JPH09302266A - 水性感光性コーティング組成物 - Google Patents

水性感光性コーティング組成物

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JPH09302266A
JPH09302266A JP11720396A JP11720396A JPH09302266A JP H09302266 A JPH09302266 A JP H09302266A JP 11720396 A JP11720396 A JP 11720396A JP 11720396 A JP11720396 A JP 11720396A JP H09302266 A JPH09302266 A JP H09302266A
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JP
Japan
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photosensitive
coating composition
aqueous
meth
carbon
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JP11720396A
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English (en)
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Minoru Uno
稔 宇野
Noribumi Watanabe
紀文 渡辺
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Artience Co Ltd
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Toyo Ink Mfg Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】従来の溶剤型仕上げ塗料、ニス等が有する溶剤
に起因する火災の危険性等の問題点を克服し、水性であ
るために安全で取り扱いが容易で、基材への密着性の良
好な紫外線で硬化可能な水性感光性コーティング組成物
を提供すること。 【解決手段】平均粒子径が10〜100nmである水性
樹脂分散体に、同一分子内に少なくとも一つ以上の炭素
−炭素二重結合を有する感光性オリゴマーおよび同一分
子内に少なくとも一つ以上の炭素−炭素二重結合を有す
る感光性モノマーを配合することにより先の課題を解決
する感光性水性樹脂分散体を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、水性感光性コーテ
ィング組成物に関し、さらに詳しくは平均粒子径が10
〜100nmである水性樹脂分散体に分子内に少なくと
も一つ以上の炭素−炭素二重結合を有する感光性オリゴ
マー、および分子内に少なくとも一つ以上の炭素−炭素
二重結合を有するモノマーを配合してなる水性感光性コ
ーティング組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】印刷紙等の光沢加工や木材、建築外装材
等のラッカー仕上げ等、従来より各種の光沢加工が行わ
れている。一般的には有機溶剤にアクリル、ウレタン、
塩化ビニル−酢酸ビニル系ポリマーを溶解した溶剤型の
ラッカー、仕上げニスを基材に塗布した後に乾燥成膜さ
せている。この方法は多量の有機溶剤を使用するため、
有機溶剤を使用しない紫外線(以下UVと略す)で硬化
する塗料を用いて加工を行う方法が開発されている。
【0003】しかし、この方法では良好な光沢感を得る
ことができるが、基材への密着性が劣ることや、適切な
塗工適性を得るために低粘度にさせるためのモノマーを
多く使用するために基材への滲み込みが発生する。ま
た、滲み込みを改善するために比較的高分子量のオリゴ
マーが使用されることがあるが、オリゴマー単独では高
粘度であり無溶剤では使用することは難しく、希釈剤と
して有機溶剤が併用されることが多い。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明者は従来
の溶剤型の仕上げ塗料、ニス等が有する先に示した各種
の問題点を克服し、基材への密着性の良好で、水で任意
に希釈等ができ、取り扱いが容易で、紫外線で硬化可能
