JP2021519375A - 水性ベースコート材料およびそのベースコート材料を使用したマルチコート系の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(I) バインダーとしての、少なくとも1種の水性でありアクリレートベースのミクロゲル分散体(MD)と、
(II) 少なくとも1種の顔料ペーストと
を含む、水性ベースコート材料であって、
前記の少なくとも1種の顔料ペーストが、
(IIa) 少なくとも1種の色顔料および/または効果顔料、および
(IIb) ペーストバインダーとしての、オレフィン系不飽和モノマーの少なくとも1種のポリマー
を含み、
前記ポリマーが、
(IIb.1)水中でのポリマーの非イオン性安定化のための官能基、および
(IIb.2)ケイ素含有基、リン含有基および尿素含有基の群から選択される官能基
を含み、
前記ベースコート材料が、0.5質量%(そのベースコート材料の総質量に基づく)未満の合成フィロシリケートをさらに含む、
水性ベースコート材料が見出された。
好ましい効果ベースコート材料は、少なくとも1種の無機効果顔料、好ましくは金属効果顔料(例えば、有機溶媒中の分散体の形態、または有機溶媒との混合物の形態か、またはコーティング材料中にこの目的で提供される湿潤添加剤を伴う分散体として使用される)を含み、および少なくとも1種の色顔料、例えば白色、黒色または有彩顔料(コーティング材料中にペースト(II)の形態で使用される)を含む。
好ましいケイ素含有基は、以下の式(A):
(1)水性ベースコート材料を基材に適用し、
(2)段階(1)で適用したコーティング材料からポリマー膜を形成し、
(3)クリアコート材料を得られたベースコート膜に適用し、次いで
(4)ベースコート膜をクリアコート膜とともに硬化させる、
方法であって、
段階(1)で使用される水性ベースコート材料が本発明のベースコート材料である方法を提供する。
本明細書に記載の系は、例えば、任意に表面活性化前処理が施されたプラスチック基材上に、または硬化した電着コート系が設けられた金属基材上に構築される。
1. 固形分含量(固形物、不揮発分率)
不揮発分率は、DIN EN ISO3251(日付:2008年6月)に従って決定した。これは、あらかじめ乾燥させておいたアルミニウム皿に1gの試料を量り取り、乾燥オーブン中125℃で60分間乾燥させ、デシケーター内で冷却してから再秤量することを伴う。使用した試料の総量に対する残渣は、不揮発分率に相当する。不揮発分率の体積は、必要であれば、DIN53219(日付:2009年8月)に従って任意に決定してよい。
膜厚は、DIN EN ISO2808(日付:2007年5月)、方法12Aに従って、ElektroPhysik社からのMiniTest(登録商標)3100−4100装置を使用して決定した。
明度またはフロップインデックスの決定のため、サーフェーサーコートでコーティングされた32×60cmの寸法の鋼パネルに、コーティング材料を水系ベースコート材料として、総膜厚(乾燥膜厚)が12〜17μmになるように、二重静電適用によって適用した。
FL=2.69(L*15°−L*110°)1.11/(L*45°)0.86
(式中、L*は、それぞれの測定角度(15°、45°および110°)で測定された明度値である)
に従ってフロップインデックス(FL)を計算することが可能である。
低剪断粘度および高剪断粘度は、DIN53019−1(日付:2008年9月)に対応する回転粘度計を使用して決定し、DIN53019−2(日付:2001年2月)に従って正規化条件下(23.0℃±0.2℃)で較正した。対応する試料を、最初に1000s−1(負荷相)の剪断速度で5分間、次いで1s−1(無負荷相)の剪断速度で8分間の剪断に供した。測定データから、負荷相の間の平均粘度レベル(高剪断粘度)および無負荷相の8分後のレベル(低剪断粘度)を決定した。異なる貯蔵時間および処理時間後の粘度レベルを決定し、その値を互いに比較することで、貯蔵安定性に関する情報を得た(5.を参照されたい)。
