JPH08176123A - 4級アンモニウム塩基を持つ光硬化性プレポリマー及びその製造方法 - Google Patents

4級アンモニウム塩基を持つ光硬化性プレポリマー及びその製造方法

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JPH08176123A
JPH08176123A JP7249580A JP24958095A JPH08176123A JP H08176123 A JPH08176123 A JP H08176123A JP 7249580 A JP7249580 A JP 7249580A JP 24958095 A JP24958095 A JP 24958095A JP H08176123 A JPH08176123 A JP H08176123A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】永久的帯電防止効果及び耐汚染性もたらす非溶
剤型の光硬化性コーティング剤を製造するのに特に適し
た、永久的帯電防止性を持つ光硬化性プレポリマーを提
供すること。 【解決手段】下記の一般式(I)で示される光硬化性プ
レポリマー及びその製造方法: 【化1】 式中、Wは 【化2】 を示し、R1はH又はCH3 を示し、R'1は 【化3】 を示し、ここでXはCl又はBrであり、R2はCH3 又はCH2C
H3であり、n、o及びqはそれぞれ1〜6の正数、pは
0〜6の正数であり、R'2及びR'3は同一であるか、或
いは異なるものであって、それぞれ 【化4】 を示し、ここでLは0〜5の正数、mは1〜6の正数であ
り、a、b及びcは0<a≦3、0≦b<3、0≦c<3で且
つa+b+c=3の条件を満足する実数である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は4級アンモニウム塩基を
持つ光硬化性プレポリマー及びその製造方法に関するも
のである。より詳しくは、本発明は4級アンモニウム塩
基とヒドロキシ基とを同時に持つアクリレート部位を分
子中に導入することによってもたらされる永久的帯電防
止性を持つ光硬化性プレポリマー及びその製造方法に関
するものである。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】一般的
に電気電子機器、家電製品及びこのような製品に使われ
る精密電子部品等は軽いプラスチック製のケースに収納
されているが、プラスチックは絶縁抵抗性が高いので静
電気を保持し易く、空気中の埃を吸着して汚染される欠
点がある。更に、埃や静電気によって電子部品が誤動作
を起こす虞れもある。従って、従来の電子部品ハウジン
グは静電気を防止することのできる加工処理を行うこと
が必須であった。しかし、従来の帯電防止剤は主に低分
子量の界面活性剤タイプであるので、プラスチック製品
のコーティングによって表面層として形成させるが、こ
のような帯電防止層は掃除時に拭くことのみで容易に消
失され、その効果の持続性は劣っている。従って、プラ
スチック加工製品の表面に帯電防止性硬化被膜を形成す
る種々の技術が開発されている。
【0003】例えば、ヨーロッパ特許公報 0 541 289 A
1 には、4級アンモニウム塩基を持つポリウレタンプレ
ポリマーの製造方法及び、このプレポリマーを利用して
二官能性ウレタンアクリレートラテックスまたは水分散
液を製造することができること、またこのようにして製
造されたラテックスを光硬化性コーティング剤に使用す
ることができることが開示されている。しかし、該特許
はプレポリマーの水分散性を高める陽イオンポリウレタ
ン化学構造に向けられたものであり、帯電防止効果につ
いては全く言及されていない。
【0004】また他の方法として、 Radtech Asia '93
(P492〜498, Nov. 10-13, 1993)には、通常のUVコー
ティング剤にポリマー帯電防止剤を添加して製造したU
V硬化性コーティング剤が帯電防止効果を有することが
