JP2011521086A - 揮発性有機化合物の低減されたレベルで増大したオープンタイムを示す水性ポリマー組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
本件は、米国特許出願第12/126,397号(2008年5月23日出願)の継続出願であってその利益を主張するものであり、その内容の全部をこの参照により本明細書に組入れる。
本発明は、水性フィルム形成性ポリマー組成物に関する。より特別には、本発明は、比較的低レベルの揮発性有機化合物(VOC)を含有する組成物であって、1)フィルム形成性ポリマーの粒子が該ポリマーのガラス転移温度未満で融合でき;2)該組成物が、凍結および融解の繰返しサイクル中に耐ゲル化性を有し;そして3)該組成物のオープンタイムが増大している、組成物に関する。これらの目的は、揮発性の先行技術の添加剤を、少なくとも部分的に、大幅により低い揮発性の本発明のポリエステルで置換することによって実現される。組成物としては、これらに限定するものではないが、コーティング(塗料等)、自己支持性フィルム、接着剤、シーラント、インク、オーバープリントワニス、コークおよび類似のポリマー組成物が挙げられる。
種々の有機ポリマー組成物のための可塑剤としてのポリエステルの使用は周知である。この用途を開示する特許としては、米国特許第6,933,337号(Langらに付与)が挙げられる。この特許において記載されるポリエステルは、非反応性末端単位を含有し、そして、単官能アルコールおよび/またはカルボン酸を、1種または複数種のジカルボン酸、ジエチレングリコールおよび少なくとも1種の追加のジオールに加えて用いて調製される。
本発明は、より高いVOCレベルを有する組成物の特有の特性を示す低またはゼロVOC水性フィルム形成性組成物であって、
A.少なくとも1種の乳化または分散したフィルム形成性有機ポリマー;
B.可塑化および特性改善の添加剤としての、該有機ポリマー基準で1〜200質量パーセントの、重量平均分子量1,000〜100,000を示し、一般式−OR1O(O)CR2C(O)−の繰り返し単位、ならびに−O(O)CR2C(O)OXおよび−OR1OH(式中、R1は、2〜10個の炭素原子を含有する直鎖および分岐鎖のアルキレン基ならびに−(R3O)nR3−からなる群から選択される少なくとも1種であり、R2は、1〜10個の炭素原子を含有する直鎖および分岐鎖のアルキレン基ならびに異性体フェニレンからなる群から選択される少なくとも1種であり、R3は、2〜8個の炭素原子を含有する直鎖および分岐鎖のアルキレン基からなる群から選択される少なくとも1種であり、Xは、水素、アルカリ金属またはNH4 +からなる群から選択され、そしてnは、1〜4の整数である(1および4を含む))からなる群から選択される少なくとも1つの一般式の末端単位、を含む、ポリエステル;ならびに
C.水;
を含み、
本発明の液体ポリエステルは、種々の水性ポリマー組成物(これらに限定するものではないが、コーティング組成物、コーク、インク、接着剤、オーバープリントワニス、シーラント、自己支持性フィルムを形成できる組成物および類似の組成物が挙げられる)のために好適な変性剤である。本発明の液体ポリエステルに加え、ポリマー組成物は、少なくとも1種の乳化または分散したフィルム形成性有機ポリマー、水、および典型的には、1種以上の水混和性有機化合物(その機能として、これらに限定するものではないが、融合剤、界面活性剤、およびフィルム変性剤が挙げられる)を含む。
本発明のオリゴマー性カルボキシル、カルボキシレートおよびヒドロキシル末端ポリエステルは、種々の水性ポリマー組成物(これらに限定するものではないが、コーティング、シーラント、接着剤およびインクが挙げられる)における性能向上剤として好適である。分散したフィルム形成性ポリマーおよび1種以上の本発明のポリエステルに加え、これらの組成物は、典型的には、種々の上記の比較的揮発性の有機化合物(コーティング組成物および/または該組成物から形成されるフィルムの特性に影響するかまたはこれを改質するかのいずれかのもの)を含有する。