コーティング材料の貯蔵安定性を決定するために、40℃で或る一定の時間貯蔵した前後、および撹拌試験前後(700gの材料を、内部コーティングされ、蓋で閉じられた1Lの金属缶中で、20分−1の撹拌速度nで、混合枠中で21日間撹拌する)に、DIN53019−1(日付:2008年9月)に対応した回転粘度計を使用してコーティング材料を調査し、DIN53019−2(日付:2001年2月)により、4)で記載の方法によって正規化条件下(23.0℃±0.2℃)で較正した。次いで負荷前後の値を、それぞれの百分率変化を算出することによって互いに比較した。
膜厚依存レベリングを評価するために、以下の一般的なプロトコルに従って、ウェッジ形の(wedge-shaped)マルチコート塗装系を製造した。
目標膜厚(乾燥材料の膜厚)が0〜40μmのウェッジとして、水系ベースコート材料を静電的に適用した。室温で4〜5分間のフラッシュ時間後、系を強制空気オーブン中60℃で10分間乾燥させた。
接着ストリップの除去に続き、乾燥させた水系ベースコート膜に重力式のカップ型ガンを用いて、市販の2成分クリアコート材料(BASF Coatings GmbH社製のProGloss(登録商標)800)を40〜45μmの目標膜厚(乾燥材料の膜厚)で手動で適用した。得られたクリアコート膜を室温(18〜23℃)で10分間フラッシュオフした。これに続き、強制空気オーブン中140℃でさらに20分間硬化させた。
水系ベースコート材料全体の乾燥膜厚をチェックし、ベースコート膜厚ウェッジについて、例えば15〜20μm、および20〜25μmおよび/または10〜15μm、15〜20μm、20〜25μm、25〜30μm、および任意に30〜35μmの領域を、鋼パネル上にマークした。
本発明の使用のための分散体(MD)中に存在するポリマー粒子の平均粒子径(体積平均)は、本発明の目的において、DIN ISO13321に基づく方法の光子相関分光法(PCS)によって決定した。
本発明におけるゲル分率を質量測定で決定した。この場合、まず第1に、存在するポリマーを凍結乾燥によって、試料から、より具体的には水性分散体(MD)から単離した(初期質量1.0g)。凝固温度(温度をさらに低下させたときに試料の電気抵抗がさらなる変化を示さない温度)の決定に続き、慣例的に5ミリバール〜0.05ミリバールの乾燥真空圧範囲の圧力で、凝固温度よりも10℃低い乾燥温度で、完全に凍結した試料を本乾燥に供した。加熱設置表面の温度を段階的に25℃まで上昇させることで、ポリマーの急速な凍結乾燥が達成された。典型的には12時間の乾燥時間の後、単離されたポリマーの量(固体分率、凍結乾燥を介して決定)は一定となり、凍結乾燥を延長してもいかなる変化も示さなかった。設置表面の温度30℃で、最大限に低減させた周囲圧力下(慣例的に0.05〜0.03ミリバール)で後続して乾燥させることにより、ポリマーの最適な乾燥が達成された。
以下の本発明の実施例および比較例は、本発明を例示する役割を果たすが、いかなる制約も課すものと解釈すべきではない。
以下に特定し、水性ミクロゲル分散体(MD1)の調製に使用した成分は、次の意味を有する:
DMEA ジメチルエタノールアミン
DI水 脱イオン水
EF800 Aerosol(登録商標)EF−800、Cytec社から市販されている乳化剤
APS アンモニウムペルオキソジスルフェート
1,6−HDDA 1,6−ヘキサンジオールジアクリレート
2−HEA 2−ヒドロキシエチルアクリレート
MMA メチルメタクリレート
モノマー混合物(A)、段階i.
