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JP2860779B2 - コーティング用組成物 - Google Patents

コーティング用組成物

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Publication number
JP2860779B2
JP2860779B2 JP8156242A JP15624296A JP2860779B2 JP 2860779 B2 JP2860779 B2 JP 2860779B2 JP 8156242 A JP8156242 A JP 8156242A JP 15624296 A JP15624296 A JP 15624296A JP 2860779 B2 JP2860779 B2 JP 2860779B2
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JP
Japan
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reactive resin
composition
weight
ionizing radiation
resin
Prior art date
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Application number
JP8156242A
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English (en)
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JPH09111159A (ja
Inventor
一弘 高橋
利武 小林
晴男 大野
真琴 勝川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dai Nippon Printing Co Ltd
Sanyo Chemical Industries Ltd
Original Assignee
Dai Nippon Printing Co Ltd
Sanyo Chemical Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=26484050&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=JP2860779(B2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Dai Nippon Printing Co Ltd, Sanyo Chemical Industries Ltd filed Critical Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority to JP8156242A priority Critical patent/JP2860779B2/ja
Publication of JPH09111159A publication Critical patent/JPH09111159A/ja
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐擦傷性に優れた
コーティング用組成物に関する。さらに詳しくは、紙、
プラスチック製シートまたはフィルム、またはこれらに
印刷を施したものの表面を被覆するオーバーコート剤に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来、紙、プラスチック製シートまたは
フィルムおよびこれらに印刷を施したものの表面を被覆
して、摩擦や引っかきによる傷から保護するためのオー
バーコート剤として熱硬化性樹脂、電離放射線硬化性樹
脂等の反応性樹脂が用いられてきた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、摩擦や
引っかきで傷がつかないようにするためには、被覆する
樹脂を硬くする必要があり、そのため架橋間平均分子量
を小さくする必要があった。その結果、樹脂自体の可撓
性が低下し、基材が屈曲したときに皮膜がひび割れると
いう欠点があった。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、傷がつき
