JP7374299B2 - チオ-マイケル付加によって硬化できるコーティング組成物 - Google Patents

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Description

本発明は、少なくとも1つのチオール基を含む少なくとも1種のマイケル供与体(A)、少なくとも1種のマイケル受容体(B)および少なくとも1種の特定の触媒(C)を含む硬化性コーティング組成物、多層コーティングの製造方法において、クリアコーティングとしてそれを使用する方法、ならびに上記プロセスから得られる多層コーティングに関する。その上、本発明は、特定の触媒(C)が容器C1および/またはC2、好ましくは容器C1に含まれる、少なくとも2つの別々の容器C1およびC2を含む部品キット(kit-of-parts)に関する。最後に、本発明は、少なくとも1つのチオール基を有するマイケル供与体(A)とマイケル受容体(B)との間の反応の触媒としてカルボン酸の特定の塩を使用する方法に関する。
高級品、例えば自動車の塗装において、塗料は通常、多層で塗布される。自動車シャーシ用のこの種の多層塗料システムでは、基材と後続層との間の接着を改善することを目的し、基材が腐食する傾向にある場合に基材を腐食から保護する働きも持つ下塗り剤(primer)を最初に塗布する。加えて、下塗り剤は、基材に存在するあらゆる粗さおよび構造を覆うことによって表面特性の改善を保証する。特に金属基材の場合、プライマー・サーフェーサーを下塗り剤に適用することが多く、該プライマー・サーフェーサーの役割は、表面特性をさらに改善し、石によるチッピングに対する耐性を改善することである。典型的には、1つ以上の着色層および/または効果層がプライマー・サーフェーサーに適用され、これらはベースコートと呼ばれる。最後に、クリアコートが一般的にベースコートに適用され、これは、所望の光沢の外観を確保し、塗料システムを環境影響から保護する。最後に、コーティングされた自動車表面を、140℃超の温度のオーブンに20分間通過させ、ベースコートとクリアコートを硬化および架橋させる。
従来の方法は十分であり、自動車産業において世界中で商業的に使用されているが、改善の余地はかなりある。一つには、これらのコーティングの生成に要するエネルギー、材料、または時間の任意の減少は、大規模の使用により大きな経済的利益をもたらすと考えられる。特に、自動車製造業者にとっては、高温工程の数および処理時間を減らすことが利点であると考えられる。加えて、これらの工程が実施される温度を低下させることが有益であると考えられる。その上、硬化時に毒性物質を放出しない架橋剤(非毒性の、一般的に使用されるメラミン架橋剤など)を使用することが有益であると考えられる。
一般的に使用される透明コーティングシステムは、塗布前に混合されるポリイソシアネートとNCO-反応性(イソシアネート反応性)化合物を含む二成分システムである。しかしながら、上記のポリイソシアネートおよびイソシアネート反応性化合物を含む二成分コーティングの使用は、不十分な貯蔵安定性、費用および遊離イソシアネートに関連する環境問題の理由により不都合である。
メラミンおよびイソシアネート架橋剤の欠点を克服するために、マイケル付加反応を利用してコーティングなどの硬化性樹脂組成物を架橋してきたが、それは、この反応が不要な副生成物を産まず、新規に形成される結合が化学的に安定性の結合であり、したがってコーティングの安定性の架橋につながるためである。
上記マイケル付加において、供与体として作用する求核活性水素含有化合物由来のアニオンを、受容体として働く活性化不飽和基に付加することによって、アクリロイル基などの不飽和基を活性水素含有化合物と反応させる。
一般的に、マイケル付加反応において、活性水素部位からカルボアニオンを発生させるために、強塩基を触媒として使用する。コーティングおよび他の硬化性樹脂システムの架橋にマイケル付加反応を適用する従来技術の多くは、強塩基を触媒として使用する。今までのところ、使用中の強塩基としては、いくつかある塩基の中で特に、アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属アルコキシド、第4級アンモニウム水酸化物、第4級アンモニウムヒドロカーボネート、第3級アミン、グアニジン、アミジン、第3級ホスフィンが挙げられる。
これらの強塩基によって触媒されるマイケル反応は、制御が難しい。そのような反応は、使用する塩基の濃度に応じて、非常に速すぎるか、または全く起こらない。しかしながら、多量の塩基を使用する結果として起こる架橋速度の改善は、触媒された塗料システムの架橋反応がレベリングおよび膜形成の段階の間に既に進行しているため、残念ながら塗料の外観の許容できない劣化を伴う。これにより、硬化した塗料層に不規則な表面が生じる。
さらに、塩基触媒反応は、酸抑制に悩まされる。空気中に存在する二酸化炭素、酸性の基材または他のコーティング層から放出される酸性物質が、架橋を大幅に減速させうる、または停止することさえある。その上、塩基触媒は、多層コーティングのまだ未硬化の隣接するコーティング層に移動することがあり、それにより、結果としてこれらのコーティング層の不十分な硬化につながりうる。
したがって、本発明の目的は、マイケル付加反応を用いて硬化できる、メラミン樹脂ならびに遊離および/またはブロック化イソシアネート化合物を実質的に含まない硬化性コーティング組成物を提供することである。上記コーティング組成物は、優れた機械的性質、好ましくは高い耐薬品性および硬度、高い光沢性ならびに隣接する未硬化または硬化コーティング層への高い接着性を有するコーティング層をもたらすべきである。その上、これらのコーティング組成物は、上記組成物の十分な処理時間を確保するために、高い貯蔵安定性および十分なポットライフを有するべきである。
本発明のさらなる目的は、本発明のコーティング材をベースコート層に直接塗布し、さらなるコーティング膜を予め塗布する共同硬化工程で硬化した、多層コーティングを提供することである。このプロセス簡素化にもかかわらず、結果として得られるマルチコート塗料システムは、高い光沢性および耐薬品性ならびに良好な機械的性質を示すべきである。
この課題は、特許請求の範囲で請求される主題および後述する主題の好ましい実施形態によって解決される。
したがって、本発明の第1の主題は、
(i)少なくとも1つのチオール基を含む少なくとも1種のマイケル供与体(A)、
(ii)少なくとも1種のマイケル受容体(B)および
(iii)一般式(I)による少なくとも1種の触媒(C)
Figure 0007374299000001
(式中、
、RおよびRは、互いに独立して、直鎖状、分岐鎖または環状アルキル基、アリール基およびアラルキル基であり、
Xは、アルカリ金属、ビスマス、亜鉛、ジルコニウムまたはHN(Rから選択され、
は、C~C10アルキル基またはC~C10ヒドロキシアルキル基から選択され、
nは、1~8の整数である)
を含む硬化性コーティング組成物である。
本発明のさらなる主題は、少なくとも2つの別々の容器C1およびC2を含む部品キットであって、
- 容器C1が、少なくとも1つのチオール基を含む少なくとも1種のマイケル供与体(A)および少なくとも1種のマイケル受容体(B)を含有し、容器C2が、少なくとも1種の触媒(C)を含有する、または
- 容器C1が、少なくとも1つのチオール基を含む少なくとも1種のマイケル供与体(A)を含有し、容器C2が、少なくとも1種のマイケル受容体(B)を含有し、触媒(C)が、容器C1および/または容器C2、好ましくは容器C1に含まれ、
触媒(C)が、一般式(I)
Figure 0007374299000002
(式中、
、RおよびRは、互いに独立して、直鎖状、分岐鎖または環状アルキル基、アリール基またはアラルキル基であり、
Xは、アルカリ金属、ビスマス、亜鉛、ジルコニウムまたはHN(Rから選択され、
は、C~C10アルキル基またはC~C10ヒドロキシアルキル基から選択され、
nは、1~8の整数である)
を有することを特徴とする、部品キットである。
本発明の追加の主題は、多層コーティング(MC)を基材(S)上に製造する方法であって、
(1)任意に組成物(Z1)を基材(S)に適用し、後続して組成物(Z1)を硬化して、基材(S)上に硬化された第1のコーティング層(S1)を形成することと、
(2)硬化された第1のコーティング層(S1)または基材(S)に直接、
(a)水性ベースコート組成物(bL2a)を適用してベースコート層(BL2a)を形成すること、または
(b)少なくとも2種の水性ベースコート組成物(bL2-a)および(bL2-z)を、直接順に適用して、互いに直接接する、少なくとも2つのベースコート層(BL2-a)および(BL2-z)を形成することと、
(3)本発明の硬化性コーティング組成物(cc)または本発明の部品キットから製造されたコーティング組成物を直接、コーティング層(BL2a)または(BL2-z)に適用してクリアコート層(CL)を形成することと、
(4)ベースコート層(BL2a)とクリアコート層(CL)または少なくとも2つのベースコート層(BL2-a)および(BL2-z)とクリアコート層(CL)を共同で硬化することと、
を含む、方法である。
本発明のさらなる主題は、本発明の方法にしたがって製造される多層効果および/または色彩コーティングである。
本発明の最後の主題は、少なくとも1つのチオール基を含む少なくとも1種のマイケル供与体(A)と少なくとも1種のマイケル受容体(B)との間の反応における触媒として、式(I)の少なくとも1種の化合物(C)
Figure 0007374299000003
(式中、
、RおよびRは、独立して、直鎖状、分岐鎖または環状アルキル基、アリール基またはアラルキル基であり、
Xは、アルカリ金属、ビスマス、亜鉛、ジルコニウムまたはHN(Rから選択され、
は、C~C10アルキル基またはC~C10ヒドロキシアルキル基から選択され、
nは、1~8の整数である)
を使用する方法である。
本発明のコーティング組成物は、毒性があり、メラミン樹脂ならびに硬化中に有害な化合物を放出する遊離および/またはブロック化イソシアネート化合物を含有しない。それにもかかわらず、高い硬度および化学物質に対する耐性が、硬化後に得られる。その上、組成物は十分なポットライフを示し、したがって架橋反応が適用または膜形成の間に既に生じるのを防止し、良好な処理特性を確保する。これは、短いポットライフで起こる塗料の外観における劣化が最小限になるため、高い光沢性を有する硬化コーティングがもたらされる。その上、クリアコート層を架橋するために使用した触媒はベースコート層に移動せず、ベースコート層の硬化に干渉するため、このコーティング組成物は、2C1Bまたは3C1Bプロセスにおいてクリアコートとして使用して多層コーティングを製造することができる。加えて、このクリアコート層は、下層の未硬化または硬化ベースコート層に対して優れた接着性を持つ。したがって、本発明のコーティング組成物は、OEMおよび補修用途におけるクリアコート組成物として特に適している。
本発明との関係において、公定基準を参照する場合、これは、出願日に最新だった標準版を示す、または最新版がその日に存在しない場合、最後の最新版を示す。
本発明の明細書中、便宜上、「ポリマー」および「樹脂」は区別なく用いられ、樹脂、オリゴマー、およびポリマーを包含する。
用語「ポリ(メタ)アクリレート」は、ポリアクリレートとポリメタクリレートの両方を意味する。したがって、ポリ(メタ)アクリレートは、アクリレートおよび/またはメタクリレートから構成されていてもよく、例えば、スチレンまたはアクリル酸などのエチレン性不飽和モノマーをさらに含有してもよい。用語「(メタ)アクリロイル」は、それぞれ、本発明の趣旨では、メタクリロイル化合物、アクリロイル化合物およびこれらの混合物を含む。
本発明との関係において、C~Cアルキルは、メチル、エチル、イソプロピル、n-プロピル、n-ブチル、イソブチル、sec-ブチルおよびtert-ブチル、好ましくはメチル、エチルおよびn-ブチル、より好ましくはメチルおよびエチル、最も好ましくはメチルを意味する。用語「アラルキル基」は、アリール基を含む脂肪族アルキレン部分を意味する。アリールアルキレン基のアルキル部分は、直鎖状または分岐鎖、飽和または不飽和、および環状または非環式であってもよく、ヘテロ原子が、アリール部分またはアルキル部分のいずれかに存在していても、していなくてもよい。
「マイケル供与体」は、本明細書で用いられる場合、少なくとも1つのマイケル活性水素原子を含有する官能基である少なくとも1つのマイケル供与体官能基を有する化合物である。本発明の場合、官能基はチオール基である。
用語「マイケル受容体」は、少なくとも1つの不飽和基、好ましくは少なくとも1つの(メタ)アクリロイル基を有する化合物を指す。
本発明の硬化性コーティング組成物
本発明の硬化性コーティング組成物は、必須成分として、少なくとも1種のマイケル供与体(A)(i)、少なくとも1種のマイケル受容体(B)(ii)および少なくとも1種の触媒(C)(iii)を含む。
(i)少なくとも1つのチオール基を含むマイケル供与体(A)
本発明の硬化性コーティング組成物は、少なくとも1つのチオール基を有する少なくとも1種のマイケル供与体(A)を含む。
好ましいマイケル供与体(A)は、2~10個、好ましくは2~8個、より好ましくは3~6個、非常に好ましくは4個のチオール基を含む。4個のチオール基を有するマイケル供与体(A)の使用は、硬化時に高い架橋密度を確保し、薬品に対して良好な耐性、高い光沢性および基材または他のコーティング層への良好な接着性をもたらす。
