JP2015511250A - 揮発性有機成分の少ないシロキサンベースの乾燥消去コーティング - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2012年1月20日に出願された、米国仮特許出願第61/589,291号の優先権を主張し、その内容全体は、本明細書において参照により援用される。
乾燥消去製品は、その使用者が複数回にわたり、表面上に書き込みを行った後に、その書き込みを容易に除去することができる。そのような製品は、消費者には非常に評判がよく魅力的なものであることが証明されているが、その多くが示す特性は劣っている。乾燥消去材料と技術の向上に関する新な知見の必要性は止まることがない。
本発明には、書き込み消去の性質を有するコーティング材料に関するある特定の問題を認識することが包含されている。本発明は、シロキサン化合物含有材料に関する特定の知見を提供するものであり、これらの材料は、環境適合性に加えて、放射線(例えば、紫外線)、化学分解、及び白亜化に対する優れた耐性の故に、コーティング業界では一般的なものである。シロキサン化合物は概して、低粘度を有しており、固形成分含有量が高く揮発性有機成分(VOC)が比較的少ないコーティングを調製するのに使用することができ、貯蔵タンク外部、海上プラットフォーム、橋、船外部、ホッパー車、及び鉄道客車外部等の品目を被覆するのに使用されてきた。本発明は、シロキサン化合物含有材料の特定の組に関するものであり;それらは硬化して、書き込み消去の性質を有する表面を形成する。
本開示の理解をさらに容易にするために、ある特定の用語を以下にまず定義する。
本開示は、書き込み可能消去可能な表面を有するシロキサン化合物ベースのコーティング、そのようなコーティングを含む製品(例えば、ホワイトボード)、硬化してそのようなコーティングを形成する材料、及びそれらを作製し使用する方法に関する。概して、本明細書のコーティングは、基板上に書き込み可能消去可能な表面を提供する。いくつかの実施形態では、提供されるコーティングは、本明細書で定義された、本質的に溶媒なし又は実質的に溶媒なしの系において一つ又は複数の材料から製造される。いくつかの実施形態では、提供されるコーティングは、周囲条件下で硬化させることによって形成する。いくつかの実施形態では、提供されるコーティングは、光、熱、及び/又はその他のタイプの放射線の存在下で、さらに速やかに及び/又はさらに完全に硬化する。
図1、及び1Aを参照すると、書き込み可能消去可能な製品10は、基板12、及び基板12上に拡がるコーティング14(例えば、硬化したコーティング)を含む。硬化したコーティング14は、書き込み可能消去可能な表面16を有する。書き込み可能消去可能な表面16が、マーキング材料を用いてマーキングされる場合には、マーキング材料を、書き込み可能消去可能表面から消去して、事実上(例えば、実質的に)視認不可能とすることが可能であり、結果として、長期間の通常使用の後でさえも、例えば、同一位置での、約10回の書き込み及び消去の後(例えば、約50回後、約100回後、約500回後、約1,000回後、約2,000回後、約3,000回後、約4,000回後、約5,000回後、約6,000回後、約7,000回後、約8,000回後、又は約9,000回後)でも、ほとんど又はまったく残像が存在しない。消去の視認性、又はその視認性の欠如は、表面上にマーキングしてマーキングを消去した後に、色変化(Delta E、ΔE)を、書き込み可能消去可能な表面上で、分光器(エックスライト(X−Rite)社から入手可能なSP−62携帯型分光器等)を用いて測定することにより決定することが可能である。色変化は、明度(L*)、赤/緑値(a*)、及び黄/青値(b*)の三変数の合成である。書き込み可能消去可能な表面16の消去可能性の性質は、ΔE値によって定義することが可能である。いくつかの実施形態では、5,000回の後(又はさらに10,000回の後)での、書き込み可能消去可能な表面16のΔEは、約50未満、例えば、約40未満、約30未満、約20未満、約10未満、約9未満、約8未満、約7未満、約6未満、約5未満、約4未満、約3未満、約2未満、又は約1未満であることが可能である。
書き込み可能消去可能な表面16を有する硬化したコーティング14は、周囲条件下で、硬化していないコーティング調製物から形成することが可能である。コーティング調製物は、概して、以下に記載の材料を含むことが可能である。いくつかの実施形態では、調製物は、一成分系及び/又は多成分系(例えば、二成分系)であるか、又はそれらを含む。いくつかの実施形態では、コーティング組成物及び/又はその部分は、光を避けて、実質的に空気の入らない容器中に密封されていれば、硬化しないであろう。一成分系は、例えば、梱包されたコーティング調製物材料から成っており、すぐに使用可能である。例えば、二成分系は、二つのコーティング材料から成り、要求があればすぐに、そして所望の場合には、これらの材料を混合して、基板上に塗布するのに先立って最終の液体コーティング調製物を得る。
