JP6117365B2 - 磨き仕上げ抵抗性および低光沢度を示す硬化性フィルム形成組成物、ならびに基材の磨き仕上げ抵抗性を改善する方法 - Google Patents
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Description
本発明は一般に、磨き仕上げ抵抗性および低光沢度特性を示す硬化性フィルム形成組成物、ならびに基材の磨き仕上げ抵抗性を改善する方法に関する。
最近、コーティング産業における多大な研究の取組みは、透明コーティングの擦傷抵抗性および摩耗抵抗性に焦点を当ててきた。これらの2つの用語は互換的に使用されることが多い一方、物理的および機構的事象は非常に異なる。擦傷は、通常材料のかなりの除去を伴わない小さな引っ掻き傷が関与する表面近くの現象である。摩耗は、はるかにより激しい損傷が関与し、コーティング材料のかなりの喪失を伴うことが多い。したがって、擦傷抵抗性は、主に表面特性によって影響を受け、一方、摩耗抵抗性は、バルク特性によって制御される。これらの機械的特性に影響を与える化学的属性は、多岐に亘ることが多い。例えば、アクリルウレタンクリアコートは、優れた摩耗抵抗性を有し得るが、乏しい擦傷抵抗性を有し得る。他方、アクリルメラミンコーティングは、良好な擦傷抵抗性、および平均から乏しい摩耗抵抗性を有し得る。擦傷による損傷の1つの一般的な例は、自動車仕上げ加工上の光沢度の喪失である。新しい車の高光沢度仕上げ加工は、微細な引っ掻き傷および摩耗によって時間と共に鈍く曇ってくる。この損傷の大部分は、自動洗車機において使用される布またはブラシの毛のスクラビング作用に起因する。摩耗損傷は、床のコーティングにおいてより一般的に見られ、その最も激しい形態で、基材は露出し得る。顔料高含有コーティングの磨き仕上げは、文献においてあまり定義されていないが、擦傷および摩耗の要素、ならびに界面接着を含有する。充填材または顔料を含有するコーティングにおける磨き仕上げに寄与し得る少なくとも4つの異なる摩滅機構が存在する。1)空気/表面の界面におけるフィルムの除去、2)粘着性バインダーの破壊による充填材の分離、3)接着の破壊による充填材の分離、および/または4)充填材の摩滅。どの機構が優勢となるかはコーティング、摩耗状態および屋外曝露によって変動し得る。理想的には、磨き仕上げ抵抗性のコーティングは、良好な摩耗抵抗性、良好な擦傷抵抗性、およびバインダーとの優れた適合性を伴う顔料粒子を有する。
本発明は、
(a)(i)反応性官能基を有し、かつ中に2〜20ミクロンの平均粒径を有するプロトン化シリカ粒子が分散しているポリシロキサンであって、ポリマーバインダー中の固体の全重量に基づいて少なくとも10重量パーセントの量でポリマーバインダー中に存在するポリシロキサン;および
(ii)任意選択で、反応性官能基を有する、ポリシロキサン(i)とは異なる少なくとも1種のさらなるポリマー樹脂
を含むポリマーバインダー;ならびに
(b)(i)、(ii)、または両方の反応性官能基と反応性である官能基を含有する硬化剤を含む硬化性フィルム形成組成物を対象とする。硬化性フィルム形成組成物は、本明細書に定義されているような様々な摩耗試験法に供したとき、コーティングとして基材への塗布の後でおよび硬化の後で、30未満の初期の85°光沢度、および10光沢度単位、または代わりに、50パーセントの85°光沢度の増加を示す。
この明細書および添付の特許請求の範囲において使用するように、単数形である「a」、「an」および「the」は、明白および明解に1つの参照対象に限定しない限り、複数の参照対象を含むことが留意される。
(I)R1 nR2 mSiO(4−n−m)/2
式中、同一または異なってもよい各R1は、H、OH、一価炭化水素基、および一価シロキサン基を表し、同一または異なってもよい各R2は、少なくとも1つの反応性官能基を含む基を表す。上記の構造単位(I)において示したmおよびnのそれぞれは、0<n<4、0<m<4および2≦(m+n)<4の必要条件を満たす。(m+n)が3であるとき、nによって表される値は、2であることができ、mによって表される値は、1である。同様に、(m+n)が2であるとき、nおよびmのそれぞれによって表される値は、1である。
