JP2020514462A - 多層コーティング系、それを適用する方法、およびそれでコーティングされた基材 - Google Patents
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Abstract
多層コーティング系は、第1の紫外線硬化型コーティング組成物および第2の紫外線硬化型コーティング組成物を含む。第1の紫外線硬化型コーティング組成物は、低ヒドロキシル価ポリウレタン樹脂およびウレタンアクリレートオリゴマーを含む。第2の紫外線硬化型コーティング組成物は、ウレタンアクリレートオリゴマーおよび活性モノマーを含む。基材を多層コーティング系でコーティングする方法および多層コーティング系でコーティングされた基材も提供される。
Description
発明の分野
本発明は、UV硬化型多層コーティング系、特に、低ヒドロキシルポリウレタン樹脂およびポリウレタンアクリレートオリゴマーを含む第1のUV硬化型コーティング組成物、ならびにポリウレタンアクリレートオリゴマーおよび活性モノマーを含み、柔らかい感触を有する第2のUV硬化型コーティング組成物を含む、多層コーティング系に関する。本発明は、その多層コーティング系で基材をコーティングする方法およびその多層コーティング系でコーティングされた基材にも関する。
本発明は、UV硬化型多層コーティング系、特に、低ヒドロキシルポリウレタン樹脂およびポリウレタンアクリレートオリゴマーを含む第1のUV硬化型コーティング組成物、ならびにポリウレタンアクリレートオリゴマーおよび活性モノマーを含み、柔らかい感触を有する第2のUV硬化型コーティング組成物を含む、多層コーティング系に関する。本発明は、その多層コーティング系で基材をコーティングする方法およびその多層コーティング系でコーティングされた基材にも関する。
発明の背景
現在、電子製品、特に、ノート型パソコンは、ポリウレタン(PU)ベースコートおよびポリウレタン皮革(柔らかい感触)トップコートを含む系で通常コーティングされた外殻を有する。PUベースコートとトップコートの両方が、硬化剤を必要とする。その系の欠点としては、寿命が短いこと、焼付け時間が長いこと、エネルギー消費が大きすぎること、および生産効率が低いことが挙げられる。UV硬化型ベースコートとUV硬化型皮革トップコートとを組み合わせることによるUV硬化系が開発された。そのようなUV硬化系では、ベースコート塗料膜が、焼付け手順なしでUV硬化の際に完全に形成されることにより、エネルギーが節約され、コーティングの寿命が延びる。UV皮革トップコートは、硬化が速く、省エネルギーであり、生産効率が高く、硬化性能が良好であるという利点を有する。UV皮革トップコートはさらに、PU皮革のような柔らかい感触を示すので、高速の自動生産に適している。
現在、電子製品、特に、ノート型パソコンは、ポリウレタン(PU)ベースコートおよびポリウレタン皮革(柔らかい感触)トップコートを含む系で通常コーティングされた外殻を有する。PUベースコートとトップコートの両方が、硬化剤を必要とする。その系の欠点としては、寿命が短いこと、焼付け時間が長いこと、エネルギー消費が大きすぎること、および生産効率が低いことが挙げられる。UV硬化型ベースコートとUV硬化型皮革トップコートとを組み合わせることによるUV硬化系が開発された。そのようなUV硬化系では、ベースコート塗料膜が、焼付け手順なしでUV硬化の際に完全に形成されることにより、エネルギーが節約され、コーティングの寿命が延びる。UV皮革トップコートは、硬化が速く、省エネルギーであり、生産効率が高く、硬化性能が良好であるという利点を有する。UV皮革トップコートはさらに、PU皮革のような柔らかい感触を示すので、高速の自動生産に適している。
しかしながら、現在のUVベースコート+皮革トップコート系には、付着が不安定であること、匂いが強いこと、引っ掻き傷への抵抗性が低いこと、および光沢安定性が悪いことなどの問題がある。ゆえに、性能が改善されたUV硬化型多層コーティング系が当該分野において必要とされている。
発明の要旨
本発明は、第1のUV硬化型コーティング組成物および第2のUV硬化型コーティング組成物を含む多層コーティング系を提供し、ここで、第1のUV硬化型コーティング組成物は、低ヒドロキシルポリウレタン樹脂およびポリウレタンアクリレートオリゴマーを含み、第2のUV硬化型コーティング組成物は、ポリウレタンアクリレートオリゴマーおよび活性モノマーを含む。本発明は、基材を多層コーティング系でコーティングする方法および多層コーティング系でコーティングされた基材も提供する。
本発明は、第1のUV硬化型コーティング組成物および第2のUV硬化型コーティング組成物を含む多層コーティング系を提供し、ここで、第1のUV硬化型コーティング組成物は、低ヒドロキシルポリウレタン樹脂およびポリウレタンアクリレートオリゴマーを含み、第2のUV硬化型コーティング組成物は、ポリウレタンアクリレートオリゴマーおよび活性モノマーを含む。本発明は、基材を多層コーティング系でコーティングする方法および多層コーティング系でコーティングされた基材も提供する。
本発明は、基材上に多層コーティング系を形成する方法も提供し、その方法は、(1)第1のUV硬化型コーティング組成物を基材の少なくとも一部に適用して、ベースコートを形成する工程;および(2)第2のUV硬化型コーティング組成物を該ベースコートの少なくとも一部に適用して、透明なコートを形成する工程を含み、ここで、第1のUV硬化型組成物は、低ヒドロキシルポリウレタン樹脂およびポリウレタンアクリレートオリゴマーを含み、第2のUV硬化型組成物は、ポリウレタンアクリレートオリゴマーおよび活性モノマーを含む。