マイケル供与体(A)は、好ましくは、マイケル供与体(A)の総質量に対して10~45質量%、好ましくは15~40質量%、より好ましくは20~35質量%、非常に好ましくは22~30質量%のチオール含有量を有し、ヨウ素滴定によって測定される。
特に好ましいマイケル供与体(A)は、100~150g/mol、好ましくは110~140g/mol、より好ましくは115~135g/mol、非常に好ましくは120~130g/molの活性水素当量を有する。
マイケル供与体(A)の少なくとも1つのチオール基は、好ましくは、特定の官能基を介して、上記マイケル供与体(A)の主鎖に結合している。したがって、好ましくは、マイケル供与体(A)は、式(II)の少なくとも1つの官能基を含む
Figure 0007374299000004
(式中、
Zは、酸素、窒素含有基またはアルキル、アリール、アラルキルもしくはアルカリル基、好ましくは酸素であり、
pは、1~6、好ましくは1~4、より好ましくは1~3、非常に好ましくは2の整数である)。
上で略述したように、厳密に4つのチオール基を有するマイケル供与体(A)は、本発明において特に好ましい。したがって、本発明のコーティング組成物は、好ましくは、式(III)の少なくとも1種のマイケル供与体(A)を含む
Figure 0007374299000005
(式中、
~Rは、互いに独立して、水素、ヒドロキシ、C~C10アルキレン基、C~C10チオアルキレン基、C~C10ヒドロキシアルキレン基、C~C10ヒドロキシチオアルキレン基および残基-O-C(O)-(CH-SHから選択されるが、ただしR~Rのうちの少なくとも1つはチオール基を含有するものとし、
qは、1~10の整数である)。
この関連で、R~Rが、互いに独立して、残基-O-C(O)-(CH-SH(式中、qは2の整数である)である場合、特に好ましい。したがって、特に好ましいマイケル供与体(AI)は、CAS番号7575-23-7を有するペンタエリスリトールテトラ(3-メルカプトプロピオナト)である。式(III)の構造を有し、4つの官能性チオール基を含む上記マイケル供与体(A)を、少なくとも1種のマイケル受容体(B)および少なくとも1種の触媒(C)と組み合わせて使用すると、硬化時に高い架橋密度を実現することを可能にし、したがって硬化コーティング層の高い耐薬品性がもたらされる。加えて、上記マイケル供与体(A)は、硬化時に高い光沢性および良好な機械的性質の実現を可能にする。厳密に1種の前述のマイケル供与体(A)を使用する場合、すなわち、異なるマイケル供与体(A)の混合物が、本発明のコーティング組成物中に存在しない場合、特に好ましい。
硬化性コーティング組成物は、好ましくは、それぞれの場合において、組成物の総質量に対して、10~50質量%、好ましくは15~45質量%、より好ましくは18~30質量%、非常に好ましくは20~25質量%の総量で少なくとも1種のマイケル供与体(A)を含む。上記の量の使用は、高い架橋密度をもたらし、したがって、良好な機械的性質、高い耐薬品性ならびに高い光沢性および基材またはさらなるコーティング層との接着性につながる。
(ii)マイケル受容体(B)
マイケル受容体(B)は、少なくとも1つの不飽和基、好ましくは(メタ)アクリロイル基を含む。特に好ましいマイケル供与体(B)は、1~20、好ましくは2~10、非常に好ましくは3~12の官能価を含む。官能価は、マイケル受容体(B)中に存在する不飽和基、好ましくは(メタ)アクリロイル基の平均数として定義される。指定の官能価を有するマイケル受容体(B)の使用は、少なくとも1種のマイケル供与体(A)との反応時に高い架橋密度を確保し、したがって、優れた機械的および化学的安定性、高い光沢性および基材またはさらなるコーティング層への優れた接着性を有する硬化コーティング層が結果として得られる。
少なくとも1種のマイケル受容体(B)は、好ましくは、一般構造式(IV)
Figure 0007374299000006
(式中、
~R11は、互いに独立して、水素、直鎖状、分岐鎖または環状アルキル基、アリール基、アラルキル基およびアルカリル基から選択され、上記基は、任意にエーテル結合、カルボキシル基、さらなるカルボニル基、窒素含有基またはこれらの組み合わせを含有することができ、
Yは、酸素、窒素含有基またはR、R10およびR11について記載したアルキル、アリール、アラルキルもしくはアルカリル基である)
の少なくとも1つの官能基を含む。
したがって、本発明の好適なマイケル受容体(B)は、一部または全部の構造(IV)が(メタ)アクリル酸、フマル酸、またはマレイン酸、これらの置換型、またはこれらの組み合わせ、好ましくは骨格分子に、好ましくはエステル結合を通して結合された(メタ)アクリル酸の残基である分子を含む。本明細書中で用いられる場合、マイケル受容体の「骨格」は、構造(IV)以外の受容体分子の一部である。任意の構造(IV)は、別の(IV)基または骨格に直接結合されてもよい。それぞれが構造(IV)を含有する2つ以上の官能基を有する化合物は、本明細書において、多官能性マイケル受容体として知られる。マイケル受容体の好適な骨格がポリマーである場合、官能基(IV)は、ポリマー鎖からペンダント(pendent)しても、ポリマー鎖に取り込まれていてもよく、またはこれらの組み合わせでもよい。
したがって、この関連で、式(IV)中の残基R~R11が、互いに独立して、水素から選択される場合が好ましい。さらに、式(IV)中のYは、好ましくは酸素である。
本発明において有用なマイケル受容体に好適な骨格は、これらに限定されないが、エチレングリコール、プロピレングリコール、プロパンジオール、ブタンジオール、ジエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、トリエチレングリコール、ヘキサンジオール、ジプロピレングリコール、シクロヘキサンジメタノール、テトラエチレングリコール、2,2,4-トリメチル-1,3-ペンタンジオール、トリプロピレングリコールおよびトリシクロデカンジメチロールなどのジオール、グリセロール、プロポキシル化グリセロール、トリメチロールプロパンおよびヒマシ油などのトリオール、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトールなどの多価アルコール、多価アルキレンオキシドおよび他の多価ポリマー、グルコース、フルクトース、マルトース、スクロース、ソルビトールおよびイソソルビドを含むサッカリド、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、エポキシ化ポリブタジエンおよびエポキシ化ダイズ油を含むエポキシドならびにポリ(メタ)アクリレートを含む。また、同様のアルコールおよびエポキシド、これらの置換型、およびこれらの混合物も企図される。また、好適な骨格として、エチレンジアミン、1,6ヘキサンジアミンおよびピペラジンなどのアミンも企図される。さらに好適な骨格は、ポリ(メタ)アクリレートである。
本発明の少なくとも1種のマイケル受容体(B)は、一般に、DIN EN ISO13885-1:2008-08に準拠するGPCによって測定した場合、300~50,000g/mol、好ましくは800~30,000g/mol、非常に好ましくは1100~20,000g/molの平均分子量Mを有する。マイケル受容体(B)の平均分子量は、例えば、重合度を決定し、後続してモノマーの個々の質量から分子量を算出することによってオリゴマーで決定することができる、または以下のパラメーター、すなわち、温度35℃、流速1.0ml/分、注入量100μl、ランタイム40分を用いた、溶離剤としての一連の非分岐鎖ポリスチレン標準液、0.1mol/lの酢酸を含有するテトラヒドロフランによるゲル浸透クロマトグラフィーによってポリマーで決定することができる。
少なくとも1種のマイケル受容体(B)は、好ましくは、10℃/分の加熱速度を用いて差走査熱量計によって測定した場合、-5~60℃、好ましくは0~45℃のガラス転移温度Tを有する。マイケル受容体(B)のガラス転移温度は、以下のとおりに決定することができる。各液状マイケル受容体(B)を、層厚が約50μmのガラス板に適用し、後続して、例えば130℃で、例えば30分間乾燥することによって適当な試料を製造する。ほんの一部の乾燥膜をDSCるつぼ(アルミニウム、非密閉)に入れた。るつぼを指圧によって蓋で密閉する。次いで試料のるつぼを熱量計(TA Instruments製Q2000)に取り付けた。測定は、加熱速度10K/分で行われる-90℃から最大100℃までの第1の加熱操作、冷却速度10K/分で行われる100℃から最低-90℃までの冷却操作および加熱速度10K/分で行われる-90℃から最大100℃までの第2の加熱操作を含む。測定中、試料は、一定の窒素流によって確保される不活性雰囲気下にある。ガラス転移温度は、測定した第2の加熱操作の熱流シグナルが2つの外挿基線に対して等距離の線で交差される温度に割り当てられる(EN ISO11357-2:2014-07によるhalf-step-height法)。
特に好ましいマイケル受容体(B)は、脂肪族ウレタンヘキサ(メタ)アクリレートオリゴマー、少なくとも1つの(メタ)アクリロイル基および任意の少なくとも1つのヒドロキシ基を含むポリマー、またはこれらの混合物、好ましくは脂肪族ウレタンヘキサアクリレートオリゴマーからなる群から選択される。
エステル結合を有する化合物に結合された(メタ)アクリル酸の2つ以上の残基を含む構造(IV)を有する化合物は、本明細書において、「多官能性(メタ)アクリレート」と呼ばれる。マイケル付加における受容体として作用できる少なくとも2つの二重結合を有する多官能性(メタ)アクリレートは、本発明における好ましい多官能性マイケル受容体(B)である。
多官能性アクリレートである好適な多官能性マイケル受容体の例としては、1,4-ブタンジオールジアクリレート、1,6-ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、シクロヘキサンジメタノールジアクリレート、アルコキシル化ヘキサンジオールジアクリレート、アルコキシル化シクロヘキサンジメタノールジアクリレート、プロポキシル化ネオペンチルグリコールジアクリレート、グリセラルトリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、エトキシル化トリメチロールプロパントリアクリレート、プロポキシル化トリメチロールプロパントリアクリレート、イソソルビドジアクリレート、アクリル化ポリエステルオリゴマー、ビスフェノールAジアクリレート、エトキシル化ビスフェノールAジアクリレート、トリス(2-ヒドロキシエチル)イソシアヌレートトリアクリレート、アクリル化エポキシ化ダイズ油、アクリル化脂肪族ウレタンオリゴマー、アクリル化芳香族ウレタンオリゴマーなど、およびこれらの混合物が挙げられる。メタクリレートによって置き換えられる1つ以上のアクリレート基を有するこれらの多官能性マイケル受容体のいずれかの類似体が、本発明によってさらに企図される。
特に好ましいマイケル受容体(B)は、
a)得られる反応生成物が、少なくとも1種の遊離カルボン酸またはヒドロキシル基をさらに含むように、アクリル酸を、脂肪族四塩基酸または脂肪族テトラオール系ポリエステルまたは脂肪族テトラオール、好ましくは脂肪族テトラオール、特にペンタエリスリトールと反応させることと、
b)工程a)の反応生成物を、ポリイソシアネート、好ましくはジイソシアネート化合物と反応させることと、
によって得られる脂肪族ウレタンヘキサアクリレートポリマーである。
したがって、工程a)後に得られる特に好ましい生成物は、3つのアクリレート基および1つの遊離ヒドロキシ基を含むペンタエリスリトールトリアクリレートである。反応は、好ましくは、触媒の存在下で実施される。上記のものなどのウレタンヘキサアクリレートポリマーの硬化は、三次元架橋された構造を作り出す。硬化コーティングの架橋密度の増加は、コーティングの機械的および熱的性質を改善するための一方法である。架橋密度は重合性官能基の数と共に増加するため、少なくとも6個の重合性官能基を含むウレタンアクリレートが好ましい。高い架橋密度は、耐摩耗性および耐薬品性などの性質を改善することが知られる。その上、そのような化合物を少なくとも1種のマイケル供与体(A)および少なくとも1種の触媒(C)と組み合わせて使用することは、硬化コーティング全体が均一な架橋三次元ネットワークにつながり、したがって、改善された機械的性質および耐薬品性、高度の光透過性および基材またはさらなるコーティング層への高い接着性がもたらされる。
さらに好ましいマイケル受容体(B)は、骨格が高分子であり、任意に少なくとも1つのヒドロキシ基を含む多官能性(メタ)アクリレートである。(メタ)アクリレート基は、多種多様な方法のいずれかでポリマー骨格に結合されていてよい。例えば、(メタ)アクリレートエステルモノマーは、エステル結合によって重合性官能基に結合されていてよく、該重合性官能基は、(メタ)アクリレート基の二重結合をそのまま残す方法で他のモノマーと重合できる。別の例では、ポリマーは、(例えば、エステル交換反応または開環反応によって)(メタ)アクリレートエステルと反応して、ペンダント状(メタ)アクリレート基を有するポリマーを得ることができる官能基(例えば、残基ヒドロキシルを有するポリエステルまたはエポキシド基を有するポリ(メタ)アクリレートなど)によって作製することができる。さらに別の例では、全てのアクリレート基が反応しないやり方で、多官能性アクリレートモノマー(トリメチロールプロパントリアクリレートなど)を含むホモポリマーまたはコポリマーを作製することができる。
