概要
| 項目 | 内容 |
|---|---|
| 材料名 | エポキシアクリレート |
| 略記号 | EA(Epoxy Acrylate)。ただし、国際的に一義的に統一された樹脂略号ではない。 |
| IUPAC | 単一物質ではなくオリゴマー混合物であるため、一義的なIUPAC名は設定できない。代表例はビスフェノールA型エポキシ樹脂とアクリル酸の付加反応生成物である。 |
| 英語名 | Epoxy acrylate / Epoxy acrylate oligomer |
| 日本語名 | エポキシアクリレート、エポキシアクリレートオリゴマー、エポキシアクリル樹脂 |
| 分類 | ラジカル硬化型反応性オリゴマー、UV硬化樹脂、EB硬化樹脂、熱硬化性樹脂原料 |
| プラスチック分類 | 熱硬化性樹脂系。硬化前は液状オリゴマー、硬化後は三次元架橋体であり、一般的な熱可塑性プラスチックには分類しない。 |
| 化学式又は代表構造 | エポキシ樹脂骨格-O-CH₂-CH(OH)-CH₂-O-C(=O)-CH=CH₂。実製品は骨格、官能基数及び反応性希釈剤により異なる。 |
| CAS No. | 単一CAS番号で一般化できない。ビスフェノールA型エポキシジアクリレートとして複数の登録・混合物表記が存在するため、SDSで個別確認が必要である。 |
| 構造・主成分 | ビスフェノールA型、ビスフェノールF型又はノボラック型エポキシ樹脂のエポキシ基に、アクリル酸又はメタクリル酸を付加した多官能オリゴマー。 |
| 主な用途 | UV・EB硬化塗料、ハードコート、印刷インキ、オーバープリントワニス、接着剤、電子材料、レジスト、3Dプリント材料、FRP及び複合材料マトリックス。 |
エポキシアクリレートは、エポキシ樹脂の剛直な骨格と接着性を利用しつつ、分子末端又は側鎖へアクリレート基を導入した反応性オリゴマーである。一般に光開始剤及び反応性希釈剤と配合し、紫外線又は電子線で高速硬化させる。硬化速度、表面硬度、光沢、耐薬品性及び基材密着性を高めやすいことから、UV硬化材料の代表的な主剤として用いられる。
一方、標準的なビスフェノールA型は粘度が高く、硬化収縮、黄変、脆さ、皮膚刺激性及び酸素阻害に注意を要する。柔軟性又は低粘度が必要な場合は、脂肪族変性、長鎖変性、反応性希釈剤、ウレタンアクリレート又はポリエステルアクリレートとの併用により調整する。
類似材料として、エポキシ骨格を不飽和酸で変性し、スチレン等で硬化するビニルエステル樹脂がある。両者は化学構造が近い場合があるが、エポキシアクリレートは主にUV・EB硬化塗膜・インキ用途、ビニルエステル樹脂は耐食FRP及び厚肉成形用途で区別されることが多い。
特徴
長所
- アクリレート基のラジカル反応性が高く、UV・EB照射により秒単位以下の高速硬化が可能である。
- 一般に硬化塗膜の硬度、光沢、耐摩耗性、耐溶剤性及び耐薬品性を高めやすい。
- エポキシ由来の芳香族骨格と水酸基により、金属、ガラス、紙、木材及び一部プラスチックへの密着性を設計しやすい。
- 無溶剤又は高固形分化が可能であり、VOC低減に寄与できる。
短所
- 標準的な芳香族型は高粘度で、反応性希釈剤を必要とすることが多い。
- 架橋密度が高い系では脆化、低伸び、硬化収縮及び内部応力が問題となる。
- 芳香族骨格を持つ系は屋外UVで黄変しやすく、長期耐候性は脂肪族ウレタンアクリレート等より劣る場合がある。
- 未硬化のアクリレート成分は皮膚感作性又は刺激性を示す場合があり、SDSに基づく保護具、換気及び曝露管理が必要である。
| 項目 | 内容 |
|---|---|
| 外観 | 無色~淡黄色の高粘度液体又は半固体。反応性希釈剤で希釈された製品も多い。 |
| 耐熱性 | 硬化物のTgは骨格・官能基数・希釈剤により大きく変わる。標準ビスフェノールA型では概ね50~120℃、ノボラック型・多官能型ではより高い設計が可能である。 |
| 耐薬品性 | 硬化度が十分であれば水、油、希酸、希アルカリ及び多くの溶剤に比較的良好であるが、強アルカリ、強酸化剤、高温水、ケトン及び塩素系溶剤では膨潤・加水分解・白化に注意する。 |
| 加工性 | 塗工、印刷、含浸、注型、ディスペンスに適する。通常のペレット射出成形、押出成形、ブロー成形には適さない。 |
| 分類上の注意 | 硬化前のオリゴマーと硬化後の架橋体で性質が異なる。ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂及び一般アクリル樹脂と混同しない。 |