表1.1の「モノ1」の下に示す成分を、別個の容器中で予備混合した。この混合物を2時間かけて反応器に滴下した。反応溶液中のモノマーの分率は、段階ii.において使用したモノマーの総量に基づいて、反応時間全体を通して6.0質量%を超えなかった。後続して、撹拌を1時間行った。
表1.1の「モノ2」の下に示す成分を、別個の容器中で予備混合した。この混合物を1時間かけて反応器に滴下した。反応溶液中のモノマーの分率は、段階iii.で使用したモノマーの総量に基づいて、反応時間全体を通して6.0質量%を超えなかった。後続して、撹拌を2時間行った。後続して反応混合物を60℃に冷却し、中和混合物(表1.1、項目20、21および22)を別個の容器中で予備混合した。中和混合物を40分かけて反応器に滴下し、その間に反応溶液のpHを7.5〜8.5の値に調整した。後続して反応生成物をさらに30分間撹拌し、25℃に冷却して濾過した。
(IIb−1)
ペーストバインダー(IIb−1)を、特許出願US5270399、第10列、第26行目〜第48行目の実施例5に従って調製した。しかしながら、得られたポリマーは、その実施例に記載されているように10gの水に分散させるのではなく、代わりに、n−ブタノール、Dowanol(商標)PnPグリコールエーテル(Dow Chemical社から入手可能)、および脱イオン水の5:45:50の比の混合物中に分散させ、35±2質量%の固形分を得た。
ペーストバインダー(IIb−2)を、特許出願US5320673、第17列、第53行目〜第18列、第29行目の実施例2に従って調製したが、「パートA.ポリマー主鎖の合成」に記載されているイソシアネート官能化アクリレートは、特許出願US5270399、第9列、第10行目〜第29行目の実施例1のイソシアネート官能化アクリレートに置き換えた。後続して、リン酸官能化ポリマーを、Dowanol(商標)PnPグリコールエーテル(Dow Chemical社から入手可能)および脱イオン水の1:1の比の混合物中に分散させ、35±2質量%の固形分を得た。
混合ワニスMV−1
特許明細書EP1534792−B1、第11列、第1〜13行目に従って、脱イオン水81.9質量部、Rheovis(登録商標)AS1130(BASF SE社から入手可能)2.7質量部、BG中52%の2,4,7,9−テトラメチル−5−デシンジオール(BASF SE社から入手可能)8.9質量部、Dispex Ultra FA4437(BASF SE社から入手可能)3.2質量部、および水中10%のジメチルエタノールアミン3.3質量部を、互いに混合し、得られた混合物を後続してホモジナイズした。
白色ペースト(比較例1)は、塩化プロセスで製造されたルチル二酸化チタン顔料(例えば、Kronos社から入手可能なTitan Rutil2310、またはChemours社から入手可能なTi−Pure(商標)R−706)50質量部、DE4009858A1の第16列、第37〜59行目の実施例Dにより調製したポリエステル6質量部、特許出願EP0228003B2、第8頁、第6〜18行目の通り調製したバインダー分散体24.7質量部、脱イオン水10.5質量部、BG中52%の2,4,7,9−テトラメチル−5−デシンジオール(BASF SE社から入手可能)4質量部、ブチルグリコール4.1質量部、水中10%のジメチルエタノールアミン0.4質量部、およびAcrysol RM−8(The Dow Chemical Company社から入手可能)0.3質量部から製造した。
白色ペースト(II−1)は、塩化プロセスで製造されたルチル二酸化チタン顔料(顔料(IIa))(例えば、Kronos社から入手可能なTitan Rutil2310、またはChemours社から入手可能なTi−Pure(商標)R−706)69質量部、バインダー6.2質量部(IIb−2)、Dowanol(商標)PnPグリコールエーテル(Dow Chemical社から入手可能)1.2質量部、および脱イオン水23.6質量部から製造した。
