JP2005535450A - チオール官能性化合物を含む多層コーティング系 - Google Patents

チオール官能性化合物を含む多層コーティング系 Download PDF

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Abstract

本発明は、多層コーティング系が、少なくとも1種の樹脂および有効な数のチオール基を含むコーティング組成物a)を含む少なくとも1つの層a)、および、少なくとも1種の樹脂および有効な数のチオール反応性基を含むコーティング組成物b)を含む少なくとも1つの層b)、を含み、少なくとも1つの層a)および少なくとも1つの層b)が少なくとも1つの共通層界面を有している多層コーティング系に関する。本発明はさらに、上記のコーティング系を自動車および大型輸送車輛の仕上げおよび再仕上げに使用する方法、およびチオール含有ポリウレタンおよびポリアクリル酸エステル分散物を含む水性コーティング組成物に関する。

Description

本発明は、少なくとも1つの層a)および少なくとも1つの層b)を含む多層コーティング系ならびに当該多層コーティング系の使用方法に関する。
2層以上からなるコーティング系、すなわち多層コーティング系は、たとえば自動車または他の輸送車輛のコーティングに使用される。高光沢を得るために、顔料含有コーティングは顔料を含まない、いわゆるクリアコートを施される。この系は一般に「ベースコート/クリアコート」系と呼ばれる。実際の施工ではクリアコートは、ベースコートの上に、ベースコートの前硬化をして、またはしないでスプレーされるだろう。ベースコートおよびクリアコートは水媒体系または溶媒媒体系であることができる。
他の多層コーティング系は、たとえばプライマーまたはフィラー層とベースコートまたはトップコートの組み合わせである。
多層コーティング系は、欧州特許出願公開第0287144号、欧州特許出願公開第0632076号、国際特許出願公開第93/00377号、国際特許出願公開第93/00380号、および英国特許出願公開第2171030号に開示されている。
欧州特許出願公開第0287144号は、ポリアクリル系樹脂分散体を含む水性ベースコートを開示する。ポリアクリル系分散体は水酸基官能性樹脂である。ベースコートは商業的に入手可能なクリアコートと組み合わせて使用される。
欧州特許出願公開第0632076号は多層コーティングの調製方法を記載している。ベースコートは水媒体系コーティング組成物の硬化により得られ、またクリアコートは溶媒媒体系コーティング組成物の硬化により得られる。ベースコート中の結合剤は、水酸基および酸基を含有する物理的に乾燥するポリウレタン結合剤とポリイソシアナートの組み合わせである。同公報は、最初のコーティングおよびその再仕上げの双方についての動力車輛の分野に関する。
国際特許出願公開第93/00377号、国際特許出願公開第93/00380号、および英国特許出願公開第2171030号は、ベースコートが水媒体系の水酸基官能性のポリアクリル系分散体であり、そしてクリアコートが揮発性有機溶媒中の架橋結合可能な基を持った樹脂およびポリイソシアナートのような架橋剤を含んでいる、ベースコート/クリアコート系を記載している。ベースコートはクリアコート中のポリイソシアナートで架橋される。3公報すべて自動車の再仕上げの分野にある。
欧州特許出願公開第0287144号公報 欧州特許出願公開第0632076号公報 国際特許出願公開第93/00377号公報 国際特許出願公開第93/00380号公報 英国特許出願公開第2171030号公報 欧州特許出願公開第0794204号公報 欧州特許出願公開第0394737号公報 ドイツ国特許出願公開第870994号公報 国際特許出願公開第99/67339号公報 国際特許出願公開第01/48106号公報 国際特許出願公開第01/90265号公報 欧州特許出願公開第0448224号公報 国際特許出願公開第93/17060号公報 ドイツ国特許出願公開第2642071号公報 国際特許出願公開第02/36699号公報 米国特許第5155201号公報 米国特許第6096835号公報 国際特許出願公開第97/31073号公報
水酸基反応性の基、もっと具体的にはイソシアナート基を含有するクリアコート組成物との組み合わせで用いられるベースコートに基づいた多層コーティング系は、しばしば比較的低い硬さを有する。
上記したような多層コーティング系は、多くの場合改善の余地のある層間接着力を有する。
多層コーティング系にしばしば生じるさらなる問題は、特にコーティング層が比較的高い層厚さで付与されるときの、乾燥中の気泡の発生である。この現象はしばしばポッピングと呼ばれる。
本発明は、多層コーティング系が、
少なくとも1種の樹脂および有効な数のチオール基を含むコーティング組成物a)を含む、少なくとも1つの層a)、および、
少なくとも1種の樹脂および有効な数のチオール反応性基を含むコーティング組成物b)を含む、少なくとも1つの層b)、
を含み、
少なくとも1つの層a)および少なくとも1つの層b)が少なくとも1つの共通層境界を有している多層コーティング系を提供する。
本発明に従う多層コーティング系が使用されたときに、全体的な硬さおよび/または層間接着の有意な増加が達成されることが見出された。
上記の多層コーティング系の増加した硬さとは逆に、チオール基を含むコーティング組成物a)を含む層a)それ自体の硬さは、チオール基を含んでいないコーティング組成物を含む層のそれより低いかまたは同等でありうる。出願人はいかなる理論にも拘束されることを望まないが、多層系の硬さの増加は、コーティング組成物a)中のチオール基とコーティング組成物b)中のチオール反応性基間の反応の結果であると信じられる。
同様に、層間接着も、コーティング組成物a)中のチオール基とコーティング組成物b)中のチオール反応性基間の反応の結果であると信じられる。
その上、本発明に従う多層コーティング系は、比較的高い層厚さで付与されたときでさえ、高光沢、良好な耐水性、良好な耐薬品性、良好な接着、およびポッピングがほとんどないかあるいは全くないことを特徴とする。多層コーティングの光学的な外観上の欠陥は、超高固形物コーティングを用いるときにしばしば現れるが、本発明に従う系を使用することにより減少されることができる。
欧州特許出願公開第0794204号は、C=C結合を含有するポリウレタンおよびチオール基を含むポリウレタンまたはポリアクリル酸エステルを含む潜伏的架橋性の水性分散体を開示していることに注目すべきである。
さらに欧州特許出願公開第0394737号は、アニオン性ポリウレタン主樹脂とアニオン性ポリアクリル系粉砕樹脂を含む水性ベースコート組成物を記載していることに注目すべきである。ポリウレタン主樹脂は、i.ポリエステル成分、ii.少なくとも活性水素および少なくとも活性カルボン酸官能性を含有する多官能性化合物、iii.少なくとも2個の活性水素基を持つ化合物(スルフヒドリルのような)、およびiv.ポリイソシアナートの反応生成物である。アニオン性ポリウレタン主樹脂の調製において、スルフヒドリルを含む成分の使用がされているけれども、得られたポリウレタン主樹脂がチオール基を含むことは開示も示唆もされていない
コーティング組成物a)
コーティング組成物a)の樹脂
本発明に従うコーティング組成物a)は、1つの実施態様として、コーティングに通常使用される任意の樹脂、たとえば重付加重合体、ポリウレタン、ポリエステル、ポリエーテル、ポリアミド、ポリ尿素、ポリウレタン−ポリエステル、ポリウレタン−ポリエーテル、アセト酪酸セルロースのようなセルロースに基づいた結合剤、および/または混成樹脂を、有効な数のチオール基を持つ化合物と組み合わせて含有することができる。
コーティング組成物a)の重付加重合体樹脂
好適な重付加重合体樹脂として、エチレン性不飽和単量体の(共)重合体を挙げることができる。以下の(メタ)アクリル酸エステルおよび(メタ)アクリル酸という用語は、メタアクリル酸エステルおよびアクリル酸エステル、ならびにメタアクリル酸およびアクリル酸を夫々表す。好適なエチレン性不飽和単量体の例は、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸イソボルニル、(メタ)アクリル酸ドデシル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、他の(メタ)アクリル性単量体、たとえば(メタ)アクリル酸2−メトキシエチル、(メタ)アクリル酸2−エトキシエチル、(メタ)アクリル酸3−メトキシプロピル;(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキル、たとえば(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸4−ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸6−ヒドロキシヘキシル、(メタ)アクリル酸p−ヒドロキシシクロヘキシル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシポリエチレングルコール、(メタ)アクリル酸ヒドロキシポリプロピレングルコール、およびこれらの対応するアルコキシ誘導体;(メタ)アクリル酸グリシジルのような(メタ)アクリル酸エポキシ;(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリロニトリル、およびN−メチロール(メタ)アクリルアミド;N−イソプロピル(メタ)アクリルアミド、N−t−ブチル(メタ)アクリルアミド、N−t−オクチル(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリル酸N,N−ジメチルアミノエチル、および(メタ)アクリル酸N,N−ジエチルアミノエチルのようなN−アルキル(メタ)アクリルアミドである。これらの単量体は任意的に、マレイン酸ジブチル、フマル酸ジブチル、マレイン酸2−エチルヘキシル、フマル酸2−エチルヘキシル、マレイン酸オクチル、マレイン酸イソボルニル、マレイン酸ドデシル、マレイン酸シクロヘキシル等のようなマレイン酸またはフマル酸のモノ−およびジエステル共単量体と組み合わせて、および/またはスチレン、ビニルトルエン、α−メチルスチレン、ビニルナフタレン、塩化ビニル、酢酸ビニル、ビニルピロリドン、ラウリル酸ビニル、ネオドデカン酸ビニル、N−ビニルホルムアミドおよびプロピオン酸ビニルのようなビニル誘導体と組み合わせて、および/または1個以上の尿素またはウレタン基を含有する単量体、たとえば1モルのメタクリル酸イソシアナトエチルまたはα,α−ジメチル−イソシアナトメチル−3−イソプロピレニルベンゼンと夫々1モルのブチルアミン、1モルのベンジルアミン、1モルのブタノール、1モルの2−エチルヘキサノール、および1モルのメタノールとの反応生成物と組み合わせて使用されることが出来る。これらの単量体の混合物または付加物もまた使用することができる。好ましい(共)単量体は、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸ブチルのような(メタ)アクリル酸アルキル、スチレン、およびこれらの混合物である。
重付加重合体はフリーラジカル開始重合の慣用の方法により調製することができる。あるいは代りに、グループ移動重合(GTP)、原子移動ラジカル重合(ATRP)、および可逆的付加開裂連鎖移動(RAFT)重合のような進歩した重合技術もまた、重付加重合体樹脂の調製に使用することができる。
重付加重合体樹脂は水媒体系であることが好ましい。そのような樹脂は、水性乳化重合の一般に知られている技術によって好適に調製される。乳化重合とは、ここではエチレン性不飽和単量体の単量体混合物の、水溶性または不溶性の開始剤および(全単量体混合物に基づいて計算されて)0.1〜5重量%の乳化剤存在下での水中での重合を意味する。乳化重合は、欧州特許出願公開第0287144号または英国特許出願公開第870994号に開示されているように実施することができる。
