説明

活性エネルギー線硬化型接着剤

【課題】装材料用、表示材料用、電子材料用あるいは光学材料用、特に、プラスチック基材(フィルム、シート)等の難接着性基材への接着力を向上させしかも透明性が高く、塗工適性にも優れた活性エネルギー線硬化型接着剤の提供。
【解決手段】ポリエステルウレタン(メタ)アクリレート化合物、エチレン性不飽和二重
結合を有する化合物および光重合開始剤を含有する活性エネルギー線硬化型接着剤におい
て、ポリエステルウレタン(メタ)アクリレート化合物が、特定の分岐構造を有する脂肪
族ジオール化合物と二塩基酸とから反応させてなるポリエステルポリオール、水酸基含有
(メタ)アクリレート化合物、およびポリイソシアネート化合物から合成されてなる活性
エネルギー線硬化型接着剤。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、包装材料用、表示材料用、電子材料用あるいは光学材料用の活性エネルギー線硬化接着剤に関し、さらに詳しくは、プラスチック基材(フィルム、シート)等の難接着性基材への接着力を向上させた活性エネルギー線硬化型接着剤に関する。特に、本発明の活性エネルギー線硬化型接着剤は、透明性が高いため、透明プラスチック基材すなわちフィルムあるいはシートの接着分野に関する。
【背景技術】
【0002】
活性エネルギー線硬化型接着剤は、その一種である紫外線硬化型接着剤(UV接着剤)として古くから研究がおこなわれている(非特許文献1参照)。
【0003】
UV接着剤は、高分子化反応によって硬化して接着性(接着機能)を発現する。その際、接着の開始方法に特色を有している。すなわち、紫外線を照射することによって(紫外線がトリガーとなって)、連鎖的な光重合反応により、液体から固体への相変化が起こり、接合が行われる(非特許文献1参照)。
【0004】
プラスチック材料等への活性エネルギー線硬化型接着剤としては、その成分中にウレタン系モノマー、オリゴマー、ポリマーを使用する場合が多い(特許文献1〜8参照)。
特許文献1、2には、重合性オリゴマーあるいはポリマーとして、ウレタン(メタ)アクリレート樹脂を含有する硬化性樹脂組成物が開示されており、さらに特許文献3にも(メタ)アクリロイ基とイソシアネート基を共存させて、オープンタイムの長い活性エネルギー線硬化型樹脂組成物が開示されているが、活性エネルギー線の照射方法によっては硬化不良を起こし、しかもプラスチック基材等の難接着性基材への接着性、密着性が不十分であるという問題点があった。
【0005】
プラスチック基材へのウレタン系接着剤の応用としては、近年、光ディスクの貼り合わせ用接着剤としての検討が行われている(特許文献3〜6)。
特許文献3には、1分子当り2個以上のイソシアネート基を有するポリイソシアネート化合物、ポリエステルポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオールから選ばれる少なくとも一種以上のポリオールおよび水酸基含有(メタ)アクリレート特定の条件下で反応させて得られるウレタン(メタ)アクリレート樹脂組成物が記載されている。
【0006】
さらに、特許文献4には、ウレタン結合を有するモノマーおよび/またはそのオリゴマーが、少なくとも、分子内に2個以上のイソシアネート基を有する化合物、高分子ポリオール、及び、ヒドロキシル基を有する(メタ)アクリレートを反応させて得られたものであって、かつ、該高分子ポリオールが、ポリエーテルポリオール骨格、ポリエステルポリオール骨格、およびポリカーボネートポリオール骨格よりなる群から選択された2種以上の骨格を含む放射線硬化性組成物が開示されている。
【0007】
また、特許文献5には、ポリエステルポリウレタン(メタ)アクリレート、不飽和基含有化合物および光重合開始剤を含有することを特徴とする光ディスク用接着剤組成物が記載されている。
【0008】
さらに、特許文献6には、特許文献4とほぼ同様な放射線硬化性組成物が開示されている。
特許文献4〜6は、プラスチック基材への密着性という点で甚だ不十分である。
また、特許文献7、8には、ジオールを合成時に使用するポリエステルジオールが記載されているが、プラスチック基材等の難接着性基材への密着性には未だ不十分である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】特開2000−281935号公報
【特許文献2】特開2001−2744号公報
【特許文献3】特開2005−307133号公報
【特許文献4】特開2006−152289号公報
【特許文献5】特開平10−1659号公報
【特許文献6】特開2007−131698号公報
【特許文献7】特開2008−31246号公報
【特許文献8】特開2008−169319号公報
【非特許文献】
【0010】
【非特許文献1】「光・放射線硬化技術」昭和60年8月5日、初版第1刷、発行者 佐々木英男、発行所 株式会社 大成社
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
本発明者らは、包装材料用、表示材料用、電子材料用あるいは光学材料用、特に、プラスチック基材(フィルム、シート)等の難接着性基材への接着力を向上させしかも透明性が高く、塗工適性にも優れた活性エネルギー線硬化型接着剤を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明者らは、鋭意研究の結果、ポリエステルウレタン(メタ)アクリレート化合物(
A)、エチレン性不飽和二重結合を有する化合物(B)および光重合開始剤(C)を含有
する活性エネルギー線硬化型接着剤において、ポリエステルウレタン(メタ)アクリレー
ト化合物(A)が、特定の分岐構造を有する脂肪族ジオール化合物(a1)と二塩基酸(
a2)とから反応させてなるポリエステルポリオール(a3)、水酸基含有(メタ)アク
リレート化合物(a4)、およびポリイソシアネート化合物(a5)から合成されてなる
ことによって、プラスチック基材(フィルム、シート)等の難接着性基材への接着力が向
上し、しかも、モノマーとの組合わせにより透明性にも優れることを見出し、本発明を完
成した。
【0013】
すなわち、本発明は、ポリエステルウレタン(メタ)アクリレート化合物(A)、エチレン性不飽和二重結合を有する化合物(B)および光重合開始剤(C)を含有する活性エネルギー線硬化型接着剤において、