にくくかつ可撓性のある皮膜が得られるオーバーコート
剤について鋭意検討した結果、反応性樹脂に平均粒径を
特定した球状粒子を一定量添加することで、ある程度の
効果が得られるものの、それだけでは不十分であり、更
にコーティング層の平均膜厚と球状粒子の平均粒径との
関係を特定することが必要であり、これらの構成要件を
満足した場合に充分な効果が得られることを見出して本
発明に到達した。すなわち本発明は、ヌープ硬度130
0kg/mm 以上で平均粒径が3〜50μmの球状無
機粒子(A1)および反応性樹脂(B)からなり、該
A1)の含有量が(A1)と(B)の合計量に対し5
〜30重量%であり、該(A1)の平均粒径d(μm)
が、下記式(1)を満足することを特徴とするコーティ
ング用組成物である。 0.3t≦d≦2.0t (1) [但し、tはコーティング層の平均膜厚(μm)であ
る。] また本発明は、平均粒径が3〜50μmの球状粒子
(A)及び電離放射線硬化性の反応性樹脂(B1)から
なり、該(A)の含有量が(A)と(B1)との合計量
に対し5〜30重量%であり、該(A)の平均粒径d
(μm)が、上記式(1)を満足することを特徴とする
コーティング用組成物である。
【0005】本発明において用いる(A)は、形状が球
形又はそれに類するものである。該(A)としては、溶
融アルミナ、バイヤー法アルミナ、ジルコニア、チタニ
アあるいはこれらの共融混合物でヌープ硬度が1300
kg/mm以上の球状無機粒子(A1)があげられ
る。これらのうちで好ましいものは、ヌープ硬度が18
00kg/mm以上のものであり、具体例としては溶
融アルミナがあげられる。
【0006】ここでいうヌープ硬度とは、ヌープ圧子を
用いて測定される微小押し込み硬さで、試験面に菱形の
圧痕をつけたときの荷重を、永久凹みの長い方の対角線
の長さより求めた凹みの投影面積で除した商で表される
値である。この試験方法は、ASTM C−849に記
載されている。
【0007】無機粒子の形状を球形にする方法として
は、粉砕した不定形の上記無機物を融点以上の高温炉中
に投入し、溶融させ表面張力を利用して球状にする方
法;上記無機物を融点以上の高温で溶融したものを霧状
に吹き出して球状にする方法;等が挙げられる。
【0008】本発明の組成物中の(A)の含有量は通常
5〜30重量%、好ましくは5〜25重量%、特に好ま
しくは5〜15重量%である。
【0009】(A)の含有量が5%未満では耐擦傷性が
不十分となり、30重量%を超えると反応性樹脂(B)
によるバインダー効果が損なわれ、可撓性が低下するな
どの弊害を生じる。
【0010】(A)の平均粒径は、通常3〜50μm、
好ましくは、8〜40μmである。平均粒径が3μm未
満では皮膜が不透明になり好ましくない。一方、平均粒
径が50μmを超えると通常用いる被覆剤の膜厚より大
きくなりすぎるため、皮膜の表面平滑性が悪くなる。
【0011】本発明の組成物を基材にコーティングする
場合、その膜厚と、上記平均粒径dとは、下記式(1)
を満足している必要がある。 0.3t≦d≦2.0t (1) [但し、tはコーティング層の平均膜厚(μm)であ
る] 平均粒径が、2.0tを超えると、コーティング層の表
面に粒子がはみ出し、コーティング層の外観が悪くな
り、0.3t未満であると、コーティング層の耐擦傷性
が悪くなり好ましくない。
【0012】本発明に用いる反応性樹脂(B)としては
熱硬化性樹脂及び電離放射線硬化性樹脂(B1)を使用
することができる。
【0013】(B)に用いる熱硬化性樹脂は、公知のも
のでよく、たとえば、二液型ウレタン樹脂、エポキシ樹
脂、アルキッド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などが挙
げられる。
【0014】上記二液型ウレタン樹脂としては、その分
子構造中に水酸基を平均して2個以上有するポリオール
化合物からなる第一液と、ポリイソシアネート化合物か
らなる第二液を水酸基とイソシアネート基の当量比が
0.7〜1.5になるように配合したものが挙げられ
る。
【0015】上記エポキシ樹脂としては、その分子構造
中にエポキシ基を平均2個以上有するエポキシ樹脂と、
エポキシ基と反応する活性水素を1分子中に3個以上有
するモノ−、またはポリ−アミンとをエポキシ樹脂のエ
ポキシ当量とモノ、またはポリアミンの活性水素当量の
比が0.7〜1.5になるように配合したものが挙げら
れる。
【0016】(B)に用いる電離放射線硬化性樹脂とし