特に好ましい多官能性(メタ)アクリレートは、少なくともエポキシ基を含む(メタ)アクリレートポリマーを(メタ)アクリル酸と反応させることによって得られる。この関係において、(メタ)アクリレートポリマーは、好ましくは、少なくとも1つのペンダントまたは末端エポキシ基を含む。エポキシ基の導入は、例えば、(メタ)アクリレートポリマーの製造中に、グリシジル(メタ)アクリレートなどのエポキシド含有(メタ)アクリレートモノマーを使用することによって達成できる。見てすぐに分かるように、多官能性(メタ)アクリレートの不飽和基の量は、(メタ)アクリレートポリマー主鎖中のエポキシ基の量によって決定されるが、その理由は、これらの基が、好ましくはエポキシ基と(メタ)アクリル酸とを反応させることによって、不飽和基に結合させるために使用されるためである。特に好適な(メタ)アクリレートポリマーは、(メタ)アクリル酸のエステル、スチレンなどのビニルモノマー、およびグリシジル(メタ)アクリレートのラジカル重合によって得られる。少なくとも1つの(メタ)アクリロイル基および少なくとも1つのヒドロキシ基を含む特に好ましいポリマーは、
a)少なくとも1種のC~C(メタ)アクリレート、好ましくはメチルメタクリレート、n-ブチルメタクリレートおよびn-ブチルアクリレートの混合物、少なくとも1種のビニルモノマー、好ましくはスチレン、ならびにグリシジルメタクリレートをラジカル開始剤の存在下で重合することによってエポキシ官能性メタクリレートポリマーを製造することと、
b)グリシジルメタクリレートのモル量に基づいて、化学量論的な量の製造したエポキシ官能性メタクリレートポリマーを、アクリル酸および/またはメタクリル酸と反応させることと、
によって得られる。
工程a)で使用されるモノマーの総量に対するグリシジルメタクリレートの量は、好ましくは、10~90質量%、より好ましくは20~80質量%、非常に好ましくは31~73質量%の範囲である。
少なくとも1種のC~C(メタ)アクリレート、好ましくはメチルメタクリレート、n-ブチルメタクリレートおよびn-ブチルアクリレートの混合物と、少なくとも1種のビニルモノマー、好ましくはスチレンとの質量比は、好適には、2:1~1:2、より好ましくは1.4:1~1:1の範囲である。
少なくとも1つの(メタ)アクリロイル基および少なくとも1つのヒドロキシ基を含むさらに特別に好ましいポリマーは、少なくとも1種の第3級アミンまたはホスフィンの存在下で厳密に2個のアルデヒド基および/またはケト基を有するジカルボニル化合物(a1)とジアクリレート化合物(a2)とを反応させることによって得られる。第3級アミンまたはホスフィンによって触媒されるジカルボニル化合物とジアクリレート化合物(すなわち、電子不足アルケン)との間の反応は、ベイリス-ヒルマン反応とも呼ばれる。この反応は、α-メチレン-β-ヒドロキシカルボニル誘導体を生成し、典型的には、1,4-ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン(DABCO)または2-もしくは4-ジメチルアミノピリジンなどの非ヒンダード求核第3級アミン触媒を使用する。
ジカルボニル化合物(a1)は、好ましくはジケトンまたはジアルデヒドであり、特に優先的には、化合物(a1)はジアルデヒドである。
本発明によれば、化合物(a1)中のアルデヒドおよび/またはケト基は、脂肪族、脂環式または芳香族炭化水素基を通して互いに結合される。
ジカルボニル化合物(a1)は、好ましくは式(V)のジアルデヒドである
OHC-R-CHO (V)
(式中、
は、置換もしくは非置換C~Cアルキル、置換もしくは非置換C~Cアルケニル、置換もしくは非置換カルボキシ-C~Cアルキル、置換もしくは非置換C~C12アリール、置換もしくは非置換C~C12アリーレン、置換もしくは非置換C~C12シクロアルキレン、または置換もしくは非置換C~C20アルキレンである。非常に特定的に優先されるのは、非置換C~C12アリーレン、C~C20アルキレンまたは単結合である)。
ここでのC~C20アルキレンは、直鎖状または分岐鎖アルキレン、例えば、メチレン、1,2-エチレン、1,2-もしくは1,3-プロピレン、1,2-、1,3-もしくは1,4-ブチレン、1,1-ジメチル-1,2-エチレン、1,2-ジメチル-1,2-エチレン、1,5-ペンチレン、1,6-ヘキシレン、1,8-オクチレン、1,10-デシレンまたは1,20-エイコシレンである。C~C12シクロアルキレンは、例えば、シクロプロピレン、シクロペンチレン、シクロヘキシレン、シクロオクチレンまたはシクロドデシレンである。C~C12アリーレンは、例えば、フェニレン、ナフチレンまたはビフェニレンである。
好ましいR基は、単結合、メチレン、1,2-エチレン、1,3-プロピレン、1,2-プロピレン、1,4-ブチレン、1,5-ペンチレン、1,6-ヘキシレン、1,2-フェニレン、1,3-フェニレン、1,4-フェニレン、2,3-トリレン、2,4-トリレン、2,6-トリレン、1,2-シクロヘキシレン、1,3-シクロヘキシレン、および1,4-シクロヘキシレンである。
特に好ましいR基は、単結合、1,2-エチレン、1,3-プロピレン、1,4-ブチレン、1,3-フェニレン、および1,4-フェニレンである。
好ましいジカルボニル化合物(a1)は、グリオキサール、スクシンアルデヒド、グルタルアルデヒド、カプロアルデヒド、フタルアルデヒド、イソフタルアルデヒド、およびテレフタルアルデヒドであり、特に優先的にはグリオキサール、スクシンアルデヒド、グルタルアルデヒド、イソフタルアルデヒド、およびテレフタルアルデヒドである。特に好ましいジカルボニル化合物(a1)は、テレフタルアルデヒドである。
ジアクリレート化合物(a2)は、任意の所望の二官能性アクリレート、好ましくはアルカンジオールまたはシクロアルカンジオールのジアクリレート、さらには低級ポリアルキレングリコール、好ましくはポリエチレングリコールもしくはポリプロピレングリコール、または、それほど好ましくはないが、ジアミンの、好ましくは直鎖状もしくは分岐鎖脂肪族もしくは脂環式ジアミンの二官能性アクリルアミドを含む。
化合物(a2)は、好ましくは400g/mol未満の分子量を有するものであり、より好ましくは構造的に均一な化合物、すなわち、分子量分布がないものである。
アルカンジオールは、好ましくは、エチレングリコール、2,2-ジメチル-1,2-エタンジオール、1,3-プロパンジオール、1,2-プロパンジオール、1,2-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、3-メチルペンタン-1,5-ジオール、2-エチルヘキサン-1,3-ジオール、2,4-ジエチルオクタン-1,3-ジオール、1,6-ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、2-エチル-1,3-プロパンジオールまたは2-メチル-1,3-プロパンジオールであってもよい。
シクロアルカンジオールは、好ましくは、2,2-ビス(4-ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン、1,1-、1,2-、1,3-および1,4-シクロヘキサンジメタノール、または1,2-、1,3-もしくは1,4-シクロヘキサンジオールであってもよい。
ポリアルキレングリコールは、好ましくは、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリTHFまたはポリ-1,3-プロパンジオールであってもよい。特に優先されるのは、異性体の混合物としてのポリエチレングリコールまたはポリプロピレングリコールである。ポリアルキレングリコールの中では、二量体から五量体が好ましい。
ジアミンは、好ましくは、例えば、1,2-ジアミノエタン、1,2-もしくは1,3-ジアミノプロパン、1,4-ジアミノブタン、1,5-ジアミノペンタン、1,6-ジアミノヘキサン、1,7-ジアミノヘプタン、1,8-ジアミノオクタン、1,9-ジアミノノナン、1,10-ジアモノデカン、1,12-ジアミノドデカンまたはピペラジンなどの直鎖状または分岐鎖の脂肪族または脂環式の第一級および/または第二級ジアミンである。
特に好ましいジアクリレート(a2)は、エチレングリコールジアクリレート、1,2-プロパンジオールジアクリレート、1,3-プロパンジオールジアクリレート、1,3-ブタンジオールジアクリレート、1,4-ブタンジオールジアクリレート、1,6-ヘキサンジオールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、N,N’-ビスアクリロイル-1,2-ジアミノエタン、N,N-ビスアクリロイル-1,6-ジアミノヘキサン、またはN,N’-ビスアクリロイルピペラジンである。特に好ましい化合物は、1,6-ヘキサンジオールジアクリレートおよびジプロピレングリコールジアクリレートである。
二官能性化合物(a1)を二官能性化合物(a2)と共に使用すると、厳密に直鎖状のポリマーが得られ、すなわち、そのポリマーの分岐度は示されない、または無視できるほどの分岐度しか示されない。無視できるほどの分岐度は、5%未満、好ましくは4%未満、より好ましくは3%未満、非常に好ましくは2%未満、より特定的には1%未満のものである。
ベイリス-ヒルマン反応の実施は、それ自体が当業者に知られており、多数の文献レビューの主題となっている。反応は、0℃~100℃、好ましくは20~80℃、より好ましくは25℃~60℃の温度で実施される。
反応に使用される触媒は通常、第3級アミンまたはホスフィンであり、例としては、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ-n-ブチルアミン、エチルジイソプロピルアミン、メチルジイソプロピルアミン、N-メチルモルホリン、N-メチルピペリジン、トリエタノールアミン、N,N-ジメチルエタノールアミン、2-ジメチルアミノピリジン、4-ジメチルアミノピリジン、ジアザビシクロオクタン、1,5-ジアザビシクロ[4.3.0]ノン-5-エン(DBN)、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデス-7-エン(DBU)、ピロコリン、キヌクリジン、キニジン、トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリ-n-ブチルホスフィン、ジメチルフェニルホスフィン、および好ましくは1,4-ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン(DABCO)が挙げられる。触媒は、一般にアクリル基に対して1~100モル%、好ましくは5~50モル%、より好ましくは10~40モル%、非常に好ましくは15~30モル%の量で使用される。
アクリレート基とアルデヒドおよび/またはケト基との間の化学量論は、一般に1:0.05~1.5、好ましくは1:0.1~1.3、より好ましくは1:0.2~1.0、非常に好ましくは1:0.4~1.0である。
ベイリス-ヒルマン反応に使用できる溶媒は、好ましくは水、石油エーテル、リグロイン、トルエン、ベンゼン、キシレン、テトラヒドロフラン(THF)、ジエチルエーテル、ジオキサン、メタクリレート、あるいは反応に使用されるアクリレートである。反応は溶媒の非存在下で実施することもできる。
硬化性コーティング組成物は、典型的には、高い機械的および化学的安定性を確保するために、硬化後、高度に架橋されたネットワークを得るために十分な量の少なくとも1種のマイケル受容体(B)を含む。好ましいコーティング組成物は、総量が、それぞれの場合においてコーティング組成物の総質量に対して20~55質量%、好ましくは25~50質量%、より好ましくは28~45質量%、非常に好ましくは30~40質量%の少なくとも1種のマイケル受容体(B)を含む。前述の量の少なくとも1種のマイケル受容体(B)、とりわけ、特に好ましい高分子マイケル受容体の使用は、高い機械的および化学的性質ならびに高い耐候性を有する硬化コーティング組成物をもたらす。その上、硬化コーティングは、高度に透明性であり、したがってクリアコーティングとして好適になる。加えて、硬化コーティングは、未硬化のまたは既に硬化されたコーティング層に対して高い接着性を有する。
少なくとも1種のマイケル供与体(A)と少なくとも1種のマイケル受容体(B)との質量比は、好ましくは3:1~1:3、好ましくは1.7:1~1.4:1である。
(iii)一般式(I)の触媒(C)
本発明のコーティング組成物は、第3の必須化合物として一般式(I)の少なくとも1種の触媒(C)を含む。この触媒は、成分(A)および(B)の高度な架橋を達成することができる。本発明の好ましい実施形態によれば、式(I)中の残基R、RおよびRは、独立して、直鎖状または分岐鎖C~C10アルキル基であるが、ただし残基R、RおよびRの全ての炭素原子の合計は8であるとする。さらに好ましい実施形態によれば、残基R1、R2およびR3のうちの少なくとも1つ、好ましくはR1およびR2は、C~C14アリールまたはC~C30アラルキル基である。そのような触媒(C)の使用は、化合物(A)および(B)の高い変換率につながり、したがって硬化時、高度に架橋されたネットワークが生成され、良好な機械的性質、高い耐薬品性、高い光沢性および優れた接着性を得ることを可能にする。同時に、硬化性コーティング組成物のポットライフは、なんらの困難なしに処理可能にするのに十分である。その上、これらの触媒は安定であり、貯蔵中に開裂反応を起こすことはない。