本発明は、
(i)基材、および(ii)その基材の少なくとも一部に堆積した多層コーティング系を含むコーティングされた基材も提供し、ここで、その多層コーティング系は、第1のUV硬化型コーティング組成物および第2のUV硬化型コーティング組成物を含み、第1のUV硬化型コーティング組成物は、低ヒドロキシルポリウレタン樹脂およびポリウレタンアクリレートオリゴマーを含み、第2のUV硬化型コーティング組成物は、ポリウレタンアクリレートオリゴマーおよび活性モノマーを含む。
(i)基材、および(ii)その基材の少なくとも一部に堆積した多層コーティング系を含むコーティングされた基材も提供し、ここで、その多層コーティング系は、第1のUV硬化型コーティング組成物および第2のUV硬化型コーティング組成物を含み、第1のUV硬化型コーティング組成物は、低ヒドロキシルポリウレタン樹脂およびポリウレタンアクリレートオリゴマーを含み、第2のUV硬化型コーティング組成物は、ポリウレタンアクリレートオリゴマーおよび活性モノマーを含む。
発明の説明
以下の詳細な説明の目的のために、本発明は、それとは反対のことが明記されている場合を除いて、様々な別の変更および工程順序を想定し得ると理解されたい。さらに、任意の操作実施例以外または別段示されている場合以外、明細書および請求項において使用されている、例えば成分の量を表しているすべての数字は、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、それとは反対のことが示されない限り、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値パラメータは、本発明によって得られるべき所望の特性に応じて変動し得る近似値である。最低限でも、また、請求項の範囲に均等論を適用することを制限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、報告される有効数字の値に照らして、および通常の丸めの手法を適用することによって、解釈されるべきである。
以下の詳細な説明の目的のために、本発明は、それとは反対のことが明記されている場合を除いて、様々な別の変更および工程順序を想定し得ると理解されたい。さらに、任意の操作実施例以外または別段示されている場合以外、明細書および請求項において使用されている、例えば成分の量を表しているすべての数字は、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、それとは反対のことが示されない限り、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値パラメータは、本発明によって得られるべき所望の特性に応じて変動し得る近似値である。最低限でも、また、請求項の範囲に均等論を適用することを制限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、報告される有効数字の値に照らして、および通常の丸めの手法を適用することによって、解釈されるべきである。
本発明の広範な範囲を示す数値範囲およびパラメータは近似値であるにもかかわらず、特定の実施例に示される数値は、可能な限り正確に報告される。しかしながら、いずれの数値も本質的には、それらのそれぞれの試験測定値に見られる標準偏差に必然的に起因するある特定の誤差を含む。
また、本明細書中に記載される任意の数値範囲は、その中に包含されるすべての部分範囲を含むと意図されていることが理解されるべきである。
例えば、「1〜10」の範囲は、1という記載された最小値と10という記載された最大値との間(およびその最小値および最大値を含む)のすべての部分範囲、すなわち、1に等しいかまたはこれより大きい最小値、および10に等しいかまたはこれより小さい最大値を有する部分範囲を含むと意図されている。
明細書および添付の特許請求の範囲において使用されるとき、冠詞「a」、「an」および「the」は、1つの指示対象と具体的に述べられていない限り、複数の指示対象を含む。
本明細書中で使用されるとき、ポリマーの重量平均分子量(Mw)は、ポリスチレン標準物質などの適切な標準物質を使用したゲル浸透クロマトグラフィーによって測定される。
本明細書中で使用されるとき、用語「ヒドロキシル値」は、1グラムのサンプル中のヒドロキシル基と等価な、ミリグラムを単位とする水酸化カリウム(KOH)の質量であり、mg KOH/gを単位として表現される。
本発明によると、第1のUV硬化型コーティング組成物および第2のUV硬化型コーティング組成物を含む多層コーティング系が提供され、ここで、第1のUV硬化型コーティング組成物は、低ヒドロキシルポリウレタン樹脂およびポリウレタンアクリレートオリゴマーを含み、第2のUV硬化型コーティング組成物は、ポリウレタンアクリレートオリゴマーおよび活性モノマーを含む。
第1のUV硬化型コーティング組成物は、基材の少なくとも一部にベースコートとしてコーティングされる。
第1のUV硬化型コーティング組成物において、低ヒドロキシルポリウレタン樹脂は、20〜30KOH/gのヒドロキシル値および5000〜20000の重量平均分子量を有する。そのような低ヒドロキシルポリウレタン樹脂は、ベースコートとトップコートとの付着を増強でき、水平化特性、色拡散特性および研磨性などのコーティング性を改善できる。
通常、低ヒドロキシルポリウレタン樹脂は、第1のコーティング組成物の20〜70重量%の量で第1のコーティング組成物中に存在する。低ヒドロキシルポリウレタン樹脂の量が、20wt%未満であるとき、第1のコーティング組成物から形成されるコーティング膜は、不十分な付着性を示す。その量が、70wt%より多いとき、第1のコーティング組成物から形成されるコーティング膜は、不十分な付着性および腐食への耐性(anti−biting)を示す。
