説明

ロジン系共重合体、活性エネルギー線硬化型樹脂組成物、および硬化物

【課題】ジメチロールプロパンテトラアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート等の多官能(メタ)アクリレート化合物等の反応性希釈剤との相溶性に優れ、しかも、ポリオレフィン基材に対する、活性エネルギー線硬化被膜の密着性を向上させ得る新規なロジン系樹脂を提供すること。
【解決手段】ロジン類および(メタ)アクリロイル基含有モノビニルエーテル化合物がヘミアセタール反応してなる(メタ)アクリロイル基含有ロジン誘導体(a−1)、ならびに単官能ビニル化合物(a−2)が共重合反応してなるロジン系共重合体(A)、を用いる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、新規なロジン系共重合体、およびこれを含有する活性エネルギー線硬化型樹脂組成物、ならびにその硬化物に関する。
【背景技術】
【0002】
紫外線や電子線等の活性エネルギー線で硬化する樹脂組成物(以下、活性エネルギー線硬化型樹脂組成物という)は、通常、反応性希釈剤、樹脂、光開始剤及び添加剤(増感剤、着色剤等)から構成されており、低公害型で且つ少エネルギー型の工業材料として、例えばコーティング剤や塗料、印刷インキ等の用途に供されている。
【0003】
反応性希釈剤としては、活性エネルギー線硬化型樹脂組成物の硬化性や被膜硬度等が優れたものになることから、ジメチロールプロパンテトラアクリレートやペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート等の多官能(メタ)アクリレートが汎用されている。また、樹脂としては、特に、官能基数が多い(メタ)アクリレート化合物との相溶性に優れるものとして、一般にジアリルフタレート樹脂が賞用されている。
【0004】
しかし、ジアリルフタレート樹脂のみに依存すると、活性エネルギー線硬化型樹脂組成物の処方が制限されてしまう。また、ジアリルフタレート樹脂も万能ではなく、これを用いた活性エネルギー線硬化型樹脂組成物は、その硬化被膜がポリエステル樹脂やアクリル樹脂、ポリオレフィン等のプラスチック基材に密着し難いことがある。これらのうち特にポリオレフィン基材は化学的特性に優れており、軽量であり、しかも安価であるため、これへの密着性に優れる活性エネルギー線硬化性樹脂組成物は非常に有用である。
【0005】
本出願人は既に、ジアリルフタレート樹脂に代替しうる樹脂として、ロジン系ビスフェノール型エポキシ樹脂を提案した(特許文献1を参照)が、このようにロジン残基を分子中に有する樹脂は、ロジン残基による顔料分散性という特性を活かして、例えばオフセット印刷インキのビヒクルとしても有用であると考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開平6‐87946号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明の目的は、各種反応性希釈剤(特に多官能(メタ)アクリレート化合物)との相溶性に優れ(以下、単に相溶性という)、しかも各種プラスチック基材(特にポリオレフィン基材)に対する活性エネルギー線硬化性樹脂組成物の硬化被膜の密着性(以下、単に密着性という)を向上させ得る、新規なロジン系樹脂を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明者は、ジアリルフタレート樹脂に代替できるものであって、ロジン残基を分子中に有する新規な樹脂について鋭意検討した結果、以下に示すロジン系共重合体が、前記課題を解決できるロジン系樹脂足り得ることを見出した。
【0009】
すなわち、本発明は、ロジン類および(メタ)アクリロイル基含有モノビニルエーテル化合物がヘミアセタール反応してなる(メタ)アクリロイル基含有ロジン誘導体(a−1)、ならびに単官能ビニル化合物(a−2)が共重合反応してなるロジン系共重合体(A);該ロジン系共重合体(A)および多官能(メタ)アクリレート類(B)を含有する活性エネルギー線硬化型樹脂組成物;該活性エネルギー線硬化型樹脂組成物を硬化させてなる硬化物、に関する。
【発明の効果】
【0010】
本発明のロジン系共重合体(A)は、各種反応性希釈剤、特に、ジメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート等の多官能(メタ)アクリレート類との相溶性に優れる。そのため、ロジン系共重合体(A)は活性エネルギー線硬化型樹脂組成物におけるイナート樹脂として、或いは粘度調整剤として有用である。また、ロジン系共重合体(A)は、これを用いた各種製品(オフセット印刷インキ、コーティング剤等)の、高速塗工機(リバースロールコーターやグラビアコーター、オフセット輪転機等)におけるミスチング防止剤としても有用であると期待される。
【0011】
また、ロジン系共重合体(A)および多官能(メタ)アクリレート類(B)を含有する活性エネルギー線硬化型樹脂組成物は、多官能(メタ)アクリレート類との相溶性に優れる他、また、各種プラスチック基材(特にポリオレフィン基材)に対する硬化被膜の密着性に優れる。そのため、該樹脂組成物は、塗料、接着剤、印刷インキ、コーティング剤、特にポリオレフィン基材用コーティング剤として好適である。
【0012】
なお、ロジン系共重合体(A)は、ロジン類に由来する環式炭化水素残基を分子中に有しており、この構造に基づく各種機能、例えば、顔料分散性や塗膜光沢等の機能が期待されるため、例えばオフセット印刷インキ用のビヒクルとしても有用であると考えられる。また、ロジン系共重合体(A)は分子中に水酸基を有しないので、これをオフセット印刷インキ用ビヒクルとして用いた場合には、湿し水に対するオフセット印刷インキの耐乳化性や、印刷インキ被膜の耐水性が向上すると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】図1は、合成例1のアクリロイル基含有ロジン誘導体(a−1−1)の1H NMRチャートである。また、破線丸で囲った部分が、ロジン類に由来する環式炭化水素残基である。
