JP2003508600A - ウルトラハイソリッドアクリル塗料 - Google Patents

ウルトラハイソリッドアクリル塗料

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Abstract

(57)【要約】 ウルトラハイソリッド塗料組成物を開示する。この組成物は液状アクリルポリオールと樹脂状ポリオールのポリオールブレンドを含む。このポリオールブレンドは、多官能イソシアネート、メラミン、またはシランで架橋して様々な塗料を形成する。この塗料組成物は、ポリオールブレンドの組合せと組成が同様の樹脂を単独で配合したものより固形分%が著しく高い。この塗料は約35重量%未満の有機溶剤を含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 (発明の分野) 本発明はアクリル塗料組成物に関する。特に、本発明は、液状アクリルポリオ
ールおよびTgが25℃より高い樹脂状ポリオールを含むポリオールブレンドか
ら誘導されたウルトラハイソリッドアクリル塗料組成物に関する。
【0002】 (発明の背景) 水酸基含有アクリル樹脂は、その優れた耐久性および抜群の物理的性質のため
に、高機能性塗料特に自動車用上塗り塗料に広く用いられ、その使用は増大して
いる。これらは通常多官能イソシアネートまたはメラミンで架橋されて、アクリ
ルウレタンまたはアクリルメラミン塗料を形成する。
【0003】 水酸基含有アクリル樹脂は、通常、ヒドロキシアルキルアクリレートまたはメ
タクリレートと、1個または複数の普通のアルキルアクリレートまたはメタクリ
レートとのコポリマーである。通常用いられるヒドロキシアルキルアクリレート
およびメタクリレートには、ヒドロキシエチルアクリレート(HEA)、ヒドロ
キシプロピルアクリレート(HPA)、ヒドロキシエチルメタクリレート(HE
MA)、およびヒドロキシプロピルメタクリレート(HPMA)が含まれる。
【0004】 最適の樹脂特性を得るために、通常、2種類の普通のアルキルアクリレートお
よびメタクリレートを組み合わせて用いる。第1のタイプは、ホモポリマーのガ
ラス転移温度が低い(Tg25℃未満)アクリレートおよびメタクリレート、例
えば、n−ブチルアクリレート(Tg:−54℃)、n−ブチルメタクリレート
(Tg:20℃)、および2−エチルヘキシルメタクリレート(Tg:−10℃)
である。第2のタイプには、メチルメタクリレート(Tg:100℃)など、ホ
モポリマーのTgが高い(50℃より高い)アクリレートおよびメタクリレート
が含まれる。スチレンも、高Tgモノマー(Tg:99℃)としてアクリル樹脂に
しばしば用いられる。高Tgモノマーは塗膜の光沢および硬度を上げ、一方、低
gモノマーはタフネスおよび耐屈曲性を付与する。
【0005】 一般に、ハイソリッドアクリル樹脂は、水酸基価が60〜160mgKOH/
gであり、数平均分子量(Mn)が1,000〜5,000である。水酸基含有
アクリル樹脂の分子量を低下させるとその溶液粘度を下げることができる。これ
は、塗料をスプレイ可能にするのに必要な溶剤量を減らすことができるので、望
ましいことである。溶剤は、揮発性有機化合物(VOCs)として米国環境保護
庁(U.S.EPA)によって規制されており、大部分の塗料はVOC含有量の
限界値を課されている。しかし、塗料の性能を維持するために、分子量の低下は
、樹脂の水酸基価を高くすることによって補わねばならない。水酸基価を高くす
ると、樹脂中の水素結合が増加し粘度が上昇する。スプレイ可能なアクリルウレ
タンまたはアクリルメラミン塗料の現行の固形分濃度は、約50重量%〜55重
量%である。
【0006】 アリル系アルコールから新たに開発された水酸基含有アクリル樹脂は粘度が著
しく低く、そのメラミンおよびウレタン塗料は、約60%の固形分を得ることが
できる(例えば、米国特許第5,646,213号参照)。しかし、ウルトラハ
イソリッド(65%〜70%)のアクリルウレタンおよびアクリルメラミン塗料
が要求されている。
【0007】 (発明の概要) 本発明は、ウルトラハイソリッド塗料組成物に関する。この塗料は、液状アク
リルポリオールおよび樹脂状ポリオールを含むポリオールブレンドを配合したも
のである。この液状ポリオールは、Mnが約500〜約10,000の範囲であ
り、水酸基価が約20mgKOH/g〜約500mgKOH/gの範囲であり、
gが約−70℃〜約0℃の範囲である。樹脂状ポリオールは、Mnが約500
〜約10,000の範囲であり、水酸基価が約20mgKOH/g〜約500m
gKOH/gの範囲であり、Tgが約25℃より高い。このウルトラハイソリッ
ド塗料はまた、多官能イソシアネート、メラミン、およびシランから選択される
架橋剤を含む。25℃で約95センチストークスの粘度で、約35重量%未満の
有機溶剤、すなわち約65重量%より高い固形分が使用されている。
【0008】 本発明は、A−B2成分系のウルトラハイソリッドアクリルウレタン塗料を含
む。A成分は、上記の液状アクリルポリオールと樹脂状ポリオールの混合物を含
む。B成分は、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、ポリメリ
ックHDI、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ポリメリックIPDI
、およびHDIまたはIPDIベースのイソシアネート末端のポリエーテル、ポ
