JP2001288410A - Uv硬化性のイソシアネート基含有ウレタン(メタ)アクリレートおよびヒドロキシル基含有ウレタン(メタ)アクリレートを含有する塗料組成物 - Google Patents
Uv硬化性のイソシアネート基含有ウレタン(メタ)アクリレートおよびヒドロキシル基含有ウレタン(メタ)アクリレートを含有する塗料組成物Info
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Abstract
ことができない製品を被覆するための、加熱無しで、場
合によりUV露光無しでも数時間で硬化する塗料組成
物。 【解決手段】 a)(メタ)アクリロイル基および遊離
イソシアネート基を含有するウレタン(メタ)アクリレ
ート、b)(メタ)アクリロイル基および遊離ヒドロキ
シル基を含有するウレタン(メタ)アクリレート、c)
ラジカル重合を開始するUV開始剤、並びにd)任意
に、イソシアネートと反応する化合物を1つまたはそれ
以上含む塗料組成物。
Description
アネート基含有ウレタン(メタ)アクリレートおよびU
V硬化性ヒドロキシル基含有ウレタン(メタ)アクリレ
ートの混合物を含有する塗料組成物と、これらの組成物
から塗膜を製造することに関する。
977 に相当するものと解する)は、 a)(メタ)アクリロイル基および遊離イソシアネート
基を含有するウレタン(メタ)アクリレート、 b)任意に、さらなるポリイソシアネート、 c)ラジカル重合を開始するUV開始剤および d)イソシアネートと反応する化合物1つまたはそれ以
上 を含有する塗料組成物を記載する。
始ラジカル重合により作り、次いでNCO反応により最
終的な特性を付与する方法を示す。この方法では、未露
光または低露光部分のNCO反応による塗料の硬化は、
「最低限要求耐性レベル」を確保する。一方、その実施
例は、短時間加熱(30分、130℃)または室温での
数日間放置(7日)の結果として、NCO反応が完了す
ることを示す。
に、特に感熱性製品または製品の大きさおよび形状の故
に約130℃の温度で加熱することが経済的にできない
製品の被覆のために、加熱無しで、場合によりUV露光
無しで、数時間でラッカーを硬化することが求められて
いる。
レタン(メタ)アクリレートに加えて、ヒドロキシル基
含有ウレタン(メタ)アクリレートを含有する塗料組成
物は、特に未露光範囲において、先行技術の塗料組成物
と比べて実質的に向上した硬化性を有することが見出さ
れた。
基を含有するウレタン(メタ)アクリレート、 b)(メタ)アクリロイル基および遊離ヒドロキシル基
を含有するウレタン(メタ)アクリレート、 c)ラジカル重合を開始するUV開始剤、並びに d)任意に、イソシアネートと反応する化合物1つまた
はそれ以上 を含む塗料組成物に関する。
の塗料組成物は2成分の型で製造され、好ましくは、成
分I は構成要素a)を含有し、成分 II は、構成要素
b)、c)およびd)を含有する。
より次のものを好ましくは成分 IIに添加することがで
きる; e)最大390nmまでの吸収範囲を有するUV吸収
剤、 f)HALS(ヒンダードアミン光安定剤)、 g)流れ調整剤または脱泡剤のようなラッカー用添加
剤、および h)NCO反応促進のための触媒。
ぞれ、エステル、ケトン、エーテル、エーテルエステ
ル、アルカンまたはキシレン若しくはトルエンのような
芳香族性溶媒などの、イソシアネート基およびC=C二
重結合に対して不活性な溶媒を含有し得る。
CO基とNCO-反応性基との当量比を、2:1〜0.
