説明

ウレタン化合物を含有した硬化性組成物およびその硬化物

【課題】表面硬度および耐擦傷性に優れ、かつ柔軟性や屈曲性も良好な、強度と柔軟性とを両立した硬化膜を形成し得る硬化性組成物ならびにその硬化物(膜)を提供すること。
【解決手段】(A)下記一般式(1)で表されるウレタン化合物と(B)重合開始剤とを含有することを特徴とする硬化性組成物:


(式中R1は炭素数1〜12の直鎖、分岐もしくは環状構造を有する2価の脂肪族基、
芳香環を有する2価の有機基または[−(CH2)a−O−(CH2)b−]cであり(但しaおよびbは独立に1〜10の整数、cは1〜5の整数を表す)、R2は−(CH2)2−O−[(CH2)d−O
−(CH2)e−]fであり(但しdおよびeは独立に1〜10の整数、fは1〜5の整数を表
す)、R3は水素原子またはメチル基である。)。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、紫外線、電子線等の活性エネルギー線の照射または加熱により硬化する硬化性組成物、ならびにその硬化物に関する。さらに詳しくは本発明は、硬度、耐擦傷性および柔軟性に優れた硬化物を形成し得る硬化性組成物およびその硬化物に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、各種基材表面の擦傷防止や汚染防止のための保護コーティング材、各種基材の接着剤、シーリング材として、各種基材の表面に、硬度、柔軟性、耐擦傷性、耐摩耗性、低カール性(硬化膜の反りが小さいことをいう)、密着性および透明性に優れた硬化膜を形成し得る硬化性組成物が要求されている。
また、フィルム型液晶素子、タッチパネル、プラスチック光学部品等の反射防止膜の用途においては、硬度、柔軟性、耐擦傷性、耐磨耗性、低カール性、高屈折率、密着性および透明性に優れた硬化膜を形成し得る硬化性組成物が要求されている。これらの要求性能の中でも、近年、特に硬度と柔軟性の両立が求められている。
【0003】
このような要求を満たすために、種々の組成物が提案されているが、硬化膜が高硬度であるとともに柔軟性にも優れているという特性を備えた硬化性組成物はまだ得られていないのが現状である。より具体的に説明すると、
(1)特開平6−329738号公報(特許文献1)には、耐汚染性、表面硬度、速硬化性、耐溶剤性等の改良を目的として、ベンジルアルコールのアルキレンオキシド変性(メタ)アクリレートを反応性希釈剤として用いた光硬化型樹脂組成物が記載されている。しかし、当該技術は速硬化性を主たる目的としたもので、表面硬度に関しては考慮されているものの、当該光硬化型樹脂組成物から得られる硬化物は、柔軟性に劣るという欠点がある。
(2)特許第2547087号公報(特許文献2)には、柔軟性、耐汚染性、耐擦傷性等の改良を目的として、ジメチルシロキサン構成単位を有する有機変性ポリシロキサンを配合したポリウレタンアクリレートが記載されている。しかし、耐擦傷性についてはまだ改善の余地がある。
(3)特開平5−70534号公報(特許文献3)では、硬化性、耐擦傷性、耐汚染性、柔軟性、耐候性の改良を目的として、ポリカーボネートジオールを用いた活性エネルギー線硬化型樹脂調製物が提案されている。しかし、当該技術においても耐擦傷性については改善の余地が残されている。
(4)特開平8−259644号公報(特許文献4)には、ビスフェノール型ポリオール、ポリイソシアネート及びヒドロキシル基含有アクリレートを反応させて得られるウレタンアクリレートと、エチレン性不飽和モノマーとを用いた活性エネルギー線硬化型樹脂組成物が記載されている。耐擦傷性および柔軟性などの改善について検討が行われているが、当該技術においても耐擦傷性に関してはまだ改善の余地がある。
(5)特開2005−113033号公報(特許文献5)には、低分子量ウレタン(メタ)アクリレートを用いた硬化性組成物が記載されており、耐擦傷性と柔軟性の改良がなされている。しかし、当該技術においても耐擦傷性に関してはまだ改善の余地がある。
【特許文献1】特開平6−329738号公報
【特許文献2】特許第2547087号公報
【特許文献3】特開平5−70534号公報
【特許文献4】特開平8−259644号公報
【特許文献5】特開2005−113033号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明の目的は、表面硬度および耐擦傷性に優れ、かつ柔軟性や屈曲性も良好な、強度と柔軟性とを両立した硬化膜を形成し得る硬化性組成物ならびにその硬化物(膜)を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明者らは上記課題を解決するため鋭意検討した結果、下記一般式(1)で表されるウレタン化合物(A)と重合開始剤(B)とを含有する硬化性組成物が上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0006】
すなわち、本発明は以下のとおり要約される。
【0007】
[1]下記一般式(1)で表されるウレタン化合物(A)と重合開始剤(B)とを含有することを特徴とする硬化性組成物:
【化1】

(式中R1は炭素数1〜12の直鎖、分岐もしくは環状構造を有する2価の脂肪族基、
芳香環を有する2価の有機基または[−(CH2)a−O−(CH2)b−]cであり(但しaおよびbは独立に1〜10の整数、cは1〜5の整数を表す)、
2は[−(CH2)d−O−(CH2)e−]fであり(但しdおよびeは独立に1〜10の整数、
fは1〜5の整数を表す)、
3は水素原子またはメチル基である。)。
【0008】
[2]前記ウレタン化合物(A)100質量部に対して、
前記重合開始剤(B)が1〜100質量部の量で含まれることを特徴とする上記[1]に記載の硬化性組成物。
【0009】
[3]前記硬化性組成物が、さらに下記一般式(2)で表されるウレタン化合物(C)を含有することを特徴とする上記[1]または[2]に記載の硬化性組成物:
【化2】

(式中、R4は炭素数1〜12の直鎖、分岐もしくは環状構造を有する2価の脂肪族基、
芳香環を有する2価の有機基または[−(CH2)g−O−(CH2)h−]iであり(但しgおよびhは独立に1〜10の整数、iは1〜5の整数を表す)、
5は炭素数1〜10の直鎖、分岐もしくは環状構造を有する2価の脂肪族基、芳香環
を有する2価の有機基または[−(CH2)j−O−(CH2)k−]lであり(但しjおよびkは独立に1〜10の整数、lは1〜5の整数を表す)、
6およびR7は独立に水素原子またはメチル基である。)。
【0010】
[4]前記ウレタン化合物(A)100質量部に対して、前記ウレタン化合物(C)が1〜500質量部の量で含まれることを特徴とする上記[3]に記載の硬化性組成物。
【0011】
[5]前記硬化性組成物が、さらにウレタンオリゴマー(D)を含有することを特徴と
する上記[1]〜[4]のいずれかに記載の硬化性組成物。
【0012】
[6]前記ウレタン化合物(A)100質量部に対して、前記ウレタンオリゴマー(D)が1〜500質量部の量で含まれることを特徴とする上記[5]に記載の硬化性組成物。
【0013】
[7]前記硬化性組成物が、さらに反応性モノマー(E)を含有することを特徴とする上記[1]〜[6]のいずれかに記載の硬化性組成物。
【0014】
[8]前記ウレタン化合物(A)100質量部に対して、前記反応性モノマー(E)が1〜500質量部の量で含まれることを特徴とする上記[7]に記載の硬化性組成物。
【0015】
[9]前記硬化性組成物が、さらにチオール化合物(F)を含有することを特徴とする上記[1]〜[8]のいずれかに記載の硬化性組成物。
【0016】
[10]前記ウレタン化合物(A)100質量部に対して、前記チオール化合物(F)が0.1〜100質量部の量で含まれることを特徴とする上記[9]に記載の硬化性組成物。
【0017】
[11]前記チオール化合物(F)が、下記一般式(3)で示される構造を2個以上有することを特徴とする上記[9]または[10]に記載の硬化性組成物。
【化3】

