JP2006257431A - 硬化可能なポリウレタン、それから調製されるコーティング、およびこれらを作製する方法 - Google Patents
硬化可能なポリウレタン、それから調製されるコーティング、およびこれらを作製する方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】ポリウレタン材料、それから調製されるコーティング、およびこれらを作製する方法が提供される。ポリウレタン材料は、少なくとも1つのポリイソシアネート、少なくとも1つの活性水素含有材料、少なくとも1つの一級または二級アミノ基および少なくとも1つのヒドロキシル基を有する少なくとも1つの材料、ならびにこのポリウレタン材料が形成される他の成分のイソシアネート基またはヒドロキシル基と反応性である官能基を有する少なくとも1つの酸官能性材料または無水物を含む成分から形成され得る。このポリウレタンは、コーティング組成物に組み込まれる場合に、改善された物理的特性(例えば、削り耐性)を提供し得る。
【選択図】なし
Description
本願は、2000年9月22日付けで出願された米国仮特許出願番号60/234,640からの優先権を主張する。そして本願は、1999年5月11日付けで出願された米国特許出願番号09/309,851(現在、米国特許第6,248,225 B1)の一部継続出願である、米国特許出願番号09/611,051および同09/668,085(それぞれ、2000年7月6日および2000年9月22日付けで出願)に関連する。
本発明は、硬化可能なポリウレタン材料、この硬化可能なポリウレタン材料から調製されるコーティング、およびそれらを作製する方法に関する。
コーティング処方物は、自動車のコーティングおよび/または塗装を含む種々の産業において用途を見出す。これらの産業では、そして特に自動車産業では、改善された性能特性を有するコーティング組成物を開発するために、かなりの試みが費やされた。例えば、自動車産業では、改善された耐衝撃性および防食性を達成するために、多数のアプローチが進められた。これらの試みとしては、例えば、1つ以上のコーティング方法によって、基板上に、6つまでかまたはそれより多くの個々に塗布されるコーティング層を塗布することが挙げられる。
本発明は、硬化可能なポリウレタン材料を提供する。このポリウレタン材料は、以下:
(a)少なくとも1つのポリイソシアネート;
(b)少なくとも1つの活性水素含有材料;
(c)少なくとも1つのポリマー性ポリアミン;
(d)少なくとも1つの一級または二級アミノ基、および少なくとも1つのヒドロキシル基を有する、少なくとも1つの材料;ならびに
(e)このポリウレタン材料を形成する他の成分のイソシアネート基またはヒドロキシル基と反応性の官能基を有する、少なくとも1つの酸官能性材料または無水物、
を含む成分から形成される。
(a)少なくとも1つのポリイソシアネート;
(b)酸官能基を含まない、少なくとも1つの活性水素含有材料;
(c)少なくとも1つの一級または二級アミノ基、および少なくとも1つのヒドロキシル基を有する、少なくとも1つの材料;ならびに
(d)少なくとも1つの無水官能性材料、
を含む成分から形成される。
(a)以下を含む成分からポリウレタン材料を形成する工程:
(i)少なくとも1種のポリイソシアネート;
(ii)少なくとも1種の活性水素含有材料;
(iii)少なくとも1つの一級または二級のアミノ基および少なくとも1つのヒドロキシル基を有する、少なくとも1種の材料;ならびに
(iv)ポリウレタン材料を形成する他の成分のイソシアネート基またはヒドロキシル基と反応性である官能基を有する、少なくとも1つの酸官能性材料または無水物;ならびに
(b)水溶液にこのポリウレタン材料を分散させる工程、
を包含する。
(a)以下を含む成分からポリウレタン材料を形成する工程:
(i)少なくとも1種のポリイソシアネート;
(ii)少なくとも1種の活性水素含有材料;
(iii)少なくとも1種のポリオキシアルキレンポリアミン;
(iv)少なくとも1つの一級または二級のアミノ基および少なくとも1つのヒドロキシル基を有する、少なくとも1種の材料;ならびに