この例は、本発明のポリエステルを可塑剤/融合剤として、4つの異なる市販の水系ラテックス塗料に添加した場合に実現されるオープンタイム値の増大を示す。評価する全ての市販の塗料組成物は、実質的にVOCを含有しないと公表されている。
1 ジエチレングリコール/アジピン酸コポリマー(酸価28を示すもの)
2c ジエチレングリコールジベンゾエートとジプロピレングリコールジベンゾエートとの1/1質量比混合物
3c 分子量200のポリエチレングリコールのジベンゾエート
4c トリエチレングリコールビス(2−エチルヘキサノエート)
A=Sherwin Williams,Zero VOC,エチレン−酢酸ビニルコポリマー,interior flat(内部平坦)
B=Dulux Zero VOC,100%アクリルラテックス,interior semi−gloss(内部半光沢)
C=Pittsburgh Paints,Zero VOC,100%アクリルラテックス,interior flat(内部平坦)
D=Pittsburgh Paints,Zero VOC,100%アクリルラテックス,interior semi−gloss(内部半光沢)
この例は、コーティング組成物用の従来の添加剤の揮発性成分量を、本発明の酸官能ポリエステル添加剤の揮発性成分量と比較する。揮発性成分量は、ASTM試験法D2369を用いて評価した。使用する酸官能ポリエステルは、アジピン酸とジエチレングリコールとの反応生成物であり、酸価28を示し、そして下記表にて添加剤1とする。評価する従来の添加剤は、エチレングリコール、プロピレングリコール、Texanol、TXIBおよび2−エチルヘキシルベンゾエートであった。
この例は、パッケージ安定性,すなわち凍結−融解サイクル中のゲル化に対する耐性、の改善(市販で入手可能なゼロVOCコーティングに対して、1)本発明のポリエステル、ならびに2)エチレンおよびプロピレングリコール、この目的のために使用する2つの従来の添加剤、によって与えられるもの)を比較する。コーティングは、Glidden(登録商標) Evermore(登録商標) Interior Latex Enamel Semi−gloss,Pure−whiteであった。使用した酸官能ポリエステルは、アジピン酸とジエチレングリコールとの反応生成物(先の例2で添加剤1としたもの)であった。エチレングリコールまたはプロピレングリコールを含有する同じコーティングを比較の目的で評価した。
この例は、本発明の酸官能ポリエステルの融合効果を、従来の可塑剤/融合助剤と比較する。使用したポリエステルは、先の表1および表5で「添加剤1」とされるものである。
Claims (20)
- より高いVOCレベルを有する組成物に特有の特性を示す、低またはゼロVOC水性フィルム形成性組成物であって:
A.少なくとも1種の乳化または分散したフィルム形成性有機ポリマー;
B.可塑化および特性改善の添加剤としての、該有機ポリマー基準で1〜200質量パーセントの、重量平均分子量1,000〜100,000を示し、一般式−OR1O(O)CR2C(O)−の繰り返し単位、ならびに−O(O)CR2C(O)OXおよび−OR1OH(式中、R1は、2〜10個の炭素原子を含有する直鎖および分岐鎖のアルキレン基ならびに−(R3O)nR3−からなる群から選択される少なくとも1種であり、R2は、1〜10個の炭素原子を含有する直鎖および分岐鎖のアルキレンならびに異性体フェニレンからなる群から選択される少なくとも1種であり、R3は、2〜8個の炭素原子を含有する直鎖および分岐鎖のアルキル基からなる群から選択される少なくとも1種であり、nは、1〜4の整数であり(1および4を含む)、そしてXは、水素、アルカリ金属およびNH4 +からなる群から選択される)からなる群から選択される少なくとも1つの一般式の末端単位、を含む、ポリエステル;ならびに