コア-シェル (メタ)アクリル酸エステル付加重合体もまた好ましい。そのようなコア-シェル付加重合体は、乳化重合によって2段階以上で調製される共重合体を包含し、これは第1段階で、その(シクロ)アルキル基が4〜12個の炭素原子を含有する(メタ)アクリル酸(シクロ)アルキル60〜100モル%およびその(シクロ)アルキル基が4〜12個の炭素原子を含有するマレイン酸ジ(シクロ)アルキルおよび/またはフマル酸ジ(シクロ)アルキル0〜40モル%の混合物65〜100モル%、ならびに異なる、共重合しうる、単エチレン性不飽和単量体0〜35モル%からなる単量体混合物Aの(付加重合体100重量部に基づいて計算された)60〜95重量部の共重合によって、そして後続の段階で、10〜60モル%の(メタ)アクリル酸および40〜90モル%の異なる、共重合しうる、単エチレン性不飽和単量体の単量体混合物Bの(付加重合体100重量部に基づいて計算された)5〜40重量部の共重合とによって得られ、ただし(メタ)アクリル酸から誘導されるカルボン酸基が少なくとも部分的にイオン化されている。好ましくは、付加重合体は80〜90重量部の単量体混合物Aおよび10〜20重量部の単量体混合物B(両方の量とも付加重合体100重量部に基づいて計算される)の共重合によって得られる。好ましくは、この単量体混合物Aは70〜95モル%、もっと特定すれば80〜95モル%の前述した(メタ)アクリル酸(シクロ)アルキルを含有すべきである。より好ましくは、最大で35モル%、そして好ましくは5〜20モル%の適当な単量体である、単エチレン性不飽和化合物が単量体混合物Aに使用されるだろう。単量体混合物Bは、15〜50モル%、もっと特定すれば20〜40モル%の(メタ)アクリル酸および50〜85モル%、もっと特定すれば60〜80モル%の異なる、共重合しうる、エチレン性不飽和単量体を含有すべきことが好ましい。単量体混合物Bの共重合は一般に30〜450、好ましくは60〜350の酸価、および0〜450、好ましくは60〜300のヒドロキシル価を有する共重合体を生成するだろう。酸価およびヒドロキシル価の両方とも共重合体1g当たりのKOHのmgで表現される。任意的に、異なった単量体混合物Aおよび/または単量体混合物Bを逐次的に使用することができる。好ましくは、コア−シェル付加重合体は、架橋された粒子ではない。好適な(メタ)アクリル性単量体の例としては上に述べたものが参照される。コア−シェルポリ(メタ)アクリル酸エステルは欧州特許出願公開第0287144号および国際特許出願公開第99/67339号にもっと詳細に記載されている。
水媒体系重付加重合体樹脂を2段階方法で調製することも好適である。第1段階において重付加重合体樹脂が、本質的に非水性環境下に、任意的には有機溶媒存在下に、上述のように適当なエチレン性不飽和単量体の重合によって調製される。当該2段階方法の第2段階において重付加重合体樹脂と水性媒体との混合は、攪拌下に重付加重合体に水を加えることにより好都合にすることができ、または代りに水に重付加重合体を加えることによりすることもできる。
外部乳化剤を使用することができる。好適な乳化剤にはカルボン酸塩−、スルホン酸塩−、およびホスホン酸塩基含有化合物のようなアニオン乳化剤、アミン/アンモニウム基のようなカチオン乳化剤、ならびにアルキレンオキシド基に基づいた非イオン乳化剤が含まれる。好ましいアルキレンオキシド基はエチレンオキシド基であるが、代りとしてプロピレンオキシド基またはエチレンオキシド基とプロピレンオキシド基の混合物も同様に有用である。たとえば、アルキレンオキシド基は、以下の構造を持つポリアルキレングリコールのC〜Cアルコキシエーテルでありうる。
−O−[−CH−CHR−O]x−R
この式で、Rは1個から4個、好ましくは1個または2個の炭素原子を持つ炭化水素ラジカル、RはH原子またはメチル基、xは2から50、好ましくは2から25である。アルキレングリコールの分布は、ランダム、交互、またはブロックであってもよい。その例はC〜CアルコキシポリC(C)アルキレンオキシドグリコールおよび/またはC〜CアルコキシポリC(C)アルキレンオキシド−1,3−ジオールであり、ここでポリC(C)アルキレンオキシドは任意的にプロピレンオキシド単位を含む、ポリエチレンオキシドを表す。得られたエマルションまたは分散液の有機溶媒含有量は、蒸留により、任意的に減圧下の蒸留により、減少されることができる。
コーティング組成物a)のポリウレタン樹脂
本発明に従うコーティング組成物a)に適した樹脂はポリウレタンである。ポリウレタンは、
a)有機ポリイソシアナート、
b) b1)2から6個のヒドロキシル基を含有し、400までの数平均分子量を有するポリアルコール、および、
b2)約400から約3,000の数平均分子量を有する重合体ポリオール、
から選ばれた1以上のポリアルコール、
c)ジアミンまたはジチオールのような、少なくとも2個のイソシアナート反応性基を含有する任意的な化合物、
d)イオン性および/または非イオン性安定化基を有する任意的な化合物、および、
e)1個のイソシアナート反応性基を有する任意的な化合物、
を反応させることにより一般に知られた方法に従って調製することができる。
ポリウレタンは、化学量論量または過剰量の有機ポリイソシアナートと他の反応物を、実質的に無水条件下で約30℃から約130℃の温度で、イソシアナート基とイソシアナート反応性基間の反応が実質的に完了するまで反応させることにより慣用の方法で調製することができる。反応物は一般に、約1:1から約6:1、好ましくは約1:1のイソシアナート基とイソシアナート反応性基(通常、ヒドロキル基)の比に対応する比率で使用される。過剰量の有機ポリイソシアナートを使用すると、第1段階でイソシアナート末端プレポリマーを調製することができる。第2段階において少なくとも1個のイソシアナート反応性基を含有する化合物c)を加えることができる。
ポリウレタン樹脂をつくるのに使用される有機ポリイソシアナートa)は、エチレン性不飽和であってもなくてもよい、脂肪族、環状脂肪族または芳香族のジ、トリまたはテトライソシアナートであることができる。ジイソシアナートの例は、1,2−プロピレンジイソシアナート、トリメチレンジイソシアナート、テトラメチレンジイソシアナート、2,3−ブチレンジイソシアナート、ヘキサメチレンジイソシアナート、オクタメチレンジイソシアナート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアナート、ドデカメチレンジイソシアナート、ω, ω’−ジプロピルエーテルジイソシアナート、1,3−シクロペンタンジイソシアナート、1,2−シクロヘキサンジイソシアナート、1,4−シクロヘキサンジイソシアナート、イソホロンジイソシアナート、4−メチル−1,3−ジイソシアナートシクロヘキサン、トランス−ビニリデンジイソシアナート、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアナート(Desmodur(商標)W)、トルエンジイソシアナート、1,3−ビス(イソシアナトメチル)ベンゼン、キシリレンジイソシアナート、α,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアナート(TMXDI(商標))、1,5−ジメチル−2,4−ビス(2−イソシアナトエチル)ベンゼン、1,3,5−トリエチル−2,4−ビス(イソシアナトメチル)ベンゼン、4,4’−ジイソシアナト−ジフェニル、 3,3’−ジクロロー4,4’−ジイソシアナト−ジフェニル、3,3’−ジフェニルー4,4’−ジイソシアナト−ジフェニル、3,3’−ジメトキシー4,4’−ジイソシアナト−ジフェニル、4,4’−ジイソシアナト−ジフェニルメタン、3,3’−ジメチルー4,4’−ジイソシアナト−ジフェニルメタン、およびジイソシアナートナフタレンを含む。トリイソシアナートの例は、1,3,5−トリイソシアナトベンゼン、2,4,6−トリイソシアナトトルエン、1,8−ジイソシアナト−4ー(イソシアナトメチル)オクタン、およびリシントリイソシアナートを含む。ポリイソシアナートの付加物およびオリゴマー、たとえばビウレット、イソシアヌル酸エステル、アロファン酸エステル、ウレトジオン、ウレタン、およびこれらの混合物も含まれる。そのようなオリゴマーおよび付加物の例は、ジイソシアナート2分子の付加物、たとえばヘキサメチレンジイソシアナートまたはイソホロンジイソシアナートのエチレングリコールのようなジオールへの付加物、ヘキサメチレンジイソシアナート3分子の水1分子への付加物(Bayer社のDesmodur Nの商標名で入手可)、トリメチロールプロパン1分子のトルエンジイソシアナート3分子への付加物(Bayer社のDesmodur Lの商標名で入手可)、トリメチロールプロパン1分子のイソホロンジイソシアナート3分子への付加物、ペンタエリスリトール1分子のトルエンジイソシアナート4分子への付加物、m−α,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアナート3分子のトリメチロールプロパン1分子への付加物、1,6−ジイソシアナトヘキサンのイソシアヌル酸エステル3量体、イソホロンジイソシアナートのイソシアヌル酸エステル3量体、1,6−ジイソシアナトヘキサンのウレトジオン2量体、1,6−ジイソシアナトヘキサンのビウレット、1,6−ジイソシアナトヘキサンのアロファン酸エステル、およびこれらの混合物である。その上、α,α’ージメチルーm−イソプロペニルベンジルイソシアナートのようなイソシアナート官能性単量体の(共)重合体も使用に適する。
ポリイソシアナートは親水性基、たとえば共有的に結合した親水性ポリエーテル残基を含むことができ、それは水性分散体の生成を容易にする。
8〜36個の炭素原子を含有する脂肪族または環状脂肪族のジーまたはトリーイソシアナートを使用することが好ましい。
ポリウレタンの調製に使用できる好適なポリアルコールb1)は、ジオールおよびトリオールおよびこれらの混合物を含むが、より高官能性のポリオールも使用できる。そのような、より低分子量のポリオールの例は、エチレングリコール、ジエチレングリコール、テトラエチレングリコール、プロパンー1、2−および1,3−ジオール、ブタンー1,4−および−1,3−ジオール、ヘキサン−1,6−ジオール、オクタン−1,8−ジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−ビスーヒドロキシメチルシクロヘキサン、2−メチルプロパン−1,3−ジオール、2,2,4−トリメチルペンタン−1,3−ジオール、ジプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、ジブチレングリコール、ポリブチレングリコール、ビスフェノールAおよびテトラブロモビスフェノールA、グリセロール、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン、ジトリメチロールプロパン、ヘキサンー1,2,6−トリオール、ブタンー1,2,4−トリオール、キニトール、マンニトール、ソルビトール、メチルグリコシド、1,4,3,6−ジアンヒドロヘキシトール、ネオペンチルグリコールおよびヒドロキシピバリン酸のモノエーテル、テレフタル酸ビス(ヒドロキシエチル)、フランジメタノール、および当該ポリオール類とプロピレンオキシド及び/またはエチレンオキシドとの分子量400までの反応生成物を含む。
ポリウレタンの調製に使用できる有機重合体ポリオールb2)は、ジオールおよびトリオールおよびこれらの混合物を含むが、より高官能性のポリオールもたとえばジオールとの付加混合物の小成分として使用できる。重合体ポリオールは、ポリエステル、ポリエステルアミド、ポリエーテル、ポリチオエーテル、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリオレフィン、およびポリシロキサンからなる群から好適に選ばれる。