ては、分子構造中にラジカル重合性二重結合を1個以上
有する化合物が挙げられ、具体例としては不飽和ポリエ
ステル樹脂、(メタ)アクリロイル基を有する化合物
[単官能(メタ)アクリルエステル、多官能(メタ)ア
クリルエステル、ウレタン(メタ)アクリレート、ポリ
エステル(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アク
リレートなど]、ビニル化合物[スチレン、ジビニルベ
ンゼンなど]、アリル化合物[ジアリルフタレートな
ど]およびこれらの2種以上の混合物が挙げられる。
【0017】本発明における反応性樹脂(B)としてよ
り好ましいものは、電離放射線硬化性樹脂であり、とく
に好ましいものは、下記一般式(2)で表されるポリエ
ーテル系ウレタン(メタ)アクリレートである。 CH2 =C(R1 )−COOCH2 CH2 −OCONH−X−NHCOO −[−CH(R2 )−(CH2 n −O−]m −CONH−X−NHCOO −CH2 CH2 OCOC(R1 )=CH2 (2) (式中、R1 、R2 はそれぞれ水素またはメチル基であ
り、Xはジイソシアネート残基、nは1〜3の整数、m
は6〜60の整数である。)
【0018】上記ポリエーテル系ウレタン(メタ)アク
リレートに使用されるジイソシアネートとしては、公知
のものが使用できる。その具体例としては、イソホロン
ジイソシアネート、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、ジフェニル
メタンジイソシアネート、トリレンジイソシアネートな
どが挙げられる。
【0019】上記ポリエーテル系ウレタン(メタ)アク
リレートの製造に用いられるポリエーテルジオールとし
ては、分子量が500〜3,000のポリオキシプロピ
レングリコール、ポリオキシエチレングリコール、ポリ
オキシテトラメチレングリコールなどが挙げられる。
【0020】反応性樹脂(B)として上記一般式(2)
に示すポリエーテル系ウレタン(メタ)アクリレートを
使用する場合、その使用量は、(B)全量中10重量%
以上である。10重量%未満では、樹脂自体の可撓性が
低下し、基材が屈曲したときに皮膜がひび割れることが
ある。
【0021】本発明において、反応性樹脂(B)の溶解
性パラメーター(SP値)は通常9.7〜11.0、好
ましくは9.9〜10.5である。SP値が9.7未満
では(A)との接着性が不十分となるため球状粒子の保
持力に欠け耐擦傷性が不十分となる虞れがあり、またS
P値が11.0を超えると紙、プラスチック製シートま
たはフィルム等の基材にコーティングした際に基材との
密着性が不十分になる虞れがある。
【0022】ここでいうSP値は、「ポリマー エンジ
ニアリング アンド サイエンス、14巻 174頁
(1974年)」により算出される。なお、(B)が2
種以上の化合物の混合物の場合は、それぞれの成分のS
P値の加重平均である。
【0023】本発明の組成物を、電離放射線を照射する
ことにより硬化させる場合、電離放射線としては、紫外
線および電子線が挙げられる。
【0024】紫外線で硬化させる場合、高圧水銀灯、メ
タルハライドランプ等を備えた公知の紫外線照射装置を
使用することができる。硬化する際の紫外線の照射量
は、好ましくは50〜1,000mJ/cm2 である。
照射量が50mJ/cm2 未満では硬化が不十分にな
り、1,000mJ/cm2 を超えると硬化したコーテ
ィング膜が黄変劣化する可能性がある。
【0025】電子線で硬化させる場合、公知の電子線照
射装置を使用することができる。電子線の照射量は好ま
しくは1〜10Mradである。照射量が1Mrad未
満では、硬化が不十分になり、10Mradを超えると
硬化したコーティング膜あるいは基材(紙、プラスチッ
ク製シート、フィルム等)が損傷を受け、劣化する可能
性がある。
【0026】本発明において、反応性樹脂(B)が反応
した後の架橋間平均分子量は、通常150〜1,00
0、好ましくは200〜1,000、特に好ましくは2
50〜800である。架橋間平均分子量が150未満で
は、樹脂自体の可撓性が低下し、基材が屈曲したときに
皮膜がひび割れることがあり、1,000を超えると樹
脂自体が柔らかくなりすぎで球状粒子の保持力に欠ける
ため、耐擦傷性が不十分となる。
【0027】ここでいう架橋間平均分子量とは、反応性
樹脂(B)の重合性官能基の平均官能基数をf、平均分
