JP2001049163A

JP2001049163A - セルロース物質含有コーティング剤およびそれをラッカーで用いる使用

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Publication number: JP2001049163A
Application number: JP2000232904A
Authority: JP
Inventors: Lutz Hoppe; ルツツ・ホツペ; Hans-Guenter Poersch-Panke; ハンス−ギユンター・ペルシユ−パンケ; Klaus Nachtkamp; クラウス・ナハトカンプ
Original assignee: Wolff Walsrode AG
Current assignee: Dow Produktions und Vertriebs GmbH and Co oHG
Priority date: 1999-08-04
Filing date: 2000-08-01
Publication date: 2001-02-20
Anticipated expiration: 2020-08-01
Also published as: EP1074590A3; TW546356B; US6509396B1; ATE266066T1; DK1074590T3; CZ20002853A3; CZ301621B6; EP1074590A2; CA2314687C; DE50006306D1; BR0003356A; CA2314687A1; DE19936634A1; TR200002274A2; EP1074590B1; KR20010030051A; JP4866499B2; BR0003356B1; KR100667147B1; ES2220298T3

Abstract

(57)【要約】【課題】表面のラッカー塗装に使用される、水性ニト
ロセルロース／ラッカー樹脂エマルジョンの欠点をなく
した改良セルロース物質含有水性コーティング剤の提
供。【解決手段】水中油型エマルジョンであるセルロース
物質含有コーティング剤を、ａ）セルロース物質を５．０−５０重量％、ｂ）１種以上のヒドロキシル基含有ラッカー樹脂を５．
０−５０重量％、ｃ）遊離イソシアネート基を１つ以上有する１種以上の
ポリイソシアネートを２．０−２５重量％、ｄ）水を１０．０−６５重量％ｅ）可塑剤を０．５−３０重量％、ｆ）乳化剤を０．０−２０重量％、ｇ）少なくとも１種の有機溶媒を０．０−４５重量％、用いて構成させる。ａ）からｇ）の合計は常に１００重
量％であり、このコーティング剤は、ＯＨ基（前記ラッ
カー樹脂の）とＮＣＯ基の比率を１：０．０５から１：
５にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】有機溶媒に溶解させたニトロセルロース／
アルキド樹脂の組み合わせ（「ＮＣコンビ−ラッカー
（ｃｏｍｂｉ−ｌａｃｑｕｅｒｓ）」の名称で知られ
る）がいろいろな表面、例えば木、金属、紙、革などの
表面のラッカー塗装で用いられることは長年に渡って知
られている。その溶媒含有量は６０から８０％の範囲で
ある。

【０００２】ＥＰ００７６４４３にはとりわけ表
面のラッカー塗装で使用可能な水性ニトロセルロース／
ラッカー樹脂エマルジョンの製造が記述されている。し
かしながら、そのような表面がＤＩＮ６８８６１、
パート１、１Ｂに従って示す耐性は充分でない。

【０００３】遊離ポリイソシアネートを結合剤（ｂｉｎ
ｄｅｒ）用硬化剤（ｈａｒｄｅｎｅｒｓ）として用いて
水性の２成分系ポリウレタンコーティング剤（ｃｏａｔ
ｉｎｇａｇｅｎｔｓ）を化学的に架橋させることがＥ
Ｐ０３５８９７９に記述された。この資料に従う
と、結合剤成分としてのポリヒドロキシアクリレート類
は遊離イソシアネート基を有する特定のポリイソシアネ
ート類（これはまたラッカーポリイソシアネートとも呼
ばれる）を乳化する能力を有する。このようにして生じ
させた水性の２成分系は硬化して架橋したフィルムを与
える。このようなラッカーポリイソシアネート類は、容
易に入手可能な単量体もしくは簡単なジイソシアネート
類、特にヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）か
ら作られたオリゴマー状のビウレット、ウレタン、ウレ
トジオンおよび／またはイソシアネート基含有誘導体で
ある。ＥＰ０３５８９７９に従って用いられたラ
ッカーポリイソシアネート類は２３℃で１０００ｍＰａ
・ｓに及ぶ粘度を示しかつ２．２から５の平均ＮＣＯ官
能性を示す。

