WO2022092283A1 - 活性エネルギー線硬化型組成物、水系エマルジョン組成物、積層体およびコーティング剤組成物 - Google Patents

活性エネルギー線硬化型組成物、水系エマルジョン組成物、積層体およびコーティング剤組成物 Download PDF

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    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2333/00Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Derivatives of such polymers
    • C08J2333/04Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Derivatives of such polymers esters
    • C08J2333/06Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Derivatives of such polymers esters of esters containing only carbon, hydrogen, and oxygen, the oxygen atom being present only as part of the carboxyl radical
    • C08J2333/10Homopolymers or copolymers of methacrylic acid esters
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2201/00Properties
    • C08L2201/54Aqueous solutions or dispersions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2203/00Applications
    • C08L2203/16Applications used for films

Definitions

  • the present invention relates to an active energy ray-curable composition, an aqueous emulsion composition, a laminate and a coating agent composition. More specifically, an aqueous emulsion composition having excellent storage stability at room temperature and high temperature and having a high non-volatile content, particularly an aqueous emulsion composition obtained by forcibly emulsifying an active energy ray-curable composition, and a coating agent composition.
  • an aqueous emulsion composition having excellent storage stability at room temperature and high temperature and having a high non-volatile content, particularly an aqueous emulsion composition obtained by forcibly emulsifying an active energy ray-curable composition, and a coating agent composition.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2020-182985 filed in Japan on October 30, 2020 and Japanese Patent Application No. 2021-146647 filed in Japan on September 9, 2021. And the contents are used here.
  • Urethane (meth) acrylates obtained by reacting diol compounds such as polyester diols and polyether diols, diisocyanate compounds such as isophorone diisocyanate and diphenylmethane diisocyanate, and hydroxyl group-containing (meth) acrylates such as hydroxyethyl acrylate are active energy ray-curable resins. It is known as, and is used for applications such as woodwork paints and plastic coating agents.
  • Such urethane (meth) acrylates generally have a high viscosity. Therefore, when using it, it is diluted with an organic solvent or a reactive diluent to adjust the viscosity before coating, and then irradiated with active energy rays such as ultraviolet rays to form a cured coating film.
  • active energy rays such as ultraviolet rays
  • it becomes a problem under VOC regulations regarding air pollution, working environment, fire risk, etc. in recent years.
  • diluting with a reactive diluent a large amount of the reactive diluent may be required to reduce the viscosity, and there is a problem that it is difficult to obtain sufficient physical characteristics of the coating film.
  • Patent Document 1 a carboxy group and an alkylene glycol chain-containing urethane (meth) acrylate are produced under no solvent, the carboxyl group of the urethane (meth) acrylate is neutralized, and then water is further added to emulsify the urethane (meth) acrylate.
  • a mold active energy ray-curable resin composition has been proposed.
  • Patent Document 2 proposes a forced emulsification type active energy ray-curable aqueous emulsion composition in which a polyfunctional acrylate compound and a photopolymerization initiator are dispersed in an aqueous medium in the presence of an emulsifier.
  • Patent Document 3 a forced emulsification type emulsion comprising a mono- or polypentaerythritol (meth) acrylate, a urethane poly (meth) acrylate compound, and a photopolymerization initiator dispersed in water in the presence of a reactive surfactant. Covering material compositions have been proposed.
  • Patent Document 1 since it is a self-emulsifying type, it is difficult to perform high non-volatile differentiation with low viscosity, and therefore, there is a difficulty in drying property at the time of forming a coating film.
  • the storage stability of the liquid at high temperature and the freeze-thaw stability are not considered.
  • the flexibility of the coating film is not taken into consideration.
  • the present invention is a forced emulsification type, has a high non-volatile content, is excellent in storage stability at room temperature and high temperature, is excellent in freeze-thaw stability, and is used as a substrate for a coating film when coated. It is an object of the present invention to provide an active energy ray-curable composition, an aqueous emulsion composition, a laminate and a coating agent composition having excellent adhesion and water resistance.
  • One embodiment of the present invention includes the following configurations.
  • Energy ray curable composition [2] The active energy ray-curable composition according to [1], wherein the content of the surfactant (B1) is 50% by weight or more with respect to the total mass of the surfactant. [3] The active energy ray-curable composition according to [1] or [2], wherein the surfactant (B1) has a polyoxyalkylene chain in the structure.
  • the active energy ray-curable composition according to any one of [1] to [3], wherein the surfactant (B1) is urethane (meth) acrylate.
  • a surfactant (B2) (however, excluding the surfactant (B1)) is contained, and the surfactant (B2) is a surfactant represented by the following general formula (1).
  • the active energy ray-curable composition according to any one of [1] to [4].
  • XO- (Y1O) m- (Y2O) n -SO 3 Z ... (1) (However, X is a functional group having a double bond.
  • Y1 and Y2 are alkylene groups, and Y1 and Y2 are different groups.
  • Z is a counterion.
  • M is an integer of 1 or more.
  • n is an integer greater than or equal to 0.
  • [6] The active energy ray-curable composition according to any one of [1] to [5], further containing the photopolymerizable compound (A).
  • [7] The active energy ray-curable composition according to [6], wherein the photopolymerizable compound (A) contains a (meth) acrylate monomer (A1).
  • A1 The active energy ray-curable composition according to [6], wherein the photopolymerizable compound (A) contains a urethane (meth) acrylate (A2) (however, the surfactant (B1) is excluded). ..
  • a pencil which is an aqueous emulsion composition containing an active energy ray-curable composition and is measured under a 1 kg load according to the method of JIS K 5600-5-4 of a coating film formed under the following conditions.
  • An aqueous emulsion composition having a hardness of 2H or more.
  • aqueous emulsion composition is applied to the surface of an easily adhesive polyethylene terephthalate film having a thickness of 125 ⁇ m with a bar coater, dried at 100 ° C. for 2 minutes, and then irradiated with ultraviolet rays so that the integrated light amount becomes 450 mJ / cm 2 with a high-pressure mercury lamp. And cure to form a coating film with a film thickness of 10 ⁇ m.
  • the present invention is a forced emulsification type, has a high non-volatile content, has excellent storage stability at room temperature and high temperature, has excellent freeze-thaw stability, and has adhesion and water resistance of the coating film to a substrate when coated.
  • an active energy ray-curable composition an aqueous emulsion composition, a laminate and a coating agent composition having excellent properties.
  • (meth) acrylic means acrylic or methacrylic.
  • (Meta) acryloyl means acryloyl or metachloroyl.
  • (meth) acrylate is meant acrylate or methacrylate.
  • the number average molecular weight is a number average molecular weight in terms of standard polystyrene molecular weight, and is measured, for example, by a method based on the hydroxyl value measured according to JIS K 1577 or by high performance liquid chromatography.
  • a high performance liquid chromatograph (“ACQUITY APC system” manufactured by Waters) has columns: ACQUITY APC XT 450 ⁇ 1, ACQUITY APC XT 200 ⁇ 1, ACQUITY APC XT 45 ⁇ 2. It is measured by using four books in series. The weight average molecular weight is a weight average molecular weight converted to a standard polystyrene molecular weight.
  • a high performance liquid chromatograph (“ACQUITY APC system” manufactured by Waters) has columns: ACQUITY APC XT 450 ⁇ 1, ACQUITY APC XT 200 ⁇ . It is measured by using one ACQUITY APC XT 45 x 2 in series.
  • "-" indicating a numerical range is used to mean that the numerical values described before and after the numerical range are included as the lower limit value and the upper limit value.
  • the active energy ray-curable composition of the present invention contains two or more kinds of surfactants. At least one of the surfactants contained in the active energy ray-curable composition of the present invention is a surfactant (B1) having two or more reactive groups (hereinafter, also simply referred to as "surfactant (B1)". .).
  • the active energy ray-curable composition of the present invention can be suitably used for a forced emulsification type aqueous emulsion composition.
  • the surfactant preferably contains at least a surfactant (B1) and further contains a surfactant (B2) other than the surfactant (B1).
  • surfactant (B1) In the present invention, when at least one of two or more kinds of surfactants is a surfactant (B1) having two or more reactive groups, a uniform emulsion composition having a small particle size can be obtained. ..
  • the surfactant (B1) not only assists emulsification, but also greatly contributes to post-emulsification stability, especially freeze-thaw stability.
  • the surfactant (B1) is water-soluble or water-dispersible. "Water-soluble" means that a uniform appearance can be maintained when an aqueous solution having a concentration of 10% by weight is used.
  • Water dispersibility refers to a state in which the particle size (median diameter) is less than 100 nm when a 10% by weight aqueous dispersion is used.
  • the particle size (median diameter) is measured using a laser scattering / diffraction device (manufactured by HORIBA, Ltd .; LA950V2).
  • the reactive group of the surfactant (B1) a functional group having a double bond can be exemplified, and a (meth) acryloyl group or an allyl group is preferable.
  • the main chain structure of the surfactant (B1) is not limited as long as it has two or more reactive groups.
  • the surfactant (B1) preferably has a hydrophilic group in the molecule.
  • the hydrophilic group is preferably a nonionic group, more preferably a polyoxyalkylene chain, and even more preferably a polyoxyethylene chain.
  • polyvinyl alcohol acrylic (meth) acrylate, urethane (meth) acrylate, polyester (meth) acrylate, and polyether (meth) acrylate having two or more functional groups having a double bond
  • acrylic (meth) acrylate urethane (meth) acrylate
  • polyester (meth) acrylate polyester (meth) acrylate
  • polyether (meth) acrylate having two or more functional groups having a double bond can be exemplified.
  • urethane (meth) acrylates that are water-soluble or water-dispersible and have two or more functional groups having a double bond have a hydrophilicity in the urethane bond and are easy to control molecular design.
  • urethane (meth) acrylate satisfying these conditions include reaction products of polyisocyanate (b1), hydroxyl group-containing (meth) acrylate (b2) and polyoxyethylene group-containing compound (b3).
  • polyisocyanate (b1) examples include aromatic polyisocyanates, aliphatic polyisocyanates, alicyclic polyisocyanates, trimer compounds of these polyisocyanates or higher multimer compounds, and allophanate-type polys.
  • examples thereof include isocyanates, bullet-type polyisocyanates, adduct-type polyisocyanates, and water-dispersed polyisocyanates.
  • aromatic polyisocyanate examples include tolylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, polyphenylmethane polyisocyanate, modified diphenylmethane diisocyanate, xylylene diisocyanate, tetramethylxylylene diisocyanate, phenylenedi isocyanate, and naphthalene diisocyanate.
  • aliphatic polyisocyanate include pentamethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, trimethylhexamethylene diisocyanate, lysine diisocyanate, and lysine triisocyanate.
  • alicyclic polyisocyanate examples include hydrogenated diphenylmethane diisocyanate, hydrogenated xylylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, and norbornene diisocyanate.
  • These polyisocyanates (b1) may be used alone or in combination of two or more.
  • aliphatic diisocyanis such as hexamethylene diisocyanate, trimethylhexamethylene diisocyanate, and lysine diisocyanate, hydrogenated diphenylmethane diisocyanate, hydrogenated xylylene diisocyanate, isophoron diisocyanis, norbonen diisocyanate, etc.
  • the alicyclic diisocyanate, or a trimer compound of these polyisocyanates, an allophanate type polyisocyanate, a bullet type polyisocyanis, or an adduct type polyisocyanate is preferable, and more preferably, a hexamethylene diisocyanate trimeric compound or hexamethylene diisocyanate.
  • Hexamethylene diisocyanate is a trimer compound, isophoron diisocyanis, and hydrogenated xylylene diisocyanate because of its excellent flexibility and low crystallinity.
  • the hydroxyl group-containing (meth) acrylate (b2) may have one, two, or three or more ethylenically unsaturated groups.
  • Examples of the hydroxyl group-containing (meth) acrylate having one ethylenically unsaturated group include 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 2-hydroxybutyl (meth) acrylate, and 4-hydroxy.
  • Hydroxyalkyl (meth) acrylates such as butyl (meth) acrylates and 6-hydroxyhexyl (meth) acrylates, 2-hydroxyethylacryloyl phosphate, 2- (meth) acryloyloxyethyl-2-hydroxypropylphthalate, caprolactone-modified 2- Hydroxyethyl (meth) acrylate, dipropylene glycol (meth) acrylate, fatty acid-modified-glycidyl (meth) acrylate, polyethylene glycol mono (meth) acrylate, polypropylene glycol mono (meth) acrylate, 2-hydroxy-3- (meth) acrylic.
  • Leyloxypropyl (meth) acrylate can be exemplified.
  • the hydroxyl group-containing (meth) acrylate having two ethylenically unsaturated groups include glycerindi (meth) acrylate and 2-hydroxy-3-acryloyl-oxypropylmethacrylate.
  • the hydroxyl group-containing (meth) acrylate having three or more ethylenically unsaturated groups include pentaerythritol tri (meth) acrylate, caprolactone-modified pentaerythritol tri (meth) acrylate, and ethylene oxide-modified pentaerythritol tri (meth) acrylate.
  • Examples thereof include dipentaerythritol penta (meth) acrylate, caprolactone-modified dipentaerythritol penta (meth) acrylate, and ethylene oxide-modified dipentaerythritol penta (meth) acrylate.
  • the hydroxyl group-containing (meth) acrylate (b2) one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
  • a hydroxyl group-containing (meth) acrylate containing one ethylenically unsaturated group is preferable, and 2-hydroxyethyl (meth) acrylate and 2-hydroxypropyl (meth) are preferable.
  • hydroxyalkyl (meth) acrylate having 2 to 4 carbon atoms such as 4-hydroxybutyl (meth) acrylate, polyethylene glycol mono (meth) acrylate, polypropylene glycol mono (meth) acrylate are more preferable, and 2-hydroxyethyl (2-hydroxyethyl). Meta) acrylate and polyethylene glycol mono (meth) acrylate are more preferable.
  • a hydroxyl group-containing (meth) acrylate having three or more ethylenically unsaturated groups is preferable, and pentaerythritol tri (meth) acrylate and dipentaerythritol penta (meth) acrylate are more preferable. Pentaerythritol penta (meth) acrylates are even more preferred.
  • the polyoxyethylene group-containing compound (b3) examples include polyethylene glycol.
  • the carboxy group-containing polyol (b4) is preferably an aliphatic polyhydroxycarboxylic acid, more preferably a diol monocarboxylic acid having a molecular weight of 100 to 200 or a neutralized salt thereof, and particularly preferably dimethylolbutanoic acid or dimethylolbutanoic acid. It is methylolpropionic acid, more preferably dimethylolbutanoic acid.
  • the carboxy group derived from the carboxy group-containing polyol (b4) is partially or completely neutralized by a base and becomes a neutralized salt to become hydrophilic.
  • the weight average molecular weight of the surfactant (B1) is preferably 500 or more, more preferably 1,000 or more. When the weight average molecular weight of the surfactant (B1) is at least the above lower limit value, the cured coating film is less likely to become brittle.
  • the weight average molecular weight of the surfactant (B1) is preferably 50,000 or less, more preferably 20,000 or less. When the weight average molecular weight of the surfactant (B1) is not more than the upper limit value, the viscosity becomes appropriate and easy to handle, and the hardness of the cured coating film is improved.
  • the lower and upper limits of the weight average molecular weight of the surfactant (B1) can be arbitrarily combined, and for example, 500 to 50,000 is preferable, and 1,000 to 20,000 is more preferable.
  • the weight average molecular weight of the surfactant (B1) is urethane (meth) acrylate
  • the weight average molecular weight is preferably 500 or more, more preferably 1,000 or more, and particularly preferably 2,000 or more.
  • the weight average molecular weight of the urethane (meth) acrylate is at least the above lower limit value, the cured coating film is less likely to become brittle.
  • the weight average molecular weight of the urethane (meth) acrylate is preferably 50,000 or less, more preferably 20,000 or less.
  • the weight average molecular weight of the urethane (meth) acrylate is not more than the upper limit value, the viscosity becomes appropriate and easy to handle, and the hardness of the cured coating film is improved.
  • the lower and upper limits of the weight average molecular weight of the surfactant (B1) can be arbitrarily combined, and for example, 500 to 50,000 is preferable, and 1,000 to 20,000 is more preferable.
  • the surfactant (B2) is a surfactant other than the surfactant (B1), and is preferably a surfactant having one reactive group.
  • the surfactant further contains the surfactant (B2) in addition to the surfactant (B1), it becomes easy to obtain a uniform emulsion having a small particle size.
  • the surfactant (B2) is preferably a surfactant having one functional group having a double bond.
  • the functional group is preferably a (meth) acryloyl group or an allyl group.
  • the surfactant (B2) preferably has a linear structure, and more preferably has a linear polyoxyalkylene chain.
  • As the alkylene group of the linear polyoxyalkylene chain an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms is preferable. It is more preferable that the surfactant (B2) has a functional group having a double bond and the other having a hydrophilic group among both ends of the straight-chain polyoxyalkylene chain.
  • As the hydrophilic group an ionic group (cationic, anionic or amphoteric) is preferable, anionic is more preferable, and a sulfonic acid base is particularly preferable.
  • the surfactant (B2) a surfactant having one radically reactive unsaturated bond in the molecule is preferable from the viewpoint of obtaining a uniform aqueous emulsion composition having a smaller particle size, and the following general formula (B2) is preferable.
  • the surfactant represented by 1) is more preferable.
  • Y1 and Y2 are independently alkylene groups, and Y1 and Y2 are different groups.
  • Z is a counterion.
  • M is an integer of 1 or more.
  • n is an integer greater than or equal to 0.
  • the functional group having a double bond of X is preferably a (meth) acryloyl group or an allyl group.
  • Y1 and Y2 are preferably alkylene groups having 2 to 4 carbon atoms.
  • m is preferably 2 or more, more preferably 3 or more.
  • the upper limit of m is preferably 30 or less, more preferably 20 or less, still more preferably 10 or less.
  • n is preferably 1 or more, more preferably 2 or more.
  • the upper limit of n is preferably 30 or less, more preferably 20 or less, still more preferably 10 or less.
  • the Z is preferably NH 4+ and Na + , and particularly preferably NH 4+ .
  • Examples of the surfactant (B2) include (meth) acrylate-based surfactants, allyl-based surfactants, maleic acid-based surfactants, and itaconic acid-based surfactants. Specifically, sulfoethyl methacrylate sodium salt, sulfoethyl methacrylate ammonium salt, allyl group-containing polyoxyethylene nonylphenyl ether sulfonate, polyoxyethylene lauryl ether maleic acid ester, polyoxyethylene lauryl ether methacrylate ester, polyoxy. Examples thereof include ethylene nonylphenyl ether acrylic acid ester and allyl group-containing polyoxyethylene nonylphenyl ether. Only one of these may be used, or two or more thereof may be used in combination.
  • the active energy ray-curable composition of the present invention preferably further contains the photopolymerizable compound (A).
  • the photopolymerizable compound (A) include (meth) acrylate monomer (A1), urethane (meth) acrylate (A2) (excluding the surfactant (B1)), acrylic (meth) acrylate, and polyester. Examples thereof include (meth) acrylate and polyether (meth) acrylate.
  • the photopolymerizable compound (A) preferably contains a (meth) acrylate monomer (A1) because of its low viscosity and easy phase inversion emulsification without a solvent.
  • the photopolymerizable compound (A) one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
  • a high-viscosity compound such as urethane acrylate is phase-emulsified under no solvent, it is preferable to use a low-viscosity compound such as (meth) acrylate monomer (A1) in combination.
  • a low-viscosity compound such as (meth) acrylate monomer (A1) may be added at the time of production of urethane acrylate or the like, in which case the compound acts as a diluent.
  • the (meth) acrylate monomer (A1) for example, a monofunctional (meth) acrylate monomer, a bifunctional (meth) acrylate monomer, and a trifunctional or higher (meth) acrylate monomer can be exemplified.
  • the monofunctional (meth) acrylate monomer include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, 2-methoxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, and 2-hydroxypropyl (meth) acrylate.
  • bifunctional (meth) acrylate monomer examples include ethylene glycol di (meth) acrylate, diethylene glycol di (meth) acrylate, tetraethylene glycol di (meth) acrylate, polyethylene glycol di (meth) acrylate, and propylene glycol di (meth).
  • acid diglycidyl ester di (meth) acrylate, hydroxypivalic acid-modified neopentyl glycol di (meth) acrylate, and 2- (meth) acryloyloxyethyl acid phosphate diester examples thereof include acid diglycidyl ester di (meth) acrylate, hydroxypivalic acid-modified neopentyl glycol di (meth) acrylate, and 2- (meth) acryloyloxyethyl acid phosphate diester.
  • trifunctional or higher functional (meth) acrylate monomer examples include trimethylolpropane tri (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, and tri (meth) acryloyloxyethoxytrimethylolpropane.
  • the (meth) acrylate monomer (A1) a trifunctional or higher functional (meth) acrylate monomer is preferable, and a tetrafunctional or higher functional (meth) acrylate monomer is more preferable, and a pentafunctional (penticular) acrylate monomer is more preferable in that a high-hardness coating film can be easily obtained.
