説明

活性エネルギー線硬化型組成物及び該組成物の硬化被膜を有する成形品

【課題】 耐侯性および耐摩耗性に優れかつ、耐温水性、耐熱性、耐久性、基材密着性に優れた硬化被膜を有する合成樹脂成形品を提供する。
【解決手段】 カプロラクトンにより変性されたモノまたはポリペンタエリスリトールポリ(メタ)アクリレート化合物10〜80質量%、イソシアヌレート骨格含有ウレタン(メタ)アクリレート化合物10〜40質量%を含んでなる活性エネルギー線硬化型被覆組成物;ポリ(メタ)アクリロイルオキシアルキルイソシアヌレート化合物5〜70質量%を含むことが好ましく、合成樹脂成形品の硬化被膜に好適。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、活性エネルギー線照射により、特に耐候性及び耐摩耗性に優れ、かつ表面平滑性、耐熱性、耐薬品性、及び基材との密着性に優れた硬化被膜を基材表面に形成しうる活性エネルギー線硬化型組成物に関する。
【背景技術】
【0002】
ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリメタクリルイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、AS樹脂などから製造された合成樹脂成形品は、軽量で耐衝撃性に優れているばかりでなく、透明性も良好で、近年、自動車用プラスチック材料として、各種ランプレンズ、グレージング、計器類のカバ−などに多用されている。特にヘッドランプレンズについては自動車の燃費向上のための軽量化、デザインの多様化などからプラスチック材料の使用が増加している。しかし、これらの合成樹脂成形品はその表面の耐摩耗性が不足しているため、他の硬い物との接触、摩擦、引っ掻きなどによって表面に損傷を受けやすく、表面に発生した損傷はその商品価値を低下させることになる。また、上記した前述の自動車用プラスチック材料として使用される場合には、その耐候性も重要な性能となる。特にポリカーボネート樹脂等の場合は耐候性が低く、太陽光に含まれる紫外線等の活性エネルギー線によって劣化を受け、成形品が著しく黄変したり、表面にクラックが生じたりする。
【0003】
このような合成樹脂成形品の欠点を改良する方法については、従来種々検討されてきており、例えばシリコン系、メラミン系の樹脂組成物からなる被覆材を合成樹脂成形品表面に塗布し、加熱縮合させて架橋被膜を形成させ、耐摩耗性を向上させる方法や、ラジカル重合性単量体からなる樹脂組成物を塗布した後、活性エネルギー線を照射させ架橋被膜を形成する方法などが提案されている(特許文献1)。
【0004】
これらの手法の中で、我々は、カプロラクトンにより変性されたモノまたはポリペンタエリスリトールのポリ(メタ)アクリレート、1分子内に少なくとも2個のラジカル重合性不飽和二重結合を有するウレタンポリ(メタ)アクリレート化合物、及びポリ〔(メタ)アクリロイルオキシアルキル〕(イソ)シアヌレートから成る樹脂組成物を提案した(特許文献2)。
【0005】
しかし、高湿度環境などの過酷な環境下で長期間使用するために、さらなる耐候性の向上が求められている。
【0006】
一方、カプロラクトンにより変性されたモノまたはポリペンタエリスリトールのポリ(メタ)アクリレートおよびイソシアヌレート骨格を有するウレタン(メタ)アクリレート化合物を含む組成物が提案されている(特許文献3)。しかし、特許文献3に記載の組成物は、耐侯性が不十分である。
【特許文献1】特開昭56−122840号公報
【特許文献2】特開2007−314769号公報
【特許文献3】特開平9−286809号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は、上述の背景になされたものであり、その目的とするところは、活性エネルギー線に対する反応性に優れ、優れた耐候性および耐摩耗性を有する硬化被膜を形成しうる活性エネルギー線硬化型被覆を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
そこで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、カプロラクトンにより変性されたモノまたはポリペンタエリスリトールポリ(メタ)アクリレート化合物とイソシアヌレート骨格を含有する特定のウレタン(メタ)アクリレート化合物とを、併用することによって、活性エネルギー線に対する反応性に優れ、かつ硬化被膜の耐候性が向上することを見出した。
【0009】
第1の態様において本発明は、ラジカル重合性化合物100質量%中、(A)下記式(1)に示される、カプロラクトンにより変性されたモノまたはポリペンタエリスリトールポリ(メタ)アクリレート化合物10〜80質量%
【0010】
【化1】

[式中、複数のαのうち少なくとも1個はカプロラクトンにより変性された(メタ)アクリロイルオキシ基{CH2=CR−CO(O(CH25C=O)a−O−}(Rは水素原子またはメチル基を示し、aは1以上の整数である。)であり、他のαのうち少なくとも2個は(メタ)アクリロイルオキシ基(CH2=CR−COO−)(Rは水素原子またはメチル基を示す。)またはカプロラクトンにより変性された(メタ)アクリロイルオキシ基であり、残りのαは水酸基であり、nは0〜4の整数である。]
(B)下記式(2)に示される、イソシアヌレート骨格含有ウレタン(メタ)アクリレート化合物10〜40質量%、
【0011】
【化2】

(式中、Rは水素原子またはメチル基、Xは炭素数2〜17のアルキレン基を示す。)
を含んでなる活性エネルギー線硬化型被覆組成物に関する。
【0012】
第2の態様において本発明は、
第1の態様におけるラジカル重合性化合物100質量%中、
(A)、(B)成分以外のラジカル重合性化合物として、(C)下記式(3)で示されるポリ(メタ)アクリロイルオキシアルキルイソシアヌレート化合物5〜70質量%
【0013】
【化3】

