JP2002322429A - 流動改変剤を有するコーティング組成物および流動改変剤および複層コーティング - Google Patents

流動改変剤を有するコーティング組成物および流動改変剤および複層コーティング

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Abstract

(57)【要約】 【課題】良好な外観およびコーティング間接着性を維持
しつつ、他の類似のコーティング組成物との相溶性を改
良したコーティング組成物を提供すること。 【解決手段】以下を有する、硬化可能コーティング組成
物: (A)硬化可能コーティング組成物の固形分重量を基準
にして、80〜99.99重量%の少なくとも1種の液
状または粒子状フィルム形成樹脂材料、および(B)硬
化可能コーティング組成物の総樹脂固形分重量を基準に
して、約0.01〜10重量%の流動改変剤。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、流動改変剤を含有
する硬化可能な液状または粉体コーティング組成物、お
よびこのようなポリマー流動改変剤、およびこの硬化可
能コーティング組成物を硬化状態で有する複層コーティ
ングに関する。
【0002】
【従来の技術】流動もしくは表面改変剤または制御剤ま
たは添加剤は、コーティング産業において、コーティン
グ組成物の界面張力および表面張力の勾配を制御するの
に使用されている。低汚染タイプのコーティング(例え
ば、水媒介コーティング、粉体コーティング、およびあ
る範囲までの高固形分コーティング)は、コーティング
フィルムの水平化を制御するために、流動改変剤を使用
する。典型的な粉体コーティング組成物は、そのレオロ
ジーを高めるために、またはへこみ(craterin
g)を抑制し、そしてみかん皮的特性を少なくして平滑
で良好な外観のコーティングを得るために、流動改変剤
を含有する。一般的な流動改変剤には、以下が挙げられ
る:アクリル類(例えば、ポリ(2−エチルヘキシルア
クリレート)、ポリ(ラウリルアクリレート)、ポリ
(ブチルアクリレート)、ポリ(エチルアクリレート−
2−エチルヘキシルアクリレート)、ポリ(ラウリルメ
タクリレート)など)(このことに関して、Laban
aらの米国特許第3,787,340号を参照せよ)。
他の有用な流動添加剤には、ケイ素含有ポリマーおよび
フッ素化ポリマー(例えば、ポリエチレングリコールま
たはポリプロピレングリコールおよびフッ素化脂肪酸の
エステル)が挙げられる。
【0003】金属基材およびプラスチック基材用の複層
コーティング物(例えば、自動車用途のためのもの)に
使用されるコーティング組成物は、多くの性能必要条件
(これは、前後のコーティング層および塗布方法および
コーティングの化学的性質に依存して、変更され得る)
を満たさなければならない。例えば、クリヤーコーティ
ングとして粉体コーティング組成物を使用する自動車製
造業者は、異なる原料の種々の粉体クリヤーコーティン
グの間において、一定の相溶性を必要としている。相溶
性に乏しいと、結果として、製造組立ラインで次に塗布
された粉体クリヤーコーティングが、そのラインで先に
塗布された粉体クリヤーコーティングの成分に由来の欠
陥を有することになり得る。このような成分は、引き続
いて塗布されたコーティングにおいて不純物として作用
し得、不純物は、このコーティング組成物における表面
張力の勾配を変えて、へこみの欠陥を生じ得る。
【0004】また、基材上の複層コーティングでは、コ
ーティング間接着性、およびある用途では、再コーティ
ング性が、へこみの程度を少なくするための粉体コーテ
ィングの改変により、悪影響を受け得る。プライマーサ
ーフェーサーまたはチップガードプライマーとしてまた
はベースコート/クリヤーコートの複合コーティング
(これは、典型的な仕上げコーティング組成物でトップ
コートされる)に塗布される粉体コーティング物につい
ては、前記タイプの流動制御剤の存在は、このトップコ
ートと粉体プライマーサーフェーサーとの間のコーティ
ング間接着性に悪影響を与え得る。
【0005】さらに、粉体コーティングは、しばしば、
チップコートプライマーとして、未硬化の脱水電着コー
ティング上に塗布される(例えば、米国特許第4,80
4,581号を参照せよ)。このような用途では、チッ
プガードプライマーは、通常、石はね(stone c
hipping)を受ける領域(すなわち、ロッカーパ
ネルおよび脚室)において、この電着コーティングの一
部に塗布されるにすぎない。この複合コーティングは、
1段階で共に硬化され、そして通常の仕上げコーティン
グでトップコートされる。チップガードプライマーを、
脱水した未硬化電着プライマーの一部にのみ塗布する際
には、コーティングされるべき領域以外の領域におい
て、粉体コーティング組成物が電着プライマーと接触す
るオーバースプレー領域が存在する。チップガードプラ
イマーが通常の流動制御添加剤(例えば、上記のもの)
を含有するとき、しばしば、この電着プライマーの著し
いへこみが生じる。粉体コーティングの他の用途では、
再コーティング性、すなわち、硬化した粉体コーティン
グと次のコーティング層との間の良好な再コーティング
接着性が必要であり、その結果、工業用部品の輸送およ
び移動中に起こり得る僅かな欠陥または僅かな損傷が訂
正され得る。残念なことに、一般的な流動改変剤を含有
する粉体コーティングは、へこみ耐性に乏しいことが分
かった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、良好
な外観およびコーティング間接着性を維持しつつ、他の
類似のコーティング組成物との相溶性を改良したコーテ
ィング組成物を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、硬化可
能コーティング組成物は、以下を有する: (A)硬化可能コーティング組成物の固形分重量を基準
にして、80〜99.99重量%の少なくとも1種の液
状または粒子状フィルム形成樹脂材料、および(B)硬
化可能コーティング組成物の総樹脂固形分重量を基準に
して、約0.01〜10重量%の流動改変剤。
【0008】流動改変剤または流動制御剤は、重合可能
なエチレン性不飽和モノマーから付加重合したコポリマ
ーである。このコポリマーの重合可能なエチレン性不飽
和モノマーの重量を基準にして、約40〜99重量%
は、そのアルキル基中に1個〜20個の炭素原子を含有
する少なくとも1種のアクリル酸アルキルまたはメタク
リル酸アルキルに由来し、これは、非アミン、非ヒドロ
キシルおよび非酸官能性である。また、コポリマーに
は、少なくとも1種の官能性の重合可能なエチレン性不
飽和モノマーが、コポリマー用の重合可能なエチレン性
不飽和モノマーの重量を基準にして、約2〜50重量%
の量で重合されている。官能性モノマーは、以下から選
択される: (1)コポリマー中の固形分100重量%に対して、コ
ポリマーが約2〜約25の範囲のアミン価を有するのに
効果的な量のアミノ官能性アクリレートおよびメタクリ
レートであって、単独で存在するか、またはこのコポリ
マーのヒドロキシル価が100までとなるのに効果的な
量の1種またはそれ以上のヒドロキシル官能性モノマー
(例えば、アクリル酸ヒドロキシアルキルおよび/また
はメタクリル酸ヒドロキシアルキルおよび/またはポリ
カプロラクトンポリオールモノマー)と共に存在してい
るもの、および(2)コポリマーに10〜30の範囲の
酸価を与えるのに効果的な量の酸官能性アクリレートお
よびメタクリレートであって、これは、単独で、または
このコポリマーに約100までのヒドロキシル価を与え
るのに効果的な量の1種またはそれ以上のヒドロキシル
官能性モノマー(例えば、アクリル酸ヒドロキシアルキ
ルおよび/またはメタクリル酸ヒドロキシアルキルおよ
び/またはポリカプロラクトンポリオールモノマー)と
共に存在している。
【0009】コポリマー流動改変剤のモノマーに対する
前記重量%および効果的な量は、(1)および(2)の
コモノマーおよび任意の追加のモノマーを含めたコポリ
マーの全モノマーの重量%を基準にしている。1種また
はそれ以上の特定の官能性モノマー(1)または(2)
の重量%は、重合可能なエチレン性不飽和モノマーの重
量を基準にして約5〜50重量%の官能性モノマーに、
前記範囲内の量を与える。示された値は、ゼロ以外の値
については、ある程度低い値も使用され得、また、この
範囲の上方領域の値について、ある程度高い値が使用さ
れ得て、この範囲内の値と類似の結果が得られるという
点で、おおよその値である。前記の効果的な量の全て
は、コポリマーの固形分100%を基準にしている。追
加成分の存在なしでは、成分(A)および(B)の量
(重量%)は、この硬化可能組成物の固形分100%に
等しいが、または本明細書中に記載される追加成分が含
まれていてもよい。
【0010】硬化可能コーティング組成物が、硬化可能
な粒子状樹脂材料を有する熱硬化性粉体コーティング物
であって、ここで、粉体コーティングがクリヤーコート
として複層コーティングに使用されるとき、コポリマー
流動制御剤は、コーティング間接着性に悪影響を与えな
い。フィルム形成樹脂材料および流動制御剤を有するコ
ーティング組成物が液状のとき、キャリアーを使用して
もよい。キャリアーは、コーティング組成物を、溶媒媒
介または水媒介コーティング組成物にすることができ
る。また、コーティング組成物に通常見られる他の追加
成分は、当業者が通常使用する量で存在できる。他の追
加成分およびフィルム形成樹脂材料のこれらの量は、硬
化可能コーティング組成物に、この固形分のほとんどを
与える。
【0011】本発明の他の局面は、ベースコート/クリ
ヤーコート組成の複層コーティング組成物であり、ここ
で、本発明の硬化可能コーティング物は、キャリアーな
しで粉体コーティング物としてか、またはキャリアーを
有して液状コーティング組成物としてのいずれかで、ベ
ースコートとして顔料着色形態で、またはクリヤーコー
トとして非顔料着色形態で使用されている。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明のコーティング組成物の硬
化可能な液状または固体状のフィルム形成樹脂材料は、
溶媒媒介コーティング、水媒介コーティングおよび粉体
コーティングを含めた硬化可能コーティング組成物で有
用な当業者に公知の任意のポリマーであり得る。水媒介
コーティングには、水希釈可能なものが含まれ、この場
合、結合剤は、水または水/溶媒ブレンド中の分子分散
溶液か、または分散体または乳濁液形態の結合剤かのい
ずれかである。「フィルム形成」との用語は、樹脂材料
が、室温または高温で硬化すると、少なくとも水平表面
において、自己支持連続フィルムを形成することを意味
し、そして、ポリマー乳濁液、分散体、懸濁液または溶
液中に存在するいずれかの溶媒またはキャリアーを取り
除くと、合体して、少なくとも水平表面においてフィル
ムを形成でき、連続フィルムに硬化できるポリマー材料
さえも含まれる。
【0013】フィルム形成樹脂材料に適切な1クラスの
ポリマーには、1種またはそれ以上のエチレン性不飽和
モノマーから誘導したものが挙げられる。このクラスの
特に有用なメンバーは、自動車工業でのコーティング製
造でよく認められているアクリルポリマー(例えば、ア
クリル酸またはメタクリル酸の1種またはそれ以上のア
ルキルエステルのポリマーまたはコポリマー)であり、
必要に応じて、他のエチレン性不飽和モノマーを伴う。
これらのポリマーは、熱硬化性でありそして架橋性であ
る。このタイプのポリマーのために適切なアクリル酸エ
ステルまたはメタクリル酸エステルには、アクリル酸エ
チル、アクリル酸プロピル、アクリル酸n−ブチル、ア
