JP3375174B2 - 水性被覆組成物 - Google Patents
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Description
るための、より詳細には自動車本体を被覆する弾性充填
剤を製造するための新規な水性被覆組成物に関するもの
である。 【0002】 【従来の技術】近年、コーチングを塗布する際に放出さ
れる溶剤に関し益々厳格となる放出指針に鑑み、水性ラ
ッカーおよび被覆組成物が重要性を増している。その
間、多くの用途につき水性被覆組成物が開発されている
が、これらはしばしば溶剤および薬品に対する耐性、並
びに弾性(柔軟性)および機械安定性に関し従来の溶剤
含有被覆組成物の高品質レベルを達成していない。より
詳細には、水相から施され、自動車本体を被覆する弾性
充填剤が衝撃強さ、チッピング耐性、並びに水および薬
品に対する耐性に関し合格すると期待される厳密な実用
的要件を満すようなポリウレタン系の被覆組成物はまだ
存在しない。これは芳香族ポリイソシアネートの親水性
改質に関するGB−PS 1,444,933号、EP
−A−0,061,628号およびDE−AS 2,3
59,613号;特殊な陰イオン改質された脂肪族ポリ
イソシアネートに関するDE−OS 4,001,78
3号;並びに封鎖ポリイソシアネートおよび有機ポリヒ
ドロキシル化合物に基づく焼付ラッカー用の水性結合剤
に関するDE−OS2,456,469号、DE−OS
2,814,815号、EP−A−0,012,34
8号およびEP−A−0,424,697号による系に
ついても言える。DE−OS 2,708,611号に
よる封鎖イソシアネート基を有するカルボキシ官能性ポ
リウレタンプレポリマーおよびDE−OS 3,23
4,590号による高官能性の封鎖された水溶性ウレタ
ンプレポリマーに基づく系は、殆ど柔軟コーチングの作
成には適していない。今回、水相から施こしうると共に
上記要件を満たす焼付充填剤は、特殊な水溶性もしくは
水分散性の封鎖ポリイソシアネート(b)を含有する水
溶性もしくは水分散性のポリヒドロキシル化合物(a)
の以下詳細に説明する種類の選択された組合せ物を結合
剤として使用すれば製造しうることが判明した。 【0003】 【発明の要点】本発明は、 (a)水溶性もしくは水分散性のポリオール成分と、 (b)封鎖イソシアネート基を有し、可逆封鎖されたイ
ソシアネート基に対し2.0〜2.6の平均NCO官能
価を有し、かつ (b1)2.5〜3.5の平均NCO官能価を有すると
共に、(i)1種もしくはそれ以上の有機ジイソシアネ
ートを含有する少なくとも15重量%のジイソシアネー
ト成分および(ii)1種もしくはそれ以上の三官能性
もしくはそれより高い官能性ポリイソシアネートを含有
するポリイソシアネート成分(ここで成分(ii)は
2.5〜3.5の平均NCO官能価をポリイソシアネー
ト混合物(b1)に与えるのに充分な量で存在する)を
含有するポリイソシアネート混合物と、 (b2)成分(b1)のイソシアネート基に対し50〜
80当量%の量のイソシアネート基用の1種もしくはそ
れ以上の可逆性かつ一官能性封鎖剤と、 (b3)成分(b1)のイソシアネート基に対し、成分
(b3)のヒドロキシル基に基づいて計算して、20〜
50当量%の量の1種もしくはそれ以上の脂肪族モノヒ
ドロキシモノカルボン酸との反応生成物(ここで反応生
成物は組込まれたカルボキシル基の中和により塩型まで
少なくとも部分的に変換される)からなる水溶性もしく
は水分散性のポリイソシアネート成分とからなり、(封
鎖剤(b2)のイソシアネート反応性基および成分(b
3)のヒドロキシル基)対(成分(b1)のイソシアネ
ート基)の当量比が、少なくとも0.9:1であること
を特徴とする結合剤を含有した熱架橋性の水性被覆組成
物に関するものである。さらに本発明は、これら被覆組
成物で被覆された金属支持体にも関するものである。 【0004】結合剤成分(a)は、1000〜100,
000、好ましくは2000〜10,000の平均分子
量(Mn 、ヒドロキシル基含有量とヒドロキシル官能価
とから計算)を有する水溶性もしくは水分散性ポリヒド
ロキシル化合物から選択される。これらポリヒドロキシ
ル化合物はポリウレタン被覆技術から公知であり、ポリ
