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JP5654876B2 - 活性エネルギー線硬化型樹脂組成物 - Google Patents

活性エネルギー線硬化型樹脂組成物 Download PDF

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Description

本発明は、ポリオレフィン系樹脂などからなる基材に対して優れた付着性を有する、活性エネルギー線硬化型樹脂組成物、および該組成物を有効成分とする塗料、インキ、接着剤、シール剤またはプライマーに関する。
ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂は、安価で成形性、耐薬品性、耐水性、電気特性など多くの優れた性質を有するため、シート、フィルム、成形物等として、近年広く採用されている。しかし、これらポリオレフィン系樹脂を含む基材(以下ポリオレフィン系樹脂を含む基材を「ポリオレフィン基材」ということがある。)は、ポリウレタン系樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル樹脂等を含む極性基材とは異なり、非極性かつ結晶性であるため、極性の塗料の塗装や極性物質との付着(接着)が困難であるという欠点、すなわち付着性(接着性)が低いという欠点を有する。
この問題に対して、ポリオレフィン基材の表面にプラズマ処理やガス炎処理を施し活性化することにより、付着性を改良する方法がある。しかし、この方法では、工程が複雑で、多大な設備費や時間的なロスを伴うという問題があった。さらに、基材の形の複雑さや、樹脂中の顔料や添加物の影響により、表面処理効果にバラツキを生ずる等の欠点を有している。
又、塩素化ポリオレフィン樹脂をコーティング組成物として用いることにより、極性の塗料や極性物質とポリオレフィン基材との親和性を高め、付着性の向上を図る方法もある。しかし、脱塩酸による安定性の問題や、近年の環境意識の高まりにより、塩素の使用が忌避される傾向がある等の問題を有している。
一方、紫外線(UV)や電子線(EB)に代表される活性エネルギー線にて硬化する化合物(活性エネルギー線硬化性化合物)を含む、塗料や接着剤(活性エネルギー線硬化型塗料および接着剤)が開発されてきている。活性エネルギー線硬化型塗料および接着剤は、無溶剤系であり環境に対する負荷が小さい、硬化速度が極めて速く製品の生産性が高い、加熱工程を経ないため熱に対して不安定な材料にも適用できる、等の利点がある。極性基材に対する活性エネルギー線硬化型の塗料および接着剤の付着に関しては多くの技術が知られている。
一方、ポリオレフィン基材のような非極性の基材に塗料やインキの成分を付着させる性能を有する樹脂は、一般に、活性エネルギー線硬化性化合物との相溶性が悪い。そのため、ポリオレフィン基材上に活性エネルギー線硬化型塗料およびインキを塗布する際は、該基材に塗料やインキの成分を付着させる性能を有する樹脂を下塗りした後(プレコート)、活性エネルギー線硬化型の塗料や接着剤を塗布するのが通常であった。
このような状況下、ポリオレフィン基材に塗料やインキの成分を付着させる性能を有する樹脂の、活性エネルギー線硬化型化合物との相溶性を改善する技術の開発が進められている。例えば、塩素化ポリオレフィン樹脂と光硬化型化合物を含む組成物(特開2005−139305号公報:特許文献1)や、不飽和カルボン酸および/またはその誘導体を所定量含有し、かつ重量平均分子量が所定範囲である変性ポリオレフィン樹脂を含有する紫外線硬化型コーティング組成物(特開2003−238885号公報:特許文献2)が知られている。しかし、特許文献1の技術では紫外線の照射による脱塩酸の発生とそれに伴う付着力の経時安定性の低下が懸念され、また特許文献2の技術では実質上多量の希釈溶剤を使用する必要があるために環境負荷が大きいという問題があった。
したがって、塩素を含まない樹脂と活性エネルギー線硬化性化合物との組成物であって、組成物中前記樹脂と前記化合物とが溶剤の不存在下に均一に溶解または混和あれ、流動性或いは高粘度状態が維持されるなど優れた溶液性状を示し、かつ、該組成物を硬化すると、ポリオレフィン基材に良好に付着する硬化皮膜を得られるような組成物が求められていたが、そのような組成物は開発されていなかった。
特開2005−139305号公報 特開2003−238885号公報
しかして、本発明の目的は、塩素を含有する樹脂を含有しない組成物であって、ポリオレフィン基材に対して付着性が良好で、溶剤を含有しない塗料、インキ、接着剤、シール剤あるいはプライマー用としても溶液性状に優れる活性エネルギー線硬化型樹脂組成物を提供することにある。
本発明者らは本発明の目的を達成すべく検討を重ねた結果、特定のブロック共重合体が、活性エネルギー線硬化性化合物との相溶性がよく、該ブロック共重合体と該化合物とを含む組成物として優れた溶液性状を示すことを見出した。また係る特定のブロック共重合体は本来ポリオレフィン基材への付着性に優れており、係る接着性は、前記樹脂と活性エネルギー線硬化性化合物との組成物においても発揮されることも見出した。
すなわち本発明は、以下の〔1〕〜〔7〕を提供するものである。
〔1〕オレフィン系単量体単位から主としてなる重合体ブロック(A)と、カルボキシル基、無水カルボン酸基またはスルホン酸基を有するビニル系単量体および/または該ビニル系単量体と共重合可能な他のビニル系単量体からなる重合体ブロック(B)とから構成される重量平均分子量が5,000以上100,000以下であるブロック共重合体(C)、ならびに活性エネルギー線硬化性化合物(D)を含有する活性エネルギー線硬化型樹脂組成物。
〔2〕前記重合体ブロック(B)が、カルボキシル基を有するビニル系単量体と(メタ)アクリル酸エステルを含む重合体である上記〔1〕に記載の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物。
〔3〕前記重合体ブロック(B)が、(メタ)アクリル酸と(メタ)アクリル酸エステルを含む重合体である上記〔1〕に記載の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物。
〔4〕前記ブロック共重合体(C)の含有量が、0.1重量%以上40重量%以下である上記〔1〕〜〔3〕のいずれか1項に記載の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物。
〔5〕光重合開始剤(E)をさらに含有する上記〔1〕〜〔4〕のいずれか1項に記載の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物。
〔6〕上記〔1〕〜〔5〕のいずれか1項に記載の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物を含有するポリオレフィン系樹脂を含む基材または成形物用の塗料、インキ、接着剤、シール剤またはプライマー。
〔7〕〔1〕〜〔5〕のいずれか1項に記載の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物を硬化させた塗工層を有するポリオレフィン系樹脂を含む成形物。
本発明によれば、ポリオレフィン基材に対して付着性が良好な、塩素を含有しない、溶剤を含有しなくとも優れた溶液特性を示す活性エネルギー線硬化型樹脂組成物が提供される。また、本発明の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物に含まれるブロック共重合体(C)と活性エネルギー線硬化性化合物(D)とは無溶剤で均一に溶解または混和され得るので、本発明の樹脂組成物は、塗料成分やインキ成分などと共にポリオレフィン基材にワンコート塗工できる。さらに、本発明の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物は、活性エネルギー線によって硬化するため、基材上に塗布されて塗膜を形成する際に加熱工程を経ないため、熱に対して不安定な材料からなる基材にも適用でき、基材の材料を選ばない。そして、本発明の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物は、塩素や溶剤を含有しないため、環境に対する負荷も小さい。
本発明の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物は、ブロック共重合体(C)および活性エネルギー線硬化性化合物(D)を含有する。
本発明におけるブロック共重合体(C)は、以下に述べる重合体ブロック(A)および重合体ブロック(B)を有する。ブロック共重合体(C)の例としては、AB型ジブロック共重合体、ABA型トリブロック共重合体、BAB型トリブロック共重合体などを挙げることができる。これらのなかでも、AB型ジブロック共重合体が好ましい。
重合体ブロック(A)は、オレフィン系単量体単位から主としてなる重合体ブロックである。すなわち、オレフィン系単量体単位から主としてなる重合体により構成される重合体ブロックである。重合体ブロック(A)におけるオレフィン系単量体単位の含有量としては、重合体ブロック(A)の全構造単位の合計モル数に基づいて50モル%以上100モル%以下の範囲内であるのが好ましく、70モル%以上100モル%以下の範囲内であるのがより好ましく、80モル%以上100モル%以下の範囲内であるのがさらに好ましい。