特に好ましい触媒(C)は、ネオデカン酸の特定の塩である。したがって、式(I)中の残基RおよびRが、互いに独立して、直鎖状または分岐鎖C~Cアルキル基であり、残基Rがメチル基であるが、ただし残基R、RおよびRの全ての炭素原子の合計が8である場合が、非常に好ましい。
あるいは、式(I)中の残基RおよびRが、独立して、フェニル基であり、残基Rが、C~C12アルキル基、好ましくはC~C10アルキル基、特にCアルキル基である場合が、非常に好ましい。
触媒(C)は、アルカリ金属、ビスマス、亜鉛、ジルコニウムまたはアミンを有する特定のカルボン酸の塩である。驚くべきことに、硬化コーティング組成物の架橋密度は、上記カルボン酸の特定の塩を使用することによって強化することができる。したがって、式(I)中のXが、リチウム、ナトリウム、カリウム、ビスマス、亜鉛、ジルコニウムおよびHN(R(式中、R-(CH-OHである)からなる群から選択される場合が、特別に好ましい。前記式(I)のカルボン酸の塩の触媒としての使用は、硬化中の化合物(A)および(B)の十分な架橋につながり、したがって高い化学的安定性、良好な機械的性質および高い光沢性をもたらす。したがって、上記塩を含む硬化性コーティング組成物は、OEMおよび補修用途で使用するためのクリアコートとして好適である。他の金属、例えばカルシウムの使用は、十分な架橋につながらず、したがって耐薬品性の低下および光沢性の低減という結果になる。
式(I)のパラメーターnは、Xの原子価に依存する。好ましくは、Xは1~4の原子価を有し、そのため、式(I)中のnに好適な値は、1~4の整数である。
本発明によれば、少なくとも1種の触媒(C)が、それぞれの場合において触媒(C)の総質量に対して、3~40質量%、好ましくは3.5~30質量%、非常に好ましくは4.5~26質量%の含有量の金属を含む。
一方で高い架橋密度を、他方で許容されるポットライフを実現するために、硬化性コーティング組成物は、好ましくは、特定量の少なくとも1種の触媒(C)を含む。本発明の第1の主題の好ましい実施形態によれば、コーティング組成物は、総量が、それぞれの場合においてコーティング組成物の総質量に対して0.05~6質量%、好ましくは0.08~2.5質量%、より好ましくは0.1~1.5質量%、非常に好ましくは0.2~0.7質量%である少なくとも1種の触媒(C)を含む。硬化性コーティング組成物が複数の一般式(I)の触媒(C)を含む場合、前述の量は、全ての一般式(I)を有する触媒(C)の総量を指す。例えば、厳密に2種の触媒(C)、すなわち、一般式(I)の触媒(C1)および触媒(C2)が存在する場合、前述の量は、触媒(C1)および(C2)の量の合計を指す。
本発明による硬化性コーティング組成物は、単一の式(I)の触媒(C)または異なる式(I)の触媒(C)の混合物を含むことができる。高い耐薬品性、良好な機械的性質および高い光沢性に関して特に良好な結果は、硬化性コーティング組成物が、少なくとも2種の異なる式(I)の触媒(C)、好ましくは厳密に3種の異なる式(I)の触媒(C)または厳密に4種の異なる式(I)の触媒(C)を含む場合に得られる。上記触媒混合物の使用は、優れた機械的性質ならびに高い耐薬品性および高い光沢性につながる。したがって、そのような硬化性コーティング組成物は、自動車OEM(製造ライン)仕上げの技術的かつ美観的に特に要求される分野において、好ましくはクリアコート組成物として用いることができる。
第1の好ましい実施形態によれば、硬化性コーティング組成物は、厳密に3種の異なる触媒(C)の混合物を含む。そのような組成物は、好都合には、少なくとも1種の式(Ia)の触媒(C1-1)および少なくとも1種の式(Ib)の触媒(C1-2)および少なくとも1種の式(Ic)の触媒(C1-3)を含む
Figure 0007374299000007
(式中、
およびRは、互いに独立して、直鎖状または分岐鎖C~Cアルキル基であり、
は、メチル基であるが、ただし残基R、RおよびRの全ての炭素原子の合計が8であるものとし、
は、残基-(CH-OHである)。
あるいは、そのような組成物は、好ましくは、少なくとも1種の式(Ia)の触媒(C1-1)および少なくとも1種の式(Ib)の触媒(C1-2)および少なくとも1種の式(Ic)の触媒(C1-3)を含む
Figure 0007374299000008
(式中、
およびRは、互いに独立して、フェニル基であり、
は、C~C12アルキル基、好ましくはC~C10アルキル基、特別にはCアルキル基であり、
は、残基-(CH-OHである)。
上記触媒混合物中に含まれる第1の触媒(C1-1)は、特定のカルボン酸のビスマス塩(式(Ia)参照)であり、好ましくは、それぞれの場合において触媒(C1-1)の総質量に対して、10~40質量%、好ましくは15~30質量%、非常に好ましくは22~25質量%の含有量のビスマスを含む。
上記混合物は、特定のカルボン酸の第3級アミン塩であり、好都合には、それぞれの場合において触媒(C1-2)の総質量に対して10~30質量%、好ましくは15~25質量%、非常に好ましくは18~22質量%の含有量のイオンHN(R を有する、式(Ib)の第2の触媒(C1-2)を含有する。
前記触媒混合物中に含まれる式(Ic)の第3の触媒(C1-3)は、特定のカルボン酸のリチウム塩であり、好ましくは、それぞれの場合において触媒(C1-3)の総質量に対して0.1~10質量%、好ましくは0.5~5質量%、非常に好ましくは1~3質量%の含有量のリチウムを含む。
好適には、各触媒(C1-1)、(C1-2)および(C1-3)は、コーティング組成物の総質量に対して特定の総量で含まれる。そのため、少なくとも1種の式(Ia)の触媒(C1-1)は、好ましくは、それぞれの場合においてコーティング組成物の総質量に対して、0.01~1質量%、非常に好ましくは0.05~0.2質量%の総量で存在する。
その上、コーティング組成物は、好ましくは、少なくとも1種の式(Ib)の触媒(C1-2)を、それぞれの場合においてコーティング組成物の総質量に対して、0.05~1質量%、非常に好ましくは0.15~0.4質量%の総量で含む。
コーティング組成物は、好都合には、少なくとも1種の式(Ic)の触媒(C1-3)を、それぞれの場合においてコーティング組成物の総質量に対して、0.05~1質量%、非常に好ましくは0.15~0.25質量%の総量で含む。
触媒混合物は、好ましくは、各触媒(C1-1)、(C1-2)および(C1-3)を、特定の質量比で含有する。したがって、コーティング組成物は、好ましくは、1:1:1~1:5:3、好ましくは1:2:1.5~1:3:2の、少なくとも1種の触媒(C1-1)と少なくとも1種の触媒(C1-2)と少なくとも1種の触媒(C1-3)との質量比を有する。上記質量比の使用は、高密度をもたらし、したがって高い耐薬品性および良好な機械的性質につながる。しかしながら、上記触媒の比率は、従来のコーティング装置を用いたコーティング組成物の基材への適用がもはや実施できないほど、ポットライフを短縮しない。加えて、上記触媒の組み合わせを用いたとき、高い光沢性を得ることができ、したがって、OEMおよび補修用途における使用のためのクリアコートとして好適な本発明のコーティング組成物になる。
本発明のコーティング組成物の代替の特に好ましい実施形態は、厳密に4つの異なる触媒(C)、すなわち、少なくとも1種の式(IIa)の触媒(C2-1)、少なくとも1種の式(IIb)の触媒(C2-2)、少なくとも1種の式(IIc)の触媒(C2-3)および少なくとも1種の式(IId)の触媒(C2-4)の混合物を含む
Figure 0007374299000009
(式中、
およびRは、互いに独立して、直鎖状または分岐鎖C~Cアルキル基であり、
は、メチル基であるが、ただし残基R、RおよびRの全ての炭素原子の合計は8であるとし、
は、残基-(CH-OHである)。
あるいは、本発明のコーティング組成物は、好ましくは、厳密に4つの異なる触媒(C)、すなわち、少なくとも1種の式(IIa)の触媒(C2-1)、少なくとも1種の式(IIb)の触媒(C2-2)、少なくとも1種の式(IIc)の触媒(C2-3)および少なくとも1種の式(IId)の触媒(C2-4)の混合物を含む
Figure 0007374299000010
(式中、
およびRは、互いに独立して、フェニル基であり、
は、C~C12アルキル基、好ましくはC~C10アルキル基、特にCアルキル基であり、
は、残基-(CH-OHである)。
前記混合物中に含まれる第1の触媒(C2-1)は、特定のカルボン酸の第3級アミン塩(式(IIa)参照)であり、好ましくは、それぞれの場合において触媒(C2-1)の総質量に対して、10~30質量%、好ましくは15~25質量%、非常に好ましくは18~22質量%の含有量のイオンHN(R を含む。
上記混合物は、第2の触媒(C2-2)として、好ましくはそれぞれの場合において触媒(C2-2)の総質量に対して1~15質量%、好ましくは3~10質量%、非常に好ましくは4~8質量%の含有量のナトリウムを含む、特定のカルボン酸のナトリウム塩(式(IIb)参照)を含有する。
式(IIc)の第3の触媒(C2-3)は、好都合には、それぞれの場合において触媒(C2-3)の総質量に対して5~20質量%、好ましくは7~15質量%、非常に好ましくは9~12質量%の含有量のカリウムを含む。
上記混合物は、第4の触媒(C2-4)として、好ましくは、それぞれの場合において触媒(C2-4)の総質量に対して10~40質量%、好ましくは15~30質量%、非常に好ましくは20~25質量%の含有量のジルコニウムを含む特定のカルボン酸のジルコニウム塩(式IId参照)を含有する。
好適には、各触媒(C2-1)、(C2-2)、(C2-3)および(C2-4)は、コーティング組成物の総質量に対して特定の総量で含有される。そのため、少なくとも1種の式(IIa)の触媒(C2-1)は、それぞれの場合においてコーティング組成物の総質量に対して、0.05~1質量%、非常に好ましくは0.15~0.4質量%の総量で存在する。
その上、コーティング組成物は、好ましくは、少なくとも1種の式(IIb)の触媒(C2-2)を、それぞれの場合においてコーティング組成物の総質量に対して、0.005~0.5質量%、非常に好ましくは0.01~0.05質量%の総量で含む。
コーティング組成物は、好都合には、少なくとも1種の式(IIc)の触媒(C2-3)を、それぞれの場合においてコーティング組成物の総質量に対して、0.01~0.5質量%、非常に好ましくは0.05~0.15質量%の総量で含む。
加えて、コーティング組成物は、少なくとも1種の式(IId)の触媒(C2-4)を、それぞれの場合においてコーティング組成物の総質量に対して、0.01~0.5質量%、非常に好ましくは0.04~0.1質量%の総量で含む。
触媒混合物は、好ましくは、各触媒(C2-1)、(C2-2)、(C2-3)および(C2-4)を特定の質量比で含有する。したがって、コーティング組成物は、好ましくは、15:1:6:4~5:1:1:1、好ましくは10:1:4:2~6:1:2:1の、少なくとも1種の触媒(C2-1)と少なくとも1種の触媒(C2-2)と少なくとも1種の触媒(C2-3)と少なくとも1種の触媒(C2-4)との質量比を有する。上記質量比の使用は、高い架橋密度をもたらし、したがって高い耐薬品性および良好な機械的性質が得られる。しかしながら、上記触媒の比率は、コーティング組成物の基材への適用が、もはや従来のコーティング装置を使用して実行できないほどにはポットライフを短縮しない。加えて、上記触媒の組み合わせを使用した場合、高い光沢性を得ることができ、したがって、OEMおよび補修用途において使用するためのクリアコートとして好適な本発明のコーティング組成物になる。
本発明の硬化性コーティング組成物の必須成分(A)、(B)および(C)とは別に、組成物は、以下に記載のさらなる成分を含みうる。しかしながら、本発明のコーティング組成物は、好ましくは、さらなる架橋剤、特にメラミン樹脂ならびにブロック化および非ブロック化イソシアネートおよびポリイソシアネートを一切含まない。そのため、本発明の組成物は、非常に好ましくは、1質量%未満、特に0質量%の、メラミン樹脂、ブロック化イソシアネート、ブロック化ポリイソシアネート、非ブロック化イソシアネート、非ブロック化ポリイソシアネートおよびこれらの混合物から選択される架橋剤を含む。
(iv)有機酸(D)
本発明のコーティング組成物は、好ましくは、3~8、好ましくは4~7、非常に好ましくは5~5.5のpKaを有する少なくとも1種の有機酸(D)を含む。
前記少なくとも1種の有機酸(D)は、好都合には、クエン酸、ギ酸、乳酸、アスコルビン酸、安息香酸、シュウ酸、クエン酸、酢酸、プロピオン酸、ネオデカン酸およびこれらの混合物からなる群から選択され、好ましくはネオデカン酸である。
本発明の範囲内において、組成物が、少なくとも1種の有機酸(D)、好ましくはネオデカン酸を、それぞれの場合においてコーティング組成物の総量に対して、0.1~1質量%、好ましくは0.2~0.8質量%、非常に好ましくは0.3~0.7質量%の総量で含む場合が好ましい。
本発明のコーティング組成物中の少なくとも1種の有機酸(D)、好ましくはネオデカン酸の追加の使用は、そのような本発明のコーティング組成物によって製造される硬化コーティング層の光沢性および耐薬品性のさらなる強化につながる。
