JPWO2019151123A1 - モノマー混合物、及びそれを含む硬化性組成物 - Google Patents

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Abstract

高湿度環境下でも速やかに硬化して、紙やプラスチックはもちろん、金属やガラスに対しても優れた密着性を有する硬化物を形成する硬化性組成物の原料として有用なモノマー混合物を提供する。本発明のモノマー混合物は、2種以上のカチオン重合性モノマーからなるモノマー混合物であって、前記カチオン重合性モノマーとして、ビニルエーテル基と水酸基とを有する化合物(A)と、オキセタニル基と水酸基とを有する化合物(B)と、下記式(c)で表される化合物(C)を含有し、前記化合物(A)と化合物(B)と化合物(C)の合計含有量がモノマー混合物全量の50重量%以上であり、且つ前記化合物(A)の含有量[A]と化合物(B)の含有量[B]が下記式(1)を満たす。A/(A+B)≧0.3 (1)【化1】

Description

本発明は、モノマー混合物及びそれを含む硬化性組成物に関する。本願は、2018年2月5日に日本に出願した、特願2018−018095号の優先権を主張し、その内容をここに援用する。
インク小滴を記録媒体に飛翔させ記録ドットを形成することにより印字を行うインクジェット記録法は、原版が不要なため多品種を少量ずつ印刷する用途に好適に使用される。このインクジェット記録法に使用されるインクジェット用インクとしては、カチオン硬化型インクとラジカル硬化型インクが知られている。
前記ラジカル硬化型インクは速硬化性を有し、モノマーの種類が豊富である等の理由から多用されてきた。しかし、インクジェット記録法では吐出性の観点から低粘度のインクが使用され、大気中からインクに酸素が拡散・進入し易い。また、インクを小さな液滴として印字するため表面積が大きくなり酸素に曝されやすい。そのため酸素による硬化阻害が顕著となり、滲みが発生したり、臭気の原因となる未反応モノマーが多く残留することが問題であった。また、基材密着性が低く、インクの密着性を向上させるため基材表面に加工を施す必要があることも問題であった。
一方、カチオン硬化型インクは酸素による硬化阻害を受けることがない。また、ラジカル硬化型インクに比べて基材密着性に優れる。特許文献1には、脂環式エポキシ化合物と、ジ又はトリビニルエーテル化合物と、3−アルキル−3−ヒドロキシアルキルオキセタンとをモノマーとして含むカチオン硬化性組成物は低粘度で、インクジェット用インクとして使用した場合には優れた吐出性を示し、紫外線を照射することで速やかに硬化して、基材密着性に優れ、高硬度を有する硬化物を形成することが記載されている。
特許第3893833号公報
しかし、上記特許文献1に記載のカチオン硬化性組成物の硬化物は、プラスチックに対する密着性には優れるが、金属やガラスに対しては密着性が低く、密着性を向上するためには、金属やガラスにプライマー処理等の表面加工処理を施す必要があった。また、湿度50%RH以上の高湿度環境下においては、硬化阻害が顕著であることがわかった。
従って、本発明の目的は、高湿度環境下でも速やかに硬化して、紙やプラスチックはもちろん、金属やガラスに対しても優れた密着性を有する硬化物を形成する硬化性組成物の原料として有用なモノマー混合物を提供することにある。
本発明の他の目的は、前記モノマー混合物と硬化触媒を含む硬化性組成物を提供することにある。
本発明の他の目的は、紫外線硬化型インクジェット用インク、コーティング剤、又は接着剤として有用な硬化性組成物を提供することにある。
本発明の他の目的は、紙やプラスチックはもちろん、金属やガラスに対しても優れた密着性を有する硬化物を提供することにある。
本発明の他の目的は、前記硬化性組成物の硬化物若しくは成形物を提供することにある。
本発明の他の目的は、基材上に前記硬化性組成物の硬化物を備えた構造物を提供することにある。
本発明者等は上記課題を解決するため鋭意検討した結果、特定のカチオン重合性モノマーを特定の割合で含有するモノマー混合物は、これに硬化触媒を添加すると、優れた硬化感度を有し、紫外線を照射することにより、高湿度環境下でも速やかに硬化して、紙やプラスチックはもちろん、金属やガラスに対しても優れた密着性を有する硬化物を形成することができることを見いだした。本発明はこれらの知見に基づいて完成させたものである。
すなわち、本発明は、2種以上のカチオン重合性モノマーからなるモノマー混合物であって、前記カチオン重合性モノマーとして、ビニルエーテル基と水酸基とを有する化合物(A)と、オキセタニル基と水酸基とを有する化合物(B)と、下記式(c)
Figure 2019151123
(式中、Xは単結合又は連結基を示す)
で表される化合物(C)を含有し、前記化合物(A)と化合物(B)と化合物(C)の合計含有量がモノマー混合物全量の50重量%以上であり、且つ前記化合物(A)の含有量[A]と化合物(B)の含有量[B]が下記式(1)を満たす、モノマー混合物を提供する。
A/(A+B)≧0.3 (1)
本発明は、また、カチオン重合性モノマーとして、更に、脂環骨格又は非芳香族性複素環骨格に2個以上のビニルエーテル基が結合した化合物(D)(水酸基を有する化合物は除く)を、モノマー混合物全量の1〜10重量%含有する前記のモノマー混合物を提供する。
本発明は、また、カチオン重合性モノマーとして、更に、オキセタニル基を2個以上有する化合物(E)(水酸基を有する化合物は除く)を、モノマー混合物全量の15〜40重量%含有する前記のモノマー混合物を提供する。
本発明は、また、前記のモノマー混合物と硬化触媒とを含有する硬化性組成物を提供する。
本発明は、また、増感剤、又は増感剤と増感助剤とを含有する前記の硬化性組成物を提供する。
本発明は、また、色材を含有する前記の硬化性組成物を提供する。
本発明は、また、分散剤を含有する前記の硬化性組成物を提供する。
本発明は、また、紫外線硬化型インクジェット用インクである前記の硬化性組成物を提供する。
本発明は、また、コーティング剤である前記の硬化性組成物を提供する。
本発明は、また、接着剤である前記の硬化性組成物を提供する。
本発明は、また、前記の硬化性組成物の硬化物を提供する。
本発明は、また、カチオン重合性モノマーを含む硬化性組成物の硬化物であって、紙基材、プラスチック基材、金属基材、及びガラス基材に対する密着性が、JIS K 5600−5−6に準拠したクロスカット法による6段階分類試験において分類0〜2である硬化物を提供する。
本発明は、また、前記の硬化物から成る成形物を提供する。
本発明は、また、前記の硬化性組成物を、インクジェット方式で吐出し、その後、吐出された硬化性組成物を硬化させる工程を経て、前記硬化性組成物の硬化物から成る成形物を得る成形物の製造方法を提供する。
本発明は、また、基材表面に前記の硬化物を備えた構造物を提供する。
尚、本発明において、「オキセタニル基」とは、酸素原子を1つ含む、4員の飽和脂肪族炭化水素環構造を有する基であり、「エポキシ基」とは、酸素原子を1つ含む、3員の飽和脂肪族炭化水素環構造を有する基である。
上記構成を有する本発明のモノマー混合物に硬化触媒を配合して得られる硬化性組成物は、紫外線を照射する前は低粘度で塗布性に優れ、高湿度環境下でも、紫外線を照射することにより速やかに硬化して、紙やプラスチックはもちろん、金属やガラスに対しても優れた密着性を有する硬化物を形成することができる。そのため、前記硬化性組成物は、紫外線硬化型インクジェット用インク、コーティング剤、接着剤等として好適に使用することができる。また、本発明のモノマー混合物は、前記特性を備える硬化性組成物の原料として極めて有用である。
例えば、前記硬化性組成物を紫外線硬化型インクジェット用インクとして使用すれば、低粘度で吐出性に優れ、高湿度下でも、金属やガラスの表面に直接塗布し、その後硬化させることにより、非常に高精度で、密着性に優れるインク被膜を形成することができる。
本発明の硬化物は、紙やプラスチックはもちろん、金属やガラスに対しても優れた密着性を有する。そのため、本発明の硬化物を用いれば、金属やガラス基材上に本発明の硬化物からなる塗膜や成形物が固着されてなる構造物を形成することができる。
[モノマー混合物]
本発明のモノマー混合物は、2種以上のカチオン重合性モノマーからなるモノマー混合物であって、前記カチオン重合性モノマーとして、ビニルエーテル基と水酸基とを有する化合物(A)と、オキセタニル基と水酸基とを有する化合物(B)と、式(c)で表される化合物(C)を含有する。
本発明のモノマー混合物は、更に、脂環骨格又は非芳香族性複素環骨格に2個以上のビニルエーテル基が結合した化合物であって、水酸基は有さない化合物(D)を含有していても良く、更にまた、オキセタニル基を2個以上有し、水酸基を有さない化合物(E)を含有していても良い。
(化合物(A))