ポリエステルウレタン(メタ)アクリレート化合物(A)が、
1)下記一般式(1)で表される分岐構造を有する脂肪族ジオール化合物(a1)と 二塩基酸(a2)とから反応させてなるポリエステルポリオール(a3)、
2)水酸基含有(メタ)アクリレート化合物(a4)、
および
3)ポリイソシアネート化合物(a5)
から合成されてなることを特徴とする活性エネルギー線硬化型接着剤に関するものである。
【0014】
一般式(1)
【化1】

【0015】
また、本発明は、一般式(1)において、
R1が、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル 基、sec−ブチル基およびtert−ブチル基から選ばれる一種類であり、
R2が、水素原子、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、 イソブチル基、sec−ブチル基およびtert−ブチル基から選ばれる一種類 であり、
R3が、エチル基であり、
ならびに、
n+m+p+qが、2〜4
であることを特徴とする上記の活性エネルギー線硬化型接着剤に関するものである。
【0016】
さらに、本発明は、脂肪族ジオール化合物(a1)が、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジ−n−ブチル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジイソブチル−1,3−プロパンジオール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオールおよび2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオールから選ばれる一種類以上からなることを特徴とする上記の活性エネルギー線硬化型接着剤に関するものである。
【0017】
また、本発明は、脂肪族ジオール化合物(a1)が、2,4−ジエチル1,5ペンタンジオールであり、全脂肪族ジオール中70重量%以上含むことを特徴とする上記の活性エネルギー線硬化型接着剤に関するものである。
【0018】
さらに、本発明は、エチレン性不飽和二重結合を有する化合物(B)が、環状構造を有する単官能(メタ)アクリレート化合物(b1)であり、全エチレン性不飽和二重結合を有する化合物(B)中50重量%以上含むことを特徴とする上記の活性エネルギー線硬化型接着剤に関するものである。
【0019】
また、本発明は、環状構造を有する単官能(メタ)アクリレート(b1)が、シクロヘキシルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、フェノキシエチルアクリレートおよびアクリロイルモルホリンから選ばれる一種類以上であることを特徴とする上記の活性エネルギー線硬化型接着剤に関するものである。
【0020】
さらに、本発明は、前記活性エネルギー線硬化型接着剤が、活性エネルギー線硬化型接着剤全量に対して、着色剤を0.01重量%〜3重量%含むことを特徴とする上記の記載の活性エネルギー線硬化型接着剤に関するものである。
【発明の効果】
【0021】
本発明によれば、活性エネルギー線による硬化性に優れ、プラスチック基材(フィルム、シート)等の難接着性基材への接着力にも優れ、しかも、モノマーとの組合わせにより透明性にも優れ、さらに、幅広い塗工適性を有する活性エネルギー線硬化型接着剤が、得られる。
【発明を実施するための形態】
【0022】
以下詳細に、本発明について説明する。
本発明で使用する活性エネルギー線としては、硬化反応の出発物質が基底状態から遷移状態に励起するのに必要なエネルギー線のことを表し、紫外線あるいは電子線が挙げられる。しかしながら、これらに限定されるものではない。
【0023】
本発明の活性エネルギー線硬化型接着剤の組成としては、
ポリエステルウレタン(メタ)アクリレート化合物 20〜60重量%
エチレン性不飽和二重結合を有する化合物 25〜65重量%
光重合開始剤 3〜20重量%
非反応性樹脂 0〜40重量%
その他添加剤 0〜15重量%
を含有する活性エネルギー線硬化型接着剤が例示される。
【0024】
なお、本発明において、エチレン性不飽和二重結合を有する化合物(B)は、ポリエステルウレタン(メタ)アクリレート化合物(A)を含まないこととする。
【0025】
また、本発明において、二塩基酸(a2)には、二塩基酸の無水物も含むものとする。
【0026】
本発明は、ポリエステルウレタン(メタ)アクリレート化合物、エチレン性不飽和二重結合を有する化合物および光重合開始剤を含有する活性エネルギー線硬化型接着剤において、ポリエステルウレタン(メタ)アクリレート化合物(A)が、特定の分岐構造を有する脂肪族ジオール化合物(a1)と二塩基酸(a2)とから反応させてなるポリエステルポリオール(a3)、水酸基含有(メタ)アクリレート化合物(a4)およびポリイソシアネート化合物(a5)から合成されてなることを特徴とする。
【0027】
本発明の活性エネルギー線硬化型接着剤において、着色剤である顔料を含有させ接着剤そのものに色付けさせることも可能であり、美粧性をさらに向上させることができる。
本発明で使用されるポリエステルウレタン(メタ)アクリレート化合物(A)は、
1)下記一般式(1)で表される分岐構造を有する脂肪族ジオール化合物(a1)と 二塩基酸(a2)とから反応させてなるポリエステルポリオール(a3)、
2)水酸基含有(メタ)アクリレート化合物(a4)、
および
3)ポリイソシアネート化合物(a5)
から合成されて得られる。
【0028】
一般式(1)
【化2】

【0029】
すなわち、本発明におけるポリエステルポリオールは、末端に水酸基を含有し、分岐構造を有する脂肪族ジオール化合物(a1)と二塩基酸(a2)とを脱水縮合または重合させて得られる。
【0030】