(V)有機溶媒(E)
本発明によれば、硬化性コーティング組成物は、好ましくは、溶媒ベースのコーティング組成物である。したがって、コーティング組成物は、好ましくは、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、ケトン(アセトン、メチルエチルケトンおよびメチルアミルケトンなど)、エステル(酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸ブチルグリコール、酢酸ペンチルおよびプロピオン酸エチルエトキシなど)、エーテル、またはこれらの混合物からなる群から選択される、好ましくは酢酸ブチルである、少なくとも1種の有機溶媒(E)を含む。
この有機溶媒(E)、好ましくは、酢酸ブチルは、好都合には、それぞれの場合においてコーティング組成物の総量に対して、15~60質量%、好ましくは20~50質量%、より好ましくは25~45質量%、非常に好ましくは30~40質量%の総量で存在する。前述の量の有機溶媒、好ましくは酢酸ブチルの使用は、本発明のコーティング組成物の成分の均一な溶解または分散を可能にし、高い貯蔵安定性をもたらす。
本発明のコーティング組成物が、好ましくは溶媒ベースのコーティング組成物であるため、非常に少量の水のみしか含まない。したがって、コーティング組成物が、それぞれの場合においてコーティング組成物の総量に対して、0~1質量%、好ましくは0~0.5質量%、非常に好ましくは0~0.25質量%の総量の水を含む場合が好ましい。前述の水の量は、意図的に添加された水の量のみを包含する。そのため、コーティング組成物を製造するために使用された成分に含まれる水は、前述の量の中には含まれない。
硬化性コーティング組成物は、好ましくは、23℃のエタノール中で8.0~8.9のpHを有する。
本発明のコーティング組成物の乾燥および架橋の間の多量の有機溶媒の蒸発に関連する環境問題を低減するために、前記組成物は、好ましくは、高い固形分を有する。これは、本発明のコーティング組成物のVOCを低減させる。したがって、コーティング組成物は、好都合には、それぞれの場合においてコーティング組成物の総量に対して、30~80質量%、好ましくは40~75質量%、非常に好ましくは50~70質量%の固形分を有する。
(vi)添加剤(F)
本発明のコーティング組成物は、コーティング組成物、好ましくはクリアコーティング組成物中に慣例的に含まれる少なくとも1種の添加剤(F)を追加的に含むことができる。添加剤(F)の例としては、
- UV吸収剤、例えばベンゾトリアゾールまたはオキサラニリド、
- HALS化合物などの光安定剤、
- フリーラジカル捕捉剤、
- 滑剤、
- 重合阻害剤、
- 消泡剤、
- シロキサン、フッ素化合物、カルボン酸モノエステル、リン酸エステル、ポリアクリル酸およびそれらのコポリマー、またはポリウレタンなどの湿潤剤、
- トリシクロデカンジメタノールなどの接着促進剤、
- 流動性制御剤、
- セルロース誘導体などの膜形成助剤、
- 例えば、二酸化ケイ素、酸化アルミニウムまたは酸化ジルコニウムをベースとするナノ粒子などのフィラー(さらなる詳細は、Roempp Lexikon、「Lacke and Druckfarben」、Georg Thieme Verlag、Stuttgart、1998、250~252頁を参照されたい)、
- レオロジー調整剤、例えば、特許WO94/22968、EP-A-0276501、EP-A-0249201またはWO97/12945から知られる添加剤;例えばEP-A-0008127に開示されている架橋高分子微粒子;モンモリロナイト型のアルミニウム-マグネシウムシリケート、ナトリウム-マグネシウム、およびナトリウム-マグネシウム-フッ素-リチウムフィロシリケートなどの無機フィロシリケート;Aerosils(登録商標)などのシリカ;あるいはポリビニルアルコール、ポリ(メタ)アクリルアミド、ポリ(メタ)アクリル酸、ポリビニルピロリドン、スチレン-無水マレイン酸コポリマーもしくはエチレン-無水マレイン酸コポリマーおよびこれらの誘導体、または疎水的に修飾されたエトキシ化ウレタンもしくはポリアクリレートなどのイオンおよび/もしくは結合基を含有する合成ポリマー、
- 難燃剤、および/または
- 水捕捉剤
が挙げられる。
少なくとも1種の添加剤(F)は、好ましくは、それぞれの場合においてコーティング組成物の総量に対して、最大30質量%、非常に好ましくは最大20質量%の総量で存在する。
本発明のコーティング組成物は、ベースコート、トップコートまたは下塗り剤として好適である。そのため、本発明のコーティング組成物は、特殊効果顔料を含む顔料、および任意のフィラーを含有することができる。
ベースコートおよびトップコートコーティング組成物中に利用できる特殊効果顔料の非限定的な例としては、メタリック顔料、真珠光沢顔料、および色彩可変効果フレーク顔料が挙げられる。メタリック(真珠光沢および色彩可変を含む)トップコートカラーは、1種以上の特殊フレーク顔料を使用して作製される。メタリックベースコートカラーは、アルミニウムフレーク顔料、塗装アルミニウムフレーク顔料、銅フレーク顔料、亜鉛フレーク顔料、ステンレス鋼フレーク顔料、およびブロンズフレーク顔料などのメタリックフレーク顔料を使用して、かつ/または真珠光沢フレーク顔料(二酸化チタンでコーティングされたマイカ顔料および酸化鉄でコーティングされたマイカ顔料などの処理されたマイカを含む)を使用して生成され、異なる角度で見たときに異なる外観(反射率または色)をコーティングに与える。金属フレークは、コーンフレーク型、レンズ状、または循環耐性(circulation-resistant)であってもよく、マイカは、天然、合成、または酸化アルミニウム型であってもよい。フレーク顔料は、凝塊形成せず、高剪断下で粉砕されないが、その理由は、高剪断は、フレークまたはその結晶形態を破壊または湾曲し、ゴニオ外観(gonioapparent)効果を低減または破壊すると思われるからである。フレーク顔料は、低剪断下で攪拌することにより、バインダー成分中に十分分散される。フレーク顔料(複数可)は、それぞれの場合においてバインダー全質量に対して約0.01質量%~約50質量%または約15質量%~約25質量%の量でコーティング組成物中に含まれる。市販のフレーク顔料の非限定的な例としては、BASF Corporation製のPALIOCROME(登録商標)顔料が挙げられる。
ベースコートおよびモノコートトップコートコーティング組成物中に利用できる他の好適な顔料およびフィラーの非限定的な例としては、二酸化チタン、硫酸バリウム、カーボンブラック、オーカー、シェンナ、アンバー、ヘマタイト、リモナイト、赤色酸化鉄、透明赤色酸化鉄、黒色酸化鉄、茶色酸化鉄、酸化クロム緑色、クロム酸ストロンチウム、リン酸亜鉛、シリカ(ヒュームドシリカなど)、炭酸カルシウム、タルク、バライト粉、フェロシアン化鉄アンモニウム(プルシアンブルー)、およびウルトラマリンなどの無機顔料、ならびに金属化および非金属化アゾ赤色、キナクリドン赤色および紫色、ペリレン赤色、銅フタロシアニン青色および緑色、カルバゾール紫色、モノアリーリドおよびジアリーリド黄色、ベンズイミダゾロン黄色、トリル橙色、ナフトール橙色、二酸化ケイ素、酸化アルミニウムまたは酸化ジルコニウムをベースとしたナノ粒子などの有機顔料が挙げられる。顔料(複数可)は、好ましくは、既知の方法にしたがって、樹脂もしくはポリマー中に、または既に記載した種類のバインダー樹脂などの顔料分散剤と共に分散される。一般に、顔料および分散樹脂、ポリマー、または分散剤は、顔料凝集体を一次顔料粒子まで破砕するために十分高い剪断下で接触させ、顔料粒子の表面を分散樹脂、ポリマー、または分散剤で濡らす。凝集体の破砕および一次顔料粒子の湿潤は、顔料の安定性および色の展開のために重要である。顔料およびフィラーは、典型的には、コーティング組成物の総質量に対して最大で約60質量%の量で利用してよい。使用される顔料の量は、顔料の性質および色の深さ、および/または製造を目的とする効果の強度によって決まり、また、着色コーティング組成物中の顔料の分散性にもよる。顔料の含有量は、それぞれの場合において着色コーティング組成物の総質量に対して、好ましくは0.5質量%~50質量%、より好ましくは1質量%~30質量%、非常に好ましくは2質量%~20質量%、より特定的には2.5質量%~10質量%である。
本発明のコーティング組成物の特に好ましい実施形態は、透明性着色トップコートコーティング組成物(薄い色の付いたクリアコート)、および顔料を含まないクリアコートコーティング組成物の形態である。本発明の特定の実施形態は、透明性着色トップコートコーティングを製造するために必要なガラスフレークの安定化に特に好適である。ガラスフレークは、好ましくは、コーティング組成物の総質量に対して0.001~0.8質量%の量で存在する。そのような薄い色の付いたクリアコートは、装飾効果の色彩の幅を広げるために、より頻繁に使用され、これは、自動車または他の表面をコーティング、好ましくは多層コーティングで塗装するときに達成できる。
本発明のコーティング組成物から製造されるコーティングは、イソシアネートのような有害物質またはメラミンなど、硬化時に毒性化合物を放出する物質を使用することなく、優れた光沢度および薬品に対する耐性ならびに良好な機械的性質を有する。
本発明の部品キット
成分(A)および(B)の架橋が、貯蔵温度間で触媒(C)を添加したときに開始するため、本発明のコーティング組成物は、好ましくは、2K組成物として配合される。そのような組成物は、典型的には、少なくとも2つの別々の容器を含み、これらの容器から、適用前に混合することによって、すぐに使用できるコーティング組成物が製造される。
したがって、本発明のさらなる主題は、少なくとも2つの別々の容器C1およびC2を含む部品キットであって、
- 容器C1が、少なくとも1つのチオール基を含む少なくとも1種のマイケル供与体(A)および少なくとも1種のマイケル受容体(B)を含有し、容器C2が、少なくとも1種の触媒(C)を含有する、または
- 容器C1が、少なくとも1つのチオール基を含む少なくとも1種のマイケル供与体(A)を含有し、容器C2が、少なくとも1種のマイケル受容体(B)を含有し、触媒(C)は、容器C1および/または容器C2に、好ましくは容器C1に含まれ、
触媒(C)が、一般式(I)
Figure 0007374299000011
(式中、
、RおよびRは、互いに独立して、直鎖状、分岐鎖または環状アルキル基、アリール基またはアラルキル基であり、
Xは、アルカリ金属、ビスマス、亜鉛、ジルコニウムまたはHN(Rから選択され、
は、C~C10アルキル基またはC~C10ヒドロキシアルキル基から選択され、
nは、1~8の整数である)
を有することを特徴とする、部品キットである。
この主題の第1の実施形態によれば、第1の容器は、少なくとも1種のマイケル受容体(A)と少なくとも1種のマイケル供与体(B)との混合物を含み、一方で、第2の容器は、少なくとも1種の一般式(I)の触媒(C)を含む。
第2の代替の実施形態によれば、第1の容器は、少なくとも1種のマイケル供与体(A)を含み、第2の容器は、少なくとも1種のマイケル受容体(B)を含む。少なくとも1種の一般式(I)の触媒(C)は、容器C1および/または容器C2、好ましくは容器C1に存在する。容器C1中の少なくとも1種の触媒(C)の存在は、システムのより高い反応性をもたらし、したがって、触媒が容器C2中に含まれる本発明の部品キットから製造されるコーティング組成物と比較したとき、より短い反応時間の後、より高い耐薬品性が得られる。
容器C1中の成分(複数可)と容器C2中の成分(複数可)との混合比は、好ましくは2:1~1:0.001、好ましくは1:0.5~1:1または1:0.02~1:0.005である。
この主題のさらに可能な実施形態を以下に列挙する:
- 容器C1は、少なくとも1種のマイケル受容体(B)を含有し、容器C2は、少なくとも1種のマイケル供与体(A)と少なくとも1種の一般式(I)の触媒(C)との混合物を含有する実施形態、
- 容器C1は、少なくとも1種の一般式(I)の触媒(C)を含有し、容器C2は、少なくとも1種のマイケル供与体(A)と少なくとも1種のマイケル受容体(B)との混合物を含有する実施形態、
- 容器C1は、少なくとも1種のマイケル受容体(B)と少なくとも1種の一般式(I)の触媒(C)との混合物を含有し、容器C2は、少なくとも1種のマイケル供与体(A)を含有する実施形態、
- 容器C1は、少なくとも1種のマイケル供与体(A)と少なくとも1種の一般式(I)の触媒(C)との混合物を含有し、容器C2は、少なくとも1種のマイケル受容体(B)を含有する実施形態。
本発明によるコーティング組成物について記載してきた内容は、本発明の部品キットのさらに好ましい実施形態に、特にマイケル供与体(A)、マイケル受容体(B)および触媒(C)の好ましい実施形態に準用される。
基材上に多層コーティングを生成する本発明の方法
本発明のコーティング組成物は、好ましくは、多層コーティングを基材上に製造する方法においてクリアコーティング組成物として使用される。
したがって、本発明の第3の主題は、多層コーティング(MC)を基材(S)上に製造する方法であって、
(1)任意に、組成物(Z1)を基材(S)に適用し、後続して組成物(Z1)を硬化して、基材(S)上に硬化された第1のコーティング層(S1)を形成することと、
(2)硬化された第1のコーティング層(S1)または基材(S)に直接、
