JPS6043851B2 - 硬化性樹脂組成物 - Google Patents

硬化性樹脂組成物

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JPS6043851B2
JPS6043851B2 JP7751879A JP7751879A JPS6043851B2 JP S6043851 B2 JPS6043851 B2 JP S6043851B2 JP 7751879 A JP7751879 A JP 7751879A JP 7751879 A JP7751879 A JP 7751879A JP S6043851 B2 JPS6043851 B2 JP S6043851B2
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acrylate
cycloacetal
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resin composition
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JP7751879A
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栄一郎 滝山
靖司 小松
康 諸橋
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Showa Highpolymer Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は硬化性樹脂組成物、更に詳しくは人体への悪影
響が実際上無く、しかも硬化性および硬化樹脂の物性の
優れた樹脂組成物に関するものである。
近年、省エネルギー並びに溶剤揮発防止のいわゆる環境
浄化の諸点から光硬化可能な塗料、コーティング用樹脂
の利用をはかる気運が高まつてきている。
光硬化性樹脂の種類は数多くあげられているが、印刷イ
ンキ、塗料の各用途に用いられているものは、ほとんど
アクリロイル基またはメタクリロイル基またはそれらの
両者を含むオリゴマ−或はポリマーであり、構成分子の
結合様式により数多くの種類に分類され、多様な性質を
もつ樹脂が得られている。
それらの光硬化性樹脂には、例えば(1)エポキシ樹脂
とアクリル酸またはメタクリル酸またはそれらの混合物
との反応生成物であるエポキシアクリ (メタクリ)レ
ート、(2)不飽和アルコール、イソシアネートおよび
ポリヒドロキシル化合物またはポリマとの反応により得
られるアクリルウレタン、(3)アクリル酸またはメタ
クリル酸またはそれらの混合物と、多塩基性カルボン酸
と多価アルコールとのエステル化により合成されるポリ
エステルアクリレート、対応するメタクリレートまたは
それらのアクリレートメタクリレート混合オリゴマ−ま
たはポリマーまたはそれらの混合物が挙げられる。上述
のオリゴマ−またはポリマーは一般に高粘・度であるた
め実際に使用するに当つては希釈剤兼架橋剤として1ポ
イズ以下の低粘度の多価アルコールのアクリル酸エステ
ル、例えばヘキサンジオールジアクリレート、トリメチ
ロールプロパントリアクリレート等を併用せざるを得な
い。
これらの光硬化性樹脂組成物はそれぞれ優れた物性を有
しているが、反面改良すべき点も少くない。
その最も大きな欠点は希釈剤として用いる多価アルコー
ルのアクリレート(以下に多官能アクリレート略記する
)がもつ人体への悪影響、すなわち皮膚刺激、かぶれの
発生があげられ、これらの光硬化樹脂塗料の普及に最大
の障碍となつているのが現状であり、この人体への悪影
響の除去ができるか否かが光硬化樹脂塗料の成否を左右
するといつても過言ではない程である。しかしこの人体
への悪影響の除去は単に光硬化性樹脂に対して要望され
るだけでなく、先に光硬化性樹脂として例示したエポキ
シアクリレート、アクリルウレタン、ポリエステルアク
リレート等が通常の有機過酸化物またはアゾ系化合物例
えばアゾビスイソブチロニトリル等による硬化に際して
も極めて望ましいことである。