ポリエステルポリオールに用いられる分岐構造を有する脂肪族ジオール化合物(a1)は、分岐構造を有し、上記の一般式(1)である。例えば、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジ−n−ブチル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジイソブチル−1,3−プロパンジオール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオールが挙げられ、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオールが好ましい。なお、ジオール化合物としては、全て分岐構造を有する脂肪族ジオール化合物(a1)を使用することが好ましく、2種類以上併用してもよい。
【0031】
分岐構造を有する脂肪族ジオール化合物(a1)は、ポリエステルウレタン(メタ)アクリレート化合物にアルキル側鎖を持たせるため、その立体障害効果によりポリエステル部分の結晶性を下げる。そのため、溶剤溶解性、本発明においてその役割を担うモノマーであるエチレン性不飽和二重結合を有する化合物(B)への溶解性を向上させることができ、塗工適性の向上を図ることができ、アルキル側鎖によりプラスチック基材等のポリオレフィン系など比較的非極性であり、難接着性の基材に対しての密着性が向上することができるため好ましい。
【0032】
しかしながら、分岐構造を有する脂肪族ジオール化合物のうち本発明以外の側鎖に、
1)アルキル基が1個あるもの
(例えば、2−メチル−1,3−プロパンジオール、3−メチル−1,5−ペ ンタンジオール、2−メチル−1,8−オクタンジオール、2−エチル− 1,3−ヘキサンジオール、2−フェニル−1,3−プロパンジオール等)
および
2)アルキル基が2個であってもメチル基のみであるもの
(例えば、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール(ネオペンチルグリ コール)、2,4−ジメチル−1,5−ペンタンジオール等)
は、理由は不明であるが、本発明の分岐構造を有する脂肪族ジオール化合物(a1)に比較して物性が良くない。
【0033】
分岐構造を有しない脂肪族ジオール化合物例えば1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,4−ブチンジオールを必要に応じて使用することも出来る。
【0034】
本発明に用いる二塩基酸(a2)は、アジピン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、マレイン酸、フマル酸、こはく酸、しゅう酸、マロン酸、グルタル酸、ピメリン酸、スペリン酸、アゼライン酸、セバシン酸が挙げられ、併用も可能である。また、それぞれの酸の無水物の使用も可能である。この中で、溶剤への溶解性などから、アジピン酸を用いることが好ましく、二塩基酸(a2)中50重量%以上使用することがさらに好ましい。アジピン酸は、カルボン酸部以外の炭素が2級炭素からなり、直鎖になっていることからフレキシブルな骨格であるため、ポリエステル骨格の結晶性を下げ、さらに炭素数が6と少ないためエステル結合数を密に確保できるため、溶剤すなわち、本発明においてその役割を担うモノマーであるエチレン性不飽和二重結合を有する化合物(B)への溶解性を向上させることができる。
【0035】
なお、本発明のポリエステルの分岐グリコール(a)と二塩基酸(a2)における重量%は、仕込み時の比率とする。
【0036】
本発明のポリエステルポリオール(a3)の数平均分子量は、得られるポリエステルウレタン(メタ)アクリレート化合物(A)の物性を考慮して適宜決定され、1000〜10000がよく、1000〜8000がより好ましく、さらに、1000〜7000がより好ましい。1000未満では、ポリエステルウレタン(メタ)アクリレート化合物(A)のエチレン性不飽和二重結合を有する化合物(B)への溶解性が低下し、塗工適性が劣る傾向があり、10000を超えると、プラスチック基材等への密着性が低下する傾向がある。
【0037】
本発明に使用されるポリイソシアネート(a5)としては、ポリウレタン樹脂の製造に一般的に用いられる各種公知の芳香族ジイソシアネート、脂肪族ジイソシアネート、脂環族ジイソシアネートなどが挙げられる。例えば、1,5−ナフチレンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、4,4’−ジフェニルジメチルメタンジイソシアネート、4,4’−ジベンジルイソシアネート、ジアルキルジフェニルメタンジイソシアネート、テトラアルキルジフェニルメタンジイソシアネート、1,3−フェニレンジイソシアネート、1,4−フェニレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、ブタン−1,4−ジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソプロピレンジイソシアネート、メチレンジイソシアネート、2,2,4−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、シクロヘキサン−1,4−ジイソシアネート、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、ジメリールジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート、1,3−ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン、メチルシクロヘキサンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート、m−テトラメチルキシリレンジイソシアネート、4,4−ジフェニルメタンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、ビス−クロロメチル−ジフェニルメタン−ジイソシアネート、2,6−ジイソシアネート−ベンジルクロライド、ダイマー酸のカルボキシル基をイソシアネート基に転化したダイマージイソシアネート等が挙げられる。これらのジイソシアネート化合物は単独で、または2種以上を混合して用いることができる。特に、イソホロンジイソシアネートが好ましい。
【0038】