化合物(A)は、ビニルエーテル基と水酸基とをそれぞれ少なくとも1個有する化合物であり、カチオン重合性モノマーである。化合物(A)を含む硬化性組成物を硬化して得られる硬化物は、化合物(A)のビニルエーテル基と水酸基とが重合して高度な架橋構造体を形成するため高硬度と強靱性とを有する。
化合物(A)としては、なかでも、得られる硬化物の高硬度化、低硬化収縮化、密着性向上の観点から、1分子中にビニルエーテル基1個と水酸基1個とを有する化合物(a)が好ましい。
前記化合物(a)は、例えば下記式で表される。
HO−Ra−CH=CH2 (a-1)
(式中、Raは2価の炭化水素基、2価の複素環式基、又はこれらが単結合若しくは連結基を介して結合した2価の基を示す)
前記炭化水素基には、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、及び芳香族炭化水素基が含まれる。
2価の脂肪族炭化水素基としては、例えば、メチレン基、メチルメチレン基、ジメチルメチレン基、エチレン基、プロピレン基、トリメチレン基等の炭素数1〜18の直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基;ビニレン、1−メチルビニレン、プロペニレン、1−ブテニレン、2−ブテニレン、1−ペンテニレン、2−ペンテニレン基等の炭素数2〜18の直鎖状又は分岐鎖状アルケニレン基;エチニレン、プロピニレン、3−メチル−1−プロピニレン、ブチニレン、1、3−ブタジイニレン基等の炭素数2〜18の直鎖状又は分岐鎖状アルキニレン基が挙げられる。
2価の脂環式炭化水素基を構成する脂環には、単環式炭化水素環及び多環式炭化水素環が含まれ、前記多環式炭化水素環には、スピロ炭化水素環、環集合炭化水素環、架橋環式炭化水素環、縮合環式炭化水素環、架橋縮合環式炭化水素環が含まれる。2価の脂環式炭化水素基としては、前記脂環の構造式から2個の水素原子を除いた基が挙げられる。
前記単環式炭化水素環としては、例えば、シクロプロパン、シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン等のC3-12シクロアルカン環;シクロペンテン、シクロヘキセン等のC3-12シクロアルケン環等が挙げられる。
前記スピロ炭化水素環としては、例えば、スピロ[4.4]ノナン、スピロ[4.5]デカン、スピロビシクロヘキサン等のC5-16スピロ炭化水素環等が挙げられる。
前記環集合炭化水素環としては、例えば、ビシクロヘキサン等のC5-12シクロアルカン環を2個以上含む環集合炭化水素環等が挙げられる。
前記架橋環式炭化水素環としては、例えば、ピナン、ボルナン、ノルピナン、ノルボルナン、ノルボルネン、ビシクロヘプタン、ビシクロヘプテン、ビシクロオクタン(ビシクロ[2.2.2]オクタン、ビシクロ[3.2.1]オクタン等)等の2環式炭化水素環;ホモブレダン、アダマンタン、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン、トリシクロ[4.3.1.12,5]ウンデカン等の3環式炭化水素環;テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカン、パーヒドロ−1,4−メタノ−5,8−メタノナフタレン等の4環式炭化水素環等が挙げられる。
前記縮合環式炭化水素環としては、例えば、パーヒドロナフタレン(デカリン)、パーヒドロアントラセン、パーヒドロフェナントレン、パーヒドロアセナフテン、パーヒドロフルオレン、パーヒドロインデン、パーヒドロフェナレン等の5〜8員シクロアルカン環が複数個縮合した縮合環が挙げられる。
前記架橋縮合環式炭化水素環には、ジエン類の二量体(例えば、シクロペンタジエン、シクロヘキサジエン、シクロヘプタジエン等のシクロアルカジエンの二量体)や、その水素添加物等が挙げられる。
2価の芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニレン基、ビフェニレン基、ナフチレン基等の、炭素数6〜18のアリーレン基が挙げられる。
上記炭化水素基は、種々の置換基[例えば、ハロゲン原子、オキソ基、置換オキシ基(例えば、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アシルオキシ基等)、カルボキシル基、置換オキシカルボニル基(アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アラルキルオキシカルボニル基等)、置換又は無置換カルバモイル基、シアノ基、ニトロ基、置換又は無置換アミノ基、スルホ基、複素環式基等]を有していてもよい。前記カルボキシル基は有機合成の分野で慣用の保護基で保護されていてもよい。また、脂環式炭化水素基を構成する脂環や、芳香族炭化水素基を構成する芳香環には、芳香族性又は非芳香族性の複素環が縮合していてもよい。
2価の複素環式基を構成する複素環には芳香族性複素環及び非芳香族性複素環が含まれ、例えば、ヘテロ原子として酸素原子を含む複素環(例えば、オキセタン環等の4員環;フラン環、テトラヒドロフラン環、オキサゾール環、イソオキサゾール環、γ−ブチロラクトン環等の5員環;4−オキソ−4H−ピラン環、テトラヒドロピラン環、モルホリン環等の6員環;ベンゾフラン環、イソベンゾフラン環、4−オキソ−4H−クロメン環、クロマン環、イソクロマン環等の縮合環;3−オキサトリシクロ[4.3.1.14,8]ウンデカン−2−オン環、3−オキサトリシクロ[4.2.1.04,8]ノナン−2−オン環等の橋かけ環)、ヘテロ原子としてイオウ原子を含む複素環(例えば、チオフェン環、チアゾール環、イソチアゾール環、チアジアゾール環等の5員環;4−オキソ−4H−チオピラン環等の6員環;ベンゾチオフェン環等の縮合環等)、ヘテロ原子として窒素原子を含む複素環(例えば、ピロール環、ピロリジン環、ピラゾール環、イミダゾール環、トリアゾール環等の5員環;ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、ピペリジン環、ピペラジン環等の6員環;インドール環、インドリン環、キノリン環、アクリジン環、ナフチリジン環、キナゾリン環、プリン環等の縮合環等)等が挙げられる。上記複素環式基は、前記炭化水素基が有していてもよい置換基のほか、アルキル基(例えば、メチル基、エチル基等のC1-4アルキル基等)、シクロアルキル基、アリール基(例えば、フェニル基、ナフチル基等)等を有していてもよい。2価の複素環式基は、前記複素環の構造式から2個の水素原子を除いた基が挙げられる。
前記連結基としては、例えば、カルボニル基(−CO−)、エーテル結合(−O−)、チオエーテル結合(−S−)、エステル結合(−COO−)、アミド結合(−CONH−)、カーボネート結合(−OCOO−)等が挙げられる。
前記Raとしては、なかでも2価の炭化水素基、又は炭化水素基の2個以上が連結基を介して結合した2価の基が好ましく、特に好ましくは2価の脂肪族炭化水素基、又は脂肪族炭化水素基の2個以上が連結基を介して結合した2価の基、最も好ましくは炭素数1〜18の直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基、又は炭素数1〜18の直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基の2個以上が連結基を介して結合した基、とりわけ好ましくは炭素数1〜6の直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基、又は炭素数1〜6の直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基の2個以上が連結基を介して結合した基である。また、前記連結基としては、エーテル結合が好ましい。
化合物(A)としては、下記式(a-1-1)〜(a-1-3)で表される化合物から選択される少なくとも1種を含有することが好ましく、とりわけ下記式(a-1-1)で表される化合物(=化合物(a-1-1))を少なくとも含有することが好ましい。
Figure 2019151123
(化合物(B))
化合物(B)はオキセタニル基と水酸基とをそれぞれ少なくとも1個有する化合物であり、カチオン重合性モノマーである。尚、化合物(B)にはビニルエーテル基を含有する化合物は含まれない。化合物(B)を含む硬化性組成物は硬化性に優れ、当該硬化性組成物を硬化して得られる硬化物は、金属やガラスに対して優れた密着性を有する。
化合物(B)としては、なかでも、得られる硬化物が高硬度と低硬化収縮性を兼ね備える点で、オキセタニル基1個と水酸基1個とを有する化合物(b)が好ましい。
前記化合物(b)は、例えば下記式(b-1)で表される。
HO−Rb−Y (b-1)
(式中、Rbは2価の炭化水素基、2価の複素環式基、又はこれらが単結合若しくは連結基を介して結合した2価の基を示し、Yはオキセタニル基を示す)