【図2】図2は、合成例1のアクリロイル基含有ロジン誘導体(a−1−1)のIRチャートである。
【図3】図3は、合成例2のアクリロイル基含有ロジン誘導体(a−1−2)の1H NMRチャートである。た、破線丸で囲った部分が、ロジン類に由来する環式炭化水素残基である。
【図4】図4は、合成例2のアクリロイル基含有ロジン誘導体(a−1−2)のIRチャートである。
【図5】図5は、合成例3のアクリロイル基含有ロジン誘導体(a−1−3)の1H NMRチャートである。た、破線丸で囲った部分が、ロジン類に由来する環式炭化水素残基である。
【図6】図6は、合成例3のアクリロイル基含有ロジン誘導体(a−1−3)のIRチャートである。
【図7】図7は、合成例4のアクリロイル基含有ロジン誘導体(a−1−4)の1H NMRチャートである。た、破線丸で囲った部分が、ロジン類に由来する環式炭化水素残基である。
【図8】図8は、合成例4のアクリロイル基含有ロジン誘導体(a−1−4)のIRチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0014】
本発明に係るロジン系共重合体(A)(以下、(A)成分という)は、ロジン類および(メタ)アクリロイル基含有モノビニルエーテル化合物がヘミアセタール反応してなる(メタ)アクリロイル基含有ロジン誘導体(a−1)(以下、(a−1)成分という)、ならびに単官能ビニル化合物(a−2)(以下、(a−2)成分という)が共重合反応してなるものである。
【0015】
(a−1)成分をなすロジン類としては、各種公知のものを特に制限なく用いることができる。具体的には、例えば、天然ロジン〔ガムロジン、トール油ロジン、ウッドロジン等〕、該天然ロジンを各種公知の方法で安定化処理したロジン〔水添ロジン、不均化ロジン等(いずれもガードナー比色法(JISK0071−2)で色数3以下のものが好ましい)〕、該天然ロジンや該安定化処理ロジンを各種公知の方法で処理してなる重合ロジン、該重合ロジンを安定化処理してなる重合ロジン等が挙げられ、これらは1種を単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0016】
なお、ロジン類には、アビエチン酸、ネオアビエチン酸、パラストリン酸、レボピマール酸、デヒドロアビエチン酸、ジヒドロアビエチン酸、テトラヒドロアビエチン、ピマル酸、イソピマル酸、サンダラコピマル酸等の単量体樹脂酸の他、単量体樹脂酸の二量体等の樹脂酸類が含まれる。
【0017】
(a−1)成分をなす(メタ)アクリロイル基含有モノビニルエーテル化合物としては、各種公知のものを特に制限なく用いることができる。具体的には、例えば、アルキレンオキシ基含有モノビニルエーテル化合物〔(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシエトキシ)エチル、(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシイソプロポキシ)エチル、(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシエトキシ)プロピル、(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシエトキシ)イソプロピル、(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシイソプロポキシ)プロピル、(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシイソプロポキシ)イソプロピル、(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシエトキシエトキシ)エチル、(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシエトキシイソプロポキシ)エチル、(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシイソプロポキシエトキシ)エチル、(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシイソプロポキシイソプロポキシ)エチル、(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシエトキシエトキシ)プロピル、(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシエトキシイソプロポキシ)プロピル、(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシイソプロポキシエトキシ)プロピル、(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシイソプロポキシイソプロポキシ)プロピル、(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシエトキシエトキシ)イソプロピル、(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシエトキシイソプロポキシ)イソプロピル、(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシイソプロポキシエトキシ)イソプロピル、(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシイソプロポキシイソプロポキシ)イソプロピル、(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシエトキシエトキシエトキシ)エチル、(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシエトキシエトキシエトキシエトキシ)エチル、(メタ)アクリル酸ポリエチレングリコールモノビニルエーテル、(メタ)アクリル酸ポリプロピレングリコールモノビニルエーテル等〕、アルキレン基含有モノビニルエーテル化合物〔(メタ)アクリル酸3−ビニロキシプロピル、(メタ)アクリル酸1−メチル−2−ビニロキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ビニロキシプロピル、(メタ)アクリル酸4−ビニロキシブチル、(メタ)アクリル酸1−メチル−3−ビニロキシプロピル、(メタ)アクリル酸1−ビニロキシメチルプロピル、(メタ)アクリル酸2−メチル−3−ビニロキシプロピル、(メタ)アクリル酸1,1−ジメチル−2−ビニロキシエチル、(メタ)アクリル酸3−ビニロキシブチル、(メタ)アクリル酸1−メチル−2−ビニロキシプロピル、(メタ)アクリル酸2−ビニロキシブチル、(メタ)アクリル酸4−ビニロキシシクロヘキシル、(メタ)アクリル酸6−ビニロキシヘキシル、(メタ)アクリル酸4−ビニロキシメチルシクロヘキシルメチル、(メタ)アクリル酸3−ビニロキシメチルシクロヘキシルメチル、(メタ)アクリル酸2−ビニロキシメチルシクロヘキシルメチル等〕、芳香族基含有モノビニルエーテル化合物〔(メタ)アクリル酸p−ビニロキシメチルフェニルメチル、(メタ)アクリル酸m−ビニロキシメチルフェニルメチル、(メタ)アクリル酸o−ビニロキシメチルフェニルメチル等〕などが挙げられる。これらの中でも、特に入手が容易であることを考慮して、前記アルキレンオキシ基含有モノビニルエーテル化合物が、特に(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシエトキシ)エチルが好ましい。
【0018】
ヘミアセタールエステル化反応は特に制限されず、各種公知の方法を採用できる。具体的には、例えば、ロジン類と(メタ)アクリロイル基含有モノビニルエーテル化合物とを、触媒や有機溶剤、ラジカル重合禁止剤の存在下または不存在下において、通常30〜150℃程度(好ましくは50〜120℃)、通常10分〜6時間程度(好ましくは20分〜5時間)、反応させればよい。
【0019】
ロジン類と(メタ)アクリロイル基含有モノビニルエーテル化合物の使用量は特に制限されないが、化学量論的な見地より、ロジン類中のカルボキシル基1モルに対して、(メタ)アクリロイル基含有モノビニルエーテル化合物のビニルエーテル基が通常0.5〜3.0モル程度(好ましくは1.0〜2.0モル)となる範囲とするのが好ましい。0.5モル未満では目的物の収率が小さくなり、一方、3.0モル以上では未反応物の残存率が大きくなる傾向がある。
【0020】
触媒としては、各種公知のものを特に制限なく用いることができる。具体的には、例えば、リン酸エステル系酸触媒〔リン酸ジ−n−ブチル、リン酸2−エチルヘキシル、リン酸モノオクチル等〕などが挙げられ、これらは1種を単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。なお、触媒の使用量は、ロジン類と(メタ)アクリロイル基含有モノビニルエーテル化合物の合計100重量部に対して、通常0.01〜3重量部程度(好ましくは0.1〜1.5重量部)である。
【0021】
有機溶剤としては、各種公知のものを特に制限なく利用できる。具体的には、例えば、芳香族炭化水素系溶剤〔ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン等、芳香族石油ナフサ、テトラリン(登録商標)等〕、エーテル系溶剤〔ジオキサン、テトラヒドロフラン等〕、エステル系溶剤〔酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸n−ブチル、酢酸イソブチル、酢酸第二ブチル、酢酸アミル等〕、エーテルエステル系溶剤〔ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、トリエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、トリエチレングリコールジブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、酢酸メトキシブチル等〕、グリコールエーテルアセテート系溶剤〔エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、3−メトキシブチルアセテート等〕、ケトン系溶剤〔アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルアミルケトン、シクロヘキサノン、イソホロン、メシチルオキサイド、メチルイソアミルケトン、エチルブチルケトン、エチルアミルケトン、ジイソブチルケトン、ジエチルケトン、メチルプロピルケトン、ジイソプロピルケトン等〕、リン酸エステル系溶剤〔トリメチルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリブチルホスフェート等〕、その他の溶剤〔テレビン油、ソルベッソ#100(エクソンモービル(有)登録商標)、ソルベッソ#150(エクソンモービル(有)登録商標)等〕などが挙げられ、これらは1種を単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。有機溶剤の使用量は特に限定されないが、ヘミアセタールエステル化反応の効率を考慮して、反応系の固形分濃度が通常20〜95重量%程度(好ましくは30〜90重量%)の範囲であるのがよい。