(式中、R8およびR9はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜10のアルキル基またはアリール基であり、
mは0〜2の整数であり、
nは0または1であり、
8およびR9は同時に水素原子とはならない。)
【0018】
[12]上記[1]〜[10]のいずれかに記載の硬化性組成物を含む塗料。
[13]上記[1]〜[10]のいずれかに記載の硬化性組成物を含む接着剤。
[14]上記[1]〜[10]のいずれかに記載の硬化性組成物を硬化して得られた硬化物。
[15]上記[1]〜[10]のいずれかに記載の硬化性組成物を硬化して得られたコーティング材。
[16]上記[1]〜[10]のいずれかに記載の硬化性組成物を硬化して得られた光学フィルム。
【発明の効果】
【0019】
本発明によれば、表面硬度および耐擦傷性に優れ、かつ柔軟性や屈曲性も良好な、強度と柔軟性を両立した硬化膜を形成し得る光硬化性組成物ならびにその硬化物(膜)を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0020】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。本発明の硬化性組成物(以下単に「硬化性組成物」ともいう)は、上記のように一般式(1)で表されるウレタン化合物(A)と、重合開始剤(B)とを含有することを特徴としている。
【0021】
<ウレタン化合物(A)>
本発明で使用されるウレタン化合物(A)(以下、単に「ウレタン化合物(A)」ともいう。)は下記一般式(1)で示され、分子中に重合性不飽和結合を2個以上含有する。
【化4】

【0022】
上記一般式(1)中、R1は直鎖、分岐もしくは環状構造を有する炭素数1〜12の2
価の脂肪族基、芳香環を有する2価の有機基または[−(CH2)a−O−(CH2)b−]cである(但しaおよびbは独立に1〜10の整数、cは1〜5の整数を表す)。
1は硬化性組成物を硬化して得られる硬化物(以下、単に「硬化物」ともいう。)の
硬度と透明性とのバランスの観点から炭素数1〜6の2価の脂肪族基または[−(CH2)a−O−(CH2)b−]c(但しaおよびbは独立に1〜5の整数、cは1〜3の整数を表す)であることが好ましく、炭素数2〜4の2価の脂肪族基または−(CH2)a−O−(CH2)b−(但し
aおよびbは独立に2〜4の整数を表す)であることがより好ましく、炭素数1の2価の脂肪族基または−(CH2)2−O−(CH2)2−であることがさらに好ましく、炭素数1の2価の
脂肪族基であることが特に好ましい。
【0023】
上記一般式(1)中、R2は[−(CH2)d−O−(CH2)e−]fである(但しdおよびeは独
立に1〜10の整数、fは1〜5の整数を表す)。
2は硬化物の硬度の観点から[−(CH2)d−O−(CH2)e−]f(但しdおよびeは独立に
1〜5の整数、fは1〜3の整数を表す)であることが好ましく、−(CH2)d−O−(CH2)e
−(但しdおよびeは独立に2〜4の整数を表す)であることがより好ましく、−(CH2)2−O−(CH2)2−であることがさらに好ましい。
【0024】
上記一般式(1)中、R3は水素原子またはメチル基である。硬化性組成物が低露光量
で硬化するという硬化性の観点からは、水素原子であることが好ましい。
【0025】
硬化性組成物にウレタン化合物(A)を含有させることで、柔軟性、表面硬度、透明性および低カール性のバランスに優れた硬化物が得られる。すなわち、本発明の硬化物からなる種々の製品について高い品質が達成される。
【0026】
本発明の硬化性組成物におけるウレタン化合物(A)の含量は特に限定されないが、好ましくは10〜99質量%、より好ましくは20〜99質量%、さらに好ましくは30〜99質量%である。ウレタン化合物(A)の含量が上記の範囲内にあることにより、強度と柔軟性に優れた硬化物を形成し得る硬化性組成物を得ることができる。
ウレタン化合物(A)は、たとえば水酸基およびトリシクロデカン構造を有する化合物(下記一般式(I)で表される)を、触媒の存在下、下記一般式(II)で表されるイソシアネート化合物と、モル比で通常(I)/(II)=1/2〜1/2.3で、好ましくは1/2〜
1/2.2で、より好ましくは1/2〜1/2.1で反応させることによって得ることがで
きる。
【化5】