リエステル、またはアクリル樹脂プレポリマーから選択される多官能イソシアネ
ートを含む。A成分のOH当量/B成分のNCO当量の比は、0.8〜1.2の
範囲であり、25℃で約95センチストークスの粘度で、A成分とB成分を組み
合わせた固形分%は約65重量%より高い。
【0009】 本発明はまた、ウルトラハイソリッドアクリルメラミン塗料も含む。この塗料
は、上記の液状アクリルポリオールおよび樹脂状ポリオールの混合物、メラミン
架橋剤、および有機溶剤を含む。ポリオールブレンド/メラミンの重量比は、1
/1〜15/1の範囲である。この塗料は、25℃で約95センチストークスの
粘度で、固形分%が約65重量%より高い。
【0010】 驚くべきことに、本発明の塗料組成物は、組成および分子量がこのポリオール
ブレンドとほぼ同じである単一の樹脂を配合した塗料より、同じ粘度で固形分%
が著しく高いことが、本発明者等によって見出された。
【0011】 (発明の詳細な説明) 本発明のウルトラハイソリッドアクリル塗料は、ポリオールブレンド、架橋剤
、有機溶剤、および任意選択の架橋触媒を含む。
【0012】 ポリオールブレンドは、液状アクリルポリオールおよび樹脂状ポリオールを含
む。液状アクリルポリオールは、数平均分子量(Mn)が約500〜約10,0
00の範囲であり、水酸基価が約20mgKOH/g〜約500mgKOH/g
であり、ガラス転移温度Tgが約−70℃〜約0℃である。液状アクリルポリオ
ールは、水酸基含有モノマーの反復単位を含むことが好ましい。水酸基含有モノ
マーは、ポリオールに所望の水酸基価を与えるのに十分な量を用いる。液状ポリ
オールの約2重量%〜約60重量%の範囲の量で用いることが好ましい。
【0013】 水酸基含有モノマーは、アリル系アルコール、アルコキシル化アリル系アルコ
ール、ヒドロキシアルキルアクリレートおよびメタクリレートなど、およびこれ
らの混合物から選択することが好ましい。例としては、アリルアルコール、メタ
リルアルコール、プロポキシル化アリルアルコール、エトキシル化アリルアルコ
ール、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、ヒド
ロキシエチルメタクリレート、およびヒドロキシプロピルメタクリレートが含ま
れる。ヒドロキシアルキルメタクリレートよりTgが低い液状ポリオールが得ら
れるので、アリル系アルコール、アルコキシル化アリル系アルコール、およびヒ
ドロキシアルキルアクリレートが好ましい。一般に、Tgを低くすると液状ポリ
オールの粘度が低下する。プロポキシル化アリル系アルコールなど第2級OHを
有するモノマーも好ましい。これらのモノマーは、弱い水素結合のために、第1
級OH基を有するモノマーと比べて液状ポリオールを低粘度にする。第2級の水
酸基はまた、硬化速度を遅くし、ポットライフを長くするのでウルトラハイソリ
ッド系で好まれる。アリルアルコールモノプロポキシレートは、OH基が第2級
であり、ホモポリマーのTgが低いので最も好まれる。塗料の低粘度、許容でき
るポットライフ、および速い乾燥を達成するため、第2級OHと第1級OHの混
合物を用いることもできる。
【0014】 液状アクリルポリオールはまた、ホモポリマーのTgが25℃未満の、1個ま
たは複数のC1〜C20アルキルアクリレートまたはメタクリレートの反復単位を
含むことが好ましい。ホモポリマーのTgが低いアクリレートまたはメタクリレ
ートを選ぶことが重要である。さもなければ、液状ポリオールはTgが高くなり
、室温で液体の状態でなくなるであろう。適当な市販のアルキルアクリレートお
よびメタクリレートの例には、n−ブチルアクリレート、n−ブチルメタクリレ
ート、ラウリルアクリレート、ラウリルメタクリレート、トリデシルアクリレー
ト、トリデシルメタクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、2−エチル
ヘキシルメタクリレートなど、およびこれらの混合物が含まれる。液状アクリル
ポリオール中のC1〜C20アルキルアクリレートまたはメタクリレート反復単位
の割合は多くの要素で決まるが、その中で最も重要なものは、樹脂の所望する水
酸基価およびTgである。一般に、C1〜C20アルキルアクリレートまたはメタク
リレートを、約40重量%〜約98重量%の範囲の量で、液状ポリオールへ組み
込むことが好ましい。
【0015】 任意選択で、液状アクリルポリオールに第3のモノマーを組み込む。第3のモ
ノマーは、芳香族ビニル、ハロゲン化ビニル、ビニルエーテル、不飽和ニトリル
、アクリル酸およびメタクリル酸、共役ジエン、およびこれらの混合物から選択
される。第3のモノマーの組み込みによって、原料コストを下げ、ポリオールの
性質を変えることができる。例えば、スチレンは安価なので、スチレンを液状ポ
リオールに組み込むとコストは低下する。アクリル酸またはメタクリル酸を組み
込みと、液状ポリオールは水溶性または水に分散可能になる。
【0016】 液状アクリルポリオールは、適当なフリーラジカル重合プロセスによって調製
することが好ましい。米国特許第5,475,073号は、アリル系アルコール
またはアルコキシル化アリル系アルコールを用いて水酸基含有アクリル樹脂を製
造する好ましいプロセスを開示しており、その教示を本明細書中で参考として援
用する。一般に、重合開始前にアリル系モノマーを反応器に加える。通常、アク
リレートまたはメタクリレートは、重合中徐々に供給する。このアクリレートま