子量をmとしたとき、m/〔2×(f−1)〕で表され
る値である。
【0028】本発明の組成物をコーティングに供するた
めには、作業性の面から粘度が低いことが好ましい。粘
度は、コーティングに使用するときの温度において、好
ましくは800センチポイズ以下であり、より好ましく
は500センチポイズ以下である。粘度が800センチ
ポイズを超えると、作業性が悪くなり、平滑な塗面が得
られないことがある。
【0029】本発明の組成物をコーティングするに際
し、粘度を調整するために反応性樹脂(B)を溶解し、
かつ常圧での沸点が70℃〜150℃である1種以上の
溶剤を(A)と(B)の合計量に対し30重量%以下の
範囲で用いることができる。溶剤の使用量が30重量%
を超えると乾燥に時間がかかり、生産スピードがダウン
するため好ましくない。
【0030】上記溶剤としては、塗料、インキ等に通常
使用されるものが使用でき、具体例としては、トルエ
ン、キシレン等の芳香族炭化水素、アセトン、メチルエ
チルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノ
ン等のケトン類、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸
アミルなどの酢酸エステル類、メチルアルコール、エチ
ルアルコール、イソプロピルアルコールなどのアルコー
ル類、ジオキサン、テトラヒドロフラン、ジイソプロピ
ルエーテルなどのエーテル類およびこれらの2種以上の
混合物が挙げられる。
【0031】本発明に用いる(B)には、必要により熱
硬化触媒、光重合開始剤、消泡剤、レベリング剤、カッ
プリング剤等の塗料、インキに通常添加される添加剤を
任意に配合することができる。
【0032】本発明において(B)がアルキッド樹脂ま
たは不飽和ポリエステル樹脂の場合に使用する熱硬化触
媒としては、たとえば、第3級ブチルパーオキシベンゾ
エート、ベンゾイルパーオキサイド、メチルエチルケト
ンパーオキサイドなどの過酸化物、アゾビスイソブチロ
ニトリル、アゾビスイソバレロニトリルなどのアゾ化合
物などが挙げられる。
【0033】本発明において(B)がエポキシ樹脂の場
合に使用する熱硬化触媒としては、2−メチル−4−エ
チルイミダゾールなどのイミダゾール類、フェノール、
クレゾール、ビスフェノールA等のフェノール類などが
挙げられる。
【0034】本発明において(B)が二液ウレタン樹脂
の場合に使用する熱硬化触媒としては、ジブチルスズジ
ラウレート、オクチル酸スズ、トリエチルアミン等が挙
げられる。
【0035】必要により使用する熱硬化触媒の量は、
(B)の重量に対して通常10重量%以下、好ましくは
5重量%以下である。
【0036】本発明において(B)が紫外線硬化性樹脂
の場合に使用する光重合開始剤としては、ベンゾインア
ルキルエーテル、ベンジルジメチルケタール、1−ヒド
ロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−ヒドロキシ
−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、ベン
ゾフェノン、メチルベンゾイルフォーメート、イソプロ
ピルチオキサントンなどが挙げられる。
【0037】光重合開始剤の量は、(B)の重量に対し
て通常20重量%以下、好ましくは6重量%以下であ
る。
【0038】
【実施例】以下に本発明を実施例により説明するが、本
発明はこれに限定されるものではない。実施例中の部は
重量部を示す。
【0039】実施例1 ビスフェノールA型エポキシ樹脂[油化シェルエポキシ(株)製、 エピコート828] 70部 1,6−ヘキサメチレングリコールジグリシジルエーテル [阪本薬品工業(株)製,SR−16H] 14部 平均粒径:30μm、ヌープ硬度:2800の球状アルミナ [昭和電工(株)製、アルミナビーズCB−A30S] 15部 チクソトロピー性付与剤[日本アエロジル(株)製、 アエロジル200] 0.5部 沈降防止剤[白石工業(株)製、オルベン] 0.5部 これらをプラネタリーミキサーで均一に混合した。この
ものを主剤1とする。該主剤1を100部に、m−キシ
リレンジアミン17部およびトルエン20部を均一に混
合したものの粘度は、400センチポイズであった。ま
た、このものを、印刷を施した紙に乾燥厚さ25μmと
なるようにコーティングし、40℃で20分硬化させ
た。このコーティング紙をJIS K−6902に従っ