使用することができるポリエステルポリオールは、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、フランジメタノール、ジメチロールシクロヘキサン、グリセロール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、およびこれらの混合物のような多価アルコールと、ポリカルボン酸、特にジカルボン酸またはそのエステル形成性誘導体、たとえばコハク酸、グルタル酸およびアジピン酸およびこれらのジメチルエステル、無水フタル酸、無水ヘキサヒドロフタル酸、テレフタル酸ジメチル、およびこれらの混合物との水酸基末端反応生成物を含む。ラクトン、たとえばカプロラクトンとポリオールとの結合による重合によって得られるポリエステルも使用することができる。
ポリエステルアミドは、エタノールアミンのようなアミノアルコールをポリエステル化混合物に含めることにより得ることができる。
好適なポリエーテルポリオールは、ポリアルキレンオキシドグリコールを包含し、その場合アルキレンオキシドはエチレンオキシドおよび/またはプロピレンオキシド単位から選ぶことができる。
使用することができるポリチオエーテルポリオールは、チオジグリコールを単独でまたは他のグリコール、ジカルボン酸、ホルムアルデヒド、アミノアルコールまたはアミノカルボン酸とともに縮合することにより得られる生成物を包含する。
ポリカーボネートポリオールは、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、ジエチレングリコールまたはテトラエチレングリコールのようなジオールと、炭酸ジアリール、たとえば炭酸ジフェニルとを、またはホスゲンとを反応させることにより得られる生成物を包含する。炭酸基を含むポリウレタン樹脂は、国際特許出願公開第01/48106号にもっと詳細に記載されており、本明細書に引用することにより含まれる。
好適なポリオレフィンポリオールは、水酸基末端のブタジエン単独および共重合体を包含する。
1個のイソシアナート反応性基を有する化合物e)は、ポリウレタンの分子量を制限する連鎖停止剤としてポリウレタンの調製に任意的に使用することができる。好適な化合物は従来技術でよく知られており、モノアルコール、モノアミン、およびモノチオールを含む。
ポリウレタン樹脂は、粘度の低減のために有機溶媒を含有することができる。好適な有機溶媒は、トルエンおよびキシレンのような芳香族炭化水素;エタノール、イソプロパノール、nーブタノール、2−ブタノール、ヘキサノール、ベンジルアルコールのようなアルコール、およびメチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルアミルケトン、およびエチルアミルケトンのようなケトン;酢酸ブチル、プロピオン酸ブチル、プロピオン酸エトキシエチル、酢酸エチルグリコール、酢酸ブチルグリコール、および酢酸メトキシプロピルのようなエステル;2−メトキシプロパノール、2−メトキシブタノール、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジオキソランのようなエーテル、またはこれらの混合物である。他の好適な溶媒の例は、N−メチルー2−ピロリドン、炭酸ジメチル、炭酸プロピレン、ブチロラクトン、およびカプロラクトンである。
特別の実施態様として、ポリウレタン樹脂は水性分散物または水溶液として存在する。その場合上述したような外部乳化剤の助けを受けて、またはポリウレタン中に組み込まれたイオン性および/または非イオン性安定化基によって、有機ポリウレタン樹脂の水中への分散または溶解を促進するのが適当である。
好適なイオン性安定化基は、カルボン酸基、スルホン酸基、亜リン酸基、リン酸基、およびホスホン酸基から誘導されることができる。
カルボン酸基は、ポリウレタン中にヒドロキシカルボン酸の共反応により導入することができる。ジメトキシプロピオン酸、ヒドロキシピバリン酸、およびヒドロキシステアリン酸が好ましい。
スルホン酸エステル基またはスルホン酸基はポリウレタン中に、たとえばイソシアナートと、少なくとも1個のスルホン酸基またはスルホン酸エステル基を含むヒドロキシーまたはアミンー官能性化合物、たとえば2−ヒドロキシエタンスルホン酸、2−アミノエタンスルホン酸のナトリウム塩、3−シクロヘキシルアミノー1−プロパンスルホン酸、アミノアルキルスルホン酸またはその塩とエポキシド官能性化合物との反応生成物、5−スルホイソフタル酸ナトリウムと過剰当量のジオール、トリオールまたはエポキシ化合物との反応生成物との反応により導入されることができる。5−スルホイソフタル酸ナトリウムのヒドロキシ末端オリゴエステルが特に適している。当該オリゴエステルは、アジピン酸、フタル酸、イソフタル酸、無水ヘキサヒドロフタル酸、無水トリメリット酸のようなポリカルボン酸の反応した単位を含有することができる。
ポリウレタン結合剤のスルホン酸基およびカルボン酸基の50%超が塩基で中和されていることが好ましい。中和剤はアンモニア及び/またはアミンであることが好都合である。3級アミンが好ましい。好適な3級アミンの例は、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリイソプロピルアミン、トリブチルアミン、トリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、N,N−ジメチルエタノールアミン、N,N−ジメチルイソプロピルアミン、N,N−ジエチルエタノールアミン、1−ジメチルアミノ−2−プロパノール、3−ジメチルアミノ−1−プロパノール、2−ジメチルアミノ−2−メチル−1−プロパノール、N−メチルジエタノールアミン、N−エチルジエタノールアミン、N−ブチルジエタノールアミン、N,N−ジメチルシクロヘキシルアミン、N,N’−ジメチルピペラジン、N−メチルピペラジン、N−メチルモルホリン、およびN−エチルモルホリンを含む。好適な1級アミンは、たとえばイソプロピルアミン、ブチルアミン、エタノールアミン、3−アミノ−1−プロパノール、1−アミノ−2−プロパノール、2−アミノ−2−メチル−1−プロパノール、または2−アミノ−2−メチル−1,3−プロパンジオールである。使用することができる2級アミンの例は、モルホリン、ジエチルアミン、ジブチルアミン、N−メチルエタノールアミン、ジエタノールアミン、またはジイソプロパノールアミンである。これらのアミンの混合物も任意的に使用することができる。
代りとして、水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムのようなアルカリ金属水酸化物が中和剤として使用することができる。中和はポリウレタン生成の前、最中または後に実施することができる。
水性分散体として存在するポリウレタン樹脂は、非イオン性安定化基もまた含むことができる。非イオン性安定化基は、C〜Cアルコキシポリアルキレンオキシド基を含むことができる。好ましいアルキレンオキシド基はエチレンオキシド基であるが、プロピレンオキシド基またはエチレンオキシド基とプロピレンオキシド基の混合物も同様に有用である。たとえば、アルキレンオキシド基は、式1で表されるポリアルキレングリコールのC〜Cアルコキシエーテルであることができる。
Figure 2005535450

この式で、Rは1〜4個、好ましくは1または2個の炭素原子を持つ炭化水素ラジカル、Rはメチル基、xは0〜40、好ましくは0〜20、最も好ましくは0〜10、yは0〜50、そしてx+yは2〜50、好ましくは2〜25である。例は、C〜CアルコキシポリC2(C3)アルキレンオキシドグリコールおよび/またはC〜CアルコキシポリC2(C3)アルキレンオキシド−1,3−ジオールであり、ここでポリC2(C3)アルキレンオキシドは、任意的にプロピレンオキシド単位を含むポリエチレンオキシドを表す。好適には、ポリウレタンは500から3,000の数平均分子量を持つC〜Cアルコキシポリアルキレンオキシド基を2.5から15重量%含む。
C〜Cアルコキシポリアルキレンオキシド基を含む好適な化合物は、少なくとも1個のイソシアナート反応性基を含有する。例は、ドイツ国のGoldschmidt社から入手可能な、Tegomer(商標)D−3123(PO/EO=15/85;Mn=1,180)、Tegomer(商標)D−3409(PO/EO=0/100;Mn=2,240)、およびTegomer(商標)D−3403(PO/EO=0/100;Mn=1,180)、ならびにMPEG 750およびMPEG 1000のような、メトキシポリC2(C3)アルキレンオキシドグリコールおよびメトキシポリC2(C3)アルキレンオキシド−1,3−ジオールである。ポリアルキレンオキシド基を含むポリエステルポリオールも同じく使用することができる。C〜Cアルコキシポリアルキレンオキシド基および少なくとも少なくとも1個のイソシアナート反応性基を含む化合物のポリウレタンへの導入は、ポリウレタンの調製の過程で実施することができる。
水媒体系ポリウレタン樹脂の非イオン性安定化基のさらに好適な種類は、ポリオキサゾリンによって形成される。
ポリウレタン樹脂と水性媒体の混合は、水およびポリウレタン溶液の攪拌下に、水をポリウレタン溶液に加えることにより、またはその代りにポリウレタン溶液を水に加えることにより、好都合にすることができる。得られたエマルションまたは分散物の有機溶媒含有量は、蒸留によって、任意的に減圧下の蒸留によって、減少されることができる。
コーティング組成物a)のポリエステル樹脂
好適なポリエステル樹脂として、カルボン酸、または対応する無水物あるいは比較的低級のアルキルエステルのようなその反応性誘導体と、アルコールとの縮合化合物を挙げることができる。好適なポリカルボン酸またはその反応性誘導体の例は、テトラヒドロフタル酸、無水テトラヒドロフタル酸、メチルヘキサヒドロフタル酸、無水メチルヘキサヒドロフタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸ジメチル、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、1,3−シクロヘキサンジカルボン酸、フタル酸、無水フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、5−t−ブチルーイソフタル酸、無水トリメリット酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、コハク酸、無水コハク酸、ヒドロキシコハク酸、無水ドデシルコハク酸、コハク酸ジメチル、グルタル酸、アジピン酸、アジピン酸ジメチル、アゼライン酸、およびこれらの混合物である。好適なモノカルボン酸の例は、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、2−エチルヘキサン酸、イソノナン酸、デカン酸、ラウリル酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、イソステアリン酸、ステアリン酸、ヒドロキシステアリン酸、安息香酸、t−ブチル安息香酸、乳酸、ジメチロールプロピオン酸、およびこれらの混合物を含む。好適なアルコールは、b1)およびb2)のところでポリウレタンの調製のために上述したものと同じである。
特別の実施態様として、ポリエステル樹脂は水溶液または水性分散体として存在する。外部乳化剤の助けを受けて、またはポリエステル中に組み込まれたイオン性および/または非イオン性安定化基によって、有機ポリエステル樹脂の水中への分散または溶解を促進する好適な手段は、既にポリウレタンについて上述したとおりである。
コーティング組成物a)のポリエーテル樹脂および混成樹脂
好適なポリエーテル樹脂として、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、他のエポキシド、オキセタン、およびテトラヒドロフランのような環状エーテルの重合体を挙げることができる。
好適な混成樹脂は国際特許出願公開第01/90265号に記載されており、同公報は引用することにより本明細書に参考文献として含まれる。
コーティング組成物a)のチオール基