【化6】

上記一般式(I)において、R1は前述の一般式(1)の化合物における定義と同様で
あり、上記一般式(II)において、R2およびR3は前述の一般式(1)の化合物における定義と同様である。
前記触媒としては金属触媒やアミン触媒が挙げられ、その具体例としては、ジブチル錫ジラウリレート、ジブチル錫メルカプチド、亜鉛ネオデカノエート、トリエチレンジアミンなどが挙げられる。
本反応は、室温、常圧で行うことができる。
【0027】
<重合開始剤(B)>
本発明の硬化性組成物は重合開始剤(B)を含有する。
本発明において、重合開始剤(B)として光重合開始剤あるいは熱重合開始剤が使用できる。耐熱性の低い基材にも使用可能であるという観点からは、光重合開始剤であることが好ましい。
【0028】
光重合開始剤を使用する場合は紫外線あるいは可視光線などの活性エネルギー線を照射することで、ウレタン化合物(A)、および後述するウレタン化合物(C)、ウレタンオリゴマー(D)、反応性モノマー(E)の重合反応を起こし、硬化物を得ることができる。
【0029】
このような光重合開始剤の具体例としては、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2,2'−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、キサントン、フルオレン、
フルオレノン、ベンズアルデヒド、アントラキノン、トリフェニルアミン、カルバゾール、3−メチルアセトフェノン、4−クロロベンゾフェノン、4,4'−ジメトキシベンゾ
フェノン、4,4'−ジアミノベンゾフェノン、ミヒラーケトン、ベンゾイルプロピルエ
ーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンジルジメチルケタール、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、フェニルグリオキシリックアシッドメチルエステル、チオキサントン、ジエチルチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン、2−クロロチオキサントン、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルフォリノプロパン−1−オン、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)ブタン−1−オン、1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オンなどが挙げられる。
これらの中でも、硬化速度の観点から1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、メチルベンゾイルフォーメートが好ましい。
これら光重合開始剤は1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0030】
熱重合開始剤を使用する場合は、硬化性組成物を加熱することでウレタン化合物(A)、および後述するウレタン化合物(C)、ウレタンオリゴマー(D)、反応性モノマー(E)の重合反応を起こし、硬化物を得ることができる。
【0031】
熱重合開始剤の具体例としては、アゾ化合物、有機過酸化物等が挙げられる。
アゾ化合物としては、2,2'−アゾビス(イソブチロニトリル)、2,2'−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、ジメチル2,2‘−アゾビス〈2−メチル〉プロ
ピオネート、2,2'−アゾビス(イソ酪酸)ジメチル、4,4'−アゾビス(4−シアノ吉草酸)、2,2'−アゾビス(2−アミジノプロパン)2塩酸塩、2,2'−アゾビス{2−メチル−N−[2−(1−ヒドロキシブチル)]−プロピオンアミド}等が挙げられる。
有機過酸化物としては、ベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド等が挙げられる。
これらの中でも、硬化速度の観点から2,2'−アゾビス(イソブチロニトリル)、ジ
メチル2,2‘−アゾビス(2−メチル)プロピオネートが好ましい。
これら熱重合開始剤は1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0032】
重合開始剤(B)の使用量は特に限定されないが、通常ウレタン化合物(A)100質量部に対して1〜100質量部、好ましくは2〜20質量部、より好ましくは2〜10質量部である。重合開始剤(B)の使用量を上記の範囲内にすることにより、ウレタン化合物(A)、ウレタン化合物(C)、ウレタンオリゴマー(D)および反応性モノマー(E)の重合速度が速くなり、また、硬化性組成物が酸素等による重合阻害を受けることもない。さらに、得られる硬化物について高い強度、基板などに対する密着強度および耐熱性を達成することができ、硬化物の着色も非常に起こりにくい。
【0033】
<ウレタン化合物(C)>
本発明の硬化性組成物は、下記一般式(2)で表されるウレタン化合物(C)を含有してもよい。ウレタン化合物(C)は、分子中に重合性不飽和結合を2個以上含有する。
【化7】

【0034】
上記一般式(2)中、R4は直鎖、分岐もしくは環状構造を有する炭素数1〜12の2
価の脂肪族基、芳香環を有する2価の有機基または[−(CH2)g−O−(CH2)h−]iである(但しgおよびhは独立に1〜10の整数、iは1〜5の整数を表す)。
4は硬化性組成物の硬化性の観点と、硬化物の硬度の観点から炭素数1〜6の2価の
脂肪族基または[−(CH2)g−O−(CH2)h−]i(但しgおよびhは独立に1〜5の整数、iは1〜3の整数を表す)であることが好ましく、炭素数2〜4の2価の脂肪族基または−(CH2)g−O−(CH2)h−(但しgおよびhは独立に2〜4の整数を表す)であることがより
好ましく、炭素数2の2価の脂肪族基または−(CH2)2−O−(CH2)2−であることがさらに
好ましく、炭素数2の2価の脂肪族基であることが特に好ましい。
【0035】
上記一般式(2)中、R5は直鎖、分岐もしくは環状構造を有する炭素数1〜10の2
価の脂肪族基、芳香環を有する2価の有機基または[−(CH2)j−O−(CH2)k−]lである(但しjおよびkは独立に1〜10の整数、lは1〜5の整数を表す)。
5は硬化性組成物の硬化性の観点と、硬化物の硬度の観点から、炭素数1〜6の2価
の脂肪族基または[−(CH2)j−O−(CH2)k−]l(但しjおよびkは独立に1〜5の整数、lは1〜3の整数を表す)であることが好ましく、炭素数2〜4の2価の脂肪族基または−(CH2)j−O−(CH2)k−(但しjおよびkは2〜4の整数を表す)であることがより好ま
しく、炭素数2の2価の脂肪族基または−(CH2)2−O−(CH2)2−であることがさらに好ま
しく、炭素数2の2価の脂肪族基であることが特に好ましい。
【0036】
上記一般式(2)中、R6およびR7は独立に水素原子又はメチル基である。硬化性の観点からは、水素原子があることが好ましい。
【0037】
本発明の硬化性組成物におけるウレタン化合物(C)の含量は特に限定されないが、ウレタン化合物(A)100質量部に対して通常1〜500質量部、好ましくは5〜300質量部、より好ましくは10〜200質量部である。ウレタン化合物(C)の使用量を上記の範囲内にすることにより、硬化性組成物の粘度を低下させることができ、塗布性を向上させることができる。また、硬化性組成物の重合速度を速くすることができ、さらに、硬化性組成物を硬化して得られる硬化物の表面硬度を向上させることができる。
上記ウレタン化合物(C)は単独で使用しても2種類以上を混合して使用してもかまわない。
ウレタン化合物(C)は公知の方法により製造することができ、たとえば下記一般式(III)で表される化合物と、下記一般式(IV)で表されるイソシアネート化合物とを、触
媒の存在下に反応させることにより、得ることができる。
【化8】