本発明で用いる水酸基含有(メタ)アクリレート化合物(a4)としては、1個以上のの水酸基および1個以上の(メタ)アクリロイル基を有する化合物が挙げられる。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、2−ヒドロキシ−3−フェニルオキシプロピル(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールモノ(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシアルキル(メタ)アクリロイルホスフェート、4−ヒドロキシシクロヘキシル(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールモノ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールモノ(メタ)アクリレート、ラクトン変性ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートやポリエーテル変性ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等が挙げられ、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)アクリレートが好ましく、特に、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレートがよい。
【0039】
本発明において、ポリエステルウレタン(メタ)アクリレート化合物(A)は、前記ポリエステルポリオール(a3)、水酸基含有(メタ)アクリレート化合物(a4)および
ポリイソシアネート化合物(a5)を反応させることにより得られる。
すなわち、本発明では、ポリエステルウレタン(メタ)アクリレート化合物(A)は、ポリイソシアネート化合物(a5)中のイソシアネート基、ポリエステルポリオール(a3)中の水酸基および水酸基含有(メタ)アクリレート化合物(a4)中の水酸基とをそれぞれ反応させることにより合成される。
【0040】
この合成において、
1)ポリエステルポリオール(a3)、水酸基含有(メタ)アクリレート化合物 (a4)およびポリイソシアネート化合物(a5)を一括に仕込んで反応させ る場合、
2)ポリエステルポリオール(a3)およびポリイソシアネート化合物(a5)を 反応させた後に水酸基含有(メタ)アクリレート化合物(a4)を反応させる 場合、
3)水酸基含有(メタ)アクリレート化合物(a4)およびポリイソシアネート化合物(a5)を反応させた後に、ポリエステルポリオール(a3)を反応させる場合
の3通りの場合が考えられるが、2)の場合が好ましい。
【0041】
ポリエステルポリオール(a3)、ポリイソシアネート化合物(a5)および水酸基含有(メタ)アクリレート化合物(a4)を反応させる際の反応比率としては、ポリエステルポリオール(a3)および水酸基含有(メタ)アクリレート化合物(a4)中の合計の水酸基1当量あたり、ポリイソシアネート化合物(a5)中のイソシアネート基が過剰となるような反応比率である。中でも、本発明で用いるポリエステルウレタン(メタ)アクリレート化合物(A)中のイソシアネート基が、好ましくは0.7〜5.0重量%、より好ましくは0.8〜4.0重量%となるような比率で反応させてなる場合、活性エネルギー線照射後の接着力が仮の接着力として十分で、かつ、反応終了後の最終接着力も強力となる。
【0042】
なお、本発明の中でポリエステルウレタン(メタ)アクリレート化合物(A)のイソシアネート基の量は、例えば、本発明のポリエステルウレタン(メタ)アクリレート化合物(A)中に含有されるイソシアネート基を、適当な有機溶媒中、例えば、酢酸エチル中でジ−n−ブチルアミンと反応させ、未反応のジ−n−ブチルアミンを塩酸で滴定することにより定量することができる(指示薬:ブロムフェノールブルー)。
【0043】
また、ポリエステルポリオール(a3)、ポリイソシアネート化合物(a5)および水酸基含有(メタ)アクリレート化合物(a4)を反応させる際には溶剤を用いることが反応制御の面で好ましい。使用できる溶剤としては、例えばアセトン、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;ジオキサン、テトラヒドロフランなどのエーテル類;トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類;酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル類;クロルベンゼン、パークレンなどのハロゲン系炭化水素などが挙げられる。これらは単独で、または2種以上混合し混合溶媒として用いることもできる。
【0044】
さらに、このポリエステルポリオール(a3)、ポリイソシアネート化合物(a5)および水酸基含有(メタ)アクリレート化合物(a4)を反応(いわゆるウレタン化反応)には触媒を用いることもできる。使用できる触媒としては、例えば、トリエチルアミン、ジメチルアニリンなどの3級アミン系の触媒;スズ、亜鉛などの金属系の触媒などが挙げられる。これらの触媒は通常ポリエステルポリオール化合物に対して0.001〜1モル%の範囲で使用される。
【0045】
このウレタン化反応の反応温度は、10〜100℃がよく、50〜80℃が好ましい。
本発明で、用いられるポリエステルウレタン(メタ)アクリレート化合物(A)の数平均分子量は、1000〜10000であることが、得られる接着剤の粘度が有機溶剤を使用せずとも塗布する際の最適の粘度になること等により好ましい。本発明のポリエステルウレタン(メタ)アクリレート化合物(A)の数平均分子量は、特に好ましくは1000〜7000である。
【0046】
本発明において、エチレン性不飽和ニ重結合を有する化合物(B)の分子量は、100〜5000が好ましい。
【0047】
本発明で用いられるエチレン性不飽和ニ重結合を有する化合物(B)としては、
1)単官能または多官能の(メタ)アクリレート類のモノマー
2)エチレン性不飽和ニ重結合を有するオリゴマー(反応性オリゴマー)
がよく、これらを適宜用いることで活性エネルギー線硬化型接着剤の粘度を調節することが出来る。
【0048】
エチレン性不飽和ニ重結合を有する化合物(B)は、活性エネルギー線硬化型接着剤組成物を基準として、25〜65重量%の範囲で用いられる。
【0049】
