JP2021528244A - 回転霧化中における平均フィラメント長さの決定方法及びそれに基づく塗料開発中におけるスクリーニング方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)回転可能なベルカップを塗布要素として含む回転霧化装置によってコーティング材料組成物を霧化するステップ、
(2)少なくとも1つのカメラを用いて、ステップ(1)による霧化によってベルカップのエッジに形成されたフィラメントを光学的に取得するステップ、及び、
(3)霧化で形成されたベルカップのエッジに位置するフィラメントの平均長さを求めるため、ステップ(2)による光学的取得によって得られた光学データをデジタル評価するステップ、
を含む。
− 第1コーティング材料組成物(i)の平均フィラメント長さを決定するための本発明の方法によるステップ(1)、(2)、及び(3)、
(4A)第1コーティング材料組成物(i)についてステップ(3)により確定された平均フィラメント長さを電子データベースに組み込むステップ、及び、
(5A)第1コーティング材料組成物(i)とは異なる少なくとも1つのさらなるコーティング材料組成物について、ステップ(1)〜(3)及び(4A)を少なくとも1回繰り返すステップ、
を含む。
(1)回転可能なベルカップを塗布要素として含む回転霧化装置によってコーティング材料組成物(X1)を霧化するステップ、
(2)少なくとも1つのカメラを用いて、ステップ(1)による霧化によってベルカップのエッジに形成されたフィラメントを光学的に取得するステップ、及び、
(3)霧化で形成されたベルカップのエッジに位置するフィラメントの平均長さを求めるため、ステップ(2)による光学的取得によって得られた光学データをデジタル評価するステップ、
(4B)コーティング材料組成物(X1)についてステップ(3)により決定された平均フィラメント長さと、電子データベースを編集及び/又は更新するための本発明の前記方法(本発明の第2の主題)によって得られる電子データベースに保存された更なるコーティング材料組成物の平均フィラメント長さとを比較するステップ、
(5B)ステップ(4B)による比較に基づいて、コーティング材料組成物(X1)についてステップ(3)により決定された平均フィラメント長さが、コーティング材料組成物(X2)のデータベースに保存されている少なくとも1つの平均フィラメント長さよりも短いという条件に適合するか否かをチェックするステップであって、該コーティング材料組成物(X2)はコーティング材料組成物(X1)とは異なるが、コーティング材料組成物(X1)の顔料含有量と同一の顔料含有量を有するか、又はコーティング材料組成物(X1)中に存在する顔料の量に基づいて、コーティング材料組成物(X1)の顔料含有量から±10質量%を超えない範囲で逸脱する顔料含有量を有し、かつさらに、該コーティング材料組成物(X2)はコーティング材料組成物(X1)と同一の又は実質的に同一の1つ又は複数の顔料を含む、ステップ、
(6B)コーティング材料組成物(X1)について決定された平均フィラメント長さがステップ(5B)で規定された条件を満たす場合、基材への塗布のためのコーティング材料組成物(X1)を選択するか、
あるいは、
コーティング材料組成物(X1)について決定された平均フィラメント長さがステップ(5B)で規定された条件を満たさない場合、コーティング材料組成物(X1)の配合の少なくとも1つのパラメータ及び/又はコーティング材料組成物をスクリーニングする方法のステップ(1)〜(3)を実施する際の少なくとも1つの方法パラメータを適合させるか、のステップ、
(7B)ステップ(6B)によって少なくとも1つのパラメータの適合が要求された場合、ステップ(6B)の実施を少なくとも1回繰り返すことによって、ステップ(6B)によるステップ(5B)で述べられた条件が満たされて基材への塗布のために使用コーティング材料組成物が選択されるまで、ステップ(1)〜(3)、(4B)、及び(5B)を少なくとも1回繰り返すステップ、
を含む。
平均フィラメント長さを決定するための本発明の方法
本発明の第1の主題は、少なくともステップ(1)〜(3)を含む、コーティング材料組成物の回転霧化において形成されるフィラメントの平均長さを決定する方法である。
本発明の方法のステップ(1)は、塗布要素として回転可能なベルカップを有する回転霧化装置を用いる使用されるコーティング材料組成物の霧化に関する。ここで、任意に、霧化されるコーティング材料組成物は、電圧の印加によってベルカップのエッジで静電帯電を受けることができる。しかし、本発明の方法の実施、特に本発明の方法のステップ(1)の実施には、これは必須ではない。
本発明の方法のステップ(2)では、ステップ(1)によりベルカップのエッジで霧化の過程で形成され、少なくとも1つのカメラを用いて光学的に取得されたフィラメントを確認する。
本発明の方法のステップ(3)は、ステップ(2)により、光学的取得によって得られた光学データのデジタル評価を提供する。このデジタル評価の目的は、霧化中にベルカップのエッジ、すなわちベルカップエッジに直接形成されるそれらのフィラメントの平均長さを決定することにある。
(3a)画像からベルカップを除去するために、ガウスフィルタを用いて、ステップ(2)の実施後に光学データとして得られた画像の平滑化を行うステップ、
(3b)段階(3a)により平滑化された画像を二値化及び反転するステップ、
(3c)ベルカップエッジのない二値化画像を得るために、段階(3a)で使用した画像の二値化し、こうして二値化された画像を段階(3b)からの反転画像へ追加し、及び、このようにして得られた画像を反転するステップ、
(3d)残りの配置された物体のすべてがフィラメントである画像を得るために、段階(3c)より得られた画像から、滴、断片化されたフィラメント、及びベルカップエッジに位置していないフィラメントを除去するステップ、
(3e)段階(3d)により得られた画像から、完全には画像内に配置されていないそれらのフィラメントを除去するステップ、及び
(3f)段階(3e)の後に画像に残っている全てのフィラメントをそれらのピクセル数に漸減(tapering)し、各フィラメントのピクセル数を加算し、ピクセルサイズに基づく各フィラメントのフィラメント長さを決定し、及び、測定された全てのフィラメントの全体についての平均フィラメント長さを確定するステップ、
を含む。
本発明のさらなる主題は、互いに異なる霧化されたコーティング材料組成物の平均フィラメント長さを含む電子データベースを編集及び/又は更新する方法であって、該方法は、少なくともステップ(1)〜(3)、(4A)、及び(5A)を含み、具体的には、
第1コーティング材料組成物(i)の平均フィラメント長さを決定するための本発明の方法によるステップ(1)、(2)及び(3)の実施、すなわち
(1)回転可能なベルカップを塗布要素として含む回転霧化装置によってコーティング材料組成物(i)を霧化するステップ、
(2)少なくとも1つのカメラを用いて、ステップ(1)による霧化によってベルカップのエッジに形成されたフィラメントを光学的に取得するステップ、及び、
(3)霧化で形成されたベルカップのエッジに位置するフィラメントの平均長さを求めるため、ステップ(2)による光学的取得によって得られた光学データをデジタル評価するステップ、
(4A)第1コーティング材料組成物(i)についてステップ(3)により確定された平均フィラメント長さを電子データベースに組み込むステップ、及び
(5A)第1コーティング材料組成物(i)とは異なる少なくとも1つのさらなるコーティング材料組成物について、ステップ(1)〜(3)及び(4A)を少なくとも1回繰り返すステップ、
を含む。
(3A)ステップ(1)で霧化した第1コーティング材料組成物(i)を基材に塗布し、基材上に配置される膜を形成し、この膜を焼成して基材上に配置されるコーティングを形成するステップ、
(3B)表面欠陥及び/又は光学的欠陥の発生又は非発生について、ステップ(3A)の後に得られたコーティングを分析及び評価するステップ、及び
(3C)ステップ(3B)の実施後に得られた結果を電子データベースに組み込むステップ、
を含む。
本発明のさらなる主題は、塗料配合を開発する際のコーティング材料組成物のスクリーニング方法である。
コーティング材料組成物の回転霧化において形成されるフィラメントの平均長さを決定するための本発明の方法内で定義されている、コーティング材料組成物(X1)についてのステップ(1)、(2)及び(3)であって、したがって
