JP2002537467A - 化学線及び場合により熱により硬化可能の粉末スラリー、その製造方法及びその使用 - Google Patents
化学線及び場合により熱により硬化可能の粉末スラリー、その製造方法及びその使用Info
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Abstract
Description
する。さらに本発明は該粉末スラリーの新規製造方法に関する。特に本発明は透
明塗料ならびに自動車分野及び工業分野の単一層及び多層透明塗装の製造のため
の新規粉末スラリーの使用に関する。
カーを使用する。これらはそれらの溶剤含有量に基づく多数の環境問題の原因と
なっている。これはまた水性透明塗料の使用の場合にも該当するが、その理由は
前記塗料は常にある量の有機溶剤を含有するからである。
62337から公知である。従来の水性透明塗料は塗布直後には粉末として乾燥
せず、流延して閉じられた皮膜を形成する。該塗料は水性二次分散液を含有し、
自動車分野では水性多層塗装又は水性単一成分−又は二成分透明塗料用に使用す
る。この場合には平均粒度約10〜200nmを有する沈降可能な分散液を得る
ことを意図している。その理由は、分散粒子は安定化が良好になればなるほどか
つそれらの粒度が小さくなればなるほどそれだけ沈降傾向が少なくなるという、
当業者に周知の経験である。しかし安全な適用挙動のため及び沸騰傾向(Koc
herneigung)の減少のためには20質量%までの溶剤の併用は不可欠
である。
る。しかし従来の成果は不十分である、特に均一な外観を得るためには層厚を増
大させる必要があるためである。
keit)、夏の温度でも貯蔵できることに対する要求から生じる。この要求を
保証するためには塗料粉末の軟化点が高くなければならない。しかしこの場合に
は塗料の軟化点が高いために、塗料表面が最適流展にまだ達しないうちに、支持
体上の粉末の溶融時にすでに熱活性化架橋反応が起こる。
86又はDE−A−2647700、ヨーロッパ特許出願公開明細書EP−A−
0098655、EP−A−0286594、EP−A−410242、EP−
A−0522648、EP−A−0585742、EP−A−0636669又
はEP−A−0650979、国際特許出願明細書WO93/25596又は米
国特許明細書US−A−4,064,161、US−A−4,129,488、
US−A−4,163,810、US−A−4,208,3130又はUS−A
−5,639,560には、溶融過程及び架橋の分離が可能である紫外線硬化性
粉末塗料が提案されている。従来公知になった紫外線粉末塗料はすべてアクリル
系又はビニル系不飽和物質を基剤としており、これらの物質は良好な不粘着性の
ために必要な高い溶融温度のために紫外線照射前にもすでに熱的に重合する可能
性がある。不粘着性を保証するためには、紫外線粉末塗料のためには絶対溶剤不
含のポリマ−を結合剤として使用しなければならず、該ポリマーの製造はそれら
の熱重合の傾向のために極めて難しいのである。
あるというのが該塗料の問題である。それというのもこの場合には影の領域が生
じ、この領域では紫外線粉末塗料が硬化されないか又は僅かな程度しか硬化され
ないからである。同じことは被覆顔料を含有する紫外線塗料に関しても言える。
みがなされた。このような所謂二重硬化(Dual Cure)粉末塗料はヨー
ロッパ特許出願公開明細書EP−A−0844286から公知である。同粉末塗
料は不飽和結合剤及びこのものと共重合可能な第二の樹脂ならびに光重合開始剤
及び熱重合開始剤(thermischer Initiator)を含有して
おり、したがって熱及び化学線で硬化可能である。しかしこの二重硬化粉末塗料
は表面では紫外線によって硬化され、支持体近くの領域では熱硬化される着色被
覆塗料として使用される。この公知の粉末塗料が多層塗装における透明塗料層の
製造のためにも有用であるかどうかは、同明細書からは読取ることはできない。
置では使用できないという、粉末塗料の使用の際の一般的問題は、二重硬化粉末
塗料によっても解決されない。
する誘因であった。当業界では粉末スラリー又は粉末透明塗料スラリーと称され
るこれらの粉末塗料分散液、それらの製造及び塗布は、ドイツ国特許明細書DE
19613547、DE 19617086、DE 19618657、DE
19540977又はDE 19518392、ヨーロッパ特許出願公開明細
書EP−A−0652264、国際特許 出願明細書WO 80/00447又
は米国特許明細書US−A−4,268,542に記載されている。
には、自動車の塗装のために適当な、アクリレート樹脂を基剤とする粉末塗料ス
ラリーを使用する。この場合には先ず従来の粉末層をボデー上に塗布し、次に粉
末塗料分散液を透明塗料として塗布する。この粉末透明塗料スラリーの場合には
、水分、特に汗に対する塗布された透明塗料層の比較的高い感受性をもたらすイ
オン増粘剤を使用する。さらに、160℃を上回る焼付温度で作業する必要があ
る。
塗料スラリーは、固体結合剤−及び架橋剤成分及び場合により粉末塗料の製造時
に常用の充填剤 (Zusatzstoffe)及び添加剤を先ず一緒に押出し
、次に乾式粉砕し、その後それらをもう一つの段階で乳化剤及び湿潤剤を用いて
湿式粉砕で粉末透明塗料スラリーに変えることによって製造する。
式塗装装置で加工することができ、良好な流展性及び粉末塗料に比較できる耐薬
品性を有する粉末塗料における約80μmに比べて約40μmの著しく薄い層厚
で塗布することができる。
も保証しないが、この程度は複雑な多重押出しによって達成されなければならな
い。
