JP2001517257A - 水性被覆剤 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
結合剤成分として水性ポリマー分散液を含有し、(i)C1〜C8−アルキル(メタ)アクリレートモノマー30〜60重量%、ビニル芳香族モノマー30〜60重量%および(メタ)アクリル酸0.5〜10重量%を基礎とするアクリレートポリマーおよび(ii)C1〜C6−アルキル(メタ)アクリレートおよび(メタ)アクリル酸を基礎とするアクリレートコポリマーである非会合作用するレオロジー安定剤、および(iii)架橋剤としてトリス(アルコキシカルボニルアミノ)トリアジンまたはトリス(アルコキシカルボニルアミノ)トリアジンの混合物を含有する水性被覆剤。
Description
【発明の詳細な説明】
水性被覆剤
本発明は、
(i)C1〜C8−アルキル(メタ)アクリレートモノマー30〜60重量%、ビ
ニル芳香族モノマー30〜60重量%および(メタ)アクリル酸0.5〜10重
量%を基礎とするアクリレートポリマーおよび
(ii)C1〜C6−アルキル(メタ)アクリレートおよび(メタ)アクリル酸を
基礎とするアクリレートコポリマーである非会合作用するレオロジー安定剤を含
有する、水性ポリマー分散液を含有する水性被覆剤、これよりなる多層塗膜の製
造方法およびこれにより得られる塗膜に関する。
技術水準から、一般に支持体に最初に電着塗料および/または落石防止用中間
層もしくは充填層を被覆し、引き続き少なくとも1種の顔料を含有する塗料を使
用して着色した下塗り層を塗布し、この下塗り層に場合により透明な塗料を上塗
りすることによる自動車、特に自動車車体の塗装法が公知である。こうして得ら
れる単層もしくは多層塗膜を引き続き焼き付ける。
下塗り層を製造するために使用される下塗り塗料は一般に水もしくは溶剤を基
礎とする系である。これは主要結合剤として一般に水と混和可能な架橋可能なポ
リエステルおよび水と混和可能なメラミン樹脂と組み合わせたポリウレタン分散
液またはアクリレート分散液を含有し、これが、例えば低い保存安定性、黄変傾
向および不安定の粘度のような多くの問題を生じる。
着色した下塗り塗料は塗装した支持体の良好な加工可能性および良好で均一な
外見のために決められた非ニュートン挙動と組み合わせた疑似塑性が必要である
。良好な加工可能性には、特に良好な噴霧能力、保存安定性、撹拌安定性および
閉じた管路での安定性が挙げられる。塗装した支持体の外見は良好な研磨した箇
所の被覆、高い金属効果、支持体および支持体の上に塗布された他の塗料の良好
な付着、噴水安定性および耐侯性によりすぐれている。
このような特性は特に金属塗料において高い金属効果を生じるために有利であ
る。
疑似塑性および非ニュートン挙動は使用される結合剤溶液のpH値に関して特
にpH6から約8までの塗料を完全に生じるべきである。このような特性を達成
するために、一般にイオン性層状珪酸塩、キサンタンガム、ジ尿素化合物、ポリ
ウレタン増粘剤、ベントナイト、ワックスおよびワックスコポリマーのような増
粘剤もしくはレオロジー助剤が使用される。
しかしながらこれらの増粘剤の使用はすべての場合に所望の塗装効果を生じる
のではなく、加工の際に、すなわち塗装の際に問題を生じることがある。
本発明の課題は、架橋剤およびレオロジー助剤を使用し、これらが被覆剤に所
望の疑似塑性および非ニュートン挙動を付与し、すぐれた外見および金属塗料の
場合に高い金属効果を有する被覆を生じる被覆剤および支持体表面に多層塗膜を
製造する方法を提供することである。本発明のもう1つの課題は、任意の通常の
透明塗料を上塗りできる被覆剤を提供することである。
これにより、本発明の対象は、結合剤成分として水性ポリマー分散液を含有し
、
(i)C1〜C8−アルキル(メタ)アクリレートモノマー30〜60重量%、ビ
ニル芳香族モノマー30〜60重量%および(メタ)アクリル酸0.5〜10重
量%を基礎とするアクリレートポリマーおよび
(ii)C1〜C6−アルキル(メタ)アクリレートおよび(メタ)アクリル酸を
基礎とするアクリレートコポリマーである非会合作用するレオロジー安定剤、お
よび
(iii)架橋剤としてトリス(アルコキシカルボニルアミノ)トリアジンまた
はトリス(アルコキシカルボニルアミノ)トリアジンの混合物を含有する水性被
覆剤である。
意想外にも、本発明により、C1〜C6−アルキル(メタ)アクリレートおよび
(メタ)アクリル酸を基礎とするアクリレートコポリマーである非会合作用す
るレオロジー安定剤、および架橋剤としてトリス(アルコキシカルボニルアミノ
)トリアジンの組み合わせを使用することにより、金属効果の明らかな改良およ
び泥割れの減少を達成できる。本発明の塗料は、アクリレート/メラミンを基礎
とする1成分透明塗料、アクリレート/メラミン/ポリウレタンを基礎とする1
成分透明塗料、アクリレート/ポリウレタン2成分透明塗料および粉末透明塗料
のような通常の透明塗料を上塗りすることができる。
本発明の被覆剤は、架橋剤として、一般式:
(式中、RはC1〜C6−アルキル基、有利にはメチル基、エチル基、プロピル基
およびブチル基を表す)で表されるトリス(アルコキシカルボニルアミノ)トリ
アジンを含有する。同様に前記化合物の誘導体を使用することができる。有利に
は米国特許第5084541号明細書に記載されているようなトリス(アルコキ
シカルボニルアミノ)トリアジンを使用する。成分(iii)の架橋剤は全部の
被覆剤の固体含量に対して
5〜35重量%の量で、有利には10〜20重量%の量で含有されていてもよい
。