【０００４】ＤＥ−ＯＳ−Ａ４２２６２４３に
は、ポリイソシアネートと自己乳化性の脂肪酸修飾ポリ
エステルとポリウレタンを基とする水性の２成分系コー
ティング剤が記述されている。また、ヨーロッパ特許出
願ＥＰ−Ａ０４９６２０５にもポリイソシアネー
トと自己乳化性のウレタンとカルボキシルおよびヒドロ
キシル基含有ポリエステル樹脂を基とする水性結合剤組
み合わせが記述されている。ドイツ特許ＤＥ３１２
２０３０には、ポリイソシアネートと水希釈可能アル
キドとメラミンとアクリル樹脂を含有しかつまた水に混
和し得る溶媒を含有するコーティング組成物が記述され
ている。

【０００５】この上に記述した水希釈可能２成分系結合
剤の欠点は、達成可能な固体含有量が低いことと、沸騰
限界が比較的低いことと、ポット寿命（ｐｏｔｌｉｆ
ｅ）が短い点にある。

【０００６】ヒドロキシル基含有ポリエステル樹脂（ア
ルキド樹脂またはアクリレート類）を基とする２成分系
コーティング剤の欠点はポット寿命が短いことと乾燥時
間が長い点にあり、これは一般に認識されていることで
ある。窒素含有量が１０．７から１２．６％のニトロセ
ルロースを混合すると、木に塗布した時の湿り（ｗｅｔ
ｔｉｎｇｏｎｔｏｗｏｏｄ）が向上し、乾燥時間が
短くなり、硬度が高くなりかつ紙やすり研磨性（ｓａｎ
ｄａｂｉｌｉｔｙ）が向上する。

【０００７】ここに、本発明の目的は、水性ＮＣ／ラッ
カー樹脂エマルジョンの欠点をなくしそして改良ＮＣ／
ラッカー樹脂エマルジョンを調製して用いることを含ん
で成る。これを、水に乳化し得るポリイソシアネート類
を添加することで達成した。

【０００８】本発明は、少なくとも１種のセルロース物
質を結合剤として含有しかつヒドロキシル基含有ラッカ
ー樹脂およびまた水乳化性ポリイソシアネートも含有す
る水中油型水性エマルジョンを提供するものであり、こ
こでは、この水性エマルジョンを、ａ）セルロース物質を５．０−５０重量％、ｂ）１種以上のヒドロキシル基含有ラッカー樹脂を５．
０−５０重量％、ｃ）遊離イソシアネート基を１つ以上有する１種以上の
ポリイソシアネートを２．０−２５重量％、ｄ）水を１０．０−６５重量％ｅ）可塑剤を０．５−３０重量％、ｆ）乳化剤を０．０−２０重量％、ｇ）少なくとも１種の有機溶媒を０．０−４５重量％、用いて生じさせるが、ここで、ａ）からｇ）の合計は１
００重量％であり、この水性エマルジョンは、セルロー
ス物質とＯＨ基含有ラッカー樹脂の重量比を１：５から
５：１にしそしてＯＨ基（前記ラッカー樹脂の）とＮＣ
Ｏ基の当量比を１：０．０５から１：５にしたことを特
徴とする。

【０００９】適切なセルロース物質は好適にはセルロー
スのエステル、特に粘度が如何なるレベルであってもよ
いニトロセルロースまたは可塑剤含有（ｐｌａｓｔｉｃ
ｉｓｅｄ）ニトロセルロースまたはそれらの混合物であ
る。例えば通常の産業用ニトロセルロースグレードのニ
トロセルロース、即ち窒素含有量が１０．７から１２．
６重量％の硝酸セルロースが非常に特に適切である。