【0022】
ラジカル重合禁止剤としては、各種公知のものを特に制限なく利用できる。具体的には、例えば、キノン系重合禁止剤〔メトキノン、ヒドロキノン、メトキシヒドロキノン、ベンゾキノン、p−tert−ブチルカテコール等〕、アルキルフェノール系重合禁止剤〔2,6−ジ−tert−ブチルフェノール、2,4−ジ−tert−ブチルフェノール、2−tert−ブチル−4,6−ジメチルフェノール、2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール、2,4,6−トリ−tert−ブチルフェノール等〕、アミン系重合禁止剤〔アルキル化ジフェニルアミン、N,N’−ジフェニル−p−フェニレンジアミン、フェノチアジン、4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−ベンゾイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、1,4−ジヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、1−ヒドロキシ−4−ベンゾイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン等〕、ジチオカルバミン酸銅系重合禁止剤〔ジメチルジチオカルバミン酸銅、ジエチルジチオカルバミン酸銅、ジブチルジチオカルバミン酸銅等〕、N−オキシル系重合禁止剤〔2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−N−オキシル、4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−N−オキシル、4−ベンゾイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−N−オキシル、4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−N−オキシルのエステル等〕などが挙げられ、これらは1種を単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。なお、ラジカル重合禁止剤の添加量は、収率の点、重合抑制の点および経済性の理由から、ロジン類と(メタ)アクリロイル基含有モノビニルエーテル化合物の合計重量に対して、通常0.0005〜0.5重量%程度(好ましくは0.001〜0.1重量%)の範囲とするのがよい。また、当反応時には、エアバブリング等の重合禁止手段を採りうる。
【0023】
このようにして得られる(a−1)成分には、必要に応じて各種精製処理(ろ過、蒸留、溶剤抽出、カラム分離、再沈殿等)を適用することもできる。
【0024】
(a−2)成分をなすスチレン類としては、具体的には、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、t−ブチルスチレン、ジメチルスチレン、アセトキシスチレン、ヒドロキシスチレン、ビニルトルエン、クロルビニルトルエン等が挙げられ、これらは1種を単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0025】
また、(a−2)成分がアクリロイルモルホリンを含有する場合には、(A)成分と後述の(B)成分(特に4官能(メタ)アクリレート)との相溶性が良好になるため好ましい。
【0026】
また、(a−2)成分には、α,β不飽和カルボン酸類〔アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、マレイン酸無水物、マレイン酸半エステル、イタコン酸、イタコン酸無水物等〕、アルキル基の炭素数が1〜18程度の(メタ)アクリル酸アルキルエステル類〔メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート等〕などの他のモノマーを含有させることができる。
【0027】
(a−2)成分におけるスチレン類の含有量は、通常60〜95重量%程度であり、アクリロイルモルホリンおよび/または他のモノマーの含有量は、通常5〜40重量%程度である。
【0028】
(A)成分における、(a−1)成分と(a−2)成分の使用重量比は特に限定されないが、密着性の観点より、通常、30/70〜70/30程度とするのが好ましい。
【0029】
(A)成分は、(a−1)成分および(a−2)成分を共重合反応(具体的には、ラジカル重合反応)させることにより得ることができる。具体的には、各種重合開始剤、及び必要に応じて連鎖移動剤の存在下、(a−1)成分および(a−2)成分を、通常100〜150℃の温度で、30〜3時間程度反応させればよい。なお、必要に応じて前記有機溶剤を用いることもできる。
【0030】
重合開始剤としては、各種公知のものを特に制限なく用いることができる。具体的には、例えば、無機過酸化物類〔過酸化水素、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム等〕、有機過酸化物類〔t-ブチルパーオキシベンゾエート、ジクミルパーオキサイド、ラウリルパーオキサイド等〕、アゾ系化合物〔2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、ジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレート等〕などが挙げられ、これらは1種を単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。その使用量は、(A)成分を100重量%(固形分換算)とした場合において、通常0.01〜5重量%程度である。
