JP6415594B2 - 顔料およびフィラー含有製剤の製造方法 - Google Patents

顔料およびフィラー含有製剤の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、5〜500nmの平均粒径を有するポリマー粒子を含有するカチオン性安定化一次水性分散体(いわゆる重合化「ミニエマルジョン」)を使用する顔料および/またはフィラー含有製剤の製造方法に関する。本発明はまた、前記方法により得られる製剤、およびそれらの使用に関する。
高濃度で予め分散される顔料を含有するいわゆる顔料ペーストまたはフィラーペーストを使用する顔料および/またはフィラー含有ラッカー系を製造することは、コーティング剤の製造においては一般的である。ここで、予備分散は典型的にはポリマーバインダーを用いて行われ、このポリマーバインダーは顔料表面を湿らせる一方、ペーストが後に使用されるラッカー系と好適な混和性を有さなければならない。同様に、顔料および/またはフィラー調製物を製造するために使用されるバインダーは、使用されるラッカー系の主バインダーに相当する。
しかし、多くの場合、顔料および/またはフィラー含有ラッカー系の主バインダーは、顔料および/またはフィラーを効率的に脱凝集化し、再凝集を防止するためには適当でない。そのような場合、顔料および/またはフィラー調製物の製造において、いわゆる特定の練磨樹脂(Reibharze)の使用が推奨される。例えば、主バインダーとして電着塗料の製造によく使用されるアミン−変性芳香族エポキシ樹脂は、その湿潤特性に関し、湿潤顔料および/またはフィラー表面にはあまり適当でない。従って、通常、特定の錬磨樹脂がここで使用される。これらはエポキシ化合物をアミンで変性することにより得ることもできるが、顔料および/またはフィラー表面と特に好適な相互作用を生じ得る分子構成要素を導入することが必要である。しかし、全体的に、コーティング剤の主バインダーとして、およびその顔料調製物を製造するためのまたは他のコーティング剤のための練磨樹脂としていずれにも適するバインダー系に対する要求がある。
特に電着塗料の製造に関して、主バインダーまたは主バインダーの一つを、練磨樹脂として使用することもできる溶液が望ましい。電着塗料は、電着塗装の方法に従って、陰極または陽極、好ましくは陰極に適用される水性コーティング剤系である。
陰極付着性電着塗装において、エポキシアミン樹脂に基づく水性分散体を通常、主バインダーとして使用する。しかし、いくつかの場合、アミン官能化アクリレート樹脂を同様に使用してよい。
従って、例えば、WO82/00148には、カチオン調整可能乳化剤を使用する陰極付着性一次分散体を製造することが開示されている。乳化剤は、それらが架橋反応においてポリマー樹脂系に統合し得る反応性基を有してよい。乳化剤の明示的な引用例は、脂肪モノおよびジアミンの酢酸塩、例えば、一次獣脂アミンおよびオレイルアミンまたは獣脂アミンおよびオレイルアミンの酢酸塩である。獣脂アミンおよびオレイルアミンは、少なくとも1つの炭素−炭素二重結合を有する炭化水素鎖を含む。ポリマー乳化剤、例えば、ジエタノールアミンと反応し、および酢酸でカチオン調整されたエポキシフェノール付加体等を使用してもよい。WO82/00148のいくつかの実施態様は、共乳化剤として、不飽和アルキル部分を有する第3級アミンで構成されるEthoduomeen(商標) T13を使用する。製造業者、Akzo Nobelは、これがN’,N’,N’−トリス−(2−ヒドロキシエチル)−N−ラロイル−1,3−ジアミノプロパンを含むことを示す。WO82/00148には、カチオン調整化乳化剤は、樹脂系のカチオン成分のみであることが教示されている。WO82/00148の一次分散体は「ミニエマルジョン」と称することもできる。
ミニエマルジョンは、水層、油層、および1以上の表面活性物質の分散体であり、分散化粒子は、5〜500nm、好ましくは25〜500nm、特に好ましくは50〜500nmの平均粒径を有する。ミニエマルジョンは、準安定性と見なされる(Emulsion Polymerization and Emulsion Polymers, Editoren. P. A. Lovell und Mohamed S. El−Aasser, John Wiley and Sons Chichester, New York, Weinheim、1997年、700ff頁;Mohamed S. El−Aasser, Advances in Emulsion Polymerization and Latex Technology, 30th Annual Short Course、3版、June 7−11、1999年、Emulsion Polymers Institute, Lehigh University, Bethlehem, Pennsylvania, U. S. A.を参照)。いわゆるミニエマルジョンは当該分野、例えば、洗浄剤、化粧品、または個人ケア製品に広く使用されるが、例えば、電着塗料等のコーティング剤組成物においても広く使用される。
ミニエマルジョン重合を用いた水性一次分散体の製造は、例えば、国際特許出願WO82/00148およびWO98/02466、または独国特許出願DE19628143A1およびDE19628142A2に記載されている。この公知の方法は、共安定剤の異なった低分子、オリゴマー、またはポリマーの疎水性物質の存在でモノマーを共重合させる。さらに、例えば可塑剤等の水中での溶解性が低い疎水性有機補助剤は、例えば、融合したまたは他のそのような有機添加剤等の薄膜形成助剤であり得るように、ミニエマルジョンのモノマー液滴中に導入することができる(DE19628143A1参照)。WO82/00148には、例えば、本明細書に記載されるエマルジョンを安定化するための乳化剤の使用が記載されている。
GrabsおよびSchmidt−Naake(Macromol. Symp. 2009年、275−276、S133−141)による分析では、2−アミノエチルメタクリレートヒドロクロリドおよびスチレン、ブチルアクリレート、および/またはブチルメタクリレートからなるミニエマルジョンはインサイチュで製造および重合され、ここで、アミノエチルメタクリレートモノマーの正電荷に起因する正表面電荷を有する樹脂粒子が生じ、これにより分散体中で安定化される。第4級N原子を有し、これにより永続的な正電荷を有する飽和セチルトリメチルアンモニウムブロミドを、分散体の製造においてカチオン性共乳化剤として使用することができる。正電荷は、両方の場合において、ハライドアニオンにより補われる。
国際公開第82/00148号パンフレット 国際公開第98/02466号パンフレット 独国特許出願公開第19628142号明細書 独国特許出願公開第19628143号明細書
「Emulsion Polymerization and Emulsion Polymers」、P. A. LovellおよびMohamed S.El−Aasser編集、John Wiley and Sons Chichester, New York, Weinheim、1997年、700ff頁 Mohamed S. El−Aasser、「Advances in Emulsion Polymerization and Latex Technology」, 30th Annual Short Course、3版、6月7−11日、1999年、Emulsion Polymers Institute, Lehigh University, Bethlehem, Pennsylvania, U.S.A.
公知の水性一次分散体およびそのような一次分散体に基づくコーティング材料は、すでに多くの有用な特性を有するが、顔料および/またはフィラー調製物を製造するために、コーティング剤の主バインダーとしておよび練磨樹脂としての両方に適する一次分散体に対する要求が今なおある。
本発明は、顔料および/またはフィラー含有製剤を製造するための方法を提供することを課題とする。本発明により得られる顔料および/またはフィラー含有製剤は、水性コーティング剤組成物に使用し得ることが意図され、それは長期の安定性の改善を有するべきである。そこから製造される水性コーティング剤は、以前に可能であったよりもより広く適用可能なため、より良好な薄膜形成特性を有することも意図される。
本発明はまた、本発明の顔料および/またはフィラー含有製剤を含有し、特に、コーティング剤として電着塗装の分野において、電着塗料の薄膜形成を改善するために、および金属基板、特にアルミニウム基板の腐食保護の向上を達成するために使用することができる水性調製物を提供することも課題とする。
本発明の課題の一つは、
顔料および/またはフィラー含有製剤を製造するための方法であって、顔料およびフィラーの群から選択される1以上の固体と、
(1)i.5〜500nm、好ましくは25〜500nm、特に好ましくは50〜500nmのZ−平均粒径を有し、および
ii.少なくとも1つのオレフィン不飽和モノマー(A)のエマルジョン重合より得られ、該エマルジョン重合は、下記式:
Figure 0006415594

Figure 0006415594
(式中:
は、少なくとも1つの芳香族基および少なくとも1つの脂肪族基を含み、15〜40の炭素原子を有し、およびヒドロキシ基、チオール基、および第1級または第2級アミノ基から選択される少なくとも1つの官能基を含み、および/または少なくとも1つの炭素−炭素多重結合を含んでなる部分であり;
、RおよびRは互いに独立して、同一または異なった、1〜14の炭素原子を有する部分であり;および
Figure 0006415594
は有機酸または無機酸HXの酸アニオンを表す)
で表される1以上の乳化剤(E)および/または(EQ)の存在下で行う、
分散化ポリマー粒子
を含んでなる、カチオン性安定化一次水性分散体とを混合し、および
任意に顔料および/または固体を機械的に粉砕する、方法を提供することにより解決された。
用語「一次分散体」とは、コーティング技術において、エマルジョン重合より製造され、個々の分散化層と、分散化層(ポリマー)および分散剤(水)間の明確に定義された層の界面とを有するポリマー分散体を意味すると理解される。一次分散体は一般に、凝集に関して熱力学的に不安定である。それらは、静電気的にまたは立体的に安定でなければならない、すなわち、熱力学的に準安定状態をもたらす(例えば、B. Mueller, U. Poth, Lackformulierung und Lackrezeptur, Vincentz Network, Hannover, 2nd ed.、2005年参照)。
本発明により使用される一次分散体に関するが、コーティング剤組成物、特に以下に記載される電着塗料組成物にも関する「水性」とは、一次分散体またはコーティング剤の揮発性成分、すなわち、分散体180℃の温度で30分間の乾燥により揮発する成分が、好ましくは50重量%を超える水、特に好ましくは70重量%を超える水、より特に好ましくは90重量%を超える水であることを本明細書では示す。
用語「ミニエマルジョン」とは、本明細書では、その一次分散粒子が、5〜500nm、好ましくは25〜500nm、好ましくは50〜500nmの強度に基づくZ−平均粒径を有する、それらの一次分散体を意味すると理解される。よって、本発明の一次分散体は、いわゆるミニエマルジョンを含む。「Z−平均粒径」とは、ISO13321およびISO22412に従って、動的光散乱の原理により測定することができる。このため、例えば、マルバーン製のゼータサイザーナノSを使用することが可能である。粒径の測定は、脱塩水で希釈された本発明の一次分散体(100mLの脱塩水に対し0.1〜0.5mL一次分散体)により25℃で行われる。測定は、使い捨てキュベットで、1〜2mLのサンプル量の使用により完全に自動的に行われる。測定は、前記測定装置の標準ソフトウェアにより評価される。
従来技術の観点から、本発明の課題は、本発明の顔料および/またはフィラー含有製剤によって、並びに該製剤の製造方法および該製剤から製造される水性調製物によって解決することができることは、意外なことであり、当業者には予測できなかった。本発明により使用される乳化剤(E)または(EQ)は、(共)重合の形成を阻害せず、また本発明の一次分散体の凝集をもたらさないが、その代わりに、一次分散体、これから製造される顔料および/またはフィラー含有製剤、および水性調製物の特性を改善するための大きな要因となっている。本発明により使用される一次分散体は、分散化ポリマー粒子を含む。ポリマーの粒度は、以下に記載される製造方法に直接起因する。従って、Z−平均粒度は、5〜500nm、好ましくは25〜500nm、特に好ましくは50〜500nmである。Z−平均粒径は、50〜400nm、特に好ましくは50〜350nm、より特に好ましくは50〜300nmである。
一次分散体は、好ましくは高い固形分含量、例えば、20重量%より多くの、好ましくは30重量%より多くの固形分含量を有する。40重量%より多く、45重量%以下の固形分含量を達成することでさえも可能である。一般に、固形分含量は60重量%以下である。固形分含量は、180℃で30分間、2.0±0.2gの一次分散体を乾燥することにより測定される。残留物の重量を測り、試験サンプルとの関係で調整することで、固形分含量が得られる。本発明による一次分散体は通常、一次分散体並びにこれから製造される顔料および/またはフィラー含有製剤の別の特別な利点を示す高い固形分含量であっても、低粘度を有する。
<オレフィン不飽和モノマー(A)>
本発明により使用される一次分散体を製造するために不可欠な開始化合物は、少なくともオレフィン不飽和モノマー(A)である。この明細書において、特に、以下に示される用語「(メタ)アクリル」は、「メタクリル」および「アクリル」を表す。
適当なオレフィン不飽和モノマー(A)の例は:
