JP2000508016A - 放射線硬化性組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 重合性組成物及び充填材を含み、コートされた研磨材の製造に用いるための紫外線硬化性組成物は、紫外線透過性充填材を用いた場合により厚いコーティングを形成するために用いることができる。

Description

【発明の詳細な説明】 放射線硬化性組成物 発明の背景 本発明は、コートされた研磨剤に関し、詳細には紫外線硬化性バインダを含む 組成物を用いるコートされた研磨剤の製造に関する。 コートされた研磨剤の製造における紫外線硬化性組成物の使用は長年にわたっ て教示されている。この形態のバインダの初期の例は米国特許第4,773,920号に 記載されており、この特許は放射線誘導遊離基重合により硬化可能なバインダ粒 子混合物の使用を教示している。米国特許第5,014,468号において、コートされ た研磨剤に関して紫外線誘導重合の問題が再検討されている。顔料及び／又は比 較的粗い研磨剤粒子を含む組成物への紫外線の浸透が限られているため、紫外線 は比較的薄い層への適用に限られていることが指摘されている。 コートされた研磨剤における紫外線硬化したポリマーの適用性が限られている 問題は、仕上げ組成物において最も頻繁に経験する。コートされた研磨剤の製造 においてマーカーコートを付着させるため、布帛材料にこの組成物が添加される 。通常、その組成物はポリマーと充填材を含み、これは基材を飽和させ、表面に マーカーコートをしっかり結合させる。従って、通常は十分な量の充填材を含む バインダが用いられる。充填材はコストを低下させ、布帛内の通路を塞いでその 多孔性を低下させ、そして基材の物理特性を改質するために必須の成分である。 特に、充填材の添加は硬化した組成物の弾性率を改良し、同時にバインダを含む ポリマー形成成分（これは通常高価である）の量を低下させる。 重質の充填材の存在は、紫外線硬化性バインダの使用に好ましくない。充填材 粒子の増影効果のため、紫外線はほとんど浸透できない。 充填材粒子を含むマーカー又はサイズコートを用いる場合にも同様の問題が生 ずる。 硬化速度及び組成物特性の多用性の観点における紫外線硬化の利点は周知であ る。従って、この充填材粒子の増影効果を排除できるならばそれはとても有利で ある。 本発明は、紫外線硬化性バインダの硬化速度を損なうことなく充填材を添加す ることの有利な結果をもたらす方法を提供する。 発明の一般的説明 本発明は、紫外線重合性組成物及び５〜50体積％の、紫外線に対して実質的に 透過性の充填材を含むコーティング組成物を提供する。 重合開始に用いられる紫外線は約250〜約400nmの波長を有する。充填材はこの 紫外線に対して透過性であり、紫外線重合性成分及び25体積％の充填材を含む組 成物を紫外線に露出させた場合に、得られる硬化の深さが、充填材を含まない組 成物が同じ量の紫外線を受けた場合に得られる硬化の深さの50％以上、より好ま しくは75％以上である。 硬化の深さは、組成物が同じ量の露光を受けるように所定の速度で紫外線源下 を通過するベルト表面に組成物を付着させることによって測定する。この結果、 組成物の表面に薄いクラストが形成する。このクラストの厚さは、充填材の種々 の添加量レベル及び種類による紫外線の浸透の相対深さのめやすである。 最も頻繁に用いられている充填材は炭酸カルシウム及びシリカで あり、これらは紫外線に対して透過性が低いことが見出された。従って、これら の充填材の使用は硬化される層の厚さをかなり制限する。本発明は、ある種の公 知の充填材が紫外線硬化性組成物と共に用いた場合に他の充填材よりも優れてい るという発見に基づくものである。その充填材は硬化した組成物の弾性率を改良 するのみならず、驚くべきことに、紫外線透過性であるため、他の充填材を用い た場合に可能な厚さよりもずっと厚い硬化を可能にする。 発明の詳細な説明 本発明の組成物の紫外線硬化性成分は、コートされた研磨材の製造に有効であ ると当該分野において教示されているあらゆるものを含み、アクリル化エポキシ 樹脂、ウレタンアクリレート、アクリル化エポキシノボラック、不飽和ポリエス テル、ポリビニルエーテル等を含む。本発明の好ましいバインダはアクリル化エ ポキシ樹脂及びウレタンアクリレートを含む。 本発明において好ましい紫外線透過性充填材はアルミナの水和された酸化物、 例えばアルミナ三水和物及びベーマイトを含み、前者がより好ましい。 この紫外線透過性充填材の粒度は好ましくは約１〜約60μ、より好ましくは約 １〜約20μ、さらにより好ましくは約１〜10μである。最も好ましいアルミナ水 和物は約１〜約７μの平均粒度を有するアルミナ三水和物である。 