説明

硬化性組成物および硬化物

【課題】
<1>粘度が低く取り扱い性、作業性に優れた硬化性組成物であり、
<2>硬化後の成形物または塗膜の硬度が高く、傷つきにくい硬化物であり、
<3>収縮性が小さく、例えば成型品の歪精度が良好、または基材へ塗布した際には積層体の反りやカールが少ない、
<4>硬化物の耐熱性が高く、
<5>硬化物の樹脂成分の透明性に優れた
硬化製組成物および硬化物を提供することにある。
【解決手段】
(a)1分子中に2つ以上の不飽和重合性官能基を有する化合物、
(b)α‐メチレンラクトン構造を有する単量体
を含む硬化性組成物。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、新規な硬化性組成物およびその硬化物に関する。より詳しくは硬化性組成物の粘度が低く取り扱い性や作業性に優れ、硬化収縮が小さく成形性が良好であり、かつ得られる硬化物が耐熱性、高硬度、耐傷つき性(耐スクラッチ性)、透明性にきわめて優れる、新規な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、硬化性材料の各種用途への進出は著しく、硬化性インキ、透明カバー層、液晶ディスプレイ用パネル、カラーフィルター用保護膜、眼鏡レンズ、フレネルレンズ、レンチキュラーレンズ、TFT(Thin Film Transistor)用のプリズムレンズシート、非球面レンズ、光ディスク用コーティング剤および接着剤、光ファイバー用コア材およびクラッド材、光ファイバー接続用接着剤、光導波路用コア材およびクラッド材等の様々な用途への検討が盛んに行われている。硬化性材料は成形加工が容易なこと、軽いことなどの特徴から幅広い用途に用いられるようになっている。
【0003】
例えば、硬化性インキ用途では要求される性能として重要なものには、低粘度、染料の溶解性、顔料の分散性、硬化性等が挙げられ、さらに硬化後のインキ塗膜には強度、密着性、耐溶剤性、耐水性、耐候性等の物性が求められる。近年では、これら特性の更なる向上が要求されるようになり、各種モノマー、オリゴマーを用いて各種塗工用途に応用可能な硬化性材料が検討されてきた。
【0004】
しかしながら、一般にラジカル硬化型の反応性希釈剤は、1)酸素による重合阻害を受ける、2)硬化時の体積収縮が大きい、3)臭気、皮膚刺激性が強い、4)金属への密着性があまり良くない等の問題点を有しており、これら問題点を克服することができる反応性希釈剤が検討されてきた。特許文献1には、(メタ)アクリロイル基を含む多官能性アクリレートのオリゴマー類及びモノマー類を用いる方法が開示されている。しかしながら、塗膜強度や耐候性に改善の余地があった。
【0005】
一方、光ディスクなどでは情報の読み取りエラーの原因となる表面傷を防止するため耐擦傷性ハードコート等の透明カバー層が積層される場合がある。紫外線硬化型の樹脂をスピンコートで塗布し、紫外線を照射して樹脂を硬化させるスピンコート法がある。現在はコストの面からスピンコート法が主流になっている。しかし、紫外線硬化型の樹脂を用いて透明カバー層を構成すると、硬化時に発生する収縮のために光ディスクに反りが発生する。この反りは硬化時の架橋密度を下げることで改善されるが、硬度や耐スクラッチ性(耐磨耗性)が低下するためにディスク表面に傷がつきやすい等の問題点があった。
これらの透明カバー層は耐擦傷性のみでなく、硬化物の表面硬度、積層体の反りが小さいこと、さらには硬化製組成物の粘度が低く作業性が良い等の物性が要求される。また最近では耐熱性の要求されるようになってきた。
【0006】
この透明カバー層の形成方法として、従来から種々の検討がなされている。例えば、特許文献2には、97μmの内部層を形成した後に3μmの表面層を形成する方法が開示されている。しかし、内部層を形成する紫外線硬化型樹脂の粘度が高く、スピンコートでの塗工性に問題があった。 一方、光学部材として用いられている透明プラスチックは、要求される性能として重要なものには、低比重、成形性、耐熱性、耐光性、復元性、耐衝撃性、高い硬度、低吸水性、成型品の歪精度、染色性等が挙げられる。近年では、これら特性の更なる向上が要求されるようになり、各種モノマー、オリゴマーを用いて各種光学用途に応用可能なプラスチック材料が検討されてきた。
【0007】
プラスチック材料を用いて、たとえば光学レンズのような注型物を製造する方法としては、プレス法、キャスト法を挙げることができる。プラスチック材料をプレス法で成型する場合は、加熱、加圧、冷却の各工程のサイクルで製造するために、生産性がよくない。またキャスト法の場合は、金型に樹脂を流し込んで加熱硬化するために製造時間が長くなり、さらに金型が多数必要となるため、製造コストが高くなるという問題があった。このような問題を解決するため、特許文献3、特許文献4にはプラスチック材料として活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を使用する提案が記載されている。
【0008】
【特許文献1】特開2000−239327公報
【特許文献2】特開2002−157782号公報
【特許文献3】特開昭64−6935号公報
【特許文献4】特開昭63−163330号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明が解決すべき課題は、
<1>粘度が低く取り扱い性、作業性に優れた硬化性組成物であり、
<2>硬化後の成形物または塗膜の硬度が高く、傷つきにくい硬化物であり、
<3>収縮性が小さく、例えば成型品の歪精度が良好、または基材へ塗布した際には積層体の反りやカールが少ない、
<4>硬化物の耐熱性が高く、
<5>硬化物の樹脂成分の透明性に優れた
硬化製組成物および硬化物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明者らは鋭意検討の結果、
(a)1分子中に2つ以上の不飽和重合性官能基を有する化合物、
(b)α‐メチレンラクトン構造を有する単量体、
を含む硬化性組成物が上記課題を一挙に解決することを見出し本発明を完成した。
【0011】
すなわち、本発明は、少なくとも
(a)1分子中に2つ以上の不飽和重合性官能基を有する化合物、
(b)下記式(1)のα‐メチレンラクトン構造を有する単量体、
【0012】
【化1】

【0013】
[式中、R1、R2、R3、R4は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数が1〜20のアルキル基、アリール基、シクロアルキル基、−OAc基、−CN基、−CO−R5基、または−C−O−R6基を表し、Ac基はアセチル基を表し、R5、R6は、それぞれが独立に、水素原子または炭素数1〜20の有機残基を表す。なおR1とR2、R3とR4が結合し、環構造を形成しても良い。]
を含むことを特徴とする硬化性組成物である。
【0014】
また本発明は上記(a)成分として、
下記式(2):
【0015】
【化2】

【0016】
[式中、Rは炭素数2〜8のアルキレン基、Rは水素原子またはメチル基、mは正の整数である]
で示される繰り返し単位を有するビニル系重合体を含有することを特徴とする硬化性組成物である。
また本発明は上記(a)、(b)に加えさらに(c)重合開始剤を含有することを特徴とする硬化性組成物である。
また本発明は上記いずれかに記載の硬化性組成物を硬化させて得られた硬化物である。
【発明の効果】
【0017】
本発明によれば、硬化性組成物は粘度が低く取り扱い性や作業性が良好であり流動性に極めて優れるため、例えば希釈溶剤の使用量の低減を効果的に行なうことができる。また本発明の硬化性組成物を硬化させて得られる硬化物は、硬化収縮が小さく成形性が良好であり、かつ得られる硬化物が耐熱性、高硬度、耐傷つき性(耐スクラッチ性)、透明性にきわめて優れる。例えば、硬化性インキ、透明カバー層、液晶ディスプレイ用パネル、カラーフィルター用保護膜、眼鏡レンズ、フレネルレンズ、レンチキュラーレンズ、TFT(Thin Film Transistor)用のプリズムレンズシート、非球面レンズ等の各種レンズ用途、光ディスク用コーティング剤および接着剤、光ファイバー用コア材およびクラッド材、光ファイバー接続用接着剤、光導波路用コア材およびクラッド材等に好適に使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0018】
≪硬化性組成物≫
本発明の硬化性組成物は、
(a)1分子中に2つ以上の不飽和重合性官能基を有する化合物、
(b)α‐メチレンラクトン構造を有する単量体、
を含む。
【0019】
<(a)1分子中に2つ以上の不飽和重合性官能基を有する化合物>
本発明の硬化性組成物において、(a)1分子中に2つ以上の不飽和重合性官能基を有する化合物(以下、単に架橋成分(a)と称する場合がある)はモノマー、オリゴマーまたはポリマーのいずれでも良く、好ましくはオリゴマーまたはポリマー、さらに好ましくはポリマーであり、最も好ましくは下記式(2)で示される繰り返し単位を有するビニル系重合体または多官能(メタ)アクリレートである。
【0020】
【化3】