構造式

上図はビスフェノールA型エポキシジアクリレートの模式構造である。エポキシ環はアクリル酸との付加反応で開環し、β-ヒドロキシエステル構造と末端アクリレート基を形成する。硬化時には末端炭素-炭素二重結合がラジカル重合し、三次元網目構造を形成する。
| 構成要素 | 代表例 | 役割・影響 |
|---|---|---|
| エポキシ骨格 | ビスフェノールA、ビスフェノールF、ノボラック、水添ビスフェノールA | 剛性、耐熱、密着、耐薬品性、粘度及び黄変性を支配する。 |
| 不飽和酸 | アクリル酸、メタクリル酸 | 光・電子線・熱ラジカル硬化性を付与する。メタクリレートは一般に反応性がやや低い。 |
| 反応性希釈剤 | HDDA、TPGDA、TMPTA、IBOA等 | 粘度、硬化速度、収縮、柔軟性、Tg及び刺激性を調整する。 |
| 共重合・変性 | 脂肪酸変性、長鎖変性、アミン変性、酸変性、臭素化等 | 柔軟性、濡れ性、顔料親和性、難燃性又は密着性を調整する。 |
種類・代表グレード
| 種類・グレード | 主成分又は特徴 | 長所 | 短所 | 主な用途 |
|---|---|---|---|---|
| ビスフェノールA型 | 二官能芳香族型 | 硬化性、硬度、光沢、耐薬品性のバランス | 高粘度、脆さ、黄変 | 木工・紙・プラスチック用UV塗料、インキ |
| ノボラック型 | 多官能芳香族型 | 高架橋、高Tg、耐熱、耐溶剤 | 粘度、脆性、硬化収縮が大きい | 電子材料、耐熱コーティング、レジスト |
| 脂肪族・水添型 | 脂肪族又は水添芳香族骨格 | 低黄変、耐候性、柔軟性 | 硬度・耐熱が低下する場合がある | 透明コート、屋外用途、光学用途 |
| 変性エポキシアクリレート | 脂肪酸、ゴム、ポリエーテル等で変性 | 柔軟性、密着性、低収縮 | 耐熱・硬度低下の可能性 | 接着剤、フレキシブル基材、インキ |
| 酸変性型 | カルボキシ基を導入 | アルカリ現像性、顔料分散性 | 吸水、耐アルカリ性に注意 | ソルダーレジスト、感光性材料 |
| 難燃型 | リン系、臭素系又は無機難燃成分を組合せ | 難燃性、自己消火性を付与可能 | 透明性、粘度、規制適合に注意 | 電子・電気保護コート |
| GF・無機充填型 | ガラス繊維、シリカ、アルミナ等を配合 | 剛性、低収縮、熱伝導、寸法安定性 | 透明性低下、沈降、摩耗性 | 注型、複合材、電子封止 |
| 3Dプリント用配合 | 低粘度オリゴマー+希釈剤+光開始剤 | 造形速度、解像度、硬度 | 厚肉硬化収縮、脆性、後硬化依存 | SLA・DLP造形 |
成形加工
| 加工方法 | 適性 | 理由・注意点 |
|---|---|---|
| 射出成形 | × | 一般的なペレット射出成形には不適。光硬化型射出・RIM等の特殊工程を除く。 |
| 押出成形 | × | 硬化前は液状オリゴマーであり、通常の溶融押出には適さない。 |
| ブロー成形 | × | 溶融パリソンを形成しないため不適。 |
| 圧縮成形 | △ | BMC・プリプレグ等へ配合した特殊な熱又は光硬化系では可能。 |
| 真空成形 | × | 熱可塑性シートではないため不適。 |
| 塗工・ロールコート | ◎ | 主要加工法。粘度、膜厚、酸素阻害、照射量を管理する。 |
| 印刷 | ◎ | オフセット、フレキソ、スクリーン、インクジェット配合に利用される。 |
| 注型・ディスペンス | ○ | 低粘度化、気泡、発熱、硬化深さ及び収縮を確認する。 |
| 含浸・複合材成形 | ○ | 繊維濡れ、光透過性、厚肉部の硬化均一性を確認する。 |
| 3Dプリント | ○ | SLA・DLP用配合に適するが、単独オリゴマーでは粘度が高い。 |
| 切削加工 | △ | 硬化後の板・注型品は加工可能。欠け、発熱、粉じんに注意する。 |
| 接着 | ◎ | 光透過可能な接合部又はデュアル硬化設計で有効。 |
| 塗装・印刷・蒸着下地 | ◎ | 高光沢・高硬度下地を形成しやすい。基材表面処理が必要な場合がある。 |
代表的な配合・硬化条件
| 項目 | 代表範囲 | 単位 | 備考 |
|---|---|---|---|
| 予備乾燥 | - | 液状樹脂は通常乾燥しないが、水分混入を避ける。吸湿性フィラー・顔料は事前乾燥を検討する。 | |
| 配合温度 | 20~60 | ℃ | 高粘度品は加温して混合する。局所過熱と禁止剤失活を避ける。 |