たはメタクリレートの少なくとも約50重量%、好ましくは少なくとも約70重
量%を、反応混合物に徐々に加えることが好ましい。アクリレートまたはメタク
リレートは、反応混合物中に一定の低い濃度が維持されるような速度で加えるこ
とが好ましい。アリル系モノマーとアクリレートまたはメタクリレートの比率は
、基本的に一定に保つことが好ましい。これは組成が比較的均一な組成物を持つ
樹脂を生成させるのに役立つ。アクリレートまたはメタクリレートを徐々に加え
ると、分子量が十分低く、かつアリル系アルコールまたはアルコキシル化アリル
系アルコールの含有量が十分高い液状アクリルポリオールを調製することができ
る。一般に、重合過程の間、フリーラジカル開始剤を徐々に反応器に加えること
が好ましい。フリーラジカル開始剤の添加速度をアクリレートまたはメタクリレ
ートモノマーの添加速度に合わせることもまた望ましいことである。
【0017】 ヒドロキシアルキルアクリレートまたはメタクリレートでは、溶液重合を用い
ることが好ましい。米国特許第4,276,212号、第4,510,284号
、および第4,501,868号が教示するように、重合は一般に溶剤の還流温
度で行われる。これらの教示を本明細書中で参考として援用する。溶剤は、沸点
が約90℃〜約180℃の範囲であるものが好ましい。適当な溶剤の例は、キシ
レン、酢酸n−ブチル、メチルアミルケトン(MAK)、および酢酸プロピレン
グリコールメチルエーテル(PMAc)である。溶剤を反応器に仕込み、還流温
度まで加熱し、その後モノマーと開始剤を反応器に徐々に加える。
【0018】 適当な液状アクリルポリオールには、n−ブチルアクリレートとアリルモノプ
ロポキシレート、n−ブチルアクリレートとアリルアルコール、n−ブチルアク
リレートとヒドロキシエチルアクリレート、n−ブチルアクリレート−ヒドロキ
シプロピルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレートとアリルプロポキシ
レート、2−エチルヘキシルアクリレートとヒドロキシプロピルアクリレートな
ど、およびこれらの混合物のコポリマーが含まれる。
【0019】 ポリオールブレンドの樹脂状ポリオールは、Mnが約500〜約10,000
の範囲であり、水酸基価が約20mgKOH/g〜約500mgKOH/gであ
り、Tgが約25℃より高い。樹脂状ポリオールは、上記のように、水酸基含有
モノマーの反復単位を含むことが好ましい。液状アクリルポリオールとは異なり
、樹脂状ポリオール用の水酸基含有モノマーは、ホモポリマーのTgが高く、第
1級OH基を有する。樹脂状ポリオール用の好ましい水酸基含有モノマーには、
アリルアルコール、エトキシル化アリルアルコール、メタリルアルコール、ヒド
ロキシエチルアクリレート、およびヒドロキシエチルメタクリレートが含まれる
。水酸基含有モノマーは、樹脂状ポリオールに所望の水酸基価を与えるのに十分
な量を用いる。通常の使用量は、樹脂状ポリオール組成物の約2重量%〜約60
重量%の範囲である。
【0020】 樹脂状ポリオールはまた、ホモポリマーのTgが約25℃より高いコモノマー
の反復単位も含むことが好ましい。コモノマーは、好ましくは、芳香族ビニル、
1〜C20アルキル、アリール、および環式アクリレートまたはメタクリレート
から選択される。適当なコモノマーの例には、スチレン、α−メチルスチレン、
p−メチルスチレン、t−ブチルスチレン、メチルメタクリレート、t−ブチル
メタクリレート、iso−ブチルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、シ
クロヘキシルメタクリレート、テトラヒドロフリルメタクリレート、およびis
o−ボルニルメタクリレートなど、およびその混合物が含まれる。芳香族、アク
リレート、またはメタクリレートコモノマーは、通常、樹脂状ポリオールの主要
成分である。使用量は、多くの要素、特にポリオールの所望するTgおよび水酸
基価に応じて決める。樹脂状ポリオールは、芳香族、アクリレート、またはメタ
クリレートコモノマーから誘導された反復単位を、約50重量%〜約90重量%
の範囲の量で含むことが好ましく、より好ましい範囲は、約60重量%〜約80
重量%である。
【0021】 表面光沢、硬度、耐薬品性、その他の性質などの最終用途特性を改変または改
良するために、他のエチレン性モノマーを樹脂状ポリオールに任意選択で含める
。好ましいエチレン性モノマーには、不飽和ニトリル、ビニルエステル、ビニル
エーテル、ハロゲン化ビニル、ハロゲン化ビニリデン、アクリル酸およびメタク
リル酸、アクリルアミドおよびメタクリルアミド、共役ジエンなど、およびこれ
らの混合物が含まれる。適当なエチレン性モノマーには、例えば、アクリロニト
リル、酢酸ビニル、ビニルメチルエーテル、塩化ビニル、塩化ビニリデン、アク
リル酸およびメタクリル酸、1,4−ブタジエンなどがある。
【0022】 適当な樹脂状ポリオールには、例えば、スチレンとアリルアルコール、スチレ
ンとアリルプロポキシレート、メチルメタクリレートとアリルアルコール、メチ
ルメタクリレートとアリルプロポキシレート、t−ブチルメタクリレートとアリ
ルアルコール、t−ブチルメタクリレートとアリルプロポキシレート、スチレン
とヒドロキシエチルアクリレート、スチレンとヒドロキシエチルメタクリレート
など、およびこれらの混合物のコポリマーがある。SAA−100、SAA−1
01、SAA−103(Lyondell Chemical Company