  • the above (meth) acrylate monomer is more preferable.
  • dipentaerythritol pentaacrylate and dipentaerythritol hexaacrylate are preferable.
  • the hydroxyl value of these trifunctional or higher (meth) acrylate monomers is usually 0 to 300 mgKOH / g.
  • the hydroxyl value of the trifunctional or higher (meth) acrylate monomer is preferably 5 mgKOH / g or more, more preferably 10 mgKOH / g or more, further preferably 20 mgKOH / g or more, particularly preferably 30 mgKOH / g or more, and 35 mgKOH / g or more. Most preferred.
  • the hydroxyl value is at least the above lower limit value, the hydrophilicity is enhanced and the storage stability, particularly the freeze-thaw stability is improved.
  • the hydroxyl value of the trifunctional or higher (meth) acrylate monomer is preferably 150 mgKOH / g or less, more preferably 130 mgKOH / g or less, further preferably 125 mgKOH / g or less, particularly preferably 100 mgKOH / g or less, and 60 mgKOH / g.
  • the following are the most preferable.
  • the hydroxyl value is not more than the upper limit, the storage stability and hardness at high temperature are improved.
  • the lower and upper limits of the hydroxyl value of the trifunctional or higher (meth) acrylate monomer can be arbitrarily combined, for example, 5 to 150 mgKOH / g is preferable, 10 to 130 mgKOH / g is more preferable, and 20 to 125 mgKOH / g is further preferable. , 30-100 mgKOH / g is particularly preferable, and 35-60 mgKOH / g is most preferable.
  • a monofunctional (meth) acrylate monomer is preferable in that a coating film having excellent flexibility can be easily obtained, and a phenoxyethyl (meth) acrylate is preferable in that an emulsifying property and flexibility are excellent.
  • Acrylate and isobornyl (meth) acrylate are particularly preferable.
  • the photopolymerizable compound (A) preferably contains urethane (meth) acrylate (A2) (however, excluding the surfactant (B1)) from the viewpoint that a coating film having excellent flexibility can be easily obtained.
  • Urethane (meth) acrylate (A2) is water-insoluble and non-aqueous dispersible. "Water-insoluble and non-water-dispersible” means that both of the above definitions of "water-soluble” and “water-dispersible” do not apply.
  • Examples of the urethane (meth) acrylate (A2) include reaction products of polyisocyanate, polyol and hydroxyl group-containing (meth) acrylate, and reaction products of polyisocyanate and hydroxyl group-containing (meth) acrylate. Among these, reaction products of polyisocyanate, polyol and hydroxyl group-containing (meth) acrylate are preferable because a flexible coating film can be obtained.
  • reaction products of polyisocyanate (a1), polyester polyol (a2) and hydroxyl group-containing (meth) acrylate (a3) are particularly preferable from the viewpoint of coating film toughness.
  • Polyisocyanate (a1) examples include aromatic polyisocyanates, aliphatic polyisocyanates, alicyclic polyisocyanates, trimer compounds of these polyisocyanates or higher multimer compounds, and allophanate-type polys. Examples thereof include isocyanates, bullet-type polyisocyanates, adduct-type polyisocyanates, and water-dispersed polyisocyanates.
  • aromatic polyisocyanate examples include tolylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, polyphenylmethane polyisocyanate, modified diphenylmethane diisocyanate, xylylene diisocyanate, tetramethylxylylene diisocyanate, phenylenedi isocyanate, and naphthalene diisocyanate.
  • aliphatic polyisocyanate include pentamethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, trimethylhexamethylene diisocyanate, lysine diisocyanate, and lysine triisocyanate.
  • alicyclic polyisocyanate examples include hydrogenated diphenylmethane diisocyanate, hydrogenated xylylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, and norbornene diisocyanate. These polyisocyanates (a1) may be used alone or in combination of two or more.
  • aliphatic diisocyanates such as hexamethylene diisocyanate, trimethylhexamethylene diisocyanate, and lysine diisocyanate, hydrogenated diphenylmethane diisocyanate, hydrogenated xylylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, and norbonene diisocyanate are used because they cause less yellowing.
  • the alicyclic diisocyanate such as is preferable, isophorone diisocyanate, hydrogenated diphenylmethane diisocyanate, and hydrogenated xylylene diisocyanate are preferable, and isophorone diisocyanate is more preferable in that the coating film is excellent in flexibility and low crystallinity.
  • Hydrohydrated xylylene diisocyanate Hydrohydrated xylylene diisocyanate.
  • polyester polyol (a2) There are three types of polyester polyol (a2): a condensation polymer of a polyhydric alcohol and a polyvalent carboxylic acid, a ring-opened polymer of a cyclic ester compound, and a polyhydric alcohol, a polyvalent carboxylic acid, and a cyclic ester compound. It is preferably at least one selected from the group consisting of reactants depending on the components, and a condensed polymer of a polyhydric alcohol and a polyvalent carboxylic acid is particularly preferable from the viewpoint of freedom of composition.
  • the polyhydric alcohol may be a divalent alcohol or a trihydric or higher alcohol.
  • the divalent alcohol include aliphatic diols, alicyclic diols, and aromatic diols.
  • the aliphatic diol include ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, trimethylene glycol, 1,4-tetramethylene diol, 1,3-tetramethylene diol, and 2-methyl-1,3-trimethylene.
  • Examples thereof include diol, 1,5-pentamethylene diol, neopentyl glycol, 1,6-hexamethylene diol, 3-methyl-1,5-pentamethylene diol, and 2,4-diethyl-1,5-pentamethylene diol. ..
  • Examples of the alicyclic diol include 1,2-cyclohexanedimethanol, 1,3-cyclohexanedimethanol, 1,4-cyclohexanedimethanol, spiroglycol, tricyclodecanedimethanol, adamantandiol, 2,2,4. , 4-Tetramethyl-1,3-cyclobutanediol can be exemplified.
  • aromatic diol examples include bisphenols (bisphenol A, bisphenol B, bisphenol E, etc.), 4,4'-thiodiphenol, 4,4'-methylenediphenol, 4,4'-dihydroxybiphenyl, o-.
  • aromatic diol examples include dihydroxybenzene, m-dihydroxybenzene, p-dihydroxybenzene, 2,5-naphthalenediol, p-xylenediol, and ethylene oxide adducts and propylene oxide adducts thereof.
  • trihydric or higher alcohols include glycerin, trimethylolpropane, trimethylolethane, and sugar alcohols (xylitol, sorbitol, etc.). These polyhydric alcohols may be used alone or in combination of two or more.
  • dihydric alcohols are preferable, and aliphatic diols are preferable from the viewpoint of the flexibility of the coating film, and ethylene glycol, 1,6-hexamethylene diol, and 1,5-pentamethylene diol are more preferable. They are 1,4-tetramethylene diol, 3-methyl-1,5-pentamethylene diol, and 2-methyl-1,3-trimethylene diol.
  • polyvalent carboxylic acid examples include aliphatic dicarboxylic acids, alicyclic dicarboxylic acids, aromatic dicarboxylic acids, trivalent or higher aromatic carboxylic acids, and ester-forming derivatives of these polyvalent carboxylic acids.
  • aliphatic dicarboxylic acid examples include malonic acid, maleic acid, fumaric acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, and dodecandionic acid.
  • Examples of the alicyclic dicarboxylic acid include 1,3-cyclopentanedicarboxylic acid, 1,2-cyclopentanedicarboxylic acid, 1,3-cyclopentanedicarboxylic acid, and 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid.
  • Examples of the aromatic dicarboxylic acid include terephthalic acid, isophthalic acid, orthophthalic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, and p-phenylenedicarboxylic acid.
  • Examples of the trivalent or higher aromatic carboxylic acid include trimellitic acid, pyromellitic acid, and trimesic acid.
  • the ester-forming derivative of a polyvalent carboxylic acid is a compound derived from a polyvalent carboxylic acid capable of forming an ester by reaction with a polyvalent alcohol, and is, for example, a carboxylate, a carboxylic acid anhydride, or a carboxylic acid halogen. Examples of the product and the carboxylic acid ester can be given. These polyvalent carboxylic acids may be used alone or in combination of two or more.
  • an aliphatic dicarboxylic acid, an aromatic dicarboxylic acid, and an ester-forming derivative thereof are preferable from the viewpoint of contributing to adhesion to a substrate, and adipic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, and these are preferable.
  • the ester-forming derivatives of the above are more preferable, and adipic acid, isophthalic acid, and ester-forming derivatives thereof are more preferable, and isophthalic acid and ester-forming derivatives of isophthalic acid are particularly preferable from the viewpoint of the flexibility of the coating film.
  • the polyester polyol (a2) preferably contains a component derived from at least one of isophthalic acid and an ester-forming derivative of isophthalic acid.
  • cyclic ester compound examples include propiolactone, ⁇ -methyl- ⁇ -valerolactone, and ⁇ -caprolactone. These cyclic ester compounds may be used alone or in combination of two or more.
  • the polyester polyol (a2) has too many hydroxyl groups, gelation tends to occur easily during the reaction.
  • the number of hydroxyl groups of the polyester polyol (a2) is preferably 2 to 5, more preferably 2 to 3, and is particularly preferably 2 from the viewpoint of excellent flexibility of the coating film and adhesion to the substrate. It is an individual.
  • the number average molecular weight of the polyester polyol (a2) is preferably 300 or more, more preferably 350 or more, and even more preferably 400 or more. When the number average molecular weight of the polyester polyol (a2) is at least the above lower limit value, the flexibility of the coating film and the adhesion to the substrate are improved.
  • the number average molecular weight of the polyester polyol (a2) is preferably 10,000 or less, more preferably 5,000 or less, still more preferably 2,500 or less. When the number average molecular weight of the polyester polyol (a2) is not more than the upper limit, the curability is improved.
  • the lower and upper limits of the number average molecular weight of the polyester polyol (a2) can be arbitrarily combined, and for example, 300 to 10,000 is preferable, 350 to 5,000 is more preferable, and 400 to 2,500 is further preferable.
  • the method for producing the polyester polyol (a2) is not particularly limited.
  • a mixture of a polyhydric alcohol and a polyvalent carboxylic acid and a catalyst are charged in a reactor, heated to, for example, 150 to 260 ° C., and an esterification reaction or transesterification is carried out while distilling off water or methanol as a by-product.
  • the polyester polyol (a2) can be obtained.
  • a cyclic ester compound may be used instead of the mixture of the polyhydric alcohol and the polyvalent carboxylic acid, and both the mixture of the polyhydric alcohol and the polyvalent carboxylic acid and the cyclic ester compound may be used.
  • an ester-forming derivative of the polyvalent carboxylic acid may be used instead of the polyvalent carboxylic acid or in addition to the polyvalent carboxylic acid.
  • the hydroxyl group-containing (meth) acrylate (a3) may have one, two, or three or more ethylenically unsaturated groups.
  • Examples of the hydroxyl group-containing (meth) acrylate having one ethylenically unsaturated group include 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 2-hydroxybutyl (meth) acrylate, and 4-hydroxy.
  • Hydroxyalkyl (meth) acrylates such as butyl (meth) acrylates and 6-hydroxyhexyl (meth) acrylates, 2-hydroxyethylacryloyl phosphate, 2- (meth) acryloyloxyethyl-2-hydroxypropylphthalate, caprolactone-modified 2- Hydroxyethyl (meth) acrylate, dipropylene glycol (meth) acrylate, fatty acid-modified-glycidyl (meth) acrylate, polyethylene glycol mono (meth) acrylate, polypropylene glycol mono (meth) acrylate, 2-hydroxy-3- (meth) acrylic.
  • Leyloxypropyl (meth) acrylate can be exemplified.
  • the hydroxyl group-containing (meth) acrylate having two ethylenically unsaturated groups include glycerindi (meth) acrylate and 2-hydroxy-3-acryloyl-oxypropylmethacrylate.
  • the hydroxyl group-containing (meth) acrylate having three or more ethylenically unsaturated groups include pentaerythritol tri (meth) acrylate, caprolactone-modified pentaerythritol tri (meth) acrylate, and ethylene oxide-modified pentaerythritol tri (meth) acrylate.
  • dipentaerythritol penta (meth) acrylate examples thereof include dipentaerythritol penta (meth) acrylate, caprolactone-modified dipentaerythritol penta (meth) acrylate, and ethylene oxide-modified dipentaerythritol penta (meth) acrylate.
  • these hydroxyl group-containing (meth) acrylates (a3) one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
  • a hydroxyl group-containing (meth) acrylate containing one ethylenically unsaturated group is preferable, and 2-hydroxyethyl (meth) acrylate and 2-hydroxypropyl (meth) are preferable from the viewpoint of hydrophilicity and oil-based balance.
  • Hydroxyalkyl (meth) acrylates having 2 to 4 carbon atoms such as acrylates and 4-hydroxybutyl (meth) acrylates, polyethylene glycol mono (meth) acrylates, and polypropylene glycol mono (meth) acrylates are more preferable, and 2-hydroxyethyl (meth) acrylates are more preferable.
  • Acrylate polyethylene glycol mono (meth) acrylate is more preferable.
  • the hydroxyl group-containing (meth) acrylate (a3) preferably contains a polyoxyalkylene chain-containing compound.
  • a polyoxyalkylene chain-containing compound As the alkylene group of the polyoxyalkylene chain, an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms is preferable.
  • polyoxyalkylene chain-containing compound contained in the hydroxyl group-containing (meth) acrylate (a3) polyethylene glycol mono (meth) acrylate is particularly preferable.
  • Urethane (meth) acrylate (A2) is a reaction product obtained by further reacting polyisocyanate (a1), polyester polyol (a2) and hydroxyl group-containing (meth) acrylate (a3) with other components.
  • polyisocyanate (a1) polyisocyanate
  • polyester polyol (a2) polyol
  • hydroxyl group-containing (meth) acrylate (a3) with other components.
  • polyethylene glycol, a carboxy group-containing polyol, or the like may be used as other components for the purpose of adjusting the hydrophilicity.
  • the carboxy group-containing polyol is preferably an aliphatic polyhydroxycarboxylic acid, more preferably a diol monocarboxylic acid having a molecular weight of 100 to 200 or a neutralized salt thereof, and particularly preferably dimethylolbutanoic acid or dimethylolpropionic acid.
  • the urethane (meth) acrylate (A2) has an acid value.
  • the acid value of the urethane (meth) acrylate (A2) is preferably 0 mgKOH / g or more, more preferably 2 mgKOH / g or more, and even more preferably 4 mgKOH / g or more.
  • the acid value of the urethane (meth) acrylate (A2) is at least the lower limit of the above range, the emulsifying property and the emulsifying stability are improved.
  • the acid value of the urethane (meth) acrylate (A2) is preferably 50 mgKOH / g or less, more preferably 20 mgKOH / g or less, and even more preferably 10 mgKOH / g or less.
  • the acid value of the urethane (meth) acrylate (A2) is not more than the upper limit of the above range, the flexibility of the coating film is excellent.
  • the weight average molecular weight of the urethane (meth) acrylate (A2) is preferably 1,000 or more, more preferably 1,500 or more, and even more preferably 2,000 or more. When the weight average molecular weight of the urethane (meth) acrylate (A2) is at least the above lower limit, the flexibility and adhesion of the coating film are improved.
  • the weight average molecular weight of the urethane (meth) acrylate (A2) is preferably 100,000 or less, more preferably 50,000 or less, still more preferably 20,000 or less. When the weight average molecular weight of the urethane (meth) acrylate (A2) is not more than the upper limit, the emulsifying property and the emulsifying stability are excellent.
  • the lower and upper limits of the weight average molecular weight of the urethane (meth) acrylate (A2) can be arbitrarily combined, and for example, 1,000 to 100,000 is preferable, 1,500 to 50,000 is more preferable, and 2,000 to 2,000. 20,000 is even more preferred.
  • the viscosity of the urethane (meth) acrylate (A2) at 60 ° C. is preferably 500 mPa ⁇ s or more, more preferably 1,000 mPa ⁇ s or more, and even more preferably 2,000 mPa ⁇ s or more.
  • the viscosity of the urethane (meth) acrylate (A2) is preferably 1,000,000 mPa ⁇ s or less, more preferably 500,000 mPa ⁇ s or less, and even more preferably 100,000 mPa ⁇ s or less. When the viscosity of the urethane (meth) acrylate (A2) is within the above range, the handleability is excellent.
  • the lower and upper limits of the viscosity of urethane (meth) acrylate (A2) can be arbitrarily combined, and for example, 500 to 1,000,000 mPa ⁇ s is preferable, 1,000 to 500,000 mPa ⁇ s is more preferable, and 2, More preferably, it is 000 to 100,000 mPa ⁇ s.
  • the viscosity is measured by an E-type viscometer.
  • the method for producing the urethane (meth) acrylate (A2) is not particularly limited, and examples thereof include the following methods (i) to (iii), from the viewpoint of reaction stability and reduction of by-products. ii) is preferable.
  • (I) A method in which a polyisocyanate (a1), a polyester polyol (a2), and a hydroxyl group-containing (meth) acrylate (a3) are charged into a reactor collectively or separately and reacted.
  • IIi) A method for reacting a hydroxyl group-containing (meth) acrylate (a3) with a reaction product obtained by previously reacting a polyisocyanate (a1) with a polyester polyol (a2).
  • a catalyst for the purpose of promoting the reaction.
  • catalysts include organic metal compounds, metal salts, amine-based catalysts, bismuth-based catalysts, zirconium-based catalysts, and zinc 2-ethylhexanoate / zirconium tetraacetylacetonate.
  • organometallic compound include dibutyltin dilaurate, trimethyltin hydroxide, tetra-n-butyltin, and tin octylate.
  • Examples of the metal salt include zinc octeneate, tin octeneate, cobalt naphthenate, tin chloride, and tin chloride 2.
  • Examples of the amine-based catalyst include triethylamine, benzyldiethylamine, 1,4-diazabicyclo [2,2,2] octane, 1,8-diazabicyclo [5,4,0] undecene, N, N, N', N'. -Tetramethyl-1,3-butanediamine and N-ethylmorpholine can be exemplified.
  • the bismuth-based catalyst examples include organic bismuth compounds such as dibutyl bismuth dilaurate and dioctyl bismuth dilaurate, 2-ethylhexanoic acid bismuth salt and naphthenic acid bismuth salt, as well as bismuth nitrate, bismuth bromide, bismuth iodide and bismuth sulfide.
  • organic bismuth compounds such as dibutyl bismuth dilaurate and dioctyl bismuth dilaurate, 2-ethylhexanoic acid bismuth salt and naphthenic acid bismuth salt, as well as bismuth nitrate, bismuth bromide, bismuth iodide and bismuth sulfide.
  • Organic bismuth salts such as bismuth bismuth salt can be exemplified.
  • the zirconium-based catalyst include inorganic zirconium, organic zirconium, and simple zirconium. Of these, dibutyltin dilaurate and 1,8-diazabicyclo [5,4,0] undecene are preferable. It should be noted that only one of these catalysts may be used alone, or two or more of these catalysts may be used in combination.
  • an organic solvent having no functional group that reacts with an isocyanate group for example, esters such as ethyl acetate and butyl acetate, ketones such as methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone, toluene, and the like.
  • Organic solvents such as aromatics such as xylene can be used. From the viewpoint of reducing the environmental load, it is preferable to carry out the reaction without a solvent.
  • the reaction temperature can be 30 to 90 ° C, preferably 40 to 80 ° C.
  • the reaction time can be 2 to 10 hours, preferably 3 to 8 hours.
  • the ratio of urethane (meth) acrylate (A2) to 100% by weight of the photopolymerizable compound (A) is preferably 5% by weight or more, more preferably 20% by weight or more. It is preferable, 50% by weight or more is more preferable, and 70% by weight or more is particularly preferable.
  • the proportion of the urethane (meth) acrylate (A2) is preferably 100% by weight or less, more preferably 95% by weight or less, still more preferably 90% by weight or less.
  • the lower and upper limits of the ratio of the urethane (meth) acrylate (A2) can be arbitrarily combined, and for example, 5 to 100% by weight is preferable, 20 to 100% by weight is more preferable, and 50 to 95% by weight is further preferable. 70-90% by weight is particularly preferable.
  • the viscosity of the photopolymerizable compound (A) at 60 ° C. can be 10 mPa ⁇ s or more, preferably 100 mPa ⁇ s or more, more preferably 200 mPa ⁇ s or more, still more preferably 500 mPa ⁇ s or more.
  • the viscosity of the photopolymerizable compound (A) can be 500,000 mPa ⁇ s or less, preferably 200,000 mPa ⁇ s or less, more preferably 100,000 mPa ⁇ s or less, still more preferably 50, It is 000 mPa ⁇ s or less.
  • the lower and upper limits of the viscosity of the photopolymerizable compound (A) can be arbitrarily combined, for example, 10 to 500,000 mPa ⁇ s, preferably 100 to 200,000 mPa ⁇ s, more preferably 200. It is about 100,000 mPa ⁇ s, more preferably 500 to 50,000 mPa ⁇ s.