a1)実質的に酸基不含有(メタ)アクリル酸エステル、例えば、炭素数20以下のアルキル基またはシクロアルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステルまたは(メタ)アクリル酸シクロアルキルエステル、特に、メチル、エチル、プロピル、n−ブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、ヘキシル、エチルヘキシル、ステアリル、およびラウリルアクリレートまたはメタクリレート;脂環式(メタ)アクリル酸エステル、特に、シクロヘキシル、イソボルニル、ジシクロペンタジエニル、オクタヒドロ−4,7−メタノ−1H−インデン−メタノール、またはter−ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート:(メタ)アクリル酸オキサアルキルエステルまたはオキサシクロアルキルエステル、例えば、数平均分子量Mn(ポリスチレン標準を用いてゲル浸透クロマトグラフィにより測定)が好ましくは約300〜800g/モルであるエチルトリグリコール(メタ)アクリレートおよびメトキシオリゴグリコール(メタ)アクリレート、または他のエトキシル化および/またはプロポキシル化ヒドロキシ基非含有(メタ)アクリル酸誘導体である。少量の高官能性(メタ)アクリル酸アルキルまたはシクロアルキルエステル、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ブチレングリコール、ペンタン−1,5−ジオール、ヘキサン−1,6−ジオール、オクタヒドロ−4,7−メタノ−1H−インデン−ジメタノールまたはシクロヘキサン−1,2−、−1,3−または1,4−ジオールジ(メタ)アクリレート;トリメチロールプロパンジまたはトリ(メタ)アクリレート;またはペンタエリスリトールジ−、トリ−またはテトラ(メタ)アクリレートを含むことも可能である。本発明の枠組みの中で、少量の高官能性モノマーは、共重合体(A)の架橋またはゲル化をもたらさない量を意味すると理解すべきである。
a2)1分子につき、少なくとも1つのヒドロキシル基、1つの第1級/第2級/第3級/第4級アミノ基、1つのアルコキシメチルアミノ基、またはイミノ基を有し、実質的に酸基を含まないモノマー、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、または酸でエステル化されたアルキレングリコールに由来するか、またはα,β−オレフィン性不飽和カルボン酸とアルキレンオキシドとの反応により得られる別のα,β−オレフィン性不飽和カルボン酸のヒドロキシアルキルエステル、特に、ヒドロキシアルキル基が20以下の炭素原子を含有する、アクリル酸、メタクリル酸、エタクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸またはイタコン酸のヒドロキシアルキルエステル、例えば、2−ヒドロキシエチル、2−ヒドロキシプロピル、3−ヒドロキシプロピル、3−ヒドロキシブチル、および4−ヒドロキシブチルアクリレート、メタクリレート、エタクリレート、クロトナート、マレイナート、フマラート、またはイタコナート;またはヒドロキシシクロアルキルエステル、例えば、1,4−ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン、オクタヒドロ−4,7−メタノ−1H−インデンジメタノールまたはメチルプロパンジオールモノアクリレート、モノメタクリレート、モノエタクリレート、モノクロトナート、モノマレイナート、モノフマラート、またはモノイタコナート;または環状エステルの反応生成物、例えば、ε−カプロラクトン;またはオレフィン性不飽和アルコール、例えば、アルキルアルコールまたはポリオール、例えば、トリメチロールプロパンモノ−またはジアリルエーテルまたはペンタエリスリトールモノアリル、ジアリル、またはトリアリルエーテル(高官能性モノマーa1)に関して記述されたものが、これらの高官能性モノマーa2)に準用される);N,N−ジメチルアミノエチルアクリレート、N,N−ジエチルアミノエチルメタクリレート、アリルアミン、またはN−メチルイミノエチルアクリレート、またはN,N−ジ(メトキシメチル)アミノエチルアクリレートおよびメタクリレート、またはN,N−ジ(ブトキシメチル)アミノプロピルアクリレートおよびメタクリレート;この発明の枠組みにおいて、いくつかの乳化剤(E)はモノマーa2)の正式な定義を満たすが、本発明により使用できる乳化剤(E)は、モノマーa2)として考慮されない;
a3)1分子につき、対応する酸アニオン基に変化することができる少なくとも1つの酸基を有するモノマー、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、エタクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸またはイタコン酸;オレフィン性不飽和スルホン酸またはリン酸またはそれらの部分的なエステル;またはモノ(メタ)アクリロイルオキシエチルマレエート、モノ(メタ)アクリロイルオキシエチルサクシネート、または(メタ)アクリロイルオキシエチルフタレート。本発明の枠組みにおいて、モノマーa3)は、単独でモノマー(A)として使用されず、むしろ常に別のモノマー(A)と一緒に使用され、およびモノマーa3)がミニエマルジョンの液滴の外側に重合しないような低量で使用される。
a4)分子中に5〜18の炭素原子を有するα−分岐モノカルボン酸のビニルエステル。分岐モノカルボン酸は、液体、高酸性触媒の存在下で、ギ酸または一酸化炭素および水とオレフィンを反応させることにより得ることができる。オレフィンは、パラフィン炭化水素、例えば、鉱油留分の分解生成物であってよく、分岐および直鎖アクリルおよび/または脂環式オレフィンの両方を含んでよい。そのようなオレフィンとギ酸または一酸化炭素および水との反応により、カルボキシル基が主に第4級炭素原子であるカルボン酸の混合物が製造される。別のオレフィン開始材料は、例えば、プロピレントリマー、プロピレンテトラマー、およびジイソブチレンである。しかし、ビニルエステルa4)は、酸から公知の方法で、例えば酸とアセチレンとの反応によって、製造されてもよい。好適な利用のため、α炭素原子が分岐した炭素数9〜11の飽和脂肪モノカルボン酸のビニルエステル、とりわけ、Versatic(登録商標)アシッド(Roempp Lexikon Lacke und Druckfarben, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York、1998年、Versatic(登録商標)−Saeuren、605および606頁を参照)を使用することが特に好ましい。
a5)1分子につきアクリル酸および/またはメタクリル酸と5〜18の炭素原子を有するα−分岐モノカルボン酸のグリシジルエステルとの反応生成物、特に、Versatic(登録商標)アシッド、またはその反応生成物に代えて、1分子につき、5〜18の炭素原子を有するα−分岐モノカルボン酸のグリシジルエステルとの重合反応中または重合反応後に反応される1当量のアクリル酸および/またはメタクリル酸、特に、Versatic(登録商標)アシッド。
a6)環式および/またはアクリルオレフィン、例えばエチレン、プロピレン、ブト−1−エン、ペント−1−エン、ヘキサ−1−エン、シクロヘキセン、シクロペンテン、ノルボルネン、ブタジエン、イソプレン、シクロペンタジエン、および/またはジシクロペンタジエン;
a7)(メタ)アクリルアミド、例えば、(メタ)アクリルアミド、N−メチル、N,N−ジメチル、N−エチル、N,N−ジエチル、N−プロピル、N,N−ジプロピル、N−ブチル、N,N−ジブチル、N−シクロヘキシル、N,N−シクロヘキシルメチルおよび/またはN−メチロール、N,N−ジメチロール、N−メトキシメチル、N,N−ジ(メトキシメチル)、N−エトキシメチルおよび/またはN,N−ジ(エトキシエチル)(メタ)アクリルアミド;
a8)エポキシ含有モノマー、例えば、アクリル酸のグリシジルエステル、メタクリル酸、エタクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、および/またはイタコン酸;
a9)ビニル芳香族炭化水素、例えば、スチレン、1,1−ジフェニルエチレン、α−アルキルスチレン、特にα−メチルスチレン、および/またはビニルトルエン;ビニル安息香酸(全ての異性体)、N,N−ジエチルアミノスチレン(全ての異性体)、α−メチルビニル安息香酸(全ての異性体)、N,N−ジエチルアミノ−α−メチルスチレン(全ての異性体)、および/またはp−ビニルベンゼンスルホン酸;
a10)ニトリル、例えば、アクリロニトリルおよび/またはメタクリロニトリル;
a11)ビニル化合物、特に、ビニルおよび/またはビニリデンジハライド、例えば、ビニルクロリド、ビニルフルオリド、ビニリデンクロリド、またはビニリデンジフルオリド;N−ビニルアミド、例えば、ビニル−N−メチルホルムアミド、N−ビニルカプロラクタム、1−ビニルイミダゾール、またはN−ビニルピロリドン;ビニルエーテル、例えば、エチルビニルエーテル、n−プロピルビニルエーテル、イソプロピルビニルエーテル、n−ブチルビニルエーテル、イソブチルビニルエーテル、および/またはビニルシクロヘキシルエーテル、および/またはビニルエステル、例えば、ビニルアセテート、ビニルプロピオネート、ビニルブチレート、ビニルピバレート、および/または2−メチル−2−エチルヘプタン酸のビニルエステル;
a12)アリル化合物、特に、アリルエーテルおよびアリルエステル、例えば、アリルメチル、エチル、プロピルまたはブチルエーテル、またはアリルアセテート、プロピオネートまたはブチラート;
a13)1000〜40,000の数平均分子量Mnおよび1分子につき平均0.5〜2.5のエチレン性不飽和二重結合を有するポリシロキサンマクロモノマー;特に、DE3807571A1(5〜7頁)、DE3706095A1(3〜7欄)、EP0358153B1(3〜6頁)、U.S.4,754,014A1(5〜9欄)、DE4421823A1、または国際特許出願WO92/22615(12頁、18行目〜18頁、10行目)に記載されているような2000〜20,000、特に好ましくは2,500〜10,000、特に3,000〜7,000および1分子につき、0.5〜2.5、好ましくは0.5〜1.5のエチレン性不飽和二重結合を有するポリシロキサンマクロモノマー;および/または
a14)ヒドロキシ官能性シランとエピクロロヒドリンとを反応させ、次いでその反応生成物と、(メタ)アクリル酸および/または(メタ)アクリル酸のヒドロキシアルキルおよび/またはヒドロキシシクロアルキルエステルとを反応させることによって調製することができるアクリロキシシラン含有ビニルモノマー。
適当なモノマー(A)の他の例は、独国特許出願DE19628142A1(2頁、50行目〜3頁、7行目)を参照できる。原則、モノマーa3)を除く上記モノマーa1)〜a14)のいずれかは、それ自体で重合され得る。
しかしながら、本発明によれば、少なくとも2つのモノマー(A)を使用することが有利である。なぜなら、そのようにすることにより、生じるコポリマーの特徴的な性質が、特に有利な様態における幅広い変化をもたらし、使用される顔料および/またはフィラー含有製剤の目的用途に対し、特徴的な性質の標的とする適応を可能になるからである。
好ましくは、モノマー(A)は、上述の(メタ)アクリレートにより、第1および先に決定された特徴的な性質を有する(メタ)アクリレートコポリマーをもたらすために選択される。そして、ビニル芳香族炭化水素a9)、特に、コモノマー(A)としてスチレンを使用することが好ましい。
本発明により使用される乳化剤(E)および/または(EQ)は、一次分散体の製造において、モノマー(A)との重合に、重合性モノマーとしてポリマー中に組み込んでもよく、但し、部分Rの脂肪族基は、少なくとも1つのアルケン(alkenically)またはアルキン(alkinically)不飽和炭素−炭素多重結合を含んでなる。
例えば実施例で記載されおよび使用された乳化剤E1
Figure 0006415594
が、乳化剤(E)として使用される場合、乳化剤E1は一次分散体中に組み込むことができ、ここで、RはC1531−2nを表し、n≠0、すなわち、n=1、2、および3である。そのような場合、一般式RN(R)(R)で表される乳化剤(E)は、残基Rに、モノマー(A)との共重合に利用できる1、2、または3つの炭素−炭素二重結合を含む。
同じことが、実施例に記載されおよび使用された乳化剤EQ1
Figure 0006415594
に当てはまり、ここで、RはC1531−2nを表し、n≠0、すなわち、n=1、2、および3である。そのような場合、一般式
Figure 0006415594
で表される乳化剤(EQ)は、残基Rに、モノマー(A)との共重合に利用できる1、2、または3つの炭素−炭素二重結合を含む。
上記群a1)、a2)、およびa9)由来のモノマーは、好ましくはモノマー(A)として選択される。群a1)のうち、(メタ)アクリル酸のアルキルエステル、例えば、(メタ)アクリル酸およびイソボロニル(メタ)アクリレートのC−Cアルキルエステル等を使用することがより特に好ましい。群a2)のうち、(メタ)アクリル酸のヒドロキシアルキルエステル、例えば、(メタ)アクリル酸のヒドロキシC−Cアルキルエステル、および/または(メタ)アクリル酸のアミノアルキルエステル、特に、(メタ)アクリル酸のN,N−ジアルキルアミノアルキルエステル、より特に好ましくは(メタ)アクリル酸のN,N−ジ−C−Cアルキルアミノ−C−Cアルキルエステルを使用することがより特に好ましい。乳化剤(E)または(EQ)が重合性炭素−炭素二重結合を有さない場合、すなわち、モノマー(A)と重合することができない場合、および/または一次分散体がさらなるカチオン性付着性樹脂、例えば、エポキシアミン樹脂等を含まない場合、(メタ)アクリル酸のアミノアルキルエステル、特に(メタ)アクリル酸のN,N−ジアルキルアミノアルキルエステル、より特に好ましくは(メタ)アクリル酸のN,N−ジ−C−CアルキルアミノC−Cアルキルエステルが特に好ましく使用される。しかしながら、重合性乳化剤(E)または(EQ)および/または他のカチオン性付着性樹脂の存在下でさえ、上記(メタ)アクリル酸のアミノアルキルエステルを有利に使用することができる。ビニル芳香族炭化水素、例えば、特にスチレンおよび/または1,1−ジフェニルエチレンは、コモノマーa9)として好ましく使用することができる。
同種類の群(a)または相補的な反応性官能基(b)と熱的開始架橋反応を生じ得る反応性官能基(a)を含む少なくとも1つのモノマー(A)を使用することが好ましい。これらの群(a)または(a)および(b)は、自己架橋特性を有するモノマー(A)から生じる(コ)ポリマーに存在してよい。従って、本発明により使用される適切な一次分散体およびそれから製造される本発明のコーティング剤はまた自己架橋性でもある。
しかしながら、相補的な反応性官能基(b)は、以下に記載される架橋剤(V)に存在してもよく、架橋剤(V)は、その製造前、製造中、および/または製造後に一次分散体に添加することができる。適切な一次分散体および製剤およびそれから製造される調整剤は、この場合に外的に架橋する。
用語「自己架橋」および「外的架橋(externally cross−linking)」について、さらにRoempp Lexikon Lacke und Druckfarben, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York、1998年(keyword: 「Haertung」(「硬化」)、274−276頁)がさらに参照される。
