JP2023550839A - 亜鉛リッチエポキシコーティング - Google Patents
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Abstract
本開示は、エポキシ樹脂及び石油樹脂を含む樹脂成分と、コーティング組成物の総固体重量に基づいて、少なくとも65重量%の量の亜鉛粒子と、リン酸の金属塩と、硬化剤とを含む、コーティング組成物に関する。加えて、本開示はまた、当該コーティング組成物のマルチパートコーティング形態、コーティング組成物を調製するための方法、及びコーティング組成物でコーティングされた基材に関する。【選択図】なし
Description
技術分野
本開示は、耐食亜鉛リッチエポキシ樹脂ベースのコーティング組成物に関する。より具体的には、本開示は、耐食性、急速な乾燥及び硬化速度、並びに低密度を有する耐食コーティング組成物に関する。
本開示は、耐食亜鉛リッチエポキシ樹脂ベースのコーティング組成物に関する。より具体的には、本開示は、耐食性、急速な乾燥及び硬化速度、並びに低密度を有する耐食コーティング組成物に関する。
背景
耐食コーティングは、外部侵食からコーティングされた基材を保護するために、様々な工業分野で広く使用され、特に、鉄及び鋼構造物、例えば、橋梁、石油精製設備、石油化学工業生産設備、発電所設備、貯蔵タンク、クレーン、風車、及び民間建築物の鋼構造部品などの産業構造物を保護するために使用される。
耐食コーティングは、外部侵食からコーティングされた基材を保護するために、様々な工業分野で広く使用され、特に、鉄及び鋼構造物、例えば、橋梁、石油精製設備、石油化学工業生産設備、発電所設備、貯蔵タンク、クレーン、風車、及び民間建築物の鋼構造部品などの産業構造物を保護するために使用される。
そのようなコーティングは、様々な樹脂系、例えば、ケイ酸塩、エポキシ樹脂、ポリウレタン、ポリシロキサン、アルキド樹脂などに基づいてもよい。
更に、コーティングの耐食性を強化するために、いくつかの金属、例えば、亜鉛が、基材上に堆積したプライマーに添加され得ることが見出されている。亜鉛などの金属は、陰極として作用する鋼又は鉄基材を保護するために犠牲陽極材料として作用し得る。
改善された耐食性及び/又は硬化特性を有するコーティングが所望される。
要約
本開示は、
-エポキシ樹脂及び石油樹脂を含む樹脂成分と、
-コーティング組成物の総固体重量に基づいて、少なくとも65重量%の量の亜鉛粒子と、
-リン酸の金属塩と、
-硬化剤と、を含むコーティング組成物を提供する。
本開示は、
-エポキシ樹脂及び石油樹脂を含む樹脂成分と、
-コーティング組成物の総固体重量に基づいて、少なくとも65重量%の量の亜鉛粒子と、
-リン酸の金属塩と、
-硬化剤と、を含むコーティング組成物を提供する。
本開示は、少なくとも以下の2つのパート:
樹脂成分、亜鉛粒子、及びリン酸の金属塩を含み、樹脂成分が、エポキシ樹脂及び石油樹脂を含み、亜鉛粒子の量が、コーティング組成物の総固体重量に基づいて、少なくとも65重量%である、パートAと、
硬化剤を含むパートBと、を含むマルチパートコーティング組成物を更に提供する。
硬化剤を含むパートBと、を含むマルチパートコーティング組成物を更に提供する。
本開示は、上に記載の少なくとも樹脂成分、亜鉛粒子、リン酸の金属塩、及び硬化剤を提供すること、又はこれらの成分をそれぞれ含むパートA及びパートBを提供し、次いで、それらを混合することを含む、コーティング組成物を調製するための方法を更に提供する。
最後に、本開示はまた、本開示のコーティング組成物、特に、鋼及び/又は鉄構造でコーティングされた基材を提供する。
開示の詳細な記述
以下の詳細な説明の目的のために、本開示が、明示的に反対の定めがある場合を除き、様々な代替の変形及びステップの順序をとり得ることが理解されるべきである。更に、任意の例以外で、又は別段の指示がない限り、例えば、本明細書及び特許請求の範囲で使用される成分の量を表す全ての数は、「約」という用語によっていかなる場合も修飾されているものとして理解されるべきである。したがって、相反することが示されない限り、以下の明細書及び添付の特許請求の範囲に記載される数値パラメータは、本開示によって得られる所望の特性に応じて変動し得る近似値である。少なくとも、かつ、均等物の見解の適用を特許請求の範囲の範囲に限定しようとするものではなく、各数値パラメータは、少なくとも報告された有効数字の数に照らし合わせて、かつ通常の四捨五入技法を適用することによって解釈されるべきである。
[0011]
本開示の広範な範囲を示す数値範囲及びパラメータは近似値ではあるが、特定の例で示される数値は、可能な限り正確に報告される。しかしながら、あらゆる数値は、それらのそれぞれの試験測定値に見られる標準偏差から必然的に得られる特定の誤差を本質的に含む。
以下の詳細な説明の目的のために、本開示が、明示的に反対の定めがある場合を除き、様々な代替の変形及びステップの順序をとり得ることが理解されるべきである。更に、任意の例以外で、又は別段の指示がない限り、例えば、本明細書及び特許請求の範囲で使用される成分の量を表す全ての数は、「約」という用語によっていかなる場合も修飾されているものとして理解されるべきである。したがって、相反することが示されない限り、以下の明細書及び添付の特許請求の範囲に記載される数値パラメータは、本開示によって得られる所望の特性に応じて変動し得る近似値である。少なくとも、かつ、均等物の見解の適用を特許請求の範囲の範囲に限定しようとするものではなく、各数値パラメータは、少なくとも報告された有効数字の数に照らし合わせて、かつ通常の四捨五入技法を適用することによって解釈されるべきである。
[0011]
本開示の広範な範囲を示す数値範囲及びパラメータは近似値ではあるが、特定の例で示される数値は、可能な限り正確に報告される。しかしながら、あらゆる数値は、それらのそれぞれの試験測定値に見られる標準偏差から必然的に得られる特定の誤差を本質的に含む。
加えて、本明細書に列挙される任意の数値範囲は、その中に包含される全ての部分範囲を含むことを意図していることを理解されたい。例えば、「1~10」の範囲は、記載された最小値1と記載された最大値10との間の(及びそれらを含む)全ての部分的な範囲、すなわち、1以上の最小値と、10以下の最大値と、を有することが意図される。
本出願では、別段の明記がない限り、単数形の使用は複数形を含み、複数形は単数形を包含する。加えて、本出願では、「及び/又は」がある特定の場合において明示的に使用され得るが、別段の明記がない限り、「又は」の使用は、「及び/又は」を意味する。更に、本出願では、「1つの(a)」又は「1つの(an)」の使用は、別段の明記がない限り、「少なくとも1つの」を意味する。例えば、「1つの(an)」エポキシ樹脂、「1つの(a)」石油樹脂、「1つの(a)」リン酸の金属塩、「1つの(a)」硬化剤などは、これらの項目のうちの1つ以上を指す。
本開示のコーティング組成物は、有利には、マルチパートコーティング組成物に製剤化され得る。マルチパートコーティング組成物の場合、本開示のコーティング組成物は、コーティングのベース成分又は結合剤としてパートAを含む。
本開示のコーティング組成物の樹脂成分は、エポキシ樹脂(本明細書ではエポキシ化合物とも称される)を含む。好適なエポキシ樹脂は、2つ以上の1,2-エポキシ基を有する。それらは液体型又は固体型であり得る。一般に、エポキシ樹脂のエポキシ当量は、100~2,000g/当量、一般に、150~500g/当量、例えば、170~350g/当量、例えば、180~300g/当量である。当業者は、エポキシ当量とは、1当量のエポキシ基を含むエポキシ樹脂のグラム数を意味することを理解することができる。本開示に好適な液体型エポキシ樹脂は、比較的高い粘度及び比較的低いエポキシ当量を有する。本開示に使用する液体型エポキシ樹脂は、10,000~12,000cpsなど、8,000~16,000cpsの25℃での粘度を有し得る。粘度は、100rpmでBrookfield粘度計、スピンドル7を使用して測定される。
加えて、好適なエポキシ樹脂は、飽和又は不飽和、環状又は非環状、脂肪族、脂環式、芳香族、又は複素環式であり得る。それらは、ハロゲン、ヒドロキシル、及び/又はエーテル基などの置換基を含んでもよい。