の製品)などのスチレンとアリルアルコールの市販のコポリマーが、好ましい樹
脂状ポリオールである。
【0023】 樹脂状ポリオールを調製する方法は、上記の液状アクリルポリオールの調製方
法と同様である。米国特許第5,382,642号および第5,444,141
号は、スチレン−アリルプロポキシレートコポリマーおよびスチレン−アリルア
ルコールコポリマーの調製方法を教示しており、この教示を本明細書中で参考と
して援用する。
【0024】 液状アクリルポリオールおよび樹脂状ポリオールは、任意の適当な手段によっ
て混合することができる。塗料の配合前または配合中に混合することができ、こ
れらを樹脂だけで、または溶液として混合することができる。これらを逐次的重
合によって混合することもできる。すなわち一方を製造した後、同じ反応器でも
う一方を製造する。液状アクリルポリオールと樹脂状ポリオールの比率は、多く
の要素、特に所望する塗膜特性によって決める。樹脂状ポリオールの使用量が多
いと、最終の塗膜は硬度がより高く、乾燥がより速い。一般に、この重量比は、
5/95〜95/5であり、好ましくは10/90〜90/10の範囲である。
【0025】 ポリオールブレンドに加えて、本発明のウルトラハイソリッド塗料は架橋剤を
含む。架橋剤は、ポリイソシアネート、シラン、またはメラミン化合物である。
ポリイソシアネート架橋剤を用いるときは、製品はアクリルウレタン塗料であり
、メラミン架橋剤を用いるときは、製品はアクリルメラミン塗料である。
【0026】 本発明のアクリルウレタン塗料製造に有用なポリイソシアネート架橋剤には、
ジイソシアネート、ポリイソシアネート、およびポリウレタン業界で周知のイソ
シアネート末端プレポリマーが含まれる。イソシアネート末端プレポリマーは、
ジイソシアネートまたはポリイソシアネートと、ポリエーテルポリオール、ポリ
エステルポリオール、アクリルポリオールなどから常法で製造される。使用する
適当なポリイソシアネートには、ポリウレタン業界で通常用いられるものが含ま
れる。耐候性改良には脂肪族ポリイソシアネートが好ましく、一方、湿気硬化性
システムには芳香族イソシアネートが好ましい。好ましいポリイソシアネートに
は、例えば、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、ポリメリッ
クHDI、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ポリメリックIPDI、
およびHDIまたはIPDIベースのイソシアネート末端プレポリマー、例えば
、AIRTHANE ASN−540Mプレポリマー(Air Product
sの製品)などが含まれる。任意選択で、低分子量の鎖伸長剤(ジオール、ジア
ミンなど)を、ハイソリッド塗料の製造に含める。
【0027】 ウレタンアクリル塗料は、任意の所望するNCO指数で配合するが、1に近い
NCO指数を用いることが好ましい。所望により、利用できるすべてのNCO基
を、ポリオールブレンドおよび鎖伸長剤の水酸基と反応させる。別法として、湿
気硬化ポリウレタンなどのように、過剰のNCO基を製品中に残存させる。下記
の実施例3に、本発明のウレタンアクリルクリアコートの製造法を例示する。
【0028】 本発明のメラミンアクリル塗料は、ポリオールブレンドをメラミン化合物と反
応させることによって製造する。本発明のウルトラハイソリッド塗料に用いる適
当なメラミン化合物には、市販グレードのヘキサメトキシメチルメラミン、例え
ば、CYMEL 303、CYMEL 370、CYMEL 325架橋剤(C
ytecの製品)などがある。
【0029】 本発明の塗料製造に、シラン架橋剤も使用することができる。適当なシラン架
橋剤は当技術分野で周知であり、例えば、米国特許第4,368,297号、第
4,518,726号、第5,244,696号で教示されている。その教示を
本明細書中に参考として援用する。適当なシラン架橋剤には、例えば、不飽和モ
ノマー(例えば、アクリレート)と、オレフィンまたはアクリレート官能基を有
するアルコキシシラン(例えば、ビニルアルコキシシランまたはアクリレートア
ルコキシシラン)とのコポリマーがある。
【0030】 本発明のウルトラハイソリッド塗料に、約35重量%未満の有機溶剤を含める
ことにより、この溶液の粘度は25℃で約95センチストークスとなる。こうし
て、塗料配合物の固形分含有量は約65重量%より高くなる。適当な溶剤には、
例えば、エーテル、エステル、ケトン、芳香族および脂肪族炭化水素、アルコー
ル、グリコールエーテル、グリコールエーテルエステルなど、およびこれらの混
合物がある。ケトン、エーテル、エステル、芳香族炭化水素、およびこれらの混
合物が好ましい。
【0031】 このウルトラハイソリッド塗料は、任意選択で、比較的低温での硬化を可能に
する架橋触媒を含む。この触媒は、塗料の塗布および硬化に用いる条件下で硬化
塗膜を生成するのに効果的な量を用いる。用いる架橋触媒の種類は、製造する塗
料の種類に応じて決める。アクリルウレタン塗料では、ポリオール水酸基とイソ
シアネート基の反応に触媒作用を及ぼす、ポリウレタン技術分野で周知の触媒を
用いる。好ましい触媒は、アミン、有機亜鉛、および、例えばオクタン酸スズ、
ジブチルスズジラウレートなどの有機スズ化合物である。アクリルメラミン塗料
には、p−トルエンスルホン酸などの有機スルホン酸が好ましい架橋触媒である
が、硫酸などの他の酸性化合物も使用できる。一般に、有機スズ化合物はシラン