な水性感光性コーティング組成物を提供するものであ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】第一の発明は、平均粒子
径が10〜100nmである水性樹脂分散体(1)に分
子内に少なくとも一つ以上の炭素−炭素二重結合を有す
る感光性オリゴマー(2)および分子内に少なくとも一
つ以上の炭素−炭素二重結合を有する感光性モノマー
(3)を配合してなる水性感光性コーティング組成物で
ある。第二の発明は、水性樹脂分散体(1)がアクリル
系の樹脂からなり、その酸価が5〜40であることを特
徴とする第一の発明の水性感光性コーティング組成物で
ある。
【0006】第三の発明は、感光性オリゴマー(2)が
水溶性または水分散性であることを特徴とする第一の発
明の水性感光性コーティング組成物である。第四の発明
は、水性樹脂分散体(1)の固形分100重量部に対し
感光性オリゴマー(2)を5〜500重量部配合するこ
とを特徴とする第一の発明の水性感光性コーティング組
成物である。第五の発明は、水性樹脂分散体(1)の固
形分100重量部に対し感光性モノマー(3)を5〜5
00重量部配合することを特徴とする第一の発明の水性
感光性コーティング組成物である。
【0007】
【発明の実施の形態】平均粒子径が10〜100nmで
ある水性樹脂分散体(1)を構成する樹脂成分として
は、アクリル樹脂やスチレン/アクリル樹脂等の水性樹
脂分散体(アクリル系樹脂、ウレタン樹脂、アルキッド
樹脂、ポリオレフィン等があげられる。最終的に得られ
る皮膜の透明性等の観点から、この水性樹脂分散体は同
時に配合される感光性オリゴマーや感光性モノマーとの
相溶性を有することが望ましい。感光性モノマーがアク
リル系モノマーであることから水性樹脂分散体がアクリ
ル系樹脂であることが望ましい。このアクリル系水性樹
脂分散体を合成する際に使用できる炭素−炭素二重結合
を有する化合物(モノマー)のうち単官能のものとして
は、(1)(メタ)アクリル化合物としては(メタ)ア
クリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)
アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸イソプロピ
ル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸ヘ
キシル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリ
ル酸ラウリル等の(メタ)アクリル酸のC1 〜C 18のア
ルキルエステル:グリシジル(メタ)アクリレート:ア
リル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸のC
2 〜C8 のアルケニルエステル:ヒドロキシ(メタ)ア
クリル酸のC2 〜C8 ヒドロキシアルキルエステル:ア
リルオキシエチル(メタ)アクリレート等の(メタ)ア
クリル酸のC3 〜C19のアルケニルオキシルアルキルエ
ステル:(メタ)アクリル酸など、(2)ビニル芳香族
化合物としてはスチレン、α−メチルスチレン、ビニル
トルエン、p−クロロスチレンなど、(3)その他アク
リロニトリル、メタクリロニトリル、メチルイソプロペ
ニルケトン:酢酸ビニル、ビニルプロピオネート、ビニ
ルピバレート等が挙げられる。
【0008】また、水性樹脂分散体(1)の内部を三次
元架橋させるための、2つ以上の炭素−炭素二重結合を
有する多官能モノマー、オリゴマーとしては、(1)
(メタ)アクリレート系としてはトリメチロールプロパ
ンのトリ(メタ)アクリル酸エステル、グリコール類の
ジ(メタ)アクリル酸エステル、ポリオールのポリ(メ
タ)アクリル酸エステル、ポリエステルのジ(メタ)ア
クリル酸エステルなど、(2)ポリオレフィン系化合物
としてはブタジエン、イソプレン、クロロプレン、ジビ
ニルベンゼン、フタル酸ジアリルなど、(3)少なくと
も2つ以上の重合性不飽和二重結合をもつオリゴマー、
モノマーが挙げられる。
【0009】これらの炭素−炭素二重結合を有する化合
物は所望の物性に応じて適宜選択され、単独で、或いは
2種以上組み合わせて使用することができる。仕上げ塗
料、ニスとして使用する際に要求される各種の耐性や特
性を満足させるためには、水性樹脂分散体(1)の内部
を架橋させることが望ましく、そのためには2つ以上の
炭素−炭素二重結合を有するもの、即ち多官能性モノマ
ーやオリゴマーを一種類以上用いることが望ましい。
【0010】水性樹脂分散体(1)を得る方法としては