【００１０】使用可能な他のセルロース物質は、粘度お
よび置換度が如何なるレベルであってもよいアセト酪酸
セルロースおよびアセトプロピオン酸セルロースであ
る。通常のラッカー樹脂をこれがイソシアネート反応性
基、例えば−ＯＨ、−ＣＯＯＨ、−ＮＨ₂、−ＣＯＮＨ₂
などを含むならばラッカー樹脂として用いることができ
る。通常のラッカー樹脂は、例えばアルキド、マレイン
酸、フェノール、ホルムアルデヒド、キシレン−ホルム
アルデヒド、ケトン、スルホンアミド、アルデヒド、ア
ミン、エポキシ、カルバメート、クマロン／インデン樹
脂、サッカロースのエステル、そしてビニルもしくはア
クリレート樹脂およびそれらの共重合体などである。

【００１１】前記ヒドロキシル基含有ラッカー樹脂が２
０から２００ｍｇＫＯＨ／ｇの範囲のＯＨ価を示すの
が有利である。

【００１２】使用可能な可塑剤は通常の可塑剤、例えば
炭素原子数が２から１０の一価アルコール、炭素原子数
が２から６の二価アルコール、および炭素原子数が３の
三価アルコールと脂肪族モノカルボン酸、好適には炭素
原子数が２から１８の脂肪族モノカルボン酸のエステ
ル、例えば酢酸セチル、グリコールジアセテート、ステ
アリン酸エステル、リシノレイックアセテート（ｒｉｃ
ｉｎｏｌｅｉｃａｃｅｔａｔｅ）など、ジカルボン酸
のエステル、例えばアジピン酸ジオクチル、アジピン酸
ジメチルシクロヘキシルメチル、セバシン酸ジブチルな
ど、芳香族ジカルボン酸のエステル、例えばフタル酸ジ
ブチル、フタル酸ジオクチル、フタル酸ジシクロヘキシ
ルなど、脂肪族トリカルボン酸、好適には炭素原子数が
８の脂肪族トリカルボン酸のエステル、芳香族ジカルボ
ン酸のエステル、または無機酸のエステル、例えばジブ
チルホスフェート、トリフェニルホスフェートなど、炭
素原子数が１から５のアルコールとクエン酸のエステル
（これをまた炭素原子数が１から４のモノカルボン酸と
反応させてもよい）、そしてまたスルホンアミド類、
油、例えばヒマシ油およびアマニ油など、そしてこの上
に挙げた化合物のアルコキシル化生成物、例えばエトキ
シル化ヒマシ油および大豆油など、ステアリン酸エステ
ルおよびホスフェート類などである。

【００１３】用いる乳化剤は場合によりアニオン性の乳
化剤、例えば長鎖アルキルアリールスルホネート類、例
えばドデシルベンゼンスルホネートまたはブチルナフタ
リンスルホネートなど、アルキルスルフェート類、例え
ばラウリルもしくはステアリルアルコールスルフェート
類など、スルホスクシネート類、例えばジオクチルこは
く酸ジナトリウムなど、またはノニオン性乳化剤、例え
ばオクチル−もしくはノニルフェノール−オキシエチラ
ートなどである。

【００１４】また、エトキシル化ノニルフェノールのス
ルホこはく酸誘導体のジナトリウム塩をアニオン性乳化
剤として挙げることも可能である。

【００１５】通常の有機溶媒をこれに前記セルロース物
質およびラッカー樹脂が溶解し得ることを条件として溶
媒として用いることができる。

【００１６】前記ポリイソシアネート類は、脂肪族、環
状脂肪族、芳香脂肪族および／または芳香族に結合した
遊離イソシアネート基を有していて室温で液状の如何な
る有機ポリイソシアネートであってもよい。特に好適な
ポリイソシアネート類は、排他的に脂肪族および／また
は環状脂肪族に結合したイソシアネート基を有していて
（平均）ＮＣＯ官能性が１．８から５．０の範囲のポリ
イソシアネートもしくはポリイソシアネート混合物であ
る。