前記Rbとしては、上記Raと同様の例が挙げられる。前記Rbとしては、なかでも2価の炭化水素基が好ましく、特に好ましくは2価の脂肪族炭化水素基、最も好ましくは炭素数1〜18の直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基、とりわけ好ましくは炭素数1〜6の直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基である。
化合物(B)としては、下記式(b-1-1)で表される化合物(=化合物(b-1-1))を少なくとも含有することが好ましい。
Figure 2019151123
(化合物(C))
化合物(C)は下記式(c)で表される化合物であり、カチオン重合性モノマーである。尚、化合物(C)にはビニルエーテル基やオキセタニル基を含有する化合物は含まれない。化合物(C)を含む硬化性組成物は速硬化性を有し、当該硬化性組成物を硬化して得られる硬化物は、高硬度を有する。
Figure 2019151123
上記式(c)中、Xは単結合又は連結基を示す。前記連結基としては、例えば、二価の炭化水素基、炭素−炭素二重結合の一部又は全部がエポキシ化されたアルケニレン基、カルボニル基(−CO−)、エーテル結合(−O−)、エステル結合(−COO−)、カーボネート結合(−O−CO−O−)、アミド結合(−CONH−)、及びこれらが複数個連結した基等が挙げられる。
上記二価の炭化水素基としては、例えば、炭素数1〜18の直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基、炭素数3〜18の二価の脂環式炭化水素基等が挙げられる。炭素数1〜18の直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基としては、例えば、メチレン基、メチルメチレン基、ジメチルメチレン基、エチレン基、プロピレン基、トリメチレン基等が挙げられる。炭素数3〜18の二価の脂環式炭化水素基としては、例えば、1,2−シクロペンチレン基、1,3−シクロペンチレン基、シクロペンチリデン基、1,2−シクロヘキシレン基、1,3−シクロヘキシレン基、1,4−シクロヘキシレン基、シクロヘキシリデン基等のシクロアルキレン基(シクロアルキリデン基を含む)等が挙げられる。
上記炭素−炭素二重結合の一部又は全部がエポキシ化されたアルケニレン基(「エポキシ化アルケニレン基」と称する場合がある)におけるアルケニレン基としては、例えば、ビニレン基、プロペニレン基、1−ブテニレン基、2−ブテニレン基、ブタジエニレン基、ペンテニレン基、ヘキセニレン基、ヘプテニレン基、オクテニレン基等の炭素数2〜8の直鎖状又は分岐鎖状のアルケニレン基等が挙げられる。特に、上記エポキシ化アルケニレン基としては、炭素−炭素二重結合の全部がエポキシ化されたアルケニレン基が好ましく、より好ましくは炭素−炭素二重結合の全部がエポキシ化された炭素数2〜4のアルケニレン基である。
上記式(c)中のシクロヘキセンオキシド基には、置換基が結合していても良く、前記置換基としては、例えば、ハロゲン原子、C1-10アルキル基、C1-10アルコキシ基、C2-10アルケニルオキシ基(ビニルエーテル基は除く)、C6-14アリールオキシ基、C7-18アラルキルオキシ基、C1-10アシルオキシ基、C1-10アルコキシカルボニル基、C6-14アリールオキシカルボニル基、C7-18アラルキルオキシカルボニル基、エポキシ基含有基、C1-10アシル基、イソシアナート基、スルホ基、カルバモイル基、オキソ基等が挙げられる。
上記式(c)で表される化合物の代表的な例としては、(3,4,3’,4’−ジエポキシ)ビシクロヘキシル、ビス(3,4−エポキシシクロヘキシルメチル)エーテル、1,2−エポキシ−1,2−ビス(3,4−エポキシシクロヘキサン−1−イル)エタン、2,2−ビス(3,4−エポキシシクロヘキサン−1−イル)プロパン、1,2−ビス(3,4−エポキシシクロヘキサン−1−イル)エタンや、下記式(c-1)〜(c-8)で表される化合物等が挙げられる。尚、下記式(c-5)中のLは炭素数1〜8のアルキレン基(好ましくは、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、イソプロピレン基等の炭素数1〜3の直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基)を示す。また、下記式(c-5)(c-7)中のn1、n2は、それぞれ1〜30の整数を示す。
Figure 2019151123
化合物(C)としては、なかでも、上記式(c)で表され、式中のXがエステル結合を含む基である化合物(=化合物(c’))を少なくとも含有することが、高湿度環境下でも速やかに硬化して、金属やガラスに対する優れた密着性と高硬度とを有する硬化物を形成することができる点で好ましい。
(化合物(D))
化合物(D)は、脂環骨格又は非芳香族性複素環骨格に2個以上のビニルエーテル基が結合した化合物(D)であり、カチオン重合性モノマーである。尚、化合物(D)には水酸基を含有する化合物や、エポキシ基を含有する化合物は含まれない。化合物(D)を含む硬化性組成物は速硬化性を有し、当該硬化性組成物を硬化して得られる硬化物は、高硬度を有する。
化合物(D)としては、例えば下記式(d)で表される化合物が挙げられる。
d−(O−CH=CH2s (d)
(式中、Rdはs価の脂環式炭化水素基、s価の非芳香族性複素環式基、又はこれらが単結合若しくは連結基を介して結合したs価の基を示し、sは2以上の整数を示す)
前記s価の脂環式炭化水素基や非芳香族性複素環式基における、2価の脂環式炭化水素基や非芳香族性複素環式基としては、上記Raと同様の例が挙げられる。また、s価(s≧3)の脂環式炭化水素基や非芳香族性複素環式基としては、2価の脂環式炭化水素基や非芳香族性複素環式基の構造式から、(s−2)個の水素原子を除いた基が挙げられる。
前記s価の脂環式炭化水素基や非芳香族性複素環式基は置換基(例えば、炭素数1〜3のアルキル基等)を有していてもよい。
上記式(d)中のRdがs価の非芳香族性複素環式基である化合物(=化合物(d))としては、例えば、下記式(d-1)で表される化合物や下記式(d-2)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2019151123
また、上記式(d)中のRdがs価の脂環式炭化水素基である化合物(=化合物(d’))としては、例えば、シクロヘキサンジビニルエーテル、シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル等が挙げられる。
化合物(D)としては、なかでも、非芳香族性複素環骨格に2個以上のビニルエーテル基が結合した化合物及び/又は脂環骨格に2個以上のビニルエーテル基が結合した化合物を含有することが好ましく、特に、非芳香族性複素環骨格に2個以上のビニルエーテル基が結合した化合物を少なくとも含有することが好ましい。
化合物(D)としては、特に、前記化合物(d)を少なくとも含有することが好ましく、とりわけ上記式(d-1)で表される化合物及び/又は上記式(d-2)で表される化合物を少なくとも含有することが好ましい。
(化合物(E))
化合物(E)は、オキセタニル基を2個以上有する化合物である。尚、化合物(E)には水酸基を含有する化合物や、エポキシ基を含有する化合物、ビニルエーテル基を含有する化合物は含まれない。化合物(E)を含む硬化性組成物は硬化性に優れ、当該硬化性組成物を硬化して得られる硬化物は、金属やガラスに対して優れた密着性を有する。
化合物(E)としては、例えば下記式(e)で表される化合物が挙げられる。
e−(Y)t (e)
(式中、Reはt価の有機基を示し、Yはオキセタニル基を示す。tは2以上の整数を示す)
前記Reにおけるt価の有機基にはt価の炭化水素基、t価の複素環式基、及びこれらの2以上が単結合又は連結基を介して結合したt価の基が含まれる。
前記t価の炭化水素基及びt価の複素環式基としては、上記Raにおける2価の炭化水素基や2価の複素環式基、及びこれらに対応するt価の基が挙げられる。前記連結基としては、上記Raにおける連結基と同様の例が挙げられる。前記連結基としては、なかでも、エーテル結合が好ましい。これらの基は置換基を有していてもよく、置換基としてはRaにおける炭化水素基が有していてもよい置換基と同様の例が挙げられる。
前記tは2以上の整数を示し、例えば2〜5の整数、好ましくは2である。
化合物(E)としては、なかでも、オキセタニル基を2個有する化合物(例えば、上記式(e)中のtが2である化合物)を少なくとも含有することが好ましく、特に、下記式(e-1)で表される化合物及び/又は下記式(e-2)で表される化合物を含有することが好ましい。
Figure 2019151123
化合物(E)としては、例えば、「アロンオキセタンOXT−221」、「アロンオキセタンOXT−121」(以上、東亞合成(株)製)等の市販品を使用することができる。
