JP2016530385A

JP2016530385A - コーティング組成物

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Publication number: JP2016530385A
Application number: JP2016540365A
Authority: JP
Inventors: ベンカット・エス・ミーニカンティ; マーカス・ファーラー; エヴァ−マリア・ミカルスキ; カメシュ・アール・ブヤカラナム; ウィリアム・エイチ・ヒース; クァンホ・チャン; ラジェッシュ・エイチ・トゥーラキーア; ラリッサ・ファルサレーラ; アダム・シー・コルソン
Original assignee: ダウグローバルテクノロジーズエルエルシー
Priority date: 2013-09-06
Filing date: 2014-09-04
Publication date: 2016-09-29
Anticipated expiration: 2034-09-04
Also published as: CN105492487A; RU2016112893A; RU2671335C2; EP3041878A1; DK3041878T3; RU2016112893A3; JP6465891B2; CN105492487B; WO2015034983A1; US20160168416A1; EP3041878B1

Abstract

床材コーティング組成物は、エポキシプレポリマー配合物、エポキシ−シラン混成配合物、及びエポキシチオールアクリレート配合物のうちの少なくとも１つであるエポキシ系配合物の反応生成物であるコーティング剤を含む。硬化状態のコーティング剤は、ある温度範囲にわたる損失正接プロットに従って、７５℃〜０℃の第１の温度範囲で第１の損失正接ピーク、及び２０℃〜７５℃の第２の温度範囲で第２の損失正接ピークを呈する。第１の損失正接ピークの値及び第２の損失正接ピークの値はそれぞれ、動的機械的熱分析に従って測定される、ある温度範囲内の特定の温度でのコーティング剤の損失弾性率とコーティング剤の貯蔵弾性率の比率を表す。第１及び第２の損失正接ピークの値は、０．１０〜０．８０である。【選択図】なし

Description

実施形態は、エポキシプレポリマー配合物、エポキシ−シラン混成配合物、エポキシチオールアクリレート配合物、及びエポキシアミンアクリレート形成のうちの１つであるエポキシ系配合物の反応生成物であるコーティング剤を含む、床材コーティング組成物に関する。

序文
多層床材構造を形成することは、ベース基板上に、例えば、エポキシ層、ポリウレタン層、床材層、及び他の床材コーティングの層などの様々な層を連続的に置くことを伴う。多層床材構造は、駐車場、工業的建物（耐薬品性床材として）、地下水保護のための２次封じ込め、橋の間隙、高速自動車道路などのために使用され得る。それらの層のそれぞれは、下にある基板に対する接着を提供する機能性、底部表面下から生じる亀裂を架橋する能力を提供する機能性、最上部表面上に耐薬品性を提供する機能性、ならびに損耗及び消耗に抵抗するための耐摩耗性及び／または機械的統合性を提供する機能性のうちの１つの機能性などの異なる機能性を多層床材構造に与え得る。しかしながら、様々な層を塗布することは労働集約的であり、塗布プロセス中の硬化を可能にするのに長期間必要とするため、多層床材構造における層の総数の低減が模索される。

更に、冬が極寒である地域においては、床材は、良好な性能、可撓性、及び低温（例えば、０℃未満の温度）での伸長を提供する必要がある。しかしながら、床材用途のために使用される典型的なエポキシは室温よりも高いガラス転移温度を有し、これはそのようなエポキシを低温で脆性にする。したがって、時折フェノールブロックイソシアネートが可撓化剤としてエポキシ配合物に添加され、このフェノールブロックイソシアネートは、例えば、米国特許第５，０９８，７８０号に説明されるように、エポキシ層における可撓性を提供する。フェノールブロックイソシアネートは、典型的にノニルフェノールを含む（例えば、ＢａｙｅｒＭａｔｅｒｉａｌＳｃｉｅｎｃｅから入手可能であり、米国特許第５，０９８，７８０号に可撓化剤として開示されるＤＥＳＭＯＣＡＰ１２Ａは、４−ノニルフェノールブロック線状芳香族ウレタンポリマーとして記載される）。ノニルフェノールは、特定の温度でイソシアネート部分をアンブロック、例えば、放出し、放出されたイソシアネートは、エポキシ配合物中に存在するアミン及び２級アルコールと結合し得る。しかしながら、フェノールブロックイソシアネートは典型的に粘度が高く、低温で可撓性を提供しない。更に、ノニルフェノールの使用は、ヒト及び環境に対する毒性の懸念のゆえに制限されている。したがって、代替手段が模索される。

実施形態は、エポキシプレポリマー配合物、エポキシ−シラン混成配合物、エポキシチオールアクリレート配合物、及びエポキシアミンアクリレート形成のうちの少なくとも１つであるエポキシ系配合物の反応生成物であるコーティング剤を含む、床材コーティング組成物を提供することによって実現され得る。

硬化状態のコーティング剤は、ある温度範囲にわたる損失正接プロットに従って、−７５℃〜０℃の間の第１の温度範囲で第１の損失正接ピーク、及び２０℃〜７５℃の第２の温度範囲で第２の損失正接ピークを呈する。第１の損失正接ピークの値、及び第２の損失正接ピークの値がそれぞれ、動的機械的熱分析に従って測定される、ある温度範囲内の特定の温度でのコーティング剤の損失弾性率とコーティング剤の貯蔵弾性率の比率を表し、第１及び第２の損失正接ピークの値は、０．１０〜０．８０である。

多層床材構造の単層は、エポキシまたはポリウレタン化学のいずれかに基づき得る。エポキシ層は、他の床材層が下にある基板（例えば、鋼基板、コンクリート基板など）に接着することを可能にするための下塗り層として使用され得る。別個の可撓性ポリウレタン層は、下にある基板と多層床材構造の上部部分との間の亀裂を架橋する能力を与えるために塗布され得る。亀裂を架橋する概念は、下にある基板内の間隙を横切って伸展して、その亀裂が上にある層内の別の亀裂の形成につながる可能性を低減する能力に関する。床材が、天然または人工熱サイクル、交通負荷、及び下にある基板に亀裂を生じさせ得る他の要素の影響を受けやすく、これらの亀裂が、適切な保護の不在下で多層床材構造の最上部表面まで広がり得るため、亀裂を架橋する能力が模索される。更に、多層床材構造の上部部分は、耐薬品性、耐機械的損耗性、耐摩耗性、水不透過性などの追加の機能性のために最上層を含み得るため、上部部分における亀裂は、床材構造の寿命を減少する。