(a)水性ベースコート組成物(bL2a)を適用して、ベースコート層(BL2a)を形成すること、または
(b)少なくとも2種の水性ベースコート組成物(bL2-a)および(bL2-z)を、直接順に適用して、互いに直接接する少なくとも2つのベースコート層(BL2-a)および(BL2-z)を形成することと、
(3)本発明のコーティング組成物(cc)または本発明の部品キットから製造されたコーティング組成物を直接、コーティング層(BL2a)または(BL2-z)に適用して、クリアコート層(CL)を形成することと、
(4)ベースコート層(BL2a)とクリアコート層(CL)または少なくとも2つのベースコート層(BL2-a)および(BL2-z)とクリアコート層(CL)を共同で硬化することと、
を含む、方法である。
基材(S)は、好ましくは、金属基材、少なくとも1種の硬化コーティングで被覆された金属基材、及び欠陥のある基材から選択され、より好ましくは金属基材から選択される。
この点において、好ましい金属基材(S)は、鉄、アルミニウム、銅、亜鉛、マグネシウムおよびそれらの合金ならびにスチールから選択される。好ましい基材は、鉄およびスチールのものであり、例としては、自動車産業の部門で使用されるような鉄およびスチール基材がある。基材自体は、どのような形状であってもよく、すなわち、例えば、単純な金属パネルまたは自動車本体およびその部品などの複雑なパーツであってもよい。
欠陥のある基材は、好ましくは、多層コーティングで被覆された基材であって、上記コーティングが欠陥を有する基材から選択される。欠陥領域または塗膜欠陥は、一般に、コーティング上およびコーティング内の破損であり、通常、その形状またはその外観によって指定される。当業者は、非常に多数の可能な種類のこのような塗膜欠陥を知っている。そのような欠陥領域がOEM補修の直後に出現した場合、それらは即座に修理される。したがって、OEM自動車補修という用語も用いられる。ごく小さな欠陥領域の修理を要する場合は、本体全体への修理(二重塗装)は実施せず、いわゆる、その「スポット」のみが修理される。この作業は、「スポット修復」と呼ばれる。したがって、特に好ましいのは、自動車補修、特にOEM補修において、本発明のマルチコート塗料システム上の欠陥領域を修復するための本発明の方法の利用である。修復された部分が、色に関して、他部分の元の仕上げと変わらないように、本発明の方法の段階(1)で使用した水性ベースコート材料を、欠陥部を修復するためには、マルチコート塗料を製造するために使用したものと同じにすることが好ましい。
基材(S)は、本発明の方法の工程(1)の前に、または任意の従来の方法で電着材料を適用する(すなわち、洗浄および/または既知の化成被覆で実装される)前に、前処理してもよい。洗浄は、例えば、ワイピング、サンディングおよび/または研磨によって機械的に、および/または、例えば、塩酸もしくは硫酸による酸もしくはアルカリ浴中での初期エッチングによる酸洗い法によって化学的に達成される。有機溶媒または水性洗浄剤による洗浄も、当然ながら可能である。前処理は、同様に、化成被覆の適用によって、より具体的にはリン酸塩処理および/またはクロム酸塩処理、好ましくはリン酸塩処理によって行われる。いずれの場合にも、金属基材は、好ましくは化成被覆、より具体的にはリン酸塩化され、好ましくはリン酸亜鉛コートが与えられる。
工程(1)
本発明の方法の任意の工程(1)において、組成物(Z1)が、基材(S)、好ましくは金属基材に適用され、後続して硬化して、基材(S)上に第1の硬化層(S1)を製造する。
好適な組成物(Z1)は、基材に電気泳動的に適用される電着コーティング組成物である。好適な電着材料およびそれらの硬化は、例えば、WO2017/088988A1に記載されている。基材に適用された組成物(Z1)(または、適用された、今までのところ未硬化の膜)は、好ましくは、フラッシュオフおよび/または予備乾燥し、次いで、好ましくは100~250℃、より好ましくは140~220℃の温度で、5~60分の、好ましくは10~45分の継続時間の間、硬化し、それによって硬化された第1のコーティング層(S1)を製造する。
「フラッシング」または「フラッシュオフ」は、好ましくは15~35℃で、0.5~30分の継続時間の間、組成物(Z1)から有機溶媒および/または水を受動的または能動的に蒸発させることとして理解される。したがって、フラッシングの段階の後、第1のコーティング層(S1)に含まれる水および/または溶媒は、適用された組成物(Z1)と比較して少ないが、依然として提供できる状態にはない。もはや流動性を持たないが、依然として柔らかくおよび/または粘着性であり、部分的しか乾燥していない。特に、組成物(Z1)は、以下に後述しているように、まだ未硬化である。
対照的に、予備乾燥は、フラッシングに用いられた温度より高い温度で、例えば40~90℃で、1~60分の継続時間の間、組成物(Z1)から有機溶媒および/または水を受動的または能動的に蒸発させることとして理解される。予備乾燥の間、適用された組成物(Z1)は、有機溶媒および/または水の一部も失う。そのため、フラッシングと比較して、予備乾燥は、より高い温度で進められ、より多くの有機溶媒および/または水の部分が、適用された組成物(Z1)から出ていくことを意味する。しかしながら、予備乾燥はまた、提供できる状態の塗膜をもたらすわけではなく、すなわち、後述するような硬化された塗膜が得られるわけではない。
したがって、塗膜の硬化は、該塗膜を提供できる状態、すなわち、当該塗膜で補修された基材を意図的に搬送、貯蔵および使用できる状態に変換するものと理解される。したがって、硬化された塗膜は、もはや柔らかくも粘着性でもなく、代わりに、後述するような硬化条件にさらに曝露しても、もはや、硬度または基材への接着性などの性質に実質的な変化を全く示さない固体の塗膜として調整される。
硬化された電着塗膜の膜厚は、例えば、10~40マイクロメートル、好ましくは15~25マイクロメートルである。本発明との関係において報告されている全ての膜厚は、乾燥膜厚として理解すべきである。したがって、いずれの場合にも硬化膜の厚さである。したがって、コーティング材料が特定の膜厚で適用される場合、これは、コーティング材料が、硬化後に指定の膜厚が得られるように適用されることを意味する。
工程(2)
本発明の方法の工程(2)において、(a)単一のベースコート層(BL2a)または(b)少なくとも2つの直接連続するベースコート層(BL2-a)および(BL2-z)のいずれかが製造される。層は、(a)水性ベースコート組成物(bL2a)を直接、硬化された第1のコーティング層(S1)に適用することによって、または(b)少なくとも2つのベースコート組成物(bL2-a)および(bL2-z)を直接、連続的に、硬化された第1のコーティング層(S1)に適用することによって製造される。ベースコート組成物(BL2a)または(BL2-a)を直接、基材(S)上に適用すると、ベースコート層(bL2a)または(bL2-a)と基材(S)とを直接接触させる結果になる。したがって、ベースコート層(bL2a)または(bL2-a)と基材(S)との間に他のコーティングが配置されることはない。
したがって、少なくとも2種のベースコート組成物(bL2-a)および(bL2-z)を直接、連続的に、硬化された第1のコーティング層(S1)に適用することは、まず、第1のベースコート組成物を直接、層(S1)に適用し、その後、第2のベースコート組成物を直接、第1のベースコート層に適用することを意味する。次いで、任意の第3のベースコート組成物を直接、第2のベースコート層に適用してもよい。この手順を、さらなるベースコート組成物(すなわち、第4、第5などのベースコート組成物)に対しても同様に繰り返すことができる。
工程(2)(a)中で使用した水性ベースコート組成物(bL2a)は、好ましくは熱化学的に硬化性であり、外部から架橋することがより特に優先される。ベースコート組成物(bL2a)は、好ましくは、一成分コーティング組成物である。原則としては、当業者に既知の全てのベースコート組成物が好適である。しかしながら、好ましいベースコート組成物(bL2a)は、バインダーとしての、ポリアクリレート(例えば、分散体を含むヒドロキシ官能性ポリマー)、ポリウレタン、ポリエステル、および上記ポリマーのコポリマー(例としては、ポリウレタン-ポリアクリレートがある)からなる群から選択される少なくとも1種のヒドロキシ官能性ポリマー、ならびに架橋剤としての任意の少なくとも1種のメラミン樹脂を含む。
好ましいベースコート組成物(bL2a)は、ごく少量の、ベースコート組成物の総質量に対して5質量%未満、好ましくは2.5質量%未満の、架橋剤、特にメラミン樹脂などしか含まない。この実施形態において、さらに好ましくは、一切の架橋剤が全く存在しない。これにもかかわらず、全体の構成中、優れた品質が達成される。架橋剤を使用せず、その結果、コーティング材料の複雑さが軽減される利点は、ベースコート組成物の配合の自由が増すことにある。反応性成分の一部で可能な反応を回避することにより、貯蔵寿命も同様に良好になりうる。
ベースコート組成物(bL2a)は、例えばディッピング、ナイフコーティング、スプレー、圧延などによるような、液体コーティング材料を適用するための、当業者に既知の方法によって適用することができる。
例えば、圧縮空気スプレー(空気圧式適用)、エアレススプレー、高速回転、静電スプレー適用(ESTA)などのスプレー適用法を、任意に、例えば、熱風(ホットスプレー)などのホットスプレー適用と併せて用いることが優先される。ベースコート組成物(bL2a)が空気圧式スプレー適用または静電スプレー適用を介して適用されることが非常に特定的に優先される。
適用後、適用したベースコート組成物(bL2a)または対応するベースコート層(BL2a)は、好ましくは、15~35℃で、0.5~30分の継続時間の間、フラッシュオフに供する、および/または好ましくは40~90℃で、1~60分の継続時間の間、中間乾燥に供する。優先的には、初期フラッシュオフは、15~35℃で、0.5~30分の継続時間の間で行い、その後、40~90℃で、1~60分の継続時間の間で中間乾燥する。
本発明の方法の工程(2)において、ベースコート層(BL2a)は硬化されない、すなわち、好ましくは、1分超の継続時間の間、100℃超の温度に曝露されない、より好ましくは、100℃超の温度に全く曝露されない。ベースコート層は工程(4)のみで硬化されるため、工程(2)では既に硬化できる状態ではないが、それは、この場合、工程(4)の硬化がもはや不可能であると思われるためである。
本発明の方法の工程(2)(b)で使用される水性ベースコート組成物(bL2-a)~(bL2-z)は、熱化学的に硬化性でもあり、より特定的に優先されるのは、外部からの架橋である。より好ましくは、これは、工程(2)(b)で使用される全てのベースコート組成物の場合である。ここで優先されるのは、一成分コーティング材料である少なくとも1種のベースコート組成物であり、さらにより好ましくは、これは、工程(2)(b)で使用される全てのベースコート組成物の場合である。原則としては、当業者に既知の全てのベースコート組成物が好適である。ここで好ましくは、少なくとも1種のベースコート組成物は、ポリアクリレート(例えば、分散体を含むヒドロキシ官能性ポリマー)、ポリウレタン、ポリエステルおよび指定のポリマーのコポリマー、例えば、ポリウレタン-ポリアクリレートなどからなる群から選択される、バインダーとしての少なくとも1種のヒドロキシ官能性ポリマー、ならびに任意の架橋剤としての少なくとも1種のメラミン樹脂を含む。より好ましくは、これは、工程(2)(b)で使用される全てのベースコート組成物の場合である。
好ましくは、少なくとも1種のベースコート組成物は、ごく少量の、ベースコート材料の総質量に対して5質量%未満、好ましくは2.5質量%未満の架橋剤(特にメラミン樹脂など)を含む。この実施形態においてさらにより好ましくは、架橋剤が全く含まれていない。前述の内容は、好ましくは、工程(2)(b)で使用される全てのベースコート組成物に該当する。これにもかかわらず、システム全体に優れた品質が達成される。他の利点は、配合の自由および貯蔵安定性である。
工程(2)(b)で使用したベースコート組成物は、例えば、ディッピング、ナイフコーティング、スプレー、圧延などによって液体コーティング材料を適用するための当業者に既知の方法によって適用することができる。優先的には、例えば、圧縮空気スプレー(空気圧式適用)、エアレススプレー、高速回転、静電スプレー適用(ESTA)などのスプレーの適用を、任意に、例えば、熱風(ホットスプレー)などのホットスプレー適用と併せて用いる。ベースコート組成物は、空気圧式スプレー適用および/または静電スプレー適用を介して適用されることが非常に特定的に優先される。
ベースコート組成物およびベースコート層は、一般に(bL2-x)および(BL2-x)として標識されるのに対して、xは他の文字と置き換えられてもよく、これは、特定の個々のベースコート組成物およびベースコート層を示すとき、それに応じて合致する。例えば、第1のベースコート組成物および第1のベースコート層は、aで標識されていてもよく、最上のベースコート組成物および最上ベースコート層は、zで標識されていてもよい。これらの2種のベースコート組成物およびベースコート層は、段階(2)(b)中のいずれの場合にも存在する。それらの間の膜はいずれも、b、c、dと続くような連続する標識が与えられうる。