従って、それぞれ相補的な基(a)または(a)および(b)の選択は、一次分散体の貯蔵の間、望ましくない反応が起こらず、および/または化学線によるさらなる硬化を防止または抑制するだけでなく、その温度範囲において架橋が起こることにも着目する。
本発明のコーティング剤とともに、室温〜180℃の架橋温度を使用することが好ましい。このため、一方では、チオ、ヒドロキシ、メチロール、メチロールエーテル、N−メチロール−N−アルコキシメチルアミノ、イミノ、カルボアメート、アロファナートおよび/またはカルボキシ基、特にモノマー(a2)で示されているような特にアミノ、アルコキシメチルアミノ、またはヒドロキシ基、特にヒドロキシ基を有するモノマー(A)を使用することが好ましく、他方では、無水物、カルボキシル、エポキシ、ブロック化イソシアネート、ウレタン、メチロール、メチロールエーテル、N−メチロール−N−アルコキシメチルアミノ、シロキサン、アミノ、ヒドロキシ、および/またはβ−ヒドロキシアルキルアミド基ではなく、特にブロック化イソシアネート、ウレタン、またはメチロールエーテル基を有する架橋剤を使用することが好ましい。メチロール、メチロールエーテル、およびN−メチロール−N−アルコキシメチルアミノ基は、自己架橋一次分散体を製造するために好ましく使用される。
特に反応性の相補的な基(a)または(b)、例えばイソシアネート基が使用される場合、それらを含む成分、好ましくは架橋剤が一次分散体の使用直前に、最初に添加される。
反応性が低い相補的な基(a)または(b)が使用される場合、それらを含有する成分は好ましくは、製造前または製造中に一次分散体に添加される。これは、それらが、それらから製造される一次分散体に、並びに本発明の製剤および調製物に、外側から含有されるためである。本発明の製剤および調製剤はまた、単一成分系として、当業者に認識される。例えば、電着塗料は、典型的にそのような単一成分系である。好ましくは、本発明の顔料および/またはフィラー含有製剤は、単一成分系として処方される。
分子量分布に関して、モノマー(A)および任意に乳化剤(E)または(EQ)から形成される(コ)ポリマーは制限されない。しかし、有利には、(共)重合は、標準物質としてポリスチレンを使用したゲル浸透クロマトグラフィにより測定される分子量分布Mw/Mnが、12未満、特に好ましくは10未満、特に7未満になるように実行される。
<乳化剤(E)および(EQ)>
一次分散体を製造するために使用される乳化剤(E)および/または(EQ)は、一般式:
Figure 0006415594

Figure 0006415594
(式中:
は少なくとも1つの芳香族基および少なくとも1つの脂肪族基を含み、15〜40の炭素原子を有し、およびヒドロキシ基、チオール基、および第1級または第2級アミノ基から選択される少なくとも1つの官能基を含み、および/または少なくとも1つの炭素−炭素多重結合を含んでなる部分であり;
、RおよびRは互いに独立して、同一または異なる、1〜14の炭素原子を有する脂肪族部分であり;および
Figure 0006415594
は有機酸または無機酸HXの酸アニオンを表す)
で表される。
炭素−炭素多重結合は、本明細書においては炭素−炭素二重結合または炭素−炭素三重結合であると理解すべきである。好ましくは、炭素−炭素多重結合は、炭素−炭素二重結合を含む。
好ましくは、部分Rは、芳香族基Grarom並びにGraromに結合した2つの脂肪族基Grali1およびGrali2を有する。特に好ましくは部分Rは、構造Grali1−Garom−Grali2を有する。
好ましくは部分Rは、少なくとも1つの脂肪族基Grali1に、少なくとも1つの炭素−炭素多重結合、特に好ましくは少なくとも1つの炭素−炭素二重結合を有する。炭素−炭素多重結合、特に炭素−炭素二重結合の存在は、乳化剤の使用により製造される分散体およびコーティング剤の剪断安定性に良好な効果を与える。特に、分散体およびコーティング剤組成物中での乳化剤の所望でない移動を防止するまたは減少させることができる。特に好ましくは部分Rは、少なくとも1つの脂肪族基Grali1に1〜3つの炭素−炭素二重結合を含む。
より特に好ましくは部分Rは、少なくとも1つの脂肪族基Grali1に、少なくとも1つの炭素−炭素多重結合、特に少なくとも1つの炭素−炭素二重結合、好ましくは1〜3つの炭素−炭素二重結合を含み、さらに、前記脂肪族基Grali1とは異なる第2脂肪族基Grali2にヒドロキシ基、チオール基、および第1級または第2級アミノ基から選択される少なくとも1つの官能基を含む。ヒドロキシ基、チオール基、および第1級または第2級アミノ基は、前記架橋剤とは異なるラッカー、例えば、ブロック化または非ブロック化ポリイソシアネート、アミノプラスト樹脂等、例えば、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂、トリス(アルコキシカルボニルアミノ)トリアジンに典型的な架橋剤、またはエポキシ基を含有する樹脂とでさえ反応性を有する乳化剤を与える。従って、ヒドロキシ基、チオール基、および/または第1級または第2級アミノ基を有するそのような乳化剤を含有する一次分散体を、一次分散体を用いて製造されるコーティング剤の硬化工程の間、コーティング剤中に化学的に導入することができ、これによって、乳化剤の所望としない移動を防止または減少させることができる。
少なくとも1つの炭素−炭素二重結合を有する部分Rにおける少なくとも1つの脂肪族基Grali1は、直鎖または分岐であってよいが、好ましくは直鎖である。部分Rにおける少なくとも1つの脂肪族基Grali1は、置換または非置換であってもよいが、好ましくは非置換である。また、この脂肪族基は、O、SおよびNからなる群から選択されるヘテロ原子を含んでよいが、好ましくはヘテロ原子を含まない。このため、部分Rにおける脂肪族基は、特に好ましくは直鎖、非置換、およびヘテロ原子非含有であり、1〜3つの二重結合を含む。好ましくは基Grali1は、8〜30、特に好ましくは10〜22、より特に好ましくは12〜18の炭素原子、例えば、15の炭素原子を含む。
ヒドロキシ基、チオール基、および第1級または第2級アミノ基(その中でもOH基が特に好ましい)から選択される少なくとも1つの官能基を有し、Grali1とは異なった、部分Rにおける少なくとも1つの脂肪族基Grali2は、直鎖または分岐であってよいが、好ましくは直鎖である。部分Rにおける少なくとも1つの脂肪族基Grali1は、置換または非置換であってもよいが、好ましくは非置換である。また、この脂肪族基は、O、S、およびN(その中でもOが好ましい)からなる群から選択されるヘテロ原子を含有してよい。脂肪族基Grali2は好ましくは、乳化剤(E)または(EQ)の上記一般式に示される窒素原子に直接結合される。本明細書において「本発明の乳化剤(E)または(EQ)の一般式における窒素原子」とは、部分R、R、R、およびRに結合される正に帯電した窒素を意味する。好ましくは、ヒドロキシ基、チオール基、および第1級または第2級アミノ基から選択される少なくとも1つの官能基は、乳化剤(E)または(EQ)の上記一般式における窒素原子に対してβ位にある。前記基の一つが乳化剤(E)の一般式における窒素原子に対してβ位にある場合、第3級の窒素原子に分子内水素結合が形成されてよく、第3級窒素原子の触媒特性が減少する。結果として、これにより、通常、アミン触媒化反応を起こし得るそのような一次分散体または顔料および/またはフィラー含有製剤またはそれから製造されるコーティング剤組成物の分散安定性および貯蔵安定性をさらに向上させることが可能となる。本乳化剤(EQ)の特定の利点は、本発明の乳化剤の一般式における窒素原子の永久的な正電荷である。結果として、永久的な正電荷により、本発明のそのような一次分散体またはそれから製造されるコーティング剤組成物の分散安定性および貯蔵安定性をさらに向上させること、およびアミン触媒化反応を防止することが可能となる。
ヒドロキシ基、チオール基、または第1級または第2級アミノ基が、一般式(E)または(EQ)の乳化剤の窒素原子に対してβ位にあるそのような乳化剤(E)および(EQ)の別の利点は、金属イオンを有するキレートを形成する可能性にあり、本発明の顔料および/またはフィラー含有製剤が、金属イオンを付着すべきコーティング剤組成物に、特に使用される場合に有用である。相応に、キレート化金属イオンは、改善された付着を与え、そのような塗装の腐食保護効果を向上することができる。より特に好ましくは、ヒドロキシ基が前記窒素原子に対してβ位にある。好ましくは、基Grali2は2〜10、特に好ましくは2〜8、より特に好ましくは2〜6の炭素原子、例えば、2または3の炭素原子を含む。
部分Rにおける芳香族基Graromは好ましくは、フェニレンまたはナフチレン基、好ましくはフェニレン基である。芳香族基Garomは置換または非置換であってよいが、好ましくは非置換である。芳香族基Graromは、O、S、およびNからなる群から選択されるヘテロ原子を含有してよいが、好ましくはヘテロ原子を含有しない。好ましくは、基Graromは6〜15、特に好ましくは6〜12、より特に好ましくは6〜10の炭素原子、例えば、6つの炭素原子を含有する。
特に好ましくは、式:
Figure 0006415594
(式中:
Grali1は、直鎖、非置換、およびヘテロ原子非含有であり、1〜3、好ましくは1または2の二重結合を有し;
Graromはフェニレン基またはナフチレン基であり;および
Grali2は直鎖であり、好ましくは乳化剤(EQ)の一般式における窒素原子に対してβ位にヒドロキシ基を有し、および好ましくはGraromがフェニレン基であり、基Grali1およびGrali2が別のメタ位のフェニレン基に結合されている場合、エーテル基の形態でヘテロ原子としてOをさらに含有する)
で表される部分Rである。
、RおよびR部位は、互いに独立して、1〜14、好ましくは2〜10、特に好ましくは2〜8の炭素原子を有する同一または異なる脂肪族部分を表す。Rが、ヒドロキシ基、チオール基、および第1級または第2級アミノ基から選択される官能基を含有しない場合、Rは少なくとも1つの部分R、RおよびRがそのような官能基を有するときに特に有用である。より特に好ましくは、少なくとも2つの部分R、RおよびRは、ヒドロキシ基、チオール基、および第1級または第2級アミノ基から選択される官能基を有する。それらのうち、ヒドロキシ基がより特に好ましい。特に好ましくは、前記官能基は部分R、RおよびRでは末端であるが、部分Rにおいては非末端である。
また、部分R、RおよびRは、直鎖または分岐であってよいが、好ましくは直鎖状である。部分R、RおよびRは炭素−炭素多重結合を有してよいが、好ましくは飽和されている。
好ましくは、上述のヒドロキシ、チオール、および第1級および第2級アミノ基に加え、脂肪族部分R、Rおよび/またはRは、少なくとも1以上、好ましくは正確に1以上のエーテル基、エステル基、およびアミド基から選択される官能基を含有する。エーテル酸素、−O−C(=O)基の−O−、およびアミド基のアミド窒素は、好ましくは乳化剤(E)または(EQ)の一般式の窒素原子についてβ位にある。
乳化剤(EQ)において、アニオン
Figure 0006415594
は、有機酸または無機酸HXの酸アニオンであり、好ましくはハライドを除く。特に好ましくは、これはモノカルボン酸のアニオン、例えば、陰極電着塗料樹脂の中和に使用されるモノカルボン酸を含む。モノカルボン酸の適当なアニオンは、1〜10の炭素原子を有するもの、例えば、ホルメート、アセテートまたはラクテート等である。特に好ましくは
Figure 0006415594
は、ヒドロキシカルボン酸のアニオン、特にラクテートを表す。
本発明の特に好ましい実施態様において、乳化剤(E)は、下記式:
Figure 0006415594
(式中、R=C1531−2nおよびn=0〜3であってよく、すなわち、部分Rは0〜3の炭素−炭素二重結合を有してよい)を有する中国特許出願CN102633661AおよびCN102875394Aに記載されているようなカルダノールアミノポリオールを与える。この化合物は、本発明の実施例の項に記載されているような乳化剤E1の中和形態を与える。例えば、この化合物は、式:
Figure 0006415594
(式中、R=C1531−2nおよびn=0〜3)で示されるカルダノールグリシジルエーテルに、ジエタノールアミンを添加し、次いでオキシラン環を開環することにより得ることができる。そのようなカルダノールグリシジルエーテルは、例えば、Cardolite Europe N.V.(Gent、Belgium)製のCardolite(登録商標)NC 513として入手可能である。
カルダノールグリシジルエーテルから開始する場合、オキシラン環に、一般式HN(R)(R)のアミンを添加することにより、様々な種類好ましい乳化剤を製造することが可能である。従って、部分RおよびRは、上記に特定された意味を有する。
本発明の特に好ましい実施態様において、乳化剤(EQ)は、下記式:
Figure 0006415594
(式中、RはC1531−2nを表し、
Figure 0006415594
はラクテートまたは有機酸の他のアニオンを表し、およびn=0〜3であってよく、すなわち、部分Rは0〜3の炭素−炭素二重結合を有してよい)
に示されるようなものを与える。この化合物は、例えば、式
Figure 0006415594
(式中、RはC1531−2nを表し、n=0〜3を表す)のカルダノールグリシジルエーテルに、N,N−ジメチルエタノールアミンラクテートを添加し、次いでオキシラン環を開環することにより得ることができる。
カルダノールグリシジルエーテルから開始する場合、例えば、一般式
Figure 0006415594
で表されるアンモニウム塩をオキシラン環に添加することにより、本発明の種々の好ましい乳化剤を製造することが可能である。ここで、部分R、RおよびRおよび
Figure 0006415594
は上記に特定された意味を有する。
カルダノールグリシジルエーテルを製造するための開始剤は、下記式
Figure 0006415594
(式中、RはC1531−2nを表し、n=0〜3を表す)
で表される天然由来物質カルダノールである。天然由来化学として知られているように、特に天然由来の脂肪および油並びに天然由来の産物、これらの物質は通常、炭素−炭素二重結合の異なる数を有する個々の化合物の混合物として存在している。天然産物のカルダノールは、個々の成分が、R鎖における二重結合の数に違いがある一つのそのような混合物である。最も一般的な個々の成分は、0〜3の二重結合を含有する。カルダノールグリシジルエーテルを製造するために、例えばエピクロロヒドリンと反応させる。