(その他のカチオン重合性モノマー)
本発明のモノマー混合物は、上記化合物(A)〜(E)以外にも他のカチオン重合性モノマーを1種又は2種以上含有していてもよい。
他のカチオン重合性モノマーとしては、カチオン重合性基(例えば、ビニルエーテル基、オキセタニル基、及びエポキシ基から選択される基)を2個以上有するモノマー、すなわち多官能のカチオン重合性モノマーが、硬化性に優れる点で好ましく、例えば以下の化合物が挙げられる。
(1)脂環式エポキシ基を3個以上有する化合物
(2)脂環式エポキシ基とグリシジルエーテル基を有する化合物
(3)グリシジルエーテル基を2個以上有する化合物
(4)エチレンオキシド基を2個以上有する化合物
(5)脂肪族炭化水素基又は脂環式炭化水素基に2個以上のビニルエーテル基が結合した化合物
上記脂環式エポキシ基を3個以上有する化合物(1)としては、例えば、下記式(1-1)、(1-2)で表される化合物が挙げられる。式中のn3〜n8は、それぞれ1〜30の整数を示す。
Figure 2019151123
上記脂環式エポキシ基とグリシジルエーテル基を有する化合物(2)としては、例えば、下記式(2-1)で表される化合物が挙げられる。
Figure 2019151123
上記グリシジルエーテル基を2個以上有する化合物(3)としては、例えば、ビスフェノールA型エポキシ化合物、ビスフェノールF型エポキシ化合物、ビフェノール型エポキシ化合物、フェノールノボラック型エポキシ化合物、クレゾールノボラック型エポキシ化合物等の芳香族エポキシ化合物;水素化ビスフェノールA型エポキシ化合物、水素化ビスフェノールF型エポキシ化合物、水素化ビフェノール型エポキシ化合物、水素化フェノールノボラック型エポキシ化合物、水素化クレゾールノボラック型エポキシ化合物等の脂環式エポキシ化合物;下記式(3-1)〜(3-5)で表される化合物、トリメチロールエタントリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールテトラグリシジルエーテル、グリセリントリグリシジルエーテル、ジペンタエリスリトールヘキサグリシジルエーテル等の脂肪族エポキシ化合物が挙げられる。
Figure 2019151123
上記エチレンオキシド基を2個以上有する化合物(4)としては、例えば、下記式(4-1)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2019151123
式(4-1)中、R"は、p価のアルコールの構造式からp個の水酸基を除いた基(p価の有機基)であり、p、n9はそれぞれ自然数を表す。p価のアルコール[R"(OH)p]としては、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)−1−ブタノール等の多価アルコール(炭素数1〜15の多価アルコール等)等が挙げられる。pは1〜6が好ましく、n9は1〜30が好ましい。pが2以上の場合、それぞれの[ ]内(外側の角括弧内)の基におけるn9は同一でもよく異なっていてもよい。上記式(4-1)で表される化合物としては、具体的には、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)−1−ブタノールの1,2−エポキシ−4−(2−オキシラニル)シクロヘキサン付加物[例えば、商品名「EHPE3150」((株)ダイセル製)等]等が挙げられる。
上記脂肪族炭化水素基又は脂環式炭化水素基に2個以上のビニルエーテル基が結合した化合物(5)としては、例えば、1,4−ブタンジオールジビニルエーテル、エチレングリコールジビニルエーテル、ジエチレングリコールジビニルエーテル、トリエチレングリコ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等が挙げられる。
(モノマー混合物、及びその製造方法)
本発明のモノマー混合物は、2種以上のカチオン重合性モノマーからなるモノマー混合物であって、前記カチオン重合性モノマーとして、化合物(A)、化合物(B)、及び化合物(C)を少なくとも含有する。
本発明のモノマー混合物は、カチオン重合性モノマーとして、化合物(A)、化合物(B)、及び化合物(C)以外にも、上述の化合物(D)及び/又は化合物(E)を含有することができる。
前記化合物(A)と化合物(B)と化合物(C)の合計含有量は、モノマー混合物全量(又は、モノマー混合物に含まれるカチオン重合性モノマー全量)の50重量%以上であり、なかでも、高湿度環境下での硬化性に特に優れる点で、55重量%以上が好ましく、特に好ましくは60重量%以上、最も好ましくは65重量%以上である。また、前記化合物(A)と化合物(B)と化合物(C)の合計含有量は、モノマー混合物全量(又は、モノマー混合物に含まれるカチオン重合性モノマー全量)の90重量%以下であることが、高湿度環境下での硬化性に特に優れる点で好ましく、特に好ましくは85重量%以下、最も好ましくは80重量%以下、とりわけ好ましく75重量%以下である。
また、本発明のモノマー混合物において、化合物(A)の含有量[A]と化合物(B)の含有量[B]は、下記式(1)を満たす。
A/(A+B)≧0.3 (1)
すなわち、化合物(A)と化合物(B)の合計含有量[A+B]における、化合物(A)の含有量[A]の占める割合は0.3以上である。
尚、上記式(1)により算出される値、若しくは化合物(A)と化合物(B)の合計含有量[A+B]における、化合物(A)の含有量[A]の占める割合は、高湿度環境下での硬化性に特に優れる点で0.5以上が好ましく、特に好ましくは0.7以上、最も好ましくは0.8以上、とりわけ好ましくは0.85以上である。また、金属やガラスに対する密着性に特に優れる点で、1.0未満であることが好ましく、特に好ましくは0.95以下、最も好ましくは0.90以下である。
前記化合物(A)と化合物(B)の合計含有量[A+B]は、モノマー混合物全量(又は、モノマー混合物に含まれるカチオン重合性モノマー全量)の例えば20〜55重量%であり、金属やガラスに対する密着性に特に優れる点で30重量%を超え、55重量%以下が好ましく、特に好ましくは32〜55重量%である。また、金属やガラスに対する密着性に特に優れると共に、高湿度環境下での硬化性に特に優れる点で、最も好ましくは32重量%以上、40重量%未満である、とりわけ好ましくは32〜38重量%である。
前記化合物(A)の含有量[A]は、モノマー混合物全量(又は、モノマー混合物に含まれるカチオン重合性モノマー全量)の例えば10〜45重量%であり、金属やガラスに対する密着性に特に優れる点で15〜40重量%が好ましく、特に好ましくは20〜40重量%、最も好ましくは25〜35重量%、とりわけ好ましくは25重量%を超え、35重量%以下である。
前記化合物(a-1-1)の含有量は、モノマー混合物全量(又は、モノマー混合物に含まれるカチオン重合性モノマー全量)の例えば10〜45重量%であり、金属やガラスに対する密着性に特に優れる点で15〜40重量%が好ましく、特に好ましくは20〜40重量%、最も好ましくは25〜35重量%、とりわけ好ましくは25重量%を超え、35重量%以下である。
更に、水酸基を含有するカチオン重合性モノマーの合計含有量は、モノマー混合物全量(又は、モノマー混合物に含まれるカチオン重合性モノマー全量)の例えば20〜55重量%であることが金属やガラスに対する密着性に特に優れる点で好ましく、より好ましくは23〜45重量%、更に好ましくは25重量%を超え、45重量%以下、特に好ましくは30〜45重量%、最も好ましくは30重量%以上、40重量%未満である。
前記化合物(B)の含有量[B]は、モノマー混合物全量(又は、モノマー混合物に含まれるカチオン重合性モノマー全量)の例えば1〜15重量%であり、高湿度環境下での硬化性に特に優れる点で1〜10重量%が好ましく、特に好ましくは2重量%以上、10重量%未満、最も好ましくは2〜8重量%、とりわけ好ましくは3〜8重量%である。
前記化合物(b-1-1)の含有量は、モノマー混合物全量(又は、モノマー混合物に含まれるカチオン重合性モノマー全量)の例えば1〜15重量%であり、高湿度環境下での硬化性に特に優れる点で1〜10重量%が好ましく、特に好ましくは2重量%以上、10重量%未満、最も好ましくは2〜8重量%、とりわけ好ましくは3〜8重量%である。
前記化合物(C)の含有量は、モノマー混合物全量(又は、モノマー混合物に含まれるカチオン重合性モノマー全量)の例えば15〜45重量%であり、高湿度環境下での硬化性に特に優れる点で20〜45重量%が好ましく、特に好ましくは25〜45重量%、最も好ましくは30〜40重量%である。
前記化合物(c’)の含有量は、モノマー混合物全量(又は、モノマー混合物に含まれるカチオン重合性モノマー全量)の例えば15〜45重量%であり、高湿度環境下での硬化性に特に優れる点で20〜45重量%が好ましく、特に好ましくは25〜45重量%、最も好ましくは30〜40重量%である。