8:1、好ましくは1.2:1〜0.8:1にする。
有アルコールおよびポリイソシアネートから製造する。
ウレタン(メタ)アクリレートの製造方法は既知であ
り、例えば DE-A 1 644 798、DE-A 2 115 373 または D
E-A 2 737 406 に記載されている。概説は、Chemistry
& Technology of UV & EB Formulations for Coatings,
Inks & Paints、P. K. T. Oldring 編、第2巻、1991
年、SITA Technology、London、第73〜123頁に見出すこ
とができる。遊離イソシアネート基含有ウレタン(メ
タ)アクリレートのために、ポリイソシアネートのNC
O基対(メタ)アクリロイル基含有アルコールのOH基
のモル比は、1:0.2〜1:0.8、好ましくは1:
0.3〜1:0.6、特に好ましくは1:0.4〜1:
0.5である。
は、アクリル酸またはメタクリル酸と2価アルコールと
のエステルを含む。その例は、2-ヒドロキシエチル
(メタ)アクリレート、2-若しくは3-ヒドロキシプロ
ピル(メタ)アクリレートまたは2-、3-若しくは4-
ヒドロキシブチル(メタ)アクリレートおよびそのよう
な化合物のあらゆる混合物を含む。加えて、(メタ)ア
クリロイル基含有1価アルコール、またはn価アルコー
ルと(メタ)アクリル酸とのエステル化により得られる
ようなアルコールから実質的に構成される反応生成物が
好適である。さまざまなアルコールの混合物を用いるこ
とができ、その場合、nは整数を表し、統計的平均とし
て2より大きく4まで、好ましくは3である。上記アル
コール1モルにつき、(n−0.6)〜(n−2.2)
モルの、好ましくは(n−0.8)〜(n−1.2)モ
ルの、特に好ましくは(n−1)モルの(メタ)アクリ
ル酸を用いる。これらの化合物または生成物混合物は、
次の反応生成物を含む: (i)グリセロール、トリメチロールプロパンおよび/
若しくはペンタエリスリトールのような多価アルコー
ル、前記アルコールの低分子量アルコキシル化生成物
(エトキシル化若しくはプロポキシル化トリメチロール
プロパン、特に550のOH価を有するトリメチロール
プロパンのエチレンオキシド付加生成物など)、または
少なくとも3価アルコールと2価アルコール(エチレン
グリコール若しくはプロピレングリコールなど)との混
合物と (ii)(メタ)アクリル酸 との前記モル比での反応生成物。この化合物は、116
〜1000の、好ましくは116〜750の、より好ま
しくは116〜158の分子量を有する。
1価アルコールと、例えばε-カプロラクトンとの反応
生成物も使用することができる。そのような生成物は、
例えば Tone Monomer 100(Union Carbide 供給)とし
て得ることができる。これらの化合物は、230〜30
00の、好ましくは230〜1206の、より好ましく
は344〜572の分子量を有する。
香脂肪族および芳香族化合物を含む。脂肪族化合物が好
ましい。その例は、次のものを含む:ブチレンジイソシ
アネート、ヘキサメチレンジイソシアネート(HD
I)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、トリ
メチルヘキサメチレンジイソシアネート(=2,2,4-
および/若しくは2,4,4-トリメチルヘキサメチレン
ジイソシアネート)、ビス(イソシアナトシクロへキシ
ル)メタン、イソシアナトメチル-1,8-オクタンジイソ
シアネートまたはウレタン、イソシアヌレート、アロフ
ァネート、ビウレット、ウレトジオンおよび/若しくは
イミノオキサジアジンジオン基を有するこれらの誘導体
並びにこれらの混合物。イソシアヌレート基を有するH
DIおよび/またはIPDIの誘導体が特に好ましい。
トを形成する反応は、オクタン酸スズ、ジラウリン酸ジ
ブチルスズ(DBTL)または第3級アミンのような好
適な触媒を用いる既知の方法で促進することができる。
(メタ)アクリレートを好ましくは、例えば好適な阻害
剤および酸化防止剤を添加することにより、早期重合に
対して安定化する。阻害剤および酸化防止剤は、フェノ
ール、クレゾール、ヒドロキノンおよび、任意に2,5-
ジ-tert-ブチルキノンのようなキノンを含む。この種の
好適な添加剤は、例えば "Methoden der organischen C
hemie"(Houben-Weyl)、第4版、第XIV/1巻、第433頁以
降、Georg Thieme Verlag、Stuttgart 1961年に記載さ
れている。前記の阻害剤は、製造中または製造後の各場
合で、0.001〜0.3wt%の量で添加する。
ン、エーテル、エーテルエステル、アルカンまたはキシ
レン若しくはトルエンのような芳香族性溶媒などの、イ
ソシアネート基およびC=C二重結合に対して不活性な
溶媒中で製造することができる。
