JP7281560B2 - ハロゲン非含有の非膨張性難燃性コーティング組成物 - Google Patents

Description

本発明は、客室のコーティングの分野で有用な難燃性コーティング組成物に関する。

難燃性コーティングは、様々な手段、例えば燃焼温度を上昇させること、燃焼速度を低下させること、火炎の伝播を低減すること、及び煙の発生を低減することによって火災を制御するために開発されてきた。民間航空機産業では、航空機の内装部品は、典型的には、外皮の間に挟まれたコア構造パネルを含むサンドイッチ構造体である。このような内装部品、例えば床、側壁、パネルカバー、窓の周囲、仕切り、隔壁、天井及び収納棚は、火災に耐えなくてはならず、燃焼中に放出する煙及び／又は他の有毒ガスは最小限の量でなくてはならない。

米国の耐火規格は、連邦航空局によって制定されたものである。航空機の内装部品に関して、規則ＦＡＲ２５．８５３は、米国で運航している多くの航空機で用いられる材料に対する可燃性要件を含む。特に、ＦＡＲ２５．８５３は、材料の残炎時間（flame time）が１５秒を超えないこと、燃焼長さが６インチを超えないこと、そして滴下物残炎時間（drip flame）が３秒を超えないことを要求している。

ＦＡＲの発熱速度を満たし、装飾部品のための審美性を有する、ハロゲン非含有難燃剤を含有する効果的で環境に優しい難燃性コーティングの開発は、困難であった。

膨張系は、難燃性コーティングに広く用いられている。十分に高い温度にさらされると、これらのコーティングは著しく膨張し、断熱炭素質層（炭化物）を形成する。従来の膨張性コーティングでは、耐火性コーティングの膨張性の部分は、３つの異なる成分、すなわちリン酸触媒、炭素質炭化剤及び発泡剤を含む。

しかしながら、膨張系は、膜厚が大きい場合（典型的には＞２００ミクロン）にのみ効果的である。また、膨張系は、主に非装飾用途、例えばコーティングの光沢、感触及び外観が重要ではない構造物保護、例えば鋼及びアルミニウム構造体に用いられる。さらに、膨張性コーティングは、かなりの量の煙を発生させた。航空機の内部客室用途のためのコーティング厚みは、重量の制約のために典型的には５０～１００ミクロンの範囲であるため、この厚みによって膨張性コーティングの使用は大きく制限される。

膜厚２００ミクロン未満、好ましくは１００ミクロン未満で塗布された場合であっても、ＦＡＲ２５．８５３の要件に適合するコーティング組成物を提供することが望まれる。コーティング組成物が非膨張性でハロゲン非含有であることがさらに望まれる。このようなコーティング組成物を水系組成物として配合することができることも望まれる。好ましくは、コーティング組成物は架橋剤を必要としない（特に、イソシアネートを含まない）。コーティングは、このような比較的薄い層状に塗布されたときに良好な機械的特性、耐汚染性及び審美性を有することがさらに望まれる。また、コーティング組成物が長期貯蔵安定性を有することが望まれる。

上述の要望に対処するために、本発明は、第１の態様において、ハロゲン非含有の非膨張性難燃性コーティング組成物であって、
（ａ）（メタ）アクリレートポリマーであって、ガラス転移温度Ｔ_ｇが、本明細書にさらに記載するとおり５℃／分でＭＤＳＣで測定した場合に少なくとも４５℃である、（メタ）アクリレートポリマーと、
（ｂ）ポリカーボネートポリオールをベースとするポリウレタンと、
（ｃ）ポリリン酸アンモニウムと
を含む、組成物を提供する。

別の態様において、本発明は、本発明によるコーティング組成物を、場合によりプライマー処理した基材に塗布する工程と、続いて該コーティング組成物を硬化させる工程とを含む、基材をコーティングする方法を提供する。

さらなる態様では、本発明はまた、本発明の方法に従ってコーティングされた基材を提供する。

本発明によるコーティング組成物は、ハロゲン非含有の非膨張性難燃性組成物である。

「ハロゲン非含有」とは、組成物が、ハロゲン含有化合物、すなわちフッ素、塩素、臭素、ヨウ素を含有する化合物を含まないことを意味する。このような化合物の例は、塩素化パラフィン、クロレンド酸、デカブロモジフェニルエーテル（デカＢＤＥ）、デカブロモジフェニルエタン、高分子臭素化化合物、例えば臭素化ポリスチレン、臭素化カーボネートオリゴマー（ＢＣＯ）、臭素化エポキシオリゴマー（ＢＥＯ）、テトラブロモフタル酸無水物、テトラブロモビスフェノールＡ（ＴＢＢＰＡ）及びヘキサブロモシクロドデカン（ＨＢＣＤ）である。

コーティング組成物は、アンチモン化合物、例えば三酸化アンチモン、五酸化アンチモン及びアンチモン酸ナトリウムも含まないことが好ましい。したがって、本発明によるコーティング組成物は、いかなる有毒な火災排出物も生成しない。

コーティング組成物はさらに、非膨張性コーティング組成物である。膨張性コーティングは、熱又は火炎にさらされると、基材の表面上に厚くて絶縁性の高い発泡体を形成する。これは、炭化剤（例えば多価アルコール、例えば（ジ）ペンタエリスリトール）及び発泡剤（例えばメラミン又は尿素）の使用によって成し遂げられる。したがって、本コーティング組成物は、炭化剤及び発泡剤を含有しない。

本発明によるコーティング組成物は、好ましくは水系であり、このことは、水が溶媒相の主成分であり、この溶媒相中にバインダー樹脂が溶解又は分散していることを意味する。「溶媒」は、ここでは水と有機溶媒の両方を含むものとして用いられる。「主成分」とは、該成分が他のどの溶媒よりも多量に存在することを意味する。好ましくは、水は、全溶媒の少なくとも３０重量％、より好ましくは少なくとも５０重量％、さらに好ましくは少なくとも６０重量％、最も好ましくは少なくとも７０重量％を構成する。

しかしながら、コーティング組成物は、所望であれば溶媒系として配合することもでき、このことは、溶媒相の主成分が有機溶媒又は有機溶媒混合物であることを意味する。

コーティング組成物は、バインダー樹脂と、難燃剤と、場合により以下に記載する他の成分とを含む。

バインダー樹脂
バインダー樹脂として、本コーティング組成物は、少なくとも１種の（メタ）アクリレートポリマーと少なくとも１種のポリウレタンとのブレンドを含有する。

（メタ）アクリレートポリマー
（メタ）アクリレートポリマーは、ホモポリマーであってよく、又は好ましくはコポリマーである。コポリマーは、（メタ）アクリレートモノマーを含むモノマー混合物から調製することができる。場合により、（メタ）アクリレートモノマー以外のものを用いてもよい。本明細書を通して、「（メタ）アクリレートモノマー」が用いられる場合、これは、メタクリレート又はアクリレート官能基を有するモノマーを意味する。（メタ）アクリレートポリマーは、好ましくは水性エマルジョンの形態で提供される。

（メタ）アクリレートポリマーは、（メタ）アクリレートモノマーを含むモノマー混合物から公知の付加重合法によって調製することができる。（メタ）アクリレートモノマーの例は、（メタ）アクリル酸並びにその脂肪族及び脂環式エステル、例えばメチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ｎ－プロピル（メタ）アクリレート、イソプロピル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、イソブチル（メタ）アクリレート、ｎ－ペンチル（メタ）アクリレート、ネオペンチル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、２－ヘキシル（メタ）アクリレート、２－エチルヘキシル（メタ）アクリレート、ステアリル（メタ）アクリレート及びラウリル（メタ）アクリレート並びにそれらの混合物である。（メタ）アクリレートモノマーとしては、さらに、アクリル酸及び／又はメタクリル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（メタ）アクリレート、２－ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、３－ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、３－ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート及び４－ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリル酸、エタンジオールジ（メタ）アクリレート、１，４－ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、１，６－ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールジ（メタ）アクリレート並びにアリル（メタ）アクリレートを挙げることができる。ポリウレタンを調製するために特に好ましい（メタ）アクリレートモノマーは、ｎ－ブチル（メタ）アクリレート、メチル（メタ）アクリレート、２－ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、３－ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリル酸及びそれらの混合物からなる群から選択される。

