JP2023520388A - エポキシアミン系と硬化触媒としての芳香族カルボン酸とを含有する水性コーティング組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
a)エポキシ樹脂(ER1)の少なくとも1種の水性分散体(A)であり、前記エポキシ樹脂(ER)が平均して分子1個当たり少なくとも1個のエポキシ基を有する、水性分散体(A)と、
b)0.5~5質量%の比率の、少なくとも1種の二官能性および/または多官能性単量体第一級および/または第二級アミン(A1)、ならびに150~400g/molのNH当量を有する樹脂成分(RC)を含む、少なくとも1種の水性樹脂分散体(B)と、
c)少なくとも1個のカルボン酸基を有する少なくとも1種の芳香族化合物(C)と
を含み、
該樹脂成分(RC)が、第一級および/または第二級アミノ基を有する少なくとも1種の多官能性有機アミン(A2)を含み、前記少なくとも1種の多官能性有機アミン(A2)が、
(i)400g/mol未満の平均エポキシ当量質量を有する少なくとも1種の二官能性および/または多官能性エポキシ樹脂(ER2)、
(ii)少なくとも1種の二官能性および/または多官能性単量体第一級および/または第二級アミン(A1)、ならびに
(iii)少なくとも1種の化合物X-R(式中、Xは、エポキシ基に対して反応性である官能基であり、Rは、少なくとも1個のポリオキシアルキレン単位を含有し、かつさらなるX基を含有しない有機基である)
の反応生成物を含有する、
水性コーティング組成物である。
A)エポキシ樹脂(ER1)の少なくとも1種の水性分散体(A)を含有する少なくとも1種の水性ベースワニスであり、前記エポキシ樹脂(ER)が平均して分子1個当たり少なくとも1個のエポキシ基を有する、水性ベースワニスと、
B)少なくとも1種の水性硬化剤成分であり、
- 0.5~5質量%の比率の、少なくとも1種の二官能性および/または多官能性単量体第一級および/または第二級アミン(A1)、ならびに150~400g/molのNH当量を有する樹脂成分(RC)を含む少なくとも1種の水性樹脂分散体(B)であり、該樹脂成分(RC)が、第一級および/または第二級アミノ基を有する少なくとも1種の多官能性有機アミン(A2)を含み、前記少なくとも1種の多官能性有機アミン(A2)が、
(i)400g/mol未満の平均エポキシ当量質量を有する少なくとも1種の二官能性および/または多官能性エポキシ樹脂(ER2)、
(ii)少なくとも1種の二官能性および/または多官能性単量体第一級および/または第二級アミン(A1)、および
(iii)少なくとも1種の化合物X-R(式中、Xは、エポキシ基に対して反応性である官能基であり、Rは、少なくとも1つのポリオキシアルキレン単位を含有し、かつさらなるX基を含有しない有機基である)
の反応生成物を含有する、水性樹脂分散体(B)、ならびに
-少なくとも1個のカルボン酸基を有する少なくとも1種の芳香族化合物(C)
を含有する、
水性硬化剤成分と
である、キットオブパーツである。
(i)本発明の水性コーティング組成物、または本発明のキットオブパーツから製造されたコーティング組成物を、基材に適用する工程と、
(ii)工程(i)において適用されたコーティング組成物からコーティング膜を形成する工程と、
(iii)工程(ii)において形成されたコーティング膜を硬化させる工程と、
(iv)任意に、工程(iii)において得られた硬化コーティング層を研磨する工程と、
(v)任意に、少なくとも1つのさらなるコーティング層を適用して、前記コーティング層を硬化させる工程と
を含む。
本発明のコーティング組成物は、水性コーティング組成物である。コーティング組成物との関連での用語「水性」は、原則的に公知である。それが意味されるのは、溶媒として意味ある比率の水を含有するコーティング組成物である。水性系が、例えば、樹脂、顔料または添加剤等の特定の構成成分の安定化のための乳化剤機能を有する共溶媒として、少なくとも少量において有機溶媒を含有することが代替的に可能であることが認められることになる。本発明の文脈における「水性」は、好ましくは、検討中の組成物が、それぞれの場合に存在する溶媒(すなわち、水および有機溶媒)の総量に対して、少なくとも40質量%、好ましくは少なくとも50質量%、さらにより好ましくは少なくとも60質量%の水の比率を有することを意味すると理解されるべきである。好ましくは、今度は、水の比率は、それぞれの場合に存在する溶媒の総量に対して、50質量%~99質量%、特に60質量%~98質量%である。
本発明の水性コーティング組成物の第1の必須成分は、エポキシ樹脂(ER1)の水性分散体(A)である。用語「水性分散体」は、当業者には周知であり、かつ好ましくは、分散体中に存在する溶媒の総量に対して、少なくとも40質量%の水を含む分散体を意味すると理解される。