前記化合物(D)の含有量は、モノマー混合物全量(又は、モノマー混合物に含まれるカチオン重合性モノマー全量)の例えば1〜10重量%であり、金属やガラスに対する密着性に特に優れる点で1〜8重量%が好ましく、特に好ましくは2〜7重量%、最も好ましくは3〜6重量%である。
前記化合物(d)の含有量は、モノマー混合物全量(又は、モノマー混合物に含まれるカチオン重合性モノマー全量)の例えば1〜10重量%であり、金属やガラスに対する密着性に特に優れる点で1〜8重量%が好ましく、特に好ましくは2〜7重量%、最も好ましくは3〜6重量%である。
前記式(d-1)で表される化合物と式(d-2)で表される化合物の合計含有量は、モノマー混合物全量(又は、モノマー混合物に含まれるカチオン重合性モノマー全量)の例えば1〜10重量%であり、金属やガラスに対する密着性に特に優れる点で1〜8重量%が好ましく、特に好ましくは2〜7重量%、最も好ましくは3〜6重量%である。
前記化合物(E)の含有量は、モノマー混合物全量(又は、モノマー混合物に含まれるカチオン重合性モノマー全量)の例えば15〜40重量%であり、高湿度環境下での硬化性に特に優れる点で15〜35重量%が好ましく、特に好ましくは20〜35重量%、最も好ましくは25〜35重量%、とりわけ好ましくは30〜35重量%である。
前記式(e-1)で表される化合物と式(e-2)で表される化合物の合計含有量は、モノマー混合物全量(又は、モノマー混合物に含まれるカチオン重合性モノマー全量)の例えば15〜40重量%であり、高湿度環境下での硬化性に特に優れる点で15〜35重量%が好ましく、特に好ましくは20〜35重量%、最も好ましくは25〜35重量%、とりわけ好ましくは30〜35重量%である。
前記式(e-1)で表される化合物の含有量は、モノマー混合物全量(又は、モノマー混合物に含まれるカチオン重合性モノマー全量)の例えば15〜40重量%であり、高湿度環境下での硬化性に特に優れる点で15〜35重量%が好ましく、特に好ましくは20〜35重量%、最も好ましくは25〜35重量%、とりわけ好ましくは30〜35重量%である。
オキセタニル基及び/又はエポキシ基を有するカチオン重合性モノマーの含有量(特に、前記化合物(B)と化合物(C)と化合物(E)の合計含有量)は、モノマー混合物全量(又は、モノマー混合物に含まれるカチオン重合性モノマー全量)の例えば50〜90重量%であり、より好ましくは55〜90重量%、特に好ましくは55〜85重量%、最も好ましくは60〜85重量%である。
ビニルエーテル基を有するカチオン重合性モノマーの含有量(特に、前記化合物(A)と化合物(D)の合計含有量)は、モノマー混合物全量(又は、モノマー混合物に含まれるカチオン重合性モノマー全量)の例えば10〜50重量%であり、より好ましくは15〜45重量%、特に好ましくは20重量%を超え、45重量%以下、最も好ましくは25〜45重量%である。
本発明のモノマー混合物全量における、化合物(A)、化合物(B)、化合物(C)、化合物(D)、及び化合物(E)の合計含有量の占める割合は、例えば75重量%以上、好ましくは80重量%以上、特に好ましくは85重量%以上、最も好ましくは90重量%以上、とりわけ好ましくは95重量%以上である。従って、本発明のモノマー混合物全量における、化合物(A)、化合物(B)、化合物(C)、化合物(D)、及び化合物(E)以外のカチオン重合性モノマー(例えば、上記その他のカチオン重合性モノマー)の含有量(2種以上含有する場合はその総量)の占める割合は、例えば25重量%以下、好ましくは20重量%以下、特に好ましくは15重量%以下、最も好ましくは10重量%以下、とりわけ好ましくは5重量%以下である。
本発明のモノマー混合物は、上記化合物(A)、化合物(B)、化合物(C)と、必要に応じて他のモノマーを、自公転式撹拌脱泡装置、ホモジナイザー、プラネタリーミキサー、ロールミル、ビーズミル等の一般的に知られる混合用機器を使用して均一に混合することにより製造することができる。尚、各成分は、同時に混合してもよいし、逐次混合してもよい。
上記構成を有するモノマー混合物に硬化触媒を混合すると硬化性組成物が得られる。このようにして得られる硬化性組成物は、高湿度環境下でも優れた硬化性を有し、紙やプラスチックはもちろん、ガラスや金属に対しても、優れた密着性を有する硬化物を形成することができる。従って、本発明のモノマー混合物は、前記のような特性を有する硬化組成物の原料として有用である。
[硬化性組成物]
本発明の硬化性組成物は、上記モノマー混合物と硬化触媒を含有する。
上記モノマー混合物の含有量は、本発明の硬化性組成物全量(100重量%)の、例えば50〜99.9重量%、好ましくは70〜98重量%である。
前記硬化触媒には、公知乃至慣用の光カチオン重合開始剤、及び光ラジカル重合開始剤が含まれる。本発明の硬化性組成物は、硬化触媒として少なくとも光カチオン重合開始剤を含有することが好ましい。また、光カチオン重合開始剤と共に光ラジカル重合開始剤を含有しても良く、これにより、硬化性組成物の硬化反応をより効率よく進行させることができる場合があり、得られる硬化物の硬度が向上する場合がある。
前記光カチオン重合開始剤としては、例えば、ジアゾニウム塩系化合物、ヨードニウム塩系化合物、スルホニウム塩系化合物、ホスホニウム塩系化合物、セレニウム塩系化合物、オキソニウム塩系化合物、アンモニウム塩系化合物、臭素塩系化合物等が挙げられる。本発明においては、例えば、商品名「CPI−101A」、「CPI−100P」、「CPI−110P」(以上、サンアプロ(株)製)、商品名「CYRACURE UVI−6990」、「CYRACURE UVI−6992」(以上、ダウ・ケミカル社製)、商品名「UVACURE1590」(ダイセル・オルネクス(株)製)、商品名「CD−1010」、「CD−1011」、「CD−1012」(以上、米国サートマー製);商品名「イルガキュア−264」(BASF社製)、商品名「CIT−1682」(日本曹達(株)製)、商品名「PHOTOINITIATOR 2074」(ローディアジャパン(株)製)等の市販品を好ましく使用することができる。これらは、1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
前記光ラジカル重合開始剤としては、例えば、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、ジエトキシアセトフェノン、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、1−(4−ドデシルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、4−(2−ヒドロキシエトキシ)−フェニル(2−ヒドロキシ−2−プロピル)ケトン、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルホリノプロパン−1−オン、ベンゾイン、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−n−ブチルエーテル、ベンゾインフェニルエーテル、ベンジルジメチルケタール、ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、ベンゾイル安息香酸メチル、4−フェニルベンゾフェノン−4−メトキシベンゾフェノン、チオキサンソン、2−クロロチオキサンソン、2−メチルチオキサンソン、2,4−ジメチルチオキサンソン、イソプロピルチオキサンソン、2,4−ジクロロチオキサンソン、2,4−ジエチルチオキサンソン、2,4−ジイソプロピルチオキサンソン、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、メチルフェニルグリオキシレート、ベンジル、カンファーキノン等が挙げられる。本発明においては、例えば、商品名「イルガキュア−184」、「イルガキュア−127」、「イルガキュア−149」、「イルガキュア−261」、「イルガキュア−369」、「イルガキュア−500」、「イルガキュア−651」、「イルガキュア−754」、「イルガキュア−784」、「イルガキュア−819」、「イルガキュア−907」、「イルガキュア−1116」、「イルガキュア−1173」、「イルガキュア−1664」、「イルガキュア−1700」、「イルガキュア−1800」、「イルガキュア−1850」、「イルガキュア−2959」、「イルガキュア−4043」、「ダロキュア−1173」、「ダロキュア−MBF」(BASF社製)等の市販品を好ましく使用することができる。これらは、1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
光カチオン重合開始剤の使用量は、モノマー混合物100重量部に対して、例えば0.1〜20重量部が好ましく、より好ましくは0.5〜10重量部、さらに好ましくは1〜10重量部である。