【化9】

上記一般式(III)において、R4およびR6は前述の一般式(2)の化合物における定
義と同様であり、上記一般式(IV)において、R5およびR7は前述の一般式(2)の化合物における定義と同様である。
前記触媒としては金属触媒やアミン触媒が挙げられ、その具体例としては、ジブチル錫ジラウリレート、ジブチル錫メルカプチド、亜鉛ネオデカノエート、トリエチレンジアミンなどが挙げられる。
この反応は、室温、常圧で行うことができる。
【0038】
<ウレタンオリゴマー(D)>
本発明の硬化性組成物はウレタンオリゴマー(D)を含有してもよい。ウレタンオリゴマー(D)を用いることにより、硬化物の表面硬度を向上させ、また硬化する際のカール性の低減を図ることができる。
【0039】
上記ウレタンオリゴマー(D)は1個以上の重合性不飽和結合と2個以上のウレタン結合を有するオリゴマーであり、具体的には、荒川化学工業(株)製、商品名ビームセット(登録商標)102、502H、505A−6、510、550B、551B、575、575CB、EM−90、EM92、サンノプコ(株)製、商品名フォトマー(登録商標)6008、6210、新中村化学工業(株)製、商品名NKオリゴU−2PPA、U−4HA、U−6HA、U−15HA、UA−32P、U−324A、U−4H、U−6H、UA−160TM(2−ヒドロキシエチルアクリレート、イソホロンジイソシアネート、ポリテトラメチレングリコールの反応生成物)、UA−122P、UA−2235PE、UA−340P、UA−5201、UA−512、東亞合成(株)製、商品名アロニックス(登録商標)M−1100、M−1200、M−1210、M−1310、M−1600、M−1960、M−5700、アロンオキセタン(登録商標)OXT−101、共栄社化学(株)製、商品名AH−600、AT606、UA−306H、UF−8001、日本化薬(株)製、商品名カヤラッド(登録商標)UX−2201、UX−2301、UX−3204、UX−3301、UX−4101、UX−6101、UX−7101、
日本合成化学工業(株)製、商品名、紫光(登録商標)UV−1700B、UV−3000B、UV−6100B、UV−6300B、UV−7000、UV−7600B、UV−7640B、UV−7605B、UV−2010B、UV−6630B、UV−7510B、UV−7461TE、UV−3310B、UV−6640B、根上工業(株)製、商品名アートレジンUN−1255、UN−5200、UN−7700、UN−333、UN−905、HDP−4T、HMP−2、UN−901T、UN−3320HA、UN−3320HB、UN−3320HC、UN−3320HS、H−61、HDP−M20、UN−5500、UN−5507、ダイセルユーシービー(株)製、商品名Ebecryl(登録商標)6700、204、205、220、254、1259、1290K、1748、2002、2220、4833、4842、4866、5129、6602、8301等を挙げることができる。
【0040】
硬化物に硬度を付与する目的においてウレタンオリゴマー(D)として好ましいのは、(メタ)アクリレート基を3個以上有するものであり、より好ましくは(メタ)アクリレート基を6個以上有するものであり、具体的には上述した商品名U−6HA、U−15HA、UA−32P、UV−1700B、UV−7600B、UV−7640B、UV−7605B等が挙げられる。
【0041】
硬化物に柔軟性を付与する目的においてウレタンオリゴマー(D)として好ましいのは、重量平均分子量1000以上かつ(メタ)アクリレート基を2個有するものである。具体的には上述した商品名A−160TM、UA−122P、UA−5201、UV−6630B、UV−7000B、UV−6640B、UN−7700等である。
【0042】
上記ウレタンオリゴマー(D)の重量平均分子量は、特に限定されないが、好ましくは500〜15000であり、より好ましくは1000〜3000である。なお、本明細書において重量平均分子量とはGPCにより測定したポリスチレン換算の重量平均分子量をいう。
上記ウレタンオリゴマー(D)は単独で使用しても2種類以上を混合して使用してもかまわない。
【0043】
上記ウレタンオリゴマー(D)の使用量は特に限定されないが、ウレタン化合物(A)100質量部に対して通常1〜500質量部であり、好ましくは5〜300質量部であり、より好ましくは10〜200質量部であり、さらに好ましくは10〜120質量部である。ウレタンオリゴマー(D)を前記範囲で用いることにより、硬化性組成物を硬化して得られる硬化物の表面硬度を調整し、また硬化する際のカール性の低減を図ることができる。
【0044】
<反応性モノマー(E)>
本発明の硬化性組成物は反応性モノマー(E)を含有してもよい。反応性モノマー(E)を用いることにより、硬化性組成物の重合速度を速くすることができ、さらに、硬化物の表面硬度を向上させることができる。
【0045】
上記反応性モノマー(E)は重合性不飽和結合を有するモノマーであり、単官能性モノマーであっても多官能性モノマーであってもよく、具体的には、重合性不飽和芳香族化合物、カルボキシル基含有化合物、単官能(メタ)アクリレート、ジ(メタ)アクリレート、多官能(メタ)アクリレート、エポキシポリ(メタ)アクリレート、ウレタンポリ(メタ)アクリレート、ポリエステルポリ(メタ)アクリレート等が挙げられる。以下、それらについて具体的に列記する。
【0046】
重合性不飽和芳香族化合物としては、例えば、ジイソプロペニルベンゼン、スチレン、
α−メチルスチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、o−クロロスチレン、m−クロロスチレン、p−クロロスチレン、1,1−ジフェニルエチレン、p−メトキシスチレン、N,N−ジメチル−p−アミノスチレン、N,N−ジエチル−p−アミノスチレン、エチレン性不飽和ピリジン、エチレン性不飽和イミダゾール等が挙げられる。
【0047】
カルボキシル基含有化合物としては,例えば、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等が挙げられる。
【0048】
単官能(メタ)アクリレートとしては、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、プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、tert−ブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレート、アミル(メタ)アクリレート、イソアミル(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、イソオクチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、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、ウンデシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、イソステアリル(メタ)アクリレートなどのアルキル(メタ)アクリレート類;
トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、テトラフルオロプロピル(メタ)アクリレート、ヘキサフルオロイソプロピル(メタ)アクリレート、オクタフルオロペンチル(メタ)アクリレート、ヘプタデカフルオロデシル(メタ)アクリレートなどのフルオロアルキル(メタ)アクリレート類;
ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレートなどのヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート類;
【0049】
フェノキシエチル(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)アクリレートなどのフェノキシアルキル(メタ)アクリレート類;
メトキシエチル(メタ)アクリレート、エトキシエチル(メタ)アクリレート、プロポキシエチル(メタ)アクリレート、ブトキシエチル(メタ)アクリレート、メトキシブチル(メタ)アクリレートなどのアルコキシアルキル(メタ)アクリレート類;
ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、エトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレートなどのポリエチレングリコール(メタ)アクリレート類;
ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、メトキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、エトキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレートなどのポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート類;
シクロヘキシル(メタ)アクリレート、4−ブチルシクロヘキシル(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、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタジエニル(メタ)アクリレート、ボルニル(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)アクリレートなどのシクロアルキル(メタ)アクリレート類;
ベンジル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレートなどが挙げられる。
【0050】