エポキシ樹脂の例としては、1超、例えば、2の1,2-エポキシ当量を有する、すなわち、1分子当たり平均2つのエポキシ基を有する、ポリエポキシドが挙げられ得る。エポキシ樹脂として一般的に使用されるポリエポキシドは、環状ポリオールのポリグリシジルエーテル、例えば、ビスフェノールA、レゾルシノール、ヒドロキノン、ベンゼンジメタノール、フロログルシノール、カテコールなどのポリフェノールのポリグリシジルエーテル;又は脂環式ポリオール、特に、1,2-シクロヘキサンジオール、1,4-シクロヘキサンジオール、2,2-ビス(4-ヒドロキシルシクロヘキシル)プロパン、1,1-ビス(4-ヒドロキシルシクロヘキシル)エタン、2-メチル-1,1-ビス(4-ヒドロキシルシクロヘキシル)プロパン、2,2-ビス(4-ヒドロキシル-3-tert-ブチルシクロヘキシル)プロパン、1,3-ビス(メチロール)シクロヘキサン、及び1,2-ビス(メチロール)シクロヘキサンなどの脂環式ポリオールなどのポリオールのポリグリシジルエーテルである。特に好適な脂肪族ポリオールとしては、トリメチルペンチレングリコール及びネオペンチレングリコールが挙げられる。
本開示のエポキシ樹脂は、例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールF、グリセリン、ノボラックなどのジグリシジルエーテルに基づくものを含み得る。本開示のエポキシ樹脂は、ビスフェノールA、ビスフェノールF、又はそれらの混合物に基づくものを含む。例示的な好適なポリエポキシドは、米国特許第4,681,811号、第5欄、33~58行に記載されるものであり、参照される部分は参照により本明細書に組み込まれる。
好適なエポキシ樹脂の市販の例としては、Shell EPON 828(ビスフェノールA-エピクロロヒドリンエポキシ樹脂)及び/又はこの樹脂と二官能性エポキシド反応性希釈剤とのブレンド、例えば、ネオペンチレングリコールジグリシジルエーテル、レゾルシノールジグリシジルエーテル、及びシクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル;NPEL-128EなどのビスフェノールA型液体エポキシ樹脂;YD-011X75などのビスフェノールA固体エポキシ樹脂;ビスフェノールFエポキシ樹脂、すなわち、Shell EPON DPL 862(ビスフェノールF-エピクロヒドリンエポキシ樹脂);並びにCVC (Cherry Hill,N.J.)からのEPALLOY 8250(エポキシノボラック樹脂)、Ciba GeigyからのAraldite EPN 1139、Dow ChemicalからのDEN438などのエポキシノボラック樹脂が挙げられる。好適な非芳香族エポキシ樹脂としては、水素化シクロヘキサンジメタノールのジグリシジルエーテル及び水素化ビスフェノールA型エポキシ樹脂、例えば、Shell Chemical (Houston,Texas)からのEPON 1510、EPON 4080E、HELOXY 107、及びEPON 1513(水素化ビスフェノールA-エピクロロヒドリンエポキシ樹脂)、Monsanto (Springfield,Mass)からのSantolink LSE-120、Pacific Anchor (Allentown,Pa)からのEPODIL 757(シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル)、Ciba Geigy (Hawthorne,New York)からのAraldite XUGY358及びPY327、Rhone-Poulene (Louisville,Ky)からのEPIREZ 505、Reichold (Pensacola,Florida)からのAROFLINT 393及び607、並びにUnion Carbide (Tarrytown,New York)からのERL4221が挙げられる。他の好適な非芳香族エポキシ樹脂としては、DER 732及びDER 736が挙げられる。
本明細書に記載のコーティング組成物中のエポキシ樹脂の量は、コーティング組成物の総重量に基づいて、5~20重量%、又は7~15重量%など、3~25重量%であってもよい。コーティング組成物は、液体型エポキシ樹脂及び固体型エポキシ樹脂の両方をエポキシ樹脂成分として含み得る。液体型エポキシ樹脂及び固体型エポキシ樹脂は両方とも、ビスフェノールA及び/又はF型エポキシ樹脂などの上記のようなものを含み得る。コーティング組成物の総重量に基づいて、液体型エポキシ樹脂の量は、1~10重量%、又は1~7重量%など、0.5~15重量%であり得るが、一方で固体型エポキシ樹脂の量は、2~15重量%、又は2~12重量%など、1~20重量%であり得る。
更に、本明細書に記載のコーティング組成物の樹脂成分は、石油樹脂を含む。石油樹脂はまた、炭化水素樹脂としても既知である。石油樹脂は、前処理、重合、蒸留、及び同様のプロセスにより石油分解から生成されるC5、C9画分から生成される熱可塑性樹脂である。一般に、石油樹脂には、C5又は脂環式ジエン(ジシクロペンタジエンなど)に基づく脂肪族又は脂環式樹脂、並びにビニルトルエン若しくはインデン若しくは芳香族樹脂及びそれらの混合物などのC9に基づく芳香族成分が含まれる。いくつか場合では、石油樹脂はまた、それらの水素化生成物、すなわち、C5水素化石油樹脂又はC9水素化石油樹脂などの水素化石油樹脂も含む。石油樹脂はまた、変性石油樹脂を含むことができ、これは、低粘度の液体樹脂であり、一般的な石油樹脂とは対照的に、その芳香族官能基中に不活性ヒドロキシルを含み、溶剤形、非溶媒型又は高固体含有エポキシ系において使用され得る。本開示に従って使用される石油樹脂及び変性石油樹脂は、市販されている。
コーティング組成物中の石油樹脂の量は、コーティング組成物の総重量に基づいて、1~8重量%、又は1.5~5重量%など、>0(0.1又は0.5など)~10重量%であり得る。
本開示によるコーティング組成物において、エポキシ樹脂対石油樹脂の重量比は、3~8:1、例えば、6:1など、2~10:1であってもよい。エポキシ樹脂を含む樹脂成分中に石油樹脂を添加又は混合することは、特に上記の比率と一致して、本コーティング組成物は、エポキシ樹脂のみを有するものと比較して、著しく改善された親水性及び疎水性バランスを有し得る。
本開示によれば、コーティング組成物はまた、亜鉛粒子を含む。特に、その量は、コーティング組成物の総固体重量に基づいて、少なくとも65重量%である。本明細書で使用される場合、「粒子」とは、粉末又は粉塵及びフレークなどの粒子の形態の材料を意味し、例えば、球形、楕円形、立方体、ロッド形、ディスク形、プリズム形などの任意の形状の形態であってもよい。
本明細書で使用される場合、「亜鉛」又は「亜鉛粒子」は、亜鉛個々の粒子から実質的になるか、又は高い亜鉛純度を有する金属粒子を意味する。亜鉛粒子の好適な純度は、一般に、亜鉛粉末又は亜鉛粉塵として市販される金属粒子など、粒子の総重量に基づいて、金属亜鉛の少なくとも96%又は少なくとも98%又は99%など、少なくとも94%を指し、また、金属亜鉛の最大100%を有する金属粒子も含む。亜鉛ではない本明細書で使用される粒子の任意の部分は、他の金属元素又はその化合物、例えば、亜鉛で形成される粒子及び/又は合金材料のコーティング層であり得る。好適な亜鉛粒子は、例えば、ASTM D520のタイプII又はタイプIIIに従った亜鉛粉末仕様に準拠することができる。加えて、実質的に一次金属としての亜鉛に基づく亜鉛合金の粒子は、粒子の総重量に基づいて、金属亜鉛の少なくとも94%を含む限り、本開示の亜鉛粒子としても使用され得る。それに応じて、亜鉛を一次金属として有するが、他の金属元素を6%超などの相当量で含む合金、例えば、50重量%以上及び一般に90%などの94%未満の亜鉛を含む亜鉛合金は、本開示の「亜鉛」又は「亜鉛粒子」の範囲に含まれない。
亜鉛粒子の平均粒径は、少なくとも2μmなど、少なくとも5μmなど、少なくとも5.5μmなど、少なくとも6μmなど、少なくとも1μmであってもよく、30μm以下など、20μm以下など、10μm以下など、8μm以下など、150μm以下であってもよい。亜鉛粒子の平均粒径は、2~30μmなど、5~20μmなど、5.5~10μmなど、6~8μmなど、1~150μmであってもよい。粒径の選択は、コーティング組成物の予想される粘度及び適用特性に依存し得る。本明細書で報告される平均粒径は、亜鉛粒子の製造業者によって提供される平均粒径であり、レーザー回折法などの、本技術分野の複数の既知の方法によって測定され得る。
コーティング組成物の総固体重量に基づいて、コーティング組成物は、少なくとも70重量%の亜鉛粒子など、少なくとも75重量%の亜鉛粒子など、少なくとも80重量%の亜鉛粒子など、少なくとも85重量%の亜鉛粒子など、少なくとも65重量%の亜鉛粒子を含んでもよく、90重量%以下の亜鉛粒子など、85重量%以下の亜鉛粒子など、95重量%以下の亜鉛粒子を含み得る。本開示のコーティング組成物はまた、94%未満の亜鉛含有量を有する亜鉛合金の粒子、又はアルミニウム若しくはアルミニウム合金などの他の金属粒子を含んでもよいが、コーティング組成物は、好適には、コーティング組成物の総固体重量に基づいて、5%、4%、3%、又は1%以下などの非常に少量でそれらを含み、組成物はまた、金属元素(すなわち、ゼロ価)及び他の金属の金属合金を含む他の金属粒子を完全に含まなくてもよい。