実施形態は、エポキシ系混成化学を使用して、床材用途に好適な、例えば、組み合わせた可撓性層及び耐機械的損耗性最上層、組み合わせた可撓性層及び耐薬品性最上層、または組み合わせた可撓性層及び下塗り層であるコーティング層を形成する、多目的単層を作製するコーティング組成物に関する。具体的には、多目的単層は、（例えば、亀裂架橋能力に関する）ポリウレタン層の可撓性特徴、及びエポキシ最上部コーティングの耐機械的損耗性特徴の両方を提供する。したがって、多目的単層は、エポキシ系可撓性亀裂架橋層を形成する。更に、実施形態は、多目的単層を形成するときに可撓化剤を含有する実質的にあらゆるノニルフェノールの使用を排除することに関する。

多目的単層は、床材構造上、例えば、ベース基板上にコーティング剤を塗布することによって形成されるエポキシ系層である。コーティング剤は、エポキシプレポリマー配合物、エポキシ−シラン混成配合物、エポキシチオールアクリレート配合物、及びエポキシアミンアクリレート配合物のうちの１つの反応生成物である。エポキシプレポリマー配合物、エポキシ−シラン混成配合物、エポキシチオールアクリレート配合物、及びエポキシアミンアクリレート配合物のそれぞれは、多目的単層を形成するために、独立して使用されても、それらの任意の組み合わせで使用されてもよい。エポキシプレポリマー配合物、エポキシ−シラン混成配合物、エポキシチオールアクリレート配合物、及びエポキシアミン配合物を使用して形成される多目的単層は、結合ガラス−ゴム状態がある温度範囲にわたって実現される相分離形態を呈する。

例えば、硬化状態の多目的単層はそれぞれ、−７５℃〜０℃及び２０℃〜７５℃の温度範囲内のガラス転移温度（Ｔｇ）を呈する。一方で、Ｔｇは、粘性またはゴム性の状態から（またはへの）、硬性かつ比較的脆性の状態への（からの）、非結晶性材料、または多目的単層の部分的結晶性材料の非結晶性領域の可逆的変化である。多目的単層などの粘弾性材料において、エネルギーの最大放散は、Ｔｇで熱として生じる。したがって、多目的単層において、エネルギーの放散は、ガラス相とゴム相との間の明確な転移が−７５℃〜０℃及び２０℃〜７５℃の範囲内で実現されるように、ある温度範囲にわたって分離される。例示的な実施形態に従うと、ガラス相とゴム相との間の明確な転移は、以下の、−７５℃〜−２５℃及び２５℃〜７５℃、−７５℃〜−３５℃及び３０℃〜７５℃、ならびに−６０℃〜−３５℃及び３０℃〜７０℃のうちの少なくとも１つの範囲内で実現され得る。

本理論によって拘束されることを意図するものではないが、明確なガラス転移温度の存在は、２つのガラス転移温度間の任意の温度で、既に脆性ガラス性相からゴム状態へと転移したゴム性相と未だゴム性状態へと転移していない脆性ガラス性相が共存することを確保し得る。これは、それぞれの相の２つのガラス転移温度間の温度の変化について、より均一な機械的挙動を可能にする。例えば、ゴム性相の存在は、変形可能な材料を可能にし、剛性ガラス性相の存在は、材料の硬性、引っ張り強度、及び機械的統合性を増加する強化性機構を提供する。変形する能力、例えば、床材層における亀裂を架橋する能力が模索される。対照的に、１つのガラス転移温度のみを呈する材料は、ガラス転移温度未満で完全にガラスであるために脆性であり、床材における亀裂を架橋する能力を提供することができない。そのような単一ガラス転移材料はまた、ガラス転移温度を超えると完全にゴムであり、材料は、床材に対して機械的統合性及び潜在的な耐薬品性を提供するのに十分な機械的強度を有さない。

エネルギー放散における粘弾性材料の有効性は、動的機械試験の形態の応力−歪みサイクルに対する材料の粘弾性反応を測定することによって評価され得、結果は、貯蔵弾性率及び損失弾性率に関して得られる。

一実施形態に従うと、動的機械的熱分析（ＤＭＴＡ）は、多目的単層の粘弾性特性を決定するために使用され得る。具体的には、ＤＭＴＡは、温度の関数として、貯蔵弾性率（Ｇ′）、損失弾性率（Ｇ′′）、及びガラス転移温度を測定するために使用される。温度の関数として、損失弾性率を貯蔵弾性率で割る（Ｇ′′／Ｇ′）ことによって損失正接（タンδ）プロットも生成される（すなわち、タンδは、熱として放散されたエネルギーと材料中に貯蔵される最大エネルギーの比率の尺度である）。したがって、タンδは、熱として放散されるエネルギーが貯蔵されるエネルギーに接近する温度（例えば、ガラス−ゴム相転移温度に達する時間）で、ピーク（すなわち、タンδプロットの上昇するピークに沿った最上部の点）まで増大する。相分離形態（すなわち、結合ガラス−ゴム相）を有する材料において、ＤＭＴＡは、少なくとも２つの明確なタンδピークを実現する。したがって、熱の放散は、１つのタンδピークの周囲に主に集中する代わりに、少なくとも２つの明確なタンδピーク間の温度範囲にわたって広がる。

エポキシプレポリマー配合物を使用して形成される多目的単層は、例えば、亀裂を架橋する能力、機械的強度、及び一般的な溶媒及び薬品に対する耐性を提供し得る。エポキシプレポリマー配合物は、少なくとも１つのエポキシ末端プレポリマー及びアミン硬膜剤成分を含む。エポキシ樹脂及びポリエーテルポリマーを使用する例示的なエポキシ末端プレポリマーの形成は、遊離エポキシ樹脂剤が存在する以下のものを表す。