本発明の水性コーティング組成物の第2の必須成分は、0.5~5%の質量比率の、少なくとも1種の二官能性および/または多官能性単量体第一級および/または第二級アミン(A1)、および150~400g/molのNH当量を有する樹脂成分(RC)を含有する水性分散体(B)である。
二官能性および/または多官能性単量体第一級および/または第二級アミン(A1)は、低分子量の化合物、すなわち500g/mol未満、好ましくは250g/mol未満の分子量を有して、各分子にとって恒常的である、分子1個当たり離散数のアミノ基を有する低分子量の化合物を意味すると理解される。
樹脂成分(RC)は、第一級および/または第二級アミノ基を有する少なくとも1種の多官能性有機アミン(A2)を含む。既に記載した単量体アミン(A1)からの分界によって、これらは、ポリマー特性、および平均によってのみ説明されうる分子1個当たりのアミノ基の数を有する付加物または反応生成物である。
(i)400g/mol未満の平均エポキシ当量質量を有する少なくとも1種の二官能性および/または多官能性エポキシ樹脂(ER2)と、
(ii)少なくとも1種の二官能性および/または多官能性単量体第一級および/または第二級アミン(A3)と、
(iii)少なくとも1種の化合物X-R(式中、Xは、エポキシ基に対して反応性である官能基であり、Rは、少なくとも1つのポリオキシアルキレン単位を含有し、かつさらなるX基を含有しない有機基である)と
の反応生成物を含有する。
(i)400g/mol未満の平均エポキシ当量質量を有する少なくとも1種の二官能性および/または多官能性エポキシ樹脂(ER2)と、
(ii)少なくとも1種の二官能性および/または多官能性単量体第一級および/または第二級アミン(A1)と
の反応生成物であることが、本発明において好ましい。
第1の工程(1)では、アミノ官能性樹脂混合物(I)は、エポキシ官能性樹脂混合物(Ia)を、少なくとも1種の二官能性および/または多官能性単量体第一級および/または第二級アミン(A1)を含有する成分(Ib)と反応させることによって製造される。エポキシ官能性樹脂混合物(Ia)は、400g/mol未満の平均エポキシ当量質量を有する少なくとも1種の二官能性および/または多官能性エポキシ樹脂(ER2)を、少なくとも1種の化合物X-Rと反応させることによって製造される。この目的のために、エポキシ樹脂(ER2)のエポキシ基は、化合物X-Rの反応性単位Xに対するモル化学両論過剰量において使用される。反応性単位Xの数は、各エポキシ基についての化合物X-R中の潜在的結合部位の数を意味する。ヒドロキシル基または第二級アミノ基について、例えば、X基1個当たり1つの反応性単位が存在する。第一級アミノ基について、2つの反応性単位(2つのNH官能価)が存在する。好ましくは、エポキシ樹脂(ER2)のエポキシ基の、成分X-RのX基のエポキシ反応性単位に対するモル比は、10~1.1、より好ましくは5~1.5、特に好ましくは3.5~1.8である。エポキシ樹脂(ER2)中のエポキシ基の量は、エポキシ当量質量を決定することによって、得ることができる、または適当に適合させることができる。X基中の反応性単位の量は、例えば、アミン価、OH価または酸価の決定によって決定することができる(DIN53176:2002-11、DIN53240-3:2016-03、DIN EN ISO2114 Correction1:2006-11)。
水性分散体(B)は、第2の工程(2)において、アミノ官能性樹脂混合物(I)を含有する成分(IIa)を、400g/mol未満、好ましくは350g/mol未満、より好ましくは250g/mol未満の平均エポキシ当量質量を有する少なくとも1種の二官能性および/または多官能性有機エポキシ樹脂(ER2)を含有する成分(IIb)と反応させることによって得られる。所望であれば、水性分散体(B)の製造中に使用される有機溶媒を除去することができる。樹脂成分(RC)がアミン官能性であるため、成分(IIa)のNH当量の、成分(IIb)のエポキシ基に対するモル過剰量が用いられる。
本発明の水性コーティング組成物の第3の必須成分は、少なくとも1種のカルボン酸基を有する芳香族化合物(C)である。芳香族化合物は、分子中に少なくとも1つの芳香族部分を有する化合物を表す。カルボン酸基は、芳香族部分に直接結合されうるか、またはリンカーを介して結合されうるか、のいずれかである。好ましくは、カルボン酸基は、芳香族部分に直接結合される。
