JP7204731B2 - 低温硬化1kベースコート及びその1kベースコートを有する基材をコーティングする方法 - Google Patents
低温硬化1kベースコート及びその1kベースコートを有する基材をコーティングする方法 Download PDFInfo
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Description
本発明によればこれらの及び他の目的が提供され、その第一の実施形態は、1Kベースコート組成物であって、メラミンホルムアルデヒド架橋剤、架橋剤と反応性の基を有する樹脂、及び水を含み、そのベースコート組成物の成分は、その1Kベースコート組成物中に複数の酸性基が存在するように少なくとも1個の酸性基を含み、その複数の酸性基は、第二級アミン及びその第二級アミンのホルムアルデヒド縮合物からなる群から選択される少なくとも1種の有機アミン成分で少なくとも部分的に中和され、その組成物のpHは7.5~9.0であり、その有機アミンのそのホルムアルデヒド縮合物のpKaは少なくとも8.0である、1Kベースコート組成物を含む。
本開示の記載内で、引用した参照、特許、出願、出版物、及び執筆者、共同執筆者、又は譲受人組織の一員に帰属する記事はすべて、参照により本明細書に組み込まれる。数値の制限又は範囲が記述されている場合、エンドポイントが含まれる。また、数値の制限又は範囲内のすべての値と部分範囲は、明示的に記載されているかのように明確に含まれる。本明細書で使用する場合、単語「a」及び「an」などは「1つ又は複数」の意味を有する。「からなる群から選択される」、「から選択される」などの語句は、特定の材料の混合物を含む。「含有する」などの用語は、特に明記しない限り、「少なくとも含む」という意味の非限定的用語である。本発明による「貯蔵安定性」という用語は、粘度の実質的増加及び固体の沈殿なしで組成物を6ヶ月間周囲温度で貯蔵できることを説明する。さらに、貯蔵中のpH変化は1pH単位以下である。他のすべての用語は、当業者によって理解される従来の意味によって解釈される。
以下の構造:
以下の構造:
メチロール基、メトキシメチル基、及び/又はブトキシメチル基の組み合わせで置換されたメラミン:
RNH2+CH2=O→RNHCH2OH
R’R”NH+CH2=O→R’R”NCH2OH
によるメチロールアミン付加物を形成する。
R’R”NCH2OH。
R’R”NCH2OH+酸-H→[酸]-[R’R”NHCH2OH]+
RNHCH2OH+CH2O→RN(CH2OH)2
メラミンホルムアルデヒド架橋剤、架橋剤と反応性の基を有する樹脂、及び水を含み、そのベースコート組成物の成分は、その1Kベースコート組成物中に複数の酸性基が存在するように少なくとも1個の酸性基を含み、その複数の酸性基は、第二級アミン及びその第二級アミンのホルムアルデヒド縮合物からなる群から選択される少なくとも1種の有機アミン成分で少なくとも部分的に中和され、その組成物のpHは7.5~9.0であり、その第二級アミンのそのホルムアルデヒド縮合物のpKaは少なくとも8.0である、1Kベースコート組成物。
のものである、実施形態13から24のいずれか一項に記載の基材をコーティングする方法。
i)1Kベースコート組成物の水性ベース層であって、メラミンホルムアルデヒド架橋剤、架橋剤と反応性の基を有する樹脂、及び水、を含み、
そのベースコート組成物の成分は、その1Kベースコート組成物中に複数の酸性基が存在するように少なくとも1個の酸性基を含み、その複数の酸性基は、第二級アミン及びその第二級アミンのホルムアルデヒド縮合物からなる群から選択される少なくとも1種の有機アミン成分で少なくとも部分的に中和され、その組成物のpHは7.5~9.0であり、その第二級アミンのそのホルムアルデヒド縮合物のpKaは少なくとも8.0である、水性ベース層及び
ii)そのベース層を覆う溶媒型クリアコート組成物であって、ポリイソシアネート、ヒドロキシ官能性樹脂、及び溶媒、を含み、水性ベースコート層が、1Kベースコートの第二級アミンと溶媒型クリアコートのポリイソシアネートとの尿素反応生成物を含み、溶媒型クリアコート層が、1Kベースコートの第二級アミンと溶媒型クリアコートのポリイソシアネートとの尿素反応生成物を含み、又は水性ベースコート層と溶媒型クリアコート層の両方が、1Kベースコートの第二級アミンと溶媒型クリアコートのポリイソシアネートとの尿素反応生成物を含む、溶媒型クリアコート組成物、