エポキシ末端プレポリマーを形成するために使用されるポリエーテルポリマーは、アミン含有ポリエーテルポリマー、例えば、２〜８個のアミン水素官能基を有するポリエーテルアミンであり得る。ポリエーテルポリマーは、少なくとも１０００（例えば、１０００〜１０，０００）の数平均分子量を有し得る。エポキシ末端プレポリマーは、過剰量のエポキシ樹脂（例えば、プロポキシル化芳香族エポキシ樹脂などの芳香族エポキシ樹脂）を使用することによって形成され得る。例えば、エポキシ末端プレポリマーを形成するための反応混合物は、ポリエーテルポリマーと反応して、遊離エポキシ樹脂剤が存在するエポキシ末端プレポリマーを形成するために化学量論的に必要とされる当量重量のエポキシ樹脂の、少なくとも３倍（例えば、３倍〜８倍、４倍〜８倍など）大きい当量重量のエポキシ樹脂を含む。例えば、３〜８当量重量のエポキシ樹脂が、１当量重量のポリエーテルポリマーに対して使用され得る。エポキシ樹脂は、エポキシプレポリマーの総重量の３０重量％〜８０重量％（例えば、４０重量％〜６０重量％、４５重量％〜５５重量％など）を占める。

少なくとも１つのエポキシ末端プレポリマーは、アミン硬膜剤成分の存在下で、多目的エポキシプレポリマー層のためのエラストマーを形成するために生じる硬化プロセスに曝露される。アミン硬膜剤成分は、一次または二次アミノ化合物などの少なくとも１つのアミン硬膜剤を含む。アミン硬膜剤成分は、アミン硬膜剤またはアミンプレポリマーの混成物を含み得る。

例えば、アミン硬膜剤成分は、エポキシプレポリマー配合物の総重量に基づいてエポキシプレポリマー配合物中に１０重量％〜４５重量％（例えば、１５重量％〜４０重量％、１５重量％〜３５重量％など）の量で存在する。少なくとも１つのエポキシ末端プレポリマーは、１００重量％の合計に基づいてエポキシプレポリマー配合物の総重量のうちの残りを占め得る。硬化された多目的エポキシプレポリマー系層のＤＭＴＡ分析は、−７５℃〜０℃の温度で０．１０〜０．８０（例えば、０．１０〜０．３０など）の値を有する第１のタンδピーク、及び２０℃〜７５℃の温度で０．２０〜０．６５（例えば、０．３０〜０．６０など）の値を有する第２の損失正接ピークを呈する。

エポキシ−シラン混成配合物を使用して形成される多目的単層は、例えば、亀裂を架橋する能力、早い硬化時間、様々な基板に対する接着、及び低い粘度を提供する。エポキシ−シラン混成配合物は、エポキシ成分、アミン成分、及びシラン成分を含む。エポキシ成分は、少なくとも１つのエポキシ樹脂、例えば、プロポキシル化芳香族エポキシ樹脂などの芳香族エポキシ樹脂を含む。アミン成分は、少なくとも１つのアミン硬膜剤を含む。シラン成分は、ポリウレタン骨格及びシラン末端基を有する少なくとも１つのシラン変性ポリマー（ＳＭＰ）を含み、任意で少なくとも１つのシラン系添加剤を含む。ＳＭＰは、分岐状または線状ポリエーテル系シリル化ポリマーであり得る。ＳＭＰは、１０００〜１２，０００の数平均分子量を有し得る。

例えば、ＳＭＰは、各分子中に少なくとも１つの不飽和基及び少なくとも１つのヒドロキシル基を有するポリマー（例えば、ポリオキシアルキレンポリマー）のヒドロシリル化によって得られ得る。その後、ヒドロシリル化ポリマーは、ヒドロシリル化ポリマーを少なくとも１つのイソシアネートに曝露することによってキャップされて、イソシアネートキャップされたヒドロシリル化ポリマーを含む組成物を形成し得る。その後、イソシアネートキャップされたヒドロシリル化ポリマーは、少なくとも２個の公称官能基を有するポリエーテルポリオールと反応して、ポリウレタン骨格及びシラン末端基を有するＳＭＰを形成し得る。

エポキシ−シラン混成配合物は、第１の部分及び第２の部分を含む。第１の部分は、エポキシ成分、ならびに任意で充填剤（炭酸カルシウム、タルクなど）、触媒、及び水の群から選択される少なくとも１つを含む。エポキシ成分は、エポキシ−シラン混成配合物の総重量に基づいて２０重量％〜５５重量％（例えば、３０重量％〜５０重量％、３０重量％〜４５重量％など）の量で存在する。

第２の部分は、アミン成分及びシラン成分、ならびに任意で少なくとも１つの充填剤（炭酸カルシウム、タルクなど）を含む。シラン成分のＳＭＰは、エポキシ−シラン混成配合物の総重量に基づいて２０重量％〜４０重量％（例えば、２５重量％〜３５重量％など）の量で存在する。アミン成分は、エポキシ−シラン混成配合物の総重量に基づいて１重量％〜１０重量％（例えば、３重量％〜６重量％など）の量で存在する。エポキシ−シラン混成配合物中（すなわち、第１及び第２の部分中）の充填剤の総量は、エポキシ−シラン混成配合物の総重量に基づいて１５重量％〜４０重量％（例えば、１５重量％〜３５重量％、２０重量％〜３０重量％など）であり得る。当業者に明らかであるように、上記の重量パーセンテージは、エポキシ−シラン混成配合物の１００重量％の合計に基づく。

エポキシ−シラン混成形成の第１及び第２の部分は、以下の反応段階において互いに反応することが許容され、シラン変性ポリマーの骨格は、シラン末端基間の線によって表される。

上記の反応段階の生成物が硬化されて、エポキシ／アミン複合体及びシラン複合体を含む多目的エポキシ−シラン混成層のためのエラストマーを形成する。硬化された多目的エポキシ−シラン混成層のＤＭＴＡ分析は、−７５℃〜０℃の温度で０．１０〜０．８０（例えば、０．５０〜０．８０など）の値を有する第１のタンδピーク、及び２０℃〜７５℃の温度で０．２０〜０．６５（例えば、０．２０〜０．４０など）の値を有する第２の損失正接ピークを呈する。