【0031】
連鎖移動剤は、(A)成分の分子量を調整する目的で使用でき、各種公知のものを特に制限なく用いることができる。具体的には、例えば、ドデシルメルカプタン、2−メルカプトベンゾチアゾール、ブロムトリクロルメタン等が挙げられ、これらは1種を単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。その使用量は、(A)成分を100重量%(固形分換算)とした場合において、通常0.01〜5重量%程度である。
【0032】
(A)成分の物性は特に限定されないが、通常は、軟化点が70〜150℃程度、重量平均分子量が1,000〜30,000程度、酸価(mgKOH/g)が0〜30程度である。
【0033】
本発明の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物は、(A)成分および多官能(メタ)アクリレート類(B)(以下、(B)成分という)を含有するものである。
【0034】
(B)成分は、具体的には、分子中に(メタ)アクリロイル基を少なくとも2つ、好ましくは3〜4つ有する(メタ)アクリレート化合物をいう。具体的には、例えば、2官能(メタ)アクリレート〔ヘキサメチレングリコールジアクリレート、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、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ヘキサ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、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、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、1,3−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,4ーブタンジオールジ(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、2,2’−ビス(4−アクリロキシジエトキシフェニル)プロパン、1,9−ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAテトラエチレングリコールジアクリレート等〕、3官能(メタ)アクリレート〔トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、テトラメチロールメタントリ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド変性グリセロールトリアクリレート、プロピレンオキシド変性グリセロールトリアクリレート、εカプロラクトン変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート等〕、4官能(メタ)アクリレート〔ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールエトキシテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート等〕、5官能以上の(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〕などが挙げられ、これらは1種を単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、硬化時の塗膜硬度の観点より、3官能(メタ)アクリレート類および/または4官能(メタ)アクリレート類が、特に、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレートおよびペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレートからなる群より選ばれる少なくとも1種が好ましい。なお、(B)成分とともに、必要に応じて、前記(a−1)成分および/または(a−2)成分を反応性希釈剤として併用してもよい。
【0035】
本発明の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物は、(A)成分と(B)成分を各種公知の方法で混合することにより得ることができる。なお、(A)成分と(B)成分の含有量は特に限定されないが、硬化被膜の硬度および密着性の観点より、通常、固形分重量比として、30/70〜70/30程度であるのが好ましい。
【0036】
また、本発明の活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を紫外線で硬化させる場合には、さらに、光重合開始剤(以下、(C)成分という)を含有させることができる。(C)成分としては、例えば、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニルケトン、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、1−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、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、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−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド、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、4−メチルベンゾフェノン等が挙げられ、これらは1種を単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。(C)成分の使用量は、通常、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物100重量部(固形分換算)に対し、1〜10重量部程度である。