  • the active energy ray-curable composition of the present invention preferably further contains a photopolymerization initiator (C) from the viewpoint of accelerating curing when irradiated with active energy rays.
  • a photopolymerization initiator (C) one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
  • the photopolymerization initiator (C) is not particularly limited as long as it generates radicals by the action of light, and is, for example, 2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethane-1-one, 4-phenoxydichloro.
  • benzyl dimethyl ketal 1-hydroxycyclohexylphenyl ketone, benzoin isopropyl ether, 4- (2-hydroxyethoxy) -phenyl (2-hydroxy-2-propyl) ketone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl.
  • Propane-1-one 2-methyl-1- [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropane-1-one, 2,4,6-trimethylbenzoyl-diphenyl-phosphinoxide, bis (2,4) 6-trimethylbenzoyl) -phenylphosphenyl oxide is preferred, 1-hydroxycyclohexylphenylketone (IGM Resins, "Omnirad 184"), 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one (IGM Resins).
  • the photopolymerization initiator (C) it is preferable to use a water-soluble or water-dispersible photopolymerization initiator from the viewpoint of further exerting more functions in terms of use as a composition of an aqueous dispersion. ..
  • the photopolymerization initiator (C) include 2- (3-dimethylamino-2-hydroxypropoxy) -3,4-dimethyl-9H-thioxanthone-9-onemethochloride (manufactured by Octel Chemicals, Inc.).
  • Quantacure QTX 1- [4- (2-Hydroxyethoxy) -phenyl] -2-hydroxy-2-methyl-1-propane-1-one (IGM Resins," Omnirad 2959 “), IGM Resins Examples thereof include “ESACURE DP250” manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd. and “FOM-03011” manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd. Only one of these may be used, or two or more thereof may be used in combination. Among these, 1- [4- (2-hydroxyethoxy) -phenyl] -2-hydroxy-2-methyl-1-propane-1-one (manufactured by IGM Resins, "Omnirad 2959”) is particularly preferable.
  • the timing of addition of the photopolymerization initiator (C) is not particularly limited, and it may be forcibly emulsified together with the photopolymerizable compound (A) or the like, or it may be added to the aqueous emulsion composition after the forced emulsification. ..
  • the content of the photopolymerizable compound (A) in the active energy ray-curable composition of the present invention is preferably 40% by weight or more with respect to 100% by weight of the total of the photopolymerizable compound (A) and the surfactant. , 50% by weight or more is more preferable, 60% by weight or more is further preferable, and 70% by weight or more is particularly preferable.
  • the content of the photopolymerizable compound (A) is at least the above lower limit value, the physical characteristics derived from the photopolymerizable compound (A) are likely to be sufficiently exhibited, and the hardness and water resistance are improved.
  • the content of the photopolymerizable compound (A) is preferably 99% by weight or less, more preferably 95% by weight or less, further preferably 90% by weight or less, particularly preferably 80% by weight or less, 78% by weight or less, 75. In particular,% by weight or less is preferable.
  • the content of the photopolymerizable compound (A) is not more than the upper limit of the above range, the relative amount of the surfactant required for emulsifying the photopolymerizable compound (A) is unlikely to be insufficient, and the emulsifying property and emulsification are likely to occur. Stability is improved.
  • the lower and upper limits of the content of the photopolymerizable compound (A) can be arbitrarily combined, and for example, 40 to 99% by weight is preferable, 50 to 95% by weight is more preferable, and 60 to 90% by weight is further preferable. 70-80% by weight is particularly preferable.
  • the content of the surfactant (B1) in the active energy ray-curable composition is preferably 50% by weight or more, more preferably 60% by weight or more, and 70% by weight or more with respect to the total mass of the surfactant. More preferably, 76% by weight or more is particularly preferable.
  • the content of the surfactant (B1) is at least the above lower limit value, the emulsion has a small particle size and a sharp particle size distribution, and storage stability, particularly freeze-thaw stability is improved.
  • the content of the surfactant (B1) is preferably 99.5% by weight or less, more preferably 99% by weight or less, still more preferably 95% by weight or less, and 90% by weight or less, based on the total mass of the surfactant. Is particularly preferable.
  • the content of the surfactant (B1) is not more than the upper limit, the physical characteristics derived from the photopolymerizable compound (A) are easily exhibited, and the flexibility, adhesion and water resistance of the coating film are improved.
  • the lower and upper limits of the content of the surfactant (B1) with respect to the total mass of the surfactant can be arbitrarily combined, and for example, 50 to 99.5% by weight is preferable, 60 to 99% by weight is more preferable, and 70. It is more preferably from ⁇ 95% by weight, and particularly preferably from 76 to 90% by weight.
  • the content of the surfactant (B1) in the active energy ray-curable composition of the present invention is 0.9% by weight or more with respect to 100% by weight of the total of the photopolymerizable compound (A) and the surfactant. Preferably, 4.0% by weight or more is more preferable, 8.5% by weight or more is further preferable, and 18% by weight or more is particularly preferable.
  • the content of the surfactant (B1) is at least the above lower limit value, the emulsion has a small particle size and a sharp particle size distribution, and storage stability, particularly freeze-thaw stability is improved.
  • the content of the surfactant (B1) is preferably 59.9% by weight or less, more preferably 49% by weight or less, and more preferably 38% by weight, based on 100% by weight of the total of the photopolymerizable compound (A) and the surfactant. It is more preferably 5.5% by weight or less, and particularly preferably 25% by weight or less.
  • the content of the surfactant (B1) is not more than the upper limit, the physical characteristics derived from the photopolymerizable compound (A) are easily exhibited, and the flexibility, adhesion and water resistance of the coating film are improved.
  • the lower and upper limits of the content of the surfactant (B1) with respect to the total 100% by weight of the photopolymerizable compound (A) and the surfactant can be arbitrarily combined, for example, 0.9 to 59.9% by weight.
  • 4.0 to 49% by weight is more preferable, 8.5 to 38.5% by weight is further preferable, and 18 to 25% by weight is particularly preferable.
  • the content of the surfactant (B2) in the active energy ray-curable composition of the present invention is 0.1% by weight or more with respect to 100% by weight of the total of the photopolymerizable compound (A) and the surfactant.
  • the content of the surfactant (B2) is at least the above lower limit value, the emulsion tends to have a small particle size and a sharp particle size distribution, and the storage stability, particularly the storage stability at a high temperature, is improved.
  • the content of the surfactant (B2) is preferably 20% by weight or less, more preferably 10% by weight or less, further preferably 7.0% by weight or less, and particularly preferably 5.0% by weight or less.
  • the lower and upper limits of the content of the surfactant (B2) can be arbitrarily combined, and for example, 0.1 to 20% by weight is preferable, 1.0 to 10% by weight is more preferable, and 1.5 to 7. 0% by weight is more preferable, and 2.0 to 5.0% by weight is particularly preferable.
  • the amount of the photopolymerization initiator (C) used is preferably 1 part by weight or more, more preferably 2 parts by weight or more, based on 100 parts by weight of the total of the photopolymerizable compound (A) and the surfactant.
  • the amount of the photopolymerization initiator (C) used is at least the above lower limit value, the curing rate of curing by irradiation with active energy rays such as ultraviolet rays becomes sufficiently high, and the desired cured coating film can be easily obtained.
  • the amount of the photopolymerization initiator (C) used is preferably 20 parts by weight or less, more preferably 16 parts by weight or less, and particularly preferably 10 parts by weight or less.
  • the amount of the photopolymerization initiator (C) used exceeds the upper limit value, the curability does not improve, and if it is equal to or less than the upper limit value, the cured coating film is less likely to yellow.
  • the lower and upper limits of the amount of the photopolymerization initiator (C) used can be arbitrarily combined, and for example, 1 to 20 parts by weight is preferable, 1 to 16 parts by weight is more preferable, and 2 to 10 parts by weight is particularly preferable.
  • the active energy ray-curable composition of the present invention may further contain arbitrary components other than the surfactant, the photopolymerizable compound (A) and the photopolymerization initiator (C) as long as the effects of the present invention are not impaired. ..
  • Optional components include, for example, surface conditioners (leveling agents), UV absorbers, organic fillers, inorganic fillers, dyes, pigments, oils, plasticizers, waxes, desiccants, dispersants, wetting agents, gelling agents, and stables.
  • Antistatic agent freeze-thaw stabilizer (ethylene glycol, etc.), film-forming agent (butyl cellosolve, etc.), polar solvent for assisting water dispersion (N-methylpyrrolidone, 3-methoxy-N, N-dimethylpropionamide, etc.)
  • polar solvent for assisting water dispersion N-methylpyrrolidone, 3-methoxy-N, N-dimethylpropionamide, etc.
  • the aqueous emulsion composition of the present invention contains the above-mentioned active energy ray-curable composition of the present invention. That is, the aqueous emulsion composition of the present invention is an emulsion composition in which the active energy ray-curable composition of the present invention is emulsified in an aqueous solvent.
  • the aqueous emulsion composition of the present invention preferably contains water as an aqueous solvent.
  • the aqueous solvent is not limited to water, and may be a solvent obtained by mixing water with a lower alcohol having 1 to 5 carbon atoms as long as the emulsified state is not impaired.
  • the amount of the aqueous solvent used is preferably 5% by weight or more, more preferably 10% by weight or more, still more preferably 20% by weight or more, based on 100% by weight of the total mass of the aqueous emulsion composition.
  • the amount of the aqueous solvent used is preferably 80% by weight or less, more preferably 70% by weight or less, still more preferably 60% by weight or less.
  • the amount of the aqueous solvent used is not more than the upper limit, the drying load at the time of coating becomes small.
  • the lower and upper limits of the amount of the aqueous solvent used can be arbitrarily combined, and for example, 5 to 80% by weight is preferable, 10 to 70% by weight is more preferable, and 20 to 60% by weight is further preferable.
  • the non-volatile content concentration of the water-based emulsion composition of the present invention is preferably 5% by weight or more, more preferably 10% by weight or more, still more preferably 20% by weight or more, based on 100% by weight of the total mass of the water-based emulsion composition.
  • the non-volatile content concentration is preferably 80% by weight or less, more preferably 70% by weight or less, still more preferably 60% by weight or less.
  • the non-volatile content concentration is not more than the upper limit value, the fluidity becomes good and the coating becomes easy.
  • the lower and upper limits of the non-volatile content concentration can be arbitrarily combined, and for example, 5 to 80% by weight is preferable from the viewpoint of coating workability, 10 to 70% by weight is more preferable, and 20 to 60% by weight is preferable. More preferred.
  • the average core particle size of the aqueous emulsion composition of the present invention is preferably 10 nm or more, more preferably 50 nm or more, further preferably 60 nm or more, and particularly preferably 70 nm or more.
  • the average core particle size is preferably 1,000 nm or less, more preferably 500 nm or less, further preferably 200 nm or less, and particularly preferably 150 nm or less.
  • the average core particle size is equal to or less than the upper limit, aggregation is unlikely to occur and emulsion stability is improved.
  • the lower and upper limits of the average core particle diameter can be arbitrarily combined, and for example, 10 to 1,000 nm is preferable, 50 to 500 nm is more preferable, 60 to 200 nm is further preferable, and 70 to 150 nm is particularly preferable.
  • the average core particle size refers to the average value of the scattering intensity distribution on a volume basis. The core particle size is measured using a laser scattering / diffraction device (manufactured by HORIBA, Ltd .; LA950V2).
  • the viscosity of the aqueous emulsion composition of the present invention at 25 ° C. is preferably 5 mPa ⁇ s or more, more preferably 10 mPa ⁇ s or more, and even more preferably 20 mPa ⁇ s or more.
  • the viscosity is preferably 20,000 mPa ⁇ s or less, more preferably 10,000 mPa ⁇ s or less, and even more preferably 5,000 mPa ⁇ s or less.
  • the viscosity is not more than the upper limit value, it becomes easy to handle and the workability of the coating becomes good.
  • the lower and upper limits of the viscosity can be arbitrarily combined, and for example, 5 to 20,000 mPa ⁇ s is preferable, 10 to 10,000 mPa ⁇ s is more preferable, and 20 to 5,000 mPa ⁇ s is further preferable.
  • the viscosity is measured by an E-type viscometer (100 rpm).
  • the aqueous emulsion composition of the present invention may contain an aqueous dispersion or aqueous solution such as an acrylic emulsion or a polyurethane dispersion, which is different from the aqueous emulsion composition of the present invention.
  • aqueous emulsion composition of the present invention for example, by using two or more kinds of surfactants in which at least one kind is a surfactant (B1), the photopolymerizable compound (A) is phase-emulsified in an aqueous solvent. Obtained by forced emulsification by law. "Forced emulsification” is a method of emulsifying and dispersing a compound that is insoluble in water and does not have emulsifying power by itself in an aqueous solvent by using a surfactant and a shearing force.
  • ion-exchanged water is added little by little. While continuing, the mixture is stirred at 40 to 70 ° C. using a stirrer such as a high-speed disper, a double-cylindrical homogenizer, an ultrasonic homogenizer, a blender, and a mixer.
  • a stirrer such as a high-speed disper, a double-cylindrical homogenizer, an ultrasonic homogenizer, a blender, and a mixer.
  • the aqueous emulsion composition of the present invention is, for example, an emulsion composition having a concentration of 50% by weight, and even after being allowed to stand at room temperature (23 ° C.) for 1 to 2 months, no precipitation is observed and a uniformly dispersed state is observed. Can be maintained.
  • the pencil hardness of the coating film formed by the aqueous emulsion composition under the following conditions and measured under a 1 kg load according to the method of JIS K 5600-5-4 is 2H or more, more preferably 3H or more.
  • the pencil hardness of the coating film is at least the lower limit value, it is highly useful for various applications such as a protective coating agent and a coating agent for hard coating.
  • An aqueous emulsion composition is applied to the surface of an easily adhesive polyethylene terephthalate film having a thickness of 125 ⁇ m with a bar coater, dried at 100 ° C.
  • the "easy-adhesive polyethylene terephthalate film” means a polyethylene terephthalate film in which one or both sides of the film are surface-modified with a primer such as a water-based urethane resin, a water-based polyester resin, or a water-based acrylic resin. Examples of products include Toyobo Co., Ltd .; Cosmo Shine A4300 and Cosmo Shine A4360.
  • the active energy ray-curable composition of the present invention contains two or more kinds of surfactants, one of which is the surfactant (B1).
  • the surfactant (B1) By forcibly emulsifying an active energy ray-curable composition using two or more kinds of surfactants containing a surfactant (B1), a uniform aqueous emulsion composition having a small particle size can be obtained. Therefore, the obtained aqueous emulsion composition is excellent in storage stability at room temperature and high temperature. In addition, it has excellent freeze-thaw stability, and the change in particle size is small even after repeated freeze-thaw cycles. Further, the coating film formed by coating the aqueous emulsion composition of the present invention has excellent adhesion to a substrate and excellent water resistance.
  • an anionic surfactant (B2) when used, the effect of electrostatic repulsion between particles is obtained, and when a nonionic urethane acrylate is used as the surfactant (B1), the effect of steric repulsion between particles is obtained. Is obtained.
  • the repulsion between the particles is strengthened by the synergistic effect of the two, so that a uniform aqueous emulsion composition having a very small particle size can be obtained as compared with the case where each surfactant is used alone. Can be done.
  • the photopolymerizable compound (A) containing urethane (meth) acrylate (A2) when used, it is easy to form a coating film having excellent flexibility.
  • a water-based emulsion composition capable of forming a coating film having excellent flexibility is useful for applications such as paints and anchor coating agents.
  • an aqueous emulsion composition capable of forming a high-hardness coating film is useful for applications such as a protective coating agent and a coating agent for a hard coat.
  • an aqueous emulsion composition capable of forming a coating film having excellent flexibility and an aqueous emulsion composition capable of forming a coating film having high hardness, it can be used to achieve both flexibility and hardness. can.
  • aqueous emulsion composition of the present invention is not particularly limited, and is, for example, a paint, a protective coating agent, an anchor coating agent, a coating agent for hard coating, an ink, a magnetic powder coating binder, a coating film for sandblasting, an adhesive, and an adhesive. It is very useful as various film-forming materials such as adhesives and plate materials.
  • the water-based emulsion composition of the present invention can be used, for example, as a coating agent composition (curable resin composition) for forming a coating film on various substrates, and can be used as a top coat agent, an anchor coat agent, or the like. It is useful.
  • the aqueous emulsion composition of the present invention is coated on a substrate, dried, and then irradiated with active energy rays to cure the coating film, whereby a cured coating film can be formed on the substrate.
  • the coating method for example, a wet coating method such as spray, shower, dipping, roll, spin, screen printing and the like can be exemplified.
  • the drying temperature can be 40 to 120 ° C, preferably 50 to 100 ° C.
  • the drying time can be 1 to 20 minutes, preferably 2 to 10 minutes.
  • the active energy ray examples include far-ultraviolet rays, ultraviolet rays, near-ultraviolet rays, rays such as infrared rays, electromagnetic waves such as X-rays and ⁇ -rays, as well as electron beams, proton rays, and neutron rays.
  • ultraviolet irradiation is preferable from the viewpoint of curing speed, availability of irradiation device, price, and the like.
  • the coating agent composition of the present invention can be cured without using the photopolymerization initiator (C).
  • a method of curing the coating film by ultraviolet irradiation for example, a method using a high-pressure mercury lamp, an ultra-high pressure mercury lamp, a carbon arc lamp, a metal halide lamp, a xenon lamp, a chemical lamp, an LED lamp, etc. that emit light in the wavelength range of 150 to 450 nm.
  • the amount of ultraviolet irradiation may be about 100 to 3000 mJ / cm 2 . After the irradiation with ultraviolet rays, heating may be performed as necessary from the viewpoint of ensuring curing.
  • Examples of the base material forming the cured coating material include molded products made of resins such as polyolefin (polyethylene, polypropylene, polycyclopentadiene, etc.), polycarbonate, polyester, ABS resin, acrylic resin, etc. (films, sheets, cups, etc.). Examples of metal and glass can be given.
  • resins such as polyolefin (polyethylene, polypropylene, polycyclopentadiene, etc.), polycarbonate, polyester, ABS resin, acrylic resin, etc. (films, sheets, cups, etc.).
  • metal and glass can be given.
  • it can be a laminate having at least one layer formed from the active energy ray-curable composition of the present invention.
  • the laminate may have a layer other than the layer formed from the active energy ray-curable composition of the present invention.
  • ⁇ Surfactant (B2)> (B2-1): Polyoxyalkylene alkenyl ether ammonium sulfate (product name: Latemul PD-104; manufactured by Kao Corporation); corresponds to the above general formula (1).
  • C-1 2-Hydroxy-2-methyl-1-phenylpropane-1-one (product name: Omnirad 1173; manufactured by IGM Resins)
  • C-2 1- [4- (2-Hydroxyethoxy) -phenyl] -2-hydroxy-2-methyl-1-propane-1-one (product name: Omnirad 2959; manufactured by IGM Resins)
  • C-3 1-Hydroxycyclohexylphenyl ketone (product name: Omnirad 184; manufactured by IGM Resins)
  • urethane acrylates as urethane (meth) acrylates (A2) and urethane acrylates as surfactants (B1) were prepared.
  • polyethylene glycol monoacrylate [hydroxyl value: 102 mgKOH / g, weight average molecular weight 548 calculated from the hydroxyl value] 319 g (0.581 mol) and 2-hydroxyethyl.
  • a product was obtained (resin concentration: 100%, weight average molecular weight: 6,700, viscosity: 7,500 mPa ⁇ s / 60 ° C.).
  • composition containing urethane acrylate (A2-7) (resin concentration:: 100%, weight average molecular weight: 11,000, viscosity: 260,000 mPa ⁇ s / 60 ° C., acid value: 6.8 mgKOH / g).
  • reaction was terminated when the content became 1% or less, and urethane acrylate (A2-9) (weight average molecular weight: 12,000, acid value: 4.7 mgKOH / g) was added to 80% by weight, and phenoxydiethylene glycol acrylate (A1-0). ) was obtained in an amount of 20% by weight (viscosity: 16,000 mPa ⁇ s / 60 ° C.).
  • urethane acrylate (B1-6) Hexamethylene diisocyanate adduct-type polyisocyanate compound (isocyanate group content 9.0%) 529 g (0.378 mol), 2-hydroxyethyl acrylate 87.7 g in a flask equipped with an internal thermometer, a stirrer, and a cooling tube. (0.756 mol), 1.00 g of 2,6-di-tert-butyl cresol as a polymerization inhibitor and 0.1 g of dibutyltin dilaurate as a reaction catalyst were added, and the mixture was reacted at 60 ° C.
  • Example A1 Acrylic acid adduct of dipentaerythritol (hydroxyl value 51 mgKOH / g, product name: KAYARAD DPHA; manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) (A1-1) and the above urethane acrylate compound (B1-1) are added to a cylindrical container. After heating and holding at 60 ° C, add ammonium polyoxyalkylene alkenyl ether ammonium sulfate (product name: Latemul PD-104; manufactured by Kao Co., Ltd.) (B2-1), and add purified water at 80 ° C while stirring with a disper. The mixture was added, and finally the mixture was stirred while returning to room temperature to prepare an aqueous emulsion composition (nonvolatile content 50%).