クリル酸イソブチル、アクリル酸tert−ブチル、ア
クリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸ラウリル、メ
タクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル
酸n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸
tert−ブチル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル
酸2−エチルヘキシルなどが挙げられる。環状エステル
(例えば、アクリル酸シクロヘキシルおよびメタクリル
酸シクロヘキシル)、およびヒドロキシアルキルエステ
ル(例えば、アクリル酸またはメタクリル酸2−ヒドロ
キシエチル、アクリル酸またはメタクリル酸2−ヒドロ
キシプロピル)もまた使用できる。さらに、α−メチル
スチレンダイマー(これは、連鎖移動剤と考えられる)
以外のビニル脂肪族化合物またはビニル芳香族化合物
(例えば、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、ス
チレン、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニルおよびビニル
トルエン)が、使用できる。上で挙げたアクリル酸エス
テルモノマーは、本明細書中これ以後「アクリル酸エス
テルモノマー」と言う。架橋のために、前記のものに加
えて使用できる適切な官能性モノマーには、アクリル
酸、メタクリル酸、アクリル酸ヒドロキシエチル、メタ
クリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸2−ヒドロキシ
プロピル、メタクリル酸2−ヒドロキシプロピル、N−
(アルコキシメチル)アクリルアミドおよびN−(アル
コキシメチル)メタクリルアミド(この場合、そのアル
コキシ基は、例えば、ブトキシ基であり得る)、アクリ
ル酸グリシジル、および/またはメタクリル酸グリシジ
ルが挙げられる。
【0014】カラープラスクリヤーの複合複層コーティ
ングにおいて、ベースコート組成物として使用するフィ
ルム形成樹脂材料はまた、1種またはそれ以上の架橋剤
を含有できる。適切な架橋剤には、以下が挙げられる:
ジイソシアネート、ジエポキシド、または特に、ホルム
アルデヒドと窒素性化合物(例えば、尿素、チオ尿素、
メラミンまたはベンゾグアナミン)との縮合物のような
窒素樹脂、またはこのような縮合物の低級アルキルエー
テル(ここで、このアルキル基は、1個〜4個の炭素原
子を含有し、これは、典型的には、アミノプラストと呼
ばれる)。特に適切な架橋剤には、メラミン−ホルムア
ルデヒド縮合物があり、ここで、実質的なメチロール基
の部分は、ブタノールまたはエタノールもしくはメタノ
ールのようなアルコールとの反応によりエーテル化され
ている。当該技術分野で公知の、架橋可能なアクリルポ
リマーと共に使用されるためのこれらの架橋剤のいずれ
も、使用できる。本発明の前述の一般的な定義の目的
上、架橋剤は、存在する場合、フィルム形成樹脂材料の
一部となると考えられている。
【0015】硬化可能フィルム形成樹脂材料として有用
な他の適切なクラスのポリマーには、以下がある: (i)ポリエポキシドおよびポリ酸架橋剤; (ii)アクリロシランポリマー、アクリルポリオール
ポリマー、および必要に応じて、アルキル化メラミン−
ホルムアルデヒド架橋剤;および (iii)ポリイソシアネート、およびイソシアネート
と反応性のある少なくとも1個の基を有するポリマー。
【0016】本発明の硬化可能コーティング組成物で
は、前記フィルム形成樹脂材料は、架橋してフィルムを
形成できる。架橋は、架橋材料と共に、1種またはそれ
以上の指定したポリマー材料によって行うことができ
る。追加のポリマー材料または互いに反応性の2種のポ
リマー材料を有するフィルム形成樹脂材料については、
追加のポリマー材料および/または両ポリマーの相互反
応性により、架橋が生じる。ポリエポキシドおよびポリ
酸フィルム形成材料は、ポリエポキシドがフィルムの主
要成分であるので、架橋剤として使用されるポリ酸を有
する。アクリロシランポリマーおよびアクリルポリオー
ルポリマーのフィルム形成組成物については、これらの
ポリマー材料は、その一方が、任意のアルキル化メラミ
ン−ホルムアルデヒド架橋剤と共に、他方と反応して架
橋を形成するような官能性を有する。これは、ポリイソ
シアネート、およびイソシアネートとの反応性があるの
少なくとも1個の基を有するポリマーのフィルム形成樹
脂材料では、類似の様式で起こる。
【0017】前記フィルム形成樹脂材料について、
(i)、(ii)および(iii)で挙げたポリマーお
よびそれらの架橋剤のいずれかは、当業者に公知のもの
のいずれでもあり得る。非限定的な例には、米国特許第
4,650,718号(Simpsonら)(1欄、6
1行目〜3欄、40行目および4欄、55行目〜9欄、
15行目);第4,102,942号(3欄、1〜16
行目);第4,798,745号(Martzら)(2
欄、66行目〜9欄、8行目);第4,699,814
号(Ambroseら)(4欄、10行目〜6欄、51
行目);第3,567,692号(Haggisら)
(ポリマーフィルム形成材料について教示している箇所
の全て);第4,681,811号(Simpson
ら)(1欄、63行目〜10欄、65行目);およびカ
ナダ特許文書第1,262,596号(ポリマーフィル
ム形成材料について教示している箇所の全て)が挙げら
れ、上で挙げた特許の全ての内容は、本明細書中で参考
として援用される。
【0018】使用できるアクリルポリマーまたはコポリ
マーは、水性乳化重合法によって調製したアクリル酸エ
ステルモノマーであって、そして水性コーティング組成
物の調製に直接使用されるもの、または塩形成ができる
基(例えば、酸基またはアミン基)を用いた有機溶液重
合法によって調製されたアクリル酸エステルモノマーの
一種またはそれ以上が使用され得る。これらの基を塩基
または酸で中和すると、ポリマーは、水性媒体に分散で
きる。一般に、当該技術分野で認められる量のモノマー
を用いて、当業者に公知のこのようなポリマーを製造す
る任意の方法が使用できる。
【0019】架橋の目的上、上で述べた他のアクリルモ
ノマーに加えて、適切な官能性モノマーが使用でき、こ
れには、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル
酸ヒドロキシアルキル、およびメタクリル酸ヒドロキシ
アルキルが挙げられる。また、アクリルポリマーは、N
−(アルコキシメチル)アクリルアミドおよびN−(ア
ルコキシメチル)メタクリルアミドを用いて調製でき
る。
【0020】アクリルポリマーのほかに、水媒介コーテ
ィング組成物用のポリマーフィルム形成樹脂は、アルキ
ド樹脂またはポリエステルであり得る。このようなポリ
マーは、多価アルコールおよびポリカルボン酸の縮合に
より、公知の様式で調製できる。適切な多価アルコール
には、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、1,6−ヘキシレングリコール、ネ
オペンチルグリコール、ジエチレングリコール、グリセ
ロール、トリメチロールプロパン、およびペンタエリス
リトールが挙げられる。適切なポリカルボン酸は、当業
者に公知であり、これには、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、フタ
ル酸、テトラヒドロフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、
およびトリメリト酸が挙げられる。上で述べたポリカル
ボン酸のほかに、酸の官能性等価物(例えば、酸の無水
物(それが存在する場合)または低級アルキルエステル
(例えば、メチルエステル))が使用できる。
【0021】空気乾燥アルキド樹脂を製造するのが望ま
しい場合には、適切な乾性油脂肪酸が使用でき、これに
は、あまに油、大豆油、トール油、脱水ひまし油、また
は桐油などから誘導したものが挙げられる。
【0022】ポリエステルおよび好ましくはアルキド樹
脂は、さらなる架橋反応の反応剤に利用できる一部の遊
離のヒドロキシル基および/またはカルボキシル基を含
有する。
【0023】また、コーティング組成物中のフィルム形
成樹脂材料として、ポリウレタンも使用できる。使用で
きるポリウレタンのうちには、そのOH/NCO当量比
が1:1より高くなって生成物中に遊離の水酸基が存在
するように、ポリエステルポリオールまたはアクリルポ
リオール(例えば、上で述べたもの)とポリイソシアネ
ートとを反応させることにより調製されるポリマー性ポ
リオールがある。ポリウレタンポリオールを調製するの
に使用される有機ポリイソシアネートは、脂肪族または
芳香族ポリイソシアネートまたはその両者の混合物であ
り得る。ジイソシアネートがより適切であるが、さらに
高級なポリイソシアネートは、ジイソシアネートの代わ
りにまたはそれと組み合わせて、使用できる。適切な芳
香族ジイソシアネートの例には、4,4’−ジフェニル
メタンジイソシアネートおよびトルエンジイソシアネー
トがある。適切な脂肪族ジイソシアネートの例には、直
鎖脂肪族ジイソシアネート(例えば、1,6−ヘキサメ
チレンジイソシアネート)がある。また、環状脂肪族ジ
イソシアネートも、使用できる。例には、イソホロンジ
イソシアネートおよび4,4’−メチレン−ビス−(シ
クロヘキシルイソシアネート)が含まれる。適切な高級
ポリイソシアネートの例には、1,2,4−ベンゼント
リイソシアネートおよびポリメチレンポリフェニルイソ
シアネートがある。
【0024】ポリエステルおよびポリウレタンは、未反
応カルボン酸基を有するように調製でき、これは、塩基
(例えば、アミン)で中和すると、水媒介コーティング
組成物で使用するための水性媒体に分散可能となる。適
切なベースコート組成物の例には、米国特許第4,40
3,003号(2欄、3行目〜13欄、12行目;この
内容は、本明細書中で参考として援用されている)に開
示の水媒介組成物が含まれる。
【0025】コーティング組成物がベースコート/クリ
ヤーコートのクリヤーコート組成物であるとき、適切な
液状フィルム形成樹脂材料には、エポキシ−酸材料があ
る。米国特許第5,256,452号の1〜25欄およ
び第4,650,718号の1〜16欄(これらの内容
は、本明細書中で参考として援用されている)で開示さ
れている多パッケージおよび単一パッケージ液状組成物
は、適切な組成物である。この特許のコーティング組成
物では、エポキシ官能性コポリマーは、フィルム形成樹
脂材料であり、これはまた、架橋剤として、ポリカルボ
ン酸を有する。
【0026】液状フィルム形成樹脂材料については、硬
化可能コーティング組成物はまた、キャリアーとして機
能する当該技術分野で認められた量で、キャリアーとし
て水または溶媒を有する。上で挙げられその内容が援用
された特許の量でキャリアーとして使用される水および
/または他の溶媒は、本発明の硬化可能コーティング組
成物に適切である。また、液状のフィルム形成樹脂材料
は、追加成分を有し得、これは、このフィルム形成樹脂
材料を構成するために示した量で、上で挙げられその内
容が援用された特許にて開示されたものであり得る。
【0027】好ましいフィルム形成樹脂材料には、熱硬
化性粉体コーティングがあり、この場合、「粉体」との
用語は、0.005〜100ミクロンの粒径を有する粒
子状の細かく分割した固体ポリマー性材料を意味する。
【0028】粉体コーティング用の固体粒子状樹脂材料
は、例えば、以下であり得る:エポキシ樹脂、およびエ