あるので望ましくない。また粉末透明塗料スラリーはそれらを塗布して架橋する
際煮沸物(Kocher)(塗料皮膜中に封入された気泡状の中空空間)の形成
傾向の強化も示す。
いない粉末状の乾燥皮膜においては、亀裂形成、すなわち所謂“泥割れ(mud
cracking)”も伴う。このような乾燥亀裂は焼付けの際にはもはや完全
には進まず、焼付け皮膜の中に皮構造の形の目に見える流延障害を形成し、この
際これらの乾燥亀裂は、乾燥皮膜の層厚が厚くなればなるほどそれだけ顕著にか
つ頻繁に起こる。比較的厚い層厚は自動車ボデーの静電塗装の場合、幾何学的に
特に露出した位置に高い電気力線密度が存在すると起る可能性がある。上部被覆
のこのような位置は泥割れに関しては特に抵抗力がない。
塗料スラリーは固体粒子の平均粒度0.1〜10μmを有する。この場合好まし
くは0.23〜0.43μmの平均粒度を使用する。安定化のためにはイオン安
定化の他にまたさらに外部乳化剤を使用する必要がある−一般には水及び湿気に
対する塗装の抵抗性を低減するポリエチレンオキシド付加物を使用する。さらに
これらの公知粉末透明塗料スラリーは常に若干量の有機補助溶剤又は流れ調整剤
を含有するが、これらは乾燥付着された皮膜の流展性にとって重要であるために
除去されえない。さらに該スラリーの製造のためには特殊な集成装置、例えば圧
力除去均質化ノズル(Druckentspannungshomogenie
rduese)も必要である。該スラリーはその塗布前には増粘剤を用いて塗布
粘度に調節する;しかし複雑な粘度特性は記載されていない。さらに同明細書は
、粉末透明塗料スラリーの場合の“泥割れ”の難点がいかに解決されうるかを記
載してない。
前記方法によっても依然として解決されていない、それというのも架橋は明確に
限定された温度では起こらず、水が完全に蒸発してしまいかつ最適表面が形成さ
れてしまう前には徐々に起こるからである。さらに起こっている架橋反応後に必
要な高温のためになお流出する水は気泡及び凹孔(Krater)の原因である
。
スラリーを提供することである。特に新規の粉末透明塗料スラリーは従来の粉末
透明塗料スラリーよりも少ない回数の加工段階で製造できることが要求される。
しかしこの場合該スラリーはその代表的な粉末スラリー特性及びその比較可能な
粒度に基づいて従来の粉末透明塗料スラリーと同様に有利な塗布特性を有するべ
きである。新規の粉末透明塗料スラリーは公知の水性透明塗料と異なり、要求さ
れた約40〜50μmの皮膜の層厚の場合有機溶剤の助けを借りないでも沸騰(
Kochern)に関するより安全な塗布特性を保証すべきである。さらに新規
粉末透明塗料は化学線で硬化可能であることが要求される。また該スラリーは化
学線による硬化の利点を熱硬化の利点と結合するが、両方法の特別な欠点を有し
ないという可能性を開くべきである。
な均質性−をさらに維持する粉末スラリーの新規の製造方法を見出だすという課
題もある。
粒子を含有し、粉末透明塗料スラリーがイオン形成基の含量0.05〜1meq
/g、中和剤の含量0.05〜1meq/gを有し、(i)剪断速度1000s - 1 での粘度50〜1000mPas、(ii)剪断速度10s- 1での粘度15
0〜8000mPas及び(iii)剪断速度1s- 1での粘度180〜120
00mPasを有する、化学線及び場合により熱により硬化可能の新規の構造粘
性粉末スラリーが見出だされた。
ーは、簡単に“本発明のスラリー”と称する。
る粉末透明塗料が生じる ことによって化学線及び場合により熱により硬化可能の構造粘性粉末スラリーの
新規方法が見出だされたが、該方法では 4)該粉末スラリーにさらに少なくとも1種のイオン増粘剤、特に陰イオン増粘
剤及び少なくとも1種のイオン会合性増粘剤を加える。
造する新規方法は、簡単に“本発明方法”と称する。
ら生じる。さらに該スラリーは、熱硬化性粉末透明塗料スラリーの公知の利点−
特に吹付け塗布を、紫外線粉末透明塗料の利点−特に溶融工程及び架橋の分離を
結合することもできる。意外にも、紫外線硬化は溶融した皮膜の残留水分の小さ
い場合には特に迅速にかつ完全に行われる。架橋している塗料皮膜の親水性に依
存する皮膜中の水分と環境空気との間の自然の平衡は冷却時にすでに迅速に生じ
る。本発明のスラリーが外部乳化剤及び有機溶剤なしにも安定であることはさら
にもっと意外であった。
子線又は紫外線、特に紫外線を意味する。
好ましくは1〜15μm、特に2〜10μmであることが重要である。平均粒度
とはレーザー回折法により測定された50%中央値を意味する、つまり粒子の5
0%が粒径≦中央値を有し、粒子の50%が粒径≧中央値を有する。
皮膜厚さ>30μm(例えばこのような皮膜厚さは現在自動車工業で自動車の最
終塗装の際に実現されている)の場合には、従来の粉末透明塗料スラリーよりも
明らかに小さい沸騰(Kochern)及び“泥割れ”形成傾向を示す。
には、上限を有し、そのために皮膜流展は不利な影響を受ける。外観に対する要
求が小さい場合には、粒度はより高くなってもよい。上限としては30μmが重
要と考えられる、それというのもこの粒度から高感度の塗布装置の吹付けノズル
の閉塞を考慮しなければならないからである。
明の範囲内では、該スラリーが揮発性溶剤の残余含量<1質量%、好ましくは<
0.5質量%、特に好ましくは<0.2質量%を有することができることを意味
する。この場合残余含量が分析的な、特にガスクロマトグラフィーの検出限界未
満であるのが極めて有利である。
しないでよい。したがって本発明により使用すべき前記の粒度も付加的な外部乳
化剤の助けなしに得ることができる。
平均酸価又はアミン価3〜56gKOH/g固体(MEQ−酸又は−アミン:0