従つて上述の樹脂を光硬化にせよ、有機過酸化物硬化に
せよ、使用するに際し、皮膚刺激性等の人体への悪影響
のない組成物が強く要請されるに至つた。本発明者らは
この問題を解決すべく種々検討を試みた結果、上述の皮
膚刺激性多官能アクリレートを希釈剤として使用しない
ようにするためには樹脂組成物の基剤成分である前述の
エポキシアクリレート、アクリルウレタン、ポリエステ
ルウレタン等のオリゴマーまたはポリマーの分子量の低
下、構造の変更を伴わざるを得ないが、それは同時に硬
化樹脂の物性を低下させ、所望の性質を有する塗膜を得
ることが困難となり、実用上幾多の問題のあることを知
つた。
すなわち、エポキシアクリレート、例えばビスフェノー
ルAジグリシジエーテル型のエポキシ樹.脂とアクリル
酸との反応により得られたエポキシアクリレートは粘度
が数千ポイズと高くなるため、皮膚刺激性の多官能アク
リレートで希釈することが必須となる。
こうして得た硬化樹脂の物性は一般に優れており、希釈
剤の皮膚刺激性にも拘.らず、その使用が強制される。
一方アジピン酸ジグリシジルエステルとアクリル酸との
反応により得られたエポキシアクリレートは粘度が数十
ポイズと低く、用途によつては希釈剤の併用なしに使用
てきるが、硬化樹脂の物性はビスフェノール型エポキシ
アクリレートに及ばない。
このように既知のアクリレート(メタクリレート)オリ
ゴマーまたはポリマー多官能アクリレートとの組合わせ
では、人体への悪影響がほとんどなく、しかも物性が良
好な硬化塗膜が得られる樹脂組成物は末だ見出されてい
ないと言いうる。
人体への影響を軽減するには、いずれにしても”用いる
プレポリマー及び希釈剤共に無害なものを用いる以外に
なく、そのようなプレポリマー及び希釈剤の開発が必要
であつた。本発明者らは、その線に沿つて検討を重ねた
結果、オリゴマーまたはポリマーとして、多価アルコー
ルのアクリレート、例えばジアリリデンペンタエリスリ
ツトの多価アクリレート、ポリエステルアクリレート、
エポキシ−アクリレート、不飽和アクリルウレタンは、
皮膚刺激性は実用上差支えない程度のものであるので、
併用する希釈剤または及び物性改良剤として、1分子中
に1個以上のアリルエーテル型不飽和結合を有するシク
ロアセタールに、同一分子中にアクリロイル基とメタク
リロイル基との少くとも一方とヒドロキシル基とを有す
る不飽和アルコールおよび飽和アルコールを反応させて
得られる、不飽和結合として1分子中に1個以上のアク
リロイル基またはメタクリロイル基またはそれら両者を
有するシクロアセタールアクリレート(またはメタクリ
レート)が頗る本発明の目的に合致することを見出し、
本発明を完成したのである。
本発明の硬化性樹脂組成物の成分であるアクリロイル基
またはメタクリロイル基またはこれらの両者を含有する
シクロアセタールの代表例は下記の式により示すような
、2−ヒドロキシエチルアクリレートと、イソプロピル
アルコールと、ジアリリデンペンタエリスリツトとの反
応により得られるシクロアセタールアクリレートを挙げ
ることができる。
上記シクロアセタールアクリレートは分子量が300以
上であるにも拘らず粘度は1〜5ポイズと低粘度であり
、しかも皮膚刺激性はほとんど認められない。
従つてこのシクロアセタールアクリレートを他の光硬化
可能な、または有機過酸化物またはアゾ系化合物により
硬化可能なアクリレートオリコマーまたはポリマー基剤
成分に併用する場合は該基剤成分の粘度を所望のように
低下できるたけてなく、該基剤成分の皮膚刺激値が低け
れば皮膚刺激性も実質上無視できる衛生上安全な、光硬
化可能な、または有機過酸化物またはアゾ系化合物によ
る硬化可能な樹脂組成物てあつて、後記実施例に示すよ
うに、その硬化樹脂の物性も良好な樹脂組成物を得るこ
とができる。本発明の囚成分であるシクロアセタールア
クリレートは1個以上のアクリロイルニ重結合またはメ
タクリロイルニ重結合またはそれらの両者を含むことを
必須とし、架橋剤兼希釈剤であるために低粘度であるこ
とが望ましい。
本発明の囚成分を構成する(1)同一分子中にアクリロ
イル基およびメタクリロイル基を少くとも1個とヒドロ