モノマー混合物はまた、他の共重合可能なモノマー、例えばビニルモノマー、例えばスチレン及び置換スチレンを含むことができる。いくつかの実施形態では、（メタ）アクリレートポリマーは、スチレン－（メタ）アクリレートコポリマーであり、このことは、該コポリマーが少なくとも（メタ）アクリレートコモノマーとスチレンコモノマーとを含有することを意味する。しかしながら、いくつかの実施形態では、（メタ）アクリレートモノマーのみが用いられることが好ましい場合がある。

共重合を開始するために、典型的には、少なくとも１種の開始剤、例えばｔｅｒｔ－ブチルパーオキシ－２－エチルヘキサノエートが用いられる。

得られた（メタ）アクリレートポリマーは、好ましくは少なくとも４５℃、より好ましくは少なくとも５０℃、さらにより好ましくは５５～９０℃の範囲のガラス転移温度（Ｔ_ｇ）を有する。「ガラス転移温度」という用語は、当分野で周知の用語であり、一般に、長距離分子運動の開始を定義し、この分子運動においては、ポリマーは温度の上昇と共に固体の外観を維持しながらゴム状になり、次いで粘着性になり、塑性流動及び弾性変形する。

ガラス転移温度Ｔ_ｇは、ＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ Ｑ２０００を用いて変調オプションで振幅１℃、周期４０秒及び基本加熱範囲５℃／分で行われる変調示差走査熱量測定（ＭＤＳＣ）によって決定される。ヘリウムが、５０ｍｌ／分の流量でパージガスとして用いられる。標準的な２回の走査が（１つの方法で互いの後に１回）行われ、２回目の走査がＴ_ｇの報告に用いられる。

理論に束縛されることを望むものではないが、本発明者らは、（メタ）アクリレートポリマーの比較的高いＴ_ｇが、得られるコーティングのより良好な耐汚染性に寄与すると考えている。

（メタ）アクリレートポリマーの数平均Ｍ_ｎ及び重量平均Ｍ_ｗ分子量の両方は、好ましくは少なくとも１００，０００ｇ／ｍｏｌ、より好ましくは５００，０００～５，０００，０００ｇ／ｍｏｌの範囲である。分子量は、スチレン－ジビニルベンゼンカラムの組み合わせで溶離液（１ｍｌ／分）としてテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）（＋０．１％酢酸）を用いたゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）分析によって決定することができる。較正は、ポリスチレン標準を用いて行われる。分子量が高いことにより、架橋剤を必要とせずにコーティング組成物を１Ｋ（一液型）として配合することが可能になる。

（メタ）アクリレートポリマーエマルジョンは、好ましくは１０～６０重量％、より好ましくは２０～５０重量％の固形分を有する。固形分は、例えば、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ ３２５１に従って、試料の初期質量１．０ｇ、試験時間６０分で、１２５℃の温度で決定することができる。

（メタ）アクリレートポリマーは、水への分散性を助けるために、いくつかの酸官能基を有することができる（すなわち、少なくとも１種の酸官能性モノマーを含有するモノマー混合物から調製される）。好ましくは、（メタ）アクリレートポリマーの酸価は２０ｍｇＫＯＨ／ｇ未満、より好ましくは１０ｍｇＫＯＨ／ｇ未満、さらにより好ましくは１～７ｍｇＫＯＨ／ｇの範囲である。本発明との関連での酸価は、例えばＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ ３６８２に従って、電位差滴定によって測定される。

（メタ）アクリレートポリマーは、好ましくは５ｍｇＫＯＨ／樹脂１ｇ未満のＯＨ価（水酸基価）を有する。いくつかの実施形態では、（メタ）アクリレートポリマーはＯＨ官能基を有さず、実質的に０ｍｇＫＯＨ／樹脂１ｇのＯＨ価を有する。水酸基価は、例えばＡＳＴＭ Ｅ１８９９－０８に従って、ＴＳＩ法を用いた電位差滴定によって測定することができる。

市販の（メタ）アクリレートエマルジョンとしては、ＡｌｌｎｅｘからのＳｅｔａｑｕａ（登録商標）６７７０、Ｓｅｔａｑｕａ（登録商標）６７５６、Ｓｅｔａｑｕａ（登録商標）６７６６、ＢａｙｅｒからのＢａｙｈｙｄｒｏｌ（登録商標）Ａ２４２７、Ｇｅｌｌｎｅｒ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ，ＬＬＣからのＯｔｔｏｐｏｌ（登録商標）ＫＸ－９９、ＢＡＳＦからのＪｏｎｃｒｙｌ（登録商標）５４０、Ｊｏｎｃｒｙｌ（登録商標）１５３２、Ｊｏｎｃｒｙｌ（登録商標）１９８２、ＳｔａｈｌからのＰｉｃａｓｓｉａｎ（登録商標）ＡＣ－１２２、Ｐｉｃａｓｓｉａｎ（登録商標）ＡＣ－１２６、Ｐｉｃａｓｓｉａｎ（登録商標）ＡＣ－１６９、Ｐｉｃａｓｓｉａｎ（登録商標）ＡＣ－１７６が挙げられる。

自己架橋性（メタ）アクリレートエマルジョンを用いた場合に、特に良好な結果が得られる。「自己架橋性」は、本明細書において、「ワンポット」系として提供されることを意味し、この系は、その中にすべての反応性成分が存在し、長期貯蔵安定性を有する。相補的な反応性官能基が、同じポリマー鎖上に存在することができるか、又は外部架橋剤を用いることができる。架橋反応は、乾燥時の水の蒸発、ｐＨの変化、又は高温での硬化によって引き起こされ得、高温での硬化においては、架橋反応がより速いか、又は反応性基が脱ブロックされる。

自己架橋系は、以下に基づくことができる：アゼリジンとポリマー主鎖上の酸基との反応、主鎖上の水酸官能基と後で添加されたイソシアネート又はメラミンとの反応、どちらもがポリマー主鎖上又は外部にあり得るアミンとエポキシ官能基との反応、組み込まれた脂肪酸基の自動酸化、アルコキシシラン官能基の自己縮合、ｎ－メチロールアクリルアミドの自己縮合、主鎖官能基、例えばアセトアセトキシ基又は酸基との金属イオン配位、及びマイケル反応におけるアセトアセトキシ基とアミンとの反応又はアセトアセトキシ基と不飽和基との反応。

自己架橋性樹脂は、（自己）架橋性官能基を有するモノマーを含有するモノマー混合物から調製することができる。（自己）架橋性官能基を有するモノマーは、モノマー混合物の総重量に対して、好ましくは５重量％未満、より好ましくは４重量％未満、より好ましくは０．５～３重量％の範囲の量で存在する。

架橋性官能基を有するモノマーは、好ましくはジアセトンアクリルアミド（ＤＡＡＭ）であり、（メタ）アクリレートエマルジョン中に存在する相補的架橋剤は、アジピン酸ジヒドラジド（ＡＤＨ）である。これらの基間の反応は水を除去し、それにより水性エマルジョン中での良好な貯蔵安定性に寄与する。架橋剤は、（メタ）アクリレートポリマー中に存在するジアセトンアクリルアミドのケトン基に対して、好ましくは０．５～１．０当量の量で存在する。

自己架橋性（メタ）アクリレートポリマーエマルジョンが架橋剤を含有する場合、架橋剤は、（メタ）アクリレートポリマーの固形分重量に対して、好ましくは５重量％未満の量で存在する。好ましくは、架橋剤は、コーティング組成物の総重量に対して１重量％未満の量で存在する。

自己架橋性官能基を有する市販の（メタ）アクリレートエマルジョンは、例えば、いずれもＡｌｌｎｅｘからのＳｅｔａｑｕａ（登録商標）６７６６、Ｓｅｔａｑｕａ（登録商標）６７７０、ＳｔａｈｌからのＰｉｃａｓｓｉａｎ（登録商標）ＡＣ－１２２、Ｐｉｃａｓｓｉａｎ（登録商標）ＡＣ－１６９である。