  • the compounding composition was the composition shown in Table 1.
  • Examples A2 to A43, Comparative Examples A1 to A6 An aqueous emulsion composition (nonvolatile content 50-60%) was prepared in the same manner as in Example A1 according to the compounding composition shown in Table 1, and evaluated as follows.
  • Example A8 was prepared by stirring with a homomixer instead of the disper.
  • PET polyethylene terephthalate
  • ABS acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer synthetic resin
  • PC polycarbonate
  • An evaluation coating film sample having a film thickness of 10 ⁇ m was prepared. The following evaluation was performed using the obtained coating film sample for evaluation.
  • ABS adhesion Using the evaluation coating sample coated on the above-mentioned acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer synthetic resin (ABS) white plate, 1 mm cross-cut grid adhesion was used to evaluate the adhesion between the cured coating and the ABS plate. A test (test method according to JIS K 5600-5-6) was performed, and the number of squares without peeling or chipping was measured.
  • PC adhesion Using the evaluation coating film sample coated on the above polycarbonate (PC) plate, a 1 mm cross-cut substrate adhesion test (JIS K 5600-5-6) was used to evaluate the adhesion between the cured coating film and the PC plate. The test method according to the above) was performed, and the number of squares without peeling or chipping was measured.
  • the evaluation coating film sample coated on the above PC plate was immersed in boiling water for 2 hours, and the appearance and PC adhesion of the cured coating film immediately after being taken out were evaluated as follows.
  • the PC adhesion as described above, the number of squares without peeling or chipping of the cross-cut grid portion was measured again before the boiling water resistance test in order to evaluate the PC adhesion.
  • Examples B2 to B4 and Comparative Examples B1 and B2 An aqueous emulsion composition (nonvolatile content 50%) was prepared in the same manner as in Example B1 except that the compounding composition was changed as shown in Table 8.
  • Examples B10 to B18 An aqueous emulsion composition (nonvolatile content 50%) was prepared in the same manner as in Example B9 except that the compounding composition was changed as shown in Table 8.
  • the average core particle diameter (volume) of the aqueous emulsion composition having a non-volatile content of 50% prepared in Examples B1 to B4, B9 to B18 and Comparative Examples B1 and B2 was used with a laser scattering / diffracting device (manufactured by HORIBA, Ltd .; LA950V2). Reference average diameter) was measured.
  • Examples B5 to B8, B19 to B28 Using the aqueous emulsion composition having a non-volatile content of 50% obtained in Examples B1 to B4, a coating film sample was prepared by the method described later and evaluated.
  • Photopolymerization initiator (C-2) and surface conditioner (product) with respect to 100 parts by weight of the solid content of the water-based emulsion composition having a non-volatile content of 50% obtained in Examples B1 to B4 and B9 to B18, as shown in Table 9. Name: TegoWet270; manufactured by Evonik Japan Co., Ltd.) was stirred and mixed.
  • PET easy-adhesion polyethylene terephthalate
  • ABS acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer synthetic resin
  • PC polycarbonate
  • a coating film sample for evaluation having a film thickness of 10 ⁇ m was prepared. The following evaluation was performed using the obtained coating film sample for evaluation.
  • ABS adhesion Using a coating film sample for evaluation coated on an ABS white plate, a 1 mm cross-cut substrate adhesion test was performed to evaluate the adhesion between the cured coating film and the ABS plate, and the number of squares without peeling or chipping was measured. bottom.
  • PC adhesion Using an evaluation coating film sample coated on a PC plate, a 1 mm cross-cut substrate adhesion test was conducted to evaluate the adhesion between the cured coating film and the PC plate, and the number of squares without peeling or chipping was measured. bottom.
  • the active energy ray-curable composition was cured by irradiating with ultraviolet rays so as to be No. 2 , and a coating film sample for evaluation having a film thickness of 100 ⁇ m was prepared. Then, this evaluation coating film sample was punched out with a dumbbell to prepare a strip-shaped sample having a width of 15 mm and a length of 75 mm, and then the cured coating film was peeled off from the PET film to obtain a coating film sample for elongation evaluation.
  • the coating film sample for elongation evaluation was subjected to a tensile test in accordance with JIS K 7127 using a tensile tester "AG-X" (manufactured by Shimadzu Corporation) at a temperature of 23 ° C. and a humidity of 50%.
  • the tensile speed was 10 mm / min, and the elongation at the break point of the coating film was measured.
  • the aqueous emulsion compositions of Examples B1 to B4 and B9 to B18 forcibly emulsified with two or more surfactants containing the surfactant (B1) are described in Comparative Example B1.
  • the particle size was small and uniform, and the storage stability at room temperature and 40 ° C. was excellent.
  • the coating films of Examples B5 to B8 and B19 to B28 using the aqueous emulsion compositions of Examples B1 to B4 and B9 to B18 were excellent in adhesion to the substrate.
  • the coating films of Examples B5 to B7 and B19 to B28 using the aqueous emulsion compositions of Examples B1 to B3 and B9 to B18 containing urethane (meth) acrylate (A2) are urethane (meth) acrylate (A2). ) was not included, and the flexibility was excellent as compared with the coating film of Example B8 using the aqueous emulsion composition of Example B4.
  • the aqueous emulsion composition using the active energy ray-curable composition of the present invention has excellent storage stability at room temperature and high temperature, excellent freeze-thaw stability, and adhesion of the coating film to the substrate when coated.
  • adhesives, adhesives, adhesives, inks, protective coatings, anchor coatings, hardcoat coatings, magnetic powder coating binders, sandblasts as they have excellent properties and water resistance. It is very useful as various film-forming materials such as coatings, plate materials, coating agents for optical film top coats, metal vapor deposition and sputtering films, and coating agents for glass modification.

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Abstract

強制乳化型で高不揮発分であり、室温および高温下での保存安定性に優れ、凍結融解安定性に優れ、コーティングしたときの塗膜の基材への密着性および耐水性にも優れた活性エネルギー線硬化型組成物、水系エマルジョン組成物、積層体およびコーティング剤組成物を提供する。界面活性剤を2種以上含有する活性エネルギー線硬化型組成物において、界面活性剤の少なくとも1種を、反応性基を2個以上有する界面活性剤(B1)とする。また、前記活性エネルギー線硬化型組成物を水系エマルジョン組成物またはコーティング剤組成物に用いる。

Description

活性エネルギー線硬化型組成物、水系エマルジョン組成物、積層体およびコーティング剤組成物
 本発明は、活性エネルギー線硬化型組成物、水系エマルジョン組成物、積層体およびコーティング剤組成物に関する。さらに詳しくは、室温および高温下での保存安定性に優れ、高不揮発分である水系エマルジョン組成物、とりわけ活性エネルギー線硬化型組成物を強制乳化してなる水系エマルジョン組成物、およびコーティング剤組成物に関する。
 本願は、2020年10月30日に、日本に出願された特願2020-182985号と、2021年9月9日に、日本に出願された特願2021-146647号とに基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
 ポリエステルジオールやポリエーテルジオール等のジオール化合物、イソホロ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等のジイソシアネート化合物、およびヒドロキシエチルアクリレート等の水酸基含有(メタ)アクリレートを反応させたウレタン(メタ)アクリレートは、活性エネルギー線硬化型樹脂として知られており、木工塗料やプラスチックコーティング剤等の用途に使用されている。
 かかるウレタン(メタ)アクリレートは一般的に粘度が高い。そのため、その使用にあたっては有機溶剤や反応性希釈剤で希釈して粘度調整を行ったうえでコーティングし、その後、紫外線等の活性エネルギー線を照射して硬化塗膜を形成させる。
 しかし、有機溶剤で希釈する場合には、近年の大気汚染や作業環境、火災の危険性等に対するVOC規制下において問題となる。一方、反応性希釈剤で希釈する場合には、低粘度化のために反応性希釈剤が大量に必要となる場合があり、充分な塗膜物性を得にくい等の問題がある。
 このような状況下において、近年では、水分散型等の水系化の要望が高まっている。
 特許文献1では、カルボキシ基およびアルキレングリコール鎖含有ウレタン(メタ)アクリレートを無溶剤下で製造し、当該ウレタン(メタ)アクリレートのカルボキシル基を中和した後、さらに水を加えて乳化する、自己乳化型の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物が提案されている。
 特許文献2では、多官能アクリレート化合物および光重合開始剤を、乳化剤の存在下に水系媒体中に分散させてなる、強制乳化型の活性エネルギー線硬化性水性エマルジョン組成物が提案されている。
 特許文献3では、モノまたはポリペンタエリスリトールの(メタ)アクリレート、ウレタンポリ(メタ)アクリレート化合物、光重合開始剤を、反応性界面活性剤の存在下に水分散させてなる、強制乳化型のエマルジョン被覆材組成物が提案されている。
特開2020-152786号公報 特開2012-149141号公報 特開平09-137081号公報
 しかしながら、特許文献1の開示技術では、自己乳化型であるがゆえに低粘度のまま高不揮発分化することが困難であるため、塗膜形成時の乾燥性に難がある。また高温下での液の保存安定性や、凍結融解安定性について考慮されていない。さらには塗膜の柔軟性についても考慮されていない。
 また、特許文献2の開示技術では、実施例において非反応性乳化剤を用いて強制乳化を行っている。かかる非反応性乳化剤を用いて得られるエマルジョン組成物は、硬化塗膜とした際に、非反応性乳化剤が遊離状態で存在しているため、耐水性の点で不充分である。なお、本文中に反応性乳化剤の例示はあるものの、上記の点については一切考慮されていない。
 さらに、特許文献3の開示技術では、反応性乳化剤を用いて強制乳化を行っているが、高温下での液の保存安定性や、凍結融解安定性について考慮されていない。また、耐水性試験についても80℃の温水試験に留まっている。近年の要求性能の高まりに伴って、さらなる過酷な耐水試験にも耐え得るものが求められる。
 このような背景下において、本発明は、強制乳化型で高不揮発分であり、室温および高温下での保存安定性に優れ、凍結融解安定性に優れ、コーティングしたときの塗膜の基材への密着性および耐水性にも優れた活性エネルギー線硬化型組成物、水系エマルジョン組成物、積層体およびコーティング剤組成物を提供することを目的とする。
 本発明の一実施形態は、以下の構成を含む。
[1]界面活性剤を2種以上含有する活性エネルギー線硬化型組成物であって、界面活性剤の少なくとも1種が、反応性基を2個以上有する界面活性剤(B1)である、活性エネルギー線硬化型組成物。
[2]前記界面活性剤(B1)の含有量が、界面活性剤の総質量に対して50重量%以上である、[1]に記載の活性エネルギー線硬化型組成物。
[3]前記界面活性剤(B1)がポリオキシアルキレン鎖を構造中に有する、[1]または[2]に記載の活性エネルギー線硬化型組成物。
[4]前記界面活性剤(B1)がウレタン(メタ)アクリレートである、[1]~[3]のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型組成物。
[5]界面活性剤(B2)(ただし、前記界面活性剤(B1)を除く。)を含み、前記界面活性剤(B2)が下記一般式(1)で表される界面活性剤である、[1]~[4]のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型組成物。
 XO-(Y1O)-(Y2O)-SOZ ・・・(1)
(ただし、Xは二重結合を有する官能基である。Y1およびY2はアルキレン基であり、かつY1とY2は異なる基である。Zは対イオンである。mは1以上の整数であり、nは0以上の整数である。)
[6]さらに光重合性化合物(A)を含有する、[1]~[5]のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型組成物。
[7]前記光重合性化合物(A)が、(メタ)アクリレートモノマー(A1)を含む、[6]に記載の活性エネルギー線硬化型組成物。
[8]前記光重合性化合物(A)が、ウレタン(メタ)アクリレート(A2)(ただし前記界面活性剤(B1)を除く。)を含む、[6]に記載の活性エネルギー線硬化型組成物。
[9]前記光重合性化合物(A)および前記界面活性剤の合計100重量%に対して、前記光重合性化合物(A)を40~99重量%含有する、[6]~[8]のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型組成物。
[10]さらに光重合開始剤(C)を含有する、[1]~[9]のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型組成物。
[11]水を含有する、[1]~[10]のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型組成物。
[12][1]~[10]のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型組成物を含有する水系エマルジョン組成物。
[13][1]~[11]のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型組成物を含有する、コーティング剤組成物。
[14][1]~[10]のいずれか一項に記載の活性エネルギー線硬化型組成物から形成された層を少なくとも一層有する積層体。
[15]活性エネルギー線硬化型組成物を含有する水系エマルジョン組成物であって、以下の条件で形成した塗膜のJIS K 5600-5-4の方法に準じて1kg荷重にて測定される鉛筆硬度が2H以上である、水系エマルジョン組成物。
<塗膜形成条件>
 厚み125μmの易接着ポリエチレンテレフタレートフィルムの表面に水系エマルジョン組成物をバーコーターによって塗布し、100℃で2分間乾燥させた後、高圧水銀灯にて積算光量が450mJ/cmとなるように紫外線照射して硬化させ、膜厚10μmの塗膜を形成する。
 本発明によれば、強制乳化型で高不揮発分であり、室温および高温下での保存安定性に優れ、凍結融解安定性に優れ、コーティングしたときの塗膜の基材への密着性および耐水性にも優れた活性エネルギー線硬化型組成物、水系エマルジョン組成物、積層体およびコーティング剤組成物が提供される。
 以下に、本発明を詳細に説明する。
 なお、本発明において、「(メタ)アクリル」とは、アクリルあるいはメタクリルを意味する。「(メタ)アクリロイル」とは、アクリロイルあるいはメタクロイルを意味する。「(メタ)アクリレート」とは、アクリレートあるいはメタクリレートを意味する。
 数平均分子量は、標準ポリスチレン分子量換算による数平均分子量であり、例えば、JIS K 1577に準拠して測定した水酸基価に基づく方法や、高速液体クロマトグラフィーにより測定される。高速液体クロマトグラフィーにおいては、例えば、高速液体クロマトグラフ(Waters社製、「ACQUITY APCシステム」)に、カラム:ACQUITY APC XT 450×1本、ACQUITY APC XT 200×1本、ACQUITY APC XT 45×2本を4本直列で用いることにより測定される。
 重量平均分子量は、標準ポリスチレン分子量換算による重量平均分子量であり、例えば、高速液体クロマトグラフ(Waters社製、「ACQUITY APCシステム」)に、カラム:ACQUITY APC XT 450×1本、ACQUITY APC XT 200×1本、ACQUITY APC XT 45×2本を4本直列で用いることにより測定される。
 本明細書における数値範囲を示す「~」とは、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用される。
[活性エネルギー線硬化型組成物]
 本発明の活性エネルギー線硬化型組成物は、界面活性剤を2種以上含有する。本発明の活性エネルギー線硬化型組成物に含まれる界面活性剤の少なくとも1種は、反応性基を2個以上有する界面活性剤(B1)(以下、単に「界面活性剤(B1)」ともいう。)である。