(v)ポリウレタン材料を形成する作製される他の成分のイソシアネート基またはヒドロキシル基と反応性である官能基を有する、少なくとも1つの酸官能性材料または無水物;ならびに
(b)水溶液にこのポリウレタン材料を分散させる工程、
を包含する。
(a)この基板上にコーティングを形成する工程であって、このコーティングは、硬化可能なポリウレタン材料を含む組成物であり、このポリウレタン材料は、以下を含む成分から形成される:
(i)少なくとも1種のポリイソシアネート;
(ii)少なくとも1種の活性水素含有材料;
(iii)少なくとも1つの一級または二級のアミノ基および少なくとも1つのヒドロキシル基を有する、少なくとも1種の材料;ならびに
(iv)ポリウレタン材料を形成する他の成分のイソシアネート基またはヒドロキシル基と反応性である官能基を有する、少なくとも1つの酸官能性材料または無水物;ならびに
(b)このコーティングを少なくとも部分的に硬化する工程、
を包含する。
(a)この基板上にコーティングを形成する工程であって、このコーティングは、硬化可能なポリウレタン材料を含む組成物であり、このポリウレタン材料は、以下を含む成分から形成される:
(i)少なくとも1種のポリイソシアネート;
(ii)少なくとも1種の活性水素含有材料;
(iii)少なくとも1種のポリオキシアルキレンポリアミン;
(iv)少なくとも1つの一級または二級のアミノ基および少なくとも1つのヒドロキシル基を有する、少なくとも1種の材料;ならびに
(v)ポリウレタン材料を形成する他の成分のイソシアネート基またはヒドロキシル基と反応性である官能基を有する、少なくとも1つの酸官能性材料または無水物;ならびに
(b)このコーティングを少なくとも部分的に硬化する工程、
を包含する。
(項目1) 硬化可能なポリウレタン材料であって、該ポリウレタン材料は、以下:
(a)少なくとも1つのポリイソシアネート;
(b)少なくとも1つの活性水素含有材料;
(c)少なくとも1つのポリオキシアルキレンポリアミン;
(d)少なくとも1つの一級または二級アミノ基、および少なくとも1つのヒドロキシル基を有する、少なくとも1つの材料;ならびに
(e)該ポリウレタン材料が形成される他の成分のイソシアネート基またはヒドロキシル基と反応性の官能基を有する、少なくとも1つの酸官能性材料または無水物、
を含む成分から形成される、ポリウレタン材料。
(項目2) 前記ポリウレタン材料が、水性組成物中に存在する、項目1に記載のポリウレタン材料。
(項目3) 前記ポリウレタン材料が、前記水性組成物中に、該水性組成物の全重量に基づいて、約10〜約60重量パーセントの範囲の量で存在する、項目2に記載のポリウレタン材料。
(項目4) 前記ポリウレタン材料が、前記水性組成物中に、該水性組成物の全重量に基づいて、約40〜約55重量パーセントの範囲の量で存在する、項目2に記載のポリウレタン材料。
(項目5) 前記ポリウレタン材料が、水性媒体中に分散される場合に、アニオン性であり、そして塩の基を含む、項目1に記載のポリウレタン材料。
(項目6) 前記ポリイソシアネートが、脂肪族ポリイソシアネート、脂環式ポリイソシアネート、アラリファティックポリイソシアネート、および芳香族ポリイソシアネート、ならびにそれらの混合物からなる群より選択される、項目1に記載のポリウレタン材料。
(項目7) 前記ポリイソシアネートが、イソホロンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、およびそれらの混合物からなる群より選択される、項目1に記載のポリウレタン材料。
(項目8) 前記ポリイソシアネートが、イソホロンジイソシアネートである、項目7に記載のポリウレタン材料。
(項目9) 前記ポリイソシアネートが、前記硬化可能なポリウレタン材料が形成される成分の全樹脂固形分に基づいて、約10〜約60重量パーセントの範囲の量で存在する、項目1に記載のポリウレタン材料。
(項目10) 前記活性水素含有材料がポリオールである、項目1に記載のポリウレタン材料。
(項目11) 前記ポリオールが、1モル当たり約3000グラム未満の重量平均分子量を有する、項目10に記載のポリウレタン材料。