商業的に入手可能なそのような低ヒドロキシルポリウレタン樹脂の多くが、本発明において使用され得る。例えば、本発明において使用され得るような低ヒドロキシルポリウレタン樹脂の例としては、DIC製のACRYDIC SHA−288、Jiahe製のA−1209およびそれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
第1のコーティング組成物は、ポリウレタンアクリレートオリゴマーをさらに含む。前記ポリウレタンアクリレートオリゴマーは、2官能性または3官能性を有するUV硬化型ポリウレタンアクリレートオリゴマーを含む。好ましくは、ポリウレタンアクリレートオリゴマーは、2官能性ポリウレタンアクリレートオリゴマーを含む。ポリウレタンアクリレートオリゴマーは、好ましくは、60〜70%の固体含有率で20000〜50000の重量平均分子量を有する。前記ポリウレタンアクリレートオリゴマーは、アルミニウムおよびステンレス鋼を含めた金属へよりも、プラスチック基材への優れた付着を示し、優れた耐薬品性および耐沸騰水性(water−boiling resistance)を有する。
ポリウレタンアクリレートオリゴマーは、第1のコーティング組成物の約5〜30重量%の量で第1のコーティング組成物中に存在する。ポリウレタンアクリレートオリゴマーの量が、5wt%未満であるとき、第1のコーティング組成物から形成されるコーティング膜は、不十分な付着性を示し、腐食の影響を受けやすい。その量が、30wt%より多いとき、第1のコーティング組成物から形成されるコーティング膜は、基材に対して不十分な付着性を示す。
商業的に入手可能なそのようなポリウレタンアクリレートオリゴマーの多くが、本発明において使用され得る。例えば、本発明において使用され得るようなポリウレタンアクリレートオリゴマーの例としては、Mitsui製のRA3090;Changxing製の6071、6075−1および6075−3、ならびにそれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
本発明に係る多層コーティング系の第1のUV硬化型コーティング組成物は、光開始剤をさらに含む。使用される光開始剤は、光に曝露されたとき、分解してフリーラジカルを発生し、光重合反応を開始できる限り、特に限定されない。利用可能な光開始剤としては、ベンゾイン誘導体、ベンジルケタール誘導体(derivateice)、ジアルコキシアセトフェノン、α−ヒドロキシアルキルフェニルケトン、α−アミンアルキルフェニルケトン、アシルホスフィンヒドリド、エステル化オキシムケトン化合物、アリールペルオキシドエステル化合物、ハロメチルアリールケトン、有機硫黄含有化合物、ベンゾイルホルメートなどが挙げられるが、これらに限定されない。必要に応じて、2つまたはそれを超える光開始剤を選択してもよい。光開始剤は、UV硬化型コーティング組成物の0.05〜5重量%、好ましくは、0.1〜3重量%を構成し得る。
多くの商業的に入手可能な光開始剤が、本発明において使用され得る。例えば、本発明において使用され得るような光開始剤の例としては、DBC製の184/BP/MBF/TPO、Ciba製の184/BP/MBF/819/TPOおよびそれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
本発明に係る多層コーティング系の第1のコーティング組成物は、本発明が属する分野において通常使用される有機溶剤および1つまたはそれを超える他の添加剤をさらに含み得る。
使用される溶剤は、特に限定されず、当業者に公知の任意の有機溶剤であってよく、それらとしては、脂肪族炭化水素もしくは芳香族炭化水素、例えば、Solvesso 100TM、トルエンもしくはキシレン、アルコール、例えば、ブタノールもしくはイソプロパノール、エステル、例えば、酢酸エチル、酢酸ブチルもしくは酢酸イソブチル、ケトン、例えば、アセトン、メチルイソブチルケトンもしくはメチルエチルケトン、エーテル、エーテル−アルコールもしくはエーテルエステル、例えば、3−エトキシプロピオン酸エチル、または前述のいずれかの混合物が挙げられるがこれらに限定されない。好ましくは、使用される溶剤は、酢酸エチルおよび/またはメチルエチルケトンである。溶剤は、通常、第1のコーティング組成物の0〜50wt%の量である。
前記1つまたはそれを超える他の添加剤としては、付着促進剤、沈降防止剤、分散剤、水平化剤、酸化防止剤、消泡剤(deforming agent)、レオロジー剤などが挙げられるが、これらに限定されない。これらの添加剤のタイプは、当業者に周知であり、その量は、必要に応じて、当業者によって容易に決定される。
第1のコーティング組成物は、セルロースエステル添加剤(例えば、酢酸セルロース(CA)、酢酸プロピオン酸セルロース(CAP)および/または酢酸酪酸セルロース(CAB))をさらに含み得る。そのような添加剤は、第1のコーティング組成物の流動および水平化を改善することによって、ならびに「金属様の」外見を提供するために金属片が第1のコーティング組成物中に存在する場合、そのような金属片の配向を改善することによって、ベース+透明のコーティング系の外観を改善し得る。さらに、そのような添加剤は、第1のコーティング組成物の速乾および早期の硬度発生を促進することによって、後に適用される第2のコーティング組成物(UV硬化型組成物)の混合の減少に寄与し得る。通常、セルロースエステルは、所望のコーティング特性を付与するのに十分な任意の量で存在し得る。例えば、そのようなセルロースエステルは、第1のコーティング組成物の0〜20wt%を構成し得る。