 本発明の活性エネルギー線硬化型組成物は、強制乳化型の水系エマルジョン組成物に好適に使用できる。
<界面活性剤>
 界面活性剤としては、少なくとも界面活性剤(B1)を含み、界面活性剤(B1)以外の界面活性剤(B2)をさらに含むことが好ましい。
〔界面活性剤(B1)〕
 本発明においては、2種以上の界面活性剤の少なくとも1種が反応性基を2個以上有する界面活性剤(B1)であることにより、小粒径かつ均一なエマルジョン組成物を得ることができる。界面活性剤(B1)は乳化を補佐するだけでなく、乳化後の安定性、特に凍結融解安定性に大きく寄与する。
 界面活性剤(B1)は水溶性または水分散性である。「水溶性」とは、10重量%濃度の水溶液としたときに均一な外観を維持することができることをいう。「水分散性」とは、10重量%濃度の水分散液としたときに粒径(メジアン径)が100nm未満で分散している状態をいう。
 粒径(メジアン径)は、レーザー散乱・回折装置(堀場製作所製;LA950V2)を用いて測定される。
 界面活性剤(B1)が有する反応性基としては、二重結合を有する官能基を例示でき、好ましくは(メタ)アクリロイル基、アリル基である。界面活性剤(B1)は、反応性基を2つ以上有するものであれば、主鎖構造は限定されない。また、界面活性剤(B1)は、分子中に親水性基を有することが好ましい。親水性基はノニオン性基が好ましく、ポリオキシアルキレン鎖がより好ましく、ポリオキシエチレン鎖がさらに好ましい。
 具体的には、例えば、二重結合を有する官能基を2つ以上有するポリビニルアルコール、アクリル(メタ)アクリレート、ウレタン(メタ)アクリレート、ポリエステル(メタ)アクリレート、ポリエーテル(メタ)アクリレートを例示できる。
 なかでも、水溶性または水分散性であり、かつ二重結合を有する官能基を2つ以上有するウレタン(メタ)アクリレートは、ウレタン結合が親水性寄りであることや、分子設計制御のしやすさから好ましい。
 これらの条件を満たすウレタン(メタ)アクリレートとしては、例えば、ポリイソシアネート(b1)、水酸基含有(メタ)アクリレート(b2)およびポリオキシエチレン基含有化合物(b3)の反応生成物を例示できる。また、ポリイソシアネート(b1)、水酸基含有(メタ)アクリレート(b2)、ポリオキシエチレン基含有化合物(b3)、およびカルボキシ基含有ポリオール(b4)の反応生成物であって、カルボキシ基の一部あるいは全部が塩基によって中和されたものも例示できる。
 ポリイソシアネート(b1)としては、例えば、芳香族系ポリイソシアネート、脂肪族系ポリイソシアネート、脂環式系ポリイソシアネート、あるいはこれらのポリイソシアネートの三量体化合物またはそれ以上の多量体化合物、アロファネート型ポリイソシアネート、ビュレット型ポリイソシアネート、アダクト型ポリイソシアネート、水分散型ポリイソシアネートを例示できる。
 芳香族系ポリイソシアネートとしては、例えば、トリ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、ポリフェニルメタンポリイソシアネート、変性ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネートを例示できる。脂肪族系ポリイソシアネートとしては、例えば、ペンタメチ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、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、リジントリイソシアネートを例示できる。脂環式系ポリイソシアネートとしては、例えば、水添化ジフェニルメタンジイソシアネート、水添化キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ノルボルネンジイソシアネートを例示できる。
 これらポリイソシアネート(b1)は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
 これらの中でも、黄変が少ない点で、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート等の脂肪族系ジイソシアネート、水添化ジフェニルメタンジイソシアネート、水添化キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ノルボネンジイソシアネート等の脂環式系ジイソシアネート、あるいはこれらのポリイソシアネートの三量体化合物、アロファネート型ポリイソシアネート、ビュレット型ポリイソシアネート、アダクト型ポリイソシアネートが好ましく、より好ましくはヘキサメチレンジイソシアネートの三量体化合物、ヘキサメチレンジイソシアネートのヘキサメチレンジイソシアネートのビュレット型ポリイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネートのアダクト型ポリイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、水添化ジフェニルメタンジイソシアネート、水添化キシリレンジイソシアネートであり、さらに好ましくは、乳化性や乳化安定性、塗膜の柔軟性および低結晶性に優れる点でヘキサメチレンジイソシアネートの三量体化合物、イソホロンジイソシアネート、水添化キシリレンジイソシアネートである。
水酸基含有(メタ)アクリレート(b2)が有するエチレン性不飽和基は、1個であってもよく、2個であってもよく、3個以上であってもよい。
 エチレン性不飽和基を1個有する水酸基含有(メタ)アクリレートとしては、例えば、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、2-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、6-ヒドロキシヘキシル(メタ)アクリレート等のヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシエチルアクリロイルホスフェート、2-(メタ)アクリロイロキシエチル-2-ヒドロキシプロピルフタレート、カプロラクトン変性2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコール(メタ)アクリレート、脂肪酸変性-グリシジル(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、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシ-3-(メタ)アクリロイロキシプロピル(メタ)アクリレートを例示できる。
 エチレン性不飽和基を2個有する水酸基含有(メタ)アクリレートとしては、例えば、グリセリンジ(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシ-3-アクリロイル-オキシプロピルメタクリレートを例示できる。
 エチレン性不飽和基を3個以上有する水酸基含有(メタ)アクリレートとしては、例えば、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド変性ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)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ペンタ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド変性ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレートを例示できる。
 水酸基含有(メタ)アクリレート(b2)は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
 これらのなかでも、塗膜の柔軟性を重視する場合は、エチレン性不飽和基を1個含有する水酸基含有(メタ)アクリレートが好ましく、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、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート等の炭素数2~4のヒドロキシアルキル(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、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレートがより好ましく、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレートがさらに好ましい。
 塗膜の硬度を重視する場合は、エチレン性不飽和基を3個以上有する水酸基含有(メタ)アクリレートが好ましく、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレートがより好ましく、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレートがさらに好ましい。
 ポリオキシエチレン基含有化合物(b3)としては、例えば、ポリエチレングリコールを例示できる。
 カルボキシ基含有ポリオール(b4)としては、脂肪族のポリヒドロキシカルボン酸が好ましく、より好ましくは、分子量100~200のジオールモノカルボン酸またはその中和塩であり、特に好ましくはジメチロールブタン酸、ジメチロールプロピオン酸であり、更に好ましくはジメチロールブタン酸である。カルボキシ基含有ポリオール(b4)由来のカルボキシ基は、一部または全部が塩基によって中和され、中和塩となることで親水性となる。
 界面活性剤(B1)の重量平均分子量は、500以上が好ましく、1,000以上がより好ましい。界面活性剤(B1)の重量平均分子量が前記下限値以上であれば、硬化塗膜が脆くなりにくい。界面活性剤(B1)の重量平均分子量は、50,000以下が好ましく、20,000以下がより好ましい。界面活性剤(B1)の重量平均分子量が前記上限値以下であれば、適度な粘度となって取り扱いやすく、また硬化塗膜の硬度が向上する。界面活性剤(B1)の重量平均分子量の下限と上限は任意に組み合わせることができ、例えば500~50,000が好ましく、1,000~20,000がより好ましい。
 界面活性剤(B1)がウレタン(メタ)アクリレートの場合の重量平均分子量は、500以上が好ましく、1,000以上がより好ましく、2,000以上が特に好ましい。ウレタン(メタ)アクリレートの重量平均分子量が前記下限値以上であれば、硬化塗膜が脆くなりにくい。ウレタン(メタ)アクリレートの重量平均分子量は、50,000以下が好ましく、20,000以下がより好ましい。ウレタン(メタ)アクリレートの重量平均分子量が前記上限値以下であれば、適度な粘度となって取り扱いやすく、また硬化塗膜の硬度が向上する。界面活性剤(B1)の重量平均分子量の下限と上限は任意に組み合わせることができ、例えば500~50,000が好ましく、1,000~20,000がより好ましい。
〔界面活性剤(B2)〕
 界面活性剤(B2)は、界面活性剤(B1)以外の界面活性剤であり、反応性基を1個有する界面活性剤であることが好ましい。界面活性剤が界面活性剤(B1)に加えて界面活性剤(B2)をさらに含むことで、小粒径かつ均一なエマルジョンが得られやすくなる。
 界面活性剤(B2)は、二重結合を有する官能基を1つ有する界面活性剤であることが好ましい。かかる官能基としては、好ましくは(メタ)アクリロイル基、アリル基である。
 界面活性剤(B2)は、直鎖構造を有することが好ましく、さらに直鎖のポリオキシアルキレン鎖を有することがより好ましい。直鎖のポリオキシアルキレン鎖のアルキレン基としては、炭素数2~4のアルキレン基が好ましい。
 界面活性剤(B2)は、かかる直鎖のポリオキシアルキレン鎖の両末端のうち、一方が二重結合を有する官能基であり、もう一方が親水性基を有することがさらに好ましい。
 前記親水性基としては、イオン性基(カチオン性、アニオン性または両性)が好ましく、アニオン性がより好ましく、スルホン酸塩基が特に好ましい。
 界面活性剤(B2)としては、より小粒径かつ均一な水系エマルジョン組成物が得られる点から、分子中にラジカル反応性の不飽和結合を1個有する界面活性剤が好ましく、下記一般式(1)で表される界面活性剤がより好ましい。
 XO-(Y1O)-(Y2O)-SOZ ・・・(1)
(ただし、Xは二重結合を有する官能基である。Y1およびY2はそれぞれ独立にアルキレン基であり、かつY1とY2は異なる基である。Zは対イオンである。mは1以上の整数であり、nは0以上の整数である。)
 Xの二重結合を有する官能基としては、好ましくは(メタ)アクリロイル基、アリル基である。
 Y1およびY2としては、好ましくは炭素数2~4のアルキレン基である。
 mは、好ましくは2以上、さらに好ましくは3以上である。mの上限は、好ましくは30以下、より好ましくは20以下、さらに好ましくは10以下である。
 nは、好ましくは1以上、より好ましくは2以上である。nの上限は、好ましくは30以下、より好ましくは20以下、さらに好ましくは10以下である。
 Zとしては、好ましくはNH 、Naであり、特に好ましくはNH である。
 界面活性剤(B2)としては、例えば(メタ)アクリレート系界面活性剤、アリル系界面活性剤、マレイン酸系界面活性剤、イタコン酸系界面活性剤を例示できる。具体的には、スルホエチルメタクリレートナトリウム塩、スルホエチルメタクリレートアンモニウム塩、アリル基含有ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテルスルホン酸塩、ポリオキシエチレンラウリルエーテルマレイン酸エステル、ポリオキシエチレンラウリルエーテルメタクリル酸エステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテルアクリル酸エステル、アリル基含有ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテルを例示できる。これらは1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
<光重合性化合物(A)>
 本発明の活性エネルギー線硬化型組成物は、光重合性化合物(A)をさらに含むことが好ましい。
 光重合性化合物(A)としては、例えば、(メタ)アクリレートモノマー(A1)、ウレタン(メタ)アクリレート(A2)(ただし、界面活性剤(B1)を除く。)、アクリル(メタ)アクリレート、ポリエステル(メタ)アクリレート、ポリエーテル(メタ)アクリレートを例示できる。低粘度であり、無溶剤での転相乳化が容易な点では、光重合性化合物(A)は(メタ)アクリレートモノマー(A1)を含むことが好ましい。
 光重合性化合物(A)としては、1種が単独で用いられてもよいし、2種以上が併用されてもよい。ウレタンアクリレート等の高粘度の化合物を無溶剤下にて転相乳化する場合には、(メタ)アクリレートモノマー(A1)等の低粘度の化合物を併用することが好ましい。(メタ)アクリレートモノマー(A1)等の低粘度の化合物をウレタンアクリレート等の製造時に添加していてもよく、その場合、当該化合物は希釈剤として働く。
 (メタ)アクリレートモノマー(A1)としては、例えば、単官能(メタ)アクリレートモノマー、2官能(メタ)アクリレートモノマー、3官能以上の(メタ)アクリレートモノマーを例示できる。
 単官能(メタ)アクリレートモノマーとしては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、2-メトキシエチル(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、2-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、2-フェノキシ-2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシ-3-フェノキシプロピル(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、グリセリンモノ(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、ラウリル(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、トリシクロデカニル(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、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、(2-メチル-2-エチル-1,3-ジオキソラン-4-イル)-メチル(メタ)アクリレート、シクロヘキサンスピロ-2-(1,3-ジオキソラン-4-イル)-メチル(メタ)アクリレート、環状トリメチロールプロパンホルマールアクリレート、3-エチル-3-オキセタニルメチル(メタ)アクリレート、γ-ブチロラクトン(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、ヘプチル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、n-ステアリル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、フェノキシジエチレングリコールアクリレート、フェノキシポリエチレングリコールアクリレート、ノニルフェノールプロピレンオキサイド変性(n=2.5)(メタ)アクリレート、2-(メタ)アクリロイルオキシエチルアシッドホスフェート、2-(メタ)アクリロイルオキシ-2-ヒドロキシプロピルフタレート等のフタル酸誘導体のハーフ(メタ)アクリレート、フルフリル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、カルビトール(メタ)アクリレート、ブトキシエチル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリロイルモルホリン、アリル(メタ)アクリレート、ポリオキシエチレン第2級アルキルエーテルアクリレートを例示できる。
 2官能(メタ)アクリレートモノマーとしては、例えば、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラ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、ジ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、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、エチレンオキサイド変性ビスフェノールA型ジ(メタ)アクリレート、プロピレンオキサイド変性ビスフェノールA型ジ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールエチレンオキサイド変性ジ(メタ)アクリレート、1,9-ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、フタル酸ジグリシジルエステルジ(メタ)アクリレート、ヒドロキシピバリン酸変性ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、2-(メタ)アクリロイルオキシエチルアシッドホスフェートジエステルを例示できる。
 3官能以上の(メタ)アクリレートモノマーとしては、例えば、トリメチロールプロパントリ(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ヘキサ(メタ)アクリレート、トリ(メタ)アクリロイルオキシエトキシトリメチロールプロパン、イソシアヌル酸エチレンオキサイド変性トリアクリレート、エチレンオキサイド変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド変性ペンタエリスリトールテトラ(メタ)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(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレートを例示できる。
 (メタ)アクリレートモノマー(A1)は1種のみが単独で用いられてもよいし、2種以上が併用されてもよい。
 (メタ)アクリレートモノマー(A1)としては、高硬度な塗膜が得られやすい点では、3官能以上の(メタ)アクリレートモノマーが好ましく、4官能以上の(メタ)アクリレートモノマーがより好ましく、5官能以上の(メタ)アクリレートモノマーがさらに好ましい。特に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が好ましい。
 これら3官能以上の(メタ)アクリレートモノマーの水酸基価は通常0~300mgKOH/gである。3官能以上の(メタ)アクリレートモノマーの水酸基価は、5mgKOH/g以上が好ましく、10mgKOH/g以上がより好ましく、20mgKOH/g以上がさらに好ましく、30mgKOH/g以上が特に好ましく、35mgKOH/g以上が最も好ましい。水酸基価が前記下限値以上であれば、親水性が高まり、保存安定性、特に凍結融解安定性が向上する。また、3官能以上の(メタ)アクリレートモノマーの水酸基価は、150mgKOH/g以下が好ましく、130mgKOH/g以下がより好ましく、125mgKOH/g以下がさらに好ましく、100mgKOH/g以下が特に好ましく、60mgKOH/g以下が最も好ましい。水酸基価が前記上限値以下であれば、高温での保存安定性および硬度が向上する。3官能以上の(メタ)アクリレートモノマーの水酸基価の下限と上限は任意に組み合わせることができ、例えば5~150mgKOH/gが好ましく、10~130mgKOH/gがより好ましく、20~125mgKOH/gがさらに好ましく、30~100mgKOH/gが特に好ましく、35~60mgKOH/gが最も好ましい。
 (メタ)アクリレートモノマー(A1)は、柔軟性に優れた塗膜が得られやすい点では、単官能(メタ)アクリレートモノマーが好ましく、乳化性や柔軟性に優れる点では、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、フェノキシジエチレングリコールアクリレート、フェノキシポリエチレングリコールアクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリロイルモルホリン、ポリオキシエチレン第2級アルキルエーテルアクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレートがより好ましく、フェノキシジエチレングリコールアクリレート、フェノキシポリエチレングリコールアクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレートが特に好ましい。
 柔軟性に優れた塗膜が得られやすい点では、光重合性化合物(A)は、ウレタン(メタ)アクリレート(A2)(ただし、界面活性剤(B1)を除く。)を含むことが好ましい。ウレタン(メタ)アクリレート(A2)は、非水溶性かつ、非水分散性である。「非水溶性かつ、非水分散性」とは、前述の「水溶性」、「水分散性」の定義の両方に当て嵌まらないことを意味する。
 ウレタン(メタ)アクリレート(A2)としては、例えば、ポリイソシアネート、ポリオールおよび水酸基含有(メタ)アクリレートの反応生成物や、ポリイソシアネートおよび水酸基含有(メタ)アクリレートの反応生成物を例示できる。これらの中でも、柔軟な塗膜が得られることから、ポリイソシアネート、ポリオールおよび水酸基含有(メタ)アクリレートの反応生成物が好ましい。
 ウレタン(メタ)アクリレート(A2)としては、塗膜靭性の点から、ポリイソシアネート(a1)、ポリエステルポリオール(a2)および水酸基含有(メタ)アクリレート(a3)の反応生成物が特に好ましい。
〔ポリイソシアネート(a1)〕
 ポリイソシアネート(a1)としては、例えば、芳香族系ポリイソシアネート、脂肪族系ポリイソシアネート、脂環式系ポリイソシアネート、あるいはこれらのポリイソシアネートの三量体化合物またはそれ以上の多量体化合物、アロファネート型ポリイソシアネート、ビュレット型ポリイソシアネート、アダクト型ポリイソシアネート、水分散型ポリイソシアネートを例示できる。
 芳香族系ポリイソシアネートとしては、例えば、トリ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、ポリフェニルメタンポリイソシアネート、変性ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネートを例示できる。脂肪族系ポリイソシアネートとしては、例えば、ペンタメチ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、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、リジントリイソシアネートを例示できる。脂環式系ポリイソシアネートとしては、例えば、水添化ジフェニルメタンジイソシアネート、水添化キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ノルボルネンジイソシアネートを例示できる。