(項目12) 前記ポリオールが、1モル当たり少なくとも約60グラムの重量平均分子量を有する、項目11に記載のポリウレタン材料。
(項目13) 前記ポリオールが、トリメチロールプロパン、ジトリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、トリメチロールエタン、およびそれらの混合物からなる群より選択される、項目12に記載のポリウレタン材料。
(項目14) 前記ポリオールが、トリメチロールプロパンである、項目13に記載のポリウレタン材料。
(項目15) 前記ポリオールが、前記硬化可能なポリウレタン材料が形成される成分の全樹脂固形分に基づいて、約2〜約50重量パーセントの範囲の量で存在する、項目1に記載のポリウレタン材料。
(項目16) 前記ポリイソシアネートおよび前記活性水素含有材料が、前記ポリウレタン材料を形成するために使用される残りの成分(c)〜(e)の添加前に、ポリイソシアネート官能性プレポリマーを形成するように前反応される、項目1に記載のポリウレタン材料。
(項目17) 前記ポリオキシアルキレンポリアミンが、前記活性水素含有材料とは異なる材料である、項目1に記載のポリウレタン材料。
(項目18) 前記ポリオキシアルキレンポリアミンが、ポリオキシプロピレンジアミン、ポリテトラメチレングリコールビス(3−アミノプロピル(エーテル))、およびそれらの混合物からなる群より選択される、項目1に記載のポリウレタン材料。
(項目19) 前記ポリオキシアルキレンポリアミンが、ポリオキシプロピレンジアミンである、項目18に記載のポリウレタン材料。
(項目20) 前記ポリオキシアルキレンポリアミンが、前記硬化可能なポリウレタン材料が形成される成分の全樹脂固形分に基づいて、約1〜約40重量パーセントの範囲の量で存在する、項目1に記載のポリウレタン材料。
(項目21) 前記成分(d)が、ジエタノールアミン、2−アミノ−2−メチル−プロパンジオール、ジイソプロパノールアミン、およびそれらの混合物からなる群より選択される、項目1に記載のポリウレタン材料。
(項目22) 前記成分(d)が、ジエタノールアミンである、項目21に記載のポリウレタン材料。
(項目23) 前記成分(d)が、前記硬化可能なポリウレタン材料が形成される成分の全樹脂固形分に基づいて、約2〜約20重量パーセントの範囲の量で存在する、項目1に記載のポリウレタン材料。
(項目24) 前記成分(e)が、酸無水物基を有する有機化合物である、項目1に記載のポリウレタン材料。
(項目25) 前記成分(e)が、ヒドロキシピバル酸および無水トリメリト酸からなる群より選択される、項目1に記載のポリウレタン材料。
(項目26) 前記成分(e)が、前記硬化可能なポリウレタン材料が形成される成分の全樹脂固形分に基づいて、少なくとも2重量パーセントの量で存在する、項目1に記載のポリウレタン材料。
(項目27) 前記ポリウレタン材料が形成される前記成分が、少なくとも1つのポリオキシアルキレンポリオールをさらに含む、項目1に記載のポリウレタン材料。
(項目28) 前記ポリオキシアルキレンポリオールが、ポリオキシエチレンポリオールおよびポリオキシプロピレンポリオールからなる群より選択される、項目27に記載のポリウレタン材料。
(項目29) 前記ポリオキシアルキレンポリオールが、ポリオキシテトラメチレンポリオールである、項目28に記載のポリウレタン材料。
(項目30) 前記ポリオキシアルキレンポリオールが、1モル当たり約3000グラム未満の重量平均分子量を有する、項目27に記載のポリウレタン材料。
(項目31) 前記ポリウレタン材料が形成される前記成分が、ブロッキング剤をさらに含む、項目1に記載のポリウレタン材料。
(項目32) 前記ブロッキング剤が、メチルエチルケトオキシム、ジメチルピラゾール、ε−カプロラクタム、ジイソプロピルアミン、ジブチルアミン、ジ−tert−ブチルアミン、およびそれらの混合物からなる群より選択される、項目31に記載のポリウレタン材料。
(項目33) 前記ブロッキング剤が、メチルエチルケトオキシム、ジメチルピラゾール、およびジイソプロピルアミンからなる群より選択される、項目32に記載のポリウレタン材料。