（メタ）アクリレートポリマーは、好ましくはコーティング組成物の総重量の１０～５０重量％、より好ましくは１４～４０重量％の量で存在する。（メタ）アクリレートポリマーは、好ましくはバインダーとして用いられるポリマーの総重量の３０～８５重量％、より好ましくは４０～６０重量％の量で存在する。

ポリウレタン
ブレンドに用いられる第２のバインダー樹脂は、ポリウレタンである。ポリウレタンは、好ましくは水性ポリウレタン分散液（ＰＵＤ）の形態で提供される。

ポリウレタンは、典型的には、少なくとも１種のポリイソシアネートと少なくとも１種のポリオールとから調製される。

ポリウレタンの合成に用いることができるポリイソシアネートは、これに関連して当業者に公知であり、例えばヘキサメチレンジイソシアネート、オクタメチレンジイソシアネート、デカメチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネート、テトラデカメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサンジイソシアネート、テトラメチルヘキサンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、２－イソシアナトプロピルシクロヘキシルイソシアネート、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、１，４－若しくは１，３－ビス（イソシアナトメチル）シクロヘキサン、１，４－若しくは１，３－若しくは１，２－ジイソシアナトシクロヘキサン、２，４－若しくは２，６－ジイソシアナト－１－メチルシクロヘキサン、又はこれらのポリイソシアネートの混合物が挙げられる。それ自体公知の、上記ポリイソシアネートの二量体及び／又は三量体、より具体的には、それ自体公知であり、また市販されている、上記ポリイソシアネートのウレトジオン及びイオシアヌレート、特に上記ジイソシアネートのウレトジオン及びイオシアヌレートが好ましい。

脂肪族イソシアネート、例えばイソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、並びに脂環式イソシアネート、例えばメチレンジシクロヘキシルジイソシアネート（Ｈ１２ＭＤＩ）、１，３－シスビス（イソシアナトメチル）シクロヘキサン、１，３－トランスビス（イソシアナトメチル）シクロヘキサン、１，４－シスビス（イソシアナトメチル）シクロヘキサン、１，４－トランスビス（イソシアナトメチル）シクロヘキサン及びそれらの混合物が好ましい。

「ポリオール」という用語は、イソシアネート基と反応することができる水酸（－ＯＨ）基を２個以上有するあらゆる有機化合物を指す。ポリウレタン分散液の調製に有用なポリオールは、一般に当業者に公知である。好適なポリオールとしては、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール及びポリラクトンポリオールが挙げられ得る。好ましいポリオールはポリカーボネートポリオールである。

ポリカーボネートポリオールは当業者に公知である。ポリカーボネートポリオールは、例えばホスゲン又はカーボネートモノマー（通常、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ））をジオールモノマー又はジオールモノマー混合物と反応させることによって調製することができる。好適なジオールの例としては、グリコール、例えばエチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ブタン－１，４－ジオール、ヘキサン－１，６－ジオール、ネオペンチルグリコール、並びに他のジオール、例えば１，４－ジメチロールシクロヘキサン又は２－ブチル－２－エチル－１，３－プロパンジオール、１，６－ヘキサンジオール、１，５－ペンタンジオール、１，４－シクロヘキサンジメタノール、１，３－プロパンジオール及びそれらの混合物が挙げられる。

いくつかの実施形態では、ポリウレタンは、９０℃未満、より好ましくは３０～８０℃の範囲、さらにより好ましくは４０～７０℃の範囲のＴ_ｇを有し得る。

ポリウレタンは、好ましくは２，０００～１００，０００ｇ／ｍｏｌ、より好ましくは５，０００～５０，０００の数平均分子量Ｍ_ｎを有する。ポリウレタンは、好ましくは５，０００～１００，０００ｇ／ｍｏｌ、より好ましくは１０，０００～５０，０００ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量Ｍ_ｗを有する。

好ましくは、ポリウレタンは、水への分散性を助けるために、いくつかの酸官能基を含有する。いくつかの実施形態では、ポリウレタンは、好ましくは１０ｍｇＫＯＨ／樹脂１ｇ未満、又はさらには５ｍｇＫＯＨ／樹脂１ｇ未満の酸価を有する。

ポリウレタンは、好ましくは５ｍｇＫＯＨ／樹脂１ｇ未満のＯＨ価（水酸基価）を有する。いくつかの実施形態では、ポリウレタンはＯＨ官能基を有さず、実質的に０ｍｇＫＯＨ／樹脂１ｇのＯＨ価を有する。

ポリウレタンは、場合により、触媒、例えばジブチルスズジラウレートの存在下で調製され得る。ポリウレタンの調製は、好ましくは有機溶媒、例えばメチルエチルケトン（ＭＥＫ）中で行うことができる。得られたポリウレタンは、場合により、少なくとも１種の中和剤、例えばアンモニア又はアミン、例えばトリエチレンアミンで中和し、水に分散させることができる。次いで、有機溶媒を、例えば減圧下での蒸留によって除去することができる。このようにして得られた分散液は、ポリウレタンを調製するときに用いられる有機溶媒をわずかに保持していてよく、有機溶媒は、分散液の総重量に対して、最大０．２～１．５重量％の範囲、好ましくは０．２～１．０重量％又は０．２～０．６重量％の範囲である。

ポリウレタン分散液は、好ましくは５～６０重量％、より好ましくは１０～５０重量％の固形分を有する。

好適な市販のポリウレタン分散液は、例えば、すべてＳｔａｈｌからのＰｉｃａｓｓｉａｎ（登録商標）ＰＵ ４６１、ＰＵ ６７６、Ｒｅｌｃａ ＰＵ ６５５、いずれもＢａｙｅｒからのＢａｙｈｙｄｒｏｌ（登録商標）ＵＨ ２５５７、Ｂａｙｈｙｄｒｏｌ（登録商標）ＵＨ ２５９３／１、ＥｖｏｎｉｋからのＳＩＬＩＫＯＰＵＲ（登録商標）８０８１、ＨａｕｔｈａｗａｙからのＨａｕｔｈａｎｅ Ｌ－２８９７である。

ポリウレタンは、好ましくはコーティング組成物の総重量の１～５０重量％、より好ましくは５～４０重量％の量で存在する。ポリウレタンは、好ましくはバインダーとして用いられるポリマーの総重量の１５～７０重量％、より好ましくは２０～５０重量％の量で存在する。

（メタ）アクリレートポリマーとポリウレタンとの重量比は、ポリマーの固形分重量に基づいて、好ましくは１：５～５：１の範囲、より好ましくは１：１～４：１の範囲である。

本発明のコーティング組成物が水系組成物である実施形態では、（メタ）アクリレートポリマーとポリウレタンの両方が水に可溶性又は分散性であることが好ましい。これは、ポリマーが不溶性の凝集物として水性媒体中に沈殿するのではなく、溶液又は微細な分散液を形成することを意味する。この目的のために、重合中に対応するモノマーを用いることによって、イオン基、例えばカルボキシル基をポリマー鎖に組み込むことができる。このようなカルボン酸基は、より効果的な分散のために、中和剤、好ましくはアンモニア、アミン及び／又は特にアミノアルコールでさらに中和することができる。中和剤の例としては、アンモニア並びにアミン、例えばジエチルアミン及びトリエチルアミン、ジメチルアミノエタノール、ジイソプロパノールアミン、モルホリン及び／又はＮ－アルキルモルホリンが挙げられる。

難燃剤
本発明では、ポリリン酸アンモニウム（ＡＰＰ）を主な難燃剤として用いる。ポリリン酸アンモニウムは、化学式［ＮＨ_４ＰＯ_３］_ｎ（ＯＨ）_２（式中、ｎは１より大きい整数であり、好ましくは２～５００の範囲である）を有する、ポリリン酸とアンモニアとの無機塩である。

典型的には、ＡＰＰは、炭化剤及び発泡剤と共に膨張性コーティング組成物において用いられる。しかしながら、本発明では、炭化剤や発泡剤は存在せず、ＡＰＰは非膨張性コーティング組成物中で用いられる。炭化剤及び発泡剤を伴わずに用いられたＡＰＰが、特定の上述のバインダーブレンドと組み合わせて、本明細書に記載され、実施例に示される優れた難燃特性、長い貯蔵寿命及び他の利点を有するコーティング組成物をもたらすことは驚くべきことであった。