ヒドロキシル化合物を水に対し可溶性もしくは分散性に
するのに充分な含有量の親水性基、より詳細には酸化エ
チレン単位を有するポリエーテル連鎖および/またはカ
ルボキシレート基を持たねばならない。しかしながら、
それ自身では充分親水性でないポリヒドロキシル化合物
を外部乳化剤と混合して使用することもできる。成分
(a)は、公知のポリヒドロキシポリエステル、ポリヒ
ドロキシポリエーテルおよび他のヒドロキシ官能性ポリ
マー、たとえばポリヒドロキシポリアクリレートから選
択される。これらポリオールは固形物に対し20〜20
0、好ましくは50〜130のヒドロキシル価を有す
る。ポリヒドロキシルポリアクリレートは、スチレンと
アクリル酸および/またはメタクリル酸のエステルとの
公知コポリマーである。ヒドロキシアルキルエステル
(たとえばこれら酸の2−ヒドロキシエチル、2−ヒド
ロキシプロピルおよび2−、3−もしくは4−ヒドロキ
シブチルエステル)が、ヒドロキシル基を導入するため
に使用される。 【0005】適するポリエーテルポリオールはたとえば
水、エチレングリコール、プロパンジオール、トリメチ
ロールプロパン、グリセリンおよび/またはペンタエリ
スリトールのような適する2−〜4−官能性出発分子の
公知のエトキシル化および/またはプロポキシル化生成
物である。適するポリエステルポリオールの例は、たと
えば上記アルカンポリオールのような多価アルコールと
過剰量のポリカルボン酸もしくはポリカルボン酸無水
物、好ましくはジカルボン酸もしくはジカルボン酸無水
物との公知の反応生成物である。適するポリカルボン酸
もしくはポリカルボン酸無水物はアジピン酸、フタル
酸、イソフタル酸、無水フタル酸、無水テトラヒドロフ
タル酸、無水ヘキサヒドロフタル酸、マレイン酸、無水
マレイン酸、これらとシクロペンタジエンとのディール
ス・アルダー付加物、フマル酸および二量体もしくは三
量体脂肪酸を包含する。これら多価アルコールの混合物
および酸もしくは酸無水物の混合物もポリエステルポリ
オールを製造するために使用することができる。 【0006】ポエステルポリオールは、たとえばフーベ
ン・ワイル、メソーデン・デル・オーガニッシェン・ヘ
ミー、第XIV/2巻、G.チーメ・フェアラーク出
版、シュトットガルト(1963)、第1〜47頁に記
載されたような公知方法で製造される。これらポリヒド
ロキシル化合物を処理にかけるべき親水性改変は、たと
えばEP−B−0,157,291号もしくはEP−A
−0,427,028号(米国特許第5,126,39
3号、参考のためここに引用する)に記載された公知方
法で行なわれる。これら従来の刊行物に記載された水溶
性もしくは水分散性のウレタン改質ポリエステルが特に
適している。DE−OS 3,829,587号(米国
特許第5,075,370号、参考のためここに引用す
る)に記載された水溶性もしくは水分散性のヒドロキシ
官能性ポリマーも本発明に成分(a)として適してい
る。 【0007】ポリイソシアネート成分(b)の選択は本
発明の重要な特徴である。ポリイソシアネート成分
(b)は、封鎖イソシアネート基に対し2.0〜2.6
のNCO官能価を有する水溶性もしくは水分散性の封鎖
ポリイソシアネートを含有する。ポリイソシアネート成
分(b)はジイソシアネートおよび三官能性以上のポリ
イソシアネートの両者が存在する或る種のポリイソシア
ネート混合物(b1)に基づくことが重要である。何故
なら、このようにしてのみ必要とされる複雑な性質(た
とえば良好な弾性および高い架橋密度、すなわち水およ
び薬品に対する耐性)が得られるからである。成分
(b)の製造に使用されるポリイソシアネート混合物
(b1)は2.5〜3.5の平均NCO官能価を有し、
少なくとも1種の有機ジイソシアネートを含有する少な
くとも15重量%のジイソシアネート成分と、必要とさ
れるNCO官能価を与えるのに充分な量の少なくとも1
種の三官能性以上のポリイソシアネートを含有したポリ
イソシアネート成分とを含有する。適するジイソシアネ
ートは1−イソシアナト−3,3,5−トリメチル−5
−イソシアナトメチルシクロヘキサン(IPDI)もし
くは4,4′−ジイソシアナトジシクロヘキシルメタン
を包含する。たとえばヘキサメチレンジイソシアネート