シラン化合物ベースのエポキシコーティング調製物は、エポキシ樹脂を、少なくとも一つのシロキサン化合物(例えば、シリコーン)と混合し、その後、少なくとも硬化部分を加えることにより、得ることが可能である。シラン化合物ベースのエポキシ樹脂は、ポリエーテル鎖を含むことが可能であり、ポリエーテル鎖は、それらの構造中に一つ又は複数のエポキシド単位を含有する。ポリエーテルは、反復するオキシアルキレン単位:酸素基で置換されたアルキレン、例えば、エチレンオキシ(−[CH2−CH2O]−)を有する。いくつかの実施形態では、ポリエーテル鎖は、ヒドロキシル(−OH)等の、さらなる官能基を有する。エポキシ樹脂の硬化により、揮発性生成物の量をより少なくすることが可能である。
例えば、図1に記載のコーティング14を、エポキシ材料とケイ素とを含む樹脂部分から形成することが可能である。いくつかの実施形態では、ケイ素は、ポリシロキサンであるか、又はそれを含む。加えて、ケイ素は、オルガノオキシシランであるか、又はそれを含む。
R2−O−[Si(R1)2−O]n−R2
を有するものを含むが、これに限定されるものではなく、
式中、各R1は、ヒドロキシ基、並びに、6個までの炭素原子を有する、アルキル、アリール、及びアルコキシ基から成る群から選択される。各R2は、水素、並びに、6個までの炭素原子を有する、アルキル、アリール基から成る群から選択される。いくつかの実施形態では、R1及びR2は、6個未満の炭素原子を有する基を含み、これにより、ポリシロキサンの急速な加水分解が促進され、この反応は、加水分解のアルコール類似生成物の揮発性により駆動される。6個超の炭素原子を有する、R1及びR2基は、各アルコール類似体の比較的低い揮発性に起因して、ポリシロキサンの加水分解を損なう傾向がある。nを有する、メトキシ、エトキシ、及びシラノール官能性ポリシロキサンの選択された分子量は、約400〜約2000であり、これらは、本発明のコーティング及びフローリング材料を調合するのに好ましい。400未満の分子量を有するメトキシ、エトキシ、及びシラノール官能性ポリシロキサンから生成する可能性のある、コーティング及びフローリング組成物は、衝撃耐性に乏しい可能性がある。2000超の分子量を有するメトキシ、エトキシ、及びシラノール官能性ポリシロキサンから生成する、コーティング及びフローリング組成物は、20℃で約3,000〜15,000センチポアズ(cP)という所望の範囲をはずれる粘度を有し、現状の揮発性有機化合物(VOC)から要求される量を超える溶媒を添加せずに塗布するには、粘性が高すぎる。
R3−Si−(OR4)3
を有し、式中、R3は、6個までの炭素原子を含有する、アルキル及びシクロアルキル基、並びに、10個までの炭素原子を含有するアリール基から成る群から選択される。R4は独立に、6個までの炭素原子を含有する、アルキル、ヒドロキシアルキル、アルコキシアルキル、及びヒドロキシアルコキシアルキル基から成る群から選択される。いくつかの実施形態では、R4は、6個までの炭素原子を有する基を含み、これにより、オルガノオキシシランの急速な加水分解が促進され、この反応は、加水分解のアルコール類似生成物の蒸発により駆動される。6個超の炭素原子を有するR4基は、各アルコール類似体の比較的低い揮発性に起因して、オルガノオキシシランの加水分解を損なう傾向がある。
樹脂部分はその後、硬化部分と混合することが可能である。いくつかの実施形態では、硬化部分は、少なくとも一つのアミノシラン、及び随意に触媒を含んでいてもよい。いくつかの実施形態では、一つに合わせるのに先立って、第1の容器は樹脂部分を含み、その一方で第2の容器は硬化部分を含む。随意に、触媒は、樹脂部分と混合するのに先立って、硬化部分と一つに合わせて、梱包することが可能である。
いくつかの実施形態では、アミノシランは、本開示に準拠した硬化部分に使用することが可能である。例示的なアミノシランを、以下の実施例において列挙し試験した。
を有し、
式中、R11及びR10は独立に、水素、6個までの炭素原子を含有する、アルキル、ヒドロキシアルキル、アルコキシアルキル、及びヒドロキシアルコキシアルキル基から成る群から選択される。ある特定の実施形態では、R10は水素である。ある特定の実施形態では、R10は水素である。