【００１７】必要ならば、前記ポリイソシアネートを少
量の不活性な溶媒と混合して粘度を下げることも可能で
ある。

【００１８】適切な生成物は、例えばヘキサメチレンジ
イソシアネートまたは１−イソシアナト−３，３，５−
トリメチル−５−イソシアナトメチルシクロヘキサン
（ＩＰＤＩ）および／またはビス−（イソシアナトシク
ロヘキシル）−メタンを基とする「ラッカーポリイソシ
アネート類」、特に排他的にヘキサメチレンジイソシア
ネートを基とするラッカーポリイソシアネート類であ
る。そのようなジイソシアネートを基とする「ラッカー
ポリイソシアネート類」は、前記ジイソシアネートから
生じたビウレット、ウレタン、ウレトジオンおよび／ま
たはイソシアネート基含有誘導体であると理解し、これ
らは本質的に公知である。

【００１９】また、芳香族ポリイソシアネート類、特に
２，４−ジイソシアナトトルエンまたはこれと２，６−
ジイソシアナトトルエンの工業グレード混合物を基とす
るか或は４，４−ジイソシアナトジフェニルメタンまた
はこれとこれの異性体および／または高級同族体の混合
物を基とする「ラッカーポリイソシアネート類」も、あ
まり好適ではないが本発明に従って用いるに適切であ
る。この種類の芳香族ラッカーポリイソシアネート類
は、例えばウレタン基含有イソシアネート類、例えば過
剰量の２，４−ジイソシアナトトルエンと多価アルコー
ル、例えばトリメチロールプロパンなどの反応で得られ
るイソシアネート類である。さらなる芳香族ラッカーポ
リイソシアネート類は、例えば例として挙げた単量体ジ
イソシアネートの三量体、即ち相当するイソシアナト−
イソシアヌレートなどである。

【００２０】また、基本的に、例として挙げた種類の未
修飾ポリイソシアネートの使用も明らかに可能である。

【００２１】このポリイソシアネート成分を、一般に、
いやしくも例として挙げたポリイソシアネートの任意混
合物で構成させることも可能である。

【００２２】この上に挙げた基本的生成物を親水性にし
た（ｈｙｄｒｏｐｈｉｌｉｓｅｄ）ポリイソシアネート
類（水に容易に乳化し得る）の使用が極めて適切であ
る。

【００２３】セルロース物質とＯＨ基含有ラッカー樹脂
と可塑剤と場合により１種以上の溶媒が入っているエマ
ルジョンを撹拌しながらこれに前記ポリイソシアネート
を添加することを通して、エマルジョンであるコーティ
ング剤を得る。前記ポリイソシアネートを適切な溶媒、
例えば酢酸メトキシプロピルなどに溶解させるか或はそ
れで希釈した後、これを前記ラッカーエマルジョンに添
加すると、前記ポリイソシアネートのより良好な乳化が
達成される。

【００２４】本発明は、また、本発明に従うエマルジョ
ンであるコーティング剤を木、金属、紙、革またはプラ
スチック表面処理用のラッカーで用いることも提供す
る。

【００２５】用途分野（例えば木、金属、プラスチッ
ク、革、ガラスおよびフィルムのラッカー塗装）に応じ
てまた他の公知有機溶媒を前記エマルジョンに添加する
ことも可能であり、この場合、最終的なラッカー調合物
を基準にした溶媒の濃度が２５％を越えないようにすべ
きである。

【００２６】水を用いるか或は例えばポリウレタン類、
セルロース、グアー（ｇｕａｒ）、澱粉などを基とする
水溶性増粘剤を添加することで粘度を所望用途で用いる
に適するように調整することも可能である。

【００２７】更に、また、加工もしくは塗布特性を向上
させる物質、例えば滑剤、光沢改良剤、消泡剤、紙やす
り研磨性改良剤、流動調節剤、安定剤、光安定剤、着色
剤、顔料、充填材および／または通常のラッカー添加剤
などを前記エマルジョン、好適には水相に添加すること
も可能である。

【００２８】本発明に従って生じさせた水性エマルジョ
ンであるコーティング剤は非常に良好な流動特性、高い
光沢および長期のポット寿命を示す。本出願に従って調
合したラッカー組成物を用いると、例えば例外的な耐ア
ルコール性および耐水性を達成することができる。