【0021】
[式中、Rは炭素数2〜8のアルキレン基、Rは水素原子またはメチル基、mは正の整数である]
また、架橋成分(a)はモノマー、オリゴマーまたはポリマーを1種のみで使用してもよく、2種以上を併用しても良い。なお本願ではモノマーは分子量200未満、オリゴマーは(数平均)分子量200〜1000、ポリマーは数平均分子量1000以上と定義する。
【0022】
成分(a)の具体例としては具体的には、例えば、ウレタン(メタ)アクリレート;エポキシ(メタ)アクリレート;ポリエステル(メタ)アクリレート;不飽和ポリエステル;ジビニルベンゼンなどのスチレン系架橋成分;フタル酸ジアリル、イソフタル酸ジアリル、シアヌル酸トリアリル、イソシアヌル酸トリアリルなどのアリルエステル系架橋成分;エチレングリコールジ(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、3−メチル−1,5−ペンタンジオールジ(メタ)アクリレート、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオールジ(メタ)アクリレート、ジメチロール−トリシクロデカンジ(メタ)アクリレート、ペンタシクロペンタデカンジメタノールルジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAジグリシジルエーテルのジ(メタ)アクリル酸付加物、シクロヘキサンジメタノールジ(メタ)アクリレート、ノルボルナンジメタノールジ(メタ)アクリレート、p−メンタンー1,8−ジオールジ(メタ)アクリレート、p−メンタン−2,8−ジオールジ(メタ)アクリレート、p−メンタン−3,8−ジオールジ(メタ)アクリレート、ビシクロ[2.2.2]−オクタン−1−メチル−4−イソプロピル−5,6−ジメチロールジ(メタ)アクリレート、等の2官能(メタ)アクリレート化合物;トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタントリ(メタ)アクリレート、グリセリントリ(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)アクリレート等の3官能以上の(メタ)アクリレート化合物、などの(メタ)アクリル酸系誘導体;(メタ)アクリル酸2−ビニロキシエチル、(メタ)アクリル酸2−(2−ビニロキシエトキシ)エチル、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、トリメチロールプロパンのエチレンオキシド付加物のトリ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAのエチレンオキシド付加物のジ(メタ)アクリレートなどのエーテル構造を有する(メタ)アクリル系誘導体;トリエチレングリコールジビニルエーテル、シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテルなどのビニルエーテル系架橋成分;トリメチロールプロパンジアリルエーテル、ペンタエリスリトールトリアリルエーテルなどのアリルエーテル、グリセリンジアリルエーテルのアジピン酸エステルなどのアリルエーテル系架橋成分;側鎖型二重結合含有ポリマーなどが挙げられる。これらの重合性架橋成分は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。
【0023】
架橋成分(a)の配合量は、組成物の合計量に対して、好ましくは10〜95質量%、より好ましくは30〜90質量%、さらに好ましくは50〜90質量%である。架橋成分(a)の配合量が10質量%未満であると、架橋密度が低下するので硬化速度の低下や硬化物の塗膜強度が不充分になることがある。また架橋成分(a)の配合量が95質量%より多い場合には、組成物の粘度が高くなりすぎ取り扱い性が悪くなる場合や後述する成分(b):α‐メチレンラクトン構造を有する単量体の配合量が相対的に減少し、硬化物の硬度の低下や収縮性が大きくなることがある。
【0024】
特に好ましい実施形態である下記式(2)で示される繰り返し単位を有するビニル系重合体(A)について以下に詳述する。
【0025】
上記式(2)で示されるビニル系重合体(A)は、低分子量成分が増加すると硬化物の強度が低下することがある。ビニル系重合体の数平均分子量(Mn)は、好ましくは500以上、より好ましくは750〜200,000、さらに好ましくは1,000〜50,000の範囲内である。ビニル系重合体の数平均分子量(Mn)が500未満であると、硬化速度の低下や硬化物の強度低下を生じることがある。また200,000を超えると硬化性組成物を調整する際に混合時間が長くなったり、粘度が高くなり例えば塗工性等の作業性が低下する場合がある。ここで、数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)および分子量分布(Mw/Mn)は、THFを移動相とし、温度40℃、流速0.3mL/minの条件下で、東ソー株式会社製のカラム TSK−gel SuperHM−H 2本、TSK−gel SuperH2000 1本を用い、東ソー株式会社製のゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)装置 HLC−8220GPCにより求め、標準ポリスチレン換算した値である。
【0026】
上記式(2)で示されるビニル系重合体(A)は、固体状の単量体含有量が多い重合体の場合を除き、液状粘性体として得ることができる。液状粘性体であれば、後述する(b)α‐メチレンラクトン構造を有する単量体との溶解性が良いので、硬化性組成物を調整する際に作業効率の向上化が図れる。
【0027】
上記式(2)において、Rで表される炭素数2〜8のアルキレン基としては、例えば、エチレン基、トリメチレン基、プロピレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、ヘプタメチレン基、オクタメチレン基、シクロヘキシレン基、1,4−ジメチルシクロヘキサン−α,α’−ジイル基、1,3−ジメチルシクロヘキサン−α,α’−ジイル基、1,2−ジメチルシクロヘキサン−α,α’−ジイル基、1,4−ジメチルフェニル−α,α’−ジイル基、1,3−ジメチルフェニル−α,α’−ジイル基、1,2−ジメチルフェニル−α,α’−ジイル基などが挙げられる。Rで表される置換基は、上記式(2)中にm個存在するが、同一であっても異なっていてもよい。
【0028】
上記式(2)において、mは正の整数、好ましくは1〜20の整数、より好ましくは1〜10の整数、さらに好ましくは1〜5の整数であり、nは正の整数、好ましくは50〜400の整数、より好ましくは100〜300の整数、さらに好ましくは150〜250の整数である。
【0029】
<ビニル系重合体(A)の調製>
上記式(1)で示されるビニル系重合体(A)は、下記式(3):
【0030】
【化4】