第2のUV硬化型コーティング組成物は、第1のコーティング組成物の少なくとも一部に透明なコートとしてコーティングされる。
本発明に係る第2のUV硬化型コーティング組成物は、1000〜20000の重量平均分子量を有するポリウレタンアクリレートオリゴマーおよび活性モノマーを含む。
好ましくは、ポリウレタンアクリレートオリゴマーは、低官能性ポリウレタンアクリレートオリゴマー(a)および高官能性ポリウレタンアクリレートオリゴマー(b)を含む。
ポリウレタンアクリレートオリゴマー(a)は、好ましくは、2官能性ポリウレタンアクリレートオリゴマーである。前記オリゴマーは、良好な可撓性および柔らかい感触、ならびに遅い反応速度および低い架橋密度を示す。ポリウレタンアクリレートオリゴマー(b)は、好ましくは、6〜9の官能価を有する脂肪族ポリウレタンアクリレートオリゴマーである。前記オリゴマーは、優れたUV硬化特性、良好なRCA耐摩耗性および低い表面エネルギー特性を有する。低官能性ポリウレタンアクリレートオリゴマー(a)および高官能性ポリウレタンアクリレートオリゴマー(b)は、組み合わせて使用されることにより、トップコート層に望ましい柔らかい感触、高硬度および高耐摩耗性を付与する。
好ましくは、第2のコーティング組成物は、第2のコーティング組成物の重量に基づいて、約10〜50wt%の低官能性ポリウレタンアクリレートオリゴマー(a)および約1〜15wt%の高官能性ポリウレタンアクリレートオリゴマー(b)を含む。
多くの商業的に入手可能なポリウレタンアクリレートオリゴマーが、本発明において使用され得る。例えば、本発明において使用され得るような低官能性ポリウレタンアクリレートオリゴマー(a)の例としては、Gifu製のA&H−14Kなどが挙げられるが、これに限定されない。本発明において使用され得るような低官能性ポリウレタンアクリレートオリゴマー(a)の例としては、Negami製のCWD−72、Jesida of Zhongshan製のUA−893などが挙げられるが、これらに限定されない。
第2のコーティング組成物は、活性モノマーをさらに含む。その活性モノマーは、好ましくは、低官能性(low−function)のもの、特に2官能性(two−function)の活性モノマーである。そのような低官能性の活性モノマーは、コートの付着および架橋密度を高め得る。さらに、そのような低官能性の活性モノマーは、コートの柔らかい感触を損なわないが、多官能性(3またはそれを超える官能価)は、硬い感触をもたらす。
本発明において使用され得る活性モノマーとしては、ジプロピレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレートエステル、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコール(400)ジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート(600)、ジエチレングリコールジメタクリレート、エトキシ化ビスフェノールジメタクリレート、トリシクロデカンジメチロールジアクリレート、プロポキシド(2)ネオペンチルグリコールジアクリレートおよびそれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
活性モノマーは、第2のUV硬化型コーティング組成物の5〜25重量%の量で存在し得る。
多くの商業的に入手可能な活性モノマーが、本発明において使用され得る。例えば、本発明において使用され得るような光開始剤の例としては、Changxing製のTMPTA、TPGDAおよびDPHA、Sartomer製のSR399、ならびにそれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
本発明に係る第2のUV硬化型コーティング組成物は、光開始剤をさらに含む。使用される光開始剤は、光に曝露されたとき、分解してフリーラジカルを発生し、光重合反応を開始できる限り、特に限定されない。利用可能な光開始剤としては、ベンゾイン誘導体、ベンジルケタール誘導体(derivateice)、ジアルコキシアセトフェノン、α−ヒドロキシアルキルフェニルケトン、α−アミンアルキルフェニルケトン、アシルホスフィンヒドリド、エステル化オキシムケトン化合物、アリールペルオキシドエステル化合物、ハロメチルアリールケトン、有機硫黄含有化合物、ベンゾイルホルメートなどが挙げられるが、これらに限定されない。必要に応じて、2つまたはそれを超える光開始剤を選択してもよい。光開始剤は、UV硬化型コーティング組成物の0.05〜10重量%を構成し得る。
多くの商業的に入手可能な光開始剤が、本発明において使用され得る。例えば、本発明において使用され得るような光開始剤の例としては、DBC製の184/BP/MBF、Ciba製の184/BP/MBF/819、IGM製のKIP160およびそれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
本発明に係る多層コーティング系の第2のコーティング組成物は、前述の構成要素に加えて、本発明が属する分野において通常使用される有機溶剤および1つまたはそれを超える他の添加剤をさらに含み得る。