コーティング組成物a)は有効な数のチオール基を含む。これは、少なくとも上述したような樹脂および当該チオール基を含む化合物を含む組成物a)によって達成することができる。あるいは代りとして、チオール基はコーティング組成物a)中に存在する樹脂に共有結合で結合している。本発明の他の実施態様では、コーティング組成物a)は、樹脂に共有結合で結合しているチオール基と、以下に説明する化合物及び樹脂から選ばれたチオール官能性化合物の双方を含む。
コーティング組成物a)は一般に0.5〜600、好ましくは5〜200、より好ましくは10〜100mg/KOH/gのチオール価を有する。
チオール官能性化合物
コーティング組成物a)に好適に使用することができる有効な数のチオール基を持つ化合物は、ドデシルメルカプタン、メルカプトエタノール、1,3−プロパンジチオール、1,6−ヘキサンジチオール、チオグリコール酸メチル、2−メルカプト酢酸、メルカプトコハク酸、およびシステインを含む。
チオール官能性カルボン酸のエステル
2−メルカプト酢酸、3−メルカプトプロピオン酸、2−メルカプトプロピオン酸、11−メルカプトウンデカン酸、およびメルカプトコハク酸の各エステルのようなチオール官能性カルボン酸とポリオールのエステルも好適である。そのようなエステルの例は、ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトプロピオネート)、ペンタエリスリトールテトラキス(2−メルカプトアセテート)、トリメチロールプロパントリス(3−メルカプトプロピオネート)、トリメチロールプロパントリス(2−メルカプトプロピオオネート)、およびトリメチロールプロパントリス(2−メルカプトアセテート)を含む。当該化合物のさらなる例は、たとえばトリメチロールプロパンおよびジメチロールプロピオン酸などのポリオール出発物質に基づいた超分岐ポリオール核からなり、これはその後に3−メルカプトプロピオン酸およびイソノナン酸でエステル化される。これらの化合物は欧州特許出願公開第0448224号および国際特許出願公開第93/17060号に記載されている。
Sのエポキシ官能性化合物への付加生成物
Sのエポキシ官能性化合物への付加生成物もチオール反応性化合物を与える。これらの化合物は、式T[(O−CHR−CH−O)CHCHXHCHYH]の構造をもつことができ、ここでTはm価の有機残基、Rは水素またはメチル、nは0から10の整数、XとYは酸素または硫黄であり、ただしXとYは等しくない。当該化合物の例は、Cognis社からCapcure 3/800の商標名で商業的に入手できる。
チオール官能性化合物への他の経路
チオール官能性基を含む化合物を調製する他の合成法は、アルキルおよびアリール化合物夫々にペンダントのメルカプト基を導入する、塩化アリールまたはアルキルとNaSHとの反応;構造中にペンダントのメルカプト基を導入する、グリニャール試薬と硫黄との反応;求核反応、求電子反応またはラジカル反応に基づいたポリメルカプタンとポリオレフィンとの反応;ジスルフィドの反応;およびJerry March著、Advanced Organic Chemisrtry、4版、1992年、1298頁に挙げられているような他の経路を含む。
好ましいチオール官能性化合物は、ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトプロピオネート)、トリメチロールプロパントリス(3−メルカプトプロピオネート)、およびCapcure 3/800である。
コーティング組成物a)の樹脂に共有結合で結合したチオール基
本発明の他の実施態様として、組成物a)中のチオール基は前述の少なくとも1種の樹脂に共有結合で結合していることができる。当該樹脂は、チオール官能性ポリウレタン樹脂、チオール官能性ポリエステル樹脂、チオール官能性重付加重合体樹脂、チオール官能性ポリエーテル樹脂、チオール官能性ポリアミド樹脂、チオール官能性ポリ尿素樹脂、およびこれらの混合物を含む。チオール官能性樹脂は、HSとエポキシ基または不飽和炭素−炭素結合を含有する樹脂との反応、水酸基官能性樹脂とチオール官能性酸との反応、およびイソシアナート官能性重合体とチオール官能性アルコールか、またはジーあるいはポリーメルカプト化合物のどちらかとの反応によって調製することができる。
ポリウレタン主鎖を持つチオール官能性樹脂
チオール官能性ポリウレタン樹脂は、ジ−、トリ−、またはテトラ−官能性チオール化合物とイソシアナート末端ポリウレタンの反応生成物であることができ、そして好ましくはジイソシアナート化合物と1種以上のジオール官能性化合物の反応生成物である。好適なチオール官能性ポリウレタン樹脂は、初めにジオール、ジイソシアナートからイソシアナート官能性ポリウレタンを調製し、および任意的に水性分散液中での樹脂の安定化を促進する基を含有するブロックを構成し、引き続いて塩基触媒された付加反応においてイソシアナート官能性ポリウレタンと多官能性チオールを反応させることによって得ることができる。他のチオール官能性ポリウレタン樹脂は知られており、たとえば、ドイツ国特許出願公開第2642071号および欧州特許出願公開第0794204号に記載されている。
ポリエステル主鎖を持つチオール官能性樹脂
チオール官能性樹脂は、(a)少なくとも1のポリカルボン酸またはその反応性誘導体、(b)少なくとも1のポリオール、および(c)少なくとも1のチオール官能性カルボン酸から調製されたポリエステルであることができる。ポリエステルは好ましくは分岐構造を有する。分岐したポリエステルは慣用的に、反応物質の少なくとも一つが3以上の官能性を持つときに、ポリカルボン酸、または対応する無水物または低級アルキルエステルのようなその反応性誘導体とポリアルコールの縮合により得られる。
好適なポリカルボン酸またはその反応性誘導体の例、および好適なポリオールの例は、夫々b1)およびb2)のところでのポリエステルの調製およびポリウレタンの調製についてすでに説明されている。
好適なチオール官能性カルボン酸の例も既に上述した。任意的にモノカルボン酸およびモノアルコールがポリエステルの調製に用いられることができる。好ましくは、C〜C18モノカルボン酸およびC〜C18モノアルコールが使用される。C〜C18モノカルボン酸の例は上述した。
〜C18モノアルコールの例は、シクロヘキサノール、2−エチルヘキサノール、ステアリルアルコール、および4−t−ブチルシクロヘキサノールを含む。
重付加重合体主鎖を持つチオール官能性樹脂
チオール官能性樹脂は、チオール官能性重付加重合体、たとえばポリ(メタ)アクリル酸エステルであることができる。そのようなポリ(メタ)アクリル酸エステルは、(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシブチルのようなヒドロキシ官能性(メタ)アクリル系単量体、および重付加重合体の調製について前に記載したようなエチレン性不飽和重合性単量体から誘導される。チオール基は、アクリル酸エステル共重合体のヒドロキシル基(の一部)の、上述したチオール官能性カルボン酸の1以上によるエステル化によって導入される。
代りに、メタクリル酸グリシジルがエポキシ官能性ポリ(メタ)アクリル酸エステルを調製するために重合体に導入される。エポキシ基は次いで上述したような適当なチオール官能性カルボン酸と反応させられる。
あるいは代りとして、チオール基は、イソシアナート官能性ポリアクリル酸エステルをチオール官能性アルコール、たとえばメルカプトエタノールと反応させることによって導入されることができる。
重付加重合体は上述した慣用の方法、たとえば適当な単量体をアゾまたはペルオキシ開始剤のような適当な重合開始剤の溶液にゆっくり添加することによって調製される。
コーティング組成物a)中の任意的な第2の樹脂
コーティング組成物a)は任意的に少なくとも第2の樹脂を含むことができる。そのような第2の樹脂は、既に組成物a)に存在する樹脂と同一ではなく、重付加重合体、ポリエステル、ポリウレタン、ポリエーテル樹脂、またはこれらの混合物の同一の群から選ぶことができる。好適な重付加重合体、ポリウレタン、ポリエステル、およびポリエーテル樹脂は上述した群から選ぶことができる。
コーティング組成物a)の好ましい実施態様
コーティング組成物a)は、溶媒媒体系または水媒体系であることができる。コーティング組成物a)は、コーティング組成物a)に存在する官能基と化学的に反応することができる硬化剤を任意的に含む。そのような官能基の例はヒドロキシ基およびチオール基である。この場合にはコーティング組成物a)は化学反応によって少なくとも部分的に硬化されうる。硬化剤がチオール反応性基を含むときは、層a)中のチオール基は、層b)の付与前に完全には使い果たされないことを確保すべきである。このことは、チオール反応性基、特にイソシアナート基を含む硬化剤を含むコーティング組成物a)において、コーティング組成物a)中のこれらチオール反応性基とチオール基のモル比を0.5未満とすることによって好適に達成することができる。好ましい実施態様では、コーティング組成物a)は、物理的に乾燥するコーティング組成物である。特に好ましい実施態様では、コーティング組成物a)は、好ましくは国際特許出願公開第99/67339号に開示されているようなチオール官能性ポリウレタン樹脂、および好ましくは欧州特許出願公開第287144号に開示されているようなポリアクリル酸エステル分散物を含む。他の特に好ましい実施態様では、コーティング組成物a)は、ポリアクリル酸エステル分散物、および国際特許出願公開第01/48106号に開示されているようなポリウレタン樹脂、およびチオール官能性化合物を含む。これらのコーティング組成物は水媒体系であることができる。
さらに特に好ましい実施態様では、コーティング組成物a)は、ポリアクリル酸エステル樹脂、ポリエステル樹脂、および国際特許出願公開第02/36699号により詳細に記載されているようなセルロース化合物、さらにチオール官能性化合物を含む。これらのコーティング組成物は溶媒媒体系であることができる。
コーティング組成物b)
コーティング組成物b)は、重付加重合体、ポリウレタン、ポリエステル、ポリエーテルまたはポリカーボネート樹脂および当該樹脂の混成体および混合物のような通常、コーティングに使用される少なくとも1種の樹脂、ならびに有効な数のチオール反応性基を含む。チオール反応性基はチオール反応性基を含む化合物によって導入することができる。あるいは代りに、チオール反応性基はコーティング組成物b)中に存在する樹脂に共有結合で結合されている。
他の実施態様では、コーティング組成物b)は少なくとも第2の樹脂を含む。そのような第2の樹脂は、既に組成物b)に存在する樹脂と同一ではなく、より詳細に前述したような重付加重合体、ポリエステル、ポリウレタン、ポリエーテル、およびポリカーボネート樹脂、またはこれらの混合物の群から選ぶことができる。
本発明の他の実施態様では、コーティング組成物b)は、以下に説明する化合物および樹脂から選ばれた、チオール反応性基含有樹脂およびチオール反応性基含有化合物を含む。
さらに他の実施態様では、組成物b)は2成分組成物であり、そしてチオール反応性基を含む成分(i)およびチオール反応性基と反応しうる基を含む第2成分(ii)を含む。そのようなコーティング組成物b)は化学反応によって硬化しうる。
コーティング組成物b)中に少なくとも存在する上述の1種の樹脂は、任意的に成分(i)のチオール反応性基によって、または成分(ii)の反応性基によって官能化されることができ、または2成分組成物中に追加的に存在することができると理解されるべきである。
コーティング組成物b)中のチオール反応性基
チオール反応性基は、イソシアナート基、エポキシ基、ミカエル受容体基、高電子密度の炭素―炭素2重結合含有基、アセタール基、カルボキシル基、エステル基、アミド基、シクロカーボネート基、アルコキシシラン基、エーテル化アミノ基、ラクトン基、ラクタム基、(環状)ケトン基、アルデヒド基、(環状)ケテンアセタール基、カルボジイミド基、およびチオール基の群から選ぶことができる。
コーティング組成物b)中のチオール反応性基としてのイソシアナート
1つの実施態様では、イソシアナート基を含有する少なくとも樹脂または化合物がコーティング組成物b)中に存在する。イソシアナートという用語が使用されるところでは、保護されたイソシアナートが当該用語に含まれる。保護されたイソシアナートは、Prog. Org. Coat、36巻、(1999年)、148〜172ページに説明されている。