[式中、X1、X2及びX3のうち少なくとも2個は(メタ)アクリロイル基(CH2=CR−CO−)またはカプロラクトンにより変性された(メタ)アクリロイル基[{CH2=CR−CO(O(CH25C=O)a−}(Rは水素原子またはメチル基を示し、aは1以上の整数である。)]であり、残りは(メタ)アクリロイル基、カプロラクトンにより変性された(メタ)アクリロイル基、水素原子またはアルキル基であり、R1、R2及びR3はオキシアルキレン基またはポリオキシアルキレン基を示す。]
を含んでなる活性エネルギー線硬化型被覆組成物に関する。
【0014】
第3の態様において本発明は、
第1もしくは第2の態様における、前記式(2)中のXが炭素数4のアルキレン基である活性エネルギー線硬化型被覆組成物に関する。
【0015】
第4の態様において本発明は、
第1〜第3のいずれかの態様における、前記式(1)中のaが1〜3の範囲内である活性エネルギー線硬化型被覆組成物に関する。
【0016】
第5の態様において本発明は、
第1〜第4のいずれかの態様において、さらに(D)紫外線吸収剤および(E)ヒンダードアミン系光安定剤を含有する活性エネルギー線硬化型被覆組成物に関する。
【0017】
第6の態様において本発明は、
第5の態様において、厚さ3mmのポリカーボネート樹脂板に厚さ8μmの硬化被膜を設けた成形品の、JIS K7204に準拠し、摩耗輪CS−10Fを用いた4.9N荷重での100回転摩耗試験前後の増加ヘイズ値が15.0未満であって、サンシャインウェザーメーターを用いた促進耐候性試験における5000時間曝露前後の増加ヘイズ値が10.0未満、曝露後の増加イエローインデックス値(黄変度)が8.0未満である成形品の硬化被膜となる活性エネルギー線硬化型被覆組成物に関する。
【0018】
第7の態様において本発明は、
第1〜第6のいずれかの態様に記載の活性エネルギー線硬化型被覆組成物の硬化被膜が被覆されている合成樹脂成形品に関する。
【0019】
第8の態様において本発明は、
第7の態様における合成樹脂成形品が自動車ヘッドランプレンズ用ポリカーボネート樹脂成形品である合成樹脂成形品に関する。
【発明の効果】
【0020】
この被覆組成物を合成樹脂成形品の表面に塗布し、活性エネルギー線を照射することにより、耐侯性および耐摩耗性に優れかつ、耐温水性、耐熱性、耐久性、基材密着性に優れた硬化被膜を有する合成樹脂成形品を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0021】
本発明を詳しく説明する。先ず本発明の被覆組成物の各成分について説明する。
【0022】
<(A)成分について>
(A)成分である前記式(1)で示されるカプロラクトンにより変性されたモノまたはポリペンタエリスリトールのポリ(メタ)アクリレートは、活性エネルギー線の照射により良好な重合活性を示し、また高度な架橋密度を有する耐摩耗性に優れたポリマ−を形成する。したがって、基材表面に耐摩耗性に優れた硬化被膜を形成することができる。
【0023】
(A)成分としては、カプロラクトンにより変性されたペンタエリスリト−ルトリ(メタ)アクリレ−ト、カプロラクトンにより変性されたペンタエリスリト−ルテトラ(メタ)アクリレ−ト、カプロラクトンにより変性されたジペンタエリスリト−ルトリ(メタ)アクリレ−ト、カプロラクトンにより変性されたジペンタエリスリト−ルテトラ(メタ)アクリレ−ト、カプロラクトンにより変性されたジペンタエリスリト−ルペンタ(メタ)アクリレ−ト、カプロラクトンにより変性されたジペンタエリスリト−ルヘキサ(メタ)アクリレ−ト、カプロラクトンにより変性されたトリペンタエリスリト−ルテトラ(メタ)アクリレ−ト、カプロラクトンにより変性されたトリペンタエリスリト−ルペンタ(メタ)アクリレ−ト、カプロラクトンにより変性されたトリペンタエリスリト−ルヘキサ(メタ)アクリレ−ト、カプロラクトンにより変性されたトリペンタエリスリト−ルヘプタ(メタ)アクリレ−ト、カプロラクトンにより変性されたトリペンタエリスリト−ルオクタ(メタ)アクリレ−ト等のカプロラクトン変性化合物が挙げられる。具体的には、1分子あたり2個のカプロラクトンにより変性されたジペンタエリスリトールヘキサアクリレート{商品名「カヤラッドDPCA−20」、日本化薬(株)製}、1分子あたり3個のカプロラクトンにより変性されたジペンタエリスリトールヘキサアクリレート{商品名「カヤラッドDPCA−30」、日本化薬(株)製}、1分子あたり6個のカプロラクトンにより変性されたジペンタエリスリトールヘキサアクリレート{商品名「カヤラッドDPCA−60」、日本化薬(株)製}、1分子あたり12個のカプロラクトンにより変性されたジペンタエリスリトールヘキサアクリレート{商品名「カヤラッドDPCA−120」、日本化薬(株)製}などが挙げられる。
【0024】
得られた硬化被膜における耐摩耗性、耐侯性(耐黄変、耐白化)および活性エネルギー線に対する反応性の観点から一般式(1)におけるaは6以下であることが好ましく、3以下であることがより好ましく、2以下であることが更に好ましい。
【0025】
(A)成分の使用割合は、ラジカル重合性化合物の合計量100質量%中、10〜80質量%の範囲が好ましい。下限値は20質量%以上がより好ましい。上限値は60質量%以下がより好ましく、50質量%以下がさらに好ましい。(A)成分の量が10質量%以上の場合、硬化被膜の耐摩耗性が良くなる。また、80質量%以下の場合、硬化被膜の耐候性(耐クラック)および耐熱性が良くなる。
【0026】
<(B)成分について>
(B)成分である、前記式(2)に記載のイソシアヌレート骨格含有ウレタン(メタ)アクリレート化合物は、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート型トリマー(商品名「デュラネートTPA−100」、旭化成ケミカルズ(株)製)及びヒドロキシル基を含有するアルキルモノ(メタ)アクリレートをジラウリン酸ジn−ブチル錫等の錫系触媒の存在下、イソシアネート基とヒドロキシル基が等量になるように用いて、60〜70℃で数時間加熱することにより得ることができる。
【0027】
ヒドロキシル基を含有するアルキルモノ(メタ)アクリレートの具体例としては、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)アクリレート等が挙げられる。