使用される溶剤は、特に限定されず、当業者に公知の任意の有機溶剤であってよく、それらとしては、脂肪族炭化水素もしくは芳香族炭化水素、例えば、Solvesso 100TM、トルエンもしくはキシレン、アルコール、例えば、ブタノールもしくはイソプロパノール、エステル、例えば、酢酸エチル、酢酸ブチルもしくは酢酸イソブチル、ケトン、例えば、アセトン、メチルイソブチルケトンもしくはメチルエチルケトン、エーテル、エーテル−アルコールもしくはエーテルエステル、例えば、3−エトキシプロピオン酸エチル、または前述のいずれかの混合物が挙げられるがこれらに限定されない。好ましくは、使用される溶剤は、酢酸エチルおよび/またはメチルエチルケトンである。溶剤は、通常、第1のコーティング組成物の0〜50wt%の量である。
前記1つまたはそれを超える他の添加剤としては、分散剤、水平化剤、艶消し剤(mating agent)、酸化防止剤、消泡剤、レオロジー剤などが挙げられるが、これらに限定されない。これらの添加剤のタイプは、当業者に周知であり、その量は、必要に応じて、当業者によって容易に決定される。
1つの実施形態において、本発明はさらに、基材上に多層コーティング系を形成する方法を提供し、その方法は、第1のコーティング組成物を基材の少なくとも一部にベースコートとして適用する工程、および第2のコーティング組成物を第1のコーティング組成物の少なくとも一部に透明なコートとして適用する工程を含む。
通常、第1のコーティング組成物は、当該分野における公知の手法によって、基材の少なくとも一部に適用される。例えば、第1のコーティング組成物は、噴霧によって、基材の少なくとも一部に適用され得る。第1のコーティング組成物は、当該分野で公知の任意の適切な方法によって硬化され得る。好ましくは、硬化は、溶剤を蒸発させるための10〜30分間にわたる60〜80℃での焼付けの後、400〜1000mJ/cm2のUVエネルギーおよび80〜250mW/cm2の光強度でUVを照射することによって達成され得る。ベースコートの膜の厚さは、通常、5〜10μmの範囲内である。
その後、第2のコーティング組成物が、上に記載された任意の方法によってベースコートに適用され、硬化され得る。好ましくは、硬化は、溶剤を蒸発させるための約5〜10分間にわたる45〜60℃での焼付けの後、400〜1600mJ/cm2のUVエネルギーおよび80〜250mW/cm2の光強度でUVを照射することによって達成され得る。トップコートの膜の厚さは、通常、45〜55μmの範囲内である。
本発明の多層コーティング系は、任意の基材に適用され得る。前記基材としては、セラミックス、木材、皮革、石、ガラス、合金、アロイ、紙、プラスチック、繊維、綿織物などが挙げられ得るが、これらに限定されず、好ましくは、金属またはプラスチック基材である。プラスチック基材は、特に、電子デバイス(例えば、携帯電話、携帯情報端末、スマートフォン、パーソナルコンピュータ)用のものを指す。例えば、プラスチック基材は、ポリプロピレン(PC)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン(ABS)、ガラス繊維(GF)およびそれらの任意の組み合わせからなる群から形成され得る。
以下の実施例は、本発明を例証するために提供されるが、本発明をそれらの実施例の詳細に限定すると解釈されるべきではない。別段示されない限り、以下の実施例において、ならびに本明細書全体にわたって、すべての部およびパーセンテージは、重量基準である。
*第1のコーティング組成物の総重量(g)に基づく;
1Shanghai Shengbaoから入手可能な商品名7534
2Mitsuiから入手可能な商品名RA3081
3Cibaから入手可能な商品名TPO
4酢酸エチル/メチルエチルケトン
5ELEMENTIS SPECIALTIESから入手可能な商品名APW
6TROY CORPORATIONから入手可能な商品名TROYTHIX 150 ACS
7Eastmanから入手可能な商品名CAB381−2
1Shanghai Shengbaoから入手可能な商品名7534
2Mitsuiから入手可能な商品名RA3081
3Cibaから入手可能な商品名TPO
4酢酸エチル/メチルエチルケトン
5ELEMENTIS SPECIALTIESから入手可能な商品名APW
6TROY CORPORATIONから入手可能な商品名TROYTHIX 150 ACS
7Eastmanから入手可能な商品名CAB381−2
第2のコーティング組成物の調製
本発明の多層コーティング系の第2のコーティング組成物を、表2に列挙する構成要素およびその量を用いて調製した。
*第2のコーティング組成物の総重量(g)に基づく;
1Negamiから入手可能な商品名CWD−48N
2Jesida of Zhongshanから入手可能な商品名UA−893
3Changxingから入手可能な商品名HDDA
4IGMから入手可能な商品名KIP160
5酢酸エチル/メチルエチルケトン
6BYKから入手可能な商品名BYK−UV3505
7BYKから入手可能な商品名BYK−P104S
8EVONIK DEGUSSAから入手可能な商品名TS100
本発明の多層コーティング系の第2のコーティング組成物を、表2に列挙する構成要素およびその量を用いて調製した。
1Negamiから入手可能な商品名CWD−48N
2Jesida of Zhongshanから入手可能な商品名UA−893
3Changxingから入手可能な商品名HDDA
4IGMから入手可能な商品名KIP160
5酢酸エチル/メチルエチルケトン
6BYKから入手可能な商品名BYK−UV3505
7BYKから入手可能な商品名BYK−P104S
8EVONIK DEGUSSAから入手可能な商品名TS100
コートの調製プロセス