キシル基とを含有する不飽和アルコール成分としては2
−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロ
ピルアクリレート、ネオペンチルグリコールモノアクリ
レート、2・2●4−トリメチルペンタンジオールー1
・3−モノアクリレート、ヘキサンジオールモノアクリ
レート、トリメチロールプロパンジアクリレート、ペン
タエリスリツトトリアクリレートおよびそれらの対応す
るメタクリレートを挙げることができるが、これらに限
定されるものではない。
本発明の(4)成分を構成する(2)飽和アルコールと
しては脂肪族、脂環式、芳香族アルコール等各種の飽和
アルコールを使用でき、例えば脂肪族系アルコールとし
てはC4〜C8アルコールが好適であり、例えばブタノ
ール、アミルアルコール、オクチルアルコール、イソノ
ニルアルコール等が使い易い。
脂環式アルコールとしてはシクロヘキサノール、シクロ
ヘキシルセロソルブ、芳香族系アルコールとしてはベン
ジルアルコール、ベンジルセロソルブをそれぞれ代表的
なアルコールとして挙げることができる。更に脂肪酸の
多価アルコールエステルで分子内に水酸基1個を有する
種類のアルコール、例えばアマニ油脂肪酸のジグリセリ
ドは分子内に二重結合を有し、飽和アルコールではない
が、その二重結合がアクリロイル基、メタクリロイル基
のようにラジカル重合に活性ではないから飽和アルコー
ルと同様に取扱うことができ、本発明における飽和アル
コールとはこのような二重結合をもつアルコールをも包
含するものである。またグリコールのモノエステル、モ
ノエーテル類も使用でき、特長ある製品を得ることが可
能である。上述の飽和アルコールを使用する理由はそれ
らアルコールを使用することにより、またその種類を選
ぶことによつて硬化物の物性を大巾に変化させることが
できること、並びに種類と量との変化から液状樹脂の粘
度、硬化性を調節することができ、更に樹脂の安定性向
上にも有用なものとなり、変性の範囲を頗る拡大できる
ことなどがその主なものである。
本発明の囚成分を構成する(3)シクロアセタールとし
ては特にジアリリデンペンタエリスリツトが好適である
が、他のシクロアセタール例えばトリアリリデンソルビ
ツトを使用できる。
しかしコスト、物性の点からメリットは少ない。上記(
1)、(2)および(3)成分から(4)成分を合成す
る反応はカチオン触媒の存在の下に行われ、収量は定量
的である。
本発明のシクロアセタールアクリレートと併用するアク
リレート(メタクリレート)オリゴマーまたはポリマー
としては下記のものを挙げられる。
(1)1分子中に2個以上の、アクリロイル基およびメ
タクリロイル基の少くとも一方を含む多価アルコールの
縮合物、または前記縮合物の混合物、例えばジペンタエ
リスリツトのジアクリレート、トリアクリレート、テト
ラアクリレート、ペンタアクリレートまたはヘキサアク
リレートまたは対応するメタクリレートまたはジトリメ
チロールプロパンのジアクリレート、トリアクリレート
、テトラアクリレートまたは対応するメタクリレート、
トリペンタエリスリツトージアクリレート、一トリアク
リレート、テトラアクリレート、ペンタアクリレート、
ヘキサアクリレート、ヘプタアクリレート、オクタアク
リレートおよび対応するメタクリレート、ペンタエリス
リツトのジアクリレート、トリアクリレートまたはテト
ラアクリレートまたは対応するメタクリレート、(2)
1分子中に2個以上の、アクリロイル基およびメタクリ
ロイル基の少くとも一方を含むポリエステルアクリレー
ト(メタクリレート)またはそれらの混合物またはアク
リレ−トーメタクリレート混合ポリエステル、(3)1
分子中に2個以上のアクリロイル基およびメタクリロイ
ル基の少くとも一方を含むアクリルウレタンまたはそれ
らの混合物。
(4)1分子中に2個以上の、アクリロイル基またはメ
タクリロイル基の少くとも一方を含むエポキシアクリレ
ート(ビニルエステル樹脂)またはそれらの混合物。
前記アクリレ−トオリゴマーまたはアクリレートポリマ
ーはそれらの分子量が300以下では一般に皮膚刺激性
が強くなる傾向があるので本発明の目的には適しない。