C.水;
を含み、該添加剤によって向上される特性が、オープンタイムの延長、パッケージ安定性、該組成物が該有機ポリマーの最低フィルム形成温度またはそれ未満の温度で融合する能力、および該組成物の適用特性の向上を含む、組成物。 - R1が4〜8個の炭素原子を含有し、R2が4〜8個の炭素原子を含有する直鎖アルキレンおよび異性体フェニレンからなる群から選択され、R3がエチレンまたはイソプロピレンであり、nが2または3であり、該フィルム形成性有機ポリマーが、アクリル酸エステルおよびメタクリル酸エステルのホモポリマーおよびコポリマー、これらのエステルとスチレン、ビニルモノマーおよびエチレンとのコポリマー;酢酸ビニル−エチレンコポリマー、ポリウレタン、エポキシドポリマー、ならびにエポキシ変性アクリルポリマーからなる群から選択される少なくとも1種であり;該ポリエステルの重量平均分子量が3,000〜6,000であり、そして該ポリエステルの濃度が該フィルム形成性ポリマーの質量基準で1〜50パーセントである、請求項1に記載の組成物。
- 該組成物が、塗料、工業用コーティング、コーク、シーラント、インク、およびオーバープリントワニスからなる群から選択され、そして、該組成物が、二価アルコール、グリコール、オリゴマー性グリコール、該アルコールおよびグリコールのエステル、ならびにエーテルからなる群から選択される少なくとも1種の有機特性改善添加剤を更に含む、請求項2に記載の組成物。
- 該フィルム形成性ポリマーが、アクリル酸エステルおよびメタクリル酸エステルのホモポリマーおよびコポリマー、該エステルとビニル化合物とのコポリマー、該エステルとスチレンとのコポリマー、ならびに酢酸ビニル/エチレンコ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。
- 該添加剤によって向上される、該組成物から形成されるフィルムの特性が、スクラビング耐性、溶媒および塩での曇り、濡れ性、ウエットエッジ、レベリング、光沢発現、接着ならびにツールアビリティからなる群から選択される、請求項1に記載の組成物。
- 少なくとも1種のフィルム形成性ポリマーを含有する低またはゼロVOC水性フィルム形成性組成物を用いて形成されるフィルムの特性を向上させる方法であって:
A.少なくとも1種の乳化または分散したフィルム形成性有機ポリマー;
B.可塑化および特性改善の添加剤としての、該有機ポリマー基準で1〜200質量パーセントの、重量平均分子量1,000〜100,000を示し、一般式−OR1O(O)CR2C(O)−の繰り返し単位、ならびに−(O)CR2C(O)OXおよび−OR1OH(式中、R1は、2〜10個の炭素原子を含有する直鎖および分岐鎖のアルキレン基ならびに−(R3O)nR3−からなる群から選択される少なくとも1種であり、R2は、1〜10個の炭素原子を含有する直鎖および分岐鎖のアルキレンならびに異性体フェニレンからなる群から選択される少なくとも1種であり、R3は、2〜8個の炭素原子を含有する直鎖および分岐鎖のアルキル基からなる群から選択される少なくとも1種であり、nは、1〜4の整数であり(1および4を含む)、そしてXは、水素、アルカリ金属またはNH4 +である)からなる群から選択される少なくとも1つの一般式の末端単位、を含む、ポリエステル;ならびに
C.水;
を含む組成物を用いることを含み、