.05〜1.0meq/g固体)に応じて好ましくは28まで(MEQ−酸又は
−アミン:0.5)、特に17まで(MEQ−酸又は−アミン:0.3)のイオ
ン形成基の含量を有する。
合本発明によればこれらの基が熱硬化性結合剤中に存在する場合、つまり化学線
及び熱により硬化可能の本発明の粉末スラリーである場合が極めて有利である。
もこの種の遊離基は硬化された塗料中に残存して、環境物質及び化学薬品に対す
る同塗料の抵抗性を減少させる恐れがあるからである。他面においてこのような
基の含量は所望の安定化を保証するためにはなお十分に高くなければならない。
される。中和剤の量は、本発明のスラリーのMEQ値が1meq/g固体未満、
好ましくは0.5meq/g固体未満、特に0.3meq/g固体未満であるよ
うに選択する。本発明によれば中和剤の量が少なくとも0.05meq/g固体
のMEQ値に等しい場合が有利である。
合剤の化学的性質は、一般にはそれらの結合剤の中に、中和により塩基(Sal
zgruppe)に変化可能であり、それによって水中の粒子のイオン安定化を
引受けることができる、イオン形成基が含まれている限り、限定されていない。
ン酸基が適当である。それに応じて中和剤としては塩基、例えばアルカリ金属水
酸化物、アンモニア又はアミンを使用する。アルカリ金属水酸化物は限定された
量でのみ使用できる、それというのもアルカリ金属イオンは焼付けの際は揮発せ
ず、有機物質との同イオンの不適合性によって皮膜を曇らせ、光沢損失をもたら
す可能性があるからである。したがってアンモニア又はアミンが好ましい。アミ
ンの場合には水溶性第三アミンが好ましい。例えばN,N−ジメチルエタノール
アミン又はアミノメチルプロパノールアミン(AMP)が挙げられる。
中和剤としては特に低分子有機酸、例えばギ酸、酢酸又は乳酸を使用する。
細書EP−A−0012463、EP−A−0612818又はUS−A−4,
071,428を参照されたい。
場合には、イオン形成基として酸基を有するポリマー又はオリゴマーが好ましい
、それというのもこれらの所謂陰イオン結合剤が一般に陽イオン結合剤の種類よ
りも良好な黄変抵抗性を有するからである。
剤の代表的な副次的特性、例えばそれらの黄変傾向を処理する限り同様に使用で
きる。
用することができる。しかし該結合剤がさらに架橋性を保証する他の基を有する
ことが重要である。
しい。場合により併用される熱硬化性結合剤の場合にはヒドロキシル基が有利で
ある。
は線状及び/又は枝分れ状及び/又はブロック状、くし状及び/又はランダムに
(statistisch)に形成されたポリアクリレート(メタクリレート)
、ポリエステル、アルキド、ポリウレタン、アクリル化ポリウレタン、アクリル
化ポリエステル、ポリアクトン、ポリカーボネート、ポリエステル、アクリレー
ト(メタクリレート)ジオール又はポリ尿素が適当である。
にさらに他の官能基、例えばエチル−、アミド−、イミド−及び/又はチオ基を
、これらの基が架橋反応を妨害しない限り含有することができる。
物は市販されている。
含有する。紫外線塗料領域から公知のすべての放射線硬化性低分子オリゴマー及
び/又はポリマー化合物、好ましくは放射線硬化性結合剤、特にエチレン系不不
飽和プレポリマー及び/又はエチレン系不飽和オリゴマー、場合により反応希釈
剤ならびに場合により1種以上の光重合開始剤を基剤とする放射線硬化性結合剤
が適当である。適当な放射線硬化性結合剤の例は、アクリル(メタクリル)官能
性アクリル(メタクリル)コポリマー、ポリエーテルアクリレート、ポリエステ
ルアクリレート、不飽和ポリエステル、エポキシアクリレート、ウレタンアクリ
レート、アミノアクリレート、メラミンアクリレート、シリコーンアクリレート
及び相応のメタクリレートである。好ましくは芳香族構造単位を含まない結合剤
を使用する。
ス転移温度Tgを低下させないことが重要である。
0〜10000の範囲の分子量を有し、分子量分布<4(例えばDE−A−42
03278に記載されている)を有するアクリレート樹脂が適当であり、次にこ
のものをアクリル酸又はアクリル酸誘導体、例えば塩化アクリル酸と反応させて
相応のアクリル化アクリレートを生成する(EP−A−0650979)。
先駆物質としては例えばエポキシ基を有するポリアクリレート樹脂が適当であり
、該樹脂は少なくとも1個のエポキシ基を分子中に有する少なくとも1種のエチ
レン系不飽和モノマーと、分子中にエポキシ基を有しない少なくとも1種の他の
エチレン系不飽和モノマーとの共重合によって製造されうるが、少なくとも1種
のモノマーはアクリル酸又はメタクリル酸のエステルである。このようなエポキ
シ基を有するポリアクリレートは例えば特許明細書EP−A−299420、D
E−B−2214650、DE−B−2749576、US−A−4,091,
048及びUS−A−3,781,379から公知である。
キル基中に炭素原子1〜20個を有するアクリル酸及びメタクリル酸のアルキル
エステル、特にメチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレー
ト、エチルメタクリレート、ブチルアクリレート、ブチルメタクリレート、2−
エチルヘキシルアクリレート及び2−エチルヘキシルメタクリレートが挙げられ
る。分子中にエポキシ基を有しないエチレン系不飽和モノマーの他の例は酸アミ
ド、例えばアクリル酸−及びメタクリル酸アミド、マレイン酸アミド(MSA)
、ビニル芳香族化合物、例えばスチロール、メチルスチロール及びビニルトルオ
ール、ニトリル、例えばアクリロニトリル、ビニル−及びビニリデンハロゲン化