架橋剤とともに用いられる。この塗料に用いる触媒量は、多くの要素を考慮して
決めるが、一般には、約0.0001〜約5重量%の範囲の量で存在させる。
【0032】 驚くべきことに、液状アクリルポリオールと樹脂状ポリオールのポリオールブ
レンドを用いると、塗膜物理物性が同程度の従来のハイソリッドアクリル塗料と
比べて、同じ固形分濃度で著しく粘度が低い、または同じ粘度できわめて高い固
形分濃度の塗料が得られることが、本発明者等によって見出された。
【0033】 以下の実施例は本発明を例示するに過ぎない。当技術分野の専門家なら、本発
明の精神および特許請求の範囲にある多くの変更を理解するであろう。
【0034】 (実施例1) 液状アクリルポリオールの調製 撹拌機、オイル加熱ジャケット、温度制御装置、窒素パージ装置、真空蒸留装
置、およびモノマーまたは開始剤用ポンプを備えた5リットルのステンレス鋼反
応器に、アリルアルコールモノプロポキシレート(655g)を仕込む。窒素で
パージしたブチルアクリレート(1410g)をモノマー添加ポンプに仕込む。
窒素でパージしたt−ブチルヒドロペルオキシド(205g、70%水溶液)を
開始剤添加ポンプに仕込む。反応器を窒素で3回パージし、密閉し、内容物を1
45℃に加熱する。反応温度を145℃に保ちながら、ブチルアクリレートと開
始剤を、次第に速度を下げながら6時間かけて徐々に反応器に加える。ブチルア
クリレートの添加速度は、1時間目:300g、2時間目:285g、3時間目
:250g、4時間目:225g、5時間目:200g、6時間目:150gで
ある。開始剤の添加速度は、1時間目:39g、2時間目:36.5g、3時間
目:32g、4時間目:29.5g、5時間目:26g、6時間目:20gであ
る。モノマーおよび開始剤の添加後さらに0.5時間、反応混合物を145℃に
保つ。真空蒸留(最高温度:150℃)によって未反応モノマーを除去する。5
0℃で樹脂を反応器から取り出す。液状ポリオール(1394グラム)が、全モ
ノマー転換率98.9%で得られる。その組成は、アリルアルコールモノプロポ
キシレート単位25%およびブチルアクリレート単位75%、数平均分子量(M
n):2830、分子量分布(Mw/Mn):2.47、水酸基価:121mg
KOH/g、25℃のブルックフィールド粘度:23600cps、およびTg
:−48℃である。
【0035】 (実施例2) 樹脂状アクリルポリオールの調製 実施例1に記載の反応器に、アリルアルコール(690g)を仕込む。t−ブ
チルメタクリレート(1070g)とスチレン(340g)を混合し、混合物を
窒素でパージしてモノマーポンプに仕込む。ジ−t−ブチルペルオキシド(DT
BP、183g)を窒素パージして開始剤ポンプに仕込む。反応器を窒素で3回
パージし、密閉し、内容物を145℃に加熱する。反応温度を145℃に保ちな
がら、モノマー混合物と開始剤を、次第に速度を下げながら6時間かけて徐々に
反応器に加える。モノマー混合物の添加速度は、1時間目:300g、2時間目
:285g、3時間目:250g、4時間目:225g、5時間目:200g、
6時間目:150gである。開始剤の添加速度は、1時間目:39g、2時間目
:36.5g、3時間目:32g、4時間目:29.5g、5時間目:26g、
6時間目:20gである。モノマーおよび開始剤の添加後さらに0.5時間、反
応混合物を145℃に保つ。真空蒸留(最高温度:150℃)によって未反応モ
ノマーを除去する。110℃で樹脂を反応器から取り出す。樹脂状ポリオール(
1682グラム)が、全モノマー転換率80%で得られる。その組成は、アリル
アルコール単位22%、スチレン単位19%、およびt−ブチルメタクリレート
単位59%、Mn:1590、Mw/Mn:2.34、水酸基価:192mgK
OH/g、およびTg:50℃である。
【0036】 (実施例3) 液状アクリルポリオール/樹脂状アクリルポリオール80/20ブレンドのウ
レタンアクリル塗料 実施例1の液状アクリルポリオール(80g)と実施例2の樹脂状アクリルポ
リオール(20g)を混合する。このポリオールブレンドは、アリルアルコール
4.4%、アリルアルコールモノプロポキシレート20%、t−ブチルメタクリ
レート11.8%、スチレン3.8%、およびブチルアクリレート60%の組成
に相当する。これをメチルアミルケトン(MAK、70g)に溶解する。この樹
脂溶液に、ポリメリックHDI(54.7g、Lyondell Chemic
alのLuxate(登録商標)HT2090、NCO19.4重量%)および
ジブチルスズジラウレート(0.40g、MAKの2%溶液)を加える。この塗
料配合は、固形分が66.3重量%であり、25℃の粘度が95センチストーク
スである。この塗料組成物を、Bird型フィルムアプリケータでスチールパネ
ル上に厚さ3ミルの均一なウエットフィルムに引き延ばす。パネルを25℃のフ
ードで乾燥する。このパネルを5日後に試験した結果は以下のとおりである:2
0°光沢:87、60°光沢:99、鉛筆硬度:B、ガードナー直接衝撃(Di
rect):>168、ガードナー逆衝撃(Reverse):>168。
【0037】 (実施例4) 液状アクリルポリオール/樹脂状アクリルポリオール80/20ブレンドのウ
レタンアクリル塗料 空気乾燥30分後、パネルを135℃の炉で30分間焼き付けること以外は、
実施例3の配合を繰り返す。このパネルを5日後に試験し、20°光沢:87、
60°光沢:101、鉛筆硬度:B、ガードナー直接衝撃:>168、ガードナ