コーティング組成物b)中のチオール反応性化合物として使用するのに適した有効な数のイソシアナート基を持つ好適な化合物は、上述のポリウレタンの調製に好適なポリイソシアナートのところで説明したような、ポリウレタン化学から知られるどのようなイソシアナートをも含む。好ましいイソシアナートは、1,6−ジイソシアナトヘキサンのイソシアヌレート3量体、イソホロンジイソシアナートのイソシアヌレート3量体、1,6−ジイソシアナトヘキサンのウレトジオン2量体、1,6−ジイソシアナトヘキサンのビウレット、1,6−ジイソシアナトヘキサンのアロファン酸エステル、およびこれらの混合物である。
コーティング組成物b)中でイソシアナート基は、該少なくとも1種の樹脂に共有結合で結合されることもできる。
組成物b)が2成分組成物である組成物b)のさらに他の実施態様では、イソシアナート反応性基を含む樹脂または化合物が存在する。そのようなイソシアナート反応性基は、たとえばヒドロキシル基、アミン基、カルボン酸基、およびチオール基を包含する。イソシアナート反応性基を含む好適な樹脂は、ヒドロキシル官能性重付加重合体、たとえばポリ(メタ)アクリル酸エステル樹脂、ヒドロキシル官能性ポリエステル、およびヒドロキシル官能性ポリウレタン、たとえば米国特許第5,155,201号および米国特許第6,096,835号に記載されているようなものを含む。イソシアナート反応性基を持つ他の適当な化合物は、潜在的なヒドロキシル化合物、たとえば国際特許出願公開第97/31073号に記載されているような2環式オルトエステル官能性化合物である。
コーティング組成物b)中のチオール反応性基としてのエポキシド基
コーティング組成物b)中のチオール反応性化合物として使用するのに適した有効な数のエポキシド基を持つ化合物は、コーティング化学から知られる任意のエポキシド、たとえばグリシジルエーテル、グリシジルエステル、およびエポキシド化された不飽和炭素―炭素結合含有化合物を包含する。例は、(環状)脂肪族または芳香族ヒドロキシル化合物、たとえばエチレングリコール、グリセリン、シクロヘキサンジオール、および単核または多核2官能性または3官能性フェノールおよびビスフェノール、たとえばビスフェノールAおよびビスフェノールFのグリシジルまたはポリグリシジルエーテル;エポキシド化された油およびエポキシド化された脂肪族および/または環状脂肪族アルケン、たとえばジペンテンジオキシド、ジシクロペンタジエンジオキシド、およびビニルシクロヘキセンジオキシドを含む。
コーティング組成物b)中でエポキシド基は当該の少なくとも1種の樹脂に共有結合で結合されることもできる。
コーティング組成物b)が2成分組成物である場合のコーティング組成物b)のさらに他の実施態様において、エポキシド反応性基を含む樹脂または化合物が存在する。そのようなエポキシド反応性基は、たとえばチオール基、ホスホン酸基、カルボン酸基、またはアミン基を含む。エポキシド反応性基を含む好適な樹脂は、アミン官能性樹脂、チオール官能性樹脂、カルボン酸官能性樹脂、およびホスホン酸官能性樹脂を含む。
当該アミン基はJeffamineとして商業的に入手可能なポリオキシアルキレンアミンタイプのものであってもよい。さらなる例は、ポリエポキシドと、エポキシド当量当たり0.5当量以下の活性水素原子の比で、少なくとも2個の活性水素原子を持つアミノ化合物との反応、引き続いて残留するエポキシド基をアンモニアによって転換することによって得られるポリアミン、および保護されたアミン樹脂、たとえばポリケチミンまたはポリアルジミンである。
コーティング組成物b)中のチオール反応性基としてのミカエル受容体基
組成物b)中のチオール反応性化合物として使用するのに適した有効数のミカエル受容体基を持つ化合物は、参考文献として本明細書に引用した国際特許出願公開第00/64959号に記載されているように、2個以上のオレフィン性不飽和基を含有するどのような化合物をも含み、このオレフィン性不飽和基は、不飽和結合の炭素原子に結合した少なくとも1個の電子吸引性官能性を含む。
組成物b)中でミカエル受容体基は当該の少なくとも1種の樹脂に共有結合で結合されることもできる。この種類の好適な樹脂は、(メタ)アクリロイル官能性重付加重合体、ポリウレタン、およびポリエステルを含む。当該樹脂の例は米国特許第4,990,577号およびそこに引用された参考文献に記載されている。
組成物b)が2成分組成物である組成物b)の他の実施態様において、ミカエル供与体基を含む樹脂または化合物が存在する。そのようなミカエル供与体基は、たとえば2,4−ペンタジオン基、アセトアセテート基、マロン酸エステル基、チオール基、およびアミン基を含む。ミカエル供与体基を含む好適な樹脂は、欧州特許出願公開第0161697号および米国特許第4,772,680号にもっと詳細に記載されている。
本発明の特別の実施態様では、上に明確にしたミカエル受容体基は化学線放射によっても硬化することができ、たとえば国際特許出願公開第02/34808号に記載されている。
コーティング組成物b)中のチオール反応性基としての高電子密度炭素−炭素2重結合基
コーティング組成物b)中のチオール反応性化合物として使用するのに適した、有効数の高電子密度炭素−炭素2重結合含有基を持つ化合物は、J.March著、Advanced Organic Chemistry、4版、14ページ、表1.3に記載されているように、エーテル、エステル、およびアルキル基で置換された炭素−炭素2重結合を含有するどのような化合物をも含む。この種類の炭素−炭素2重結合を持つ基の例は、アリル、アリルエーテル、ビニルエーテル、ビニルエステル、および不飽和脂肪酸基である。
組成物b)中で高電子密度炭素−炭素2重結合含有基は、上記少なくとも1種の樹脂に共有結合で結合されることもできる。この種類の好適な樹脂は、アリルエーテル基、不飽和脂肪酸官能性基またはビニルエーテル基を持つポリエステルを含む。当該樹脂の例は国際特許出願公開第99/47617号に記載されている。チオール基と高電子密度炭素−炭素2重結合との反応はフリーラジカル生成化合物、たとえば光開始剤、過酸化物等によって開始することができる。高電子密度炭素−炭素2重結合含有基の酸化的硬化は、チオール基のこれらの種類の炭素−炭素2重結合への付加に伴い、またはそれを開始することができる。
組成物b)が2成分組成物である組成物b)の他の実施態様において、高電子密度炭素−炭素2重結合反応性基を含む樹脂または化合物が存在する。当該高電子密度炭素−炭素2重結合反応性基は、たとえば低電子密度炭素−炭素2重結合を含み、この結合は電荷移動重合機構によって硬化することができ、たとえば米国特許第5,446,073号および米国特許第6,271,339号に記載されている。もし高電子密度炭素−炭素2重結合が好適なジエンであるならば、当該ジエンも欧州特許出願公開第0357110号に記載されているようなディールス・アルダー付加反応によって硬化することができる。
コーティング組成物b)中のチオール反応性基としてのアセタール基
コーティング組成物b)中のチオール反応性化合物として使用するのに適した有効数のアセタール基を持つ化合物は、以下の式2で表されるアミノアセタールに好適に基づく。
Figure 2005535450
ここで、nは1から10の整数、およびRとR’は同一でも異なってもよい、1から4の炭素原子を持つアルキル基を表す。このような化合物と樹脂は従来技術により知られている。米国特許公報第4,663,410号に、アミノアセタールからの重合性アミドアセタールの調製と使用が記載されている。また、アミノアセタールと重合性モノイソシアナート、たとえばm-イソプロペニル−ジメチルベンジルイソシアナートとの、あるいは欧州特許出願公開公報第1050550号に記載されているようなポリイソシアナートとの直接反応は、アセタール官能性化合物および樹脂への好適な経路である。式2のアミノアセタールによるエステルのアミド化によって得られるアセタール官能性化合物および樹脂も本発明のコーティング系において使用することができる。この種類の好適なアセタール官能性結合剤の調製は、たとえば米国特許第5,360,876号に記載されている。
組成物b)が2成分組成物である組成物b)のさらに他の実施態様において、アセタール反応性基を含む樹脂または化合物が存在する。当該アセタール反応性基は、たとえばチオール基、ヒドロキシル基、カルバメート基、およびアセタール基を含む。
コーティング組成物b)中のチオール反応性基としてのカルボキシル基、エステル基、およびアミド基
コーティング組成物b)中のチオール反応性化合物として使用するのに適した有効数のカルボキシル基、エステル基、およびアミド基を持つ化合物は、容易に商業的に入手可能である。一般に上述した樹脂および化合物のほとんどは有効数の当該基を含む。
コーティング組成物b)中のチオール反応性基としてのアルコキシシラン基
コーティング組成物b)中のチオール反応性化合物として使用するのに適した有効数のアルコキシシラン基を持つ化合物および樹脂、ならびにアルコキシシラン反応性基は、従来技術においてよく知られている。例は国際特許出願公開公報第98/23691号に記載されている。
コーティング組成物b)中のチオール反応性基としてのエーテル化アミノ基
エーテル化アミノ基を含む好適な化合物の例は、尿素樹脂、グアナミン樹脂、およびメラミン樹脂、およびこれらの混合物である。尿素樹脂の例はエーテル化メチロール尿素、ブチル尿素、およびイソブチル尿素である。グアナミン樹脂の1つの例はテトラ(メトキシメチル)ベンゾグアナミンである。メラミン樹脂の例はヘキサ(メトキシメチル)メラミン(HMMM)およびイソブチル化メラミンである。
組成物b)のさらなる他の実施態様では、エーテル化アミノ基反応性基を含む樹脂が追加的に存在する。当該基はたとえばチオール基および特にヒドロキシル基を含む。
コーティング組成物b)中のチオール反応性基としてのアルデヒド基
コーティング組成物b)中のチオール反応性化合物として使用するのに適した有効数のアルデヒド基を持つ化合物および樹脂は、アルデヒド反応性基とともに従来技術によってよく知られている。例は国際特許出願公開公報第02/14399号に記載されている。
コーティング組成物b)中のチオール反応性基としてのシクロカーボネート基
コーティング組成物b)中のチオール反応性化合物として使用するのに適した有効数のシクロカーボネート基を持つ化合物および樹脂は、上述したようにエポキシド官能性前駆体から便利に調製することができる。エポキシドと二酸化炭素の反応は環状カーボネートを生成し、そして従来技術によってよく知られている。
組成物b)が2成分組成物である組成物b)のさらに他の実施態様において、シクロカーボネート反応性基を含む樹脂または化合物が存在する。好適なシクロカーボネート反応性基はエポキシド反応性基としてすでに説明したものと同じ基を含む。
コーティング組成物b)中のチオール反応性基としてのカルボジイミド基
コーティング組成物b)中のチオール反応性化合物として使用するのに適した有効数のカルボジイミド基を持つ化合物は、Organic Syntheses、合冊第6巻、951ページに記載されているように好適に調製することができる。カルボジイミド基を含む好適な化合物および樹脂は商業的にも入手でき、たとえばDow Chemical社からXL−29SEが入手できる。
組成物b)のさらに他の実施態様において、カルボジイミド反応性基を含む樹脂または化合物が存在する。このようなカルボジイミド反応性基の例はカルボン酸およびカルボン酸エステル基である。
コーティング組成物b)中のチオール反応性基としてのチオール基
コーティング組成物b)中のチオール反応性化合物として使用するのに適した有効数のチオール基を持つ化合物は、組成物a)の成分として上述したどのようなチオールをも含む。チオール基は当該の少なくとも1種の樹脂に共有結合で結合されていることもできる。この種類の好適な樹脂は上に記載されている。組成物b)のさらに他の実施態様において、チオール反応性基を含む樹脂または化合物が存在する。当該チオール反応性基は、たとえばイソシアナート基、エポキシ基、ミカエル受容体基、多不飽和化合物中に存在するような高電子密度炭素−炭素2重結合、ビニルエーテル、アセタール基、およびチオール基を含む。