【0037】
また、本発明の活性エネルギー線硬化性樹脂組成物には、前記した有機溶剤の他、各種顔料、着色剤、光増感剤、酸化防止剤、光安定剤、レベリング剤等の添加剤を含有させることもできる。
【0038】
本発明の硬化物は、本発明の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物を各種基材に塗工し、紫外線や電子線等の活性エネルギー線で硬化させてなるものである。
【0039】
基材としては、各種公知のものを特に制限なく用いることができる。具体的には、例えば、プラスチック基材(ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリエステル、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、トリアセチルセルロース樹脂、ABS樹脂、AS樹脂、ノルボルネン系樹脂等)の他、紙(アート紙、キャストコート紙、フォーム用紙、PPC用紙、上質コート紙、クラフト紙、ポリエチレンラミネート紙、グラシン紙等)が挙げられる。これ等の中でも密着性の観点よりプラスチック基材、特にポリオレフィン基材が好ましい。
【0040】
塗工方法としては、例えばバーコーター塗工、メイヤーバー塗工、エアナイフ塗工、グラビア塗工、リバースグラビア塗工、オフセット印刷、フレキソ印刷、スクリーン印刷法等が挙げられる。また、塗工量は特に限定されないが、通常は、乾燥後の重量が0.1〜30g/m程度、好ましくは1〜20g/m程度となる程度である。
【0041】
紫外線の光源としては、高圧水銀灯、キセノンランプ、メタルハライドランプが挙げられる。光量や光源配置、搬送速度は特に限定されないが、例えば高圧水銀灯を使用する場合には、通常80〜160W/cm程度の光量を有するランプ1灯に対して、搬送速度が通常5〜50m/分程度である。また、電子線の場合には、加速電圧が通常10〜300kV程度、搬送速度が通常5〜50m/分程度である。
【実施例】
【0042】
以下、実施例をあげて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0043】
<(a−1)成分の合成>
合成例1
分水管を備えた300mlのフラスコに、荒川化学工業(株)製の水添ロジン(樹脂酸として、主にデヒドロアビエチン酸、ジヒドロアビエチン酸、テトラヒドロアビエチン酸を含む)150g、メトキノン0.23g、フェノチアジン0.23gを仕込み、攪拌下に反応系を120℃に昇温して、これらを溶融させた。次いで、アクリル酸2−(ビニロキシエトキシ)エチル82.9gを滴下ロートから15分を要して反応系に滴下し、次いでリン酸2−エチルヘキシル(商品名「AP−8」、大八化学工業(株)製)0.15gを仕込み、100℃で1時間保温し、アクリロイル基含有ロジン誘導体(a−1−1)を得た。
【0044】
合成例2
分水管を備えた300mlのフラスコに、荒川化学工業(株)製のアクリル酸変性ロジンの水素化物(樹脂酸として、主にアクリロピマル酸、アクリロピマル酸の水素化物、デヒドロアビエチン酸、ジヒドロアビエチン酸、テトラヒドロアビエチン酸を含む)130g、メトキノン0.23g、フェノチアジン0.23gを仕込み、攪拌下に反応系を140℃に昇温して、これらを溶融させた。次いで、アクリル酸2−(ビニロキシエトキシ)エチル102.4gを滴下ロートから15分を要して反応系に滴下し、次いでAP−8を0.15g仕込み、100℃で1時間保温し、アクリロイル基含有ロジン誘導体(a−1−2)を得た。
【0045】
合成例3
分水管を備えた300mlのフラスコに、荒川化学工業(株)製の重合ロジン120g、メトキノン0.23g、フェノチアジン0.23gを仕込み、攪拌下に反応系を160℃に昇温して、これらを溶融させた。次いで、アクリル酸2−(ビニロキシエトキシ)エチル55.8gを滴下ロートから15分を要して反応系に滴下し、次いでAP−8を0.15g仕込み、100℃で1時間保温し、アクリロイル基含有ロジン誘導体(a−1−3)を得た。
【0046】
合成例4
分水管を備えた300mlのフラスコに、荒川化学工業(株)製の水添ロジン(樹脂酸として、主にデヒドロアビエチン酸、ジヒドロアビエチン酸、テトラヒドロアビエチン酸を含む)150g、メトキノン0.23g、フェノチアジン0.23gを仕込み、攪拌下に反応系を160℃に昇温して、これらを溶融させた。次いで、メタクリル酸2−(ビニロキシエトキシ)エチル82.9gを滴下ロートから15分を要して反応系に滴下し、次いでAP−8を0.15g仕込み、100℃で1時間保温し、メタクリロイル基含有ロジン誘導体(a−1−4)を得た。
【0047】
誘導体(a−1−1)〜(a−1−4)の夫々のH NMRチャート(測定機器:GEMINI−300(VARIAN製))、300MHz,CDCl3)、およびIRチャート(測定機器:AVATAR−330(Thermo製)、1回反射ATR)を図1〜8に示す。
【0048】
<(A)成分の製造>
実施例1
