JP2005527645A - 耐チッピング性プライマー用高分子量ポリエステル水性分散液 - Google Patents
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Abstract
Description
「ヒドロキシル数」または「ヒドロキシル価」は、「アセチル価」とも呼ばれ、物質がアセチル化できる程度を示す数であり、アセチル化された試料の1gをケン化するとき放出される酢酸を中和するのに要する水酸化カリウムのミリグラム数である。本出願の目的では、ヒドロキシル数は、系における固体のポリエステルに基づいており、溶液に基づくものではない。
ヒドロキシル数の単位は、mgKOH/樹脂固形分のグラムである。
メラミン系樹脂:
R=CH3(Cymel(登録商標)300、301、303);
R=CH3、C2H5(Cymel(登録商標)1116);
R=CH3、C4H9(Cymel(登録商標)1130、1133);
R=C4H9(Cymel(登録商標)1156);または
R=CH3、H(Cymel(登録商標)370、373、380、385)。
R=CH3、H(Beetle(商標)60、Beetle(商標)65);または
R=C4H9(Beetle(商標)80)。
R=CH3、C2H5(Cymel(登録商標)1171);または
R=C4H9(Cymel(登録商標)1170)。
本発明の段階1に従って、ポリエステルポリマーを無溶媒で合成し、その後、水中への有限から無限の溶解度を有する有機親水性溶媒中にブレンドする。本発明において有用なポリエステルポリマーには、ポリエステル塩をもたらすものが含まれ、ポリエステル塩は、約1,500から約2,800ダルトンの数平均分子量を有するポリエステルの残基である。本発明の重要な態様においては、ポリエステルポリマーは、約50未満の酸価を有し、非常に重要な態様においては、約30から約50の酸価を有する。
樹脂の中和
有機溶剤中、その場所でポリエステル塩が形成され、ポリエステル塩/有機溶剤の組合せに水を混合する。本発明によれば、中和剤は、ポリエステルを中和して、ポリエステルを水に分散可能とするのに十分な塩をもたらすのに有効な量で、ポリエステルを含有する有機溶剤溶液に添加される。本発明において効果的な中和剤にはアンモニア、トリエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン、2−アミノ−2−メチル−1−プロパノール、NaOH、およびKOHが含まれるが、それらに限定されない。
本方法の段階2の次の段階において、中和された樹脂溶液に、温度約25℃から約65℃の水を添加する。温度が低いほど、より小さい平均粒径をもたらす。
本方法の次の段階において、中和された樹脂/水/溶剤混合物から有機溶剤および必要な場合水を除去、またはストリッピングする。溶剤および水の除去を助けるため、混合物にかかる大気圧を低下させることができる。重要な態様においては、真空は、水銀圧力計の約22インチから約29インチとすることができる。温度が低いほど、溶剤を除去するのにより高い真空を用いなければならない。より高い真空は、泡の表面張力と結びついて泡が破れるのを助けるので、反応温度が低いほど、発泡が少なくなる。本発明の他の態様においては、熱交換器の使用により熱を供給して溶剤/水をストリッピングする。熱交換器の使用により、蒸留時間を短縮し、かつ温度を低下させ、さらに塩の分解を最小限に抑えることができる。
ポリマービヒクルを配合コーティング組成物中に混合し、これは加熱すると、ベーキングされた配合コーティング組成物、または硬化された組成物をもたらす。ベーキングは、架橋剤と共に周囲温度を超えて行われ、コーティングバインダをもたらす。本発明の水分散液を含むポリマービヒクルは、配合コーティング組成物の1ガロン当り約1ポンド未満のVOCを有する配合コーティング組成物を提供し、上で示した分子量を有する水分散性ポリマーおよびその塩を含み、かつ、乳化剤、界面活性剤、および合体剤の必要性をなくすばかりでなく、乳化剤、界面活性剤、および合体剤を実質的に含まない。
(実施例)
A.ポリエステルポリマーの合成:
1. 218.9グラムのネオペンチルグリコール(NPG)、77.2グラムのトリメチロールプロパン(TMP)、および248.4グラムの1,6−ヘキサンジオール(HDO)を、充てん塔、パーシャルコンデンサー、受け器、および窒素ブランケットを取り付けた丸底フラスコに装入した。
固形分パーセント(不揮発分) 70
酸価 (Mg KOH/g) 45
分子量 (Mn) 2350
ヒドロキシル数(Mg KOH/g) 65
B.ポリエステル分散液の調製:
1. MEK中の635グラムのポリエステル溶液、および26.4グラムのAMP−95を、トータルコンデンサー、および受け器を取り付けた丸底フラスコに装入した。