好ましい実施態様
コーティング組成物b)は溶媒媒体系または水媒体系であることができる。好ましい実施態様では、コーティング組成物b)は溶媒媒体系であり、そしてイソシアナート官能性化合物(架橋物質)、および、任意的に潜在性の、ヒドロキシル官能性樹脂、好ましくは国際特許出願公開第98/16583号または国際特許出願公開第97/31073号に開示されているようなものを含む。
さらなる実施態様では、コーティング組成物a)はチオール官能性ポリウレタン樹脂およびポリアクリル酸エステル分散物、好ましくは欧州特許出願公開第0287144号または国際特許出願公開第99/67339号に開示されているようなものを含み、そしてコーティング組成物b)はイソシアナート官能性化合物、および、任意的に潜在性の、ヒドロキシル官能性樹脂、好ましくは国際特許出願公開第98/16583号または国際特許出願公開第97/31073号に開示されているようなものを含む。
多層コーティング系のコーティング組成物中の触媒
好ましい実施態様では、コーティング系の組成物a)および/または組成物b)は、その他にチオール反応性基とチオール基間の反応のための少なくとも1種の触媒を含む。本発明のコーティング系のコーティング組成物の1つが化学反応によって硬化可能であるならば、当該硬化反応のための触媒も存在することが好適である。化学反応による硬化コーティングのための好適な触媒は従来技術で知られている。化学硬化反応のための触媒は、チオール反応性基とチオール基との反応のための触媒と同じであってもよいし、異なっていてもよい。
一般に触媒として塩基、塩、水、金属錯体、金属塩、および酸を用いると良好な結果が得られる。
好ましい実施態様では、チオール基とチオール反応性基との反応のための触媒は、塩基性中和剤である。この実施態様では、コーティング系の1種以上のコーティング組成物の中和剤が、チオール基とチオール反応性基との反応を触媒することが知られている化合物の群から選ばれる。好適な中和剤の例はすでに上に述べられている。
さらに他の実施態様では、触媒は光活性型触媒のような潜在的触媒であることができる。そのような潜在的触媒は、その共役酸が8以下のpKaを持つ光潜在的塩基、たとえばN−置換 4−(o−ニトロフェニル)ジヒドロピリジンおよび第4級有機ホウ素光開始剤を含む。N−置換 4−(o−ニトロフェニル)ジヒドロピリジンの例はN−メチルニフェジピン(Macromelecules、1998年、31巻、4798ページ)である。第4級有機ホウ素光開始剤の例は英国特許出願公開第2307473号に開示されている。
すなわち、はるかに最適の結果がα−アミノアセトフェノンの群に属する光活性化可能な塩基を用いて得られている。本発明に従うコーティング組成物に使用することができるα−アミノアセトフェノンの例は、欧州特許出願公開第0898202号に開示されている、4−(メチルチオベンゾイル)−1−メチル−1−モルフォリノエタン(Ciba Specialty Chemicals社からのIrgacure(商標)907)および(4−モルフォリノベンゾイル)−1−ベンジル−1−ジメチルアミノプロパン(Ciba Specialty Chemicals社からのIrgacure(商標)369)である。
チオール反応性基を含む硬化剤、特にポリイソシアナート、と光活性型触媒の組み合わせがコーティング組成物a)に採用される場合は、層a)中の速い光誘起硬化反応は層a)中のチオール基を使い尽くす可能性があり、その結果コーティング組成物a)中のチオール基とコーティング組成物b)中のチオール反応性基間の反応を妨げる。これは本発明の望ましい効果、すなわち多層コーティング系の全体としての硬さおよび層間接着の増大を損う可能性がある。したがって、コーティング組成物a)は、チオール反応性基を含む硬化剤と光活性型触媒の組み合わせを含まないことが、とりわけコーティング組成物a)中のこれらのチオール反応性基とチオール基のモル比が1以上のときには、好ましい。
チオール反応性基がイソシアナート基であるとき場合に、好適な触媒は、トリエチルアミン、アルジミンまたは、金属がアルミニウム、チタン、ジルコニウム、マンガン、およびハフニウムの群から選ばれた金属錯体または金属塩を包含する。ジルコニウムまたはハフニウムとジケトンまたはアルキルアセトアセトナートの錯体の触媒量を使用したときに、良好な結果が得られる。アルミニウム錯体K−KAT XC5218(King Industries社から)を用いたとき、および有機チタネート、たとえばチタンジイソプロポキシドビス−2,4(ペンタジオネート)(DuPont社のTyzor AA)を用いたときにも良好な結果が得られた。満足のいく触媒のさらなる例は米国特許第5,846,897号に開示されている。
チオール反応性基がチオール基との硬化および/または反応に酸触媒作用を必要とする官能基であるときは、組成物はさらに酸触媒を含むことが好ましい。好適な酸触媒は従来技術においてよく知られており、例としてスルホン酸を挙げることができ、それは任意的にブロックされていることができる。酸触媒作用を必要とする基の例はアセタール基、およびエーテル化アミノ基を持つ樹脂である。
チオール反応性基がチオール基との硬化および/または反応においてフリーラジカル機構を介して反応する官能基であるときは、組成物はさらにフリーラジカル発生触媒を含むことが好ましい。好適なフリーラジカル発生触媒は従来技術においてよく知られており、たとえば過酸化物、アゾ化合物、および金属塩である。
多層コーティング系のコーティング組成物中の添加剤
コーティング組成物a)および/またはコーティング組成物b)にはコーティング用の慣用の添加剤が存在することができる。そのような添加剤は、安定剤、流動剤、充填剤、紫外線吸収剤、触媒ブロック剤、顔料(色顔料、メタリックおよび/またはパール顔料)、ワックス、消泡剤、界面活性剤、および湿潤剤を含む。両組成物とも水媒体系または溶媒媒体系であることができる。溶媒媒体系組成物は従来技術において知られているどのような溶媒をも、すなわち脂肪族および/または芳香族炭化水素を含むことが出来る。例は、トルエン、キシレン、酢酸ブチル、酢酸エチル、アセトン、メチルイソブチルケトン、メチルイソアミルケトン、メチルエチルケトン、エーテル、エーテルアルコール、エーテルエステル、ヘキシルグリコール、ブトキシエタノール、1−メトキシープロパノール−2、1−エトキシープロパノール−2、1−プロポキシープロパノール−2、1−ブトキシープロパノール−2、1−イソブトキシープロパノール−2、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、メタノール、エタノール、プロパール、イソプロパール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ジメチルジプロピレングリコール、ジアセトンアルコール、ジアセトンアルコールのメチルエーテル、プロピオン酸エトキシエチル、またはこれらのいずれかの混合物を含む。水媒体系とは組成物の液体含有量が実質的な比率の水を含むことを意味するが、有機共溶媒を含むこともできる。水媒体系組成物に使用される共溶媒は上述した有機溶媒と同じものを含む。
好ましくは、コーティング組成物a)およびb)は、組成物全体に基づいて780g/リットル未満、より好ましくは420g/リットル未満、最も好ましくは250g/リットル未満の揮発性有機溶剤を含む。
多層コーティング系のコーティング組成物の施与
コーティング組成物a)およびb)は、一方の後、他方を中間の乾燥なしに施与する、いわゆる「ウェットオンウェット」施与をすることができるが、中間乾燥段階を伴って使用することもできる。コーティング組成物a)およびb)は、ランダムな順序で施与することができ、そして充填剤組成物、プライマー組成物、ベースコート組成物、クリアコート組成物および/またはトップコート組成物であることができる。
好ましい実施態様では、本発明に従う多層コーティング系を得るために、コーティング組成物a)が最初に(コートされた)基体上に施与され、その後コーティング組成物b)が、コーティング組成物a)の上に施与される。
基体上への施与は当業者に知られているどのような方法によってもよく、たとえばローリング、スプレー、ブラシング、流動コーティング、浸漬、およびローラーコーティングである。好ましくは、上述のコーティング組成物a)およびb)の少なくとも1方がスプレー法によって施与される。
本発明のコーティング組成物はどのような基体にも施与することができる。基体は、たとえば鉄、鋼鉄、およびアルミニウム、プラスチック、木材、ガラス、合成物質、紙、皮革、または他のコーティング層であることができる。
硬化温度は好ましくは0から80℃、そしてより好ましくは20から60℃である。
本コーティング系の具体的な施与は、自動車および輸送車輛のコーティングにしばしば使用されるベースコート/クリアコート系としての施与である。コーティング系は再仕上げ産業、とりわけ自動車車体工場において、自動車の再仕上げや修理をするのに、特に有用である。本コーティング系はまた、自動推進乗物産業においても、列車、バス、トラック、および飛行機のような大型輸送車輛の仕上げのために適用される。
一般的方法:
酸価はISO3682に従って決定された。
水酸価はISO4629に従って決定された。
チオール価はAgNO 3との反応および水酸化テトラブチルアンモニウムを用いる滴定により決定された。(I.Gyenes著、Titration in non−aqueous media、404、405ページ)
分子量分布はゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によりポリスチレンを標準に用いて決定された。
ガラス転移温度(Tg)はDSC(示差走査熱量計法)により決定された。
分散物の夫々の平均粒度は動的光散乱法の助けを受けて、分散物を約0.5%の固形分含有量に希釈して決定された。
ヌープ硬度はISO6441−2(1999)に従って決定された。
ペルソー硬度はISO1522に従って決定された。
層厚さはISO2808に従って測定された。
接着はISO2409(1992)に従い、完全硬化したコーティングにクロスハッチ模様を刻み、その上に標準タイプの粘着テープを貼り付け、再び穏やかに引き剥がすことによって決定された。接着は1から10の尺度により表現され、良好な接着は10で示され、劣悪な接着は1で示される。
用語の明細
PU = ポリウレタン
PAD = ポリアクリル酸エステル分散物 Setalux6801 AQ−24、Akzo Nobel Resins社から
DMEA = ジメチルエタノールアミン
Setal 6407 = Setal 6407 SQ 026、ポリエステル樹脂、Akzo Nobel Resins社から
DBTL = ジブチルスズジラウレート
VP LS 2952 = Bayhydrol VP LS 2952、PU分散物、Bayer社から
Dowanol PPH = Dowanol PPH、Dow Chemicals社から
Dowanol PM = Dowanol PM、Dow Chemicals社から
Desmodur W = ジシクロヘキシルメタンー4,4’−ジイソシアナート、Bayer社から
Amberlite IRA−67 = イオン交換樹脂、Rohm & Haas社から
Penta(SH)4 = ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトプロピオネート)
Tone 301 = ポリオール、Dow Chemical Companyの子会社、Union Carbide社から
CAB = 20部のCAB 381−01と5部のCAB 381−20の固形分含有量21重量%の溶液(Eastman社から)
3110 filler = Autocryl Filler 3110、2−成分充填剤、Akzo Nobel Car Refinishes社から