【0028】
(B)成分の使用割合は、ラジカル重合性化合物の合計量100質量%中、10〜40質量%の範囲が好ましい。下限値は20質量%以上がより好ましく、上限値は30質量%以下がより好ましい。(B)成分の量が10質量%以上の場合、硬化被膜の耐候性(耐クラック)が良くなる。また、40質量%以下の場合、硬化被膜の耐摩耗性、耐侯性(耐黄変、耐白化)および耐温水性が良くなる。
【0029】
本願発明の活性エネルギー線硬化型被覆組成物は、(A)、(B)成分以外のラジカル重合性化合物を含むこともできる。その含有量はラジカル重合性化合物100質量%中、0〜80質量%であることが好ましい。(A)、(B)成分以外のラジカル重合性化合物としては下記に示す(C)成分が好ましい。
【0030】
<(C)成分について>
(C)成分である前記式(3)で示されるポリ(メタ)アクリロイルオキシアルキルイソシアヌレートは、活性エネルギー線により良好な重合活性を示し、また得られた硬化被膜の耐摩耗性を損なうことなく、耐熱性を向上させることができる。
【0031】
なお、得られた硬化被膜における耐摩耗性の観点から一般式(3)におけるaは5以下であることが好ましく、3以下であることがより好ましく、2以下であることが更に好ましい。
【0032】
具体的には、ビス(2−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、トリス(2−アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート、ビス(2−アクリロイルオキシプロピル)ヒドロキシエチルイソシアヌレート、トリス(2−アクリロイルオキシプロピル)イソシアヌレート、1分子あたり1個のカプロラクトンにより変性されたトリス(2−アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート(商品名「アロニックスM−325」、東亞合成(株)製)、1分子あたり3個のカプロラクトンにより変性されたトリス(2−アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート(商品名「アロニックスM−327」、東亞合成(株)製)などが挙げられる。
【0033】
(C)成分の使用割合は、ラジカル重合性化合物の合計量100質量%中5〜70質量%の範囲内が好ましい。下限値は20質量%以上がより好ましく、60質量%以下がより好ましい。(C)成分の量が5質量%以上の場合、硬化被膜の耐熱性が良くなる。また、70質量%以下の場合、活性エネルギー線に対する反応性が良くなる。
【0034】
<(A)〜(C)成分以外のラジカル重合性化合物>
(A)〜(C)成分以外のラジカル重合性化合物としては、(メタ)アクリロイルオキシ基を有する単官能もしくは多官能モノマーまたはオリゴマーなどが挙げられる。これらは、周知な方法で製造されるものであり、例えば、高分子刊行会発行「UV・EB硬化ハンドブック−原料編」などに記載されている。
【0035】
具体的には、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、エチルヘキシル(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、テトラヒドロフルフリル(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、ネオペンチルグリコールジ(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、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トリ(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、トリペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、トリペンタエリスリトールペンタ(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、エチレンオキサイドにより変性されたジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、プロピレンオキサイドにより変性されたジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、(C)成分以外のウレタン(メタ)アクリレート類、多価アルコールと(メタ)アクリル酸および多官能性カルボン酸との縮合反応により合成されるポリエステル(メタ)アクリレート類、ビスフェノール型エポキシ樹脂あるいはノボラック型エポキシ樹脂と(メタ)アクリル酸との付加反応により合成されるエポキシ(メタ)アクリレート類などが挙げられる。また、コロシダルシリカなどの無機微粒子を(メタ)アクリロイル基を含有するシランカップリング剤で処理することにより合成されるラジカル重合性基含有無機微粒子を用いても良い。
【0036】
本発明の活性エネルギー線硬化型被覆組成物が塗布される基材の紫外線による劣化を防ぐには、さらに紫外線吸収剤{(D)成分}およびヒンダードアミン系光安定剤{(E)成分}を含む活性エネルギー線硬化型被覆組成物であることが好ましい。
【0037】
<(D)成分について>
(D)成分である紫外線吸収剤は特に限定されず、組成物に均一に溶解し、かつその耐候性が良好なものであれば使用可能であるが、組成物に対する良好な溶解性及び耐候性改善効果という点から、トリアジン系、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、サリチル酸フェニル系、安息香酸フェニル系から誘導された化合物で、それらの最大吸収波長が240〜380nmの範囲である紫外線吸収剤が好ましい。特に組成物に多量に含有させることが可能という点から、ベンゾフェノン系の紫外線吸収剤が、またポリカーボネート等の基材の黄変を防ぐことができるという点から、トリアジン系及びベンゾトリアゾール系の紫外線吸収剤が好ましい。