(項目34) 前記ポリウレタン材料が形成される前記成分が、有機溶媒をさらに含む、項目1に記載のポリウレタン材料。
(項目35) 前記ポリウレタン材料が形成される前記成分が、三級アミンをさらに含む、項目1に記載のポリウレタン材料。
(項目36) 前記三級アミンが、ジメチルエタノールアミンである、項目35に記載のポリウレタン材料。
(項目37) 項目1に記載の硬化可能なポリウレタン材料を含む、粉末コーティング組成物。
(項目38) 項目1に記載の硬化可能なポリウレタン材料を含む、水性スラリーコーティング組成物。
(項目39) 項目1に記載の硬化可能なポリウレタン材料を含む、プライマーコーティング組成物。
(項目40) 前記ポリウレタン材料の硬化可能な基と反応性の硬化剤をさらに含む、項目39に記載のプライマーコーティング組成物。
(項目41) 項目39に記載のプライマーコーティング組成物であって、ここで、前記ポリウレタン材料は、前記プライマーが形成される成分の全樹脂固形分に基づいて、約20重量パーセント〜約100重量パーセントの範囲の量で、該プライマー中に存在する、プライマーコーティング組成物。
(項目42) 項目1に記載の硬化可能なポリウレタン材料を含む、ベースコート組成物。
(項目43) 項目1に記載の硬化可能なポリウレタン材料を含む、クリアコーティング組成物。
(項目44) 項目1に記載の硬化可能なポリウレタン材料を含む、モノコート組成物。
(項目45) 多成分複合コーティングであって、該コーティングは、ベースコートおよびクリアコートを含み、該ベースコートは、着色コーティング組成物から堆積され、該クリアコートは、該クリアコートがクリアコーティング組成物から堆積される該ベースコート上に適用され、ここで、該ベースコート組成物および該クリアコーティング組成物のうちの少なくとも1つが、項目1に記載の硬化可能なポリウレタン材料を含む、多成分複合コーティング。
(項目46) 多成分複合コーティングであって、該コーティングは、プライマーおよびトップコートを含み、該プライマーは、プライマーコーティング組成物から堆積され、該トップコートは、該トップコートが堆積する該プライマー上に適用され、ここで、該プライマー組成物および該トップコート組成物のうちの少なくとも1つが、項目1に記載の硬化可能なポリウレタン材料を含む、多成分複合コーティング。
(項目47) 基板上に適用されたコート層を有する、コート基板であって、該層のうちの少なくとも1つは、項目1に記載の硬化可能なポリウレタン材料を含む、基板。
(項目48) 硬化可能なポリウレタン材料を含む水性組成物であって、該ポリウレタン材料は、以下:
(a)少なくとも1つのポリイソシアネート;
(b)少なくとも1つの活性水素含有材料;
(c)少なくとも1つのポリオキシアルキレンポリアミン;
(d)少なくとも1つの一級アミノ基もしくは二級アミノ基および少なくとも1つのヒドロキシル基を有する、少なくとも1つの材料;ならびに
(e)該ポリウレタン材料が形成される他の成分のイソシアネート基またはヒドロキシル基と反応性の官能基を有する、少なくとも1つの酸官能性材料または無水物、
を含む成分から形成される、水性組成物。
(項目49) アニオン性硬化可能ポリウレタン材料を含む水性組成物であって、該ポリウレタン材料は、以下:
(a)少なくとも1つのポリイソシアネート;
(b)少なくとも1つのポリオール;
(c)少なくとも1つのポリオキシアルキレンポリオール;
(d)少なくとも1つのブロッキング剤;
(e)少なくとも1つのポリオキシアルキレンポリアミン;
(f)少なくとも1つの一級アミノ基もしくは二級アミノ基および少なくとも1つのヒドロキシル基を有する、少なくとも1つの材料;ならびに
(g)該ポリウレタン材料が形成される他の成分のイソシアネート基またはヒドロキシル基と反応性の官能基を有する、少なくとも1つの酸官能性材料または無水物、
を含む成分から形成される、水性組成物。
(項目50) 硬化可能なポリウレタン材料を含むプライマー組成物であって、該ポリウレタン材料は、以下:
(a)少なくとも1つのポリイソシアネート
