JP2015531795A - 亜鉛（ｉｉ）アミジン錯体を含む水性樹脂性分散体およびその製造方法 - Google Patents

亜鉛（ｉｉ）アミジン錯体を含む水性樹脂性分散体およびその製造方法 Download PDF

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Abstract

本明細書において、安定な水性樹脂性分散体および亜鉛（ＩＩ）アミジン錯体を含むかかる分散体を形成する方法が開示される。特定の観点において、本発明は水性樹脂性分散体を作製する方法に関する。この方法は、第１の水性樹脂性分散体を第２の水性樹脂性分散体と合わせることを含む。第１の水性樹脂性分散体は（ｉ）活性水素含有カチオン塩基含有ポリマー；および（ｉｉ）亜鉛（ＩＩ）アミジン錯体を含むものである。第２の水性樹脂性分散体は：（ｉ）活性水素含有カチオン塩基含有ポリマー；および（ｉｉ）少なくとも一部がブロックされたポリイソシアネートを含むものである。

Description

分野
本発明は、水性樹脂性分散体、かかる分散体を作製する方法、関連する塗料組成物および被覆基材に関する。
背景情報
塗料塗布法としての電着は、印加電位の影響下での伝導性基材上への膜形成組成物の堆積を伴う。電着は、非電気泳動型塗装法と比べてより高いペイント利用率、ずば抜けた耐食性、および低環境汚染がもたらされるため、塗装業界において普及してきている。カチオン電着およびアニオン電着の両方が商業的に使用されており、カチオン電着の方が、高い腐食防御レベルが所望される用途において、より広まっている。
電着性カチオン系組成物は、多くの場合、（ｉ）活性水素、カチオン塩基含有膜形成樹脂、および（ｉｉ）少なくとも一部がブロックされたイソシアネート架橋剤を含む水性樹脂性分散体を含むものである。また、かかる組成物には、多くの場合、樹脂と架橋剤、とりわけ有機スズ化合物などとの反応のための触媒が含まれる。つい最近、代替触媒、例えば、亜鉛（ＩＩ）アミジン錯体が紹介された。かかる触媒では、比較的低温でより良好な硬化速度がもたらされると考えられており（低温硬化は、例えばエネルギーコストの削減に望ましいものであり得る）、例えば有機スズ化合物よりも毒性が低く、環境に望ましくないことが少ないものであり得る。
しかしながら、亜鉛（ＩＩ）アミジン錯体を触媒として低温硬化組成物に使用することの欠点の１つは、かかる触媒を、活性水素、カチオン塩基含有膜形成樹脂および少なくとも一部がブロックされたイソシアネート（これは低温でブロック解除される）との組合せで含む安定な水性分散体を得ることができないことであった。その結果、「低温硬化」用途におけるかかる触媒の使用は困難であった。しかしながら、本発明により、かかる用途におけるかかる触媒を使用する方法が提供される。
発明の概要
特定の観点において、本発明は水性樹脂性分散体を作製する方法に関する。この方法は、第１の水性樹脂性分散体を第２の水性樹脂性分散体と合わせることを含む。第１の水性樹脂性分散体は（ｉ）活性水素含有カチオン塩基含有ポリマー；および（ｉｉ）亜鉛（ＩＩ）アミジン錯体を含むものである。第２の水性樹脂性分散体は：（ｉ）活性水素含有カチオン塩基含有ポリマー；および（ｉｉ）少なくとも一部がブロックされたポリイソシアネートを含むものである。
他の観点において、本発明は、安定な分散体であり、かつ：（ａ）活性水素含有カチオン塩基含有ポリマー；（ｂ）亜鉛（ＩＩ）アミジン錯体；および（ｃ）３２０°Ｆまたは３２０°Ｆ未満の温度で硬化する水性樹脂性分散体が得られるように選択された少なくとも一部がブロックされたポリイソシアネートを含むものである水性樹脂性分散体に関する。
また、本発明は、水性樹脂性分散体を基材上に電気泳動により堆積して硬化させる方法、ならびにそれにより形成される被覆基材に関する。
詳細説明
以下の詳細説明の目的上、本発明では、そうでないことを明示している場合を除き、種々の択一的なバリエーションおよび工程シーケンスが想定され得ると理解されるべきである。さらに、任意の作業実施例以外、またはそうでないことを記載している場合以外、例えば、本明細書および特許請求の範囲で用いている成分の量を示す数値はすべて、すべての場合において用語「約」によって修飾されていると理解されるべきである。したがって、そうでないことを記載していない限り、以下の明細書および添付の特許請求の範囲に示された数値パラメータは、本発明により得られる所望の特性に応じて異なり得る近似値である。少なくとも、均等論の適用を特許請求の範囲の範囲に限定する試みとしてではなく、各数値パラメータは少なくとも、報告した有効数字の数値に鑑みて通常の丸め手法を適用することにより解釈されるべきである。
本発明の広い範囲を示す数値範囲およびパラメータが近似値であるとはいえ、具体的な実施例に示した数値は可能な限り厳密に報告している。しかしながら、数値はいずれも、それぞれの試験測定値にみられる標準偏差に必然的に由来する一定の誤差を内在的に含んでいる。
また、本明細書に記載の数値範囲にはいずれも、該範囲に包含されるあらゆる下位範囲が含まれることを意図していることを理解されるべきである。例えば、「１〜１０」の範囲には、記載の最小値１〜記載の最大値１０の間（両端を含む）の、すなわち、１に等しいかもしくは１より大きい最小値および１０に等しいかもしくは１０より小さい最大値を有するあらゆる下位範囲が含まれることを意図する。