【0031】
[式中、R、Rおよびmは上記式(1)と同意義である]
で示される異種重合性単量体(A−1)を、従来から知られているカチオン重合により調整することが可能であり、又、特開2006−241189号明細書に記載された方法でリビングカチオン重合することにより、容易に調製することもできる。このとき、上記式(3)で示される異種重合性単量体は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。後者の場合、得られる共重合体は、ランダム共重合体、交互共重合体、周期的共重合体、ブロック共重合体またはその組合せのいずれであってもよい。また、グラフト共重合体であってもよい。
【0032】
上記式(3)で示される異種重合性単量体(A−1)の具体例としては、例えば、(メタ)アクリル酸2−ビニロキシエチル、(メタ)アクリル酸3−ビニロキシプロピル、(メタ)アクリル酸2−ビニロキシプロピル、(メタ)アクリル酸1−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4−ビニロキシブチル、(メタ)アクリル酸3−ビニロキシブチル、(メタ)アクリル酸2−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2−メチル−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6−ビニロキシヘキシル、(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、(メタ)アクリル酸4−ビニロキシメチルフェニルメチル、(メタ)アクリル酸3−ビニロキシメチルフェニルメチル、(メタ)アクリル酸2−ビニロキシメチルフェニルメチル、(メタ)アクリル酸2−(2−ビニロキシエトキシ)エチル、(メタ)アクリル酸2−(2−ビニロキシイソプロポキシ)エチル、(メタ)アクリル酸2−(2−ビニロキシエトキシ)プロピル、(メタ)アクリル酸2−(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−(2−ビニロキシエトキシ)イソプロピル、(メタ)アクリル酸2−(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−{2−(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−{2−(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−{2−(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−{2−(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−{2−(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−{2−(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−{2−(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−{2−(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−{2−(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−{2−(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−{2−(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−[2−{2−(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−[2−{2−(2−ビニロキシイソプロポキシ)エトキシ}エトキシ]エチル、(メタ)アクリル酸2−(2−[2−{2−(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;などが挙げられる。これらの異種重合性単量体のうち、(メタ)アクリル酸2−ビニロキシエチル、(メタ)アクリル酸3−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1−メチル−2−ビニロキシエチル、(メタ)アクリル酸4−ビニロキシブチル、(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−ビニロキシシクロヘキシル、(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2−(2−ビニロキシエトキシ)エチル、(メタ)アクリル酸2−(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−{2−(2−ビニロキシエトキシ)エトキシ}エチルが好適である。
【0033】
上記式(3)で示される異種重合性単量体(A−1)は、従来公知の方法を用いて、製造することができる。例えば、上記式(3)において、Rがエチレン基、mが1である場合、(メタ)アクリル酸の金属塩と、2−ハロゲノエチルビニルエーテルとを縮合させるか、(メタ)アクリル酸メチルと、2−ヒドロキシエチルビニルエーテルとをエステル交換させるか、あるいは、(メタ)アクリル酸ハライドと、2−ヒドロキシエチルビニルエーテルとを縮合させることにより、製造することができる。また、上記式(3)において、Rがエチレン基、mが2である場合、(メタ)アクリル酸の金属塩と、2−(2−ハロゲノエトキシ)エチルビニルエーテルとを縮合させるか、(メタ)アクリル酸メチルと、2−(2−ヒドロキシエトキシ)エチルビニルエーテルとをエステル交換させるか、あるいは、(メタ)アクリル酸ハライドと、2−(2−ヒドロキシエトキシ)エチルビニルエーテルとを縮合させることにより、製造することができる。
【0034】
上記式(2)で示されるビニル系重合体(A)がカチオン重合可能な単量体に由来する構造単位を有する共重合体である場合、かかる共重合体は、上記式(3)で示される異種重合性単量体(A−1)と、カチオン重合可能な単量(A−2)体とを、カチオン重合あるいはリビングカチオン重合することにより、容易に調製することができる。このとき、上記式(3)で示される異種重合性単量体は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。得られる共重合体は、ランダム共重合体、交互共重合体、周期的共重合体、ブロック共重合体またはその組合せのいずれであってもよい。また、グラフト共重合体であってもよい。
【0035】
カチオン重合可能な単量体(A−2)としては、例えば、メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、n−プロピルビニルエーテル、イソプロピルビニルエーテル、n−ブチルビニルエーテル、イソブチルビニルエーテル、t−ブチルビニルエーテル、2−エチルヘキシルビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテル、オクタデシルビニルエーテル、2−クロロエチルビニルエーテル、4−ヒドロキシブチルビニルエーテル、ジヒドロフランなどのビニルエーテル化合物;スチレン、4−メチルスチレン、3−メチルスチレン、2−メチルスチレン、2,5−ジメチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、2,4,6−トリメチルスチレン、4−t−ブチルスチレン、2−クロロスチレン、3−クロロスチレン、4−クロロスチレン、4−メトキシスチレン、4−クロロメチルスチレンなどのスチレン誘導体;N−ビニルカルバゾール、N−ビニルピロリドンなどのN−ビニル化合物;イソプロペニルスチレン、ケイ皮酸2−ビニロキシエチル、ソルビン酸2−ビニロキシエチルなどのジビニル化合物やトリビニル化合物;などが挙げられる。これらのカチオン重合可能な単量体は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。これらのカチオン重合可能な単量体のうち、イソブチルビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテル、ジヒドロフランなどのビニルエーテル化合物が好適である。
【0036】
上記式(3)で示される異種重合性単量体(A−1)は、ラジカル重合性またはアニオン重合性の(メタ)アクリロイル基と、カチオン重合性のビニルエーテル基とを同時に有するので、重合方法を選択することにより、(メタ)アクリロイル基またはビニルエーテル基をペンダント基として有する重合体が得られる。本発明では、上記式(3)で示される異種重合性単量体のビニルエーテル基を、単独で、あるいは、カチオン重合可能な単量体と共に、カチオン重合あるいはリビングカチオン重合させることにより、(メタ)アクリルロイル基をペンダント基として有する上記式(2)で示されるビニル系重合体が得られる。
【0037】
上記式(3)で示される異種重合性単量体(A−1)と、カチオン重合可能な単量体(A−2)とをカチオン重合あるいはリビングカチオン重合する場合、単量体のモル比(カチオン重合可能な単量体/上記式(3)で示される異種重合性単量体)は、好ましくは0.1〜10、より好ましくは0.5〜8、さらに好ましくは0.8〜5の範囲内である。
【0038】
<(b)α‐メチレンラクトン構造を有する単量体>
本発明の硬化性組成物は、下記一般式(1):
【0039】
【化5】