【0038】
(D)成分の具体例としては、2−[4−(2−ヒドロキシ−3−ドデシロキシ−プロピル)オキシ−2−ヒドロキシフェニル]−4,6−[ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン及び2−[4−(2−ヒドロキシ−3−トリデシロキシ−プロピル)オキシ−2−ヒドロキシフェニル]−4,6−[ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジンの混合物(商品名「チヌビン400」、チバ・ジャパン(株)製)、2−[4−(オクチル−2−メチルエタノエート)オキシ−2−ヒドロキシフェニル]−4,6−[ビス(2,4−ジメチルフェニル)]−1,3,5−トリアジン(商品名「チヌビン479」、チバ・ジャパン(株)製)、トリス[2,4,6−[2−{4−(オクチル−2−メチルエタノエート)オキシ−2−ヒドロキシフェニル}]−1,3,5−トリアジン(商品名「チヌビン777」、チバ・ジャパン(株)製)、2−ヒドロキシベンゾフェノン、5−クロロ−2−ヒドロキシベンゾフェノン、2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−オクチロキシベンゾフェノン、4−ドデシロキシ−2−ヒドロキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−オクタデシロキシベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシ−4,4’−ジメトキシベンゾフェノン、フェニルサリシレート、p−tert−ブチルフェニルサリシレート、p−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)フェニルサリシレート、3−ヒドロキシフェニルベンゾエート、フェニレン−1,3−ジベンゾエート、2−(2−ヒドロキシ−5’−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−5−tert−ブチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−3,5−ジ−tert−ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−5−tert−ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−4−オクチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−5’−メタクリロキシエチルフェニル)−2H−ベンゾトリアゾ−ル物等が挙げられる。
【0039】
(D)成分の使用割合は、ラジカル重合性化合物の合計量100質量部に対し、1〜30質量部の範囲が好ましい。下限値は5質量部以上がより好ましく、上限値は15質量部以下がより好ましい。(D)成分の量が1質量部以上の場合、硬化被膜及び基材の耐候性(耐黄変)が良くなる。また30質量部以下の場合、活性エネルギー線に対する反応性、硬化被膜の耐熱性及び耐摩耗性が良くなる。
【0040】
<(E)成分について>
(E)成分であるヒンダードアミン系光安定剤としては、公知のヒンダードアミン系光安定剤が使用でき、具体的には、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)セバケート、ビス(1−メトキシ−2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、ビス(1−エトキシ−2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、ビス(1−プロポキシ−2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、ビス(1−ブトキシ−2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、ビス(1−ペンチロキシ−2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、ビス(1−ヘキシロキシ−2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、ビス(1−ヘプチロキシ−2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、ビス(1−オクトキシ−2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、ビス(1−ノニロキシ−2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、ビス(1−デカニロキシ−2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、ビス(1−ドデシロキシ−2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)−2−(4−メトキシーベンジリデン)マロネート、テトラキス(2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)1,2,3,4−ブタンテトラカルボキシラート、テトラキス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)1,2,3,4−ブタンテトラカルボキシラート、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸と1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジノールとβ,β,β,β−テトラメチル−3,9−(2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5,5])ウンデカン)ジエタノールとの縮合物、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸と2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジノールとβ,β,β,β−テトラメチル−3,9−(2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5,5])ウンデカン)ジエタノールとの縮合物等が挙げられる。