本出願において、そうでないことを特別に記載していない限り、単数形の使用は複数形を包含しており、複数形は単数形を包含している。また、本出願において、「または（もしくは）」の使用は、そうでないことを特別に記載していない限り、特定の場合で「および／または（もしくは）」が明示的に使用され得る場合であっても「および／または（もしくは）」を意味している。
記載のように、本発明の特定の実施形態は水性樹脂性分散体を作製する方法に関する。この方法は、第１の水性樹脂性分散体を第２の水性樹脂性分散体と合わせることを含む。本明細書で用いる場合、用語「水性樹脂性分散体」は、ポリマーが分散相であり、分散媒（水が挙げられる）が連続相である二相の透明、半透明または不透明な樹脂性の系をいう。本発明において、このような水性樹脂性分散体は電着性水性樹脂性分散体である。本明細書で用いる場合、「電着性水性樹脂性分散体」は、電着性塗料組成物、すなわち、印加電位の影響下で伝導性基材上に堆積され得る塗料組成物における使用に適した水性分散体をいう。特定の実施形態では、本明細書に記載の水性樹脂性分散体は安定な分散体である。本明細書で用いる場合、用語「安定な分散体」は、２５℃の温度で少なくとも６０日間維持したときゲル化、凝集もしくは沈殿しないか、またはいくらか沈殿が生じた場合、撹拌すると沈殿物が再分散され得る分散体をいう。
認識されるように、水の他に、分散媒には特定の実施形態ではいくらかの有機共溶剤が含有され得る。特定の実施形態では、有機共溶剤は少なくとも一部水に可溶性のものである。かかる溶剤の例としては、酸素化有機溶剤、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコールおよびジプロピレングリコールのモノアルキルエーテルであって、アルキル基内に１〜１０個の炭素原子を含むもの、例えば、これらのグリコールのモノエチルエーテルおよびモノブチルエーテルが挙げられる。他の少なくとも一部水混和性の溶剤の例としては、アルコール、例えば、エタノール、イソプロパノール、ブタノールおよびジアセトンアルコールが挙げられる。使用する場合、有機共溶剤は、特定の実施形態では、分散媒の総重量に対して１０重量パーセント未満、例えば５重量パーセント未満の量で使用される。
記載のように、本発明の方法において、第１の水性樹脂性分散体は（ｉ）活性水素含有カチオン塩基含有ポリマー；および（ｉｉ）亜鉛（ＩＩ）アミジン錯体を含むものである。
本明細書で用いる場合、用語「活性水素含有カチオン塩基含有ポリマー」は、活性水素官能基と、正電荷を付与する少なくとも一部中和されたカチオン基、例えば、スルホニウム基およびアミン基とを含むポリマーをいう。本明細書で用いる場合、用語「ポリマー」は、限定されないが、オリゴマーおよびホモポリマーとコポリマーの両方を包含している。本明細書で用いる場合、用語「活性水素官能基」は、ツェレウィチノフ（Ｚｅｒｅｗｉｔｎｏｆｆ）試験（ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＴＨＥ ＡＭＥＲＩＣＡＮ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＳＯＣＩＥＴＹ，第４９巻，３１８１頁（１９２７）に記載）によって測定したとき、イソシアネートと反応性である基をいい、例えば、ヒドロキシル基、第１級または第２級アミン基およびチオール基が挙げられる。特定の実施形態では、活性水素官能基はヒドロキシル基、第１級アミン基および／または第２級アミン基である。
本発明における活性水素含有カチオン塩基含有ポリマーとしての使用に適したポリマーの例としては限定されないが、とりわけ、アルキドポリマー、アクリル系、ポリエポキシド、ポリアミド、ポリウレタン、ポリ尿素、ポリエーテル、およびポリエステルが挙げられる。特定の実施形態では、かかるポリマーはアミンおよび／またはヒドロキシル基を含むものである。
好適な活性水素含有カチオン塩基含有ポリマーのより具体的な例としては、ポリエポキシド−アミン付加物、例えば、ポリフェノール（ビスフェノールＡなど）のポリグリシジルエーテルと第１級および／または第２級アミンとの付加物、例えば、米国特許第４，０３１，０５０号の第３欄、２７行目〜第５欄、５０行目、米国特許第４，４５２，９６３号の第５欄、５８行目〜第６欄、６６行目、および米国特許第６，０１７，４３２号の第２欄、６６行目〜第６欄、２６行目（これらの箇所は引用により本明細書に組み込まれる）に記載のものが挙げられる。特定の実施形態では、該ポリエポキシドと反応するアミンの一部分が、米国特許第４，１０４，１４７号の第６欄、２３行目〜第７欄、２３行目（記載した箇所は引用により本明細書に組み込まれる）に記載のようなポリアミンのケチミンである。また、非ゲル化ポリエポキシド−ポリオキシアルキレンポリアミン樹脂、例えば、米国特許第４，４３２，８５０号の第２欄、６０行目〜第５欄、５８行目（記載した箇所は引用により本明細書に組み込まれる）に記載のものも好適である。また、カチオンアクリル樹脂、例えば、米国特許第３，４５５，８０６号の第２欄、１８行目〜第３欄、６１行目および同第３，９２８，１５７号の第２欄、２９行目〜第３欄、２１行目（両者のこれらの箇所は引用により本明細書に組み込まれる）に記載のものも使用され得る。