本発明により使用される一次分散体の全ての実施態様について、一つの乳化剤(E)または(EQ)だけでなく、複数の乳化剤(E)および/または(EQ)の混合物も使用することができる。その中でも、特に好ましいのは、乳化剤の一部が部分Rに炭素−炭素多重結合を有し、別の部分が部分Rに炭素−炭素多重結合を含まないこれらの混合物である。複数の乳化剤(E)および/または(EQ)が使用される場合、好ましくは50モル%より多くの、特に好ましくは70モル%より多くの部分Rが炭素−炭素多重結合を含み、炭素−炭素二重結合が特に好ましい。上述のカルダノール誘導体に関し、これは、部分R=C1531−2nにおいて、好ましくは50モル%より多くの、特に好ましくは70モル%より多くの部分Rでn=1または3、および残基Rでn=0を意味する。しかしながら、n=1〜3、またはn=0を有するこれらの乳化剤(E)および/または(EQ)のみから構成される乳化剤混合物を使用することも可能である。
本発明により使用される一次分散体において、乳化剤(E)および(EQ)は好ましくは、それぞれ分散体1リットルの重量に基づき、1〜10重量%の量、特に好ましくは2〜8重量%の量、より特に好ましくは3〜6重量%の量である。
<顔料およびフィラー>
主に、全ての無機顔料および有機顔料およびフィラーは、顔料およびフィラーとして使用することができる。顔料およびフィラーは通常、顔料および/またはフィラー含有製剤の意図する目的に応じて選択される。製剤が使用される場合、例えば、酸のpH値を有することが公知である陰極電着塗料の色素付着のために、例えば、チョーク(chalk)顔料またはチョークフィラー(炭酸カルシウム)は、酸媒体に完全に溶解するであろうから製剤に適さない。しかしながら、例えば、それによって触媒活性金属イオンがゆっくりおよび徐々に放出される場合には、コーティング剤中の顔料の部分的な溶解が望ましい。
典型的な無機顔料は、酸化物および酸化物−水酸化物顔料、例えば、二酸化チタン、酸化亜鉛、酸化鉄、および酸化クロム;酸化物混合相顔料等、例えば、ビスマス−モリブデン−バナジウム−オキシドイエロー、クロムチタンイエロー、スピネルブルー、鉄マグネシウムブラウン、亜鉛鉄ブラウン、鉄マンガンブラック、およびスピネルブラック;硫化物および硫化物セレニド顔料等、例えば、硫化亜鉛、リトポン、カドミウムイエロー、およびカドミウムレッド;炭化物顔料等、例えば、炭化カルシウム(上述の技術的制限を伴う);クロム酸塩およびクロム酸塩−モリブデン混合相顔料等、例えば、クロムイエローおよびモリブデンオレンジおよびレッド;錯体塩顔料、例えば、鉄ブルー;ケイ酸塩顔料、例えば、ケイ酸アルミニウムおよびウルトラマリン(ブルー、バイオレット、およびレッド);化学元素由来の顔料、例えば、アルミニウム、銅−亜鉛アロイ、およびカーボンブラック;並びに他の顔料、例えば、硫化バリウム等である。
典型的な有機顔料は、モノアゾ顔料、ジスアゾ顔料、および多環式顔料、例えば、ペリレン顔料およびフタロシアニン顔料等である。
典型的な無機フィラーは、ケイ酸塩、例えば、タルクおよびカオリン;ケイ酸、例えば、沈殿化または発熱性ケイ酸等;酸化物、例えば、水酸化アルミニウムまたは水酸化マグネシウム等;硫化物、例えば、沈殿硫酸バリウム等;および硫化カルシウム、並びに種々の炭化物である。
本明細書において、顔料およびフィラーは、典型的な顔料およびフィラーの働きに加え、触媒的な働きをすることもできるこれらの難溶性化合物も包含する。このため、顔料として導入されるための主バインダーおよび架橋剤間の架橋反応に触媒作用を及ぼす難溶性ビスマス化合物のための電着塗装を製造することが特に好ましい。難溶性ビスマス化合物の典型的な代表例は、例えば、次硝酸ビスマスおよび次サリチル酸ビスマスがである。顔料および/またはフィラー含有製剤を用いて得ることができ、難溶性ビスマス化合物を含む水性製剤に、継続的な可溶ビスマスを製造するため、錯体形成剤、例えば、EDTA、ビシン等を添加することが可能である。
顔料およびフィラー間の厳格な区別は、本発明に必要ではない。実用的には、区別するために屈折率がよく用いられる。顔料は一般に、1.7を超える屈折率を有すると言われているが、フィラーはより低い屈折率を有する。
一次分散体中で顔料およびフィラーのより好適な分散性を達成するために、共溶媒として、湿潤剤および/または分散剤、特にモノアルコールまたはグリコールを一次分散体に添加してもよい。
<架橋剤(V)>
より特に有利に使用できる一次分散体およびコーティング剤は、モノマー(A)および少なくとも1つの乳化剤(E)または(EQ)が、少なくとも1つの疎水性の架橋剤、すなわち、実質的に水に不溶な架橋剤(cross−linking agent)(本明細書において架橋剤(cross−linker)とも称される)の存在下で(共)重合される場合に生じる。顔料および/またはフィラー含有製剤のさらなる発展において、架橋剤は、その後に一次分散体または顔料および/またはフィラー含有製剤と混合してもよい。
好ましくは、実質的に水不溶性架橋剤は、上記に記述した反応性官能基(a)または(b)を含有し、それは、得られる(コ)ポリマーおよび/または乳化剤(E)および/または(EQ)に存在する相補的な反応性官能基(a)または(b)と架橋反応を起こす。得られる一次分散体は、特に好適な分布で架橋剤を含有し、架橋反応が特に好適に進行する。このため、架橋剤が従来技術の方法により製造された対応する分散体よりも、少ない架橋剤を使用することができる。
特に適当な疎水性架橋剤、すなわち、実質的に水不溶性の架橋剤の例は、ブロック化ポリイソシアネート、トリス(アルコキシカルボニルアミノ)トリアジン、またはエーテル化アミノプラスト樹脂であり;ブロック化ポリイソシアネートがより特に適切である。
<ブロック化ポリイソシアネート>
ブロック化された適当な有機ポリイソシアネートの例は、特に、脂肪族、脂環族、芳香脂肪族、および/または芳香族結合化イソシアネート基を有するいわゆる、ラッカーポリイソシアネートである。1分子につき、平均2〜5、特に好ましくは2.5〜5のイソシアネート基を有するポリイソシアネートを使用することが好ましい。
ブロック化された特に適当なポリイソシアネートの例は、イソシアヌレート、ビウレット、アロファネート、イミノオキサジアジンジオン、ウレタン、ウレア、および/またはウレトジオン基を有するポリイソシアネートである。
ウレタン基を有するポリイソシアネートは、例えばイソシアネート基の一部と、ポリオール、例えばトリメチロールプロパンおよびグリセロール等との反応により得られる。例えばトリメチロールプロパンを3当量のジイソシアネートと反応させる場合、その結果は、実質的にトリイソシアネートである。
ブロック化するポリイソシアネートを製造するために、脂肪族または脂環族ジイソシアネート、特に、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−2,4’−ジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート、ジフェニルメタン−2,4’−ジイソシアネート、ジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネート、トルエン−2,4−ジイソシアネート、およびトルエン−2,6−ジイソシアネート;例えば商品名DDI 1410でヘンケル社により市販され、特許文献WO97/49745およびWO97/49747に記載されているようなダイマー脂肪酸由来のジイソシアネート、特に、2−ヘプチル−3,4−ビス(9−イソシアナトノニル)−1−ペンチル−シクロヘキサン;または1,2−、1,4−または1,3−ビス(3−イソシアナトメチル)シクロヘキサン、1,2−、1,4−または1,3−ビス(2−イソシアナトエス−1−イル)シクロヘキサン、1,3−ビス(3−イソシアナトプロプ−1−イル)シクロヘキサン、または1,2−、1,4−または1,3−ビス(4−イソシアナトブト−1−イル)シクロヘキサン、1,8−ジイソシアナト−4−イソシアナトメチル−オクタン、1,7−ジイソシアナト−4−イソシアナトメチルヘプタン、または1−イソシアナト−2−(3−イソシアナトプロピル)シクロヘキサン、またはそれらの混合物を使用することが好ましい。
ジイソシアネートは、ブロック化ジイソシアネートを製造するために使用してもよい。しかしながら、好ましくは、それらは単独で使用されず、むしろ平均して2つより多くのイソシアネート基を有するポリイソシアネートとの混合物で使用される。
より特に好ましくは、ジフェニルメタン−2,4’−ジイソシアネート、ジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネート、トルエン−2,4−ジイソシアネート、および/またはトルエン−2,6−ジイソシアネートに基づくウレトジオン基および/またはイソシアヌレート基および/またはアロファネート基を有するポリイソシアネート、並びに上記ジイソシアネートの付加体と、ポリオール、特にトリオール、例えばトリメチロールプロパンおよびグリセロール等との混合物である。
ブロック化ジイソシアネートまたはポリイソシアネートを製造するための適当なブロッキング剤の例は、米国特許文献US−A−4,444,954に開示されているブロッキング剤、例えば、
b1)フェノール類、例えば、フェノール、クレゾール、キシレノール、ニトロフェノール、クロロフェノール、エチルフェノール、t−ブチルフェノール、ヒドロキシ安息香酸、ヒドロキシ安息香酸エステル、または2,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシトルエン;
b2)ラクタム類、例えば、ε−カプロラクタム、δ−バレロラクタム、γ−ブチロラクタム、またはβ−プロピオラクタム;
b3)活性メチレン化合物、例えば、ジエチルマロナート、ジメチルマロナート、エチルアセトアセテート、メチルアセトアセテート、またはアセチルアセトン;
b4)アルコール類、例えば、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、イソブタノール、t−ブタノール、n−アミルアルコール、t−アミルアルコール、ラウリルアルコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ブチルジグリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、メトキシメタノール、グリコール酸、グリコール酸エステル、乳酸、乳酸エステル、メチロールウレア、メチロールメラミン、ジアセトンアルコール、エチレンクロロヒドリン、エチレンブロモヒドリン、1,3−ジクロロ−2−プロパノール、1,4−シクロヘキシルジメタノール、またはアセトシアンヒドリン;
b5)メルカプタン類、例えば、ブチルメルカプタン、ヘキシルメルカプタン、t−ブチルメルカプタン、t−ドデシルメルカプタン、2−メルカプト−ベンゾチアゾール、チオフェノール、メチルチオフェノール、またはエチルチオフェノール;
b6)酸アミド類、例えば、アセトアニリド、アセトアニシジンアミド、アクリルアミド、メタクリルアミド、酢酸アミド、ステアリン酸アミド、またはベンズアミド;
b7)イミド類、例えば、スクシンイミド、フタルイミド、またはマレイミド;
b8)アミン類、例えば、ジフェニルアミン、フェニルナフチルアミン、キシリジン、N−フェニルキシリジン、カルバゾール、アニリン、ナフチルアミン、ブチルアミン、ジブチルアミン、またはブチルフェニルアミン;
b9)イミダゾール類、例えば、イミダゾールまたは2−エチルイミダゾール;
b10)ウレア類、例えば、ウレア、チオウレア、エチレンウレア、エチレンチオウレア、または1,3−ジフェニルウレア;
b11)カルバメート類、例えば、N−フェニルカルバミン酸フェニルエステルまたは2−オキサゾリドン;
b12)イミン類、例えばエチレンイミン;
b13)オキシム類、例えばホルムアルドキシム、アセトアルドキシム、アセトキシム、メチルエチルケトキシム、ジイソブチルケトキシム、ジアセチルモノキシム、ベンゾフェノンオキシム、またはクロロヘキサノンオキシム;
b14)亜硫酸塩類、例えば亜硫酸水素ナトリウムまたは亜硫酸水素カリウム;
b15)ヒドロキサム酸エステル類、例えばベンジルメタクリロヒドロキシアメート(BMH)またはアリルメタクリロヒドロキシアメート;
b16)置換ピラゾール類、特にジメチルピラゾールまたはトリアゾール;および
b17)上述のブロッキング剤の混合物等
である。
<アミノプラスト樹脂>
適当な完全エーテル化アミノプラスト樹脂の例は、メラミン樹脂、グアナミン樹脂、またはウレア樹脂である。また、適当なものは、メチロールおよび/またはメトキシメチル基が、カルバメート基またはアロファナート基により、部分的に脱官能基化された慣用および公知のアミノプラスト樹脂である。この種類の架橋剤は、特許文献US4710542A1およびEP0245700B1並びにB. Singhら、Advanced Organic Coatings Science and Technology Series、1991年、13巻、193−207頁の「Carbamylmethylated Melamines, Novel Crosslinkers for the Coatings Industry」の項目に記載されている。
<トリス(アルコキシカルボニルアミノ)トリアジン>
適当なトリス(アルコキシカルボニルアミノ)トリアジンは、例えば、特許文献US4,939,213A1、US5,084,541A1、またはEP0624577A1に記載されている。特に、トリス(メトキシ−、トリス(ブトキシ−および/またはトリス(2−エチルヘキソキシカルボニルアミノ)トリアジンを使用してよい。
上述の架橋剤のうち、ブロック化ポリイソシアネートは、特別な利点を与えるため、本発明でより特に好ましく使用される。
架橋剤に相補的な反応性官能基(a)または(b)を含有するモノマー(A)の比は、幅広く変化し得る。本発明によれば、(A)の相補的な反応性官能基(a)または(b)と架橋剤の相補的な反応性官能基(a)または(b)とのモル比は5:1〜1:5、好ましくは4:1〜1:4、特に好ましくは3:1〜1:3、特に2:1〜1:2である。モル比が約または正確に1:1である場合が特に有利である。
<一次分散体の他の成分>
本発明により使用される一次分散体の他の成分は、一次分散体の製造方法を制御するおよび行うために使用されるもの、例えば、フリーラジカルエマルジョン重合の開始剤、またはポリマーの分子量を制御し得る化合物等、例えば、メルカプタン、特にドデシルメルカプタン、並びに後者の適用領域に関する一次分散体の特徴的な性質を最適化するものに分けることができる。
<フリーラジカルエマルジョン重合の開始剤>