カルバメート基は、有利にはOH担体、立体的に可能なかぎり少なく傷害され
るヒドロキシル基と反応する。アミノ基はトリス(アルコキシカルボニルアミノ
)トリアジンと架橋することができない。その代わりにカルボアルコキシ基を分
離する。
本発明に使用される成分(i)のアクリレートポリマーは、C1〜C8−アルキ
ル(メタ)アクリレートモノマー単位として、線状および分枝鎖状の誘導体を含
有することができ、その際メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリ
レート、n−プロピル(メタ)アクリレートおよびイソプロピル(メタ)アクリ
レート、n−ブチル(メタ)アクリレートおよびイソブチル(メタ)アクリレー
トおよび2−エチルヘキシル(メタ)アクリレートが有利である。他のモノマー
として(メタ)アクリルアミドモノマーおよびその誘導体が含有されていてもよ
い。
成分(i)のアクリレートポリマー中にモノマー単位として存在するビニル芳
香族モノマーとして、例えばスチレン、α−アルキルスチレンおよびビニルトル
エンが挙げられる。
アクリレートポリマーは、技術水準から公知の方法、例えば乳化重合により製
造することができる。有利にはアクリレートポリマーを分散液の形で使用する。
製造工程中にモノマーと水の量比を、有利には生じる分散液が固体含量30〜6
0重量%、有利には35〜60重量%を有し、本発明の被覆剤の製造に直ちに使
用できるように調節する。特に適当なアクリレートポリマーは、Acronal
290D(BASF社、Ludwigshafen)の名称で水性分散液として
市販されている。
アクリレートポリマーの分散液を製造するために、乳化剤として、有利にはア
ニオン性乳化剤を単独でまたは他のものとの混合物で使用する。
アニオン性乳化剤の例は、アルキルフェノールまたはアルコールの硫酸半エス
テルのアルカリ金属塩、更にオキシエチル化アルキルフェノールまたはオキシエ
チル化アルコールの硫酸半エステルであり、有利には1モルあたりエチレンオキ
シド4〜5モルと反応させたノニルフェノール、アルキルスルホネートまたはア
リールスルホネートの硫酸半エステルのアルカリ金属塩、ラウリル硫酸ナトリウ
ム、ラウリルエトキシラート硫酸ナトリウムおよび炭素鎖が8〜20個の炭素原
子を有する第二級アルカンスルホン酸ナトリウムである。アニオン性乳化剤の量
はモノマーの量に対して0.1〜5.0重量%、有利には0.5〜3.0重量%であ
る。更に水性分散液の安定性を高めるために、付加的にエトキシル化アルキルフ
ェノールまたは脂肪アルコールの種類の非イオン性乳化剤、例えばノニルフェノ
ール1モルとエチレンオキシド4〜30モルの付加生成物をアニオン性乳化剤と
の混合物に使用することができる。
アクリレートポリマーのガラス転移温度は、有利には15〜35℃、特に有利
には20〜25℃である。
本発明により使用されるアクリレートポリマーは有利には数平均分子量(標準
としてポリスチレンを用いるゲル浸透クロマトグラフィーにより決定)2000
00〜2000000、有利には300000〜1500000を有する。
本発明による被覆剤中にアクリレートポリマーは本発明の被覆剤のそれそれの
使用目的に従った量で含有される。それぞれの使用目的に適した量を、当業者は
簡単な予備試験により求めることができる。本発明により、アクリレートポリマ
ーが本発明の被覆剤中に、固体含量に対して1〜50重量%、有利には2〜45
重量%、特に4〜40重量%含有されている場合が有利である。
被覆剤中のレオロジー安定剤成分(ii)として、非会合性に作用する基を有
する本発明のアクリレートコポリマーを使用し、これはモノマー単位として(C1
〜C6)−アルキル(メタ)アクリレートおよび(メタ)アクリル酸を含有する
。有利なコポリマーはモノマー単位として(メタ)アクリル酸および少なくとも
2個の異なる(C1〜C6)−アルキル(メタ)アクリ
レートモノマーを含有する。コポリマー中に(メタ)アクリル酸は全部のコポリ
マーの量に対して有利には40〜60重量%、特に有利には46〜55重量%の
量で存在する。第一の(C1〜C6)−アルキル(メタ)アクリレートモノマーは
、有利には30〜50重量%、特に36〜46重量%の量で、および第二の(メ
タ)アクリレートポリマーは、有利には1〜10重量%、特に2〜8重量%の量
で、それぞれ全部のコポリマーの量に対して含有されている。レオロジー助剤は
下塗り被覆組成物に、特に使用される通常のアルカリ性のpH値において所望の
粘度を付与するべきである。特に有利なレオロジー安定剤は、分散液として存在
する場合に、きわめて流動しやすく、中性または塩基性のpH値で濃縮される。
アクリレートコポリマーは好ましくは製造した分散液として使用する。乳化剤と
してこの種の分散液は、有利には脂肪アルコールアルコキシラート、特にC8〜
C22−脂肪アルコールエトキシラートを含有する。特に適したアクリレートコポ
リマー分散液はViscalex HV 30(Allied Corpora
tion、英国)の名称で市販されている。
レオロジー安定剤は本発明の被覆剤中に、固体含量に対して有利には0.3〜
5.0重量%、特に約0.5〜1.5重量%の量で含有される。一般にはレオロジ
ー安定剤を濃度5〜45重量%、有利には7〜35重
量%を有する分散液として使用する。
本発明の被覆剤はイオン性層状珪酸塩、キサンタンガム、ジ尿素化合物、ポリ
ウレタン増粘剤、ベントナイト、ワックスおよびワックスコポリマーのような更
に他のレオロジー助剤を含有してもよい。
補助結合剤として、本発明の被覆剤は、常用のグリシジル化合物、例えばグリ