アミン塩基含有樹脂の他に、第４級アンモニウム塩基含有樹脂もまた、本発明におけるカチオン塩基含有ポリマーとして使用され得る。このような樹脂の例は、有機ポリエポキシドを第３級アミン酸塩と反応させることにより形成されるものである。かかる樹脂は、米国特許第３，９６２，１６５号の第２欄、３行目〜第１１欄、７行目；同第３，９７５，３４６号の第１欄、６２行目〜第１７欄、２５行目および同第４，００１，１５６号の第１欄、３７行目〜第１６欄、７行目（これらの箇所は引用により本明細書に組み込まれる）に記載されている。他の好適なカチオン樹脂の例としては、三元スルホニウム塩基含有樹脂、例えば、米国特許第３，７９３，２７８号の第１欄、３２行目〜第５欄、２０行目（この箇所は引用により本明細書に組み込まれる）に記載のものが挙げられる。また、エステル交換機構によって硬化するカチオン樹脂、例えば、欧州特許出願公開番号１２４６３Ｂ１の第２頁、１行目〜第６頁、２５行目（この箇所は引用により本明細書に組み込まれる）に記載のものも使用され得る。
他の好適なカチオン塩基含有樹脂としては、光分解耐性の電着性塗料組成物を形成し得るものが挙げられる。かかるポリマーとしては、ペンダントおよび／または末端アミノ基に由来するカチオンアミン塩基を含むポリマーが挙げられ、これは、米国特許出願公開公報第２００３／００５４１９３Ａ１号の［００６４］〜［００８８］（この箇所は引用により本明細書に組み込まれる）に開示されている。また、１つより多くの芳香族基に結合している脂肪族炭素原子を本質的に含有していない多価フェノールのポリグリシジルエーテルに由来する活性水素含有カチオン塩基含有樹脂も好適であり、これは、米国特許出願公開公報ＵＳ２００３／００５４１９３Ａ１の［００９６］〜［０１２３］（この箇所は引用により本明細書に組み込まれる）に記載されている。
特定の実施形態では、活性水素含有カチオン塩基含有ポリマーは第１の水性樹脂性分散体中に、第１の水性樹脂性分散体の全固形分重量に対して５０〜９９重量パーセント、例えば７０〜９５重量パーセントの量で存在する。
先に記載のように、第１の水性樹脂性分散体はまた、亜鉛（ＩＩ）アミジン錯体も含んでいる。特定の実施形態では、亜鉛（ＩＩ）アミジン錯体はアミジン配位子およびカルボキシレート配位子を含むものである。より具体的には、特定の実施形態では、亜鉛（ＩＩ）アミジン錯体は米国特許第７，４８５，７２９号の第７欄、４３行目〜第８欄、５１行目および第１０欄、１１行目〜第１２欄、６１行目（記載した箇所は引用により本明細書に組み込まれる）に記載のものである。認識されるように、前述の特許には、式Ｚｎ（Ａ）２（Ｃ）２（式中、Ａはアミジンを表し、Ｃはカルボキシレートを表す）を有する化合物が記載されている。より具体的には、Ａは、式（１）または（２）：
Figure 2015531795
で表され得るものであり、式中、Ｒ１〜Ｒ８は、例えば、米国特許第７，４８５，７２９号の第１０欄、３７行目〜第１１欄、３１行目に記載されているものであり；Ｃは、４５〜４６５の当量を有する脂肪族、芳香族または高分子カルボキシレートである。
かかる亜鉛（ＩＩ）アミジン錯体は、Ｋｉｎｇ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ（Ｎｏｒｗａｌｋ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｃｕｔ）から製品コードＫ−ＫＡＴ（登録商標）ＸＫ６２０で市販されている。
特定の実施形態では、亜鉛（ＩＩ）アミジン錯体は、第１の水性樹脂性分散体中に、第１の水性樹脂性分散体の全固形分重量に対して１〜４０重量パーセント、例えば１０〜３０重量パーセントの量で存在する。
認識されるように、第１の水性樹脂性分散体に、任意のさまざまな任意選択の成分、例えば、着色剤（例えば、二酸化チタン、カーボンブラック）、酸化防止剤、殺生物剤、消泡剤、界面活性剤、湿潤剤、分散助剤、クレイ、ヒンダードアミン光安定剤、ＵＶ光吸収剤および安定剤、またはその組合せを含めてもよい。
しかしながら、特定の実施形態では、第１の水性樹脂性分散体は、いずれの架橋剤も、例えば、少なくとも一部がブロックされたポリイソシアネート（後述する任意の少なくとも一部がブロックされたポリイソシアネートなど）を実質的に、または一部の場合では完全に含有していないものである。この段落で用いている場合、水性樹脂性分散体がある特定の物質を「実質的に含有していない」と記載している場合は、言及された物質（少なくとも一部がブロックされたポリイソシアネートなど）が水性樹脂性分散体中に、該水性樹脂性分散体を不安定にするのに充分な量で存在していない；換言すると、該水性樹脂性分散体が先に定義した「安定な分散体」のままであることを意味する。この段落で用いている場合、水性樹脂性分散体がある特定の物質（少なくとも一部がブロックされたポリイソシアネートなど）を「完全に含有していない」と記載している場合は、該物質が水性樹脂性分散体中に全く存在していないことを意味する。
さらに、特定の実施形態では、第１の水性樹脂性分散体は、環境にやさしくないスズ含有金属触媒（例えば、とりわけ、ジブチルスズジラウレート、ジブチルスズジオキシド（ｄｉｏｘｄｅ）、ジブチルスズジネオデカノエート、ジブチルスズジアセテート、ジオクチルスズジオレエート）を実質的に、または一部の場合では完全に含有していないものである。この段落で用いている場合、水性樹脂性分散体がスズ含有金属触媒を「実質的に含有していない」と記載している場合は、かかる物質が水性樹脂性分散体中に、塗料組成物を形成したとき、該物質が塗料組成物中に樹脂固形分の総重量に対して０．１重量パーセント未満の量で存在するような量で存在していることを意味する。