ジ(メタ)アクリレートとしては、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、トリ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、トリ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、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、1,3−プロパンジオールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(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、1,9−ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、ヒドロキシピバリン酸エステルネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、2,2−ビス(4−(メタ)アクリロイルオキシエトキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−(メタ)アクリロイルオキシジエトキシフェニル)プロパン、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート、ビス(2−(メタ)アクリロイルオキシエチル)ヒドロキシエチル−イソシアヌレート等が挙げられる。
【0051】
多官能(メタ)アクリレートとしては、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トリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ(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、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリオキシエチル(メタ)アクリレート、トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレートトリ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
【0052】
エポキシポリ(メタ)アクリレートとしては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂等のエポキシ基を分子内に2個以上有する化合物に(メタ)アクリル酸またはヒドロキシ基を有する(メタ)アクリレートを反応させたものが挙げられる。
【0053】
ウレタンポリ(メタ)アクリレートとしては、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート等のジイソシアネートに2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等のヒドロキシ基を有する(メタ)アクリレートを反応させたウレタンジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネートにペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレートを反応させたウレタンヘキサ(メタ)アクリレート、ジシクロメタンジイソシアネートとポリ(繰り返し単位数n=6〜15)テトラメチレングリコールとのウレタン化反応物に2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートとを反応させたポリウレタンジ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
【0054】
ポリエステルポリ(メタ)アクリレートとしては、トリメチロールプロパン、コハク酸および(メタ)アクリル酸を反応させて得られたポリエステル(メタ)アクリレートや、トリメチロールプロパン、エチレングリコール、コハク酸および(メタ)アクリル酸とを反応させて得られたポリエステル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
【0055】
これらの分子内に少なくとも1個の重合性不飽和結合を有する化合物は、1種単独でまたは2種類以上を併用して用いることができる。
これらの反応性モノマー(E)のうち多官能(メタ)アクリレートが好ましく、具体的には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)アクリレート等が好ましい。
【0056】
反応性モノマー(E)の使用量は特に限定されないが、ウレタン化合物(A)100質量部に対して通常1〜500質量部であり、好ましくは5〜300質量部であり、より好
ましくは10〜200質量部であり、さらに好ましくは10〜120質量部である。反応性モノマー(E)を前記範囲で用いることにより、硬化物の表面硬度を向上させることができる。
【0057】
<チオール化合物(F)>
本発明の硬化性組成物は、上記の5成分に加えて、チオール化合物(F)を含有してもよい。これらを含有することにより硬化性組成物の硬化性を良くすることができる。硬化性を良くすることができるのは、チオール化合物(F)の添加によりラジカル重合の酸素阻害を低減することができるからである。また、得られる硬化物の特性、例えば、反応性、硬度、弾性、密着性などの機械的特性、透明性などの光学的特性を調整することができる。
【0058】
硬化性組成物にチオール化合物(F)を含有させることで、硬化性組成物の硬化性およびカール性を良くする、すなわち硬化性組成物が硬化する際にカールしないようにさせることができる。硬化性を良くすることができるのは、チオール化合物の添加によりラジカル重合の酸素阻害を低減することができるからであり、カール性を良くすることができるのは、チオール化合物を添加することで、エン−チオール付加反応が進行して重合性不飽和基の重合度が抑制され、硬化物の架橋密度も抑制されるからである。
硬化性に優れるということは、単位量あたりの硬化性組成物を硬化させるために必要なエネルギー線量が少ないということである。したがって、それはエネルギー線の照射時間を短くすることができるということに基づく硬化物の生産性の向上と、エネルギーの節約によるコストの低減につながり、本発明の工業的意義はきわめて大きい。
【0059】
上記チオール化合物(F)は、分子内にメルカプト基を有する化合物であれば特に限定されないが、メルカプト基を1分子中に2個以上有する化合物であることが好ましい。
【0060】
本発明で用いるチオール化合物(F)としては、具体的には、エチレングリコールビス(3−メルカプトブチレート)、プロピレングリコールビス(3−メルカプトブチレート)、ジエチレングリコールビス(3−メルカプトブチレート)、ブタンジオールビス(3−メルカプトブチレート)、オクタンジオールビス(3−メルカプトブチレート)、トリメチロールプロパントリス(3−メルカプトブチレート)、ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトブチレート)、ジペンタエリスリトールヘキサキス(3−メルカプトブチレート)、エチレングリコールビス(2−メルカプトプロピオネート)、プロピレングリコールビス(2−メルカプトプロピオネート)、ジエチレングリコールビス(2−メルカプトプロピオネート)、ブタンジオールビス(2−メルカプトプロピオネート)、オクタンジオールビス(2−メルカプトプロピオネート)、トリメチロールプロパントリス(2−メルカプトプロピオネート)、ペンタエリスリトールテトラキス(2−メルカプトプロピオネート)、ジペンタエリスリトールヘキサキス(2−メルカプトプロピオネート)、エチレングリコールビス(3−メルカプトイソブチレート)、プロピレングリコールビス(3−メルカプトイソブチレート)、ジエチレングリコールビス(3−メルカプトイソブチレート)、ブタンジオールビス(3−メルカプトイソブチレート)、オクタンジオールビス(3−メルカプトイソブチレート)、トリメチロールプロパントリス(3−メルカプトイソブチレート)、ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトイソブチレート)、ジペンタエリスリトールヘキサキス(3−メルカプトイソブチレート)、エチレングリコールビス(2−メルカプトイソブチレート)、プロピレングリコールビス(2−メルカプトイソブチレート)、ジエチレングリコールビス(2−メルカプトイソブチレート)、ブタンジオールビス(2−メルカプトイソブチレート)、オクタンジオールビス(2−メルカプトイソブチレート)、トリメチロールプロパントリス(2−メルカプトイソブチレート)、ペンタエリスリトールテトラキス(2−メルカプトイソブチレート)、ジペンタエリスリトールヘキサキス(2−メルカプトイソブチレート)、エチレングリコ
ールビス(4−メルカプトバレレート)、プロピレングリコールビス(4−メルカプトイソバレレート)、ジエチレングリコールビス(4−メルカプトバレレート)、ブタンジオールビス(4−メルカプトバレレート)、オクタンジオールビス(4−メルカプトバレレート)、トリメチロールプロパントリス(4−メルカプトバレレート)、ペンタエリスリトールテトラキス(4−メルカプトバレレート)、ジペンタエリスリトールヘキサキス(4−メルカプトバレレート)、エチレングリコールビス(3−メルカプトバレレート)、プロピレングリコールビス(3−メルカプトバレレート)、ジエチレングリコールビス(3−メルカプトバレレート)、ブタンジオールビス(3−メルカプトバレレート)、オクタンジオールビス(3−メルカプトバレレート)、トリメチロールプロパントリス(3−メルカプトバレレート)、ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトバレレート)、ジペンタエリスリトールヘキサキス(3−メルカプトバレレート)、水素化ビスフェノールAビス(3−メルカプトブチレート)、ビスフェノールAジヒドロキシエチルエーテル−3−メルカプトブチレート、4,4‘−(9−フルオレニリデン)ビス(2−フェノキシエチル(3―メルカプトブチレート))、エチレングリコールビス(3−メルカプト−3−フェニルプロピオネート)、プロピレングリコールビス(3−メルカプト−3−フェニルプロピオネート)、ジエチレングリコールビス(3−メルカプト−3−フェニルプロピオネート)、ブタンジオールビス(3−メルカプト−3−フェニルプロピオネート)、オクタンジオールビス(3−メルカプト−3−フェニルプロピオネート)、トリメチロールプロパントリス(3−メルカプト−3−フェニルプロピオネート)、トリス−2−(3−メルカプト−3−フェニルプロピオネート)エチルイソシアヌレート、ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプト−3−フェニルプロピオネート)、ジペンタエリスリトールヘキサキス(3−メルカプト−3−フェニルプロピオネート)等が挙げられる。
【0061】
本発明で用いられるチオール化合物(F)としてより好ましい化合物としては、下記一般式(3)で示される構造を2個以上有する化合物が挙げられる。
【0062】
【化10】