また、分子内に(メタ)アクリロイル基を含有するヒンダードアミン系光安定剤が挙げられる。具体的には、特開2008−56906号公報に記載されている、分子内に一つ以上のトリアジン骨格、及び二つ以上の2,2,6,6−テトラメチルピペリジン骨格またはN−アルコキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン骨格を有し、イソシアネート基と反応しうる一つ以上の置換基を有する化合物と、分子内に一つ以上の(メタ)アクリロイルオキシ基および一つ以上のイソシアネート基を有する化合物とを反応して得られる化合物が挙げられる。このような化合物は、硬化被膜からブリードアウトしにくく、長期に渡り被膜の劣化を抑制するため、特に好ましい。
【0041】
(E)成分の使用割合は、ラジカル重合性化合物の合計量100質量部に対して、0.1〜5質量部の範囲が好ましい。下限値は0.5質量部以上がより好ましく、上限値は2質部以下がより好ましい。(E)成分の量が0.1質量部以上の場合、硬化被膜の耐候性(耐クラック)が良くなる。また5質量部以下の場合、活性エネルギー線に対する反応性、硬化被膜の耐熱性及び耐摩耗性が良くなる。
【0042】
なお、(メタ)アクリロイル基を有するヒンダードアミン系光安定剤は、ラジカル重合性化合物の一種であるが、本発明においてはラジカル重合性化合物としては扱わず、(E)成分として扱う。
【0043】
本発明の被覆組成物は、上記(A)及び(B)成分を含んでなり、場合によっては、(C)、(D)及び(E)成分を含んでなるが、必要に応じて、(A)〜(C)成分以外のラジカル重合性化合物、有機溶剤、光重合開始剤、酸化防止剤、黄変防止剤、ブル−イング剤、顔料、レベリング剤、消泡剤、増粘剤、沈降防止剤、帯電防止剤、防曇剤等の各種の添加剤が含まれていてもよい。有機溶剤は、基材の種類により選択して用いるのが良い。例えば、基材としてポリカーボネートを使用する場合には、イソブタノールなどのアルコール系溶剤、酢酸n−ブチルなどのエステル系溶剤の1種もしくは2種以上を組み合わせて用いるのが良い。
【0044】
<光重合開始剤について>
活性エネルギー線として、紫外線を使用する場合には、硬化型被覆組成物に光重合開始剤を添加することが好ましい。光重合開始剤としては、活性エネルギー線照射により(メタ)アクリル系モノマーまたはオリゴマーの重合を開始させうるものであれば、いずれのものも使用できる。具体的には、ベンゾイン、ベンゾインモノメチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、アセトイン、ベンゾフェノン、p−メトキシベンゾフェノン、ジエトキシアセトフェノン、ベンジルジメチルケタール、2,2−ジエトキシアセトフェノン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、メチルフェニルグリオキシレート、エチルフェニルグリオキシレート、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、2−ヒドロキシ−1−{4−[4−(2−ヒドロキシ−2−メチル−プロピオニル)−ベンジル]−フェニル}−2−メチル−プロパン−1−オン等のカルボニル化合物、テトラメチルチウラムモノスルフィド、テトラメチルチウラムジスルフィドなどの硫黄化合物、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などのアシルフォスフィンオキサイド等を挙げることができる。これらは1種または2種以上の混合系で使用される。これらの中でも、ベンゾフェノン、ベンゾインイソプロピルエーテル、メチルフェニルグリオキシレート、ベンジルジメチルケタール、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がより好ましい。
【0045】
光重合開始剤の添加量は、ラジカル重合性化合物の合計量100質量部に対し、0.1〜10質量部の範囲が好ましい。下限値は1質量部以上がより好ましく、上限値は5質量部以下がより好ましい。光重合開始剤の量が0.1質量部以上の場合、硬化性が良くなる。また、10質量部以下の場合、硬化被膜の透明性及び耐候性が良くなる。
【0046】
本発明の被覆組成物を基材に塗布するには、ハケ塗り、スプレーコート、ディップコート、スピンコート、カーテンコートなどの方法が用いられるが、被覆組成物の塗布作業性、被覆の平滑性、均一性、硬化被膜の基材に対する密着性向上の点から、適当な有機溶剤を添加して塗布するのが好ましい。また、粘度を調整するために被覆組成物を加温してから塗装しても良い。
【0047】
本発明の被覆組成物は、基材に塗布した後の活性エネルギー線照射により、架橋し、硬化被膜を形成する。活性エネルギー線照射により硬化する際には、被覆組成物を基材上に好ましくは膜厚1〜50μm、さらに好ましくは、3〜20μmになるように塗布し、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ等を用いて、波長340nm〜380nmの紫外線を1000〜5000mJ/cm2となるように照射する。照射する雰囲気は、空気中でもよいし、窒素、アルゴン等の不活性ガス中でもよい。
【0048】