固形分パーセント(不揮発分) 41.0
粘度 (cps) 45
pH (単位) 6.0
粒径 (nm) <80
重量/ガロン (ポンド) 8.9
A.ポリエステルポリマーの合成:
1. 1170.0グラムのネオペンチルグリコール(NPG)、412.5グラムのトリメチロールプロパン(TMP)、および1687.5グラムのブチル−エチル−プロパンジオール(BEPD)を、充てんカラム、パーシャルコンデンサー、受け器、および窒素ブランケットを取り付けた丸底フラスコに装入した。
固形分パーセント(不揮発分) 69.4
酸価 (mgKOH/g) 41.1
分子量 (Mn) 2050
ヒドロキシル数 (mgKOH/g) 65
B.ポリエステル分散液の調製:
1. IPA中の1352グラムのポリエステル溶液、および26.4グラムのN,N−ジメチルエタノールアミン(DMEA)を、トータルコンデンサー、および受け器を取り付けた丸底フラスコに装入した。
固形分パーセント(不揮発分) 42.6
粘度 (cps) 45
pH (単位) 7.0
粒径 (nm) <80
重量/ガロン (ポンド) 8.9(1,068g/l)
ペイントの調製:
実施例1からの分散されたポリエステルを、下記の通りプライマーとして配合した:
1. 実施例1に記述したように調製した樹脂分散液の分取物228グラムを、1リットルのステンレス鋼混合容器中に入れた。
143グラムのポリエステル分散液
40グラムのCymel 301
7.2グラムのNacure 3525
0.5グラムのSurfynol 104BC
7. これらの成分を混合した後、25ミクロンのフィルタコーンを通し混合物を濾過して、ガラスビーズを除去した。次いでAMP−95でpHを8.2から8.5に調整し、次いで脱イオン水で#4フォードカップ34〜36秒に下げた。
配合したペイントを、ハイエッジ保護電着コーティングした亜鉛めっき鋼パネル上にスプレーすることにより試験した。プライマーのフィルム厚は、乾燥しで1.0ミルであった。塗装されたパネルを室温で5分フラッシュし、次いで180度Fのオーブン内でさらに10分フラッシュした。塗装されたパネルを330度Fで25分ベーキングした。パネルの上部3インチをマスクで隠ぺいし、次いで市販の自動車用水性ベースコート/クリヤコート系でトップコーティングし、275度Fで20分ベーキングした。次いで3mmのクロスハッチにより、パネルの、電着コーティングのみへの領域およびトップコーティングした領域の両プライマーについて接着性をチェックした。パネルの両領域において優れた接着性が示された。2パイントの砂礫を用いて−20度Cで、Q−Panel Gravelometer機械においてパネルの下半分をチッピングした。優れた耐チッピング性が示された。
格付け:GM8
プライマーのみ 0
トップコート 1
ただし、0=破損なし
1=5%未満の破損
ペイントの調製:
実施例2からの分散されたポリエステルを、下記の通りプライマーとして配合した:
1. 実施例2に記述したように調製した樹脂分散液の分取物201グラムを、1リットルのステンレス鋼混合容器中に入れた。
106グラムのポリエステル分散液
56グラムのBL−3175
5.4グラムのCymel 303
6.8グラムのNacure 5528
2.2グラムのDC−14
7. これらの成分を混合した後、25ミクロンのフィルタコーンを通し混合物を濾過して、ガラスビーズを除去した。次いでDMEAでpHを8.2から8.5に調整し、次いで脱イオン水で#4フォードカップ30〜32秒に下げた。
配合したペイントを、電着コーティングした冷延鋼パネル上にスプレーすることにより試験した。プライマーのフィルム厚は、乾燥して1.0ミルであった。コーティングしたパネルを室温で5分フラシュし、次いで180度Fのオーブン内でさらに10分フラッシュした。コーティングしたパネルを330度Fで25分ベーキングした。次いでパネルを市販の自動車用水性ベースコート/クリヤコート系でトップコーティングし、250度Fで30分ベーキングした。
格付け:7
トップコート 0 ただし、10が最良および0が最悪
ただし、0=破損なし
SAE J400に従って手順を実行した。
U/U 10×330F 25×275F
U/T 10×330F 25×330F
U/H 10×330F 60×375F
T/U 10×360F 25×275F
T/T 10×360F 25×330F
T/H 10×360F 60×375F
H/U 10×390F 25×275F
H/T 10×390F 25×330F
H/H 10×390F 60×375F
U=ベーキング不足
T=目標のベーキング
H=ベーキング過剰
10×330F=330度Fにおいて10分
ASTM D3359に従って手順を実行した。
Claims (16)