表1に示された第1のコーティング組成物(実施例1〜3、ベースコート)を、酢酸エチル、イソプロパノールおよびエチレングリコールモノブチルエーテルを適切な比で混合することによって配合された希釈剤で希釈した後、希釈後のコーティング組成物が8〜10sの粘度を有するように硬化剤を加えた。次いで、希釈されたコーティング組成物を、スプレーコーティングプロセスによって基材(PC、PC+ABS、ABSまたはPC+GF)にコーティングした後、60〜80℃で5〜10分間焼き付けることにより、溶剤を除去し、ベースコートを形成した。UV光照射(UVエネルギー:400〜1600mJ/cm2、光強度:80〜250mw/cm2)への曝露によって光開始剤が分解することにより、活性なフリーラジカルが発生し、それによりモノマーと樹脂との重合が開始し、3次元架橋ネットワークの膜が形成して、ベースコートが得られた。希釈後のコーティング組成物が10〜15sの粘度を有するように、酢酸エチル、イソプロパノールおよびエチレングリコールモノブチルエーテルを適切な比で混合することによって配合された希釈剤で第2のコーティング組成物を希釈した。次いで、希釈されたコーティング組成物をそれぞれ、スプレーコーティングプロセスによってベースコートにコーティングした後、45〜60℃で5〜10分間焼き付けることにより、溶剤を除去した。UV光照射(UVエネルギー:400〜1600mJ/cm2、光強度:80〜250mw/cm2)への曝露によって光開始剤が分解することにより、活性なフリーラジカルが発生し、それによりモノマーと樹脂との重合が開始して、3次元架橋ネットワークの膜が形成した。このようにして、二重コート実施例7〜9を調製した。
表1に示された第1のコーティング組成物(実施例1〜3、ベースコート)を、酢酸エチル、イソプロパノールおよびエチレングリコールモノブチルエーテルを適切な比で混合することによって配合された希釈剤で希釈した後、希釈後のコーティング組成物が8〜10sの粘度を有するように硬化剤を加えた。次いで、希釈されたコーティング組成物を、スプレーコーティングプロセスによって基材(PC、PC+ABS、ABSまたはPC+GF)にコーティングした後、60〜80℃で5〜10分間焼き付けることにより、溶剤を除去し、ベースコートを形成した。UV光照射(UVエネルギー:400〜1600mJ/cm2、光強度:80〜250mw/cm2)への曝露によって光開始剤が分解することにより、活性なフリーラジカルが発生し、それによりモノマーと樹脂との重合が開始し、3次元架橋ネットワークの膜が形成して、ベースコートが得られた。希釈後のコーティング組成物が10〜15sの粘度を有するように、酢酸エチル、イソプロパノールおよびエチレングリコールモノブチルエーテルを適切な比で混合することによって配合された希釈剤で第2のコーティング組成物を希釈した。次いで、希釈されたコーティング組成物をそれぞれ、スプレーコーティングプロセスによってベースコートにコーティングした後、45〜60℃で5〜10分間焼き付けることにより、溶剤を除去した。UV光照射(UVエネルギー:400〜1600mJ/cm2、光強度:80〜250mw/cm2)への曝露によって光開始剤が分解することにより、活性なフリーラジカルが発生し、それによりモノマーと樹脂との重合が開始して、3次元架橋ネットワークの膜が形成した。このようにして、二重コート実施例7〜9を調製した。
次いで、二重コート系でコーティングされた基材を、以下の特徴について試験した。結果を表3に示した。
1.コーティング膜と基材との付着試験
サンプル表面に、NTナイフで6×6本の線を切りつけ(1mm2グリッド(gird)(格子)、合計数25;基材に貫通するまでの傷をつける)、試験表面を、可能な限り平らなままにした(刃を鋭利に保って)。サンプルが小さすぎて、クロスカットする十分な空間がない場合、45°のクロスカットのグリッドを用いる。Nichibanテープ(No.405)、Scotchテープ(No.610)または同じタイプの他のテープ(幅18mm、テープの粘度は5.3N/18mm幅またはそれを超えるべきである)をサンプル表面に貼り、テープがサンプル表面と十分に接触できるようにゴムで圧縮する。サンプルを3分間静置した。90°の角度ですばやくそれ自体から引き剥がすことによってテープを除去した。試験表面を視覚的に調べ、ISO規格に照らして評価した。
サンプル表面に、NTナイフで6×6本の線を切りつけ(1mm2グリッド(gird)(格子)、合計数25;基材に貫通するまでの傷をつける)、試験表面を、可能な限り平らなままにした(刃を鋭利に保って)。サンプルが小さすぎて、クロスカットする十分な空間がない場合、45°のクロスカットのグリッドを用いる。Nichibanテープ(No.405)、Scotchテープ(No.610)または同じタイプの他のテープ(幅18mm、テープの粘度は5.3N/18mm幅またはそれを超えるべきである)をサンプル表面に貼り、テープがサンプル表面と十分に接触できるようにゴムで圧縮する。サンプルを3分間静置した。90°の角度ですばやくそれ自体から引き剥がすことによってテープを除去した。試験表面を視覚的に調べ、ISO規格に照らして評価した。
ISO規格の評定
0スケール:5B
切り目の縁は、完全に滑らかであり、格子の縁に剥離が生じていない。
1スケール:4B
切り目の交点に小さな剥離片があり、実際の破損は5%またはそれ未満である。
2スケール:3B
切り目の縁または交点に剥離があり、剥離の面積は5%〜15%である。
3スケール:2B
切り目の縁に沿って部分的な剥離もしくは大きな剥離片があるか、または格子の一部が全体的に剥がれ、剥離面積は15%〜35%の範囲である。