いくつかの実施形態では、ＡＰＰをカプセル化された形態で用いることが好ましい場合がある。ＡＰＰは湿った環境で加水分解する傾向があるが、これは、ポリマー層にカプセル化することによって防止することができる。ＡＰＰのカプセル化に好適なポリマーの例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリイソブチレン、ポリアクリロニトリル、ポリウレタン、ポリメチルメタクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート、アルキド樹脂、ポリカーボネート、尿素－ホルムアルデヒド樹脂、メラミン－ホルムアルデヒド樹脂、メラミン－尿素－ホルムアルデヒド樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、ポリエチレンオキシド、ポリフェニレンスルフィド、ヘキサメチレンアジパミドポリマー、ポリカプロラクタム、ポリイミド、ポリジメチルシロキサン、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン（ＡＢＳ）コポリマー、スチレン－ブタジエン－スチレンブロックコポリマー（ＳＢＳ）、イソブチレン－イソプレンゴム（ＩＩＲ）及びブタジエン－イソプレンコポリマー（ＰＩＢ）並びにそれらの混合物が挙げられる。

好ましい実施形態では、ＡＰＰはメラミン－ホルムアルデヒド層にカプセル化される。このような製品は、ＣｌａｒｉａｎｔからＥｘｏｌｉｔ（登録商標）ＡＰ ４６２として市販されている。

カプセル化はより良い性能をもたらすが、絶対に必要なわけではない。非カプセル化ＡＰＰの使用もまた好適である。必要に応じて、非カプセル化ＡＰＰは、２Ｋ組成物の第２の成分として提供することができ、これは、塗布する直前にバインダー成分と混合される。好適な非カプセル化ＡＰＰの例は、ＣｌａｒｉａｎｔからのＥｘｏｌｉｔ（登録商標）ＡＰ ４２２及びＥｘｏｌｉｔ（登録商標）ＡＰ ４２３である。

ＡＰＰは、コーティング組成物の総重量に対して、好ましくは２～２５重量％、より好ましくは３～１５重量％の量で存在する。

ＡＰＰは、様々な多形形態で存在する結晶性化合物である。ＡＰＰの２つの主な多形、すなわち結晶相Ｉ及び結晶相ＩＩが存在する。結晶相Ｉ中のポリリン酸アンモニウム（ＡＰＰ－Ｉ）は、１００未満の「ｎ」値を有する可変直鎖長を特徴とし、低い分解温度（約２００℃）及び高い水溶性（最大２０％）を有する。結晶相ＩＩ中のポリリン酸アンモニウム（ＡＰＰ－ＩＩ）の分子量ははるかに高く、「ｎ」値は１００をはるかに超える。ＡＰＰ－ＩＩは、ＡＰＰ－Ｉよりも高い熱安定性（約２８０℃で分解が始まる）及び低い水溶性（２０％に対して４～５％）を有する。好ましくは、結晶相ＩＩ（ＡＰＰ－ＩＩ）が本発明において用いられる。

ＡＰＰに加えて、他の難燃剤、例えばアルミニウム三水和物（ＡＴＨ）、水酸化マグネシウム、シリコーン系難燃剤、例えばシリコーン樹脂粉末も用いることができる。コーティング組成物は、赤リンを含まないことがさらに好ましい。

アルミニウム三水和物（ＡＴＨ）及び水酸化マグネシウムは、低毒性の難燃剤として公知である。これらは、火災において過剰な量の煙や腐食性ガスを発生しない。これらは、コーティングの難燃性をさらに改善することができる。

好ましくは、コーティング組成物は、コーティング組成物の総重量に対して５０重量％未満、より好ましくは４０重量％未満、さらにより好ましくは０．５～３０重量％の範囲又は５～２０重量％の範囲の量のＡＴＨを含有する。

シリコーン含有難燃剤は、環境に優しい添加剤であると考えられている。ケイ素－酸素系ポリマーは、熱安定性が高く、少量の非腐食性の煙を発生する。これらは難燃性を有することが報告されているが、単独で用いた場合、ＦＡＲの仕様を満たす効果がない。

いくつかの実施形態では、コーティング組成物は、シリコーン樹脂粉末、特にポリオルガノシルセスキオキサンをさらに含む。

ポリオルガノシルセスキオキサンは、化学式［ＲＳｉＯ_３／２］_ｎ（式中、Ｒ＝Ｈ、アルキル、アリール又はアルコキシルである）を有する有機ケイ素化合物である。シルセスキオキサンは、Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ結合と四面体Ｓｉ頂点とを有する、ケージ状構造又はポリマー構造を採用した無色の固体である。シルセスキオキサンは、多八面体シルセスキオキサン（「ＰＯＳＳ」）に属する。多様な置換基（Ｒ）をＳｉ中心に結合させることができる。分子は、無機ケイ酸塩コア及び有機の外部を特徴とする。

置換基Ｒは、置換又は非置換の一価炭化水素基であり得る。Ｒ基の例としては、アルキル基、例えばメチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル又はドデシル；シクロアルキル基、例えばシクロペンチル又はシクロヘキシル；アラルキル基、例えば２－フェニルエチル又は２－フェニルプロピル；アリール基、例えばフェニル又はトリル；アルケニル基、例えばビニル又はアリル；置換炭化水素基、例えばγ－グリシドキシプロピル又は３，４－エポキシシクロヘキシルエチルが挙げられる。なかでも、メチル及びフェニルが好ましい。なぜなら、これらのポリオルガノシルセスキオキサンは合成が容易であり、このようなポリマーの最終的な微粉末は耐熱性に優れるからである。より好ましくは、置換基Ｒはメチルである。

本発明におけるポリオルガノシルセスキオキサンの使用は、有益である。なぜなら、ポリオルガノシルセスキオキサンは、コーティングの光沢又は機械的特性に悪影響を及ぼさず、「柔らかい」感触を提供し、さらに、加水分解することなく水に良好に分散可能であり、長い貯蔵寿命を有するからである。別の利点は、ポリオルガノシルセスキオキサンが無機物含有量を増加させ、したがって「可燃性」燃料を減少させ、ピーク発熱特性を改善することである。

ポリオルガノシルセスキオキサンは、とりわけ、Ｓｕｎｊｉｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ、Ｋｏｂｏ、Ｉｋｅｄａ、Ａｓａｈｉ Ｇｌａｓｓ、Ｍｉｙｏｓｈｉ、Ｏｍｅｇａ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、３Ｍ、ＡＢＣ ＮａｎｏＴｅｃｈ、Ｓｈｉｎ Ｅｔｓｕ、Ｃｈｉｎａ Ｎｅｗ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、ＰＱ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、Ｓｉｂｅｌｃｏ又はＥｖｏｎｉｋから市販されている。いくつかの実施形態では、好ましいシリコーン樹脂粉末は、ＡＢＣ Ｎａｎｏｔｅｃｈ及びＳｈｉｎ Ｅｔｓｕから入手可能なＥ＋ラインで入手可能なポリオルガノシルセスキオキサン球状シリコーン樹脂粉末である。より好ましくは、ポリメチルシルセスキオキサンが用いられ、例えばＳｈｉｎ Ｅｔｓｕ又はＡＢＣ ＮａｎｏｔｅｃｈからＥ＋グレードでＸ－５２－８５４として市販されている。

シリコーン樹脂粉末は、コーティング組成物の総重量に対して、好ましくは１～２０重量％、好ましくは４～１５重量％の量で存在する。

顔料
コーティング組成物は、コーティング組成物に色彩を与えるために、少なくとも１種の顔料を含有することが好ましい。好適な顔料は、無機又は有機であり得る。好適な無機着色顔料の例は、白色顔料、例えば二酸化チタン、亜鉛華、硫化亜鉛若しくはリトポン；黒色顔料、例えばカーボンブラック、鉄マンガンブラック若しくはスピネルブラック；有彩色顔料、例えば酸化クロム、酸化クロム水和物グリーン、コバルトグリーン若しくはウルトラマリングリーン、コバルトブルー、ウルトラマリンブルー若しくはマンガンブルー、ウルトラマリンバイオレット若しくはコバルトバイオレット及びマンガンバイオレット、赤色酸化鉄、カドミウムスルホセレニド、モリブデン酸レッド若しくはウルトラマリンレッド；褐色酸化鉄、混合褐色スピネル相及びコランダム相若しくはクロムオレンジ；又は黄色酸化鉄、ニッケルチタンイエロー、クロムチタンイエロー、硫化カドミウム、硫化カドミウム亜鉛、クロムイエロー若しくはバナジン酸ビスマスである。