【0063】
上記一般式(3)中、R8およびR9はそれぞれ独立に水素、炭素数1〜10のアルキル基またはアリール基であり、mは0〜2の整数、nは0または1であり、R8およびR9は同時に水素原子とはならない。
【0064】
上記一般式(3)で示される構造を2個以上有する化合物の具体例としては、例えば下記式(4)〜(15)で示される多官能チオール化合物を挙げることができる。
【0065】
【化11】

【0066】
【化12】

【0067】
【化13】

【0068】
【化14】

【0069】
【化15】

【0070】
【化16】

【0071】
【化17】

【0072】
【化18】

【0073】
【化19】

(式中、oは1〜10の整数である。)
【0074】
【化20】

【0075】
【化21】

【0076】
【化22】

【0077】
本発明で用いるチオール化合物(F)は1種単独でまたは2種類以上を組み合わせて使用することができる。
【0078】
本発明で用いるチオール化合物(F)の分子量は、特に限定されるものではないが、好ましくは200〜2000である。200未満であると、硬化性組成物が臭気を発生する場合があり、2000よりも大きいと硬化性組成物の反応性、硬化性が低下する場合がある。
【0079】
チオール化合物(F)の使用量は特に限定されないが、通常ウレタン化合物(A)100質量部に対して0.1〜100質量部、好ましくは0.1〜50質量部、より好ましくは0.2〜20質量部、さらに好ましくは0.2〜10質量部である。
チオール化合物(F)の使用量を上記の範囲内にすることにより、硬化性組成物が硬化する際の酸素による硬化阻害に対する優れた抑制効果、および優れた透明性向上効果が奏され、また十分に重合反応が進行するので、硬化性組成物の硬化物に対して高い表面硬度が付与される。
【0080】
<その他の成分>
本発明の硬化性組成物においては上記(A)〜(F)成分の合計100質量部に対して0.1質量部以下の重合禁止剤が含まれてもよい。重合禁止剤は保存中に硬化性組成物の含有成分が重合反応を起こすのを防止するために用いられる。重合禁止剤としては、例えば、ハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル、ベンゾキノン、p−t−ブチルカテコール、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール等が挙げられる。
【0081】
本発明の硬化性組成物にはレベリング剤、充填剤、顔料、無機フィラー、溶剤、その他改質剤を加えてもよい。
【0082】
レベリング剤としては、例えば、ポリエーテル変性ジメチルポリシロキサン共重合物、ポリエステル変性ジメチルポリシロキサン共重合物、ポリエーテル変性メチルアルキルポリシロキサン共重合物、アラルキル変性メチルアルキルポリシロキサン共重合物、ポリエーテル変性メチルアルキルポリシロキサン共重合物等が挙げられる。
【0083】
充填剤または顔料としては、炭酸カルシウム、タルク、マイカ、クレー、シリカ(コロイダルシリカ、アエロジル(登録商標)等)、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、ステアリン酸亜鉛、亜鉛華、ベンガラ、アゾ顔料等が挙げられる。
【0084】
無機フィラーとしては、導電性の金属微粒子や金属酸化物微粒子等があげられる。金属の具体例としては、金、銀、銅、白金、アルミニウム、アンチモン、セレン、チタン、タングステン、スズ、亜鉛、インジウム、ジルコニア等が使用でき、金属酸化物の具体例としては、アルミナ、酸化アンチモン、酸化セレン、酸化チタン、酸化タングステン、酸化スズ、アンチモンドープ酸化スズ(ATO(アンチモンをドープした酸化スズ))、リンドープ酸化スズ、酸化亜鉛、アンチモン酸亜鉛、スズドープ酸化インジウム等が挙げられる。
【0085】
改質剤としては、ポリオレフィン系樹脂、塩素化変性ポリオレフィン系樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、ビニルウレタン樹脂、ビニルエステルウレタン樹脂、ポリイソシアネート、ポリエポキシド、エポキシ末端ポリオキサゾリドン、アクリル樹脂類、アルキド樹脂類、尿素樹脂類、メラミン樹脂類、ポリジエン系エラストマー、飽和ポリエステル類、飽和ポリエーテル類、ニトロセルロース、セルロースアセテートブチレート等のセルロース誘導体、アマニ油、桐油、大豆油、ヒマシ油、エポキシ化油等の油脂類等の天然および合成高分子物質が挙げられる。
【0086】
本発明の硬化性組成物は、上記一般式(1)で表されるウレタン化合物(A)と重合開
始剤(B)と、さらに硬化性組成物に含有させてもよい上記(C)、(D)、(E)、(F)成分およびその他の成分とを、室温または加熱条件下で、ミキサー、ボールミル、3本ロールなどの混合機により混合するか、あるいは、反応性モノマーや溶剤などを希釈剤として添加して溶解することによって、配合および調製することができる。
ここで希釈剤として用いられる反応性モノマーの具体例としては、上述した反応性モノマー(E)などを挙げることができる。
【0087】
また溶剤の具体例としては、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソプロピルなどのエステル類;
アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン類;
テトラヒドロフラン、ジオキサンなどの環状エーテル類;
N,N−ジメチルホルムアミドなどのアミド類;
トルエンなどの芳香族炭化水素類、塩化メチレンなどのハロゲン化炭化水素類;
エチレングリコール、エチレングリコールメチルエーテル、エチレングリコールモノ−n−プロピルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート等のエチレングリコール類;
プロピレングリコール、プロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールエチルエーテル、プロピレングリコールブチルエーテル、プロピレングリコールプロピルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコール、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のプロピレングリコール類;
等が挙げられるが、好ましくは酢酸エチル、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、トルエン、ジクロロメタン、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートである。
【0088】
上記溶剤は単独でまたは2種類以上を組み合わせて使用することができる。
【0089】
溶剤の使用量は硬化性組成物100質量部に対して通常50〜200質量部、好ましくは50〜100質量部である。
【0090】
本発明の硬化性組成物は、例えば、基材上に硬化性組成物を塗布し、塗膜を形成した後、活性エネルギー線を照射することによって、あるいは加熱することによって硬化させることができる。硬化のために、活性エネルギー線の照射と加熱との両方を行ってもよい。
【0091】
塗布方法としては、例えば、バーコーター、アプリケーター、ダイコーター、スピンコーター、スプレーコーター、カーテンコーター、ロールコーターなどによる塗布、スクリーン印刷などによる塗布、ディッピングなどによる塗布が挙げられる。
【0092】