本明細書の実施例に該第１の水性分散体の好適な作製方法を例示している。特定の実施形態では、活性水素含有カチオン塩基含有ポリマーを、亜鉛（ＩＩ）アミジン錯体との混合物にする前に形成するが、特定の実施形態では、活性水素含有ポリマーを亜鉛（ＩＩ）アミジン錯体と混合した後、該ポリマー材料を先のカチオン塩基と反応させてカチオン塩基含有ポリマーを形成する。これらの実施形態のいずれにおいても、次いで、混合物に水が添加され得る。特定の実施形態では、亜鉛（ＩＩ）アミジン錯体をまず、ポリマーとの混合物にする前に水または水と酸の混合物と混合する。この目的のための例示的な酸としては、限定されないが、乳酸、酢酸、ギ酸および／またはスルファミン酸が挙げられる。
先に記載のように、本発明の方法において、第１の水性分散体を第２の水性分散体と合わせる。さらに、本発明の方法において、第２の水性分散体は（ｉ）活性水素含有カチオン塩基含有ポリマー；および（ｉｉ）少なくとも一部がブロックされたポリイソシアネートを含むものである。
該第２の水性分散体中に存在する活性水素含有カチオン塩基含有ポリマーは、該第１の水性分散体に関して上記した任意のポリマーを含むものであり得る。一部の実施形態では、該第１の水性分散体と該第２の水性分散体は、同じ活性水素含有カチオン塩基含有ポリマーを含むものである。一部の実施形態では、該第１の水性分散体と該第２の水性分散体は、互いに異なる活性水素含有カチオン塩基含有ポリマーを含むものである。例えば、一部の実施形態では、第１の水性樹脂性分散体が上記のような非ゲル化ポリエポキシド−ポリオキシアルキレンポリアミン樹脂を含むものであり、第２の水性樹脂性分散体がポリエポキシド−アミン付加物を含むものであり、該ポリエポキシドと反応するアミンの一部分が上記のようなポリアミンのケチミンである。
特定の実施形態では、活性水素含有カチオン塩基含有ポリマーは、第２の水性樹脂性分散体中に、第２の水性樹脂性分散体の全固形分重量に対して５０〜９０重量パーセント、例えば６０〜８０重量パーセントの量で存在する。
活性水素含有カチオン塩基含有ポリマーに加えて、該第２の水性分散体はまた、少なくとも一部がブロックされたポリイソシアネートも含んでいる。本明細書で用いる場合、用語「少なくとも一部がブロックされたポリイソシアネート」は、少なくとも一部のイソシアナト基が化合物と反応しており、そのため、生じたキャップイソシアネート部分が室温ではヒドロキシルまたはアミン基に対して安定であるが、高温、通常、２００°Ｆ（９３℃）または２００°Ｆ（９３℃）より上ではヒドロキシルまたはアミン基と反応性であるポリイソシアネートを意味する。「一部がブロックされたポリイソシアネート」は、平均約１つの遊離反応性イソシアネート基を含むものであり、一方、「完全にブロックされたポリイソシアネート」は遊離反応性イソシアネート基を含まないものである。
より具体的には、本発明の特定の実施形態において、該第２の水性分散体は、第１の水性樹脂性分散体と合わせると、３２０°Ｆ（１６０℃）または３２０°Ｆ（１６０℃）未満、例えば、２５０°Ｆ（１２１℃）〜３２０°Ｆ（１６０℃）、２７５°Ｆ（１３５℃）〜３２０°Ｆ（１６０℃）、または一部の場合では、２７５°Ｆ（１３５℃）〜３００°Ｆ（１４９℃）の温度で硬化する水性樹脂性分散体が得られるように選択された少なくとも一部がブロックされたポリイソシアネートを含むものである。一部の実施形態では、少なくとも一部がブロックされたポリイソシアネートは、得られた塗料組成物の優れた硬化が２７５°Ｆ（１２１℃）で行なわれ得るような温度でブロック解除される。本明細書で用いる場合、用語「硬化する」とは、塗料の架橋性成分の少なくとも一部が架橋されるプロセスをいう。特定の実施形態では、架橋性成分の架橋密度（すなわち、架橋度）は完全な架橋の５％〜１００％、例えば３５％〜８５％、または一部の場合では５０％〜８５％の範囲である。当業者には、架橋の存在および架橋度、すなわち架橋密度がさまざまな方法によって、例えば、Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ ＭＫ ＨＩ ＤＭＴＡ分析装置を用いた動的機械熱分析（ｄｙｎａｍｉｃ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｔｈｅｒｍａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ）（ＤＭＴＡ）（窒素下で実施される）によって測定され得ることが理解される。
本発明における使用に適した少なくとも一部がブロックされたポリイソシアネートの調製に使用され得るポリイソシアネートとしては、脂肪族および芳香族のポリイソシアネートが挙げられる。脂肪族ポリイソシアネートの代表例は（ｉ）アルキレンイソシアネート、例えば、トリメチレン、テトラメチレン、ペンタメチレン、ヘキサメチレン、１，２−プロピレン、１，２−ブチレン、２，３−ブチレン、１，３−ブチレン、エチリデンおよびブチリデンジイソシアネート、ならびに（ｉｉ）シクロアルキレンイソシアネート、例えば、１，３−シクロペンタン、１，４−シクロヘキサン、１，２−シクロヘキサンジイソシアネートおよびイソホロンジイソシアネートである。好適な芳香族ポリイソシアネートの代表例は（ｉ）アリーレンイソシアネート、例えば、ｍ−フェニレン、ｐ−フェニレン、４，４’−ジフェニル、１，５−ナフタレンおよび１，４−ナフタレンジイソシアネート、ならびに（ｉｉ）アルカリーレンイソシアネート、例えば、４，４’−ジフェニレンメタン、２，４−もしくは２，６−トリレンまたはその混合物、４，４’−トルイジン、および１，４−キシリレンジイソシアネートである。また、トリイソシアネート、例えば、トリフェニルメタン−４，４’，４”−トリイソシアネート、１，３，５−トリイソシアナトベンゼンおよび２，４，６−トリイソシアナトトルエン、テトライソシアネート、例えば、４，４’−ジフェニルジメチルメタン−２，２’，５，５’−テトライソシアネート、ならびに重合型ポリイソシアネート、例えば、トリレンジイソシアネート二量体および三量体なども使用され得る。