を含む、基材上のウェットオンウェット多層コーティング。
のものである、実施形態31から37のいずれか一項に記載のウェットオンウェット多層コーティング。
i)メラミンホルムアルデヒド架橋剤と、酸性基及びメラミンホルムアルデヒド架橋剤に対して反応性の基を有する樹脂との反応生成物を含むベースコート、及び
ii)ヒドロキシ官能性樹脂とポリイソシアネート架橋剤との反応生成物を含むクリアコート、を含み、
そのベースコート層は、1Kベースコートの第二級アミンとクリアコートのポリイソシアネートとの尿素反応生成物を含み、
そのクリアコート層は、1Kベースコートの有機アミンとクリアコートのポリイソシアネートとの尿素反応生成物を含み、又は
そのベースコート層とクリアコート層との両方が、1Kベースコートの第二級アミンとクリアコートのポリイソシアネートとの尿素反応生成物を含む、
架橋された多層コーティング。
pH測定
サンプルのpHは、2つの電極間の電位差を識別する電位差計を使用して決定した。一方の電極は参照(Ag/AgCl)からなり、他方は単一プローブに含有される水素イオンに敏感なガラス電極である。使用した電位差計及びプローブは、Oaktan(部品番号35613-22)から供給された。まず、既知のpHの標準溶液を使用して、電位差計を較正した。これらの標準液はpH7及びpH10であり、Oaktanから供給された。較正後、電位差計を脱イオン水で洗浄して乾燥させ、次に電位差計のおよそ4分の3の深さまで攪拌しながらサンプルに入れた。電位差計の測定値が安定したら、測定値を10の位まで記録した。較正標準及びあらゆるサンプルの両方を、測定前に25℃の温度にした。
GPCによりポリマー分子量を決定するため、完全に溶解したポリマーサンプルの分子を、多孔性カラム固定相で分画した。0.1mol/lの酢酸のテトラヒドロフラン(THF)溶液を溶離液として使用した。固定相は、Waters Styragel HR5、HR4、HR3、及びHR2カラムの組み合わせであった。5ミリグラムのサンプルを1.5mLの溶離液溶媒に加え、0.5μmフィルターでろ過した。ろ過後、100μlのポリマーサンプル溶液を、1.0ml/分の流速でカラムに注入した。溶離溶媒で形成されるポリマーコイルのサイズに応じて分離をが行った。小分子はカラム材料の細孔に拡散する頻度が高いため、大分子よりも遅延する。よって大きな分子は小さな分子よりも早く溶出される。ポリマーサンプルの分子量分布、平均Mn及びMw、及び多分散性Mw/Mnは、種々の分子量の一連の非分岐ポリスチレン標準を含むEasyValid検証キット(Polymer Standards Service社から入手可能)で生成された検量線を使用するクロマトグラフィーソフトウェアを利用して計算した。
従来の水分散性ポリ(メタ)アクリレートポリオール樹脂と架橋剤としてヘキサメトキシメチルメラミン(HMMM)を含有する水性1Kコーティング組成物を水中で、2-アミノ-2-メチル-1-プロパノール(AMP)、N,N-ジメチルエタノールアミン(DMEOA)及びジエチルアミン(DEA)のそれぞれとカルボキシル酸性基の塩化(中和)で調製した。組成物の配合を表Iに示し、%値は全ベースコート組成物の質量%を示す。組成物の作製において、3.3%のポリエステル樹脂をまずブチルグリコール、Hydrolan(登録商標)2156及びアミンと混合し、次に他の成分の混合物に添加した。
(1)米国特許6,001,915の実施例Bのように調製した樹脂
(2)ジメチルエタノールアミンを除いたこと以外は、US6,001,915の実施例Aのように調製した樹脂
(3)US6,001,915の実施例Dのように調製した樹脂
Laponite(登録商標)RD及びHydrolan(登録商標)2156はAltana社から入手可能
Pluracol(登録商標)P1010、Tinuvin(登録商標)1130、Rheovis(登録商標)PU1250及びRheovis(登録商標)AS1130はBASF社から入手可能
Resimene(登録商標)HM2608はIneos社から入手可能
AMP - 2-アミノ-2-メチル-1-プロパノール(第一級アミン、pKa=9.8、2モルのホルムアルデヒドを含むメチロール付加物のpKa=5.68)