本発明の硬化性組成物の基材上への塗布量は特に限定されず、目的に応じて適宜調整することができ、塗布乾燥後の活性エネルギー線照射での硬化処理後に得られる塗膜の膜厚が、評価用としては1〜200μmとなる量が好ましく、5〜100μmとなる量がより好ましい。
【0093】
硬化のために使用される活性エネルギー線としては、電子線、または紫外から赤外の波長範囲の光が好ましい。光源としては、例えば、紫外線であれば超高圧水銀光源またはメタルハライド光源、可視光線であればメタルハライド光源またはハロゲン光源、赤外線で
あればハロゲン光源が使用できるが、この他にもレーザー、LEDなどの光源が使用できる。活性エネルギー線の照射量は、光源の種類、塗膜の膜厚などに応じて適宜設定されるが、好ましくは光重合性エチレン不飽和基の反応率が80%以上、より好ましくは90%以上になるように適宜設定できる。
このようにして形成された本発明の硬化物は、表面硬度および耐擦傷性に優れ、かつ柔軟性や屈曲性も良好であり、強度と柔軟性とを両立している。
【実施例】
【0094】
以下、実施例および比較例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの記載により何らの限定を受けるものではない。
【0095】
実施例中の「部」は「質量部」を意味する。
【0096】
(合成例1)
[ウレタン化合物(A−1)]
反応容器中に、ジクロロメタン(純正化学(株)製)300部、1分子中に水酸基とトリシクロデカン構造を有する化合物としてトリシクロ[5.2.1.02,6]デカンジメタ
ノール(東京化成工業(株)製)75部、ジブチル錫ジラウリレート(東京化成工業(株)製)2.7部を入れて撹拌した。
その後、2−アクリロイルオキシエチルイソシアネート(昭和電工(株)製、商品名カレンズMOI(登録商標)EG)160部を徐々に滴下し、室温にて撹拌を行った。
高速液体クロマトグラフィーで原料がほぼ消失したことを確認して反応を終了し、続いて2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール(BHT、純正化学(株)製)200ppm含有ヘキサン203部を用いて4回洗浄を行い、ウレタン化合物(A−1)を得た。
【0097】
(合成例2)
[ウレタン化合物(C−1)]
反応容器中に、2−ヒドロキシエチルアクリレート(大阪有機化学工業(株)製)100部、2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール(BHT、純正化学(株)製)200ppm含有ヘキサン(純正化学(株)製)142部、ジブチル錫ジラウリレート(東京化成工業(株)製)2.8部を入れて撹拌した。
その後、2−アクリロイルオキシエチルイソシアネート(昭和電工(株)製、商品名カレンズAOI(登録商標))122部を徐々に滴下し、室温にて撹拌を行った。
高速液体クロマトグラフィーで原料がほぼ消失したことを確認して反応を終了し、続いてBHT200ppm含有ヘキサン203部を用いて4回洗浄を行い、ウレタン化合物(C−1)を得た。
【0098】
(合成例3)
[ウレタン化合物(G−1)]
ビスフェノール型ポリオールとしてBPX−33((株)ADEKA製)100部、ポリイソシアネートとしてイソフォロンジイソシアネート(東京化成工業(株)製)76部、2−ヒドロキシエチルアクリレート(大阪有機化学工業(株)製)40部を、2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール(BHT、純正化学(株)製)200ppm含有トルエン溶剤中に一括で仕込んだ後、ジブチル錫ジラウリレート(東京化成工業(株)製)を0.054部添加して、70℃で10時間反応させた。BHT200ppm含有ヘキサン200部を用いて4回洗浄を行い、ウレタン化合物(G−1)を得た。
【0099】
(合成例4)
[ウレタン化合物(G−2)]
反応容器中に、イソフォロンジイソシアネート(東京化成工業(株)製)100部、ジブチル錫ジラウリレート(東京化成工業(株)製)0.141部、2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール(BHT、純正化学(株)製)0.073部を入れて60℃で1時間撹拌した。
その後、2−ヒドロキシエチルアクリレート(大阪有機化学工業(株)製)105部添加し、80℃で2時間撹拌した。BHT200ppm含有ヘキサン200部を用いて4回洗浄を行い、ウレタン化合物(G−2)を得た。
【0100】
(実施例1〜8)
[硬化性組成物の調製]
紫外線を遮蔽した容器中において、表1に示す(A)〜(F)成分を表1に示す配合組成(単位は質量部)に従い、室温で撹拌混合し、均一に溶解させて硬化性組成物溶液を調製した。
【0101】
(比較例1〜4)
[硬化性組成物の調製]
紫外線を遮蔽した容器中において、表2に示す(B)、(D)、(G)成分を表2に示す配合組成(単位は質量部)に従い、室温で撹拌混合し、均一に溶解させて硬化性組成物溶液を調製した。
【0102】
[硬化膜の製造]
表1および表2の実施例1〜8、比較例1〜4の硬化性組成物溶液をそれぞれ別々のガラス基板(50mm×50mm)に、硬化膜の厚みが100μmになるように塗布し、超高圧水銀ランプを組み込んだ露光装置で3J/cm2露光し塗膜を硬化させた。
【0103】
[性能評価方法]
(1)鉛筆硬度
上記[硬化膜の製造]で得られた硬化膜についてJIS−K5600に準拠し、三菱鉛筆(株)製ユニ(登録商標)を用いて鉛筆と硬化膜のなす角度が45度となるようにして引っ掻き、傷がつかない最大硬さの鉛筆を測定し、その硬さを鉛筆硬度とし表1および表2に示した。
【0104】
(2)耐擦傷性
上記[硬化膜の製造]で得られた硬化膜の表面を、#0000のスチールウールを用い、175g/cm2の荷重をかけて、ストローク25mm、速度30mm/sec.で1
0往復摩擦した後の表面の傷の有無を目視により確認した。
評価基準は以下の通りとし、評価結果を表1および表2に示した。
◎:全く傷が認められないもの
○:傷が5〜10本であるもの
△:傷が10本〜20本あるもの
×:傷が20本以上見られるもの。
【0105】
(3)耐折り曲げ性
上記[硬化膜の製造]で得られた硬化膜を直径2mmの円筒形の金属棒に巻きつけ、硬化膜のクラックの発生の有無を目視により確認した。この試験を5回行い、クラックが生じた回数で評価を行った。
評価基準は以下の通りとし、評価結果を表1および表2に示した。
◎:クラックが全く生じない
○:クラックが1、2回しか生じない
△:クラックが3、4回生じる
×:クラックが常に生じる。
【0106】
【表1】

【0107】
表1中の略称の内容を下記に示す。
A−1:合成例1で得られたウレタン化合物
イルガキュア184:チバ・スペシャリティ・ケミカルズ(株)製、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、商品名:イルガキュア(登録商標)184、光重合開始剤
C−1:合成例2で得られたウレタン化合物
U−6HA:新中村化学工業(株)製、商品名:U−6HA、ウレタンオリゴマー
UV−7640B:日本合成化学(株)製、商品名:紫光(登録商標)UV−7640B、ウレタンオリゴマー
PE−4A:共栄社化学(株)製、商品名:PE−4A、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、アクリルモノマー
DPHA:共栄社化学(株)製、商品名:DPE−6A、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、アクリルモノマー
PE−1:昭和電工(株)製、ペンタエリスルトールテトラキス(3−メルカプトブチレート)、商品名:カレンズ(登録商標)MT PE1)、チオール化合物
【0108】
【表2】