オレフィン系単量体単位とは、オレフィン系単量体から誘導される単位を意味する。オレフィン系単量体としては、例えば、エチレン;プロピレン、1−ブテン、2−メチル−1−ブテン、3−メチル−1−ブテン、1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン、1−デセン、1−オクタデセン等のα−オレフィン;2−ブテン;イソブチレン;ブタジエン、イソプレン、シクロペンタジエン等の共役ジエン;ビニルシクロヘキサン;β−ピネン、などを挙げ得る。重合体ブロック(A)は、オレフィン系単量体から選択される1種から誘導される単位、または2種以上のそれぞれから誘導される単位を含有し得る。
重合体ブロック(A)は、エチレンまたはプロピレンから誘導される単位を含むのが好ましい。中でも、プロピレンから誘導される単位からなる重合体ブロック;プロピレンから誘導される単位およびプロピレン以外の他のα−オレフィンから誘導される単位からなる共重合体ブロックであるのがより好ましい。重合体ブロック(A)におけるプロピレンの含有量としては、重合体ブロック(A)の全構造単位の合計モル数に基づいて70モル%以上100モル%以下の範囲内であることが好ましく、より好ましくは、80モル%以上100モル%以下の範囲内である。また前記の他のα−オレフィンとしては、エチレン、1−ブテンが好ましい。
上記のオレフィン系単量体単位がブタジエン、イソプレン、シクロペンタジエン等の共役ジエンから誘導される単位の場合には、残存する不飽和結合が水素添加されていてもよい。
重合体ブロック(A)を構成する重合体は、上記したオレフィン系単量体単位から主としてなるものである。従ってオレフィン系単量体単位のほかに、オレフィン系単量体単位以外の単位を含み得る。例えば必要に応じて、上記のオレフィン系単量体と共重合可能なビニル系単量体から誘導される単位を0〜50モル%の範囲内の割合で含有することができる。重合体ブロック(A)における、オレフィン系単量体単位と、オレフィン系単量体単位以外の単位のそれぞれの含有量は、オレフィン系単量体単位100モル%以下70モル%以上およびオレフィン系単量体以外の単位0モル%以上30モル%以下の範囲内であるのが好ましく、オレフィン系単量体単位100モル%以下80モル%以上およびオレフィン系単量体単位以外の単位0モル%以上20モル%以下の範囲内であるのがより好ましい。
上記のオレフィン系単量体と共重合可能なビニル系単量体としては、例えば、(メタ)アクリロニトリル;酢酸ビニル、ビバリン酸ビニル等のビニルエステル;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、ドデシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸エステル;(メタ)アクリルアミド;N−ビニル−2−ピロリドンなどを挙げることができ、これらのうち1種または2種以上を用いることができる。これらのなかでも、メチルアクリレート、エチルアクリレート、酢酸ビニルが好ましい。
重合体ブロック(A)を構成するオレフィン系単量体単位から主としてなる重合体は、変性されたものであってもよい。該変性は、該重合体に対して、エポキシ化;ヒドロキシル化;無水カルボン酸化;カルボン酸化などの公知の諸法を用いて行なうことができる。
重合体ブロック(A)は、上記したオレフィン系単量体単位から主としてなる重合体を減成したものであってもよい。これにより、重合体ブロック(A)を構成するオレフィン系単量体単位から主としてなる重合体の末端に二重結合を導入し、重合体ブロック(A)の分子量を調整することができる。減成の方法としては、オレフィン系単量体単位から主としてなる重合体を無酸素雰囲気中高温(例えば400℃以上500℃以下)にて熱分解する方法や、オレフィン系単量体単位から主としてなる重合体を無酸素雰囲気中、有機過酸化物存在下にて分解する方法が挙げられ、いずれの方法を用いてもよい。
前記有機過酸化物としては、例えばジ−t−ブチルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、t−ブチルクミルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ジラウリルパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、t−ブチルハイドロパーオキサイド、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)−3,5,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)−シクロヘキサン、シクロヘキサノンパーオキサイド、t−ブチルパーオキシベンゾエート、t−ブチルパーオキシイソブチレート、t−ブチルパーオキシ−3,5,5−トリメチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、クミルパーオキシオクトエート等が挙げられる。
重合体ブロック(B)は、カルボキシル基、無水カルボン酸基またはスルホン酸基を有するビニル系単量体単位および/または該ビニル系単量体と共重合可能な他のビニル系単量体単位とを含む重合体ブロックである。すなわち、置換基として、カルボキシ基、無水カルボン酸基またはスルホン酸基を有するビニル系単量体単位と、該ビニル系単量体と共重合可能な他のビニル系単量体の重合体単位とのうちいずれか一方、あるいは両方により構成される重合体ブロックである。
カルボキシル基、無水カルボン酸基またはスルホン酸基を有するビニル系単量体単位とは、カルボキシル基を有するビニル系単量体(無水カルボン酸基やスルホン酸基を有していてもよい)、無水カルボン酸基を有するビニル系単量体(カルボキシル基やスルホン酸基を有していてもよい)およびスルホン酸基を有するビニル系単量体(カルボキシル基や無水カルボン酸基を有していてもよい)から誘導される単位である。カルボキシル基、無水カルボン酸基またはスルホン酸基を有するビニル系単量体単位は、カルボキシル基を有するビニル系単量体の単位、無水カルボン酸基を有するビニル系単量体の単位、およびスルホン酸基を有するビニル系単量体の単位からなる群から選ばれる1種を有していればよく、2種以上を有していてもよい。カルボキシル基、無水カルボン酸基またはスルホン酸基を有するビニル系単量体単位としては、カルボキシル基を有するビニル系単量体単位が好ましい。
重合体ブロック(B)における、カルボキシル基、無水カルボン酸基またはスルホン酸基を有するビニル系単量体の単位の含有量は、重合体ブロック(B)の全構造単位のモル数に基づいて、0モル%以上100モル%以下の範囲内であることが好ましく、0モル%以上50モル%以下の範囲内であるのがより好ましく、0モル%以上30モル%以下の範囲内であるのがさらにより好ましい。
カルボキシル基を有するビニル系単量体としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、ケイ皮酸、イタコン酸、マレイン酸などを挙げることができ、これらのうち1種または2種以上を用いることができる。これらのなかでも、(メタ)アクリル酸(アクリル酸またはメタクリル酸)が好ましい。
無水カルボン酸基(式:−CO−O−CO−で示される基)を有するビニル系単量体としては、例えば、無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸、ブテニル無水コハク酸、テトラヒドロ無水フタル酸などを挙げることができ、これらのうち1種または2種以上を用いることができる。
また、スルホン酸基を有するビニル系単量体としては、例えば、4−スチレンスルホン酸、2−メチル−2−プロペン−1−スルホン酸、アリルスルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパン−1−スルホン酸などを挙げることができ、これらのうちの1種または2種以上を用いることができる。なお、スルホン酸基が、ナトリウムやカリウム等の金属の塩や各種アンモニウム塩となっているビニル単量体を使用することも可能である。
「カルボキシル基、無水カルボン酸基またはスルホン酸基を有するビニル系単量体と共重合可能な他のビニル系単量体単位」(以下、他のビニル系単量体単位と略記することがある。)とは、「カルボキシル基、無水カルボン酸基またはスルホン酸基を有するビニル系単量体と共重合可能な他のビニル系単量体」(以下、他のビニル系単量体と略記することがある。)から誘導される単位である。他のビニル系単量体とは、通常、上記したカルボキシル基、無水カルボン酸基またはスルホン酸基を有するビニル系単量体以外のビニル系単量体である。他のビニル系単量体単位は、他のビニル系単量体の単位を有していてもよいし、異なる2種以上の他のビニル系単量体から誘導される単位を有していてもよい。
重合体ブロック(B)における、他のビニル系単量体単位の含有量は、重合体ブロック(B)の全構造単位のモル数に基づいて0モル%以上100モル%以下の範囲内であることが好ましく、50モル%以上100モル%以下の範囲内であることがより好ましく、70モル%以上100モル%以下の範囲内であることがさらにより好ましい。
