B2 JP 59100394 A JP59100394 A JP 59100394A JP 10039484 A JP10039484 A JP 10039484A JP H0713216 B2 JPH0713216 B2 JP H0713216B2
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beam curable
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修二 藤岡
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は電子線により硬化し、すぐれた塗膜を与えると
ころのコーティング組成物に関する。
[従来技術] 分子量数百から1万以内のオリゴマと呼ばれる電子線硬
化性化合物についてはエステル系,アクリル系,エポキ
シ系,ウレタン系など種々のものが公知である。例えば
ウレタン系としてはト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等のジイソシアネート化合物
に不飽和基を持つ1価のアルコールを反応させて得られ
る2官能不飽和基を持つもの、あるいはトリレンジイソ
シアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート等のジイ
ソシアネート化合物の3量体、あるいは3価のアルコー
ルとの付加物に不飽和基を持つ1価のアルコールを反応
させて得られる3官能不飽和基を持つものがよく知ら
れ、それらを含む組成物がよく利用されている。しかし
このようなウレタン系オリゴマは共存する顔料、充填材
と親和性が十分でなかった。そのために完全な親和性が
達成されたときに発限される塗膜の平滑性、即ち実用的
な測定値としての光沢値が十分高いものとは言えなかっ
た。
また電子線硬化は1秒以下の短時間で急速に硬化するの
で内部歪を内在させた状態で硬化する。この内部歪はバ
インダとしての樹脂部と顔料あるいは充填材との界面に
特に多く分布するため、その界面の親和性に基づく接着
力が不十分なときには界面においてき裂が生成しやす
く、塗膜劣化を早めたり、力学的性質の不足をきたす原
因を作る。
これに対し、イソシアネート基を含んだ不飽和化合物が
主としてプライマとして使用され、基材との密着性が向
上する例が知られている(特公昭48−20607、特公昭49
−42655、特公昭50−20972、特公昭52−43226、特開昭4
8−67330)。これはイソシアネート基の化学反応性、親
和性を利用してプライマとしての基材との密着性を高め
ている方法である。一方本発明の目的である顔料、充填
材との親和性を改良する技術については水酸基,アミノ
基,カルボキシル基のような極性基を樹脂側に導入する
ことが一般に行なわれている。しかし、これ以上の新し
い技術は見当らないが現状で、進歩が停滞していると言
える。
[発明の目的] 本発明者らは電子線硬化性化合物と顔料、充填材との親
和性にすぐれ、塗膜の表面性、均一性にすぐれた電子線
硬化塗料組成物の開発を進めてきた。いわゆるバインダ
と顔料あるいは充填材との親和性を改善する最もよい方
法は両者の間に化学結合、あるいはそれに近い状態を作
り出すことである。そのためにはバインダ側にいかなる
反応基ないしは官能基を持たせるのが好ましいかについ
て検討した結果本発明に到達した。とりわけ、顔料、充
填材として金属粉ないしは金属酸化物粉を用いたときに
顕著な効果が得られた [発明の構成] 本発明は A ジまたはトリイソシアネート化合物に、ラジカル重
合性の不飽和基を持つ1価のアルコールを反応させて得
られ、かつ1分子中に不飽和基とイソシアネート基のい
ずれをも有し、280から8,000の分子量の電子線硬化性化
合物 5〜70重量% B 金属粉または金属酸化粉 95〜30重量% から成る電子線硬化性コーティング組成物に関するもの
である。
本発明で用いられるA成分の電子線硬化性化合物は、ジ
またはトリイソシアネート化合物に、ラジカル重合性の
不飽和基を持つ1価のアルコールを反応させることによ
り得られる。ここでいうジまたはトリイソシアネートと
しては次の例が挙げられる。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,フェニルメタン−4,4′−ジイソシアネ
ート,イソホロジイソシアネートなどのジイソイシアネ
ート、およびこれらのジイソシアネートの3量体(ビウ
レット体)、および2,6−ジイソシアネートカプロン酸
−β−イシソシアネートエチルエステルに代表されるリ
ジントリイソシアネートなどがある。