DEA - ジエチルアミン(第二級アミン、pKa=10.8、ジエチルアミンとホルムアルデヒド1モルのメチロール付加物のpKa=8.9)
(5)Allnex resins社からのポリエステル樹脂中64%の尿素結晶の分散体固体
Baysilone(登録商標)OL-17及びBaysilone(登録商標)OL-44はOMG Corp社から入手可能
Tinuvin(登録商標)292、Tinuvin(登録商標)1130及びIrganox(登録商標)1010はBASF Corp社から入手可能
Flowlen(登録商標)AC300はKyoisha社から入手可能
Desmodur(登録商標)N-75はCovestro社から入手可能
実施例1~6に示す通り、アミン中和を用いて、実施例Iのベースコートにより、銀金属水性ベースコートを調製した:
一成分溶媒型クリアコートは、次のように実施例1及び2により調製した。
**Flownon SH-290は共栄社化学株式会社から入手可能なポリアミドワックスである。
***ブロックされた脂肪族ポリイソシアネート樹脂:NVM=60%、NCO当量質量=400
****Tinuvin384-Bは、BASF Corporation社から入手可能なUV吸収材である。
*****Tinuvin 123は、BASF Corporation社から入手可能なヒンダードアミン光安定剤である。
xByk-325は、BYK Chemie社から入手可能なシリコン流動添加材である。
xxLindron 22は、Lindau Chemicals,Inc社から入手可能なポリアクリレート流れ添加剤である。
xxxFascat 4200は、PMC Organometallix社から入手可能なスズ触媒(ジブチルスズジアセテート)である。
xxxxSolvesso 100は、ExxonMobil Chemical社から入手可能な芳香族溶媒の混合物である。
**接着は、ASTM D3359方法B(クロスハッチ法)でランク付けし、コーティングからのクロスハッチ単位について、2Bは15~35%の剥離、3Bは5~15%の剥離、及び5Bは剥離なしとして評価した。
Claims (15)
- コーティングされた基材の製造方法であって、
前記基材の表面を、1K水性コーティング組成物でコーティングしてベースコートを得る工程、
前記ベースコートを少なくとも部分的に乾燥させる工程、
前記少なくとも部分的に乾燥させたベースコートに溶媒型イソシアネートクリアコート組成物を塗布して、ベースコート層及びクリアコート層のウェットオンウェットコーティングを得る工程、
周囲温度~110℃の温度で二重コーティングを乾燥及び硬化させる工程、を含み、
前記1K水性コーティング組成物が、
メラミンホルムアルデヒド架橋剤、
前記架橋剤と反応性の基を有する樹脂、及び
水、を含み、
前記1K水性コーティング組成物の成分は、当該1K水性コーティング組成物中に複数の酸性基が存在するように少なくとも1個の酸性基を含み、
前記複数の酸性基は、第二級アミン及び前記第二級アミンのホルムアルデヒド縮合物からなる群から選択される少なくとも1種の有機アミン成分で少なくとも部分的に中和され、
前記組成物のpHは7.5~9.0であり、
前記第二級アミンの前記ホルムアルデヒド縮合物のpKaは少なくとも8.0であり、
前記溶媒型イソシアネートクリアコート組成物がポリイソシアネート架橋剤を含む、方法。 - 前記溶媒型イソシアネートクリアコート組成物が、ブロックされていないポリイソシアネート架橋剤を含む2成分(2K)組成物である、請求項1に記載のコーティングされた基材の製造方法。
- 前記溶媒型イソシアネートクリアコート組成物が、ブロックされたポリイソシアネート架橋剤を含む1成分(1K)組成物である、請求項1に記載のコーティングされた基材の製造方法。
- 前記1Kベースコートを濡れた又は部分的に乾燥した水性プライマーのコーティングに塗布する工程をさらに含む、請求項1から3のいずれか一項に記載のコーティングされた基材の製造方法。
- 前記第二級アミンが、炭素が7個以下のジアルキルアミン又はシクロアルキルアミンを含む、請求項1から4のいずれか一項に記載のコーティングされた基材の製造方法。
- 前記メラミンホルムアルデヒド架橋剤と反応性の基を有する前記樹脂が、ポリ(メタ)アクリレートポリオール、ポリエステルポリオール、ポリウレタンポリオール又はそれらのハイブリッド混合物からなる群から選択されるポリオールポリマーを含む、請求項1から5のいずれか一項に記載のコーティングされた基材の製造方法。