【0040】
[式中、R1、R2、R3、R4は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数が1〜20のアルキル基、アリール基、シクロアルキル基、−OAc基、−CN基、−CO−R5基、または−C−O−R6基を表し、Ac基はアセチル基を表し、R5、R6は、それぞれが独立に、水素原子または炭素数1〜20の有機残基を表す。なおR1とR2、R3とR4が結合し、環構造を形成しても良い。]
で表されるα‐メチレンラクトン構造を有する単量体(以下(b)メチレンラクトン成分と称する場合がある)を必須成分として含む。
【0041】
一般式(1)、R1、R2、R3、R4はそれぞれ独立に、水素原子、炭素数が1〜20のアルキル基、アリール基、シクロアルキル基、−OAc基、−CN基、−CO−R5基、または−C−O−R6基を表し、Ac基はアセチル基を表し、R5、R6は、それぞれが独立に、水素原子または炭素数1〜20の有機残基を表す。なおR1とR2、R3とR4が結合し、環構造を形成しても良い。R1、R2、R3、R4について好ましくは水素原子、炭素数が1〜8のアルキル基またはアリール基であり、さらに好ましくは水素原子、炭素数が1〜4のアルキル基である。
【0042】
(b)メチレンラクトン成分の具体例としては、α−メチレン−γ−ブチロラクトン(MBL)、α−メチレン−γ−メチル−γ−ブチロラクトン、α−メチレン−γ−エチル−γ−ブチロラクトン、α−メチレン−γ−プロピル−γ−ブチロラクトン、α−メチレン−γ−ブチル−γ−ブチロラクトン、α−メチレン−γ,γ−ジメチル−γ−ブチロラクトン、α−メチレン−β−メチル−γ−ブチロラクトン、α−メチレン−β−エチル−γ−ブチロラクトン、α−メチレン−β−プロピル−γ−ブチロラクトン、α−メチレン−β−メチル−γ−メチル−γ−ブチロラクトン、α−メチレン−β−メチル−γ−ジメチル−γ−ブチロラクトン、α−メチレン−β−メチル−γ−エチル−γ−ブチロラクトン、α−メチレン−β−メチル−γ−プロピル−γ−ブチロラクトン、α−メチレン−β−メチル−γ−シクロヘキシル−γ−ブチロラクトン、α−メチレン−β−エチル−γ−メチル−γ−ブチロラクトン、α−メチレン−β−エチル−γ、γ−ジメチル−γ−ブチロラクトン、α−メチレン−β−エチル−γ−エチル−γ−ブチロラクトン、α−メチレン−β−エチル−γ−プロピル−γ−ブチロラクトン、α−メチレン−β−エチル−γ−シクロヘキシル−γ−ブチロラクトン、α−メチレン−γ−ブチロラクタム、α−メチレン−δ−ブチロラクトンなどが挙げられる。これらの中でも、透明性、耐熱性、光学特性の点で、α−メチレン−γ−ブチロラクトン(MBL)、α−メチレン−γ−メチル−γ−ブチロラクトン(別称;α−メチレン−γ−バレロラクトン(MVL))、α−メチレン−γ,γ−ジメチル−γ−ブチロラクトンが好ましい。一般式(1)で表される単量体は、1種のみ用いても良いし、2種以上を併用しても良い。
【0043】
本発明の硬化性組成物中、(b)メチレンラクトン成分の含有量としては5〜90重量%であることが好ましく、10〜70重量%であることがより好ましく、10〜50重量%であることがさらに好ましい。5重量%より少ない場合には粘度が高く作業性が悪くなり均一に塗布することが難しくなる場合や耐熱性が十分向上しないことがあり、90重量%より多い場合には硬化速度の低下や硬化物の強度が不充分になることがある。
(b)メチレンラクトン成分を上記の含有量にて含有することによって、本発明の硬化性組成物は、硬化後の成形物の表面硬度や機械強度が向上する、低粘度化や粘度調整が容易となり、成形性、作業性が向上する、硬化収縮が低減でき、積層体においては低反り性が、成型物に関しては歪精度が向上する、といった各種物性などが劇的に向上した。さらに詳細な理由は不明ながら、プラスチックまたはガラスとの密着性が劇的に向上した。プラスチックまたはガラスとの密着性が良好であることはハードコートなどの積層体、硬化性インキなどに好適に利用される。
<(c)重合開始剤>
本発明の硬化性組成物は重合開始剤を含有することが好ましい。(c)重合開始剤としては、(a)架橋成分、および(b)メチレンラクトン成分がラジカル重合性の不飽和二重結合基を有するので、例えば、加熱により重合開始ラジカルを発生する熱重合開始剤;紫外線の照射により重合開始ラジカルを発生する光重合開始剤;などが挙げられる。これらの重合開始剤は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。また、熱重合促進剤、光増感剤、光重合促進剤などをさらに添加することも好ましい。
【0044】
熱重合開始剤としては、例えば、メチルエチルケトンペルオキシド、シクロヘキサノンペルオキシド、メチルシクロヘキサノンペルオキシド、メチルアセトアセテートペルオキシド、アセチルアセテートペルオキシド、1,1−ビス(t−ヘキシルペルオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ビス(t−ヘキシルペルオキシ)−シクロヘキサン、1,1−ビス(t−ブチルペルオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ビス(t−ブチルペルオキシ)−2−メチルシクロヘキサン、1,1−ビス(t−ブチルペルオキシ)−シクロヘキサン、1,1−ビス(t−ブチルペルオキシ)シクロドデカン、1,1−ビス(t−ブチルペルオキシ)ブタン、2,2−ビス(4,4−ジ−t−ブチルペルオキシシクロヘキシル)プロパン、p−メンタンヒドロペルオキシド、ジイソプロピルベンゼンヒドロペルオキシド、1,1,3,3−テトラメチルブチルヒドロペルオキシド、クメンヒドロペルオキシド、t−ヘキシルヒドロペルオキシド、t−ブチルヒドロペルオキシド、α,α’−ビス(t−ブチルペルオキシ)ジイソプロピルベンゼン、ジクミルペルオキシド、2,5−ジメチル−2,5−ビス(t−ブチルペルオキシ)ヘキサン、t−ブチルクミルペルオキシド、ジ−t−ブチルペルオキシド、2,5−ジメチル−2,5−ビス(t−ブチルペルオキシ)ヘキシン−3、イソブチリルペルオキシド、3,5,5−トリメチルヘキサノイルペルオキシド、オクタノイルペルオキシド、ラウロイルペルオキシド、ステアロイルペルオキシド、スクシン酸ペルオキシド、m−トルオイルベンゾイルペルオキシド、ベンゾイルペルオキシド、ジ−n−プロピルペルオキシジカーボネート、ジイソプロピルペルオキシジカーボネート、ビス(4−t−ブチルシクロヘキシル)ペルオキシジカーボネート、ジ−2−エトキシエチルペルオキシジカーボネート、ジ−2−エトキシヘキシルペルオキシジカーボネート、ジ−3−メトキシブチルペルオキシジカーボネート、ジ−s−ブチルペルオキシジカーボネート、ジ(3−メチル−3−メトキシブチル)ペルオキシジカーボネート、α,α’−ビス(ネオデカノイルペルオキシ)ジイソプロピルベンゼン、クミルペルオキシネオデカノエート、1,1,3,3−テトラメチルブチルペルオキシネオデカノエート、1−シクロヘキシル−1−メチルエチルペルオキシネオデカノエート、t−ヘキシルペルオキシネオデカノエート、t−ブチルペルオキシネオデカノエート、t−ヘキシルペルオキシピバレート、t−ブチルペルオキシピバレート、1,1,3,3−テトラメチルブチルペルオキシ2−エチルヘキサノエート、2,5−ジメチル−2,5−ビス(2−エチルヘキサノイルペルオキシ)ヘキサノエート、1−シクロヘキシル−1−メチルエチルペルオキシ2−エチルヘキサノエート、t−ヘキシルペルオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ブチルペルオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ヘキシルペルオキシソプロピルモノカーボネート、t−ブチルペルオキシソブチレート、t−ブチルペルオキシマレート、t−ブチルペルオキシ−3,5,5−トリメチルヘキサノエート、t−ブチルペルオキシラウレート、t−ブチルペルオキシソプロピルモノカーボネート、t−ブチルペルオキシ−2−エチルヘキシルモノカーボネート、t−ブチルペルオキシアセテート、t−ブチルペルオキシ−m−トルイルベンゾエート、t−ブチルペルオキシベンゾエート、ビス(t−ブチルペルオキシ)イソフタレート、2,5−ジメチル−2,5−ビス(m−トルイルペルオキシ)ヘキサン、t−ヘキシルペルオキシベンゾエート、2,5−ジメチル−2,5−ビス(ベンゾイルペルオキシ)ヘキサン、t−ブチルペルオキシアリルモノカーボネート、t−ブチルトリメチルシリルペルオキシド、3,3’,4,4’−テトラ(t−ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、2,3−ジメチル−2,3−ジフェニルブタンなどの有機過酸化物系開始剤;2−フェニルアゾ−4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル、1−[(1−シアノ−1−メチルエチル)アゾ]ホルムアミド、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、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)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチル−4−メトキシバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオンアミジン)二塩酸塩、2,2’−アゾビス(2−メチル−N−フェニルプロピオンアミジン)二塩酸塩、2,2’−アゾビス[N−(4−クロロフェニル)−2−メチルプロピオンアミジン)]二塩酸塩、2,2’−アゾビス[N−(4−ヒドロフェニル)−2−メチルプロピオンアミジン)]二塩酸塩、2,2’−アゾビス[2−メチル−N−(フェニルメチル)プロピオンアミジン]二塩酸塩、2,2’−アゾビス[2−メチル−N−(2−プロペニル)プロピオンアミジン]二塩酸塩、2,2’−アゾビス[N−(2−ヒドロキシエチル)−2−メチルプロピオンアミジン)]二塩酸塩、2,2’−アゾビス[2−(5−メチル−2−イミダゾリン−2−イル)プロパン)二塩酸塩、2,2’−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン)二塩酸塩、2,2’−アゾビス[2−(4,5、6,7−テトラヒドロ−1H−1,3−ジアゼピン−2−イル)プロパン)二塩酸塩、2,2’−アゾビス[2−(3,4,5,6−テトラヒドロピリミジン−2−イル)プロパン)二塩酸塩、2,2’−アゾビス[2−(5−ヒドロキシ−3,4,5,6−テトラヒドロピリミジン−2−イル)プロパン)二塩酸塩、2,2’−アゾビス{2−[1−(2−ヒドロキシエチル)−2−イミダゾリン−2−イル]プロパン}二塩酸塩、2,2’−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]、2,2’−アゾビス{2−メチル−N−[1,1−ビス(ヒドロキシメチル)−2−ヒドロキシエチル]プロピオンアミド}、2,2’−アゾビス{2−メチル−N−[1,1−ビス(ヒドロキシメチル)エチル]プロピオンアミド}、2,2’−アゾビス[2−メチル−N−(2−ヒドロキシエチル)プロピオンアミド]、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオンアミド)、2,2’−アゾビス(2,4,4−トリメチルペンタン)、2,2’−アゾビス(2−メチルプロパン)、2,2−アゾビス(2−メチルプロピオン酸)ジメチル、4,4’−アゾビス(4−シアノペンタン酸)、2,2’−アゾビス[2−(ヒドロキシメチル)プロピオニトリル]などのアゾ系開始剤;などが挙げられる。これらの熱重合開始剤は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。これらの熱重合開始剤のうち、メチルエチルケトンペルオキシド、シクロヘキサノンペルオキシド、クメンヒドロペルオキシド、t−ブチルペルオキシベンゾエート、ベンゾイルペルオキシドなどの金属石鹸および/またはアミン化合物などの触媒作用により効率的にラジカルを発生させることができる化合物や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)が好適である。
【0045】
光重合開始剤としては、例えば、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、ベンジルジメチルケタール、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、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、2−ベンジルー2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)ブタノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−[4−(1−メチルビニル)フェニル]プロパノンオリゴマーなどのアセトフェノン類;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などのベンゾイン類;ベンゾフェノン、o−ベンゾイル安息香酸メチル、4−フェニルベンゾフェノン、4−ベンゾイル−4’−メチル−ジフェニルサルファイド、3,3’,4,4’−テトラ(t−ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、2,4,6−トリメチルベンゾフェノン、4−ベンゾイル−N,N−ジメチル−N−[2−(1−オキソ−2−プロペニルオキシ)エチル]ベンゼンメタナミニウムブロミド、(4−ベンゾイルベンジル)トリメチルアンモニウムクロリドなどのベンゾフェノン類;2−イソプロピルチオキサントン、4−イソプロピルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2,4−ジクロロチオキサントン、1−クロロ−4−プロポキシチオキサントン、2−(3−ジメチルアミノ−2−ヒドロキシ)−3,4−ジメチル−9H−チオキサントン−9−オンメソクロリドなどのチオキサントン類;などが挙げられる。これらの光重合開始剤は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。これらの光重合開始剤のうち、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、アシルホスフィンオキシド類が好適であり、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2−モルホリノ(4−チオメチルフェニル)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が特に好適である。