本発明により使用されるモノマー(A)および任意に重合性乳化剤(E)または(EQ)は通常、少なくとも1つの水溶性および/または油溶性フリーラジカル形成開始剤の存在下で、互いにコポリマー中で反応される。利用可能な開始剤の例は、ジアルキルペルオキシド、例えばジ−tert−ブチルペルオキシドまたはジクミルペルオキシド;ヒドロペルオキシド、例えばクメンヒドロペルオキシドまたはtert−ブチルヒドロペルオキシド;パーエステル、例えばtert−ブチルパーベンゾエート、tert−ブチルパービバレート、tert−ブチルパー−3,5,5−トリメチルヘキサノエートまたはtert−ブチルパー−2−エチルヘキサノエート;ペルオキソジカーボネート、例えばビス(4−tert−ブチルシクロヘキシル)ペルオキシジカーボネート;カリウム、ナトリウムまたはアンモニウムペルオキソジスルフェート;アゾ開始剤、例えばアゾジニトリル、例えばアゾビスイソブチロニトリル;開始剤、例えばベンゾピナコールシリルエーテル;または非酸化開始剤と過酸化水素との組み合わせである。
独国特許出願DE19628142A1(3頁、49行目〜4頁、6行目)に記載されている。これらの開始剤の組み合わせを使用することも可能である。
好ましくは、反応混合物中の開始剤の比率は、それぞれ、モノマー(A)と開始剤の総量に対して、0.1〜1.5重量%、特に好ましくは0.2〜1.0重量%、より特に好ましくは0.3〜0.7重量%である。
<分子量の調整剤>
分子量の調整剤として、好ましくは水不溶性分子量調整剤を使用することができる。メルカプタン、例えば、tert−ドデシルメルカプタン等が特に適当である。
<一次分散体の特性を決定する他の成分>
使用し得る一次分散体の他の成分の例は、水不溶性低分子、オリゴマーまたはポリマー物質である。適当な疎水性化合物の例は、オリゴマーおよび/またはポリマー重合生成物、重縮合生成物、および/または重付加生成物である。特に、顔料および/またはフィラー含有製剤の続く使用に適応するポリマー、特にコーティング剤型の使用が可能である。例えば、コーティング剤、特に重合前または重合中に導入されるために、電着塗装に通常使用されるようなエポキシアミン付加体を組み込むことが可能である。第四級窒素原子を含有するそれらのエポキシアミン付加体が特に好ましく;これらは、エポキシアミン樹脂のエポキシ基と(EQ)の製造に適する一般式
Figure 0006415594
のアンモニウム塩との反応により得ることができる。部分R、R、Rおよび
Figure 0006415594
の定義は、式(EQ)についての定義に対応する。エポキシアミン付加体に加えまたは代わりに、一次分散体の粒子とは異なるアクリレート樹脂を使用することも可能である。アクリレート樹脂のうち、第4級窒素原子を有するものが好ましい。
本発明による方法の文脈に使用されるミニエマルジョンの製造は、方法論的な特徴はなく、むしろ高剪断場における分散または乳化の慣用および公知の方法により行われる。適当な方法の例は、DE19628142A1(5頁、1行目〜30行目)、DE19628143A1(7頁、30行目〜58行目)またはEP0401565A1(27〜51行目)に記載されている。
従って、好ましくは、第1に、1以上のモノマー(A)と、少なくとも1つの乳化剤(E)および/または(EQ)、任意に一つの分子量調整剤、および任意に少なくとも1つの架橋剤(A)、並びに、任意に上記、例えばエポキシアミン樹脂、共溶媒等に記載されているような他の成分との混合物により製造される。混合物は、任意に、酸、好ましくはカルボン酸、例えばギ酸または乳酸で少なくとも部分的に中和され、粗エマルジョンが形成されるまで勢いよく撹拌される。
次に、高剪断力の導入により、任意に圧力下、可能な限り均質であり、まだ重合されていないミニエマルジョンをホモジナイザー、好ましくは高圧ホモジナイザーにより生じさせる。
次に重合は適当な反応器で行われる。(共)重合工程のために考えられる反応器は、例えば、特許文献DE1071241B1またはEP0498583A1、またはK. Kataoka in Chemical Engineering Science、50巻、9版、1995年、1409−1416頁の項に記載されているような、慣用および公知の撹拌容器、撹拌容器のカスケード、管式リアクター、ループリアクター、またはテ−ラーリアクターである。好ましくは、フリーラジカル共重合は、撹拌容器またはテーラーリアクターで行われ、該テーラーリアクターは、反応媒体の動粘度が顕著に変化する、特に共重合が原因で増加するとしても、全体のリアクターの長さを超えるテーラーフローの条件を満たすように設計される。
共重合は、水性媒体中で行われる。ここで、詳細な上記に記載される乳化剤、任意の架橋剤、任意の疎水性化合物、および任意の保護コロイドの範囲を超えて、水性媒体は、(共)重合に悪影響を与えないまたは阻害さえもしない条件で、慣用および公知のラッカー添加剤および/または他の固体、液体、またはガス状の有機および/または無機低または高分子材料を含む。
本発明の枠組みにおいて、用語「少量」は、水性媒体の水性の特徴を喪失しない量を意味すると理解すべきである。
しかしながら、水性媒体は純水も含んでよい。
(共)重合は、上記室温(25℃)で有利に行われ、25℃〜95℃、より特に好ましくは30〜90℃の温度範囲を選択することが好ましい。好ましくは、重合は保護ガス雰囲気、特に窒素雰囲気下で行われる。
特に軽い揮発性モノマー(A)の使用により、圧力下、好ましくは1.5〜3000バール、特に好ましくは5〜1500バール、特に10〜1000バールで行うことも可能である。ここで、95℃よりも高い温度を特定の場合に使用することもできる。
重合は一般には、水溶性開始剤により活性化され、およびもたらされる。適用な開始剤の例は、ナトリウム、カリウム、およびアンモニウムパースルフェート、またはtert−ブチルヒドロペルオキシドである。tert−ブチルヒドロペルオキシドを使用することが特に好ましく、それは、例えば、鉄(II)イオンの触媒量により活性化することができる。これはヒドロキシドイオンおよびtert−ブトキシドラジカルを生じさせる。形成される鉄(III)は、還元剤により鉄(II)イオンにまた還元することができる。ナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレートは、適当な還元剤の例である。高水準の残余モノマーを有する場合、さらなる量の開始剤をさらに追加することにより、後重合を行うことを必要としてよい。
ここで、方法は回分式法で行うこともできる点で特に有利である。さらに、独国特許出願DE19628142A1(4頁、6〜36行目)に記載される方法を使用してもよい。
<顔料および/またはフィラー含有製剤の分散>
本発明の顔料および/またはフィラー含有製剤を製造するための方法の枠組みの中で、顔料および/またはフィラーは一次分散体と混合される。混合は、顔料および/またはフィラーの分散を伴い、顔料および/またはフィラー一次粒子の最も高い保護を有する分散体を得る目的がある。
従って、混合は一次分散体に顔料および/またはフィラーをよく均一に分散させるのに有用である。簡単な撹拌は、いわゆるコングロマリット(conglomerate)を破壊し、すなわち、顔料およびフィラー凝集物の凝集を緩める。凝集物(agglomerate)を粉砕すること、すなわち、空間的に密着している顔料および/またはフィラー凝集体には、より高い剪断力を必要とする場合が多い。表面張力に起因して共に強く密着する顔料一次粒子からなる凝集体は一般に、強い剪断力により次々に単に粉砕される。分散工程の目的は、できる限り最も高い比率の一次粒子、すなわち、個々の顔料粒子が製造される範囲で使用される顔料および/フィラーを分散することである。一次粒子、凝集体、凝集物、および凝集物のグラフの比較は、例えば、DIN 53206(シート1)を参照できる。ここで使用される用語「粉砕」は、一次粒子のさらなる粉砕というより、むしろコングロマリット、凝集物、および/または凝集体を分割することである。
できる限り最も穏やかな粉砕方法で、顔料および/またはフィラーを混合および分散するために、さらに高い剪断力を適用して多段階混合を行うのが通常である。
まず、特に簡単な撹拌により、導入される固体、特に顔料および/またはフィラーに一次分散体を混合するのが望ましい。有利な実施態様において、1以上の補助剤、特に湿潤剤および/または分散剤および/または有機溶媒は、撹拌前または撹拌中に一次分散体に添加してよい。分散を促進する多くの溶媒があり;これらは、特にモノアルコールおよびグリコールを含む。湿潤剤は、いくつかの湿潤性の低い有機顔料とともに、よく使用される。
好ましくは、本明細書では高速回転円板式攪拌機を含むいわゆる溶解機を用いる続く予備分散である。予備分散は通常、主な分散凝集体を確保するために高いスループットを達成することが有用である。しかしながら、易分散性顔料、例えば、二酸化チタン顔料を使用する予備分散は、全く含まれない。予備分散は、粗分散化系をいわゆるコロイド分散化系に変化させ、それは固体粒子を、その小サイズに起因して重量の影響で沈殿させないという特徴がある。予備分散は液体媒体を介して、固体粒子の表面の湿り、および最も小さな粒子中に、コングロマリット、凝集体、および凝集物の部分的な機械粉砕を含む。予備分散中の湿潤剤および/または分散体の好ましい使用はまた、再凝集に対する最も小さい粒子の安定化をもたらす。
予備混合のためだけでなく、より低い剪断速度で艶消し剤を導入するために、またはいくつかの場合にはより高い剪断速度の主な分散のために溶媒剤を使用することができる。
艶消し剤を導入するための通常のオペレーションデータは、5〜10分の分散時間および室温(25℃)〜35℃の温度で、10〜20m/s、例えば、16m/sの円周速度である。円周速度は、回転式撹拌機の回転式円周、および1時間あたりの回転数から計算される。予備混合の通常の円周速度は、約5m/sよりも高く、15〜25m/s、例えば、10〜20分の分散時間および35〜50℃の温度範囲で、21m/sである。溶解剤がまた主な分散体に使用される場合には、回転速度はまた、分散体よりも約5m/s高く、例えば、20〜30m/sの範囲、例えば、20〜40分の範囲の分散時間および50℃〜70℃の温度範囲で分散時間で、25m/s等である。上述の値は、一般的なガイドとして参照してよく;該範囲は、好ましくは500〜1000kgのバッチサイズに当てはまる。
異なる種類の溶解機は、詳細には、実験「Lehrbuch der Lacke und Beschichtungen」、8巻、2004年、47−50頁の相当する典型的なそのオペレーションデータとともに記載されている。
特に高質色顔料化ラッカーについて、溶解機の分散は、全ての場合において必ずしも十分でない。次いで主な分散は、例えば、いわゆるトリプルローラー、ベッドミル、またはアジテータミルで行われる。ベッドミルおよび特にアジテータミルは、それらの中でも特に適当である。上記3つの種類のミルは全て、実験「Lehrbuch der Lacke und Beschichtungen」、8巻、2004年、53ff頁における、それらのための相当する典型的なオペレーションデータとともに詳細に記載されている。
本発明の顔料および/またはフィラー含有製剤の分散の状態は、グラインドメーター値を計ることにより測定することができる。これは、グランド剤(ground material)の細かさの簡単な測定を含み、いわゆる大きい粒子の割合が測定される。測定および評価法は、実施例でより詳細説明され、DIN 53203に対応する。
<顔料および/またはフィラー含有製剤>
本発明の別の主題は、本発明の製造方法により得ることができる顔料および/またはフィラー含有製剤である。文献上では、顔料製剤、顔料ペースト、またはグランド材とも呼ばれる場合が多い。
溶解機に100gの顔料またはフィラーを分散させるには通常、顔料またはフィラーの性質に応じて、30〜1000gのバインダーを必要とする。例えば、二酸化チタンは、少量のバインダー、例えば、二酸化チタン100gに対して40〜60gのバインダーで極めてよく分散するが、特定のケイ酸、例えば、特定のエーロシル(Aerosil)等を分散させるには、エーロシル100gにつき900g以下のバインダーを必要とする。関連情報は、Roempp Lexikon Lacke und Druckfarben、1998年、 369頁、キーワード「Mahlgut」(「グランド材」)を利用できる。
<顔料および/またはフィラー含有製剤を含有する水性調製物>
本発明の顔料および/またはフィラー含有製剤は、特に、コーティング材料を製造するための水性調製物を製造するために使用される。従って、本発明のさらなる主題は、水性調製物、特に本発明の顔料および/またはフィラー含有製剤を含有するコーティング剤組成物である。
本発明の水性調製物は、好ましく着色されたコーティング剤組成物、より特に好ましくはカチオン性付着性電着塗料である。これらの目的用途のために、効果的な量の少なくとも1つの通常のラッカー添加剤を、その製造前、製造中、および/または製造後、本発明に使用される一次分散体に添加することができる。当業者は、通常の一般的知識に基づき、そのようなラッカー添加剤を特定することができるであろう。好ましくは、上記ラッカー添加剤が一次分散体の製造後に添加される。
適当な添加剤の例は、熱硬化性反応希釈剤、低沸点および/または高沸点有機溶媒、UV吸収剤、光安定化剤、ラジカル補足剤、熱不安定性ラジカル開始剤、架橋触媒、発散剤(venting means)、滑剤、重合開始剤、酸化防止剤、乳化剤、湿潤剤、結合剤、レベリング剤、塗膜形成剤、レオロジー制御剤、または防炎剤である。適当なラッカー添加剤の他の例は、Johan Bieleman, Wiley−VCH, Weinheim, New York、1998年のテキストブック「ラック添加剤」に記載されている。
本発明の水性調製物、特にコーティング材料は、化学線硬化(二重硬化)により硬化可能であるべきなので、それらは好ましくは化学線により硬化し得る添加剤を含有する。化学線は電磁放射、例えば、近赤外(NIR)可視光、UV光、またはX−線、または粒子線、例えば電子線を含んでよい。化学線で硬化可能な適当な添加剤の例は、独国特許DE19709467C1に記載されている。
方法論的には、本発明の水性調製物、特にコーティング剤の適用は特殊性が何らなく、あらゆる通常の塗布法、例えばスプレー、ブレード拡散(blade spreading)、ブラッシング、ポーリング、ティッピング、またはローリング、または、電着塗装、特にカチオン性電着塗装を用いて行うことができる。
使用し得る基材は、熱の使用および任意に化学線の使用により、そこに配置されるラッカーの硬化によって損傷を受けず;これらは、特に金属、プラスチック、木材、セラミック、石、繊維製品、繊維複合材、レザー、ガラス、ガラス繊維、ガラスおよびロックウール、鉱物および樹脂結合化ビルディング剤、例えば、ギプスおよびセメントパネルまたはルーフタイル、並びにこれらの材料の混合物である。従って、本発明のコーティング剤は自動車用塗装以外の用途にも適当である。容器コーティングおよび電気部品の含浸または塗装は、本明細書において、コイル塗装を含む家具の塗装および産業的な塗装に特に適する。産業的な塗装の文脈においては、個人または産業用途の実用的なあらゆるパーツ、例えば、ラジエーター、家庭内用途、金属から作製される小さいパーツ、例えばスクリューおよびナット、ハブキャップ、車輪、包装、または電気部品、例えばモーター巻線または変圧器巻線を塗装するのに適する。