て、テーバー摩耗試験を行ったところ、回転数200回
転での摩耗量は、30mgであった。
【0040】製造例1 滴下ロート、温度計、還流冷却管および攪拌棒を備えた
ガラス製反応器中に、分子量1,000のポリテトラメ
チレングリコール1000部と、イソホロンジイソシア
ネート444部を仕込み、120℃で3時間反応する。
その後、80℃以下に冷却し、2−ヒドロキシエチルア
クリレート232部を加え、80℃でイソシアネート基
が消失するまで反応した。このものをウレタンアクリレ
ート1とする。
【0041】実施例2 ウレタンアクリレート1 20部 トリメチロールプロパントリアクリレート 20部 ビスフェノールA(EO)4 ジアクリレート 20部 フェノール(EO)2 アクリレート 20部 平均粒径:30μm、ヌープ硬度:2800の球状アルミナ [昭和電工(株)製、アルミナビーズCB−A30S] 15部 光開始剤[メルク製、ダロキュア1173] 3部 チクソトロピー性付与剤[日本アエロジル(株)製、 アエロジル200] 0.5部 トルエン 5部 これらを均一に混合したものの粘度は、440センチポ
イズであった。又、反応性樹脂の架橋間平均分子量は2
72であった。このものを、印刷を施した紙に乾燥厚さ
25μmとなるようにコーティングし、紫外線を150
mJ/cm2 照射した。実施例1と同様のテーバー摩耗
試験での摩耗量は、25mgであった。
【0042】実施例3 ウレタンアクリレート1 20部 トリメチロールプロパントリアクリレート 20部 ビスフェノールA(EO)4 ジアクリレート 10部 フェノール(EO)2 アクリレート 30部 平均粒径:20μm、ヌープ硬度:2800の球状アルミナ [昭和電工(株)製、アルミナビーズCB−A20S] 15部 チクソトロピー性付与剤[日本アエロジル(株)製、 アエロジル200] 0.5部 これらを均一に混合したものの粘度は、740センチポ
イズであった。又、反応性樹脂の架橋間平均分子量は2
87であった。このものを、印刷を施した紙に乾燥厚さ
20μmとなるようにコーティングし、電子線を3Mr
ad照射した。実施例1と同様のテーバー摩耗試験での
摩耗量は、18mgであった。
【0043】比較例1 ウレタンアクリレート1 20部 トリメチロールプロパントリアクリレート 20部 ビスフェノールA(EO)4 ジアクリレート 20部 フェノール(EO)2 アクリレート 20部 光開始剤[メルク製、ダロキュア1173] 3部 チクソトロピー性付与剤[日本アエロジル(株)製、 アエロジル200] 0.5部 トルエン 5部 これらを均一に混合したものの粘度は、400センチポ
イズであった。このものを、印刷を施した紙に乾燥厚さ
25μmとなるようにコーティングし、紫外線を150
mJ/cm2 照射した。実施例1と同様のテーバー摩耗
試験では、コーティング層がすべてなくなり基材まで削
り取られた。
【0044】比較例2 ウレタンアクリレート1 20部 トリメチロールプロパントリアクリレート 20部 ビスフェノールA(EO)4 ジアクリレート 10部 フェノール(EO)2 アクリレート 30部 チクソトロピー性付与剤[日本アエロジル(株)製、 アエロジル200] 0.5部 これらを均一に混合したものの粘度は、720センチポ
イズであった。このものを、印刷を施した紙に乾燥厚さ
20μmとなるようにコーティングし、電子線を3Mr
ad照射した。実施例1と同様のテーバー摩耗試験で
は、コーティング層がすべてなくなり基材まで削り取ら
れた。
【0045】
【発明の効果】本発明のコーティング用組成物は、平均
粒径を特定範囲とした球状粒子を反応性樹脂に対し特定
量添加し、更にコーティング層の平均膜厚と上記球状粒
子との関係を特定したことにより、コーティング皮膜の
耐擦傷性及び可撓性に優れるとともに、該皮膜の透明性
や表面平滑性に優れた皮膜が得られる。従って本発明の
コーティング組成物で被覆された紙、プラスチック製シ
ートまたはフィルム等の表面は、摩擦や引っ掻きで傷が
つきにくく、かつ、皮膜自体に可撓性があって基材が屈
曲しても皮膜がひび割れることがなく、更に、外観も良
好である。かかる効果を奏することから本発明の組成物
は、特に印刷された紙、プラスチックシートまたはフィ
ルム等の印刷面を保護するコーティング剤として極めて