4スケール:1B
切り目の縁にかなりの剥離があるか、またはいくつかの格子の一部もしくは全部が剥がれ、剥離面積は、35%〜65%の範囲である。
5スケール:0B
切り目の縁または交点において塗料が著しく剥がれ、剥離面積は65%を超える。
0スケール:5B
切り目の縁は、完全に滑らかであり、格子の縁に剥離が生じていない。
1スケール:4B
切り目の交点に小さな剥離片があり、実際の破損は5%またはそれ未満である。
2スケール:3B
切り目の縁または交点に剥離があり、剥離の面積は5%〜15%である。
3スケール:2B
切り目の縁に沿って部分的な剥離もしくは大きな剥離片があるか、または格子の一部が全体的に剥がれ、剥離面積は15%〜35%の範囲である。
4スケール:1B
切り目の縁にかなりの剥離があるか、またはいくつかの格子の一部もしくは全部が剥がれ、剥離面積は、35%〜65%の範囲である。
5スケール:0B
切り目の縁または交点において塗料が著しく剥がれ、剥離面積は65%を超える。
通常、コーティング系が携帯電話の外殻に使用されるとき、試験結果は、4Bまたはそれを超えることが必要とされる。
2.コーティング膜の硬度試験
市販の鉛筆硬度計を、計測のために以下の条件下で使用した:三菱鉛筆;荷重:9.8N;移動距離:1cm、5回。要件:表面の鉛筆のかき跡を消しゴムで消した後、コートが剥がれず、ひびが入らず、かき傷がついていなかった(圧力が原因の鉛筆によるへこみを除く)。>=Fが必要である。
市販の鉛筆硬度計を、計測のために以下の条件下で使用した:三菱鉛筆;荷重:9.8N;移動距離:1cm、5回。要件:表面の鉛筆のかき跡を消しゴムで消した後、コートが剥がれず、ひびが入らず、かき傷がついていなかった(圧力が原因の鉛筆によるへこみを除く)。>=Fが必要である。
3.溶剤抵抗性
試験条件:メチルエチルケトン(MEK)、荷重:50g、前後に50回こする。評点≧4。試験後にベースコートが露出しなかった場合、その試験を合格と評価した。
試験条件:メチルエチルケトン(MEK)、荷重:50g、前後に50回こする。評点≧4。試験後にベースコートが露出しなかった場合、その試験を合格と評価した。
4.RCA摩耗試験
市販のRCAテスターを以下の条件下で使用した。テープモデル1116−P−40、荷重:175g、70回超。試験後にベースコートが露出しなかった場合、その試験を合格と評価した。
市販のRCAテスターを以下の条件下で使用した。テープモデル1116−P−40、荷重:175g、70回超。試験後にベースコートが露出しなかった場合、その試験を合格と評価した。
5.湿潤−湿潤サイクル試験
試験サンプルを以下のサイクルに供した:21℃、60%RHから−40℃に3時間かけて移行し、そのような条件下で2時間維持する;次いで、−40℃から85℃、50%RHに6時間かけて移行し、そのような条件下で2時間維持する;21℃、60%RHに移行し、1サイクルを終了する。合計で5サイクルを行った。
試験サンプルを以下のサイクルに供した:21℃、60%RHから−40℃に3時間かけて移行し、そのような条件下で2時間維持する;次いで、−40℃から85℃、50%RHに6時間かけて移行し、そのような条件下で2時間維持する;21℃、60%RHに移行し、1サイクルを終了する。合計で5サイクルを行った。
試験後、明らかな色差の存在について、サンプル表面を調べた。ふくれ、クラッキングまたは変形の存在について、サンプル表面を調べた。その後、1つの405テープを、コーティングされた表面に貼り(指で圧縮し)、コート表面に対して90°の角度ですばやくそれ自体から引き剥がすことによってテープを除去した。テープを剥がしたときの剥離の存在について、コーティングされた表面を調べた。
6.色安定性試験
1サイクル:4時間にわたるUV照射(UV−A、340nm、0.63W/m2/nm、60℃)+4時間(50℃)にわたる湿潤貯蔵、合計12サイクル(4日間)。サンプル表面の半分をアルミニウム箔で覆った(試験後の表面と比較するために)。
1サイクル:4時間にわたるUV照射(UV−A、340nm、0.63W/m2/nm、60℃)+4時間(50℃)にわたる湿潤貯蔵、合計12サイクル(4日間)。サンプル表面の半分をアルミニウム箔で覆った(試験後の表面と比較するために)。
UV照射後、サンプル表面の色、光沢および表面粗さの変化を調べた。X−rite比色計によって試験されたΔE値によって色の変化を示した(暗い:ΔE≦0.7;明るい:ΔE≦1)。UV試験を行う前に、試験されるべき試験プレートをまず、比色計によって色収差について計測して、L1、a1およびb1値を得た。UV照射後、試験プレートを再度、比色計によって色収差について計測して、L2、a2およびb2値を得た。ΔE値を、以下の式に従って算出した:
ふくれまたはクラッキングの存在について、サンプル表面を調べた。その後、1つの405テープを、コーティングされた表面に貼り(指で圧縮し)、コート表面に対して90°の角度ですばやくそれ自体から引き剥がすことによってテープを除去した。テープを剥がしたときの剥離の存在について、コーティングされた表面を調べた。
7.化粧品試験
10gの以下の各化粧品物品を計量コップに入れ、均一に混合した(1つの化粧品を一度だけ使用し、1日おきに使用することを禁止した):Dabao Beauty Day Cream/Niveaメンハイドレーティング、Dabaoリフレッシング・モイスチャライジングサンスクリーン/Vaselineインテンシブケアハンド&ネイル、Dabao SODプロテインクリーム/Johnsonベビーローション、Johnsonベビーオイル、CoppertoneスポーツサンスクリーンSPF30およびCoppertoneウルトラガードサンスクリーンSPF50。得られた混合物を、歯ブラシでサンプル表面に均等にコーティングした。化粧品でコーティングされたサンプルを環境試験炉に入れ、70℃の温度および85%の湿度で48時間および72時間試験した。さらに、上記の化粧品でコーティングされたサンプルを常温に4時間置いた。