該添加剤によって向上される特性が、これらに限定されるものではないが、オープンタイムの延長、より大きいパッケージ安定性、該組成物が該有機ポリマーの最低フィルム形成温度またはそれ未満の温度で融合する能力、および該組成物の適用特性の向上を含む、方法。 - R1が4〜8個の炭素原子を含有し、R2が4〜8個の炭素原子を含有する直鎖アルキレンであり、R3がエチレンまたはイソプロピレンであり、nが2または3であり、該フィルム形成性有機ポリマーが、アクリル酸エステルおよびメタクリル酸エステルのホモポリマーおよびコポリマー、アクリル酸エステルおよびメタクリル酸エステルとスチレン、ビニルモノマーまたはエチレンとのコポリマー;酢酸ビニル−エチレンコポリマー、ポリウレタン、エポキシドポリマー、エポキシド変性アクリルポリマーからなる群から選択される少なくとも1種であり;該ポリエステルの重量平均分子量が3,000〜6,000であり、そして該ポリエステルの濃度が該フィルム形成性ポリマーの質量基準で1〜50パーセントである、請求項6に記載の方法。
- 該組成物が、塗料、工業用コーティング、コーク、シーラント、インク、およびオーバープリントワニスからなる群から選択され、そして、該組成物が、二価アルコール、グリコール、オリゴマー性グリコール、該アルコールおよびグリコールのエステル、ならびにエーテルからなる群から選択される少なくとも1種の有機特性改善添加剤を更に含む、請求項7に記載の方法。
- 該フィルム形成性有機ポリマーが、アクリル酸エステルおよびメタクリル酸エステルのホモポリマーおよびコポリマー、該エステルとビニル化合物とのコポリマー、該エステルとスチレンとのコポリマー、ならびに酢酸ビニル/エチレンコポリマーからなる群から選択される、請求項8に記載の方法。
- 該添加剤によって向上される、該組成物から形成されるフィルムの特性が、スクラビング耐性、溶媒および塩での曇り、濡れ性、ウエットエッジ、レベリング、光沢発現、接着ならびにツールアビリティからなる群から選択される、請求項9に記載の方法。
- 低またはゼロVOC可塑化水性ポリマー組成物を製造する方法であって:
A.少なくとも1種の乳化または分散したフィルム形成性有機ポリマー;
B.可塑化および特性改善の添加剤としての、該有機ポリマー基準で1〜200質量パーセントの、重量平均分子量1,000〜100,000を示し、一般式−OR1O(O)CR2C(O)−の繰り返し単位、ならびに−OR1O−(O)CR2C(O)OXおよびOR1OH(式中、R1は、2〜10個の炭素原子を含有する直鎖および分岐鎖のアルキレン基ならびに−(R3O)nR3−からなる群から選択される少なくとも1種であり、R2は、1〜10個の炭素原子を含有する直鎖および分岐鎖のアルキレンならびに異性体フェニレンからなる群から選択される少なくとも1種であり、R3は、2〜8個の炭素原子を含有する直鎖および分岐鎖のアルキレン基からなる群から選択される少なくとも1種であり、nは、1〜4の整数であり(1および4を含む)、そしてXは、水素、アルカリ金属およびNH4 +からなる群から選択される)からなる群から選択される少なくとも1つの一般式の末端単位、を含む、ポリエステル;ならびに
C.水;
を含む均質含有成分をブレンドすることを含む、方法。 - R1が4〜8個の炭素原子を含有し、R2が4〜8個の炭素原子を含有する直鎖アルキレンであり、R3がエチレンまたはイソプロピレンであり、nが2または3であり、該フィルム形成性有機ポリマーが、アクリル酸エステルおよびメタクリル酸エステルのホモポリマーおよびコポリマー、これらのエステルとスチレン、ビニルモノマーおよびエチレンとのコポリマー;酢酸ビニル−エチレンコポリマー、ポリウレタン、エポキシドポリマー、エポキシ変性アクリルポリマーからなる群から選択される少なくとも1種であり;該ポリエステルの重量平均分子量が3,000〜6,000であり、そして該添加剤の濃度が該フィルム形成性ポリマーの質量基準で1〜50パーセントである、請求項11に記載の方法。
- 該組成物が、塗料、工業用コーティング、コーク、シーラント、インク、およびオーバープリントワニスからなる群から選択され、そして、該組成物が、二価アルコール、グリコール、オリゴマー性グリコール、該アルコールおよびグリコールのエステル、ならびにエーテルからなる群から選択される少なくとも1種の有機特性改善添加剤を更に含む、請求項12に記載の方法。