Autosurfacer 940HS = 表面仕上げ剤、Akzo Nobel Car Refinishes社から
Autoclear Vision = 2環式オルトエステルおよびポリイソシアナートを含む高固形分含有量クリアコート、Akzo Nobel Car Refinishes社から
Autoclear LV420 = 溶媒媒体系アクリル酸エステルポリオールおよびポリイソシアナート架橋剤を含むクリアコート、Akzo Nobel Car Refinishes社から
Autoclear MS2000 = 溶媒媒体系ポリアクリル酸エステルポリオールおよびポリイソシアナート架橋剤を含むクリアコート、Akzo Nobel Car Refinishes社から
Thinner 123 fast = 溶媒混合物、Akzo Nobel Car Refinishes社から
Cardura E10 = ベルサチン酸のグリシジルエステル、Shell Chemicals社から
ポリエステルポリオール(PE)
PEは、以下の単量体組成を持つヒドロキシ官能性ポリエステルである:3,5,5−トリメチルヘキサン酸10重量%、無水ヘキサヒドロフタル酸49重量%、ネオペンチルグリコール22重量%、およびトリメチロールプロパン19重量%、Mn = 17,000(ポリスチレン標準のGPC)、ヒドロキシル価 = 105mgKOH/g固体樹脂、酸価 = 10mgKOH/g固体樹脂、Tg = 9℃、および固形分含有量 = 酢酸ブチル/キシレン中の75重量%。
ポリアクリル酸エステルポリオール(PAPO)
PAPOは、以下の単量体組成を持つポリアクリル酸エステルポリオールである:メタクリル酸ヒドロキシプロピル14.6重量%、メタクリル酸メチル37重量%、メタクリル酸ブチル47重量%、およびメタクリル酸1.4重量%、Mw = 15,000、Mn = 5,000(ポリスチレン標準のGPC)、ヒドロキシル価 = 57mgKOH/g固体樹脂、酸価 = 10mgKOH/g固体樹脂、Tg = 40℃、および固形分含有量 = ブタノール/キシレン中の51重量%。
実施例1
ポリエステルジオール(1)の調製
2リットルの4口フラスコが、可変速度攪拌機、コントローラーと組み合わされた熱電対、蒸留管、凝縮器、窒素注入管、およびマントルヒーターを取り付けられた。フラスコ中に無水ヘキサヒドロフタル酸507.7g、ネオペンチルグリコール222.8g、シクロヘキサンジメタノール308.3g、およびジブチル酸化スズ0.52gが入れられた。混合物は攪拌および窒素気流下、220℃まで加熱され、この温度に4時間保たれ、そして水が留去された。次ぎにキシレンが、キシレンの蒸留がバッチ温度220℃で始まるまで、フラスコに徐々に加えられた。蒸留は留出物がもはや水を含まなくなるまで続けられた。次いで、留出物受器に真空ラインが取りつけられ、そして実質的にすべてのキシレンが反応フラスコから除去されるまで減圧下に蒸留が続けられた。ポリエステルは80℃に冷却され、2−ブタノール420gを加えて希釈された。その後、混合物は室温まで放置冷却された。透明で無色のポリエステル溶液が得られ、酸価は3.7mgKOH/g、ヒドロキシル価は78.8mgKOH/g、GPCデータはMn 1,190、Mw 1,960であった。
実施例2
親水性ポリエステルジオール(2)の調製
3リットルの4口フラスコが、可変速度攪拌機、コントローラーと組み合わされた熱電対、蒸留管、凝縮器、窒素注入管、およびマントルヒーターを取り付けられた。フラスコ中に無水ヘキサヒドロフタル酸332g、平均分子量750のポリエチレングリコールモノメチルエーテル1614gが入れられた。混合物は170℃まで30分間加熱され、140℃に冷却され、そしてジ(トリメチロールプロパン)269gが加えられ、続けてキシレン132gおよび85%リン酸水溶液3.3gが加えられた。混合物は235℃まで加熱され、そして反応混合物の酸価が5mgKOH/gより下になるまで、水が共沸混合物として留去された。混合物は次いで180℃へ冷却され、そしてキシレンが減圧下に留去された。生じたポリエステルジオールは室温で凝固し、そして3.9mgKOH/gの酸価および59mgKOH/gのヒドロキシル価を有していた。
実施例3
スルホコハク酸エステルジオール(3)の調製
凝縮器、熱電対、攪拌機、および窒素注入管の取り付けられた5リットルの4口丸底フラスコへ、1,249.5gのCardura E10が加えられた。温度は140℃へ上げられ、そして次にマレイン酸290.3gが1時間かけて少しづつ加えられた。その後反応混合物は攪拌されて150℃まで加熱された。2mgKOH/gより低い酸価に到達した後、反応温度は95℃に下げられた。それから水475g、Dowanol PM 710g、および亜ニチオン酸ナトリウム228.0gが加えられ、そして攪拌が60℃で1時間、さらに95℃でもう1時間続けられた。水およびDowanol PMがその後反応混合物から減圧下に留去され、さらに最後のトレース量がo−キシレン300gとともに共沸混合物として留去された。反応混合物はそれから室温まで冷却され、乾燥した2−ブタノール600gが加えられ、そして沈殿物が生成物からロ別された。
実施例4
チオール官能性ポリウレタン分散物(4)の調製
3リットルの4口フラスコが、可変速度攪拌機、コントローラーと組み合わされた熱電対、凝縮器、窒素導入排出管、およびマントルヒーターを取り付けられた。フラスコ中に上述のポリエステルジオール(1)溶液467.1g、上述の親水性ポリエステル(2)168.1g、上述のスルホコハク酸エステルジオール(3)107.5g、2−ブタノン450g、およびオクタン酸スズ(II)0.4gが入れられた。反応混合物は75℃まで加熱され、そしてその後Desmodur W 203.3gが1時間の間に加えられた。添加の間および追加の1.5時間の間、反応混合物は75℃と85℃の間に保たれた。反応混合物はそれから35℃まで冷却され、そして(トリス)−3−メルカプトプロピオン酸トリメチロールプロパン244.1gが加えられた。その後、40℃の真空乾燥機中で乾燥されたAmberlite IRA−67の34gが、、加えられた。反応混合物は周囲温度で2時間攪拌され、その後に完全なイソシアナート転化がサンプルの滴定によって見出された。イオン交換樹脂はロ別された。
上述の樹脂溶液400gはさらに、可変速度攪拌機、コントローラーと組み合わされた熱電対、凝縮器、窒素導入排出管、およびマントルヒーターを取り付けられたフラスコ中でアセトン160gで希釈された。溶液は45℃まで加熱され、攪拌機は800rpmに設定され、そして2.5時間の間に水470gが加えられた。
水の添加が完了したときに、蒸留管および真空ポンプがフラスコに接続され、そしてすべての2−ブタノンおよびアセトンが留去されるまで、圧力が徐々に下げられた。
以下の特徴を持つ白いエマルションが得られた。固形分含有量 26.8重量%、Mn 3,400、Mw 31,300、粒度 61nm、チオール当量 2,872g/当量、チオール価 20mgKOH/g、Tg = 10℃。
実施例5
ヒドロキシル官能性ポリウレタン分散物(5)の調製
3リットルの4口フラスコが、可変速度攪拌機、コントローラーと組み合わされた熱電対、凝縮器、窒素導入排出管、およびマントルヒーターを取り付けられた。フラスコ中に上述のポリエステルジオール(1)溶液286.7g、上述の親水性ポリエステル(2)151.9g、上述のスルホコハク酸エステルジオール(3)76.4g、2−ブタノン340g、オクタン酸スズ(II)0.4gが入れられた。反応混合物は75℃まで加熱され、そしてその後Desmodur W 145.0gが1時間の間に加えられた。添加の間および追加の1.5時間の間、反応混合物は75℃と85℃の間に保たれた。反応混合物はそれから35℃まで冷却され、そして130gのTone 301が加えられ、均一に混合された。その後反応混合物は85℃まで加熱され、この温度に3時間保たれ、その後に完全なイソシアナート転化がサンプルの滴定によって見出された。
上述の樹脂溶液350gが、可変速度攪拌機、コントローラーと組み合わされた熱電対、凝縮器、窒素導入排出管、およびマントルヒーターを持つフラスコに入れられた。溶液は55℃まで加熱され、攪拌機は1,000rpmに設定され、そして2時間の間に水466gが加えられた。
水の添加が完了したときに、蒸留管および真空ポンプがフラスコに接続され、そしてすべての2−ブタノンが留去されるまで、圧力が徐々に下げられた。
以下の特徴を持つ白いエマルションが得られた。固形分含有量 31.9重量%、Mn 2,900、Mw 15,800、粒度 141nm、ヒドロキシル当量 2,316g/当量、ヒドロキシル価 25mgKOH/g、Tg = 1℃。
実施例6
ヒドロキシル官能性ポリウレタン分散物(6)の調製
3リットルの4口フラスコが、可変速度攪拌機、コントローラーと組み合わされた熱電対、凝縮器、窒素導入排出管、およびマントルヒーターを取り付けられた。フラスコ中に上述のポリエステルジオール(1)溶液279.9g、上述の親水性ポリエステル(2)81.2g、上述のスルホコハク酸エステルジオール(3)68.1g、2−ブタノン50g、およびDesmodur W 127.4g、およびオクタン酸スズ(II)0.2gが入れられた。反応混合物は70℃まで加熱され、そしてその後発熱により85℃まで上がった。混合物は80℃で3時間攪拌され、そしてその後2−ブタノン85g中のトリメチロールプロパン51.5gおよびオクタン酸スズ(II)0.2gの溶液(70℃に保たれていた)が加えられ、均一に混合された。反応混合物はさらに80℃まで加熱され、この温度に3時間保たれ、その後に完全なイソシアナート転化がサンプルの滴定によって見出された。
可変速度攪拌機、コントローラーと組み合わされた熱電対、凝縮器、窒素導入排出管、およびマントルヒーターを持つフラスコに、水357gが入れられた。水は55℃まで加熱され、攪拌機は1,000rpmに設定され、そして40分の間に上述の樹脂溶液197gが加えられた。樹脂溶液の添加の後、追加量の水100gが加えられた。
蒸留管および真空ポンプがフラスコに接続され、そしてすべての2−ブタノンが留去されるまで、圧力が徐々に下げられた。
以下の特徴を持つ白いエマルションが得られた。固形分含有量 28.0重量%、Mn 5,700、Mw 21,700、粒度 60nm、ヒドロキシル当量 2,275g/当量、Tg = 35℃。
実施例7ならびに比較例8および9
水媒体系ベースコート組成物(7)ならびに比較の水媒体系ベースコート組成物(8)および(9)の調製
3種の水媒体系ベースコート組成物が調製された。ベースコートは顔料を加えられていないベースコートとして試験された。これは、調べられた分散物間のよりよい比較を可能とするためになされた。ベースコート組成物(7)はチオール官能性ポリウレタン分散物(4)を含み、そしてベースコート組成物(8)および(9)はヒドロキシル官能性ポリウレタン分散物(5)および(6)を含む。3組成物が同じようなガラス転移温度を持つように、ポリウレタン分散物(5)および(6)は約10℃のガラス転移温度を得るように、Youngの式(Introductionto Polymers, p298):1Tgco = wA/TgA + wB/TgBに従って混合された。以下の表1ではすべての量はグラム単位である。
Figure 2005535450
実施例10A〜10Dならびに比較例11A〜11Dおよび12A〜12D
水媒体系ベースコート7から9の基体への施与
Autosurfacer 940HSが12枚の鋼鉄パネル基体に施与された。その後、そのうち4枚がベースコート組成物7(実施例10Aから10D)をスプレー塗布され、さらに4枚がベースコート組成物8(比較例11Aから11D)を、そして他の4枚がベースコート組成物9(比較例12Aから12D)を、すべてDe Vilbiss スプレーガンの慣用の開口度1.4を用いてスプレー塗布された。 ベースコート層厚さは約25から30μmであった。中間乾燥段階の後、クリアコート組成物が、De Vilbiss LVLP スプレーガン開口度1.3を用いて、12枚のパネルすべてに施与された。クリアコート組成物はAutoclear Visionであった。夫々のパネルのヌープ硬度が、クリアコート層厚さ約35μm(図1でXXX.1で示されている。)および60μm(図1でXXX.2で示されている。)において決定された。結果は図1に示されている。