ポキシ樹脂用の適切な硬化剤または架橋剤(例えば、カ
ルボン酸官能性アクリル樹脂、ジシアンジアミド、ポリ
無水物またはカルボン酸官能性ポリエステル樹脂);カ
ルボン酸官能性アクリル樹脂、およびこのアクリル樹脂
用の適切な硬化剤(例えば、トリグリシジルイソシアヌ
レートまたはヒドロキシアルキルアミド);またはカル
ボン酸官能性ポリエステル樹脂、およびこのポリエステ
ル樹脂用の適切な硬化剤(例えば、ブロックドイソシア
ネート硬化剤またはヒドロキシアルキルアミド)。
【0029】粒子状フィルム形成樹脂材料はまた、例え
ば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミドまたは
ポリエステルの熱可塑性粒子状混合物であり得る。
【0030】粉体コーティングが、「カラープラスクリ
ヤー」複合コーティングで使用される透明またはクリヤ
ートップコート層のとき、特に好ましい粉体コーティン
グには、ポリエポキシドおよびポリ酸架橋剤の混合物を
有するものがある。ポリエポキシドは、一般に、50℃
未満、より好ましくは、30℃未満のガラス転移温度
(Tg)を有する。コポリマーのTgは、粉体コーティ
ング組成物の安定性に寄与する。コポリマーのTgが高
いほど、コーティングの安定性が良好となる。Tgは、
PRINCIPLES OF POLYMER CHE
MISTRY(1953)(Cornell Univ
ersity Press)に記述されている。Tg
は、実際に測定でき、またはBull.Amer.Ph
ysicsSoc.、1、3頁、123(1956)で
Foxが記述しているようにして、算出できる。この実
際に測定したTg値は、通常、1分間に18°F(10
℃)の加熱速度で、示差走査熱量測定(DSC)により
得ることができ、この場合、Tgは、最初の屈曲点で測
られる。また、Tgは、針入度計(例えば、DuPon
t 940 Thermomedian Analyz
er)を使用することにより、実験的に測定できる。本
発明のために本明細書中で使用するポリマーのTgは、
他に指示がなければ、計算値を表わす。
【0031】ポリ酸物質と共に使用するための硬化可能
な粒子状エポキシフィルム形成樹脂材料は、粉体コーテ
ィング組成物の当該技術分野で周知なものから選択でき
る。これらは、例えば、エポキシ樹脂(例えば、エポキ
シ基含有アクリルポリマーまたは多価アルコールのポリ
グリシジルエーテル)およびエポキシ樹脂用の適切な硬
化剤(例えば、多官能性カルボン酸基含有物質またはジ
シアナミド)であり得る。硬化可能な粒子状樹脂材料の
例は、再発行米国特許第32,261号および米国特許
第4,804,581号に記述されている。他の硬化可
能な粒子状樹脂材料の例には、カルボン酸官能性樹脂
(例えば、カルボン酸官能性ポリエステル)およびアク
リルポリマーならびにこのような材料の適切な硬化剤
(例えば、トリグリシジルイソシアヌレートおよびβ−
ヒドロキシアルキルアミド硬化剤(例えば、米国特許第
4,801,680号および第4,988,767号に
記述されている))がある。米国特許第4,988,7
67号の硬化可能樹脂材料は、粉体プライマーサーフェ
ーサーの調製に好ましい。
【0032】このエポキシ官能性コポリマーは、グリシ
ジル官能性エチレン性不飽和モノマー(典型的には、グ
リシジル官能性アクリルモノマー、例えば、アクリル酸
グリシジルまたはメタクリル酸グリシジル)と、グリシ
ジル官能性のないエチレン性不飽和モノマーまたはモノ
マー混合物とを共重合させることにより、調製できる。
本発明を実施する際に、グリシジル官能性モノマーは、
200°F(93℃)より高いTgを有するモノマーと
共重合できる。高Tgモノマーは、粉体コーティングに
付随したケーキングおよび不安定性の問題を防止するの
を補助し得る。適切なモノマーには、メタクリル酸メチ
ルおよびスチレンが挙げられる。
【0033】グリシジル官能性エチレン性不飽和モノマ
ーおよび高Tgモノマーに加えて、別の共重合可能なエ
チレン性不飽和モノマーまたはモノマー混合物もまた、
存在できる。このようなモノマーの例には、アクリル酸
エステルモノマーが包含される。
【0034】エポキシ官能性コポリマーは、適切な触媒
(これには、有機過酸化物およびアゾ型化合物が挙げら
れる)および連鎖移動剤(例えば、α−メチルスチレン
ダイマーおよび第三級ドデシルメルカプタン)を用いた
伝統的な遊離ラジカル開始の重合法により、調製でき
る。
【0035】エポキシ官能性コポリマーは、通常、以下
を有する:(a)コポリマーの重量を基準にして、25
重量%と75重量%の間のグリシジル官能性エチレン性
不飽和モノマー;および(b)通常、25重量%と75
重量%の間の、グリシジル官能性のない、共重合可能な
エチレン性不飽和モノマーまたはモノマー混合物。これ
らの重量%は、(a)および(b)の全重量を100%
として基準にしている。好ましくは、コポリマーは、以
下を有する:(a)35〜55重量%のグリシジル官能
性モノマー;(b)40〜60重量%の、200°F
(93℃)より高いTgを有する1種またはそれ以上の
共重合可能なエチレン性不飽和モノマー(例えば、スチ
レンおよびメタクリル酸メチル);および(c)重量基
準で約5〜約20重量%の、(a)および(b)とは異
なる1種またはそれ以上のさらなる共重合可能なモノマ
ー(例えば、メタクリル酸ブチル)。重量%は、
(a)、(b)および(c)の全重量を100%として
基準にしている。
【0036】上で述べた高TgモノマーのTgは、この
モノマーから製造した単独ポリマーの計算値を表わし、
これは、 上で記述のようにFoxにより記載されてい
るよに算出した。例えば、メタクリル酸メチルモノマー
およびスチレンモノマーのTgは、221°F(105
℃)である。コポリマーのTgは、典型的には、77°
Fと158°Fの間(25℃と70℃の間)であり、そ
してさらに好ましくは、95°Fと131°Fの間(3
5℃と55℃の間)である。
【0037】エポキシ官能性コポリマーは、典型的に
は、1000と20,000の間の数平均分子量を有す
る。エポキシ官能性コポリマーに対する好ましい数平均
分子量は、1000と2500の間である。
【0038】エポキシ官能性コポリマーは、通常、エポ
キシ官能性コポリマー1キログラムあたり、3.5〜
5.9モルのグリシジル官能性エチレン性不飽和モノマ
ー、さらに好ましくは、エポキシ官能性コポリマー1キ
ログラムあたり、3.0モルと5.1モルの間のグリシ
ジル官能性モノマーを含有する。エポキシ含有アクリル
ポリマーとしてのエポキシ官能性コポリマーの調製は、
米国特許第4,650,718号(1欄、61行目〜3
欄、40行目および4欄、55行目〜9欄、15行目)
に開示のように行うことができ、その内容は、本明細書
中で参考として援用される。エポキシ含有アクリルポリ
マーは、典型的には、約1000と20,000の間の
数平均分子量、好ましくは、約1000〜10,000
の数平均分子量、そしてさらに好ましくは、約1000
〜5000の数平均分子量を有する。
【0039】フィルム形成樹脂材料中のポリ酸架橋剤
は、このフィルム形成樹脂材料中の樹脂固形分の全重量
を基準にして、約10〜90重量%の量、好ましくは、
25〜75重量%の量で存在する。ポリ酸架橋剤は、高
い平均酸官能性を有する。さらに特定すると、ポリ酸架
橋剤は、平均して、1分子あたり、2個より多い酸基、
さらに好ましくは、3個以上の酸基、そして最も好まし
くは、4個以上の酸基を含有し、このような酸基は、ポ
リエポキシドと反応性があり、有機溶媒に対する耐性に
より示されるような架橋コーティング物が形成できる。
1分子あたり2個より多い酸基というパラメーターは、
ポリ酸架橋剤の混合物を包含することを意図しており、
この混合物では、2官能性硬化剤は、トリまたはより高
級な官能性のポリ酸架橋剤と混合されている。3官能性
硬化剤と共に約50%までの2官能性硬化剤を含むポリ
酸架橋剤混合物が適切である。硬化剤混合物の残りが3
官能性より高いか、またはポリ酸架橋剤混合物が非常に
官能性が高いポリエポキシド成分と共に用いられるな
ら、高い割合の2官能性物質が使用できる。酸官能性
は、好ましくは、カルボン酸であるが、リンベースの酸
のような酸を使用してもよい。好ましくは、このポリ酸
架橋剤は、カルボン酸末端物質であり、これは、平均し
て、1分子あたり、2個より多いカルボン酸基を有す
る。使用できるポリ酸架橋剤のうちには、カルボン酸基
含有ポリマー(例えば、アクリルポリマー、ポリエステ
ルおよびポリウレタン);オリゴマー(例えば、エステ
ル基含有オリゴマー;これは好ましい);およびモノマ
ーがある。当該技術分野で認められた適切なポリ酸架橋
剤には、米国特許第4,650,718号(1欄、61
行目〜3欄、40行目および4欄、55行目〜9欄、1
5行目);第4,681,811号(1欄、63行目〜
10欄、65行目);および第4,703,101号
(3欄、26行目〜6欄、5行目)に記述のものが挙げ
られる。
【0040】粉体フィルム形成樹脂材料(A)中に存在
する反応物の当量比は、エポキシの各当量に対して、約
0.3〜約3.0当量、好ましくは、0.75〜1.5
当量のカルボキシル(無水物は、もし存在するなら、1
官能性と考えられる)が存在するように、調整される。
【0041】粒子状および液状のフィルム形成樹脂材料
(A)もまた、当業者に公知の追加材料を含有できる。
例えば、改良された硬化応答性のための無水物、および
硬化コーティングの改良された水分耐性のためのα−オ
レフィンおよびオレフィン性不飽和無水物のコポリマー
が使用できる。
【0042】粉体フィルム形成樹脂材料(A)は、粉体
フィルム形成樹脂材料(A)の全重量を基準にして、お
よそ60〜90重量%のエポキシ官能性コポリマーと、
約10〜40重量%のポリカルボン酸架橋剤とを配合す
ることにより、調製される。好ましくは、このポリカル
ボン酸は、結晶性物質であり、さらに好ましくは、4個
〜20個の炭素原子を含有する結晶性脂肪族物質であ
る。適切な酸の例には、アジピン酸、コハク酸、セバシ
ン酸、アゼライン酸およびドデカン二酸が包含される。
さらに、粉体コーティング組成物を架橋するために、カ
ルボン酸官能性ポリエステルを使用してもよい。脂肪族
ポリオールと脂肪族および/または芳香族ポリカルボン
酸または無水物との縮合、あるいは脂肪族ポリオールと
脂肪族および/または芳香族ポリカルボン酸もしくは無
水物の反応に基づく低分子量ポリエステルおよび半酸エ
ステルがそれぞれ、使用できる。適切な脂肪族ポリオー
ルの例には、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、1,6−ヘキサンジオール、
トリメチロールプロパン、ジ−トリメチロールプロパ
ン、ネオペンチルグリコール、1,4−シクロヘキサン
ジメタノール、ペンタエリスリトールなどが包含され
る。ポリカルボン酸および無水物には、上で述べたもの
だけでなく、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、
無水フタル酸、テトラヒドロフタル酸、無水テトラヒド
ロフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、無水メチルテトラ
ヘキサヒドロフタル酸、無水アルキルヘキサヒドロフタ
ル酸、無水クロレンド酸(chlorendic an
hydride)などを含めてもよい。ポリカルボン
酸、無水物およびポリオールの混合物もまた、使用でき
る。
【0043】典型的には、エポキシ官能性コポリマーの
ポリカルボン酸架橋剤に対する好ましい範囲は、粉体フ
ィルム形成樹脂材料(A)の全重量を基準にして、70
〜85重量%の間、さらに好ましくは、70〜80重量