加えて、亜鉛粒子を表面処理して、亜鉛粒子の表面を修飾してもよい。表面処理された亜鉛粒子は、亜鉛粒子を前処理組成物に曝露することによって形成された前処理層を含み得る。本明細書で使用される場合、「前処理組成物」という用語は、亜鉛材料と接触すると、材料表面と反応し、材料表面を化学的に変化させ、それに結合して保護層を形成する組成物を指す。亜鉛粒子の表面を修飾するために使用される前処理組成物は、亜鉛材料を前処理するための当該技術分野で既知の任意のものを含んでもよい。
更に、本開示によれば、リン酸の金属塩もコーティング組成物で使用される。「リン酸の塩」とは、リン酸塩、亜リン酸塩、次亜リン酸塩、リン酸水素、リン酸二水素、亜リン酸水素、亜リン酸二水素、亜リン酸二水素塩、ポリリン酸塩又はポリリン酸塩などを含む、アニオン酸基中のリン元素を含む無機塩を意味し、リン酸塩、ポリリン酸塩、及びリン酸水素が好ましい場合がある。リンケイ酸塩などの金属(モリブデンなど)又は非金属(ケイ素など)修飾形態もまた、リン酸の塩として使用され得る。リン酸の金属塩のカチオン部分にある金属には、亜鉛、アルミニウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、ジルコニウム、鉄、バリウムなどが含まれる。金属塩を形成するかかる金属からアルカリ金属を除外することが望ましい場合がある。
リン酸の好適な金属塩の具体例としては、リン酸亜鉛、トリポリリン酸アルミニウム、ポリリン酸ストロンチウムアルミニウム、リン酸水素ジルコニウム、及びケイ素(ケイ酸塩など)修飾リン酸塩又はポリリン酸塩、例えば、リンケイ酸カルシウムストロンチウム亜鉛が挙げられる。リン酸亜鉛などのリン酸塩の金属塩は、特に好適である。
亜鉛リッチエポキシ樹脂ベースのコーティング組成物中でリン酸の金属塩を使用する場合、特に、例えば、少なくとも65重量%、少なくとも70重量%、少なくとも75重量%、又は少なくとも80重量%の亜鉛粒子がリン酸の金属塩と組み合わせて使用される場合、この組み合わせを教示する他のコーティングと比較して、より良好な長期耐食性を得ることができる。加えて、リン酸の金属塩対亜鉛粒子の重量比を、1:25~1:45など、1:20~1:60の範囲で制御することは、特に、亜鉛粒子の量が75重量%を超えるか、又は75重量%超である場合に特に有利であることが見出されている。
コーティング組成物はまた、硬化剤成分を含む。エポキシ樹脂に好適な硬化剤成分は、アミン成分を含み得る。アミン成分は、窒素源として作用し得る任意の化合物、例えば、タンパク質、ポリペプチド、アミノ酸、有機アミン、ポリアミン、アンモニア、モノマーポリカルボン酸のアンモニウム塩、重合ポリカルボン酸のアンモニウム塩、無機酸のアンモニウム塩、ポリエーテルアミン、ポリアミド、ビスフェノールA固体エポキシ樹脂などのエポキシ樹脂を含むそれらの付加物、及びそれらの混合物などを含んでもよい。
好適な硬化剤としては、例えば、ポリアミンが挙げられ得る。ポリアミン硬化剤の非限定的な例としては、一級若しくは二級ジアミン又はポリアミンが挙げられ、窒素原子に連結した基は、飽和又は不飽和脂肪族、脂環式、芳香族、芳香族置換脂肪族、脂肪族置換芳香族、及び複素環式であり得る。好適な脂肪族及び脂環式ジアミンの非限定的な例としては、1,2-エチレンジアミン、1,2-プロピレンジアミン、1,8-オクタンジアミン、イソホロンジアミン、プロパン-2,2-シクロヘキシルアミンなどが挙げられる。好適な芳香族ポリアミンの非限定的な例としては、フェニレンジアミン及びトルエンジアミン、例えば、メタ-キシリレンジアミン、o-フェニレンジアミン及びp-トルエンジアミンが挙げられる。4,4’-ビフェニルジアミン、メチレンジフェニルアミン、及びクロロメチレンジフェニルアミンなどのマルチコア芳香族ジアミンも好適である。
好適な脂肪族ジアミンの例としては、これらに限定されないが、エチレンジアミン、1,2-ジアミノプロパン、1,4-ジアミノブタン、1,3-ジアミノペンタン、1,6-ジアミノヘキサン、2-メチル-1,5-ペンタンジアミン、2,5-ジアミノ-2,5-ジメチルヘキサン、2,2,4-及び/若しくは2,4,4-トリメチル-1,6-ジアミノヘキサン、1,11-ジアミノウンデカン、1,12-ジアミノドデカン、1,3-及び/若しくは1,4-シクロヘキサンジアミン、1-アミノ-3,3,5-トリメチル-5-アミノメチル-シクロヘキサン、2,4-及び/若しくは2,6-ヘキサヒドロトルエンジアミン、2,4’-及び/若しくは4,4’-ジアミノ-ジシクロヘキシルメタン、並びに3,3’-ジアルキル4,4’-ジアミノ-ジシクロヘキシルメタン(3,3’-ジメチル-4,4’-ジアミノ-ジシクロヘキシルメタン及び3,3’-ジエチレン-4,4’-ジアミノ-ジシクロヘキシルメタンなど)、2,4-及び/若しくは2,6-ジアミノトルエン並びに2,4’-及び/若しくは4,4’-ジアミノジフェニルメタン、又はそれらの混合物が挙げられる。脂環式ジアミンは、JEFFLINK 754などのJEFFLINKの名称で、Huntsman Corporation (Houston, TX)から市販されている。Covestro AGから入手可能なDESMOPHEN NH 1520、及び/又はDorf Ketalから入手可能な二級脂肪族ジアミンであるCLEARLINK 1000などの、更なる脂肪族環状ポリアミンも使用してもよい。イソホロンジアミン及びアクリロニトリルの反応生成物であるPOLYCLEAR 136 (BASF/Hansen Group LLCから入手可能)も好適である。他の例示的な好適なポリアミンは、米国特許第4,046,729号、第6欄、61行~第7欄、26行、及び米国特許第3,799,854号、第3欄、13~50行に記載されており、その引用部分は参照により本明細書に組み込まれる。Evonik Industriesから入手可能なANCAMINEポリアミンなどの追加のポリアミンも使用してもよい。
好適なポリアミドとしては、当該技術分野で既知のポリアミドのうちのいずれかが挙げられる。硬化剤として使用されるポリアミドは、通常、ダイマー酸(又はエステル)及びポリアミンの縮合によって形成される生成物である。例えば、Evonik Industriesから入手可能なANCAMIDEポリアミド。
硬化剤はまた、ポリエーテルアミンを含んでもよい。ポリエーテルアミンは、ポリエーテル主鎖の構造を有する化合物であり、末端活性官能基としてアミン基を更に含む。ポリエーテルアミンは、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、又はエチレングリコール/プロピレングリコールコポリマーを高温及び高圧下でアミン化することによって得られる。異なるポリオキシアルキル構造を選択することによって、ポリエーテルアミンの反応性、靭性、粘度及び親水性、並びに他の特性を調節することができる。アミン基は、様々な化合物と反応特性を有するポリエーテルアミンを提供する。本開示で使用され得るポリエーテルモノアミンは、ポリエーテルモノアミン、ポリエーテルジアミン、ポリエーテルトリアミンなどを含む。具体的には、本開示で使用されるポリエーテルアミンは、ポリオキシドエチレンジアミン、ポリオキシドプロピレンジアミン、ポリオキシドブチレンジアミン、及びポリオキシドエチレントリアミン、ポリオキシドプロピレントリアミン、ポリオキシドブチレントリアミンを含み得る。本開示で使用され得るポリエーテルアミンの市販製品の例としては、例えば、Jeffamineシリーズ製品が挙げられ得る。かかるポリエーテルアミンの例としては、JEFFAMINE XTJ-616などのアミノ化プロポキシル化ペンタエリスリトール、及び式(IV)~(VI)によって表されるものが挙げられる。
式(IV)によれば、ポリエーテルアミンは、以下を含み得るか、又は以下によって表され得、
式中、y=0~39、x+z=1~68である。
式中、y=0~39、x+z=1~68である。
本開示の式(IV)によって表される好適なアミン含有化合物には、これらに限定されないが、JEFFAMINE HK-511、JEFFAMINE ED-600、JEFFAMINE ED-900、及びJEFFAMINE ED-2003などのJEFFAMINE EDシリーズのHuntsman Corporationから市販されているものなどのアミン末端ポリエチレングリコール、並びにJEFFAMINE D-230、JEFFAMINE D-400、JEFFAMINE D-2000、及びJEFFAMINE D-4000などのHuntsman CorportionのJEFFAMINE Dシリーズなどのアミン末端ポリプロピレングリコールが挙げられる。
式(V)によれば、ポリエーテルアミンは、以下を含み得るか、又は以下によって表され得、