本発明の水性コーティング組成物は、好ましくは、少なくとも1種の顔料および/または充填剤を含む、すなわち本発明の水性コーティング組成物は、好ましくは着色コーティング層をもたらす。好ましい顔料は、黒色および/または白色顔料である。コーティング組成物は、このように、好ましくは、少なくとも1種の黒色顔料もしくは少なくとも1種の白色顔料、または少なくとも1種の白色顔料および1種の黒色顔料を含有する。これは、本発明のコーティング組成物が、好ましくは、黒色、白色または(多様なグラデーションにおける)灰色を有することを意味する。組成物はまた、さらなる顔料も含有することができる。好ましい黒色顔料は、粉末形態において市販されている、典型的な有機および無機の、特に無機の黒色顔料である。特に挙げるべきなのは、顔料ブラック(カーボンブラック)、酸化鉄(Fe3O4)顔料、例えば典型的な合成酸化鉄(例えば、Lanxessから商品名Bayferroxで入手可能)、混合酸化物顔料、例えばマンガンブラックまたはスピネルブラックである。きわめて特に好ましいのは、顔料ブラック(カーボンブラック)および酸化鉄顔料である。
硬化条件下で迅速で完全な架橋を確実にするために、水性コーティング組成物は、好ましくは、樹脂化合物(RC)のNH基の、エポキシ樹脂(ER1)のエポキシ基に対する特定のモル比を含有する。したがって、樹脂化合物(RC)のNH基の、エポキシ樹脂(ER1)のエポキシ基に対するモル比が、0.74:1~0.95:1、好ましくは0.9:1であるならば、好ましい。
エポキシ樹脂(ER1)の、水性分散体(B)の成分との反応を阻止するために、本発明のコーティング組成物は、好ましくは多成分コーティング組成物、より好ましくは2成分コーティング組成物として配合される。多成分組成物では、コーティング組成物の化合物は、別々の容器中に収容され、かつコーティング組成物は、好ましくは製造済みコーティング組成物を基材に適用する直前に、容器の含有物を混合することによって製造される。
A)エポキシ樹脂(ER1)の少なくとも1種の水性分散体(A)を含有する少なくとも1種の水性ベースワニスであり、前記エポキシ樹脂(ER)が平均して分子1個当たり少なくとも1個のエポキシ基を有する、水性ベースワニスと、
B)少なくとも1種の水性硬化剤成分であり、
- 0.5~5質量%の比率の、少なくとも1種の二官能性および/または多官能性単量体第一級および/または第二級アミン(A1)、ならびに150~400g/molのNH当量を有する樹脂成分(RC)を含む少なくとも1種の水性樹脂分散体(B)であり、該樹脂成分(RC)が、第一級および/または第二級アミノ基を有する少なくとも1種の多官能性有機アミン(A2)を含み、前記少なくとも1種の多官能性有機アミン(A2)が、
(i)400g/mol未満の平均エポキシ当量質量を有する少なくとも1種の二官能性および/または多官能性エポキシ樹脂(ER2)、
(ii)少なくとも1種の二官能性および/または多官能性単量体第一級および/または第二級アミン(A1)、および
(iii)少なくとも1種の化合物X-R(式中、Xは、エポキシ基に対して反応性である官能基であり、Rは、少なくとも1つのポリオキシアルキレン単位を含有し、かつさらなるX基を含有しない有機基である)
の反応生成物を含有する、水性樹脂分散体(B)、ならびに
-少なくとも1個のカルボン酸基を有する少なくとも1種の芳香族化合物(C)
を含有する、
水性硬化剤成分と
である、
キットオブパーツにも関する。
本発明は、そこで本発明のコーティング組成物が基材に適用され、コーティング膜が形成され、その後、硬化される、コーティングを基材上に生成する方法をさらに提供する。硬化コーティング層は研磨されて、さらなるコーティング層でコーティングされうる。そこでコーティング組成物が使用される本発明の方法の文脈において、上に記載した、コーティング組成物に関しての特定のかつ好ましい実施形態を同様に当てはめることができることが認められることになる。
本発明の方法の工程(i)では、本発明の水性コーティング組成物、または本発明のキットオブパーツから製造されたコーティング組成物が、基材に適用される。本発明の意味における組成物の基材への適用は、金属基材上への直接の適用に制限されない。そうではなく、金属基材と、組成物によって形成された層との間の少なくとも1つのさらなる層が存在してもよい。これは、例えば、コーティング組成物がOEM塗装におけるサーフェサーとして使用されるときの場合である。その理由は、そのような場合、サーフェサー層と金属基材との間に少なくとも1つの電着層が存在することになるためである。換言すると、そこに本発明の組成物が適用される基材は、そのようにして、電着層でコーティングされた金属基材である。
コーティング組成物が基材に適用された後、ポリマー膜がそこから形成される。前記成膜は、好ましくは、適用済み組成物の乾燥によっておよび/または蒸散によって行われる。本発明の文脈における乾燥および蒸散は、有機溶媒および/または水の蒸発を意味し、その結果として塗装は乾燥するが、未だ硬化はせず、より特定すると完全に架橋されたコーティング膜を未だ形成していない。