【0046】
重合開始剤の配合量は、硬化性組成物の合計量に対して、好ましくは0.05〜20質量%、より好ましくは0.1〜15質量%、さらに好ましくは0.2〜10質量%である。重合開始剤の配合量が0.05質量%未満であると、硬化性組成物が充分に硬化しないことがある。逆に、重合開始剤の配合量が20質量%を超えると、硬化物の物性がさらに向上することはなく、むしろ着色等の悪影響を及ぼす上、経済性を損なうことがある。
【0047】
重合開始剤として、熱重合開始剤を用いる場合には、熱重合開始剤の分解温度を低下させるために、熱重合開始剤の分解を促進して有効にラジカルを発生させることができる熱重合促進剤を用いることができる。熱重合促進剤としては、例えば、コバルト、銅、錫、亜鉛、マンガン、鉄、ジルコニウム、クロム、バナジウム、カルシウム、カリウムなどの金属石鹸、1級、2級、3級のアミン化合物、4級アンモニウム塩、チオ尿素化合物、ケトン化合物などが挙げられる。これらの熱重合促進剤は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。これらの熱重合促進剤のうち、オクチル酸コバルト、ナフテン酸コバルト、オクチル酸銅、ナフテン酸銅、オクチル酸マンガン、ナフテン酸マンガン、ジメチルアニリン、トリエタールアミン、トリエチルベンジルアンモニウムクロライド、ジ(2−ヒドロキシエチル)p−トルイジン、エチレンチオ尿素、アセチルアセトン、アセト酢酸メチルが好適である。
【0048】
熱重合促進剤の配合量は、硬化性組成物の合計量に対して、好ましくは0.001〜20質量%、より好ましくは0.01〜10質量%以上、さらに好ましくは0.05〜5質量%の範囲内である。熱重合促進剤の配合量がこのような範囲内であれば、硬化性組成物の硬化性能、硬化物の物性、経済性の点で好ましい。
【0049】
重合開始剤として、光重合開始剤を用いる場合には、光励起により生じた励起状態から光重合開始剤に励起エネルギーを移し、光重合開始剤の分解を促進して有効にラジカルを発生させることができる光増感剤を用いることができる。光増感剤としては、例えば、2−クロロチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2,4−ジイソプロピルチオキサントンなどを挙げることができる。これらの光増感剤は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。
【0050】
光増感剤の配合量は、硬化性組成物の合計量に対して、好ましくは0.05〜20質量%、より好ましくは0.1〜15質量%、さらに好ましくは0.2〜10質量%の範囲内である。光増感剤の配合量がこのような範囲内であれば、硬化性組成物の硬化性能、硬化物の物性、経済性の点で好ましい。
【0051】
重合開始剤として、光重合開始剤を用いる場合には、光重合開始剤の分解を促進して有効にラジカルを発生させることができる光重合促進剤を用いることができる。光重合促進剤としては、例えば、トリエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、4−ジメチルアミノ安息香酸メチル、4−ジメチルアミノ安息香酸エチル、4−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、4−ジメチルアミノ安息香酸−2−n−ブトキシエチル、安息香酸2−ジメチルアミノエチル、N,N−ジメチルパラトルイジン、4,4’−ジメチルアミノベンゾフェノン、4,4’−ジエチルアミノベンゾフェノンなどを挙げることができる。これらの光重合促進剤は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。これらの光重合促進剤のうち、トリエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、トリイソプロパノールアミンが好適である。
【0052】
光重合促進剤の配合量は、硬化性組成物の合計量に対して、好ましくは0.05〜20質量%、より好ましくは0.1〜15質量%、さらに好ましくは0.2〜10質量%の範囲内である。光重合促進剤の配合量がこのような範囲内であれば、硬化性組成物の硬化性能、硬化物の物性、経済性の点で好ましい。
【0053】
熱重合開始剤、光重合開始剤、熱重合促進剤、光増感剤、光重合促進剤などを組み合わせて配合する場合、その配合量の合計量は、硬化性組成物の合計量に対して、好ましくは0.05〜20質量、より好ましくは0.1〜15質量%、さらに好ましくは0.2〜10質量の範囲内である。重合開始剤などの組合せ配合量の合計量がこのような範囲内であれば、硬化性組成物の硬化性能、硬化物の物性、経済性の点で好ましい。
【0054】
<その他の成分>
本発明の硬化性組成物は、前記(a)架橋成分、(b)メチレンラクトン成分、および(c)開始剤に加えて、重合性単量体や無機粒子等を含んでもよい。重合性単量体を含む場合には、硬化させて得られる硬化物の物性を調節することができるという効果を奏する。
【0055】
重合性単量体としては、前記(a)架橋成分および(b)メチレンラクトン成分と共硬化可能なものである限り、特に限定されるものではないが、具体的には、例えば、スチレン、4−t−ブチルスチレン、α−メチルスチレン、4−クロロスチレン、4−メチルスチレン、4−クロロメチルスチレン、などのスチレン系単量体;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、ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、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、1−アダマンチル(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、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、グリシジル(メタ)アクリレート、トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、パーフルオロオクチルエチル(メタ)アクリレート、等の(メタ)アクリル酸系誘導体;ヒドロキシブチルビニルエーテル、ドデシルビニルエーテルなどのビニルエーテル系単量体;アリルグリシジルエーテル、メチロールメラミンのアリルエーテル、グリセリンジアリルエーテルのアジピン酸エステル、アリルアセタール、メチロールグリオキザールウレインのアリルエーテルなどのアリルエーテル系単量体;マレイン酸ジエチル、マレイン酸ジブチルなどのマレイン酸エステル系単量体;フマル酸ジブチル、フマル酸ジオクチルなどのフマル酸エステル系単量体;4−(メタ)アクリロイルオキシメチル−2−メチル−2−エチル−1,3−ジオキソラン、4−(メタ)アクリロイルオキシメチル−2−メチル−2−イソブチル−1,3−ジオキソラン、4−(メタ)アクリロイルオキシメチル−2−シクロヘキシル−1,3−ジオキソラン、4−(メタ)アクリロイルオキシメチル−2,2−ジメチル−1,3−ジオキソラン、などの1,3−ジオキソラン系単量体;(メタ)アクリロイルモルホリン;N−ビニルホルムアミド;N−ビニルピロリドン;などが挙げられる。これらの重合性単量体は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。これらの重合性単量体のうち、(メタ)アクリル系エステル化合物が好適である。
【0056】
重合性単量体の配合量は、組成物の合計量に対して、好ましくは0〜50質量%、より好ましくは0〜30質量%、さらに好ましくは0〜20質量%である。重合性単量体の配合量が50質量%を超えると、硬化収縮が大きくなり、硬化物のひずみや反りが大きくなることがある。
【0057】
本発明の硬化性組成物は、有機溶剤を使用しても良い。有機溶剤を含有する場合、金属酸化物や添加剤などを溶解したり、分散したりしやすくできることが可能になる。
【0058】
使用する有機溶剤としては、例えば、ベンゼン、トルエン、クロロベンゼンなどの芳香族炭化水素;ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタンなどの脂肪族または脂環式炭化水素;四塩化炭素、クロロホルム、二塩化エチレンなどのハロゲン化炭化水素;ニトロメタン、ニトロベンゼンなどのニトロ化合物;ジエチルエーテル、メチルt−ブチルエーテル、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサンなどのエーテル類;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸アミルなどのエステル類;ジメチルホルムアミド、メタノール、エタノール、プロパノールなどのアルコール類;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;などを使用することができる。
【0059】
有機溶媒の配合量は、材料の合計量に対して、好ましくは0〜80質量%、より好ましくは0〜50質量%である。溶媒の配合量が80質量%を超えると、組成物中から溶媒を留去させる場合に時間を要したり、硬化物に残存したりすることがある。
【0060】
本発明の硬化性組成物は、好ましくは、金属酸化物からなる微粒子を含有してもよい。金属酸化物からなる微粒子を含有する場合には、硬化後の硬化物の硬度が向上し、より傷つきにくく、さらに屈折率等の物性の調整も可能となる。
【0061】
微粒子を構成する金属酸化物は、より好ましくは、Si、Ti、Zr、Zn、Sn、In、LaおよびYよりなる群から選択される少なくとも1種の金属元素を含む。微粒子を構成する金属酸化物は、これらの元素を含む単独の酸化物であってもよいし、これらの元素を含む複合酸化物であってもよい。微粒子を構成する金属酸化物の具体例としては、例えば、SiO、SiO、TiO、ZrO、ZnO、SnO、In、La、Y、SiO−Al、SiO−Zr、SiO−Ti、Al−ZrO、TiO−ZrOなどが挙げられる。これらの金属酸化物からなる微粒子は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。これらの金属酸化物からなる微粒子のうち、SiO、TiO、ZrO、ZnOが好適である。また金属酸化物微粒子は分散性向上のため、表面を有機化処理するのが好ましい。
【0062】
金属酸化物からなる微粒子の平均粒子径は、好ましくは1〜300nm、より好ましくは1〜50nmである。微粒子の平均粒子径が300nmを超えると、硬化物の透明性が損なわれることがある。なお、微粒子の平均粒子径とは、動的光散乱式粒径分布測定装置を用いて測定することにより求められる体積平均粒子径を意味する。
【0063】
金属酸化物からなる微粒子の配合量は、組成物の合計量に対して、好ましくは0〜80質量%、より好ましくは0〜50質量%である。微粒子の配合量が80質量%を超えると、硬化物が脆くなることがある。
【0064】
本発明の硬化性組成物は、さらに必要に応じて、添加物として、水酸化アルミニウム、タルク、クレー、硫酸バリウム等の無機充填剤、非反応性樹脂及び又は反応性樹脂(例えば、アクリル系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂など)、着色顔料、離型剤、滑剤、可塑剤、連鎖移動剤、重合禁止剤、紫外線吸収剤、近赤外線吸収剤、光安定剤、酸化防止剤、難燃化剤、艶消し剤、染料、消泡剤、レベリング剤、帯電防止剤、分散剤、スリップ剤、表面改質剤、揺変化剤、揺変助剤、などを添加することができる。これらの添加物の存在は、特に本発明の効果に影響を及ぼすものではない。これらの添加物は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。
【0065】
添加物の配合量は、添加物の種類や使用目的、組成物の用途や使用方法などに応じて適宜設定すればよく、特に限定されるものではない。例えば、無機充填剤の配合量は、組成物の合計量に対して、好ましくは1〜80質量%、より好ましくは10〜60質量%、さらに好ましくは20〜50質量%の範囲内である。非反応性樹脂、着色顔料、可塑剤または揺変化剤の配合量は、組成物の合計量に対して、好ましくは1〜40質量%、より好ましくは5〜30質量%、さらに好ましくは10〜25質量%の範囲内である。離型剤、重合禁止剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、艶消し剤、染料、消泡剤、レベリング剤、帯電防止剤、分散剤、スリップ剤、表面改質剤または揺変助剤の配合量は、組成物の合計量に対して、好ましくは0.0001〜5質量%、より好ましくは0.001〜3質量%、さらに好ましくは0.01〜2質量%の範囲内である。特に成形物品を得る際には離型剤の選択が重要となる。
【0066】
離型剤としては、例えば、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸ナトリウムなどの金属石鹸;
ビストリデシルスルホこはく酸ナトリウム、ジオクチルスルホこはく酸ナトリウム、ジヘキシルスルホこはく酸ナトリウム、ジシクロヘキシルスルホこはく酸ナトリウム、ジアミルスルホこはく酸ナトリウム、ジイソブチルスルホこはく酸ナトリウム、N−オクタデシルスルホこはく酸アミドジナトリウム、N−(1,2−ジカルボキシエチル)−N−オクタデシルスルホこはく酸アミドテトラナトリウムなどのスルホこはく酸エステル系界面活性剤;
カプロン酸、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルチミン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、ベヘニン酸、リグノセリン酸、ミリストレイン酸、パルミトレイン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、12−ヒドロキシステアリン酸、リシノール酸などの脂肪酸;