青色ペースト(比較例2)は、WO92/15405、第13頁第13行目〜第15頁第13行目の通り調製したポリウレタン分散体69.8質量部、Paliogen(登録商標)Blue L6482(BASF SE社から入手可能)12.5質量部、10%濃度のジメチルエタノールアミン水溶液1.5質量部、市販のポリエーテル(Pluriol(登録商標)P900、BASF SE社から入手可能)1.2質量部、および脱イオン水15質量部から製造した。
青色ペースト(II−2)は、Paliogen(登録商標)Blue L6482(BASF SE社から入手可能)14.28質量部、バインダー(IIb−1)19.04質量部、Dowanol(商標)PnPグリコールエーテル(Dow Chemical社から入手可能)8.57質量部、ジメチルエタノールアミンの20%水溶液0.5質量部、および脱イオン水57.61質量部から製造した。
4.1 本発明によらない水系ベースコート材料WBM1、WBM2および本発明による水系ベースコート材料WBM3の製造
表4.1の「水相」の下に列挙した化合物を記載の順に撹拌して、水性混合物を形成した。次いでこの混合物を10分間撹拌し、脱イオン水およびジメチルエタノールアミンを使用してpH8.2に、および回転粘度計(Anton Paar社製C−LTD80/QC調整システムを備えたRheolab QC装置)を用いて23℃で測定して、剪断荷重1000s−1でのスプレー粘度85±5mPa・sに調整した。
表4.2の「水相」の下に列挙した化合物を記載の順に撹拌して、水性混合物を形成した。次の工程で、「アルミニウム顔料予備混合物」の下に列挙した成分から混合物を製造した。この混合物を水性混合物に添加した。次いで、この混合物を10分間撹拌し、脱イオン水およびジメチルエタノールアミンを使用してpH8.2に、および回転粘度計(Anton Paar社製C−LTD80/QC調整システムを備えたRheolab QC装置)を用いて23℃で測定して、剪断荷重1000s−1でのスプレー粘度80±5mPa・sに調整した。
表4.3の「水相」の下に列挙した化合物を記載の順に撹拌して、水性混合物を形成した。次の工程で、「アルミニウム顔料予備混合物」の下に列挙した成分から混合物を製造した。この混合物を水性混合物に添加した。次いで、この混合物を10分間撹拌し、脱イオン水およびジメチルエタノールアミンを使用してpH8.2に、および回転粘度計(Anton Paar社製C−LTD80/QC調整システムを備えたRheolab QC装置)を用いて23℃で測定して、剪断荷重1000s−1でのスプレー粘度85±5mPa・sに調整した。
表4.4の「水相」の下に列挙した化合物を記載の順に一緒に撹拌して、水性混合物を形成した。次の工程で、「アルミニウム顔料予備混合物」の下に列挙した成分から混合物を製造した。この混合物を水性混合物に添加した。次いで、この混合物を10分間撹拌し、脱イオン水およびジメチルエタノールアミンを使用してpH8.2に、および回転粘度計(Anton Paar社製C−LTD80/QC調整システムを備えたRheolab QC装置)を用いて23℃で測定して、剪断荷重1000s−1でのスプレー粘度85±5mPa・sに調整した。
5.1 貯蔵中のレオロジープロファイルの安定性に関する、本発明によらない水系ベースコート材料WBM1、WBM2と本発明による水系ベースコート材料WBM3との比較
水系ベースコート材料WBM1〜WBM3の貯蔵安定性調査を、上記の方法に従って行った。結果を表5.1にまとめる。
水系ベースコート材料WBM4〜WBM6について、上記の方法に従って、貯蔵安定性、フロップ効果および膜厚依存レベリングに関して調査を行った。結果を表5.2〜5.4にまとめる。
水系ベースコート材料WBM7〜WBM10の貯蔵安定性およびフロップ効果について、上記の方法に従って調査を行った。その結果を表5.5および5.6にまとめる。
水系ベースコート材料WBM11の貯蔵安定性調査は、上記の方法で行った。結果を表5.7にまとめる。