記述されている。しかし、該技術によるものは架橋結合
密度が劣るので硬化被膜の機械的硬度が低いという短所
があって実際の使用は不可能であろう。従って、永久的
な帯電防止機能を保有する非溶剤型の光硬化性コーティ
ング剤に使用することのできるプレポリマーの開発が要
求されているのが実情である。
【0005】本発明の目的は、永久的帯電防止効果及び
耐汚染性もたらす非溶剤型の光硬化性コーティング剤を
製造するのに特に適した、永久的帯電防止性を持つ光硬
化性プレポリマーを提供することにある。
【0006】
【発明を解決するための手段】本発明者等は上述の目的
を達成するために種々実験を重ねた結果、4級アンモニ
ウム塩基を持つヒドロキシアルキルアクリレートを利用
して三官能性ウレタンアクリレートプレポリマーを製造
し、このように製造されたプレポリマーを利用して製造
された光硬化性コーティング剤は永久的帯電防止効果及
び耐汚染性が優秀であるとの驚くべき事実を見いだし、
本発明を完成するに至った。
【0007】即ち、本発明の光硬化性脂肪族三官能性ウ
レタンアクリレートプレポリマーは下記の一般式で示さ
れる:
【化6】 式中、Wは
【化7】 を示し、R1 はH又はCH3 を示し、R'1
【化8】 を示し、ここで、XはCl又はBrであり、R2 はCH
3 又はCH2 CH3 であり、n、o及びqはそれぞれ1
〜6の正数であり、pは0〜6の正数であり、R'2及び
R'3は同一であるか、或いは異なるものであって、それ
ぞれ
【化9】 を示し、ここで、Lは0〜5の正数であり、mは1〜6
の正数であり、a、b及びcはそれぞれ0<a≦3、0
≦b<3、0≦c<3であり、且つa+b+c=3の条
件を満足する実数である。
【0008】本発明の上記一般式(I)で示される光硬
化性プレポリマーの製造方法は、下記の構造式(II)で
示される脂肪族多官能性イソシアネート化合物を下記の
一般式(III) で示される4級アンモニウム塩化合物と反
応させるか、或いは必要に応じて下記の一般式(III) で
示される4級アンモニウム塩化合物に加えて下記の一般
式(IV)及び/又は(V)で示される化合物と共に反応
させることを特徴とする:
【化10】 式中、R1 、R'1、R'2及びR'3はそれぞれ上記で定義
した通りである。以下に本発明を更に具体的に説明す
る。
【0009】本発明で用いる構造式(II)で示される脂
肪族多官能性イソシアネート化合物としては、例えばイ
ソホロンジイソシアネート又はヘキサメチレンジイソシ
アネートのイソシアヌレートタイプトリマー等を使用す
ることができるが、特にヘキサメチレンジイソシアネー
トのイソシアヌレートタイプトリマーが好ましく、その
市販商品としてはラクセイト(Luxate)HT2000
(Olin Corp.)、コロネート(Coronate)HX(Nippon
Polyurethene Ind. Co., Ltd.) 等がある。
【0010】本発明の光硬化性プレポリマーの重要な特
徴は、一般式(III) で示される4級アンモニウム塩化合
物を導入することによってもたらされる。一般式(III)
で示される4級アンモニウム塩化合物は4級アンモニウ
ム塩基とヒドロキシ基とを含有しており、その4級アン
モニウム塩基は被覆物の帯電防止性及び耐汚染性の増加
効果をもたらし、そのヒドロキシ基は構造式(II)で示
される脂肪族多官能性イソシアネート化合物のイソシア
ネート官能基と反応してプレポリマーを形成する。
【0011】一方、製造された光硬化性プレポリマーの
物性、即ちコーティング材料をコーティング硬化させた
後の柔軟性又は接着性を高めるためには,一般式(IV)
及び/または(V)の化合物を一般式(III)の4級アン
モニウム塩化合物と混合し、この混合物を構造式(II)
の脂肪族多官能性イソシアネート化合物と反応させて一
般式(I)の脂肪族三官能性ウレタンアクリレートプレ
ポリマーを製造することが好ましい。
【0012】一般式(IV)又は(V)で示される化合物
は、4級アンモニウム塩基を持っていないが、メタクリ