物、例えば塩化ビニル及びフッ化ビニリデン、ビニルエステル、例えば酢酸ビニ
ル及び及びヒドロキシル基を有するモノマー、例えばヒドロキシエチルアクリレ
ート及びヒドロキシエチルメタクリレートである。
リシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、アリルエステル及びアリル
グリシジルエーテルである。
2500、好ましくは420〜700、数平均分子量(ポリスチロール標準の使
用下にゲル透過クロマトグラフィーにより測定)2,000〜20,000、好
ましくは1,000〜10,000及びガラス転移温度Tg20〜100℃、好
ましくは30〜90℃、特に好ましくは40〜80℃、特に50〜70℃(示差
走査熱量計(DSC)により測定)を有する。約50℃が極めて好ましい。分子
量分布の不均等度(Uneinheitlichkeit)は6未満であり、特
に好ましくは3未満である。適当なアクリレート樹脂は例えばドイツ国特許出願
公開明細書DE−A−4203278に記載されている。また2種以上のアクリ
レート樹脂から成る混合物も使用する。
によって製造することができる。
%未満、好ましくは50%未満であるべきである。例えばこれはビニル芳香族化
合物であってもよい。この例はスチロールである。
ンの分子量に対して0.5〜3.5の二重結合を有する極めて異なるポリマ−種
の不飽和ポリマー(DE−A−2436186)。
化される、低分子量500〜25,000ダルトン及び狭い分布を有するポリマ
ーアクリレート(US−A−4,064,161)。
クリレート及びカルボキシルを末端基とするポリエステルからグリシジルアクリ
レートとの反応によって得られるような部分結晶質固体ポリエステルアクリレー
トから成る混合物(US−A−4,129,488)。
−0410242)。
t)を改善するための不飽和結晶質ポリエステルとの混合物(EP−A−058
5742)。
の混合物(EP−A−0636669)。
mplementaerer)ポリアクリレートの反応によって得られる官能性
ポリアクリレート(EP−A−0650978)。
される)。−光化学的に励起された、ノリッシ(Norrish)型IIのコポ
リマー光重合開始剤へのH移動により架橋されうる、二重結合を含まないポリア
クリレート(DE−A−4413436)。
合開始剤へのH移動により架橋されうる、二重結合を含まず、ジヒドロジシクロ
ペンタジエノールアクリレートを含むポリアクリレート(DE−A−e1960
0147)。
なる:−PCT/EP96/05769: 最大397Kg/モルの結合エネルギーを有する、少なくとも1個のH原子を
有する有機化合物との混合物中の、少なくとも1個のエチレン系二重結合を有す
る架橋重合化合物。;又は −PCT/EP97/07074: ポリアクリレートと、化学線でラジカルを形成する基がそれによって導入され
る物質とのポリマー類似反応によって製造されうる放射線架橋性アクリレートポ
リマー。
れており、一般には従来の技術水準から公知の化合物から選択される。特にノリ
ッシ(Norrish)II型の光重合開始剤を使用する。この種の光重合開始
剤は常用であり、公知である。それらの作用機構は、光化学反応で比較的にしば
しば起こるような水素抽出反応の分子内変形に基づいている。これについては例
えばRoempp Chemie Lexikon、増補改訂第9版、Geor
g Thieme Verlag Stuttgart、第4巻、1991を参
照されたい。この種の適当な光重合開始剤の例は4−ヒドロキベンゾフェノンで
ある。
、光重合開始剤を加えることなく紫外線硬化可能である。不飽和ポリマーとDE
−A−4413436及びDE−A−19600147によるポリマーとから成
り、光化学的に励起される、コポリマーのノリッシII型の光重合開始剤の極め
て高い含量の混合物は特に良好に架橋された皮膜を形成する。
利である。
レート、ポリエステル、アルキル樹脂、ポリウレタン及び/又はアクリル化ポリ
ウレタンが有利であり、したがって好ましく使用する。
A−0767185及び米国特許明細書US−A−5,480,493、同5,
475,073及び同5,534,598に記載されている。特に好ましいポリ
アクリレートの他の例はジョンクリル(Joncry:登録商標)、例えばジョ
ンクリル SCX 912及び922,5として市販されている。これらのポリ
アクリレートの製造は一般に公知であり、例えば標準著作:Houben−We
yl、Methoden der organischen Chemie、第
4版、Band14/1、24〜255頁、1961に記載されている。
知であり、例えばUllmanns Encyklopaedie der t
echnischen Chemie、第3版、Band 14、Urban&
Schwarzenberg、Muenchen、Berlin、1963、8
0〜89頁及び99〜105頁ならびに次の著作:“Resines Alky
des−Polyesters”(J.Bourry、Paris、Verla
g Dunod、1952)、“Alkyd Resins”(C.R.Mar
tens、Reinhold Publishing Corporation
、New York、1961)及び“Alkyd Resin Techno
logy”(T.C.Patton、Intersience Publish
ers、1962)に記載されている。
タンは例えば次の特許明細書に記載されている:
用のすべての架橋剤が適当である。この例はエーテル化メラミン−ホルムアルデ