 これらポリイソシアネート(a1)は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
 これらのなかでも、黄変が少ない点で、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート等の脂肪族系ジイソシアネート、水添化ジフェニルメタンジイソシアネート、水添化キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ノルボネンジイソシアネート等の脂環式系ジイソシアネートが好ましく、より好ましくはイソホロンジイソシアネート、水添化ジフェニルメタンジイソシアネート、水添化キシリレンジイソシアネートであり、さらに好ましくは、塗膜の柔軟性および低結晶性に優れる点でイソホロンジイソシアネート、水添化キシリレンジイソシアネートである。
〔ポリエステルポリオール(a2)〕
 ポリエステルポリオール(a2)としては、多価アルコールと多価カルボン酸との縮合重合物、環状エステル化合物の開環重合物、および、多価アルコールと多価カルボン酸と環状エステル化合物との3種類の成分による反応物、からなる群から選ばれる少なくとも一つであることが好ましく、組成の自由度の点から、多価アルコールと多価カルボン酸との縮合重合物が特に好ましい。
 多価アルコールとしては、二価のアルコールであってもよく、三価以上のアルコールであってもよい。
 二価のアルコールとしては、脂肪族ジオール、脂環族ジオール、芳香族ジオールを例示できる。脂肪族ジオールとしては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリメチレングリコール、1,4-テトラメチレンジオール、1,3-テトラメチレンジオール、2-メチル-1,3-トリメチレンジオール、1,5-ペンタメチレンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6-ヘキサメチレンジオール、3-メチル-1,5-ペンタメチレンジオール、2,4-ジエチル-1,5-ペンタメチレンジオールを例示できる。脂環族ジオールとしては、例えば、1,2-シクロヘキサンジメタノール、1,3-シクロヘキサンジメタノール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、スピログリコール、トリシクロデカンジメタノール、アダマンタンジオール、2,2,4,4-テトラメチル-1,3-シクロブタンジオールを例示できる。芳香族ジオールとしては、例えば、ビスフェノール類(ビスフェノールA、ビスフェノールB、ビスフェノールE等)、4,4’-チオジフェノール、4,4’-メチレンジフェノール、4,4’-ジヒドロキシビフェニル、o-ジヒドロキシベンゼン、m-ジヒドロキシベンゼン、p-ジヒドロキシベンゼン、2,5-ナフタレンジオール、p-キシレンジオール、およびそれらのエチレンオキサイド付加体やプロピレンオキサイド付加体を例示できる。
 三価以上のアルコールとしては、例えば、グリセリン、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、糖アルコール類(キシリトールやソルビトール等)を例示できる。
 これらの多価アルコールは、1種を単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
 これらのなかでも、二価のアルコールが好ましく、塗膜の柔軟性の点から、脂肪族ジオールが好ましく、さらに好ましくは、エチレングリコール、1,6-ヘキサメチレンジオール、1,5-ペンタメチレンジオール、1,4-テトラメチレンジオール、3-メチル-1,5-ペンタメチレンジオール、2-メチル-1,3-トリメチレンジオールである。
 多価カルボン酸としては、例えば、脂肪族ジカルボン酸、脂環式ジカルボン酸、芳香族ジカルボン酸、三価以上の芳香族カルボン酸、およびこれら多価カルボン酸のエステル形成性誘導体を例示できる。脂肪族ジカルボン酸としては、例えば、マロン酸、マレイン酸、フマル酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジオン酸を例示できる。脂環式ジカルボン酸としては、例えば、1,3-シクロペンタンジカルボン酸、1,2-シクロヘキサンジカルボン酸、1,3-シクロペンタンジカルボン酸、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸を例示できる。芳香族ジカルボン酸としては、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、オルトフタル酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、p-フェニレンジカルボン酸を例示できる。三価以上の芳香族カルボン酸としては、例えば、トリメリット酸、ピロメリット酸、トリメシン酸を例示できる。多価カルボン酸のエステル形成性誘導体は、多価アルコールとの反応によってエステルを形成可能な、多価カルボン酸から誘導される化合物であり、例えば、カルボン酸塩、カルボン酸無水物、カルボン酸ハロゲン化物、カルボン酸エステルを例示できる。これらの多価カルボン酸は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
 多価カルボン酸としては、基材との密着性に寄与する点から、脂肪族ジカルボン酸、芳香族ジカルボン酸、およびこれらのエステル形成性誘導体が好ましく、アジピン酸、イソフタル酸、テレフタル酸、およびこれらのエステル形成性誘導体がより好ましく、塗膜の柔軟性の点から、アジピン酸、イソフタル酸、およびこれらのエステル形成性誘導体がさらに好ましく、イソフタル酸、およびイソフタル酸のエステル形成性誘導体が特に好ましい。
 ポリエステルポリオール(a2)は、イソフタル酸、およびイソフタル酸のエステル形成性誘導体の少なくとも一方に由来の構成成分を含有することが好ましい。
 環状エステル化合物としては、例えば、プロピオラクトン、β-メチル-δ-バレロラクトン、ε-カプロラクトンを例示できる。これらの環状エステル化合物は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
 ポリエステルポリオール(a2)が有する水酸基の数が多すぎると、反応中にゲル化が起こりやすくなる傾向がある。ポリエステルポリオール(a2)が有する水酸基の数は、好ましくは2~5個、より好ましくは2~3個であり、塗膜の柔軟性および基材への密着性に優れる点から、特に好ましくは2個である。
 ポリエステルポリオール(a2)の数平均分子量は、300以上が好ましく、350以上がより好ましく、400以上がさらに好ましい。ポリエステルポリオール(a2)の数平均分子量が前記下限値以上であれば、塗膜の柔軟性や基材への密着性が向上する。ポリエステルポリオール(a2)の数平均分子量は、10,000以下が好ましく、5,000以下がより好ましく、2,500以下がさらに好ましい。ポリエステルポリオール(a2)の数平均分子量が前記上限値以下であれば、硬化性が向上する。ポリエステルポリオール(a2)の数平均分子量の下限と上限は任意に組み合わせることができ、例えば300~10,000が好ましく、350~5,000がより好ましく、400~2,500がさらに好ましい。
 ポリエステルポリオール(a2)の製造方法は、特に限定されない。例えば、多価アルコールと多価カルボン酸との混合物および触媒を反応器に仕込み、例えば150~260℃に加熱し、副生成物である水またはメタノールを留去しながら、エステル化反応またはエステル交換反応を進行させることにより、ポリエステルポリオール(a2)を得ることができる。また、多価アルコールと多価カルボン酸との混合物の代わりに、環状エステル化合物を用いてもよく、多価アルコールと多価カルボン酸との混合物と、環状エステル化合物の両方を用いてもよい。また、多価カルボン酸に代えて、もしくは多価カルボン酸に加えて多価カルボン酸のエステル形成性誘導体を用いてもよい。
〔水酸基含有(メタ)アクリレート(a3)〕
 水酸基含有(メタ)アクリレート(a3)が有するエチレン性不飽和基は、1個であってもよく、2個であってもよく、3個以上であってもよい。
 エチレン性不飽和基を1個有する水酸基含有(メタ)アクリレートとしては、例えば、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、2-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、6-ヒドロキシヘキシル(メタ)アクリレート等のヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシエチルアクリロイルホスフェート、2-(メタ)アクリロイロキシエチル-2-ヒドロキシプロピルフタレート、カプロラクトン変性2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコール(メタ)アクリレート、脂肪酸変性-グリシジル(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、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシ-3-(メタ)アクリロイロキシプロピル(メタ)アクリレートを例示できる。エチレン性不飽和基を2個有する水酸基含有(メタ)アクリレートとしては、例えば、グリセリンジ(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシ-3-アクリロイル-オキシプロピルメタクリレートを例示できる。エチレン性不飽和基を3個以上有する水酸基含有(メタ)アクリレートとしては、例えば、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド変性ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)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ペンタ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド変性ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレートを例示できる。
 これら水酸基含有(メタ)アクリレート(a3)は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
 これらのなかでも、エチレン性不飽和基を1個含有する水酸基含有(メタ)アクリレートが好ましく、親水性と親油性バランスの点から、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、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート等の炭素数2~4のヒドロキシアルキル(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、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレートがより好ましく、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレートがさらに好ましい。
 水酸基含有(メタ)アクリレート(a3)としては、ポリオキシアルキレン鎖含有化合物を含むことが好ましい。ポリオキシアルキレン鎖のアルキレン基としては、炭素数2~4のアルキレン基が好ましい。水酸基含有(メタ)アクリレート(a3)に含まれるポリオキシアルキレン鎖含有化合物としては、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレートが特に好ましい。
 ウレタン(メタ)アクリレート(A2)は、ポリイソシアネート(a1)、ポリエステルポリオール(a2)および水酸基含有(メタ)アクリレート(a3)に加えて、それら以外の他の成分をさらに反応させた反応生成物であってもよい。例えば、親水性を調節する目的で、他の成分として、ポリエチレングリコール、カルボキシ基含有ポリオール等を用いてもよい。カルボキシ基含有ポリオールとしては、脂肪族のポリヒドロキシカルボン酸が好ましく、より好ましくは、分子量100~200のジオールモノカルボン酸またはその中和塩であり、特に好ましくはジメチロールブタン酸、ジメチロールプロピオン酸であり、更に好ましくはジメチロールブタン酸である。カルボキシ基含有ポリオール由来のカルボキシ基は、一部または全部が塩基によって中和され、中和塩となることで親水性となる。
 カルボキシ基含有ポリオール等を用いた場合、ウレタン(メタ)アクリレート(A2)は酸価を有する。ウレタン(メタ)アクリレート(A2)の酸価は、0mgKOH/g以上が好ましく、2mgKOH/g以上がより好ましく、4mgKOH/g以上がさらに好ましい。ウレタン(メタ)アクリレート(A2)の酸価が前記範囲の下限値以上であれば、乳化性および乳化安定性が向上する。ウレタン(メタ)アクリレート(A2)の酸価は、50mgKOH/g以下が好ましく、20mgKOH/g以下がより好ましく、10mgKOH/g以下がさらに好ましい。ウレタン(メタ)アクリレート(A2)の酸価が前記範囲の上限値以下であれば、塗膜の柔軟性に優れる。
 ウレタン(メタ)アクリレート(A2)の重量平均分子量は、1,000以上が好ましく、1,500以上がより好ましく、2,000以上がさらに好ましい。ウレタン(メタ)アクリレート(A2)の重量平均分子量が前記下限値以上であれば、塗膜の柔軟性および密着性が向上する。ウレタン(メタ)アクリレート(A2)の重量平均分子量は、100,000以下が好ましく、50,000以下がより好ましく、20,000以下がさらに好ましい。ウレタン(メタ)アクリレート(A2)の重量平均分子量が前記上限値以下であれば、乳化性や乳化安定性に優れる。ウレタン(メタ)アクリレート(A2)の重量平均分子量の下限と上限は任意に組み合わせることができ、例えば1,000~100,000が好ましく、1,500~50,000がより好ましく、2,000~20,000がさらに好ましい。
 ウレタン(メタ)アクリレート(A2)の60℃における粘度は、500mPa・s以上が好ましく、1,000mPa・s以上がより好ましく、2,000mPa・s以上がさらに好ましい。ウレタン(メタ)アクリレート(A2)の前記粘度は、1,000,000mPa・s以下が好ましく、500,000mPa・s以下がより好ましく、100,000mPa・s以下がさらに好ましい。ウレタン(メタ)アクリレート(A2)の粘度が前記範囲内であれば、ハンドリング性に優れる。ウレタン(メタ)アクリレート(A2)の粘度の下限と上限は任意に組み合わせることができ、例えば500~1,000,000mPa・sが好ましく、1,000~500,000mPa・sがより好ましく、2,000~100,000mPa・sがさらに好ましい。
 なお、粘度は、E型粘度計により測定される。
 ウレタン(メタ)アクリレート(A2)の製造方法は、特に限定されず、例えば、以下の方法(i)~(iii)を例示でき、反応の安定性や副生成物の低減の点から、方法(ii)が好ましい。
 (i)ポリイソシアネート(a1)、ポリエステルポリオール(a2)、水酸基含有(メタ)アクリレート(a3)を、反応器に一括または別々に仕込んで反応させる方法。
 (ii)ポリイソシアネート(a1)とポリエステルポリオール(a2)とを予め反応させて得られる反応生成物に、水酸基含有(メタ)アクリレート(a3)を反応させる方法。
 (iii)ポリイソシアネート(a1)と水酸基含有(メタ)アクリレート(a3)とを予め反応させて得られる反応生成物に、ポリエステルポリオール(a2)を反応させる方法。
 方法(i)~(iii)では、反応系の残存イソシアネート基含有率が0.5重量%以下になる時点で反応を終了させることにより、ウレタン(メタ)アクリレート(A2)が得られる。
 方法(i)~(iii)においては、反応を促進する目的で触媒を用いることが好ましい。
 かかる触媒としては、例えば、有機金属化合物、金属塩、アミン系触媒、ビスマス系触媒、ジルコニウム系触媒、2-エチルヘキサン酸亜鉛/ジルコニウムテトラアセチルアセトナートを例示できる。有機金属化合物としては、例えば、ジブチル錫ジラウレート、トリメチル錫ヒドロキシド、テトラ-n-ブチル錫、オクチル酸錫を例示できる。金属塩としては、例えば、オクテン酸亜鉛、オクテン酸錫、ナフテン酸コバルト、塩化第1錫、塩化第2錫を例示できる。アミン系触媒としては、例えば、トリエチルアミン、ベンジルジエチルアミン、1,4-ジアザビシクロ[2,2,2]オクタン、1,8-ジアザビシクロ[5,4,0]ウンデセン、N,N,N’,N’-テトラメチル-1,3-ブタンジアミン、N-エチルモルホリンを例示できる。ビスマス系触媒としては、硝酸ビスマス、臭化ビスマス、ヨウ化ビスマス、硫化ビスマス等の他、ジブチルビスマスジラウレート、ジオクチルビスマスジラウレート等の有機ビスマス化合物や、2-エチルヘキサン酸ビスマス塩、ナフテン酸ビスマス塩、イソデカン酸ビスマス塩、ネオデカン酸ビスマス塩、ラウリル酸ビスマス塩、マレイン酸ビスマス塩、ステアリン酸ビスマス塩、オレイン酸ビスマス塩、リノール酸ビスマス塩、酢酸ビスマス塩、ビスマスリビスネオデカノエート、ジサリチル酸ビスマス塩、ジ没食子酸ビスマス塩等の有機酸ビスマス塩を例示できる。ジルコニウム系触媒としては、例えば、無機ジルコニウム、有機ジルコニウム、ジルコニウム単体を例示できる。なかでも、ジブチル錫ジラウレート、1,8-ジアザビシクロ[5,4,0]ウンデセンが好適である。なお、これらの触媒は1種のみが単独で用いられてもよいし、2種以上が併用されてもよい。
 方法(i)~(iii)においては、イソシアネート基に対して反応する官能基を有しない有機溶剤、例えば、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、トルエン、キシレン等の芳香族類等の有機溶剤を用いることができる。環境負荷低減の観点では、無溶剤で反応を行うことが好ましい。
 反応温度は、30~90℃とすることができ、好ましくは40~80℃である。
 反応時間は、2~10時間とすることができ、好ましくは3~8時間である。
 ウレタン(メタ)アクリレート(A2)を用いる場合、光重合性化合物(A)100重量%中に占めるウレタン(メタ)アクリレート(A2)の割合は、5重量%以上が好ましく、20重量%以上がより好ましく、50重量%以上がさらに好ましく、70重量%以上が特に好ましい。また、前記ウレタン(メタ)アクリレート(A2)の割合は、100重量%以下が好ましく、95重量%以下がより好ましく、90重量%以下がさらに好ましい。ウレタン(メタ)アクリレート(A2)の割合が前記範囲内であれば、乳化安定性および塗膜の柔軟性のバランスに優れる。前記ウレタン(メタ)アクリレート(A2)の割合の下限と上限は任意に組み合わせることができ、例えば5~100重量%が好ましく、20~100重量%がより好ましく、50~95重量%がさらに好ましく、70~90重量%が特に好ましい。
 光重合性化合物(A)の60℃における粘度は、10mPa・s以上とすることができ、好ましくは100mPa・s以上、より好ましくは200mPa・s以上、さらに好ましくは500mPa・s以上である。光重合性化合物(A)の粘度が前記範囲の下限値以上であれば、強制乳化により低粘度化する必要性が増す。光重合性化合物(A)の60℃における粘度は、500,000mPa・s以下とすることができ、好ましくは200,000mPa・s以下、より好ましくは100,000mPa・s以下、さらに好ましくは50,000mPa・s以下である。光重合性化合物(A)の粘度が前記範囲の上限値以下であれば、せん断力を与えることが容易になり、乳化性や乳化安定性が向上する。前記光重合性化合物(A)の粘度の下限と上限は任意に組み合わせることができ、例えば10~500,000mPa・sとすることができ、好ましくは100~200,000mPa・s、より好ましくは200~100,000mPa・s、さらに好ましくは500~50,000mPa・sである。
<光重合開始剤(C)>
 本発明の活性エネルギー線硬化型組成物は、活性エネルギー線を照射した際の硬化を促進する点から、光重合開始剤(C)をさらに含むことが好ましい。光重合開始剤(C)は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
 光重合開始剤(C)としては、光の作用によりラジカルを発生するものであれば特に限定されず、例えば、2,2-ジメトキシ-1,2-ジフェニルエタン-1-オン、4-フェノキシジクロロアセトフェノン、4-t-ブチル-ジクロロアセトフェノン、ジエトキシアセトフェノン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン、1-(4-イソプロピレンフェニル)-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、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、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、ベンゾインイソブチルエーテル、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、ヒドロキシベンゾフェノン、4-ベンゾイル-4’-メチルジフェニルサルファイド、3,3’-ジメチル-4-メトキシベンゾフェノン、チオキサンソン、2-クロルチオキサンソン、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、カンファーキノン、ジベンゾスベロン、2-エチルアンスラキノン、4’,4’’-ジエチルイソフタロフェノン、3,3’,4,4’-テトラ(t-ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、α-アシロキシムエステル、アシ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、9,10-フェナンスレンキノン、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、2,4,6-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、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルホスフィンオキサイドを例示できる。
 なかでも、ベンジルジメチルケタール、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、ベンゾインイソプロピルエーテル、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-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン、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、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、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルホスフィンオキサイドが好ましく、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(IGM Resins社製、「オムニラッド184」)、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン(IGM Resins社製、「オムニラッド1173」)、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(IGM Resins社製、「オムニラッド907」、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(IGM Resins社製、「オムニラッドTPO」が特に好ましい。
 光重合開始剤(C)としては、さらに水系分散液の組成物としての用途面での機能をより多く発揮させる点から、水溶性または水分散性をもつ光重合開始剤を使用することが好ましい。かかる光重合開始剤(C)としては、例えば、2-(3-ジメチルアミノ-2-ヒドロキシプロポキシ)-3,4-ジメチル-9H-チオキサントン-9-オンメトクロライド(オクテルケミカルズ社製、「Quantacure QTX」)や、1-〔4-(2-ヒドロキシエトキシ)-フェニル〕-2-ヒドロキシ-2-メチル-1-プロパン-1-オン(IGM Resins社製、「オムニラッド2959」)、IGM Resins社製、「ESACURE DP250」、富士フイルム和光純薬社製、「FOM-03011」を例示できる。これらは1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
 これらの中でも、1-〔4-(2-ヒドロキシエトキシ)-フェニル〕-2-ヒドロキシ-2-メチル-1-プロパン-1-オン(IGM Resins社製、「オムニラッド2959」)が特に好ましい。
 光重合開始剤(C)の添加のタイミングは特に限定されず、光重合性化合物(A)等と一緒に強制乳化してもよいし、強制乳化後の水系エマルジョン組成物に添加してもよい。ただし、非水溶性かつ固体の光重合開始剤の場合は、光重合性化合物(A)等と一緒に強制乳化するほうが、塗膜外観の点から好ましい。