乳化重合、溶液重合後に相転換または強制乳化を行う等
種々の方法が公知技術として知られているが、その粒子
径が10〜100nmであればその水性樹脂分散体はい
かなる合成方法によって得られるものでも差し支えな
い。例えば特開平5−209007号公報には乳化重合
による方法で本発明の条件を満たす樹脂分散体を得る方
法が示されている。粒子径が100nmを越えると、樹
脂皮膜を生成する際に緻密になりにくいために基材への
密着性や樹脂皮膜の耐水性を低下させる恐れがある。ま
た、最終的に得られる硬化皮膜の耐水性の面から酸価が
5〜40の範囲にあることが望ましい。酸価が40を越
えると樹脂の親水度が高くなるために得られる樹脂皮膜
の耐水性を低下させる原因となる。
【0011】炭素−炭素二重結合を有する感光性オリゴ
マー(2)としては分子量500〜3000程度であ
り、骨格中に少なくとも一つ以上の炭素−炭素二重結合
を有するアクリル系オリゴマー、ポリウレタンの(メ
タ)アクリレート、ポリオール(メタ)アクリレート等
であり、その骨格中に水溶化または水分散可能な水溶性
部分を有するものである。水溶性または水分散性を付与
するための構造としてはポリオキシエチレン、カルボン
酸基およびその塩、スルホン酸基およびその塩、アンモ
ニウム基およびその塩、アミド基、水酸基等が挙げられ
る。これらオリゴマーが水溶性または水分散性を有さな
い場合には、コーティング組成物の安定性を低下させる
恐れがあり、コーティング組成物への配合量を少なくせ
ざるを得なくなり、配合量が少なくなると得られる皮膜
の物性低下を招く原因となる。また、大量に使用した場
合には、水溶性、水分散性を有していても系の粘度が高
くなる恐れがあり、良好な塗工適性が得られないことが
ある。
【0012】炭素−炭素二重結合を有する感光性モノマ
ー(3)のうち単官能のものとしては、(1)(メタ)
アクリル化合物としては(メタ)アクリル酸メチル、
(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピ
ル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリ
ル酸ブチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)ア
クリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸ラウリル等の
(メタ)アクリル酸のC1 〜C 18のアルキルエステル:
グリシジル(メタ)アクリレート:アリル(メタ)アク
リレート等の(メタ)アクリル酸のC2 〜C8 のアルケ
ニルエステル:ヒドロキシ(メタ)アクリル酸のC2
8 ヒドロキシアルキルエステル:アリルオキシエチル
(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸のC3
19のアルケニルオキシルアルキルエステル:(メタ)
アクリル酸など、(2)ビニル芳香族化合物としてはス
チレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、p−ク
ロロスチレンなど、(3)その他アクリロニトリル、メ
タクリロニトリル、メチルイソプロペニルケトン:酢酸
ビニル、ビニルプロピオネート、ビニルピバレート等が
挙げられる。
【0013】また、硬化被膜を三次元架橋させるため
の、2つ以上の炭素−炭素二重結合を有する多官能モノ
マーとしては、(1)(メタ)アクリレート系としては
トリメチロールプロパンのトリ(メタ)アクリル酸エス
テル、エチレングリコールジ(メタ)アクリル酸エステ
ルなど、(2)少なくとも2つ以上の重合性不飽和二重
結合をもつ低分子化合物、が挙げられる。
【0014】これら炭素−炭素二重結合を有する感光性
モノマー(3)を使用しない場合には得られる皮膜の架
橋密度が低くなり、強度が低下したり、耐水性、耐溶剤
性が低下したりする。また逆に添加量が非常に多い場合
にはコーティング組成物の安定性を低下させたり、必要
以上に架橋密度が高くなり得られる皮膜の可とう性が低
下し脆くなりやすい。
【0015】感光性コーティング組成物には、必要に応
じて開始剤、増感剤、充填剤や樹脂等を加えることがで
きる。これら開始剤、増感剤を加える方法としては
(i)コーティング組成物に直接添加・混合、(ii)
前記の炭素−炭素二重結合を有するモノマー(3)に一
旦溶解してから水性樹脂分散体(1)、オリゴマー
(2)に配合・混合のどちらでも良い。放射線による硬