(HDI)の二官能性誘導体、たとえば式 【化1】 に対応する好ましくは0.5重量%未満の遊離HDI含
有量を有するウレトジオンジイソシアネートも本発明に
よる成分(b1)のジイソシアネート成分として適して
いる。 【0008】上記ウレトジオンジイソシアネートは、た
とえばDE−OS 1,670,720号、DE−OS
3,437,635号、DE−OS 3,432,0
81号、DE−OS 3,809,261号(米国特許
第5,043,092号、参考のためここに引用する)
およびDE−OS 3,900,053号(米国特許第
4,994,451号、参考のためここに引用する)に
記載されたような公知方法でのヘキサメチレンジイソシ
アネートのオリゴマー化により生成される。ウレトジオ
ン基を有する二量化生成物の他に、比較的高い官能価の
イソシアヌレート基を有する三量化生成物も一般にオリ
ゴマー化反応の際に生成されて、オリゴマー化生成物の
平均官能価は2.0〜2.7の範囲となる。問題とする
種類のオリゴマー化生成物を使用する場合は、既に存在
する三官能性およびそれ以上のポリイソシアネートの比
率を混合物(b1)の平均NCO官能価の計算において
考慮せねばならない。適する三官能性およびそれ以上の
ポリイソシアネートは公知であって、芳香族または好ま
しくは(シクロ)脂肪族結合したイソシアネート基を有
する少なくとも三官能性のポリイソシアネートを包含す
る。ウレタン基、アロファネート基、ビウレット基、特
にイソシアヌレート基を有し、0.2重量%未満の遊離
ヘキサメチレンジイソシアネートを含有しかつ3〜6の
平均NCO官能価を有するヘキサメチレンジイソシアネ
ートの誘導体が特に適している。 【0009】特に好適な具体例において、高官能性ポリ
イソシアネートはヘキサメチレンジイソシアネート誘導
体であって、イソシアヌレート基を有すると共に0.2
重量%未満の遊離ヘキサメチレンジイソシアネートを含
有しかつ3.8〜4.2の平均NCO官能価を有する。
出発混合物(b1)は一般に約15〜30重量%のNC
O含有量を有する。ポリイソシアネート成分(b)を製
造するには、出発混合物(b1)におけるイソシアネー
ト基の50〜80%を公知方法にて封鎖剤(b2)で封
鎖すると共にイソシアネート基の20〜50%をモノヒ
ドロキシカルボン酸(b3)と反応させる。これら2種
との成分の反応は任意の順序で行なうことができる。唯
一の要件は、(1)成分(b1)のイソシアネート基に
対する封鎖剤(b2)のイソシアネート反応性基および
成分(b3)のヒドロキシル基に基づき当量比が少なく
とも0.9:1であり、(2)成分(b1)のイソシア
ネート基の個数が成分(b2)のイソシアネート反応性
基と成分(b3)のヒドロキシ基との合計よりも小であ
ればモノヒドロキシカルボン酸(b3)を成分(b1)
の少なくとも1個のイソシアネート基が成分(b3)の
各ヒドロキシル基につき得られるよう封鎖剤(b2)の
全量の前に反応させることである。僅か過剰量の成分
(b1)のイソシアネート基または封鎖剤(b2)のイ
ソシアネート反応性基を使用することができる。したが
って、上記の当量比は少なくとも0.9:1、好ましく
は0.95:1〜1.1:1である。 【0010】適する一官能性封鎖剤は公知であってε−
カプロラクタム、マロン酸ジエチルエステル、アセト酢
酸エチルエステルおよびオキシム類、たとえばブタノン
オキシムを包含する。ブタノンオキシムが好適な封鎖剤
である。適するヒドロキシカルボン酸(b3)は2−ヒ
ドロキシ酢酸、3−ヒドロキシプロパン酸または12−
ヒドロキシ−9−オクタデカン酸(リシノール酸)を包
含する。好適カルボン酸は、カルボキシル基が立体効果
により反応性阻害されたものである。3−ヒドロキシ−
2,2−ジメチルプロパン酸(ヒドロキシピバル酸)が
特に好適である。ポリイソシアネート成分(b)を製造
するには、出発混合物(b1)を封鎖剤(b2)および
ヒドロキシカルボン酸(b3)と任意の順序で或いは同
時に反応させることができる。好適具体例においては封
鎖剤の1部を先ず最初に反応させ、次いでヒドロキシカ
ルボン酸を反応させ、さらに次いで封鎖剤の残部と反応
させる。この具体例によれば、僅か過剰量の封鎖剤を使
用することができる。しかしながら反応は、少ない個数