典型的には一つ又は複数の触媒を、硬化部分に添加することが可能である。有用な触媒には、塗料業界で周知の金属乾燥剤、例えば亜鉛、マンガン、コバルト、鉄、鉛、及びスズが挙げられ、それぞれ、オクトエート(octoate)、ネオデカネート(neodecanate)、及びナフテネート(napthenate)の形態をとる。好適な触媒には、一般式、R5Sn(R6)(R7)(R8)を有する有機スズ触媒が挙げられ、11個までの炭素原子を有する、アルキル、アリール、及びアルコキシ基から成る群から選択され、R7及びR8は、R5及びR6と同一の基から、又は無機原子、例えば、ハロゲン、硫黄、若しくは酸素から成る群から選択されることが可能である。ジラウリン酸ジブチルスズ、二酢酸ジブチルスズ、オルガノチタネート、酢酸ナトリウム、及び脂肪族の二級、又は三級ポリアミン、例えば、プロピルアミン、エチルアミノエタノール、トリエタノールアミン、トリエチルアミン、及びメチルジエタノールアミンを、単独で、又は組み合わせて使用し、ポリシロキサン及びシラン化合物の加水分解重縮合を促進してもよい。
上に言及したいくつかの又はすべての調製物系は、実質的に溶媒なしのハイブリッド系中に一緒に一つに合わせてもよい。ハイブリッド系は典型的には、二つのタイプの樹脂の混合物である。ハイブリッド系は、均一媒質中のハイブリッドポリマー系、又は不均一媒質(例えば、ハイブリッド分散物)中のハイブリッドポリマー系のいずれかであることが可能である。ハイブリッド系は、二種類の異なるポリマー又は樹脂を含有することが可能であり、それらは、おそらく溶媒ベースの担体中で、共同的に相互作用して所望の特性を提供する。いくつかの実施形態では、溶媒ベースの担体中のハイブリッド材料は、一成分又は二成分のコーティング材料の一部分であることが可能である。
促進剤は、硬化工程を速める物質である。本調製物中に使用可能な例示的な促進剤には、ジアルカン酸ジブチルスズ(例えば、ジラウリン酸ジブチルスズ、ジオクタン酸ジブチルスズ)、及びオキサゾリジンが挙げられる。酸促進剤もまた、硬化工程を速める随意の薬剤である。酸促進剤には、アリール、アルキル、及びアラルキルスルホン酸;アリール、アルキル、及びアラルキルリン酸及びホスホン酸;アリール、アルキル、及びアラルキル酸ピロホスフェート;カルボン酸;スルホンイミド;鉱酸、並びにそれらの混合物が挙げられる。スルホン酸の例には、ベンゼンスルホン酸、パラ-トルエンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸が挙げられる。アリール、アルキル、及びアラルキルホスフェート及びピロホスフェートの例には、フェニル、パラ-トリル、メチルエチル、ベンジル、ジフェニル、ジ-パラ-トリル、ジ-メチル、ジ-エチル、ジベンジル、フェニル-パラ-トリル、メチル-エチル、フェニル-ベンジルホスフェート、及びピロホスフェートが挙げられる。カルボン酸の例には、クエン酸、安息香酸、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、ジカルボン酸、例えばシュウ酸、及びフッ素化した酸、例えばトリフルオロ酢酸が挙げられる。スルホンアミドの例には、ジベンゼンスルホンアミド、ジ-パラ-トルエンスルホンアミド、メチル-パラ-トルエンスルホンアミド、及びジメチルスルホンアミドが挙げられる。鉱酸の例には、リン酸、硝酸、硫酸、及び塩酸が挙げられる。いくつかの実施形態では、リン酸、クエン酸、又はそれらの組合せを酸促進剤として使用することが可能である。
例示
非イオン性フルオロ界面活性剤(Polyfox 154N)
コロイド状シリカ(日産化学(Nissan Chemical)社 IPA ST−UP)、及び
TEOS(オルトケイ酸テトラエチル)
0−マーカーは、良好に消去されることがまったくなく、実質的で永久的な汚れが残る
1−マーカーを除去するのは非常に困難であり、いく分かの永久的な残渣が残る
2−マーカーは、実質的に消去が難しいことを示しているが、永久的な汚れはほとんど又はまったく残らない
3−マーカーは、消去に中程度の労力を必要とするが、永久的な汚れは残らない
4−マーカーの消去可能性は、非常に良好で、わずかの労力を必要とするだけでマーカーは完全に消去される。
5−マーカーの消去可能性は、極めて良好であり、すべてのマーキングは、非常にわずかの労力で完全に消去される。
0−マーカーは、良好に消去されることがまったくなく、実質的で永久的な汚れが残る
1−マーカーを除去するのは非常に困難であり、いく分かの永久的な残渣が残る
2−マーカーは、実質的に消去が難しいことを示しているが、永久的な汚れはほとんど又はまったく残らない
3−マーカーは、消去に中程度の労力を必要とするが、永久的な汚れは残らない