%のエポキシ官能性コポリマー、および15〜30重量
%の間、さらに好ましくは、20〜30重量%のポリカ
ルボン酸架橋剤である。脂肪族の結晶性ジカルボン酸の
使用が好ましく、特に、ドデカン二酸は、最も好まし
い。特に、高レベルでは、これらの結晶性架橋剤の利点
は、、一般に、それらが、エポキシ官能性コポリマーと
非相溶性であり、さらに安定な粉体コーティング組成物
を提供することにある。しかしながら、粉体コーティン
グ組成物が融解すると、ポリ酸架橋剤は相溶性となり、
そしてアクリルコポリマーに溶解し得、ある程度希釈剤
として作用し、改良された流動性および外観を与えるこ
とを可能にする。
【0044】本発明のコポリマー流動制御剤または流動
改変剤は、ランダムコポリマー、ブロックコポリマーま
たはグラフトコポリマーであり得、これらは、単独でま
たはそれらの混合物中で使用できる。コポリマーは、少
なくとも2つのタイプのエチレン性不飽和重合可能モノ
マーから調製される。1つのタイプは、(i)アクリル
酸エステル、ビニル酸エステルまたはメタクリル酸エス
テル(例えば、そのアルキル基中に3個〜20個の炭素
原子を含有するアクリル酸アルキルまたはメタクリル酸
アルキル)であり、この場合、これらのモノマーは、ア
ミン官能性、ヒドロキシル官能性および酸性官能性のい
ずれでもない。以下、「限定官能性モノマー」と言う
が、好ましくは、このモノマーは、非官能性である。他
のタイプ(ii)は、官能性のエチレン性不飽和重合可
能モノマーである。この(ii)タイプは、1種または
それ以上のアミノ官能性アクリレートまたはメタクリレ
ート、あるいは1種またはそれ以上の酸官能性アクリレ
ートおよび/またはメタクリレートであり得る。アミノ
官能性アクリレートおよび/またはメタクリレートある
いは酸官能性アクリレートおよび/またはメタクリレー
トのいずれかは、コポリマーを調製する際に使用される
唯一のタイプの官能性モノマーである。さらに、これら
のタイプ(ii)モノマーの両方は、アクリル酸ヒドロ
キシアルキルおよび/またはメタクリル酸ヒドロキシア
ルキルおよび/またはポリカプロラクトンポリオールモ
ノマーのような、1種またはそれ以上のヒドロキシル官
能性モノマー (この場合、このアクリル酸ヒドロキシ
アルキルおよび/またはメタクリル酸ヒドロキシアルキ
ルは、好ましくは、そのヒドロキシアルキル基におい
て、2個〜8個の炭素原子を有する)と共に、使用でき
る。
【0045】限定官能性モノマー(i)のさらに他の非
限定的な例には、以下の一般式により表わされるアクリ
ル酸アルキルまたはメタクリル酸アルキルがある:
【0046】
【化1】 ここで、R2は、水素原子または1個〜3個の炭素原子
を有するアルキル基であり、そしてR1は、3個〜20
個の炭素原子を含有するアルキル基または置換アルキル
基である。適切な限定官能性モノマー(i)の例には、
アクリル酸ヘキシルおよびメタクリル酸ヘキシル、アク
リル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸イソデシルお
よびメタクリル酸ラウリルがあり、この場合、アクリル
酸2−エチルヘキシルは、単一成分として、好ましい。
適切な混合物には、メタクリル酸イソデシルおよび/ま
たはアクリル酸2−エチルヘキシルとアクリル酸アルキ
ルとがあり、ここで、そのアルキル基は、2個〜4個の
炭素原子を有する。アクリル酸アルキルまたはメタクリ
ル酸アルキル(i)は、好ましくは、流動改変コポリマ
ー用の重合可能エチレン性不飽和モノマーの全重量を基
準にして、50〜70重量%の量で使用される。
【0047】アミノ官能性エチレン性不飽和重合可能モ
ノマーとしてのタイプ(ii)のコモノマーは、任意の
当該技術分野で公知のもの、特に、以下のような第三級
アミンの1種またはそれ以上または混合物であり得る:
例えば、アクリル酸およびメタクリル酸のアミノアルキ
ル(C2−C4)エステル、例えば:メタクリル酸N,N
−ジメチルアミノエチル(DMAEMA);ジメチルア
ミノプロピルメタクリルアミド(DMAPMA);アク
リル酸N,N−ジエチルアミノエチル(DEAEA);
メタクリル酸ジエチルアミノエチル(DEAEMA);
アクリル酸N−tert−ブチルアミノプロピル(tB
APA);メタクリル酸N−tert−ブチルアミノエ
チル(tBAEMA);メタクリル酸オキサゾリジニル
エチル(nOXEMA);メタクリル酸N,N−ジメチ
ルアミノフェニル(DMAPMA)。
【0048】アミノ官能性コモノマーを、官能性モノマ
ーとして単独で使用するとき、その量は、コポリマーに
対するアミン価を、約2〜約25の範囲、そして好まし
くは、6〜12の範囲にするのに効果的である。アミン
価は、アミンのミリ当量から決定され、これは、the
American Society of Test
ing Materials(ASTM)標準方法D−
2073(アミンのミリ当量(Meq.))から決定さ
れる。アミンのMeq.は、アミンのMeq.に56.
1を掛けて、材料1グラムあたりのKOHのミリグラム
数を得ることにより、アミン価に転化できる。DMAE
MAのようなモノマーについては、これは、コポリマー
を調製するための全モノマーの約1〜約10重量%、そ
して好ましくは、2〜5重量%の範囲の量で、達成され
る。より高いアミン当量を有するモノマーについては、
コポリマーに所望のアミン価を与えるために、より多く
のモノマーが使用される。
【0049】以下のモノマーのリストは、適用可能なタ
イプ(ii)の酸性官能性モノマーを代表しており、こ
れは、少なくとも1個の利用できるカルボン酸基を含有
し、そしてこれには、以下の1種またはそれ以上および
それらの混合物が挙げられる:アクリル酸、メタクリル
酸、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸、およびマレ
イン酸およびフマル酸のC1−C4アルキル半エステル
(例えば、マレイン酸メチル水素およびフマル酸メチル
水素)、ならびに特定の流動改変コポリマーと共重合で
きる任意の他の酸性モノマー。
【0050】酸官能性モノマーが、官能性モノマーとし
て単独で存在するとき、コポリマーを構成する全モノマ
ーの重量%基準で、使用するモノマーの量は、コポリマ
ーに、約10〜30の範囲の酸価、好ましくは、15〜
25の範囲の酸価を与えるのに効果的である。酸価は、
the American Society ofTe
sting Materials(ASTM)標準方法
D−1639(酸価)から決定される。アクリル酸また
はメタクリル酸のような酸含有モノマーを使用すると
き、コポリマーの酸価は、コポリマーを調製するための
全モノマーの約1〜約10重量%、そして好ましくは、
2〜6重量%の範囲のモノマー量で、達成される。より
高い酸当量を有するモノマーについては、コポリマーに
所望の酸価を与えるために、より多くのモノマーが使用
される。
【0051】アミン官能性コモノマーと共に用いても、
酸官能性コモノマーと共に用いても、いずれにしろ、タ
イプ(ii)モノマーしてのアクリル酸ヒドロキシアル
キルおよび/またはメタクリル酸ヒドロキシアルキルの
1種またはそれ以上またはそれらの混合物の例には、1
個〜18個の炭素原子を有する脂肪族アルコール(例え
ば、メチルアルコール、エチルアルコール、プロピルア
ルコール、ブチルアルコール、オクチルアルコールおよ
びラウリルアルコール)のアクリル酸エステルおよびメ
タクリル酸エステルがある。アクリル酸およびメタクリ
ル酸のヒドロキシアルキルエステルの例には、以下が包
含される:アクリル酸ヒドロキシエチルおよび/または
メタクリル酸ヒドロキシエチル;アクリル酸ヒドロキシ
プロピルおよび/またはメタクリル酸ヒドロキシプロピ
ル;アクリル酸ヒドロキシブチルおよびメタクリル酸ヒ
ドロキシブチル;アクリル酸ヒドロキシステアリルおよ
びメタクリル酸ヒドロキシステアリル。
【0052】タイプ(ii)モノマーに適切なポリカプ
ロラクトンポリオールモノマーの例には、環状エステル
のホモポリエステルポリオール開環ポリマー(例えば、
TONEポリオールシリーズ:0200、0221、2
201および2221があり、これらは、Union
Carbide、New York、New York
から市販されている)がある。TONE Polyol
0200は、約530〜543の分子量(M.W.)
を有し、そして0221、2201および2221は、
2官能性である。TONEポリカプロラクトンジオール
の0200シリーズは、530〜3000の分子量を有
する。これらのジオールは、30℃〜60℃の融点、お
よび100゜Fで1.08g/cm<3>の密度を有
し、そして白色の固体である。TONE 0200ポリ
オールの典型的な特性は、以下の表に示す:
【0053】
【化2】 アクリル酸ヒドロキシアルキルおよび/またはメタクリ
ル酸ヒドロキシアルキルおよび/またはポリラクトンポ
リオールモノマーは、コポリマーに、100%固形分
で、約100までの範囲、そして好ましくは、40〜1
00の範囲のヒドロキシル価を与えるのに効果的な量
で、使用できる。ヒドロキシル価は、ASTM E−2
22方法と類似の様式で、決定できる。このヒドロキシ
ル価を達成する1つの手法には、約116のヒドロキシ
ル当量を有するアクリル酸ヒドロキシアルキルおよび/
またはメタクリル酸ヒドロキシアルキルを、コポリマー
のための重合可能エチレン性不飽和モノマーの全重量を
基準にして、0〜25重量%の範囲、好ましくは、1〜
25重量%の範囲で存在するような量で使用することが
ある。より高いヒドロキシル当量のモノマーを用いる
と、重量%基準で、より多くのモノマーが使用される。
例えば、典型的には、全モノマーの10〜50重量%の
範囲の量のヒドロキシル官能性モノマーが使用できる。
また、タイプ(ii)において、異なるタイプのヒドロ
キシル官能性モノマーの混合物も、使用できる。
【0054】コポリマーを構成するために共に反応され
るモノマーの全重量は、100重量%である。コポリマ
ー(これには、2タイプより多いモノマーのコポリマー
を含めることができる)の調製用のモノマーの量は、あ
る程度、使用するコモノマーのタイプに依存する。ヒド
ロキシル官能性モノマーの存在により、アミン官能性モ
ノマーまたは酸官能性モノマーの量は、これらのモノマ
ーをそれ単独で官能性モノマーとして使用したときの量
と同じであり得る。アミン官能性モノマーまたは酸官能
性モノマーのいずれかが、コポリマー用の唯一の他のモ
ノマーとして存在するとき、非アミン、非ヒドロキシル
および非酸性モノマーの量は、好ましくは約75〜約9
9、そして最も好ましくは、約85〜99の範囲であ
る。アミン官能性およびヒドロキシル官能性の両方また
は酸およびヒドロキシル官能性を存在させたコポリマー
流動制御剤を用いれば、複合コーティングにおいて、粉
体クリヤーコートの改良された再コーティング接着性が
可能である。
【0055】コポリマーを調製するために、前記タイプ
(ii)の官能性モノマーを用いることのかわりに、ま
たはそれに加えて、コポリマーは、限定官能性モノマー
と共に、前駆体官能性を有する1種またはそれ以上のエ
チレン性不飽和コモノマーの付加重合生成物を有し得
る。前駆体官能性は、他の化学化合物または基と反応し
て、コポリマー上に官能性部分を形成し得る部分または
基である。例えば、エポキシ官能性は、コポリマー上の
前駆体官能性と、リン酸反応性官能性アクリレートおよ
び/またはメタクリレートモノマーとしてのリン酸との
反応を介して、コポリマー上の酸官能性に対して前駆体
官能性であり得る。また、エポキシ官能性は、第一級ア
ミンおよび/または第二級アミンとの引き続く反応また
は後反応のための前駆体官能性であり得る。本発明を限
定しないが、この後者の後反応には、エポキシ基が開環