ー逆衝撃:>168を得る。
【0038】 (比較例5) 高Tgアクリレートおよび低Tgアクリレートの両方を含有する比較用アクリル
ポリオールの調製 アリルアルコール(350g)、ジ−t−ブチルペルオキシド(7.4g)、
2−エチルヘキシルアクリレート(低Tgモノマー、7.4g)、およびメチル
メタクリレート(高Tgモノマー、128g)を、撹拌機、蒸気加熱ジャケット
、温度制御装置、窒素導入口、真空蒸留装置、および添加ポンプを備えた1リッ
トルのステンレス鋼反応器に仕込む。ジ−t−ブチルペルオキシド(22.2g
)、2−エチルヘキシルアクリレート(22.7g)、およびメチルメタクリレ
ート(397g)を混合し、添加ポンプに仕込む。反応器を窒素で3回パージし
、密閉し、内容物を135℃に加熱する。ジ−t−ブチルペルオキシド、2−エ
チルヘキシルアクリレート、およびメチルメタクリレートの混合物を、重合中次
第に速度を下げながら反応器にポンプ移送する。添加速度は以下のとおりである
:1時間目:143g、2時間目:111g、3時間目:80g、4時間目:6
1g、5時間目:47g。モノマーの添加が完了した後さらに30分間、135
℃で重合を続ける。160℃まで加熱して、真空蒸留によって未反応モノマーを
除去する。得られたアクリルポリオール(615g)は、Mw:4262、Mn
:1585、Tg:30℃、および水酸基価:123mgKOH/gである。
【0039】 (比較例6) 実施例5の比較用アクリルポリオールからのウレタンアクリル塗料 ポリオールブレンドの代わりに比較例5の比較用アクリルポリオールを用い、
MAK70gを107gとした以外は、実施例3のウレタンアクリル塗料配合を
繰り返す。これは、25℃の粘度が95センチストークスで、固形分58重量%
である。乾燥塗膜は、20°光沢:92、60°光沢:102、鉛筆硬度:H、
ガードナー直接衝撃:120、ガードナー逆衝撃:108を有する。
【0040】 (実施例7) 液状アクリルポリオール/SAA−100樹脂状ポリオール90/10ブレン
ドのウレタンアクリル塗料 実施例1の液状アクリル樹脂(90g)およびSAA−100樹脂状ポリオー
ル(10g、Tg:62℃、水酸基価:218mgKOH/g、Mn:1500
)をキシレン(32.5g)と酢酸エチル(32.5g)の混合物に溶解する。
この樹脂溶液に、ポリメリックHDI(56.7g、Luxate HT 20
90)およびジブチルスズジラウレート(0.38g、MAKの2%溶液)を加
える。25℃の粘度が95センチストークスで、この組成物の固形分含有量は6
6.2重量%である。この塗料組成物を、Bird型フィルムアプリケータでス
チールパネル上に厚さ3ミルの均一なウエットフィルムに引き延ばす。パネルを
25℃のフードで乾燥する。このパネルを5日後に試験した結果は以下のとおり
である:20°光沢:87、60°光沢:100、鉛筆硬度:HB、接着性(A
SM3359):5、ガードナー直接衝撃:144、ガードナー逆衝撃:>16
0、コニカルマンドレル折り曲げ試験:0。
【0041】 (実施例8) 液状アクリルポリオール/SAA−100樹脂状ポリオール90/10ブレン
ドのウレタンアクリル塗料 空気乾燥20分後、パネルを135℃の炉で30分間焼き付けること以外は、
実施例6の配合を繰り返す。このパネルを焼き付け5日後に試験する:20°光
沢:87、60°光沢:100、鉛筆硬度:F、接着性(ASM3359):5
、ガードナー衝撃:144(直接)、および:>160(リバース)、およびコ
ニカルマンドレル折り曲げ試験:0。
【0042】 (比較例9) 液状アクリルポリオール単独のウレタンアクリル塗料 実施例1の液状アクリルポリオール(150g)をMAK(88g)に溶解す
る。この樹脂溶液に、HDI3量体(72.1g、Luxate HT2090
)およびジブチルスズジラウレート(0.53g、MAK中2%)を加える。固
形分69.2重量%を含有するこの塗料配合物を、Bird型フィルムアプリケ
ータでスチールプレートに引き延ばして厚さ3ミルの均一なウエットフィルムと
する。このパネルは、25℃のフード内で7日間の後、または135℃の炉で3
0分焼き付けた後でも粘着性がある(硬化不能)。
【0043】 (比較例10) 樹脂状ポリオール単独のウレタンアクリル塗料 SAA−100樹脂状ポリオール(50g)を、キシレン(67.3g)と酢
酸エチル(63.7g)の混合物に溶解する。この樹脂溶液に、HDI3量体(
44.1g、Luxate HT2090)およびジブチルスズジラウレート(
0.45g、MAK中2%)を加える。固形分40.0重量%を含有するこの塗
料配合物を、Bird型フィルムアプリケータでスチールプレートに引き延ばし
て厚さ3ミルの均一なウエットフィルムとする。このパネルを25℃で7日間硬
化させるか、または135℃の炉で30分焼き付ける。塗膜はもろすぎて物性測
定できない。
【0044】 (実施例11) 液状アクリルポリオール/SAA−100樹脂状ポリオール90/10ブレン
ドのアクリルメラミン塗料 実施例1の液状アクリルポリオール(63g)とSAA−100樹脂状ポリオ
ール(7g)をMAK(47g)に溶解する。この樹脂溶液に、Cymel 3
03メラミン樹脂(30g)、Cycat 600(p−トルエンスルホン酸、
Cytec製品、1.0g)およびDow 57(シリコン変形、Dow Ch
emical製品、0.05g)を加える。この組成物の固形分含有量は68.