- 該フィルム形成性ポリマーが、アクリル酸およびメタクリル酸と、1〜8個の炭素原子を含有するアルコールとのエステル、該エステルとビニル化合物、エチレンおよびスチレンとのコポリマー、ならびに酢酸ビニル/エチレンコポリマーからなる群から選択される、請求項13に記載の方法。
- 該有機化合物によって向上される、該組成物から形成されるフィルムの特性が、スクラビング耐性、溶媒および塩での曇り、濡れ性、ウエットエッジ、レベリング、光沢発現、接着ならびにツールアビリティからなる群から選択される、請求項14に記載の方法。
- より高いVOCレベルを有する組成物の特性を示す融合した低またはゼロVOC水性フィルム形成性組成物のフィルムでコートされた固体基質であって、該組成物が:
A.少なくとも1種の乳化したフィルム形成性有機ポリマー;
B.可塑剤および特性向上添加剤としての、該有機ポリマー基準で1〜200質量パーセントの、重量平均分子量1,000〜13,000を示し、一般式−OR1O(O)CR2C(O)−の繰り返し単位、ならびに−OR1O−(O)CR2C(O)OXおよび−OR1OH(式中、R1は、2〜10個の炭素原子を含有する直鎖および分岐鎖のアルキレン基ならびに−(R3O)nR3−からなる群から選択される少なくとも1種であり、R2は、1〜10個の炭素原子を含有する直鎖および分岐鎖のアルキレンからなる群から選択される少なくとも1種であり、R3は、2〜8個の炭素原子を含有する直鎖および分岐鎖のアルキル基からなる群から選択される少なくとも1種であり、nは、1〜4の整数であり(1および4を含む)、そしてXは、水素、アルカリ金属またはNH4 +である)からなる群から選択される少なくとも1つの一般式の末端単位、を含む、ポリエステル;ならびに
C.水;
を含む、固体基質。 - R1が4〜8個の炭素原子を含有し、R2が4〜8個の炭素原子を含有する直鎖アルキレンであり、R3がエチレンまたはイソプロピレンであり、nが2または3であり、該乳化したポリマーが、アクリル酸およびメタクリル酸と1〜8個の炭素原子を含有するアルコールとのエステルのホモポリマーおよびコポリマー、アクリル酸エステルおよびメタクリル酸エステルとスチレン、ビニルモノマーおよびエチレンとのコポリマー、酢酸ビニル/エチレンコポリマー、エポキシドポリマー、ポリウレタン、エポキシドポリマー、エポキシド変性アクリルポリマー、ならびに該乳化したポリマーの2種以上を含有する混合物からなる群から選択され;該ポリエステルの重量平均分子量が3,000〜6,000であり、そして該ポリエステルの濃度が該フィルム形成性ポリマーの質量基準で1〜50質量パーセントである、請求項16に記載の固体基質。
- 該組成物が、塗料、工業用コーティング、コーク、シーラント、インク、およびオーバープリントワニスからなる群から選択され、そして、該組成物が、二価アルコール、グリコール、オリゴマー性グリコール、該アルコールおよびグリコールのエステル、ならびにエーテルからなる群から選択される少なくとも1種の有機特性改善添加剤を更に含む、請求項17に記載の固体基質。
- 該フィルム形成性ポリマーが、アクリルポリマー、ビニル/アクリルコポリマー、ならびにスチレン/アクリルおよび酢酸ビニル/エチレンコポリマーからなる群から選択される、請求項17に記載の固体基質。
- 該有機化合物によって向上される、該組成物から形成されるフィルムの特性が、スクラビング耐性、溶媒および塩での曇り、濡れ性、ウエットエッジ、レベリング、光沢発現、接着ならびにツールアビリティからなる群から選択される、請求項19に記載の固体基質。
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