また分子量が5000以上ともなると粘度が高くなりす
ぎて取扱いが不自由となり、しかも物性の向上もみられ
なくなるので、その必要はないと云える。本発明による
樹脂組成物中のシクロアセタールアクリレート(A成分
)とアクリレ−トオリゴマー(B成分)との使用割合は
塗装方法、要求される硬化物の物性に応じて任意の割合
で変更可能であるが、一般にシクロアセタールアクリレ
ートが囚成分および(B)成分の合計量の10〜9唾量
%、好適には20〜8鍾量%である。
更に前記樹脂組成物に対してラジカル発生剤を樹脂10
鍾量部に対して0.1〜1呼量部の範囲で添加すること
が必要である。
0.1%以下では効果が充分でなく、10%以上はその
必要に欠ける。
添加する光増感剤としてはベンゾイン、ベンゾインエー
テル類、ベンゾフェノンおよび第3級アミン、ベンジル
と云つた一般に利用されているもので充分である。光硬
化は頗る短時間に樹脂を硬化させることができ、従来の
加熱硬化に比して著しい省エネルギーであり、環境汚染
防止の点からも有望であることから、本発明の樹脂組成
物は光硬化により塗装に使用するのが特に有利である。
しかし光硬化以外の常温或いは加熱による硬化も行うこ
とができ、これらの常温或は加熱硬化時の触媒としては
通常用いられる有機過酸化物触媒例えばケトンパーオキ
シド類、ハイドロパーオキシド類アゾ系化合物例えばア
ゾビスイソブチロニトリル等も有効に使用できる。本発
明は更に硬化に支障のない範囲て染顔料、充てん材、補
強材を含有することが可能てある。
本発明に基く樹脂組成物は例えば金属製品、石材の塗装
、レンガ、瓦、セメント製品石膏製品、陶器、磁器、狗
器、スレート製品、ケイ酸カルシウム板、無機ガラス製
品の塗装に使用でき、特に石材、セメント製品、石膏製
品、スレート製品の塗装により石材類似の外観を与える
ことができ、また木材製品の塗装による高級木材製品仕
上げをあげることができる。更にはプラスチックに塗装
して表面硬度を上げること、例えばFRPの塗装、プラ
スチックレンズの塗装、塩ピフロアタイルの塗装にも非
常に有用である。実施例1 温度計、還流コンデンサー、攪拌機を付した11の三ツ
ロフラスコに、ジアリリデンペンタエリスリツト(純度
99%以下同じ)212g、2−ヒドロキエチルアクリ
レート174y1バラトルエンスルホン酸1y1ヒドロ
キノン0.12qを仕込み、80〜90゜Cで4時間加
熱攪拌すると、赤外分析の結果水酸基の98%は反応し
たものと判断された。
次でベンジルアルコール70fを追加し更に2時間反応
を継続した。反応生成物をPH8の温水で洗浄後安定剤
としてジメチルアミノエタノール6Vを追加し、3〜5
TfnHgの減圧下で揮発物を留去させた。得られたシ
クロアセタールアクリレート(4)は粘度3.4ポイズ
、淡色褐色液状であつた。別に、同様の装置を付した1
e三ツロフラスコに、エポキシ樹脂としてエピコート8
27(シェル●ケミカル製ビスフェノールA系エポキシ
樹脂、エポキシ当量187)350g、アクリル酸10
8f1メタクリル酸43y1ジエチルアミン塩酸塩1.
5q1ヒドロキノン0.2fを仕込み120〜130℃
に4時間反応させると、酸価は2.4となつた。得られ
たエポキシ−アクリレート(B)は淡色褐色で粘度は約
1500ポイズ(分子量約501)であつた。両者の混
合樹脂10娼に、ベンゾフェノン2部を添加し、ガラス
板上200μ厚にパーコーターで塗装し、物性をしらべ
た。下記第1表に示すように併用の効果が認められた。
人体に対する1ハα農度のバッチテストではいずれも2
4時間後に僅かに赤い発しんが認められたが、2〜3日
で消失した。
但しシクロアセタールアクリレート(4)の代りにトリ
メチロールプロパントリアクリレート(ラビツトテスト
値1.53と報じられている)を用いた場合には111
0罎度でも全面的に赤斑が生じ、3人中1人には水泡の
発生が見られた。実施例2 攪拌機、温度計、還流コンデンサーを付した1e三ツロ
フラスコに、ジアリリデンペンタエリスリツト212y
12−ヒドロキシプロピルアクリレート194y1バラ
トルエンスルホン酸1.2y1ヒドロキシノン0.11