シジルアクリレートまたはグリシジルメタクリレートのようなエポキシ官能性お
よび/またはカルボキシ官能性成分を含有してもよい。カルボキシ官能性架橋剤
として、例えばカルボン酸、特に分子中に3〜20個の炭素原子を有する飽和の
、直鎖の脂肪族ジカルボン酸が適しており、その際ドデカン−1、12−ジ酸が
有利に使用される。
他の補助結合剤としてポリビニルアルコールを使用することができる。10重
量%まで、有利には1〜5重量%の量でポリビニルアルコールを添加することに
より、下塗り被覆組成物の上に被覆される上塗り被覆組成物との相容性を改良で
きることが判明した。ポリビニルアルコールは溶剤反発作用し、従って上塗り被
覆組成物中に可能な限り含有される溶剤または他の成分がポリビニルアルコール
の反発作用により下塗り被覆組成物に浸入せず、色が変化することがない。
他の架橋剤として、遊離OH基と反応することができるメラミン樹脂のような
塗料の分野で公知の架橋剤が使用できる。
本発明の被覆剤は前記のポリマーの他に更に他の相溶性の、水で希釈可能な樹
脂、例えばアミノプラスト樹脂、ポリエステル、ポリウレタンおよびアクリル化
ポリウレタンおよびウレタン化アクリレート、特にヒドロキシル基を含有するも
のを含有してもよく、これらは添加剤として、特に本発明により使用すべき成分
(iii)の架橋成分として、決められた塗装技術特性、例えば付着の改良を達
成するために、または一般に顔料の磨砕樹脂として使用される。
補助結合剤および/または他の架橋剤は10重量%まで、特に0.5〜10重
量%の量で使用することができる。
本発明の被覆剤は一般に固体含量約15〜60重量%を有する。固体含量は被
覆組成物の使用目的とともに変動する。金属塗料に関しては、例えば有利には1
2〜25重量%である。単色塗料に関してはこれより高く、例えば14〜55重
量%である。
成分(i)および(ii)を中和するために、アンモニアおよび/またはアミ
ン(特にアルキルアミン)、アミノアルコールおよび環状アミン、例えばジエチ
ルアミンおよびトリエチルアミン、アミノメチルプロパノール、ジメチルエタノ
ールアミン、ジメチルアミノエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン、モ
ルホリン、N−アルキルモルホリンを使用することができる。中和のために易揮
発性アミンが有利である。
水性被覆剤はpH値6〜9、有利には7〜8.5に調節する。
本発明の被覆剤は有機溶剤を15重量%までの量で含有してもよい。有機溶剤
として、例えばナフタリン、ベンジンおよびアルコールが適している。本発明の
下塗り塗料は、他の液体成分として、アルキレングリコール、例えばエチレング
リコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、1、4−ブタンジオー
ル、1、6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコールおよび他のジオール、
例えばジメチロールシクロヘキサンを含有してもよい。
本発明の被覆剤は、顔料として自動車車体塗装に一般に使用される顔料、例え
ば効果顔料および有機および無機の着色顔料を含有してもよい。
適当な効果顔料の例は市販のアルミニウムブロンズ、ドイツ特許第36361
83号明細書によるクロム酸化アルミニウムブロンズ、市販の特殊鋼ブロンズお
よび他の常用の金属プレートおよび金属フレーク顔料および非金属性効果顔料、
例えば真珠光沢顔料または干渉顔料である。
適当な無機ベースの着色顔料の例は二酸化チタン、酸化鉄、カーボンブラック
等である。有機ベースの着色顔料の例はインダンスレンブルー、クロモフタルレ
ッド、イルガジンオレンジ、シコトランスイエロー、ヘリオゲングリーン等であ
る。
更に腐食防止顔料、例えば燐酸亜鉛が含有されていてもよい。
被覆剤は付加的に塗料化学の分野で常用の充填剤を含有してもよい。これには
珪酸、珪酸マグネシウムタルク、ベントン、二酸化チタンおよび硫酸バリウムが
挙げられる。
本発明の被覆剤中の顔料および充填剤の割合は全部で固体含量に対して3〜2
5重量%である。顔料は任意の方法で、例えば水性スラリーとしてまたはペース
トとして添加することができる。顔料は、例えば練磨型樹脂、例えば補助結合剤
、分散助剤または水とともに練磨することができる。単色塗料の場合は顔料を分
散助剤および水に懸濁することが有利である。アルミニウムまたはフレークを使
用する場合は、これを場合により溶剤および場合により水と湿潤材の混合物に懸
濁させるかまたは主要結合剤または他の補助結合剤に磨砕して溶かす。
成分(i)の量は使用される顔料に依存して変動してもよい。顔料が有機およ
び/または無機着色顔料である場合は、ポリマー分散液は有利には固体含量に対
して25〜50重量%の量で含有されている。顔料が効果顔料である場合は、ポ
リマー分散液は固体含量に対して有利には15〜30重量%の量で含有されてい
る。
被覆剤は、他の成分として、塗膜形成助剤を含有し
てもよい。塗膜形成助剤として、100℃より高い、有利には140℃より高い
沸点を有するジカルボン酸ジアルキルエステル、1、2−プロピレングリコール
、高沸点ベンジンおよびナフタリンが該当する。
被覆剤は場合により更にほかの助剤および添加剤を含有してもよい。このため
の例は触媒、助剤、消泡剤、分散助剤、湿潤剤、有利にはカルボキシ官能性分散
剤、酸化防止剤、UV吸収剤、ラジカル捕捉剤、流展剤、殺生物剤および/また
は水分保留剤である。
本発明のもう1つの対象は、支持体表面に多層塗膜を製造する方法である。
第一の実施態様においては、