(b)少なくとも1つの活性水素含有材料;
(c)少なくとも1つのポリオキシアルキレンポリアミン;
(d)少なくとも1つの一級アミノ基もしくは二級アミノ基および少なくとも1つのヒドロキシル基を有する、少なくとも1つの材料;ならびに
(e)該ポリウレタン材料が形成される他の成分のイソシアネート基またはヒドロキシル基と反応性の官能基を有する、少なくとも1つの酸官能性材料または無水物、
を含む成分から形成される、プライマー組成物。
(項目51) 硬化可能なポリウレタン材料であって、該ポリウレタン材料は、以下:
(a)少なくとも1つのポリイソシアネート;
(b)少なくとも1つの活性水素含有材料;
(c)少なくとも1つのポリマー性ポリアミン;
(d)少なくとも1つの一級アミノ基もしくは二級アミノ基および少なくとも1つのヒドロキシル基を有する、少なくとも1つの材料;ならびに
(e)該ポリウレタン材料が形成される他の成分のイソシアネート基またはヒドロキシル基と反応性の官能基を有する、少なくとも1つの酸官能性材料または無水物、
を含む成分から形成される、ポリウレタン材料。
(項目52) 硬化可能なポリウレタン材料であって、該ポリウレタン材料は、以下:
(a)少なくとも1つのポリイソシアネート
(b)酸官能基を含まない、少なくとも1つの活性水素含有材料;
(c)少なくとも1つの一級アミノ基もしくは二級アミノ基および少なくとも1つのヒドロキシル基を有する、少なくとも1つの材料;ならびに
(d)少なくとも1つの無水物官能性材料、
を含む成分から形成される、ポリウレタン材料。
(項目53) アニオン性ポリウレタン材料を含む水性組成物を形成するためのプロセスであって、該プロセスは、以下:
(a)以下:
(i)少なくとも1つのポリイソシアネート;
(ii)酸官能基を含まない、少なくとも1つの活性水素含有材料;
(iii)少なくとも1つの一級アミノ基もしくは二級アミノ基および少なくとも1つのヒドロキシル基を有する、少なくとも1つの材料;ならびに
(iv)少なくとも1つの無水物官能性材料、
を含む成分から該ポリウレタン材料を形成する工程;ならびに
(b)水中に該ポリウレタン材料を分散させて水性組成物を形成する工程、
を包含する、プロセス。
(項目54) アニオン性ポリウレタン材料を含む水性組成物を形成するためのプロセスであって、該プロセスは、以下:
(a)以下:
(i)少なくとも1つのポリイソシアネート;
(ii)少なくとも1つの活性水素含有材料;
(iii)少なくとも1つのポリオキシアルキレンポリアミン;
(iv)少なくとも1つの一級アミノ基もしくは二級アミノ基および少なくとも1つのヒドロキシル基を有する、少なくとも1つの材料;
(v)該ポリウレタン材料が形成される他の成分のイソシアネート基またはヒドロキシル基と反応性の官能基を有する、少なくとも1つの酸官能性材料または無水物、
を含む成分から該ポリウレタン材料を形成する工程;ならびに
(b)水中に該ポリウレタン材料を分散させて水性組成物を形成する工程、
を包含する、プロセス。
(項目55) コート基板を調製するためのプロセスであって、該プロセスは、以下:
(a)該基板上にコーティングを形成する工程であって、該コーティングは、硬化可能なポリウレタンを含む組成物であって、該ポリウレタン材料は、以下:
(i)少なくとも1つのポリイソシアネート;
(ii)少なくとも1つの活性水素含有材料;
(iii)少なくとも1つの一級アミノ基もしくは二級アミノ基および少なくとも1つのヒドロキシル基を有する、少なくとも1つの材料;
(iv)該ポリウレタン材料が形成される他の成分のイソシアネート基またはヒドロキシル基と反応性の官能基を有する、少なくとも1つの酸官能性材料または無水物、
を含む成分から形成される、工程;ならびに
(b)該コーティングを少なくとも部分的に硬化させる工程、
を包含する、プロセス。
(項目56) コート基板を調製するためのプロセスであって、該プロセスは、以下:
(a)該基板上にコーティングを形成する工程であって、該コーティングは、硬化可能なポリウレタンを含む組成物であって、該ポリウレタン材料は、以下:
(i)少なくとも1つのポリイソシアネート;