特定の実施形態では、本発明の方法の該第２の水性分散体中に存在する少なくとも一部がブロックされたポリイソシアネートは、構造（３）：
Figure 2015531795
（式中、ＲはＨ、アルキル、アルケニルまたはアリール基であり、ＸはＨ、アルキル、アルケニル、アリール基または−Ｎ（Ｒ１）（Ｒ２）であり、ここで、Ｒ１およびＲ２は各々、独立してＨ、アルキル、アルケニルまたはアリール基である）
の部分を有するウレタン含有物質を含むものである。
かかるウレタン含有物質およびその作製方法は、米国特許第４，４５２，９６３号の第１欄、４７行目〜第５欄、１３行目（記載した箇所は引用により本明細書に組み込まれる）に記載されている。特定の実施形態では、かかるウレタン含有物質は、イソシアネートを構造（４）：
Figure 2015531795
（式中、ＲはＨまたはヒドロカルビルもしくは置換ヒドロカルビル基、飽和または不飽和ヒドロカルビル基、例えば、アルキル、アルケニルまたはアリール基であり得、ＸはＨまたはヒドロカルビルもしくは置換ヒドロカルビル基、飽和または不飽和ヒドロカルビル基、例えば、アルキル、アルケニルまたはアリール基であり得る）
の化合物と反応させることにより調製される。
本発明における使用に適した他の少なくとも一部がブロックされたポリイソシアネート（ｐｏｌｙｓｉｃｙａｎａｔｅ）としては：（ｉ）構造（５）：
Figure 2015531795
（式中、ｎは１〜１０の数であり；ｍは１〜１０の数であり；ＲはＨまたはアルキルもしくはアリール基または置換アルキルもしくはアリール基（１〜３０個の炭素原子を有する）である）
を有する物質で少なくとも一部がブロックされたポリイソシアネート、これは米国特許第６，０１７，４３２号の第２欄、４３〜６４行目および第６欄、３３行目〜第８欄、３８行目（記載した箇所は引用により本明細書に組み込まれる）に記載されている；（ｉｉ）ケトオキシム−ブロックポリイソシアネート、これは米国特許第３，６９４，３８９号の第２欄、２４行目〜第６欄、２９行目（記載した箇所は引用により本明細書に組み込まれる）に記載されている；ならびに（ｉｉｉ）３，５−ジメチルピラゾールブロックポリイソシアネート、例えば、Ｂａｘｅｎｄｅｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｌｔｄ．（Ｌａｎｃａｓｈｉｒｅ，Ｅｎｇｌａｎｄ）から市販されているものが挙げられる。
特定の実施形態では、少なくとも一部がブロックされたポリイソシアネートは、第２の水性樹脂性分散体中に、第２の水性樹脂性分散体の全固形分重量に対して１０〜５０重量パーセント、例えば３０〜４５重量パーセントの量で存在する。
認識されるように、第２の水性樹脂性分散体に、所望により、任意のさまざまな任意選択の成分、例えば、着色剤（例えば、二酸化チタン、カーボンブラック）、酸化防止剤、殺生物剤、消泡剤、界面活性剤、湿潤剤、分散助剤、クレイ、ヒンダードアミン光安定剤、ＵＶ光吸収剤および安定剤、またはその組合せを含めてもよい。
本明細書の実施例に該第２の水性分散体の好適な作製方法を例示している。
本発明の方法では、第１の水性分散体を第２の水性分散体と合わせる。かかる合わせることは、任意の適当な容器、例えば限定されないが電着浴中にて適当な撹拌下で行なわれ得る。さらに、認識されるように、第１の水性樹脂性分散体および第２の水性樹脂性分散体に加えて、他の塗料組成物成分、例えば、樹脂性物質中に分散させた顔料を含む顔料分散体（多くの場合、顔料磨砕ビヒクルと称される）などを合わせてもよい。分散体の顔料の含有量は、通常、対樹脂顔料重量比で表示される。本発明の実施において、顔料を使用する場合、対樹脂顔料重量比は場合によっては０．０３〜０．３５の範囲内である。上記の他の添加剤は、通常、組成物中、樹脂固形分の総重量に対して０．０１〜３重量パーセントの量である。
本発明の方法に従って作製される組成物の樹脂固形分含有量は、その具体的な最終用途に依存し、多くの場合、重要でない。少なくとも１重量パーセント、例えば、５〜４０重量パーセントまたは５〜２０重量パーセントの樹脂固形分を含む組成物が一般的である。樹脂固形分により組成物の不揮発性有機分含有量、すなわち、１１０℃まで１５分間加熱したとき揮発しない有機物質を意図し、有機溶剤は除外され得る。
驚くべきことに、本発明の方法により、得られる分散体の特性の改善がもたらされることが見出された。より具体的には、驚くべきことに、亜鉛（ＩＩ）アミジン錯体を、活性水素含有カチオン塩基含有ポリマーと低温でブロック解除される少なくとも一部がブロックされたポリイソシアネート（上記のものなど）とを含む水性樹脂性分散体に直接添加すると、安定な分散体でない分散体がもたらされることが見出された。他方、塗料組成物を本明細書に開示した方法に従って調製すると、安定な水性樹脂性分散体が作製される。