(A)常用の充填剤を被覆した支持体表面に、塗膜形成剤として前記の被覆剤を
含有する水性被覆剤組成物を下塗り被覆組成物として被覆し、
(B)こうして得られた下塗り層に適当な透明な上塗り被覆組成物を被覆し、か
つ
(C)下塗り層を上塗り層と一緒に焼き付ける。
本発明の被覆剤は場合により充填層に被覆する前に更に、固体含量を調節する
ために水を、適用技術特性を調節するために溶剤またはレオロジー助剤を、およ
び場合によりpH値を調節するために塩基を添加してもよい。粘度がなお所望の
範囲に存在しない場合は、再びレオロジー安定剤(ii)または他の増粘剤を固
体含量に対して場合により0.001〜0.006重量
%の量で添加してもよい。
工程(A)で支持体に被覆された下塗り層に、本発明により工程(B)で適当
な透明な上塗り層を上塗りする。透明な上塗り層を被覆する前に被覆剤を有利に
は短時間、有利には1〜15分、特に4〜8分、60〜100℃、有利には70
〜85℃で蒸発する・蒸発時間は温度に依存し、広い範囲で調節できる。
工程(A)で得られた支持体を上塗り層を被覆する前に乾燥する場合に特に安
定な多層塗膜が得られ、従って十分な塗膜形成または架橋性が存在し、場合によ
り工程(B)で被覆された上塗り被覆組成物に含有される水および/または溶剤
が下塗り層に浸透することがない。
透明な上塗り被覆としてすべての通常の上塗り被覆を使用することができる。
有利には塗装化学の分野で使用される透明塗料、たとえば水または溶剤を基礎と
する透明塗料、粉末透明塗料、粉末スラリー状透明塗料、溶剤含有および水性2
成分透明塗料等が使用される。
透明な上塗り被覆を通常の技術水準で知られた方法により被覆することができ
る。
第二の実施態様においては、
(D)水性下塗り被覆組成物(X)を被覆した支持体表面に、塗膜形成剤として
前記のような水性ポリマー分散液を含有する水性下塗り被覆組成物(Y)を被覆
し、
(E)工程(D)で得られた組成物に適当な透明な上塗り被覆組成物を被覆し
(F)下塗り被覆組成物(X)および(Y)を上塗り被覆組成物と一緒に焼き付
けることにより、支持体表面に多層塗膜を製造する。
この実施態様においては、本発明の被覆剤を工程(D)で水性下塗り被覆組成
物(X)を被覆した支持体表面に被覆する。水性下塗り被覆組成物(X)として
、有利には(a)結合剤として水で希釈可能なポリウレタン樹脂を含有し、かつ
b)顔料および/または充填剤を含有し、顔料に対する結合剤の比が0.5:1
〜1.5:1である塗料層組成物を使用し、前記ポリウレタン樹脂は酸価10〜
60および数平均分子量4000〜25000を有し、aa)数平均分子量40
0〜5000を有するポリエステルポリオールおよび/またはポリエーテルポリ
オールまたはこれらのポリエステルポリオールおよび/またはポリエーテルポリ
オールの混合物、bb)ポリイソシアネートまたはポリイソシアネートの混合物
、cc)分子中に少なくとも1個のイソシアネートに対して反応性の基および少
なくとも1個のアニオン形成可能の基を有する化合物またはこれらの化合物の混
合物および場合によりdd)分子量40〜400を有するヒドロキシル基および
/またはアミノ基を含有する有機化合物またはこれら
の化合物の混合物を互いに反応さぜ、生じる反応生成物を少なくとも一部分中和
することにより製造可能である。
この組成物に関して、ポリエステルおよびアミノプラスト樹脂を有しない物理
的に乾燥するポリウレタン分散液を基礎とする塗料層組成物を製造する場合が特
に有利である。ポリウレタン樹脂および顔料のみからなる塗料の使用が充填層お
よび落石用中間支持体層としてとくにすぐれて使用可能である物質を生じること
が判明した、それというのもこの物質は機械的負荷、特に落石および衝突に対し
て予想外に安定である。
成分a)を成分aa)、bb)、cc)および場合によりdd)から当業者に
よく知られたポリウレタン化学の方法により製造することができる(例えば米国
特許第4719132号明細書、ドイツ特許第3628124号明細書、欧州特
許第89497号明細書、欧州特許第256540号明細書、WO87/038
29号明細書を参照)。成分aa)として飽和および不飽和のポリエステルポリ
オールおよび/またはポリエーテルポリオール、特に数平均分子量400〜50
00を有するポリエステルジオールおよび/またはポリエーテルジオールを使用
することができる。適当なポリエーテルジオールは、例えば一般式H(−O−(
CHR1)n−)mOHで表されるポリエーテルジオールであり、式中のR1は水素
または場
合により置換された低級アルキル基であり、nは2〜6、有利には3〜4であり
、mは2〜100、有利には5〜50である。例として直鎖または分枝のポリエ
ーテルジオール、例えばポリ(オキシエチレン)グリコール、ポリ(オキシプロ
ピレン)グリコールおよびポリ(オキシブチレン)グリコールが挙げられる。選
択されるポリエーテルジオールは過度の量のエーテル基を導入すべきでない、そ
れというのもそうでなければ形成されるポリマーが水中で膨張する。有利なポリ
エーテルジオールは分子量範囲Mn400〜3000のポリ(オキシプロピレン
)グリコールである。
ポリエステルジオールは有機ジカルボン酸またはその無水物を有機ジオールで
エステル化することにより製造するかまたはヒドロキシカルボン酸またはラクト
ンから誘導される。分枝のポリエステルポリオールを製造するために、少ない範
囲で高い原子価を有するポリオールまたはポリカルボン酸を使用することができ
る。ジカルボン酸およびジオールは直鎖または分枝の脂肪族、脂環式または芳香
族のジカルボン酸またはジオールであってもよい。