式中、各pは独立して、2又は3である。
式中、各pは独立して、2又は3である。
本開示の式(V)によって表される好適なアミン含有化合物には、これらに限定されないが、JEFFAMINE EDR-148及びJEFFAMINE EDR-176などのHuntsman CorporationのJEFFAMINE EDRシリーズなどのアミン末端ポリエチレングリコールベースのジアミンが挙げられる。
式(VI)によれば、ポリエーテルアミンは、以下を含み得るか、又は以下によって表され得、
式中、Rは、H又はC2H5、m=0又は1、a+b+c=5~85である。
式中、Rは、H又はC2H5、m=0又は1、a+b+c=5~85である。
本開示の式(VI)によって表される好適なアミン含有化合物には、これらに限定されないが、JEFFAMINE T-403、JEFFAMINE T-3000、及びJEFFAMINE T-5000などのHuntsman CorporationのJeffamine Tシリーズなどのアミン末端プロポキシル化トリメチロールプロパン又はグリセロールが挙げられる。
アミン成分はまた、場合により、他の官能基又は部分、例えば、2,4,6-トリス(ジメチルアミノメチル)フェノールを含むポリアミンを含んでもよい。
より速い硬化及び乾燥速度を達成するために、上記のアミン化合物の付加物、例えば、ポリエーテルアミン、ポリアミド、及び/又はポリアミン(上記のような脂肪族ジアミン、脂環式ジアミン、又は芳香族ジアミンのような)並びにエポキシ樹脂を硬化剤成分として有利に使用することができる。エポキシ樹脂は、上記のようなもの、例えば、ビスフェノールF又はビスフェノールAに基づくエポキシ化合物であり得る。
コーティング組成物の硬化剤成分はまた、場合により、硬化促進剤を含んでもよい。硬化促進剤は、アミン成分とエポキシ樹脂との間の反応を促進するために使用される。例示的な硬化促進剤には、これらに限定されないが、サリチル酸が挙げられる。
本開示のコーティング組成物の硬化促進剤の量は、コーティング組成物の硬化剤成分の総重量に基づいて、1~2.5重量%、又は1.5~2重量%など、0~3重量%であり得る。
本開示のコーティング組成物はまた、1つ以上の溶媒を含んでもよい。コーティング分野に一般的に使用される溶媒を本開示に使用することができる。溶媒の具体例としては、これらに限定されないが、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート及びその誘導体、アセトン、プロピオン酸アミル、アニソール、ベンゼン、酢酸ブチル、シクロヘキサン、エチレングリコールのジアルキルエーテル、ジエチレングリコールジベンゾエート、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、ジメトキシベンゼン、酢酸エチル、イソプロパノール、イソブタノール、メチルシクロヘキサノン、シクロペンタノン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルプロピオネート、プロピレンカーボネート、テトラヒドロフラン、トルエン、キシレン、ベンゼルアルコール、2-メトキシエチルエーテル、3-プロピレングリコールメチルエーテル、及びそれらの混合物が挙げられる。
本開示のコーティング組成物中の1つ以上の溶媒の量は、コーティング組成物の総重量に基づいて、7~12重量%、又は8~11重量%など、5~15重量%であり得る。
コーティング組成物はまた、場合により、これらに限定されないが、チキソトロープ剤、湿潤剤及び分散剤、充填剤、顔料、並びにコーティング組成物中で一般的に使用される他の添加剤を含む、1つ以上の添加剤を含んでもよい。
チキソトロープ剤は、コーティング組成物のレオロジーを改善及び/又は維持するために使用され、使用される場合、コーティング中の亜鉛粉粒子及び充填剤が沈降するのを防ぐことができる。チキソトロープ剤の例としては、コロイド状ケイ酸塩、含水ケイ酸アルミニウム(ベントナイト)、トリステアリン酸アルミニウム、モノステアリン酸アルミニウム、キサンタンガム、クリソタイル、焼成シリカ、水素化ヒマシ油、有機修飾粘土、ポリアミドワックス、及びポリエチレンワックスなどが挙げられ得る。チキソトロープ剤の量は、実際のニーズに応じて当業者によって選択され得る。例えば、本開示のコーティング組成物のチキソトロープ剤の量は、コーティング組成物の総重量に基づいて、0.6~1.1重量%など、0.5~1.5重量%であり得る。
湿潤剤及び分散剤は、使用される場合、コーティング中の亜鉛粒子及び充填剤の分散性を改善することができる。湿潤剤及び分散剤の好適な例としては、レシチン、アミンアルキル化ポリヒドロキシ酸アミド、アミノ置換末端基を有するポリエステル、ブロックコポリマー、エチレンポリマーなどが挙げられる。本開示のコーティング組成物中の湿潤剤及び分散剤の量は、コーティング組成物の総重量に基づいて、0.2~0.4重量%など、0.1~0.5重量%であり得る。
コーティング組成物、特に、以下に記載の組成物のパートAは、亜鉛粒子とは異なる充填剤を含んでもよい。好適な充填剤としては、これらに限定されないが、タルク、ケイ酸塩、雲母、モンモリロナイト、カオリン、珪藻土、バーミキュライト、天然及び合成ゼオライト、ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸アルミニウムナトリウム、中空ガラスミクロスフェアなどの中空ミクロスフェア、硫酸バリウム、炭酸カルシウムなどが挙げられる。本開示のコーティング組成物、特に、組成物のパートAは、充填剤として、タルク粉末、ケイ酸塩、及び/又は中空ガラスミクロスフェアなどの中空ミクロスフェアを含み得る。コーティング組成物、特に、組成物のパートAは、場合により、充填剤として硫酸バリウムを含み得る。本開示のコーティング組成物中の充填剤の量は、コーティング組成物の総重量に基づいて、2~8%の範囲であり得る。中空ガラスミクロスフェアなどの中空ミクロスフェアの含有量は、組成物の総重量に基づいて、1~5%であってもよい。
例示的な顔料及び/又は顔料組成物としては、これらに限定されないが、カルバゾールジオキサジン粗顔料、アゾ、モノアゾ、ジアゾ、ナフトールAS、塩型(レーキ)、ベンジミダゾロン、縮合体、金属錯体、イソインドリノン、イソインドリン及び多環式フタロシアニン、キナクリドン、ペリレン、ペリノン、ジケトピロロピロール、チオインジゴ、アントラキノン、インダンスロン、アントラピリミジン、フラバンスロン、ピランスロン、アンサンスロン、ジオキサジン、トリアリールカルボニウム、キノフタロン顔料、ジケトピロロピロールレッド(「DPPBOレッド」)、二酸化チタン、酸化鉄、カーボンブラック、炭素繊維、黒鉛、他の導電性顔料及び/又は充填剤、並びにそれらの混合物が挙げられる。
コーティング組成物中の顔料及び/又は顔料組成物の量は、コーティング組成物の総重量に基づいて、0.5~3重量%など、0.5~5重量%の範囲であり得る。
本開示のコーティング組成物は、マルチパート形態に製剤化され得る。マルチパート系は、コーティング分野で既知の用語であり、コーティング組成物の成分が、防水容器などの別個の容器にパッケージングされる複数のパート又は構成成分に製剤化されることを意味する。マルチパートコーティング組成物は、少なくとも以下の2つのパート:
上に定義される樹脂成分、亜鉛粒子、及びリン酸の金属塩を含み、樹脂成分が、エポキシ樹脂及び石油樹脂を含み、亜鉛粒子の量が、コーティング組成物の総固体重量に基づいて、少なくとも65重量%である、パートAと、
硬化剤を含むパートBと、を含む。
硬化剤を含むパートBと、を含む。
コーティング組成物のパートAの調製方法は、当業者に既知である。例えば、常温又はわずかに高い温度で、パートAの各構成成分を混合し、適切な粘度が達成されるまで容器内で撹拌する。同様に、コーティング組成物のパートBの調製方法は、当業者に既知であり、パートAの上記の調製方法と同様に実施されてもよい。
本明細書に記載のコーティング組成物を使用する前に、構成成分が混合される。マルチパートコーティング組成物の場合、パートA及びパートB、並びに任意の他のパートが混合される。パートA及びパートBは、1:0.5~1:0.9のエポキシ基対アミン基の化学量論的比で混合されてもよい。その後、得られたコーティング組成物は、基材上に塗布される。本開示のコーティング組成物を基材に塗布する方法には制限はない。例えば、塗布方法は、ブラシコーティング、スプレーコーティング、ディップコーティング、ローラーコーティング、カーテンコーティングなどを含み得る。