また、硬化触媒として光ラジカル重合開始剤を光カチオン重合開始剤と共に使用する場合、光ラジカル重合開始剤の使用量は、モノマー混合物100重量部に対して、0.1〜5重量部が好ましく、特に好ましくは0.5〜3重量部、最も好ましくは0.5〜2重量部である。
本発明の硬化性組成物は更に溶剤を含有しても良いが、溶剤を含有しないこと、若しくは溶剤の含有量を抑制することが、乾燥性を向上することができる点、溶剤により劣化し易い基材にも適用可能となる点、及び溶剤の揮発による臭気の発生を防止することができる点で好ましく、溶剤の含有量は硬化性組成物全量(100重量%)の10重量%以下が好ましく、より好ましくは5重量%以下、特に好ましくは1重量%以下である。
本発明の硬化性組成物はモノマー混合物と硬化触媒以外にも必要に応じて他の成分を含有していても良い。他の成分としては、例えば、周知慣用の増感剤(例えば、アクリジン化合物、ベンゾフラビン類、ペリレン類、アントラセン類、チオキサントン化合物類、レーザ色素類等)、増感助剤、表面調整剤(レベリング剤等)、消泡剤、酸化防止剤、アミン類等の安定化剤、シランカップリング剤、充填剤、難燃剤等が挙げられる。
特に、本発明の硬化性組成物をUV−LEDを照射して硬化させる用途に使用する場合には、増感剤、及び必要に応じて増感助剤を含有することが、硬化触媒の紫外線光吸収率を向上して硬化性を向上することができる点で好ましく、これらの含有量(2種以上含有する場合はその総量)は、モノマー混合物100重量部に対して、例えば0.05〜10重量部、好ましくは0.1〜5重量部である。
また、増感剤としては、例えば、下記式(f-1)で表される化合物と下記式(f-2)で表される化合物を併用すると、得られる硬化物の着色を極めて低く抑制しつつ、硬化性を向上することができる点で好ましく、これらの化合物の併用割合[式(f-1)で表される化合物/式(f-2)で表される化合物;重量比]は、例えば0.01〜1.0、好ましくは0.1〜0.5、特に好ましくは0.2〜0.5である。尚、下記式(f-1)で表される化合物としては、例えば商品名「アントラキュアー UVS−1331」(川崎化成工業(株)製)を使用することができる。また、下記式(f-2)で表される化合物としては、例えば商品名「アントラキュアー UVS−581」(川崎化成工業(株)製)を使用することができる。
Figure 2019151123
本発明の硬化性組成物を紫外線硬化型インクジェット用インクのカラーインクとして使用する場合は、更に色材を含有することが好ましい。色材には顔料及び染料が含まれる。尚、色材を含有しない場合は、クリアインクとして使用することができる。
(顔料)
顔料としては、一般に顔料として知られている色材であって、硬化性組成物中に分散可能なものであれば、特に制限なく使用することができる。顔料の平均粒子径は、例えば300nm以下であることが吐出性、インク飛翔性、及び印字再現性に優れる点で好ましい。
顔料は、発色・着色性に加えて、磁性、蛍光性、導電性、又は誘電性等を併せて有するものであってもよい。この場合には、画像に様々な機能を付与することができる。
使用可能な顔料としては、例えば、土製顔料(例えば、オーカー、アンバー等)、ラピスラズリ、アズライト、白亜、胡粉、鉛白、バーミリオン、ウルトラマリン、ビリジャン、カドミウムレッド、炭素顔料(例えば、カーボンブラック、カーボンリファインド、カーボンナノチューブ等)、金属酸化物顔料(例えば、鉄黒、コバルトブルー、酸化亜鉛、二酸化チタン、酸化クロム、酸化鉄等)、金属硫化物顔料(例えば、硫化亜鉛等)、金属硫酸塩、金属炭酸塩(例えば、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等)、金属ケイ酸塩、金属リン酸塩、金属粉末(例えば、アルミニウム粉末、ブロンズ粉末、亜鉛粉末等)等の無機顔料;不溶性アゾ顔料(例えば、モノアゾイエロー、モノアゾレッド、モノアゾバイオレット、ジスアゾイエロー、ジスアゾオレンジ、ピラゾロン顔料等)、溶性アゾ顔料(例えば、アゾイエローレーキ、アゾレーキレッド等)、ベンズイミダゾロン顔料、β−ナフトール顔料、ナフトールAS顔料、縮合アゾ顔料、キナクリドン顔料(例えば、キナクリドンレッド、キナクリドンマゼンタ等)、ペリレン顔料(例えば、ペリレンレッド、ペリレンスカーレット等)、ペリノン顔料(例えば、ペリノンオレンジ等)、イソインドリノン顔料(例えば、イソインドリノンイエロー、イソインドリノンオレンジ等)、イソインドリン顔料(例えば、イソインドリンイエロー等)、ジオキサジン顔料(例えば、ジオキサジンバイオレット等)、チオインジゴ顔料、アントラキノン顔料、キノフタロン顔料(例えば、キノフタロンイエロー等)、金属錯体顔料、ジケトピロロピロール顔料、フタロシアニン顔料(例えば、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン等)、染料レーキ顔料等の有機顔料;無機蛍光体や有機蛍光体等の蛍光顔料等が挙げられる。これらは1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
(染料)
前記染料としては、例えば、ニトロアニリン系、フェニルモノアゾ系、ピリドンアゾ系、キノフタロン系、スチリル系、アントラキノン系、ナフタルイミドアゾ系、ベンゾチアゾリルアゾ系、フェニルジスアゾ系、チアゾリルアゾ系染料等が挙げられる。これらは1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
色材の含有量(2種以上含有する場合はその総量)は、モノマー混合物100重量部に対して、例えば0.5〜20重量部、好ましくは1〜15重量部である。
本発明の硬化性組成物を紫外線硬化型インクジェット用インクとして使用する場合は、上記色材と共に分散剤を含有することが、分散剤の分散性を向上する上で好ましい。分散剤としては、例えば、ノニオン系界面活性剤、イオン系界面活性剤、帯電剤、高分子系分散剤(例えば、商品名「Solsperse24000」、「Solsperse32000」、以上アビシア社製、「アジスパーPB821」、「アジスパーPB822」、「アジスパーPB824」、「アジスパーPB881」、「アジスパーPN411」、「アジスパーPN411」、以上、味の素ファインテクノ(株)製)等が挙げられる。これらは1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
上記分散剤の含有量は、色材100重量部に対して、例えば1〜50重量部、好ましくは3〜30重量部、特に好ましくは5〜10重量部である。
本発明の硬化性組成物の表面張力(30℃、1気圧下における)は、例えば10〜50mN/mである。また、本発明の硬化性組成物の粘度[25℃、せん断速度100(1/s)における]は、例えば1〜1000mPa・s、好ましくは1〜500mPa・s、特に好ましくは1〜100mPa・s、最も好ましくは1〜50mPa・s、とりわけ好ましくは1〜30mPa・sである。そのため、本発明の硬化性組成物は流動性に優れ、例えばインクジェット印刷機を用いて吐出する場合は吐出性に優れる。
本発明の硬化性組成物は、高湿度環境下(例えば湿度50〜90%RH、好ましくは湿度65〜90%RH、特に好ましくは湿度70〜90%RH、最も好ましくは湿度75〜90%RH、とりわけ好ましくは80〜90%RH)でも、また、空気中等の酸素存在下においても、紫外線を照射することにより速やかに硬化して硬化物を形成することができる。そのため、紫外線硬化型インクジェット用インクとして使用した場合は、滲みや臭気の発生を防止することができ、印字品質に優れたインク被膜を形成することができる。
前記紫外線の光源としては、光を照射することにより、硬化性組成物中に酸を発生させることができる光源であれば良く、例えば、UV−LED、低、中、又は高圧水銀ランプのような水銀ランプ、水銀キセノンランプ、メタルハライドランプ、タングステンランプ、アーク灯、エキシマランプ、エキシマレーザ、半導体レーザ、YAGレーザ、レーザと非線形光学結晶とを組み合わせたレーザシステム、高周波誘起紫外線発生装置等を使用することができる。紫外線照射量(積算光量)は、例えば10〜5000mJ/cm2である。
本発明の硬化性組成物は、紫外線を照射した後は、更に加熱処理を施しても良い。加熱処理を施すことにより、硬化度をより一層向上させることができる。加熱処理を施す場合、加熱温度は40〜200℃程度であり、加熱時間は1分〜15時間程度である。また、紫外線を照射した後に、室温(20℃)で1〜48時間程度静置することでも硬化度を向上させることができる。