ポリエステルを製造するために使用されるジオールは例えばアルキレングリコ
ール、例えばエチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール
、1、4−ブタンジオール、1、6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコー
ルおよび他のジオール、例
えばジメチロールシクロヘキサンからなる。しかしながら少量のポリオール、例
えばトリメチロールプロパン、グリセリン、ペンタエリスリットを添加してもよ
い。ポリエステルの酸成分は第一に分子中に2〜30個、有利には4〜18個の
炭素原子を有する低分子ジカルボン酸またはその無水物からなる。適当な酸は例
えばo−フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、テトラヒドロフタル酸、シク
ロヘキサンジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、
マレイン酸、フマル酸、グルタル酸、ヘキサクロロヘプタンジカルボン酸、テト
ラクロロフタル酸および/または二量化脂肪酸である。これらの酸の代わりに酸
の無水物を、これが存在するかぎり使用してもよい。ポリエステルポリオールを
形成する際に少量の3個以上のカルボキシル基を有するカルボン酸、例えばトリ
メリット酸無水物または不飽和脂肪酸への無水マレイン酸のアダクトが存在して
もよい。
ラクトンとジオールの反応により得られるポリエステルジオールを使用するこ
とができる。これは末端ヒドロキシル基および式(−CO−(CHR2)n−CH2
−O)の繰り返しのポリエステル成分の存在により特徴づけられる。この場合
にnは有利には4〜6であり、置換基R2は水素、アルキル基、シクロアルキル
基またはアルコキシ基である。
置換基は18個までの炭素原子を有してもよい。こ
のための例はヒドロキシカプロン酸、ヒドロキシ酪酸、ヒドロキシデカン酸およ
び/またはヒドロキシステアリン酸である。
ポリエステルジオールを製造するために、nが4の値を有し、すべてのR置換
基が水素である非置換のε−カプロラクトンが有利である。ラクトンとの反応を
低分子のポリオール、例えばエチレングリコール、1、3−プロパンジオール、
1、4−ブタンジオール、ジメチロールシクロヘキサンにより開始する。しかし
ながら他の反応成分、例えばエチレンジアミン、アルキルジアルカノールアミン
または尿素をカプロラクトンと反応させてもよい。
高分子ジオールとして、例えばε−カプロラクタムを低分子ジオールと反応す
ることにより製造されるポリラクタムジオールも適している。
成分bb)として脂肪族および/または脂環式および/または芳香族ポリイソ
シアネートを使用することができる。芳香族ポリイソシアネートの例としてフェ
ニレンジイソシアネート、トルイレンジイソシアネート、キシリレンジイソシア
ネート、ビフェニレンジイソシアネート、ナフチレンジイソシアネートまたはジ
フェニルメタンジイソシアネートが挙げられる。
紫外線に対する良好な安定性により(シクロ)脂肪族ポリイソシアネートは少
ない黄変傾向を有する生成物を生じる。このための例はイソホロンジイソシアネ
ート、シクロペンチレンジイソシアネートおよび芳香族ジイソシアネートの水素
化生成物、例えばシクロヘキシレンジイソシアネート、メチルシクロヘキシレン
ジイソシアネート、およびジシクロヘキシルメタンジイソシアネートである。脂
肪族ジイソシアネートは式OCN−(CR3 2)r−NCOで表される化合物であ
り、式中のrは2〜20、特に6〜8の整数であり、R3は同じかまたは異なっ
ていてもよく、水素または1〜8個、有利には1〜2個の炭素原子を有する低級
アルキル基を表す。このための例は、トリメチレンジイソシアネート、テトラメ
チレンジイソシアネート、ペンタメ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、プロピレンジイソシアネート、エチルエチレンジイソシアネー
ト、ジメチルエチレンジイソシアネート、メチルトリメチレンジイソシアネート
、およびトリメチルヘキサンジイソシアネートである。ジイソシアネートとして
イソホロンジイソシアネートおよびジシクロヘキシルメタンジイソシアネートが
特に有利である。
成分bb)はポリイソシアネートの官能価に関して架橋したポリウレタン樹脂
が得られないように構成されなければならない。成分bb)はジイソシアネート
の他に2以上の官能価を有するポリイソシアネート成分、例えばトリイソシアネ
ートを含有してもよい。トリイソシアネートとしてジイソシアネートの三量化ま
たはオリゴマー化によりまたはジイソシアネートと多官能性のOH基またはNH
基を含有する化合物との反応により生じる生成物が有利である。これには、例え
ばヘキサメチレンジイソシアネートおよび水のビウレット、ヘキサメチレンジイ
ソシアネートのイソシアヌレートまたはトリメチロールプロパンへのイソホロン
ジイソシアネートのアダクトが属する。平均官能価を場合によりモノイソシアネ
ートの添加により低下することができる。この連鎖停止モノイソシアネートの例
はフェニルイソシアネート、シクロヘキシルイソシアネートおよびステアリルイ
ソシアネートである。
使用されるポリウレタン樹脂の水希釈可能性を保証するために、ポリウレタン
分子にアニオン形成可能な基を導入しなければならない。アニオン形成可能な基
は中和後にポリウレタン樹脂が水中に安定に分散できることを配慮する。ポリウ
レタン樹脂a)は酸価10〜60、有利には20〜35を有するべきである。酸