他のビニル系単量体としては、スチレン等のスチレン系単量体;(メタ)アクリロニトリル;酢酸ビニル、ビバリン酸ビニル等のビニルエステル;メチル(メタ)アクリレート、エチル(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、n−プロピル(メタ)アクリレート、iso−プロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、iso−ブチル(メタ)アクリレート、tert−ブチル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸エステル;(メタ)アクリルアミド;N−ビニルピロリドンなどが例示され、これらのうち1種または2種以上を用いることができる。これらのなかでも、(メタ)アクリル酸エステル、(メタ)アクリルアミド、N−ビニルピロリドンが好ましく、(メタ)アクリル酸エステルがさらに好ましい。(メタ)アクリル酸エステルの中で好適な具体例としては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(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、n−プロピル(メタ)アクリレート、iso−プロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、iso−ブチル(メタ)アクリレート、tert−ブチル(メタ)アクリレートが挙げられる。
なお、本発明において(メタ)アクリレートはアクリレートまたはメタアクリレートを指すものとする。(メタ)アクリルはアクリルまたはメタアクリルを指すものとする。(メタ)アクリロイル基はアクリロイル基またはメタアクリロイル基を指すものとする
重合体ブロック(A)の重量平均分子量としては、1,000〜100,000の範囲内であるのが好ましく、4,000〜70,000の範囲内であるのがより好ましい。重合体ブロック(B)の重量平均分子量としては、1,000〜100,000の範囲内であるのが好ましく、3,500〜70,000の範囲内であるのがより好ましい。なお、重合体ブロック(A)の重量平均分子量は、ブロック共重合体(C)に占める重合体ブロック(A)の重量平均分子量であり、重合体ブロック(B)の重量平均分子量は、ブロック共重合体(C)に占める重合体ブロック(B)の重量平均分子量である。
ブロック共重合体(C)の重量平均分子量としては、5,000以上100,000以下の範囲内であるのが好ましく、8,000以上70,000以下の範囲内であるのがより好ましい。ブロック共重合体(C)の重量平均分子量が100,000を超える場合は活性エネルギー線硬化性化合物(D)と混合した場合の溶液粘度が高くなる、または溶解し難くなり溶液性状が不安定になる等の問題が生じ、基材への塗工が困難となる。ブロック共重合体(C)の重量平均分子量が5,000を下回る場合は凝集力不足となり、ポリオレフィン基材への付着性が発揮できない。なお、本発明でいう重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法により、標準ポリスチレン検量線から求めた値である。
ブロック共重合体(C)中の重合体ブロック(A)の融点(Tm)は特に限定されないが、120℃以下であることが好ましい。重合体ブロックの(A)の融点が120℃を超える場合は、重合体ブロック(A)の結晶性が非常に高いため、この重合体ブロック(A)を含むブロック共重合体(C)は活性エネルギー線硬化性化合物(D)に溶解しにくくなるおそれがある。融点の測定は、示差走査型熱量計(DSC)を用いて行い得る。
本発明におけるブロック共重合体(C)は、重合体ブロック(A)と重合体ブロック(B)とから構成されていればよく、その製造方法は特に限定されない。例えば、オレフィン系単量体単位から主としてなり、末端にメルカプト基を有する重合体ブロック(A’)の存在下に、重合体ブロック(B)を構成する単量体成分をラジカル重合することにより製造することができる。この方法によれば、目的とする重量平均分子量および分子量分布を有するブロック共重合体(C)を簡便かつ効率的に製造することができる。また、この方法によれば、重合体ブロック(A)として市販品を含む種々のポリオレフィンを前記の通りに減成したものを使用でき、リビング重合によってブロック共重合体を製造する場合に比べて、重合体ブロック(A)の構造や融点を自由に選択することが可能である。
末端にメルカプト基を有する重合体ブロック(A’)は、各種の方法により製造することができる。例えば、オレフィン系単量体単位から主としてなる重合体の末端に二重結合を導入し、この二重結合を介して、チオ酢酸、チオ安息香酸、チオプロピオン酸、チオ酪酸またはチオ吉草酸などを付加させた後、酸またはアルカリで処理する方法;重合体ブロック(A)を構成する単量体成分をアニオン重合法により重合し、停止剤としてエチレンスルフィドを用いる方法、などにより製造することができる。
末端にメルカプト基を有する重合体ブロック(A’)の存在下における、重合体ブロック(B)を構成する単量体成分のラジカル重合は、公知の方法によって進めることが可能である。例えば、末端にメルカプト基を有する重合体ブロック(A’)をトルエンやキシレンなどの有機溶剤に溶解した後、重合体ブロック(B)を構成する単量体成分を加え、撹拌下ラジカル発生剤を添加する溶液法などが挙げられる。また、例えば末端にメルカプト基を有する重合体ブロック(A’)をその融点以上に加温することで無溶剤にて溶融した後、重合体ブロック(B)を構成する単量体成分を加え、撹拌下ラジカル発生剤を添加する溶融法なども挙げられる。
前記ラジカル発生剤は、公知のものより適宜選択することができるが、アゾ系開始剤が好ましい。アゾ系開始剤としては例えば、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−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(2−メチルブチロニトリル)、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(N−ブチル−2−メチルプロピオンアミド)、2,2’−アゾビス(N−シクロヘキシル−2−メチルプロピオンアミド)等が挙げられ、ラジカル重合を行う温度に応じて適切な半減期温度を有するものを選択できる。
ブロック共重合体(C)は、重合体ブロック(A)と重合体ブロック(B)とから構成され、各ブロックの構成割合は特に限定されないが、重合体ブロック(A)100重量部に対する、重合体ブロック(B)の構成割合が30重量部以上200重量部以下であることが好ましく、50重量部以上200重量部以下であることがより好ましい。これにより、溶液性状に優れ、硬化後のポリオレフィン基材への付着性に優れている活性エネルギー線硬化型樹脂組成物を得ることができる。
本発明における活性エネルギー線硬化性化合物(D)は、紫外線や電子線などの活性エネルギー線を照射することによって、硬化する化合物である。その硬化の機構は特に限定されず、ラジカル重合であってもカチオン重合であってもよい。ラジカル重合により硬化する活性エネルギー線硬化性化合物としてはエチレン性不飽和基を有する化合物が例示される。エチレン性不飽和基を有する化合物の具体例としては、(メタ)アクリレート、ビニルエーテルおよびN−ビニルピロリドン等のビニル基を有する化合物、ならびに(メタ)アリル化合物等が挙げられる。
(メタ)アクリレートとしては、1個の(メタ)アクリロイル基を有する化合物〔以下モノ(メタ)アクリレートという〕および2個以上の(メタ)アクリロイル基を有する化合物〔以下ポリ(メタ)アクリレートという〕等が挙げられる。
モノ(メタ)アクリレートとしては、以下のものが例示される。
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)アクリレートおよびブチル(メタ)アクリレート等のアルキル(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)アクリレートおよび1,4−ブタンジオールモノ(メタ)アクリレート等のヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート;
フェノールエチレンオキサイド変性(メタ)アクリレート、パラクミルフェノールエチレンオキサイド変性(メタ)アクリレートおよびノニルフェノールエチレンオキサイド変性(メタ)アクリレート等の芳香族モノ(メタ)アクリレート;
イソボルニルアクリレート等の脂環式モノ(メタ)アクリレート等;
テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、カルビトール(メタ)アクリレート、(メタ)アクリロイルモルホリン、マレイミド(メタ)アクリレートおよびグリシジル(メタ)アクリレート等
ポリ(メタ)アクリレートとしては、以下のものが例示される。
ビスフェノールAアルキレンオキサイド変性ジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールFアルキレンオキサイド変性ジ(メタ)アクリレートおよびビスフェノールZアルキレンオキサイド変性(付加)ジ(メタ)アクリレート等の芳香族ジ(メタ)アクリレート;