4−マーカーの消去可能性は、非常に良好で、ほんのわずかの労力を必要とするだけでマーカーは完全に消去される。
5−マーカーの消去可能性は、極めて良好であり、すべてのマーキングは、非常にわずかの労力で完全に消去される。
本開示を様々な実施形態及び実施例に関連して記載してきた一方で、本開示がそのような実施形態又は実施例に制限されることを意図するものではない。むしろ、本開示は、様々な代替、修正、及び等価物を包含し、それらは、当業者によって容易に理解されるであろう。従って、本記載、方法、及び図は、構成要素の記載された順番に制限されるという旨の言及がない限り、そのように解釈されるべきではない。
Claims (13)
- 樹脂部分が、エポキシ、ポリシロキサン、及びオルガノオキシシランを含み;
硬化部分が、一つ又は複数のアミノシランを含み;
前記樹脂部分及び硬化部分は、一つに合わせると硬化して、乾燥消去の性質の少なくとも一つを示す表面を形成するように、設計及び選択される塗料組成物。 - 前記硬化部分がさらに乳白剤又は色素を含む、請求項1に記載の塗料組成物。
- 前記硬化部分がさらに触媒を含む、請求項1に記載の塗料組成物。
- 前記アミノシランが、2−アミノエチル−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、n−ブチル−3アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、2−アミノエチル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、又はそれらのいずれかの組合せから選択される、請求項1〜3のいずれか一項に記載の塗料組成物。
- 前記塗料組成物が、約2〜約5の範囲のアミン対エポキシ当量を有する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の塗料組成物。
- 前記乾燥消去の性質が、約7,500nm未満の平均表面粗さ(Ra);約10,000nm未満の最大表面粗さ(Rm);70超の60度光沢度;約150度未満の接触角;約45パーセント未満の多孔性;約10パーセントと約100パーセントの間の破断点伸び;約3超のスオード(Sward)硬度;約150mg/1,000回未満のテーバー(Taber)摩耗値;約4ミルと約24ミルの間のたわみ抵抗、及びそれらの組合せからなる群から選択される、請求項1〜5のいずれか一項に記載の塗料組成物。
- 表面コーティングが、着色剤及び溶媒を含むマーキング材料を用いてその表面上に表記がなされ、前記溶媒が、水、アルコール、アルコキシアルコール、ケトン、ケトンアルコール、エステル、アセテート、ミネラルスピリット、又はそれらの混合物の一つ又は複数を含んでいる場合に、マーキング材料を、書き込み消去可能な材料の表面から消去して、同一位置における100回超の書き込み消去に対して、実質的に視認不可能とし得ることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一項に記載の塗料組成物。
- 前記表面コーティングが、少なくとも約4の吸収時間を特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載の塗料組成物。
- 前記塗料組成物が、140g/L未満の揮発性有機化合物(VOC)を有する、請求項1〜8のいずれか一項に記載の塗料組成物。
- 前記塗料組成物が、100g/L未満のVOCを有する、請求項1〜9のいずれか一項に記載の塗料組成物。
- 前記樹脂部分が第1の容器に、且つ、前記硬化部分が第2の容器に入っている、請求項1〜10のいずれか一項に記載の塗料組成物。
- 基板上に拡がる硬化可能な組成物を含む乾燥消去製品であって:
前記硬化可能な組成物は、
エポキシ、ポリシロキサン、及びオルガノオキシシランを含む樹脂部分;と、
一つ又は複数のアミノシランを含む硬化部分との組み合わせを含み、
前記硬化可能な組成物は、周囲条件下で硬化して、乾燥消去の性質の少なくとも一つを特徴とする表面コーティングを形成することを特徴とする、製品。 - 乾燥消去製品を形成する方法であって、前記方法は:
ある組成の塗料組成物を基板に塗布して、硬化して表面を与えるコーティングを形成することを含み、前記塗料組成物は、
エポキシ、ポリシロキサン、及びオルガノオキシシランを含む樹脂部分;及び
一つ又は複数のアミノシランを含む硬化部分;
を含み、前記樹脂部分と硬化部分は、一つに合わせると硬化して、乾燥消去の性質の少なくとも一つを示す表面コーティングを形成するように、設計及び選択される、方法。
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