| 塗工粘度 | 100~100000 | mPa・s | 用途・希釈率・温度依存。インクジェットではさらに低粘度が必要である。 |
| UV波長 | 250~450 | nm | 光開始剤と光源に依存。LEDでは365、385、395、405 nm等を選択する。 |
| UV積算光量 | 100~2000 | mJ/cm² | 膜厚、顔料、開始剤、速度により大きく変わる代表目安。 |
| 硬化膜厚 | 0.005~3 | mm | 表面コートから注型まで。厚膜は発熱、収縮、深部硬化を確認する。 |
| 後硬化 | 50~120 | ℃ | 必要に応じて実施。Tg、残存モノマー及び耐薬品性を改善できる場合がある。 |
| 硬化収縮率 | 3~12 | % | 配合・官能基密度依存。低収縮化には高分子量化、フィラー、低収縮モノマーを用いる。 |
代表的な物性値又は機械的性質
以下は非強化・無充填の代表的な硬化物に関する一般的範囲である。エポキシアクリレートは配合物であり、オリゴマー骨格、反応性希釈剤、光開始剤、硬化率、膜厚及び試験条件により幅が大きい。比較機能へ登録する際は、特定グレードの試験成績表を優先する。
物理的性質
| 項目 | 単位 | 代表範囲 | 試験規格 | 材料状態・条件 | 信頼度 | 備考 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 密度 | g/cm³ | 1.10~1.25 | - | 23℃、硬化物 | B | 無充填硬化物の代表範囲 |
| 比重 | 無次元 | 1.10~1.25 | - | 23℃、硬化物 | B | 密度と同等の代表範囲 |
| 吸水率・24時間 | % | 0.1~1.0 | ISO 62又はASTM D570相当 | 23℃水、硬化条件依存 | C | 酸変性型・低硬化率では増加し得る |
| 成形収縮率 | % | 3~12 | 体積収縮の代表目安 | 硬化時 | C | 反応性希釈剤、官能基数、フィラーで変動 |
| 屈折率 | 無次元 | 1.50~1.57 | 代表値、規格不明 | 23℃ | C | 芳香族骨格で比較的高い |
| 光線透過率 | % | 85~92 | 可視光、薄膜 | 無着色透明硬化膜 | C | 黄変、膜厚、開始剤に依存 |
機械的性質
| 項目 | 単位 | 代表範囲 | 試験規格 | 材料状態・条件 | 信頼度 | 備考 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 引張強さ・破断 | MPa | 30~80 | ISO 527又はASTM D638相当 | 硬化物 | B | 高架橋品は高強度・低伸び |
| 引張弾性率 | GPa | 1.5~3.5 | ISO 527又はASTM D638相当 | 硬化物 | B | 柔軟変性品は低下 |
| 引張破断伸び | % | 1~10 | ISO 527又はASTM D638相当 | 硬化物 | B | 柔軟変性品は10%以上の場合あり |
| 曲げ強さ | MPa | 50~120 | ISO 178又はASTM D790相当 | 硬化物 | C | 配合依存 |
| 曲げ弾性率 | GPa | 1.8~4.0 | ISO 178又はASTM D790相当 | 硬化物 | C | フィラーで増加 |
| アイゾット衝撃強さ・ノッチ付き | kJ/m² | 1~8 | ISO 180相当 | 硬化物 | C | ASTMのJ/m値と混同しない |
| ショアD硬度 | 無次元 | 70~90 | ISO 868又はASTM D2240相当 | 硬化膜・硬化物 | B | 薄膜は基材影響あり |
熱的性質
| 項目 | 単位 | 代表範囲 | 試験規格 | 材料状態・条件 | 信頼度 | 備考 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| ガラス転移温度 | ℃ | 50~150 | DSC又はDMA | 硬化物 | B | ノボラック多官能型で高くなる |
| 融点 | ℃ | 該当なし | - | 三次元架橋体 | A | 熱硬化性で再溶融しない |
| 熱分解開始温度 | ℃ | 250~350 | TGA、雰囲気依存 | 硬化物 | C | 5%質量減少温度等の定義確認が必要 |
| 荷重たわみ温度・1.80 MPa | ℃ | データなし | ISO 75 | - | - | 塗膜材料として一般化困難 |