本発明の方法の工程(iii)では、工程(ii)において形成されたコーティング膜は、公知の方法によって硬化される。硬化は、当業者に公知の方法、換言すると、膜として基材に適用されたコーティング組成物の、すぐ使える状態への転換、したがって、換言すると、そこで、検討中のコーティングで付与された基材がその意図された使用に置かれうる状態への転換を意味する。同様に塗り替えに関連性のある問題との、かつ本発明の文脈において取り組まれてきた問題との関連で、すなわち良好な研磨性、正確には研磨性およびそれに続くオーバーコーティング性を得ることは、当然ながら、意図された使用のための評価基準である。硬化は、特に、エポキシド樹脂(ER1)の反応性官能基と、水性分散体(B)の化合物との化学反応によって果たされる。これらの架橋反応の結果として、かつ存在する任意の有機溶媒および/または水の平行した蒸発の結果として、コーティング膜が生成され、すなわち硬化コーティング層(硬化コーティング)が生成される。反応の活性化が、熱エネルギーの手段によって可能であるが、本発明の場合、高い温度が必要でないという上記の利点が存在する。
本発明の方法の任意の工程(iv)では、工程(iii)後に得られた硬化コーティング層が研磨される。この工程は、好ましくは、さらなるコーティング層が、工程(iii)において形成された硬化コーティング層の頂部上に適用されることになる場合に実施される。研磨は、当技術分野で一般に公知である方法によって、例えば、適当なサンドペーパーおよび研磨機器を用いることによって実施することができる。
本発明の方法の任意の工程(v)では、少なくとも1つのさらなるコーティング層が適用されて硬化される。前記工程は、工程(iii)または任意の工程(iv)の後に、好ましくは任意の工程(iv)の後に実施することができる。少なくとも1つのさらなるコーティング層は、着色ベースコート層および/またはクリアコート層から選択される。
本発明の方法の工程(iii)または任意の工程(v)後の結果は、コーティング済み基材である。
実施形態1:
水性コーティング組成物であって、
a)エポキシ樹脂(ER1)の少なくとも1種の水性分散体(A)であり、前記エポキシ樹脂(ER)が平均して分子1個当たり少なくとも1個のエポキシ基を有する、水性分散体(A)と、
b)0.5~5質量%の比率の、少なくとも1種の二官能性および/または多官能性単量体第一級および/または第二級アミン(A1)、ならびに150~400g/molのNH当量を有する樹脂成分(RC)を含む、少なくとも1種の水性樹脂分散体(B)と、
c)少なくとも1個のカルボン酸基を有する少なくとも1種の芳香族化合物(C)と
を含み、
該樹脂成分(RC)が、第一級および/または第二級アミノ基を有する少なくとも1種の多官能性有機アミン(A2)を含み、前記少なくとも1種の多官能性有機アミン(A2)が、
(i)400g/mol未満の平均エポキシ当量質量を有する少なくとも1種の二官能性および/または多官能性エポキシ樹脂(ER2)、
(ii)少なくとも1種の二官能性および/または多官能性単量体第一級および/または第二級アミン(A1)、ならびに
(iii)少なくとも1種の化合物X-R(式中、Xは、エポキシ基に対して反応性である官能基であり、Rは、少なくとも1つのポリオキシアルキレン単位を含有し、かつさらなるX基を含有しない有機基である)
の反応生成物を含有する、
水性コーティング組成物。
(iii)400g/mol未満の平均エポキシ当量質量を有する少なくとも1種の二官能性および/または多官能性エポキシ樹脂(ER2)と、
(iv)少なくとも1種の二官能性および/または多官能性単量体第一級および/または第二級アミン(A1)と
の反応生成物である、
実施形態1から12のいずれか1つに記載の水性コーティング組成物。
A)エポキシ樹脂(ER1)の少なくとも1種の水性分散体(A)を含有する少なくとも1種の水性ベースワニスであり、前記エポキシ樹脂(ER)が平均して分子1個当たり少なくとも1個のエポキシ基を有する、水性ベースワニスと、
B)少なくとも1種の水性硬化剤成分であり、
- 0.5~5質量%の比率の、少なくとも1種の二官能性および/または多官能性単量体第一級および/または第二級アミン(A1)、ならびに150~400g/molのNH当量を有する樹脂成分(RC)を含む少なくとも1種の水性樹脂分散体(B)であり、該樹脂成分(RC)が、第一級および/または第二級アミノ基を有する少なくとも1種の多官能性有機アミン(A2)を含み、前記少なくとも1種の多官能性有機アミン(A2)が、
(i)400g/mol未満の平均エポキシ当量質量を有する少なくとも1種の二官能性および/または多官能性エポキシ樹脂(ER2)、
(ii)少なくとも1種の二官能性および/または多官能性単量体第一級および/または第二級アミン(A3)、および
(iii)少なくとも1種の化合物X-R(式中、Xは、エポキシ基に対して反応性である官能基であり、Rは、少なくとも1つのポリオキシアルキレン単位を含有し、かつさらなるX基を含有しない有機基である)
の反応生成物を含有する、水性樹脂分散体(B)、ならびに
-少なくとも1個のカルボン酸基を有する少なくとも1種の芳香族化合物(C)
を含有する、水性硬化剤成分と
である、キットオブパーツ。