の未反応NCO基が反応混合物中にまだ存在すれば持続
させることもできる。これら反応は一般に0〜120
℃、好ましくは20〜60℃にて行なわれる。特にヒド
ロキシカルボン酸(b3)は緩和な条件下で反応して、
カルボキシル基がNCO基と反応するのを防止する。 【0011】これら反応は溶剤の不存在下または必要に
応じ反応後の蒸留、中和および水への溶解により除去し
うる不活性溶剤中で行なうこともできる。適する溶剤は
NCO基に対し反応性でないもの、たとえばアセトンお
よびメチルエチルケトンのようなケトン類;酢酸エチル
のようなエステル類;並びにたとえばN−メチルピロリ
ドンのような溶剤であって、少量で被覆組成物中に残留
し、安定化機能または流れ調節機能を果たすことができ
る。反応の完結後、組込まれたカルボキシル基は適する
中和剤により少なくとも部分的に中和される。適する中
和剤はアルカリ金属もしくはアルカリ土類金属水酸化物
を包含するが、好ましくは第三アミン、たとえばトリエ
チルアミン、トリエタノールアミン、特にN−ジメチル
エタノールアミンである。一般に、存在するカルボキシ
ル基の少なくとも80%を中和し、中和剤を過剰に使用
することができる。成分(b)は好ましくは固形物10
0g当り60〜130ミリ当量のカルボキシレート基の
含有量を有する。中和の後、好ましくは成分(b)の2
0〜50重量%水溶液もしくは分散液が形成されるよう
な量で水を添加する。ポリイソシアネート成分(b)の
製造に低沸点溶剤を使用した場合は、この溶剤をたとえ
ば減圧蒸留により水相から除去することができる。上記
したように、たとえばN−メチルピロリドンのような高
沸点溶剤が被覆組成物中に少量(10重量%未満)で残
留することもある。これらは流れ調節剤として、および
安定化助剤として作用する。 【0012】代案具体例においては、水溶液もしくは分
散液を、遊離カルボキシル基と封鎖イソシアネート基と
を有するポリイソシアネート(b)を必要に応じ有機溶
液として中和剤の水溶液と混合して中和および溶解もし
くは分散を単一工程で生ぜしめる工程によって得ること
もできる。本発明による被覆組成物を製造するには、ポ
リヒドロキシル成分(a)の水溶液もしくは分散物を好
ましくは封鎖ポリイソシアネート(b)の水溶液もしく
は分散物と、好ましくは成分(b)の封鎖イソシアネー
ト基と成分(a)のアルコール性ヒドロキシル基との当
量比が0.6:1〜1.5:1、より好ましくは0.
7:1〜1:1となるような量にて混合する。大して好
適ではないが、ポリヒドロキシル成分(a)の水溶液も
しくは分散物を中和剤と混合し、次いで必要に応じ有機
溶液としての未中和の封鎖ポリイソシアネート(b)に
配合することも可能である。公知添加剤、たとえば顔
料、流れ調節剤、気泡防止剤、触媒および他の結合剤
(たとえばメラミン/ホルムアルデヒド樹脂または尿素
/ホルムアルデヒド樹脂)を水性結合剤混合物または個
々の成分(a)もしくは(b)に対しこれらを合する前
に添加することもできる。 【0013】本発明による被覆組成物は、耐熱性支持体
に対し公知方法により、たとえば噴霧被覆、展延被覆、
浸漬被覆、流し塗布により或いはローラおよび塗布ナイ
フにより1つもしくはそれ以上の層として施すことがで
きる。金属、プラスチック、木材もしくはガラスに対す
るコーチングは、たとえばコーチングを80〜220
℃、好ましくは130〜180℃で硬化させて得られ
る。本発明による被覆組成物は、たとえば自動車本体、
機械類、ライニング、容器などの製造に使用される種類
の鋼板に対するコーチングおよびラッカー仕上を作成す
るのに特に適している。好ましくは、これらは自動車充
填剤の製造に使用される。ラッカーフィルムは一般に
0.01〜0.3mmの乾燥層厚さを有する。本発明に
よる結合剤は、以下の実施例で例示するように長持続性
の表面保護を与える。高いチッピング耐性が特に強調さ
れ、これら結合剤をチッピングに対する高い耐性が要求
される用途に極めて好適にする。新規な水性結合剤の格
別の利点は、室温および30〜60℃の僅かに高められ
た温度の両者におけるその貯蔵安定性である。新規な水
性結合剤の他の利点は、これらを容易に仕上げて処理し
限外濾過によりリサイクルしうることである。 【0014】 【実施例】以下、実施例により本発明をさらに説明し、