| 連続使用温度 | ℃ | 60~120 | 用途別目安 | 空気中 | C | Tg、黄変、接着保持率により判断 |
| 短時間耐熱温度 | ℃ | 120~180 | 用途別目安 | 短時間 | C | 熱履歴、膜厚、基材依存 |
| 熱伝導率 | W/(m・K) | 0.18~0.25 | 代表値、規格不明 | 無充填硬化物 | C | 熱伝導フィラーで大幅増加 |
| 線膨張係数 | 10⁻⁵/K | 4~8 | TMA | Tg未満 | C | フィラー・繊維強化で低下 |
電気的性質・燃焼性
| 項目 | 単位 | 代表範囲 | 試験規格 | 材料状態・条件 | 信頼度 | 備考 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 体積抵抗率 | Ω・cm | 1×10¹³~1×10¹⁶ | IEC 60093又はASTM D257相当 | 乾燥硬化物 | C | 吸湿・イオン性不純物で低下 |
| 絶縁破壊強さ | kV/mm | 10~30 | IEC 60243相当 | 薄膜又は注型物 | C | 膜厚、気泡、電極条件依存 |
| 比誘電率・1 kHz | 無次元 | 3.0~5.0 | IEC 60250相当 | 乾燥硬化物 | C | 配合依存 |
| 誘電正接・1 kHz | 無次元 | 0.01~0.05 | IEC 60250相当 | 乾燥硬化物 | C | 吸湿・温度で増加 |
| UL 94燃焼性 | 区分 | グレード依存 | UL 94 | 厚さ・色・配合依存 | A | 認証グレードの個別確認が必要 |
| 限界酸素指数・LOI | % | データなし | ISO 4589 | - | - | 一般化困難 |
強化・充填グレードの傾向
| グレード区分 | 強化材・含有率 | 物性への主な影響 | 注意点 |
|---|---|---|---|
| GF強化 | ガラス繊維 10~50質量%程度 | 剛性、強度、耐熱、低収縮、寸法安定性を改善 | 透明性、表面平滑性、繊維浮き、粘度に注意 |
| CF強化 | 炭素繊維 5~40質量%程度 | 高剛性、導電性、低線膨張、軽量化 | 高価格、電食、繊維分散、異方性に注意 |
| シリカ充填 | 溶融シリカ等 20~80質量%程度 | 低収縮、低CTE、寸法安定、絶縁性改善 | 高粘度、沈降、脆性、混練性に注意 |
| アルミナ等熱伝導充填 | 30~85質量%程度 | 熱伝導率、耐熱、寸法安定性を改善 | 粘度、摩耗、沈降、絶縁破壊欠陥に注意 |
比較用評価スコア
| 評価項目 | スコア(0~5) | 評価理由 |
|---|---|---|
| 引張強度 | 4 | 硬化物は比較的高強度であるが、配合依存性が大きい。 |
| 剛性 | 4 | 芳香族・多官能型は高剛性である。 |
| 衝撃強度 | 2 | 標準系は脆く、柔軟変性が必要な場合が多い。 |
| 耐熱性 | 3 | 標準系は中程度、ノボラック多官能型は高耐熱化可能。 |
| 耐薬品性 | 4 | 十分に硬化した塗膜は多くの薬品に良好。 |
| 耐候性 | 2 | 芳香族型は黄変しやすい。 |
| 寸法安定性 | 3 | 硬化収縮はあるが、フィラーで改善可能。 |
| 低吸水性 | 3 | 比較的低吸水だが、OH基・酸変性で増加。 |
| 電気絶縁性 | 4 | 乾燥状態で良好。 |
| 難燃性 | 2 | 標準品は一律に難燃ではない。 |
| 透明性 | 4 | 無着色薄膜は高透明に設計可能。 |
| 成形加工性 | 3 | 塗工・印刷は良好、溶融成形は不可。 |
| 接着性 | 4 | エポキシ骨格とOH基により良好。 |
| リサイクル性 | 1 | 架橋後のマテリアルリサイクルは困難。 |
| 価格優位性 | 2 | 汎用熱可塑性樹脂より高価格である。 |
耐薬品性
以下は十分に硬化した非強化硬化物について、23℃、無応力、短時間接触から168時間程度を想定した一般的目安である。実際の耐薬品性は硬化率、膜厚、架橋密度、基材、残留応力、薬品濃度、温度及び接触時間で変化する。
| 薬品名 | 濃度 | 温度 | 接触条件 | 応力 | 評価 | 主な劣化形態 | 備考 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 水 | 100% | 23℃ | 24~168 h浸漬 | 無 | ◎ | 吸水、白化 | 硬化不足では低下 |