導電性基板の場合には、本発明の水性調製物または本発明のコーティング剤組成物は、電着塗装、特に好ましくは陰極電着塗装を用いることにより塗布されてよい。
従って、本発明の別の主題は、本発明の顔料および/またはフィラー含有製剤を含んでなる電着塗料組成物(略して電着塗料とも呼ばれる)。そのような電着塗料組成物は、特に陰極電着塗装に適当である。このため、本発明の別の主題は、電着塗料組成物、特に陰極付着性電着塗料組成物における本発明の顔料および/またはフィラー含有製剤の使用である。
本発明の電着塗料は、好ましくは5〜50質量%、好ましくは5〜35質量%の固体含有量を有する。ここで、固体は30分間180℃で乾燥後に残存する電着塗料の成分であると理解される。
バインダーとして、本発明の電着塗料は、好ましくは本発明の顔料および/またはフィラー含有製剤に含有される少なくとも分散化ポリマー粒子、並びに一次分散体を製造するために使用される乳化剤(E)または(EQ)を含み、その状態はポリマー粒子中に含有しないまたは共重合されている。用語「バインダー」は、本明細書では、EN ISO 4618:2006年(ドイツ版)に従って、顔料および/またはフィラー含有製剤またはコーティング剤、例えば、本明細書に含まれるフィラーおよび顔料より少ないコーティング剤の不揮発性画分を意味する。
好ましくは、本発明の製剤を含有する顔料および/またはフィラー含有製剤に含まれる分散化ポリマー粒子は、上述の架橋剤に存在する相補的な反応性官能基により熱架橋反応を起こし得る反応性官能基を含有する。適当な反応性官能基の上述の例は、ヒドロキシ基、チオール基、および第1級および第2級アミノ基、特にヒドロキシ基である。
特に好ましくは、本発明で使用される一次分散体に含まれるポリマー粒子は、例えば、炭素−炭素二重結合またはモノマーa2)を有する乳化剤(E)または(EQ)の使用により、共重合されてよい少なくとも1種のカチオン性基および/または潜在的カチオン性基を含む。潜在的カチオン性基は、例えば、無機酸または好ましくは有機酸によるプロトン化によりアンモニウム基に変化可能な初期非電荷第1級、第2級、または第3級アミノ基である。陰極電着塗料は通常、酸の添加により通常調整される4.5〜6.5のpH値を有するので、電着塗料のpH値は一般に、潜在的カチオン性基をカチオン性基に変化させるには十分である。潜在的カチオン性基のための適当な酸の例は、有機および無機酸、例えば、硫酸、リン酸、ギ酸、酢酸、乳酸、プロピオン酸、α−メチロールプロピオン酸、ジメチロールプロピオン酸、γ−ヒドロキシプロピオン酸、グリコール酸、酒石酸、リンゴ酸、クエン酸、糖酸、サリチル酸、2,4−ジヒドロキシ安息香酸、またはスルホン酸、例えばアミドスルホン酸およびアルカンスルホン酸、例えばメタンスルホン酸、特にギ酸、酢酸、または乳酸である。塩酸の使用は好ましくなく、好ましい実施態様では除かれる。
中和剤および/または4級化剤により、カチオンに変化し得る潜在的カチオン性基の他の例は、第2級スルフィド基または第3級ホスフィン基である。特に、乳化剤(E)でそれらが起こるような第3級アミノ基が特に好ましい。
適当なカチオン性基の例は、第4級アンモニウム基、第3級スルホニウム基、または第4級ホスホニウム基、好ましくは第4級アンモニウム基または第3級スルホニウム基であるが、特に乳化剤(EQ)でそれらが起こるような第4級アンモニウム基である。
強制的に含有された一次分散体のポリマー粒子に加え、電着塗料のための典型的な他のバインダーが本発明の電着塗料に含有されてもよい。電着塗料のための他のバインダーは、文献EP0082291A1、EP0234395A1、EP0227975A1、EP0178531A1、EP0333327、EP0310971A1、EP0456270A1、US3,922,253A、EP0261385A1、EP0245786A1、EP0414199A1、EP0476514A1、EP0817684A1、EP0639660A1、EP0595186A1、DE4126476A1、WO98/33835、DE3300570A1、DE3738220A1、DE3518732A1、またはDE19618379A1に記載されている。これは、第1級、第2級、第3級、または第4級アミノ基またはアンモニウム基、および/または第4級スルホニウム基を含み、20〜250mgKOH/gのアミン数および300〜10000ダルトンの重量平均分子量を有する樹脂を含む。特に、アミノ(メタ)アクリレート樹脂、アミノエポキシ樹脂、アミノポリウレタン樹脂、アミノ基含有ポリブタジエン樹脂、または変性エポキシ樹脂/二酸化炭素/アミン反応生成物が使用される。より特に好ましいエポキシアミン樹脂は、WO−A−2004/007443に記載されているものであり、また本発明の実施例の項で使用されている樹脂である。
適当な架橋剤は、適当な相補的反応性官能基を含有する慣用および公知のあらゆる架橋剤である。好ましくは架橋剤は、上述の架橋剤から選択される。
本発明の水性調製物、特に電着塗料は、金属がカチオン、より特に好ましくはビスマス化合物の形態で存在する金属化合物を含有する。このため、そのような金属化合物、特にビスマス化合物は、本発明に含有される乳化剤(E)または(EQ)が、乳化剤(E)または(EQ)の一般式における窒素原子のβ位にヒドロキシ基、チオール基、または第1級または第2級アミノ基を有する場合により特に好ましくは含有される。β位に位置する上述の基は、塗膜の架橋密度に有利である。好ましくは、水性調製物、特にカチオン性付着性電着塗料は、水性調製物の総重量に対して、少なくとも30ppm、特に好ましくは少なくとも100ppm、より特に好ましくは少なくとも200ppm、特に少なくとも250ppmのビスマスを溶解された形態で含有する。溶解されたビスマスの含有量は、20000ppmを超えるべきでなく、特に好ましくは10000ppmを超えるべきではない。溶解されたビスマスに加えまたは代わりに、上述したビスマス顔料を使用し得ることを容易に理解すべきである。
さらに本発明の水性調製物、特に電着塗料は効果的な量で、上記一般的な用語で記載される添加剤の群から選択される少なくとも1つの慣用および公知の添加剤を含有する。
本発明の水性調製物、特に電着塗料は、上述の成分を混合することにより製造される。成分は均一化してよい。任意に、本発明の電着塗料は、慣用および公知の混合処理および装置、例えば撹拌容器、アジテーターベッドミル、押出機、ニーダー、ウルトラタラックス装置、直列溶解機、静的混合機、マイクロ混合機、ギアリム分散機、圧力緩和ノズル(pressure relaxation nozzle)、および/またはマイクロフルイダイザーを用いて製造してよい。
本発明の水性調製物、特に電着塗料は、特に、陰極浸漬コーティングに使用される。本発明の水性調製物、特に電着塗料は通常、導電性基材、例えば、導電性であるまたは導電性であるとされる基板、例えば、金属、または特に金属基板により導電性があるとされたプラスチック基板上で陰極付着されてよい。
このため、本発明は、そのような基板に本発明の水性調製物、特に電着塗料を陰極で付着する方法に関する。その方法は方法論的特徴がない。さらに、本発明の電着塗料は、導電性表面を有する基板の陰極浸漬塗装によりプライマー塗装を製造するために使用することができる。
金属基板として、一般的なあらゆる金属から作られたパーツ、自動車産業で汎用の金属パーツ、特に、車体およびそのパーツを用いることが可能である。従って、本発明の電着塗料は、車またはそのパーツの塗装に使用することもできる。より特に好ましい基板はアルミニウム基板である。基板は、変換層を適用することにより予め処理されてよく、例えば、基板はリン酸またはクロム酸で処理されてよい。本発明の好ましい実施態様において、基板はリン酸でもクロム酸でも処理されない。
水性組成物の陰極付着において、基板は水性組成物に浸漬され、陰極として接続される。好ましくは、水性組成物の付着は少なくとも2段階で行われ、1〜50Vの範囲での電圧が第1段階で適用され、第2段階では、電圧が第1段階の電圧よりも少なくとも10V大きい条件下、50〜400Vの電圧が第2段階で適用される。電圧は各段階で、好ましくは少なくとも10秒間、多くとも300秒まで維持される。アルミニウム基板は好ましくは基板として使用される。
塗膜の硬化前に、陰極の付着は他の処理段階、例えば、水および/または限外濾過液によりリンスまたは本発明の特に好ましい実施態様では、ゾルゲル組成物でいわゆるゾルゲルポストリンス(sol−gel post−rinsing)の後に行われてよい。
用語「ゾルゲル組成物」および「ゾルゲル」並びにゾルゲル組成物の製造およびゾルゲルは、例えば、D. Wangら、Progress in Organic Coatings 2009年、64頁、327−338頁またはS. Zhengら、J. Sol−Gel. Sei. Technol. 2010年、54頁、174−187頁から当業者に知られている。
本発明の意味において水性「ゾルゲル組成物」は、少なくとも1つの開始化合物が加水分解および凝縮により水と反応される製造のための水性組成物であると好ましくは理解され、該開始化合物は、少なくとも1つの金属原子および/または半金属原子、例えばMおよび/またはMおよび少なくとも2つの加水分解性基等、例えば2つの加水分解性基Xを有し、および該開始化合物は必要に応じて、さらに少なくとも1つの非加水分解性有機部位、例えば、R等を有する。少なくとも2つの加水分解性基は好ましくは、少なくとも1つの開始化合物に含有される少なくとも1つの金属原子および/または少なくとも1つの半金属原子に、それぞれ単結合により直接結合される。非加水分解性有機部分、例えばR等の存在に起因して、本発明に使用されるそのようなゾルゲル組成物は、「ゾルゲルハイブリッド組成物」と呼ばれてもよい。
好ましくは、任意のゾルゲル濯ぎ工程で本発明で使用し得る水性ゾルゲル組成物は、
少なくとも1つの化合物Si(X(R)、
ここでRは第1級アミノ基、第2級アミノ基、エポキシ基、およびエチレン性不飽和二重結合を有する基からなる群から選択される少なくとも1つの反応性官能基を含んでなる非加水分解性有機部分を表し;
特に、少なくとも1つの化合物Si(X(R)、ここでRは反応性官能基として少なくとも1つのエポキシ基を有する非加水分解性有機部分を表しおよびXは加水分解性基、例えばO−C1−6アルキル基等を表し、およびさらに
任意に少なくとも1つの他の化合物Si(X(R)、ここでRは第1級アミノ基および第2級アミノ基からなる群から選択される少なくとも1つの反応性官能基を有する非加水分解性有機部分を表しおよびXは加水分解性基、例えばO−C1−6アルキル基等を表す、
および任意に少なくとも1つの化合物Si(X、ここでXは加水分解性基、例えばO−C1−6アルキル基等を表す、および任意に少なくとも1つの化合物Si(X(R)、ここで、Rは反応性官能基、例えばC1−10アルキル部分を有さない非加水分解性有機部分を表し、およびXは加水分解性基、例えばO−C1−6アルキル基を表す、
および任意に少なくとも1つの化合物Zr(X、ここでXは加水分解性基、例えばO−C1−6アルキル基等を表す、
を水と反応させることにより得られる。
本発明の塗布されるコーティング材または電着塗料の硬化は、方法論的特徴を有さないが、例えば慣用および公知の熱的方法、例えば、対流式オーブンでの加熱後、または化学線にさらす二重硬化の場合に加え得るIR線での照射後に行う。ここで、405nm以下の照射窓、または電子ビーム源を開くために、任意に鉛でドープされた水銀高圧または低圧蒸気ランプ等の照射源を使用することが可能である。
本発明の主題でもある陰極電着塗料層で塗装された導電性基板は、1以上の他の塗料層、例えば、1以上のフィラー塗料層、1以上のベース塗料層、および/または1以上のクリアコーティング層で塗装することができる。そのような多重塗料構造は、特に自動車用塗装で知られている。しかしながら、他の分野では、本発明の電着塗料層を単に適用することで十分であり得る。
実施例によって、以下により詳細に本発明を記載するものとする。
実施態様
特定されない限り、部の記載は重量によると理解すべきである。
<試験方法>
(1)DIN EN3665による糸状腐食(「糸状試験」と称する)
糸状腐食の測定は、基板上の塗膜の耐腐食性を確かめるために使用される。この測定は、1008時間に渡り、本発明のコーティング組成物または比較コーティング組成物で塗装された導電性基板アルミニウム(ALU)について、DIN EN 3655に従ってなされる(日付:1997年8月1日)。ここで、各被覆体、塗膜の直線欠陥(linear breach)由来の直線または糸状腐食の形態で浸される。そして、平均のおよび最大の糸の長さ[mm]は、DIN EN 3665(方法3)に従って測定することができ、腐食に対する塗膜の耐性の尺度である。浸透[mm]はまた、PAPP WT 3102(ダイムラー)に従って測定される(日付:2006年12月21日)。
(2)DIN53203によるグラインドメーター値の測定
グラインドメーターブロックおよびスクレーバーを整合性のため、実際に点検する。グラインドブロックを平坦な滑り止め表面上に置き、試験直前にきれいに拭き取る。次いで、気泡がないものでなければならない試料を測定フルームの最も深い地点で適用し、フルームの溝の端に穏やかな圧力を加えながら、スクレーバーを使用して約1秒で取り除く。3秒以内に読み取らなければならない;次いでグラインドメーターブロックは、コーティング層を取り除く表面構造を注意深く分析できるように、光にかざす。次いで、層上の読み取った地点に指の爪で印を付け;個々の小片または傷は考慮しない。読み取り地点は、塗装層由来の粒子が共に集まり始まる地点である。測定されるプローブの粘度は、約「糸を引く粘度(stringy consistency)」を有するべきである。新たに分散されたグランド材は、測定前に、室温(25℃)まで冷却しなければならない。冷却試料があまりに粘性がある場合、グランド材に含有されるバインダーで希釈する。有利には、一部の非揺変性バインダーおよび一部の溶媒を用いて、揺変性材料を測定前に撹拌する。気泡がグランド材に存在する場合、100μmシーブ超で濾過する。「25erグラインドメーター」は10〜20μmの粒径で使用されるが、「50erグラインドメーター」は、15〜40μmで使用され、および「100erグラインドメーター」は25〜100μmの粒径で使用される。
<乳化剤E1の製造>