キシル基含有ウレタン(メタ)アクリレート(成分
b))は、ウレタン(メタ)アクリレートとジオール、
所望によりポリオールとの混合物との反応生成物を含
む。
用いることができ、また、あまり好ましくはないが芳香
族ジオールを用いることができる。例えば、エチレング
リコール、異性体のプロパンジオール、ブタンジオー
ル、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、ヘプタンジ
オール、オクタンジオールおよびノナンジオール、およ
びシクロヘキサンジメタノール、水素化ビスフェノール
A、並びに1つ以上のC 1〜C6-アルキル基で置換した
上記ジオールの誘導体である。(3-ヒドロキシ-2,2-
ジメチルプロピル)-3-ヒドロキシ-2,2-ジメチルプロ
ピオネートまたはジエチレングリコール、ジプロピレン
グリコール、およびトリプロピレングリコールのような
エステル基、エーテル基を含有するジオールも好適であ
る。好ましいものは、ネオペンチルグリコール、2,2-
ジメチル-1,3-プロパンジオール、2-エチル-1,3-
ヘキサンジオール、2,5-ジメチル-1,6-ヘキサンジ
オール、2,2,4-トリメチル-1,3-ペンタンジオー
ル、および3-ヒドロキシ-2,2-ジメチルプロピル-3-
ヒドロキシ-2,2-ジメチルプロピオネートである。ジ
オールはまた、アルコキシル化生成物(エチレンオキシ
ド、プロピレンオキシド、およびC4-エーテル構成単
位)の形で使用できる。ポリエステルジオールの使用も
可能である。ポリエステルジオールは、ジカルボン酸お
よび/または無水ジカルボン酸、エチレン性不飽和ジカ
ルボン酸および/またはその無水物、並びにラクトン
(ε-カプロラクトンなど)と上記ジオールとの、反応
生成物を含む。α,ω-ジヒドロキシポリアクリレート
(例えば、Tegomer BD 1000、Goldschmidt 供給)も好
適である。
ルコールは、少量でのみ使用すべきである。そうでなけ
れば、ほとんどの適用に対して、結合剤の粘度が高くな
りすぎるからである。その例は、グリセロール、トリメ
チロールプロパン、ペンタエリスリトールおよびジメチ
ロールプロパンまたはこれらのアルコキシル化誘導体、
並びにポリアクリレート若しくはポリエステルのような
ヒドロキシ官能性重合体である。
例えばUV光により硬化させるために添加しても良い。
これらは、例えば Chemistry & Technology of UV & EB
Formulations for Coatings, Inks & Paints、P. K.
T. Oldring 編、第3巻、1991年、SITA Technology、Lon
don、第61〜325頁に記載されている既知の光開始剤を含
む。その例は、次のものを含む:2-ヒドロキシフェニ
ルケトン(例えば、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェ
ニルケトン)、ベンジルケタール(例えば、ベンジルジ
メチルケタール)、アシルホスフィンオキシド(例え
ば、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)フェニルホ
スフィンオキシド)、ジアシルホスフィンオキシド、並
びにベンゾフェノンおよびその誘導体。それらを、塗料
組成物の固形分に対して、0.1〜10質量部、好まし
くは2〜7質量部、特に好ましくは3〜4質量部の量
で、単独でまたは混合物として使用し、所望により添加
剤としてさらなる促進剤または共開始剤と一緒に使用す
る。
ポリオールを含む。これらを例えば、ジオールおよび/
またはトリオール、例えばネオペンチルグリコールまた
はトリメチロールプロパンと、アジピン酸、マレイン酸
若しくはフマル酸のようなジカルボン酸、トリカルボン
酸若しくはテトラカルボン酸またはこれらの無水物との
エステル化により得ることができる。好適なヒドロキシ
-官能性共重合体は、(メタ)アクリル酸エステル、ヒ
ドロキシアルキル(メタ)アクリレートエステル並び
に、所望によりスチレンおよび/またはアクリロニトリ
ルのような他のモノマーから製造される。ジオールまた
はポリオールをアルコキシル化することによって得られ
るようなポリエーテルポリオールも好適である。マレイ
ン酸エステルを脂肪族第1級ジアミンに付加することに
より製造されるような立体障害アミンも好適である。
基、例えば(メタ)アクリル酸エステルを含有し得る。
そのような化合物を、例えばエポキシド含有モノマーを
使用して、ポリアクリレートのようなヒドロキシ-官能
性共重合体を調製することにより製造することができ
る。次の段階で、エポキシ基を(メタ)アクリル酸と反
応させる。遊離ヒドロキシル基を有する場合は、ポリエ
ステルアクリレートまたはポリエーテルアクリレートも
使用することができ、それらは、例えば Chemistry& Te
chnology of UV & EB Formulations for Coatings, Ink