ラジカル重合性の不飽和基を持つ1価のアルコールとし
ては(メタ)アクリル酸−2−ヒドロキシエチル,(メ
タ)アクリル酸−2−ヒドロキシプロピル,ジエチレン
グリコールモノ(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,ブタンジオールモ
ノ(メタ)アクリレート,ポリプロピレングリコールモ
ノ(メタ)アクリレート,3−クロロ−2−ヒドロキシプ
ロピル(メタ)アクリレート,グリセリンジ(メタ)ア
クリレート,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
トなどがある。これらの化合物は単独で或いは2種以上
を混合して用いられる。
本発明のA成分の電子線硬化性化合物を製造するに際し
ては次の比率で反応させるのが好ましい。
ジイソシアネート化合物1モルとラジカル重合性不飽和
基を持つ1価アルコール0.1〜1.9モル。
トリイソシアネート化合物1モルとラジカル重合性不飽
和基を持つ1価のアルコール0.15〜2.85モル。
以上の比率からはずれると不飽和基により付与される硬
化性、およびイソシアネート基により付与される顔料、
充填材との親和性の効果がいずれかに片寄り、バランス
のよい特性を持った組成物が得られない。ジまたはトリ
イソシアネートおよび不飽和1価アルコールを反応させ
る方法としては水酸基とイソシアネートを反応させるも
のであり、2成分同時反応で行われる。反応中粘度が余
り高くなるとゲル化を起こすことがある。
反応を円滑に進めるために不活性な有機溶剤を共存させ
てもよい。さらにこの時に使用した溶剤は後に利用する
塗料液の溶剤として引き続いて用いてもかまわない。こ
のように溶剤の例としては酢酸エチル,酢酸ブチルなど
のエステル系溶剤、シクロヘキサノン,メチルエチルケ
トン,メチルイソブチルケトンなどのケトン系溶剤、ト
ルエン,キシレンなどの芳香族炭化水素系溶剤、ジメチ
ルホルムアミドなどの酸アミド系溶剤、ジメチルスルホ
キシドなどのスルホキシド系溶剤、テトラヒドロフラ
ン,ジオキサンなどのエーテル系溶剤などがある。
A成分化合物を製造する際の反応温度はラジカル重合性
の不飽和基が反応を起こさないような範囲ならよく、好
適には30〜120℃である。反応は無触媒でも進行する
が、より効率よく行なわしめるために3級アミン,4級ア
ンモニウム塩、ないしは有機錫化合物等の公知の触媒を
反応系に添加してもよい。さらにゲル化を防止するため
にフェノール類,キノン類,フェノチアジン等の重合禁
止剤を必要に応じて添加することができる。
A成分の分子量として280から8,000の範囲が必要であ
る。280よりも小さいと塗膜の力学的性質が劣り、実用
に耐えうるものが得られない。8,000より大きいと電子
線硬化の特徴である省溶剤性の効果がうすれ、塗料の流
動性を得るためには多量の溶剤を必要とする。
B成分の金属粉ないしは金属酸化物粉としてはコーティ
ング材料用として通常使用される顔料,充填材,磁性粉
などのうち、例えば次のものが挙げられる。体質顔料と
してアルミナホワイト(Al2O3・xH2O),シリカ粉(SiO
2),ケイソウ土(SiO2・xH2O),天然けい酸塩(カオ
リン,タルク,雲母,葉ろう石,石綿,か焼クレー,有
機ベントナイト)、微粉けい酸およびけい酸塩(SiO2,S
iO2・xH2O)など、着色顔料として亜鉛華(ZnO),三酸
化アンチモン(Sb2O3),酸化チタン(TiO2),黄鉛
(クロム酸鉛PbCrO4を主とする),ベンガラ(α−Fe2O
3),黄色酸化鉄(α−FeOOH),鉄黒(Fe3O4),コバ
ルト系顔料,クロム系顔料,亜鉛粉(Zn),アルミ粉
(Al)など、磁性粉としてγ−Fe2O3,Fe3O4,Co含有γ−
Fe2O3,Co含有Fe3O4,Fe,Co,Fe−NiCrO2などの各粉末があ
る。
以上のA,B両成分の配合としてはA成分が5〜70重量
%、B成分が95〜30重量%になるようにするのが好適で
ある。かかる割合よりもA成分が多く、B成分が少ない
場合にはB成分の本来の機能である着色,いんぺい力,
充填効果,磁気特性が得られず、また本発明による効果
であるところのA,B両成分の親和性の付与による塗膜の
均一性、表面性の向上が十分でない。またA成分が少な
く、B成分が多い場合には塗膜の硬化性、力学的性質が
十分でない。
本発明組成分はA,B両成分を必須成分とするが、本発明
の実施を容易にしたり、効果を助長したりする目的で、
次のような第3成分を加えることが自由である。それら
の中には溶剤,希釈剤,重合禁止剤,分散剤,界面活性
剤,滑剤,研磨剤,可塑剤,ポリマ,モノマ,多官能性