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)アクリレート等のアルキレングリコールジ(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、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、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレートおよびポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート等のポリアルキレングリコールジ(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)アクリレート等のアルキルジ(メタ)アクリレート;
イソシアヌル酸エチレンオキサイド変性(付加)ジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレートモノステアレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート等の2個の(メタ)アクリロイル基を有する(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、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、イソシアヌル酸アルキレンオキサイド変性(付加)トリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンアルキレンオキサイド変性(付加)トリ(メタ)アクリレート等の3個の(メタ)アクリロイル基を有する(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、ジ(トリメチロールプロパン)テトラ(メタ)アクリレート等の4個以上の(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレート。
尚、上記の具体例において、アルキレンオキサイド変性(付加)物としては、エチレンオキサイド付加物およびプロピレンオキサイド付加物等が挙げられる。
又、(メタ)アクリレートとしては、ウレタン(メタ)アクリレートオリゴマー、ポリエステル(メタ)アクリレートオリゴマーおよびエポキシ(メタ)アクリレートオリゴマー等のオリゴマーも使用することができる。
ウレタン(メタ)アクリレートオリゴマーとしては、ポリオールと有機ポリイソシアネートとの反応物に対して、さらにヒドロキシル基含有(メタ)アクリレートを反応させて得られる反応物等が挙げられる。
ここで、ポリオールとしては、低分子量ポリオール、ポリエーテルポリオールおよびポリエステルポリオール等が例示される。
低分子量ポリオールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、シクロヘキサンジメタノールおよび3−メチル−1,5−ペンタンジオール等が例示される。
ポリエーテルポリオールとしては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールおよびポリテトラメチレングリコール等が例示される。
ポリエステルポリオールとしては、前記低分子量ポリオールおよび/または前記ポリエーテルポリオールと、酸成分との反応物が挙げられる。酸成分としては、二塩基酸またはその無水物等が例示され、二塩基酸の具体例としてはアジピン酸、コハク酸、フタル酸、ヘキサヒドロフタル酸およびテレフタル酸等が挙げられる。
有機ポリイソシアネートとしては、ト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、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネートおよびイソホロンジイソシアネート等が例示される。
ヒドロキシル基含有(メタ)アクリレートとしては、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートおよび2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート等のヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート等が例示される。
ポリエステル(メタ)アクリレートオリゴマーとしては、ポリエステルポリオールと(メタ)アクリル酸との脱水縮合物が例示される。
ポリエステルポリオールとしては、ポリオールと酸成分との反応物等が挙げられる。ポリオールとしては、低分子量ポリオール並びにこれらのアルキレンオキシド付加物等が例示される。低分子量ポリオールの具体例としては、エチレングリコール、ポリエチレングリコール、シクロヘキサンジメタノール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、プロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、1,6−ヘキサンジオールおよびトリメチロールプロパン等が挙げられる。酸成分としては、二塩基酸またはその無水物等が例示される。二塩基酸の具体例としては、アジピン酸、コハク酸、フタル酸、ヘキサヒドロフタル酸およびテレフタル酸等が挙げられる。
エポキシアクリレートは、エポキシ樹脂に(メタ)アクリル酸を付加反応させたものである。エポキシアクリレートとしては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂の(メタ)アクリレート、フェノールノボラック型またはクレゾールノボラック型エポキシ樹脂の(メタ)アクリレートおよびアルキレングリコールジグリシジルエーテルの(メタ)アクリル酸付物等が挙げられる。
ビニルエーテルとしては、エチレングリコールジビニルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル、ジプロピ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、ドデシルビニルエーテル、4−ヒドロキシブチルビニルエーテル、2−(2’−ビニロキシエトキシ)エチルアクリレートおよび2−(2’−ビニロキシエトキシ)エチルメタクリレート等が挙げられる。
本発明におけるカチオン重合により硬化する活性エネルギー線硬化性化合物(D)としてはエポキシ含有化合物やビニルエーテル化合物等が挙げられる。
エポキシ含有化合物としては、例えばビスフェノールA型エポキシ、ビスフェノールBA型エポキシ、ビスフェノールF型エポキシ、ビスフェノールAD型エポキシ、フェノールノボラック型エポキシ、クレゾールノボラック型エポキシ、脂環式エポキシ、フルオレン系エポキシ、ナフタレン系エポキシ、グリシジルエステル化合物、グリシジルアミン化合物、複素環式エポキシ、α−オレフィンエポキシ等を挙げることができる。
ビニルエーテル化合物としては、例えば2−エチルヘキシルビニルエーテル、ブタンジオール−1,4−ジビニルエーテル、シクロヘキサンジメタノールモノビニルエーテル、ジエチレングリコールモノビニルエーテル、ジエチレングリコールモノビニルエーテル、ジエチレングリコールジビニルエーテル、ジプロピレングリコールジビニルエーテル、ドデシルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、ヘキサンジオールジビニルエーテル、ヒドロキシブチルビニルエーテル、ヒドロキシエチルビニルエーテル、イソブチルビニルエーテル、メチルビニルエーテル、オクタデシルビニルエーテル、プロピルビニルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル、ビニル4−ヒドロキシブチルエーテル、ビニルシクロヘキシルエーテル、ビニルプロピオネート、ビニルカルバゾール、ビニルピロリドン等が挙げられる。
本発明における活性エネルギー線硬化性化合物(D)としては、前記した中でもポリ(メタ)アクリレートが好ましい。中でも活性エネルギー線硬化性化合物(D)としては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、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンアルキレンオキサイド変性トリ(メタ)アクリレートが、ブロック共重合体(C)と混合して形成される組成物の溶液性状や溶液性状の安定性の観点から好ましい。
活性エネルギー線硬化性化合物(D)は1種類の化合物であってもよいし、2種類以上の化合物であってもよい。2種類以上の化合物を用いることで、活性エネルギー線硬化型樹脂組成物の溶液性状や活性エネルギー線照射時の硬化性、および硬化後の塗膜物性を調整することが可能である。
本発明の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物の製造方法に関し特に制限はなく、ブロック共重合体(C)と活性エネルギー線硬化性化合物(D)を公知の方法にて混合することにより製造され得る。ブロック共重合体(C)と活性エネルギー線硬化性化合物(D)との混合は、通常は高温下(例えば120℃以下、好ましくは50℃以上110℃以下)で行われ、また、必要に応じて撹拌しながら行われ得る。例えば、ブロック共重合体(C)に対し、空気雰囲気下にて高温(例えば、120℃以下、好ましくは50℃以上110℃以下)でネルギー線硬化性化合物(D)の一部を加え、必要に応じて攪拌しながら、溶融した後、さらに必要なエネルギー線硬化性化合物(D)の残りを加え、攪拌した後に冷却することにより、本発明の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物を得ることができる。また、ブロック共重合体(C)に溶融助剤を加え、高温(例えば120℃以下、好ましくは50℃以上110℃以下)にて溶融した後、活性エネルギー線硬化性化合物(D)を滴下し、溶融助剤を留去し、冷却することによっても実質的に溶剤を含まない組成物を調製可能である。溶融助剤の留去方法としては、組成物製造時の加熱温度に応じて常圧留去や減圧留去など公知の方法を選択することができる。