s & Paints、P. K.T. Oldring 編、第2巻、1991年、SIT
A Technology、London、第123〜135頁に記載されてい
る。
0nmまでの吸収範囲を有するUV吸収剤e)およびH
ALS安定剤f)を成分 II に添加するのが好ましい。
好適なUV吸収剤は、トリフェニルトリアジン、例えば
Tinuvin 400(Ciba 製)またはシュウ酸ジアニリド、
例えば Sanduvor 3206(Clariant 製)を含む。好まし
くは、UV吸収剤を各場合に、結合剤固形分に対して
0.5〜3.5%の量で添加する。好適なHALS安定
剤は、商業的に入手可能な、Tinuvin 292 若しくは Tin
uvin 123(Ciba 製)または Sanduvor 3058(Clariant
製)を含む。HALS安定剤を、好ましくは、結合剤固
形分に対して0.5〜2.5%の量で添加する。
トのような脱泡剤、およびポリシロキサンのような流れ
調整剤を含む。
ル、エーテルエステル、アルカンまたはキシレン若しく
はトルエンのような芳香族性溶媒などの、イソシアネー
ト基およびC=C二重結合に対して不活性な溶媒であ
る。
1成分型として配合すると、その系は、制限されたポッ
トライフを有することになる。一方、好ましい形式の配
合物は、2成分系であり、成分 I は、構成要素a)を
含有し、成分 II は、構成要素b)、c)およびd)
を、所望により構成要素e)〜h)も含有する。それに
より、各成分は、構成要素自身と同程度の貯蔵安定性を
持つ。両方の成分を、塗布前に仕様比で混合するか、い
わゆる2成分用システムを用いて塗布する。
ィングまたはローラー塗布のようなすべての標準的な塗
布方法により塗布することができる。吹付塗布を用いる
ことが好ましい。
程で硬化することができる。 工程1:任意に添加した溶媒の除去。これは、室温また
は高温、好ましくは80℃までで起こる。 工程2:工業用水銀高圧または中圧放射器を用いたUV
硬化。放射器を他の要素でドープ処理することができ
る。放射器は、好ましくは、80〜240W/cmラン
プ長の電力を有する。 工程3:NCO-含有構成要素と、NCO-含有構成要素
と反応する構成要素との架橋。これは、0℃超で、好ま
しくは、室温で若しくは室温超で、または高温で、有利
には150℃未満で起こる。感熱性物質の場合、並びに
物質の大きさおよび/または形状の故に物質の加熱が不
経済となる塗布の場合には、好ましくは、この反応は室
温で起こる。従って架橋は、工程2中で露光されない部
分(例えば、ひだ、ラップアラウンド、角または他の隠
された部分)でも起こる。予想されるように、NCO-
OH反応および物理的効果だけによる硬化では、さらに
UVにより硬化された塗膜と同程度の耐溶剤性および耐
引掻性を有する塗膜を得られないが、実施例でさらに説
明するように、遮光された領域の耐性レベルは驚くほど
良好である。
に周囲温度を上昇させることにより、NCO-含有構成
要素の反応を部分的に進行させることである。
る。その製品はまた、UV放射だけでは塗布した塗料の
硬化が困難となりやすい、複雑な三次元形状をとること
もできる。
rkusen の試験的製品、本質的にHDIイソシアヌレー
トを含有するポリイソシアネート、NCO含有量18.
0wt%、23℃での粘度2000mPa・s、90%
ブチルアセテート溶液)を152gのブチルアセテート
に溶解させた。そこへ1.0gの2,6-ジ-tert-ブチル
-4-メチルフェノールおよび1.0gのジラウリル酸ジ
ブチルスズを添加した。空気を通じかつ攪拌しながら、
溶液を60℃に加熱した。熱源を取り外し、209.7
gの2-ヒドロキシエチルアクリレートを、温度が55
〜65℃の間になるように、滴加した。次いで、NCO
含有量が5.8%未満になるまで、反応を60℃で続け
た。
en の市販製品、本質的にHDIイソシアヌレートを含
有するポリイソシアネート、NCO含有量23.4wt
%、23℃での粘度1200mPa・s)を167gの
n-ブチルアセテートに溶解させた。そこへ1.6gの
2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェノールを添加し
た。空気を通じかつ攪拌しながら、溶液を60℃に加熱
した。熱源を取り外し、116.0gの2-ヒドロキシ
エチルアクリレートを、温度が55〜65℃の間になる
ように、滴加した。次いで、NCO含有量が10.4%
未満になるまで、反応を60℃で続けた。
kusen の市販製品、本質的にIPDIイソシアヌレート
を含有するポリイソシアネート、NCO含有量11.8
wt%、23℃での粘度1500mPa・s、80%ブ
チルアセテート溶液)を採取した。そこへ1.0gの
2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェノールおよび1.