本発明の被覆組成物は、基材たる各種合成樹脂成形品の表面の改質に使用できるが、この合成樹脂成形品としては、従来から耐摩耗性や耐侯性等の改善の要望のある各種の熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂が挙げられる。具体的には、ポリメチルメタクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂、ABS樹脂、AS樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリメタクリルイミド樹脂、ポリアリルジグリコールカーボネート樹脂などが挙げられる。特に、ポリメチルメタクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリメタクリルイミド樹脂は、透明性に優れかつ耐摩耗性改良要求も強いため、本発明の被覆組成物を適用するのが特に有効である。また合成樹脂成形品とは、これらの樹脂からなるシート状成形品、フィルム状成形品、各種射出成形品などである。
【0049】
本発明の被覆組成物の硬化被膜は、耐摩耗性、耐候性に優れる。(D)及び(E)成分を含む本発明の被覆組成物を厚さ3mmのポリカーボネート樹脂板に厚さ8μmの硬化被膜として設けた成形品の、JIS K7204に準拠し、摩耗輪CS−10Fを用いた4.9N荷重での100回転摩耗試験前後の増加ヘイズ値が15.0未満となり、サンシャインウェザーメーターを用いた促進耐候性試験における5000時間曝露前後の増加ヘイズ値は10.0未満、曝露後の増加イエローインデックス値(黄変度)は8.0未満となる。なお、摩耗前や曝露前のヘイズ値が1.0%であって、摩耗後や曝露後のヘイズ値が5.0%の場合、それぞれの増加ヘイズ値を4.0(=5.0−1.0)と表した。
【0050】
そのため、本発明の被覆組成物をポリカーボネート樹脂成形品の表面に塗布し、活性エネルギー線を照射することにより、硬化被膜を形成した樹脂成形品は、自動車ヘッドランプレンズ用ポリカーボネート樹脂成形品に好適である。
【実施例】
【0051】
以下に実施例及び比較例を掲げ本発明について更に詳しく説明する。また実施例中の測定評価は次のような方法で行った。
(1)外観
被覆組成物の塗布、硬化後の外観を目視評価した。表面が平滑で、透明であるものを○とし、白化やクモリが観察されるものを×とした。
【0052】
(2)耐摩耗性
JIS K7204「プラスチック−摩耗輪による摩耗試験方法」に準拠し、ROTARY ABRASION TESTER((株)東洋精機製)を使用し摩耗輪CS−10F、4.9N(500gf)荷重にて100回転摩耗した後、ヘイズメーター(HM−65W、(株)村上色彩技術研究所製)にてヘイズ値を測定し、耐摩耗性の判定を行った。耐摩耗性の判定基準は次の通りである。
◎ 増加ヘイズ値=0以上10.0未満
○ 増加ヘイズ値=10.0以上15.0未満
× 増加ヘイズ値=15.0以上
【0053】
(3)耐温水性
60℃の温浴中に、240時間浸漬した。取り出し後、20℃、相対湿度50%の環境下で24時間乾燥させ、以下の評価を行った。
(a)外観
硬化被膜の外観を目視評価した。表面が平滑で、透明であるものを○とし、白化やクモリが観察されるものを×とした。
(b)密着性
硬化被膜に1mm間隔で基材まで達するクロスカットを入れ、1mm2の碁板目を100個作り、その上にセロハンテ−プ(ニチバン(株)製、商品名「セロテープ(登録商標)」)を貼り付け急激にはがし、目視にて外観を確認した。剥離が無いものを○とし、剥離を生じたものを×とした。
【0054】
(4)耐熱性
120℃および130℃のオーブン中に、240時間静置した。取り出し後、硬化塗膜の外観を目視評価した。耐熱性の判定基準は次の通りである。
◎ 120℃および130℃のいずれの試験後もクラックの発生がない。
○ 120℃の試験後にクラックの発生がない。
× 120℃の試験後にクラックを生じた。
【0055】
(5)耐侯性
サンシャインウェザーメーター(スガ試験機(株)製、WEL−SUN−HC−B型)耐候試験機を用いて、ブラックパネル温度63±3℃、降雨12分間、照射48分間のサイクルで試験した。試験時間4000および5000時間後に、以下の評価を行った。
(a)外観
クラック、白化の発生及び硬化被膜の剥離については、発生しなかったものを○とし、発生したものを×とした。
(b)透明度
ヘイズメーター(HM−65W、(株)村上色彩技術研究所製)を用いて試験前後のヘイズ値を測定した。
◎ 増加ヘイズ値=0以上5.0未満
○ 増加ヘイズ値=5.0以上10.0未満
× 増加ヘイズ値=10.0以上
(c)黄変度
瞬間マルチ測光システム(MCPD−3000、大塚電子(株)製)を用いてイエローインデックス値を測定した。
◎ 増加イエローインデックス(YI)値=0以上3.0未満
○ 増加イエローインデックス(YI)値=3.0以上8.0未満
× 増加イエローインデックス(YI)値=8.0以上
【0056】
合成例1(UA1)
保温機能付き滴下ろうと、還流冷却器、攪拌羽及び温度センサーを装備したフラスコ中に、ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート型トリマー(商品名、「デュラネートTPA−100」、旭化成ケミカルズ(株)製)504g(1mol)、及びジラウリン酸ジn−ブチル錫300ppmを仕込み、60℃に加温した。ヒドロキシル基を有する(メタ)アクリレート化合物として4−ヒドロキシブチルアクリレート433g(3mol)を3時間かけて滴下した。さらに60℃にて3時間攪拌し、UA1を得た。
【0057】
合成例2(UA2〜7)
合成例1と同様に、後で示す各原料を用いて合成し、UA2〜7を得た。
合成例3(UA8)
保温機能付き滴下ろうと、還流冷却器、攪拌羽及び温度センサーを装備したフラスコ中にジシクロヘキシルメタンジイソシアネート530g(2mol)、ジラウリン酸ジn−ブチル錫300ppmを仕込み、40℃に加温した。その後ノナブチレングリコール(重量平均分子量650)650g(1mol)を4時間かけて滴下した。40℃にて2時間攪拌した後、1時間かけて70℃まで昇温させた。その後2−ヒドロキシルエチルアクリレート232g(2mol)を2時間かけて滴下し、さらに2時間攪拌し、UA8を得た。
【0058】
合成例4(HALS−1)