本開示のコーティング組成物で塗布され得る基材は、金属基材であってもよい。金属基材は、様々な鋼基材、鉄基材、アルミニウム基材などを含む。有利には、本開示のコーティング組成物は、プライマー又は基礎コーティングとしてこれらの基材に塗布され得る。基材は、構造物の一部又は車両の一部であり得る。本明細書で使用される場合、「構造物」は、建物、橋梁、交通インフラ、石油リグ、石油プラットフォーム、給水塔、送電塔、支持構造物、風力タービン、壁、桟橋、ドック、堤防、ダム、輸送用コンテナ、トレーラー、電池部品、電池、及び腐食性環境に曝露される任意の金属構造物の任意の部分を指す。本明細書で使用される場合、「車両」は、最も広い意味で、限定されないが、車、トラック、バス、トラクター、ハーベスター、重機、バン、ゴルフカート、オートバイ、自転車、鉄道車両、地下鉄車両、飛行機、ヘリコプター、全サイズのボートなどの全種類の車両を指す。
以下の例(実施例)は、より詳細な説明を提供することを目的として提示される。しかしながら、以下の例は、本開示を例示するために使用されるが、それらの詳細に限定されるものとみなされるべきではない。以下の例及び説明における全ての部及び百分率は、別段の指示がない限り、重量によるものである。
例
例
結合剤パートA1の調製
結合剤パートA1の調製手順は以下の通りであった。室温の容器中で、10gのビスフェノールA液体エポキシ樹脂(Nan Ya Plasticsから市販されている、NPEL-128E)、100gのビスフェノールA固体エポキシ樹脂(KUKDO CHEMICALから市販されている、YD-011X75)、30gのキシレン、17.7gのプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、及び7.3gのイソブタノールを、均一に混合し、次いで、18.1gの石油樹脂(Taiwan Yuen Liangから市販されている、SK 120)を撹拌しながら添加し、完全に溶解させた。次いで、5.3gのポリアミドワックス(ARKEMAから市販されている、Crayvallac ultra)及び5.3gの有機ベントナイト(ELEMENTIS SPECIALTIESから市販されている、BENTONE SD-2)を、温度を40℃以下に維持して、均一に分散するまでゆっくりと撹拌しながら添加した。2.7gの大豆レシチン(CARGILLから市販されている、TOPCITHIN 50)、19.5gのリン酸亜鉛(Jiangsu Shen Long Zinc Co. Ltd.から市販されている)、及び771.9gの亜鉛粉末(Jiangsu Shen Long Zinc Co. Ltd.から市販されている、HX600 to II)を、30分間、55~60℃で温度を維持して、撹拌しながら添加した。最後に、38.7gのキシレン、及び19.5gの中空ガラスミクロスフェア(3Mから市販されている、GLASS BUBBLES VS5500)を、均一に分散するまで撹拌しながら添加した。
結合剤パートA1の調製手順は以下の通りであった。室温の容器中で、10gのビスフェノールA液体エポキシ樹脂(Nan Ya Plasticsから市販されている、NPEL-128E)、100gのビスフェノールA固体エポキシ樹脂(KUKDO CHEMICALから市販されている、YD-011X75)、30gのキシレン、17.7gのプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、及び7.3gのイソブタノールを、均一に混合し、次いで、18.1gの石油樹脂(Taiwan Yuen Liangから市販されている、SK 120)を撹拌しながら添加し、完全に溶解させた。次いで、5.3gのポリアミドワックス(ARKEMAから市販されている、Crayvallac ultra)及び5.3gの有機ベントナイト(ELEMENTIS SPECIALTIESから市販されている、BENTONE SD-2)を、温度を40℃以下に維持して、均一に分散するまでゆっくりと撹拌しながら添加した。2.7gの大豆レシチン(CARGILLから市販されている、TOPCITHIN 50)、19.5gのリン酸亜鉛(Jiangsu Shen Long Zinc Co. Ltd.から市販されている)、及び771.9gの亜鉛粉末(Jiangsu Shen Long Zinc Co. Ltd.から市販されている、HX600 to II)を、30分間、55~60℃で温度を維持して、撹拌しながら添加した。最後に、38.7gのキシレン、及び19.5gの中空ガラスミクロスフェア(3Mから市販されている、GLASS BUBBLES VS5500)を、均一に分散するまで撹拌しながら添加した。
結合剤パートA2の調製(比較)
本開示のコーティング組成物の結合剤パートA1の上記の調製手順と同様に実施し、各構成成分の重量部分を表1に示す。違いは、リン酸亜鉛が使用されず、石油樹脂の量が増加されたことである。
本開示のコーティング組成物の結合剤パートA1の上記の調製手順と同様に実施し、各構成成分の重量部分を表1に示す。違いは、リン酸亜鉛が使用されず、石油樹脂の量が増加されたことである。
結合剤パートA3の調製
結合剤パートA3の調製手順は以下の通りであった。室温の容器中で、10gのビスフェノールA液体エポキシ樹脂(Nan Ya Plasticsから市販されている、NPEL-128E)、119.5gのビスフェノールA固体エポキシ樹脂(KUKDO CHEMICALから市販されている、YD-011X75)、30gのキシレン、17.7gのプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、及び7.3gのイソブタノールを、均一に混合し、次いで、18.1gの石油樹脂(Taiwan Yuen Liangから市販されている、SK 120)を撹拌しながら添加し、完全に溶解させた。5.3gのポリアミドワックス(ARKEMAから市販されている、Crayvallac ultra)及び5.3gの有機ベントナイト(ELEMENTIS SPECIALTIESから市販されている、BENTONE SD-2)を、温度を40℃以下に維持して、均一に分散するまでゆっくりと撹拌しながら添加した。2.7gの大豆レシチン(CARGILLから市販されている、TOPCITHIN 50)、19.5gのリン酸亜鉛(Jiangsu Shen Long Zinc Co. Ltd.から市販されている)、及び800gの亜鉛粉末(Jiangsu Shen Long Zinc Co. Ltd.から市販されている、HX600 to II)を、30分間、55~60℃で温度を維持して、撹拌しながら添加した。最後に、45.1gのキシレン、及び19.5gの中空ガラスミクロスフェア(3Mから市販されている、GLASS BUBBLES VS5500)を、均一に分散するまで撹拌しながら添加した。
結合剤パートA3の調製手順は以下の通りであった。室温の容器中で、10gのビスフェノールA液体エポキシ樹脂(Nan Ya Plasticsから市販されている、NPEL-128E)、119.5gのビスフェノールA固体エポキシ樹脂(KUKDO CHEMICALから市販されている、YD-011X75)、30gのキシレン、17.7gのプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、及び7.3gのイソブタノールを、均一に混合し、次いで、18.1gの石油樹脂(Taiwan Yuen Liangから市販されている、SK 120)を撹拌しながら添加し、完全に溶解させた。5.3gのポリアミドワックス(ARKEMAから市販されている、Crayvallac ultra)及び5.3gの有機ベントナイト(ELEMENTIS SPECIALTIESから市販されている、BENTONE SD-2)を、温度を40℃以下に維持して、均一に分散するまでゆっくりと撹拌しながら添加した。2.7gの大豆レシチン(CARGILLから市販されている、TOPCITHIN 50)、19.5gのリン酸亜鉛(Jiangsu Shen Long Zinc Co. Ltd.から市販されている)、及び800gの亜鉛粉末(Jiangsu Shen Long Zinc Co. Ltd.から市販されている、HX600 to II)を、30分間、55~60℃で温度を維持して、撹拌しながら添加した。最後に、45.1gのキシレン、及び19.5gの中空ガラスミクロスフェア(3Mから市販されている、GLASS BUBBLES VS5500)を、均一に分散するまで撹拌しながら添加した。
結合剤パートA4の調製