モノマ,ラジカル重合性オリゴマ,酸化防止剤などがあ
る。
ポリマとしては飽和ないしは不飽和のもので硬化塗装膜
の改質を目的として添加される。この例としてはアクリ
ル樹脂,ポリエステル樹脂,ポリアミド樹脂,エポキシ
樹脂,ポリウレタン樹脂,塩化ビニール−酢酸ビニル共
重合体,ポリビニルブチラール樹脂,繊維素系樹脂など
を挙げることができる。
モノマとしてはアクリル酸メチル,エタクリル酸メチ
ル,アクリル酸エチル,メタクリル酸エチル,アクリル
酸n−およびi−プロピル,メタクリル酸n−およびi
−プロピル,アクリル酸2−エチルヘキシル,メタクリ
ル酸2−エチルヘキシル,アクリル酸シクロヘキシル,
メタクリル酸シクロヘキシル,モノ・ジ・トリエチレン
グリコールモノアクリレート,モノ・ジ・トリエチレン
グリコールモノメタクリレート,モノ・ジ・トリプロピ
レングリコールモノアクリレート,モノ・ジ・トリプロ
ピレングリコールモノメタクリレート,酢酸ビニル,ア
クリロニトリル,スチレン,N−ビニルピロリドンなどが
含まれる。
多官能性モノマ、およびラジカル重合性オリゴマとして
はエチレングリコールジ(メタ)アクリレート,ポリエ
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,ポリプロピレング
リコールジ(メタ)アクリレート,1,3−ブチレングリコ
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,ジビニルベンゼン,ジアリル
フタレート,ジアリルマレート,ジアリルイタコネー
ト,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,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
トールテトラ(メタ)アクリレート,ジペンタエリスリ
トールテトラまたはペンタまたはヘキサ(メタ)アクリ
レート,上記以外の脂肪族ポリオールの(メタ)アクリ
レート,トリス(メタ)アクリロキシエチルホスフェー
トのようなリン酸エステル系、ジまたはトリイソシアネ
ート化合物に活性水素とラジカル重合性の不飽和基を有
する化合物を反応させて得られるもの、ジまたはトリイ
ソシアネートとジオールと活性水素を有するビニルモノ
マとを反応させて得られるもの、エポキシ樹脂と不飽和
酸の反応によって得られる不飽和エポキシ化合物、グリ
シジル(メタ)アクリレートに不飽和酸を付加させるこ
とにより得られるもの、多価カルボン酸にグリシジル
(メタ)アクリレートを付加させることにより得られる
もの、1価ないしは多価アミノ化合物にグリシジル(メ
タ)アクリレートを反応させて得られるもの、不飽和ア
ルコールとグリシジル(メタ)アクリレートを反応させ
て得られるもの、末端水酸基ポリエステルと不飽和酸の
エステル化生成物などが挙げられる。
ポリマ,モノマ,多官能モノマ,およびオリゴマは本発
明の効果をそこなわない範囲で添加することができる
が、組成物中40重量%以下がよい。さらに前記した他の
第3成分については組成物中20重量%以下がよい。
本発明組成物は公知の三本ロール,サンドグラインディ
ングミル,ボールミル等の分散機により製造することこ
とができる。
本発明組成物を塗装する被塗物としては鉄板,アルミ
板,銅板,プラスチック板,プラスチックシート,プラ
スチックフィルム,木質板,セメント板,石綿板,紙,
繊維シートなどをはじめとして種々のものが可能であ
る。
本発明組成物を塗装する方法としては各種の方法が可能
である。例えばスプレー,ロールコート,カーテンフロ
ーコート,流延,ナイフエッジコート等が挙げられる。
本発明組成物を硬化させる方法としては電子線が用いら
れる。電子線とは加速エネルギが0.1〜3MeVで、コック
クロフト型,コッククロフトワルトン型,バンデグラフ
型,絶縁コア変圧器型,直線型,ダイナミトロン型,高
周波型,エレクトロカーテン型などの各種の電子線加速
器から放出されるものを指す。照射量は必要とされる被
照射物の性能によって広い範囲で自由に変えることがで
きる。通常0.1Mrad以下では硬化度が不足し、20Mrad以
上では過度の架橋が進み、欠点が限われるので0.1〜20M
radの範囲が適当である。電子線の透過距離はエネルギ
によって異なるので、照射可能の最大膜厚は数10μがS
数mmにわたる。
硬化時の雰囲気としては必要に応じて不活性ガス中で行
なうことができる。これは酸素による硬化抑制作用を除
去するもので、窒素,炭酸ガス,ヘリウム,燃焼ガスな
どが用いられる。
なお、本発明の組成物はイソシアネートを含有するので
その取扱いに当っては安全衛生面、および品質安定性の