【0109】
表2中の略称の内容を下記に示す。
イルガキュア184:チバ・スペシャリティ・ケミカルズ(株)製、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、商品名:イルガキュア(登録商標)184、光重合開始剤
AMP−60G:新中村化学工業(株)製、商品名:AMP−60G、フェノキシポリエチレンギリコールアセテート、アクリルモノマー
AMP−10G:新中村化学工業(株)製、商品名:AMP−10G、2−フェノキシ3エチルアクリレート、アクリルモノマー
PE−3A:共栄社化学(株)製、商品名:PE−3A、ペンタエリスリトールトリアクリレート、アクリルモノマー
DPHA:共栄社化学(株)製、商品名:DPE−6A、ジペンタエリスリトールヘキ
サアクリレート、アクリルモノマー
G−1:合成例3で得られたウレタン化合物
G−2:合成例4で得られたウレタン化合物
【0110】
表1から、本発明の(A−1)成分と(C−1)成分を有する硬化性組成物を用いて作成した硬化膜(実施例2〜8)は、耐擦傷性がやや不十分な点があるものの耐折り曲げ性、鉛筆硬度が共に優れ、硬度と柔軟性を両立している。実施例4および5では、実施例2のウレタン化合物(C)の含有量を減らし、その分ウレタンオリゴマー(D)を添加しており、より表面硬度が高い硬化膜となっている。また、実施例6では、重合速度を上昇させるチオール化合物(F)を添加しているが、表面硬度、柔軟性共が優れたままに維持されている。
【0111】
これに対し、特許文献4の実施例1で用いられている硬化性組成物とほぼ同一の組成を有する硬化性組成物(比較例1)では、耐折り曲げ性は十分ではあるが、鉛筆硬度、耐擦傷性が劣る。また、特許文献5の実施例1および2、比較例1で用いられている硬化性組成物とほぼ同一の組成を有する硬化性組成物(比較例2〜4)では、耐折り曲げ性は良好であったが、鉛筆硬度および耐擦傷性が劣る。
【産業上の利用可能性】
【0112】
以上説明したように、本発明の硬化性組成物を用いた硬化物は、硬度と柔軟性に優れているという特性を備えており、コーティング材および光学フィルムとして好適である。より具体的には、例えば、液晶テレビ、パソコン、携帯電話のディスプレイ、タッチパネル、腕時計などのコーティング材としての光学材料として有用である。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
下記一般式(1)で表されるウレタン化合物(A)と重合開始剤(B)とを含有することを特徴とする硬化性組成物:
【化1】

(式中R1は炭素数1〜12の直鎖、分岐もしくは環状構造を有する2価の脂肪族基、
芳香環を有する2価の有機基または[−(CH2)a−O−(CH2)b−]cであり(但しaおよびbは独立に1〜10の整数、cは1〜5の整数を表す)、
2は[−(CH2)d−O−(CH2)e−]fであり(但しdおよびeは独立に1〜10の整数、
fは1〜5の整数を表す)、
3は水素原子またはメチル基である。)。
【請求項2】
前記ウレタン化合物(A)100質量部に対して、
前記重合開始剤(B)が1〜100質量部の量で含まれることを特徴とする請求項1に記載の硬化性組成物。
【請求項3】
前記硬化性組成物が、さらに下記一般式(2)で表されるウレタン化合物(C)を含有することを特徴とする請求項1または2に記載の硬化性組成物:
【化2】

(式中、R4は炭素数1〜12の直鎖、分岐もしくは環状構造を有する2価の脂肪族基、
芳香環を有する2価の有機基または[−(CH2)g−O−(CH2)h−]iであり(但しgおよびhは独立に1〜10の整数、iは1〜5の整数を表す)、
5は炭素数1〜10の直鎖、分岐もしくは環状構造を有する2価の脂肪族基、芳香環
を有する2価の有機基または[−(CH2)j−O−(CH2)k−]lであり(但しjおよびkは独立に1〜10の整数、lは1〜5の整数を表す)、
6およびR7は独立に水素原子またはメチル基である。)。
【請求項4】
前記ウレタン化合物(A)100質量部に対して、前記ウレタン化合物(C)が1〜500質量部の量で含まれることを特徴とする請求項3に記載の硬化性組成物。
【請求項5】
前記硬化性組成物が、さらにウレタンオリゴマー(D)を含有することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の硬化性組成物。
【請求項6】
前記ウレタン化合物(A)100質量部に対して、前記ウレタンオリゴマー(D)が1〜500質量部の量で含まれることを特徴とする請求項5に記載の硬化性組成物。
【請求項7】
前記硬化性組成物が、さらに(E)反応性モノマーを含有することを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の硬化性組成物。
【請求項8】
前記ウレタン化合物(A)100質量部に対して、前記反応性モノマー(E)が1〜500質量部の量で含まれることを特徴とする請求項7に記載の硬化性組成物。
【請求項9】
前記硬化性組成物が、さらにチオール化合物(F)を含有することを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の硬化性組成物。
【請求項10】
前記ウレタン化合物(A)100質量部に対して、前記チオール化合物(F)が0.1〜100質量部の量で含まれることを特徴とする請求項9に記載の硬化性組成物。
【請求項11】
前記チオール化合物(F)が、下記一般式(3)で示される構造を2個以上有することを特徴とする請求項9または10に記載の硬化性組成物。
【化3】

(式中、R8およびR9はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜10のアルキル基またはアリール基であり、
mは0〜2の整数であり、
nは0または1であり、
8およびR9は同時に水素原子とはならない。)
【請求項12】
請求項1〜10のいずれかに記載の硬化性組成物を含む塗料。
【請求項13】
請求項1〜10のいずれかに記載の硬化性組成物を含む接着剤。
【請求項14】
請求項1〜10のいずれかに記載の硬化性組成物を硬化して得られた硬化物。
【請求項15】
請求項1〜10のいずれかに記載の硬化性組成物を硬化して得られたコーティング材。
【請求項16】
請求項1〜10のいずれかに記載の硬化性組成物を硬化して得られた光学フィルム。

【公開番号】特開2009−209256(P2009−209256A)
【公開日】平成21年9月17日(2009.9.17)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−53325(P2008−53325)
【出願日】平成20年3月4日(2008.3.4)
【新規性喪失の例外の表示】特許法第30条第1項適用申請有り 平成19年9月4日 社団法人高分子学会発行の「高分子学会予稿集56巻2号」に発表 平成19年9月20日 社団法人高分子学会主催の「第56回高分子討論会」において文書をもって発表
【出願人】(000002004)昭和電工株式会社 (3,251)
【Fターム(参考)】