JP2005154778A - 固体粉末の塗料架橋剤 - Google Patents
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Abstract
【課題】 粉末塗料における架橋剤として有用な低当量のポリウレタン粉末架橋剤を提供する。
【解決手段】 上記課題は、NTIとブロック剤とを反応させることによって製造された結晶性の完全ブロック化ポリイソシアネートによって解決される。
【選択図】なし
【解決手段】 上記課題は、NTIとブロック剤とを反応させることによって製造された結晶性の完全ブロック化ポリイソシアネートによって解決される。
【選択図】なし
Description
本発明は、粉末塗料において架橋剤として有用な結晶性の完全ブロック化ポリイソシアネートに関する。
粉末塗料は、塗料工業において割合が増大しつつある。ポリウレタンに基づく粉末塗料に対する市場の潜在性は、使用される架橋剤のゆえに制限されていた。ポリウレタンに基づく粉末塗料に伴われる制限の1つは、現在使用されている架橋剤の当量が比較的高いことである。架橋剤の当量が比較的高いために、比較的多量が必要になり、これが塗料の全体コストを増大させる。従って、低当量のポリウレタン粉末架橋剤が必要とされている。
ノナントリイソシアネート(NTIまたは4-イソシアナトメチル-1,8-オクタンジイソシアネート)は既知の物質である。NTIの種々の用途が示唆されている(例えば、特許文献1〜13を参照)。
本発明は、粉末塗料において架橋剤として使用しうる低当量のポリウレタン粉末架橋剤を提供するものである。
本発明者らは、NTIとブロック剤との完全にブロックされた反応生成物が、結晶性の物質であり、これを粉末塗料において架橋剤として使用しうることを発見した。この反応生成物は鋭い融点を有する(ジメチルピラゾールの場合には83℃)。この反応生成物は、あらゆる市販のブロック化ポリイソシアネートのなかで最低の当量を有する。
本発明の結晶性の完全ブロック化ポリイソシアネートは、粉末塗料における架橋剤として特に有用である。
より具体的には、本発明は、NTIとブロック剤との反応によって製造された結晶性のブロック化イソシアネートに関する。ピラゾールブロック剤が好ましく、好ましいピラゾールブロック剤は、3,5-ジメチルピラゾール、4-ニトロ-3,5-ジメチルピラゾール、4-ベンジル-3,5-ジメチルピラゾール、メチル-5-メチルピラゾール-3-カルボキシレート、ピラゾール、3-メチル-5-フェニルピラゾール、3-メチルピラゾール、4-ブロモ-3,5-ジメチルピラゾールおよび3,5-ジメチルピラゾール-4-カルボキシアニリドからなる群から選択され、3,5-ジメチルピラゾールが最も好ましい。
また、他のブロック剤を使用することもできる。その例には、第二または第三アルコール(例えば、イソプロパノールまたはtert-ブタノール);酸性メチレン化合物(例えば、マロン酸ジアルキルエステル、アセチルアセトンまたはアセト酢酸アルキルエステル);オキシム(例えば、ホルムアルドキシム、アセトアルドキシム、メチルエチルケトオキシム、シクロヘキサノンオキシム、アセトフェノンオキシム、ベンゾフェノンオキシム、またはジエチルグリオキシムおよび米国特許第6,291,578号に記載のオキシム型ブロック剤);ラクタム(例えば、ε-カプロラクタムまたはδ-バレロラクタム);フェノール(例えば、フェノール、クレゾールまたはノニルフェノール);N-アルキルアミド(例えば、N-メチルアセトアミド);イミド(例えば、フタルイミド);およびイミダゾールが含まれる。十分量のブロック剤を用いて、NTIの全イソシアネート基と反応させる。
本明細書において、「NTI」は、ノナントリイソシアネートを意味する。当分野において明らかなように、ノナントリイソシアネート(米国特許第6,084,051号)と称される他に、ノナントリイソシアネートは、(i)4-イソシアネートメチル-1,8-オクタメチレン ジイソシアネート(米国特許第4,314,048号)、(ii)4-イソシアナトメチル-1,8-オクタメチレン ジイソシアネート(米国特許第5,714,564号)、(iii)4-イソシアナトメチル-1,8-オクタン ジイソシアネート(米国特許第6,090,939号)、(iv)トリイソシアナトノナンおよびTIN(米国特許第6,090,939号)、および(v)4-イソシアナトメチルオクタン-1,8-ジイソシアネート(米国特許第6,100,326号)とも称されている。
好ましいピラゾールブロック剤は、当分野で既知であり、米国特許第4,976,837号、第5,246,557号、第5,521,272号および第5,986,033号に記載されている(これら文献の開示は本明細書の一部を構成する)。
反応時間は、反応温度に依存するであろうが、通常は1〜8時間である。反応温度は50〜120℃であってよく、低着色で妥当な反応時間を得るためには、60〜80℃の温度が好ましい。温度は、樹脂の融点を越え、撹拌のための妥当な粘度を与えるに十分な高い温度でなければならない。溶媒は使用しない。
以下に実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明する。これら実施例において、全ての部数およびパーセント数は、他に示すことがなければ重量に基づく。
実施例において使用したNTIは、NCO末端基滴定によって測定したときに87のイソシアネート当量(理論的には純NTIは84の当量を有する)を有する市販のNTIであった。