価からポリウレタン分子に導入されるべきアニオン形成可能な基の量を計算する
ことができる。
ポリウレタン分子へのアニオン形成可能な基の導入は、ポリウレタン分子に、
分子中にイソシアネート基に対して反応性の少なくとも1個の基および少なくと
も1個のアニオン形成可能な基を含有する化合物cc)を導入することにより行
う。
成分cc)として有利には分子中にイソシアネート
基に対して反応性の2個の基を有する化合物を使用する。適当なイソシアネート
基に対して反応性の基は特にヒドロキシル基および第一級および/または第二級
アミノ基である。適当なアニオン形成可能な基はカルボキシル基、スルホン酸基
および/またはホスホン酸基であり、カルボキシル基が有利である。成分cc)
として、例えばα位の炭素原子に2個の置換基を有するアルカン酸を使用しても
よい。置換基はヒドロキシル基、アルキル基または有利にはアルキロール基であ
ってもよい。このアルカン酸は分子中に少なくとも1個の、一般には1〜3個の
カルボキシル基を有する。これは2個から約25個までの、有利には3〜10個
の炭素原子を有する。成分cc)の例は、ジヒドロキシプロピオン酸、ジヒドロ
キシコハク酸およびジヒドロキシ安息香酸である。アルカン酸の特に有利な基は
一般式R4−C(CH2OH)2COOHで表されるα、α−ジメチロールアルカ
ン酸であり、式中のR4は水素原子または約20個までの炭素原子を有するアル
キル基を表す。
これらの化合物の例は、2,2−ジメチロール酢酸、2,2−ジメチロールプロ
ピオン酸、2,2−ジメチロール酪酸、および2,2−ジメチロールペンタン酸で
ある。特に有利なジヒドロキシアルカン酸は2、2−ジメチロールプロピオン酸
である。アミノ基含有化合物は、例えばα,δ−ジアミノバレリアン酸、3,4
−ジアミノ安息香酸、2,4−ジアミノトルエンスルホン酸および2,4−ジアミ
ノジフェニルエーテルスルホン酸である。
有利に使用されるポリウレタン樹脂a)は場合により分子量40〜400を有
するヒドロキシル基および/またはアミノ基を有する有機化合物またはこの化合
物からなる混合物を併用して製造することができる(成分dd))。成分dd)
の使用はポリウレタン樹脂の分子量の増加を生じる。成分dd)として例えば分
子1個あたり20個までの炭素原子を有するポリオール、例えばエチレングリコ
ール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1、2−プロパンジオ
ール、1、3−プロパンジオール、1、4−ブタンジオール、1、2−ブチレン
グリコール、1、6−ヘキサンジオール、トリメチロールプロパン、ヒマシ油ま
たは水素化ヒマシ油、ジ−トリメチロールプロパンエーテル、ペンタエリスリッ
ト、1、2−シクロヘキサンジオール、1、4−シクロヘキサンジメタノール、
ビスフェノールA、ビスフェノールF、ネオペンチルグリコール、ヒドロキシピ
バリン酸ネオペンチルグリコールエステル、ヒドロキシエチル化またはヒドロキ
シプロピル化ビスフェノールA、水素化ビスフェノールAおよびこれらの混合物
を使用することができる。
ポリオールは使用される成分aa)およびdd)の量に対して一般に30重量
%まで、有利には2〜20
重量%の量で使用する。成分dd)として第一級および/または第二級アミノ基
を有するジアミンおよび/またはポリアミンを使用することができる。ポリアミ
ンは主に1〜40個、有利には約2から15個までの炭素原子を有するアルキレ
ンポリアミンである。これはイソシアネート基と反応性の水素原子を有しない置
換基を有してもよい。例としては直鎖または分枝の脂肪族、脂環式または芳香族
の構造を有し、少なくとも2個の第一級アミノ基を有するポリアミンである。ジ
アミンとして、ヒドラジン、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、1、4−
ブチレンジアミン、ピペラジン、1、4−シクロヘキシルジメチルアミン、1、
6−ヘキサメチレンジアミン、トリメチルヘキサメチレンジアミン、メチレンジ
アミン、イソホロンジアミン、4、4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、お
よびアミノエヂルエタノールアミンが挙げられる。有利なジアミンはヒドラジン
、アルキルジアミン、シクロアルキルジアミン、例えばプロピレンジアミンおよ
び1−アミノ−3−アミノメチル−2,5,5−トリメチルシクロヘキサンであ
る。成分dd)として分子中に2個以上のアミノ基を有するポリアミンを使用す
ることができる。しかしながらこの場合に例えばモノアミンを併用することによ
り、架橋したポリウレタン樹脂が得られないことに配慮しなければならない。こ
れらの使用可能なポリアミンはジエチレントリアミン
、トリエチレンテトラミン、ジピロピレントリアミンおよびジブチレントリアミ
ンである。モノアミンの例としてエチルヘキシルアミンが挙げられる。
成分a)の製造は技術水準に属し、例えば米国特許第4719132号明細書
、ドイツ特許第3628124号明細書、欧州特許第89497号明細書、欧州
特許第256540号明細書およびWO87/03829号明細書に記載されて
いる。
成分a)を中和するために、アンモニアおよび/またはアミン(特にアルキル
アミン)、アミノアルコールおよび環状アミン、例えばジエチルアミンおよびト
リエチルアミン、ジメチルアミノエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン
、モルホリン、N−アルキルモルホリンを使用してもよい。中和のために易揮発
性のアミンが有利である。