化では光重合開始剤が無くとも可能であるが、紫外線照
射による場合では適切な光重合開始剤の添加により架橋
効率が増進される。光重合開始剤としてはベンゾフェノ
ン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパ
ン−1−オン、1−(4−イソプロピルフェニル)2−
ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、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等が挙げられる。光重合開始剤は、感光
性コーティング組成物の固形分100重量部に対して
0.01〜10重量部の範囲で用いられる。
【0016】また、本発明のコーティング組成物には各
種の機能を付与するために、必要に応じて着色剤、体質
顔料、滑剤、可塑剤、安定剤、難燃剤、消泡剤、酸化防
止剤、殺菌剤、導電材料、磁性体等の添加剤を含有させ
ることもできる。
【0017】以上のように製造される感光性コーティン
グ組成物は合成樹脂、金属、ガラス、陶磁器、石膏、
紙、木材、皮革、さらには、軽量コンクリート、軽量気
泡コンクリート、モルタル、石綿セメント板、珪酸カル
シウム板、スレート、石膏ボード等への塗料、塗料バイ
ンダー、紙加工剤、繊維処理剤等に使用できる。
【0018】
【実施例】以下、実施例により、本発明を説明する。例
中、部とは重量部を、%とは重量%をそれぞれ示す。こ
の感光性コーティング組成物を用いた塗料皮膜の光硬化
後の耐水性、耐溶剤性、密着性、光沢等を評価した。
【0019】実施例1 水性樹脂分散体としてアクリル系微粒子エマルジョン
(NANOCRYL BCX−2914 東洋インキ製
造(株)製 平均粒子系70nm 固形分45%酸価1
0)100部に水溶性ウレタンアクリレート(UA−W
2,新中村化学(株)製)を2.3部、トリメチロール
プロパントリアクリレート2.3部を撹拌下で混合し感
光性コーティング組成物を得た。
【0020】実施例2 実施例1で使用した水性樹脂分散体100部に水溶性ウ
レタンアクリレート(UA−W2,新中村化学(株)
製)を45部、トリメチロールプロパントリアクリレー
ト45部を撹拌下で混合し感光性コーティング組成物を
得た。
【0021】実施例3 実施例1で使用した水性樹脂分散体100部に水溶性ウ
レタンアクリレート(UA−W2,新中村化学(株)
製)を113部、トリメチロールプロパントリアクリレ
ート113部を撹拌下で混合し感光性コーティング組成
物を得た。
【0022】実施例4 実施例1で使用した水性樹脂分散体100部に非水溶性
オリゴマーとしてビスフェノールA型エポキシジアクリ
レート(エポキシエステル3000M,共栄社化学(株)
製)を22.5部、さらにトリメチロールプロパントリ
アクリレート45部を撹拌下で混合し感光性コーティン
グ組成物を得た。
【0023】実施例5 実施例1で使用した水性樹脂分散体100部に自己乳化
性オリゴマーとしてウレタンアクリレート(UA−W
3,新中村化学(株)製)を220部、さらにトリメチ
ロールプロパントリアクリレート220部を撹拌下で混
合し感光性コーティング組成物を得た。
【0024】比較例1 水性樹脂分散体にアクリルエマルジョン(TOCRYL
W−263 東洋インキ製造(株)製 平均粒子径2
30nm 固形分55% 酸価10)100部に水溶性
ウレタンアクリレート(UA−W2,新中村化学(株)
製)を55部、トリメチロールプロパントリアクリレー
ト55部を撹拌下で混合し感光性コーティング組成物を
得た。
【0025】比較例2 比較例1で使用した水性樹脂分散体100部に水溶性ウ
レタンアクリレート(UA−W2,新中村化学(株)
製)を138部、トリメチロールプロパントリアクリレ
ート138部を撹拌下で混合し感光性コーティング組成
物を得た。
【0026】比較例3 実施例1で使用した水性樹脂分散体100部に水溶性ウ
レタンアクリレート(UA−W2,新中村化学(株)
製)を45部を撹拌下で混合し感光性コーティング組成
物を得た。
【0027】比較例4 実施例1で使用した水性樹脂分散体100部にトリメチ
ロールプロパントリアクリレート45部を撹拌下で混合
し感光性コーティング組成物を得た。
【0028】実施例、比較例より得られた感光性コーテ
ィング組成物に光重合開始剤等を加え調整し、紫外線照
射により硬化して得られた樹脂皮膜の耐水性試験、耐溶
剤性試験、および各種基材への密着性試験をおこなっ
た。