i)実施形態1から38のいずれか1つに記載の水性コーティング組成物、または実施形態39に記載のキットオブパーツから製造されたコーティング組成物を、基材に適用する工程と、
ii)工程(i)において適用されたコーティング組成物からコーティング膜を形成する工程と、
iii)工程(ii)において形成されたコーティング膜を硬化させる工程と、
iv)任意に、工程(iii)において得られた硬化コーティング層を研磨する工程と、
v)任意に、少なくとも1つのさらなるコーティング層を適用して、前記コーティング層を硬化させる工程と
を含む、方法。
1.1 固体含有量(固体、不揮発性画分)
別段のことが述べられていない限り、固体含有量(固体の比率、固体状態含有量、不揮発性の比率とも称される)は、DIN EN ISO3251:2018-07により、130℃、60分、出発質量1.0gにおいて決定した。
水性分散体(B)中の少なくとも1種の二官能性および/または多官能性単量体第一級および/または第二級アミン(A1)の比率を、DIN51405:2004-01に準拠して、ガスクロマトグラフィーにより以下の通り決定する:
(アミン含有量による)約100~500mgのそれぞれの水性分散体(B)を、化学天秤上の5mLのスナップボトル中へ、0.1mg正確に秤量する。約5%のISTDジエチレングリコールジメチルエーテルを、試料中へ、0.1mg正確に秤量する。試料を、5mLのTHFで希釈する(試料がTHF中に溶解しない場合、好適な溶媒を実験により見出さなければならない)。
オーブンプログラム:40℃(保持時間5分)(3℃/分)→100℃(10℃/分)→230℃(保持時間5分)、
キャリアガス:水素、
分離カラム:Agilent Innowax:長さ50m、膜厚0.2μm、直径0.2mm、圧力1.0バールHP-1、長さ50m、膜厚0.33μm、直径0.2mm、圧力1.3バール、
注入器の温度:250℃(必要な場合、より低く)、
注入器の容積:0.3μL(手動注入0.3~0.6μL)、
検出器:火炎イオン化検出器、
検出器の温度:275℃、
分流:15mL/分。
エポキシ当量質量を、エポキシ樹脂(ER1)についてはASTM D1652-11(2019)に準拠して決定し、エポキシ樹脂(ER2)についてはDIN EN ISO3001:2019-08に準拠して決定した。
それぞれの水性分散体(B)を130℃にて8時間(60分ではなく)保持したことを除き、ポイント1.1に記載の通り、決定を実施した。これは、残存している不揮発性単量体アミン(A1)の量が、無視できるほど少なく、かつ得られた質量が、水性分散体(B)中に存在する樹脂成分(RC)の比率に対応することを確実にする。
樹脂成分(RC)のNH当量を、以下の2工程の方法に従って決定する:
まず第1に、水性分散体中に存在する樹脂混合物(I)のNH当量を決定する。この目的のために、水性分散体中の第一級および第二級アミノ基の(それぞれ窒素%としての)異なる質量比率を、DIN EN ISO9702(1998年10月)に準拠して、脂肪族アミンについての方法を用いて決定する。次いで、得られた質量比率を用いて、水性分散体100g中のNH基のモル量を、以下の等式を用いて得る:
n(NH)=(m(第一級アミノ基からのN)/(14g/mol))*2+m(第二級アミノ基からのN)/(14g/mol)
この等式中、「m」は、第一級および第二級アミノ基について測定した質量比率を表す。
NH当量(樹脂混合物(I)=NH当量(試料)*比率(試料中の樹脂混合物(I))
次いで、樹脂成分(RC)のNH当量を、先に決定した樹脂混合物(I)のNH当量、ステージ(B)において用いた樹脂混合物(I)の質量、ステージ(B)において用いた成分(IIb)の質量、ならびに成分(IIb)において用いたエポキシ基のモル量(使用した成分(IIb)の質量およびエポキシ当量質量によって決定する)から算出する。これは、成分(IIb)のエポキシ基の、樹脂混合物(I)のNH官能価との定量的反応を見積もる。樹脂成分(RC)の総質量は、使用した樹脂混合物(I)の質量と、使用した成分(IIb)の質量との加算によって得られる。
以下のポイント3.1に記載する通りに製造したコーティング済み基材を、20℃にて20分間貯蔵し、その後、09560black control powder(3M製)をコーティング済み表面に適用し、Excenter(FESTOOL LEX3)、5mmのexcentric stroke、およびRODIM製のサンドペーパー、Standard P400 typeを用いて、black control powderが完全に除去されるまで乾燥研磨した。
0→目詰まりなし(研磨性がきわめて良好)
1→最小の目詰まり(研磨性が依然として許容される)
2→目詰まり、小さい「結節」の形成(研磨性が不良)
3→ひどい目詰まり、「結節」の形成(スペーサ)(研磨性がきわめて不良)