(1)回転可能なベルカップを塗布要素として含む回転霧化装置によってコーティング材料組成物(X1)を霧化するステップ、
(2)少なくとも1つのカメラを用いて、ステップ(1)による霧化によってベルカップのエッジに形成されたフィラメントを光学的に取得するステップ、及び、
(3)霧化で形成されたベルカップのエッジに位置するフィラメントの平均長さを求めるため、ステップ(2)による光学的取得によって得られた光学データをデジタル評価するステップ、
(4B)コーティング材料組成物(X1)についてステップ(3)により決定された平均フィラメント長さを、電子データベースに保存された更なるコーティング材料組成物の平均フィラメント長さと比較するステップであって、前記データベースは、電子データベースを編集及び/又は更新するための本発明の前述の方法によって取得可能である、ステップ、
(5B)ステップ(4B)による比較に基づいて、コーティング材料組成物(X1)についてステップ(3)により決定された平均フィラメント長さが、コーティング材料組成物(X2)のデータベースに保存されている少なくとも1つの平均フィラメント長さよりも短いという条件に適合するか否かをチェックするステップであって、該コーティング材料組成物(X2)はコーティング材料組成物(X1)とは異なるが、コーティング材料組成物(X1)の顔料含有量と同一の顔料含有量を有するか、又はコーティング材料組成物(X1)中に存在する顔料の量に基づいて、コーティング材料組成物(X1)の顔料含有量から±10質量%を超えない範囲で逸脱する顔料含有量を有し、かつさらに、該コーティング材料組成物(X2)はコーティング材料組成物(X1)と同一の又は実質的に同一の1つ又は複数の顔料を含む、ステップ、
(6B)コーティング材料組成物(X1)について決定された平均フィラメント長さがステップ(5B)で規定された条件を満たす場合、基材への塗布のためにコーティング材料組成物(X1)を選択するか、
あるいは、
コーティング材料組成物(X1)について決定された平均フィラメント長さがステップ(5B)で規定された条件を満たさない場合、コーティング材料組成物(X1)の配合の少なくとも1つのパラメータ及び/又はコーティング材料組成物をスクリーニングする方法のステップ(1)から(3)を実施する際の少なくとも1つの方法パラメータを適合させるかの、ステップ、
(7B)ステップ(6B)によって少なくとも1つのパラメータの適合が要求された場合、ステップ(6B)の実施を少なくとも1回繰り返すことによって、ステップ(6B)によるステップ(5B)で述べられた条件が満たされて基材への塗布のために使用されるコーティング材料組成物が選択されるまで、ステップ(1)〜(3)、(4B)、及び(5B)を少なくとも1回繰り返すステップ、
を含む。
(6C)コーティング材料組成物(X1)を基材に塗布して基材上に膜を形成し、この膜を焼成して基材上にコーティングを形成するステップ、
(6D)表面欠陥及び/又は光学的欠陥の発生又は非発生に関して、ステップ(6C)の後に得られたコーティングを調査及び評価するステップ、及び
(6E)ステップ(6D)の実施後に得られた結果を電子データベース、好ましくは電子データベースを編集及び/又は更新するための本発明の方法によって得られたデータベースに組み込むステップ、
をさらに含む。
(i)コーティング材料組成物(X1)中にバインダー成分(a)として存在する少なくとも1つのポリマーの量を上昇又は低下させること、
(ii)コーティング材料組成物(X1)中にバインダー成分(a)として存在する少なくとも1つのポリマーを、それとは異なる少なくとも1つのポリマーで少なくとも部分的に置換すること、
(iii)コーティング材料組成物(X1)中に成分(b)として存在する少なくとも1つの顔料及び/又はフィラーの量を上昇又は低下させることであって、これは、そこに存在する顔料については上記の範囲内でのみ可能である、
(iv)コーティング材料組成物(X1)中に成分(b)として存在する少なくとも1つのフィラーを、それとは異なる少なくとも1つのフィラーで少なくとも部分的に置換すること、
(v)コーティング材料組成物(X1)中に成分(c)として存在する少なくとも1つの有機溶媒の量、及び/又はそこに存在する水の量を上昇又は低下させること、
(vi)コーティング材料組成物(X1)中に成分(c)として存在する少なくとも1つの有機溶媒を、それとは異なる少なくとも1つの有機溶媒で少なくとも部分的に置換すること、
(vii)コーティング材料組成物(X1)中に成分(d)として存在する少なくとも1つの添加剤の量を上昇又は低下させること、
(viii)コーティング材料組成物(X1)中に成分(d)として存在する少なくとも1つの添加剤を、それとは異なる少なくとも1つの添加剤で少なくとも部分的に置換すること、及び/又はそれとは異なる少なくとも1つのさらなる添加剤を添加すること、
(ix)コーティング材料組成物(X1)を調製するための使用成分の順序を変更すること、及び/又は
(x)コーティング材料組成物(X1)を調製するときの混合のエネルギー入力を上昇又は低下させること。
以下の実施形態は、平均フィラメント長さを決定する本発明の方法だけでなく、電子データベースを編集する本発明の方法、及び塗料配合を開発するときのコーティング材料組成物をスクリーニングする本発明の方法にも関連する。以下に記載される実施形態は、特に前述の使用されるコーティング材料組成物(X1)、(X2)、(i)、及び(ii)に関する。
・成分(a)として、バインダーとして採用可能な少なくとも1つのポリマー、
・成分(b)として少なくとも1つの顔料及び/又は少なくとも1つのフィラー、及び、
・成分(c)として水及び/又は少なくとも1つの有機溶媒、
を含む。
「バインダー」という用語は、本発明の意味で、及びDIN EN ISO 4618(ドイツ語版、日付:2007年3月)に一致して、好ましくは、本発明により採用されるコーティング材料組成物などの組成物の、含有する顔料及び/又はフィラーは除く不揮発性留分(膜の形成に関与する留分)を指す。不揮発性留分は、後述する方法により決定することができる。したがって、バインダー成分とは、本発明により使用されるコーティング材料組成物などの組成物のバインダー含有量に寄与する任意の成分である。一例は、例えば後述するSCSポリマー;メラミン樹脂などの架橋剤;及び/又はポリマー添加剤など、成分(a)としてバインダーとして採用可能な少なくとも1つのポリマーを含む水系ベースコート材料などのベースコート材料である。
混合物(A)は、25℃で0.5g/l未満の水溶解度を有するモノマーの少なくとも50質量%を含み、混合物(A)から調製されるポリマーは、10〜65℃のガラス転移温度を有し、混合物(B)は、少なくとも1つの多価不飽和モノマーを含み、混合物(B)から調製されるポリマーは、−35〜15℃のガラス転移温度を有し、及び、混合物(C)から調製されるポリマーは、−50〜15℃のガラス転移温度を有し、
そこでは、
i.まず、混合物(A)が重合され、
ii.次いで、i.の下で調製されたポリマーの存在下で混合物(B)が重合され、
iii.その後、ii.の下で調製されたポリマーの存在下で混合物(C)が重合される。
当業者は、「顔料」及び「フィラー」という用語に精通している。
本発明により使用されるコーティング材料組成物は、好ましくは水系である。それは、いずれの場合にもコーティング材料組成物の総質量に基づいて、その溶媒として(すなわち、成分(c)として)主に水、好ましくは少なくとも20質量%の量の水、及びより小さい画分の有機溶媒、好ましくは20質量%未満の量の有機溶媒を含む系である。