好適な有機着色顔料の例は、モノアゾ顔料、ジスアゾ顔料、アントラキノン顔料、ベンズイミダゾール顔料、キナクリドン顔料、キノフタロン顔料、ジケトピロロピロール顔料、ジオキサジン顔料、インダントロン顔料、イソインドリン顔料、イソインドリノン顔料、アゾメチン顔料、チオインジゴ顔料、金属錯体顔料、ペリノン顔料、ペリレン顔料、フタロシアニン顔料又はアニリンブラックである。

さらに、効果顔料を、本発明のコーティング組成物中に存在する任意の顔料として用いてもよい。したがって、コーティング組成物は、少なくとも１種の効果顔料を含有することができる。効果顔料は、コーティングに光学効果を、又は色彩と光学効果とを与える。これに付随する顔料の分類は、ＤＩＮ ５５９４４に従って行うことができる。効果顔料は、好ましくは、有機及び無機効果顔料からなる群から選択される。好適な効果顔料は、例えば金属顔料、例えばアルミニウム効果顔料、鉄効果顔料若しくは銅効果顔料、又は非金属効果顔料である。特に好ましいのは、コーティング、例えばケイ酸塩コーティングされたアルミニウム効果顔料である。これらは、Ｓｔａｐａ（登録商標）Ｈｙｄｒｏｌａｃ、Ｓｔａｐａ（登録商標）Ｈｙｄｒｏｘａｌ、Ｓｔａｐａ（登録商標）Ｈｙｄｒｏｌｕｘ及びＳｔａｐａ（登録商標）ＨｙｄｒｏｌａｎとしてＥｃｋａｒｔから市販されている。効果顔料は、当業者に公知の任意の形態、例えば小葉形態及び／又は小板形態で存在し得る。

非金属効果顔料は、より具体的には真珠光沢顔料、特にマイカ顔料；金属酸化物でコーティングされた小板状黒鉛顔料；金属反射体層を含まず、強いカラーフロップ（color flop）を有する干渉顔料；ピンク色から茶色がかった赤色までの色合いを有する、酸化鉄をベースとする小板状効果顔料；又は有機液晶効果顔料である。

顔料の含有量は、コーティング組成物の総重量に対して、好ましくは１～５０重量％の範囲、より好ましくは５～４５重量％の範囲、より好ましくは１０～３５重量％の範囲である。

その他の成分
本発明によるコーティング組成物は、少なくとも１種の有機溶媒を、例えば溶媒の総重量（水を含む）の５０重量％未満、好ましくは３０重量％未満、より好ましくは２０重量％未満の量で含有し得る。コーティング組成物の総重量に対して、有機溶媒含有量は、好ましくは３０重量％未満、より好ましくは２０重量％未満、さらにより好ましくは１５重量％未満である。いくつかの実施形態では、有機溶媒含有量は、コーティング組成物の総重量に対して少なくとも０．５重量％、より好ましくは少なくとも１重量％、さらにより好ましくは少なくとも５重量％であり得る。他の実施形態では、溶媒含有量は、コーティング組成物の総重量に対して少なくとも１５重量％、又は少なくとも２０重量％、又は少なくとも３０重量％であり得る。

好適な有機溶媒は、好ましくは水と混合することができるものである。特に好ましい部類はグリコールエーテルである。グリコールエーテルとしては、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イソプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテル、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、ジエチレングリコールモノ－ｎ－ブチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテルが挙げられる。好ましい溶媒としては、プロピレングリコールｎ－プロピルエーテル、プロピレングリコールｎ－ブチルエーテル、ジプロピレングリコールｎ－ブチルエーテル、ジ（プロピレングリコール）メチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテルが挙げられる。

好ましくは、コーティング組成物は充填剤を含まない。充填剤の例は、チョーク、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、ケイ酸塩、例えばタルク若しくはカオリン、シリカ、酸化物及び水酸化物、例えば酸化（水酸化）アルミニウム若しくは酸化（水酸化）マグネシウム、粘土、ナノシリカ、ホウ酸塩、ガラスビーズ、又は有機充填剤、例えば織物繊維、セルロース繊維、ポリエチレン繊維若しくはポリマー粉末である。充填剤は、難燃性コーティング組成物に一般的に用いられているが、それらは必ずしもすべての種類の難燃剤に適しているとは限らない。ＡＰＰを含むコーティング組成物、例えば本発明のコーティング組成物は、用いられる充填剤の種類にとってより重要であり得、場合によっては、以下に記載するように、コーティング組成物は特定の充填剤、例えば合成粘土の使用によって不安定化され得る。典型的には、充填剤は、難燃性コーティング組成物の無機物含有量を増加させるために用いられ、これにより、難燃性が改善される。しかしながら、本発明においては、コーティング組成物は、高い無機物含有量なしに優れた難燃性を獲得する。好ましくは、本発明による組成物の無機物含有量は、５０重量％未満、より好ましくは４５重量％未満、さらにより好ましくは１～４０重量％の範囲である。無機物含有量は、コーティング組成物の総重量に含められるすべての固体無機成分（顔料及び無機難燃剤を含む）の含有量である。

コーティング組成物は、従来の添加剤、例えば消泡剤、レオロジー調整剤、顔料、ｐＨ安定剤、流動剤、レベリング剤、湿潤剤、艶消し剤、酸化防止剤、乳化剤、安定剤、阻害剤、触媒、増粘剤、チキソトロープ剤、耐衝撃性改良剤、膨張剤、加工助剤及び上記の添加剤の混合物をさらに含むことができる。このような添加剤の量は、コーティング組成物の総重量に対して、好ましくは０．０１～２５重量％、より好ましくは０．０５～１５重量％、最も好ましくは０．１～１０重量％である。

いくつかの実施形態では、コーティング組成物は、レオロジー調整剤としてミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）を含有する。この関連でのミクロフィブリル化セルロースは、セルロース系原料から単離されたセルロースミクロフィブリル又はセルロースミクロフィブリル束を意味する。セルロース系原料は、植物性原料（例えば硬質木材及び軟質木材）であってよく、又は特定のセルロース産生微生物から単離されたものであってもよい。ミクロフィブリルのアスペクト比は、典型的には非常に高い。ミクロフィブリルの長さは１ミクロン超であり得、数平均直径は典型的には２００ｎｍ未満である。ミクロフィブリル又はミクロフィブリル束の寸法及び繊維構造は、原料及び断片化方法に依存する。ミクロフィブリル化セルロースはまた、ヘミセルロースを含有してもよく、その量は用いられる原料に依存する。

ミクロフィブリル化セルロースの使用は、その非常に大きい表面積のために有益である。ミクロフィブリル化セルロースの表面積は、多くの従来のセルロース材料、例えば製紙に用いられるセルロース繊維又は微結晶セルロースの表面積よりもかなり大きい。好ましくは、ＢｏｒｒｅｇａｒｄからＥｘｉｌｖａ Ｆｏｒｔｅ １０として市販されている、ヘミセルロース又はリグニン含有量の低いミクロフィブリル化セルロースが用いられる。

ＭＦＣは、コーティング組成物の総重量に対して、好ましくは０．１～２０重量％、より好ましくは０．５～１０重量％の量で存在する。

ＭＦＣの使用は、コーティング組成物のより良好な安定性にさらに寄与し得る。安定性とは、調製後のコーティング組成物が相分離しないことを意味する。コーティング組成物は、分散相がもはや連続相全体にわたって均一に分散又は分布していない場合、例えば、コーティング組成物が、クリーミング（creaming）、沈降、凝集、融着又は転相すらしている場合に、不安定であると考えられる。