【0029】試験方法 1.塗料の作成 遮光下で、実施例または比較例より得られる感光性コー
ティング組成物100部に対し光重合開始剤(イルガキ
ュア2959(チバ・ガイギー社製))をこのコーティ
ング組成物の固形分に対し0.5%となるように添加
し、さらにイオン交換水で固形分を20%となるように
調整し、さらに充分に撹拌した後、得られるこの混合物
を感光性塗料とした。
【0030】2.塗膜の作成 上記1で得られた塗料をガラス板およびアルミニウム板
にハンドアプルケーターにて乾燥時の膜厚が10μmと
なるように塗布し、紫外線照射装置にてエネルギー量2
0mJ照射し硬化させたものを試験片とした。
【0031】3.耐水性の試験方法 上記2で得られたガラス板を40℃の温水に30分浸せ
きした。温水から取り出した後、付着している水をガー
ゼで取り除き、塗膜の白化の程度を肉眼で判定する。 判定基準 5: 良好(全く白化のないもの) 1: 不良(全面に著しく白化の見られるもの)
【0032】4.耐溶剤性の試験方法 有機溶剤(メチルエチルケトン)に浸し、軽く絞ったガ
ーゼで、上記2で得られたアルミニウム板を前後に軽く
擦る。有機溶剤に塗膜が侵され塗膜に穴があくまでの摩
擦回数を測定する。 判定基準 50回以上擦っても塗膜に変質がない−−良好 35〜49回で塗膜に変質が見られる−−実用下限 35回未満で塗膜に変質が見られる −−不良
【0033】5.密着性の試験方法 上記2で得られたガラス板、アルミニウム板についてJ
IS K5400に規定される碁盤目試験を実施する。
判定基準はJIS K5400に準じ10点満点で評価
する。
【0034】実施例または比較例より得られた試料の物
性値を下記表1に示した。
【0035】
【表1】
【0036】
【発明の効果】本発明は従来の溶剤型の仕上げ塗料、ニ
ス等が有する火災の危険性、作業環境の改善、大気汚染
等の問題点を克服し、基材への密着性の良好な紫外線で
硬化可能な感光性コーティング組成物を提供する。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】平均粒子径が10〜100nmである水性
    樹脂分散体(1)に分子内に少なくとも一つ以上の炭素
    −炭素二重結合を有する感光性オリゴマー(2)および
    分子内に少なくとも一つ以上の炭素−炭素二重結合を有
    する感光性モノマー(3)を配合してなる水性感光性コ
    ーティング組成物。
  2. 【請求項2】 水性樹脂分散体(1)がアクリル系の樹
    脂からなり、その酸価が5〜40であることを特徴とす
    る請求項1記載の水性感光性コーティング組成物。
  3. 【請求項3】 感光性オリゴマー(2)が水溶性または
    水分散性であることを特徴とする請求項1記載の水性感
    光性コーティング組成物。
  4. 【請求項4】 水性樹脂分散体(1)の固形分100重
    量部に対し感光性オリゴマー(2)を5〜500重量部
    配合することを特徴とする請求項1記載の水性感光性コ
    ーティング組成物。
  5. 【請求項5】 水性樹脂分散体(1)の固形分100重
    量部に対し感光性モノマー(3)を5〜500重量部配
    合することを特徴とする請求項1記載の水性感光性コー
    ティング組成物。 【0000】
JP11720396A 1996-05-13 1996-05-13 水性感光性コーティング組成物 Withdrawn JPH09302266A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008056569A1 (en) 2006-11-09 2008-05-15 Dic Corporation Actinic-energy-ray-curable water-based resin composition, actinic-energy-ray-curable coating material, method of forming cured coating film, and article
CN104194464A (zh) * 2014-08-29 2014-12-10 黄克荣 一种硅胶厨具外保护层
US9777162B2 (en) 2005-09-30 2017-10-03 Nippon Shokubai Co., Ltd. Waterborne curable resin composition

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