(ii)少なくとも1つの活性水素含有材料;
(iii)少なくとも1つのポリオキシアルキレンポリアミン;
(iv)少なくとも1つの一級アミノ基もしくは二級アミノ基および少なくとも1つのヒドロキシル基を有する、少なくとも1つの材料;
(v)該ポリウレタン材料が形成される他の成分のイソシアネート基またはヒドロキシル基と反応性の官能基を有する、少なくとも1つの酸官能性材料または無水物、
を含む成分から形成される、工程;ならびに
(b)該コーティングを少なくとも部分的に硬化させる工程、
を包含する、プロセス。
操作実施例以外において、または他に明らかに特定しない限り、明細書の以下の部分における、全ての数的な範囲、量、値およびパーセンテージ(例えば、材料の量としての)、反応の時間および温度、量の比、分子量についての値(平均分子量数(「Mn」)または平均分子量重量(「Mw」)のいずれでも)などは、「約」との語が、値、量または範囲と共に明らかに現れない場合でさえ、「約」との語が前置されるように読まれ得る。従って、反対のことを示さない限り、以下の明細書および添付の特許請求の範囲に示される数的なパラメーターは、本発明によって得られることが追求される所望の特性に依存して変化し得る、おおよそのものである。最低限でも、そして特許請求の範囲に対する均等論の適用を限定する試みとしてではなく、各数的パラメーターは、報告された有意な数字の数の教示の下で、そして通常の従来技術を適用することによって、少なくとも解釈されるべきである。
weight)」。用語「当量」は、特定の材料を作製する際に使用される種々の成分の相対量に基づいて計算された値であり、そして特定された材料の固形分に基づく。相対量は、これらの成分から生成される材料(例えば、ポリマー)の、グラムでの理論的重量を生じる量であり、そして得られたポリマーに存在する特定の官能基の理論的数を与える。理論的ポリマー重量は、ウレタン/尿素基の当量の理論的数によって除算され、当量を与える。例えば、ウレタン/尿素の当量は、ポリウレタン/尿素材料中のウレタンおよび尿素基の当量に基づく。
X−Y−Z
の構造を有する化合物およびポリマーが挙げられ、
ここで、XはOH、SH、NH2またはNHRであり、Rとして、アルキル基、アリール基、シクロアルキル基、置換したアルキル基、置換したアリール基、および置換したシクロアルキル基、ならびにそれらの混合物が挙げられ;Yとして、アルキル基、アリール基、シクロアルキル基、置換したアルキル基、置換したアリール基、および置換したシクロアルキル基、ならびにそれらの混合物が挙げられ;そしてZとして、OSO3H、COOH、OPO3H2、SO2OH、POOH、およびPO3H2、ならびにそれらの混合物が挙げられる。適切な酸官能性材料の例として、ヒドロキシピバル酸(好ましい)、3−ヒドロキシ酪酸、D,L−トロパ酸、D,L−ヒドロキシマロン酸、D,L−リンゴ酸、クエン酸、トログリコール酸、グリコール酸、アミノ酸、12−ヒドロキシステアリン酸、メルカプトプロピオン酸、メルカプト酪酸、メルカプト−コハク酸、およびそれらの混合物を挙げられる。有用な無水物として、脂肪族無水物、脂環式無水物、オレフィン性無水物、シクロオレフィン性無水物および芳香族無水物が挙げられる。置換した脂肪族無水物および置換した芳香族無水物はまた、この置換基が無水物の反応性または得られるポリウレタンの特性に悪影響を及ぼさない場合、有用である。置換基の例として、クロロ、アルキルおよびアルコキシが挙げられる。無水物の例として、無水コハク酸、無水メチルコハク酸、無水ドデセニルコハク酸、無水オクタデセニルコハク酸、無水フタル酸、無水テトラヒドロフタル酸、無水メチルテトラヒドロフタル酸、無水ヘキサヒドロフタル酸、無水アルキルヘキサヒドロフタル酸(例えば、メチルヘキサヒドロフタル酸無水物)、無水テトラクロロフタル酸、無水エンドメチレンテトラヒドロフタル酸、無水トリメリト酸(好ましい)、無水クロレンド酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸、無水マレイン酸、およびそれらの混合物が挙げられる。