ラウリルアルコール、ステアリルアルコール、ベヘニルアルコールなどの高級アルコール;
メチルステアレート、ステアリルステアレート、ベヘニルベヘネート、ソルビタンモノステアレートなどの脂肪酸エステル;
信越化学工業株式会社の製品であるKF96、KF965、KF410、KF412、KF4701、KF54、KS61、KM244F、KS702、KF725、KS707、KS800Pなどのシリコーン系離型剤;
オムノバ社の製品である商品名ポリフォックスPF−136A、PF−156A、PF−151N、PF−636、PF−6320、PF−656、PF−6520、PF−651、PF−652、PF−3320などのフッ素系界面活性剤;
などが挙げられ、これらの1種のみ用いても良いし、2種以上を併用しても良い。これらの中でも特にスルホこはく酸エステル系界面活性剤、脂肪酸、高級アルコール、脂肪酸エステル、フッ素系界面活性剤が、透明性を保持したまま離型性を発現できるため好ましい。
【0067】
≪硬化性組成物、硬化物、硬化方法≫
本発明の硬化性組成物は、
(a)1分子中に2つ以上の不飽和重合性官能基を有する化合物、
(b)下記式(1)のα‐メチレンラクトン構造を有する単量体、
(c)必要に応じ重合開始剤、および
(d)必要に応じその他成分
を配合し、混合・攪拌することにより得ることができる。
【0068】
本発明の硬化性組成物において、粘度は用途により適宜選択できるが、好ましくは10000mPa・s以下である。より好ましくは1〜5000mPa・s、さらに好ましくは2〜2000mPa・sである。粘度が10000mPa・sより大きい際には成形性に問題を生ずる場合がある。なお、本願において粘度とは、25℃におけるB型粘度計(東機産業製 形式RB−80L)にて測定した値である。
【0069】
本発明の硬化性組成物は、熱重合開始剤を配合した場合には、加熱により、また、光重合開始剤を配合した場合には、紫外線を照射することにより、硬化させることができる。なお本発明の硬化物は、硬化性組成物を硬化させて得られる。ここで、「硬化物」とは、流動性の無い物質を意味する。
【0070】
例えば、加熱による硬化の場合、赤外線、遠赤外線、熱風、高周波加熱などを用いればよい。加熱温度は、基材の種類などに応じて適宜調節すればよく、特に限定されるものではないが、好ましくは80〜200℃、より好ましくは90〜180℃、さらに好ましくは100〜170℃の範囲内である。加熱時間は、塗布面積などに応じて適宜調節すればよく、特に限定されるものではないが、好ましくは1分間〜24時間、より好ましくは10分間〜12時間、さらに好ましくは30分間〜6時間の範囲内である。
【0071】
例えば、紫外線による硬化の場合、波長150〜450nmの範囲内の光を含む光源を用いればよい。このような光源としては、例えば、太陽光線、低圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライド灯、ガリウム灯、キセノン灯、フラッシュ型キセノン灯、カーボンアーク灯などが挙げられる。これらの光源と共に、赤外線、遠赤外線、熱風、高周波加熱などによる熱の併用も可能である。照射積算光量は、好ましくは0.1〜5J/cm、より好ましくは0.15〜3J/cm、さらに好ましくは0.2〜1J/cmの範囲内である。
【0072】
例えば、電子線による硬化の場合、加速電圧が好ましくは10〜500kV、より好ましくは20〜300kV、さらに好ましくは30〜200kVの範囲内である電子線を用いればよい。また、照射量は、好ましくは2〜500kGy、より好ましくは3〜300kGy、さらに好ましくは4〜200kGyの範囲内である。電子線と共に、赤外線、遠赤外線、熱風、高周波加熱などによる熱の併用も可能である。
【0073】
一方、本発明の硬化性組成物は硬化する際の硬化収縮が極めて小さく、様々な硬化方法を用いる事が可能である。さらに低硬化収縮性は成型物を成型する際には歪精度を高度に制御した成型体を得ることができ、またインキやコートに用いる際には積層体の反りが発生せず、良好な積層体が得られる性能も併せて有する。
【0074】
本発明の硬化物は顔料または染料等の着色成分を含まない際には非常に良好な透明性を有し、ガラス転移温度が高く、耐熱性に優れる。ガラス転移温度は用途によって、適宜選択でき特に限定はされないが、好ましいガラス転移点は40〜200℃、より好ましくは70〜180℃、さらに好ましくは100〜160℃、最も好ましくは120〜150℃である。ガラス転移点が40℃より低い場合には、塗膜または成型物の耐熱性が不足し、条件によっては変形を起こす恐れがあり、好ましくない。またガラス転移温度が200℃よりも高い場合には成形性に問題を起こす場合がある。本発明の硬化物は硬度が高く、耐擦傷性に優れる。好ましい硬度は鉛筆硬度に換算して2B以上、より好ましくはH以上、さらに好ましくは2H以上である。鉛筆硬度が2Bより低い場合には硬度が不十分となり、非常に傷つき易い塗膜、または成型物となり好ましくない。
【0075】
また詳細な理由は不明ながら、本発明の硬化性組成物は表面平滑性の良好な硬化物を得ることができる。この特性は上記でも述べた、歪精度を高度に制御した成型体を得ることが可能となる。さらにインキやコートに用いる際には積層体の表面性を高度に制御することが可能になる。
【0076】
本発明の硬化性組成物を用い硬化性インキを製造した場合には、例えば、刷毛塗り等の手塗りや、ロールコート、グラビアコート、グラビアオフセットコート、カーテンフローコート、リバースコート、スクリーン印刷、スプレー塗装及び浸漬法等使用目的に応じ、公知の方法で基材に塗布することができる。塗布量としては、0.2〜100g/mが好ましく、0.5〜70g/m以上がより好ましい。
【0077】
本発明の硬化性組成物を用い、透明カバー層などの積層体を得る場合には塗布方法としては、グラビア印刷等の各種印刷法、バーコーター法、スピンコーター法、刷毛塗りなどの手塗り、スプレー塗装、浸漬法など、従来公知の方法を使用目的に応じて選択すればよい。塗布量としては、好ましくは0.2〜100g/m、より好ましくは0.5〜70g/mの範囲内である。また、塗布厚みとしては、好ましくは1〜500μm、より好ましくは2〜200μmの範囲内である。
【0078】
また本発明の硬化膜層を形成する方法として、硬化性組成物を含有する加飾用フィルムを用いた成形同時加飾法がある。この方法は、少なくともフィルムと加飾層とから構成される加飾用フィルムを射出成形用の金型内に入れて、型閉め後、成形樹脂をキャビティに射出し、成形樹脂を固化した樹脂成形品の表面に加飾用シートを一体化接着させて成形同時加飾成形品を得るものである。
【0079】
本発明の硬化性組成物を用い、眼鏡レンズ、フレネルレンズ、レンチキュラーレンズ、等の成形部材を得る場合には成形方法としてキャスト法、プレス法など従来公知の方法を使用目的に応じて選択すればよい。
【0080】
本発明において積層体を形成する場合において、基材としては、例えば、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリアクリレート、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリスチレン(PS)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS)、トリアセチルセルロース(TAC)、シクロオレフィンポリマー(COP)、ポリカーボネート(PC)、ポリエーテルケトン(PEEK)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリイミド(PI)、ポリエーテルアミド(PEI)、ナイロン(NY)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリ塩化ビニリデン、特許公報2015632、特許公報3178733、特開2001ー151814、特開2007ー70607などに開示されている耐熱アクリル樹脂、などの樹脂成形物およびフィルム;ポリエチレンコート紙、ポリエチレンテレフタレートコート紙などのコート紙、非コート紙などの紙類;木材;ガラス;ステンレス、鉄、アルミニウム、銅、合金などの金属類;などが挙げられる。これらの中でもポリエチレンテレフタレート(PET)、トリアセチルセルロース(TAC)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリアクリレート、シクロオレフィンポリマー(COP)、ポリカーボネート(PC)、耐熱アクリル樹脂が好ましい。
【0081】
本発明の成形物または塗膜には、目的に応じて、帯電防止層、粘接着剤層、接着層、易接着層、ひずみ緩和層、防眩(ノングレア)層、光触媒層などの防汚層、反射防止層、紫外線遮蔽層、熱線遮蔽層、電磁波遮蔽層、ガスバリアー性等の種々の機能性コーティング層を各々積層塗工したりしてもよい。積層方法も特に限定されない。
【0082】
本発明によれば、硬化性組成物において硬化特性に優れ、かつ粘度が低く取り扱い性が良好である。本発明の硬化性組成物は粘度が低く、流動性に極めて優れるため、例えば希釈溶剤の使用量の低減を効果的に行なうことができる。また本発明では耐熱性に極めて優れ、収縮性が小さく、高硬度の硬化物が得られる。例えば、硬化性インキ、透明カバー層、液晶ディスプレイ用パネル、液晶表示素子用カラ−フィルター着色レジスト、カラーフィルター用保護膜、樹脂ブラックマトリックス、保護膜用オーバーコート剤、柱状スペーサー、液晶シール材、光学フィルム用ハードコート、AGバインダー、拡散フィルムバインダー、AR用材料、LR用材料、透明電極、位相差フィルム、拡散板用途やAG用途に用いられる有機微粒子、プリント配線基板用ソルダーレジスト、エッチングレジスト、無電解メッキレジスト、光センサー素子、ICカード接着剤、フォトリフラクティブ・フォトポリマーなどのホログラム材料、複写機、プリンター、ファクシミリ用画像形成トナー、画像形成部材、有機EL用正孔移送層、発光層、PS版やCTP印刷版などの刷版用感光性材料、眼鏡レンズ、フレネルレンズ、レンチキュラーレンズ、TFT(Thin Film Transistor)用のプリズムレンズシート、カメラ用レンズ、マイクロレンズアレイ、非球面レンズ等の各種レンズ用途、光ディスク用コーティング剤および接着剤、光ファイバー用コア材およびクラッド材、光ファイバー接続用接着剤、光導波路用コア材およびクラッド材等の様々な物品に使用することができる。特に硬化性インキ、透明カバー層、光ディスク用コーティング剤に好適に使用できる。
【0083】
本発明における好適な用途である透明カバー層を有する物品の具体例としては、光記録ディスク、プラスチックフィルム、OA機器、携帯電話等の通信機器、家庭用電化製品、自動車用内・外装部品、家具用外装部材、プラスチックレンズ、化粧品容器、飲料用容器、有機ELディスプレイ等のディスプレイ、家電製品等のタッチパネル、流し台、洗面台、さらにはショーウインドウ、窓ガラス等、などに好適に使用される。特に光記録ディスク、プラスチックフィルムに特に好適に用いることができる。また本発明の硬化膜層はに耐擦傷性、硬度に特に優れるため特にハードコート層硬化物に好適に用いることができる。
【実施例】
【0084】
<製造例1>
重合反応は、充分に乾燥した三方コック付きガラス容器を用いて、乾燥した窒素雰囲気下で行った。まず、室温で、このガラス容器に、充分に乾燥および精製したトルエン159mLおよび酢酸エチル25mL、1−イソブトキシエチルアセテート0.2モル/Lのトルエン溶液5mLを加えた。さらに、エチルアルミニウムジクロリド0.1モル/Lのトルエン溶液25mLを加えて混合した後、30分間放置して反応開始種を生成させた。次いで、系内を0℃に冷却した後、0℃に予冷したアクリル酸2−(2−ビニロキシエトキシ)エチル(VEEA)0.2モルを加え、さらに、0℃に予冷した四塩化スズ0.05モル/Lのトルエン溶液25mLを加えて反応を開始した。14分間重合を行った後、メタノールを加えて反応を停止させた。反応を終えた混合液中にクロロホルムを加え、水洗により重合開始剤の残渣を除去した。次いで、エバポレーターで濃縮した後、真空乾燥させて、ビニル系重合体(以下、P−VEEAと略する)を得た。単量体の反応率は、反応停止後の混合液をガスクロマトグラフィー(GC)で分析することにより、98%であることが判明した。また、得られたビニル系重合体の数平均分子量(Mn)は12,200、分子量分布(Mw/Mn)は1.10であった。25℃での粘度は41250mPaSであった。さらに、得られたビニル系重合体のH−NMR測定(測定溶媒:重水素化クロロホルム、測定機器:Varian社製の400MHz H−NMR UNITYplus400)を行ったところ、アクリロイル基が残存し、選択的にビニルエーテル基が重合しており、側鎖にラジカル重合可能な二重結合を有するアクリロイル基ペンダント型重合体であることが確認された。
<実施例1>
製造例1で得られた側鎖にラジカル重合可能な二重結合を有するアクリロイル基ペンダント型のビニル系重合体(P−VEEA)80質量部、α−メチレン−γ−ブチロラクトン(東京化成工業製)20部、光重合開始剤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184」、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製)3質量部、表面調整剤ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン(商品名「BYK306」、ビックケミー・ジャパン株式会社製)0.1部を混合・攪拌して塗工液を調整した。得られた塗工液の25℃での粘度は、2010mPaSであった。
【0085】
次に、両面に易接着処理を施したポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム上に、アプリケーターを用いて塗工液を塗布した。その後、このフィルムを高圧水銀ランプを用い、窒素雰囲気下、照度150mW/cm2、照射積算光量300mJ/cmの条件で紫外線硬化させた。樹脂層の厚さを測定したところ、5μmであった。
【0086】
得られた塗工液の物性、および樹脂層付きフィルム(積層体)の評価を表1に示す。