結合剤パートA4の手順は以下の通りであった。室温の容器中で、42.5gのビスフェノールA液体エポキシ樹脂(Nan Ya Plasticsから市販されている、NPEL-128E)、28.3gのビスフェノールA固体エポキシ樹脂(KUKDO CHEMICALから市販されている、YD-011X75)、30gのキシレン、17.7gのプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、及び7.3gのイソブタノールを、均一に混合し、次いで、18.1gの石油樹脂(Taiwan Yuen Liangから市販されている、SK 120)を撹拌しながら添加し、完全に溶解させた。5.3gのポリアミドワックス(ARKEMAから市販されている、Crayvallac ultra)及び5.3gの有機ベントナイト(ELEMENTIS SPECIALTIESから市販されている、BENTONE SD-2)を、温度を40℃以下に維持して、均一に分散するまでゆっくりと撹拌しながら添加した。2.7gの大豆レシチン(CARGILLから市販されている、TOPCITHIN 50)、19.5gのリン酸亜鉛(Jiangsu Shen Long Zinc Co. Ltd.から市販されている)、及び752.4gの亜鉛粉末(Jiangsu Shen Long Zinc Co. Ltd.から市販されている、HX600 to II)を、30分間、55~60℃で温度を維持して、撹拌しながら添加した。最後に、41.4gのキシレン、及び19.5gの中空ガラスミクロスフェア(3Mから市販されている、GLASS BUBBLES VS5500)を、均一に混合するまで撹拌しながら添加した。
結合剤パートA4の手順は以下の通りであった。室温の容器中で、42.5gのビスフェノールA液体エポキシ樹脂(Nan Ya Plasticsから市販されている、NPEL-128E)、28.3gのビスフェノールA固体エポキシ樹脂(KUKDO CHEMICALから市販されている、YD-011X75)、30gのキシレン、17.7gのプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、及び7.3gのイソブタノールを、均一に混合し、次いで、18.1gの石油樹脂(Taiwan Yuen Liangから市販されている、SK 120)を撹拌しながら添加し、完全に溶解させた。5.3gのポリアミドワックス(ARKEMAから市販されている、Crayvallac ultra)及び5.3gの有機ベントナイト(ELEMENTIS SPECIALTIESから市販されている、BENTONE SD-2)を、温度を40℃以下に維持して、均一に分散するまでゆっくりと撹拌しながら添加した。2.7gの大豆レシチン(CARGILLから市販されている、TOPCITHIN 50)、19.5gのリン酸亜鉛(Jiangsu Shen Long Zinc Co. Ltd.から市販されている)、及び752.4gの亜鉛粉末(Jiangsu Shen Long Zinc Co. Ltd.から市販されている、HX600 to II)を、30分間、55~60℃で温度を維持して、撹拌しながら添加した。最後に、41.4gのキシレン、及び19.5gの中空ガラスミクロスフェア(3Mから市販されている、GLASS BUBBLES VS5500)を、均一に混合するまで撹拌しながら添加した。
結合剤パートA5の調製(比較)
本開示のコーティング組成物の結合剤パートA4の上記の調製手順と同様に実施し、各構成成分の重量部分を表1に示す。違いは、リン酸亜鉛が使用されず、石油樹脂の量が増加されたことである。
本開示のコーティング組成物の結合剤パートA4の上記の調製手順と同様に実施し、各構成成分の重量部分を表1に示す。違いは、リン酸亜鉛が使用されず、石油樹脂の量が増加されたことである。
結合剤パートA6の調製(比較)
本開示のコーティング組成物の結合剤パートA4の上記の調製手順と同様に実施し、各構成成分の重量部分を表1に示す。違いは、石油樹脂が使用されなかったことである。
本開示のコーティング組成物の結合剤パートA4の上記の調製手順と同様に実施し、各構成成分の重量部分を表1に示す。違いは、石油樹脂が使用されなかったことである。
結合剤パートA7の調製(比較)
本開示のコーティング組成物の結合剤パートA4の上記の調製手順と同様に実施し、各構成成分の重量部分を表1に示す。違いは、石油樹脂、リン酸亜鉛、中空ガラスミクロスフェアが使用されなかったが、充填剤タルク粉末が添加されたことである。
本開示のコーティング組成物の結合剤パートA4の上記の調製手順と同様に実施し、各構成成分の重量部分を表1に示す。違いは、石油樹脂、リン酸亜鉛、中空ガラスミクロスフェアが使用されなかったが、充填剤タルク粉末が添加されたことである。
結合剤パートA8及びA9の調製(比較)
結合剤パートA7の上記の調製手順と同様に実施し、各構成成分の重量部分を表1に示す。違いは、充填剤タルク粉末が添加され、亜鉛粒子の量がそれに応じて減少されたことである。
結合剤パートA7の上記の調製手順と同様に実施し、各構成成分の重量部分を表1に示す。違いは、充填剤タルク粉末が添加され、亜鉛粒子の量がそれに応じて減少されたことである。
以下の表1に示される構成成分及び量を使用して、個々の結合剤パートを調製した。
硬化剤パートB1
以下の表2に示される構成成分及び量を使用して、硬化剤パートB1を調製した。
以下の表2に示される構成成分及び量を使用して、硬化剤パートB1を調製した。
硬化剤パートB1の調製手順は以下の通りであった。室温の鉄容器中で、溶媒キシレン及びイソブタノール及びポリアミドのパート、並びに2,4,6-トリス(ジメチルアミノメチル)フェノールを添加し、均一に混合した。ビスフェノールA固体エポキシ樹脂を、撹拌しながら添加した。最後に、残りの溶媒を添加し、均一に混合した。使用前に少なくとも3日間、室温に置いた。
硬化剤パートB2
以下の表3に示される構成成分及び量を使用して、硬化剤パートB2を調製した。
以下の表3に示される構成成分及び量を使用して、硬化剤パートB2を調製した。
硬化剤パートB2の調製手順は以下の通りであった。室温のビーカー中で、溶媒キシレン及びイソブタノール及びメタ-キシレンジアミンのパートを添加し、均一に混合した。ビスフェノールFエポキシ樹脂を、撹拌しながら添加し、温度を90~100℃まで上げて1時間反応させた。温度を70~75℃まで下げた後、ポリオキシプロピレントリアミン、2,4,6-トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、ベンジルアルコール、及び残りの溶媒を添加し、均一に混合した。
硬化剤パートB3
以下の表4に示される構成成分及び量を使用して、硬化剤パートB2を調製した。
以下の表4に示される構成成分及び量を使用して、硬化剤パートB2を調製した。
硬化剤パートB3の調製手順は以下の通りであった。室温の鉄容器中で、ベンジルアルコール、溶媒キシレン及びイソブタノール、ポリアミド、並びに2,4,6-トリス(ジメチルアミノメチル)フェノールを添加し、均一に混合した。ビスフェノールA液体エポキシ樹脂を、撹拌しながら添加し、均一に混合した。使用前に少なくとも3日間、室温に置いた。
コーティング調製物例1
室温で、結合剤パートA1及び硬化剤パートB1を組み合わせた。結合剤パート対硬化剤パートの化学量論比は、1:0.75であり、結合剤パート対硬化剤パートの体積比は、85:15であった。
室温で、結合剤パートA1及び硬化剤パートB1を組み合わせた。結合剤パート対硬化剤パートの化学量論比は、1:0.75であり、結合剤パート対硬化剤パートの体積比は、85:15であった。
コーティング調製物例2(比較)
室温で、結合剤パートA2及び硬化剤パートB1を組み合わせた。結合剤パート対硬化剤パートの化学量論比は、1:0.78であり、結合剤パート対硬化剤パートの体積比は、85:15であった。
室温で、結合剤パートA2及び硬化剤パートB1を組み合わせた。結合剤パート対硬化剤パートの化学量論比は、1:0.78であり、結合剤パート対硬化剤パートの体積比は、85:15であった。
コーティング調製物例3
室温で、結合剤パートA3及び硬化剤パートB2を組み合わせた。結合剤パート対硬化剤パートの化学量論比は、1:0.76であり、結合剤パート対硬化剤パートの体積比は、90:10であった。
室温で、結合剤パートA3及び硬化剤パートB2を組み合わせた。結合剤パート対硬化剤パートの化学量論比は、1:0.76であり、結合剤パート対硬化剤パートの体積比は、90:10であった。
コーティング調製物例4
室温で、結合剤パートA4及び硬化剤パートB1を組み合わせた。結合剤パート対硬化剤パートの化学量論比は、1:0.75であり、結合剤パート対硬化剤パートの体積比は、77.5:22.5であった。
室温で、結合剤パートA4及び硬化剤パートB1を組み合わせた。結合剤パート対硬化剤パートの化学量論比は、1:0.75であり、結合剤パート対硬化剤パートの体積比は、77.5:22.5であった。
コーティング調製物例5(比較)
室温で、結合剤パートA5及び硬化剤パートB1を組み合わせた。結合剤パート対硬化剤パートの化学量論比は、1:0.79であり、結合剤パート対硬化剤パートの体積比は、80:20であった。