スターラー、還流コンデンサー、温度センサー、窒素注入口、および滴下漏斗を備えた反応容器中で、1417.2部のcardolite NC 513(EEW 532g/eq)を撹拌しながら70℃に加熱する。次いで、282.9部のジエタノールアミンを15分にわたり滴下する。その後、全てのNH当量が反応するまで撹拌し、1.57mmol/gのエポキシアミン値(エポキシ基およびアミノ基の合計量の大きさの反射)が得られる。混合物を30℃に冷却したらすぐに、300部の80%乳酸をゆっくり滴下し、室温で30分間撹拌する。
<乳化剤E2の製造>
(a)ジエチレントリアミンおよびε−カプロラクトン由来の付加体の製造
スターラー、還流コンデンサー、温度センサーおよび窒素注入口を備えた反応容器中で、456.0部のε−カプロラクトンを、206部のジエチレントリアミンとともに調製する。4時間後、別の50.0部のε−カプロラクトンを添加し、温度が110℃に上昇する前に2時間撹拌する。その後、少なくともさらに3時間かかるが、全ての第1級アミン基が反応するまで撹拌し、2.80mmol/gのMEQ塩基値が得られる。
(b)乳化剤E2の製造
全てのNH当量が反応するまで、スターラー、還流コンデンサー、温度センサーおよび窒素注入口を備えた反応容器中で、532.0部のCardolite NC 513(EEW 532g/eq)を、ジエチレンアミンおよびε−カプロラクトンの上記で製造された付加体とともに撹拌しながら80℃に加熱し、少なくとも2時間かかるが、1.12mmol/gのエポキシアミン値に達する。次いで、93.4部の90%乳酸を添加し、80℃で30分間撹拌する。
<乳化剤EQ1の製造>
まず、乳酸ジメチルエタノールアンモニウムを製造する。これは、スターラーおよび還流コンデンサーを備えた反応容器中で、511.90部のジメチルエタノールアミン、711.9部の80%乳酸、644.2部のブチルグリコール、および74.8部の脱塩水を、24時間撹拌することによりなされる。
スターラー、還流コンデンサー、温度センサー、窒素注入口、および滴下漏斗を備えた反応容器中で、3057.2部のCardolite NC 513(EEW 532g/eq)を撹拌しながら60℃に加熱し、次いで1942.8部の上記乳酸ジメチルエタノールアミンを30分にわたりゆっくり滴下する。次いで、0.116mmol/gのMEQ酸値(=ミリグラム酸値)に達するまで、反応混合物を撹拌する。
<錬磨樹脂R1の製造>
<モノマー混合物の製造>
8.0部のイソボルニルメタクリレート、43.0部のメチルメタクリレート、37.0部のブチルアクリレート、5.1部のヒドロキシエチルメタクリレート、44.2部のスチレン、ビスフェノールAに基づく112.0部のジグリシジルエーテル(EEW 475g/eq)(Epikote1001、Momentive Speciality Chemicals Inc.により市販される製品)、エチルアセテート中でジエチレングリコールモノブチルエーテル(80%)とブロック化された2.4−トルエンジイソシアネート−トリメチロールプロパン付加体に基づく93.1部のポリイソシアネート、0.8部のtert−ドデシルメルカプタン、24.0部のn−ブタノール、および16.0部のp−トルエンスルホンアミド(Ketjenflex 9s、Axcentiveにより市販される製品)を、溶解するまで容器中で撹拌する。次いで、358.5部の、脱塩水中の乳化剤E1の11%分散体を、激しい撹拌下、1576.8部の脱塩水とともにゆっくり添加する。得られた粗エマルジョンを少なくともさらに5分間撹拌する。
<ミニエマルジョンの製造>
高い剪断力を適用するために粗エマルジョンを装置に移し、次いで高圧ホモジナイザー(H230ZおよびH210Zの均一チャンバーを備えたMicrofluidics製のモデル110Y)を用いて、600バールの圧力で2度均一にする。
<ミニエマルジョンのインサイチュ重合>
スターラー、還流コンデンサー、温度センサー、窒素注入口、および計量装置を備えた反応容器で、ミニエマルジョンを撹拌下、75℃に加熱する。75℃で、0.2部の1%鉄(II)スルフェート溶液を添加し、30.7部の脱塩水中で1.0部のナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレートジヒドラート溶液を、26.9部の脱塩水中で1.4部の70%tert−ブチルヒドロペルオキシド溶液とともに1時間30分かけて均等に滴下する。75度でさらに1時間撹拌し、その後、インサイチュで、重合化ミニエマルジョンを室温に冷却し濾過する(80μmカットオフのナイロンフィルターバッグ)。
粒径(Z−平均):157nm
PDI:0.07
固体(105度で60分間乾燥):33.8%
<錬磨樹脂R2の製造>
<モノマー混合物の製造>
8.0部のイソボルニルメタクリレート、43.0部のメチルメタクリレート、37.0部のブチルアクリレート、5.1部のヒドロキシエチルメタクリレート、44.2部のスチレン、112.0部のビスフェノールAジグリシジルエーテル(EEW 186g/eq)(Araldit GY 2600、BASF SEにより市販されている製品)、17.44部のSuper Iso Stable(3当量のフェノールでブロック化されたTDI−トリメチロールプロパン付加体、Super Urecoat Industriesにより市販されている製品)、0.8部のtert−ドデシルメルカプタン、および39.9部の乳化剤E1を、溶解するまで容器中で撹拌する。次いで、25.4部のジエチルアミノエチルメタクリレート、6.3部のギ酸、および550.6部の脱塩水を激しい撹拌下でゆっくり添加する。得られた粗エマルジョンを少なくともさらに5分間撹拌する。
<ミニエマルジョンの製造>
高い剪断力を適用するために粗エマルジョンを装置に移し、次いで高圧ホモジナイザー(H230ZおよびH210Zの均一チャンバーを備えたMicrofluidics製のモデル110Y)を用いて、600バールの圧力で2度均一にする。
<ミニエマルジョンのインサイチュ重合>
スターラー、還流コンデンサー、温度センサー、窒素注入口、および計量装置を備えた反応容器で、ミニエマルジョンを撹拌下、75℃に加熱する。75℃で、0.2部の1%鉄(II)スルフェート溶液を添加し、30.7部の脱塩水中で1.0部のナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレートジヒドラート溶液を、26.9部の脱塩水中で1.4部の70%tert−ブチルヒドロペルオキシド溶液とともに1時間30分かけて均等に滴下する。75度でさらに1時間撹拌し、その後インサイチュで、重合化ミニエマルジョンを室温に冷却し濾過する(80μmカットオフのナイロンフィルターバッグ)。
粒径(Z−平均):274nm
PDI:0.24
固体(180度で30分間乾燥):31.1%
<顔料親和性のポリエチレンオキシド基を備えた錬磨樹脂R3の製造>
<エポキシアミンモノ付加体EA1の製造>
スターラー、還流コンデンサー、温度センサー、および窒素注入口を備えた反応容器中で、ビスフェノールAに基づく62.6部のジグリシジルエーテル(EEW 475g/eq)(Epikote 1001、Momentive Speciality Chemicals Inc.により市販されている製品)を、44.2部のスチレンとともに撹拌下、60℃に加熱する。次いで、温度が70℃を超えないように6.5部のジエタノールアミンを滴下する。全てのNH当量が反応するまで撹拌し、1.14mmol/gのEPA値が得られる。
<モノマー混合物の製造>
8.0部のイソボルニルメタクリレート、43.0部のメチルメタクリレート、37.0部のブチルアクリレート、5.1部のヒドロキシエチルメタクリレート、14.0部のポリエチレングリコールメチルエーテルメタクリレート(数平均分子量〜300g/mol)、49.0部のビスフェノールAジグリシジルエーテル(EEW 186g/eq)(Araldit GY 2600、BASF SEにより市販されている製品)、17.44部のSuper Iso Stable(3当量のフェノールでブロック化されたTDI−トリメチロールプロパン付加体、Super Urecoat Industriesにより市販されている製品)、0.8部のtert−ドデシルメルカプタン、および51.5部の乳化剤EA1を室温でEA1に添加し、溶解するまで撹拌する。次いで、7.0部の80%乳酸を添加し、室温で5分間撹拌する。550.6部の脱塩水を激しい撹拌下でゆっくり添加する。次いで、得られた粗エマルジョンを少なくともさらに5分間撹拌する。
<ミニエマルジョンの製造>
高い剪断力を適用するために粗エマルジョンを装置に移し、次いで高圧ホモジナイザー(H230ZおよびH210Zの均一チャンバーを備えたMicrofluidics製のモデル110Y)を用いて、600バールの圧力で2度均一にする。
<ミニエマルジョンのインサイチュ重合>
スターラー、還流コンデンサー、温度センサー、窒素注入口、および計量装置を備えた反応容器で、ミニエマルジョンを撹拌下、75℃に加熱する。75℃で、0.2部の1%鉄(II)スルフェート溶液を添加し、30.7部の脱塩水中で1.0部のナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレートジヒドラート溶液を、26.9部の脱塩水中で1.4部の70%tert−ブチルヒドロペルオキシド溶液とともに1時間30分かけて均等に滴下する。75度でさらに1時間撹拌し、その後、インサイチュで、重合化ミニエマルジョンを室温に冷却し濾過する(80μmカットオフのナイロンフィルターバッグ)。
粒径(Z−平均):115nm
PDI(粒度分布指数):0.16
固体(180度で30分間乾燥):34.0
<第4級アンモニウム基を備えた錬磨樹脂R4の製造>
<エポキシアミンモノ付加体EA2の製造>
スターラー、還流コンデンサー、温度センサー、および窒素注入口を備えた反応容器中で、ビスフェノールAに基づく137.0部のジグリシジルエーテル(EEW 475g/eq)(Epikote 1001、Momentive Speciality Chemicals Inc.により市販される製品)を、95.7部のスチレンとともに撹拌下、60度に加熱する。次いで、温度が70度を超えないように41.5部の乳酸ジ(メチル)エタノールアンモニウム(参照:乳化剤EQ1の製造)を滴下する。全てのNH当量が反応するまで撹拌し、0.04mmol/gのMEQ酸値(ミリグラム酸値)が得られる。
<モノマー混合物の製造>
17.3部のイソボルニルメタクリレート、93.0部のメチルメタクリレート、80.2部のブチルアクリレート、11.1部のヒドロキシエチルメタクリレート、81.6部のビスフェノールAジグリシジルエーテル(EEQ 186g/eq)(Araldit GY 2600、BASF SEにより市販されている製品)、1.8部のtert−ドデシルメルカプタン、および119.0部の乳化剤EQ1を、室温でEA2に添加し、溶解するまで撹拌する。次いで1191.4部の脱塩水を激しい撹拌下でゆっくり添加する。得られた粗エマルジョンを少なくともさらに5分間撹拌する。
<ミニエマルジョンの製造>
高い剪断力を適用するために粗エマルジョンを装置に移し、次いで高圧ホモジナイザー(H230ZおよびH210Zの均一チャンバーを備えたMicrofluidics製のモデル110Y)を用いて、600バールの圧力で2度均一にする。
<ミニエマルジョンのインサイチュ重合>
スターラー、還流コンデンサー、温度センサー、窒素注入口、および計量装置を備えた反応容器で、ミニエマルジョンを撹拌下、75℃に加熱する。75℃で、0.4部の1%鉄(II)スルフェート溶液を添加し、66.5部の脱塩水中で2.2部のナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレートジヒドラート溶液を、58.2部の脱塩水中で3.1部の70%tert−ブチルヒドロペルオキシド溶液とともに1時間30分かけて均等に滴下する。75度でさらに1時間撹拌し、その後、インサイチュで、重合化ミニエマルジョンを室温に冷却し濾過する(80μmカットオフのナイロンフィルターバッグ)。
粒径(Z−平均):59nm
PDI(粒度分布指数):0.12
固体(180度で30分間乾燥):30.4
<乳化剤E2で安定化された錬磨樹脂R5の製造>
<モノマー混合物の製造>
22.9のイソボルニルメタクリレート、123.0部のメチルメタクリレート、106.0部のブチルアクリレート、14.7部のヒドロキシエチルメタクリレート、126.7部のスチレン、320.8部のAraldit GY 2600(EEW 186g/eq)、50.0部のSuper Iso Stable(3当量のフェノールでブロック化されたTDI−トリメチロールプロパン付加体、Super Urecoat Industriesにより市販されている製品)、2.4部のtert−ドデシルメルカプタン、および159.5部の乳化剤E2を、溶解するまで適当な容器中で撹拌する。次いで1576.8部の脱塩水を激しい撹拌下でゆっくり添加する。次いで、得られた粗エマルジョンを少なくともさらに5分間撹拌する。
<ミニエマルジョンの製造>
高い剪断力を適用するために粗エマルジョンを装置に移し、次いで高圧ホモジナイザー(H230ZおよびH210Zの均一チャンバーを備えたMicrofluidics製のモデル110Y)を用いて、600バールの圧力で2度均一にする。
<ミニエマルジョンのインサイチュ重合>
スターラー、還流コンデンサー、温度センサー、窒素注入口、および計量装置を備えた反応容器で、ミニエマルジョンを撹拌下、75℃に加熱する。75℃で、0.6部の1%鉄(II)スルフェート溶液を添加し、88.0部の脱塩水中で3.0部のナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレートジヒドラート溶液を、77.0部の脱塩水中で4.1部の70%tert−ブチルヒドロペルオキシド溶液とともに1時間30分かけて均等に滴下する。75度でさらに1時間撹拌し、その後、インサイチュで、重合化ミニエマルジョンを室温に冷却し濾過する(80μmカットオフのナイロンフィルターバッグ)。
粒径(Z−平均):82nm
PDI:0.07
固体(180度で30分間乾燥):31.5%
<錬磨樹脂R1を有する不溶性ビスマス含有顔料ペーストP1の製造>