 本発明の活性エネルギー線硬化型組成物中の光重合性化合物(A)の含有量は、光重合性化合物(A)および界面活性剤の合計100重量%に対して、40重量%以上が好ましく、50重量%以上がより好ましく、60重量%以上がさらに好ましく、70重量%以上が特に好ましい。光重合性化合物(A)の含有量が前記下限値以上であれば、光重合性化合物(A)由来の物性が十分に発揮されやすく、硬度や耐水性が向上する。前記光重合性化合物(A)の含有量は、99重量%以下が好ましく、95重量%以下がより好ましく、90重量%以下がさらに好ましく、80重量%以下が特に好ましく、78重量%以下、75重量%以下が殊に好ましい。光重合性化合物(A)の含有量が前記範囲の上限値以下であれば、光重合性化合物(A)を乳化するのに必要な界面活性剤の相対量が不足しにくく、乳化性や乳化安定性が向上する。前記光重合性化合物(A)の含有量の下限と上限は任意に組み合わせることができ、例えば40~99重量%が好ましく、50~95重量%がより好ましく、60~90重量%がさらに好ましく、70~80重量%が特に好ましい。
 活性エネルギー線硬化型組成物中の界面活性剤(B1)の含有量は、界面活性剤の総質量に対して、50重量%以上が好ましく、60重量%以上がより好ましく、70重量%以上がさらに好ましく、76重量%以上が特に好ましい。界面活性剤(B1)の含有量が前記下限値以上であれば、粒径が小さく、粒径分布がシャープなエマルジョンとなり、保存安定性、特に凍結融解安定性が向上する。前記界面活性剤(B1)の含有量は、界面活性剤の総質量に対して99.5重量%以下が好ましく、99重量%以下がより好ましく、95重量%以下がさらに好ましく、90重量%以下が特に好ましい。界面活性剤(B1)の含有量が前記上限値以下であれば、光重合性化合物(A)由来の物性が充分に発揮されやすく、塗膜の柔軟性や密着性、耐水性が向上する。界面活性剤の総質量に対する前記界面活性剤(B1)の含有量の下限と上限は任意に組み合わせることができ、例えば50~99.5重量%が好ましく、60~99重量%がより好ましく、70~95重量%がさらに好ましく、76~90重量%が特に好ましい。
 本発明の活性エネルギー線硬化型組成物中の界面活性剤(B1)の含有量は、光重合性化合物(A)および界面活性剤の合計100重量%に対して、0.9重量%以上が好ましく、4.0重量%以上がより好ましく、8.5重量%以上がさらに好ましく、18重量%以上が特に好ましい。界面活性剤(B1)の含有量が前記下限値以上であれば、粒径が小さく、粒径分布がシャープなエマルジョンとなり、保存安定性、特に凍結融解安定性が向上する。前記界面活性剤(B1)の含有量は、光重合性化合物(A)および界面活性剤の合計100重量%に対して、59.9重量%以下が好ましく、49重量%以下がより好ましく、38.5重量%以下がさらに好ましく、25重量%以下が特に好ましい。界面活性剤(B1)の含有量が前記上限値以下であれば、光重合性化合物(A)由来の物性が充分に発揮されやすく、塗膜の柔軟性や密着性、耐水性が向上する。光重合性化合物(A)および界面活性剤の合計100重量%に対する前記界面活性剤(B1)の含有量の下限と上限は任意に組み合わせることができ、例えば0.9~59.9重量%が好ましく、4.0~49重量%がより好ましく、8.5~38.5重量%がさらに好ましく、18~25重量%が特に好ましい。
 本発明の活性エネルギー線硬化型組成物中の界面活性剤(B2)の含有量は、光重合性化合物(A)および界面活性剤の合計100重量%に対して、0.1重量%以上が好ましく、1.0重量%以上がより好ましく、1.5重量%以上がさらに好ましく、2.0重量%以上が特に好ましい。界面活性剤(B2)の含有量が前記下限値以上であれば、粒径が小さく、粒径分布がシャープなエマルジョンとなりやすく、保存安定性、特に高温下での保存安定性が向上する。前記界面活性剤(B2)の含有量は、20重量%以下が好ましく、10重量%以下がより好ましく、7.0重量%以下がさらに好ましく、5.0重量%以下が特に好ましい。界面活性剤(B2)の含有量が前記上限値以下であれば、光重合性化合物(A)由来の物性が十分に発揮されやすく、塗膜の硬度や密着性、耐水性が向上する。前記界面活性剤(B2)の含有量の下限と上限は任意に組み合わせることができ、例えば0.1~20重量%が好ましく、1.0~10重量%がより好ましく、1.5~7.0重量%がさらに好ましく、2.0~5.0重量%が特に好ましい。
 光重合開始剤(C)の使用量は、光重合性化合物(A)および界面活性剤の合計100重量部に対して、1重量部以上が好ましく、2重量部以上がより好ましい。光重合開始剤(C)の使用量が前記下限値以上であれば、紫外線等の活性エネルギー線照射による硬化の硬化速度が充分に速くなり、目的とする硬化塗膜が得られやすい。前記光重合開始剤(C)の使用量は、20重量部以下が好ましく、16重量部以下がより好ましく、10重量部以下が特に好ましい。光重合開始剤(C)の使用量が前記上限値を超えても硬化性は向上せず、前記上限値以下とすることで硬化塗膜が黄変しにくくなる。前記光重合開始剤(C)の使用量の下限と上限は任意に組み合わせることができ、例えば1~20重量部が好ましく、1~16重量部がより好ましく、2~10重量部が特に好ましい。
 本発明の活性エネルギー線硬化型組成物は、本発明の効果を阻害しない範囲で、界面活性剤、光重合性化合物(A)および光重合開始剤(C)以外の任意成分をさらに含んでもよい。
 任意成分としては、例えば、表面調整剤(レベリング剤)、UV吸収剤、有機フィラー、無機フィラー、染顔料、油、可塑剤、ワックス類、乾燥剤、分散剤、湿潤剤、ゲル化剤、安定剤、消泡剤、チクソトロピー性付与剤、酸化防止剤、粘着性付与剤、難燃剤、帯電防止剤、充填剤、補強剤、艶消し剤、架橋剤、シリカ、水分散されたシリカ、防腐剤、防黴剤、凍結融解安定剤(エチレングリコール等)、造膜剤(ブチルセロソルブ等)、水分散補助のための極性溶剤(N-メチルピロリドン、3-メトキシ-N,N-ジメチルプロピオンアミド等)を例示できる。これらは単独でもしくは2種以上併せて用いてもよい。
 これらの成分は、界面活性剤(B1)と一緒に配合し、乳化(撹拌)してもよいし、乳化後の活性エネルギー線硬化型組成物に添加してもよい。
[水系エマルジョン組成物]
 本発明の水系エマルジョン組成物は、前述の本発明の活性エネルギー線硬化型組成物を含有する。すなわち、本発明の水系エマルジョン組成物は、本発明の活性エネルギー線硬化型組成物が水系溶媒に乳化されたエマルジョン組成物である。
 本発明の水系エマルジョン組成物は、水性溶媒として水を含有することが好ましい。なお、水性溶媒としては、水に限らず、乳化の状態を損なわない範囲で、水に炭素数1~5の低級アルコール等を混合した溶媒であってもよい。
 水性溶媒の使用量は、水系エマルジョン組成物の総質量100重量%に対して、5重量%以上が好ましく、10重量%以上がより好ましく、20重量%以上がさらに好ましい。水性溶媒の使用量が前記下限値以上であれば、転相が生じやすく、粘度が充分に低くなりやすい。前記水性溶媒の使用量は、80重量%以下が好ましく、70重量%以下がより好ましく、60重量%以下がさらに好ましい。水性溶媒の使用量が前記上限値以下であれば、コーティング時の乾燥負荷が小さくなる。前記水性溶媒の使用量の下限と上限は任意に組み合わせることができ、例えば5~80重量%が好ましく、10~70重量%がより好ましく、20~60重量%がさらに好ましい。
 本発明の水系エマルジョン組成物の不揮発分濃度は、水系エマルジョン組成物の総質量100重量%に対して、5重量%以上が好ましく、10重量%以上がより好ましく、20重量%以上がさらに好ましい。不揮発分濃度が前記下限値以上であれば、コーティング時に基材に対してハジキが生じにくく、また乾燥負荷が小さくなる。前記不揮発分濃度は、80重量%以下が好ましく、70重量%以下がより好ましく、60重量%以下がさらに好ましい。不揮発分濃度が前記上限値以下であれば、流動性が良好になり、コーティングが容易になる。前記不揮発分濃度の下限と上限は任意に組み合わせることができ、例えば5~80重量%であることがコーティングの作業性の点で好ましく、10~70重量%がより好ましく、20~60重量%がさらに好ましい。
 本発明の水系エマルジョン組成物の平均コア粒子径は、10nm以上が好ましく、50nm以上がより好ましく、60nm以上がさらに好ましく、70nm以上が特に好ましい。平均コア粒子径が前記下限値以上であれば、エマルジョン粘度が充分に小さくなり、取り扱い性に優れる。前記平均コア粒子径は、1,000nm以下が好ましく、500nm以下がより好ましく、200nm以下がさらに好ましく、150nm以下が特に好ましい。平均コア粒子径が前記上限値以下であれば、凝集が起こりにくく、乳化安定性が向上する。前記平均コア粒子径の下限と上限は任意に組み合わせることができ、例えば10~1,000nmが好ましく、50~500nmがより好ましく、60~200nmがさらに好ましく、70~150nmが特に好ましい。
 なお、平均コア粒子径は、散乱強度分布の体積基準での平均値を指す。コア粒子径は、レーザー散乱・回折装置(堀場製作所製;LA950V2)を用いて測定される。
 本発明の水系エマルジョン組成物の25℃における粘度は、5mPa・s以上が好ましく、10mPa・s以上がより好ましく、20mPa・s以上がさらに好ましい。粘度が前記下限値以上であれば、膜厚の制御が容易になる。前記粘度は、20,000mPa・s以下が好ましく、10,000mPa・s以下がより好ましく、5,000mPa・s以下がさらに好ましい。粘度が前記上限値以下であれば、取り扱いやすくなり、コーティングの作業性が良好になる。前記粘度の下限と上限は任意に組み合わせることができ、例えば5~20,000mPa・sが好ましく、10~10,000mPa・sがより好ましく、20~5,000mPa・sがさらに好ましい。
 なお、前記粘度はE型粘度計(100rpm)により測定される。
 本発明の水系エマルジョン組成物には、本発明の水系エマルジョン組成物とは異なる、アクリル系エマルジョンやポリウレタンディスパージョン等の水分散液または水溶液を配合してもよい。
<エマルジョンの製造方法>
 次に、本発明の水系エマルジョン組成物の製造方法について説明する。
 本発明の水系エマルジョン組成物は、例えば、少なくとも1種が界面活性剤(B1)である2種以上の界面活性剤を用いることにより、光重合性化合物(A)を水性溶媒中に転相乳化法によって強制乳化することによって得られる。「強制乳化」とは、界面活性剤およびせん断力を用いることで、水に不溶かつ自ら乳化力を持たない化合物を水性溶媒中に乳化分散させる方法である。
 転相乳化時の粘度を下げるためにメチルエチルケトンやアセトン等の有機溶剤を加えておき、乳化完了後に減圧して脱溶剤する方法も一般によく知られており、本発明の系もそういった方法を採用することは可能である。ただしVOC低減の点から、無溶剤下にて転相乳化を行う方法が好ましい。
 具体的な方法としては、例えば、ビーカー容器内に、光重合性化合物(A)、界面活性剤(B1)を含む2種以上の界面活性剤を加えた後、イオン交換水を少しずつ加えていきながら、高速ディスパー、二重円筒ホモジナイザー、超音波ホモジナイザー、ブレンダー、ミキサー等の撹拌機を用いて40~70℃で撹拌していく。加えたイオン交換水が一定量を超えたところで油中水滴型(W/O)から水中油滴型(O/W)への転相が起こり、転相時に強い撹拌力が加わることで小粒径かつ均一なエマルジョン組成物が得られる。その後、室温に戻るまで撹拌を続け、必要に応じて表面調整剤、消泡剤、防腐防黴剤、光重合開始剤等を添加、混合することで、目的の水系エマルジョン組成物が得られる。
 本発明の水系エマルジョン組成物は、例えば濃度50重量%のエマルジョン組成物とし、室温(23℃)で1~2か月静置した後であっても、沈殿は見られず、均一な分散状態を維持することができる。
 水系エマルジョン組成物によって以下の条件で形成した塗膜のJIS K 5600-5-4の方法に準じて1kg荷重にて測定される鉛筆硬度は、2H以上であり、3H以上がより好ましい。前記塗膜の鉛筆硬度が下限値以上であれば、保護コーティング剤、ハードコート用コーティング剤等の各種用途への有用性が高い。
<塗膜形成条件>
 厚み125μmの易接着ポリエチレンテレフタレートフィルムの表面に水系エマルジョン組成物をバーコーターによって塗布し、100℃で2分間乾燥させた後、高圧水銀灯にて積算光量が450mJ/cmとなるように紫外線照射して硬化させ、膜厚10μmの塗膜を形成する。
 なお、「易接着ポリエチレンテレフタレートフィルム」とは、フィルムの片面または両面が、水性ウレタン樹脂や水性ポリエステル樹脂、水性アクリル樹脂等のプライマーによって表面改質処理を施されたポリエチレンテレフタレートフィルムを意味する。製品例として、東洋紡社製;コスモシャインA4300、コスモシャインA4360を挙げることができる。
 以上説明したように、本発明の活性エネルギー線硬化型組成物は、少なくとも1種が界面活性剤(B1)である2種以上の界面活性剤を含有する。界面活性剤(B1)を含む2種以上の界面活性剤を用いた活性エネルギー線硬化型組成物を強制乳化することにより、小粒径で均一な水系エマルジョン組成物を得ることができる。そのため、得られた水系エマルジョン組成物は室温および高温下での保存安定性に優れる。また、凍結融解安定性にも優れ、凍結融解サイクルを繰り返しても粒径の変化が小さい。また、本発明の水系エマルジョン組成物をコーティングして形成した塗膜は、基材への密着性に優れ、耐水性にも優れている。
 特に、界面活性剤(B2)としてアニオン性のものを用いると粒子間の静電反発の効果が得られ、界面活性剤(B1)としてノニオン性のウレタンアクリレートを用いると粒子間の立体反発の効果が得られる。そして、これらを併用すると両者の相乗効果によって粒子同士の反発が強まることにより、それぞれの界面活性剤を単独で用いた場合に比べて、粒子径が非常に小さく均一な水系エマルジョン組成物を得ることができる。
 また、ウレタン(メタ)アクリレート(A2)を含む光重合性化合物(A)を用いると、柔軟性に優れた塗膜を形成しやすい。柔軟性に優れた塗膜を形成できる水系エマルジョン組成物は、塗料、アンカーコーティング剤等の用途に有用である。一方、高硬度な塗膜を形成できる水系エマルジョン組成物は保護コーティング剤、ハードコート用コーティング剤等の用途に有用である。また、柔軟性に優れた塗膜を形成できる水系エマルジョン組成物と、高硬度な塗膜を形成できる水系エマルジョン組成物とを混合することにより、柔軟性と硬度の両立を図るように用いることもできる。
 本発明の水系エマルジョン組成物の用途は、特に限定されず、例えば、塗料、保護コーティング剤、アンカーコーティング剤、ハードコート用コーティング剤、インク、磁性粉コーティングバインダー、サンドブラスト用被膜、粘着剤、接着剤、粘接着剤、版材等、各種の被膜形成材料として非常に有用である。
<コーティング剤組成物>
 本発明の水系エマルジョン組成物は、例えば、各種基材上に塗膜を形成するためのコーティング剤組成物(硬化性樹脂組成物)として使用することができ、トップコート剤やアンカーコート剤等として有用である。例えば、本発明の水系エマルジョン組成物を基材にコーティングし、乾燥させた後、活性エネルギー線を照射することによって塗膜が硬化し、基材上に硬化塗膜を形成することができる。
 コーティング方法としては、例えば、スプレー、シャワー、ディッピング、ロール、スピン、スクリーン印刷等のようなウェットコーティング法を例示できる。
 乾燥温度は、40~120℃とすることができ、好ましくは50~100℃である。
 乾燥時間は、1~20分間とすることができ、好ましくは2~10分間である。
 活性エネルギー線としては、例えば、遠紫外線、紫外線、近紫外線、赤外線等の光線、X線、γ線等の電磁波の他、電子線、プロトン線、中性子線を例示できる。これらの中でも、硬化速度、照射装置の入手のしやすさ、価格等から、紫外線照射が好ましい。なお、電子線照射を行う場合、本発明のコーティング剤組成物は光重合開始剤(C)を用いなくても硬化し得る。
 紫外線照射によって塗膜を硬化させる方法としては、例えば、150~450nm波長域の光を発する高圧水銀ランプ、超高圧水銀灯、カーボンアーク灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ、ケミカルランプ、LEDランプ等を用いる方法を例示できる。紫外線照射量は、100~3000mJ/cm程度とすればよい。紫外線照射後は、硬化を確実にする点から、必要に応じて加熱を行ってもよい。
 硬化塗膜を形成する基材としては、例えば、ポリオレフィン(ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリシクロペンタジエン等)、ポリカーボネート、ポリエステル、ABS樹脂、アクリル樹脂等の樹脂製の成形品(フィルム、シート、カップ等)、金属、ガラスを例示できる。
 例えば、本発明の活性エネルギー線硬化型組成物から形成された層を少なくとも一層有する積層体とすることができる。積層体は、本発明の活性エネルギー線硬化型組成物から形成された層以外の他の層を有していてもよい。
 以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の記載によっては限定されない。なお、例中、「部」、「%」とあるのは、重量基準を意味する。
<光重合性化合物(A)の品名、構造>
・(A1-0):フェノキシジエチレングリコールアクリレート(製品名:ライトアクリレートP2H-A;共栄社化学社製)
・(A1-1):水酸基価51mgKOH/gであるジペンタエリスリトールのアクリル酸付加物(製品名:KAYARAD DPHA;日本化薬社製)
・(A1-2):水酸基価33mgKOH/gであるジペンタエリスリトールのアクリル酸付加物(製品名:アロニックスM-402;東亞合成社製)
・(A1-3):水酸基価30mgKOH/g以下であるジペンタエリスリトールのアクリル酸付加物(製品名:アロニックスM-406;東亞合成社製)
・(A1-4):水酸基価99mgKOH/gであるジペンタエリスリトールのアクリル酸付加物(製品名:KAYARAD FM-700;日本化薬社製)
・(A1-5):水酸基価62mgKOH/gであるジペンタエリスリトールのアクリル酸付加物(製品名:KAYARAD DPHA;日本化薬社製)
・(A1-6):水酸基価120であるペンタエリスリトールのアクリル酸付加物(製品名:ビスコート#300;大阪有機化学工業社製)
・(A1-7):ペンタエリスリトールテトラアクリレート(製品名:アロニックスM-450;東亞合成社製)
・(A1-8):トリメチロールプロパントリアクリレート(製品名:アロニックスM-309;東亞合成社製)
・(A1-9):イソシアヌル酸エチレンオキサイド変性ジ及びトリアクリレート(製品名:アロニックスM-315;東亞合成社製)
・(A1-10):イソシアヌル酸エチレンオキサイド変性ジ及びトリアクリレート(製品名:アロニックスM-313;東亞合成社製)
・(A1-11):グリセリントリアクリレート(製品名:アロニックスM-930;東亞合成社製)
・(A1-12):グリセリンジ及びトリアクリレート(製品名:アロニックスM-920;東亞合成社製)
・(A1-13):1,6-ヘキサンジオールジアクリレート(製品名:ライトアクリレート1.6HX-A;共栄社化学社製)
・(A1-14):アクリロイルモルホリン(製品名:ACMO;KJケミカルズ社製)
・(A1-15):イソボルニルアクリレート(製品名:IBXA;大阪有機化学工業社製)
・(A2-1):官能基数10、重量平均分子量2,000のウレタンアクリレートオリゴマー(製品名:紫光UV-1700B;三菱ケミカル社製)
・(A2-2):官能基数6、重量平均分子量1,400のウレタンアクリレートオリゴマー(製品名:紫光UV-7600B;三菱ケミカル社製)
・(A2-3):官能基数2、重量平均分子量13,000のウレタンアクリレートオリゴマー(製品名:紫光UV-3300B;三菱ケミカル社製)
・(A2-4):官能基数3、重量平均分子量3,500のウレタンアクリレートオリゴマー(製品名:紫光UV-7510B;三菱ケミカル社製)
<界面活性剤(B2)>
・(B2-1):ポリオキシアルキレンアルケニルエーテル硫酸アンモニウム(製品名:ラテムルPD-104;花王社製);上記一般式(1)に該当
・(B2-2):アミノイオンRE2000L(日本乳化剤社製)
・(B2-3):アデカリアソープSR-10(ADEKA社製)
・(B2-4):メタクリロイルオキシポリオキシプロピレン硫酸エステルナトリウム(製品名:エレミノールRS-3000;三洋化成社製);上記一般式(1)に該当
・(B2-5):ポリオキシアルキレンアルケニルエーテル(製品名ラテムルPD-420;花王社製)
・(B2-6):ポリオキシアルキレンアルケニルエーテル(製品名ラテムルPD-450;花王社製)
<光重合開始剤(C)>
・(C-1):2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン(製品名:オムニラッド1173;IGM Resins社製)
・(C-2):1-〔4-(2-ヒドロキシエトキシ)-フェニル〕-2-ヒドロキシ-2-メチル-1-プロパン-1-オン(製品名:オムニラッド2959;IGM Resins社製)
・(C-3):1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(製品名:オムニラッド184;IGM Resins社製)
 実施例に先立って、以下のウレタン(メタ)アクリレート(A2)としてのウレタンアクリレート、界面活性剤(B1)としてのウレタンアクリレートをそれぞれ作製した。
<ウレタン(メタ)アクリレート(A2)の作製>
〔ウレタンアクリレート(A2-5)の製造〕
 内温計、撹拌機、冷却管を備えたフラスコに、イソホロンジイソシアネート123g(0.554モル)、ポリエステル系ポリオール化合物〔直鎖構造2官能;多価カルボン酸成分:アジピン酸;多価アルコール成分:エチレングリコール、1,4-テトラメチレンジオール;水酸基価56.0mgKOH/g;水酸基価から計算される数平均分子量2,004〕555g(0.277モル)、重合禁止剤として2,6-ジ-tert-ブチルクレゾール1.00g、反応触媒としてジブチル錫ジラウレート0.1gを加え、60℃で反応させた。残存イソシアネート基が3.4%以下となった時点で、ポリエチレングリコールモノアクリレート〔水酸基価:99.0mgKOH/g、水酸基価から計算される重量平均分子量567〕322g(0.568モル)を加え、60℃で反応させ、残存イソシアネート基が0.1%以下となった時点で反応を終了し、ウレタンアクリレート(A2-5)を含有する組成物を得た(樹脂分濃度:100%、重量平均分子量:13,100、粘度:14,500mPa・s/60℃)。
〔ウレタンアクリレート(A2-6)の製造〕
 内温計、撹拌機、冷却管を備えたフラスコに、イソホロンジイソシアネート207g(0.930モル)、ポリエステル系ポリオール化合物〔直鎖構造2官能;多価カルボン酸成分:アジピン酸、イソフタル酸;多価アルコール成分:1,6-ヘキサメチレンジオール;水酸基価121mgKOH/g;水酸基価から計算される数平均分子量927〕431g(0.465モル)、重合禁止剤として2,6-ジ-tert-ブチルクレゾール0.4g、反応触媒としてジブチル錫ジラウレート0.1gを加え、60℃で反応させた。残存イソシアネート基が6.1%以下となった時点で、ポリエチレングリコールモノアクリレート〔水酸基価:102mgKOH/g、水酸基価から計算される重量平均分子量548〕319g(0.581モル)と2-ヒドロキシエチルアクリレート43.2g(0.372モル)とを加え、60℃で反応させ、残存イソシアネート基が0.1%以下となった時点で反応を終了し、ウレタンアクリレート(A2-6)を含有する組成物を得た(樹脂分濃度:100%、重量平均分子量:6,700、粘度:7,500mPa・s/60℃)。
〔ウレタンアクリレート(A2-7)の製造〕
 内温計、撹拌機、冷却管を備えたフラスコに、イソホロンジイソシアネート180g(0.812モル)、ポリエステル系ポリオール化合物〔直鎖構造2官能;多価カルボン酸成分:アジピン酸、イソフタル酸;多価アルコール成分:3-メチル-1,5-ペンタメチレンジオール;水酸基価62.1mgKOH/g;水酸基価から計算される数平均分子量1810〕733g(0.406モル)、反応触媒としてジブチル錫ジラウレート0.1gを加え、70℃で反応させた。残存イソシアネート基が3.7%以下となった時点で、ジメチロールブタン酸18.0g(0.122モル)を加え、95℃で反応させた。残存イソシアネート基が2.6%以下となった時点で70℃まで冷却し、2-ヒドロキシエチルアクリレート68.3g(0.588モル)、重合禁止剤として2,6-ジ-tert-ブチルクレゾール0.4gを加え、70℃で反応させ、残存イソシアネート基が0.1%以下となった時点で反応を終了し、ウレタンアクリレート(A2-7)を含有する組成物を得た(樹脂分濃度:100%、重量平均分子量:11,000、粘度:260,000mPa・s/60℃、酸価:6.8mgKOH/g)。
〔ウレタンアクリレート(A2-8)の製造〕