(IV)−R3−X
式中、−R3は、アルキレン基、オキシアルキレン基、アルキレンアリール基、アルケニレン基、オキシアルケニレン基、およびアルケニレンアリール基から選択され、Xは、ヒドロキシル基、カルボキシル基、イソシアネート基、ブロックポリイソシアネート基、第一級アミン基、第二級アミン基、アミド基、カルバメート基、尿素基、ウレタン基、ビニル基、不飽和エステル基、例えば、アクリレート基およびメタクリレート基、マレイミド基、フマレート基、オニウム塩基、例えば、スルホニウム基およびアンモニウム基、無水物基、ヒドロキシアルキルアミド基、ならびにエポキシ基から選択される少なくとも1つの反応性官能基を含む基を表す。
−(CH2)3OCH2C(CH2OH)2(CH2CH2−)
に由来するものが含まれる。
(V)R4−(−CH2−OH)p
式中、置換基R4は、pが2であるとき、−CH2−C−R3を表し、置換基R3は、C1〜C4アルキレン基を表し、または置換基R4は、pが3であるとき、−CH2−C−を表し、Xの少なくとも一部は、構造(V)を有する基を表す。別の実施形態において、本発明は、上記のような任意の硬化した組成物を対象とし、mは、2であり、pは、2である。
(i)上記の構造(VI)の水素化ケイ素を含有する少なくとも1つのポリシロキサン(Rおよびn’は、その構造について上記の通りである);
(ii)上記のようなヒドロシリル化反応を受けることができる1つまたは複数の不飽和結合を有する少なくとも1種のヒドロキシル官能基含有材料;ならびに
(iii)アルコールまたはグリコールエーテルおよび尿素の反応生成物を含む少なくとも1種の低分子量カルバメート機能材料
の反応生成物を含む、カルバメート官能基含有ポリシロキサンである。
を含む。好ましくは、Rは、約8〜約10個の炭素原子を有する分岐状炭化水素基、例えば、ネオペンタノエート、ネオヘプタノエートまたはネオデカノエートである。適切なカルボン酸のグリシジルエステルは、これらのそれぞれがShell Chemical Co.から市販されているVERSATIC ACID911およびCARDURA Eを含む。
変化パーセント=(G最終−G初期)/G初期 *100
式中、G最終は、摩耗試験の後に測定した85°光沢度であり、G初期は、摩耗試験の前に測定した85°光沢度である。
この実施例は、3〜4の概ねの重合度を有するペンタシロキサン、すなわち、(Si−O)3から(Si−O)4のヒドロシリル化の生成物であるポリシロキサンポリオールの調製を記載する。ポリシロキサンポリオールを、下記の成分の混合物から調製した。
(実施例B)
実施例1は、本発明による硬化性フィルム形成組成物の調製を示す。組成物は、別々のパックの成分を最初に混合し、次いで、基材への塗布の直前にパックを合わせることによって調製した。
(実施例1)
成分 重量(g)
A−パック
EVERSORB741 0.45
EVERSORB93L1 0.6
BYK3002 0.2
ADDITOL VXL49303 0.06
ジブチルスズジラウレート 0.02
D8714 10.0
アクリルポリオール15 3.82
アクリルポリオール26 2.20
シロキサン/シリカ分散物7 24.0
B−パック
DESMODUR N−36008 13.7
1 Everlight Chemical Industrial Corp.から入手可能
2 Byk Chemieから入手可能
3 Cytec Industries Inc.から入手可能
4 PPG Industries,Inc.から入手可能な溶媒ブレンド
5 スチレン、ヒドロキシプロピルアクリレート、イソステアリン酸、メタクリル酸グリシジル、およびメタクリル酸メチルからなる溶剤型アクリルポリオール