実施例において使用したNTIは、NCO末端基滴定によって測定したときに87のイソシアネート当量(理論的には純NTIは84の当量を有する)を有する市販のNTIであった。
架橋剤の製造
撹拌機、窒素入口、熱電対およびヒーターを装着した1Lフラスコに、トリイソシアナトノナン(203.9部;2.36当量)およびアセトン(77部)を入れた。溶液が均質になるまで撹拌を行った。このフラスコは20℃であった。この時点で、粉末化した3,5-ジメチルピラゾール(231.7部;2.41当量)を、65℃以下の温度が維持される速度で加えた。強い発熱により、65℃に温度を維持するために、水/氷浴の使用が必要であった。この反応液を冷却し、55℃においてさらに3時間維持した。FT-IRによるNCO含量は0(ゼロ)であった。冷却すると、生成物が溶液から結晶化した。この物質を乾燥した。DSCによる融点は83℃であった。
撹拌機、窒素入口、熱電対およびヒーターを装着した1Lフラスコに、トリイソシアナトノナン(203.9部;2.36当量)およびアセトン(77部)を入れた。溶液が均質になるまで撹拌を行った。このフラスコは20℃であった。この時点で、粉末化した3,5-ジメチルピラゾール(231.7部;2.41当量)を、65℃以下の温度が維持される速度で加えた。強い発熱により、65℃に温度を維持するために、水/氷浴の使用が必要であった。この反応液を冷却し、55℃においてさらに3時間維持した。FT-IRによるNCO含量は0(ゼロ)であった。冷却すると、生成物が溶液から結晶化した。この物質を乾燥した。DSCによる融点は83℃であった。
ポリエステルポリオールとのゲル時間
ゲル時間を用いて、粉末塗料架橋剤の反応性および利用性を調べた。ゲル時間が早すぎると、流れを妨げ、例えば劣った光沢を与える。ゲル時間が遅すぎると、実使用時の硬化時間が長すぎることになる。本発明の物質は、比較的低い硬化性のポリウレタン粉末塗料にとって理想的または中間的なゲル時間を与える。標準ゲル試験温度は200℃である。良好な流れを伴う低ゲル時間は驚くべきことであった。
ゲル時間を用いて、粉末塗料架橋剤の反応性および利用性を調べた。ゲル時間が早すぎると、流れを妨げ、例えば劣った光沢を与える。ゲル時間が遅すぎると、実使用時の硬化時間が長すぎることになる。本発明の物質は、比較的低い硬化性のポリウレタン粉末塗料にとって理想的または中間的なゲル時間を与える。標準ゲル試験温度は200℃である。良好な流れを伴う低ゲル時間は驚くべきことであった。
小さいブレンダーカップに、上で製造した架橋剤(0.878部;0.0048当量)およびBayer Polymers LLCから市販されているポリエステルポリオールRucote GXB 1005(9.122部;0.0049当量)を秤量して入れた(Rucote GXB 1005は、テレフタレートポリエステルであり、OH価 30、酸価 約4、200℃での粘度 5000cps、およびTg 約60℃を有する)。この材料を、ブレンダー中で30秒間粉砕した。ゲル時間を以下の表に挙げる。
ゲル時間反応性は、Coesfeld Geltest GT16 ゲル時間メーター(塗料の反応性を測定する)を用いる試験方法である。ゲル時間は、塗料材料を、規定温度において固体から液体状態を経てゲル化状態へと通過させるのに必要な時間である。1/4茶さじ量(約0.9g)の試料を用いて測定した。試料をホットプレート上に置いたときに、タイマーをスタートさせる。木製アプリケータースティックの先端を用いて、円運動で試料を掻き混ぜる。材料がゲル化し始めたときに、アプリケーター先端を持ち上げることによって、この材料からストランドを引き上げることができる。ストランドを引き上げ、それが容易に切断されたときに、タイマーを停止させ、これをこの材料のゲル時間反応性とする。
本発明を、説明の目的で上に詳細に記述したが、このような詳細が該目的のためだけのものであり、特許請求の範囲により限定されることを除いて、本発明の思想および範囲から逸脱することなく、当業者により改変を行いうることを理解すべきである。
Claims (5)
- NTIと、該NTIの全イソシアネート基と反応させるに十分な量のブロック剤とを反応させることによって製造された結晶性の完全ブロック化ポリイソシアネート。
- ブロック剤が、ピラゾールブロック剤、第二または第三アルコール、酸性メチレン化合物、オキシム、ラクタム、フェノール、N-アルキルアミド、イミドおよびイミダゾールからなる群から選択される請求項1に記載のブロック化ポリイソシアネート。
- ブロック剤がピラゾールブロック剤である請求項1に記載のブロック化ポリイソシアネート。
- ブロック剤が、3,5-ジメチルピラゾール、4-ニトロ-3,5-ジメチルピラゾール、4-ベンジル-3,5-ジメチルピラゾール、メチル-5-メチルピラゾール-3-カルボキシレート、ピラゾール、3-メチル-5-フェニルピラゾール、3-メチルピラゾール、4-ブロモ-3,5-ジメチルピラゾールおよび3,5-ジメチルピラゾール-4-カルボキシアニリドからなる群から選択される請求項3に記載のブロック化ポリイソシアネート。
- ブロック剤が3,5-ジメチルピラゾールである請求項3に記載のブロック化ポリイソシアネート。
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