ル官能基又はアクリル官能基とヒドロキシ官能基とを持
っているヒドロキシアルキルメタクリレート化合物又は
ヒドロキシアルキルアクリレート化合物であり、本発明
のプレポリマー(I)の物性(特に、柔軟性)を調節す
るためにその製造時に任意的に用いることができる。一
般式(IV)又は(V)で示される化合物の例としては、
ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプ
ロピル(メタ)アクリレート、ヒドロキシポリエステル
アクリレート等を挙げることができるが、これらに限定
されるものではない。
【0013】一般式(IV)又は(V)で示される化合物
の商業製品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、シポマー(Sipomer) H
EM(Rhone-Poulene)、プラッセル(Placcel)(Daicel
Chemical Ind., Ltd.)、トーン・モノマー(Tone Mon
omer)(Union Carbide Co.) 等がある。
【0014】一般式(I)で示されるプレポリマーの製
造においては、一般式(III) 、(IV)及び(V)で示さ
れる化合物のヒドロキシ基の当量の合計が、構造式(I
I)で示される化合物のイソシアネート基の当量に対し
て1:1の比率となるようにして使用することが好まし
い。また、一般式(III)で示される化合物のヒドロキシ
基の当量が構造式(II)で示される化合物のイソシアネ
ート当量に対して1/10〜2/3の比率となる量で使
用することが好ましい。一般式(III) 、(IV)及び
(V)で示される化合物の使用比率、即ち一般式(I)
に於けるa:b:cの比率は特には制限されないが、a
+b+c=3である場合にaは0.3〜2.0であるこ
とが好ましい。aが2.0を超える場合には製品の柔軟
性及び光沢が低下する傾向がある。
【0015】上述した方法で製造した本発明のプレポリ
マーは、光硬化性樹脂組成物に添加すると永久的な帯電
防止効果を示すだけでなく耐汚染性を向上させる。以
下、実施例及び比較例を通じて本発明の実施態様を具体
的に説明するが、これらの実施例で本発明の技術的範疇
が限定されるものではない。
【0016】実施例1 メタクリルオキシエチルジメチル(ヒドロキシエチル)
アンモニウムブロマイドの合成 氷重湯(冷却浴)、温度計、還流冷却器、滴下漏斗及び
電磁攪拌機が設置されている250mlの3口フラスコ
に(ジメチルアミノ)エチルメタクリレート0.2モル
(31.4g)を入れて攪拌し、内容物温度を−10℃
に低下させた。30分間かけてブロモエタノール0.2
モル(25g)を滴下した。この時内容物の温度を0℃
以下に維持した。滴下完了後、室温で24時間攪拌し
た。エチルアセテート100mlを入れて攪拌、濾過、
乾燥させて白い粉末形態の表題化合物54g(収率:9
6%)を得た。1 H−NMR(DMSO−d6 、300MHz): δ:6.18(1H)、5.85(t、J=1.5H
z、1H)、5.43(t、J=5.1、1H)、4.
63(br.s、2H)、3.95(br.m、2
H)、3.88(br.m、2H)、3.62(br.
t、J=5.4、4.5Hz、2H)、3.26(S、
6H)、2.0(S、3H)。
【0017】実施例2 実施例1で製造したメタクリルオキシエチルジメチル
(ヒドロキシエチル)アンモニウムブロマイド0.26
4モル(74.50g)と、ヒドロキシエチルアクリレ
ート1.76モル(204.3712g)と、カプロラ
クトン変成ヒドロキシエチルアクリレート(Tone
M−100;UCC社製品)0.616モル(211.
904g)とを混合して単量体混合物を製造した。一
方、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシ
アヌレートタイプのトリマー(コロネート−HX、日本
ポリウレタン社の商品名)0.800モル(473.2
392g)、触媒としてジブチルチンジラウレート0.