ヒド樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、無水物基を有する化合物又は樹脂、エポキシ
基を有する化合物又は樹脂ブロックト及び/又は非ブロックトポリイソシアネー
ト、β−ヒドロキシアルキルアミド、例えばN,N,N´,N´−テトラキス(
2−ヒドロキシエチル)アジパミド又はN,N,N´,N´−テトラキス(2−
ヒドロキシプロピル)アジパミド、平均少なくとも2個の反応可能な基を有する
化合物、例えばマロン酸ジエステル及びポリイソシアネート又はマロン酸の多価
アルコールのエステル及び部分エステルとモノイソシアネートとの反応生成物(
例えばヨーロッパ特許出願公開明細書EP−A−0596460に記載されてい
る)及び/又はトリス(アルコキシカルボニルアミノ)トリアジン(例えば特許
明細書US−A−4939213、US−A−5084541、US−A−52
88865又はEP−A−0604922に記載されている)である。
ましく使用する。適当なブロックトポリイソシアネートの例は、ドイツ国特許出
願公開明細書DE−A−19617086又は19631269、ヨーロッパ特
許出願公開明細書EP−A−0004571又は0582051又は米国特許明
細書US−A−4,444,954に記載されている。
的大きい固体粒子の沈降傾向が有効に防止される。
である。所謂非イオン会合性増粘剤も多様な選択で市場で入手できる。該増粘剤
は一般には水希釈性ポリウレタン、水溶性ポリエーテルジオールの反応生成物、
脂肪族ジイソシアネート及び親有機基を有する一官能価ヒドロキシル化合物から
成る。
光化学的に反応できる(それによって塗料特性のさらなる改善が得られる)非イ
オン会合性増粘剤に関する。化学線で硬化可能な非イオン会合性増粘剤は二重結
合又は容易に抽出可能なH原子を有する基、例えばジシクロペンタジエニル基及
び/又はノリッシ(Norrish)II型の光重合開始剤の基、特にベンゾフ
ェノン基の組込みによって得られる。
、特に部分的又は完全に中和されていてもよい酸基を有する特定のポリアクリレ
ート樹脂を基礎にしている。
ive”(Johan Bielemann著、Wiley−VCH、Wein
heim、NewYork、1998)31〜65頁から公知であり、したがっ
てさらに詳しく記載する必要はない。
有されていることが重要である。この場合本発明によれば、増粘剤が主として又
は専ら水相で存在する場合が有利である。
スラリーの所望の粘度を基準とし、これらはまた必要な沈降安定性及び吹付け塗
布の特別な必要からも予め設定される。したがって当業者は増粘剤の量及び増粘
剤の種類の割合を相互に簡単な考察により場合により予備実験の補助下に測定す
ることができる。
度10s- 1では150〜8000mPas、剪断速度1s- 1では180〜12
000mPasの粘度範囲を調節することができる。
では貯蔵−及び沈降安定性に関する要件も考慮している状態である:本発明のス
ラリーは、例えば塗装装置の環状導管における本発明のスラリーのポンプによる
移動及び噴霧の際のような移動された状態では良好な加工性を保証する低粘性状
態をとる。これに対して剪断応力がないと粘度は増大し、塗装すべき支持体上に
すでに存在する塗料が垂直面を流れ下る傾向の減少を示す(ランナー形成(“L
aeuferbildung”))ように保証する。例えば貯蔵の際のような移
動されない状態における高い粘度は、同様にして固体粒子の沈降が大部分阻止さ
れるか又は貯蔵時間の間に僅かしか沈降しなかった本発明の粉末スラリーの再撹
拌が保証されている状態をもたらす。
用されるような添加剤も含有することができる。この場合、これらの添加剤が結
合剤のガラス転移温度Tgを著しく低下させないことが重要である。
rmittler)、支持体湿潤を改善するための添加剤、表面光沢の改善用添
加剤、つや消し剤、ナノ粒子、光安定剤、腐食防止剤、殺生物剤、防炎剤又は重
合防止剤であるが、これらは例えば著作“Lackadditive”(Joh
an Bielemann、Wiley−VCH、Weinheim、New
York、1998)に詳しく記載されている。
反応性希釈剤又は熱硬化性の反応性希釈剤を加えることができる。しかしこれら
の成分は好ましくは本発明のスラリーの外部水相中に存在しており、分散有機相
(そこでは同スラリーがガラス転移温度Tgの低下をもたらし、ひいては場合に
より沈降した粒子の凝集又は凝固をもたらす)中に存在しないことが重要である
。
の複分解によって得られるオリゴマー中間生成物から、ヒドロホルミル化及び次
の水素化によって得られるオリゴマーポリオールでである;適当な環状モノオレ
フィンの例は、シクロブタン、シクロペンテン、シクロヘキセン、シクロオクテ
ン、シクロヘプテン、ノルボルネン又は7−オキサノルボルネンである;適当な
非環式モノオレフィンの例は、石油処理でクラッキングによって得られる炭化水
素混合物中に含有されている(C5−留分);本発明により使用すべき適当なオ
リゴマーポリオールの例は、ヒドロキシル価(OHZ)200〜450、数平均
分子量Mn400〜1000及び重量平均分子量Mw600〜1100を有する
; この種の適当な化合物の他の例は、枝分れ、環状及び/又は非環式C9 〜C
1 6−アルカンであり、これらは少なくとも2個のヒドロキシル基によって官
能化されており、特にジエチルオクタンジオール、ならびにシクロヘキサンジメ
タノール、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、ネオペンチ
ルグリコール、トリメチロールプロパン又はペンタエリトリットである。
が適当である。この種の適当な化合物の例はアクリル酸とポリオールとのエステ