| 温水 | 水 | 60~80℃ | 24~168 h浸漬 | 無 | ○ | 吸水、密着低下 | 高温長期は要試験 |
| 塩酸 | 5~10% | 23℃ | 24~168 h浸漬 | 無 | ○ | 変色、膨潤 | 濃酸・高温は△~× |
| 硫酸 | 5~10% | 23℃ | 24~168 h浸漬 | 無 | ○ | 変色、脆化 | 濃硫酸・高温は不適 |
| 酢酸 | 5~10% | 23℃ | 24~168 h浸漬 | 無 | ○ | 膨潤、加水分解 | 高濃度は要注意 |
| 水酸化ナトリウム | 5~10% | 23℃ | 24~168 h浸漬 | 無 | △ | エステル加水分解、白化 | 高温・高濃度で× |
| アンモニア水 | 5~10% | 23℃ | 24~168 h浸漬 | 無 | △ | 膨潤、加水分解 | 密着低下に注意 |
| エタノール | 100% | 23℃ | 24~168 h浸漬 | 無 | ○ | 軽微な膨潤 | 低硬化率では△ |
| IPA | 100% | 23℃ | 24~168 h浸漬 | 無 | ○ | 軽微な膨潤 | 応力下は要試験 |
| グリセリン | 100% | 23℃ | 24~168 h浸漬 | 無 | ◎ | 軽微な吸湿 | 高温は確認 |
| MMB | 100% | 23℃ | 24~168 h浸漬 | 無 | △ | 膨潤、軟化 | グリコールエーテル系 |
| トルエン | 100% | 23℃ | 24~168 h浸漬 | 無 | △ | 膨潤、軟化 | 架橋密度依存 |
| キシレン | 100% | 23℃ | 24~168 h浸漬 | 無 | △ | 膨潤、軟化 | 長時間は要注意 |
| ヘキサン | 100% | 23℃ | 24~168 h浸漬 | 無 | ◎ | 添加剤抽出 | 一般に影響小 |
| シクロヘキサン | 100% | 23℃ | 24~168 h浸漬 | 無 | ○ | 軽微な膨潤 | 配合依存 |
| アセトン | 100% | 23℃ | 24 h浸漬 | 無 | △ | 膨潤、白化、軟化 | 高架橋品でも要試験 |
| MEK | 100% | 23℃ | 24 h浸漬 | 無 | △ | 膨潤、軟化 | 塗膜評価に頻用 |
| 酢酸エチル | 100% | 23℃ | 24 h浸漬 | 無 | △ | 膨潤、軟化 | 長時間は不適の場合あり |
| THF | 100% | 23℃ | 24 h浸漬 | 無 | × | 著しい膨潤、軟化 | 強溶剤 |
| ジクロロメタン | 100% | 23℃ | 短時間 | 無 | × | 急速膨潤、剥離 | 一般に不適 |
| エンジン油 | 100% | 80℃以下 | 24~168 h | 無 | ◎ | 添加剤抽出 | 高温酸化油は確認 |
| ガソリン | 市販相当 | 23℃ | 24~168 h | 無 | ○ | 膨潤、抽出 | 芳香族・酸素含有成分依存 |
| ブレーキ液 | グリコール系 | 23℃ | 24~168 h | 無 | △ | 膨潤、軟化 | 実液試験必須 |
| 次亜塩素酸ナトリウム | 0.1~1% | 23℃ | 24~168 h | 無 | △ | 酸化、黄変、脆化 | 有効塩素・pH依存 |
| 過酸化水素 | 3~10% | 23℃ | 24~168 h | 無 | △ | 酸化、白化 | 高濃度・高温は不適 |
SP値(溶解度パラメータ)
硬化前のビスフェノールA型エポキシアクリレートオリゴマーの代表的なHildebrand SP値は、概ね19~23 MPa1/2の範囲にあると推定される。ただし、単一組成ではなく、反応性希釈剤及び変性骨格により変化する。硬化後の三次元架橋体は熱力学的な意味で溶解せず、SP値が近い溶剤でも膨潤に留まる場合が多い。SP値だけで耐薬品性を判断せず、架橋密度、加水分解、酸化、応力割れ及び添加剤抽出を併せて評価する必要がある。
溶解性の目安
| SP値差 Δδ | 溶解・膨潤の目安 | 判定 |
|---|---|---|
| 0~2 | 未硬化樹脂では溶解しやすく、硬化物では膨潤・軟化しやすい | × |
| 2~5 | 条件により膨潤する | △ |
| 5~8 | 短時間接触では比較的安定 | ○ |
| 8以上 | 溶解・膨潤しにくい | ◎ |
SP値から見た耐溶剤性
| 溶剤 | SP値 δ(MPa1/2) | 想定Δδ | SP評価 | 実務上の注意 |