Claims (15)
- (I) バインダーとしての、少なくとも1種の水性でありアクリレートベースのミクロゲル分散体(MD)と、
(II)少なくとも1種の顔料ペーストと
を含む、水性ベースコート材料であって、
前記の少なくとも1種の顔料ペーストが、
(IIa) 少なくとも1種の色顔料および/または効果顔料、および
(IIb) ペーストバインダーとしての、オレフィン系不飽和モノマーの少なくとも1種のポリマー
を含み、
前記ポリマーが、
(IIb.1)水中でのポリマーの非イオン性安定化のための官能基、および
(IIb.2)ケイ素含有基、リン含有基および尿素含有基の群から選択される官能基
を含み、
前記ベースコート材料が、0.5質量%(そのベースコート材料の総質量に基づく)未満の合成フィロシリケートをさらに含む、
水性ベースコート材料。 - 少なくとも1種の無機効果顔料を含む、請求項1に記載の水性ベースコート材料。
- 少なくとも1種の無機効果顔料および少なくとも1種の色顔料を含み、前記色顔料が顔料ペースト(II)中の顔料(IIa)として使用される、請求項1または2に記載の水性ベースコート材料。
- 前記基(IIb.1)が、ポリ(オキシアルキレン)基、より具体的にはポリ(オキシエチレン)基の群から選択される、請求項1から3のいずれか一項に記載の水性ベースコート材料。
- 前記基(IIb.2)が、
以下の式(A):
以下の式(B):
以下の式(C):
の群から選択される、請求項1から4のいずれか一項に記載の水性ベースコート材料。 - 0.15質量%未満の合成フィロシリケートを含み、および好ましくは合成フィロシリケートを完全に含まない、請求項1から7のいずれか一項に記載の水性ベースコート材料。
- 前記ミクロゲル分散体(MD)中に存在する前記ポリマーが、100〜500nmの平均粒子径を有する、請求項1から8のいずれか一項に記載の水性ベースコート材料。
- 前記ミクロゲル分散体(MD)がラジカル乳化重合によって調製される、請求項1から9のいずれか一項に記載の水性ベースコート材料。
- 前記ミクロゲル分散体(MD)が、オレフィン性不飽和モノマーの3つの異なる混合物(A)、(B)、および(C)の連続ラジカル乳化重合を含み、
ここで、前記混合物(A)から調製されるポリマーが、10〜65℃のガラス転移温度を有し、
前記混合物(B)から調製されるポリマーが、−35〜15℃のガラス転移温度を有し、および
前記混合物(C)から調製されるポリマーが、−50〜15℃のガラス転移温度を有する、請求項9または10に記載の水性ベースコート材料。 - マルチコート塗装系の製造方法であって、
(1)基材に1つの水性ベースコート材料を適用することによってまたは2種以上の水性ベースコート材料を基材上に直接連続して適用することによって、前記基材上に1つのベースコート膜を製造するかまたは前記基材上に複数の直接連続したベースコート膜を製造する段階、
(2)前記ベースコート膜上に、または最上位のベースコート膜上にクリアコート膜を製造する段階、
(3)前記1つのベースコート膜および前記クリアコート膜を一緒に硬化させるか、または前記複数のベースコート膜および前記クリアコート膜を一緒に硬化させる段階
を含み、
段階(1)の前記ベースコート材料、または段階(1)で使用される2種以上のベースコート材料のうちの少なくとも1種が、請求項1から11のいずれか一項に記載のベースコート材料である、製造方法。 - 前記基材が硬化した電着コーティング系でコーティングされている金属基材であり、およびそこに適用されるあらゆる層を同時に硬化させる、請求項12に記載の方法。
- 請求項1から11のいずれか一項に記載のベースコート材料が静電スプレー適用のみによって適用される、請求項12または13に記載の方法。
- 請求項12から14に記載のように製造することができるマルチコート塗装系。
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