2,4−ビス[N−ブチル−N−(1−シクロヘキシルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イル)アミノ]−6−(2−ヒドロキシエチルアミン)−1,3,5−トリアジン(商品名「チヌビン152」、チバ・ジャパン(株)製)を37.3g(0.05mol)計量し、n−酢酸ブチル66.4gに完全に溶解させた。その後、2−アクリロイルオキシエチルイソシアネート(商品名「カレンズAOI」、昭和電工(株)製)7.00g(0.05mol)と、反応触媒としてジラウリン酸ジn−ブチル錫0.0265gとを加え、30℃で8時間攪拌した(有効成分40質量%)。
【0059】
実施例1
表1に示す配合比で被覆組成物を調製し、厚さ3mmのポリカーボネート樹脂板(SABICポリマーランドジャパン(株)製、商品名:「レキサンLS−2」)に、硬化後の被膜が8μmになるようにスプレー塗装した。オーブン中で80℃、3分間加熱処理することにより有機溶剤分を揮発させた後、空気中で高圧水銀ランプを用い、波長340nm〜380nmの積算光量が2000mJ/cm2{(株)オーク製作所製紫外線光量計UV−351(SN型)での測定値}のエネルギーを照射し、硬化被膜を得た。得られた硬化被膜の評価結果を表1に示した。
【0060】
実施例2〜13、比較例1〜9
表1〜4に示す配合比で被覆組成物を調製し、実施例1と同様の条件で硬化被膜を得た。得られた硬化被膜の評価結果を表1〜4に示した。
【0061】
【表1】

【0062】
【表2】

【0063】
【表3】

【0064】
【表4】

なお、表1〜4中の化合物の記号は次の通りである。
DPCA20:1分子中あたり2個のカプロラクトンにより変性されたジペンタエリスリトールヘキサアクリレート{商品名「カヤラッドDPCA−20」、日本化薬(株)製}
DPCA30:1分子中あたり3個のカプロラクトンにより変性されたジペンタエリスリトールヘキサアクリレート{商品名「カヤラッドDPCA−30」、日本化薬(株)製}
DPCA60:1分子中あたり6個のカプロラクトンにより変性されたジペンタエリスリトールヘキサアクリレート{商品名「カヤラッドDPCA−60」、日本化薬(株)製}
DPCA120:1分子中あたり12個のカプロラクトンにより変性されたジペンタエリスリトールヘキサアクリレート{商品名「カヤラッドDPCA−120」、日本化薬(株)製}
UA1:ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート型トリマー{商品名「デュラネートTPA−100」、旭化成ケミカルズ(株)製}504g(1mol)、4−ヒドロキシブチルアクリレート433g(3mol)から合成したウレタンアクリレートであって、式(2)におけるRが水素原子で、Xが4−ヒドロキシブチルアクリレートである化合物
UA2:ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート型トリマー{商品名「デュラネートTPA−100」、旭化成ケミカルズ(株)製}504g(1mol)、2−ヒドロキシエチルアクリレート348g(3mol)から合成したウレタンアクリレートであって、式(2)におけるRが水素原子で、Xが2−ヒドロキシエチルアクリレートである化合物
UA3:ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート型トリマー{商品名「デュラネートTPA−100」、旭化成ケミカルズ(株)}504g(1mol)、2−ヒドロキシプロピルアクリレート390g(3mol)から合成したウレタンアクリレートであって、式(2)におけるRが水素原子で、Xが2−ヒドロキシプロピルアクリレートである化合物
TAIC:トリス(2−アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート
TAIC−3C:1分子あたり3個のカプロラクトンにより変性されたトリス(2−アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート{商品名「アロニックスM−327」、東亞合成(株)製}
【0065】
HBPB:2−(2−ヒドロキシ−5−tert−ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール
HHBT:2−[4−(2−ヒドロキシ−3−ドデシロキシ−プロピル)オキシ−2−ヒドロキシフェニル]−4,6−[ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン{商品名「チヌビン400」、チバ・スペシャリティーケミカルズ(株)製}
BTPS:ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート
HALS−1:{2,4−ビス[N−ブチル−N−(1−シクロヘキシルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イル)アミノ]−6−(2−ヒドロキシエチルアミン)−1,3,5−トリアジン{商品名「チヌビン152」、チバ・ジャパン(株)製}37.3g(0.05mol)と2−アクリロイルオキシエチルイソシアネート7.00g(0.05mol)から合成したヒンダードアミン系光安定剤(有効成分40質量%)
DPHA:ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート
TMPTA:トリメチロールプロパントリアクリレート
UA4:ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート型トリマー{商品名「デュラネートTPA−100」、旭化成ケミカルズ(株)製}504g(1mol)、ペンタエリスリトールトリアクリレート895g(3mol)から合成したウレタンアクリレート
UA5:ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート型トリマー{商品名「デュラネートTPA−100」、旭化成ケミカルズ(株)製}504g(1mol)、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート1587(3mol)から合成したウレタンアクリレート