してアミノ基および水酸基を形成することが関与してい
ると考えられる。第一級アミンが、エポキシ官能性コポ
リマーと後反応するとき、第二級アミン基が形成され、
そして第二級アミンが後反応するとき、コポリマー上に
第三級アミン基が形成される。適切なアミンの非限定的
な例には、当業者に公知のアンモニア、メチルアミン、
エチルアミン、ジエチルアミン、ジブチルアミンなどが
包含される。
【0056】本発明に有用なリン酸化エポキシ官能性ポ
リマーは、リン酸またはそれらの等価物と、ポリマー1
分子あたり1.0個より多いグリシジル基を有するエポ
キシドアクリルおよび/またはメタクリルコポリマーの
エポキシ官能性とを反応させることにより、調製でき
る。エポキシ官能性コポリマーは、メタクリル酸グリシ
ジルのようなエポキシドアクリルおよび/またはメタク
リルおよび/またはアリルグリシジルエーテルモノマー
と、1種またはそれ以上の前記限定官能性モノマー
(i)との反応から形成される。前駆体官能性を有する
このコポリマーについては、一般に、限定官能性モノマ
ーもまた、エポキシ基と反応する基を含有しないもので
ある。モノマー性化合物(例えば、ベンゼン類のモノビ
ニル芳香族モノマー、例えば、スチレンおよびビニルト
ルエン)でさえ、使用できる。これらのコポリマーは、
(α)アクリル酸グリシジルおよび/またはメタクリル
酸グリシジルまたはアリルグリシジルエーテルと(i)
重合可能な限定官能性モノマーの少なくとも1種との重
合に由来するペンダントエポキシ基を有し得る。本発明
に有用なエポキシ官能性アクリルおよび/またはメタク
リルコポリマーは、当該技術分野で一般に公知の方法に
より調製でき、その例は、「Handbook of
Epoxy Resins」、Lee および Nev
ille、1967、McGraw−Hill Boo
k Company、または米国特許第4,681,8
11号の11欄、5行目〜12欄、63行目の実施例A
〜実施例Cに見出され、これらの内容は、本明細書中で
参考として援用される。
【0057】本発明で使用するコポリマーを調製する際
に、エポキシ官能性を有するモノマー(α)は、リン酸
塩処理して上記範囲内の酸価を有する酸官能性量を有す
る酸官能性コポリマーを生じるのに効果的である適切な
量(全モノマーの重量%)で、使用するべきである。典
型的には、この(α)モノマーの量は、全モノマーを基
準にして、1〜60重量%、好ましくは、5〜30重量
%の範囲であり得る。
【0058】一般に、エポキシ含有コポリマーを形成す
るための反応条件は、ヒドロキシル官能性モノマーを用
いてまたはそれなしで、上記酸またはアミン官能性コポ
リマーを製造するために以下に記述された条件と類似し
ている。モノマー(i)とモノマー(ii)との共重
合、またはエポキシ官能性コポリマーとの共重合(モノ
マー(ii)ではなくモノマー(α)のコポリマーへの
導入)では、当該技術分野で公知の方法に従って、当業
者に公知の任意のラジカル重合開始剤が使用できる。こ
れらの方法には、溶液重合、バルク重合などが挙げられ
る。本発明では、これらのコポリマーは、好ましくは、
有機溶媒の溶液中で形成され、それゆえ、溶液重合法以
外の重合方法に従って得られたコポリマーは、特定の有
機溶媒に溶解した後、使用できる。
【0059】エポキシ官能性コポリマーと反応させるの
に使用されるリン酸は、100%オルトリン酸、スーパ
ーリン酸、またはそれらの水溶液(例えば、85%リン
酸水溶液)であり得る。リン酸およびトリリン酸の他の
形態は、例えば、当業者に公知のもの(例えば、メタリ
ン酸、ピロリン酸、ポリリン酸など)を含めて、使用で
きる。また、リン酸のポリマー性無水物または部分無水
物も使用できる。使用するリン酸水溶液は、典型的に
は、約70〜90%リン酸、そして好ましくは、約85
%リン酸である。また、リン酸は、以下で述べるような
1種またはそれ以上のアルコールの溶液中で使用しても
よい。コポリマーのエポキシ官能性と反応するリン酸反
応物の比は、それぞれ、約1:1の当量比であり得る。
エポキシ当量に対して、より少ない量のリン酸を使用す
ると、ゲル化が起こり得、これに対して、1:1よりも
高いリン酸:エポキシ当量の比を用いると、過剰のリン
酸の存在をもたらし得、これは回避すべきである。
【0060】高温および時間の反応条件は、リン酸が、
エポキシ官能性ポリマーのエポキシ基の開環反応に関与
するのに充分なものとされる。本発明を限定しないが、
リン酸は、リン酸上の水酸基と反応するエポキシ基によ
って反応し、リン酸上に少なくとも1個の水酸基が残留
すると考えられる。好ましくは、得られたリン酸化アク
リルおよび/またはメタクリルコポリマーは、実質的に
エポキシ基を含まない。
【0061】重合可能エチレン性不飽和モノマー(i)
および(ii)、または(i)および(α)および必要
に応じた(ii)のヒドロキシル官能性エチレン性不飽
和モノマーに加えて、コポリマーは、他の重合可能エチ
レン性不飽和モノマーから得た部分を含有できる。この
ようなモノマーの例には、ビニル芳香族モノマー(例え
ば、スチレンおよびα−メチルスチレン);ニトリル
(例えば、アクリロニトリル);ハロゲン化ビニルおよ
びハロゲン化ビニリデン(例えば、塩化ビニルおよびフ
ッ化ビニリデン);ビニルエステル(例えば、酢酸ビニ
ルおよびプロピオン酸ビニル)、およびそのアルキル基
中に1個〜4個の炭素原子を含有するアクリル酸アルキ
ルまたはメタクリル酸アルキル(例えば、メタクリル酸
メチル、アクリル酸ブチルおよびメタクリル酸ブチル;
これは好ましい)がある。これらの任意の重合可能エチ
レン性不飽和モノマーを使用するとき、それらは、重合
可能エチレン性不飽和モノマーの全重量を基準にして、
30重量%までの量、好ましくは、5〜30重量%の量
で使用される。好ましくは、これらのモノマーは、0℃
未満の計算Tg、そして最も好ましくは、−20℃未満
の計算Tgを有する1種またはそれ以上のアクリル酸ア
ルキルおよび/またはメタクリル酸アルキルである。
【0062】一般に、コポリマーの重量平均分子量は、
約1000〜40,000の範囲、好ましくは、100
0〜15,000の範囲であり得る。重量平均分子量
は、本発明の性能を限定しないが、15,000より高
い重量平均分子量は、粘度が高くなるために、流動特性
を低下させ得る。コポリマーの重量平均分子量は、ポリ
スチレン標準を用いたゲルパーミエーションクロマトグ
ラフィー(GPC)により測定できる。このような方法
では、測定された実際の分子量ではないが、ポリスチレ
ンと比較した分子量の指標である。得られた値は、一般
的に、ポリスチレン数と呼ばれる。しかしながら、本願
の目的上、それらは、分子量と呼ばれる。
【0063】一般に、コポリマーのガラス転移温度(T
g)は、10℃未満、好ましくは、0℃未満、そして最
も好ましくは、−60℃〜−10℃の範囲である。Tg
は、前記の様式で、計算され得、そして測定され得る。
コポリマーのTgは、その流動添加剤としての性能の限
定要因ではないが、10℃より高いTgは、コーティン
グの塗布の際に流動性が低下するために、好ましくな
い。
【0064】流動改変コポリマーは、好ましくは、有機
溶媒の存在下にて、フリーラジカル開始剤(例えば、有
機過酸化物(例えば、第三級アミルパーオキシアセテー
ト、第三級ブチルパーベンゾエートなど)またはアゾ化
合物(例えば、アゾビスイソブチロニトリルなど))の
存在下で、一般に、共重合可能材料の還流温度までの温
度で、重合可能エチレン性不飽和モノマーを共に加熱す
ることにより、調製できる。一般に、温度は、この重合
を完結させるのに充分な時間(一般に、1〜24時間の
間、好ましくは、1〜3時間の間で変わる時間)に対し
て、30℃〜約220℃、好ましくは、80℃〜180
℃の範囲であり得る。また、窒素ガスブランケット下に
て、反応を行うのが好ましい。さらに、時々、チェーサ
ー開始剤(ここで「チェーサー」とは、それらが、反応
の最初の開始の後に添加されることを示す)と呼ばれる
第二開始剤の添加をするのが好ましい。
【0065】流動改変コポリマー(エポキシ官能性コポ
リマーを含めて)を調製するのに有用な溶媒または溶媒
混合物、およびリン酸化反応は、良好な反応制御を達成
するのに役立つ。非反応性溶媒が使用でき、その例に
は、ケトン、エーテル、アルコールおよびエーテルアル
コールが包含される。適切な溶媒の特定の例には、メチ
ルエチルケトン、メチルブチルケトン、エタノール、プ
ロパノール、イソプロパノール、ブタノール、ブトキシ
エタノール、およびジエチレングリコールモノブチルエ
ーテル(例えば、ブチルセロソルブ溶媒)、および1個
〜6個の炭素原子を有する少なくとも1種またはそれ以
上のアルコール、またはエチレングリコールモノアルキ
ルエーテルがある。
【0066】アルコール溶媒は、単独で使用できるが、
通常、コポリマーの溶解性および親和性を考慮する場
合、該アルコールまたはエチレングリコールモノアルキ
ルエーテルと他の有機溶媒との混合物で使用される。他
の有機溶媒は、1種、または2種またはそれ以上の有機
溶媒の組合せであり、例えば、芳香族炭化水素(例え
ば、トルエンまたはキシレン);ケトン(例えば、メチ
ルエチルケトンまたはメチルイソブチルケトン);脂肪
族炭化水素または脂環族炭化水素(例えば、ノルマルヘ
キサン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサンまたは
エチルシクロヘキサン);エステル(例えば、酢酸エチ
ルまたは酢酸ブチル)である。適切な量は、上記のよう
に、これらの全溶媒中に存在するアルコール性溶媒の少
なくとも5重量%であり得る。ヒドロキシ官能性コモノ
マーを用いてまたはそれなしで、限定官能性モノマーと
のコモノマーまたは共反応物として、コポリマーの全て
の酸官能性を提供することに加えて、後反応機構によ
り、酸およびヒドロキシル官能性コポリマーに対して、
追加の酸性官能性が提供され得る。コポリマーは、1〜
20重量%、好ましくは、1〜10重量%の環状炭化水
素無水物と反応できる。重量%は、コポリマーおよび環
状炭化水素の重量を基準にしている。このような変性
は、このコポリマーにカルボン酸官能性を導入し、それ
は、得られるコーティングの接着特性をさらに高めるこ
とができる。環状炭化水素無水物の例には、無水テトラ
ヒドロフタル酸、無水ヘキサヒドロフタル酸、無水アル
キル置換ヘキサヒドロフタル酸(例えば、無水メチルヘ
キサヒドロフタル酸)がある。無水ヘキサヒドロフタル
酸が好ましい。10重量%より多い無水物を使用するの
は、流動特性が乏しくなるために、好ましくない。無水
物変性コポリマーは、典型的には、樹脂固形分基準で測
定しASTM E−222に従って決定した5〜25の
酸価を有する。
【0067】本発明の熱硬化性または硬化可能コーティ
ング組成物は、一般に、40〜99.9重量%のフィル
ム形成樹脂材料を含有し、ここで、硬化可能液状コーテ
ィング組成物では、この範囲の中で、より少ない量が一
般に使用される。この場合、コーティング組成物はま
た、多くの追加成分を有する。硬化可能コーティング組
成物が、好ましい粉体コーティングである場合、フィル
ム形成樹脂材料は、粒子状熱硬化性樹脂材料であり、こ
れは、約95〜約99.9重量%の範囲の量で存在す
る。どちらの場合においても、約0.01〜約10重量
%の量の流動改変剤(すなわち、コポリマー)が使用さ
れ、ここで、重量%は、硬化可能組成物の全樹脂固形分
を基準にしている。好ましい粉体コーティングでは、重
量%は、粒子状樹脂材料および流動改変剤の全樹脂分の
ものである。好ましくは、コポリマーは、クリヤーコー
ティング用途において、粉体コーティング組成物中に
て、0.1〜3重量%の量、さらに好ましくは、約0.