エチレン性不飽和ニ重結合を有する化合物(B)の分子量とは、単官能または多官能の(メタ)アクリレート類のモノマーの場合は、その構造式から計算される分子量であり、エチレン性不飽和ニ重結合を有するオリゴマー(反応性オリゴマー)の場合は、数平均分子量を示す。
【0050】
エチレン性不飽和ニ重結合を有する化合物(B)の分子量としては、100〜5000がよく、100〜3000が好ましい。
【0051】
本発明において、単官能(メタ)アクリレートモノマーとしてアルキル(カーボン数が2〜18)(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)アクリレートがあり、さらにベンジル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、トリシクロデカンモノメチロール(メタ)アクリレート等が例示される。
【0052】
また、本発明において、多官能(メタ)アクリレートモノマーとしては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、ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ペンチルグリコールジ(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、ヒドロキシピバリルヒドロキシピバレートジ(メタ)アクリレート(通称マンダ)、ヒドロキシピバリルヒドロキシピバレートジカプロラクトネートジ(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、1,8−オクタンジオールジ(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、1,2−ヘキサデカンジオールジ(メタ)アクリレート、2−メチル−2,4−ペンタンジオールジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAテトラエチレンオキサイド付加体ジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールFテトラエチレンオキサイド付加体ジ(メタ)アクリレート、水添加ビスフェノールAテトラエチレンオキサイド付加体ジ(メタ)アクリレート、水添加ビスフェノールFテトラエチレンオキサイド付加体ジ(メタ)アクリレート、水添加ビスフェノーAジ(メタ)アクリレート、水添加ビスフェノールFジ(メタ)アクリレート、グリセリントリ(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、トリメチロールプロパントリカプロラクトネートトリ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールヘキサントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールオクタントリ(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、ジグリセリンテトラ(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、ジトリメチロールプロパンテトラカプロラクトネート、テトラ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールエタンテトラ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールブタンテトラ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールヘキサンテトラ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールオクタンテトラ(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、トリペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、トリペンタエリスリトールヘプタ(メタ)アクリレート、トリペンタエリスリトールオクタ(メタ)アクリレート等を用いることができる。
本発明において使用されているエチレン性不飽和ニ重結合を有するオリゴマー(反応性
オリゴマー)としてはアルキッドアクリレート、エポキシアクリレート、ウレタン変性ア
クリレート等が使用される。
【0053】
特に、本発明において、エチレン性不飽和二重結合を有する化合物(B)は、環状構造を有する単官能(メタ)アクリレート(b1)が好ましく、分子量100〜500がより好ましい。例えば、ジシクロペンテニルアクリレート(分子量204)、ジシクロペンテニルオキシエチルアクリレート(分子量248)、ジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレート(分子量262)、ジシクロペンタニルアクリレート(分子量206)、ジシクロペンタニルメタクリレート(分子量220)、ペンタメチルピペリジニルメタクリレート(分子量239)、テトラメチルピペリジニルメタクリレート(分子量225)、イソボルニルアクリレート(分子量208)、シクロヘキシルアクリレート(分子量154)、テトラヒドロフルフリルアクリレート(分子量156)、ベンジルアクリレート(分子量162)ベンジルメタクリレート(分子量177)、フェノキシエチルアクリレート(分子量192)およびアクリロイルモルホリン(分子量141)が挙げられ、より好ましくは、分子量100〜200のシクロヘキシルアクリレート(分子量154)、テトラヒドロフルフリルアクリレート(分子量156)、ベンジルアクリレート(分子量162)ベンジルメタクリレート(分子量177)、フェノキシエチルアクリレート(分子量192)およびアクリロイルモルホリン(分子量141)がよい。
【0054】
これらのエチレン性不飽和ニ重結合を有するモノマー(B)は、単独でも用いることも出来るが、2種類以上混合して使用してもよい。
【0055】