したがって、第1のベースコート材料(bL2-a)の適用を通して、ベースコート層(BL2-a)が、硬化された第1のコーティング層(S1)上に直接製造される。次いで、少なくとも1つの、さらなるベースコート層(BL2-x)が、ベースコート層(BL2-a)上に直接製造される。2つ以上のさらなるベースコート層が製造される場合、それらは、直接、連続的に製造される。
ベースコート組成物は、同一であっても異なっていてもよい。また、同じベースコート材料を用いて2つ以上のベースコート層を製造することも、また、1種以上の他のベースコート材料を用いて1つ以上のさらなるベースコート層を製造することも可能である。
工程(2)(b)で適用されたベースコート組成物は、一般に、個別におよび/または互いに、フラッシュオフおよび/または中間乾燥に供する。工程(2)(b)では、好ましくは、フラッシュオフが、15~35℃で、0.5~30分の継続時間の間で起こり、中間乾燥は、40~90℃で、1~60分の継続時間の間に起こる。個々のまたは2つ以上のベースコート層の一連のフラッシュオフおよび/または中間乾燥は、取り組み中の事例の要件にしたがって適合されうる。
好都合には、水性ベースコート組成物(bL2a)および少なくとも1種の水性ベースコート組成物(bL2-x)、好ましくは、全てのベースコート組成物(bL2-x)は、多層コーティング組成物に色を付与するように設計され、したがって、少なくとも1種の着色剤および/または効果顔料を含む。そのような着色顔料および効果顔料は、当業者に既知であり、例えば、Roempp-Lexikon Lacke and Druckfarben、Georg Thieme Verlag,Stuttgart,New York、1998、176頁および451頁に記載されている。用語「着色顔料(coloring pigment)」および「着色顔料(color pigment)」は、用語「光学的効果顔料」および「効果顔料」と同様に、区別なく使用できる。
好ましい効果顔料は、例えば、層状アルミニウム顔料、金青銅、酸化ブロンズおよび/または酸化鉄-アルミニウム顔料などのプレートレット形状の金属効果顔料、パールエッセンス、塩基性炭酸鉛、酸化ビスマスクロリドおよび/または金属酸化物-マイカ顔料などの真珠光沢顔料、および/または他の効果顔料、例えば層状黒鉛、層状酸化鉄、PVD膜で構成される多層効果顔料および/または液晶高分子顔料である。特に好ましいのは、層状金属効果顔料、より具体的には層状アルミニウム顔料である。
典型的な着色顔料としては、特に、無機着色顔料、例えば、二酸化チタン、亜鉛白、硫化亜鉛もしくはリトポンなどの白色顔料;カーボンブラック、鉄マンガン黒もしくはスピネル黒などの黒色顔料;酸化クロム、酸化クロム水和物緑、コバルト緑またはウルトラマリン緑、コバルト青、ウルトラマリン青またはマンガン青、ウルトラマリン紫もしくはコバルト紫およびマンガン紫、赤色酸化鉄、硫セレン化カドミウム、モリブデート赤もしくはウルトラマリン赤などの有彩顔料;茶色酸化鉄、混合茶色、スピネル相およびコランダム相もしくはクロム橙;または黄色酸化鉄、ニッケルチタン黄、クロムチタン黄、硫化カドミウム、硫化カドミウム亜鉛、クロム黄もしくはバナジウム酸ビスマスが挙げられる。
顔料の部分は、好ましくは、それぞれの場合において、水性ベースコート組成物の総質量に対して1.0~40.0質量%、好ましくは2.0~35.0質量%、より好ましくは5.0~30.0質量%の範囲に含まれる。
水性ベースコート組成物は、好ましくは、分散体(D)中に存在するポリマーとは異なるバインダーとして、より具体的には、ポリウレタン、ポリエステル、ポリアクリレートおよび/または指定のポリマーのコポリマーからなる群から選択される少なくとも1種のポリマー、より具体的にはポリエステルおよび/またはポリウレタンポリアクリレートをさらに含む。好ましいポリエステルは、例えば、DE4009858A1の第6欄53行目~第7欄61行目および第10欄24行目~第13欄3行目、またはWO2014/033135A22頁24行目~7頁10行目および28頁13行目~29頁13行目に記載されている。好ましいポリウレタンポリアクリレートコポリマー(アクリル化ポリウレタン)およびその製造方法は、例えば、WO91/15528A1の3頁21行目~20頁33行目、およびDE4437535A1の2頁27行目~6頁22行目に記載されている。記載されているバインダーとしてのポリマーは、好ましくは、ヒドロキシ官能性であり、特に好ましくは、15~200mg KOH/g、より好ましくは20~150mg KOH/gの範囲のOH価を有する。ベースコート材料は、より好ましくは、少なくとも1種のヒドロキシ官能性ポリウレタンポリアクリレートコポリマー、より好ましくは少なくとも1種のヒドロキシ官能性ポリウレタンポリアクリレートコポリマーおよび少なくとも1種のヒドロキシ官能性ポリエステルを含む。
バインダーとしてのさらなるポリマーの割合は、広範に変動し得、それぞれの場合において、ベースコート組成物の総質量に対して、好ましくは1.0~25.0質量%、より好ましくは3.0~20.0質量%、非常に好ましくは5.0~15.0質量%の範囲にある。
ベースコート組成物は、それ自体が既知の少なくとも1種の典型的な架橋剤をさらに含んでもよい。架橋剤を含む場合、前記助剤は、好ましくは少なくとも1種のアミノプラスト樹脂および/または少なくとも1種のブロック化ポリイソシアネート、好ましくはアミノプラスト樹脂を含む。アミノプラスト樹脂の中では、特にメラミン樹脂が好ましい。
ベースコート組成物が架橋剤を含まない場合、これらの架橋剤、より具体的にはアミノプラスト樹脂および/またはブロック化ポリイソシアネート、これらのうち、非常に好ましくはアミノプラスト樹脂、好ましくはメラミン樹脂の割合は、それぞれの場合において、ベースコート組成物の総質量に対して、好ましくは0.5~20.0質量%、より好ましくは1.0~15.0質量%、非常に好ましくは1.5~10.0質量%の範囲である。
ベースコート組成物は、少なくとも1種の増粘剤をさらに含んでもよい。好適な増粘剤は、リチウムアルミニウムマグネシウムシリケートなどのフィロシリケートの群からの無機増粘剤である。同様に、ベースコート材料は、好ましくは、例えば、(メタ)アクリル酸(メタ)アクリレートコポリマー増粘剤またはポリウレタン増粘剤などの少なくとも1種の有機増粘剤を含んでもよい。例えば、ここで用いられるものは、例えば、既知の会合性ポリウレタン増粘剤などの、従来の有機会合性増粘剤であってもよい。会合性増粘剤は、知られているように、鎖末端もしくは側鎖に強い疎水性基を有する、および/またはその疎水性鎖が疎水性ブロックもしくは密度を内部に含む、水溶性ポリマーと命名される。結果として、これらのポリマーは、界面活性剤特性を有し、水性相中にミセルを形成できる。界面活性剤と同様に、親水性領域は水性相中に残り、一方、疎水性領域は、ポリマー分散体の粒子中に入り、顔料および/またはフィラーなどの他の固体粒子の表面上に吸着し、および/または水性相中にミセルを形成する。最終的には、一切の沈降挙動を増大させることなく、増粘効果が達成される。
上記の増粘剤は、市販されている。増粘剤の割合は、それぞれの場合において、ベースコート組成物の総質量に対して、好ましくは0.1~5.0質量%、より好ましくは0.2~3.0質量%、非常に好ましくは0.3~2.0質量%の範囲である。
ベースコート組成物は、少なくとも1種のアジュバントをさらに含んでもよい。そのようなアジュバントの例としては、残留物なしにまたは実質的に残留物なしに熱分解性である塩、物理的に、熱的に、および/または化学線により硬化性であり、バインダーとして既に指定したポリマーとは異なる、バインダーとしてのポリマー、さらなる架橋剤、有機溶媒、反応性希釈剤、透明顔料、フィラー、分子敵に分散する可溶性の染料、ナノ粒子、光安定剤、酸化防止剤、脱気剤、乳化剤、滑剤、重合阻害剤、ラジカル重合の開始剤、接着促進剤、流量制御因子、膜形成助剤、垂れ抑制剤(sag control agents)(SCA)、難燃剤、腐食防止剤、ワックス、乾燥剤、殺生物剤、および艶消し剤がある。そのようなアジュバントは、慣例的に既知の量で使用される。
ベースコート材料の組成物の固形分は、取り組み中の事例の要件にしたがって変動しうる。固形分は、主に、適用、より具体的にはスプレーの適用に必要とされる粘度によって誘導される。特定の利点は、比較的高い固形分にもかかわらず、本発明の使用のためのベースコート材料が、適切な適用を可能にする粘度を有することができることである。
ベースコート材料の固形分は、好ましくは16.5%、より好ましくは少なくとも18.0%、さらにより好ましくは少なくとも20.0%である。
規定の条件下、言い換えれば、指定の固形分で、好ましいベースコート組成物は、1000s-1の剪断荷重下、23℃で、40~150mPas、より具体的には70~120Pasの粘度を有する。本発明の目的のために、指定の剪断荷重下、この範囲内の粘度は、スプレー粘度(使用粘度(working viscosity))と呼ばれる。知られているように、コーティング材料は、スプレー粘度で適用され、それが存在する条件下(高い剪断荷重下)、特に、効果的な適用ができるように高すぎない粘度を有することを意味する。これは、塗料を全てスプレー法で適用させ、コーティングしようとする基材上に完全かつ均一な塗膜が形成できることを確保するために、スプレー粘度の設定が重要であることを意味する。
ベースコート組成物は水性である。ベースコート組成物中の水の部分は、それぞれの場合において、ベースコート組成物の総質量に対して、好ましくは35~70質量%、より好ましくは45~65質量%である。
さらにより好ましくは、ベースコート組成物の固形分のパーセンテージの合計およびベースコート組成物中の水の部分は、少なくとも70質量%、好ましくは少なくとも75質量%である。これらの数値のうち、75~95質量%、特に80~90質量%の範囲が優先される。
これは、特に、好ましいベースコート組成物が、原則として環境上負荷である成分、例えば、具体的には、ベースコート組成物の固形分に関連する有機溶媒を、ごく少ない画分で含むことを意味する。ベースコート組成物の揮発性有機画分(質量%で表す)のベースコート組成物の固形分(上記の表記と同様に、ここでも質量%で表す)に対する比は、好ましくは0.05~0.7、より好ましくは0.15~0.6である。本発明との関係において、揮発性有機画分は、水分の部分でも固形分の部分でもないと考えられるベースコート組成物の画分であると考えられる。
工程(2)(b)で使用されるベースコート組成物のための一連のベースコート層の多数の好ましい変形形態を以下に記載する。例えば、第1のベースコート組成物(bL2-a)を直接、硬化された第1のコーティング層(S1)上に、静電スプレー適用(ESTA)または空気圧式適用することによって、第1のベースコート層(BL2-a)を製造し、上述するように、その上でフラッシングおよび/または中間乾燥を実施し、後続して、第1のベースコート組成物(bL2-a)とは異なる第2のベースコート組成物(bL2-z)を直接適用することによって、第2のベースコート層(BL2-z)を製造することが可能である。第2のベースコート組成物(bL2-z)は、静電スプレーまたは空気圧によっても適用でき、それによって、第1のベースコート層(BL2-a)上に直接、第2のベースコート層(BL2-z)を製造することができる。各適用の間および/または各適用後、当然ながら、フラッシングおよび/または中間乾燥を再度実施することが可能である。段階(2)(b)のこの変形形態は、好ましくは、まず、着色準備のベースコート層を直接、第1のコーティング層(S1)上に製造し、次いで色および/または効果を付与するベースコート層(BL2-z)が直接、第1のベースコート層上に製造されるときに選択される。同様に、例えば、この上述の第2のベースコート組成物を、2つの段階で適用し、それによって2つのさらなる、直接連続するベースコート層(両方とも同じベースコート組成物をベースとする)を、第1のベースコート層上に直接形成することが可能である。
同様に、3つのベースコート層を、直接連続的に、硬化層(S1)上に直接製造することが可能であり、これらのベースコート層は、異なるベースコート組成物をベースとする。例えば、着色準備のベースコート層、色および/または効果を付与するベースコート組成物をベースとするさらなる層、ならびに第2の色および/または効果を付与するベースコート組成物をベースとするさらなる層を製造することができる。個々の適用の間および/もしくは個々の適用の後ならびに/または3つ全ての適用の後、順に、フラッシングおよび/または中間乾燥を実施することが可能である。
したがって、本発明との関係において好ましい実施形態は、本発明の方法の段階(2)(b)における、2つまたは3つのベースコート層の製造を含む。その場合、硬化層(S1)上に直接製造されたベースコート層は、着色準備のベースコート組成物をベースとすることが好ましい。第2および任意の第3の層は、1種の同じ着色および/または効果を付与するベースコート組成物か、または第1の着色および/または効果を付与するベースコート組成物と異なる第2の着色および/または効果を付与するベースコート材料のいずれかをベースとする。上記の初めの方で記載した、本発明の方法の段階(2)(b)の好ましい変形形態において、第1のベースコート組成物(bL2-a)がまず適用され、着色準備のベースコート材料とも呼ばれる。したがって、後続する少なくとも1つの着色および/または効果ベースコート膜のベースとして作用し、これは、次いで、色および/または効果を付与する機能を最適に満たすことができる膜である。