5〜約2重量%の量で含有される。
【0068】本発明の熱硬化性粉体コーティング組成物
は、必要に応じて、他の材料(例えば、顔料、充填剤、
光安定剤および酸化防止剤)を含有できる。さらに、こ
の組成物は、耐ポッピング剤(anti−poppin
g agent)を含有できる。顔料は、得られるコー
ティングに適切な色を与えるために、コーティング組成
物中にて、組成物の全重量を基準にして、1〜50重量
%の量で含有できる。適切な顔料には、例えば、二酸化
チタン、ウルトラマリンブルー、フタロシアニンブル
ー、フタロシアニングリーン、カーボンブラック、黒鉛
繊維、黒色酸化鉄、緑色酸化クロム、フェライドイエロ
ー(ferride yellow)およびキンドレッ
ド(quindo red)が挙げられる。
【0069】耐ポッピング剤は、焼き付け中に、フィル
ムから、揮発性物質を追い出すことを可能にするため
に、組成物に添加できる。ベンゾインは、一般的に好ま
しい耐ポッピング剤であり、そして使用する場合には、
一般に、粉体コーティング組成物の全重量を基準にし
て、0.5〜3.0重量%の量で存在する。
【0070】さらに、粉体コーティング組成物は、保存
中のこの粉体のケーキングを少なくするために、発煙シ
リカ(fumed silica)などを含有してもよ
い。発煙シリカの一例は、CAB−O−SILの商標
で、Cabot Corporationから販売され
ている。発煙シリカは、粉体コーティング処方物の全重
量を基準にして、0.1〜1重量%の範囲の量で存在す
る。
【0071】本発明の流動添加剤は、沈降シリカ表面上
に吸着させ得、より自由に流動するシリカ粉末を提供で
き、これは、典型的には、流動添加剤の含量に関して、
60〜70重量%活性である。
【0072】熱硬化性粉体コーティング組成物は、成分
を溶融ブレンドすることにより、調製される。これは、
まず、高せん断混合機(例えば、遊星混合機)にて、成
分をブレンドし、次いで、約80℃〜約130℃で、押
出機にて、溶融ブレンドすることにより、達成できる。
次いで、押出物は冷却され、そして粒子状ブレンドに粉
砕される。このような粒子状混合物は、好ましくは、ス
プレー法により塗布できる。本発明の熱硬化性粉体コー
ティング組成物は、プライマー、プライマーサーフェー
サーまたはチップガードプライマーとして使用でき、こ
こで、これらは、先に塗布した電着プライマー上に塗布
され、次いで、引き続いて、標準的な仕上げ組成物でト
ップコートされる。好ましくは、これらは、カラープラ
スクリヤーコーティングまたはベースコート、クリヤー
コート複合コーティングにて、クリヤーコートとして使
用される。
【0073】また、本発明の流動改変コポリマーは、M
odaflow(またはResiflow)流動添加剤
(St. Louis、MissouriのMonsa
nto Chemical Companyから入手で
きる)のような流動添加剤を使用する当業者に公知の任
意の様式で、上で述べたように、液状フィルム形成樹脂
材料と共に使用できる。
【0074】流動添加剤コポリマーを有するコーティン
グ組成物、および好ましくは、粒子状熱硬化性粉体コー
ティング組成物は、例えば、金属(例えば、鋼鉄または
アルミニウム)基材に直接塗布できる。最も好ましく
は、粉体コーティングは、当業者に公知の任意のベース
コート処方(例えば、水媒介ベースコート)の上にまた
はそれと共に塗布するためのクリヤーコートである。そ
の例には、上記水媒介フィルム形成樹脂材料と類似のも
のが挙げられ、これは、1種またはそれ以上の顔料およ
びPPG Industries Inc.から入手で
きるものを含有する。塗布は、スプレー、そして金属基
材の場合には、静電スプレー(これは好ましい)、また
は流動床の使用により、行うことができる。また、コー
ティング組成物は、プライマー、プライマーサーフェー
サーまたはチップガードプライマーとして塗布できる。
コーティング粉末は、1回の掃け(sweep)または
数回のパス(pass)で塗布され得、硬化後、1〜1
5ミル、通常、2.0〜4.0ミルの厚さを有するフィ
ルムが提供できる。
【0075】コーティング組成物(例えば、好ましい粉
体コーティング物)の塗布後、粉体コーティング基材
は、この製品を硬化するのに充分な温度、典型的には、
約250°F〜約400°F(121℃〜204℃)で
約1〜60分間、好ましくは、約300°F〜350°
F(149℃〜177℃)で約10〜30分間にわた
り、焼き付けられる。
【0076】粉体コーティング組成物は、裸の金属(す
なわち、未処理で、プライマー塗装していない鋼鉄)ま
たは前処理(すなわち、リン酸塩処理)して、プライマ
ー塗装していない鋼鉄に直接塗布し得るが、本発明の1
実施態様では、粉体コーティング組成物は、電着プライ
マーコーティングの薄層を有する金属基材に塗布され
る。電着プライマー層は、粉体コーティング組成物の塗
布前に、硬化していてもよく、または未硬化であっても
よい。金属基材上の電着プライマーコーティング物は、
例えば、カチオン性電着プライマー組成物(例えば、U
NI−PRIMEの商標でPPG Industrie
s、Inc.から入手できるもの)であり得る。本発明
の1局面では、粉体コーティング組成物は、未硬化の電
着プライマーコーティング(例えば、自動車またはトラ
ックの車体上に析出させた電着プライマーコーティン
グ)の少なくとも一部に直接塗布でき、そしてその後、
電着プライマーコーティングおよびプライマーコーティ
ングの両方が、300°F〜350°F(149℃〜1
77℃)の間の温度で約10〜30分間加熱することに
より、共に硬化され得ることが意図される。本発明の粉
体コーティング組成物をチップガードプライマーとして
使用する場合、コーティングは、電着コーティングの一
部(例えば、石はねを受け易い部分)に塗布し、電着プ
ライマーの残りの領域をチップガードプライマーでコー
ティングしていないまま残すことができる。
【0077】
【実施例】以下の実施例は、本発明の熱硬化性粉体コー
ティング組成物で使用される種々の成分の調製を示す。
全ての量は、コポリマー流動添加剤または粉体コーティ
ング処方物を調製する際に使用する実際の成分のグラム
数としての重量部である。
【0078】樹脂合成実施例1〜11は、本発明の流動
制御コポリマーの調製を示す。実施例1〜5は、ヒドロ
キシ官能性モノマーを用いて(実施例1〜3)およびそ
れなしで(実施例4〜5)、アミン官能性モノマーから
形成したコポリマーを示す。実施例6〜9は、非官能性
アクリレートモノマーと共に、ヒドロキシ官能性モノマ
ーをコモノマーとして用いて(実施例6〜7)またはそ
れなしで(実施例8〜9)、酸官能性モノマーから形成
したコポリマーを示す。実施例10および11は、ヒド
ロキシ官能性モノマーを用いて(実施例11)またはそ
れなしで(実施例10)、リン酸との反応から形成した
コポリマーを示す。また、比較例IおよびIIは、いず
れの官能性モノマーもなしで(実施例I)および実施例
IIではヒドロキシル官能性アクリレートモノマーのみ
を用いて調製したコポリマーを示す。
【0079】(実施例1〜7のコポリマー合成のための
手順)初期溶媒部分を、4ッ口フラスコ(これは、反応
容器として機能し、そしてこれは熱電対、還流冷却器お
よび撹拌機を備えている)に投入した。この初期溶媒投
入物を、窒素ガスブランケット下にて、還流状態まで加
熱する。別の予備混合フラスコにて、「第一開始剤混合
物」を調製する。また、別の第二の予備混合フラスコに
て、モノマー混合物を調製する。第一開始剤混合物を、
反応を窒素ガスブランケット下にて還流状態で維持しつ
つ、3.5時間(T1)にわたって、第一添加漏斗か
ら、反応容器に滴下する。開始剤の添加の開始の15分
(T2)後、モノマー混合物を、3時間(T3)にわた
って、第二の添加漏斗から、反応容器に滴下する。第一
開始剤混合物の添加が完了した後、反応混合物を、30
分間(T4)にわたって、還流状態で保持する。この期
間の後、予備混合した「第二開始剤混合物」を、30分
間(T5)にわたって、添加漏斗により、反応容器に滴
下する。(各添加が完了した後、一部の溶媒を、すすぎ
液として添加する)。次いで、反応を、窒素ブランケッ
ト下にて、還流状態で、2時間(T6)保持し、その
後、反応混合物を120℃(温度1)まで冷却する。反
応混合物を真空ストリッピングして、揮発性成分を除去
する。反応混合物を、固形分含量、ポリスチレン標準を
用いたゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより
決定する数平均分子量、および使用する特定のモノマー
に依存してた以下の1個またはそれ以上について分析す
る:測定アミン当量(ミリ当量/グラム);ヒドロキシ
ル価;および酸価。コポリマーの前記測定した特性は、
以下のAmerican Society of Te
sting Materials(ASTM)標準方法
に基づく手順により、得られた:D−2369(固形分
%について)、D−2073(アミンのミリ当量につい
て)、D−1957(ヒドロキシル価について(ヒドロ
キシル数とも言われる))、D−1639(酸価につい
て)。アミンのミリ当量(Meq)は、アミンのMe
q.に56.1を掛けて、材料1グラムあたりのKOH
のミリグラム数を得ることにより、アミン価に転化でき
る。
【0080】実施例1の調製では、キシレンは、表1に
示す重量部でこの反応容器に投入された溶媒であった。
過酢酸第三級アミル(60%溶液)およびキシレンを、
表1で示す重量部で、「第一開始剤混合物」として、共
に混合した。メタクリル酸N,N−ジメチルアミノエチ
ル、アクリル酸ヒドロキシエチルおよびアクリル酸2−
エチルヘキシルもまた、表1に示す量で、モノマー混合
物として、共に混合した。「第二開始剤混合物」は、表
1に示す量で、過酢酸第三級ブチル(50%溶液)およ
びキシレンから予備混合した。実施例2〜5(以下の表
1に挙げる)を、表1に示した成分を用いて、類似の様
式で合成した。
【0081】
【化3】 1 Elf Atochem North Ameri
ca, Inc.から、Lupersol 555 M
60として、無臭ミネラルスピリット中の60%溶液と
して入手できる。
【0082】2 Elf Atochem North
America, Inc.から、無臭ミネラルスピ
リット中の50%溶液として入手できる。
【0083】(実施例6および7の調製) (実施例6)実施例6および7では、表2に示した量の
イソブチルアルコールおよびDowanol PM(プ
ロピレングリコールモノメチルエーテル)混合物が、反
応容器に投入した溶媒を構成した。「第一開始剤混合
物」は、Dowanol PMと混合した Vazo
67(2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリ
ル))であった。モノマーブレンドおよび第二開始剤混
合物を調製し、そして表2に示した量の成分から添加し
た。
【0084】
【化4】 1 Dow Chemical Companyから入
手できるプロピレングリコールメチルエーテル。 2 E. I. duPontから入手できる2,2’
−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)。 3 Elf Atochem North Ameri
ca, Inc.から、無臭ミネラルスピリット中の5
0%溶液として入手できる。
【0085】実施例8および9ならびに比較例Iおよび
II(比較例)の調製は、表3に示した成分およびそれ
らの量が関与し、そして実施例1〜7の調製プロセスと
は異なる、同一のプロセスが関与していた。相違は、時
間T1、T3およびT4、ならびに時間T4およびT6
での温度であった。T1は、2.5時間であり、T3
は、2時間であり、そしてT4は、T6保持時間の温度
と同様の還流状態ではなく130℃で1時間であった。
【0086】
【化5】 (実施例10および11の調製) (実施例10) 工程1。キシレン(312.5部)を、4ッ口フラスコ
(これは、熱電対、還流冷却器および撹拌機を備えてお
り、反応容器として機能する)に投入し、そして窒素ガ
スブランケット下にて、還流状態まで加熱した。過酢酸
第三級アミル(60%溶液25.0部)およびキシレン
125.0部を共に混合した(第一開始剤混合物)。全
体で200.0部のメタクリル酸グリシジルおよび18
00.0部のアクリル酸2−エチルヘキシルもまた、共
に混合した。第一開始剤混合物を、反応を還流状態で維
持しつつ、約2.5時間にわたって、反応容器に滴下し
た。第一開始剤混合物の添加の開始の15分後、モノマ
ー混合物を、2時間にわたって、反応容器に滴下した。
第一開始剤の添加が完了した時点で、反応混合物を還流
状態で1時間保持した。反応混合物を130℃まで冷却
した1。次いで、キシレン30.0部と混合した過酢酸
第三級ブチル(50%溶液20.0部)からなる第二開
始剤混合物を、130℃で30分間にわたって、反応混
合物に滴下した。(各添加が完了した後、キシレン5.