|---|---|---|---|---|
| アセトン | 19.9 | 0~3 | × | SP値が近く、膨潤しやすい |
| MEK | 19.0 | 0~4 | × | 未硬化樹脂の良溶媒となり得る |
| 酢酸エチル | 18.6 | 0.4~4.4 | △ | 硬化物でも膨潤注意 |
| トルエン | 18.2 | 0.8~4.8 | △ | 芳香族骨格との親和性が高い |
| THF | 18.5 | 0.5~4.5 | × | 強い膨潤が生じやすい |
| IPA | 23.5 | 0.5~4.5 | △ | 水素結合性を持ち配合依存 |
| エタノール | 26.0 | 3~7 | ○ | 短時間は比較的安定な場合が多い |
| 水 | 47.9 | 25以上 | ◎ | SP差は大きいが吸水・加水分解は別評価 |
| n-ヘキサン | 14.9 | 4.1~8.1 | ○ | 非極性で一般に影響小 |
| ジクロロメタン | 20.2 | 0~3.2 | × | 急速な膨潤・剥離に注意 |
上表のSP評価は硬化物の化学反応性を含まない一次スクリーニングである。酸・アルカリによるエステル結合の加水分解、酸化剤による黄変・脆化、応力下での界面剥離はSP値差から予測できない。
製法

代表的には、ビスフェノールA型エポキシ樹脂又はノボラック型エポキシ樹脂のエポキシ基へ、アクリル酸を開環付加させて製造する。反応式は次のように一般化できる。
エポキシ基 + CH2=CH-COOH → -CH2-CH(OH)-CH2-O-C(=O)-CH=CH2
反応時には第三級アミン、第四級アンモニウム塩、ホスフィン類等の触媒、フェノール系又はニトロキシド系の重合禁止剤を用い、酸価、エポキシ当量、粘度、色相及びゲル化を管理する。反応後は必要に応じて反応性希釈剤、光開始剤、増感剤、レベリング剤、消泡剤、顔料、無機フィラー、難燃剤及び密着促進剤を配合する。
硬化はUV、UV-LED、電子線又は過酸化物を用いる熱ラジカル反応で行う。空気中の酸素は表面ラジカルを失活させるため、開始剤選定、アミン相乗剤、窒素パージ、ワックス、膜厚及び照射強度を調整する。厚膜、着色系、影部又は複雑形状では、熱・湿気・カチオン反応を併用するデュアル硬化も検討される。
詳細な利用用途
| 分野 | 具体例 | 採用理由 | 主な注意点 |
|---|---|---|---|
| 木工・家具 | フローリング、家具、化粧板用UV塗料 | 高硬度、高光沢、高速硬化 | 木材含水率、収縮、黄変 |
| 印刷・包装 | UVオフセット、フレキソ、スクリーンインキ、OPニス | 高反応性、耐摩耗、耐薬品 | 食品包装は未反応成分・移行規制を確認 |
| 電気・電子 | ソルダーレジスト、保護コート、封止、接着 | 絶縁、耐薬品、密着 | イオン性不純物、吸湿、アウトガス |
| 自動車 | 内装加飾、ランプ部材、部品保護コート | 硬度、外観、耐擦傷 | 芳香族型の黄変、熱サイクル、密着 |
| 光学・ディスプレイ | ハードコート、光学接着、保護膜 | 透明性、屈折率、表面硬度 | 複屈折、黄変、収縮、異物 |
| 建築・設備 | 床材トップコート、補修、耐薬品ライニング | 速硬化、耐汚染、耐薬品 | 屋外耐候、下地水分、厚膜発熱 |
| 3Dプリント | SLA・DLP用造形材料 | 高速造形、高解像度、高硬度 | 脆性、後硬化、残存モノマー |
| 複合材料 | GF・CFプリプレグ、シート、補強材 | 高速硬化、繊維密着 | 厚肉深部硬化、ボイド、収縮 |
| 医療・ヘルスケア | 歯科材料、医療機器用接着・コートの一部 | 硬化速度、透明性、接着性 | ISO 10993、溶出、未反応成分を個別確認 |
| 食品機械・食品接触 | 保護コート、接着剤の一部 | 耐水、清掃性 | 食品衛生法、FDA、EU規則適合グレードのみ |
用途別選定
| 用途 | 適性 | 理由・注意点 |
|---|---|---|
| ギア・軸受・ブッシュ | × | 標準材料は硬化塗膜用であり、摺動バルク部品には不向き。 |
| 筐体・透明カバー | △ | 注型又は3D造形は可能だが、脆性・耐候性・寸法精度を確認。 |
| 電気コネクタ・絶縁部品 | △ | 注型配合では可能。UL、CTI、吸湿、温度定格を個別確認。 |
| フィルム・シート表面コート | ◎ | 代表用途。基材密着、カール、収縮、柔軟性を調整する。 |