10gの以下の各化粧品物品を計量コップに入れ、均一に混合した(1つの化粧品を一度だけ使用し、1日おきに使用することを禁止した):Dabao Beauty Day Cream/Niveaメンハイドレーティング、Dabaoリフレッシング・モイスチャライジングサンスクリーン/Vaselineインテンシブケアハンド&ネイル、Dabao SODプロテインクリーム/Johnsonベビーローション、Johnsonベビーオイル、CoppertoneスポーツサンスクリーンSPF30およびCoppertoneウルトラガードサンスクリーンSPF50。得られた混合物を、歯ブラシでサンプル表面に均等にコーティングした。化粧品でコーティングされたサンプルを環境試験炉に入れ、70℃の温度および85%の湿度で48時間および72時間試験した。さらに、上記の化粧品でコーティングされたサンプルを常温に4時間置いた。
試験後、サンプル表面の色、光沢および表面粗さの変化を調べた。ふくれまたはクラッキングの存在について、サンプル表面を調べた。その後、1つの405テープを、コーティングされた表面に貼り(指で圧縮し)、コート表面に対して90°の角度ですばやくそれ自体から引き剥がすことによってテープを除去した。テープを剥がしたときの剥離の存在について、コーティングされた表面を調べた。
本発明の特定の態様が、上記で説明され、記載されたが、本発明に対する数多くの変更および改変が、本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく行われ得ることが当業者には明らかだろう。ゆえに、添付の特許請求の範囲は、本発明の範囲に入るこれらの変更および改変を包含すると意図されている。
Claims (13)
- 第1のUV硬化型コーティング組成物および第2のUV硬化型コーティング組成物を含む多層コーティング系であって、前記第1のUV硬化型組成物は、低ヒドロキシルポリウレタン樹脂およびポリウレタンアクリレートオリゴマーを含み、前記第2のUV硬化型組成物は、ポリウレタンアクリレートオリゴマーおよび活性モノマーを含む、多層コーティング系。
- 前記第1のUV硬化型コーティング組成物中の前記低ヒドロキシルポリウレタン樹脂が、20〜30KOH/gのヒドロキシル値および5000〜20000の重量平均分子量を有する、請求項1に記載の多層コーティング系。
- 前記第1のUV硬化型コーティング組成物中の前記ポリウレタンアクリレートオリゴマーが、2官能性ポリウレタンアクリレートオリゴマーを含む、請求項1に記載の多層コーティング系。
- 前記2官能性ポリウレタンアクリレートオリゴマーが、20000〜50000の重量平均分子量を有する、請求項3に記載の多層コーティング系。
- 前記第2のUV硬化型コーティング組成物中の前記ポリウレタンアクリレートオリゴマーが、1000〜20000の重量平均分子量を有する、請求項1に記載の多層コーティング系。
- 前記ポリウレタンアクリレートオリゴマーが、ポリウレタンアクリレートオリゴマー(a)およびポリウレタンアクリレートオリゴマー(b)を含む、請求項5に記載の多層コーティング系。
- 前記ポリウレタンアクリレートオリゴマー(a)が、2官能性ポリウレタンアクリレートを含む、請求項6に記載の多層コーティング系。
- 前記ポリウレタンアクリレートオリゴマー(b)が、6〜9の官能価を有する脂肪族ポリウレタンアクリレートを含む、請求項6に記載の多層コーティング系。
- 前記活性モノマーが、2官能性活性モノマーである、前述の請求項のいずれか1項に記載の多層コーティング系。
- 基材上に多層コーティング系を形成する方法であって、
(1)第1のUV硬化型コーティング組成物を前記基材の少なくとも一部に適用して、ベースコートを形成すること;および
(2)第2のUV硬化型コーティング組成物を前記ベースコートの少なくとも一部に適用して、透明なコートを形成すること
を含み、ここで、前記第1のUV硬化型組成物は、低ヒドロキシルポリウレタン樹脂およびポリウレタンアクリレートオリゴマーを含み、前記第2のUV硬化型組成物は、ポリウレタンアクリレートオリゴマーおよび活性モノマーを含む、方法。 - (i)基材、および
(ii)前記基材の少なくとも一部に堆積した多層コーティング系
を含む、コーティングされた基材であって、前記多層コーティング系は、第1のUV硬化型コーティング組成物および第2のUV硬化型組成物を含み、前記第1のUV硬化型組成物は、低ヒドロキシルポリウレタン樹脂およびポリウレタンアクリレートオリゴマーを含み、前記第2のUV硬化型組成物は、ポリウレタンアクリレートオリゴマーおよび活性モノマーを含む、コーティングされた基材。 - 前記基材が、ポリプロピレン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、ガラス繊維およびそれらの任意の組み合わせからなる群から形成されるプラスチック基材を含む、請求項11に記載のコーティングされた基材。
- 前記基材が、携帯電話、携帯情報端末、スマートフォンおよびパーソナルコンピュータに有用な基材である、請求項11に記載のコーティングされた基材。
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