室温で、結合剤パートA5及び硬化剤パートB1を組み合わせた。結合剤パート対硬化剤パートの化学量論比は、1:0.79であり、結合剤パート対硬化剤パートの体積比は、80:20であった。
コーティング調製物例6(比較)
室温で、結合剤パートA6及び硬化剤パートB1を組み合わせた。結合剤パート対硬化剤パートの化学量論比は、1:0.75であり、結合剤パート対硬化剤パートの体積比は、80:20であった。
室温で、結合剤パートA6及び硬化剤パートB1を組み合わせた。結合剤パート対硬化剤パートの化学量論比は、1:0.75であり、結合剤パート対硬化剤パートの体積比は、80:20であった。
コーティング調製物例7(比較)
室温で、結合剤パートA6及び硬化剤パートB2を組み合わせた。結合剤パート対硬化剤パートの化学量論比は、1:0.73であり、結合剤パート対硬化剤パートの体積比は、90:10であった。
室温で、結合剤パートA6及び硬化剤パートB2を組み合わせた。結合剤パート対硬化剤パートの化学量論比は、1:0.73であり、結合剤パート対硬化剤パートの体積比は、90:10であった。
コーティング調製物例8(比較)
室温で、結合剤パートA7及び硬化剤パートB3を組み合わせた。結合剤パート対硬化剤パートの化学量論比は、1:0.77であり、結合剤パート対硬化剤パートの体積比は、80:20であった。
室温で、結合剤パートA7及び硬化剤パートB3を組み合わせた。結合剤パート対硬化剤パートの化学量論比は、1:0.77であり、結合剤パート対硬化剤パートの体積比は、80:20であった。
コーティング調製物例9(比較)
室温で、結合剤パートA8及び硬化剤パートB3を組み合わせた。結合剤パート対硬化剤パートの化学量論比は、1:0.81であり、結合剤パート対硬化剤パートの体積比は、80:20であった。
室温で、結合剤パートA8及び硬化剤パートB3を組み合わせた。結合剤パート対硬化剤パートの化学量論比は、1:0.81であり、結合剤パート対硬化剤パートの体積比は、80:20であった。
コーティング調製物例10(比較)
室温で、結合剤パートA9及び硬化剤パートB3を組み合わせた。結合剤パート対硬化剤パートの化学量論比は、1:0.87であり、結合剤パート対硬化剤パートの体積比は、80:20であった。
室温で、結合剤パートA9及び硬化剤パートB3を組み合わせた。結合剤パート対硬化剤パートの化学量論比は、1:0.87であり、結合剤パート対硬化剤パートの体積比は、80:20であった。
特性試験:
1.乾燥特性試験
150μmの開口部を有するブレードアプリケータを使用した。上記のように調製したコーティング組成物を、ガラスバー上にブレードコーティングした。コーティングの乾燥特性を試験した(ASTM D1640)。試験結果を以下の表5に示す。
1.乾燥特性試験
150μmの開口部を有するブレードアプリケータを使用した。上記のように調製したコーティング組成物を、ガラスバー上にブレードコーティングした。コーティングの乾燥特性を試験した(ASTM D1640)。試験結果を以下の表5に示す。
2.塩水噴霧試験ASTM B117
上記のような個々の例のコーティングを、150mm×75mm×5mm(長さ×幅×厚さ)のサンドブラスト処理されたSa2.5炭素鋼パネルに塗布し、乾燥膜厚は100μmであった。コーティングフィルムを、室温で14日間乾燥させることによって完全に硬化させた。塩水噴霧試験は、ASTM B117に従って実施した。試験結果を以下の表5に示す。
上記のような個々の例のコーティングを、150mm×75mm×5mm(長さ×幅×厚さ)のサンドブラスト処理されたSa2.5炭素鋼パネルに塗布し、乾燥膜厚は100μmであった。コーティングフィルムを、室温で14日間乾燥させることによって完全に硬化させた。塩水噴霧試験は、ASTM B117に従って実施した。試験結果を以下の表5に示す。
3.耐湿及び耐熱試験ASTM D 2247
上記のような個々の例のコーティングを、150mm×75mm×5mm(長さ×幅×厚さ)のサンドブラスト処理されたSa2.5炭素鋼パネルに塗布し、乾燥膜厚は100μmであった。コーティングフィルムを、室温で14日間乾燥させることによって完全に硬化させた。耐湿及び耐熱試験は、ASTM D 2247に従って実施した。試験結果を以下の表5に示す。
上記のような個々の例のコーティングを、150mm×75mm×5mm(長さ×幅×厚さ)のサンドブラスト処理されたSa2.5炭素鋼パネルに塗布し、乾燥膜厚は100μmであった。コーティングフィルムを、室温で14日間乾燥させることによって完全に硬化させた。耐湿及び耐熱試験は、ASTM D 2247に従って実施した。試験結果を以下の表5に示す。
4.サイクルエージング試験ISO12944-9
上記のような個々の例のコーティングを、150mm×75mm×5mm(長さ×幅×厚さ)のサンドブラスト処理されたSa2.5炭素鋼パネルに塗布し、乾燥膜厚は60μmであった。次いで、エポキシ中間コートを170μmの乾燥塗膜で噴霧し、次いで、ポリウレタントップコートを50μmの乾燥塗膜で噴霧した。コーティングされたフィルムを、室温で14日間乾燥させることによって完全に硬化させた。ISO12944-9の条件に従って、25サイクルのサイクルエージング試験を実施した。サイクルエージング試験の1サイクルの条件は、72時間UVA(ISO 16474-3、方法A)、72時間塩水噴霧試験(ISO 9227)、-20℃で24時間凍結である。試験結果を以下の表5に示す。
上記のような個々の例のコーティングを、150mm×75mm×5mm(長さ×幅×厚さ)のサンドブラスト処理されたSa2.5炭素鋼パネルに塗布し、乾燥膜厚は60μmであった。次いで、エポキシ中間コートを170μmの乾燥塗膜で噴霧し、次いで、ポリウレタントップコートを50μmの乾燥塗膜で噴霧した。コーティングされたフィルムを、室温で14日間乾燥させることによって完全に硬化させた。ISO12944-9の条件に従って、25サイクルのサイクルエージング試験を実施した。サイクルエージング試験の1サイクルの条件は、72時間UVA(ISO 16474-3、方法A)、72時間塩水噴霧試験(ISO 9227)、-20℃で24時間凍結である。試験結果を以下の表5に示す。
上記の様々な試験結果から分かるように、本開示のコーティング組成物は、亜鉛リッチエポキシコーティングの密度を減少させ、亜鉛粉末の量を低減することができ、その間に、リン酸の金属塩、石油樹脂、及びエポキシ樹脂の比率を最適化することによって、及びある特定の場合では、中空ガラスミクロスフェアを更に添加することによって、乾燥特性及び耐食性(塩水噴霧試験、耐湿及び耐熱試験、並びにサイクルエージング試験)に関して相当な改善を得る。
前述の説明に開示された概念から逸脱することなく、本開示に修正が加えられ得ることは、当業者に理解されるであろう。したがって、本明細書に詳述される特定の態様は単なる例示であり、本開示を限定するものではないことを理解されたい。本開示は、添付の特許請求の範囲及びそれらの均等物の全範囲を伴うであろう。
Claims (24)
- コーティング組成物であって、
-エポキシ樹脂及び石油樹脂を含む樹脂成分と、
-前記コーティング組成物の総固体重量に基づいて、少なくとも65重量%の量の亜鉛粒子と、
-リン酸の金属塩と、
-硬化剤と、を含む、コーティング組成物。 - 前記コーティング組成物が、少なくとも75重量%、75重量%超、又は少なくとも80重量%など、少なくとも70重量%の亜鉛粒子を含むことを特徴とする、請求項1に記載のコーティング組成物。
- 前記石油樹脂の量が、前記コーティング組成物の総重量に基づいて、1~8重量%、又は1.5~5重量%など、0超(0.1又は0.5など)~10重量%であることを特徴とする、先行請求項のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
- 前記エポキシ樹脂対前記石油樹脂の重量比が、3~8:1又は6:1など、2~10:1の範囲であることを特徴とする、先行請求項のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
- 前記リン酸の金属塩対亜鉛粒子の重量比が、1:25~1:45など、1:20~1:60の範囲であることを特徴とする、先行請求項のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
- 前記リン酸の金属塩が、リン酸塩、亜リン酸塩、次亜リン酸塩、リン酸水素、リン酸二水素、亜リン酸水素、亜リン酸二水素、及びポリリン酸塩、例えば、リン酸亜鉛、トリポリリン酸アルミニウム、ポリリン酸ストロンチウムアルミニウム、リン酸水素ジルコニウム、ケイ酸塩などのケイ素で修飾されたリン酸塩若しくはポリリン酸塩、例えば、リンケイ酸カルシウムストロンチウム亜鉛などのリンケイ酸塩、又はそれらの混合物を含むことを特徴とする、先行請求項のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