【００２９】

【実施例】水性ＮＣ／アルキド樹脂エマルジョンをＥＰ
−Ｂ００７６４４３に従って調製し、このエマル
ジョンの配合を下記の表に示す：

【００３０】

【表１】

【００３１】この水性ＮＣ／アルキド樹脂エマルジョン
を撹拌しながらこれに水乳化性ポリイソシアネートを酢
酸メトキシプロピル中７０重量％濃度のポリイソシアネ
ート溶液の形態で入れた。

【００３２】

【表２】

【００３３】前記イソシアネートを添加する前のエマル
ジョン（１００ｇ）に下記を添加した：

【００３４】

【表３】

【００３５】１２０μｍのドクターブレード（ｄｏｃｔ
ｏｒｂｌａｄｅ）を用いて前記エマルジョンを木にプ
ライマー（ｐｒｉｍｅｒ）およびトップコート（ｔｏｐ
ｃｏａｔ）ラッカーとして塗布した。前記プライマーを
５０℃で乾燥させ、紙やすりをかけた後、トップコート
ラッカーを塗った。最終被膜を５０℃で７日間乾燥さ
せ、次に室温で２４時間貯蔵した後、水、エタノールお
よびアセトンに対する耐性をＤＩＮ６８８６１、パ
ート１、１Ｂに従って測定した。

【００３６】比較の目的で、エマルジョン１（イソシア
ネートによる架橋を伴わない）に試験を同じ方法で受け
させた。その結果を下記に表に要約する。

【００３７】

【表４】

【００３８】本発明の特徴および態様は以下のとうりで
ある。

【００３９】１．水中油エマルジョンであるコーティ
ング剤であって、ａ）セルロース物質を５．０−５０重量％、ｂ）１種以上のヒドロキシル基含有ラッカー樹脂を５．
０−５０重量％、ｃ）遊離イソシアネート基を１つ以上有する１種以上の
ポリイソシアネートを２．０−２５重量％、ｄ）水を１０．０−６５重量％ｅ）可塑剤を０．５−３０重量％、ｆ）乳化剤を０．０−２０重量％、ｇ）少なくとも１種の有機溶媒を０．０−４５重量％、用いるが、ａ）からｇ）の合計は１００重量％でありそ
して前記ｂ）のヒドロキシル基とＮＣＯ基の重量比を
１：０．０５から１：５にして生じさせたエマルジョン
であるコーティング剤。

【００４０】２．セルロース物質とヒドロキシル基含
有ラッカー樹脂の重量比が１：５から５：１である上記
１記載のエマルジョンであるコーティング剤。

【００４１】３．セルロース物質がニトロセルロース
である上記１記載のエマルジョンであるコーティング
剤。

【００４２】４．上記１記載のエマルジョンであるコ
ーティング剤の使用方法であって、それをラッカー樹脂
エマルジョンに混合しそしてその結果として生じたエマ
ルジョンを木、金属、紙、プラスチック、革およびガラ
スから成る群から選択される材料の表面に塗布すること
を含んで成る使用方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ハンス−ギユンター・ペルシユ−パンケドイツ29699ボムリツツ・パピエルマツハーカンプ６ (72)発明者クラウス・ナハトカンプドイツ29664ヴアルスロデ・プラタネンリング51

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水中油エマルジョンであるコーティング
剤であって、ａ）セルロース物質を５．０−５０重量％、ｂ）１種以上のヒドロキシル基含有ラッカー樹脂を５．
０−５０重量％、ｃ）遊離イソシアネート基を１つ以上有する１種以上の
ポリイソシアネートを２．０−２５重量％、ｄ）水を１０．０−６５重量％ｅ）可塑剤を０．５−３０重量％、ｆ）乳化剤を０．０−２０重量％、ｇ）少なくとも１種の有機溶媒を０．０−４５重量％、用いるが、ａ）からｇ）の合計は１００重量％でありそ
して前記ｂ）のヒドロキシル基とＮＣＯ基の重量比を
１：０．０５から１：５にして生じさせたエマルジョン
であるコーティング剤。