本発明により使用されるコーティング材料組成物は、任意に、成分(d)として少なくとも1つの増粘剤(thickener)(増粘エージェント(thickening agent)とも称する)をさらに含んでもよい。そのような増粘剤の例は、無機増粘剤、例えば、フィロシリケートなどの金属シリケート、及び有機増粘剤、例えば、ポリ(メタ)アクリル酸増粘剤及び/又は(メタ)アクリル酸−(メタ)アクリレートコポリマー増粘剤、ポリウレタン増粘剤、及びまたポリマーワックスである。金属シリケートは、好ましくはスメクタイトの群から選択される。スメクタイトは、特に好ましくは、モンモリロナイト及びヘクトライトの群から選択される。モンモリロナイト及びヘクトライトは、より具体的には、アルミニウムマグネシウムシリケート、及びナトリウムマグネシウムフィロシリケート及びナトリウムマグネシウムフッ素リチウムフィロシリケートからなる群から選択される。これらの無機フィロシリケートは、例えば、Laponite(登録商標)の商品名で販売されている。ポリ(メタ)アクリル酸及び(メタ)アクリル酸−(メタ)アクリレートコポリマー増粘剤に基づく増粘剤は、任意に、適切な塩基で架橋及び/又は中和される。そのような増粘剤の例は、「アルカリ膨潤性乳化」(ASE)、及びその疎水的に修飾された変形、「親水性修飾アルカリ膨潤性乳化」(HASE)である。これらの増粘剤は、好ましくはアニオン性である。Rheovis(登録商標)AS1130などの対応する製品が市販されている。ポリウレタンに基づく増粘剤(例えば、ポリウレタン会合性増粘剤)は、任意に、適切な塩基で架橋及び/又は中和される。Rheovis(登録商標)PU1250などの対応する製品が市販されている。適したポリマーワックスの例として、エチレン−酢酸ビニルコポリマーに基づく任意で修飾されたポリマーワックスが含まれる。対応する製品は、例えばAquatix(登録商標)8421の名称で市販されている。
1.不揮発性留分の決定
不揮発性留分(固形分)は、DIN EN ISO 3251(日付:2008年6月)に従って決定される。試料1gを予め乾燥させたアルミ皿に秤量し、試料が入った皿を乾燥キャビネットで125℃で60分間乾燥させ、デシケーターで冷却してから、再び秤量する。使用した試料の総量に対する残渣が、不揮発性留分に相当する。不揮発性留分の体積は、必要に応じて、任意にDIN 53219(日付:2009年8月)に従って決定することができる。
数平均分子量(Mn)は、特に明記されていない限り、E.Schroder、G.Muller、K.−F.Arndtによる、「Leitfaden der Polymercharakterisierung」[Principles of polymer characterization]、Akademie−Verlag出版、Berlin、47〜54頁、1982年に従って、モデル10.00の蒸気圧浸透圧計(Knauer製)を使用して、使用する装置の実験較正定数を決定するために較正物質としてベンゾフェノンを用いて、50℃でトルエン中の濃度系列に対し決定する。
OH数と酸価はそれぞれ計算により決定される。
平均粒子径は、DIN ISO 13321(日付:2004年10月)に基づく方法で、動的光散乱(光子相関分光法)(PCS)により決定される。測定は、Malvern Nano S90(Malvern Instruments製)を使用して、25±1℃で行われる。該装置は3〜3000nmサイズ範囲をカバーし、633nmにおける4mW He−Neレーザーを備えている。それぞれの試料は、分散媒体として粒子を含まない脱イオン水で希釈され、その後、1mlのポリスチレンキュベット内で適切な散乱強度で測定される。評価は、Zetasizer評価ソフトウェア7.11(Malvern Instruments製)の支援を受けてデジタル相関器を用いて行った。測定は5回行われ、該測定は、第2の新しく調製された試料で繰り返された。SCSポリマーの場合、平均粒子径は、測定した平均粒子径の算術数値平均値(Z平均平均値;数値平均値;dN,50%)を指す。この場合の5重決定の標準偏差は4%以下である。採用可能なポリウレタン−ポリウレア粒子については、平均粒子径は、個々の調製物の平均粒子径の算術体積平均値(V平均平均値;体積平均値;dV,50%(体積基準中央値))を指す。この場合の5回の個別測定値からの体積平均の最大偏差は±15%である。検証は、50〜3000nmの間の粒子径を有するポリスチレン標準を用いて行われる。
膜厚は、DIN EN ISO 2808(日付:2007年5月)、方法12Aに従って、ElektroPhysik製のMiniTest(登録商標)3100−4100装置を使用して決定される。
ピンホールの発生率と膜厚依存のレベリングを評価するために、ウェッジフォーマットのマルチコート塗装系が、以下の一般的なプロトコルに従って生成される:
標準電着塗装(BASF Coatings GmbH製のCathoGuard(登録商標)800)でコーティングされた寸法30×50cmの鋼製パネルが、コーティング後の膜厚差の決定を可能にするように、一長手方向端部に接着ストリップ(Tesaband、19mm)を設ける。水性ベースコート材料を、0〜40μmの目標膜厚(乾燥した材料の膜厚)で、ウェッジとして静電的に塗装する。ここでの吐出速度は300ml/分と400ml/分の間であり;ESTAベルの回転速度は23000rpmから43000rpmの間で変化し;特に選択された各塗装パラメータの正確な数値は、以下の実験セクションで述べられる。室温(18〜23℃)での4〜5分のフラッシュオフ時間の後、系を60℃の強制空気オーブンで10分間乾燥させる。接着ストリップを除去した後、市販の二成分クリアコート材料(BASF Coatings GmbH製のProGloss(登録商標))を、重力供給スプレーガンによって手動で、40〜45μmの目標膜厚(乾燥した材料の膜厚)で、乾燥した水性ベースコートに塗布する。結果として得られたクリアコートを、室温(18〜23℃)で10分間ブラッシュオフさせ;この後、140℃の強制空気オーブンでさらに20分間硬化させる。
曇りを決定するために、マルチコート塗料系は、以下の一般的なプロトコルに従って生成される:
従来のサーフェイサー系でコーティングされた寸法32×60cmの鋼製パネルが、水性ベースコート材料により、二重塗布によってさらにコーティングされる:最初のステップの塗装は、8〜9μmの目標膜厚で静電的に行われ、第2のステップでは、室温での2分間のフラッシュオフ時間の後に、同様に、4〜5μmの目標膜厚で静電的に行われる。室温(18〜23℃)でさらに5分間のフラッシュオフ時間の後に、結果として得られた水性ベースコートは80℃の強制空気オーブンで5分間乾燥される。両方のベースコート塗装は、回転速度43000rpm、吐出速度300ml/分で行われる。乾燥した水性ベースコートの上に塗装されるのは、40〜45μmの目標膜厚を有する市販の二成分クリアコート材料(BASF Coatings GmbH製のProGloss)である。得られたクリアコートは、室温(18〜23℃)で10分間フラッシュオフされ;その後、140℃の強制空気オーブンでさらに20分間硬化される。
高速回転霧化は、高い伸長成分を有する流れを生成する。使用する試料の伸長挙動を調べるために、Haake CaBER 1装置(Thermo Scientific製)が使用される。この場合の試料は、直径6mm、互いから間隔2mmの平行な2枚のプレートの間に配置される。上側プレートは続いて、2枚のプレート間の新たな距離が10mmになるように、40ms以内に上方に移動される。これにより、毛細管力により先細りする直径を有する不安定な液体のスレッドが生成される。スレッドの直径(すなわち、フィラメントの直径)は、高速度カメラを用いて、1秒間に1000画像の画像レートと1024×1024ピクセルの解像度で記録される。材料の伸長レオロジー特性は、スレッドの直径の変化から決定される。ここで、伸長の流れに対して比較的高い抵抗(すなわち、より大きな伸長粘度)を有する材料は、比較的長いスレッド寿命(フィラメント寿命)を示す材料である。
ベルエッジでのフィラメントの分断は、高速カメラFastcam SA−Z(Photron Tokyo製、日本)を用いて、毎秒100000画像の画像レートと、512×256ピクセルの解像度で記録される。画像分析は、1回の記録につき2000画像を使用する。まず、個々の画像は、フィラメントの長さを評価できるように、いくつかのステップで処理される。最初の処理ステップでは、ベルエッジがそれぞれの画像から除去される。この目的のために、各画像は、ベルエッジのみが見える程度までに、ガウスフィルタを用いて平滑化される。次に、これらの画像は二値化され、反転される(a)。その後に、元の画像も同様に二値化され(b)、反転画像(a)と共に加算される。得られた結果は、ベルエッジのない二値化された一連の画像であり、この一連の画像は、さらなる評価のために反転される(c)。次のステップでは、フィラメントが他の物体と区別できるように条件が定義される。まず、物体のxmin、xmax、ymin、ymaxを計算することにより、全ての物体の斜辺が決定される。物体の斜辺は、物体をフィラメントとみなすためには、定義された値hよりも大きくなければならない。滴のようなより小さい物体は、以降の評価では考慮されなくなる。さらに、各物体は、ベルエッジのすぐ近傍に位置するy値を有していなければならない。したがって、ベルエッジに接合されていない長いフラグメントは、フィラメント長さを評価する目的のために除外される。最後に、残りの物体は、その最小のx値が0より大きく、最大のx値が256より小さいという条件を満たす必要がある。したがって、評価されるフィラメントは、記録された画像フレーム内に全体的に配置されたもののみである。4つの条件を満たすことができる全ての物体が個別に呼び出され、スケルトン法によって漸減される。その結果、各物体の1つのピクセルは最大でも1つの他のピクセルに接続される。次に、フィラメント1つ当たりのピクセル数がカウントされる。ピクセルサイズは既知であるため、フィラメントの実際の長さを計算することができる。この画像分析は、1画像当たり約15000本のフィラメントを評価する。これは、フィラメント長さを決定するための高い統計的基盤を確かにする。