本発明の硬化性組成物は、幅広い基材に対して優れた密着性を有する硬化物を形成することができる。本発明の硬化性組成物の硬化物は、例えば、プラスチック(例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート(PET)、塩化ビニル樹脂、ポリカーボネート、ABS樹脂等)、天然ゴム、ブチルゴム、発泡体(例えば、ポリウレタン、ポリクロロプレンゴム等)、木材、織布、不織布、布、紙(例えば、上質紙、グラシン紙、クラフト紙、和紙等)、シリコンウェハ、セラミック等、及びこれらの複合体等はもちろんのこと、ガラス、金属(例えば、アルミニウム箔、銅箔、SUS板等)に対しても優れた密着性を示す。そのため、従来、ガラスや金属に硬化物を密着させるためには、ガラスや金属の表面に前処理(例えば、プライマー処理等)を施す必要があったが、本発明の硬化性組成物を使用する場合は前処理を施す必要がなく、直接ガラスや金属に塗布し、硬化させることで密着性に優れた硬化物が形成できるので、極めて作業性に優れる。
従って、本発明の硬化性組成物は、紫外線硬化型インクジェット用インク材料、接着剤、コーティング剤(若しくは、塗料)、封止材、土木建築材料、積層板等の電気電子部品、フォトレジスト、ソルダーレジスト、多層配線板用層間構成材、絶縁材料、コンクリート建造物の補修材、注型用材料、シーラント、光造形用材料、レンズや光導波路等の光学材料等として好適に使用することができる。
本発明の硬化性組成物を、例えば紫外線硬化型インクジェット用インクとして使用すれば、高湿度環境下でも、被印刷物を特に限定することなく、且つ臭気の発生を抑制しつつ、非常に高精度で、高硬度のインク被膜を形成することができる。
[硬化物]
本発明の硬化物は、カチオン重合性モノマーを含む硬化性組成物の硬化物である。本発明の硬化物は基材に対する密着性に優れ、紙やプラスチック基材に対して優れた密着性を示すのはもちろん、密着性向上のための表面加工処理(例えば、プライマー処理等)が施されていない金属やガラス基材に対しても優れた密着性を示す。
本発明の硬化物の、紙基材、プラスチック基材、金属基材、及びガラス基材に対する密着性は、JIS K 5600−5−6に準拠したクロスカット法による6段階分類試験において、例えば分類0〜2である。
本発明の硬化物を形成する硬化性組成物に含まれるカチオン重合性モノマーとしては、2種以上のカチオン重合性モノマーが含まれていても良く、なかでも、極めて優れた基材密着性を示す点で、上記モノマー混合物を含有することが好ましい。
本発明の硬化物を形成する硬化性組成物は、前記カチオン重合性モノマーと共に硬化触媒を含有することが好ましい。
前記硬化性組成物としては、特に、上述の本発明の硬化性組成物が好ましい。従って、本発明の硬化物は、好ましくは、上述の本発明の硬化性組成物の硬化物である。
[成形物、及びその製造方法]
本発明の成形物は、上記硬化性組成物の硬化物から成る。本発明の成形物は、上記硬化性組成物を、インクジェット方式で吐出し、その後、吐出された硬化性組成物を硬化させる工程を経て、製造することができる。
成形物の形状、厚みは、用途に応じて適宜調整することができる。
上記硬化性組成物は速硬化性を有するため、成形物(例えば、三次元の成形物)の形成に用いると、所望の形状の成形物を、容易且つ効率よく製造することができる。
本発明の成形物は上記硬化性組成物の硬化物から成り、金属やガラスに対する密着性に特に優れる。
[構造物、及びその製造方法]
本発明の構造物は、基材表面に上記硬化性組成物の硬化物を備えた構成を有する。当該構造物は、例えば、上記硬化性組成物を、基材表面にインクジェット方式で吐出し、その後、吐出された硬化性組成物を硬化させる工程を経て、製造することができる。
硬化物の形状、厚みは、用途に応じて適宜調整することができる。
基材としては、上述の基材を特に制限なく使用することができる。本発明の構造物は、上記硬化性組成物を用いて形成されるため、基材に対して(紙やプラスチックはもちろん、金属やガラスに対しても)優れた密着性を有し、基材に対する密着性は、クロスカット法(JIS K 5600−5−6に準拠)による6段階分類試験において、例えば分類0〜2である。
また、上記硬化性組成物は速硬化性を有するため、構造物(例えば、基材表面に、上記硬化性組成物の硬化物から成る印字や塗膜を有する構造物)を、効率よく製造することができる。
更に、上記硬化性組成物の硬化物は金属やガラスに対する密着性に特に優れるため、基材表面にプライマー処理等の表面加工処理を施す必要がなく、得られる構造物は、基材と硬化物の間にプライマー処理等の表面加工処理層を有さないものであってよい。
以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
実施例1
表1(単位は重量部)に記載の処方通りに各成分を混合して、インクを得た。得られたインクの25℃、せん断速度100(1/s)における粘度を、E型粘度計(商品名「VISCOMETER TV-25」、東機産業(株)製)を用いて測定したところ、12mPa・sであった。
実施例2〜19、比較例1〜2
下記表(単位は重量部)に記載の通りに処方を変更した以外は実施例1と同様にしてインクを得た。
(高湿度環境下における硬化性評価)
実施例及び比較例で得られたインクをガラス板(商品名「S9112」、松浪硝子工業(株)製)又はアルミニウム板(商品名「A1050P」、アズワン(株)製)上にバーコーター(♯4)を用いて塗布し(塗膜厚み:5μm)、24〜25℃、空気雰囲気、湿度50〜80%条件下で、光源としてLED照射器(商品名「UV-LED PROCESSOR LSS-05」、CCR社製)を使用して365nmの光(照度:1.5W/cm2)を照射[1回の照射量(露光量)を1J/cm2とし、タック性がなくなるまで繰り返し照射]し、照射回数により硬化性を評価した。
(ガラス及び金属に対する密着性評価)
実施例及び比較例で得られたインクをガラス板(商品名「S9112」、松浪硝子工業(株)製)又はアルミニウム板(商品名「A1050P」、アズワン(株)製)上にバーコーター(♯4)を用いて塗布し(塗膜厚み:5μm)、24〜25℃、空気雰囲気、湿度50%RH又は70%RH条件下で、光照射(光源としてLED照射器(商品名「UV-LED PROCESSOR LSS-05」、CCR社製)を使用して365nmの光をタック性がなくなるまで照射)を施して硬化物/基材積層体(1)を得た。
また、同様の方法で得られた硬化物/基材積層体(1)にポストベーク(オーブンを使用して、120℃の温度で10分間加熱処理)を施して硬化物/基材積層体(2)を得た。
JIS K 5600−5−6の「クロスカット法」に準拠した方法で、得られた硬化物/基材積層体(1)、(2)の密着性を評価した。
具体的には、カッターナイフを使用して、硬化物/基材積層体を硬化物面側から縦横方向に切断して基材に達するような6個のクロスカット(切断片)を形成した。
そして、粘着テープ(商品名「ニチバンテープ1号」、ニチバン(株)製)をクロスカット上に貼り付けて引き剥がし、下記基準に従って6段階に分類して密着性を評価した。
<6段階分類>
0:カットの縁が完全に滑らかで、どの格子の目にもはがれがない。
1:カットの交差点における塗膜の小さなはがれあり。クロスカット部分で影響を受けるのは、明確に5%を上回ることはない。
2:塗膜がカットの縁に沿って、及び/又は交差点においてはがれている。クロスカット部分で影響を受けるのは明確に5%を超えるが15%を上回ることはない。
3:塗膜がカットの縁に沿って、部分的又は全面的に大はがれを生じており、及び/又は、格子の目のいろいろな部分が、部分的又は全面的にはがれている。クロスカット部分で影響を受けるのは、明確に15%を超えるが35%を上回ることはない。
4:塗膜がカットの縁に沿って、部分的又は全面的に大はがれを生じており、及び/又は数か所の格子の目が部分的又は全面的にはがれている。クロスカット部分で影響を受けるのは、明確に35%を上回ることはない。
5:分類4でも分類できないはがれ程度のいずれか。
結果を下記表にまとめて示す。
Figure 2019151123
Figure 2019151123
尚、表中の各成分を以下に説明する。
<モノマー>
ISBDVE:イソソルビドジビニルエーテル、商品名「ISB−DVE」、(株)ダイセル製
CHDMDVE:シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル
TEGDVE:トリエチレングリコールジビニルエーテル
HEVE:エチレングリコールモノビニルエーテル
2021P: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、商品名「セロキサイド2021P」、(株)ダイセル製
OXT101:3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタン、商品名「アロンオキセタン OXT−101」、東亞合成(株)製
OXT221:ビス[1−エチル(3−オキセタニル)]メチルエーテル、商品名「アロンオキセタン OXT−221」、東亞合成(株)製