エポキシチオールアクリレート配合物を使用して形成される多目的単層は、例えば、亀裂を架橋する能力、一般的な溶媒及び薬品に対する耐性、機械的強度、早い硬化時間、及び低い粘度を提供する。エポキシチオールアクリレート配合物は、エポキシ成分、アクリレートキャップされたポリオール成分、及びチオール成分を含む。エポキシ成分は、ビスフェノールＡエポキシ樹脂のジグリシジルエーテル及び／またはビスフェノールＦエポキシ樹脂のジグリシジルエーテルなどの少なくとも１つのエポキシ樹脂を含む。アクリレートキャップされたポリオール成分は、２つのアクリレート部分を含む少なくとも１つの化合物を含み、そのアクリレート部分はポリオール骨格（例えば、ポリエーテルポリオール骨格）によって分離される。アクリレートキャップされたポリオールは、１０００〜８０００の数平均分子量を有し得る。アクリレートキャップされたポリオールは、ウレタンアクリレートであり得る。チオール成分は、アルキルジチオール及びアルキルトリチオールの群から選択される少なくとも１つを含む（例えば、チオール成分は２つの異なるアルキルトリチオールを含み得る）。

エポキシチオールアクリレート配合物は、第１の部分及び第２の部分を含む。第１の部分は、エポキシ成分及びアクリレートキャップされたポリオール成分を含む。エポキシ成分は、エポキシチオールアクリレート配合物の総重量に基づいて２０重量％〜４５重量％（例えば、２５重量％〜３５重量％、３０重量％〜３５重量％など）の量で存在する。アクリレートキャップされたポリオール成分は、エポキシチオールアクリレート配合物の総重量に基づいて３５重量％〜６０重量％（例えば、４０重量％〜５５重量％、４５重量％〜５０重量％など）の量で存在する。

第２の部分は、チオール成分及び任意で少なくとも１つの触媒を含む。チオール成分は、エポキシチオールアクリレート配合物の総重量に基づいて１５重量％〜４０重量％（例えば、２０重量％〜３５重量％、２０重量％〜３０重量％など）の量で存在する。当業者に明らかであるように、上記の重量パーセンテージは、エポキシチオールアクリレート配合物の１００重量％の合計に基づく。

エポキシ成分及びアクリレートキャップされたポリオール成分を含む第１の部分（骨格はアクリレート基間の線によって表される）及びチオール成分を含む第２の部分はまず、以下の反応段階において互いに反応することが許容される。

上記の反応段階のエポキシチオールアクリレートコポリマー生成物が硬化されて、多目的エポキシチオールアクリレート層のためのエラストマーを形成する。硬化された多目的エポキシチオールアクリレート層のＤＭＴＡ分析は、−７５℃〜０℃の温度で０．１０〜０．８０（例えば、０．４０〜０．５５など）の値を有する第１のタンδピーク、及び２０℃〜７５℃の温度で０．２０〜０．６５（例えば、０．２０〜０．３５など）の値を有する第２の損失正接ピークを呈する。

エポキシアミンアクリレート配合物を使用して形成される多目的単層は、例えば、亀裂を架橋する能力、一般的な溶媒及び薬品に対する耐性、機械的強度、早い硬化時間、及び低い粘度を提供する。エポキシアミンアクリレート配合物は、エポキシ成分、アクリレートキャップされたポリオール成分、及びアミン成分を含む。エポキシ成分は、ビスフェノールＡエポキシ樹脂のジグリシジルエーテル及び／またはビスフェノールＦエポキシ樹脂のジグリシジルエーテルなどの少なくとも１つのエポキシ樹脂を含む。アクリレートキャップされたポリオール成分は、２つのアクリレート部分を含む少なくとも１つの化合物を含み、そのアクリレート部分はポリオール骨格（例えば、ポリエーテルポリオール骨格）によって分離される。アクリレートキャップされたポリオールは、１０００〜８０００の数平均分子量を有し得る。アクリレートキャップされたポリオールは、ウレタンアクリレートであり得る。アミン成分は、脂肪族ポリアミン、アリール脂肪族ポリアミン、脂環式ポリアミン、及び芳香族ポリアミンの群から選択される少なくとも１つを含む。

エポキシアミンアクリレート配合物は、第１の部分及び第２の部分を含む。第１の部分は、エポキシ成分及びアクリレートキャップされたポリオール成分を含む。エポキシ成分は、エポキシアミンアクリレート配合物の総重量に基づいて２０重量％〜７０重量％（例えば、３０重量％〜６５重量％、３５重量％〜６０重量％、４０重量％〜５０重量％など）の量で存在する。アクリレートキャップされたポリオール成分は、エポキシアミンアクリレート配合物の総重量に基づいて２０重量％〜７０重量％（例えば、３０重量％〜６５重量％、３５重量％〜６０重量％、４０重量％〜５０重量％など）の量で存在する。

第２の部分は、アミン成分及び任意で少なくとも１つの触媒を含む。アミン成分は、エポキシアミンアクリレート配合物の総重量に基づいて５重量％〜５０重量％（例えば、１０重量％〜４０重量％、１０重量％〜３０重量％、１５重量％〜２５重量％など）の量で存在する。当業者に明らかであるように、上記の重量パーセンテージは、エポキシアミンアクリレート配合物の１００重量％の合計に基づく。

上記のエポキシアミンアクリレートコポリマー生成物が硬化されて、多目的エポキシアミンアクリレート層を形成する。硬化された多目的エポキシチオールアクリレート層のＤＭＴＡ分析は、−７５℃〜０℃の温度で０．１０〜０．８０（例えば、０．４０〜０．５５など）の値を有する第１のタンδピーク、及び２０℃〜７５℃の温度で０．１０〜０．８０（例えば、０．４０〜０．５５など）の値を有する第２の損失正接ピークを呈する。