コーティング組成物の安定性は、特に効果顔料を含有する組成物において、ミクロフィブリル化セルロースを用いた場合に最良であった。顔料を含まない組成物においても、ミクロフィブリル化セルロースを用いた場合にＡＰＰによる長期安定性が見られる。無機レオロジー調整剤、例えば合成粘土（合成スメクタイト及びナノスメクタイト系粘土、例えばＬａｐｏｎｉｔｅ及びモンモリロナイト、並びにＣｌｏｉｓｉｔｅ（層状ケイ酸マグネシウムアルミニウム）を含む）は、ＡＰＰを用いたときにトップコート系を不安定化させた。

したがって、いくつかの実施形態では、コーティング組成物が、合成粘土、特に上記の粘土、より具体的には合成スメクタイト粘土を含有しないことが好ましい場合がある。

本発明のコーティング組成物の固形分は、好ましくは１０～８５重量％、より好ましくは１５～８０重量％、非常に好ましくは２０～７５重量％、より好ましくは４０～７０重量％である。

本発明によるコーティング組成物は、上記コーティング組成物の各成分を混合、分散及び／又は溶解することにより調製することができる。これは、従来の手段、例えば高速撹拌機、撹拌タンク、撹拌ミル、溶解機（dissolver）、配合機又はインライン溶解機を用いることによって行うことができる。

コーティング組成物は、好ましくは１Ｋコーティング組成物として配合される。このことは、コーティング組成物のすべての成分が、製造後に同じ容器に維持保存され、この状態で妥当な貯蔵寿命を有することを意味する。１Ｋ組成物の利点は、例えば、典型的には２Ｋ系でのみ獲得される優れた性能特性を提供しながらも、架橋剤の必要がなく、取り扱いが容易であることである。

好ましい実施形態では、コーティング組成物は、実質的に架橋剤を含まず、特に、イソシアネート及びカルボジイミドを実質的に含まない。「架橋剤」は、当業者に公知の用語であり、少なくとも１種のバインダー樹脂中の官能基（典型的には、水酸基及び／又はカルボキシル基）と反応することができる基を有する成分を意味する。「実質的に架橋剤を含まない」とは、コーティング組成物がこのような化合物を含まないか、又はコーティング組成物の総重量に対して５重量％未満、好ましくは１重量％未満含有することを意味する。「イソシアネート及びカルボジイミドを実質的に含まない」とは、コーティング組成物が、反応性イソシアネート又はカルボジイミド官能基を有する化合物を含まないか、又はコーティング組成物の総重量に対して５重量％未満、好ましくは１重量％未満含有することを意味する。

本コーティング組成物の重要な利点は、規格試験ＦＡＲ２５．８５３で規定される高い性能を有しながらも、薄層（＜２００ミクロン）状に塗布できることである。

本発明によるコーティング組成物は、基材に直接塗布される単一のコーティングとして、又は多層系において、特にプライマーコートに塗布されるトップコートとして用いることができる。本発明によるコーティング組成物から得られるコーティングの厚みは、好ましくは２００ミクロン未満、より好ましくは２０～１００ミクロンの範囲である。

難燃性組成物は、さらに、あらゆる光沢グレード、例えば低光沢又は半光沢で配合することができ、他の性能特性、例えば難燃能、耐熱能、耐水性に影響を及ぼすことなく、あらゆる色に着色することができる。

本発明はさらに、上記のコーティング組成物で基材をコーティングする方法、及びコーティング組成物でコーティングされた基材を提供する。この方法は、本発明によるコーティング組成物を、場合によりプライマー処理した基材に塗布する工程と、続いて硬化させる工程とを含む。

コーティング組成物は、航空機又は列車の内装用途に典型的に用いられる基材に塗布することができる。基材は、好ましくはプラスチック、複合材、金属基材からなる群から選択される。特に、基材は、プラスチック、例えばポリカーボネート、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニルスルホン（ＰＰＳＵ）、複合材、例えばハニカム複合材、積層体（例えばＰＶＦ積層体）、前処理された金属（例えばクロムめっきアルミニウム）であり得る。ハニカム複合材の一例は、その高い強度対重量比及び疲労破壊耐性のために航空機の構造パネルに広く用いられているＤｕＰｏｎｔからのＮＯＭＥＸ（登録商標）アラミド紙である。

コーティング組成物は、航空機の内装用途に特に有用である。

本発明によるコーティング組成物は、当分野で公知のあらゆる好適な手段、例えば噴霧、ブラシ塗布、圧延又は浸漬によって基材に塗布することができる。

コーティング組成物は、好ましくは、周囲条件、例えば室温（１５～３０℃）で硬化させることができる。好ましくは、コーティング組成物は、物理的乾燥によって、すなわち組成物中に存在する水及び場合により有機溶媒の蒸発によって硬化する。少量の架橋剤も存在する場合、コーティング組成物は、熱硬化によってさらに硬化することもできる。当業者であれば、本発明のコーティング組成物を硬化させるための好適な条件、例えば温度及び硬化時間を見出すことができる。典型的な硬化条件は、コーティングを室温で例えば１週間放置して乾燥させることであろう。

本発明によるコーティング組成物の利点としては、とりわけ、装飾目的のために必要な顔料を含む１Ｋ水系として該組成物を配合する可能性が挙げられ、これにより、良好なＵＶ耐久性及び非黄変特性を有しながら、可燃性、煙密度、発熱及び半光沢の要件を満たすコーティングがもたらされる。本発明によるコーティング組成物から得られるコーティングは、さらに、良好な機械的強度並びに耐薬品性及び耐汚染性、ハロゲン非含有難燃剤の使用による長期貯蔵安定性（例えば数ヵ月間）を有する。コーティングはさらに、ＦＡＲ２５．８５３に記載された燃焼要件を満たす。

本発明によるコーティング組成物から得られるコーティングは、様々な製品、例えばマスタード、コーヒー、口紅、牛血液、ウィスキー、ジュース、バター、ヘアオイル、マヨネーズ、チョコレートシロップ、ワイン及び他の家庭用材料に対して優れた耐汚染性を示す。これらのコーティングはさらに、化学物質、例えばＢｏｎ Ａｍｉ、Ｗｉｎｄｅｘ、イソプロピルアルコール、酸及び塩基に対しても耐性がある。コーティングはまた、膨れや接着性の喪失なしに浸水及び湿気への曝露に耐えることができ、優れた耐摩耗性及び耐擦傷性を有する。コーティングは、ＵＶ光安定剤又はＵＶ吸収剤を用いなくても黄変しない。

コーティング組成物は、環境安全性及び毒性低減のためにハロゲン非含有難燃剤のみを含有する。コーティング組成物はリン系難燃剤（ＡＰＰ）を含有するが、ＯＳＵ（オハイオ州立大学）による発熱の点でハロゲン系難燃性組成物に匹敵する性能を提供する。

ＦＡＲ２５．８５３規則は、オハイオ州立大学（ＯＳＵ）による評点を用いた放射熱からの発熱を含み、２分後に放出されるエネルギー量及びピーク発熱エネルギーが測定される。多くの航空宇宙及び輸送用途では、材料は、規格に準拠するために、ピーク発熱が６５ｋＷ／ｍ^２以下、２分後の総発熱が６５ｋＷ－分／ｍ^２以下の評点を有する必要がある。いくつかの用途では、ピーク発熱が５５ｋＷ／ｍ^２以下、２分後の総発熱が５５ｋＷ－分／ｍ^２以下の評点が必要とされる。

一般に、材料に対して、燃焼に対する耐性を示し、低いＯＳＵ評点を獲得するようにさせることが非常に望ましい。さらに、ピーク発熱を得るのにかかる時間も、別の重要な特性である。なぜなら、この時間は、人々、例えば乗客、乗務員などが危険な状態から脱出しなければならない時間と相関関係を示すためである。本発明によるコーティング組成物から得られるコーティングは、最大５５ｋＷ／ｍ^２のピーク発熱を示し、これは、膜の重量厚みが同等の場合、ハロゲン含有難燃剤に匹敵する。