モノマーの水溶解度は、水相の上にあるガス空間との平衡の確立を介して決定される(参考文献 X.−S.Chai,Q.X.Hou,F.J.SchorkのJournal of Applied Polymer Science 99巻、1296〜1301頁(2006)と同様)。この目的のために、20mlのガス空間試料チューブ内で、2mlなどの所定量の水がそれぞれのモノマーと、該モノマーが選択された水の量に溶解することができない、又は如何なる速度でも完全には溶解することができない程度の質量で、混合される。さらに乳化剤(試料混合物の全質量に基づいて10ppm)が添加される。平衡濃度を得るために、混合物は継続的に振盪される。上澄みの気相は不活性ガスで置換され、このようにして平衡を再確立する。除去された気相中では、検出すべき物質の画分がそれぞれの場合測定される(例えばガスクロマトグラフィーを用いて)。水中の平衡濃度は、気相中のモノマーの画分をグラフとしてプロットすることによって決定することができる。曲線の傾きは、過剰なモノマー画分が混合物から除去されるとすぐに、実質的に一定の値(S1)から著しく負の傾き(S2)に変化する。ここでの平衡濃度は、直線と勾配S1の交点及び直線と勾配S2の交点で達成される。記載された決定は、25℃で行われる。
ガラス転移温度Tgは、DIN 51005(日付:2005年8月)「Thermal Analysis(TA)−terms」及びDIN 53765「Thermal Analysis−Dynamic Scanning Calorimetry(DSC)」(日付:1994年3月)に基づいた方法で実験により決定される。これは、15mgの試料を試料ボートに秤量し、ボートをDSC装置に導入することを含む。開始温度まで冷却し、その後に第1と第2の測定が、10K/分の加熱速度で50ml/分の不活性ガスパージ(N2)の下で行われ、測定の間は開始温度まで冷却される。測定は、予想されるガラス転移温度より約50℃低い温度から予想されるガラス転移温度より約50℃高い温度までの範囲で行われる。DIN 53765、セクション8.1に従って記録されるガラス転移温度は、比熱容量における変化の半分(0.5デルタcp)に達する第2の測定の温度である。これは、DSC線図(温度に対する熱流のプロット)から決定される。これは、ガラス転移の前後の外挿されたベースライン間の中心線と、測定プロットの交点に対応する温度である。測定において予想されるガラス転移温度の有用な推測のために、公知のFox式を用いることができる。Fox式は、分子量を含めずに、ホモポリマーとその質量部のガラス転移温度に基づいて良好な近似を示すため、合成段階において当業者にとって有用なツールとして使用することができ、いくつかの目標指向の試行を介して所望のガラス転移温度の設定を可能にする。
評価は、水性ベースコート材料などのコーティング材料組成物を基材に塗布した後に形成される膜の湿潤度について行われる。この場合のコーティング材料組成物は、15μm〜40μmの範囲内の目標膜厚などの所望の目標膜厚(乾燥した材料の膜厚)の一定層として、回転霧化によって静電的に塗装される。吐出速度は300〜400ml/分であり、回転霧化装置のESTAベルの回転速度は23000〜63000rpmの範囲である(それぞれの場合の具体的に選択された塗装パラメータの正確な詳細は、以下、実験セクション内の関連箇所に記載されている)。塗装終了後1分後に、基材上に形成された膜の湿潤度を視覚的に評価する。湿潤度は1から5までのスケールで記録される(1=非常に乾燥した状態〜5=非常に湿った状態)。
ポッピング傾向を決定するために、マルチコート塗装系が、DIN EN ISO 28199−1(日付:2010年1月)及びDIN EN ISO 28199−3(日付:2010年1月)に基づく方法で、以下の一般的なプロトコルに従って、製成される:硬化カソード電着塗装(BASF Coatings GmbH製のCathoGuard(登録商標)800)でコーティングされた寸法57×20cmの多孔鋼板(DIN EN ISO 28199−1、セクション8.1、バージョンAに準拠)が、DIN EN ISO 28199−1、セクション8.2(バージョンA)と同様に製成される。これに続いて、DIN EN ISO 28199−1、セクション8.3に基づく方法で、0μmから30μmの範囲の目標膜厚(乾燥した材料の膜厚)でウェッジの形で水系ベースコート材料の1回塗装の静電塗装が行われる。得られたベースコートは、事前のフラッシュオフ時間なしに、80℃の強制空気オーブンで5分間の中間乾燥に付される。ポッピングの限界、すなわち、ポップが発生するベースコートの膜厚の決定は、DIN EN ISO 28199−3、セクション5に従って行われる。
ランの傾向を決定するために、マルチコート塗装系は、DIN EN ISO 28199−1(日付:2010年1月)及びDIN EN ISO 28199−3(日付:2010年1月)に基づく方法で、以下の一般的なプロトコルに従って、製成される。
硬化カソード電着塗装(EC)(BASF Coatings GmbH製のCathoGuard(登録商標)800)でコーティングされた寸法57cm×20cmの多孔鋼板(DIN EN ISO 28199−1、セクション8.1、バージョンAに準拠)が、DIN EN ISO 28199−1、セクション8.2(バージョンA)と同様に製成される。これに続いて、DIN EN ISO 28199−1、セクション8.3に基づく方法で、0μmから40μmの範囲の目標膜厚(乾燥した材料の膜厚)でウェッジの形で水系ベースコート材料の1回塗装の静電塗装が行われる。得られたベースコートは、18〜23℃で10分間のフラッシュオフ時間後に、80℃の強制空気オーブンで5分間の中間乾燥に付される。ここでは、鋼板はフラッシュオフされ、垂直に立てた状態で中間乾燥される。
硬化カソード電着塗装(EC)(BASF Coatings GmbH製のCathoGuard(登録商標)800)及び市販の水性ベースコート材料(BASF Coatings GmbH製のColorBrite)でコーティングされた寸法57cm×20cmの多孔鋼板(DIN EN ISO 28199−1、セクション8.1、バージョンAに準拠)が、DIN EN ISO 28199−1、セクション8.2(バージョンA)と同様に製成される。これに続いて、DIN EN ISO 28199−1、セクション8.3に基づく方法で、0μmから60μmの範囲の目標膜厚(乾燥した材料の膜厚)でウェッジの形でクリアコート材料の1回塗装の静電塗装が行われる。得られたクリアコート膜は、18〜23℃で10分間のフラッシュオフ時間後に、140℃の強制空気オーブンで20分間硬化される。ここでは、鋼板はフラッシュオフされ、垂直に立てた状態でフラッシュオフ及び硬化される。
隠蔽力はDIN EN ISO 28199−3(2010年1月;セクション7)に従って決定される。
以下の本発明の実施例及び比較例は、本発明を説明するために役立てるが、限定するものと解釈すべきではない。
1.1 以下に特定され、水系分散体AD1の調製に使用される成分の意味は以下の通りである:
DMEA ジメチルエタノールアミン
DI水 脱イオン水
EF800 エアゾール EAerosol(登録商標)EF−800、Cytecから市販されている乳化剤
APS ペルオキソ二硫酸アンモニウム
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 メタクリル酸メチル
モノマー混合物(A)、段階i.