ここで部数および%は全て特記しない限り重量による。実施例1 :出発物質の作成および説明 1.1 4,4′−ジイソシアナトジシクロヘキシルメ
タン(デスモジュールW、バイエルAG社の製品)、N
CO官能価2.0 1.2 1,6−ジイソシアナトヘキサンのオリゴマー
化生成物、NCO官能価2.3 2000gの1,6−ジイソシアナトヘキサンを適する
反応容器に導入し、50℃まで加熱した。20gの2,
2,4−トリメチルペンタン−1,3−ジオールおよび
次いで30gのトリ−n−ブチルホスフィンを撹拌しな
がら窒素雰囲気下で導入した。発熱反応を冷却により6
0℃に保った。6時間の反応時間の後、反応混合物は4
2.5%のNCO含有量を有した。次いで16.5gの
トルエンスルホン酸メチルエステルを添加すると共に8
0℃にて2時間加熱することにより反応を停止させた。
このように得られた粗生成物から過剰の出発ジイソシア
ネートを下流の蒸発器(165℃/1ミリバール)およ
び薄層蒸発器(150℃/0.30ミリバール)で除去
した。 【0015】得られた生成物は次の性質を有した: NCO含有量(%) 21.6 粘度(mPa.s/23℃) 200 ハーゼン色明度 50 遊離出発ジイソシアネート(%) 0.2 NCO官能価 約2.3 ゲルクロマトグラフィーによる分析は、オリゴマー化生
成物の72%が式(I)のウレトジオンジイソシアネー
トであり、残部がトリス−(6−イソシアナトヘキシ
ル)−イソシアヌレート、その高級同族体、ウレタン化
生成物およびウレトジオンジイソシアネートの高級同族
体であることを示した。 1.3 3.9のNCO官能価を有する1,6−ジイソ
シアナトヘキサンのオリゴマー化生成物 EP−A 0,010,89号(米国特許第4,32
4,879号)の実施例1にしたがい1,6−ジイソシ
アナトヘキサンから作成した薄層のイソシアヌレートポ
リイソシアネート;NCO含有量21.5%、粘度(2
5℃)2100mPa.s、モノマー1,6−ジイソシ
アナトヘキサンの含有量0.1%およびトリイソシアナ
トヘキシルモノイソシアヌレートの含有量約49%。残
部は、1分子当り2個もしくはそれ以上のイソシアヌレ
ート基を有する高分子量同族体の混合物であった。平均
NCO官能価は約3.9であった。 【0016】実施例2 :水に溶解させたポリイソシアネート成分
(b)の作成成分 : 97.5gの実施例1.3のポリイソシアネート 65.5gの実施例1.1のポリイソシアネート 56.6gのブタノンオキシム 27.5gのヒドロキシピバル酸 29.7gのジメチルアミノエタノール(DMAE) 15.4gのN−メチルピロリドン(NMP) 325.0gの水反応手順 34.8gのブタノンオキシムの第1部分を2種のポリ
イソシアネートの混合物(平均NCO官能価:約2.
6)に冷却しながら80℃より僅か低い温度にて80℃
の温度を越えないような速度で添加した。50〜60℃
まで冷却した後、NMPおよびヒドロキシピバル酸を添
加した。次いで混合物を90〜100℃までゆっくり加
熱した。最初に反応は僅か発熱性であった。反応を5〜
8時間後に4.3〜4.6%のNCO含有量がジブチル
アミンでの滴定により測定された際に上記温度にて停止
させた。残量のブタノンオキシム(21.8g)をゆっ
くり添加した後、混合物をIRにより測定されるNCO
含有量が0になるまで90℃にて簡単に撹拌した。次い
で混合物をDMAEで中和した。さらに10分間の後、
反応混合物を80〜90℃にて325gの60〜70℃
まで加熱された水で分散させた。40%の固形物含有量
と23℃にて25,000mPa.sの粘度とを有する
透明溶液が得られた。封鎖イソシアネート含有量は溶液
にて4.4%であった。封鎖NCOに基づく官能価は
2.03であった。 【0017】実施例3 :水に溶解させたポリイソシアネート成分の作
成成分 : 146.3gの実施例1.3のポリイソシアネート 48.8gの実施例1.2のポリイソシアネート 56.6gのブタノンオキシム 27.5gのヒドロキシピバル酸 31.2gのジメチルアミノエタノール(DMAE) 17.5gのNMP 370.0gの水反応手順 34.8gのブタノンオキシムの第1部分を2種のポリ
イソシアネートの混合物(平均NCO官能価:約3.