エポキシプレポリマー配合物、エポキシ−シラン混成配合物、エポキシチオールアクリレート配合物、及びエポキシアミンアクリレート配合物において利用されるエポキシ樹脂は、１つ以上の好適な芳香族、脂肪族、または脂環式エポキシを含み得る。エポキシ樹脂の例は、ビスフェノールＡエポキシ樹脂（Ｄ．Ｅ．Ｒ．（商標）３３１及びＤ．Ｅ．Ｒ．（商標）３８３）、反応性希釈剤とのビスフェノールＡエポキシ樹脂混成物（Ｄ．Ｅ．Ｒ．（商標）３２３及びＤ．Ｅ．Ｒ．（商標）３２４など）、ビスフェノールＦエポキシ樹脂（Ｄ．Ｅ．Ｒ．（商標）３５４など）、ビスフェノールＡ／Ｆエポキシ樹脂混成物（Ｄ．Ｅ．Ｒ．（商標）３５３など）、脂肪族グリシジルエーテル（Ｄ．Ｅ．Ｒ．（商標）７３６など）、エポキシノボラック樹脂（Ｄ．Ｅ．Ｎ．（商標）４２５、Ｄ．Ｅ．Ｎ．（商標）４３１、Ｄ．Ｅ．Ｎ．（商標）４３１など）、固体ビスフェノールＡエポキシ樹脂を含む。エポキシ樹脂は、単独で、または（ｉ）Ｄ．Ｅ．Ｒ．３８３、Ｄ．Ｅ．Ｒ．３３１、またはＤ．Ｅ．Ｒ．３５４などのエポキシ樹脂、（ｉｉ）脂肪族エポキシ樹脂のモノ−、ジ−、トリ−、及びポリ−グリシジルエーテルのうちの少なくとも１つ、及び／または芳香族エポキシ樹脂のモノグリシジルエーテル、（ｉｉｉ）他の反応性希釈剤及び非反応性希釈剤を含むエポキシ樹脂混成物として使用され得る。これらの例は、Ｄ．Ｅ．Ｒ．７３６、Ｄ．Ｅ．Ｒ．７３２、クレシルグリシジルエーテル、アニリンのジグリシジルエーテル、アルキルＣ_１２−Ｃ_１４モノグリシジルエーテル１，４−ブタンジオールジグリシジルエーテル、１，６−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、２−エチルヘキシルグリシジルエーテル、ネオペンチルグリシジルエーテル、トリメチルプロパントリグリシジルエーテル、及び炭化水素樹脂である。２つ以上の芳香族エポキシ樹脂の混合物が使用され得る。

エポキシアミンアクリレート配合物において利用されるアミン成分は、脂肪族ポリアミン、アリール脂肪族ポリアミン、脂環式ポリアミン、芳香族ポリアミン、ポリアルコキシポリアミン、フェナルカミン、及びこれらの組み合わせの群から選択される少なくとも１つを含み得る。脂肪族ポリアミンの例は、エチレンジアミン（ＥＤＡ）、ジエチレントリアミン（ＤＥＴＡ）、トリエチレンテトラミン（ＴＥＴＡ）、テトラエチレンペンタミン（ＴＥＰＡ）、トリメチルヘキサンジアミン（ＴＭＤＡ）、ヘキサメチレンジアミン（ＨＭＤＡ）、Ｎ−（２−アミノエチル）−１，３−プロパンジアミン（Ｎ３−アミン）、Ｎ，Ｎ′−１，２−エタンジイルビス−１，３−プロパンジアミン（Ｎ４−アミン）、及びジプロピレントリアミンを含む。アリール脂肪族ポリアミンの例は、ｍ−キシレンジアミン（ｍＸＤＡ）及びｐ−キシレンジアミンを含む。脂環式ポリアミンの例は、１，３−ビスアミノメチルシクロヘキサン（１，３−ＢＡＣ）、イソフォロンジアミン（ＩＰＤＡ）、４，４′−メチレンビスシクロヘキサンアミン、ビス−（ｐ−アミノシクロヘキシル）メタン、及び１，２−ジアミノシクロヘキサン（１，２−ＤＡＣＨ）を含む。芳香族ポリアミンの例は、ｍ−フェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン（ＤＤＭ）及びジアミノジフェニルスルホン（ＤＤＳ）を含む。

エポキシプレポリマー配合物、エポキシ−シラン混成配合物、エポキシチオールアクリレート配合物、及びエポキシアミンアクリレート配合物は、任意で１つ以上の触媒を含有し得る。触媒の例は、サリチル酸、硝酸カルシウム、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、レゾルシノール、トリス（２，４，６−ジメチルアミノメチル）フェノール、ヒドロキノン、ならびに他のカルボキシ基及び／またはフェノール基含有成分を含む。１つ以上の触媒は、配合物の総重量に基づいて０．５重量％〜１０重量％の範囲内で存在し得る。

エポキシプレポリマー配合物、エポキシ−シラン混成配合物、エポキシチオールアクリレート配合物、及びエポキシアミンアクリレート配合物は、任意で１つ以上の希釈剤及び／または変性剤を含む希釈剤または変性剤成分を含有し得る。例えば、エポキシアミンアクリレート配合物は、スチレン化フェノール、ジイソプロピルナフタレン、ポリアルキレングリコール、ポリアルキレングリコールエーテル、フェノールポリアルキレングリコールエーテル、ベンジルアルコール、及び高沸点の一価または多価アルコールの群から選択される少なくとも１つをとして任意で含む希釈剤または変性剤成分を含有し得る。希釈剤または変性剤成分は、配合物の総重量に基づいて５重量％〜５０重量％の範囲内で存在し得る。

実施形態に従うエポキシプレポリマー配合物、エポキシ−シラン混成配合物、エポキシチオールアクリレート配合物、及びエポキシアミンアクリレート配合物は、様々な種類の基板、例えば、コンクリート基板、石基板、金属基板、及びプラスチック基板上に使用され得る。例えば、配合物は、例えば、注入、ブラッシング、浸漬、噴霧、流動コーティング、ナイフコーティング、及び回転の群から選択される少なくとも１つを含むプロセスによって基板の表面に塗布され得る。実施形態に従うと、基板の表面に塗布された後、配合物は、−３０℃〜５０℃の温度かつ１０％〜９０％の相対湿度で１日未満（例えば、数分）以内に硬化される。硬化状態の配合物は、すなわち、硬化されたコーティング層として、基板上に５μｍ〜２５ｃｍの厚さを有し得る。