- 前記エポキシ樹脂の量が、前記コーティング組成物の総重量に基づいて、5~20重量%、又は7~15重量%など、3~25重量%であり、かつ/又はエポキシ当量が、150~500g/当量、170~350g/当量、又は180~300g/当量など、100~2,000g/当量であることを特徴とする、先行請求項のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
- 前記エポキシ樹脂が、液体及び固体ビスフェノールA型エポキシ樹脂など、液体型エポキシ樹脂及び固体型エポキシ樹脂の両方を含むことを特徴とする、先行請求項のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
- 前記コーティング組成物の総重量に基づいて、前記液体型エポキシ樹脂の量が、1~10重量%、又は1~7重量%など、0.5~15重量%であり、前記固体型エポキシ樹脂の量が、2~15重量%、又は2~12重量%など、1~20重量%であることを特徴とする、請求項8に記載のコーティング組成物。
- 前記硬化剤が、ポリアミン、一級若しくは二級ジアミン又はポリアミンを含み、窒素原子に連結した基が、飽和若しくは不飽和脂肪族、脂環式、芳香族、芳香族置換脂肪族、脂肪族置換芳香族、及び複素環式、例えば、1,2-エチレンジアミン、1,2-プロピレンジアミン、1,8-オクタンジアミン、イソホロンジアミン、プロパン-2,2-シクロヘキシルアミン、フェニレンジアミン、及びトルエンジアミン、例えば、メタ-キシレンジアミン、o-フェニレンジアミン及びp-トルエンジアミン、4,4’-ビフェニルジアミン、メチレンジフェニルアミン及びクロロメチレンジフェニルアミン、又はエチレンジアミン、1,2-ジアミノプロパン、1,4-ジアミノブタン、1,3-ジアミノペンタン、1,6-ジアミノヘキサン、2-メチル-1,5-ペンタンジアミン、2,5-ジアミノ-2,5-ジメチルヘキサン、2,2,4-及び/若しくは2,4,4-トリメチル-1,6-ジアミノヘキサン、1,11-ジアミノウンデカン、1,12-ジアミノドデカン、1,3-及び/若しくは1,4-シクロヘキサンジアミン、1-アミノ-3,3,5-トリメチル-5-アミノメチル-シクロヘキサン、2,4-及び/若しくは2,6-ヘキサヒドロトルエンジアミン、2,4’-及び/若しくは4,4’-ジアミノ-ジシクロヘキシルメタン、並びに3,3’-ジアルキル4,4’-ジアミノ-ジシクロヘキシルメタン(3,3’-ジメチル-4,4’-ジアミノ-ジシクロヘキシルメタン及び3,3’-ジエチレン-4,4’-ジアミノ-ジシクロヘキシルメタンなど)、2,4-及び/若しくは2,6-ジアミノトルエン並びに2,4’-及び/若しくは4,4’-ジアミノジフェニルメタン、又はポリエーテルアミン、ポリアミド、及び/若しくはエポキシ樹脂を含むポリアミンの付加物、又はそれらの混合物を含む混合物であり得ることを特徴とする、先行請求項のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
- 前記コーティング組成物が、前記組成物の総重量に基づいて、1~5重量%の量のガラスミクロスフェアを更に含むことを特徴とする、先行請求項のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
- マルチパートコーティング組成物であって、少なくとも
請求項1に記載の樹脂成分、亜鉛粒子、及びリン酸の金属塩を含み、前記樹脂成分が、エポキシ樹脂及び石油樹脂を含み、前記亜鉛粒子の量が、前記コーティング組成物の総固体重量に基づいて、少なくとも65重量%である、パートAと、
請求項1に記載の硬化剤を含み、エポキシ基対アミン基の任意の好適な化学量論的比が、1:0.5~.9などを使用してもよい、パートBと、を含む、マルチパートコーティング組成物。 - 前記エポキシ樹脂が、飽和若しくは不飽和、環状若しくは非環状、脂肪族、脂環式、芳香族、若しくは複素環式、非置換若しくは置換、例えば、ハロゲン、ヒドロキシル、及び/又はエーテル基;環状ポリオールのポリグリシジルエーテル、例えば、ビスフェノールA、レゾルシノール、ヒドロキノン、ベンゼンジメタノール、フロログルシノール、及びカテコールなどのポリフェノールのポリグリシジルエーテルなどの2など、1超の1,2-エポキシ当量を有するポリエポキシド;又はポリオール、例えば、脂環族ポリオール、例えば、脂環式ポリオール、例えば、1,2-シクロヘキサンジオール、1,4-シクロヘキサンジオール、2,2-ビス(4-ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン、1,1-ビス(4-ヒドロキシシクロヘキシル)エタン、2-メチル-1,1-ビス(4-ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン、2,2-ビス(4-ヒドロキシル-3-tert-ブチルシクロヘキシル)プロパン、1,3-ビス(メチロール)シクロヘキサン及び/若しくは1,2-ビス(メチロール)シクロヘキサン、トリメチルペンチレングリコール、並びにネオペンチレングリコールのポリグリシジルエーテル;ビスフェノールA、ビスフェノールF、グリセリン、ノボラックのジグリシジルエーテル、又はそれらの混合物であり得る、先行請求項のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
- 前記石油樹脂が、C5又はジシクロペンタジエンなどの脂環式ジエンに基づく脂肪族若しくは脂環式樹脂、並びに/又はビニルトルエン若しくはインデン若しくは芳香族樹脂及びそれらの混合物などのC9に基づく芳香族成分、又はC5水素化石油樹脂若しくはC9水素化石油樹脂などの水素化生成物、又はその芳香族官能基若しくはそれらの混合物中に不活性ヒドロキシルを含む変性石油樹脂を含む、先行請求項のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
- 前記亜鉛粒子が、少なくとも96%純粋、少なくとも98%純粋、少なくとも99%純粋、若しくは100%純粋など、少なくとも94%純粋であり、かつ/又は少なくとも2μm、少なくとも5μm、少なくとも5.5μm、若しくは少なくとも6μmなど、少なくとも1μmの平均粒径を有し、30μm以下、20μm以下、10μm以下、若しくは8μm以下など、150μm以下であり得、2~30μm、若しくは5~20μm、5.5~10μm、若しくは6~8μmなど、1~150μmであり得、かつ/又は総重量に基づく重量%で、90重量%以下若しくは85重量%以下など、95重量%以下の量で前記コーティング組成物中に存在することができ、かつ/又は前記亜鉛粒子が、前記コーティング組成物への組み込みの前に、例えば、前処理組成物を用いて、表面処理されている、先行請求項のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
- 前記組成物が、4重量%、3重量%、2重量%、又は1重量%以下(ゼロを含む)など、5重量%以下の、亜鉛以外の金属粒子を含む、先行請求項のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
- 前記リン酸の金属塩が、アルカリ金属塩を含まない、先行請求項のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
- 硬化促進剤、溶媒、チキソトロープ剤、湿潤剤及び分散剤、充填剤、顔料、並びにそれらの任意の混合物を更に含む、先行請求項のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
- 先行請求項のいずれか一項に記載のコーティング組成物を調製するための方法であって、先行請求項のいずれか一項に記載の樹脂成分、亜鉛粒子、リン酸の金属塩、及び硬化剤を混合すること、又は先行請求項のいずれか一項に記載のこれらの成分を含むパートA及びパートBを混合することを含む、方法。
- 請求項1~19のいずれか一項に記載のコーティング組成物でコーティングされた、基材。
- 前記基材が、金属である、請求項20に記載の基材。
- 前記基材が、鉄、鋼、及び/若しくはアルミニウム、並びに/又はそれらの合金を含む、請求項21に記載の基材。
- 前記基材が、車両の一部を含む、請求項20~22のいずれか一項に記載の基材。
- 前記基材が、構造の一部を含む、請求項20~22のいずれか一項に記載の基材。
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