6 メタクリル酸ヒドロキシプロピル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸n−ブチル、スチレン、Cardura E/アクリル酸付加体、およびアクリル酸からなる溶剤型アクリルポリオール
7 実施例Bにおいて上記の通り
8 Bayer MaterialScienceから入手可能
本発明の好ましい実施形態によれば、例えば、以下が提供される。
(項1)
(a)ポリマーバインダーであって、
(i)反応性官能基を有し、かつ中に2〜20ミクロンの平均粒径を有するプロトン化シリカ粒子が分散しているポリシロキサンであって、該ポリシロキサンは、ポリマーバインダー中の固体の全重量に基づいて少なくとも10重量パーセントの量で該ポリマーバインダー中に存在する、ポリシロキサン;および
(ii)任意選択で、反応性官能基を有する、該ポリシロキサン(i)とは異なる少なくとも1種のさらなるポリマー樹脂
を含む、ポリマーバインダー;ならびに
(b)(i)、(ii)、または両方の該反応性官能基と反応性である官能基を含有する硬化剤
を含む硬化性フィルム形成組成物であって、
該硬化性フィルム形成組成物は、湿式摩耗試験法1に供したとき、コーティングとして基材への塗布の後でおよび硬化の後で、30未満の初期の85°光沢度、および10光沢度単位以下の85°光沢度の増加を示す、硬化性フィルム形成組成物。
(項2)
前記プロトン化シリカ粒子が、前記ポリシロキサン中の固体の全重量に基づいて3〜15重量パーセントの量で前記ポリシロキサン中に存在する、上記項1に記載の硬化性フィルム形成組成物。
(項3)
前記ポリシロキサンが、ポリシロキサンポリオールを含む、上記項1に記載の硬化性フィルム形成組成物。
(項4)
前記さらなるポリマー樹脂(ii)が存在し、(ii)の前記反応性官能基が、ヒドロキシル基、カルバメート基、カルボキシル基、イソシアネート基、カルボキシレート基、第一級アミン基、第二級アミン基、アミド基、尿素基、ウレタン基、エポキシ基、およびこれらの組合せからなる群から選択される、上記項1に記載の硬化性フィルム形成組成物。
(項5)
(ii)の前記ポリマー樹脂が、少なくとも1種のヒドロキシル官能性アクリルおよび/またはポリエステルポリマーを含む、上記項4に記載の硬化性フィルム形成組成物。
(項6)
(b)の前記硬化剤が、ポリイソシアネート、アミノプラスト、およびこれらの組合せからなる群から選択される、上記項1に記載の硬化性フィルム形成組成物。
(項7)
(b)の前記硬化剤が、遊離イソシアネート官能基を有するポリイソシアネートを含み、前記硬化性フィルム形成組成物が、2パッケージ系である、上記項6に記載の硬化性フィルム形成組成物。
(項8)
前記ポリシロキサンが、前記ポリマーバインダー中の固体の全重量に基づいて10〜90重量パーセントの量で前記ポリマーバインダー中に存在する、上記項1に記載の硬化性フィルム形成組成物。
(項9)
湿式摩耗試験法1に供したとき、コーティングとして基材への塗布の後および硬化の後で、前記硬化性フィルム形成組成物は、30未満の初期の85°光沢度、および5光沢度単位以下の85°光沢度の増加を示す、上記項1に記載の硬化性フィルム形成組成物。
(項10)
(a)ポリマーバインダーであって、
(i)反応性官能基を有し、かつ中に2〜20ミクロンの平均粒径を有するプロトン化シリカ粒子が分散しているポリシロキサンであって、該ポリシロキサンは、該ポリマーバインダー中の固体の全重量に基づいて少なくとも10重量パーセントの量で該ポリマーバインダー中に存在する、ポリシロキサン;および
(ii)任意選択で、反応性官能基を有する、該ポリシロキサン(i)とは異なる少なくとも1種のさらなるポリマー樹脂
を含む、ポリマーバインダー;ならびに
(b)(i)、(ii)、または両方の該反応性官能基と反応性である官能基を含有する硬化剤
を含む硬化性フィルム形成組成物であって、