3)に撹拌しながら80℃より僅か低い温度にて80℃
の温度を越えないような速度で添加した。50〜60℃
まで冷却した後、NMPおよびヒドロキシピバル酸を添
加した。次いで混合物を90〜100℃までゆっくり加
熱した。最初に反応は僅か発熱性であった。反応を3〜
5時間後に3.5〜3.8%のNCO含有量がジブチル
アミンでの滴定により測定された際に上記温度にて停止
させた。残量のブタノンオキシム(21.8g)をゆっ
くり添加した後、混合物をIRにより測定されるNCO
含有量が0になるまで90℃にて簡単に撹拌した。次い
で混合物をDMAEで中和した。さらに10分間の後、
反応混合物を80〜90℃にて370gの60〜70℃
まで加熱された水で分散させた。40%の固形物含有量
と23℃にて30,000mPa.sの粘度とを有する
透明溶液が得られた。封鎖イソシアネート含有量は溶液
にて3.9%であり、封鎖NCOに基づく官能価は2.
55であった。 【0018】実施例4:水性のヒドロキシ官能性ウレタ
ン化ポリエステル樹脂 509gの落花生油脂肪酸と1051gのヘキサン−
1,6−ジオールと560gのシクロヘキサン−1,4
−ジメタノールと1093gのアジピン酸と1243g
のイソフタル酸と940gのトリメチロールプロパンと
を攪拌機と加熱冷却装置と水分離とが装着された10リ
ットルの反応容器に秤量して入れ、酸価が≦5になるま
で220℃にてエステル化した。3540gのこのポリ
エステルと330gのジメチロールプロピオン酸とを7
00gのN−メチルピロリドンに溶解させ、10gの酸
化ジブチル錫を添加した後に得られた溶液を1000g
のイソホロンジイソシアネートと70℃にて反応させ
た。反応をもはやNCO基が検出しえなくなるまで70
〜110℃にて持続させた。135gのメチルジエタノ
ールアミンを添加した後、樹脂を5100gの水に分散
させた。約45%の樹脂溶液が得られた。有機溶剤含有
量は6.5%であった。ポリエステル樹脂に結合した反
応性ヒドロキシル基の含有量は1.17%であった。 【0019】実施例5:水性のヒドロキシ官能性ウレタ
ン化ポリエステル樹脂 361gの安息香酸と2316gのトリメチロールプロ
パンと2853gのヘキサン−1,6−ジオールと16
02gのシクロヘキサン−1,4−ジメタノールと31
30gのアジピン酸と2931gのイソフタル酸と30
0gの二量体脂肪酸(プリポール1008、ユニケマ社
の製品)とを攪拌機と加熱冷却装置と水分離とが装着さ
れた15リットルの反応容器に秤量して入れ、酸価が≦
3になるまで210℃にてエステル化した。1020g
のこのポリエステルを87gのジメチロールプロピオン
酸と一緒に2000gのアセトンに60℃にて溶解させ
た。触媒としての1.5gのジラウリン酸ジブチル錫を
添加した後、230gのイソホロンジイソシアネートと
65gの4,4′−ジイソシアナトジシクロヘキシルメ
タンとを添加し、混合物をもはや遊離NCO基が検出し
えなくなるまで60℃にて撹拌した。35gのジメチル
エタノールアミンと1600gの水とを添加した後、ア
セトンを蒸留により除去した。有機溶剤を含有しない約
45%の樹脂溶液が得られた。この溶液は1%のイソシ
アネート反応性ヒドロキシル基の含有量を有した。 【0020】実施例6 :水性封鎖イソシアネートおよび水性ヒドロキ
シル成分の充填剤樹脂の作成 22.0部の実施例4の水性樹脂と21.6部の実施例
5の水性樹脂とを19.3部の実施例3の水性ポリイソ
シアネートと充分混合した。封鎖NCO:OHの当量比
は0.7であった。15部の二酸化チタン(ルチル)と
0.2部の黒色酸化鉄と4.8部の重質スパーと2.1
部のタルクとを混合物にビーズミルにて30分間かけて
2800rpmで分散させた。0.45部のアジトール
XW395と0.45部のスルフィノール104E(ビ
アノバ・ヘキスト社(ウイーン、オーストリア)および
エアープロダクツ社の市販の表面活性添加剤)と0.4
部のエアロシルR972(デグッサ社、ドイツ国の市販
のSiO2 系フィラー)とを13.5部の脱イオン水と
一緒に添加した。0.2部のN−ジメチルエタノールア
ミンを添加して8のpH値を確立させた。 【0021】実施例7:水性封鎖イソシアネートおよび