本発明で使用されている光重合開始剤としては、ラジカル型がよく、ベンゾフェノン、4,4−ジエチルアミノベンゾフェノン、ジエチルチオキサントン、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、4−ベンゾイル−4’−メチルジフェニルサルファイド、1−クロロ−4−プロポキシチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニルケトン、ビス−2,6−ジメトキシベンゾイル−2,4,4−トリメチルペンチルフォスフィンオキサイド、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、2,2−ジメチル−2−ヒドロキシアセトフェノン、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、2,4,6−トリメチルベンジル−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−(モルフォリノフェニル)−ブタン−1−オン等が挙げられる。光重合開始剤と併用して、p−ジメチルアミノ安息香酸エチルエステル、ペンチル4−ジメチルアミノベンゾエート等の光促進剤を使用してもよい。
【0056】
本発明において、適宜必要に応じて、非反応性樹脂を含有させることが出来る。非反応性樹脂とは、エチレン性不飽和二重結合などの反応性の官能基を有しない熱硬化性または熱可塑性樹脂であり、重量平均分子量としては、10000 〜 1×10である。熱硬化性または熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリ(メタ)アクリル酸エステル、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、セルロース誘導体(例えば、エチルセルロース、酢酸セルロース、ニトロセルロース)、塩化ビニルー酢酸ビニル共重合体、ポリアマイド樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ブタジエン−アクリルニトリル共重合体のような合成ゴム等が挙げられる。これらの樹脂は、その中の1種類または2種類以上を用いることができる。何れもエチレン性不飽和ニ重結合を有する化合物(B)に可溶である樹脂が用いられる。
【0057】
その他、添加剤として、添加剤としては、例えば、シリコーン添加剤、レベリング剤、体質等を使用することができる。
【0058】
本発明の活性エネルギー線硬化型接着剤の被着体としては、プラスチック基材等のポリオレフィン系など比較的非極性の難接着性基材であり、本発明の活性エネルギー線硬化型接着剤は、この難接着性基材への接着力を向上させものであり、しかも透明性が高く、塗工適性にも優れた活性エネルギー線硬化型接着剤である。
【0059】
本発明の活性エネルギー線硬化型接着剤は、ロールコーター、ナイフコーターなどの塗工方法、またはオフセット印刷、グラビア印刷、凸版印刷、シルクスクリーン印刷などの印刷方法で、0.1〜500μmの膜厚で造幕できる。造膜した被膜は、紫外線や電子線等の活性エネルギー線を照射することにより、硬化させ、接着することができる。
【0060】
なお、本発明において、数平均分子量は、東ソー(株)製ゲルパーミエイションクロマトグラフィ(HLC−8020。以下GPCと称す。)で測定した。検量線は標準ポリスチレンサンプルにより作成した。溶離液はテトラヒドロフランを、カラムにはTSKgel SuperHM-M(東ソー(株)製)3本を用いた。測定は流速0.6ml/分、注入量10μl、カラム温度40℃で行った。
【0061】
さらに、本発明において、特に断らない限り、樹脂およびポリマーならびにオリゴマーの「分子量」とは、数平均分子量を示す。
【0062】
本発明の活性エネルギー線硬化型接着剤には、さらに、着色剤を含有させることで、透明なプラスチック基材を用いながら、工業的に安価に、着色された意匠性、美粧性、色彩感に優れたフィルム積層体が得ることができる。着色剤の添加方法としては、
1)着色剤分散体を添加する方法
2)着色剤を直接添加する方法
の2種類がある。
【0063】
1)の方法としては、本発明における接着剤100重量部に対して、着色剤が最終的に0.01重量%〜3重量%になるように着色剤分散体を加えれば良い。また着色剤分散体としての添加量は、接着剤100重量部に対して0.1〜20重量%である。
【0064】
着色剤をさらに、含有させた本発明の活性エネルギー線硬化型接着剤の組成としては、
ポリエステルウレタン(メタ)アクリレート化合物 20〜60重量%
エチレン性不飽和二重結合を有する化合物 25〜65重量%
光重合開始剤 3〜20重量%
非反応性樹脂 0〜40重量%
その他添加剤 0〜15重量%
着色剤 0.01〜 3重量%
(ただし、着色剤が、着色分散体の場合には、0.1〜20重量%)
を含有する活性エネルギー線硬化型接着剤が例示される。
【0065】
本発明の接着剤には着色剤として、染料、顔料等が使用できるが、耐候性、耐久性の点から顔料が好ましい。前記着色剤分散体の組成としては、着色剤を0.05〜30重量%が任意のバインダーに分散されているものであり、バインダー成分としては、バインダー樹脂、溶剤、モノマーおよび必要に応じてその他の添加剤から構成される。
【0066】
本着色剤分散体において使用される顔料としては、一般に印刷インキや塗料で使用できる無機顔料、有機顔料、あるいは体質顔料が使用できる。無機顔料として、酸化チタン、ベンガラ、紺青、群青、カーボンブラック、黒鉛などの有色顔料、および炭酸カルシウム、カオリン、クレー、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、タルク等の体質顔料、アルミニウム粉およびペースト、真鍮粉およびペースト、雲母などのパール顔料を挙げることができる。有機顔料としては、溶性アゾ顔料、不溶性アゾ顔料、アゾキレート顔料、縮合アゾ顔料、銅フタロシアニン顔料、縮合多環顔料などを挙げることができる。これらの顔料の添加量は、接着剤100重量部に対して0.01〜3重量%が好ましい。添加量が0.01重量%より少ない場合は十分な着色力が得られない。3重量%より多い場合は活性紫外線の透過率が悪くなり、接着剤が十分に硬化しない。接着剤に着色剤分散体として添加する場合、着色剤分散体に含まれる着色剤は0.05〜30重量%が好ましい。含有量が0.05重量%より少ない場合は十分な着色力が得られない。また30重量%より多い場合は活性紫外線の透過率が悪くなり、接着剤が十分に硬化しない。
【0067】