3重量%である。この組成物の粘度は25℃で95ストークスである。この塗料
を、Bird型フィルムアプリケータでスチールパネル上に厚さ3ミルの均一な
ウエットフィルムに引き延ばす。パネルをフードで30分間乾燥し、次いで80
℃の炉で30分焼き付ける。このパネルを4日後に試験した結果は以下のとおり
である:20°光沢:90、60°光沢:101、鉛筆硬度:B、接着性(AS
M3359):2、ガードナー直接衝撃:128、ガードナー逆衝撃:88、コ
ニカルマンドレル折り曲げ試験:0。
【0045】 (実施例12) 液状アクリルポリオール/SAA−100樹脂状ポリオール80/20ブレン
ドのアクリルメラミン塗料 実施例1の液状アクリルポリオール(56g)とSAA−100(14g)を
MAK(44g)に溶解する。この樹脂溶液に、Cymel 303メラミン樹
脂(30g)、Cycat 600(1.0g)およびDow 57(0.05
g)を加える。この組成物の固形分含有量は69.8重量%である。この組成物
の粘度は25℃で95ストークスである。この塗料組成物を、Bird型フィル
ムアプリケータでスチールパネル上に厚さ3ミルの均一なウエットフィルムに引
き延ばす。パネルをフードで30分乾燥し、次いで80℃の炉で30分焼き付け
る。このパネルを4日後に試験した結果は以下のとおりである:20°光沢:9
2、60°光沢:102、鉛筆硬度:H、接着性(ASM3359):4、ガー
ドナー直接衝撃:112、ガードナー逆衝撃:152、コニカルマンドレル折り
曲げ試験:0。
【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成13年8月9日(2001.8.9)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C09D 201/00 C09D 201/00 (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,MZ,SD,SL,SZ,TZ,UG ,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD, RU,TJ,TM),AE,AG,AL,AM,AT, AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,BZ,C A,CH,CN,CR,CU,CZ,DE,DK,DM ,DZ,EE,ES,FI,GB,GD,GE,GH, GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,K E,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS ,LT,LU,LV,MA,MD,MG,MK,MN, MW,MX,MZ,NO,NZ,PL,PT,RO,R U,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,TM ,TR,TT,TZ,UA,UG,UZ,VN,YU, ZA,ZW (72)発明者 プーレアウ、ダニエル、ビー. アメリカ合衆国 19341 ペンシルヴァニ ア州 エクスタン デブン ドライブ 81 (72)発明者 ワーグ ウェイ アメリカ合衆国 19061 ペンシルヴァニ ア州 ブーズウィン オーバールック サ ークル 3 Fターム(参考) 4J038 CA021 CC021 CD001 CE011 CE051 CF001 CG031 CG141 CG161 CH031 CH041 CH121 CH141 DG111 DG131 DG191 DG271 GA03 GA09 GA11 JB36 JC30 KA03 PB07

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ウルトラハイソリッド塗料組成物であって、 (a)液状アクリルポリオールと樹脂状ポリオールとを10/90〜90/1
    0の範囲の重量比で含むポリオールブレンドであって、液状アクリルポリオール
    は、Mnが約500〜約10,000の範囲、水酸基価が約20mgKOH/g
    〜約500mgKOH/gの範囲、およびガラス転移温度(Tg)が約−70℃
    〜約0℃の範囲であり、樹脂状ポリオールは、Mnが約500〜約10,000
    の範囲、水酸基価が約20mgKOH/g〜約500mgKOH/gの範囲であ
    り、ガラス転移温度Tgが約25℃より高いポリオールブレンド、 (b)多官能イソシアネート、メラミン、およびシランからなる群から選択さ
    れる架橋剤、 (c)有機溶剤、 (d)任意選択で架橋触媒 とを含み、 25℃で約95センチストークスの粘度で、固形分%が約65重量%より高い
    塗料組成物。
  2. 【請求項2】 液状アクリルポリオールが、 (a)アリルおよびメタリルアルコール、アルコキシル化アリルおよびメタリ
    ルアルコール、ならびにヒドロキシアルキル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される水酸基含有モノマーの反復単位約2重量%〜約60重
    量%、 (b)ホモポリマーのTgが約25℃未満のC1〜C20アルキルアクリレートま
    たはメタクリレートの反復単位約40重量%〜約98重量%、 (c)任意選択で、芳香族ビニル、ハロゲン化ビニル、ビニルエーテル、ビニ
    ルエステル、アクリル酸およびメタクリル酸、不飽和ニトリル、共役ジエン、お
    よびこれらの混合物からなる群から選択される第3のモノマーの反復単位最大約
    25重量%、 を含む請求項1に記載の組成物。
  3. 【請求項3】 樹脂状ポリオールが、 (a)アリルおよびメタリルアルコール、アルコキシル化アリルおよびメタリ
    ルアルコール、およびヒドロキシアルキルアクリレートおよびメタクリレートか
    らなる群から選択される水酸基含有モノマーの反復単位約2重量%〜約60重量
    %、 (b)ホモポリマーのTgが約25℃以上の芳香族ビニル、およびC1〜C20
    ルキル、アリール、および環式アクリレートおよびメタクリレートからなる群か
    ら選択されるモノマーの反復単位約40重量%〜約98重量%、 (c)任意選択で、ハロゲン化ビニル、ビニルエーテル、ビニルエステル、ア
    クリル酸およびメタクリル酸、共役ジエン、およびこれらの混合物からなる群か
    ら選択される第3のモノマーの反復単位最大約25重量%、 を含む請求項1に記載の組成物。
  4. 【請求項4】 液状アクリルポリオールが、n−ブチルアクリレートと、ア