前記の溶融助剤は、組成物製造時の加熱温度にてブロック共重合体(C)を溶融可能であり、かつ活性エネルギー線硬化性化合物(D)を滴下した後に留去可能であるものを、適宜選択して用いることができる。このような溶融助剤としては、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル等のエーテル系溶剤;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶剤;酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチルなどのエステル系溶剤;t−ブチルアルコール、イソプロピルアルコール等のアルコール系溶剤;n−ヘキサン、n−ヘプタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶剤;トルエン、キシレンなどの芳香族系溶剤などの溶剤から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。
ブロック共重合体(C)は、活性エネルギー線硬化型樹脂組成物に含有されることにより、該組成物に対しポリオレフィン基材への付着性を付与することができる。本発明の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物における、ブロック共重合体(C)の含有量は特に制限はされないが、0.1重量%以上40重量%以下であることが好ましく、さらに好ましくは、1重量%以上30重量%以下である。0.1重量%より少ないと、活性エネルギー線硬化型樹脂組成物のポリオレフィン基材への付着性が劣るおそれがある。40重量%より多いと活性エネルギー線で硬化させた場合の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物からなる硬化塗膜の硬さが十分でなくなる可能性がある。
活性エネルギー線硬化型樹脂組成物における活性エネルギー線硬化性化合物(D)の含有量は特に制限はされないが、50重量%以上99.8重量%以下であることが好ましく、さらに好ましくは、60重量%以上95重量%以下である。50重量%より少ないと、活性エネルギー線で硬化させた場合の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物からなる硬化塗膜の硬さが十分でなくなる可能性がある。一方、99.8重量%を超えると、ブロック共重合体(C)の配合割合が相対的に少量となるため、活性エネルギー線硬化型樹脂組成物のポリオレフィン基材への付着性が劣る可能性がある。
本発明の組成物を紫外線により硬化させる場合には、光重合開始剤(E)を配合することもできる。光重合開始剤(E)は、ラジカル重合やカチオン重合等、活性エネルギー線硬化性化合物(D)の硬化機構に応じて適宜選択することができる。
ラジカル重合を引き起こす光重合開始剤(E)としては、以下のものが例示される。
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およびベンゾインイソプロピルエーテル等のベンゾインとそのアルキルエーテル;
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、2,2−ジエトキシ−2−フェニルアセトフェノン、1,1−ジクロロアセトフェノン、1−ヒドロ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および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−オン等のアセトフェノン;
2−メチルアントラキノン、2−エチルアントラキノン、2−ターシャリ−ブチルアントラキノン、1−クロロアントラキノンおよび2−アミルアントラキノン等のアントラキノン;
2,4−ジメチルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2−クロロチオキサントンおよび2,4−ジイソピルチオキサントン等のチオキサントン;
アセトフェノンジメチルケタールおよびベンジルジメチルケタール等のケタール;
2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド等のモノアシルホスフィンオキシドあるいはビスアシルホスフィンオキシド;
ベンゾフェノン等のベンゾフェノン類;並びに
キサントン類。
カチオン重合を引き起こす光重合開始剤(E)としては、紫外線照射によりカチオン種を発生させる化合物であれば特に限定されないが、一般的にはオニウム塩がよく知られている。オニウム塩としてはルイス酸のジアゾニウム塩、ルイス酸のヨウドニウム塩、ルイス酸のスルホニウム塩などが挙げられる。具体的には、例えば、四フッ化ホウ素のフェニルジアゾニウム塩、六フッ化リンのジフェニルヨウドニウム塩、六フッ化アンチモンのジフェニルヨウドニウム塩、六フッ化ヒ素のトリ−4−メチルフェニルスルホニウム塩、四フッ化アンチモンのトリ−4−メチルフェニルスルホニウム塩等が挙げられる。
これらの光重合開始剤(E)は単独で使用することも、安息香酸系、アミン系等の光重合開始促進剤と組み合わせて使用することもできる。
光重合開始剤(E)の好ましい配合割合は、活性エネルギー線硬化型樹脂組成物100重量部に対して0.1重量部以上10重量部以下で、より好ましくは0.5重量部以上5重量部以下である。
活性エネルギー線硬化型樹脂組成物には、前記した成分以外にも、用途や必要に応じて、種々の成分を配合することができる。例えば、硫酸バリウム、酸化珪素、タルク、クレーおよび炭酸カルシウム等の充填剤;フタロシアニン・ブルー、フタロシアニン・グリーン、酸化チタンおよびカーボンブラック等の着色用顔料;ハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル、フェノチアジンンおよびN−ニトロソフェニルヒドロキシルアミンアルミニウム塩等の重合禁止剤;密着性付与剤およびレベリング剤等の各種添加剤等が挙げられる。また、必要であれば、硬化塗膜への耐熱性や柔軟性の付与、顔料分散性の向上を目的として、ウレタン、ポリエステル、エポキシ等を混合して用い得る。
活性エネルギー線硬化型樹脂組成物は、基材や成形物の表面に塗布され得る。基材や成形物の材料は特に限定されないが、付着性の向上効果を発揮する点では、ポリオレフィン系樹脂を含む基材や成形物(以下、ポリオレフィン系樹脂を含む成形物を「ポリオレフィン成形物」ということがある。)であることが好ましい。基材や成形物の形状は特に限定されず、フィルム、シートなどが挙げられる。
本発明の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物の基材への塗布方法としては、ハケ塗り、バーコート、エアースプレー塗装、静電塗装、浸漬塗装、ディップコート、スピンコート、カーテンコート等の方法が用いられる。このようにして塗布された基材に紫外線や電子線等の活性エネルギー線を照射し、硬化塗膜を形成させる。紫外線および電子線などの活性エネルギー線の照射には、通常当該分野で用いられている公知の照射装置を使用し得る。例えば、200nm以上450nm以下の波長の紫外線を、0.1秒以上〜60秒以下の間照射し、30mJ/cm2以上5000mJ/cm2以下のエネルギー線量を与えることで硬化塗膜が形成され得る。ここで、紫外線の光源としては、水銀アーク灯、高圧水銀ランプ、中圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、メタルハライドランプなどが例示される。塗布層の厚さは必要に応じて適宜設定しうるが、通常は1μm以上200μm以下程度である。
本発明の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物は、溶液性状に優れ、ポリオレフィン基材や成形物の表面に塗布されることにより、良好な付着性を示す硬化塗膜を形成できる。よって本発明の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物は、ポリオレフィン基材やポリオレフィン成形物等用の塗料、インキ、接着剤およびシール剤等に添加して、バインダー用組成物として使用できる。また、ポリオレフィン基材やポリオレフィン成形物塗装用のプライマーとしても使用できる。
次に本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、下記の参考例において、融点の測定は次のようにして行った。
(融点の測定方法)
融点(Tm)は、示差走査型熱量計(DSC)(セイコー電子工業製)を用いて測定した。すなわち、約10mgの試料を200℃で5分間融解後、−60℃まで10℃/minの速度で降温して結晶化した後に、更に10℃/minで200℃まで昇温して融解した時の融解ピーク温度を測定し、該温度をTmとして評価した。