048g及び重合禁止剤としてオクタデシル−3−
(3,5−ジ−3級ブチル−4−ヒドロキシフェニル)
−プロピオネート(Irganox 1076 、Ciba-Geigy社の商品
名)0.241gを温度計が設置された反応器に入れ、
攪拌器を使用して攪拌速度約200rpmで攪拌させな
がら温度を50℃に調節した。調節が完了した後に空気
を吹き込みながら、先に製造した単量体混合物を2時間
にわたって均一に滴下させた。この時反応内容物の温度
を60℃未満に維持し、滴下が終了した後に内容物の温
度を80℃に昇温させ、ジブチルチンジラウレート0.
096gを入れて2時間以上反応させた。安定剤として
TNPP(トリスノニルフェニル亜燐酸エステル)0.
048g(約50ppm)を添加した後、反応を終了し
てプレポリマー約964gを得た。得られたプレポリマ
ーのNCO基の重量%は0.0であった(ASTM D
2572−80)。また、数平均分子量は1970であ
った(GPC、CHCl3で測定)。1 H−NMR(CDCl3 、300MHz): δ:4.3(−COOCH2 CH2 OCO−)、3.5
(CH3 + NCH3 Br- )、3.2−3.0(−NH
COO−)、2.2−2.3(−CH2 COO−)。
【0018】実施例3 実施例1で製造したメタクリルオキシエチルジメチル
(ヒドロキシエチル)アンモニウムブロマイド0.8モ
ル(225.8g)と、ヒドロキシエチルアクリレート
2.2モル(255.5g)とを十分に混合して単量体
混合物を製造した。一方、1,6−ヘキサメチレンジイ
ソシアネートのイソシアヌレートタイプトリマー(コロ
ネート−HX、日本ポリウレタン社の商品名)1.0モ
ル(591.55g)、触媒としてジブチルチンジラウ
レート0.05g及び重合禁止剤としてオクタデシル−
3−(3,5−ジ−3級ブチル−4−ヒドロキシフェニ
ル)−プロピオネート(Irganox 1076 、Ciba-Geigy社の
商品名)0.27gを温度計が設置された反応器に入
れ、攪拌器を使用して攪拌速度約200rpmで攪拌さ
せながら温度を50℃に調節した。調節が完了した後に
空気を吹き込むながら、先に製造した単量体混合物を2
時間にわたって均一に滴下させた。この時反応内容物の
温度を60℃未満に維持し、添加が終了した後に内容物
の温度を80℃に昇温させ、ジブチルチンジラウレート
0.1gを入れて2時間以上反応させた。安定剤として
TNPP0.05g(約50ppm)を添加した後、反
応を終了してプレポリマー約1073gを得た。得られ
たプレポリマーのNCO基の重量%は0.0であった
(ASTM D2572−80)。また、数平均分子量
は1520であった(GPC、CHCl3 で測定)。1 H−NMR(CDCl3 、300MHz): δ:4.3(−COOCH2 CH2 OCO−)、3.5
(CH3 + NCH3 Br- )、3.2−3.0(−NH
COO−)。
【0019】比較例1 ヒドロキシエチルアクリレート2.6モル(306g)
とカプロラクトン変性ヒドロキシエチルアクリレート
0.66モル(227g)とを十分に混合して単量体混
合物を製造した。一方、1,6−ヘキサメチレンジイソ
シアネートのイソシアヌレートタイプトリマー(コロネ
ート−HX、日本ポリウレタン社の商品名)1.0モル
(591.55g)、触媒としてジブチルチンジラウレ
ート0.05g及び重合禁止剤としてオクタデシル−3
−(3,5−ジ−3級ブチル−4−ヒドロキシフェニ
ル)−プロピオネート(Irganox 1076 、Ciba-Geigy社の
商品名)0.27gを温度計が設置された反応器に入
れ、攪拌器を使用して攪拌速度約200rpmで攪拌さ
せながら温度を50℃に調節した。調節が完了した後に
空気を吹き込みながら、先に製造した単量体混合物を2
時間にわたって均一に滴下させた。この時反応内容物の
温度を60℃未満に維持し、添加が終了した後に内容物
の温度を80℃に昇温させ、2時間以上反応させた。安