0gのジラウリル酸ジブチルスズを添加した。空気を通
じかつ攪拌しながら、溶液を60℃に加熱した。熱源を
取り外し、99.3gの2-ヒドロキシエチルアクリレ
ートを、温度が55〜65℃の間になるように、滴加し
た。次いで、NCO含有量が一定になるまで、反応を6
0℃で続けた。次いで249.9gの2,2,4-トリメ
チル-1,5-ペンタンジオールを用い、NCO含有量が
0.1%未満になるまで反応を続けた。次いで、ブチル
アセテートを用いて、固形分を80%に調整した。
に291.3gの3-ヒドロキシ-2,2-ジメチルプロピ
ル-3-ヒドロキシ-2,2-ジメチルプロピオネートを使
用した以外は、OH基含有ウレタンアクリレートCの製
造手順を繰り返した。
50.0gに、2,2,4-トリメチル-1,5-ペンタンジ
オールを249.5gから190.0gにして使用した
以外は、OH基含有ウレタンアクリレートCの製造手順
を繰り返した。
剤含有量54wt%、流れ時間(DIN 4 ビーカー(4m
m DIN 53211 ノズル)使用)約20秒。
供給試験的製品(脂肪族ポリエステルポリオール、ヒド
ロキシル含有量6.0%、粘度10Pa・s、75%ブ
チルアセテート溶液、当量約283g)。 2)Ciba Spezialitaetenchemie、Lampertheim 製。 3)組成(質量部) 24.8部のブチルアセテート 0.2部の Byk 331(Byk-Chemie 製)50%ブチルア
セテート溶液(均展剤) 0.2部の Modaflow(Monsanto 製)1%キシレン溶液
(流れ調整剤) 1.0部の Sanduvor 3206(Clariant 製)(UV吸収
剤) 0.5部の Sanduvor 3058(Clariant 製)(HAL
S) 1.5部のDBTL(RheinChemie 製)1%ブチルアセ
テート溶液(触媒)(ジラウリル酸ジブチルスズ)。
(ノズル直径1.3mm、吹付圧3.5bar)により
ガラス板および鉄板に塗布し、後者をプライマー塗料お
よび標準的な自動車修理用ベースラッカーを用いて被覆
した(膜厚約40〜50μm)。板を10分間60℃で
予備乾燥し、次いで水銀高圧放射器(80W/cm)下
に、種々のベルト速度(*)で通過させた。この方法
で、表面阻害が起こる(即ち、ラッカー表面がUV照射
後に硬化しない状態)まで、系のUV反応性を調べた。
さらに、2m/分のUV硬化後の塗膜特性を特徴づける
のに役立つ試験を行った(**)。
=破壊。
性を試験した。DIN 53150 による乾燥度1(T1)を測
定した。
の結合剤系は、UV照射した場合は同等の特性を有し、
系にUV照射しない場合は、一方と比べてかなり早く乾
燥することが分かる。
細に記載されたが、そのような詳細は単に例証の目的の
ためだけであると理解されるべきであり、請求項により
制限され得る場合を除き、本発明の意図および範囲から
外れることなく当業者によりその中で変形することがで
きるものと理解されるべきである。
Claims (8)
- 【請求項1】 a)(メタ)アクリロイル基および遊離
イソシアネート基を含有するウレタン(メタ)アクリレ
ート、 b)(メタ)アクリロイル基および遊離ヒドロキシル基
を含有するウレタン(メタ)アクリレート、 c)ラジカル重合を開始するUV開始剤、並びに d)任意に、イソシアネートと反応する化合物1つまた
はそれ以上 を含む塗料組成物。 - 【請求項2】 イソシアネートと反応する化合物が、ポ
リオールである請求項1に記載の塗料組成物。 - 【請求項3】 イソシアネートと反応する化合物が、エ
チレン性不飽和基を含有する請求項1に記載の塗料組成
物。 - 【請求項4】 イソシアネートと反応するさらなる化合
物が、立体障害を有する第2級多塩基アミンである請求
項1に記載の塗料組成物。 - 【請求項5】 390nmまでの吸収範囲を有するUV
吸収剤をさらに含む請求項1に記載の塗料組成物。 - 【請求項6】 HALSアミンをさらに含む請求項1に
記載の塗料組成物。 - 【請求項7】 請求項1に記載の塗料組成物を用いて被
覆された感熱性製品。 - 【請求項8】 請求項1に記載の塗料組成物を用いて被
覆された複雑な三次元形状を有する製品。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE10016194-4 | 2000-03-31 | ||
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