水性ポリヒドロキシル成分の充填剤樹脂の作成 下記の成分をビーズミルにて0.7の封鎖NCO:OH
当量比にて実施例6に記載した手順により混合した: 22.7部の実施例4の水性ヒドロキシル樹脂 22.2部の実施例5の水性ヒドロキシル樹脂 17.5部の実施例2の水性ポリイソシアネート 15.0部のTiO2 0.1部の黒色酸化鉄 4.8部のBaSO4 2.1部のタルク 13.1部の脱イオン水 0.5部のアジトールXW395 0.5部のスルフィノール104E 0.4部のエアロシルR972 0.2部のN−ジメチルエタノールアミン ペーストは8のpH値を有した。 【0022】比較例8:従来技術による充填剤の作成 下記の成分を混合し、得られた混合物をビーズミルで分
散させた: 26.1部の実施例4の水性ヒドロキシル樹脂 25.5部の実施例5の水性ヒドロキシル樹脂 4.4部の水性ヘキサメトキシメチルメラミン樹脂 15.1部の二酸化チタン 0.1部の黒色酸化鉄 4.8部の硫酸バリウム 2.1部のタルク 20.2部の脱イオン水 0.5部のアジトールXW395 0.5部のスルフィノール104E 0.4部のエアロシルR972 0.2部のN−ジメチルエタノールアミン ペーストは8のpH値を有した。 【0023】実施例9:焼付用充填剤系としての実施例
6、7および8で得られた樹脂の使用 実施例6、7および8の水性樹脂を、約30sの流動時
間で示される粘度(DINカップ、4mm/23℃)ま
で脱イオン水により希釈し、予め陰極電気付着により施
された下塗り(厚さ約20μm)を被覆した燐酸亜鉛処
理鋼板に対し流動カップガンでの噴霧(空気圧5バー
ル、65%相対湿度/23℃)にて施した。23℃にて
10分間にわたり空気乾燥させた後、充填剤を再循環空
気オーブンにて75℃で10分間硬化させ、165℃に
て20分間硬化させた。乾燥フィルム厚さは約35μm
であった。 (a)アルキド/メラミン樹脂に基づく市販の自動車表
面ラッカーを約35μmの乾燥フィルム厚さにて充填剤
層に施し、30分間にわたり130℃にて乾燥させ、そ
の後(b)水性金属下塗を約20μmの乾燥フィルム厚
さで施し、次いで80℃にて10分間の後に2−成分P
UR透明ラッカー(35μm乾燥フィルム)を被覆し、
130℃にて30分間にわたり焼付けた。 試験結果を下表1に示す。このフィルムの耐性特性(す
なわち溶剤、水および塩スプレーに対する耐性)は確立
された要件を満たす。 【0024】評価法:表面ラッカー品質 各種の充填剤に対するコーチングの光沢および表面を、
光学基準値に基づき%として主観的に評価した(100
=極めて良好;0=極めて貧弱)。耐チッピング性 次の試験機を使用した: (a)23℃にて1.5バールの空気圧力下で突出され
る2×500gのスチールショット(鋭利な刃、4〜5
mm)を有するBDAチップ試験機(エリクセン・モデ
ル508)。 試料を採取して表面ラッカー付着(1〜3、1=極めて
良好な表面付着、3=表面ラッカーと充填剤との間のフ
レーキング)および金属支持体に対するチッピング(0
〜10、0=チッピングなし、10=多数のチッピン
グ)とを評価した。 (b)メルセデス・ベンツ型490チップ試験機(23
℃および−20℃)。 表面ラッカー付着(1〜3)と鋼材支持体に対するチッ
ピング(mm2 )とを測定すべく評価を行なった。 【0025】 【表1】 表1 実施例 6 7 8 ──────────────────────────────────── (a) 表面ラッカー(アルキド/メラミン) (b) 表面ラッカー(2−層 PUR) 表面ラッカー品質 (a) 80% 80% 80% (b) 90% 90% 90% VDA 耐チッピング性 チッピング (a) 0 0 1 (b) 0 0 0 表面ラッカー付着 (a) 1 1 2 (b) 1 1 2 耐チッピング性,MB490 チッピング 23℃/−20℃ (a) 0/0 0/0 0/1 (b) 0/0 0/0 0/1 表面ラッカー付着 23℃/−20℃ (a) 1/1 1/1 2/2 (b) 1/1 1/1 2/2 鋼板における充填剤 エリクセン・インデンテーション (DIN 53 156) 10 10 10 クロスハッチ付着試験 (DIN 53 151) Gt 0 Gt 0 Gt 0 ガラス板における充填剤 振子硬度 (DIN 53 157) 115 s 133 s 80 s 【0026】結果の要約 表1は実施例6および7が試験した性質の殆どにおいて