下記の表1.1に示す項目1及び2の80質量%を、還流冷却器を備えた鋼製反応容器(5L容量)中に入れ、80℃に加熱する。表1.1の「初期投入」で列挙されている成分の残りの画分は、別の容器中で予混合される。この混合物、及びそれとは別に「開始剤溶液」(表1.1、項目5及び6)を、20分間にわたって同時に反応容器に滴下して加え、反応液中のモノマーの画分を、反応時間全体を通して、段階i.で使用するモノマーの総量に基づいて、6.0質量%を超えないようにする。続けて30分間、撹拌する。
表1.1の「Mono 1」に示されている成分を、別の容器中で予混合する。この混合物を2時間にわたって反応容器に滴下して加え、反応液中のモノマーの画分を、反応時間全体を通して、段階ii.で使用するモノマーの総量に対して6.0質量%を超えないようにする。続けて1時間、撹拌する。
表1.1の「Mono 2」に示されている成分を、別の容器中で予混合する。この混合物を、1時間にわたって反応容器に滴下して加え、反応液中のモノマーの画分を、反応時間全体を通して、段階iii.で使用するモノマーの総量に対して6.0質量%を超えないようにする。続けて2時間、撹拌する。
部分的に中和されたプレポリマー溶液の調製
撹拌機、内部温度計、還流冷却器及び電熱を備えた反応容器に、559.7質量部の直鎖状ポリエステルポリオール及び27.2質量部のジメチロールプロピオン酸(GEO Speciality Chemicals製)を窒素下で344.5質量部のメチルエチルケトン中に溶解させた。直鎖ポリエステルジオールは、あらかじめ、二量化脂肪酸(Pripol(登録商標)1012、Croda)、イソフタル酸(BP Chemicals製)及びヘキサン−1,6−ジオール(BASF SE製)(開始材料の質量比: 二量化脂肪酸:イソフタル酸:ヘキサン−1,6−ジオール=54.00:30.02:15.98)から調整され、73mgKOH/gの固形分のヒドロキシル数、3.5mgKOH/gの固形分の酸価、1379g/molの計算された数平均分子量、及び1350g/molの蒸気圧浸透圧法により決定された数平均分子量を有していた。結果として得られた溶液に、30℃で連続的に、イソシアネート含有率が32.0質量%である、ジシクロヘキシルメタン4,4’−ジイソシアネート(Desmodur(登録商標)W、Covestro AG)を213.2質量部、及び3.8質量部のジブチルスズジラウレート(Merck製)を添加した。この後、撹拌しながら80℃に加熱した。溶液のイソシアネート含有率が1.49質量%で一定になるまで、この温度で撹拌を続けた。その後、626.2質量部のメチルエチルケトンをプレポリマーに添加し、反応混合物を40℃に冷却した。40℃に達したら、11.8質量部のトリエチルアミン(BASF SE製)を2分間にわたって滴下して加え、バッチをさらに5分間撹拌した。
メチルイソブチルケトン中のジエチレントリアミンジケチミンの71.9質量%希釈液の30.2質量部(プレポリマーイソシアネート基とジエチレントリアミンジケチミン(1つの2級アミノ基を有する)との比: 5:1mol/mol、ブロックされた1級アミノ基当たり2つのNCO基に対応)を、続いて、プレポリマー溶液の添加後一時的に反応温度を上昇させながら1分間にわたって混合した。メチルイソブチルケトン中のジエチレントリアミンジケチミンの希釈調整物は、あらかじめ、110〜140℃のメチルイソブチルケトン中でのジエチレントリアミン(BASF SE製)とメチルイソブチルケトンの反応中に、反応水の共沸除去によって調製された。メチルイソブチルケトンで希釈をし、124.0g/eq.のアミン等価質量(溶液)をセットした。3310cm−1での残留吸着に基づくIR分光法によって、98.5%の1級アミノ基のブロッキングを見出した。イソシアネート基を含むポリマー溶液の固形分は、45.3%であることを見出した。
40℃で30分間撹拌した後、反応容器の内容物を7分間かけて1206質量部の脱イオン水(23℃)中に分散させた。得られた分散体からメチルエチルケトンを45℃で減圧蒸留し、溶媒及び水の損失を脱イオン水で補い40質量%の固形分を得た。得られた分散体は白色で安定しており、固形分が高くかつ低粘性であり、架橋粒子を含み、3ヶ月後も全く沈殿を示さなかった。得られたマイクロゲル分散体(PD1)の特性は以下の通りである:
固形分(130℃、60分、1g):40.2質量%
メチルエチルケトン含有率(GC):0.2質量%
メチルイソブチルケトン含有率(GC):0.1質量%
粘度(23℃、回転式粘度計、せん断速度=1000/s):15mPa・s
酸価:17.1mgKOH/g固形分
中和度(計算値):49%
pH(23℃):7.4
粒子径(光子相関分光法、容積平均):167nm
ゲル画分(凍結乾燥):85.1質量%
ゲル画分(130℃):87.3質量%
3.1 黄色ペーストP1の製成
黄色ペーストP1は、17.3質量部のBASF SEから入手可能なSicotrans yellow L 1916、18.3質量部のDE4009858A1のコラム16、37〜59行目の実施例Dに従って調製されたポリエステル、43.6質量部の国際特許出願WO92/15405の15頁、23〜28行目に従って調製されたバインダー分散体、16.5質量部の脱イオン水、及び4.3質量部のブチルグリコールから製成される。
白色ペーストP2は、50質量部のTitanium Rutile2310、6質量部のDE4009858A1のコラム16、37〜59行目の実施例Dに従って調製されたポリエステル、24.7質量部の特許出願EP0228003B2の8頁6〜18行目に従って調製されたバインダー分散体、10.5質量部の脱イオン水、4質量部の2,4,7,9−テトラメチル−5−デシンジオール、52%のBG(BASF SEから入手可能)、4.1質量部のブチルグリコール、0.4質量部の10%水中ジメチルエタノールアミン、及び0.3質量部のAcrysol RM−8(The Dow Chemical Companyから入手可能)から製成される。
黒色ペーストP3は、57質量部のWO92/15405の13頁13行目〜15頁13行目に従って調製されたポリウレタン分散体、10質量部のカーボンブラック(Cabot Corporation製のMonarch(登録商標)1400)、5質量部のDE4009858A1のコラム16、37〜59行目の実施例Dに従って調製されたポリエステル、6.5質量部の10%強度ジメチルエタノールアミン水溶液、2.5質量部の市販のポリエーテル(Pluriol(登録商標)P900、BASF SEから入手可能)、7質量部のブチルジグリコール、及び12質量部の脱イオン水から製成される。
硫酸バリウムペーストP4は、39質量部のEP0228003B2の8頁、6〜18行目に従って調製されたポリウレタン分散体、54質量部の硫酸バリウム(Sachtleben Chemie GmbH製のBlanc fixe micro)、3.7質量部のブチルグリコール、0.3質量部のAgitan 282(Muenzing Chemie GmbHから入手可能)、及び3質量部の脱イオン水から製成される。
ステアタイトペーストP5は、49.7質量部のWO91/15528の23頁、26行目〜24頁、24行目に従って調製された水系バインダー分散体、28.9質量部のステアタイト(Microtalc IT extra、Mondo Minerals B.V.から入手可能)、0.4質量部のAgitan 282(Muenzing Chemie GmbHから入手可能)、1.45質量部のDisperbyk(登録商標)−184(BYK−Chemie GmbHから入手可能)、3.1質量部の市販ポリエーテル(Pluriol(登録商標)P900、BASF SEから入手可能)、及び16.45質量部の脱イオン水から製成される。