定剤としてTNPP0.05g(約50ppm)を添加
して反応を終了させ、プレポリマー1124gを得た。
得られたプレポリマーのNCO基の重量%は0.0であ
った(ASTM D2572−80)。また、数平均分
子量は約2220であった(GPC、CHCl3 で測
定)。1 H−NHR(CDCl3 、300MHz): δ:4.3(−COOCH2 CH2 OCO−)、3.2
−3.0(−NHCOO−)、2.2−2.3(−CH
2 COO−)。
【0020】適用例1 実施例2で得られたプレポリマー50g、ヒドロキシエ
チルアクリレート25g、ヘキサンジオールジアクリレ
ート15g、トリメチロールプロパントリアクリレート
5g、光開始剤として1−ヒドロキシシクロヘキシルフ
ェニルケトン(商品名 Irgacure 184 、Ciba-Geigy社)
4g及び平滑性改善用添加剤としてポリエーテル変性ジ
メチルシロキサン共重合体(商品名 BYK−307、
BYK-Chemie GmbH)1gを十分に混合して光硬化性樹
脂組成物を製造した。ガラス板に10μmの厚さで上記
樹脂組成物を塗布し、通常の紫外線装置上で80W/cm
の重圧水銀ランプで硬化させた。硬化した樹脂フィルム
をガラス板から剥がした。このようにして製造した硬化
フィルムの物性は下記の表1に示す通りであった。
【0021】適用例2 実施例3で得られたプレポリマー50g、ヒドロキシエ
チルアクリレート25g、ヘキサンジオールジアクリレ
ート15g、トリメチロールプロパントリアクリレート
5g、光開始剤として1−ヒドロキシシクロヘキシルフ
ェニルケトン(商品名 Irgacure 184 、Ciba-Geigy社)
4g及び平滑性改善用添加剤としてポリエーテル変性ジ
メチルシロキサン共重合体(商品名 BYK−307、
BYK-Cgemie GmbH)1gを十分に混合して光硬化性樹
脂組成物を製造した。ガラス板に10μmの厚さで上記
樹脂組成物を塗布し、通常の紫外線装置上で80W/cm
の重圧水銀ランプで硬化させた。硬化した樹脂フィルム
をガラス板から剥がした。このようにして製造した硬化
フィルムの物性は下記の表1に示す通りであった。
【0022】適用例3 実施例2で得られたプレポリマー5g、比較例1で得ら
れたプレポリマー45g、ヒドロキシエチルアクリレー
ト25g、ヘキサンジオールジアクリレート15g、ト
リメチロールプロパントリアクリレート5g、光開始剤
として1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン
(商品名 Irgacure 184 、Ciba-Geigy社)4g及び平滑
性改善用添加剤としてポリエーテル変性ジメチルシロキ
サン共重合体(商品名 BYK−307、BYK-Cgemi
e GmbH)1gを十分に混合して光硬化性樹脂組成物を製
造した。ガラス板に10μmの厚さで上記樹脂組成物を
塗布し、通常の紫外線装置上で80W/cmの重圧水銀ラ
ンプで硬化させた。硬化した樹脂フィルムをガラス板か
ら剥がした。このようにして製造した硬化フィルムの物
性は下記の表1に示す通りであった。
【0023】適用例4 比較例1で得られたプレポリマー50g、ヒドロキシエ
チルアクリレート25g、ヘキサンジオールジアクリレ
ート15g、トリメチロールプロパントリアクリレート
5g、光開始剤として1−ヒドロキシシクロヘキシルフ
ェニルケトン(商品名 Irgacure 184 、Ciba-Geigy社)
4g及び平滑性改善用添加剤としてポリエーテル変性ジ
メチルシロキサン共重合体(商品名 BYK−307、
BYK−Chemie GmbH )1gを十分に混合して光硬化性
樹脂組成物を製造した。ガラス板に10μmの厚さで上
記樹脂組成物を塗布し、通常の紫外線装置上で80W/
cmの重圧水銀ランプで硬化させた。硬化した樹脂フィル
ムをガラス板から剥がした。このようにして製造した硬
化フィルムの物性は下記の表1に示す通りであった。