ル、例えばネオペンチルグリコールジアクリレート、トリメチロールプロパント
リアクリレート、ペンタエリトリットトリアクリレート又はペンタエリトリット
テトラアクリレート;又はヒドロキシアルキルアクリレートとポリイソシアネー
ト、特に脂肪族ポリイソシアネートとの反応生成物である。
ができる。
学線で硬化可能の成分の割合は広い範囲で変化しうる。それは先ず第一に、本発
明のスラリーが先ず第一に熱により硬化可能であるべきか又は先ず第一に化学線
で硬化可能であるべきかどうかならびに本発明のスラリーの使用目的を基準にし
ている。すなわち熱により僅かしか負荷できない支持体を被覆しようとする場合
には、先ず第一に化学線で硬化可能である本発明のスラリーを製造する。一般に
は化学線で硬化可能な成分/熱硬化可能な成分の割合は20:1〜1:20、好
ましくは10:1〜1:10、特に好ましくは5:1〜1:5、特に3:1〜1
:3である。したがって当業者は適当な同割合を、いかなる特殊な場合にもその
専門知識に基づいて、場合により簡単な予備実験の助けを借りて求めることがで
きる。
本発明によれば該スラリーを本発明方法によって製造するのが有利である。
より添加剤及び反応性希釈剤を有機溶液中で混合し、中和剤と一緒に水中で二次
分散法により分散させる。先ず第一に油中水エマルションが形成されるが、これ
はさらに希釈すると水中油エマルションに変わる。この点は一般にはエマルショ
ンに対して50質量%未満の固形物分の場合に得られ、また希釈の間の粘度の著
しい低下により認められうる。
によって溶剤を除去する。
凝固、すなわち本発明により僅かしか安定化しなかった粒子が流れて別個の連続
的有機相を形成することを避けるためには、蒸留温度をガラス転移温度Tg未満
に保つことが重要である。ガラス転移温度は代わりにまた分散液の最低皮膜温度
により記述することもできる。最低皮膜温度は、分散液をドクターによってガラ
ス板上に施し、勾配炉で加熱することによって求めることができる。粉末状の層
が皮膜化する温度を最低皮膜温度と称する。
。
未満、特に40℃未満の蒸留温度で留去する場合が有利である。この場合によっ
ては蒸留圧力は、高沸点溶剤の場合にこの温度範囲が保たれるように選択する。
することによって行うことができる。好ましい場合には溶剤含有エマルションか
ら真空蒸留で溶剤を除去する。
て補充する。水の添加は蒸発又は蒸留の前、後又はその間にも少しづづ添加して
行う。
含有エマルション(液中液分散液)の代わりに液中固体分散液(本発明のスラリ
ー)が形成される。
%を有する。
上に塗布する。この場合特別な手段を講ずる必要はなく、この塗布は常用公知の
方法により、例えば自動車初塗装の際に使用されるウエット・オン・ウエット塗
布法により行うことができるが、これは本発明のスラリーの他の特別な利点であ
る。
装の製造にのみ適しているばかりではなく、また多層の透明塗装の製造にも適当
である点にある。この多層透明塗装の製造のためには、本発明のスラリーをすべ
ての常用公知の透明塗料と組合わすことができる。当該多層透明塗装は極めて良
好な中間層付着力を有する。
では皮膜化を示さない、つまり湿潤層として塗布された本発明のスラリーは室温
で又は少し高められる温度で水放出下に曝気するが、その中に含有された粒子は
それらの初めの固体の形を変化しない。粉末状固体皮膜は残留水を流動的湿潤皮
膜よりも容易に蒸発させる。
ochern)”)によって低減される。さらに“泥割れ”の傾向も決定的に小
さい。この場合本発明のスラリーが、その粒度が大きくなればなるほどそれだけ
“泥割れ”の傾向が小さくなるという所見は意外である。
場合流展工程及び架橋反応は時間的にずらして(mit einem zeit
lichen Versatz)経過させるのが有利であり、これは段階加熱プ
ログラム又は所謂加熱ランプ(Aufheitzrampe)を運転させること
によって行う。次に溶融された層は化学線、特に紫外線で照射することによって
硬化させる。
近い領域及び/又は三次元的物体の場合には影の領域が特に熱により硬化されう
る。熱硬化は一般に120〜160℃の温度で行う。相応の焼付け時間は1〜6
0分である。この場合には本発明のスラリーの特別な利点が明らかになる、つま
り該スラリーは熱硬化性成分/化学線で硬化可能な成分の割合を介して被覆すべ
き支持体の熱負荷性及び/又は三次元的形状に対して簡単かつ正確に調整されう
る。すなわち大きな影の領域を有する三次元物体の場合には熱硬化に重点をおき
、放射線硬化を初めの部分架橋に対してのみ適用する。これに対して熱的に僅か
しか負荷できない平面支持体の場合には概して放射線硬化を適用する。どの段階
も前記の両極端の間で考えられるし、実施もできる。
る。すなわち本発明の透明塗料は常用公知のすべての基本塗料層又は下塗りした
又は下塗りしてない支持体、例えば金属、ガラス、木材又はプラスチック上で強
固に付着する。該塗料は高い光沢を有し、平滑で、耐引掻性で、耐候性を有しか
つ傷を有しない。さらに該塗料はその有利な特性プロフィルに基づいて自動車塗
装の他の用途に対しても、特に家具塗装及びコイル被覆及びコンテナ被覆を含む
工業的塗装用にも適当である。
.0部を予め用意し、80℃に加熱した。この装入物に80℃で5時間の間に2
つの別個の供給容器を介して、TBPEH(t−ブチルペルエチルヘキサノエー
ト)143.4部及びMEK86.1部から成る開始剤、及びt−ブチルアクリ
レート470.7部、n−ブチルメタクリレート254.0部、シクロヘキシル
メタクリレート287部、ヒドロキシプロピルメタクリレート409部及びアク
リル酸14.3部から成るモノマー混合物を加えた。次に85℃に加熱し、80