1を仕込み、85〜90℃で3時間加熱、攪拌すると、
赤外分析の結果遊離水酸基はほとんど消失したものと判
断された。
次でn−ブタノール50yを追加し、更に2時間反応を
続けた後、ジエチルアミン1ダを加え3吟攪拌した後1
〜3mnHgの減圧下に未反応のブタノールを除去した
。得られたシクロアセタールアクリレート(C)は粘度
2.9ポイズ(25℃)、淡黄褐色の液状であつた。別
に、攪拌機、温度計、分留コンデンサーを付した1′三
ツロフラスコに、トリメチロールプロパン134y1無
水フタル酸74y1アクリル酸350y1ヒドロキノン
0.25q1ナフテン酸銅10ppm1トルエン100
ダ、バラトルエンスルホン酸6yを仕込み、トルエンの
沸点で1eB!f間エステル化を進めた後、トルエンと
遊離のアクリル酸とを、当初常圧で、次で3〜5717
7!Hgの減圧下に留去した後、トルエン100ccに
再度溶解し、希力性ソーダ液で2回洗浄する。
洗浄後再度トルエンを留去すると、ポリエステルアクリ
レート(D)(分子量580)が淡赤褐色シラツプ状で
得られた。両者を併用すれば第2表にみられるように、
作業性、物性を高めるのに頗る有数であつた。1ハα農
度のバッチテストでは1濁間でまつたく異常はなく、2
4時間で5人中3人に僅かに赤裾の発生が認められた。
実施例3 攪拌機、温度計、還流コンデンサー、滴下ロードを付し
た2f四ツロフラスコに、メタクリル酸430y1無水
フタル酸148ダ、トリフェニルホスフィン15y1ハ
イドロキノン0.3qを仕込み、温度100℃でプロピ
レンオキシド440yを滴下する。
滴下終了後3時間反応し、プロピレンオキシドの還流が
ほとんど認められなくなつた段階で反応を中止する。酸
価は5以下に低下している。次で酢酸エチル200y1
トリメチロールプロパントリアクリレート200yを加
え均一に溶解した後、ヘキサメチレンジイソシアネート
588gを加え、80℃で3時間反応を続けると、赤外
分析の結果遊離の水酸基はほとんど消失していることが
認められ、不飽和アクリルウレタン(E)(分子量58
4と計算される)が淡赤褐色粘稠な液状で得られた。
別に、攪拌機、温度計、還流コンデンサーを付した1′
三ツロフラスコに、ジアリリデンペンタエリスリツト2
12y1トリメチロールプロパンジアクリレート(純度
約92%、残分はほぼ同量のモノ及びトリアクリレート
を含む)222y1シクロヘキサノール100q1バラ
トルエンスルホン酸1.5y1ヒドロキノン0.2yを
仕込み、90℃で4時間加熱攪拌すると、赤外分析の結
果遊離水酸基はほとんど消失していることが認められた
得られたシクロアセタールアクリレート(F)は淡赤褐
色、粘度5.4ポイズであつた。上記アクリルウレタン
(E)とシクロアセタールアクリレート(F)との混合
樹脂1(1)部にチタン白3部、ベンゾフェノン1部、
ジメチルアミノエタノール1部を添加し、ボンデライト
鋼板上に200μ厚に塗装し、出力2KWの水銀燈下1
5cmで照射した。結果は第3表に示す通りで、併用の
効果が認められた。1ハα農度のバッチテストでは不飽
和アクリルウレタン(E)100(%)と85%とに、
24時間て赤斑の発生が認められた他は、僅に傾向をみ
せるに止まり、安全性の高いことが確認された。
実施例4 攪拌機、温度計、還流コンデンサーを付した1e三ツロ
フラスコに、分子量約130へ末端基の96%がカルボ
キシル基である、エチレングリコール7モル、ジエチレ
ングリコール3モル、メチルテトラヒドロ無水フタル酸
5モル、無水フタル酸5モルから合成したカルボキシル
ポリエステル420ダ、グリシジルメタクリレート95
q1トリメチルベンジルアンモニウムクロリド1.2g
、ヒドロキノン0.2yを仕込み、120〜130゜C
で5時間反応すると酸価は9.9となつた。
反応末期にトリメチロールプロパントリメタクリレート
100Vを加えた。得られたポリエステルアクリレート
(G)(分子量約1600)は淡赤褐色シラツプ状であ
つた。別に、攪拌機、温度計、還流コンデンサーを付し
た1e三ツロフラスコに、ジアリリデンペンタエリスリ
ツト212y12−ヒドロキシエチルアクリレート18