該硬化性フィルム形成組成物は、湿式摩耗試験法2に供したとき、コーティングとして基材への塗布の後および硬化の後で、30未満の初期の85°光沢度、および10光沢度単位以下の85°光沢度の増加を示す、硬化性フィルム形成組成物。
(項11)
基材の磨き仕上げ抵抗性を改善させる方法であって、
(1)該基材に硬化性フィルム形成組成物を塗布し、コーティングされた基材を形成させることと、(2)該コーティングされた基材を、必要に応じて、該硬化性フィルム形成組成物が硬化するのに十分な温度および十分な時間加熱することとを含み、
該硬化性フィルム形成組成物が、
(a)ポリマーバインダーであって、
(i)反応性官能基を有し、かつ中に2〜20ミクロンの平均粒径を有するプロトン化シリカ粒子が分散しているポリシロキサンであって、該ポリシロキサンは、該ポリマーバインダー中の固体の全重量に基づいて少なくとも10重量パーセントの量で該ポリマーバインダー中に存在する、ポリシロキサン;および
(ii)任意選択で、反応性官能基を有する、該ポリシロキサン(i)とは異なる少なくとも1種のさらなるポリマー樹脂
を含む、ポリマーバインダー;ならびに
(b)(i)、(ii)、または両方の該反応性官能基と反応性である官能基を含有する硬化剤
を含み、
該硬化性フィルム形成組成物は、湿式摩耗試験法1に供したとき、硬化の後で、30未満の初期の85°光沢度、および10光沢度単位以下の85°光沢度の増加を示す、方法。
(項12)
前記プロトン化シリカ粒子が、前記ポリシロキサン中の固体の全重量に基づいて3〜15重量パーセントの量で前記ポリシロキサン中に存在する、上記項11に記載の方法。
(項13)
前記ポリシロキサンが、ポリシロキサンポリオールを含む、上記項11に記載の方法。
(項14)
(ii)の前記ポリマー樹脂が存在し、(ii)の前記反応性官能基が、ヒドロキシル基、カルバメート基、カルボキシル基、イソシアネート基、カルボキシレート基、第一級アミン基、第二級アミン基、アミド基、尿素基、ウレタン基、エポキシ基、およびこれらの組合せからなる群から選択される、上記項11に記載の方法。
(項15)
(ii)の前記ポリマー樹脂が、少なくとも1種のヒドロキシル官能性アクリルおよび/またはポリエステルポリマーを含む、上記項14に記載の方法。
(項16)
(b)の前記硬化剤が、ポリイソシアネート、アミノプラスト、およびこれらの組合せからなる群から選択される、上記項11に記載の方法。
(項17)
(b)の前記硬化剤が、遊離イソシアネート官能基を有するポリイソシアネートを含み、前記硬化性フィルム形成組成物が、2パッケージ系である、上記項16に記載の方法。
(項18)
前記ポリシロキサンが、前記ポリマーバインダー中の固体の全重量に基づいて10〜90重量パーセントの量で前記ポリマーバインダー中に存在する、上記項11に記載の方法。
(項19)
前記硬化性フィルム形成組成物が、湿式摩耗試験法1に供したとき、コーティングとして基材への塗布の後でおよび硬化の後で、30未満の初期の85°光沢度、および5光沢度単位以下の85°光沢度の増加を示す、上記項11に記載の方法。
(項20)
基材の磨き仕上げ抵抗性を改善させる方法であって、
(1)該基材に硬化性フィルム形成組成物を塗布し、コーティングされた基材を形成させることと、(2)該コーティングされた基材を、必要に応じて、該硬化性フィルム形成組成物が硬化するのに十分な温度までおよび十分な時間加熱することとを含み、
該硬化性フィルム形成組成物が、
(a)ポリマーバインダーであって、
(i)反応性官能基を有し、かつ中に2〜20ミクロンの平均粒径を有するプロトン化シリカ粒子が分散しているポリシロキサンであって、該ポリシロキサンは、該ポリマーバインダー中の固体の全重量に基づいて少なくとも10重量パーセントの量で該ポリマーバインダー中に存在する、ポリシロキサン;および
(ii)任意選択で、反応性官能基を有する、該ポリシロキサン(i)とは異なる少なくとも1種のさらなるポリマー樹脂
を含む、ポリマーバインダー;ならびに