比較例8と同等であったことを示すが、本発明による実
施例は耐チッピング性および表面硬度の重要な性質にお
いて明かに優秀であった。表面ラッカーに対する付着性
も、比較例8より実施例6および7において良好であっ
た。以上、本発明を例示の目的で詳細に説明したが、こ
の詳細は単に例示の目的に過ぎず、本発明の思想および
範囲を逸脱することなく多くの改変をなしうることが当
業者には了解されよう。以下、本発明の実施態様を要約
すれば次の通りである: 【0027】1. (a)水溶性もしくは水分散性のポ
リオール成分と、 (b)封鎖イソシアネート基を有し、可逆封鎖されたイ
ソシアネート基に対し2.0〜2.6の平均NCO官能
価を有し、かつ(b1)2.5〜3.5の平均NCO官
能価を有すると共に、(i)1種もしくはそれ以上の有
機ジイソシアネートを含有する少なくとも15重量%の
ジイソシアネート成分および(ii)1種もしくはそれ
以上の三官能性もしくはそれより高い官能性ポリイソシ
アネートを含有するポリイソシアネート成分(ここで成
分(ii)は2.5〜3.5の平均NCO官能価をポリ
イソシアネート混合物(b1)に与えるのに充分な量で
存在する)を含有するポリイソシアネート混合物と、
(b2)成分(b1)のイソシアネート基に対し50〜
80当量%の量のイソシアネート基用の1種もしくはそ
れ以上の可逆性かつ1官能性封鎖剤と、(b3)成分
(b1)のイソシアネート基および成分(b3)のヒド
ロキシル基に対し20〜50当量%の量の1種もしくは
それ以上の脂肪族モノヒドロキシモノカルボン酸との反
応生成物(ここで反応生成物は組込まれたカルボキシル
基の中和により塩型まで少なくとも部分的に変換され
る)からなる水溶性もしくは水分散性のポリイソシアネ
ート成分とからなり、成分(b1)のイソシアネート基
に対する封鎖剤(b2)のイソシアネート反応性基およ
び成分(b3)のヒドロキシル基に基づき当量比が少な
くとも0.9:1であることを特徴とする結合剤を含有
する熱架橋性の水性被覆組成物。 【0028】2. 成分(a)および(b)が、0.
6:1〜1.5:1の封鎖イソシアネート基とヒドロキ
シル基との当量比に相当する量で存在する上記第1項に
記載の被覆組成物。 3. 上記第1項に記載の被覆組成物で被覆された金属
支持体。
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 (a)水溶性もしくは水分散性のポリオ
ール成分と、 (b)封鎖イソシアネート基を有し、可逆封鎖されたイ
ソシアネート基に対し2.0〜2.6の平均NCO官能
価を有し、かつ (b1)2.5〜3.5の平均NCO官能価を有すると
共に、(i)1種もしくはそれ以上の有機ジイソシアネ
ートを含有する少なくとも15重量%のジイソシアネー
ト成分および(ii)1種もしくはそれ以上の三官能性
もしくはそれより高い官能性ポリイソシアネートを含有
するポリイソシアネート成分(ここで成分(ii)は
2.5〜3.5の平均NCO官能価をポリイソシアネー
ト混合物(b1)に与えるのに充分な量で存在する)を
含有するポリイソシアネート混合物と、 (b2)成分(b1)のイソシアネート基に対し50〜
80当量%の量のイソシアネート基用の1種もしくはそ
れ以上の可逆性かつ一官能性封鎖剤と、 (b3)成分(b1)のイソシアネート基に対し、成分
(b3)のヒドロキシル基に基づいて計算して、20〜
50当量%の量の1種もしくはそれ以上の脂肪族モノヒ
ドロキシモノカルボン酸との反応生成物(ここで反応生
成物は組込まれたカルボキシル基の中和により塩型まで
少なくとも部分的に変換される)からなる水溶性もしく
は水分散性のポリイソシアネート成分とからなり、(封
鎖剤(b2)のイソシアネート反応性基および成分(b
3)のヒドロキシル基)対(成分(b1)のイソシアネ
ート基)の当量比が、少なくとも0.9:1であること
を特徴とする結合剤を含有した熱架橋性の水性被覆組成
物。
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