0〜500mバールで揮発性成分の一部分を真空蒸留した。次に約60℃に冷却
し、樹脂溶液を取出した。
ル錫ジラウレート0.1部を加えた。次いでトリメチロールプロパン168部及
びメチルエチルケトン431部から成る溶液を徐々に供給した。温度はは発熱反
応によって上昇した。80℃に達したら、温度を外部冷却によって一定に保ち、
供給を場合により少し制御した。供給の終了後なお1時間、固形物のイソシアネ
ート分が15.7%(NCO基を基準とする)に達するまで前記温度に保った。
次に反応混合物を40℃に冷却し、メチルエチルケトン155部中の3,5−ジ
メチルピラゾール362部の溶液を30分以内に加えた。反応混合物が発熱によ
って80℃に加熱されたら、NCO分がより小さい0.1%に低下してしまうま
で温度を30分間一定に保った。次にn−ブタノール47部を反応混合物に加え
、さらに30分間80℃で保ち、短時間の冷却後に同反応混合物を取出した。
ジイソシアネート;Creanova社、ehem.Chemische We
rke Heuls)1350部を、メチルエチルケトン(MEK)907.2
部と一緒に仕込み、ジブチル錫ジラウレート0.22部及びヒドロキノン4.4
部を加えた。次に4−ヒドロキシブチルアクリレート864部を徐々に供給した
。発熱反応によって温度が上昇した。。60℃が得られたら、温度を外部冷却に
よって一定に保ち、供給を場合により少し制御した。供給終了後、固形物のイソ
シアネート分がより小さい0.1%に低下してしまうまで、反応混合物をなお約
2時間この温度に保った。次にn−ブタノール37部を加え、さらに30分60
℃で保ち、短時間の冷却後に反応生成物を取出した。反応生成物は固形物分69
.5%(130℃で1時間)及び粘度5.9dPas(原粘度;23℃でプレー
ト/円錐体−粘度計)を有していた。
270.2部及び製造例3による化学線で硬化可能の架橋剤636.4部を、室
温で開放撹拌容器で15分間撹拌下に混合した。次にシアガルト(Cyagar
d:登録商標)1164L(紫外線吸収剤、Cytec社)9.0部、チヌビン
(Tinuvin:登録商標)液状123(立体障害アミン“HALS”、Ci
ba Geigy社)9.4部、N,N−ジメチルエタノールアミン6.7部、
ジブチル錫ジラウレート(DBTL)6.7部及びダロクーレ(Darocur
e:登録商標)1173(光重合開始剤、Ciba Specially Ch
emicals社)120.0部及びイルガクーレ(Irgacure:登録商
標)184(光重合開始剤、Ciba Specially Chemical
s社)30.0部を加え、室温でさらに2時間撹拌した。次に完全脱イオン水5
28.8部を少しづつ加えて希釈した。15分の中間休止後にさらにVE水65
0.0部を加えた。理論固形物分37%を有する低粘性水性エマルションが形成
され、このものを室温でさらに50時間撹拌した。蒸発した液体量をVE水を加
えて元の水準まで補充した。次の特性値を有する粉末状透明塗料分散液(スラリ
ー)を得た: 固形物分(80℃で2時間): 36.2% MEQ酸: 0.05meq/g固形物 MEQ塩基 0.08meq/g固形物 溶剤含量: <0.05%(ガスクロマトグラフィーによ
る) 粒度: 6.4μm(D.50;レーザー回折計、M
alvern社) 適当な粘度プロフィルを調節するために、前記スラリー2500部中にアクリ
ゾール (Acrysol:登録商標)RM−8W(溶剤を含まない非イオン会
合性増粘剤、Rohm&Haas社)56.5部及びビスカレックス(Visk
alex:登録商標)HV30(ポリアクリレート樹脂を基剤とする陰イオン増
粘剤、Allied Colloids社)16.2部を撹拌導入した。透明塗
料スラリーは次の粘度プロフィルを有する: 剪断速度10s- 1で1020mPas 剪断速度100s- 1で670mPas 剪断速度1000s- 1で255mPas 該透明塗料スラリーは48℃の最低皮膜形成温度を有していた。室温での2週
間の貯蔵後に少量の下部沈殿物が現れたが、このものを実験用撹拌機で5分以内
に再び均質に撹拌することができた。
integrierter Aufbau)(以下では金属的色調“メテオルグ
ラウ(Meteorgrau)について記載される)を用意した。
stole)で先ず機能層(エコプリメ(Ecoprime:登録商標)メテオ
ルグラウ、BASF Coatings AG)を塗布した。5分間曝気した後
、室温で前記層上に同様にしてメテオルグラウの水性金属(Wassermet
allic)基本塗料(エコスタール(Ecostar:登録商標)メテオルグ
ラウ、BASF Coatings AG)を塗布し、次に80℃で10分間予
備乾燥した。
板を先ず5分間曝気し、次いで80℃で10分間予備乾燥した。予備乾燥後に本
発明の粉末透明塗料スラリー1を先ずUV管(UV−kanal)(Techn
igraf GmbH,61279社(Graevenwiesbach在)の
1200mJ.Aktiprint Mini 12−1)で放射線硬化し、次
に145℃で30分間空気循環炉で焼付けた。
層厚には沸騰(Kochern)及び泥割れの形の傷害は認められなかった。透
明塗料層の表面は著しく平滑であった。
ースによるダイヤモンド圧子) c) BART(BASF ACID RESISTANCE TEST)は、
酸及び苛性アルカリ溶液(薬品)及び水滴(エッチング)に対する塗料表面の抵
抗性を測定するのに役立つ。この場合被覆を勾配炉で焼付け後に温度負荷に暴露
した(40℃、50℃、60℃及び70℃で30分)。予め被検物質(硫酸15