それぞれエポキシプレポリマー配合物、エポキシ−シラン混成配合物、エポキシチオールアクリレート配合物、及びエポキシアミンアクリレート配合物のそれぞれから形成される多目的単層は、−７５℃〜７５℃で相分離形態を実証する。具体的には、硬化状態の多目的単層は、大きな温度範囲、例えば、−５０℃〜５０℃の少なくとも１００℃の温度範囲にわたって結合ガラス−ゴム相を呈し得る。具体的には、硬化状態の多目的単層は、大きな温度範囲、例えば、−２５℃〜４０℃の少なくとも６５℃の温度範囲にわたって結合ガラス−ゴム相を呈し得る。したがって、多目的単層は、可撓化剤または変性剤を使用せずに、０℃未満に低下する温度で破砕性の脆性ガラス性相に完全に転移する代わりに、少なくとも部分的ゴム性可撓性相を維持し得る。したがって、多目的単層の亀裂架橋、接着性などの特性は、０℃未満の温度（例えば、−２０℃の温度）で維持され得る。更に、ゴム性相の材料は可撓性を提供し、ガラス性相の材料は相分離形態が実現される全温度範囲にわたって強化剤として作用する。

エポキシ系の多目的単層は、複数の機能を有する１つの層が基板に塗布されるとき、２４時間未満（例えば、１２時間未満、１０時間以下など）の完全な硬化時間を有する簡易化された塗布プロセスを提供し得る。多目的単層を形成するプロセスはまた、６時間未満（５時間未満、４時間以下など）であるゲル化時間を実現し得る。多目的単層は、亀裂を架橋し、接着性特徴を提供し、耐薬品性を提供する能力を依然として有しながら、この簡易化された塗布プロセスを実現し得る。

亀裂の入った床材の密封の使用において、環境条件下で硬化プロファイルを満たし得る、本使用のための可撓性のために所望される破砕標的までの引っ張り強度及び伸長を有し得る、及び／または低水分透過性を呈し得る、床材用途のための室温硬化システム。例えば、材料は、（ＡＳＴＭＥ９６に従って試験されるとき）０．０１透過性の透過性評点を有する蒸気バリアであり得る。ベースポリマーシステムのための、６５〜４６５％の破砕（％）範囲までの伸長などの床材に好適な機械的特性、及び８８〜５３０ｐｓｉの対応する引っ張り強度範囲。例えば、材料は、（ＡＳＴＭＤ３５７４−８６に従って）少なくとも４００％である伸長必要条件を満たし得る。破砕標的値までの伸長は可撓性であり得、動きを有するトンネルにおける薬品グラウトの使用に基づく。そのような用途において、トンネルが（床材表面上で動くフォークリフトに類似した）負荷に供されないため、（垂直方向の動きが床材に対してより大きくあり得るものの）床材は、類似した量の動きを有するべきであると考えられる。

本明細書で使用される場合、ポリオールなどの成分の分子量は、数平均分子量を指定することが意図される。別段示されない限り、全てのパーセンテージは重量パーセントに基づく。

エポキシプレポリマー配合物、エポキシ−シラン混成配合物、エポキシチオールアクリレート配合物、及びエポキシアミンアクリレート配合物プラークを使用するプラークを、下記の実施例１〜７及び比較実施例８に従って調製する。配合物を、ＦｌａｃｋＴｅｋ混合器を使用して８００ｒｐｍで０．５分間混合し、続けて１６００ｒｐｍで２分間混合して、混合物を形成する。その後、混合物を２５００ｒｐｍで５分間遠心分離し、成形型内に注入して、硬化してプラークを形成する試料を形成する。

調製した後、下記の実施例１及び２を２５℃で開放成形型内に直ちに注入し、２４時間硬化させて、プラークを得る。下記の実施例３〜７及び比較実施例８の第１及び第２の部分を、まずそれぞれ別個に二重非対称遠心分離混合器内にて室温で混合する。その後、実施例３〜７及び比較実施例８の第１及び第２の部分を混合し、室温かつ大気圧で開放成形型内に直ちに注入し、２４時間硬化させて、プラークを得る。

エポキシプレポリマー配合物は、以下の成分に基づき、下記の表１に示される量で利用される。

[表]

エポキシ−シラン混成配合物は、以下の成分に基づき、下記の表２に示される量で利用される。

[表]

エポキシチオールアクリレート配合物は、以下の成分に基づき、下記の表３に示される量で利用される。

[表]

エポキシアミンアクリレート配合物は、以下の成分に基づき、下記の表４に示される量で利用される。

[表]

実施例１〜５を、下記の表５における以下の試験に供する。

表５を参照すると、ゲル化時間及び完全硬化時間を測定するために、実施例１〜５の薄さ１５０ミクロンのコーティングを、ガラス基板上に独立してコーティングする。その後、コーティングされたガラス基板を、細い移動針がガラス条片上のコーティングをどのように引きずるかを観察することによって硬化時間を測定するＢＫ乾燥時間記録器に直ちに移す。ゲル化時間は、針がもはやコーティングを穿通せず、コーティングの表面をかすり始める点であると考えられる。完全硬化時間は、針がもはや表面を筋付けしないか、またはコーティング上に有意に低いレベルの筋を作成する点であると考えられる。ゲル化時間は、ＧａｒｄｎｅｒＧｅｌＴｉｍｅｒ上のＡＳＴＭＤ２４７１によって決定される。

亀裂架橋特性は、コンクリートまたはモルタル基板の代わりにガラス基板が使用される、ＤＩＮＥＮ１０６２−７の修正版を使用して測定される（架橋亀裂特性の決定）。実施例１〜５のコーティングが塗布される前に、ガラス基板を、まず４０〜９０μｍの厚さのエポキシ下塗り層でコーティングする。選択される下塗りシステムは、コンクリート基板に典型的に塗布されるシステムのうちの代表的なものである。使用される下塗りシステムは、ＤＥＨ（商標）７００９硬膜剤で硬化させたＤＥＲ（商標）３５３エポキシ樹脂であり、これらはともにＴｈｅＤｏｗＣｈｅｍｉｃａｌＣｏｍｐａｎｙから入手可能である。下塗りのためのエポキシ樹脂と硬膜剤の比率は、それぞれ７０重量％〜３０重量％である。塗布される下塗りシステムを、実施例１〜５のコーティングを塗布する前に少なくとも２４時間硬化させる。更に、負荷／歪みにおける正確な測定の目的のために、ＭＴＳ（登録商標）ＡｌｌｉａｎｃｅＲＴ／１０試験機を使用する。