冷却ジャケットを備えたステンレススチール溶解容器中で、溶解機の容器サイズに適合する溶解機ディスク(Firma VME − Getzmann GmbH, model Dispermat(商標登録)FM10−SIP)を用いて、51.1部の錬磨樹脂R1を、0.1部のフェノキシプロパノールおよび0.8部の湿潤および分散剤(Disperbyk 1 10、Byk Chemie GmbHにより市販されている製品)とともに予備混合する。次いで、6.1部のビスマスサブニトラート、1.5部のDeuteron MK−F6(熱硬化性マットプラスチック、Deuteron GmbHにより市販されている製品)、0.5部のCarbon Black Monarch 120(ブラック顔料;Cabot Corpにより市販されている製品)、0.2部のLanco PEW 1555(硬い、親水性低分子ポリエチレンワックス;Lubrizol Advanced Materials Inc.により市販されている製品)、10.7部のaluminum silicate ASP 200(少なくとも98%のカオリン画分;BASF SEにより市販されている製品)、および30.95部のtitanium dioxide R 900−28(ルチル型の二酸化チタン;E. I. du Pont de Nemours and Companyにより市販されている製品)を、撹拌下で継続的に添加する。その後すぐに、約800Upmで10分間混合物を予め溶解し、次に二酸化ジルコニウム(Silibeads type ZY、直径1.2〜1.4nm)からなり、および2500Upmでパール/錬磨材料の比が1/1(w/w)の錬磨パールと一緒に、容器サイズに適合するテフロンディスクを用いて、グラインドメーターで測定された12μm未満の細かさになるまで錬磨する。
<錬磨樹脂R2〜R5を用いたビスマス非含有顔料ペーストP2〜P5の製造>
顔料ペーストP1の製造工程後、ビスマススサブニトラートの添加を除いて、表1に説明される組成物により顔料ペーストP2〜P5を製造する(全てのデータは重量部で示される)。
Figure 0006415594
<本発明ではないビスマス非含有顔料ペーストVP1の製造>
冷却ジャケットを備えたステンレススチール溶解容器中で、溶解機の容器サイズに適合する溶解機ディスク(Firma VME - Getzmann GmbH, model Dispermat(商標登録)FM10-SIP)を用いて、アミン基と反応する、エポキシプレポリマー(CathoGuard(登録商標)500錬磨樹脂、BASF Coatings GmbH社により市販されている製品)に基づく38.9部の従来の錬磨樹脂を、7.5部の脱塩水、0.1部のフェノキシプロパノール、および0.8部の湿潤および分散剤(Disperbyk 1 10、Byk Chemie GmbHにより市販されている製品)とともに予め混合する。次いで、1.5部のDeuteron MK-F6(Deuteron GmBHにより市販されている製品)、0.5部のCarbon Black Monarch 120(Cabot Corpにより市販されている製品)、0.2部のLanco PEW 1555(Lubrizol Advanced Materials Inc.により市販されている製品)、10.7部のaluminum silicate ASP 200(BASF SEにより市販されている製品)、および30.95部のtitanium dioxide R 900-28(E. I. du Pont de Nemours and Companyにより市販されている製品)を撹拌しながら継続的に添加する。その後すぐに、約800Upmで10分間混合物を予め溶解し、次に二酸化ジルコニウム(Silibeads type ZY、直径1.2〜1.4nm)からなり、および2500Upmでパール/錬磨材料の比が1/1(w/w)の錬磨パールと一緒に、容器サイズに適合するテフロンディスクを用いて、グラインドメーターで測定された12μm未満の細かさになるまで錬磨する。
<ビスマス複合体を含まない腐食保護特性を変化させるためのカチオン性電着塗装バスB1の製造>
2155.0部の40%カチオン性電着塗料分散体(CathoGuard(登録商標)520、BASF Coatings GmbHにより市販される製品)を、2449.0部の脱塩水を用いて混合する。次いで、370.0部の顔料ペーストP1および24部のポリビニルアルコールEH240(BASF Coatings GmbHにより市販されている製品)を撹拌下で添加する。試験前に、完成浴を少なくとも24時間撹拌する。
<ビスマス複合体を含む腐食保護特性を変化させるためのカチオン性電着塗料バスB2〜B5の製造>
2130.0部の40%カチオン性電着塗料分散体(CathoGuard(登録商標)520、BASF Coatings GmbHにより市販されている製品)を2476.0部の脱塩水を用いて混合する。次いで、327.0部の顔料ペーストP2を、67.0部の水性ビスマスL(+)ラクテート溶液とともに撹拌しながら添加する。試験前に、完成浴を少なくとも24時間撹拌する。
表2で説明される組成物を用いて、さらなる試験バスを上記手順に従い製造する:
Figure 0006415594
設計Gardobond AA 6014を使用するサイズ100×200mmのChemetall製の油試験シートを、まず60℃に暖めた分解浴中で3分間洗浄した。このため、30.0gのRidoline 1565および3.0gのRidoline 1561(いずれもHenkel AG & Co. KGaA製の製品)を撹拌しながら、1リットルの水道水に添加した。pH値を11.0に調整した。分解後、シートをそれぞれ水道水で1分間濯ぎ、次いで脱塩水で濯いだ。
その後すぐに、シートを各試験浴中に吊し、陰極として接続した。30×70mmに計ったステンレススチール陽極を対極としてバス中に配置した。第1段階において、5ボルトの電圧を1分間、直接適用した。次いで、30秒以内に、バスに応じて、200〜300ボルトに電圧を上げた。この電圧を2分間保った。次いで、試験シートをバスから取り出し、付着して凝固していないラッカーを脱塩水で濯いだ。
ブランドHeraeusの市販される塗料乾燥オーブン中で、180度で30分間、シートを架橋した。
選択された電圧プログラムは、架橋後の試験シートの乾燥フィルム層の厚みが約20μmである。これは、商品名Minitest 720、Electrophysik製の装置を用いて、非破壊的に測定された。
<腐食保護結果>
Figure 0006415594
Figure 0006415594
本発明の全ての塗膜B1〜B5に関して、各比較例と比べ、糸状腐食が著しく低減されていることがわかる。

Claims (24)

  1. 顔料および/またはフィラー含有製剤を製造するための方法であって、顔料およびフィラーの群から選択される1以上の固体と、
    (1)i.5〜500nmのZ−平均粒径を有し、および
    ii.少なくとも1つのオレフィン不飽和モノマー(A)のエマルジョン重合より得られ、該エマルジョン重合は、下記式:
    Figure 0006415594

    Figure 0006415594
    (式中:
    は、少なくとも1つの芳香族基および少なくとも1つの脂肪族基を含み、15〜40の炭素原子を有し、ヒドロキシ基、チオール基、および第1級または第2級アミノ基から選択される少なくとも1つの官能基を含み、および少なくとも1つの炭素−炭素多重結合を含んでなる部分であり、部分R は、構造Gr ali1 −G arom −Gr ali2 −を有し、G arom は芳香族基を表し、Gr ali1 は、O、SおよびNからなる群から選択されるヘテロ原子を含んでよい第1脂肪族基を表し、Gr ali2 は、O、SおよびNからなる群から選択されるヘテロ原子を含んでよい第2脂肪族基を表し、部分R は、脂肪族基Gr ali1 に少なくとも1つの炭素−炭素多重結合を有し、部分R は、脂肪族基Gr ali2 にヒドロキシ基、チオール基、および第1級または第2級アミノ基から選択される少なくとも1つの官能基を有し
    、RおよびRは互いに独立して、同一または異なる、1〜14の炭素原子、並びにヒドロキシ基、チオール基、および第1級または第2級アミノ基から選択される官能基を有する脂肪族部分であり;および
    Figure 0006415594
    は有機酸または無機酸HXの酸アニオンを表す)
    で表される1以上の乳化剤(E)および/または(EQ)の存在下で行う、
    分散化ポリマー粒子
    を含んでなるカチオン安定化水性一次分散体とを混合し、および
    任意に顔料および/または固体を機械的に粉砕する、方法。
  2. 部分Rは、脂肪族基Grali2において、請求項1に記載の乳化剤(E)および/または(EQ)の一般式における窒素原子のβ位に、ヒドロキシ基、チオール基、および第1級または第2級アミノ基から選択される少なくとも1つの官能基を有する、請求項に記載の方法。
  3. Grali1は直鎖、非置換、およびヘテロ原子非含有であり、1〜3の二重結合を有し、
    aromはフェニレン基またはナフチレン基であり;および
    Grali2は直鎖であり、乳化剤(E)および/または(EQ)の一般式における窒素原子のβ位にヒドロキシ基を有し、およびさらにエーテル基の形態でヘテロ原子としてOを含有する、請求項1又は2に記載の方法。
  4. 部分R、R、RおよびRの少なくとも2つは、ヒドロキシ基、チオール基、および第1級または第2級アミノ基から選択される官能基を有する、請求項1〜のいずれかに記載の方法。
  5. ヒドロキシ基、チオール基、並びに第1級および第2級アミノ基に加え、部分R、Rおよび/またはRは、エーテル基、エステル基、およびアミド基から選択される少なくとも1つの他の官能基を有する、請求項1〜のいずれかに記載の方法。
  6. Figure 0006415594
    は非ヒドロキシ官能性カルボン酸およびモノヒドロキシ官能性カルボン酸の群から選択される酸HXの酸アニオンである、請求項1〜のいずれかに記載の方法。
  7. 異なる乳化剤(E)および/または(EQ)の混合物を使用し、50モル%より多くの部分Rが炭素−炭素多重結合を含有する、請求項1〜のいずれかに記載の方法。
  8. オレフィン不飽和モノマー(A)は、
    a1)酸基非含有(メタ)アクリル酸エステル;
    a2)1分子につき、少なくとも1つのヒドロキシ基、1つの第1級/第2級/第3級/第4級アミノ基、1つのアルキルキシメチルアミノ基、またはイミノ基を有し;酸基を含有せず;および乳化剤(E)および(EQ)とは異なるモノマー;
    a3)1分子につき、対応する酸アニオン基に変化させ得る少なくとも1つの酸基を有するモノマー;
    a4)分子中に5〜18の炭素原子を有するα−分岐モノカルボン酸のビニルエステル;
    a5)アクリル酸および/またはメタクリル酸と、1分子につき5〜18の炭素原子を有するα−分岐モノカルボン酸のグリシジルエステルとの反応生成物;
    a6)環式または非環式オレフィン;
    a7)(メタ)アクリルアミド;
    a8)エポキシ基含有モノマー;
    a9)ビニル芳香族炭化水素;
    a10)アクリロニトリルまたはメタクリロニトリル;
    a11)ビニルハライド、ビニリデンジハライド、N−ビニルアミド、ビニルエーテル、およびモノマーa4)とは異なるビニルエステルの群から選択されるビニル化合物;
    a12)アリル化合物;
    a13)1000〜40,000の数平均分子量Mnおよび1分子につき平均0.5〜2.5のエチレン性不飽和二重結合を有するポリシロキサンマクロモノマー;および
    a14)アクリルオキシシラン含有ビニルモノマー
    からなる群から選択される、請求項1〜のいずれかに記載の方法。
  9. オレフィン不飽和モノマー(A)は、前記モノマーa)、a2)、およびa9)、並びにそれらの混合物の群から選択される、請求項に記載の方法。
  10. アルキル基またはシクロアルキル基に、20以下の炭素原子を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステルまたは(メタ)アクリル酸シクロアルキルエステルの群から選択されるモノマーa1)、
    少なくとも1つのヒドロキシ基/1つの第1級、第2級、第3級、または第4級アミノ基;および
    モノマーa9)としてスチレンを有するモノマ−からなる群から選択されるモノマーa2)を含んでなるオレフィン不飽和モノマー(A)の混合物を使用する、請求項またはに記載の方法。
  11. カチオン性安定化一次水性分散体を製造するために、
    (1)オレフィン不飽和モノマー(A)並びに乳化剤(E)および/または(EQ)を、任意に架橋剤および/またはさらなるバインダーとともに水性媒体に供し、
    (2)次いで、剪断力の効力によりミニエマルジョンに変化させ、および
    (3)エマルジョン重合を行う、請求項1〜10のいずれかに記載の方法。
  12. ブロック化ポリイソシアネート、トリス(アルコキシカルボニルアミノ)トリアジン、および完全エーテル化アミノプラスト樹脂からなる群から1以上の架橋剤を、架橋剤として使用する、請求項11に記載の方法。
  13. さらなるバインダーとしてエポキシアミン付加体を使用する、請求項11または12に記載の方法。
  14. 25℃〜95℃の温度および/または1.5〜3000バールの圧力で重合を行う、請求項1113のいずれかに記載の方法。
  15. エマルジョン重合は、ナトリウム、カリウム、およびアンモニウムパースルフェートまたはtert−ブチルヒドロペルオキシドからなる群から選択される水溶性開始剤により開始される、請求項1114のいずれかに記載の方法。
  16. 陰極電着塗装金属基板に対する、請求項1〜15のいずれかに記載の方法により得られる、顔料および/またはフィラー含有製剤を含んでなる、水性調製物の使用。
  17. 水性調製物は、陰極付着性バインダーを含んでなる、請求項16に記載の使用。
  18. 水性調製物は、電着塗料組成物を含む、請求項16または17に記載の使用。
  19. 水性調製物は、調製物全体に対して、溶解形態で少なくとも30ppmのビスマスを含有する、請求項16〜18のいずれかに記載の使用。
  20. 金属基板はアルミニウム基板である、請求項16〜19のいずれかに記載の使用。
  21. 請求項1620のいずれかに記載の水性調製物を電着塗料として使用する、導電性基板を陰極電着塗装する方法。
  22. 電着塗料を2段階で付着させる方法であって、第2段階の電圧は、第1段階に適用される電圧よりも少なくとも10V大きく、2段階の各電圧を少なくとも10秒の適切な範囲に維持する条件下、第1段階では10〜50Vの範囲の電圧を適用し、第2段階では50〜400Vの範囲の電圧を適用する、請求項21に記載の方法。
  23. 導電性基板はアルミニウム基板を含む、請求項21または22に記載の方法。
  24. 導電性基板は、車体またはそのパーツを含む、請求項21〜23のいずれかに記載の方法。
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