Industries,Inc.から商品名HWBおよびDWBとして市販される処方物である。トップコート組成物が、本発明のポリウレタン材料を含む場合、トップコート組成物中のポリウレタンの固体%は、トップコート組成物の樹脂固形分の総重量に基づいて、約5〜約100重量%の範囲にあり得、そして代表的には、約50〜約95重量%である。
アニオン性ポリウレタン材料およびこれを含むコーティングの、調製および物理的特性の評価を、以下の実施例に記載する。
本発明に従うヒドロキシル官能基とブロックされたイソシアネート官能基との両方を有するポリウレタン材料を、以下のように調製した。
(イソシアネートポリウレタン)
実施例1の1806.4gのポリウレタンを、74℃まで加熱し、そしてバッフル、二重ピッチのブレードスターラー(double piched bladed stirrer)(Saxon Research Systems,Inc,Saxonburg,Pennsylvaniaから市販されている)、熱電対、およびコンデンサーを備えた、ガロンサイズの円筒形反応フラスコ中の824.7gの脱イオン水および45.6gのジメチルエタノールアミンの溶液に、24℃、510rpmで攪拌した状態で、43分かけて添加した。得られた分散物の温度は、42℃であった。この分散物の温度を50℃まで上昇させつつ、この分散物を30分間攪拌した。次いで、この分散物の温度の設定値を、38℃まで下げ、そして267.7gの脱イオン水を、20分かけて添加した。この分散物を、さらに45分間攪拌し、さらに401.1gの脱イオン水を、25分かけて添加し、そして最終の分散物を、さらに45分間攪拌した。
本実施例は、実施例1とは異なるイソシアネートブロック基(3,5−ジメチルピラゾール)を使用するポリウレタン材料の調製を例示する。
74℃の1806.4gの実施例3のポリウレタンを、825.7gの脱イオン水および44.6gのジメチルエタノールアミンの溶液に、バッフル、ダブルピッチブレードスターラー、熱電対およびコンデンサーを備えたガロンサイズの円筒状反応フラスコ中、25℃、523rpmで攪拌しながら、31分にわたって添加した。得られた分散物の温度は、44℃であった。この分散物を、分散物温度を50℃に上昇させながら、30分間攪拌した。次いで、この分散物温度の設定点を、38℃に下げ、267.7gの脱イオン水を20分間にわたって添加した。この分散物を、さらに45分間攪拌し、さらに401.5gの脱イオン水を、25分にわたって添加し、そして最終分散物を、さらに45分間攪拌した。
本実施例は、ヒドロキシルおよびブロック化イソシアネート官能性の両方を有するが、イソシアネートがヒドロキシピバリン酸でブロックされた、ポリウレタン材料の調製を記載する。
85℃の1341.9gの実施例5のポリウレタンを、623.0gの脱イオン水および26.2gのジメチルエタノールアミンの溶液に、バッフル、ダブルピッチブレードスターラー、熱電対およびコンデンサーを備えたガロンサイズの円筒状反応フラスコ中、25℃、507rpmで攪拌しながら、30分にわたって添加した。この添加後の分散物の温度は、45℃であった。この分散物を、分散物温度を50℃に上昇させながら、30分間攪拌した。次いで、この分散物温度の設定点を、38℃に下げ、198.6gの脱イオン水を25分間にわたって添加した。この分散物を、さらに45分間攪拌し、さらに546.2gの脱イオン水を、25分にわたって添加し、そして最終分散物を、さらに45分間攪拌した。
この実施例は、上記実施例で使用される無水トリメリト酸よりも、分散のための酸官能基としてジメチロールプロピオン酸を使用して合成される、ヒドロキシルおよびブロック化イソシアネート官能基の両方を有するポリウレタン材料の調製を説明する。
85℃の1341.9gの実施例7のポリウレタンを、邪魔板、ダブルピッチブレード付きスターラー、熱電対、およびコンデンサーを備える円筒形ガロン反応フラスコ中で、21℃、529rpmで攪拌している、623.0gの脱イオン水および21.2gのジメチルエタノールアミンの溶液に、30分にわたって、添加した。この添加の後、分散液の温度は、45℃であった。分散液の温度を50℃まで増加しながら、分散液を30分間攪拌した。次いで、分散液の温度設定値を、38℃まで下げ、そして198.6gの脱イオン水を25分にわたって添加した。分散液をさらに45分間攪拌し、さらに546.2gの脱イオン水を25分にわたって添加し、そして分散液をさらに45分間、攪拌した。次いで、さらに390.1gの脱イオン水を25分にわたって添加し、そして最終分散液をさらに45分間攪拌した。