試験に関して、ガラス基板に背面から傷をつけ、わずかな圧力を適用することによって、実施例１〜５のコーティングのうちの１つで既にコーティングされたガラス基板において、亀裂が発生する。その後、ＭＴＳ（登録商標）ＡｌｌｉａｎｃｅＲＴ／１０負荷／歪み試験機内で亀裂の入ったガラス基板を０．５ｍｍ／分の速度でゆっくりと引き離し、どの点でコーティングが破損するかを観察し、その破損の点を表４に示すガラス亀裂架橋破損として測定する。機械的不安定性の発生を、表４に示すガラス亀裂架橋ピーク負荷として測定する。

ＡＳＴＭＤ−２２４０に従ってショアＡ硬さを測定するために、実施例１〜５を使用して調整されるプラークの硬さを、プラークが作製されてから２４時間後に硬度計を使用して測定する。下にある基板の硬さがショアＡ硬さ測定に影響を与えないように、約３ｍｍの厚さの試料を二重に重ねる。更に、実施例１〜５を使用して作製されるプラークから切り出されたドッグボーン上に、ミクロ引っ張り試験を実行する、ＡＳＴＭＤ−１７０８に従って、引っ張り強度、破砕での伸長、及び弾性率を測定する。

実施例６及び７ならび比較実施例８を、下記の表６における以下の試験に供する。

ゲル化時間を測定するために、約１００ｇの配合物成分を計量し、試料カップ内で事前に混合する。ゲルタイマーのタイマーを混合開始直後に開始した。その後、ワイヤ撹拌器が取り付けられたゲルタイマー下に試料コップを定置する（ワイヤが試料コップの中央に吊り下がることを確保するように特に注意すること）。ゲル化する時間を時間で報告した。ゲル化時間は、ＧａｒｄｎｅｒＧｅｌＴｉｍｅｒ上のＡＳＴＭＤ２４７１によって決定される。乾燥時間を、４８時間速度設定のＢＹＫ乾燥時間記録器を使用して、ＡＳＴＭＤ５８９５によって決定する。試験室温は２３℃である。第３の段階の終了を粉塵なし時間として報告し、針がもはや膜を穿通しない点を乾燥通し時間として報告する。

伸長特性をＡＳＴＭＤ−１７０８に従って測定する。具体的には、ＡＳＴＭ研究室条件下で標本を電気機械的インストロン上に積載し、約５つの標本を各試料プラークについて試験する。特性はまた、−１８℃及び２５℃で分析した。

更に、下記の表７に従って、実施例１〜７及び比較実施例８のプラークの動的機械的熱分析（ＤＭＴＡ）を実行する。

ＤＭＴＡ分析は、レオメータ（液体、懸濁液、またはスラリーの流量を測定する装置）を使用して、材料におけるガラス−ゴム転移を検出する。具体的には、ねじり様式下のＴＡＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓＡＲＥＳＲｈｅｏｍｅｔｅｒを使用して、１つのステップあたり３℃で、−１００℃〜１００℃までＤＭＴＡ分析を行った。試験周波数は、０．０５％の歪み振幅で、１Ｈｚである。タンδピークが位置付けられる温度を、ガラス転移温度として記録する。ＤＭＴＡ分析について、変形の頻度は６．２８ｒａｄ／秒、温度傾斜速度は３Ｃ／分、変形の様式はねじり様式である。ＤＭＴＡ分析は、温度が低下するにつれて、どの温度で特定の材料が、ゴム性可撓性相から破砕性の脆性ガラス性相に転移するのかを決定するために有用である。

ＤＭＴＡ分析は、実施例の弾性挙動を表す、貯蔵弾性率としてＧ′を測定する。ＤＭＴＡ分析はまた、実施例の粘性特性を表す、損失弾性率としてＧ′′を測定する。更に、タンδにおけるピークなどのタンδ＝Ｇ′′／Ｇ′は、貯蔵弾性率と損失弾性率との差が最小化する点に対応する。タンδプロットの結果を、下記の表７に示す。

実施例１〜７は、２つのタンδピークを呈し、タンδの第１のピークは０℃〜−７５℃の間であり、タンδの第２のピークは２０℃〜７５℃の間である。対照的に、比較実施例８は、２０℃〜７５℃の間で単一のタンδピークを呈する。本理論によって拘束されることを意図するものではないが、この２つのタンδピークは、２つのガラス転移温度ならびに室温及びより低い温度（例えば、０℃未満）での優れた可撓性を示す。しかしながら、比較実施例８は、室温及びより低い温度（例えば、０℃未満）で、そのようなより低い温度でのタンδピークの欠如に基づいて、この優れた可撓性を提供することができない。例えば、比較実施例８の失敗は、上記の表６に実証される。

１つの例示的な場合（例えば、亀裂の入った床材のための密封材の使用のため）において、以下の成分に基づき、下記の表２に示される量で利用される以下のエポキシ−シラン混成配合物が使用され得る。

[表]

表８において上記に示されるように、表２に関して上記に説明する実施例３及び４と比較して、炭酸カルシウムが第１の部分から排除され得、炭酸カルシウム及びタルクの両方が第２の部分から排除され得る。

実施例９及び１０を、表９において下記に示されるように、（ＡＳＴＭＤ１７０８に従う）破砕での伸長、（ＡＳＴＭＤ１７０８に従う、ｐｓｉの単位における）引っ張り強度、（ＡＳＴＭＤ２２４０に従う）ショアＡ硬さ、及び（当該技術分野において既知である水分蒸気伝達速度に従い、１ＭｏｃｏｎＰｅｒｍａｔｒａｎ−Ｗ７００装置を使用する、ｇ／ｍ^２＊日の単位における）伝達速度について評価する。