【0024】 *表面抵抗:ASTM D−257。 静電減衰時間(Electrostatic Decay Time):5kV DC 帯電。 柔軟性:Cylindrical Mandrel Test(ASTM D522) によって折れない最低の直径。 耐汚染性:油性マジックで表示した後ティッユペーパで拭いてその表示が 完全に消失した場合は1、 痕跡が残る場合は2、 落ちない場合は3とした。 接着性:ポリ塩化ビニルシート上にコーティングし、硬化させた後、1mm 幅で碁盤目盛り100個を形成してテープで剥がした後に残った被 覆層の数。
フロントページの続き (72)発明者 チェ チョル キュ 大韓民国 デジョンシ ユソンク シンソ ンドン 152−1 デリンデゥレアパート 110−1102 (72)発明者 キム ジョン ドク 大韓民国 ソウルシ カンナムク スソド ン(番地なし) 7ブロック シンドンア アパート706−501 (72)発明者 ホン ジン フ 大韓民国 キョンギド ソンナムシ ブン ダンク リメドン100 サンソンアパート 1001−303 (72)発明者 キム チャン ス 大韓民国 キョンギド ソンナムシ ブン ダンク チョンジャドン 181 イムクァ ンアパート 407−202 (72)発明者 ワン コン ヒョン 大韓民国 ソウルシ カンナムク イルウ ォンドン(番地なし) 13ブロック プー ルゥンマウルアパート 105−804

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】下記の一般式(I)で示される光硬化性プ
    レポリマー: 【化1】 式中、Wは 【化2】 を示し、R1 はH又はCH3 を示し、R'1は 【化3】 を示し、ここで、XはCl又はBrであり、R2 はCH
    3 又はCH2 CH3 であり、n、o及びqはそれぞれ1
    〜6の正数であり、pは0〜6の正数であり、R'2及び
    R'3は同一であるか、或いは異なるものであって、それ
    ぞれ 【化4】 を示し、ここで、Lは0〜5の正数であり、mは1〜6
    の正数であり、a、b及びcはそれぞれ0<a≦3、0
    ≦b<3、0≦c<3であり、且つa+b+c=3の条
    件を満足する実数である。
  2. 【請求項2】帯電防止剤として有用な請求項1に記載の
    光硬化性プレポリマー。
  3. 【請求項3】下記の構造式(II)で示される脂肪族多官
    能性イソシアネート化合物を下記の一般式(III) で示さ
    れる4級アンモニウム塩化合物と反応させるか、或いは
    必要に応じて下記の一般式(III) で示される4級アンモ
    ニウム塩化合物に加えて下記の一般式(IV)及び/又は
    (V)で示される化合物と共に反応させることを特徴と
    する請求項1に記載の一般式(I)で示される光硬化性
    プレポリマーの製造方法: 【化5】 式中、R1 、R'1、R'2及びR'3はそれぞれ請求項1で
    定義した通りである。
  4. 【請求項4】上記の一般式(IV)または(V)で示され
    るヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートがヒドロキ
    シエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル
    (メタ)アクリレート及びヒドロキシポリエステルアク
    リレートからなる群から選ばれたものであることを特徴
    とする請求項3に記載の光硬化性プレポリマーの製造方
    法。
  5. 【請求項5】上記の一般式(III)で示される化合物のヒ
    ドロキシ基の当量が上記の構造式(II)で示される化合
    物のイソシアネート当量に対して1/10〜2/3の比
    率となる量で使用することを特徴とする請求項3に記載
    の光硬化性プレポリマーの製造方法。
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