次に、本着色剤分散体において使用されるバインダー樹脂としては、ポリ塩化ビニル、ポリ(メタ)アクリル酸エステル、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、セルロース誘導体(例えば、エチルセルロール、酢酸セルロース、ニトロセルロース)、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリアミド樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ジアリルフタレート樹脂、アルキッド樹脂、ロジン変性アルキッド樹脂、石油樹脂、尿素樹脂、ブタジエン−アクリルニトリル共重合体のような合成ゴム等を示し、それらは任意に単独または2種類以上を組み合わせて、または共重合することにより使用することができる。
【0068】
本着色剤分散体において使用される溶剤としては、通常、印刷インキ用の溶剤としてよく知られている、アルコール系、エステル系、ケトン系、石油ナフサ系、芳香族系の溶剤が挙げられる。また、モノマーとしては前述のエチレン性不飽和二重結合化合物を任意に単独または2種類以上を組み合わせて使用することができる。
着色剤分散体は公知の顔料分散方法により得られる。例えば、アイガーミル、ボールミル、三本ロールミル、ディゾルバー、ハイスピードミキサー、ホモミキサー、ニーダー等が挙げられる。
【0069】
2)の方法としては、接着剤100重量部に対して、着色剤を0.01〜3重量%加え、前記の分散方法により着色剤分散体を得ることができる。
【0070】
本発明の活性エネルギー線硬化型接着剤においては、顔料分散性、経時安定性により、1)の方法が好ましい。
【実施例】
【0071】
以下、実施例をあげて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお、本発明における部および%は、特に注釈の無い場合、重量部および重量%を表わす。
【0072】
[ポリエステルポリオール合成例1]
攪拌機、温度計、分水器および窒素ガス導入管を備えた丸底フラスコに、ジオール化合物として、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオール50.7部、二塩基酸として、アジピン酸49.3部、テトラブチルチタネート0.02部を仕込み、窒素気流下に230℃で縮合により生じる水を除去しながらエステル化を8時間行った。ポリエステルの酸価が15以下になったことを確認後、真空ポンプにより徐々に真空度を上げ反応を終了した。数平均分子量3000のポリエステルポリオールを得た。
【0073】
[ポリエステルポリオール合成例2〜33]
ポリエステルポリオール合成例1と同様の操作で、表1に示すジオール化合物および二塩基酸を使用し、さらに各合成条件により、各ポリエステルポリオールを得た。
【0074】
【表1】

【0075】
[ポリエステルウレタン(メタ)アクリレート化合物合成例1]
攪拌機、温度計、還流冷却器および窒素ガス導入管を備えた四つ口フラスコに、ポリエステルポリオール合成例1により得たポリエステルポリオール78.5部、ジ−n−ブチルスズジラウレート0.03部を仕込み、窒素気流下に80℃に昇温させ、イソホロンジイソシアネート11.5部を添加し、添加後、2時間反応させ、その後、水酸基含有(メタ)アクリレートとして、4−ヒドロキシブチルアクリレートを9.97部添加し、さらに、5時間反応させ、数平均分子量3500のポリエステルウレタン(メタ)アクリレート化合物を得た。
【0076】
[ポリエステルウレタン(メタ)アクリレート化合物合成例2〜37]
表2の仕込み比にて、ポリエステルウレタン(メタ)アクリレート化合物合成例1と同様の操作で、各ポリエステルウレタン(メタ)アクリレート化合物を得た。
【0077】
【表2】

【0078】
[実施例1]
ポリエステルウレタン(メタ)アクリレート化合物合成例1により得たポリエステルウレタン(メタ)アクリレート化合物50部、エチレン性不飽和二重結合を有する化合物として、アクリロイルモルホリン20部およびフェノキシエチルアクリレート25部ならびに開始剤として、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン5部をディスパーにより混合し、活性エネルギー線硬化型接着剤を得た。
この活性エネルギー線硬化型接着剤を、透明フィルム上にメイヤーバーコーター#18で塗工し、同じ透明フィルムを重ねて載せた後、ゴムローラーにて気泡を除きフィルムどうしを密着させる。その後、密着させた透明フィルムの外側から紫外線ランプを照射して、活性エネルギー線硬化型接着剤を硬化させ、透明フィルムを完全に接着させる。
紫外線照射条件:120W/cmメタルハライドランプ1本×5m/分
【0079】
なお、透明フィルムとしては、プラズマ処理ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(処理PET)、プラズマ処理していないPETフィルム(未処理PET)およびアクリルフィルムを使用した。重ね合わせは同じ種類の透明フィルムを使用した。
接着させた透明フィルムを以下の評価を行い、処方量と共に表3に示す。
【0080】
<接着強度>
テンシロン引張試験機により、幅30(mm)、引張速度30(cm/分)にて引張試験を行い、接着強度(kg/30mm)を測定した。結果を以下の評価方法により評価を行った。なお、初期接着力として、紫外線照射後5分以内に試験を行い、1日後接着力として、紫外線照射後、1日常温にて放置後、試験を行った。
(評価方法)
◎:1.0(kg/30mm)以上
○:0.8(kg/30mm)以上、1.0(kg/30mm)未満
△:0.6(kg/30mm)以上、0.8(kg/30mm)未満
×:接着せず、すぐ剥離してしまう。または0.6(kg/30mm)未満
【0081】
<透明性試験>
ヘーズ、透過率計(村上色彩技術研究所製HM−65W)にてJIS K7136に規定のヘーズを測定した。結果を以下の評価方法により評価を行った。
(評価方法)
◎:0.6未満
○:0.6以上、0.8未満
△:0.8以上、1.0未満
×:1.0以上
【0082】
[実施例2〜28、比較例1〜9]
実施例1のように、表3の処方量にて、各活性エネルギー線硬化型接着剤を作製し、実施例1のように評価を行い、結果を表3に示す。