弾性率の増大を提供し、かつ／またはコストを低下させるために充填剤が添加され得るが、そのような充填剤は排除されてもよい。

Claims

エポキシプレポリマー配合物、エポキシ−シラン混成配合物、エポキシチオールアクリレート、及びエポキシアミンアクリレート配合物の群から選択される最小の１つであるエポキシ系配合物の反応生成物であるコーティング剤を含む、コーティング組成物であって、
硬化状態の前記コーティング剤が、ある温度範囲にわたる損失正接プロットに従って、−７５℃〜０℃の第１の温度範囲で第１の損失正接ピーク、及び２０℃〜７５℃の第２の温度範囲で第２の損失正接ピークを呈し、
前記第１の損失正接ピークの値及び前記第２の損失正接ピークの値がそれぞれ、動的機械的熱分析に従って測定される、前記ある温度範囲内の特定の温度での前記コーティング剤の損失弾性率と前記コーティング剤の貯蔵弾性率の比率を表し、前記第１及び前記第２の損失正接ピークの前記値が０．１０〜０．８０である、前記コーティング組成物。
前記コーティング剤が、エポキシ末端ポリエーテルプレポリマー及びアミン硬膜剤成分を含む前記エポキシプレポリマー配合物の前記反応生成物であり、前記アミン硬膜剤成分が、前記エポキシプレポリマー配合物の総重量に基づいてエポキシプレポリマー配合物中に５重量％〜４５重量％の量で存在し、
前記エポキシ末端ポリエーテルプレポリマーが、２〜４個のアミン水素官能基を有するポリエーテルアミン及び芳香族エポキシ樹脂を含む反応混合物の生成物であり、前記反応混合物中の前記芳香族エポキシ樹脂の当量重量が、前記ポリエーテルアミンと反応して前記エポキシ末端プレポリマーを形成するために化学量論的に必要とされる前記芳香族エポキシ樹脂の当量重量よりも少なくとも３倍大きい、請求項１に記載の前記コーティング組成物。
前記第１の損失正接ピークの前記値が０．１０〜０．３０であり、前記第２の損失正接ピークの前記値が０．３０〜０．６０である、請求項２に記載の前記コーティング組成物。
前記コーティング剤が、エポキシ成分、アミン成分、及びシラン成分を含む前記エポキシ−シラン混成配合物の前記反応生成物であり、
前記シラン成分が、ポリウレタン骨格及びシラン末端基を有するシラン変性ポリマーを含み、前記シラン変性ポリマーが、前記エポキシ配合物の総重量に基づいて前記エポキシ−シラン混成配合物中に２０重量％〜４０重量％の量で存在する、請求項１に記載の前記コーティング組成物。
前記第１の損失正接ピークの前記値が０．５０〜０．８０であり、前記第２の損失正接ピークの前記値が０．２０〜０．４０である、請求項４に記載の前記コーティング組成物。
前記コーティング剤が、エポキシ成分、アクリレートキャップされたポリオール成分、及びチオール成分を含むエポキシチオールアクリレート配合物の前記反応生成物であり、
前記エポキシチオールアクリレート配合物が、前記エポキシチオールアクリレート配合物の前記総重量に基づいて３５重量％〜６０重量％の前記アクリレートキャップされたポリエーテルポリオール成分を含み、
前記チオール成分がアルキルジチオールまたはアルキルトリチオールを含み、前記チオール成分が、前記エポキシチオールアクリレート配合物の前記総重量に基づいて前記エポキシチオールアクリレート配合物中に１５重量％〜４０重量％の量で存在する、請求項１に記載の前記コーティング組成物。
前記第１の損失正接ピークの前記値が０．４０〜０．５５であり、前記第２の損失正接ピークの前記値が０．２０〜０．３５である、請求項６に記載の前記コーティング組成物。
前記コーティング剤が、エポキシ成分、アクリレートキャップされたポリエーテルポリオール成分、及びアミン成分を含む前記エポキシアミンアクリレート配合物の前記反応生成物であり、
前記エポキシアミンアクリレート配合物が、前記エポキシアミンアクリレート配合物の総重量に基づいて２０重量％〜７０重量％の前記エポキシ成分を含み、
前記アクリレートキャップされたポリオール成分が、前記エポキシアミンアクリレート配合物の前記総重量に基づいて前記エポキシアミンアクリレート配合物中に２０重量％〜７０重量％の量で存在し、
前記アミン成分が、前記エポキシアミンアクリレート配合物の前記総重量に基づいて前記エポキシアミンアクリレート配合物中に５重量％〜５０重量％の量で存在する、請求項１に記載の前記コーティング組成物。
前記エポキシ成分が、ビスフェノールＡジグリシジルエーテル、ビスフェノールＦジグリシジルエーテル、及び脂肪族グリシジルエーテルの群から選択される少なくとも１つを含み、
前記アミン成分が、脂肪族ポリアミン、アリール脂肪族ポリアミン、脂環式ポリアミン、及び芳香族ポリアミンの群から選択される少なくとも１つを含む、請求項８に記載の前記コーティング組成物。
希釈剤または変性剤成分が、前記エポキシアミンアクリレート配合物の前記総重量に基づいて前記エポキシアミンアクリレート配合物中に５重量％〜５０重量％の量で存在し、
前記希釈剤または変性剤成分が、スチレン化フェノール、ジイソプロピルナフタレン、ポリアルキレングリコール、ポリアルキレングリコールエーテル、フェノールポリアルキレングリコールエーテル、ベンジルアルコール、及び高沸点の一価または多価アルコールの群から選択される少なくとも１つを含む、請求項８に記載の前記コーティング組成物。
前記エポキシ系配合物の前記反応生成物が、床材用途の可撓性層及び耐機械的損耗性最上層を形成する床材層である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の前記コーティング組成物。
前記エポキシ系配合物の前記反応生成物が、床材用途の可撓性層及び耐摩耗性最上層を形成する床材層である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の前記コーティング組成物。
前記エポキシ系配合物の前記反応生成物が、床材用途の可撓性層及び耐薬品性最上層を形成する床材層である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の前記コーティング組成物。
前記エポキシ系配合物の前記反応生成物が、床材用途の下塗り層及び可撓性層を形成する床材層である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の前記コーティング組成物。
前記エポキシ系配合物前記コーティング剤の前記反応生成物が、エポキシ系可撓性亀裂架橋層を形成する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の前記コーティング組成物。