有用である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大野 晴男 東京都新宿区市谷加賀町一丁目1番1号 大日本印刷株式会社内 (72)発明者 勝川 真琴 京都市東山区一橋野本町11番地の1 三 洋化成工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭64−69675(JP,A) 特開 平5−65429(JP,A) 特開 昭61−268731(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C09D 7/12 C09D 5/00 C09D 175/04 - 175/16

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ヌープ硬度1300kg/mm 以上で
    平均粒径が3〜50μmの球状無機粒子(A1)および
    反応性樹脂(B)からなり、該(A1)の含有量が(
    )と(B)の合計量に対し5〜30重量%であり、該
    A1)の平均粒径d(μm)が、下記式(1)を満足
    することを特徴とするコーティング用組成物。 0.3t≦d≦2.0t (1) [但し、tはコーティング層の平均膜厚(μm)であ
    る。]
  2. 【請求項2】 球状無機粒子(A1)が球状アルミナ系
    粒子である請求項1記載の組成物。
  3. 【請求項3】 球状無機粒子(A1)中の酸化アルミニ
    ウムの含量が90重量%以上である請求項1または2
    載の組成物。
  4. 【請求項4】 反応性樹脂(B)が、熱硬化性樹脂であ
    る請求項1〜3いずれか記載の組成物。
  5. 【請求項5】 反応性樹脂(B)が、電離放射線硬化性
    樹脂である請求項1〜3いずれか記載の組成物。
  6. 【請求項6】 反応性樹脂(B)の少なくとも10重量
    %が、下記一般式(2)で表されるポリエーテル系ウレ
    タン(メタ)アクリレートであることを特徴とする請求
    1〜5いずれか記載の組成物。 CH=C(R)−COOCHCH−OCONH−X−NHCOO −[−CH(R)−(CH−O−]m−CONH−X−NHCOO −CHCHOCOC(R)=CH (2) (式中、R、Rはそれぞれ水素またはメチル基であ
    り、Xはジイソシアネート残基、nは1〜3の整数、m
    は6〜60の整数である。)
  7. 【請求項7】 反応性樹脂(B)を熱または電離放射線
    で硬化した後の架橋間平均分子量が150〜1,000
    である請求項1〜6いずれか記載の組成物。
  8. 【請求項8】 反応性樹脂(B)を溶解し、かつ常圧で
    の沸点が70℃〜150℃である1種以上の溶剤を(
    )と(B)の合計量に対して30重量%以下含有する
    請求項1〜7いずれか記載の組成物。
  9. 【請求項9】 平均粒径が3〜50μmの球状粒子
    (A)及び電離放射線硬化性の反応性樹脂(B1)から
    なり、該(A)の含有量が(A)と(B1)との合計量
    に対し5〜30重量%であり、該(A)の平均粒径d
    (μm)が、下記式(1)を満足することを特徴とする
    コーティング用組成物。 0.3t≦d≦2.0t (1) [但し、tはコーティング層の平均膜厚(μm)であ
    る。]
  10. 【請求項10】 電離放射線硬化性の反応性樹脂(B
    1)の少なくとも10重量%が、下記一般式(2)で表
    されるポリエーテル系ウレタン(メタ)アクリレートで
    あることを特徴とする請求項9記載の組成物。 CH=C(R)−COOCHCH−OCONH−X−NHCOO −[−CH(R)−(CH−O−]−CONH−X−NHCOO −CHCHOCOC(R)=CH (2)(式中、R 、R はそれぞれ水素またはメチル基であ
    り、Xはジイソシアネート残基、nは1〜3の整数、m
    は6〜60の整数である。)
  11. 【請求項11】 電離放射線硬化性の反応性樹脂(B
    1)を熱または電離放射線で硬化した後の架橋間平均分
    子量が150〜1,000である請求項9または10記
    載の組成物。
  12. 【請求項12】 電離放射線硬化性の反応性樹脂(B
    1)を溶解し、かつ常圧での沸点が70℃〜150℃で
    ある1種以上の溶剤を(A)と(B1)の合計量に対し
    て30重量%以下含有する請求項9〜11いずれか記載
    の組成物。
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