ポイント3.2に記載した通りに製造したパネルを、DIN EN ISO 6270-2:2005-09に準拠したCH試験条件下で、コンディショニングチャンバ中、10日にわたり貯蔵した。コンディショニングチャンバから取り出した後1時間以内に、次いで、パネルを、DIN EN ISO 4628-2:2016-07に準拠して膨れについて検査した。
膨れの数を、定量的な数1~5によって評価し、m1はきわめて少ない膨れを表し、m5はきわめて多い膨れを表す。
ポイント3.2に記載した通りに製造したパネルを、DIN EN ISO6270-2:2005-09に準拠したCH試験条件下、コンディショニングチャンバ中、10日にわたり貯蔵した。コンディショニングチャンバから取り出して1時間以内に、次いで、クロスカット付着性を、DIN EN ISO2409:2013-06に準拠して決定した(レーティングGT0~GT5、GT0=最も良いスコア、GT5=最も悪いスコア)。
ストーンチップ抵抗を、ISO20567-1に準拠して決定した(コーティングのストーンチップ抵抗の決定-パート1:2バールの圧力および2×500gのグリットを用いた多衝撃試験(ISO20567-1:2017))。
乾燥膜厚を、2007年5月のDIN EN ISO2808に準拠して、Fischer製のDualscope MP40、probe ED10を用いて決定した。
2.1 水性分散体(B1)の製造
水性分散体(B1)を以下の手順に従って製造した:
683.00gのBeckopox VEH 2849W(樹脂混合物(I)の水性分散体、ここで、該樹脂混合物は、27.5質量%の単量体アミン(イソホロンジアミンおよびキシレンジアミン)ならびに72.5質量%のポリアミンを含有し、さらに、108g/molのNH当量を有する)と、1663.77gの脱塩水とを反応容器中で合わせ、連続して撹拌し、95℃にて1時間保持した。続いて、該混合物を70℃に冷却し、186.5g/molの平均エポキシ当量質量を有する163.44gのビスフェノールAジグリシジルエーテル系エポキシ樹脂、395g/molの平均エポキシ当量質量を有する酸化ポリプロピレンに基づく39.46gのポリアルキレンポリエーテルエポキシド、81.96gのエトキシプロパノール、81.47gのメチルエチルケトンおよび81.72gのイソブタノールの混合物を、4時間にわたって撹拌しながら連続して秤量し、該混合物を70℃にてさらに1時間保持する。このようにして得た反応生成物を、45℃に冷却する。生成物の粘度は、25℃にて150~250mPa*sである。
876.19gのBeckopox VEH 2849W(樹脂混合物(I)の水性分散体、前記樹脂混合物は、27.5質量%の単量体アミン(A1)(イソホロンジアミンおよびキシレンジアミン)ならびに72.5質量%の多官能性有機アミン(A2)を含有し、かつ108g/molのNH当量を有する)と、2132.20gの(脱塩)水とを反応容器中で合わせ、連続して撹拌し、95℃にて1時間保持した。続いて、186.5g/molの平均エポキシ当量質量を有する233.41gのビスフェノールAジグリシジルエーテル系エポキシ樹脂、117.30gのエトキシプロパノール、117.30gのメチルエチルケトン、117.30gのイソブタノールおよび58.21gのサリチル酸の混合物を、4時間にわたって撹拌しながら連続して添加した。その後、得られた分散体を撹拌しながら30℃に冷却する。
記述した配合物の構成成分およびそれらの量に関して、以下を念頭に置くべきである:市販製品への任意の参照は、構成成分について選択した特定のプリンシパル名とは無関係に、正確にその市販製品への参照である。
1)液体ビスフェノールA系エポキシ樹脂の水性エマルション、EEW=193-204g/eq(Blue Cube Germany)
2)ポリマー非イオン性分散性添加剤、50%の固体含有量(Allnex Belgium S.A)
3)シリコーン非含有、ポリマー系消泡剤(Byk Chemie GmbH)
4)水和ケイ酸マグネシウム、D50=1.8μm(Elementis)
5)ルチルTiO2、ジルコニウムおよびアルミナの無機コーティング、有機処理(Huntsman)
6)粉末状酸化鉄黒色顔料(Lanxess AG)
7)沈降硫酸バリウム、平均粒径1.7μm(Solvay)
8)有機修飾塩基性オルトリン酸亜鉛水和物(Heubach GmbH)
9)亜鉛-5-ニトロイソフタレート(Heubach GmbH)
10)ポリエーテル修飾ポリジメチルシロキサン(BYK Chemie GmbH)
11)1.6質量%のサリチル酸を含有する
12)アミン樹脂は、少なくとも1つの第一級および/または少なくとも1つの第二級アミノ基を有するアミンの反応生成物、ポリアルキレンエーテルポリオールとエポキシ樹脂とサリチル酸との付加物を含有する;NH当量:138g/mol、固体含有量に対するサリチル酸の量:10~15質量%(Allnex Belgium S.A.)