撹拌装置、冷却管、滴下ロートおよび窒素導入管を備えた反応容器に、キシレン90部を仕込み、約133℃まで昇温した。次いで、滴下ロートより、アクリロイル基含有ロジン誘導体(a−1−1)25部、スチレン75部、2,2‘−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)(商品名「ABN−E」、(株)日本ファインケム製)3.5部およびキシレン10部からなる混合液を、1.5時間かけて滴下した。次いで、反応系を室温まで冷却した後、ヘキサン400部を加えて30分撹拌した。次いで、デカンテーションによりロジン系共重合体を分離し、100℃で2時間、次いで90℃で2時間乾燥させた。軟化点が105.5℃、重量平均分子量が8,600、および酸価が3.5のロジン系共重合体(A−1)を得た。
【0049】
実施例2
実施例1と同様の反応容器に、キシレン90部を仕込み、約133℃まで昇温した。次いで、滴下ロートより、アクリロイル基含有ロジン誘導体(a−1−1)25部、スチレン65部、アクリロイルモルホリン10部、ABN−E3.5部およびキシレン10部からなる混合液を、1.5時間かけて滴下した。次いで、反応系を室温まで冷却した後、ヘキサン400部を加えて30分撹拌した。次いで、デカンテーションによりロジン系共重合体を分離し、100℃で2時間、次いで90℃で2時間乾燥させた。軟化点が97.5℃、重量平均分子量が9,400、および酸価が4.0のロジン系共重合体(A−2)を得た。
【0050】
実施例3
実施例1と同様の反応容器に、キシレン90部を仕込み、約133℃まで昇温した。次いで、滴下ロートより、アクリロイル基含有ロジン誘導体(a−1−1)15部、アクリロイル基含有ロジン誘導体(a−1−2)10部、スチレン65部、アクリロイルモルホリン10部、ABN−E3.5部およびキシレン10部からなる混合液を、1.5時間かけて滴下した。次いで、反応系を室温まで冷却した後、ヘキサン400部を加えて30分撹拌した。次いで、デカンテーションによりロジン系共重合体を分離し、100℃で2時間、次いで90℃で2時間乾燥させた。軟化点が99.5℃、重量平均分子量が13,400、および酸価が4.5のロジン系共重合体(A−3)を得た。
【0051】
実施例4
実施例1と同様の反応容器に、キシレン90部を仕込み、約133℃まで昇温した。次いで、滴下ロートより、アクリロイル基含有ロジン誘導体(a−1−1)15部、アクリロイル基含有ロジン誘導体(a−1−3)10部、スチレン65部、アクリロイルモルホリン10部、ABN−E3.5部およびキシレン10部からなる混合液を、1.5時間かけて滴下した。次いで、反応系を室温まで冷却した後、ヘキサン400部を加えて30分撹拌した。次いで、デカンテーションによりロジン系共重合体を分離し、100℃で2時間、次いで90℃で2時間乾燥させた。軟化点が101.5℃、重量平均分子量が14,000、および酸価が3.0のロジン系共重合体(A−4)を得た。
【0052】
実施例5
実施例1と同様の反応容器に、キシレン90部を仕込み、約133℃まで昇温した。次いで、滴下ロートより、アクリロイル基含有ロジン誘導体(a−1−4)25部、スチレン65部、アクリロイルモルホリン10部、ABN−E3.5部およびキシレン10部からなる混合液を、1.5時間かけて滴下した。次いで、反応系を室温まで冷却した後、ヘキサン400部を加えて30分撹拌した。次いで、デカンテーションによりロジン系共重合体を分離し、100℃で2時間、次いで90℃で2時間乾燥させた。軟化点が98.0℃、重量平均分子量が9,000、および酸価が3.0のロジン系共重合体(A−5)を得た。
【0053】
比較例1
実施例1と同様の反応容器にキシレン90部を仕込み、約133℃まで昇温した。次いで、滴下ロートより、スチレン65部、ステアリルメタクリレート25部、アクリロイルモルホリン10部、ABN−E3.5部およびキシレン8.7部からなる混合液を、1.5時間かけて滴下した。次いで、別の滴下ロートより、ABN−E0.5部、キシレン1.3部からなる混合液を、1時間かけて滴下した。ついで、反応系を160℃まで昇温した後、60Torrまで減圧し、減圧状態を1時間保持した。次いで、減圧を解除することにより、軟化点が94.5℃、重量平均分子量が11,800、および酸価が0.5の、ロジン残基を有しない共重合体(イ)を得た。
【0054】
【表1】

【0055】
表中、Stはスチレンを、ALMはアクリロイルモルホリンを、SMAはステアリルメタクリレートを、Spは軟化点を、Mwは重量平均分子量を、AVは酸価(mgKOH/g)を表す。
【0056】
<活性エネルギー線硬化型樹脂組成物の調製>
実施例6
製造例1と同様の反応容器に、ロジン系共重合体(A−1)40部(固形分換算)およびジトリメチロールプロパンテトラアクリレート(以下、DTMPTAという)30部、トリメチロールプロパントリアクリレート(以下、TMPTAという)30部を仕込み、90℃まで昇温して30分間保持した。次いで、光重合開始剤(商品名「イルガキュア184」、チバ・ジャパン(株)製)5部を加えて10分保持することにより、活性エネルギー線硬化型樹脂組成物を調製した。
【0057】
実施例7〜10
製造例1と同様の反応容器に、ロジン系共重合体(A−1)40部(固形分換算)およびDTMPTAを60部仕込み、90℃まで昇温して30分間保持した。次いで、イルガキュア184を5部加えて10分保持することにより、実施例7用の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物を調製した。また、用いる原料を表2に示すものに代えた他は同様にして、実施例8〜10用の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物を調製した。