前記種類の適当なポリウレタンの例はBASF Coating社またはBA
SF社から商標名Parocryl(R)、特にAW51.6およびVP856
604の種類で市販されているポリエステルウレタンである。
特に結合剤と顔料もしくは充填剤との重量比を守ることが重要である。これは
有利には0.5:1〜1.5:1である。0.6:1〜1.2:1の範囲が有利であ
る。
顔料もしくは充填剤としてタルクが有利である。顔
料および充填剤の全部の量中のこの成分の割合は20〜80重量%である。30
〜70重量%の範囲が有利である。
場合により少量のアミノプラストを添加することが可能である。これは下塗り
被覆組成物(i)の全部の量に対して10重量%より多くならないようにする。
5重量%未満で残ることが更によい。この種の樹脂は当業者によく知られており
、多くの会社から販売製品として提供される。アミノプラスト樹脂はアルデヒド
、特にホルムアルデヒドと、例えば尿素、メラミン、グアナミンおよびベンゾグ
アナミンからなる縮合生成物である。アミノプラスト樹脂はアルコール基、有利
にはメチロール基を有し、これは一般に部分的にまたは完全にアルコールでエー
テル化されている。有利には水で希釈可能なアミノプラスト樹脂、特に水で希釈
可能なメラミン−ホルムアルデヒド樹脂を使用する。
ポリイソシアネート架橋剤が同様に被覆組成物(X)のための塗料被覆組成物
中に含有されていてもよい。その割合は一般的に30重量%末満、有利には10
重量%未満である。架橋剤の反応性は一般に130℃より低い。
前記の被覆組成物(X)の使用は技術水準による匹敵する物質よりかなり少な
い層厚を可能にする。これは広くは35μm未満であり、一般には15μm未満
である。この少ない層厚にもかかわらず35μm以上
の層厚に相当する落石に対する安定性が達成される。
下塗り被覆組成物(X)上に、場合により約70℃で予め乾燥後、本発明の被
覆剤を含有する下塗り被覆組成物(Y)を被覆し、引き続き透明な上塗り被覆を
被覆することができる。こうして得られた塗膜を、引き続き自体公知の方法で有
利には130〜160℃の温度で焼き付ける。下塗り被覆組成物(Y)の色に下
塗り被覆組成物(X)の色を合わせる際に、品質の損失を生じることなく層厚を
更に減少することが可能である・
前記の下塗り被覆組成物(X)は前記の物質のほかに塗料工業で知られている
すべての助剤および添加剤、たとえば下塗り被覆組成物(Y)に使用すべき本発
明の被覆剤のために記載されているような物質を含有してもよい。
下塗り被覆組成物(X)を被覆後、下塗り被覆組成物(Y)を公知の方法で、
例えば噴霧、塗布、浸漬、流し込み、刷毛塗りまたは圧延により、支持体、例え
ば金属、プラスチック、木材またはガラスに塗布する。
下塗り被覆組成物(Y)に、場合により被覆組成物(X)を被覆する前に、固
体含量を調節するために水を、適用技術特性を調節するために溶剤またはレオロ
ジー助剤を、および場合によりpHを調節するために塩基を添加してもよい。粘
度がなお所望の範囲に存在
しない場合は、新たに成分(ii)のレオロジー安定剤またはほかの増粘剤を、
場合により固体含量に対して0.01〜0.06重量%の量で添加してもよい。
工程(E)での透明な上塗り被覆の塗布は前記工程(C)に関するのと同じ方
法で行う。透明な上塗り被覆として技術水準で知られている透明塗料、例えばア
クリレート樹脂/メラミン樹脂を基礎とする1成分透明塗料、アクリレート樹脂
/メラミン樹脂/ポリウレタン樹脂を基礎とする1成分透明塗料、アクリレート
樹脂/ポリウレタン樹脂を基礎とする2成分透明塗料および粉末透明塗料を使用
することができる。
例
例1(本発明による)
A基本塗料
A1.反応容器に水14重量部およびブチルグリコール2重量部を入れた。撹拌
下でAcronal(R)290D(水性分散液、固体含量50.0%)20重
量部を添加した。
A2.A1で得られる混合物に水12重量部およびViscalex(R)HV
30(固体含量30.6%)2重量部からなる混合物を徐々に添加した。
A3.別の混合機中でアルミニウムフレーク5重量部およびブチルグリコール7
重量部からなる混合物を円滑に撹拌した。
激しく撹拌してA3で得られるアルミニウムスラリ
ーを少量ずつA2で得られる混合物に添加した。
得られる混合物のpH値をジメチルエタノールアミン(DMEA)を用いて7
.5に調節した。
B架橋剤塗料
トリス(メトキシ、ブトキシ(40:60)カルボニルアミノ)トリアジン(
固体含量50%、n−ブタノールに溶解した)6重量部をParocryl(R
)AW51.6(ポリエステルウレタン樹脂、固体含量42%、水に溶解した、
BASF社の市販の製品)15重量部および水10重量部と混合した。
AおよびBで得られる混合物を互いに混合した。得られる混合物の粘度を水2
7重量部およびViscalex(R)HV30(固体含量30.6%)0.3重
量部を用いて80mPas/1000秒-1に調節し、DMEAを用いてpH値を
7.5に調節した。
製造した塗料は固体含量21.9%を有した。
例2(比較例)
A基本塗料
例1に記載されたと同様に基本塗料を製造した。
B.架橋剤塗料
Melamin Cymel(R)327(Cytec社の市販の製品)3重
量部をParocryl(R)AW51.6(ポリエステルウレタン樹脂、固体
含量42%、水に溶解した、BASF Coating社またはBASF社の市
販の製品)15重量部およ
び水10重量部と混合した。
AおよびBで得られる組成物を互いに混合した。得られた組成物の粘度を水2
6.7重量部およびViscalex(R)HV30(固体含量30.6%)0.