0部を、すすぎ液として添加した)。次いで、反応を、
還流状態で2時間保持した。反応混合物は、すべて表4
に示すような固形分含量、1898のエポキシ当量およ
び重量平均分子量(これは、ポリスチレン標準を用いた
ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより決定し
た)を有していた。
【0087】1 実施例11では、反応混合物の温度
は、第二開始剤混合物の添加の間、還流状態で維持し
た。
【0088】2 実施例11では、反応混合物の温度
は、第二開始剤混合物の添加後、2時間の保持期間中、
還流状態で維持した。
【0089】工程2。全体で1282.8部の工程1の
生成物を、ブチルセロソルブ224.4部と共に、4ッ
口フラスコ(これは、熱電対、還流冷却器および撹拌機
を備えている)に投入し、そして窒素ガスブランケット
下にて、55℃まで加熱した。全体で80.6部の85
%リン酸を、30分間にわたって、反応混合物に添加し
た。5時間20分後、反応混合物を120℃まで加熱
し、そして真空ストリッピングして、揮発性成分を除去
した。反応混合物は、すべて以下の表5で示す固形分含
量、酸価およびヒドロキシル価を有していた。
【0090】以下の表4および5で挙げた実施例11
は、類似の様式で合成した。
【0091】
【化6】
【0092】
【化7】 (粉体コーティング実施例)以下の表6の実施例A〜M
の全てについて、実施例1〜実施例11ならびに比較例
IおよびIIで合成した流動添加剤を、粉体クリヤーコ
ーティング処方物の成分として使用した。以下の実施例
の各処方物は、重量部の量で示され、これらは、処方物
で使用した実際の成分のグラム数であり、そして各処方
物は、以下の様式で処理した。成分は、ヘンシェルブレ
ンダーで30〜60秒間混合された。次いで、混合物
を、100℃〜130℃の温度で、Werner &
Pfleider共回転2軸押出機で押出した。次いで
押出した材料を粉砕し、そしてACM11グラインダー
を用いて、17〜27ミクロンの粒径まで分級した。仕
上げた粉末を、外観2およびへこみ耐性3の特性につい
て、予備硬化したED5051(PPG Indust
riesにより供給された平滑黒色電着パネル)上に静
電スプレーし、そしてパネルを285°F(140℃)
で30分間硬化させることにより、評価した。乾燥フィ
ルム厚(DFT)は、2.3〜3.5ミルを目標とす
る。
【0093】1 ACM1 Grinderは、Mic
ron Powder Systems(Summi
t、New Jersey)から入手した空気分級ミル
である。
【0094】2 外観特性=BYK Gardner
Haze−Gloss Meterにより測定した20
°光沢および曇り。高い光沢値は、良好な性能を示し、
低い曇り値は、良好な性能を示す。BYK Gardn
er Wavescan Instrumentによ
り、短波数および長波数を測定したが、この場合、低い
数値は、良好な性能を示す。画像鮮明度(DOI)は、
HunterLab’sDorigon IIにより測
定したが、この場合、高い数値は、良好な性能を示す。
【0095】3 へこみ耐性は、非相溶性物質(例え
ば、他の粉体コーティング)を導入することにより、評
価する粉末とそれとを混合した後、ED5051パネル
にスプレーし、そして285°Fで30分間硬化させる
ことによって、およそ0.1重量%のレベルで評価す
る。次いで、硬化したフィルムは、へこみ耐性について
目視評価し、そして以下の尺度で評価する:評価1=非
常に悪いへこみ耐性であり、ここで、非相溶性物質は、
甚だしいへこみを引き起こす;評価2=普通のへこみ耐
性であって、ここで、非相溶性物質は、中程度のへこみ
を引き起こす;評価3=非常に良好なへこみ耐性であっ
て、ここで、非相溶性物質は、へこみを起こさない。
1.5および2.5の評価もまた示すことができ、そし
て2.5より良好な評価であれば許容される。
【0096】
【化8】
【0097】
【化9】
【0098】
【化10】
【0099】
【化11】
【0100】
【化12】
【0101】
【化13】 A 米国特許第4,042,645号に従って製造した
Anderson Developmentから入手で
きるPD 9060ポリマー。
【0102】B TINUVIN 144(2−ter
t−ブチル−2−(4−ヒドロキシ−3,5−ジ−te
rt−ブチルベンジル)[ビス(メチル−2,2,6,
6−テトラメチル−4−ピペリジニル)]ジプロピオネ
ート)およびTINUVIN900(2−(3’,5’
−ビス(1−メチル−1−フェニルエチル)−2’−ヒ
ドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール)は、Ciba
−Geigy Corp.から入手した紫外線安定剤で
ある。
【0103】C Sanko Chemical Co
rporationまたはInternational
Resources, Inc.(Columbi
a、Maryland 21046)から入手した耐黄
変剤であり、白色の結晶性粉末、9,10−ジヒドロ−
9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−オ
キシドまたは3,4,5,6−ジベンゾ−1,2−オキ
サホスファン−2−オキシド、、30℃で1.40の比
重、118℃の融点、および5mm Hgで約200℃
の沸点を有する。
【0104】D Akzo Chemicals In
c.(Chicago、Illinois)から入手で
きる。
【0105】E Elf Atochem。
【0106】F Microwax Cは、Hoech
stから入手できる脂肪酸アミドであり、エチレンビス
−ステアロイルアミドである。
【0107】実施例A〜Mの結果は、実施例1〜13で
合成した流動添加剤が、良好な外観特性を有する粉体処
方物を生じることを示している。各処方物のへこみ耐性
は、その特定の処方物に対して使用した流動添加剤の組
成と相関している。実施例LおよびMは、比較例Iおよ
びIIに由来しており、本発明には含まれないが、非常
に乏しいへこみ耐性を有する。実施例Aは、流動添加剤
組成物に低レベルのアミノモノマーを使用するが、普通
のへこみ耐性を有する。他の全ての実施例は、良好なへ
こみ耐性を示す。
【0108】
【発明の効果】本発明によれば、良好な外観およびコー
ティング間接着性を維持しつつ、他の類似のコーティン
グ組成物との相溶性を改良したコーティング組成物を提
供することができる。
【0109】具体的には、本発明によれば以下が提供さ
れる: (1) 以下の(I)および(II)および必要に応じ
て(III)を含有する硬化可能コーティング組成物: (I)該硬化可能コーティング組成物の固形分を基準に
して、80〜99.99重量%の少なくとも1種のフィ
ルム形成樹脂材料、および(II)該硬化可能コーティ
ング組成物の全樹脂固形分を基準にして、0.01〜1
0重量%の官能性の非ゲル化流動制御コポリマーであっ
て、ここで、該官能性は、アミノ、アミノおよびヒドロ
キシル、酸、ならびに酸およびヒドロキシルからなる群
から選択され、そしてここで、該コポリマーは、以下の
(A)および(B)からなる群から選択される: (A)以下の(1)および(2)を含有する重合可能エ
チレン性不飽和モノマーを重合させることにより調製し
たコポリマー: (1)該コポリマーの40〜99重量%の、そのアルキ
ル基中に1個〜20個の炭素原子を含有する、少なくと
も1種の非アミノ、非ヒドロキシルおよび非酸官能性の
アクリル酸アルキルまたはメタクリル酸アルキル、およ
び(2)以下の(i)および(ii)からなる群から選
択した官能性モノマー: (i)該コポリマーに約2〜約25の範囲のアミン価を
与えるのに効果的な量の、アミノ官能性アクリレート、
アミノ官能性メタクリレートからなる群から選択した1
種またはそれ以上のアミノ官能性モノマー;および該コ
ポリマーのヒドロキシル価が0から100までとなるの
に効果的な量の1種またはそれ以上のヒドロキシル官能
性モノマー;および(ii)該コポリマーに10〜30
の範囲の酸価を与えるのに効果的な量の、酸官能性アク
リレート、酸官能性メタクリレートからなる群から選択
した1種またはそれ以上の酸官能性モノマー;および該
コポリマーのヒドロキシル価が0から100までとなる
のに効果的な量の1種またはそれ以上のヒドロキシル官
能性モノマー;および(B)以下の(A)(1)を含有
する重合可能エチレン性不飽和モノマーを重合させるこ
とにより調製したコポリマー:(A)(1)前駆体官能
性を有するアクリレートモノマーまたはメタクリレート
モノマーのモノマーであって、そしてここで、該コポリ
マーは、該コポリマーの酸価が10〜30の範囲となる
ようなリン酸および該コポリマーの少なくともアミン価
が約2〜約25の範囲となるようなアミンからなる群か
ら選択した化合物と、後反応される;および(III)
キャリアー。 (2) 前記フィルム形成樹脂材料が、液状および粒子
状硬化可能フィルム形成樹脂材料からなる群から選択し
た硬化可能フィルム形成樹脂材料を有する、項(1)に
記載のコーティング組成物。 (3) 前記硬化可能フィルム形成樹脂材料が、該フィ
ルム形成樹脂材料用のキャリアーの非存在下にて、熱硬
化性粉体である、項(2)に記載のコーティング組成
物。 (4) 前記硬化可能フィルム形成樹脂材料が、ポリエ
ポキシドおよびポリ酸硬化剤をベースにしている、項
(2)に記載のコーティング組成物。 (5) 前記コポリマーが、さらに、0℃未満の計算ガ
ラス転移温度を有するアクリル酸アルキルまたはメタク
リル酸アルキルを、少なくとも5〜30重量%で含有す
る、項(1)に記載の組成物。 (6) 前記コポリマーが、有機溶液重合法により調製
される、項(1)に記載の組成物。 (7) 前記コポリマーが、1000〜40,000の
重量平均分子量を有する、項(1)に記載の組成物。 (8) 前記コポリマーが、0℃未満の計算ガラス転移
温度を有する、項(1)に記載の組成物。 (9) 前記(A)(1)の、1個〜20個の炭素原子
を含有するアクリル酸アルキルまたはメタクリル酸アル
キルのモノマーが、メタクリル酸イソデシル、アクリル
酸2−エチルヘキシルの単独で、およびアクリル酸アル
キル(ここで、該アルキル基は、2個〜4個の炭素原子
を有する)を伴うメタクリル酸イソデシル、アクリル酸
2−エチルヘキシルからなる群から選択される、項
(1)に記載の組成物。 (10) 前記コポリマーが、該コポリマーのアミン価
が6〜12の範囲になり、そして該コポリマーのヒドロ
キシル価が約40〜100の範囲になるのに効果的な量
の(A)(2)(i)モノマーの両方の官能性モノマー
の重合生成物を有する、項(1)に記載の組成物。 (11) 前記アクリル酸アミノアルキルまたはメタク
リル酸アミノアルキルが、メタクリル酸N,N−ジメチ
ルアミノエチルおよびメタクリル酸N,N−ジエチルア
ミノエチルからなる群から選択される、項(10)に記
載の組成物。 (12) 前記ヒドロキシル官能性モノマーが、530
〜543の平均分子量、212mgのKOH/gヒドロ
キシル価、30〜40℃の融点範囲、44/20℃で
1.073の比重、および85℃で88センチストーク
スの粘度を有するメタクリル酸ヒドロキシエチル、アク
リル酸ヒドロキシエチルおよびポリカプロラクトンジオ
ールならびにこれらのヒドロキシル官能性タイプのモノ
マーの混合物からなる群から選択される、項(10)に
記載の組成物。 (13) 前記コポリマーが、該コポリマーが15〜2
5の範囲の酸価および約40〜100の範囲のヒドロキ
シル価を有するのに効果的な量の(A)(2)(ii)
モノマーの両方の官能性モノマーの重合生成物を有す
る、項(1)に記載の組成物。 (14) 前記ヒドロキシル官能性タイプが、530〜
543の平均分子量、212mgのKOH/gヒドロキ
シル価、30〜40℃の融点範囲、44/20℃で1.