(重量平均分子量の測定方法)
重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー装置(商品名:HLC−8120GPC、TOSHO)を用いて、GPC法により、標準ポリスチレン検量線から求めた。なお、参考例1〜7において示されるブロック共重合体(1)〜(7)の重量平均分子量は、それぞれの共重合体についての測定値である。また参考例1〜7および参考例9においてそれぞれ示される重合体ブロック(A)の重量平均分子量は、それぞれの製造途中で得られる末端にチオアセチル基を有するポリオレフィンの重量平均分子量の測定値である。さらに参考例1〜7においてそれぞれ示される重合体ブロック(B)の重量平均分子量は、前記ブロック共重合体(1)〜(7)のそれぞれの重量平均分子量の測定値から、前記重合体ブロック(A)のそれぞれの重量平均分子量の測定値の差として算出された数値である。
[参考例1]
ブロック共重合体(融点65℃ ポリオレフィンブロック/メチルアクリレート−アクリル酸ブロック共重合体)の製造
(1)メタロセン触媒を重合触媒として用いて製造されたプロピレン系共重合体(プロピレン成分88モル%、エチレン成分12モル%、重量平均分子量150,000、Tm=65℃)を二軸押出機に供給し、420℃で溶融混練して熱分解させて、末端に二重結合を有するポリオレフィンをそれぞれ製造した。
(2)上記(1)で得られた末端に二重結合を有するポリオレフィン100重量部、キシレン300重量部およびチオ酢酸10重量部を反応器に入れて、内部を充分に窒素置換した後、2,2'−アゾビスイソブチロニトリル0.2重量部を加えて、90℃で2時間反応させて、末端にチオアセチル基を有するポリオレフィンを製造した。
(3)上記(2)で得られた末端にチオアセチル基を有するポリオレフィン100重量部を、キシレン200重量部とn−ブタノール20重量部の混合溶媒中に溶解し、水酸化カリウムの4%n−ブタノール溶液10重量部を加えて、窒素中110℃で1時間反応させることにより、末端にメルカプト基を有するポリオレフィンを製造した。
(4)上記(3)で得られた末端にメルカプト基を有するポリオレフィン100重量部をトルエン250重量部に溶解し、これにメチルアクリレート70重量部、アクリル酸2.5重量部を加えて、窒素中、90℃で、重合速度が1時間あたり10〜20%になるように2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)を加え、重合率が95%になった時点で反応を停止した。反応液を冷却後、溶媒を除去し、ポリオレフィンブロック(A)およびメチルアクリレート−アクリル酸ブロック(B)から構成されるAB型ジブロック共重合体(以下、「ブロック共重合体(1)」と称する)を得た。得られたブロック共重合体(1)の重合体ブロック(A)の重量平均分子量は33,000、重合体ブロック(B)の重量平均分子量は21,000、ブロック共重合体(1)の重量平均分子量は54,000であり、重合体ブロック(A)の融点は65℃であった。
[参考例2]
ブロック共重合体(融点75℃ ポリオレフィンブロック/エチルアクリレート−アクリル酸ブロック共重合体)の製造
(1)メタロセン触媒を重合触媒として用いて製造されたプロピレン系共重合体(プロピレン成分92モル%、エチレン成分8モル%、重量平均分子量80,000、Tm=75℃)を二軸押出機に供給し、420℃で溶融混練して熱分解させて、末端に二重結合を有するポリオレフィンをそれぞれ製造した。
(2)上記(1)で得られた末端に二重結合を有するポリオレフィン100重量部、キシレン300重量部およびチオ酢酸10重量部を反応器に入れて、内部を充分に窒素置換した後、2,2'−アゾビスイソブチロニトリル0.2重量部を加えて、90℃で2時間反応させて、末端にチオアセチル基を有するポリオレフィンを製造した。
(3)上記(2)で得られた末端にチオアセチル基を有するポリオレフィン100重量部を、キシレン200重量部とn−ブタノール20重量部の混合溶媒中に溶解し、水酸化カリウムの4%n−ブタノール溶液10重量部を加えて、窒素中110℃で1時間反応させることにより、末端にメルカプト基を有するポリオレフィンを製造した。
(4)上記(3)で得られた末端にメルカプト基を有するポリオレフィン100重量部をトルエン250重量部に溶解し、これにエチルアクリレート85重量部、アクリル酸5重量部を加えて、窒素中、90℃で、重合速度が1時間あたり10〜20%になるように2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)を加え、重合率が95%になった時点で反応を停止した。反応液を冷却後、溶媒を除去し、ポリオレフィンブロック(A)およびエチルアクリレート−アクリル酸ブロック(B)から構成されるAB型ジブロック共重合体(以下、「ブロック共重合体(2)」と称する)を得た。得られたブロック共重合体(2)の重合体ブロック(A)の重量平均分子量は18,000、重合体ブロック(B)の重量平均分子量は16,000、ブロック共重合体(2)の重量平均分子量は34,000であり、重合体ブロック(A)の融点は65℃であった。
[参考例3]
ブロック共重合体(融点70℃ ポリプロピレンブロック/t−ブチルアクリレート−アクリル酸ブロック共重合体)の製造
(1)メタロセン触媒を重合触媒として製造されたポリプロピレン(平均分子量100,000、Tm=70℃)を二軸押出機に供給し、420℃で溶融混練して熱分解させて、末端に二重結合を有するポリプロピレンをそれぞれ製造した。
(2)上記(1)で得られた末端に二重結合を有するポリプロピレン100重量部、キシレン300重量部およびチオ酢酸10重量部を反応器に入れて、内部を充分に窒素置換した後、2,2'−アゾビスイソブチロニトリル0.2重量部を加えて、90℃で2時間反応させて、末端にチオアセチル基を有するポリプロピレンを製造した。
(3)上記(2)で得られた末端にチオアセチル基を有するポリプロピレン100重量部を、キシレン200重量部とn−ブタノール20重量部の混合溶媒中に溶解し、水酸化カリウムの4%n−ブタノール溶液10重量部を加えて、窒素中110℃で1時間反応させることにより、末端にメルカプト基を有するポリプロピレンを製造した。
(4)上記(3)で得られた末端にメルカプト基を有するポリプロピレン100重量部をトルエン250重量部に溶解し、これにt−ブチルアクリレート100重量部、アクリル酸10重量部を加えて、窒素中、90℃で、重合速度が1時間あたり10〜20%になるように2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)を加え、重合率が95%になった時点で反応を停止した。反応液を冷却後、溶媒を除去し、ポリプロピレンブロック(A)およびt−ブチルアクリレート−アクリル酸ブロック(B)から構成されるAB型ジブロック共重合体(以下、「ブロック共重合体(3)」と称する)を得た。得られたブロック共重合体(3)の重合体ブロック(A)の重量平均分子量は22,000、重合体ブロック(B)の重量平均分子量は23,000、ブロック共重合体(3)の重量平均分子量は45,000であり、重合体ブロック(A)の融点は70℃であった。
[参考例4]
ブロック共重合体(融点75℃ ポリオレフィンブロック/エチルアクリレート−アクリル酸ブロック共重合体)の製造
(1)メタロセン触媒を重合触媒として用いて製造されたプロピレン系共重合体(プロピレン成分92モル%、エチレン成分8モル%、重量平均分子量200,000、Tm=75℃)を二軸押出機に供給し、400℃で溶融混練して熱分解させて、末端に二重結合を有するポリオレフィンをそれぞれ製造した。
(2)上記(1)で得られた末端に二重結合を有するポリオレフィン100重量部、キシレン300重量部およびチオ酢酸10重量部を反応器に入れて、内部を充分に窒素置換した後、2,2'−アゾビスイソブチロニトリル0.2重量部を加えて、90℃で2時間反応させて、末端にチオアセチル基を有するポリオレフィンを製造した。
(3)上記(2)で得られた末端にチオアセチル基を有するポリオレフィン100重量部を、キシレン200重量部とn−ブタノール20重量部の混合溶媒中に溶解し、水酸化カリウムの4%n−ブタノール溶液10重量部を加えて、窒素中110℃で1時間反応させることにより、末端にメルカプト基を有するポリオレフィンを製造した。
(4)上記(3)で得られた末端にメルカプト基を有するポリオレフィン100重量部をトルエン250重量部に溶解し、これにエチルアクリレート85重量部、アクリル酸5重量部を加えて、窒素中、90℃で、重合速度が1時間あたり10〜20%になるように2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)を加え、重合率が95%になった時点で反応を停止した。反応液を冷却後、溶媒を除去し、ポリオレフィンブロック(A)およびエチルアクリレート−アクリル酸ブロック(B)から構成されるAB型ジブロック共重合体(以下、「ブロック共重合体(4)」と称する)を得た。得られたブロック共重合体(4)の重合体ブロック(A)の重量平均分子量は52,000、重合体ブロック(B)の重量平均分子量は44,000、ブロック共重合体(4)の重量平均分子量は96,000であり、重合体ブロック(A)の融点は75℃であった。