- 前記複数の酸性基が、カルボン酸基、ホスホン酸基、有機エステル酸ホスフェート基及びスルホン酸基のうちの少なくとも1種を含む、請求項1から6のいずれか一項に記載のコーティングされた基材の製造方法。
- 前記少なくとも1種の酸性基を含む成分が、水分散性ポリオールポリマー、乳化樹脂、アニオン性界面活性剤及び酸性触媒からなる群から選択される少なくとも1種である、請求項1から7のいずれか一項に記載のコーティングされた基材の製造方法。
- 前記第二級アミンのpH8での分配係数(logP)は2.0~-1.0である、請求項1から8のいずれか一項に記載のコーティングされた基材の製造方法。
- i)1Kベースコート組成物の水性ベースコート層であって、
メラミンホルムアルデヒド架橋剤、
前記架橋剤と反応性の基を有する樹脂、及び
水、を含み、
前記1Kベースコート組成物の成分は、前記1Kベースコート組成物中に複数の酸性基が存在するように少なくとも1個の酸性基を含み、
前記複数の酸性基は、第二級アミン及び前記第二級アミンのホルムアルデヒド縮合物からなる群から選択される少なくとも1種の有機アミン成分で少なくとも部分的に中和され、
前記1Kベースコート組成物のpHは7.5~9.0であり、及び
前記第二級アミンの前記ホルムアルデヒド縮合物のpKaは少なくとも8.0である、水性ベースコート層、及び
ii)前記水性ベースコート層を覆う、溶媒型クリアコート組成物の溶媒型クリアコート層であって、
ポリイソシアネート、
ヒドロキシ官能性樹脂、及び
溶媒、を含み、
前記水性ベースコート層が、前記1Kベースコート組成物の前記第二級アミンと前記溶媒型クリアコート組成物の前記ポリイソシアネートとの尿素反応生成物を含み、
前記溶媒型クリアコート層が、前記1Kベースコート組成物の前記第二級アミンと前記溶媒型クリアコート組成物の前記ポリイソシアネートとの尿素反応生成物を含み、又は
前記水性ベースコート層と前記溶媒型クリアコート層の両方が、前記1Kベースコート組成物の前記第二級アミンと前記溶媒型クリアコート組成物の前記ポリイソシアネートとの尿素反応生成物を含む、溶媒型クリアコート組成物、
を含む、基材上のウェットオンウェット多層コーティング。 - 前記1Kベースコート組成物の前記第二級アミンのpH8での分配係数(logP)が2.0~-1.0である、請求項10に記載のウェットオンウェット多層コーティング。
- 前記1Kベースコート組成物の前記複数の酸性基が、カルボン酸基、ホスホン酸基、有機エステルホスフェート酸基及びスルホン酸基の少なくとも1種を含む、請求項10又は11に記載のウェットオンウェット多層コーティング。
- 前記1Kベースコート組成物の前記第二級アミンが、炭素が7個以下のシクロアルキルアミン又はジアルキルアミンを含む、請求項10から12のいずれか一項に記載のウェットオンウェット多層コーティング。
- 前記水性ベースコート層の下にある前記基材上に濡れた又は部分的に乾燥した水性プライマーコーティングをさらに含む、請求項10から13のいずれか一項に記載のウェットオンウェット多層コーティング。
- 請求項10から14のいずれか一項に記載の多層コーティングを硬化及び乾燥させることにより得られる、架橋された多層コーティングであって、
i)前記メラミンホルムアルデヒド架橋剤と、酸性基及び前記メラミンホルムアルデヒド架橋剤に対して反応性の基を有する前記樹脂との反応生成物を含むベースコート、及び
ii)前記ヒドロキシ官能性樹脂と前記ポリイソシアネート架橋剤との反応生成物を含むクリアコート、を含み、
前記水性ベースコート層は、前記1Kベースコート組成物の前記第二級アミンと前記クリアコートの前記ポリイソシアネートとの尿素反応生成物を含み、
前記クリアコート層は、前記1Kベースコート組成物の前記有機アミンと前記クリアコートの前記ポリイソシアネートとの尿素反応生成物を含み、又は
前記水性ベースコート層とクリアコート層との両方が、前記1Kベースコート組成物の前記第二級アミンと前記クリアコートの前記ポリイソシアネートとの尿素反応生成物を含む、
架橋された多層コーティング。
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