【0058】
実施例11〜15
製造例1と同様の反応容器に、ロジン系共重合体(A−1)40部(固形分換算)およびTMPTAを60部仕込み、90℃まで昇温して30分間保持した。次いで、イルガキュア184を5部加えて10分保持することにより、実施例11用の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物を調製した。また、用いる原料を表2に示すものに代えた他は同様にして、実施例12〜15用の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物を調製した。
【0059】
比較例2および3
製造例1と同様の反応容器に、共重合体(イ)40部(固形分換算)およびDTMPTAを60部仕込み、90℃まで昇温して30分間保持した。次いで、イルガキュア184を5部加えて10分保持することにより、比較例2用の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物を調製した。また、用いる原料を表2に示すものに代えた他は同様にして、比較例3用の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物を調製した。
【0060】
比較例4および5
製造例1と同様の反応容器に、ジアリルフタレート樹脂(商品名「ダイソーダップ」、ダイソー(株)製)40部(固形分換算)およびDTMPTAを60部仕込み、90℃まで昇温して30分間保持した。次いで、イルガキュア184を5部加えて10分保持することにより、比較例4用の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物を調製した。また、用いる原料を表2に示すものに代えた他は同様にして、比較例5用の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物を調製した。
【0061】
<相溶性の評価>
各活性エネルギー線硬化型樹脂組成物における(A)成分と(B)成分の相溶性は、以下の規準で目視評価した。
○・・・組成物中に不溶物が確認できない
×・・・組成物中に不溶物が確認できる。
【0062】
<硬化被膜の作製>
バーコーター(#2)を用い、膜厚が約3〜6μmとなるように、実施例6の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物をアート紙に塗工し、紫外線照射装置(アイグラフィックス(株)製 型式UB−022−5B−60、条件:高圧水銀灯120W/cm、照射距離10cm、コンベア速度10m/min)を用いて硬化被膜を作製した。また、アート紙に代えてポリプロピレンフィルム(商品名「パイレンフィルム−OT P2161」厚さ20μm、東洋紡績(株)製)を用い、同様にして硬化被膜を作成した。実施例7〜15及び比較例3〜5の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物についても同様にして硬化被膜を作成した。なお、比較例2の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物については、相溶性が不良であったことから、硬化被膜は作製しなかった。
【0063】
<密着性の評価>
アート紙およびポリプロピレン(PP)のそれぞれについて、硬化被膜に粘着テープを貼り付けて指で10往復擦り、一気に引き剥がした際の樹脂の剥離程度を、以下の評価基準に基づき評価した。なお、表中、“−”は評価しなかったことを意味する。
○:硬化被膜が70%以上残存する。
×:硬化被膜が完全に剥離する。
【0064】
【表2】




【特許請求の範囲】
【請求項1】
ロジン類および(メタ)アクリロイル基含有モノビニルエーテル化合物がヘミアセタール反応してなる(メタ)アクリロイル基含有ロジン誘導体(a−1)、ならびに単官能ビニル化合物(a−2)が共重合反応してなるロジン系共重合体(A)。
【請求項2】
ロジン類が水素化ロジン、α,β不飽和カルボン酸変性ロジン、および重合ロジンからなる群より選ばれる少なくとも1種である、請求項1のロジン系共重合体(A)。
【請求項3】
(メタ)アクリロイル基含有モノビニルエーテル化合物がアルキレンオキシ基含有モノビニルエーテル化合物である、請求項1または2のロジン系共重合体(A)。
【請求項4】
単官能ビニル化合物(a−2)が更にアクリロイルモルホリンを含有することを特徴とする、請求項1〜3のいずれかのロジン系共重合体(A)。
【請求項5】
請求項1〜4のいずれかのロジン系共重合体(A)、および多官能(メタ)アクリレート類(B)を含有する、活性エネルギー線硬化型樹脂組成物。
【請求項6】
多官能(メタ)アクリレート類(B)が、3官能(メタ)アクリレート化合物および/または4官能(メタ)アクリレート化合物である、請求項5の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物。
【請求項7】
請求項5または6の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物を硬化させてなる硬化物。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【公開番号】特開2010−100821(P2010−100821A)
【公開日】平成22年5月6日(2010.5.6)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−154363(P2009−154363)
【出願日】平成21年6月29日(2009.6.29)
【出願人】(000168414)荒川化学工業株式会社 (301)
【Fターム(参考)】