[参考例5]
ブロック共重合体(融点65℃ ポリオレフィンブロック/エチルアクリレート−アクリル酸ブロック共重合体)の製造
(1)メタロセン触媒を重合触媒として用いて製造されたプロピレン系共重合体(プロピレン成分88モル%、エチレン成分12モル%、重量平均分子量20,000、Tm=65℃)を二軸押出機に供給し、420℃で溶融混練して熱分解させて、末端に二重結合を有するポリオレフィンをそれぞれ製造した。
(2)上記(1)で得られた末端に二重結合を有するポリオレフィン100重量部、キシレン300重量部およびチオ酢酸10重量部を反応器に入れて、内部を充分に窒素置換した後、2,2'−アゾビスイソブチロニトリル0.2重量部を加えて、90℃で2時間反応させて、末端にチオアセチル基を有するポリオレフィンを製造した。
(3)上記(2)で得られた末端にチオアセチル基を有するポリオレフィン100重量部を、キシレン200重量部とn−ブタノール20重量部の混合溶媒中に溶解し、水酸化カリウムの4%n−ブタノール溶液10重量部を加えて、窒素中110℃で1時間反応させることにより、末端にメルカプト基を有するポリオレフィンを製造した。
(4)上記(3)で得られた末端にメルカプト基を有するポリオレフィン100重量部をトルエン250重量部に溶解し、これにエチルアクリレート85重量部、アクリル酸5重量部を加えて、窒素中、90℃で、重合速度が1時間あたり10〜20%になるように2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)を加え、重合率が95%になった時点で反応を停止した。反応液を冷却後、溶媒を除去し、ポリオレフィンブロック(A)およびエチルアクリレート−アクリル酸ブロック(B)から構成されるAB型ジブロック共重合体(以下、「ブロック共重合体(5)」と称する)を得た。得られたブロック共重合体(5)の重合体ブロック(A)の重量平均分子量は4,400、重合体ブロック(B)の重量平均分子量は3,800、ブロック共重合体(5)の重量平均分子量は8,200であり、重合体ブロック(A)の融点は65℃であった。
[参考例6]
ブロック共重合体(融点75℃ ポリオレフィンブロック/エチルアクリレート−アクリル酸ブロック共重合体)の製造
(1)メタロセン触媒を重合触媒として用いて製造されたプロピレン系共重合体(プロピレン成分92モル%、エチレン成分8モル%、重量平均分子量200,000、Tm=75℃)を二軸押出機に供給し、380℃で溶融混練して熱分解させて、末端に二重結合を有するポリオレフィンをそれぞれ製造した。
(2)上記(1)で得られた末端に二重結合を有するポリオレフィン100重量部、キシレン300重量部およびチオ酢酸10重量部を反応器に入れて、内部を充分に窒素置換した後、2,2'−アゾビスイソブチロニトリル0.2重量部を加えて、90℃で2時間反応させて、末端にチオアセチル基を有するポリオレフィンを製造した。
(3)上記(2)で得られた末端にチオアセチル基を有するポリオレフィン100重量部を、キシレン200重量部とn−ブタノール20重量部の混合溶媒中に溶解し、水酸化カリウムの4%n−ブタノール溶液10重量部を加えて、窒素中110℃で1時間反応させることにより、末端にメルカプト基を有するポリオレフィンを製造した。
(4)上記(3)で得られた末端にメルカプト基を有するポリオレフィン100重量部をトルエン250重量部に溶解し、これにエチルアクリレート85重量部、アクリル酸5重量部を加えて、窒素中、90℃で、重合速度が1時間あたり10〜20%になるように2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)を加え、重合率が95%になった時点で反応を停止した。反応液を冷却後、溶媒を除去し、ポリオレフィンブロック(A)およびエチルアクリレート−アクリル酸ブロック(B)から構成されるAB型ジブロック共重合体(以下、「ブロック共重合体(6)」と称する)を得た。得られたブロック共重合体(6)の重合体ブロック(A)の重量平均分子量は60,000、重合体ブロック(B)の重量平均分子量は51,000、ブロック共重合体(6)の重量平均分子量は111,000であり、重合体ブロック(A)の融点は75℃であった。
[参考例7]
ブロック共重合体(融点65℃ ポリオレフィンブロック/エチルアクリレート−アクリル酸ブロック共重合体)の製造
(1)メタロセン触媒を重合触媒として用いて製造されたプロピレン系共重合体(プロピレン成分88モル%、エチレン成分12モル%、重量平均分子量20,000、Tm=65℃)を二軸押出機に供給し、450℃で溶融混練して熱分解させて、末端に二重結合を有するポリオレフィンをそれぞれ製造した。
(2)上記(1)で得られた末端に二重結合を有するポリオレフィン100重量部、キシレン300重量部およびチオ酢酸10重量部を反応器に入れて、内部を充分に窒素置換した後、2,2'−アゾビスイソブチロニトリル0.2重量部を加えて、90℃で2時間反応させて、末端にチオアセチル基を有するポリオレフィンを製造した。
(3)上記(2)で得られた末端にチオアセチル基を有するポリオレフィン100重量部を、キシレン200重量部とn−ブタノール20重量部の混合溶媒中に溶解し、水酸化カリウムの4%n−ブタノール溶液10重量部を加えて、窒素中110℃で1時間反応させることにより、末端にメルカプト基を有するポリオレフィンを製造した。
(4)上記(3)で得られた末端にメルカプト基を有するポリオレフィン100重量部をトルエン250重量部に溶解し、これにエチルアクリレート85重量部、アクリル酸5重量部を加えて、窒素中、90℃で、重合速度が1時間あたり10〜20%になるように2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)を加え、重合率が95%になった時点で反応を停止した。反応液を冷却後、溶媒を除去し、ポリオレフィンブロック(A)およびエチルアクリレート−アクリル酸ブロック(B)から構成されるAB型ジブロック共重合体(以下、「ブロック共重合体(7)」と称する)を得た。得られたブロック共重合体(7)の重合体ブロック(A)の重量平均分子量は2,500、重合体ブロック(B)の重量平均分子量は2100、ブロック共重合体(7)の重量平均分子量は4,600であり、重合体ブロック(A)の融点は65℃であった。
[参考例8]
特許文献2の製造例3に記載の変性ポリオレフィン樹脂組成物を以下のように調製した。
L/D=34、φ=40mmの二軸押出機に、オレフィン系重合体(プロピレン成分68モル%、エチレン成分8モル%、ブテン成分24モル%、重量平均分子量50,000)100重量部、無水マレイン酸8重量部、メタクリル酸ラウリル8重量部、ジクミルパーオキサイド1.5重量部を投入した。滞留時間は10分、バレル温度は180℃(第1バレル〜第7バレル)として反応し、第7バレルにて脱気を行い、残留する未反応物を除去した。得られた変性ポリオレフィン樹脂組成物の重量平均分子量は49,000、無水マレイン酸のグラフト重量は5.2重量%、メタクリル酸ラウリルのグラフト重量は6.2重量%であった。
[参考例9]
ブロック共重合体(融点75℃ ポリオレフィンブロック/エチルアクリレートブロック共重合体)の製造
(1)メタロセン触媒を重合触媒として用いて製造されたプロピレン系共重合体(プロピレン成分92モル%、エチレン成分8モル%、重量平均分子量80,000、Tm=75℃)を二軸押出機に供給し、420℃で溶融混練して熱分解させて、末端に二重結合を有するポリオレフィンをそれぞれ製造した。
(2)上記(1)で得られた末端に二重結合を有するポリオレフィン100重量部、キシレン300重量部およびチオ酢酸10重量部を反応器に入れて、内部を充分に窒素置換した後、2,2'−アゾビスイソブチロニトリル0.2重量部を加えて、90℃で2時間反応させて、末端にチオアセチル基を有するポリオレフィンを製造した。
(3)上記(2)で得られた末端にチオアセチル基を有するポリオレフィン100重量部を、キシレン200重量部とn−ブタノール20重量部の混合溶媒中に溶解し、水酸化カリウムの4%n−ブタノール溶液10重量部を加えて、窒素中110℃で1時間反応させることにより、末端にメルカプト基を有するポリオレフィンを製造した。
(4)上記(3)で得られた末端にメルカプト基を有するポリオレフィン100重量部をトルエン250重量部に溶解し、これにエチルアクリレート200重量部を加えて、窒素中、90℃で、重合速度が1時間あたり10〜20%になるように2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)を加え重合を行った。重合率が90%となった時点で反応を終了した。反応液を冷却後、溶媒を除去し、ポリオレフィンブロック(A)およびエチルアクリレートーアクリル酸ブロック(B)から構成されるAB型ジブロック共重合体(以下、「ブロック共重合体(9)」と称する)を得た。得られたブロック共重合体(9)の重合体ブロック(A)の重量平均分子量は18,000、重合体ブロック(B)の重量平均分子量は32,000、ブロック共重合体(9)の重量平均分子量は50,000であり、重合体ブロック(A)の融点は65℃であった。
Figure 0005654876
〔表1中の脚注および略称〕
* 変性ポリオレフィン樹脂組成物の重量平均分子量を示す
MA:メチルアクリレート
EA:エチルアクリレート