 内温計、撹拌機、冷却管を備えたフラスコに、1,3-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン〔水添化キシリレンジイソシアネートに該当〕130g(0.670モル)、ポリエステル系ポリオール化合物〔直鎖構造2官能;多価カルボン酸成分:アジピン酸、イソフタル酸;多価アルコール成分:3-メチル-1,5-ペンタメチレンジオール;水酸基価62.8mgKOH/g;水酸基価から計算される数平均分子量1790〕599g(0.335モル)、反応性希釈剤としてフェノキシジエチレングリコールアクリレート(A1-0)200g、重合禁止剤として2,6-ジ-tert-ブチルクレゾール0.4g、反応触媒としてジブチル錫ジラウレート0.1gを加え、70℃で反応させた。残存イソシアネート基が3.0%以下となった時点で、ジメチロールブタン酸14.9g(0.100モル)を加え、80℃で反応させた。残存イソシアネート基が2.1%以下となった時点で60℃まで冷却し、2-ヒドロキシエチルアクリレート56.4g(0.486モル)とを加え、60℃で反応させ、残存イソシアネート基が0.1%以下となった時点で反応を終了し、ウレタンアクリレート(A2-8)(重量平均分子量:14,000、酸価:7.1mgKOH/g)を80重量%、フェノキシジエチレングリコールアクリレート(A1-0)を20重量%含有する組成物を得た(粘度:31,000mPa・s/60℃)。
〔ウレタンアクリレート(A2-9)の製造〕
 内温計、撹拌機、冷却管を備えたフラスコに、1,3-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン〔水添化キシリレンジイソシアネートに該当〕130g(0.668モル)、ポリエステル系ポリオール化合物〔直鎖構造2官能;多価カルボン酸成分:アジピン酸、イソフタル酸;多価アルコール成分:3-メチル-1,5-ペンタメチレンジオール;水酸基価62.8mgKOH/g;水酸基価から計算される数平均分子量1790〕597g(0.334モル)、反応性希釈剤としてフェノキシジエチレングリコールアクリレート(A1-0)200g、重合禁止剤として2,6-ジ-tert-ブチルクレゾール0.4g、反応触媒としてジブチル錫ジラウレート0.1gを加え、70℃で反応させた。残存イソシアネート基が3.0%以下となった時点で、ジメチロールブタン酸9.9g(0.067モル)を加え、80℃で反応させた。残存イソシアネート基が2.4%以下となった時点で60℃まで冷却し、2-ヒドロキシエチルアクリレート64.0g(0.551モル)とを加え、60℃で反応させ、残存イソシアネート基が0.1%以下となった時点で反応を終了し、ウレタンアクリレート(A2-9)(重量平均分子量:12,000、酸価:4.7mgKOH/g)を80重量%、フェノキシジエチレングリコールアクリレート(A1-0)を20重量%含有する組成物を得た(粘度:16,000mPa・s/60℃)。
<界面活性剤(B1)の作製>
〔ウレタンアクリレート(B1-1)の製造〕
 内温計、撹拌機、冷却管を備えたフラスコに、イソホロンジイソシアネート96.1g(0.432モル)、ジペンタエリスリトールのアクリル酸付加物〔水酸基価:48.0mgKOH/g〕606g(0.519モル)、重合禁止剤として2,6-ジ-tert-ブチルクレゾール1.65g、反応触媒としてジブチル錫ジラウレート0.1gを加え、70℃で反応させた。残存イソシアネート基が2.1%以下となった時点で60℃まで冷却し、ポリエチレングリコール〔水酸基価:114.0mgKOH/g、水酸基価から計算される重量平均分子量984〕298g(0.302モル)を加え、60℃で反応させ、残存イソシアネート基が0.1%以下となった時点で反応を終了し、ウレタンアクリレート(B1-1)を含有する組成物を得た(樹脂分濃度:100%、重量平均分子量:3,500、粘度:1,200mPa・s/60℃)。
〔ウレタンアクリレート系化合物(B1-2)の製造〕
 内温計、撹拌機、冷却管を備えたフラスコに、ヘキサメチレンジイソシアネート77.5g(0.461モル)、ジペンタエリスリトールのアクリル酸付加物〔水酸基価:51mgKOH/g〕608g(0.553モル)、重合禁止剤として2,6-ジ-tert-ブチルクレゾール1.65g、反応触媒としてジブチル錫ジラウレート0.1gを加え、70℃で反応させた。残存イソシアネート基が2.3%以下となった時点で60℃まで冷却し、ポリエチレングリコール〔水酸基価:115mgKOH/g、水酸基価から計算される重量平均分子量976〕315g(0.332モル)を加え、60℃で反応させ、残存イソシアネート基が0.1%以下となった時点で反応を終了し、ウレタンアクリレート系化合物(B1-2)を含有する組成物を得た(樹脂分濃度:100%、重量平均分子量は3,600、粘度:710mPa・s/60℃)。
〔ウレタンアクリレート(B1-3)の製造〕
 内温計、撹拌機、冷却管を備えたフラスコに、イソシアヌレート骨格を有するヘキサメチレンジイソシアネートの三量体化合物(イソシアネート基含有量21.8%)317g(0.548モル)、2-ヒドロキシエチルアクリレート127g(1.07モル)、重合禁止剤として2,6-ジ-tert-ブチルクレゾール1.00g、反応触媒としてジブチル錫ジラウレート0.1gを加え、60℃で反応させた。残存イソシアネート基が5.2%以下となった時点で、ポリエチレングリコール〔水酸基価:114.0mgKOH/g、水酸基価から計算される重量平均分子量984〕556g(0.565モル)を加え、60℃で反応させ、残存イソシアネート基が0.1%以下となった時点で反応を終了し、ウレタンアクリレート(B1-3)を含有する組成物を得た(樹脂分濃度:100%、重量平均分子量:6,100、粘度:1,500mPa・s/60℃)。
〔ウレタンアクリレート(B1-4)の製造〕
 内温計、撹拌機、冷却管を備えたフラスコに、ヘキサメチレンジイソシアネートのビュレット型ポリイソシアネート化合物(イソシアネート基含有量23.5%)301g(0.561モル)、2-ヒドロキシエチルアクリレート130g(1.12モル)、重合禁止剤として2,6-ジ-tert-ブチルクレゾール1.00g、反応触媒としてジブチル錫ジラウレート0.1gを加え、60℃で反応させた。残存イソシアネート基が5.5%以下となった時点で、ポリエチレングリコール〔水酸基価:114.0mgKOH/g、水酸基価から計算される重量平均分子量984〕569g(0.578モル)を加え、60℃で反応させ、残存イソシアネート基が0.1%以下となった時点で反応を終了し、ウレタンアクリレート(B1-4)を含有する組成物を得た(樹脂分濃度:100%、重量平均分子量:6,100、粘度:1,400mPa・s/60℃)。
〔ウレタンアクリレート(B1-5)の製造〕
 内温計、撹拌機、冷却管を備えたフラスコに、イソシアヌレート骨格を有するヘキサメチレンジイソシアネートの三量体化合物(イソシアネート基含有量21.1%)324g(0.542モル)、2-ヒドロキシエチルアクリレート126g(1.09モル)、重合禁止剤として2,6-ジ-tert-ブチルクレゾール1.00g、反応触媒としてジブチル錫ジラウレート0.1gを加え、60℃で反応させた。残存イソシアネート基が5.1%以下となった時点で、ポリエチレングリコール〔水酸基価:114.0mgKOH/g、水酸基価から計算される重量平均分子量984〕550g(0.559モル)を加え、60℃で反応させ、残存イソシアネート基が0.1%以下となった時点で反応を終了し、ウレタンアクリレート(B1-5)を含有する組成物を得た(樹脂分濃度:100%、重量平均分子量:13,000、粘度:1,700mPa・s/60℃)。
〔ウレタンアクリレート(B1-6)の製造〕
 内温計、撹拌機、冷却管を備えたフラスコに、ヘキサメチレンジイソシアネートのアダクト型ポリイソシアネート化合物(イソシアネート基含有量9.0%)529g(0.378モル)、2-ヒドロキシエチルアクリレート87.7g(0.756モル)、重合禁止剤として2,6-ジ-tert-ブチルクレゾール1.00g、反応触媒としてジブチル錫ジラウレート0.1gを加え、60℃で反応させた。残存イソシアネート基が2.6%以下となった時点で、ポリエチレングリコール〔水酸基価:114.0mgKOH/g、水酸基価から計算される重量平均分子量984〕383g(0.389モル)を加え、60℃で反応させ、残存イソシアネート基が0.1%以下となった時点で反応を終了し、ウレタンアクリレート(B1-6)を含有する組成物を得た(樹脂分濃度:100%、重量平均分子量:8,600、粘度:2,700mPa・s/60℃)。
<分散液の作製>
〔実施例A1〕
 円柱型容器に、ジペンタエリスリトールのアクリル酸付加物(水酸基価51mgKOH/g、製品名:KAYARAD DPHA;日本化薬社製)(A1-1)、上記ウレタンアクリレート系化合物(B1-1)を加え、60℃で加温保持した後、ポリオキシアルキレンアルケニルエーテル硫酸アンモニウム(製品名:ラテムルPD-104;花王社製)(B2-1)を加え、ディスパーにて撹拌しながら、80℃の精製水を加えていき、最後に室温に戻しながら撹拌を行い、水系エマルジョン組成物(不揮発分50%)を調製した。配合組成は表1に示す組成とした。
〔実施例A2~A43、比較例A1~A6〕
 表1に示す配合組成にしたがって、実施例A1と同様にして水系エマルジョン組成物(不揮発分50~60%)を調製し、以下の通り評価した。なお実施例A8についてはディスパーの代わりにホモミクサー撹拌にて調製した。
<評価>
 得られた水系エマルジョン組成物について以下の評価を行った。結果を表1~7に示す。
〔25℃粘度〕
 実施例A1~A43、および比較例A1~A6で調製した不揮発分50~60%の水系エマルジョン組成物について、E型粘度計(100rpm)を用いて25℃における粘度を測定した。
〔平均コア粒子径〕
 実施例A1~A43、および比較例A1~A6で調製した不揮発分50~60%の水系エマルジョン組成物について、レーザー散乱・回折装置(堀場製作所製;LA950V2)を用いて平均コア粒子径(体積基準平均径)を測定した。
〔泡抜け性〕
 実施例A1~A43、および比較例A1~A6で調製した不揮発分50~60%の水系エマルジョン組成物について、調製後3日静置した後の泡抜け性を、目視にて下記の通り評価した。
(評価基準)
 1・・・泡がほぼ完全に消えている
 2・・・泡が消えていない
〔室温での保存安定性〕
 実施例A1~A43、および比較例A1~A6で得られた不揮発分50~60%の水系エマルジョン組成物を蓋付き容器に加え、室温23℃下で静置した状態で保存できた日数について、目視にて下記の通り評価した。
(評価基準)
 1・・・2か月以上分離沈殿なし
 2・・・1週間~2か月未満分離沈殿なし
 3・・・3日以上1週間未満分離沈殿なし
 4・・・2日以下で分離沈殿
〔60℃での保存安定性〕
 実施例A2,A3,A5~8、A11,A12,A14,A15,A24,A34,A42、および比較例A5およびA6で得られた不揮発分50~60%の水系エマルジョン組成物を蓋付き容器に加え、60℃下で1か月間静置した後の、液の外観観察および粒子径測定を行い、下記の基準で評価した。
 1:粒径増大なし
 2:粒径わずかに増大(100nm未満増)
 3:粒径増大(100nm以上増)
 4:分離沈殿または粒径1000nm超
〔凍結融解安定性〕
 実施例A2,A3,A5~A8、A11,A12,A14,A15,A24,A34,A42、および比較例A5およびA6で得られた不揮発分50~60%の水系エマルジョン組成物を蓋付き容器に加え、「-30℃下で1晩静置し凍結させ、翌日室温下に静置し解凍する」というプロセスを5サイクル繰り返した後の、液の外観観察および粒子径測定を行い、下記の基準で評価した。
 1:粒径増大なし
 2:粒径わずかに増大(100nm未満増)
 3:粒径増大(100nm以上増)
 4:分離沈殿または粒径1000nm超
<評価用塗膜サンプルの作製>
 実施例A2、A3およびA6で得られた樹脂分50%の水系エマルジョン組成物100部に対し、表7に示す通り光重合開始剤および表面調整剤(製品名:TegoWet260;エボニックジャパン社製)を撹拌混合した。これを、易接着ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(東洋紡社製;コスモシャインA4300、厚み125μm)またはアクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合合成樹脂(ABS)白板(日本テストパネル社製)またはポリカーボネート(PC)板(日本テストパネル社製)に、バーコーターによって塗布し、100℃で2分間乾燥させた後、高圧水銀灯にて積算光量450mJ/cmとなるように紫外線照射し、水系エマルジョン組成物を硬化させ、膜厚10μmの評価用塗膜サンプルを作製した。得られた評価用塗膜サンプルを用いて、以下の評価を行った。
〔塗膜外観〕
 得られた硬化塗膜の表面状態を観察し、下記の基準で評価した。
 1・・・ハジキが見られない
 2・・・ハジキがほぼ見られない
 3・・・ハジキやブツ等の塗膜欠陥が見られる
〔鉛筆硬度〕
 上記の易接着PET上に塗工された評価用塗膜サンプルを用いて、JIS K 5600-5-4の方法に準じて、1kg荷重にて鉛筆硬度を測定した。
〔ABS密着性〕
 上記のアクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合合成樹脂(ABS)白板上に塗工された評価用塗膜サンプルを用いて、硬化塗膜とABS板との密着性の評価として、1mmクロスカット碁盤目密着試験(JIS K 5600-5-6に準ずる試験方法)を行い、剥離や欠けのなかったマス目の数を測定した。
〔PC密着性〕
 上記のポリカーボネート(PC)板上に塗工された評価用塗膜サンプルを用いて、硬化塗膜とPC板との密着性の評価として、1mmクロスカット基盤密着試験(JIS K 5600-5-6に準ずる試験方法)を行い、剥離や欠けのなかったマス目の数を測定した。
 上記のPC板上に塗工された評価用塗膜サンプルを、沸騰水の中に2時間浸漬し、取り出した直後の硬化塗膜の外観およびPC密着性について下記の通り評価した。なおPC密着性については、上記の通り耐沸騰水試験前にPC密着性を評価するためにクロスカットした碁盤目部分の剥離や欠けのなかったマス目の数を再度測定した。
〔耐沸騰水試験後外観〕
 1:白化しておらず透明のまま
 2:一部に白化がみられる
 3:白化がみられる
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
<分散液の作製>
〔実施例B1〕
 円柱型容器に、ウレタンアクリレート(A2-5)、光重合性化合物(A1-0)、ウレタンアクリレート(B1-1)を加え、60℃で加温保持した後、界面活性剤(B2-1)を加え、ディスパーにて撹拌しながら、50℃の精製水を加えていき、最後に室温に戻しながら撹拌を行い、水系エマルジョン組成物(不揮発分50%)を調製した。配合組成は表8に示す組成とした。
〔実施例B2~B4および比較例B1、B2〕
 配合組成を表8に示すとおりに変更した以外は、実施例B1と同様にして水系エマルジョン組成物(不揮発分50%)を調製した。
〔実施例B9〕
 円柱型容器に、ウレタンアクリレート(A2-7)、光重合性化合物(A1-0)、ウレタンアクリレート(B1-1)を加え、60℃で加温保持した後、単官能性反応性界面活性剤(B2-1)、ウレタンアクリレート(A2-7)の酸基を中和するための塩基成分としてトリエチルアミンを加え、ディスパーにて撹拌しながら、55℃の精製水を加えていき、最後に室温に戻しながら撹拌を行い、活性エネルギー線硬化型水系エマルジョン組成物(不揮発分50%)を調製した。配合組成は表8に示す組成とした。
〔実施例B10~B18〕
 配合組成を表8に示すとおりに変更した以外は、実施例B9と同様にして水系エマルジョン組成物(不揮発分50%)を調製した。
<評価>
 各例で得た水系エマルジョン組成物について以下の評価を行った。
〔25℃粘度〕
 実施例B1~B4、B9~B18で調製した不揮発分50%の水系エマルジョン組成物について、E型粘度計(100rpm)を用いて25℃における粘度を測定した。
〔平均コア粒子径〕
 実施例B1~B4、B9~B18および比較例B1、B2で調製した不揮発分50%の水系エマルジョン組成物について、レーザー散乱・回折装置(堀場製作所製;LA950V2)を用いて平均コア粒子径(体積基準平均径)を測定した。
〔室温での保存安定性〕
 実施例B1~B4、B9~B18および比較例B1、B2で調製した不揮発分50%の水系エマルジョン組成物を蓋付き容器に入れ、室温(25℃)下で静置した状態で保存できた日数について、目視にて下記の通り評価した。
 (評価基準)
 1:2か月以上分離沈殿なし
 2:1週間~2か月未満分離沈殿なし
 3:3日以上1週間未満分離沈殿なし
 4:2日以下で分離沈殿
〔40℃での保存安定性〕
 実施例B1~B4で調製した不揮発分50%の水系エマルジョン組成物を蓋付き容器に入れ、40℃下で2週間静置した後の、液の外観観察および粒子径測定を行い、下記の基準で評価した。
 (評価基準)
 1:粒子径増大なし
 2:粒子径わずかに増大(100nm未満増)
 3:粒子径増大(100nm以上増)
 4:分離沈殿または粒子径1000nm超
〔実施例B5~B8、B19~B28〕
 実施例B1~B4で得た不揮発分50%の水系エマルジョン組成物を用いて、後述の方法で塗膜サンプルを作製し、評価を行った。
〔評価用塗膜サンプルの作製〕
 実施例B1~B4、B9~B18で得た不揮発分50%の水系エマルジョン組成物の固形分量100重量部に対し、表9に示す通り光重合開始剤(C-2)および表面調整剤(製品名:TegoWet270;エボニックジャパン社製)を撹拌混合した。これを、易接着ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(東洋紡社製;コスモシャインA4360、厚み125μm)、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合合成樹脂(ABS)白板(日本テストパネル社製)またはポリカーボネート(PC)板(日本テストパネル社製)にバーコーターによってコーティングし、100℃で2分間乾燥させた後、高圧水銀灯にて積算光量1,000mJ/cmとなるように紫外線照射し、水系エマルジョン組成物を硬化させ、膜厚10μmの評価用塗膜サンプルを作製した。得られた評価用塗膜サンプルを用いて、以下の評価を行った。
〔塗膜外観〕
 評価用塗膜サンプルの表面状態を観察し、下記の基準で評価した。
 (評価基準)
 1:ハジキが見られない
 2:ハジキがほぼ見られない
 3:ハジキやブツ等の塗膜欠陥が見られる
〔鉛筆硬度〕
 上記の易接着PETフィルム上にコーティングされた評価用塗膜サンプルを用いて、JIS K 5600-5-4の方法に準じて、750g荷重にて鉛筆硬度を測定した。
〔屈曲性〕
 評価用塗膜サンプルについて、JIS K 5600-5-1に準じて、円筒形マンドレル屈曲試験機を用いて屈曲性の評価を行った。評価用塗膜サンプルを試験棒に巻き付けた際に、割れまたは剥がれが生じる最大の径(整数値、mm)を測定し、下記のとおり評価した。
 (評価基準)
 1:2未満(2mmの径でも割れが生じない)
 2:2~3
 3:4~5
 4:6以上
〔ABS密着性〕
 ABS白板上にコーティングされた評価用塗膜サンプルを用い、硬化塗膜とABS板との密着性の評価として、1mmクロスカット基盤密着試験を行い、剥離や欠けのなかったマス目の数を測定した。
〔PC密着性〕
 PC板上にコーティングされた評価用塗膜サンプルを用い、硬化塗膜とPC板との密着性の評価として、1mmクロスカット基盤密着試験を行い、剥離や欠けのなかったマス目の数を測定した。
〔伸度評価用塗膜サンプルの作製〕
 表8中の実施例B1~B4、B9~B18の固形分配合比にしたがって各成分を混合し、混合物の固形分100部に対し、光重合開始剤(C-3)4部加え、酢酸エチルにて固形分70~80%になるよう希釈した活性エネルギー線硬化型組成物を調製した。調製した活性エネルギー線硬化型組成物を離型性ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(厚み100μm)上にアプリケーターでコーティングし、60℃で30分間乾燥した後、高圧水銀灯にて積算光量1,000mJ/cmとなるように紫外線照射し、活性エネルギー線硬化型組成物を硬化させ、膜厚100μmの評価用塗膜サンプルを作製した。ついで、この評価用塗膜サンプルをダンベルで打ち抜いて、幅15mm、長さ75mmの短冊状サンプルを作製した後、PETフィルムから硬化塗膜を剥離し、伸度評価用塗膜サンプルとした。
〔伸度〕
 伸度評価用塗膜サンプルについて、温度23℃、湿度50%下で、引っ張り試験機「AG-X」(島津製作所社製)を用い、JIS K 7127に準拠して引っ張り試験を行った。引っ張り速度は10mm/minで、塗膜の破断点における伸度を測定した。
 各例の評価結果を表8、表9に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
 表8および表9に示すように、界面活性剤(B1)を含む2種以上の界面活性剤によって強制乳化された実施例B1~B4、B9~B18の水系エマルジョン組成物は、比較例B1、B2のエマルジョン組成物に比べ、小粒径で均一であり、室温および40℃下での保存安定性に優れていた。また、実施例B1~B4、B9~B18の水系エマルジョン組成物を用いた実施例B5~B8、B19~B28の塗膜は、基材への密着性に優れていた。
 また、ウレタン(メタ)アクリレート(A2)を含む実施例B1~B3、B9~B18の水系エマルジョン組成物を用いた実施例B5~B7、B19~B28の塗膜は、ウレタン(メタ)アクリレート(A2)を含まない実施例B4の水系エマルジョン組成物を用いた実施例B8の塗膜に比べて柔軟性に優れていた。
 本発明の活性エネルギー線硬化型組成物を用いた水系エマルジョン組成物は、室温および高温下での保存安定性に優れ、凍結融解安定性に優れ、コーティングしたときの塗膜の基材への密着性および耐水性にも優れるという効果を有することから、塗料、粘着剤、接着剤、粘接着剤、インク、保護コーティング剤、アンカーコーティング剤、ハードコート用コーティング剤、磁性粉コーティングバインダー、サンドブラスト用被膜、版材、光学フィルムトップコート用のコーティング剤、金属蒸着やスパッタリング膜、ガラス修飾向けのコーティング剤等、各種の被膜形成材料として非常に有用である。

Claims (15)

  1.  界面活性剤を2種以上含有する活性エネルギー線硬化型組成物であって、
     界面活性剤の少なくとも1種が、反応性基を2個以上有する界面活性剤(B1)である、活性エネルギー線硬化型組成物。
  2.  前記界面活性剤(B1)の含有量が、界面活性剤の総質量に対して50重量%以上である、請求項1に記載の活性エネルギー線硬化型組成物。
  3.  前記界面活性剤(B1)がポリオキシアルキレン鎖を構造中に有する、請求項1または2に記載の活性エネルギー線硬化型組成物。
  4.  前記界面活性剤(B1)がウレタン(メタ)アクリレートである、請求項1~3のいずれか一項に記載の活性エネルギー線硬化型組成物。
  5.  界面活性剤(B2)(ただし、前記界面活性剤(B1)を除く。)を含み、前記界面活性剤(B2)が下記一般式(1)で表される界面活性剤である、請求項1~4のいずれか一項に記載の活性エネルギー線硬化型組成物。
     XO-(Y1O)-(Y2O)-SOZ ・・・(1)
    (ただし、Xは二重結合を有する官能基である。Y1およびY2はアルキレン基であり、かつY1とY2は異なる基である。Zは対イオンである。mは1以上の整数であり、nは0以上の整数である。)
  6.  さらに光重合性化合物(A)を含有する、請求項1~5のいずれか一項に記載の活性エネルギー線硬化型組成物。
  7.  前記光重合性化合物(A)が、(メタ)アクリレートモノマー(A1)を含む、請求項6に記載の活性エネルギー線硬化型組成物。
  8.  前記光重合性化合物(A)が、ウレタン(メタ)アクリレート(A2)(ただし前記界面活性剤(B1)を除く。)を含む、請求項6に記載の活性エネルギー線硬化型組成物。
  9.  前記光重合性化合物(A)および前記界面活性剤の合計100重量%に対して、前記光重合性化合物(A)を40~99重量%含有する、請求項6~8のいずれか一項に記載の活性エネルギー線硬化型組成物。
  10.  さらに光重合開始剤(C)を含有する、請求項1~9のいずれか一項に記載の活性エネルギー線硬化型組成物。
  11.  水を含有する、請求項1~10のいずれか一項に記載の活性エネルギー線硬化型組成物。
  12.  請求項1~10のいずれか一項に記載の活性エネルギー線硬化型組成物を含有する水系エマルジョン組成物。
  13.  請求項1~11のいずれか一項に記載の活性エネルギー線硬化型組成物を含有する、コーティング剤組成物。
  14.  請求項1~10のいずれか一項に記載の活性エネルギー線硬化型組成物から形成された層を少なくとも一層有する積層体。
  15.  活性エネルギー線硬化型組成物を含有する水系エマルジョン組成物であって、
     以下の条件で形成した塗膜のJIS K 5600-5-4の方法に準じて1kg荷重にて測定される鉛筆硬度が2H以上である、水系エマルジョン組成物。
    <塗膜形成条件>
     厚み125μmの易接着ポリエチレンテレフタレートフィルムの表面に水系エマルジョン組成物をバーコーターによって塗布し、100℃で2分間乾燥させた後、高圧水銀灯にて積算光量が450mJ/cmとなるように紫外線照射して硬化させ、膜厚10μmの塗膜を形成する。
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