(b)(i)、(ii)、または両方の該反応性官能基と反応性である官能基を含有する硬化剤
を含み、
該硬化性フィルム形成組成物は、湿式摩耗試験法2に供したとき、コーティングとして基材への塗布の後および硬化の後で、30未満の初期の85°光沢度、および10光沢度単位以下の85°光沢度の増加を示す、方法。
Claims (19)
- (a)ポリマーバインダーであって、
(i)反応性官能基を有し、かつ中に2〜20ミクロンの平均粒径を有するプロトン化シリカ粒子が分散しているポリシロキサンであって、該ポリシロキサンは、ポリマーバインダー中の固体の全重量に基づいて少なくとも10重量パーセントの量で該ポリマーバインダー中に存在する、ポリシロキサン;および
(ii)任意選択で、反応性官能基を有する、該ポリシロキサン(i)とは異なる少なくとも1種のさらなるポリマー樹脂
を含む、ポリマーバインダー;ならびに
(b)(i)、(ii)、または両方の該反応性官能基と反応性である官能基を含有する硬化剤
を含む硬化性フィルム形成組成物であって、
該硬化性フィルム形成組成物は、湿式摩耗試験法1に供したとき、コーティングとして基材への塗布の後でおよび硬化の後で、30未満の初期の85°光沢度、および10光沢度単位以下の85°光沢度の増加を示す、硬化性フィルム形成組成物。 - 前記プロトン化シリカ粒子が、前記ポリシロキサン中の固体の全重量に基づいて3〜15重量パーセントの量で前記ポリシロキサン中に存在する、請求項1に記載の硬化性フィルム形成組成物。
- 前記ポリシロキサンが、ポリシロキサンポリオールを含む、請求項1に記載の硬化性フィルム形成組成物。
- 前記さらなるポリマー樹脂(ii)が存在し、(ii)の前記反応性官能基が、ヒドロキシル基、カルバメート基、カルボキシル基、イソシアネート基、カルボキシレート基、第一級アミン基、第二級アミン基、アミド基、尿素基、ウレタン基、エポキシ基、およびこれらの組合せからなる群から選択される、請求項1に記載の硬化性フィルム形成組成物。
- (ii)の前記ポリマー樹脂が、少なくとも1種のヒドロキシル官能性アクリルおよび/またはポリエステルポリマーを含む、請求項4に記載の硬化性フィルム形成組成物。
- (b)の前記硬化剤が、ポリイソシアネート、アミノプラスト、およびこれらの組合せからなる群から選択される、請求項1に記載の硬化性フィルム形成組成物。
- (b)の前記硬化剤が、遊離イソシアネート官能基を有するポリイソシアネートを含み、前記硬化性フィルム形成組成物が、2パッケージ系である、請求項6に記載の硬化性フィルム形成組成物。
- 湿式摩耗試験法1に供したとき、コーティングとして基材への塗布の後および硬化の後で、前記硬化性フィルム形成組成物は、30未満の初期の85°光沢度、および5光沢度単位以下の85°光沢度の増加を示す、請求項1に記載の硬化性フィルム形成組成物。
- (a)ポリマーバインダーであって、
(i)反応性官能基を有し、かつ中に2〜20ミクロンの平均粒径を有するプロトン化シリカ粒子が分散しているポリシロキサンであって、該ポリシロキサンは、該ポリマーバインダー中の固体の全重量に基づいて少なくとも10重量パーセントの量で該ポリマーバインダー中に存在する、ポリシロキサン;および
(ii)任意選択で、反応性官能基を有する、該ポリシロキサン(i)とは異なる少なくとも1種のさらなるポリマー樹脂
を含む、ポリマーバインダー;ならびに
(b)(i)、(ii)、または両方の該反応性官能基と反応性である官能基を含有する硬化剤
を含む硬化性フィルム形成組成物であって、
該硬化性フィルム形成組成物は、湿式摩耗試験法2に供したとき、コーティングとして基材への塗布の後および硬化の後で、30未満の初期の85°光沢度、および10光沢度単位以下の85°光沢度の増加を示す、硬化性フィルム形成組成物。 - 基材の磨き仕上げ抵抗性を改善させる方法であって、