t−BA:t−ブチルアクリレート
AA:アクリル酸
[試験例1]実施例1〜実施例7、比較例1〜比較例3
<溶液性状および透明性試験>
参考例1〜7および参考例9で製造したブロック共重合体100重量部に対し、溶融助剤として酢酸エチルを200重量部加え75℃にて加温溶融した後、表2−1、表2−3および表3に示す活性エネルギー線硬化性化合物400重量部を滴下した。滴下終了後、酢酸エチルを減圧留去し、攪拌下室温まで冷却し、活性エネルギー線硬化型樹脂組成物を調製した(実施例1〜実施例6、比較例1および比較例2)。
参考例5で製造したブロック共重合体100重量部に対し、溶融助剤として酢酸エチルを200重量部加え75℃にて加温溶融した後、表2−1、表2−2および表3に示す活性エネルギー線硬化性化合物200重量部を滴下した。滴下終了後、酢酸エチルを減圧留去し、攪拌下室温まで冷却し、活性エネルギー線硬化型樹脂組成物を調製した(実施例7)。
また、参考例8で製造した変性ポリオレフィン樹脂組成物については、該組成物100重量部に対し、溶融助剤としてテトラヒドロフランを200重量部加え60℃にて加温溶融した後、表3に示す活性エネルギー線硬化化合物400重量部を滴下した。滴下終了後、テトラヒドロフランを減圧留去し、攪拌下室温まで冷却し、活性エネルギー線硬化型樹脂組成物を調製した(比較例3)。
活性エネルギー線硬化型樹脂組成物を調製したのち、23℃にて6時間静置後の溶液性状および透明性を観察した結果を表2−1および表2−2に示す。また、23℃にて24時間静置後の溶液性状および透明性を観察した結果を表2−3及び表3に示す。溶液性状と透明性の指標は以下の通りとする。
〔溶液性状〕
良好 → 不良
流動性良好 > 高粘度 > 固化 > 二層分離
〔透明性〕
透明> かすみ> 微濁 >白濁
Figure 0005654876
Figure 0005654876
Figure 0005654876
〔表2−1〜表2−3中の略称〕
HDDA:1,6−ヘキサンジオールジアクリレート
TPGDA:トリプロピレングリコールジアクリレート
TMPTA:トリメチロールプロパントリアクリレート
PETA:ペンタエリスリトールトリアクリレート
TMP(EO)TA:トリメチロールプロパンエチレンオキサイド(EO)付加トリアクリレート(大阪有機化学工業(株)製、ビスコートV#360)
Figure 0005654876
〔表3中の略称〕
HDDA:1,6−ヘキサンジオールジアクリレート
TPGDA:トリプロピレングリコールジアクリレート
TMPTA:トリメチロールプロパントリアクリレート
PETA:ペンタエリスリトールトリアクリレート
TMP(EO)TA:トリメチロールプロパンエチレンオキサイド(EO)付加トリアクリレート(大阪有機化学工業(株)製、ビスコートV#360)
表2−1〜表2−3および表3から明らかなように、実施例の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物は、比較例1および3の組成物に比べて、それぞれのブロック共重合体と化合物活性エネルギー線硬化性化合物とが溶解し、良好な溶液性状を有していた。また、実施例1〜実施例3および実施例5の組成物は、溶液性状の安定性も良好であった。
[試験例2]実施例8〜実施例13、比較例4〜比較例6
<付着試験>
参考例1〜7および参考例9で製造したブロック共重合体100重量部に対し、溶融助剤として酢酸エチルを200重量部加え75℃にて加温溶融した後、トリプロピレングリコールジアクリレート(TPGDA)を400重量部およびトリメチロールプロパントリアクリレート(TMPTA)を150重量部滴下した。滴下終了後、酢酸エチルを減圧留去し、攪拌下室温まで冷却し、活性エネルギー線硬化型樹脂組成物を調製した(実施例8〜実施例13、比較例4および比較例5)。得られた活性エネルギー線硬化型樹脂組成物は、ブロック共重合体として参考例6のものを用いた場合を除き、23℃にて24時間静置後も優れた溶液性状を示した。
また、参考例8で製造した変性ポリオレフィン樹脂組成物については、該組成物100重量部に対し、溶融助剤としてテトラヒドロフランを200重量部加え60℃にて加温溶融した後、トリプロピレングリコールジアクリレート(TPGDA)を400重量部およびトリメチロールプロパントリアクリレート(TMPTA)を150重量部滴下した(比較例6)。滴下終了後、テトラヒドロフランを減圧留去し、攪拌下室温まで冷却した。得られた活性エネルギー線硬化型樹脂組成物は23℃にて24時間静置後に二層分離していた。
上記で得られた活性エネルギー線硬化型樹脂組成物100重量部に対し、光重合開始剤として1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンを4重量部添加し溶解した後、ポリプロピレン基材に#6のマイヤー・バーにて膜厚が5〜10μmになるように塗布した。光源にメタルハライドランプを用いた紫外線照射装置を用いて、試験体との距離10cmから、エネルギー線量が150mJ/cm2となるように紫外線を照射し、活性エネルギー線硬化型樹脂組成物によって塗装された塗装板を得た。
塗装板を23℃で24時間静置した後、JIS K 5400に記載されている碁盤目はく離試験の方法に準じて2mm間隔で100マス(10×10)の碁盤目を付けた試験片を作製しセロハンテープを貼り付けた後、90°方向にはく離させ、100マスの碁盤目のうちはく離されなかった碁盤目数にて評価した。評価としては、はく離されなかったマスの数が多い方が付着性良好とした。結果を表4,表5に示す。
Figure 0005654876
Figure 0005654876
〔表4および表5の脚注〕
* 組成比(重量部):ブロック共重合体(または変性ポリオレフィン樹脂組成物)/TPGDA/TMPTA=100/400/150
表4および表5から以下のことが明らかである。比較例1および比較例3の組成物は二層分離を呈し付着性試験に供され得なかったほか、比較例2の組成物はポリプロピレン基材に対し付着性をまったく示さなかった。これに対し、実施例の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物は、優れた付着性を示した。
以上の結果から明らかなように、実施例の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物は優れた溶液性状と硬化後のポリオレフィン基材への付着性とを両立する組成物であることが証明された。

Claims (9)

  1. プロピレン系単量体単位から主としてなる重合体ブロック(A)と、カルボキシル基、無水カルボン酸基またはスルホン酸基を有するビニル系単量体単位および/または該ビニル系単量体と共重合可能な他のビニル系単量体単位からなる重合体ブロック(B)とを有し、重量平均分子量が5,000以上100,000以下であるブロック共重合体(C)、および活性エネルギー線硬化性化合物(D)を含有し、前記ブロック共重合体(C)がAB型ジブロック共重合体、ABA型トリブロック共重合体、又はBABトリブロック共重合体である、活性エネルギー線硬化型樹脂組成物。
  2. 前記カルボキシル基、無水カルボン酸基またはスルホン酸基を有するビニル系単量体単位が、カルボキシ基を有するビニル系単量体単位を含む、請求項1に記載の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物。
  3. 前記他のビニル系単量体単位が、(メタ)アクリル酸エステルから誘導される単位を含む、請求項1または2に記載の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物。
  4. 前記重合体ブロック(B)が、(メタ)アクリル酸から誘導される単位及び/又は(メタ)アクリル酸エステルから誘導される単位を含む重合体である請求項1〜3のいずれか1項に記載の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物。
  5. 前記ブロック共重合体(C)の含有量が、0.1重量%以上40重量%以下である請求項1〜4のいずれか1項に記載の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物。
  6. 光重合開始剤(E)をさらに含有する請求項1〜のいずれか1項に記載の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物。
  7. 請求項1〜6のいずれか1項に記載の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物を含有する、ポリオレフィン系樹脂を含む基材または成形物用の塗料、インキ、接着剤、シール剤またはプライマー。
  8. ポリオレフィン系樹脂を含む基材または成形物の表面に請求項1〜6のいずれか1項に記載の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物を硬化させて形成される塗膜。
  9. 請求項1〜6のいずれか1項に記載の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物を硬化させて得られる塗工層を有する、ポリオレフィン系樹脂を含む基材または成形物。
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