本発明の組成物中に存在し得る充填材の体積は約５〜約50体積％、より好まし くは約25〜約50体積％である。弾性率は特定の充填材について最大充填率を向上 させる。これは通常粒度及び形状によって異なる。紫外線重合性成分は結合層を 与える主要な機能を有するため、硬化された組成物の重要な物理特性をそれほど 損なうことな く最大充填率に近づけることができる。従って、上記範囲の上限に近い充填材の 量、例えば約30〜40体積％が好ましい。 図面 図１は、紫外線硬化性組成物に混入させた場合の、種々の比率で種々の充填材 を用いて得られた硬化の深さを示すグラフである。 図２及び３はそれぞれ、紫外線源の下を100及び150フィート／分（30.8及び46 .2メートル／分）の速度で通過させた場合の硬化の深さを示している。図１にお ける符号は図２及び３においても適用される。 図４は、同じバインダにおいて充填材の量を増した種々の組成物のヌープ硬度 の増加を示している。図１における符号はこの図にも適用される。 図５は、種々のライン速度における、市販のエポキシアクリレートオリゴマー ／モノマー中のＡＴＨの体積パーセントに対してプロットした硬化の深さを示し ている。 好ましい態様の説明 本発明を、図面に示すデータを参照して説明する。このデータは本発明を説明 するものであり、本発明の範囲を制限するものではない。 図１〜３は、従来の充填材、例えば炭酸カルシウムもしくはシリカにより硬化 の深さが充填材の量を増すことによって低下することを示している。しかし、ア ルミナ水和物により、最初の低下後、硬化深さは充填材の濃度の増加に伴い増加 しはじめた。これらの実験において、バインダはエポキシ−アクリレート（70％ ）／Ｎ−ビニルピロリドン（30％）混合物から構成されている。 この組成物は50フィート／分（15.4メートル／分）の直線速度で紫外線源の下 を通過させた。ベーマイトはより大きな当初の硬化深さを得るためによりゆっく りした速度で操作した。 図４は、種々の充填材が、硬化した場合の組成物の硬度において同レベルの改 良を与えることを示している。 図５は、ライン速度を高める、すなわち紫外線への露光時間を短くすると硬化 深さが低下することを示している。しかし、予想外なことに、充填材の存在の効 果は、より速いライン速度を用いた場合に著しく低かった。また、すべての速度 において、約30％より高い体積比率は効果の深さを実際に大きくした。 図１〜４において、５つの異なる組成物の特徴が記載されている。これらは充 填材の特性のみが異なっている。この充填材は以下のものである。 ATH S23：7.5μの重量平均粒度を有するアルミナ三水和物 ATH S3：Alcoa Industrial Chemicalsより入手可能な１μの重量平均粒度を有す るアルミナ三水和物 MinSil Carb：Global Stone PenRoc Inc.より入手可能な7.5μの重量平均粒度を 有するアルミナ三水和物 Boehmite：商品名DisperalとしてCondeaより入手可能なアルファアルミナ 50%ATH-S23+50% MinSil ：示された成分の示された体積の混合物を包含する 上記のように、図５において評価した生成物は、評価した他の組成物に用いた ものとは異なるバインダと共に好ましいアルミナ三水和物を用いている。 表１〜３のデータは、紫外線が浸透することのできる（すなわち、硬化にいた る）深さは、従来の充填材によるものよりもアルミナ 水和物によるものがはるかに大きいことを示している。この改良は得られる硬化 した材料の物理特性をそれほど犠牲にすることなく得られるため（図４より）、 アルミナ三水和物のような紫外線透過性充填材の使用はとても望ましい手段であ る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 バットリン，エドマンド エフ. カナダ国，オンタリオ エル３エム ３ゼ ット８，グリムスビー，エミリー ストリ ート 35

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1. 紫外線重合性組成物及び５〜50体積％の、紫外線に対して実質的に透過性 の充填材を含むコーティング組成物。 2. 前記充填材が水和したアルミニウムの酸化物より選ばれる、請求項１記載 のコーティング組成物。 3. 前記充填材がアルミナ三水和物である、請求項２記載のコーティング組成 物。 4. 前記充填材の量が組成物の25〜50体積％である、請求項１記載のコーティ ング組成物。 5. 前記充填材の量が組成物の30〜40体積％である、請求項１記載のコーティ ング組成物。 6. 請求項１記載のコーティング組成物より形成された層を含むコートされた 研磨材。