    リルおよびメタリルアルコール、オキシエチレン単位1〜5のエトキシル化アリ
    ルおよびメタリルアルコール、オキシプロピレン単位1〜5のプロポキシル化ア
    リルおよびメタリルアルコール、およびこれらの混合物からなる群から選択され
    るアリル系アルコールとのコポリマーである請求項1に記載の組成物。
  5. 【請求項5】 液状アクリルポリオールが、n−ブチルアクリレートと、オ
    キシプロピレン単位1〜5のアリルプロポキシレートとのコポリマーである請求
    項1に記載の組成物。
  6. 【請求項6】 液状アクリルポリオールが、n−ブチルアクリレートと、ヒ
    ドロキシエチルアクリレートおよびメタクリレート、ヒドロキシプロピルアクリ
    レートおよびメタクリレート、ヒドロキシブチルアクリレートおよびメタクリレ
    ート、およびこれらの混合物からなる群から選択されるヒドロキシアルキルアク
    リレートまたはメタクリレートとのコポリマーである請求項1に記載の組成物。
  7. 【請求項7】 液状アクリルポリオールが、n−ブチルアクリレートとヒド
    ロキシプロピルアクリレートとのコポリマーである請求項1に記載の組成物。
  8. 【請求項8】 樹脂状ポリオールが、スチレンと、アリルアルコール、オキ
    シエチレン単位1〜5のエトキシル化アリルアルコール、オキシプロピレン単位
    1〜5のプロポキシル化アリルアルコール、およびこれらの混合物からなる群か
    ら選択されるアリル系アルコールとのコポリマーである請求項1に記載の組成物
  9. 【請求項9】 樹脂状ポリオールが、スチレンとアリルアルコールとのコポ
    リマーである請求項1に記載の組成物。
  10. 【請求項10】 樹脂状ポリオールが、スチレンと、ヒドロキシエチルアク
    リレートおよびメタクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレートおよびメタク
    リレート、およびこれらの混合物からなる群から選択されるヒドロキシアルキル
    アクリレートまたはメタクリレートとのコポリマーである請求項1に記載の組成
    物。
  11. 【請求項11】 樹脂状ポリオールが、スチレンとヒドロキシエチルアクリ
    レートとのコポリマーである請求項1に記載の組成物。
  12. 【請求項12】 多官能イソシアネートが、1,6−ヘキサメチレンジイソ
    シアネート(HDI)、ポリメリックHDI、イソホロンジイソシアネート(I
    PDI)、ポリメリックIPDI、およびHDIまたはIPDIベースのイソシ
    アネート末端のポリエーテル、ポリエステル、またはアクリル樹脂プレポリマー
    からなる群から選択される請求項1に記載の組成物。
  13. 【請求項13】 有機溶剤が、エーテル、エステル、ケトン、芳香族および
    脂肪族炭化水素、グリコールエーテル、グリコールエーテルエステル、およびこ
    れらの混合物からなる群から選択される請求項1に記載の組成物。
  14. 【請求項14】 2成分系のウルトラハイソリッドアクリルウレタン塗料組
    成物であって、 (a)液状アクリルポリオールと樹脂状ポリオールとのブレンドを含むA成分
    であって、液状アクリルポリオールは、Mnが約500〜約10,000の範囲
    、水酸基価が約20mgKOH/g〜約500mgKOH/gの範囲、およびT g が約−70℃〜約0℃の範囲であり、樹脂状ポリオールは、Mnが約500〜
    約10,000の範囲、水酸基価が約20mgKOH/g〜約500mgKOH
    /gの範囲であり、Tgが25℃以上であるA成分、 (b)1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、ポリメリックH
    DIおよび付加物、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ポリメリックI
    PDIおよび付加物、ならびにHDIまたはIPDIベースのイソシアネート末
    端のポリエーテル、ポリエステル、またはアクリル樹脂プレポリマーからなる群
    から選択される多官能イソシアネートを含むB成分、 とを含み、 A成分およびB成分のNCO/OH比が0.8から1.2の範囲であり、25
    ℃で95センチストークスの粘度で、A成分とB成分を組み合わせた固形分%が
    65重量%以上である塗料組成物。
  15. 【請求項15】 液状アクリルポリオールが、n−ブチルアクリレートとプ
    ロポキシル化アリルアルコールとのコポリマーである請求項14に記載の組成物
  16. 【請求項16】 樹脂状ポリオールが、スチレンとアリルアルコールとのコ
    ポリマーである請求項14に記載の組成物。
  17. 【請求項17】 液状アクリルポリオールと樹脂状ポリオールの重量比が、
    80/20から20/80の範囲である請求項14に記載の組成物。
  18. 【請求項18】 ウルトラハイソリッドアクリルメラミン塗料組成物であっ
    て、 (a)液状アクリルポリオールと樹脂状ポリオールとのブレンドであって、液
    状アクリルポリオールは、Mnが約500〜約10,000の範囲、水酸基価が
    約20mgKOH/g〜約500mgKOH/gの範囲、およびTgが約−70
    ℃〜約0℃の範囲であり、樹脂状ポリオールは、Mnが約500〜約10,00
    0の範囲、水酸基価が約20mgKOH/g〜約500mgKOH/gの範囲で
    あり、Tgが25℃以上であるブレンド、 (b)メラミン架橋剤、 (c)有機溶剤、 とを含み、ポリオールブレンドとメラミンの比率が、約1/1〜約15/1であ
    り、25℃で95センチストークスの粘度で、固形分%が65重量%以上である
    塗料組成物。
  19. 【請求項19】 液状アクリルポリオールが、n−ブチルアクリレートとオ
    キシプロピレン単位1〜5のプロポキシル化アリルアルコールとのコポリマーで
    ある請求項18に記載の組成物。
  20. 【請求項20】 樹脂状ポリオールが、スチレンとアリルアルコールとのコ
    ポリマーである請求項18に記載の組成物。
  21. 【請求項21】 液状アクリルポリオールと樹脂状ポリオールの重量比が、
    80/20〜20/80である請求項18に記載の組成物。
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