%、10%、36%;亜硫酸6%、塩酸10%及び苛性ソーダ液5%(化学薬品
)ならびに完全脱イオン水(エッチング);1、2、3又は4滴)を計量ピペッ
トで限定的に施した。被検物質の作用に引続いてこれらの物質を流動水下で除去
し、24時間後に損傷を予め定めた目盛りに応じて視覚的に判定した: 評点 外観 0 欠陥なし 1 微弱なマーキング 2 マーキング/艶消し/軟化なし 3 マーキング/艶消し/色調変化/軟化 4 亀裂/腐食開始 5 透明塗料の除去 それぞれの個々のマーキング(斑点)を評価し、結果はその都度の温度につい
て薬品及び腐食に関する評点の合計として記録した。
Claims (17)
- 【請求項1】 化学線及び場合により熱により硬化可能の構造粘性粉末スラ
リーにおいて、該粉末スラリーが平均粒度0.8〜20μm及び最大粒度30μ
mを有する固体球状粒子を含有し、粉末透明塗料スラリーがイオン形成基の含量
0.05〜1meq/g、中和剤の含量0.05〜1meq/gを有し、(i)
剪断速度1000s- 1での粘度50〜1000mPas、(ii)剪断速度1
0s- 1での粘度150〜8000mPas及び(iii)剪断速度1s- 1での
粘度180〜12000mPasを有することを特徴とする、化学線及び場合に
より熱により硬化可能の構造粘性粉末スラリー。 - 【請求項2】 固形物分10〜60質量%、特に20〜50質量%を有する
、請求項1記載の粉末スラリー。 - 【請求項3】 固体球状粒子の平均粒度が1〜15μm、特に2〜10μm
である、請求項1又は2記載の粉末スラリー。 - 【請求項4】 該粉末スラリー中にイオン増粘剤及び場合により化学線で架
橋可能の非イオン会合性増粘剤が含有されている、請求項1から3までのいずれ
か1項記載の粉末スラリー。 - 【請求項5】 固体球状粒子が熱により硬化可能の結合剤としてポリアクリ
レート、ポリエステル、アルキル樹脂及び/又はポリウレタンを含有し、化学線
で硬化可能の結合剤としてアクリル(メタクリル)官能性アクリル(メタクリル
)コポリマー、ポリエーテルアクリレート、ポリエステルアクリレート、不飽和
ポリエステル、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、アミノアクリレ
ート、メラミンアクリレート及び/又はシリコーンアクリレート及び/又は相応
のメタクリレートを含有する、請求項1から4までのいずれか1項記載の粉末ス
ラリー。 - 【請求項6】 光重合開始剤及び場合により熱硬化用架橋剤を含有する、請
求項5記載の粉末スラリー。 - 【請求項7】 20℃を超える最低皮膜形成温度、特に30℃を超える最低
皮膜形成温度を有する、請求項1から6までのいずれか1項記載の粉末スラリー
。 - 【請求項8】 大体において有機溶剤及び外部乳化剤を含有しない、請求項
1から6までのいずれか1項記載の粉末スラリー。 - 【請求項9】 化学線及び場合により熱により硬化可能の構造粘性粉末スラ
リーを製造する場合、 1) 1.1)化学線で硬化可能な成分及び場合により 1.2)熱により硬化可能の成分 を含有する有機溶液を乳化すると水中油型のエマルションが生じ、 2) 有機溶剤を除去し 3) 除去した溶剤容積を水で部分的に又は完全に補充し、これによって固体球
状粒子を 有する粉末塗料スラリーが生じる ことによって前記粉末スラリーを製造するに当たり、 4) 該粉末スラリーにさらに少なくとも1種のイオン増粘剤、特に陰イオン増
粘剤及び少なくとも1種のイオン会合性増粘剤を加える ことを特徴とする、化学線及び場合により熱により硬化可能の構造粘性粉末スラ
リーの製造方法。 - 【請求項10】 この場合水と混合可能な有機溶剤を使用する、請求項9記
載の方法。 - 【請求項11】 有機溶剤を、結合剤のガラス転移温度Tg未満にある温度
で除去する、請求項9又は10記載の方法。 - 【請求項12】 固体球状粒子が平均粒度0.8〜20μm、特に3〜15
μm及び最大粒度30μmを有する、請求項9から11までのいずれか1項記載
の方法。 - 【請求項13】 粉末スラリーが、イオン形成基の含量0.05〜1meq
/g、好ましくは0.05〜0.5meq/g、特に0.05〜0.3meq/
gを有し、中和剤の含量0.05〜1.0meq/g、好ましくは0.05〜0
.5meq/g、特に0.05〜0.3meq/gを有しかつ(i)剪断速度1
000s- 1での粘度50〜1000mPas、(ii)剪断速度10s- 1での
粘度150〜8000mPas及び(iii)剪断速度1s- 1での粘度180
〜12000mPasを有する、請求項9から12までのいずれか1項記載の方
法。 - 【請求項14】 自動車初塗装、自動車修復塗装及び工業塗装用透明塗料の
製造のための、請求項1から8までのいずれか1項記載の粉末スラリー又は請求
項9から13までのいずれか1項記載により製造された粉末スラリーの使用。 - 【請求項15】 請求項1から8までのいずれか1項記載の粉末スラリー又
は請求項9から13までのいずれか1項記載により製造された粉末スラリーから
製造された透明塗料。 - 【請求項16】 自動車初塗装、自動車修復塗装及び工業塗装における単層
又は多層透明塗装を製造するための、請求項15記載の透明塗料の使用。 - 【請求項17】 単一層又は多層透明塗装で被覆されている、特に金属、ガ
ラス、木材及び/又はプラスチックから成る成形品において、成形品又は少なく
とも1つの透明塗料層が請求項15記載の透明塗料から製造されていることを特
徴とする、前記成形品。
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