| 接着剤 | ◎ | 光透過部材、電子部品、ガラス・金属接合に適する。 |
| 塗料・コーティング | ◎ | 高硬度・高光沢・高速硬化を活かせる。 |
| 印刷インキ | ◎ | 反応性、耐摩耗性、耐薬品性に優れる。 |
| 複合材料マトリックス | ○ | 薄肉又は光透過系に適する。厚肉は硬化深さを確認。 |
| 屋外部品 | △ | 芳香族型は黄変しやすく、耐候設計が必要。 |
| 医療・食品接触部品 | △ | 適合グレード、完全硬化、溶出試験及び用途別規制確認が必須。 |
注意点・劣化故障モード
| 劣化現象 | 主な原因・条件 | 影響 | 予防策 | 推奨確認試験 |
|---|---|---|---|---|
| 硬化不足 | 光量不足、開始剤不適合、酸素阻害、厚膜・顔料 | 表面べたつき、低硬度、臭気、耐薬品性低下 | 照射量・スペクトル・膜厚最適化、窒素置換 | FT-IR転化率、ゲル分率、MEKラブ |
| 硬化収縮・内部応力 | 高官能・低分子量モノマー、高速硬化 | 反り、クラック、接着界面剥離 | 高分子量化、低収縮希釈剤、段階硬化、フィラー | 収縮率、反り、引張接着、熱サイクル |
| 黄変 | 芳香族骨格、光開始剤残渣、UV・熱酸化 | 色差増加、透明性低下 | 脂肪族・水添型、UV吸収剤、HALS、開始剤最適化 | キセノン、UV促進、熱老化、ΔE |
| 脆化・衝撃割れ | 高架橋密度、低温、ノッチ | 欠け、クラック、衝撃強度低下 | 柔軟変性、ウレタンアクリレート併用、形状改善 | 衝撃試験、低温試験、実部品落下 |
| 加水分解 | 高温水、強酸・強アルカリ、残存酸 | 白化、膨潤、強度・密着低下 | 完全硬化、低吸水設計、耐薬品グレード | 熱水浸漬、高温高湿、薬品浸漬 |
| 界面剥離 | 基材汚染、低表面エネルギー、収縮応力 | 密着低下、端部剥離 | 洗浄、コロナ・プラズマ、プライマー、低収縮化 | クロスカット、180°剥離、湿熱後密着 |
| アウトガス・溶出 | 未反応モノマー、開始剤分解物、添加剤 | 臭気、汚染、電気接点不良、移行 | 完全硬化、低揮発原料、後硬化 | GC-MS、TML/CVCM、溶出・移行試験 |
| 保管中ゲル化 | 高温、光、禁止剤不足、金属汚染 | 粘度上昇、ゲル粒、使用不能 | 遮光、温度管理、空気接触、禁止剤・容器管理 | 粘度、ゲル分、保存安定性 |
法規制・認証
| 規制・認証 | 一般的な位置付け | 確認事項 |
|---|---|---|
| RoHS・ELV | 一般に対応可能な配合は存在する | 特定グレード、顔料、難燃剤及び不純物の証明書を確認する。 |
| REACH・SVHC | 登録・SDS・含有調査が必要 | アクリレートモノマー、光開始剤、ビスフェノール類等を個別確認する。 |
| PFAS関連規制 | 樹脂骨格自体は通常フッ素を必須としない | フッ素系レベリング剤、離型剤、添加剤の有無を確認する。 |
| 食品衛生法・EU食品接触・FDA | 適合グレードが存在する場合がある | 材料名だけで適合を断定せず、用途、接触条件、移行試験及び証明書を確認する。 |
| USP Class VI・ISO 10993 | 医療用途向け配合で個別評価 | 最終硬化物、滅菌方法、抽出条件、色及び製造拠点を含めて確認する。 |
| UL 94・電気規格 | 認証グレードのみ適用 | 厚さ、色、充填材、製造拠点及びファイル番号を確認する。 |
| TSCA・Proposition 65 | 構成成分ごとの確認が必要 | 販売地域、含有量、曝露経路及び最新規制を確認する。 |
環境・リサイクル性及び供給性
| 項目 | 評価・区分 | 内容 |
|---|---|---|
| 熱可塑性/熱硬化性 | 硬化後は熱硬化性 | 再溶融不可。未硬化液は反応性化学品として管理する。 |
| マテリアルリサイクル | 低い | 粉砕充填材としての利用を除き一般に困難。 |
| ケミカルリサイクル | 研究・限定用途 | エステル分解等の可能性はあるが、商業的一般性は低い。 |
| サーマルリサイクル | 可能だが管理必要 | 窒素、ハロゲン、リン等の添加剤と燃焼ガスを確認する。 |
| バイオベース | 一部製品で可能 | バイオベースと生分解性は別概念である。硬化物は一般に生分解性ではない。 |
| 価格区分 | 比較的高価格~高価格 | 骨格、官能基数、純度、希釈剤、購入量で変動。 |