【0083】
【表3】

【0084】
[着色剤分散体の製造1]
LIONOL YELLOW TT−1206(東洋インキ製造製)20重量%、ソルバインC(日信化学工業製)15部、シクロヘキサノン65部を仕込み、ディスパーで撹拌した後、3本ロールミルによって顔料を分散させることで着色剤分散体1を得た。
【0085】
[着色剤分散体の製造2〜4]
着色剤分散体1と同様の方法で、着色剤分散体2〜4を得た。その配合比を表4に示す。尚、着色剤分散体2〜4に用いた顔料は、下記の通りである。
LIONOL RED TT−4803 東洋インキ製造製
LIONOL BLUE FG−7330 東洋インキ製造製
ミツビシカーボンMA11 三菱化学社製
【0086】
【表4】

【0087】
[実施例29]
実施例5により得た活性エネルギー線硬化型接着剤95部、上記着色剤分散体1を5部ディスパーにより混合し、着色剤を含有する活性エネルギー線硬化型接着剤1を得た。これを実施例1と同様な評価を行った。結果を表5に示す。尚、着色剤を含有する活性エネルギー線硬化型接着剤の評価として意匠試験を行なった。
【0088】
<意匠試験>
(評価方法)
意匠性を透明性があり、且つ適度な着色感があるものを良として、目視で評価した。
◎:透明感あり 着色感 あり
○:透明感あり 着色感 ややあり
△:透明感あり 着色感 薄いまたは濃い
×:透過感なし
【0089】
[実施例30〜52]
実施例29と同様な方法で、表4の処方にて、着色剤を含有する活性エネルギー線硬化型接着剤2〜24を作成し、実施例29と同様な評価を行った。結果を表5に示す。
【0090】
【表5】

【0091】
表3より、特定の分岐構造を有する脂肪族ジオール化合物(a1)と二塩基酸(a2)とから反応させてなるポリエステルポリオール(a3)、水酸基含有(メタ)アクリレート化合物(a4)およびポリイソシアネート化合物(a5)から合成されたポリエステルウレタン(メタ)アクリレート化合物を含有している活性エネルギー線硬化型接着剤は、プラスチック基材等のポリオレフィン系など比較的非極性の難接着性基材への接着力に優れ、しかも透明性が高いことが分かる。
【0092】
また、着色剤を含む、活性エネルギー線硬化型接着剤は、表5に示したように、透明なプラスチック基材を用いながら、工業的に安価に、着色された、意匠性、美粧性、色彩感に優れたフィルム積層体を得られることが分かる。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ポリエステルウレタン(メタ)アクリレート化合物(A)、エチレン性不飽和二重結合を有する化合物(B)および光重合開始剤(C)を含有する活性エネルギー線硬化型接着剤において、
ポリエステルウレタン(メタ)アクリレート化合物(A)が、
1)下記一般式(1)で表される分岐構造を有する脂肪族ジオール化合物(a1)と 二塩基酸(a2)とから反応させてなるポリエステルポリオール(a3)、
2)水酸基含有(メタ)アクリレート化合物(a4)、
および
3)ポリイソシアネート化合物(a5)
から合成されてなることを特徴とする活性エネルギー線硬化型接着剤。
一般式(1)
【化1】

【請求項2】
一般式(1)において、
R1が、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル 基、sec−ブチル基およびtert−ブチル基から選ばれる一種類であり、
R2が、水素原子、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、 イソブチル基、sec−ブチル基およびtert−ブチル基から選ばれる一種類 であり、
R3が、エチル基であり、
ならびに、
n+m+p+qが、2〜4
であることを特徴とする請求項1記載の活性エネルギー線硬化型接着剤。
【請求項3】
脂肪族ジオール化合物(a1)が、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジ−n−ブチル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジイソブチル−1,3−プロパンジオール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオールおよび2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオールから選ばれる一種類以上からなることを特徴とする請求項1または2記載の活性エネルギー線硬化型接着剤。
【請求項4】
脂肪族ジオール化合物(a1)が、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオールを全脂肪族ジオール(a1)中70重量%以上含むことを特徴とする請求項1〜3いずれか1項に記載の活性エネルギー線硬化型接着剤。
【請求項5】
エチレン性不飽和二重結合を有する化合物(B)が、環状構造を有する単官能(メタ)アクリレート化合物(b1)を全エチレン性不飽和二重結合を有する化合物(B)中50重量%以上含むことを特徴とする請求項1〜4いずれか1項に記載の活性エネルギー線硬化型接着剤。
【請求項6】
環状構造を有する単官能(メタ)アクリレート(b1)が、シクロヘキシルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、フェノキシエチルアクリレートおよびアクリロイルモルホリンから選ばれる一種類以上であることを特徴とする請求項5記載の活性エネルギー線硬化型接着剤。
【請求項7】
前記活性エネルギー線硬化型接着剤が、活性エネルギー線硬化型接着剤全量に対して、着色剤を0.01重量%〜3重量%含むことを特徴とする請求項1〜6いずれか1項に記載の活性エネルギー線硬化型接着剤。

【公開番号】特開2011−162770(P2011−162770A)
【公開日】平成23年8月25日(2011.8.25)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−282159(P2010−282159)
【出願日】平成22年12月17日(2010.12.17)
【出願人】(000222118)東洋インキSCホールディングス株式会社 (2,229)
【Fターム(参考)】