本発明のコーティング組成物は、ＶＯＣ（揮発性有機分）が低く、特に２５０ｇ／ｌ未満である。これにより、最小限の保護装置で航空機の客室内を塗装することができ、噴霧、ブラシ塗布又は圧延による塗布が可能である。コーティング組成物は、ＵＶ吸収剤及びヒンダードアミン安定剤を用いることなく、優れたＵＶ耐久性を有する。

使用原料
Ｓｅｔａｑｕａ ６７６６、Ａｌｌｎｅｘからの自己架橋性スチレン－アクリルエマルジョン（固形分４０重量％、架橋剤アジピン酸ジヒドラジド（ＡＤＨ）、ＭＦＦＴ ５０℃、Ｔ_ｇ ６５℃、Ｍ_ｎ及びＭ_ｗ推定値１，０００，０００ｇ／ｍｏｌ超、酸価４．４ｍｇＫＯＨ／樹脂１ｇ）
Ｐｉｃａｓｓｉａｎ ＰＵ ４６１、Ｓｔａｈｌからのポリカーボネートジオール系ポリウレタン分散液（固形分３５重量％、溶媒１４重量％、Ｔ_ｇ ６５℃、Ｍ_ｎ ７３８０ｇ／ｍｏｌ、Ｍ_ｗ ３７７００ｇ／ｍｏｌ）
ＡＰ ４６２、Ｃｌａｒｉａｎｔからのメラミン－ホルムアルデヒドにカプセル化されたポリリン酸アンモニウム（ＡＰＰ）
Ｈｉｇｉｌｉｔｅ Ｈ－４２Ｍ、Ｓｈｏｗａ Ｄｅｎｋｏから入手可能なアルミニウム三水和物（ＡＴＨ）
Ｔｉｏｎａ ５９６、Ｃｒｉｓｔａｌから入手可能な二酸化チタン（ＴｉＯ_２）
Ｂｙｋ ０２４、Ｂｙｋ Ｃｈｅｍｉｅから入手可能な消泡剤
アンモニア溶液（２５％水溶液）、Ｎｅｘｅｏから入手可能
Ｅｘｉｌｖａ Ｆｏｒｔｅ（水中１０％ペースト）、Ｂｏｒｒｅｇａａｒｄから入手可能なミクロフィブリル化セルロース
Ｄｏｗａｎｏｌ ＰｎＰ、Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なプロピレングリコールｎ－プロピルエーテル
Ｄｏｗａｎｏｌ ＤＰｎＢ、Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なジプロピレングリコールｎ－ブチルエーテル
Ｔａｍｏｌ １１２４、Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能な湿潤分散剤
Ｂｙｋ １９０、Ｂｙｋ Ｃｈｅｍｉｅから入手可能な湿潤分散剤
Ｅ＋３０８、ＡＢＣ Ｎａｎｏｔｅｃｈから入手可能なシリコーン樹脂粉末（ポリメチルシルセスキオキサン）
Ｌａｐｏｎｉｔｅ ＳＬ２５、Ｂｙｋ Ｃｈｅｍｉｅから入手可能な合成層状ケイ酸塩、レオロジー調整剤

実施例１
コーティング組成物の調製
白色コーティング組成物を表１に従って調製する。材料を分散機中で混合して均一な組成物を得る。量は重量部で示す。

トップコート１は難燃剤（ＦＲ）を含有せず、比較組成物である。トップコート２は難燃剤としてＡＰＰを含有し、半光沢コーティング組成物として配合される。トップコート３は難燃剤としてＡＰＰを含有し、低光沢コーティング組成物として配合される。トップコート４は難燃剤としてＡＰＰ及びＡＴＨを含有する。調製したすべてのコーティング組成物は、１年超にわたって安定であった。

調製したコーティング組成物を、Ｎｏｍｅｘハニカムコア複合基材（Ｄａｎｎｅｒ Ｃｏｒｐから入手したＢＭＳ ８－２２６）付きのフェノールガラス上に噴霧した。１．６～１．８ｍｍの先端を有するＨＶＬＰガンを用いて組成物を噴霧した。組成物を周囲条件（２３℃及び相対湿度約５０％）で１週間硬化させた。

実施例２
実施例１で調製したコーティングを、Ｇｏｖｍａｒｋ Ｃｏｒｐ（Ｆｒａｍｉｎｇｄａｔｅ、ＮＹ）によって、ＦＡＲ２５．８５３の要件に従ってＯＳＵの装置を用いて発熱速度について試験した。大面積材料の発熱速度（ＨＲＲ）を、オハイオ州立大学（ＯＳＵ）で最初に開発された炎熱量計（fire calorimeter）を用いて測定する。標準的なＦＡＲ２５の手順では、試料をＯＳＵの装置の燃焼室に挿入し、３５ｋＷ／ｍ^２の較正された放射熱流束及び衝突パイロット火炎にさらす。室温空気が燃焼室を通って押し出され、装置上部の排気ダクトを通って外に出る。装置上部では、サーモパイルが排出ガスの温度を感知する。試験中の発熱速度（ＨＲＲ）を、排出ガスと周囲の流入空気との間の温度差を用いて、燃焼室内を流れる空気の顕熱エンタルピーの上昇から推定し、計量されたメタン拡散火炎を用いた好適な較正後に、燃焼によって放出される熱量を計算する。ピーク発熱速度及び２分間の総発熱速度のそれぞれの限界である６５ｋＷ／ｍ^２及び６５ｋＷ／ｍ^２－分が、１９人を超える乗客を運ぶ輸送カテゴリーの航空機の客室で用いられる大面積材料に課せられる。

結果を表２に示す。

実施例３
実施例１で調製したコーティングを、光沢、耐薬品性及び耐摩耗性について試験した。表３は測定結果を示す。

６０°の角度での光沢を、３角度Ｂｙｋ Ｇａｒｄｎｅｒ光沢計を用いて決定する。低光沢は、６０°光沢が８～１２の範囲、半光沢は、１２～３０の範囲であると定義される。

耐溶媒性を、ＡＳＴＭ Ｄ４７５２に従ってメチルエチルケトン二重摩擦（ＭＥＫ ＤＲ）として測定する。

耐摩耗性は、摩耗１０００サイクル当たりの材料の重量損失として計算されるテーバー摩耗指数を測定することによって試験した。指数が低いほど耐摩耗性に優れる。テーバー摩耗指数は、ＡＳＴＭ Ｄ４０６０－１４に従って、ＣＳ１０ホイールを用いて５００ｇの荷重で測定した。系を３５０サイクルに供し、ホイールの表面を修復し、次いで、追加の３５０サイクルを実施した。摩耗指数は、以下の式によって計算した。
ＷＩ＝（Ａ－Ｂ）＊１０００／Ｃ
式中、Ａは最初の３５０サイクル後の試験片の重量（ｇ）であり、Ｂは最後の３５０サイクル後の試験片の重量（ｇ）であり、Ｃは３５０サイクルである。

実施例４
実施例１で調製したコーティングの耐汚染性を、いくつかの家庭における汚れ、例えばマスタード、コーヒー、口紅及びワインについて試験した。汚れを塗布し、コーティング上に２時間放置し、次いで、水／Ｔｕｒｃｏ ５９４８－ＤＰＭの重量比２０：１の混合物で洗浄した。汚染を０～５の尺度で評価した。評点０は汚染なしを示し、評点５は重度の汚染を示す。結果を表４に示す。

実施例５
組成物の調製
表５によるコーティング組成物を、シリコーン樹脂粉末を用いて、また用いずに調製した。組成物５及び６は半光沢組成物であり、組成物７及び８は低光沢組成物である。組成物５及び７はシリコーン樹脂粉末を含有するが、組成物６及び８はシリコーン樹脂粉末を含有しない。

調製したコーティング組成物を、Ｎｏｍｅｘハニカムコア複合基材（ＳｃｈｎｅｌｌｅｒからのＳｔａｎｄａｒｄ Ｃｏｒｅ）付きのフェノールガラス上に噴霧した。１．６～１．８ｍｍの先端を有するＨＶＬＰガンを用いて組成物を噴霧した。組成物を周囲条件（２３℃及び相対湿度約５０％）で１週間硬化させた。