<硬化触媒>
CPI110P:ジフェニル[4−(フェニルチオ)フェニル]スルホニウム ヘキサフルオロホスファートおよびチオジ−p−フェニレンビス(ジフェニルスルホニウム) ビス(ヘキサフルオロホスファート)の混合物(99.5/0.5)、商品名「CPI−110P」、サンアプロ(株)製
Irg184:1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、商品名「イルガキュア−184」、BASF社製
<増感剤>
UVS581:9,10−ジ(カプリロイルオキシ)アントラセン、商品名「アントラキュアー UVS−581」、川崎化成工業(株)製
UVS1331:9,10−ジブトキシアントラセン、商品名「アントラキュアー UVS−1331」、川崎化成工業(株)製
<色材>
Pigment Blue 15:4:銅フタロシアニン
Pigment Red 122:3,10−ジメチルキナクリドン
Pigment Yellow 155:2,2’−(1,4−フェニレン−ビス[イミノ(1−アセチル−2−オキソエタン−2,1−ジイル)アゾ])ビス(テレフタル酸ジメチル)
Pigment Black 7:カーボンブラック
Pigment White 6:二酸化チタン
<分散剤>
商品名「アジスパー」、高分子系顔料分散剤、味の素ファインテクノ(株)製
以上のまとめとして、本発明の構成及びそのバリエーションを以下に付記する。
[1] 2種以上のカチオン重合性モノマーからなるモノマー混合物であって、前記カチオン重合性モノマーとして、ビニルエーテル基と水酸基とを有する化合物(A)と、オキセタニル基と水酸基とを有する化合物(B)と、式(c)で表される化合物(C)を含有し、前記化合物(A)と化合物(B)と化合物(C)の合計含有量がモノマー混合物全量の50重量%以上であり、且つ前記化合物(A)の含有量[A]と化合物(B)の含有量[B]が下記式(1)を満たす、モノマー混合物。
A/(A+B)≧0.3 (1)
[2] 化合物(A)の含有量[A]が、モノマー混合物全量(又はモノマー混合物に含まれるカチオン重合性モノマー全量)の10〜45重量%である、[1]に記載のモノマー混合物。
[3] 化合物(a-1-1)の含有量が、モノマー混合物全量(又はモノマー混合物に含まれるカチオン重合性モノマー全量)の10〜45重量%である、[1]に記載のモノマー混合物。
[4] 化合物(B)が式(b-1-1)で表される化合物である、[1]〜[3]の何れか1つに記載のモノマー混合物。
[5] 化合物(B)の含有量[B]が、モノマー混合物全量(又はモノマー混合物に含まれるカチオン重合性モノマー全量)の1〜15重量%である、[1]〜[4]の何れか1つに記載のモノマー混合物。
[6] 式(b-1-1)で表される化合物の含有量[B]が、モノマー混合物全量(又はモノマー混合物に含まれるカチオン重合性モノマー全量)の1〜15重量%である、[1]〜[4]の何れか1つに記載のモノマー混合物。
[7] 化合物(C)の含有量が、モノマー混合物全量(又はモノマー混合物に含まれるカチオン重合性モノマー全量)の15〜45重量%である、[1]〜[6]の何れか1つに記載のモノマー混合物。
[8] 化合物(C)が、式(c)で表され、式中のXがエステル結合を含む基である化合物である、[1]〜[7]の何れか1つに記載のモノマー混合物。
[9] カチオン重合性モノマーとして、更に、脂環骨格又は非芳香族性複素環骨格に2個以上のビニルエーテル基が結合した化合物(D)(水酸基を有する化合物は除く)を、モノマー混合物全量の1〜10重量%含有する、[1]〜[8]の何れか1つに記載のモノマー混合物。
[10] カチオン重合性モノマーとして、式(d-1)で表される化合物及び/又は式(d-2)で表される化合物を、モノマー混合物全量の1〜10重量%含有する、[1]〜[8]の何れか1つに記載のモノマー混合物。
[11] カチオン重合性モノマーとして、更に、オキセタニル基を2個以上有する化合物(E)(水酸基を有する化合物は除く)を、モノマー混合物全量の15〜40重量%含有する、[1]〜[10]の何れか1つに記載のモノマー混合物。
[12] [1]〜[11]の何れか1つに記載のモノマー混合物と硬化触媒とを含有する硬化性組成物。
[13] 増感剤、又は増感剤と増感助剤とを含有する[12]に記載の硬化性組成物。
[14] 色材を含有する、[12]又は[13]に記載の硬化性組成物。
[15] 分散剤を含有する、[12]〜[14]の何れか1つに記載の硬化性組成物。
[16] 紫外線硬化型インクジェット用インクである、[12]〜[15]の何れか1つに記載の硬化性組成物。
[17] コーティング剤である、[12]〜[15]の何れか1つに記載の硬化性組成物。
[18] 接着剤である、[12]〜[15]の何れか1つに記載の硬化性組成物。
[19] [12]〜[18]の何れか1つに記載の硬化性組成物の硬化物。
[20] カチオン重合性モノマーを含む硬化性組成物の硬化物であって、紙基材、プラスチック基材、金属基材、及びガラス基材に対する密着性が、JIS K 5600−5−6に準拠したクロスカット法による6段階分類試験において分類0〜2である硬化物。
[21] カチオン重合性モノマーを含む硬化性組成物が、[12]〜[15]の何れか1つに記載の硬化性組成物である、[20]に記載の硬化物。
[22] [19]〜[21]の何れか1つに記載の硬化物から成る成形物。
[23] [16]に記載の硬化性組成物を、インクジェット方式で吐出し、その後、吐出された硬化性組成物を硬化させる工程を経て、前記硬化性組成物の硬化物から成る成形物を得る、成形物の製造方法。
[24] 基材表面に[19]〜[21]の何れか1つに記載の硬化物を備えた構造物。
本発明のモノマー混合物は、紫外線硬化型インクジェット用インク、コーティング剤、接着剤等として有用な硬化性組成物の原料として有用である。
本発明のモノマー混合物に硬化触媒を配合して得られる硬化性組成物を、紫外線硬化型インクジェット用インクとして使用すれば、低粘度で吐出性に優れ、高湿度下でも、金属やガラスの表面に直接塗布し、その後硬化させることにより、非常に高精度で、密着性に優れるインク被膜を形成することができる。

Claims (15)

  1. 2種以上のカチオン重合性モノマーからなるモノマー混合物であって、前記カチオン重合性モノマーとして、ビニルエーテル基と水酸基とを有する化合物(A)と、オキセタニル基と水酸基とを有する化合物(B)と、下記式(c)
    Figure 2019151123
    (式中、Xは単結合又は連結基を示す)
    で表される化合物(C)を含有し、前記化合物(A)と化合物(B)と化合物(C)の合計含有量がモノマー混合物全量の50重量%以上であり、且つ前記化合物(A)の含有量[A]と化合物(B)の含有量[B]が下記式(1)を満たす、モノマー混合物。
    A/(A+B)≧0.3 (1)
  2. カチオン重合性モノマーとして、更に、脂環骨格又は非芳香族性複素環骨格に2個以上のビニルエーテル基が結合した化合物(D)(水酸基を有する化合物は除く)を、モノマー混合物全量の1〜10重量%含有する、請求項1に記載のモノマー混合物。
  3. カチオン重合性モノマーとして、更に、オキセタニル基を2個以上有する化合物(E)(水酸基を有する化合物は除く)を、モノマー混合物全量の15〜40重量%含有する、請求項1又は2に記載のモノマー混合物。
  4. 請求項1〜3の何れか1項に記載のモノマー混合物と硬化触媒とを含有する硬化性組成物。
  5. 増感剤、又は増感剤と増感助剤とを含有する請求項4に記載の硬化性組成物。
  6. 色材を含有する、請求項4又は5に記載の硬化性組成物。
  7. 分散剤を含有する、請求項4〜6の何れか1項に記載の硬化性組成物。
  8. 紫外線硬化型インクジェット用インクである、請求項4〜7の何れか1項に記載の硬化性組成物。
  9. コーティング剤である、請求項4〜7の何れか1項に記載の硬化性組成物。
  10. 接着剤である、請求項4又は5に記載の硬化性組成物。
  11. 請求項4〜10の何れか1項に記載の硬化性組成物の硬化物。
  12. カチオン重合性モノマーを含む硬化性組成物の硬化物であって、紙基材、プラスチック基材、金属基材、及びガラス基材に対する密着性が、JIS K 5600−5−6に準拠したクロスカット法による6段階分類試験において分類0〜2である硬化物。
  13. 請求項11又は12に記載の硬化物から成る成形物。
  14. 請求項8に記載の硬化性組成物を、インクジェット方式で吐出し、その後、吐出された硬化性組成物を硬化させる工程を経て、前記硬化性組成物の硬化物から成る成形物を得る、成形物の製造方法。
  15. 基材表面に請求項11又は12に記載の硬化物を備えた構造物。
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