- ポリエステル塩の水性分散液を含むポリマービヒクルであって、前記ポリエステル塩は、少なくとも30の酸価、少なくとも1500の数平均分子量、90以下のヒドロキシル価を有するポリエステルの残基であり、前記水性分散液は、約5重量%未満の有機溶剤を有する前記ポリマービヒクルをもたらすのに有効であることを特徴とするポリマービヒクル。
- 前記ポリエステル塩は、約40から約50の酸価、約90から約50のヒドロキシル価、約1500から約2800の数平均分子量を有するポリエステルの残基であることを特徴とする請求項1に記載のポリマービヒクル。
- 前記水性分散液中の前記ポリエステル塩は、400nm未満の粒径を有することを特徴とする請求項2に記載のポリマービヒクル。
- 前記ポリマービヒクルは、硬化されたプライマーコーティング組成物フィルムを提供するのに有効であり、前記プライマーコーティング組成物フィルムは、前記プライマーフィルムを含めて少なくとも二層を有する多層コーティングの一部である場合、少なくとも約5の2パイントチップ数の格付け、および少なくとも約Aの2パイントチップサイズを有する多層ペイントコーティングをもたらすのに有効であることを特徴とする請求項3に記載のポリマービヒクル。
- 前記ポリエステルは、中和されて、水に分散可能な塩を形成することができる−COOH基を含むことを特徴とする請求項2に記載のポリマービヒクル。
- 前記ポリエステルは、中和されて、水に分散可能な塩を形成することができる−COOH基を含むことを特徴とする請求項1に記載のポリマービヒクル。
- 前記ポリマービヒクルは、アミノ樹脂、イソシアネート化合物、およびそれらの混合物からなるグループから選択される架橋剤をさらに含むことを特徴とする請求項3に記載のポリマービヒクル。
- 約30から約50の酸価、約1500から約2800の数平均分子量、約50から約90のヒドロキシル価を有するポリエステルをもたらすのに十分な−COOH基を有するポリエステルを形成する工程と、
前記ポリエステルを有機親水性溶剤中に混合する工程であって、前記ポリエステルポリマーは少なくとも約50重量パーセントの、前記親水性溶剤中における溶解度を有し、前記有機親水性溶剤は少なくとも約5重量パーセントの、水中における溶解度を有する工程と、
前記ポリエステルのイオン化可能な基の少なくとも約30パーセントを、中和されたポリマー塩の溶液を形成するのに有効な量の中和剤で中和する工程と、
前記中和されたポリエステル塩の溶液を水と混合して、水/有機溶剤/中和されたポリエステルのブレンドを形成する工程と、
約65℃以下で、水/有機溶剤/中和されたポリエステルブレンドの前記ブレンドから前記有機物をストリッピングして、水中における中和されたポリエステル塩の分散液を形成する工程とを含む方法によって形成され、
前記分散液が、温度約25℃で約10ポアズ未満の粘度を有する
ことを特徴とする水性ポリマー分散液。 - 前記中和剤は、アンモニア、トリエタノールアミン、2−アミノ−2−メチル−1−プロパノール、およびジメチルエタノールアミンからなる群から選択されることを特徴とする請求項8に記載の水性ポリマー分散液。
- 水が、約0.15から約0.45の、水に対する有機溶剤の初期の比をもたらすのに有効な量で、前記中和されたポリエステル塩の溶液に添加されることを特徴とする請求項8に記載の水性ポリマー分散液。
- 有機溶剤が、反転なしに除去されることを特徴とする請求項10に記載の水性ポリマー分散液。
- 前記方法が、約400nm以下の平均粒径を有する前記水性分散液中のポリエステル塩をもたらすのに有効であることを特徴とする請求項8に記載の水性ポリマー分散液。
- ポリエステル塩の水性分散液であって、前記ポリエステル塩は、約1500から約2800の範囲の数平均分子量および約90から約50のヒドロキシル価、ならびに約40から約50の酸価を有するポリエステルの残基であり、前記ポリエステルは、水分散可能なポリエステル塩を形成するために中和可能である−COOH基を有することを特徴とする水性分散液。
- 前記ポリエステルは、約1500の数平均分子量、および約90のヒドロキシル価を有することを特徴とする請求項13に記載のポリエステル塩の水性分散液。
- 前記ポリエステルは、約2800の数平均分子量、および約50のヒドロキシル価を有することを特徴とする請求項13に記載のポリエステル塩の水性分散液。
- ポリマービヒクルを基材にコーティングすることによりもたらされる、少なくとも約5の2パイントチップ数の格付け、および少なくとも約Aの2パイントチップサイズを有する多層ペイントコーティングであり、前記ポリマービヒクルがポリエステル塩の水性分散液を含み、前記ポリエステル塩は、少なくとも1500の数平均分子量、および90以下のヒドロキシル価を有するポリエステルの残基であることを特徴とする多層ペイントコーティング。
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