| 供給形態 | 液状オリゴマー、希釈品、配合済みUV樹脂 | ドラム、缶、ペール等。遮光・温度管理が必要。 |
| 国内入手性 | 良好 | 主要化学メーカー及び商社から入手可能。少量販売は製品により異なる。 |
推奨確認試験
- 実薬品浸漬試験:実液、実濃度、使用温度で24、168、500時間等を設定し、質量、寸法、硬度、外観及び密着を評価する。
- 高温高湿試験:例として85℃・85%RHで250~1000時間後の黄変、吸水、絶縁及び接着保持率を確認する。
- UV促進耐候試験又はキセノンアーク試験:色差、光沢保持率、クラック及び密着を評価する。
- 硬化度確認:FT-IRによるC=C転化率、DSC残留発熱、ゲル分率、MEKラブ及び表面タックを併用する。
- 収縮・耐久試験:膜厚、基材、照射条件を実機に合わせ、反り、熱サイクル、ヒートショック及びクリープを確認する。
- 食品・医療・電子用途では、溶出、移行、アウトガス、イオン性不純物、滅菌耐久及び電気絶縁試験を追加する。
関連材料との比較
| 比較材料 | 特徴 | エポキシアクリレートとの違い |
|---|---|---|
| ウレタンアクリレート | 柔軟性、靭性、耐摩耗性を設計しやすいUV硬化オリゴマー | EAは一般に硬化速度、硬度、耐薬品性が高く、UAは伸び、低温衝撃、耐候性で有利。 |
| ビニルエステル樹脂 | エポキシ骨格を不飽和酸で変性した耐食FRP用樹脂 | 構造が近いが、VEはスチレン等を用いる厚肉FRP、EAはUV・EB薄膜用途が中心。 |
| エポキシ樹脂 | アミン・酸無水物等で硬化する高接着熱硬化性樹脂 | EPは低収縮・厚肉・影部硬化に有利。EAは高速光硬化に優れる。 |
| 不飽和ポリエステル樹脂 | FRP、注型、SMC・BMC用の比較的低価格な熱硬化性樹脂 | EAは高反応・高硬度・低VOC化が容易だが一般に高価格。 |
| アクリル樹脂 | 透明性・耐候性に優れる熱可塑性樹脂 | PMMAは溶融成形・再加工可能。EAは架橋硬化し、高耐溶剤塗膜を形成する。 |
| アクリルメラミン樹脂 | 焼付塗料用のアクリル/メラミン架橋系 | AMRは熱焼付、EAはUV・EB高速硬化。立体形状と影部適性が異なる。 |
| アルキド樹脂 | 塗料用で濡れ性、刷毛塗り性、顔料分散に優れる | EAは硬化速度、硬度、耐溶剤性で有利。アルキドは作業性とコストで有利。 |
代表的なメーカー
| メーカー | 代表製品・ブランド | 概要 |
|---|---|---|
| 日本化薬株式会社 | KAYARAD等のアクリレート樹脂群(代表例) | UV硬化用アクリレート、感光性材料及び機能性樹脂を展開する。製品選定は最新カタログで確認する。 |
| 株式会社レゾナック | エポキシアクリレート系樹脂材料(代表例) | ウレタン、アクリル、エポキシアクリレート等の機能性樹脂材料を展開する。 |
| Arkema | Sartomer® epoxy acrylates | 高反応性、耐薬品性、光沢及び密着性を特徴とするUV・LED・EB硬化用オリゴマー群。 |
| allnex | EBECRYL® epoxy acrylates(代表例) | UV・EB硬化コーティング、インキ及び接着剤向けオリゴマーを展開する。 |
| IGM Resins | Photomer® epoxy acrylates(代表例) | 光硬化用オリゴマー、モノマー及び光開始剤を展開する。 |
| Miwon Specialty Chemical | MIRAMER® epoxy acrylates(代表例) | UV・EB硬化用オリゴマー及びモノマーを展開する。 |
ブランド及び製品系列は統廃合、地域展開又は販売代理店により変わる。採用時はメーカー公式資料、SDS、TDS、規制証明書及び国内供給状況を確認する。
関連キーワード
エポキシアクリレート | エポキシ樹脂 | ウレタンアクリレート | ビニルエステル樹脂 | 不飽和ポリエステル樹脂 | アクリル樹脂 | プラスチック素材一覧 | UV硬化樹脂 | 電子線硬化 | 光開始剤 | 反応性希釈剤 | ハードコート | UVインキ | ソルダーレジスト | 3Dプリント樹脂 | 酸素阻害 | 硬化収縮 | 黄変 | 耐薬品性 | SP値
本ページの評価は材料群としての一般的傾向である。実使用では、メーカー、グレード、配合、硬化条件、膜厚、基材、温度、薬品濃度、荷重、応力、湿度、接触時間、試験片形状及び法規制を確認し、実部品又は実塗膜で評価する必要がある。