さらに、ペルソー硬度がクリアコートの施与から1日後および1週間後に測定された。ペルソー硬度の数値は、クリアコート層厚さ35および60μmの平均値である。結果は図2および表2に示されている。
Figure 2005535450
これらの実験から導かれる結論は、本発明に従うコーティング系の硬さは、比較例の硬さより有意に高いことである。ベースコート組成物7の使用はポッピング量の有意な減少をもたらすことが視覚的に認められた。
実施例13ならびに比較例14および15
水媒体系メタリック顔料入りベースコート組成物13ならびに比較の水媒体系メタリック顔料入りベースコート組成物14および15
3種のメタリック顔料入りベースコート組成物が調製された。ベースコート組成物(13)はチオール官能性ポリウレタン分散物(4)を含み、そしてベースコート組成物(14)および(15)はヒドロキシル官能性ポリウレタン分散物(5)を含む。組成は表3に示されている。すべての量はグラム単位である。
Figure 2005535450
実施例16ならびに比較例17および18
水媒体系ベースコート13から15の基体への施与
Autosurfacer 940HSが3枚の鋼鉄パネル基体に施与された。その後、そのうち1枚がベースコート組成物(13)(実施例16)をスプレー塗布され、他の1枚がベースコート組成物14(比較例17)を、そして3枚目がベースコート組成物15(比較例18)を、すべてDe Vilbiss スプレーガンの慣用の開口度1.4を用いてスプレー塗布された。ベースコート組成物は技術情報シートに規定されているように施与され、2層がスプレー塗布され、その後に乾燥段階が続いた。その後、すべての3枚のパネルにクリアコート組成物が、中間乾燥段階の後、De Vilbiss慣用開口度1.3を用いて施与された。このクリアコート組成物はAutoclear Visionであった。
実施例16において、ベースコート組成物13の使用は、比較例17および18におけるベースコート組成物14および15の使用に比較して、有意に減少したポッピング(フォーム泡の数)をもたらすことが視覚的に認められた。
実施例19から21および比較例22から24
水媒体系ベースコート組成物19から21および比較の水媒体系ベースコート組成物22から24
6種の着色ベースコート組成物が調製された。ベースコート組成物19から21は、チオール官能性ポリウレタン分散物(4)を含み、そして比較のベースコート組成物22から24はヒドロキシル官能性ポリウレタン(VP LS 2952)を含む。組成は表4に示されている。すべての量はグラム単位である。
Figure 2005535450
実施例25から27および比較例28から30
水媒体系ベースコート19から30の基体への施与
6枚の脱脂したスズプレート基体にベースコート組成物が増加する層厚さ(15〜26μm)でスプレー塗布され、1枚目にはベースコート組成物19(実施例25)が、2枚目にはベースコート組成物20(実施例26)が、3枚目にはベースコート組成物21(実施例27)が、4枚目にはベースコート組成物22(比較例28)が、5枚目にはベースコート組成物23(比較例29)が、6枚目にはベースコート組成物24(比較例30)が、すべてDe Vilbiss 1.4F 慣用スプレーガンを用いてスプレー塗布された。ベースコートは空気噴流を利用して強制条件下で乾燥された。ベースコートの硬さは指の感触により判定された。実施例25から27と比較例28から30の差は明らかであった。すなわち、すべてのチオール官能性ポリウレタン含有ベースコートはより柔らかくて粘着性が感じられ、一方ヒドロキシル官能性ポリウレタン含有ベースコートは乾いた感触であった。
その後、クリアコート組成物、Autoclear LV420、が6枚のパネルすべてにDe Vilbiss 1.4F 慣用スプレーガンを用いて施与された。該クリアコートも増加する層厚さ(66μmまで)で施与された。クリアコートは技術情報シートに規定されているように(60℃で30分)硬化された。十分に硬化が完遂した後(室温で7日間)、パネルのペルソー硬度が測定された。すべてのパネルは多かれ少なかれ同じ層厚さ(ベースコートとクリアコートについて)で測定された。結果は表5に示されている。
Figure 2005535450
実施例31から33および比較例34から36
溶媒媒体系顔料入りベースコート組成物31から33および比較の溶媒媒体系顔料入りベースコート組成物34から36
数多くの溶媒媒体系ベースコートが表6に概略を示したように調製された。すべての量はグラム単位である。
Figure 2005535450
実施例37から39および比較例40から42
溶媒媒体系ベースコート組成物31から33および比較の溶媒媒体系ベースコート組成物34から36のヌープ硬度決定のためのコーティング系での使用
ベースコート組成物31から36が、サンドで磨かれた充填剤3110を施された(provided sanded 3110 filler) 鋼鉄基体上へ、2層でスプレー塗布され、各ケースにおいて乾燥段階が続いた。その後クリアコートがその上にスプレー塗布された。クリアコート組成物はAutoclear LV 420であった。各パネルについてヌープ硬度が決定された。
Figure 2005535450
実施例43から48および比較例49から54
溶媒媒体系ベースコート組成物31から33および比較の溶媒媒体系ベースコート組成物34から36のペルソー硬度決定のためのコーティング系への使用
ベースコート組成物31から33が、夫々、サンドで磨かれた充填剤3110を施された(provided sanded 3110 filler) 2枚の鋼鉄パネル上へ、2層でスプレー塗布され、各ケースにおいて乾燥段階が続いた。その後、Autoclear LV 420およびAutoclear MS2000から選ばれたクリアコート層がベースコート上にスプレー塗布された。各パネルについてペルソー硬度が、1日後、7日後、および19日後に決定された。ペルソー硬度は、基体がガラス板でなく鋼鉄板である以外はISO 1522に従って決定された。結果は表8に示されている。
Figure 2005535450
改善された硬度の漸増が見出された。高固形分含有クリアコートLV 420を使用したときに、効果は最もはっきりと視認することができる。
実施例55から60および比較例61から66
溶媒媒体系ベースコート組成物31から33および比較の溶媒媒体系ベースコート組成物34から36の接着測定のためのコーティング系での使用
ベースコート組成物31から36が、夫々、サンドで磨かれた充填剤3110を施された(provided sanded 3110 filler) 2枚の鋼鉄パネル上へ、2層でスプレー塗布され、各ケースにおいて乾燥段階が続いた。その後、Autoclear LV 420およびAutoclear MS2000から選ばれたクリアコート層がベースコート上にスプレー塗布された。各パネルについて接着が、1日後、7日後、および19日後に測定された。結果は表9に示されている。略語bcおよびbbは夫々、接着破壊がベースコート‐クリアコート界面およびベースコート内で生じることを意味する。
Figure 2005535450
上の実施例に示されるように、改善されたヌープ硬度、ペルソー硬度、および層間接着が、ヒドロキシル官能性ポリエステルがチオール官能性化合物により代替されたベースコートによって得られる。接着の改善は、高固形分含有量クリアコートAutoclear LV 420を使用したときに最もはっきりと見ることができる。
ベースコート組成物7〜9を使用したときのヌープ硬度 ベースコート組成物7〜9を使用したときのペルソー硬度

Claims (23)

  1. 多層コーティング系が、
    少なくとも1種の樹脂および有効な数のチオール基を含むコーティング組成物a)を含む、少なくとも1つの層a)、および、
    少なくとも1種の樹脂および有効な数のチオール反応性基を含むコーティング組成物b)を含む、少なくとも1つの層b)、
    を含み、
    少なくとも1つの層a)および少なくとも1つの層b)が少なくとも1つの共通層境界を有している多層コーティング系。
  2. 組成物a)においてチオール基が該少なくとも1種の樹脂に共有結合で結合されている、請求項1に従うコーティング系。
  3. 組成物a)が少なくとも1種の樹脂および当該チオール基を含む化合物を含む、請求項1に従うコーティング系。
  4. 組成物a)が少なくとも第2の樹脂を含む、請求項2または3のいずれか1項に従うコーティング系。
  5. チオール反応性基が、イソシアナート基、エポキシ基、ミカエル受容体基、高電子密度の炭素−炭素2重結合含有基、アセタール基、カルボキシル基、エステル基、アミド基、環状カーボネート基、アルコキシシラン基、エーテル化アミノ基、ラクトン基、ラクタム基、(環状)ケトン基、アルデヒド基、(環状)ケテンアセタール基、カルボジイミド基、およびチオール基からなる群から選ばれたものである、請求項1〜4のいずれか1項に従うコーティング系。
  6. チオール反応性基がイソシアナート基である、請求項5に従うコーティング系。
  7. 組成物b)においてチオール反応性基が該少なくとも1種の樹脂に共有結合で結合されている、請求項1〜6のいずれか1項に従うコーティング系。
  8. 組成物b)が少なくとも1種の樹脂およびチオール反応性基を含む化合物を含む、請求項1〜6のいずれか1項に従うコーティング系。
  9. 組成物b)が少なくとも第2の樹脂を含む、請求項7または8のいずれか1項に従うコーティング系。
  10. 組成物b)が2成分組成物であり、かつチオール反応性基を含む成分(i)およびチオール反応性基と反応しうる基を含む第2の成分(ii)を含む、請求項1〜9のいずれか1項に従うコーティング系。
  11. 組成物a)および/または組成物b)がさらに、チオール反応性基とチオール基間の反応のための少なくとも1種の触媒を含む、請求項1〜10のいずれか1項に従うコーティング系。
  12. 当該触媒が塩基性中和剤である、請求項11に従うコーティング系。
  13. 触媒が潜在的触媒である、請求項11に従うコーティング系。
  14. 潜在的触媒が光活性型触媒である、請求項13に従うコーティング系。
  15. コーティング組成物a)がチオール反応性基を含む硬化剤を含み、かつこれらのチオール反応性基とコーティング組成物a)中に存在するチオール基のモル比が0.5未満である、請求項1〜14のいずれか1項に従うコーティング系。
  16. コーティング組成物a)がチオール反応性基を含む硬化剤と光活性型触媒の組み合わせを含んでいない、請求項1〜15のいずれか1項に従うコーティング系。
  17. コーティング組成物a)および/またはb)の少なくとも1つが溶媒媒体系である、請求項1〜16のいずれか1項に従うコーティング系。
  18. コーティング組成物a)が溶媒媒体系であり、かつポリアクリル酸エステル樹脂、ポリエステル樹脂、セルロース化合物、およびチオール官能性化合物を含む、請求項17に従うコーティング系。
  19. コーティング組成物a)および/またはb)の少なくとも1つが水媒体系である、請求項1〜16のいずれか1項に従うコーティング系。
  20. コーティング組成物a)が水媒体系であり、かつチオール官能性ポリウレタン樹脂およびポリアクリル酸エステル分散体を含む、請求項19に従うコーティング系。
  21. コーティング系がベースコート/クリアコート系である、請求項1〜20のいずれか1項に従うコーティング系。
  22. 請求項1〜21のいずれか1項に従うコーティング系を自動車および大型輸送車輛の仕上げおよび再仕上げに使用する方法。
  23. チオール含有ポリウレタンおよびポリアクリル酸エステル分散体を含む水性コーティング組成物。
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