4.1 混合ワニスML1の調製
特許明細書EP1534792B1のコラム11、1〜13行目に従って、81.9質量部の脱イオン水、2.7質量部のRheovis(登録商標)AS1130(BASF SEから入手可能)、8.9質量部の2,4,7,9−テトラメチル−5−デシンジオール、52%のBG(BASF SEから入手可能)、3.2質量部のDispex Ultra FA 4437(BASF SEから入手可能)、及び3.3質量部の10%水中ジメチルエタノールアミンを互いに混合する;結果として得られた混合物を続いて均一化する。
47.38質量部の水系分散体AD1、42.29の質量部の脱イオン水、6.05質量部の2,4,7,9−テトラメチル−5−デシンジオール、52%のブチルグリコール(BASF SEから入手可能)、2.52質量部のDispex Ultra FA 4437(BASF SEから入手可能)、0.76質量部のRheovis(登録商標)AS1130(BASF SEから入手可能)、及び1.0質量部の10%水中ジメチルエタノールアミンを互いに混合する;結果として得られた混合物を続いて均一化する。
5.1 水性ベースコート材料WBL1〜WBL6の製成
表5.1の「水相」に示されている成分を記載されている順序で一緒に撹拌して水系混合物を形成する。次のステップでは、「アルミニウム顔料予混合物」に示されている成分から予混合物を製成する。この予混合物を水系混合物に加える。添加後、10分間撹拌する。次いで、脱イオン水及びジメチルエタノールアミンを用いて、pHを8及び回転式粘度計(Anton Paar製のC−LTD80/QC加熱システムを備えたRheolab QC)を用いて23℃で測定し、1000s−1のせん断荷重下で85±5mPa・sの霧化粘度をセットする。
表5.2の「水相」に示されている成分を記載されている順序で一緒に撹拌して水系混合物を形成する。次のステップでは、「アルミニウム顔料予混合物」及び「マイカ顔料予混合物」に示されている成分からいずれの場合も予混合物を製成する。これらの予混合物を水系混合物に別々に加える。各予混合物を添加後、10分間撹拌する。次いで、脱イオン水及びジメチルエタノールアミンを用いて、pH8、及び回転式粘度計(Anton Paar製のC−LTD80/QC加熱システムを備えたRheolab QC)を用いて23℃で測定して1000s−1のせん断荷重下で95±10mPa・sの霧化粘度に設定する。
表5.3の「水相」に示されている成分を記載されている順序で一緒に撹拌して水性混合物を形成する。次のステップでは、「アルミニウム顔料予混合物」に示されている成分から予混合物を製成する。この予混合物を水性混合物に加える。添加後、10分間撹拌する。次いで、脱イオン水及びジメチルエタノールアミンを用いて、pH8、及び回転式粘度計(Anton Paar製のC−LTD80/QC加熱システムを備えたRheolab QC)を用いて23℃で測定して1000s−1のせん断荷重下で85±5mPa・sの霧化粘度に設定する。
表5.4の「水相」に示されている成分を記載されている順序で一緒に撹拌して水性混合物を形成する。次のステップでは、「アルミニウム顔料予混合物」に示されている成分から予混合物を製成する。この予混合物を水性混合物に加える。添加後、10分間撹拌する。次いで、脱イオン水及びジメチルエタノールアミンを用いて、pH8、及び回転式粘度計(Anton Paar製のC−LTD80/QC加熱システムを備えたRheolab QC)を用いて23℃で測定して1000s−1のせん断荷重下で85±5mPa・sの霧化粘度に設定する。
表5.5の「水相」に示されている成分を記載されている順序で一緒に撹拌して水性混合物を形成する。次のステップでは、「アルミニウム顔料予混合物」に示されている成分から予混合物を製成する。この予混合物を水性混合物に加える。添加後、10分間撹拌する。次いで、脱イオン水及びジメチルエタノールアミンを用いて、pH8、及び回転式粘度計(Anton Paar製のC−LTD80/QC加熱システムを備えたRheolab QC)を用いて23℃で測定して1000s−1のせん断荷重下で85±5mPa・sの霧化粘度に設定する。
表5.6の「水相」に示されている成分を記載されている順序で一緒に撹拌して水性混合物を形成する。次のステップでは、「アルミニウム顔料予混合物」示されている成分からいずれの場合も予混合物を製成する。これらの予混合物を水性混合物に別々に加える。各予混合物を添加後、10分間撹拌する。次いで、脱イオン水及びジメチルエタノールアミンを用いて、pH8、及び回転式粘度計(Anton Paar製のC−LTD80/QC加熱システムを備えたRheolab QC)を用いて23℃で測定して1000s−1のせん断荷重下で85±10mPa・sの霧化粘度に設定する。
表5.7の「水相」に示されている成分を記載されている順序で一緒に撹拌して水性混合物を形成する。次のステップでは、「アルミニウム顔料予混合物」に示されている成分から予混合物を製成する。この予混合物を水性混合物に加える。添加後、10分間撹拌する。次いで、脱イオン水及びジメチルエタノールアミンを用いて、pH8、及び回転式粘度計(Anton Paar製のC−LTD80/QC加熱システムを備えたRheolab QC)を用いて23℃で測定して1000s−1のせん断荷重下で130±5mPa・s(WBL31)又は80±5mPa・s(WBL31a)の霧化粘度に設定する。WBL31aの場合は、より多量の脱イオン水を使用して達成される。
表5.8の「水相」に示されている成分を記載されている順序で一緒に撹拌して水性混合物を形成する。次のステップでは、「ブチレングリコール/ポリエステル混合物(3:1)」に示されている成分から予混合物を製成する。この予混合物を水性混合物に加える。添加後、10分間撹拌する。次いで、脱イオン水及びジメチルエタノールアミンを用いて、pH8、及び回転式粘度計(Anton Paar製のC−LTD80/QC加熱システムを備えたRheolab QC)を用いて23℃で測定して1000s−1のせん断荷重下で135±5mPa・sの霧化粘度に設定する。
表5.9の「水相」に示されている成分を記載されている順序で一緒に撹拌されて水性混合物を形成する。次のステップでは、「アルミニウム顔料予混合物」に示されている成分から予混合物を製成する。この予混合物を水性混合物に加える。添加後、10分間撹拌する。次いで、脱イオン水及びジメチルエタノールアミンを用いて、pHを8及び回転式粘度計(Anton Paar製のC−LTD80/QC加熱システムを備えたRheolab QC)を用いて23℃で測定した1000s−1のせん断荷重下で120±5mPa・s(WBL34及びWBL35)又は80±5mPa・s(WBL34a及びWBL35a)の霧化粘度を設定する。
6.1 水性ベースコート材料WBL1〜WBL6のスレッド寿命とベルエッジにおける平均フィラメント長さの比較
スレッド寿命、平均フィラメント長さ及び湿潤度について、水性ベースコート材料WBL1〜WBL6の調査を上述の方法により行った。それぞれの場合で互いに比較するシリーズは、シリーズWBL1〜WBL3及びWBL4〜WBL6であり、ここではコーティング材料の数値の昇順で、材料中に存在する顔料の画分が増加し、結果として顔料/バインダー比が増加した。結果を表6.1にまとめる。
ピンホール発生とフィラメント長さの評価に関する水性ベースコート材料WBL7、WBL8の調査は、上記の方法により行われた。その結果を表6.2にまとめる。