6q1アマニ油脂肪酸ジグリセリド120y1バラトル
エンスルホン酸1.5V1ヒドロキノン0.2yを仕込
み、80〜90℃で5時間反応すると、赤外分析の結果
遊離水酸基の80%は消失したものと判断された。
得られたシクロアセタールア,クリレート(H)は赤褐
色で粘度は8.8ポイズであつた。2KW出力の水銀燈
下15C7Iの距離で、100μ厚にパーコーターで塗
装した塗膜を硬化させたところ、ポリエステルアクリレ
ート(G)のみでは5分でゲル化状態になつただけであ
り、不飽物シクロアセタールアクリレート(H)では約
208′を要し、その硬度は?程度であつた。
両者の5呼量%ずつの混合樹脂は、9〜W秒でゲル化し
、2囲2で硬化し、その硬度は旧であつた。1ハ罎度の
バッチテストでは、24時間後にシクロアセタールアク
リレート(H)及び50%ずつの混合樹脂は僅に赤色発
しんが認められる程度で、゛安全性は高いものと判断さ
れたが、ポリエステルアクリレート(G)はや)赤斑に
近い状態がみられるものもあつた。実施例5 温度計、還流コンデンサー、攪拌器を付した1′三ツロ
フラスコに、トリアリリデンソルビツト(純度86%)
350q1ペンタエリスリツトトリアクリレート200
y12−ヒドロキシプロピルアクリレート130yおよ
びイソノニルアルコール48f1バラトルエンスルホン
酸1.8y1ヒドロキノン0.24yを仕込み、80℃
〜90℃に5時間反応すると、赤外分析の結果遊離水酸
基のほぼ90%は反応したものと判断された。
得られたシクロアセタールアクリレート(1)は赤褐色
、粘度約6ポイズの液状であつた。ジペンタエリスリツ
トポリアクリレート(エステル化度4〜6の混合物(分
子量約580)〕に混合してその物性を調べた所、第4
表に示すようであつて、併用の効果が認められた。
1ハα農度のバッチテストでは、24時間後にいずれも
こくわずかに赤発しんの発生をみたが、2〜3日で消失
した。
なおラピッド皮膚刺激値は0.5〜0.7で安全性は高
いものと判断された。実施例6ジアリリデンペンタエリ
スリツト1モルに、(a)1.2モルの2−ヒドロキシ
エチルアクリレートと0.8モルの飽和アルコール、(
b)1.5モルの2−ヒドロキシエチルアクリレートと
0.5モルの飽和アルコール、(c)1.8モルの2−
ヒドロキシエチルアクリレートと0.2モルの飽和アル
コール、(d)2.0モルの2−ヒドロキシエチルアク
リレートのそれぞれの組合せを、実施例1と同様の反応
条件により反応させ、不飽和シクロアセタールアクリレ
ートを合成した。
飽和アルコールの種類と量の変化による物性の変化は第
5表に示すようであつて、巾広い範囲にわたつているこ
とが明らかであつた。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 (A)(1)同一分子中にアクリロイル基およびメ
    タクリロイル基の少くとも1個とヒドロキシル基とを含
    有する不飽和アルコールまたはそれらの混合アルコール
    と、(2)飽和アルコールとを、(3)1分子中にアリ
    ルエーテル型不飽和結合を1個以上有するシクロアセタ
    ールと反応させることによつて得た1個以上のアクリロ
    イル基またはメタクリロイル基またはそれらの両者を含
    有するシクロアセタール−アクリレートまたはそれらの
    混合物と、(B)1分子中にアクリロイル基およびメタ
    クリロイル基の少くとも一方を合計2個以上含有するオ
    リゴマーまたはポリマーまたはそれらの混合物とを含有
    してなる硬化性樹脂組成物。
JP7751879A 1979-06-21 1979-06-21 硬化性樹脂組成物 Expired JPS6043851B2 (ja)

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JPS6043852U (ja) * 1983-08-31 1985-03-28 株式会社ハ−マン 長時間連続使用防止装置付開放型燃焼器具
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