実施例６
実施例５で調製したコーティングを、Ｇｏｖｍａｒｋ Ｃｏｒｐ（Ｆｒａｍｉｎｇｄａｔｅ、ＮＹ）によって、ＯＳＵの装置を用いて発熱速度について試験した。結果を表６に示す。

実施例７
実施例５で調製したコーティング組成物７及び８を、アルミニウム基材（Ａｌｕｍｉｎｕｍ ２０２４Ｔ３、被覆なし、０．０４０インチ）上に様々な膜厚で塗布した。アルミニウム基材は複合基材よりもはるかに速く昇温するため、発生するピーク発熱量は多くの場合大きく、顧客の仕様を満たすことが困難である。ＯＳＵ燃焼装置を用いて発熱量を測定した。試験結果を表７に示す。

コーティングが、特にシリコーン樹脂粉末を含むことにより、アルミニウム基材上での２５のピーク／２５の総発熱の要件を非常に容易に満たしたことが示されている。

実施例８
比較のための市販の系
実施例６に記載したのと同じＳｃｈｎｅｌｌｅｒ基材を、比較のための市販の難燃性コーティングでコーティングした。Ａｌｅｘｉｔ ３４６－５７は、Ｍａｎｋｉｅｗｉｃｚから入手可能な２Ｋ難燃性コーティング組成物である。ＭａｐＡｅｒｏ ＦＲ２／５５は、ＭａｐＡｅｒｏから入手可能な２Ｋ難燃性コーティング組成物である。どちらの組成物も、イソシアネート硬化剤を含有する。

結果を表８に示す。

シリコーン樹脂粉末を含むトップコート５及び７は、類似のトップコート重量で、ハロゲン化難燃剤を含有する競合系であるＭａｐＡｅｒｏ ＦＲ２／５５と同等のピーク発熱を示した。これらのトップコートは、より大きいトップコート重量でＦＡＲ２５．８５３の発熱要件を満たし、顧客に対して損傷を修復する際の時間節約を可能にする。

実施例９
効果顔料を含むコーティング
表９に従って、効果顔料としてマイカを含む、また含まないコーティング組成物を調製した。成分をステンレス鋼ポットに秤量し、ＨＳＤミキサーを用いて４００～８００ｆｐｍで２０分間撹拌しながら混合した。

実施例１０
実施例９で調製したコーティング組成物を、アルミニウム基材（Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｔ３、被覆なし、０．０２０インチ）上に様々な膜厚で塗布した。アルミニウム基材は複合基材よりもはるかに速く昇温するため、発生するピーク発熱量は多くの場合大きく、顧客の仕様を満たすことが困難である。ＯＳＵ燃焼装置を用いて発熱量を測定した。試験結果を表１１に示す。

これらの結果は、本発明によるコーティング組成物を効果顔料、例えばマイカを用いて配合することが可能であること、そして、このような組成物が安定であり、必要とされる低いピーク発熱を達成することができることを示している。
本願発明には以下の態様が含まれる。
項１．
ハロゲン非含有の非膨張性難燃性コーティング組成物であって、
（ａ）ガラス転移温度Ｔ_ｇが、本明細書に記載するとおり５℃／分でＭＤＳＣで測定した場合に少なくとも４５℃である、（メタ）アクリレートポリマーと、
（ｂ）ポリカーボネートポリオールをベースとするポリウレタンと、
（ｃ）ポリリン酸アンモニウムと
を含む、組成物。
項２．
水系コーティング組成物である、項１に記載の組成物。
項３．
前記（メタ）アクリレートポリマーが、水性エマルジョン、好ましくは自己架橋性エマルジョンの形態で存在する、項１又は２に記載の組成物。
項４．
前記ポリウレタンが水性ポリウレタン分散液の形態で存在する、項１から３のいずれか一項に記載の組成物。
項５．
前記ポリウレタンが、５，０００～１００，０００ｇ／ｍｏｌの範囲の重量平均分子量Ｍ_ｗを有する、項１から４のいずれか一項に記載の組成物。
項６．
前記（メタ）アクリレートポリマーが、２０ｍｇＫＯＨ／ｇ未満の酸価及び５ｍｇＫＯＨ／ｇ未満の水酸基価を有する、項１から５のいずれか一項に記載の組成物。
項７．
前記ポリウレタンが、１０ｍｇＫＯＨ／ｇ未満の酸価及び５ｍｇＫＯＨ／ｇ未満の水酸基価を有する、項１から６のいずれか一項に記載の組成物。
項８．
有機溶媒、好ましくはグリコールエーテルをさらに含む、項１から７のいずれか一項に記載の組成物。
項９．
ミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）をさらに含む、項１から８のいずれか一項に記載の組成物。
項１０．
ポリリン酸アンモニウムがメラミン－ホルムアルデヒド層にカプセル化されている、項１から９のいずれか一項に記載の組成物。
項１１．
アルミニウム三水和物（ＡＴＨ）をさらに含む、項１から１０のいずれか一項に記載の組成物。
項１２．
ポリオルガノシルセスキオキサンをさらに含む、項１から１１のいずれか一項に記載の組成物。
項１３．
項１から１２のいずれか一項に記載のコーティング組成物を基材に塗布する工程と、
続いて前記コーティング組成物を硬化させる工程と
を含む、基材をコーティングする方法。
項１４．
前記基材が、プラスチック、複合材及び金属基材からなる群から選択される、項１３に記載の方法。
項１５．
項１３又は１４に記載の方法に従ってコーティングされた基材。

Claims (17)

1. ハロゲン非含有の非膨張性難燃性コーティング組成物であって、
   （ａ）ガラス転移温度Ｔ_ｇが、本明細書に記載するとおり５℃／分でＭＤＳＣで測定した場合に少なくとも４５℃である、（メタ）アクリレートポリマーと、
   （ｂ）バインダーとして用いられるポリマーの総重量の１５～７０重量％の量で存在する、ポリカーボネートポリオールをベースとするポリウレタンと、
   （ｃ）ポリリン酸アンモニウムと
   を含み、
   炭化剤及び発泡剤を含有しない、組成物。
2. 水系コーティング組成物である、請求項１に記載の組成物。
3. 前記（メタ）アクリレートポリマーが水性エマルジョンの形態で存在する、請求項１又は２に記載の組成物。
4. 前記水性エマルジョンが自己架橋性エマルジョンである、請求項３に記載の組成物。
5. 前記ポリウレタンが水性ポリウレタン分散液の形態で存在する、請求項１から４のいずれか一項に記載の組成物。
6. 前記ポリウレタンが、５，０００～１００，０００ｇ／ｍｏｌの範囲の重量平均分子量Ｍ_ｗを有する、請求項１から５のいずれか一項に記載の組成物。
7. 前記（メタ）アクリレートポリマーが、２０ｍｇＫＯＨ／ｇ未満の酸価及び５ｍｇＫＯＨ／ｇ未満の水酸基価を有する、請求項１から６のいずれか一項に記載の組成物。
8. 前記ポリウレタンが、１０ｍｇＫＯＨ／ｇ未満の酸価及び５ｍｇＫＯＨ／ｇ未満の水酸基価を有する、請求項１から７のいずれか一項に記載の組成物。
9. 有機溶媒をさらに含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の組成物。
10. 前記有機溶媒がグリコールエーテルである、請求項９に記載の組成物。
11. ミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）をさらに含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載の組成物。
12. ポリリン酸アンモニウムがメラミン－ホルムアルデヒド層にカプセル化されている、請求項１から１１のいずれか一項に記載の組成物。
13. アルミニウム三水和物（ＡＴＨ）をさらに含む、請求項１から１２のいずれか一項に記載の組成物。
14. ポリオルガノシルセスキオキサンをさらに含む、請求項１から１３のいずれか一項に記載の組成物。
15. 請求項１から１４のいずれか一項に記載のコーティング組成物を基材に塗布する工程と、
    続いて前記コーティング組成物を硬化させる工程と
    を含む、基材をコーティングする方法。
16. 前記基材が、プラスチック、複合材及び金属基材からなる群から選択される、請求項１５に記載の方法。
17. 請求項１５又は１６に記載の方法に従ってコーティングされた基材。