水性ベースコート材料WBL9〜WBL16の曇り、ピンホール、膜厚依存のレベリングの評価について、上記の方法で調査を行った。その結果を表6.3及び6.4にまとめる。
隠蔽力、曇り傾向、ピンホール、及びレベリングに関する水性ベースコート材料WBL9〜WBL20及びWBL25〜WBL28についての調査を、上述の方法により行った。この場合に具体的に示されているのは、使用されているアルミニウム顔料の置換を介して、特にその粒子径に関して、霧化及び結果としてのコーティング特性にどのように影響を与えることができるかである。全ての実験において、吐出速度は300ml/分であり、ESTAベルの回転スピードは43000rpmであった。表6.5から6.9に結果をまとめた。
曇り傾向及びピンホールに関する水性ベースコート材料WBL17〜WBL24、WBL29及びWBL30についての調査を、上述の方法により行った。この場合に具体的に示されているのは、使用されているアルミニウム顔料の量の置換によって、霧化及び結果としてのコーティング特性にどのように影響を与えることができるかである。全ての実験において、吐出速度は300ml/分であり、ESTAベルの回転スピードは43000rpmであった。表6.10及び6.11に結果をまとめた。
ピンホールに関する水性ベースコート材料WBL17又はWBL17a及びまたWBL21又はWBL21aについての調査を、上述の方法により行った。この場合に具体的に示されているのは、霧化及び結果としてのコーティング特性が調整されたスプレー粘度を介して(すなわち、添加される水の量によって)、どのように影響を受けることができるかということである。全ての実験において、吐出速度は300ml/分であり、ESTAベルの回転スピードは43000rpmであった。表6.12に結果をまとめた。
6.7 湿潤度に関する水性ベースコート材料WBL32及びWBL33、並びにWBL34及びWBL35、又はWBL34a及びWBL35aの比較
湿潤度に関する水性ベースコート材料WBL32及びWBL33、並びにWBL34及びWBL35、又はWBL34a及びWBL35aについての調査を、上述の方法により行った。この場合に具体的に示されているのは、曇り、ピンホールの堅牢性などの特性の原因となる霧化及び結果としての湿潤度が、共結合剤(ポリエステル)、特に溶媒の追加の添加量を介して、どのように影響を受けることができるかということである。試料WBL32及びWBL33の実験はESTAベル回転速度63000rpmで、試料WBL34及びWBL35、並びにWBL34a及びWBL35aは、それぞれ43000rpm及び63000rpmで行った。全ての実験において、吐出速度は300ml/分であった。表6.13及び表6.14に結果をまとめた。
ランニング限界に関するクリアコートKL1、KL1a及びKL1bの比較
クリアコートKL1、KL1a及びKL1bのランニング挙動に関する調査を、上述の方法により行った。この場合に具体的に示されているのは、溶媒の添加を通じて、また、レオロジー制御剤のような当業者に知られている添加剤の省略を通じて適合されるスプレー粘度を介して、ランニング挙動がどのように影響を受けることができるかということである。関連する材料は以下の通りである:
試料KL1は、レオロジー助剤としてヒュームドシリカ(エボニック製のAerosil(登録商標)製品)を含む市販の二成分クリアコート材料(BASF Coatings GmbH製のProGloss(登録商標))であり、ベースワニスは3−エトキシプロピオン酸エチルを用いて、1000/sで粘度100mPa・sに調整されている。
試料KL1aはKL1に相当しており、ベースコートワニスは3−エトキシプロピオン酸エチルを用いて、1000/sで粘度50mPa・sに調整されている点が異なる。
試料KL1bは、KL1に相当しているが、レオロジー助剤としてヒュームドシリカを含まない点が異なる。ベースワニスも、KLの場合と同様に、3−エトキシプロピオン酸エチルを用いて、1000/sで粘度100mPa・sに調整されている。
Claims (15)
- コーティング材料組成物の回転霧化で形成されるフィラメントの平均長さを決定するための方法であって、少なくともステップ(1)から(3)、具体的には、
(1)回転可能なベルカップを塗布要素として含む回転霧化装置によってコーティング材料組成物を霧化するステップ、
(2)少なくとも1つのカメラを用いて、ステップ(1)による霧化によってベルカップのエッジに形成されたフィラメントを光学的に取得するステップ、及び、
(3)霧化で形成された前記ベルカップのエッジに位置するフィラメントの平均長さを求めるため、ステップ(2)による光学的取得によって得られた光学データをデジタル評価するステップ、
を含む、方法。 - ステップ(1)で使用された前記コーティング材料組成物が、好ましくは水系ベースコート材料である、請求項1に記載の方法。
- ステップ(1)で使用された前記コーティング材料組成物は、成分(a)として、バインダーとして採用可能な少なくとも1つのポリマー;成分(b)として少なくとも1つの顔料及び/又は少なくとも1つのフィラー;及び、成分(c)として水及び/又は少なくとも1つの有機溶媒、を含む、請求項1又は2に記載の方法。
- 前記成分(b)は、前記コーティング材料組成物中に少なくとも1つの効果顔料を含む、請求項3に記載の方法。
- ステップ(1)による前記霧化は、100〜1000ml/分の範囲の霧化のための前記コーティング材料組成物の吐出速度、及び/又は、15000〜70000回転/分の範囲の前記ベルカップの回転スピードで行われる、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
- ステップ(2)による前記光学的取得は、前記霧化中に前記ベルカップ及び前記ベルカップエッジを毎秒30000〜250000画像記録する少なくとも1つのカメラによって行われる、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
- ステップ(3)による前記デジタル評価は、ステップ(2)により得られた前記光学データの画像解析及び/又はビデオ解析によって行われる、請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。
- ステップ(3)による前記デジタル評価は、前記ステップ(2)により取得された少なくとも1000画像に基づいて行われる、請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
- ステップ(3)による前記デジタル評価は、少なくとも6つの段階(3a)〜(3f)、具体的には
(3a)前記画像から前記ベルカップを除去するように、ガウスフィルタを用いて、ステップ(2)の実施後に光学データとして得られた前記画像の平滑化を行う段階、
(3b)段階(3a)によって平滑化された前記画像を二値化及び反転する段階、
(3c)前記ベルカップエッジのない二値化画像を得るために、段階(3a)で使用された画像を二値化し、こうして二値化された前記画像を段階(3b)からの反転画像に加算し、及び、このようにして得られた前記画像を反転する段階、
(3d)残りの配置された物体のすべてがフィラメントである画像を得るように、段階(3c)によって得られた前記画像から、滴、断片化されたフィラメント、及びベルカップエッジに位置していないフィラメントを除去する段階、
(3e)段階(3d)によって得られた前記画像から、完全には前記画像内に配置されていないそれらのフィラメントを除去する段階、及び