13)(トリス-2,4,6-ジメチルアミノエチルフェノール)(Evonik Industries AG)
14)硬化触媒サリチル酸またはAncamine K54の量
3.1 研磨性のための、コーティング済み基材C-I1、C-I2、C-C1およびC-C2の製造
研磨性を、得られたコーティング済み基材上で、以下の手順に従って試験した:
冷間圧延鋼パネル(60cm×50cm)を基材として使用した。これらを、以下のように予備処理した/洗浄した:360-4Glasurit金属クリーナーを用いて洗浄し、Mirka製のP80、gold typeで研磨し、再度洗浄し、360-4 Glasuritを用いて研磨塵を除去した。15分間、換気した。
最初に、基材をその材料タイプに応じて洗浄し、すなわち金属基材はGlasurit Sheet Metal Cleaner360-4を用いて、プラスチック部分はGlasurit Universal Cleaner for Plastics 541-30を用いて、古い塗装物または工場でプライミングされた新しい部分は、Glasurit KH Remover for Silicone and Tar 541-5を用いて、洗浄した。
先に説明した通りに製造したコーティング済みパネルの、研磨性、膨れ、クロスカット付着性およびストーンチップ抵抗について得た結果を、表2に列挙する。
本発明のコーティング組成物(I1)および(I2)を使用して製造したコーティング済みパネルは、前記本発明のコーティング組成物をプライマーサーフェサーとして使用して製造した多層コーティングの優れた膨れ安定性およびクロスカット付着性に悪影響を及ぼすことなく、優れた研磨性および高いストーンチップ抵抗を示した。達成した優れた性質は、特定の樹脂成分(RC)を含有する水性分散体(B)と、硬化触媒としてのサリチル酸との組み合わせに起因する。驚くべきことに、サリチル酸を、コーティング組成物(コーティング組成物I1)の製造中に別々の化合物として添加しないが、水性分散体(B2)(コーティング組成物I2)によって組み込んだ場合に、匹敵する結果が得られる。サリチル酸は、エポキシ基とアミノ基との間の反応を触媒することが公知であるため、水性分散体(B)の製造中のサリチル酸の使用は、コーティング組成物の硬化中に触媒作用に悪影響を及ぼすことなく、さらなる触媒の使用なしで、水性分散体(B)の効率的な調製を可能にする。
Claims (15)
- 水性コーティング組成物であって、
a)エポキシ樹脂(ER1)の少なくとも1種の水性分散体(A)であり、前記エポキシ樹脂(ER)が平均して分子1個当たり少なくとも1個のエポキシ基を有する、水性分散体(A)と、
b)0.5~5質量%の比率の、少なくとも1種の二官能性および/または多官能性単量体第一級および/または第二級アミン(A1)、ならびに150~400g/molのNH当量を有する樹脂成分(RC)を含む、少なくとも1種の水性樹脂分散体(B)と、
c)少なくとも1個のカルボン酸基を有する少なくとも1種の芳香族化合物(C)と
を含み、
前記樹脂成分(RC)が、第一級および/または第二級アミノ基を有する少なくとも1種の多官能性有機アミン(A2)を含み、前記少なくとも1種の多官能性有機アミン(A2)が、
(i)400g/mol未満の平均エポキシ当量質量を有する少なくとも1種の二官能性および/または多官能性エポキシ樹脂(ER2)、
(ii)少なくとも1種の二官能性および/または多官能性単量体第一級および/または第二級アミン(A1)、ならびに
(iii)少なくとも1種の化合物X-R(式中、Xは、エポキシ基に対して反応性である官能基であり、Rは、少なくとも1つのポリオキシアルキレン単位を含有し、かつさらなるX基を含有しない有機基である)
の反応生成物を含有する、
水性コーティング組成物。 - 前記エポキシ樹脂(ER1)が、それぞれの場合に水性コーティング組成物の総質量に対して、1~30質量%、好ましくは5~25質量%、より好ましくは8~20質量%、きわめて好ましくは10~15質量%の総量において存在する、請求項1に記載の水性コーティング組成物。
- 前記少なくとも1種の二官能性および/または多官能性単量体第一級および/または第二級アミン(A1)が、少なくとも65mol-%、好ましくは少なくとも75mol-%、より好ましくは少なくとも90mol-%、きわめて好ましくは100mol-%の、アミノ基および炭化水素基からなるアミンからなる、請求項1または2に記載の水性コーティング組成物。
- 前記少なくとも1種の二官能性および/または多官能性単量体第一級および/または第二級アミン(A1)が、二官能性単量体第一級および/または第二級アミン、好ましくは二官能性単量体第一級アミン、きわめて好ましくはイソホロンジアミンおよび/またはm-キシレンジアミンから選択される、請求項1から3のいずれか一項に記載の水性コーティング組成物。