その結果、本発明はまた、安定な分散体であり、かつ：（ａ）活性水素含有カチオン塩基含有ポリマー；（ｂ）亜鉛（ＩＩ）アミジン錯体；および（ｃ）３２０°Ｆ（１６０℃）または３２０°Ｆ（１６０℃）未満の温度で硬化する水性樹脂性分散体が得られるように選択された少なくとも一部がブロックされたポリイソシアネートを含むものである水性樹脂性分散体に関する。
特定の実施形態では、本発明の方法によって作製される塗料組成物を導電性基材上で、該組成物を導電性アノードおよび導電性カソードと接触させて配置することにより堆積させ、塗装対象表面はカソードである。該組成物との接触後、塗料組成物の付着性の膜がカソード上に堆積され、充分な電圧が電極間に印加される。電着を行なう条件は、一般に、他の型の塗料の電着に使用されるものと同様である。印加する電圧は種々であり得、例えば、１ボルトという低いものから数千ボルトという高いものまでであり得るが、多くの場合、５０〜５００ボルトである。電流密度は、多くの場合、０．５アンペア〜１５アンペア／平方フィートであり、電着中に低下する傾向にあり、これは絶縁膜の形成を示す。
電着性塗料組成物が導電性基材上の少なくとも一部分に電着したら、被覆基材を、該基材上の電着塗膜が硬化するのに充分な温度まで充分な時間加熱する。特定の実施形態では、被覆基材を２５０°Ｆ〜３６０°Ｆ（１２１．１℃〜１８０℃）、例えば２５０°Ｆ〜３００°Ｆ（１３５℃〜１４９℃）の範囲の温度まで加熱する。硬化時間は硬化温度ならびに他の可変量、例えば、電着塗膜の膜厚に依存性であり得る。本発明の目的上、必要なことは、該時間は、基材上で塗料の硬化が行なわれるのに充分なものであるということだけである。例えば、硬化時間は１０分間〜６０分間、例えば２０〜４０分間の範囲であり得る。
特定の実施形態では、被覆基材を３００°Ｆ（１４９℃）または３００°Ｆ（１４９℃）未満の温度まで、基材上で電着塗膜の硬化が行なわれるのに充分な時間加熱する。得られる硬化塗膜の厚さは、多くの場合、１５〜５０ミクロンの範囲である。
また、本発明の方法によって作製される塗料組成物を、所望により、基材に非電気泳動型塗料塗布手法、例えば、フロー、浸漬、吹付けおよびロール式塗料塗布を用いて塗布してもよい。電着および非電気泳動型塗料塗布では、塗料組成物はさまざまな導電性基材、特に金属、例えば、スチール、アルミニウム、銅、マグネシウムなどに塗布され得るが、メタライジングしたプラスチックおよび伝導性炭素コート材料などにも塗布され得る。非電気泳動型塗料塗布では、組成物は非金属性基材、例えば、ガラス、木材およびプラスチックに塗布され得る。さらに、一部の実施形態では、基材は、車両の一部分、例えば、車両の車体（例えば、限定されないが、ドア、車体パネル、トランクのデッキリッド、ルーフパネル、フードおよび／またはルーフ）および／または車両のフレームを構成するものであってもよい。本明細書で用いる場合、「車両」またはその語尾変化形には、限定されないが、民間、商用および軍用地用の車両、例えば、自動車、オートバイおよびトラックが包含される。また、一部の実施形態では、基材を前処理液で、例えば、米国特許第４，７９３，８６７号および同第５，５８８，９８９号に記載のリン酸亜鉛液または米国特許出願第１１／６１０，０７３号および同第１１／８３３，５２５号に記載のものなどのジルコニウム含有液で前処理してもよいことも理解される。
したがって、特定の実施形態では、本発明はまた、導電性基材を塗装する方法に関する。特定の実施形態では、かかる方法は（ａ）基材上に本発明の水性樹脂性分散体を電気泳動により堆積させることおよび（ｂ）被覆基材を、基材上で電着塗膜が硬化するのに充分な温度まで充分な時間加熱することを含む。特定の実施形態では、かかる方法は、（ａ）基材上に本発明の水性樹脂性分散体を電気泳動により堆積させ、該基材上の少なくとも一部分に電着塗膜を形成すること、（ｂ）被覆基材を、基材上で電着塗膜が硬化するのに充分な温度まで充分な時間加熱すること、（ｃ）硬化した電着塗膜に１種類以上の顔料含有塗料組成物および／または１種類以上の無顔料塗料組成物を塗布し、硬化した該電着塗膜上の少なくとも一部分に上塗りを形成すること、ならびに（ｄ）工程（ｃ）の被覆基材を該上塗りが硬化するのに充分な温度まで充分な時間加熱することを含む。
以下の実施例は本発明の実例を示したものであるが、本発明をその詳細事項に限定するものとみなされるべきでない。特に記載のない限り、以下の実施例において、ならびに本明細書全体を通して、部およびパーセンテージはすべて重量基準である。
実施例１：ブロックされたポリイソシアネートの調製
Figure 2015531795
反応器に材料１と２を仕込み、３２℃まで加熱した。次いで材料３を３回に分けてこの反応器に３２℃で添加した。この時点で、反応に発熱が生じた。このバッチを６５℃で１時間保持し、その時点で、このバッチを６０℃まで冷却し、材料４を添加した。この反応器内に通じるラインを材料５ですすぎ洗浄した。次に、材料６をこの反応器に４５分間にわたって添加し、このとき反応に発熱が生じた。発熱を１００℃より下に維持した。次に、この反応器内に通じるラインを材料７ですすぎ洗浄した。次いで材料８を反応器に添加し、このバッチを９０℃で２時間保持した。次いで材料９と１０をこの反応器内に仕込み、組成物を３０分間保持し、その時点で、材料１１をこの反応器に添加し、組成物を４５分間保持し、内部でジブチルグリコールアミド橋かけ剤を形成させた。
実施例２：活性水素含有カチオン塩基含有ポリマーとブロックされたイソシアネートを含む水性樹脂性分散体の調製
Figure 2015531795