(3f)段階(3e)の後に前記画像に残っている全てのフィラメントをそれらのピクセル数に漸減し、各フィラメントのピクセル数を加算し、ピクセルサイズに基づいて各フィラメントのフィラメント長さを決定し、及び、測定された全てのフィラメントの全体についての平均フィラメント長さを確定する段階、
を含む、請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法。 - 段階(3d)による前記除去は、(i)前記画像上に位置する全ての物体の全ての斜辺の長さを決定すること、(ii)これらの物体の確定された前記斜辺の値が所定の値hを下回った場合に、物体を滴及び/又は断片化されたフィラメントとして前記画像上でラベリングし、これらの物体を除去すること、及び、(iii)前記画像上の位置に基づいて、残りの前記物体、すなわち前記フィラメントを、それらが前記ベルカップエッジに位置していたかどうかについて検証し、これに当てはまらないそれらのフィラメントを除去すること、によって達成される、請求項9に記載の方法。
- 互いに異なる霧化されたコーティング材料組成物の平均フィラメント長さを含む電子データベースを編集及び/又は更新する方法であって、少なくともステップ(1)〜(3)、(4A)、及び(5A)、具体的には、
― 第1コーティング材料組成物(i)について、請求項1〜10のいずれか1項で定義されたステップ(1)、(2)、及び(3)、
(4A)前記第1コーティング材料組成物(i)についてステップ(3)により確定された平均フィラメント長さを電子データベースに組み込むステップ、及び
(5A)前記第1コーティング材料組成物(i)とは異なる少なくとも1つのさらなるコーティング材料組成物について、前記ステップ(1)〜(3)及び(4A)を少なくとも1回繰り返すステップ、
を含む、方法。 - 少なくとも更なるステップ(3A)、(3B)及び(3C)、具体的には、
(3A)ステップ(1)で霧化した前記第1コーティング材料組成物(i)を基材に塗布し、前記基材上に配置される膜を形成し、この膜を焼成して前記基材上に配置されるコーティングを形成するステップ、
(3B)表面欠陥及び/又は光学的欠陥の発生又は非発生について、ステップ(3A)の後に得られたコーティングを分析及び評価するステップ、及び
(3C)ステップ(3B)の実施後に得られた結果を前記電子データベースに組み込むステップ、
を含み、
ここで、ステップ(5A)は、前記第1コーティング材料組成物(i)とは異なる前記少なくとも1つの更なるコーティング材料組成物について、これらのステップ(3A)、(3B)、及び(3C)の繰り返しを伴う、請求項11に記載の方法。 - 塗料配合の開発においてコーティング材料組成物をスクリーニングする方法であって、少なくともステップ(1)〜(3)、(4B)、(5B)、及び(6B)、ならびに任意に(7B)、具体的には、
― コーティング材料組成物(X1)について請求項1〜10のいずれか1項に記載のステップ(1)、(2)、及び(3)、
(4B)前記コーティング材料組成物(X1)についてステップ(3)によって決定された平均フィラメント長さを、電子データベースに保存された更なるコーティング材料組成物の平均フィラメント長さと比較するステップであって、前記データベースは、請求項11又は12に記載の方法によって取得可能である、ステップ、
(5B)ステップ(4B)による比較に基づいて、前記コーティング材料組成物(X1)についてステップ(3)により決定された平均フィラメント長さが、コーティング材料組成物(X2)の前記データベースに保存されている少なくとも1つの平均フィラメント長さよりも短いという条件に適合するか否かをチェックするステップであって、前記コーティング材料組成物(X2)は前記コーティング材料組成物(X1)とは異なるが、前記コーティング材料組成物(X1)の顔料含有量と同一の顔料含有量を有するか、又は前記コーティング材料組成物(X1)に存在する顔料の量に基づいて、前記コーティング材料組成物(X1)の顔料含有量から±10質量%を超えない範囲で逸脱する顔料含有量を有し、及びさらに、前記コーティング材料組成物(X2)が前記コーティング材料組成物(X1)と同一の又は実質的に同一の1つ又は複数の顔料を含む、ステップ、
(6B)前記コーティング材料組成物(X1)について決定された平均フィラメント長さがステップ(5B)で規定された条件を満たす場合、基材への塗布のために前記コーティング材料組成物(X1)を選択するか、
あるいは、
前記コーティング材料組成物(X1)について決定された平均フィラメント長さがステップ(5B)で規定された条件を満たさない場合、前記コーティング材料組成物(X1)の配合の少なくとも1つのパラメータ、及び/又は前記コーティング材料組成物をスクリーニングする方法のステップ(1)から(3)を実施するときの少なくとも1つの方法パラメータを適合させるか、のステップ、
(7B)ステップ(6B)によって少なくとも1つのパラメータの適合が要求された場合、ステップ(6B)の実施を少なくとも1回繰り返すことによって、ステップ(5B)で述べられた条件が満たされて基材への塗布のために使用されるコーティング材料組成物が選択されるまで、ステップ(1)〜(3)、(4B)、及び(5B)を少なくとも1回繰り返すステップ、
を含む。 - コーティング材料組成物(X1)の配合の少なくとも1つのパラメータ、及び/又はステップ(6B)によるステップ(1)〜(3)の実施における少なくとも1つの方法パラメータの前記適合は、以下のパラメータの適合の群:
(i)前記コーティング材料組成物(X1)中にバインダー成分(a)として存在する少なくとも1つのポリマーの量を上昇又は低下させること、
(ii)前記コーティング材料組成物(X1)中にバインダー成分(a)として存在する少なくとも1つのポリマーを、それとは異なる少なくとも1つのポリマーで少なくとも部分的に置換すること、
(iii)前記コーティング材料組成物(X1)中に成分(b)として存在する少なくとも1つの顔料及び/又はフィラーの量を上昇又は低下させることであって、これは、そこに存在する顔料については上記の範囲内でのみ可能である、
(iv)前記コーティング材料組成物(X1)中に成分(b)として存在する少なくとも1つのフィラーを、それとは異なる少なくとも1つのフィラーで少なくとも部分的に置換すること、
(v)前記コーティング材料組成物(X1)中に成分(c)として存在する少なくとも1つの有機溶媒の量、及び/又はそこに存在する水の量を上昇又は低下させること、
(vi)前記コーティング材料組成物(X1)中に成分(c)として存在する少なくとも1つの有機溶媒を、それとは異なる少なくとも1つの有機溶媒で少なくとも部分的に置換すること、
(vii)コーティング材組成物(X1)中に成分(d)として存在する少なくとも1つの添加剤の量を上昇又は低下させること、
(viii)前記コーティング材料組成物(X1)中に成分(d)として存在する少なくとも1つの添加剤を、それとは異なる少なくとも1つの添加剤で少なくとも部分的に置換すること、及び/又はそれとは異なる少なくとも1つのさらなる添加剤を添加すること、
(ix)前記コーティング材料組成物(X1)を調製するための使用成分の順序を変更すること、及び/又は
(x)前記コーティング材料組成物(X1)を調製するときの混合のエネルギー入力を上昇又は低下させること、
から選択される少なくとも1つの適合を含む、請求項13に記載の方法。 - 前記方法が、成分(b)として少なくとも1つの効果顔料を含む水系ベースコート材料をスクリーニングする方法である、請求項13又は14に記載の方法。
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