3重量部を用いて80mPas/1000秒-1に調節し、DMEAを用いてpH
値を7.5に調節した。
製造した塗料は固体含量21.95%を有した。
例1および2で製造した塗料を、静電塗装を用いて、層厚15μmを有する、
空気乾燥し、着色した、水を基礎とする塗料を被覆したプラスチック支持体に塗
布した。引き続き静電塗装を用いて、層厚45μmを有する水性粉末透明スラリ
ーを塗布した。50℃で10分間にわたり予め乾燥した後に層を150℃で一緒
に焼き付けた。
例1による下塗り塗料を用いて製造した塗料は良好に延びる滑らかな光沢のあ
る塗膜を示したが、例2による塗料の場合は泥割れを生じた。例2により製造し
た塗料は亀裂のパターンを示す塗膜を生じた。亀裂により生じる幾何学形状はエ
ッジ長さ20mm±10を有した。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 クルト ヴェンデル
ドイツ連邦共和国 ルートヴィッヒスハー
フェン ヴェーラーシュトラーセ 26
(72)発明者 フーベルト バウムガルト
ドイツ連邦共和国 ミュンスター ランゲ
クーレ 16
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1. 結合剤成分として水性ポリマー分散液を含有し、 (i)C1〜C8−アルキル(メタ)アクリレートモノマー30〜60重量%、ビ ニル芳香族モノマー30〜60重量%および(メタ)アクリル酸0.5〜10重 量%を基礎とするアクリレートポリマーおよび (ii)C1〜C6−アルキル(メタ)アクリレートおよび(メタ)アクリル酸を 基礎とするアクリレートコポリマーである非会合作用するレオロジー安定剤、お よび (iii)架橋剤としてトリス(アルコキシカルボニルアミノ)トリアジンまた はトリス(アルコキシカルボニルアミノ)トリアジンの混合物を含有する被覆剤 。 2. 全部の被覆剤の固体含量に対して架橋剤が5〜35重量%の量で含有されて いる請求項1記載の被覆剤。 3. 成分(ii)が固体含量5〜45重量%、有利には7.0〜35重量%を有 するアクリレート分散液である請求項1または2記載の被覆剤。 4. 成分(i)のC1〜C8−アルキル(メタ)アクリレートモノマーとしてメチ ル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)ア クリレートおよび2−エチルヘキシル(メタ)アクリレートを使用する請求項1 から3までのいずれか1項記載の被覆剤。 5. ビニル芳香族モノマーとしてスチレン、α−アルキルスチレンおよびビニル トルエンを使用する請求項1から4までのいずれか1項記載の被覆剤。 6. 成分(ii)のアクリレートコポリマーがモノマー単位として(メタ)アク リル酸および少なくとも2個の異なるアクリレートモノマーを含有し、この場合 に(メタ)アクリル酸が有利には全部のコポリマーの量に対して40〜60重量 %、特に有利には46〜55重量%の量で含有されており、第一のC1〜C6−ア ルキル(メタ)アクリレートモノマーが有利には30〜50重量%、特に36〜 46重量%、第二の(メタ)アクリレートモノマーが有利には1〜10重量%、 特に2〜8重量%の量でそれぞれ全部のコポリマーの量に対して含有されている 請求項1から5までのいずれか1項記載の被覆剤。 7. 支持体表面に多層塗膜を製造する方法において、 (A)常用の充填剤を被覆した支持体表面に、塗膜形成剤として請求項1記載の 水性ポリマー分散液を含有する水性被覆剤組成物を下塗り被覆組成物として被覆 し、 (B)こうして得られた下塗り層に適当な透明な上塗り被覆組成物を被覆し、か つ (C)下塗り層を上塗り層と一緒に焼き付けることを特徴とする支持体表面に多 層塗膜を製造する方法。 8. 支持体表面に多層塗膜を製造する方法において、 (D)水性下塗り被覆組成物(X)を被覆した支持体表面に、塗膜形成剤として 請求項1記載の水性ポリマー分散液を含有する水性下塗り被覆組成物(Y)を被 覆し、 (E)工程(D)で得られた組成物に適当な透明な上塗り被覆組成物を被覆し、 かつ (F)下塗り被覆組成物(X)および(Y)を上塗り被覆組成物と一緒に焼き付 けることを特徴とする、支持体表面に多層塗膜を製造する方法。 9. 上塗り被覆組成物としてアクリレート樹脂/メラミン樹脂を基礎とする1成 分透明塗料、アクリレート樹脂/メラミン樹脂/ポリウレタン樹脂を基礎とする 1成分透明塗料、アクリレート樹脂/ポリウレタン樹脂を基礎とする2成分透明 塗料、および粉末透明塗料の群からなる透明塗料を被覆する請求項7または8記 載の方法。
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