UA6:ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート型トリマー{商品名「デュラネートTPA−100」、旭化成ケミカルズ(株)製}504g(1mol)、4−ヒドロキシエチルアクリレートに1分子あたり1molのカプロラクトンを付加させた化合物{商品名「プラクセルFA−1」、ダイセル化学工業(株)製}、690g(3mol)から合成したウレタンアクリレート
UA7:ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート型トリマー{商品名「デュラネートTPA−100」、旭化成ケミカルズ(株)製}504g(1mol)、4−ヒドロキシエチルアクリレートに1分子あたり5molのカプロラクトンを付加させた化合物{商品名「プラクセルFA−5」、ダイセル化学工業(株)製}、2058g(3mol)から合成したウレタンアクリレート
UA8:ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート530g(2mol)、ノナブチレングリコール(重量平均分子量650)650g(1mol)及び2−ヒドロキシエチルアクリレート232g(2mol)から合成したウレタンアクリレート
BNP:ベンゾフェノン
MPG:メチルフェニルグリオキシレート
TPO: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
BYK340:シリコーン系界面活性剤{商品名「BYK−340」、ビックケミー・ジャパン(株)製}
PGM:プロピレングリコールモノメチルエーテル
MIBK:メチルイソブチルケトン
ECA:エチルカルビトールアセテート
【産業上の利用可能性】
【0066】
本発明の被覆組成物を自動車用ヘッドランプレンズなどのプラスチック基材に塗装することにより、長期に渡り紫外線やキズからレンズを保護し、良好な外観を維持することが可能となる。これにより良好な視野を確保することができ、夜間走行時の安全性がさらに向上する。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ラジカル重合性化合物100質量%中、
(A)下記式(1)に示される、カプロラクトンにより変性されたモノまたはポリペンタエリスリトールポリ(メタ)アクリレート化合物10〜80質量%、
【化1】

[式中、複数のαのうち少なくとも1個はカプロラクトンにより変性された(メタ)アクリロイルオキシ基{CH2=CR−CO(O(CH25C=O)a−O−}(Rは水素原子またはメチル基を示し、aは1以上の整数である。)であり、他のαのうち少なくとも2個は(メタ)アクリロイルオキシ基(CH2=CR−COO−)(Rは水素原子またはメチル基を示す。)またはカプロラクトンにより変性された(メタ)アクリロイルオキシ基であり、残りのαは水酸基であり、nは0〜4の整数である。]
(B)下記式(2)に示される、イソシアヌレート骨格含有ウレタン(メタ)アクリレート化合物10〜40質量%、
【化2】

(式中、Rは水素原子またはメチル基、Xは炭素数2〜17のアルキレン基を示す。)
を含んでなる活性エネルギー線硬化型被覆組成物。
【請求項2】
(A)、(B)成分以外のラジカル重合性化合物として、
(C)下記式(3)で示されるポリ(メタ)アクリロイルオキシアルキルイソシアヌレート化合物5〜70質量%
【化3】

[式中、X1、X2及びX3のうち少なくとも2個は(メタ)アクリロイル基(CH2=CR−CO−)またはカプロラクトンにより変性された(メタ)アクリロイル基[{CH2=CR−CO(O(CH25C=O)a−}(Rは水素原子またはメチル基を示し、aは1以上の整数である。)]であり、残りは(メタ)アクリロイル基、カプロラクトンにより変性された(メタ)アクリロイル基、水素原子またはアルキル基であり、R1、R2及びR3はオキシアルキレン基またはポリオキシアルキレン基を示す。]
を含んでなる請求項1記載の活性エネルギー線硬化型被覆組成物。
【請求項3】
式(2)中のXが炭素数4のアルキレン基である請求項1または2記載の活性エネルギー線硬化型被覆組成物。
【請求項4】
式(1)中のaが1〜3の範囲内である請求項1〜3のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型被覆組成物。
【請求項5】
さらに、(D)紫外線吸収剤および(E)ヒンダードアミン系光安定剤を含有する請求項1〜4のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型被覆組成物。
【請求項6】
厚さ3mmのポリカーボネート樹脂板に厚さ8μmの硬化被膜を設けた成形品の、JIS K7204に準拠し、摩耗輪CS−10Fを用いた4.9N荷重での100回転摩耗試験前後の増加ヘイズ値が15.0未満であって、サンシャインウェザ−メーターを用いた促進耐候性試験における5000時間曝露前後の増加ヘイズ値が10.0未満、曝露前後の増加イエローインデックス値(黄変度)が8.0未満である成形品の硬化被膜となる請求項5に記載の活性エネルギー線硬化型被覆組成物。
【請求項7】
請求項1〜6のいずれかに記載の活性エネルギー線硬化型被覆組成物の硬化被膜が被覆されている合成樹脂成形品。
【請求項8】
合成樹脂成形品が自動車ヘッドランプレンズ用ポリカーボネート樹脂成形品である請求項7記載の合成樹脂成形品。

【公開番号】特開2010−111810(P2010−111810A)
【公開日】平成22年5月20日(2010.5.20)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−286698(P2008−286698)
【出願日】平成20年11月7日(2008.11.7)
【出願人】(000006035)三菱レイヨン株式会社 (2,875)
【Fターム(参考)】