面から十分に注意しなければならない。即ち人体への付
着と吸入、およびイソシアネートと他物質、とくに水と
の反応による変質を避けなければならない。このために
汎用的に実行されているいかなる方法を採用することが
可能である。
本発明組成物は塗料,インキ,接着剤,粘着剤,バイン
ダ、磁気記録テープまたは磁気記録ディスク等の磁気記
録媒体の磁性層用組成物などのコーティング材料として
広く利用され、その特徴を発揮することができる。
[発明の効果] バインダとしての樹脂ないしは硬化性化合物と顔料、充
填材の親和性にすぐれ、塗膜の表面性、均一性にすぐれ
た電子線硬化性組成物を得ることが本発明の目的であ
る。この目的のために顔料とバインダの組み合せについ
て幅広く検討していたところ本発明の組成物が非常にす
ぐれていることを見い出した。これは硬化性化合物の持
っているイソシアネート基が金属粉ないしは金属酸化物
粉の表面に配位するか、あるいは吸着した水分子と反応
することにより親和性が付与されるものと考えられる。
本発明の組成物により従来のものに比べて一段とすぐれ
た均一性と表面性を有する塗膜が得られ、その結果とし
て力学的強度と光沢値が著しく改善されることになっ
た。
以下において実施例を挙げて本発明を具体的に説明す
る。
実施例1 下記の構造を有する2,6−ジイソシアネートカプロン酸
−β−イソシアネートエチルエステル(分子量267,略号
LT1) 26.7g(0.1モル)と2−ヒドロキシエチルアクリレート
(分子量116,略号HEA)23.2g(0.2モル)、フェノチア
ジン0.0026g、およびジラウリン酸ジ−n−ブチルスズ
0.0015gを加え50℃で5時間反応をする。得られた反応
液は粘度167ポイズ(25℃)の透明淡黄色のものであっ
た。この化合物(A−1)は1分子中にイソシアネート
基1個と不飽和基を2個平均的に有するものである。
次に上に得られた化合物(A−1)を用いて白色塗料を
作成する。化合物(A−1)を55g、チタン白(ルチル
型)45g、酢酸ブチル40g、トルエン40gをボールミルで
5時間混合分散し、塗料を作成した。
この白色塗料を厚さ0.3mmの電気亜鉛メッキ鋼板上に乾
燥厚が28μになるように塗布、乾燥し、バンデグラフ型
電子線加速器(1MeV.100μA)を用いて、N2雰囲気下で
2Mradの電子線照射を行ない、硬化した被膜を有する塗
装鋼板を得た。
この塗装鋼板の90゜反射光による光沢は93,20℃におけ
る180゜3T折曲加工性は5(5点満点)と非常に良好な
ものであった。
比較例1 実施例1において使用したLTI26.7g(0.1モル)とHEA3
4.8g(0.3モル)、フェノチアジン0.0026g、およびジラ
ウリン酸ジ−n−ブチルスズ0.0015gを加え、50℃で5
時間反応する。得られた反応液は280ポイズ(25℃)の
透明淡黄色のものであった。この化合物は1分子中にイ
ソシアネート基0、不飽和基を3個有するものである。
次に実施例1と同様の方法で白色塗料を調整し、さらに
塗装鋼板を得た。
この塗装鋼板の光沢は81、180゜3T折曲加工性は3と実
施例1の本発明の方法に比べ低い値であった。
比較例2 実施例1において使用したLTI26.7g(0.1モル)とHEA2
3.2g(0.2モル)、エタノール4.6g(0.1モル)、フェノ
チアジン0.0026g、およびジラウリン酸ジ−n−ブチル
スズ0.0015gを加え、50℃で5時間反応する。得られた
反応液は200ポイズの透明淡黄色のものであった。この
化合物は1分子中にイソシアネート基0個、不飽和基2
個有するものである。
次に実施例1と同様の方法で白色塗料を調整し、さらに
塗装鋼板を得た。
この塗装鋼板の光沢は80、180゜3T折曲加工性は4と実
施例1の本発明の方法に比べて低い値であった。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】A ジまたはトリイソシアネート化合物
    に、ラジカル重合性の不飽和基を持つ1価のアルコール
    を反応させて得られ、かつ1分子中に不飽和基とイソシ
    アネート基のいずれをも有し、280から8,000の分子量の
    電子線硬化性化合物5〜70重量%および B 金属粉または金属酸化物粉95〜30重量% から成る電子線硬化性コーティング組成物。
JP59100394A 1984-05-21 1984-05-21 電子線硬化性コーティング組成物 Expired - Lifetime JPH0713216B2 (ja)

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