反応器に材料１、２、３および４を仕込み、１３０℃まで加熱し、その時点で、反応に発熱がみられた。次いで反応器内部の温度を１６０℃に調整し、組成物を１時間保持した。次いで材料５と６をこの反応器に添加し、この反応器を１０５℃まで冷却し、その時点で、材料７と８を添加した。次いで反応器内部の温度を１２０℃に調整し、２時間保持した。この時点で、材料９と１０を添加し、この反応器を９５℃で２０分間保持した。次いで反応器の内容物を、材料１１と１２を入れた別の容器に注入した。この新たな容器を１時間保持し、材料１３を添加した。溶剤をこの新たな反応器の内容物から真空除去し、３６．７％固形分の固形分含有量を有するカチオン樹脂を形成した。得られた分散体は単相物質であり、経時的に（６０日間超）沈降は示されなかった。
実施例３：活性水素含有カチオン塩基含有ポリマー、ブロックされたポリイソシアネートおよび亜鉛（ＩＩ）アミジン錯体を含む水性樹脂性分散体の調製
Figure 2015531795
この実施例では、反応器に材料１、２、３および４を仕込み、１３０℃まで加熱し、その時点で、反応に発熱が生じた。次いで反応器内部の温度を１６０℃に調整し、組成物を１時間保持した。次いで材料５と６をこの反応器に添加し、この反応器を１０５℃まで冷却し、その時点で、材料７と８を添加した。次いで反応器内部の温度を１２０℃に調整し、２時間保持した。この時点で、材料９と１０を添加し、この反応器を９５℃で２０分間保持した。次いで材料１１をこの反応器に９０℃で添加し、１５分間混合した。次いで反応器の内容物を、材料１２と１３を入れた別の容器に注入した。この新たな容器を１時間保持し、材料１４を添加した。溶剤をこの新たな反応器の内容物から真空除去した。得られた分散体は不安定であり、２日で相分離が示され、沈殿した。この分散体の不安定性によりカチオン電着性塗料組成物への導入には不適当であった。
実施例４−本発明の方法の一実施形態による「第１水性分散体」の調製
Figure 2015531795
材料１、２および３を逐次、反応器内に仕込み、１２５℃まで加熱した。次いで第４項目を反応器に添加し、発熱させ、温度を１６０℃に調整し、混合物を１６０℃で１時間保持し、その時点で、次いで材料５をこの反応器に添加した。次いで材料６をこの反応器に、撹拌しながら１０分間にわたって添加し、組成物を発熱させた。次いで、この反応器へのラインを材料７ですすぎ洗浄し、その時点で、この反応器の温度を１２５〜１３０℃に調整し、３時間保持した。この時点で、材料８と１０をこの反応器に添加し、この反応器へのラインを材料９ですすぎ洗浄した。組成物を１０分間撹拌した。次いで、得られた組成物（２３８０．３部）を第２の反応器内の材料１１と１２に添加し、３０分間撹拌した。次いで材料１３を添加した。得られた樹脂組成物は３５．８０％の固形分含有量を有していた。得られた樹脂組成物は単相物質であり、経時的に（６０日間超）沈降は示されなかった。
実施例５−本発明の方法の一実施形態による「第１水性分散体」の調製
Figure 2015531795
材料１、２および３を逐次、反応器に仕込み、１２５℃まで加熱した。第４項目を添加し、発熱させ、温度を１６０℃に調整し、混合物を１６０℃で１時間保持し、その時点で、次いで材料５をこの反応器に添加した。次いで材料６をこの反応器に、撹拌しながら１０分間にわたって添加し、組成物を発熱させた。次いで、この反応器へのラインを材料７ですすぎ洗浄し、その時点で、この反応器の温度を１２５〜１３０℃に調整し、３時間保持した。この時点で、材料８と１０をこの反応器に添加し、この反応器へのラインを材料９ですすぎ洗浄した。組成物を１０分間撹拌した。次いで、得られた組成物（９７３．８部）を別個の反応器内の材料１０、１１および１２に添加し、３０分間撹拌した。次いで材料１３をこの反応器に添加し、３２．４％の固形分含有量を有する溶液を得た。得られた分散体は単相物質であり、経時的に（６０日間超）沈降は示されなかった。
実施例６：水性樹脂性分散体の組合せ
Figure 2015531795
材料をブレンドし、実施例６の３６％の最終固形分含有量を得た。この樹脂ブレンドは単相物質であり、経時的に（６０日間超）沈降は示されなかった。
実施例７：水性樹脂性分散体の組合せ
Figure 2015531795
材料をブレンドし、実施例７の３６％の最終固形分含有量を得た。この樹脂ブレンドは単相物質であり、経時的に（６０日間超）沈降は示されなかった。
実施例８：実施例６による電着性塗料組成物
この実施例では、実施例６の生成物およびスズ無含有顔料ペースト（顔料／バインダー比は０．１）を用いて作製した１５％固形分のエレクトロコーティング浴組成物を記載する。
Figure 2015531795
実施例９：実施例７による電着性塗料組成物
この実施例では、実施例７の生成物およびスズ無含有ペーストＣＰ５４９（顔料／バインダー比は０．１）を用いて作製した１５％固形分のエレクトロコーティング浴組成物を記載する。
Figure 2015531795
実施例１０：対照樹脂ブレンドの調製
この実施例では、３６％固形分の対照樹脂ブレンドの調製を記載する。この樹脂ブレンドは単相物質であり、経時的に（６０日間超）沈降は示されなかった。
Figure 2015531795
実施例１１：対照電着性塗料組成物の調製
この実施例では、実施例１０の生成物およびＤＢＴＯ含有ペーストＣＰ ５２４（ＰＰＧ ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ製）（顔料／バインダー比は０．１）を用いて作製した１５％固形分の対照エレクトロコーティング浴組成物を記載する。