- 前記水性分散体中の少なくとも1種の二官能性および/または多官能性単量体第一級および/または第二級アミン(A1)の比率が、水性分散体(B)の総質量に対して、1~4.5質量%、好ましくは1.5~4質量%である、請求項1から4のいずれか一項に記載の水性コーティング組成物。
- 前記樹脂成分(RC)が、160~350g/mol、好ましくは170~250g/molのNH当量を有する、請求項1から5のいずれか一項に記載の水性コーティング組成物。
- 前記少なくとも1種の二官能性および/または多官能性エポキシ樹脂(ER2)が、二価アルコールまたはフェノールのグリシジルエーテル、ノボラクス、カルボン酸のジグリシジルエステル、またはそれらの混合物、好ましくはフェノールのグリシジルエーテル、きわめて好ましくはビスフェノールAのグリシジルエーテルから選択される、請求項1から6のいずれか一項に記載の水性コーティング組成物。
- 前記少なくとも1種の化合物X-Rが、第一級ポリオキシアルキレンモノアミンから選択される、請求項1から7のいずれか一項に記載の水性コーティング組成物。
- 前記樹脂成分(RC)が、それぞれの場合に水性コーティング組成物の固体含有量に対して、10~30質量%、好ましくは15~25質量%の総量において存在する、請求項1から8のいずれか一項に記載の水性コーティング組成物。
- 前記少なくとも1種の芳香族化合物(C)が、レゾルシノール、サリチル酸、p-ヒドロキシ安息香酸、2,4-ジヒドロキシ安息香酸、2,5-ジヒドロキシ安息香酸、2,6-ジヒドロキシ安息香酸、3,4-ジヒドロキシ安息香酸、3,5-ジヒドロキシ安息香酸、2-ヒドロキシ-3-ナフトエ酸、3,4,5-トリヒドロキシ安息香酸、2-ヒドロキシ-6-ナフトエ酸、クレソチン酸、およびそれらの混合物から選択され、好ましくはサリチル酸である、請求項1から9のいずれか一項に記載の水性コーティング組成物。
- 前記少なくとも1種の芳香族化合物(C)が、それぞれの場合に水性コーティング組成物の総質量に対して、0.1~5質量%、好ましくは0.2~3質量%、より好ましくは0.3~1質量%、きわめて好ましくは0.4~0.7質量%の総量において存在する、請求項1から10のいずれか一項に記載の水性コーティング組成物。
- 前記コーティング組成物が、サーフェサーまたはプライマーサーフェサーである、請求項1から11のいずれか一項に記載の水性コーティング組成物。
- 2つの別々の成分A)とB)を含むキットオブパーツであって、前記成分A)とB)が、
A)エポキシ樹脂(ER1)の少なくとも1種の水性分散体(A)を含有する少なくとも1種の水性ベースワニスであり、前記エポキシ樹脂(ER)が平均して分子1個当たり少なくとも1個のエポキシ基を有する、水性ベースワニスと、
B)少なくとも1種の水性硬化剤成分であり、
- 0.5~5質量%の比率の、少なくとも1種の二官能性および/または多官能性単量体第一級および/または第二級アミン(A1)、ならびに150~400g/molのNH当量を有する樹脂成分(RC)を含む少なくとも1種の水性樹脂分散体(B)であり、前記樹脂成分(RC)が、第一級および/または第二級アミノ基を有する少なくとも1種の多官能性有機アミン(A2)を含み、前記少なくとも1種の多官能性有機アミン(A2)が、
(i)400g/mol未満の平均エポキシ当量質量を有する少なくとも1種の二官能性および/または多官能性エポキシ樹脂(ER2)、
(ii)少なくとも1種の二官能性および/または多官能性単量体第一級および/または第二級アミン(A3)、および
(iii)少なくとも1種の化合物X-R(式中、Xは、エポキシ基に対して反応性である官能基であり、Rは、少なくとも1つのポリオキシアルキレン単位を含有し、かつさらなるX基を含有しない有機基である)
の反応生成物を含有する、水性樹脂分散体(B)、ならびに
-少なくとも1つのカルボン酸基を有する少なくとも1種の芳香族化合物(C)
を含有する、
水性硬化剤成分と
を含む、キットオブパーツ。 - 少なくとも1個のコーティング層を基材上に生成する方法であって、
i)請求項1から12のいずれか一項に記載の水性コーティング組成物、または請求項13に記載のキットオブパーツから製造されたコーティング組成物を、基材に適用する工程と、
ii)工程(i)において適用されたコーティング組成物からコーティング膜を形成する工程と、
iii)工程(ii)において形成されたコーティング膜を硬化させる工程と、
iv)任意に、工程(iii)において得られた硬化コーティング層を研磨する工程と、
v)任意に、少なくとも1つのさらなるコーティング層を適用して、前記コーティング層を硬化させる工程と
を含む、方法。 - 請求項14に記載の方法によって製造された、コーティング済み基材。
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