(1)該基材に硬化性フィルム形成組成物を塗布し、コーティングされた基材を形成させることと、(2)該コーティングされた基材を、必要に応じて、該硬化性フィルム形成組成物が硬化するのに十分な温度および十分な時間加熱することとを含み、
該硬化性フィルム形成組成物が、
(a)ポリマーバインダーであって、
(i)反応性官能基を有し、かつ中に2〜20ミクロンの平均粒径を有するプロトン化シリカ粒子が分散しているポリシロキサンであって、該ポリシロキサンは、該ポリマーバインダー中の固体の全重量に基づいて少なくとも10重量パーセントの量で該ポリマーバインダー中に存在する、ポリシロキサン;および
(ii)任意選択で、反応性官能基を有する、該ポリシロキサン(i)とは異なる少なくとも1種のさらなるポリマー樹脂
を含む、ポリマーバインダー;ならびに
(b)(i)、(ii)、または両方の該反応性官能基と反応性である官能基を含有する硬化剤
を含み、
該硬化性フィルム形成組成物は、湿式摩耗試験法1に供したとき、硬化の後で、30未満の初期の85°光沢度、および10光沢度単位以下の85°光沢度の増加を示す、方法。 - 前記プロトン化シリカ粒子が、前記ポリシロキサン中の固体の全重量に基づいて3〜15重量パーセントの量で前記ポリシロキサン中に存在する、請求項10に記載の方法。
- 前記ポリシロキサンが、ポリシロキサンポリオールを含む、請求項10に記載の方法。
- (ii)の前記ポリマー樹脂が存在し、(ii)の前記反応性官能基が、ヒドロキシル基、カルバメート基、カルボキシル基、イソシアネート基、カルボキシレート基、第一級アミン基、第二級アミン基、アミド基、尿素基、ウレタン基、エポキシ基、およびこれらの組合せからなる群から選択される、請求項10に記載の方法。
- (ii)の前記ポリマー樹脂が、少なくとも1種のヒドロキシル官能性アクリルおよび/またはポリエステルポリマーを含む、請求項13に記載の方法。
- (b)の前記硬化剤が、ポリイソシアネート、アミノプラスト、およびこれらの組合せからなる群から選択される、請求項10に記載の方法。
- (b)の前記硬化剤が、遊離イソシアネート官能基を有するポリイソシアネートを含み、前記硬化性フィルム形成組成物が、2パッケージ系である、請求項15に記載の方法。
- 前記ポリシロキサンが、前記ポリマーバインダー中の固体の全重量に基づいて10〜90重量パーセントの量で前記ポリマーバインダー中に存在する、請求項10に記載の方法。
- 前記硬化性フィルム形成組成物が、湿式摩耗試験法1に供したとき、コーティングとして基材への塗布の後でおよび硬化の後で、30未満の初期の85°光沢度、および5光沢度単位以下の85°光沢度の増加を示す、請求項10に記載の方法。
- 基材の磨き仕上げ抵抗性を改善させる方法であって、
(1)該基材に硬化性フィルム形成組成物を塗布し、コーティングされた基材を形成させることと、(2)該コーティングされた基材を、必要に応じて、該硬化性フィルム形成組成物が硬化するのに十分な温度までおよび十分な時間加熱することとを含み、
該硬化性フィルム形成組成物が、
(a)ポリマーバインダーであって、
(i)反応性官能基を有し、かつ中に2〜20ミクロンの平均粒径を有するプロトン化シリカ粒子が分散しているポリシロキサンであって、該ポリシロキサンは、該ポリマーバインダー中の固体の全重量に基づいて少なくとも10重量パーセントの量で該ポリマーバインダー中に存在する、ポリシロキサン;および
(ii)任意選択で、反応性官能基を有する、該ポリシロキサン(i)とは異なる少なくとも1種のさらなるポリマー樹脂
を含む、ポリマーバインダー;ならびに
(b)(i)、(ii)、または両方の該反応性官能基と反応性である官能基を含有する硬化剤
を含み、
該硬化性フィルム形成組成物は、湿式摩耗試験法2に供したとき、コーティングとして基材への塗布の後および硬化の後で、30未満の初期の85°光沢度、および10光沢度単位以下の85°光沢度の増加を示す、方法。
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