Figure 2015531795
実施例１２：電着性塗料組成物の比較
実施例８、９および１１の組成物を０．８ミルの所望のフィルムビルドで、それぞれ、被覆条件（９０°Ｆ／１２０秒／２２５Ｖ）および（９０°Ｆ／１２０秒／２５０Ｖ）で塗装し、一連の温度における硬化（ガスオーブン内でピーク金属温度にて２０分間）について調べた。以下に結果を以下の表１２に示す。
Figure 2015531795
本発明の特定の実施形態を本明細書において上記に例示の目的で記載したが、当業者には、本発明の詳細事項の数多くの変形が、添付の特許請求の範囲に規定される本発明から逸脱することなくなされ得ることが明白である。

Claims (19)

  1. （ａ）活性水素含有カチオン塩基含有ポリマー；
    （ｂ）亜鉛（ＩＩ）アミジン錯体；および
    （ｃ）３２０°Ｆまたは３２０°Ｆ未満の温度で硬化する水性樹脂性分散体が得られるように選択された少なくとも一部がブロックされたポリイソシアネート
    を含むものであり、
    安定な分散体である、
    水性樹脂性分散体。
  2. 前記活性水素含有カチオン塩基含有ポリマーが非ゲル化ポリエポキシド−ポリオキシアルキレンポリアミン樹脂を含むものである、請求項１に記載の分散体。
  3. 前記活性水素含有カチオン塩基含有ポリマーが、さらにポリエポキシド−アミン付加物を含み、該ポリエポキシドと反応するアミンの一部分がポリアミンのケチミンである、請求項２に記載の分散体。
  4. 前記亜鉛（ＩＩ）アミジン錯体がアミジン配位子およびカルボキシレート配位子を含むものである、請求項１に記載の分散体。
  5. 前記少なくとも一部がブロックされたポリイソシアネートが、構造（３）：
    Figure 2015531795
    （式中、ＲはＨ、アルキル、アルケニルまたはアリール基であり、ＸはＨ、アルキル、アルケニル、アリール基または−Ｎ（Ｒ１）（Ｒ２）であり、ここで、Ｒ１およびＲ２は各々、独立してＨ、アルキル、アルケニルまたはアリール基である）
    の部分を有するウレタン含有物質を含むものである、
    請求項１に記載の分散体。
  6. ２５０°Ｆ〜３２０°Ｆの温度で硬化する、請求項１に記載の分散体。
  7. ２７５°Ｆ〜３２０°Ｆの温度で硬化する、請求項６に記載の分散体。
  8. 請求項１に記載の分散体を導電性アノードおよび導電性カソードと接触させて配置することを含み、塗装対象表面が該カソードである方法。
  9. 第１の水性樹脂性分散体を第２の水性樹脂性分散体と合わせることを含む、水性樹脂性分散体を作製する方法であって：
    （ａ）該第１の水性樹脂性分散体が：
    （ｉ）活性水素含有カチオン塩基含有ポリマー；および
    （ｉｉ）亜鉛（ＩＩ）アミジン錯体
    を含むものであり；
    （ｂ）該第２の水性樹脂性分散体が：
    （ｉ）活性水素含有カチオン塩基含有ポリマー；および
    （ｉｉ）少なくとも一部がブロックされたポリイソシアネート
    を含むものである、
    方法。
  10. 前記第１の水性樹脂性分散体および前記第２の水性樹脂性分散体がともに安定な分散体である、請求項９に記載の方法。
  11. 前記第１の水性樹脂性分散体中に存在する前記活性水素含有カチオン塩基含有ポリマーが非ゲル化ポリエポキシド−ポリオキシアルキレンポリアミン樹脂を含むものである、請求項９に記載の方法。
  12. 前記第２の水性分散体中に存在する前記活性水素含有カチオン塩基含有ポリマーがポリエポキシド−アミン付加物を含むものであり、該ポリエポキシドと反応するアミンの一部分がポリアミンのケチミンである、請求項１１に記載の方法。
  13. 前記亜鉛（ＩＩ）アミジン錯体がアミジン配位子およびカルボキシレート配位子を含むものである、請求項９に記載の方法。
  14. 前記亜鉛（ＩＩ）アミジン錯体が前記第１の水性樹脂性分散体中に、前記第１の水性樹脂性分散体の全固形分重量に対して１０〜３０重量パーセントの量で存在する、請求項９に記載の方法。
  15. 前記第１の水性樹脂性分散体が任意の少なくとも一部がブロックされたポリイソシアネートを実質的に含有していない、請求項９に記載の方法。
  16. 前記第１の水性樹脂性分散体がスズ含有金属触媒を実質的に含有していない、請求項９に記載の方法。
  17. 前記少なくとも一部がブロックされたポリイソシアネートが、前記第１の水性分散体と合わせると３２０°Ｆまたは３２０°Ｆ未満の温度で硬化する水性樹脂性分散体が得られるように選択される、請求項９に記載の方法。
  18. 前記少なくとも一部がブロックされたポリイソシアネートが、構造（３）：
    Figure 2015531795
    （式中、ＲはＨ、アルキル、アルケニルまたはアリール基であり、ＸはＨ、アルキル、アルケニル、アリール基または−Ｎ（Ｒ１）（Ｒ２）であり、ここで、Ｒ１およびＲ２は各々、独立してＨ、アルキル、アルケニルまたはアリール基である）
    の部分を有するウレタン含有物質を含むものである、
    請求項９に記載の方法。
  19. 請求項９に記載の方法によって作製される組成物を導電性アノードおよび導電性カソードと接触させて配置することを含み、塗装対象表面が該カソードである、基材を塗装する方法。
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