(実施例9:実施例2のポリウレタン材料を用いる顔料ペーストの調製)
黒色顔料ペーストを、以下の成分から調製した:
2PRINTEX−G、DeGussa−Huls Corporation,Ridgefield Park,New Jerseyから入手可能。
3Sachtleben Chemie GmBHから入手可能。
4DuPont de Nemours Company,Wilmington,Delawareから入手可能。
プライマーコーティング組成物を、以下の成分の順序で混合することにより作製した:
プライマーコーティング組成物を、以下の成分をその順で混合することにより作製した。
6Byk191は、Byk−Chemie USA Inc、Wallington、Conneticutから市販されている。
7タルクは、Norweigian Talc、Norwayから市販されている。
8シリカは、DeGussa−Huls Corporation、Ridgefield Park、New Jerseyから市販されている。
9Sachtleben Chemie GmBHから市販されている。
Claims (4)
- 硬化可能なポリウレタン材料であって、該ポリウレタン材料は、以下:
(a)少なくとも1つのポリイソシアネート;
(b)少なくとも1つの活性水素含有材料;
(c)少なくとも1つのポリマー性ポリアミン;
(d)少なくとも1つの一級アミノ基もしくは二級アミノ基および少なくとも1つのヒドロキシル基を有する、少なくとも1つの材料;ならびに
(e)該ポリウレタン材料が形成される他の成分のイソシアネート基またはヒドロキシル基と反応性の官能基を有する、少なくとも1つの酸官能性材料または無水物、
を含む成分から形成される、ポリウレタン材料。 - 硬化可能なポリウレタン材料であって、該ポリウレタン材料は、以下:
(a)少なくとも1つのポリイソシアネート
(b)酸官能基を含まない、少なくとも1つの活性水素含有材料;
(c)少なくとも1つの一級アミノ基もしくは二級アミノ基および少なくとも1つのヒドロキシル基を有する、少なくとも1つの材料;ならびに
(d)少なくとも1つの無水物官能性材料、
を含む成分から形成される、ポリウレタン材料。 - アニオン性ポリウレタン材料を含む水性組成物を形成するためのプロセスであって、該プロセスは、以下:
(a)以下:
(i)少なくとも1つのポリイソシアネート;
(ii)酸官能基を含まない、少なくとも1つの活性水素含有材料;
(iii)少なくとも1つの一級アミノ基もしくは二級アミノ基および少なくとも1つのヒドロキシル基を有する、少なくとも1つの材料;ならびに
(iv)少なくとも1つの無水物官能性材料、
を含む成分から該ポリウレタン材料を形成する工程;ならびに
(b)水中に該ポリウレタン材料を分散させて水性組成物を形成する工程、
を包含する、プロセス。 - コート基板を調製するためのプロセスであって、該プロセスは、以下:
(a)該基板上にコーティングを形成する工程であって、該コーティングは、硬化可能なポリウレタンを含む組成物であって、該ポリウレタン材料は、以下:
(i)少なくとも1つのポリイソシアネート;
(ii)少なくとも1つの活性水素含有材料;
(iii)少なくとも1つの一級アミノ基もしくは二級アミノ基および少なくとも1つのヒドロキシル基を有する、少なくとも1つの材料;
(iv)該ポリウレタン材料が形成される他の成分のイソシアネート基またはヒドロキシル基と反応性の官能基を有する、少なくとも1つの酸官能性材料または無水物、
を含む成分から形成される、工程;ならびに
(b)該コーティングを少なくとも部分的に硬化させる工程、
を包含する、プロセス。
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