【0087】
<実施例2〜4、比較例、参考例>
実施例1と同様な方法にて、表1に示す原料、組成物混合比率にて塗布液を作成した。
次に、塗工液の物性、および樹脂層付きフィルム(積層体)の評価を行った。結果を表1に示す。
【0088】
<外観評価>
得られた積層体の樹脂硬化物表面を目視にて、以下の基準で評価した。
【0089】
○:表面平滑性が良好
×:凹凸があり、表面平滑性が不良
<ガラス転移温度、透明性評価>
厚さ100μのシリコンスペーサーを2枚のガラス板で挟んだガラス型の中に、塗布液を注入し、高圧水銀ランプを用いて、照度150mW/cm2、照射積算光量300mJ/cmの条件で紫外線硬化させる。得られた硬化物により動的粘弾性測定を行ってガラス転移温度(℃)を測定する。測定条件としては、引っ張りモード、周波数1Hz、クランプ距離25mm、振幅0.1%、昇温速度5℃/分を設定し、−20℃から150℃まで昇温した際に損失正接(tanδ)の値がピークとなる温度をガラス転移温度(℃)とする。また、得られた硬化物の透明性(全光線透過率)を、濁度計(形式:NDH2000、日本電色工業株式会社製)を用いて、JIS−K7361−1に準じて測定した。
【0090】
<耐スクラッチ性>
積層体の樹脂硬化物表面に対して、耐摩耗試験機(型式IMC−154A型、株式会社井元製作所製)を用いて、所定の荷重の下、スチールウール#0000番を、往復速度30mm/秒、荷重200g/cm、往復距離25mmで10回往復させた後、傷つき度合いを目視により観察し、以下の基準で評価した。
【0091】
○:変化なし(傷が認められない)
△:数本の傷が認められる
×:数十本の傷が認められる
××:無数の傷が認められる
<鉛筆硬度>
積層体の樹脂硬化物表面に対して、鉛筆引っかき硬度試験機(株式会社安田精機製作所製)を用いて、JIS−K5400に準拠して測定した。なお荷重は1,000gであった。
【0092】
<反り量>
15cm×15cmに切り出した積層体を、温度25℃の条件下で水平台に塗布面を上面側に置いた後、四隅の水平台からの浮き高さの平均値を測定し以下の基準で評価した。
【0093】
◎:3mm未満
○:3mm以上5mm未満
△:5mm以上8mm未満
×:8mm以上
<密着性評価>
JIS K5400に準じ、積層体の樹脂硬化物表面に碁盤目の切り込み(1mm×1mm、100桝)を入れ、セロハン粘着テープによる剥離試験を実施した。数値は残存数で示した。
【0094】
○:100(剥離無し)
×:99〜0
【0095】
【表1】