073の比重、および85℃で88センチストークスの
粘度を有するメタクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル
酸ヒドロキシエチルおよびポリカプロラクトンジオール
ならびにこれらのヒドロキシル官能性タイプのモノマー
の混合物からなる群から選択される、項(13)に記載
の組成物。 (15) 前記リン酸反応性官能性およびアミン反応性
官能性からなる群から選択した前駆体官能性を有するア
クリレートモノマーまたはメタクリレートモノマーが、
アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジルおよび
それらの混合物からなる群からさらに選択される、項
(1)に記載の組成物。 (16) 前記コポリマー(A)が、該コポリマーを調
製するためのモノマーの全重量を基準にして、以下のモ
ノマー重量%を有する、項(1)に記載の組成物:該コ
ポリマーに6〜12の範囲のアミン価を与えるアミノ官
能性アクリレートおよびメタクリレートからなる群から
選択したアミノ官能性モノマーについて1〜10重量
%;および該コポリマーが、その当量が約116のとき
に、40〜100の範囲のヒドロキシル価を有するよう
に、ヒドロキシル官能性アクリレートおよびメタクリレ
ートからなる群から選択したヒドロキシル官能性モノマ
ー1〜25重量%。 (17) 前記コポリマー(A)が、該コポリマーを調
製するために重合されるモノマーの全重量を基準にし
て、以下のモノマー重量%を有する、項(1)に記載の
組成物:アクリル酸およびメタクリル酸ならびにそれら
の混合物からなる群から選択した酸官能性アクリレート
およびメタクリレートについて1〜10重量%;および
アクリル酸ヒドロキシエチルおよびメタクリル酸ヒドロ
キシエチルならびにそれらの混合物からなる群から選択
したヒドロキシ官能性アクリレートおよびメタクリレー
トについて1〜25重量%。 (18) 前記キャリアーが、水および有機溶媒からな
る群から選択される、項(1)に記載の組成物。 (19) 前記フィルム形成樹脂材料が、触媒および第
二のフィルム形成ポリマーからなる群から選択した少な
くとも1種の成分を有する、項(1)に記載の組成物。 (20) 以下の(a)および(b)を包含するコーテ
ィングされた物品: (a)基材;および(b)以下を含有する、該基材上の
複合コーティング: (i)該基材上のコーティング層としてのベースコート
層;および(ii)該ベースコート層のすぐ上のクリヤ
ーコート層であって、該クリヤーコート層は、項(1)
に記載の組成物から誘導される。 (21) 前記ベースコート組成物が、有機溶媒ベース
の組成物および水媒介組成物からなる群から選択され
る、項(20)に記載のコーティング物品。 (22) 以下の(I)および(II)を含有する硬化
可能熱硬化性粉体コーティング組成物: (I)該硬化可能コーティング組成物の固形分を基準に
して、80〜99.99重量%の少なくとも1種のフィ
ルム形成樹脂材料、および(II)該硬化可能コーティ
ング組成物の全樹脂固形分を基準にして、約0.01〜
10重量%の官能性の非ゲル化流動制御コポリマーであ
って、該コポリマーは、1,000〜15,000の範
囲の重量平均分子量を有し、ここで、該官能性は、アミ
ノ、アミノおよびヒドロキシル、酸、ならびに酸および
ヒドロキシルからなる群から選択され、ここで、該コポ
リマーは、以下の(A)および(B)からなる群から選
択される: (A)以下の(1)および(2)を含有する重合可能エ
チレン性不飽和モノマーを重合させることにより調製し
たコポリマー: (1)該コポリマーの、そのアルキル基中に3個〜20
個の炭素原子を含有する少なくとも1種の非アミノ、非
ヒドロキシルおよび非酸官能性アクリル酸アルキルまた
はメタクリル酸アルキルおよびそれらの混合物40〜9
9重量%、および(2)以下の(i)および(ii)か
らなる群から選択した官能性モノマー: (i)該コポリマーの100%固形分に対して、該コポ
リマーに約6〜約12の範囲のアミン価を与えるのに効
果的な量のアミノ官能性アクリレート、アミノ官能性メ
タクリレートおよびそれらの混合物からなる群から選択
した少なくとも1種のアミノ官能性モノマー;および該
コポリマーの100%固形分に対して、該コポリマーの
ヒドロキシル価が40から100までになるのに効果的
な量のアクリル酸ヒドロキシアルキル、メタクリル酸ヒ
ドロキシアルキル、ポリカプロラクトンジオールモノマ
ーおよびそれらの混合物からなる群から選択した少なく
とも1種のヒドロキシル官能性モノマー;および(i
i)該コポリマーの100%固形分に対して、該コポリ
マーに10〜30の範囲の酸価を与えるのに効果的な量
の酸官能性アクリレート、酸官能性メタクリレートおよ
びそれらの混合物からなる群から選択した少なくとも1
種の酸官能性モノマー;および該コポリマーの100%
固形分に対して、該コポリマーのヒドロキシル価が40
から100までになるのに効果的な量のアクリル酸ヒド
ロキシアルキル、メタクリル酸ヒドロキシアルキル、ポ
リカプロラクトンジオールモノマーおよびそれらの混合
物からなる群から選択した少なくとも1種のヒドロキシ
ル官能性モノマー;および(B)以下の1種またはそれ
以上の(A)(1)を含有する重合可能エチレン性不飽
和モノマーを重合させることにより調製したコポリマ
ー:(A)(1)アクリル酸グリシジル、メタクリル酸
グリシジルおよびそれらの混合物からなる群から選択し
たリン酸反応性官能性モノマーのモノマーであって、こ
こで、該コポリマーは、該コポリマーの酸価が10〜3
0の範囲となるように、リン酸と、後反応される。 (23) エチレン性不飽和モノマーから調製したアク
リレートコポリマー、メタクリレートコポリマーおよび
アクリレート−メタクリレートコポリマーからなる群か
ら選択した熱硬化性コーティングのための官能性非ゲル
化コポリマー流動改変剤であって、そしてここで、該官
能性は、以下の1)および2)からなる群から選択され
る: 1)2〜25のアミン価を有するアミノ単独、および0
〜100のヒドロキシル価を有するヒドロキシルを伴
う、2〜25のアミン価を有するアミノ;および 2)10〜30の酸価を有する酸単独、および0〜10
0のヒドロキシル価を有するヒドロキシルを伴う、10
〜30の酸価を有する酸;ここで、アミノ官能性および
ヒドロキシル官能性の両方ならびに酸官能性およびヒド
ロキシル官能性の両方が存在するとき、両官能性は、以
下のa)およびb)の付加重合から得られる: (a)i)少なくとも1種のアミノ官能性アクリレート
またはアミノ官能性メタクリレート;および ii)少なくとも1種の酸官能性アクリレートおよび酸
官能性メタクリレートからなる群から選択される官能性
モノマー;ならびに(b)アクリル酸ヒドロキシアルキ
ル、メタクリル酸ヒドロキシアルキル、およびポリカプ
ロラクトンポリオールモノマーからなる群から選択した
少なくとも1種のヒドロキシル官能性モノマー。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 カート ジー. オルソン アメリカ合衆国 ペンシルバニア 15044, ギブソニア, ベイカーズタウン ロー ド 3935 (72)発明者 カート エイ. ハンバート アメリカ合衆国 ペンシルバニア 15101, アリソン パーク, ハンタータウン ロード 3550 (72)発明者 カレン ビー. アレン アメリカ合衆国 ペンシルバニア 15642, アーウィン, リゴラ ドライブ 5 (72)発明者 マーク イー. ウォズニアック アメリカ合衆国 ジョージア 31210, マコン, スプリングフィールド ブール バード 164 Fターム(参考) 4J038 CC021 CC081 CF011 CF021 CG141 CG161 CG171 CH031 CH041 CH121 CH171 GA03 GA09 GA14 NA01 NA12

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 以下の(I)および(II)および必要
    に応じて(III)を含有する硬化可能コーティング組
    成物: (I)該硬化可能コーティング組成物の固形分を基準に
    して、80〜99.99重量%の少なくとも1種のフィ
    ルム形成樹脂材料、および(II)該硬化可能コーティ
    ング組成物の全固形分を基準にして、約0.01〜10
    重量%の官能性の非ゲル化流動制御コポリマーであっ
    て、ここで、該官能性は、アミノ、アミノおよびヒドロ
    キシル、酸、ならびに酸およびヒドロキシルからなる群
    から選択され、そしてここで、該コポリマーは、以下の
    (A)および(B)からなる群から選択される: (A)以下の(1)および(2)を含有する重合可能エ
    チレン性不飽和モノマーを重合させることにより調製し
    たコポリマー: (1)該コポリマーの40〜99重量%の、そのアルキ
    ル基中に1個〜20個の炭素原子を含有する、少なくと
    も1種の非アミノ、非ヒドロキシルおよび非酸官能性の
    アクリル酸アルキルまたはメタクリル酸アルキル、およ
    び(2)以下の(i)および(ii)からなる群から選
    択した官能性モノマー: (i)該コポリマーに約2〜約25の範囲のアミン価を
    与えるのに効果的な量の、アミノ官能性アクリレート、
    アミノ官能性メタクリレートからなる群から選択した1
    種またはそれ以上のアミノ官能性モノマー;および該コ
    ポリマーのヒドロキシル価が0から100までとなるの
    に効果的な量の1種またはそれ以上のヒドロキシル官能
    性モノマー;および(ii)該コポリマーに10〜30
    の範囲の酸価を与えるのに効果的な量の、酸官能性アク
    リレート、酸官能性メタクリレートからなる群から選択
    した1種またはそれ以上の酸官能性モノマー;および該
    コポリマーのヒドロキシル価が0から100までとなる
    のに効果的な量の1種またはそれ以上のヒドロキシル官
    能性モノマー;および(B)以下の(A)(1)を含有
    する重合可能エチレン性不飽和モノマーを重合させるこ
    とにより調製したコポリマー:(A)(1)リン酸反応
    性官能性およびアミン反応性官能性からなる群から選択
    した前駆体官能性を有するアクリレートモノマーまたは
    メタクリレートモノマーのモノマーであって、そしてこ
    こで、該コポリマーは、該コポリマーの酸価が10〜3
    0の範囲となるようなリン酸および該コポリマーのアミ
    ン価が約2〜約25の範囲となるようなアミンからなる
    群から選択した化合物と、後反応される;および(II
    I)キャリアー。
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