【0096】
表1の略号は、以下に示す。

P−VEEA:製造例1で得られた側鎖にラジカル重合可能な二重結合を有するアクリロイル基ペンダント型のビニル系重合体

UV−7510B:ウレタンアクリレート(日本合成化学社製)

SR423D:イソボルニルアクリレート(サートマー社製)
ガラス転移温度;110℃(サートマー社 製品カタログより)

SR833:トリシクロデカンジアクリレート(サートマー社製)
ガラス転移温度;187℃(サートマー社 製品カタログより)

MBL:α−メチレン−γ−ブチロラクトン(東京化成工業製)

MVL:α−メチレン−γ−バレロラクトン(東京化成工業製)

【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも
(a)1分子中に2つ以上の不飽和重合性官能基を有する化合物、
(b)下記式(1)のα‐メチレンラクトン構造を有する単量体、
【化1】

[式中、R1、R2、R3、R4は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数が1〜20のアルキル基、アリール基、シクロアルキル基、−OAc基、−CN基、−CO−R5基、または−C−O−R6基を表し、Ac基はアセチル基を表し、R5、R6は、それぞれが独立に、水素原子または炭素数1〜20の有機残基を表す。なおR1とR2、R3とR4が結合し、環構造を形成しても良い。]
を含むことを特徴とする硬化性組成物。
【請求項2】
(a)として、
下記式(2):
【化2】

[式中、Rは炭素数2〜8のアルキレン基、Rは水素原子またはメチル基、mは正の整数である]
で示される繰り返し単位を有するビニル系重合体を含有することを特徴とする請求項1記載の硬化性組成物。
【請求項3】
(c)重合開始剤を含む請求項1または2に記載の硬化性組成物。
【請求項4】
請求項1〜3何れかに記載の硬化性組成物を硬化させて得られた硬化物。

【公開番号】特開2009−108211(P2009−108211A)
【公開日】平成21年5月21日(2009.5.21)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−282640(P2007−282640)
【出願日】平成19年10月31日(2007.10.31)
【出願人】(000004628)株式会社日本触媒 (2,292)
【Fターム(参考)】