特定の一実施形態において、着色準備用ベースコート組成物は、有彩顔料および効果顔料を実質的に含まない。より特に好ましくは、この種のベースコート組成物は、それぞれの場合において、水性ベースコート組成物の総質量に対して、2質量%未満、好ましくは1質量%未満の有彩顔料および効果顔料しか含まない。この実施形態では、着色準備用組成物材料は、好ましくは、黒色および/または白色顔料、特に好ましくはこれらの種類の顔料を両方とも含む。好ましくは、それぞれの場合において、ベースコート組成物の総質量に対して、5~30質量%、好ましくは10~25質量%の白色顔料、および0.01~1.00質量%、好ましくは0.1~0.5質量%の黒色顔料を含む。結果として得られる白色、黒色、より具体的には灰色は、白色顔料と黒色顔料との比を通して異なる明度の段階で調節することができ、後続するベースコート膜システムの個別に適合できる基準を表し、後続するベースコートシステムによって付与される色および/または効果を最適に明確化させる。顔料は、当業者に既知であり、上記の最初の方でも記載した。ここで、好ましい白色顔料は二酸化チタンであり、好ましい黒色顔料はカーボンブラックである。しかしながら、既に記載したように、このベースコート組成物は、当然ながら、有彩顔料および/または効果顔料も含んでよい。この変形形態は、特に、結果として得られる多層塗料システムが高彩度の色相(例えば、非常に深い赤色または黄色など)を有する場合に適当である。適当な有彩色の顔料も着色準備用ベースコート材料に添加すると、さらに改善された色彩を達成することができる。
この実施形態における第2のベースコート層または第2および第3のベースコート層のための着色および/または効果ベースコート組成物(複数可)は、最終的に所望される全体システムの色彩にしたがって適合される。白色、黒色、または灰色が所望される場合、少なくとも1種のさらなるベースコート組成物は、着色準備用ベースコート組成物に最終的に類似する顔料組成物の点で対応する顔料を含む。有彩色および/または効果塗料システム(例えば、有彩色のソリッドカラー塗料システムまたは金属効果塗料システムなど)が所望される場合、対応する有彩および/または効果顔料を、例えば、それぞれの場合において、ベースコート組成物の総質量に対して、1~15質量%、好ましくは3~10質量%の量で使用する。有彩顔料は、着色顔料の群に属し、着色顔料は、黒色または白色顔料などの無彩色顔料も包含する。この種のベースコート組成物は、当然ながら、明度を適合する目的で、黒色および/または白色顔料も含みうる。
本発明の方法の工程(2)(b)において、ベースコート層(BL2-x)は硬化しない、すなわち、好ましくは1分より長い継続時間で100℃超の温度に曝露されず、好ましくは100℃超の温度に全く曝露されない。
ベースコート組成物(bL2a)または(bL2-a)および(bL2-z)は、工程(4)で硬化を行った後に、ベースコート層(BL2a)ならびに個々のベースコート層(BL2-a)および(BL2-z)が、例えば、5~50マイクロメートル、好ましくは6~40マイクロメートル、特に好ましくは7~35マイクロメートルの膜厚を有するように適用される。工程(2)(a)において、15~50マイクロメートル、好ましくは20~45マイクロメートルの、より厚い膜厚の製造が優先される。段階(2)(b)では、個々のベースコート層は、比較すると、より薄い膜厚を有する傾向があり、全体システムはここでも、一つのベースコート層(BL2a)の桁の範囲内の膜厚を有する。2つのベースコート層の場合、例えば、第1のベースコート層(BL2-a)は、好ましくは5~35、より具体的には10~30マイクロメートルの膜厚を有し、第2のベースコート層(BL2-z)は、好ましくは5~35マイクロメートル、より具体的には10~30マイクロメートルの膜厚を有し、全体の膜厚は50マイクロメートルを超えない。
工程(3)
本発明の方法の工程(3)において、クリアコート層(CL)が、未硬化ベースコート層(BL2a)または(BL2-z)上に直接製造される。この製造は、本発明のクリアコート組成物(cc)または本発明の部品キットによって製造されるクリアコート組成物の対応する適用によって達成される。クリアコート組成物(cc)を未硬化の第2のコーティング層(BL2a)または(BL2-z)上に直接適用すると、結果として、コーティング層(BL2a)または(BL2-z)とクリアコーティング膜(CC)とが直接接触する。
本発明のクリアコート組成物(cc)は、例えばディッピング、ナイフコーティング、スプレー、圧延などによって液体コーティング材料を適用するための、当業者に既知の方法によって適用することができる。圧縮空気スプレー(空気圧式適用)および静電スプレー適用(ESTA)などのスプレー法を用いることが優先される。
クリアコート組成物(cc)または対応するクリアコート層(CC)を、適用後、好ましくは15~35℃で、0.5~30分の継続時間の間、フラッシュオフおよび/または中間乾燥に供する。
クリアコート組成物(cc)を、工程(4)で硬化を行った後にクリアコート層が、例えば15~80μm、好ましくは20~65μm、非常に好ましくは25~60μmの膜厚を有するように適用する。
本発明の方法は、例えば、本発明のクリアコート組成物(cc)の適用後に適用されるさらなるクリアコート材料、及びこの方法で製造されるさらなるクリアコート層などのさらなるコーティング材料の存在を排除するものではない。そのようなさらなるコーティング層は、次いで、以下に記載の工程(4)で同様に硬化される。しかしながら、好ましくは、本発明のクリアコート組成物(cc)のみが適用され、次いで工程(4)で、記載されるように硬化する。
工程(4)
本発明の方法の工程(4)において、全ての未硬化コーティング層、具体的には本発明の方法の工程(2)および(3)で製造されたコーティング層の共同の硬化を実施する。
共同の硬化は、好ましくは、80~160℃の温度で、15~35分間行われる。
しかしながら、上記の内容は、水性ベースコート組成物(複数可)および本発明のクリアコート組成物(cc)が、さらなる硬化条件下で追加的に硬化できることを除外しない。
本発明の方法は、別々の硬化工程を有さずに、基材上に多層コーティングを製造することを可能にする。それにもかかわらず、本発明の方法の適用は、高い光沢性および良好な耐薬品性を示す多層コーティングをもたらす。
本発明によるコーティング組成物および部品キットについて記載してきた内容は、本発明の方法のさらに好ましい実施形態に対して、特に本発明のクリアコート組成物および部品キットの好ましい実施形態に対して準用される。
本発明の多層コーティング
本発明の方法の工程(4)の終了後に得られるのは、本発明の多層効果および/または色彩コーティングである。
本発明によるコーティング組成物、本発明の部品キットおよび本発明の方法について記載してきた内容は、本発明の多層効果および/または色彩コーティングのさらに好ましい実施形態に対して準用される。
化合物(C)の本発明の使用
本発明の最後の主題は、マイケル付加反応中の触媒としてのカルボン酸の特殊な塩を使用する方法、すなわち、少なくとも1つのチオール基を含む少なくとも1種のマイケル供与体(A)と少なくとも1種のマイケル受容体(B)との間の反応中の触媒として、式(I)の少なくとも1種の化合物(C)
Figure 0007374299000012
(式中、
、RおよびRは、互いに独立して、直鎖状、分岐鎖または環状アルキル基、アリール基またはアラルキル基であり、
Xは、アルカリ金属、ビスマス、亜鉛、ジルコニウムまたはHN(Rから選択され、
は、C~C10アルキル基またはC~C10ヒドロキシアルキル基から選択され、
nは、1~8の整数である)
を使用する方法である。
本発明の使用方法は、マイケル供与体(A)とマイケル受容体(B)との反応において高い架橋密度をもたらし、したがって、高い光沢性および高い耐薬品性を有するコーティング層をもたらす。その上、機械的性質が優れている。加えて、架橋反応は、メラミン架橋剤または毒性かつ反応性の高いイソシアネート架橋剤を放出するホルムアルデヒドを使用せずに行われる。
本発明によるコーティング組成物、本発明の部品キットおよび本発明の方法について記載してきた内容は、本発明の使用のさらに好ましい実施形態に対して準用される。
本発明を、特に以下の実施形態によって説明する。
実施形態1
(i)少なくとも1つのチオール基を含む少なくとも1種のマイケル供与体(A)、
(ii)少なくとも1種のマイケル受容体(B)、および
(iii)一般式(I)による少なくとも1種の触媒(C)
Figure 0007374299000013
(式中、
、RおよびRは、互いに独立して、直鎖状、分岐鎖または環状アルキル基、アリール基またはアラルキル基であり、
Xは、アルカリ金属、ビスマス、亜鉛、ジルコニウムまたはHN(R4)3から選択され、
は、C~C10アルキル基またはC~C10ヒドロキシアルキル基から選択され、
nは、1~8の整数である)
を含む、硬化性コーティング組成物。
実施形態2
少なくとも1種のマイケル供与体(A)が、2~10個、好ましくは2~8個、より好ましくは3~6個、非常に好ましくは4個のチオール基を含む、実施形態1に記載の硬化性コーティング組成物。
実施形態3
少なくとも1種のマイケル供与体(A)が、マイケル供与体(A)の総質量に対して、ヨウ素滴定によって測定した場合、10~45質量%、好ましくは15~40質量%、より好ましくは20~35質量%、非常に好ましくは22~30質量%の含有量のチオールを有する、実施形態1または2に記載の硬化性コーティング組成物。
実施形態4
少なくとも1種のマイケル供与体(A)が、100~150g/mol、好ましくは110~140g/mol、より好ましくは115~135g/mol、非常に好ましくは120~130g/molの活性水素当量を有する、前述の実施形態のいずれかに記載の硬化性コーティング組成物。
実施形態5
少なくとも1種のマイケル供与体(A)が、少なくとも1つの式(II)の官能基
Figure 0007374299000014
(式中、
Zは、酸素、窒素含有基またはアルキル、アリール、アラルキルもしくはアルカリル基、好ましくは酸素であり、
pは、1~6、好ましくは1~4、より好ましくは1~3、非常に好ましくは2の整数である)
を含む、前述の実施形態のいずれかに記載の硬化性コーティング組成物。
実施形態6
組成物が、少なくとも1種の式(III)のマイケル供与体(A)
Figure 0007374299000015
(式中、
~Rは、互いに独立して、水素、ヒドロキシ、C~C10アルキレン基、C~C10チオアルキレン基、C~C10ヒドロキシアルキレン基、C~C10ヒドロキシチオアルキレン基および残基-O-C(O)-(CH-SHから選択されるが、ただしR~Rのうちの少なくとも1つはチオール基を含有し、
qは、1~10の整数である)
を含む、前述の実施形態のいずれかに記載の硬化性コーティング組成物。
実施形態7
~Rが、互いに独立して、残基-O-C(O)-(CH-SHであり、qが2の整数である、実施形態6に記載の硬化性コーティング組成物。
実施形態8
組成物が、少なくとも1種のマイケル供与体(A)を、それぞれの場合において、組成物の総質量に対して、10~50質量%、好ましくは15~45質量%、より好ましくは18~30質量%、非常に好ましくは20~25質量%の総量で含む、前述の実施形態のいずれかに記載の硬化性コーティング組成物。
実施形態9
少なくとも1種のマイケル受容体(B)が、少なくとも1個の炭素-炭素二重結合、好ましくは2~12個の炭素-炭素二重結合、より好ましくは4~8個の炭素-炭素二重結合、非常に好ましくは6個の炭素-炭素二重結合を含む、前述の実施形態のいずれかに記載の硬化性コーティング組成物。
実施形態10
少なくとも1種のマイケル受容体(B)が、一般構造(IV)の少なくとも1個の官能基、好ましくは6個の官能基
Figure 0007374299000016
(式中、
~R11は、互いに独立して、水素、直鎖状、分岐鎖または環状アルキル基、アリール基、アラルキル基およびアルカリル基から選択され、上記基は、エーテル結合、カルボキシル基、さらなるカルボニル基、窒素含有基またはこれらの組み合わせを任意に含有することができ、
Yは、酸素、窒素含有基またはR、R10およびR11について記載されたアルキル、アリール、アラルキルもしくはアルカリル基である)
を含む、前述の実施形態のいずれかに記載の硬化性コーティング組成物。
実施形態11
式(IV)中の残基R~R11が、互いに独立して、水素から選択される、実施形態10に記載の硬化性コーティング組成物。
実施形態12
式(IV)中のYが酸素である、実施形態10または11に記載の硬化性コーティング組成物。
実施形態13
少なくとも1種のマイケル受容体(B)が、DIN EN ISO 13885-1:2008-08に準拠するGPCによって測定した場合、500~2000g/mol、好ましくは800~1500g/mol、非常に好ましくは1100~1300g/molの平均分子量Mを有する、前述の実施形態のいずれかに記載の硬化性コーティング組成物。
実施形態14
少なくとも1種のマイケル受容体(B)が、10K/分の加熱速度を用いた示差走査熱量測定(DSC)によって測定した場合、20~55℃、好ましくは35~45℃のガラス転移温度Tを有する、前述の実施形態のいずれかに記載の硬化性コーティング組成物。
実施形態15
少なくとも1種のマイケル受容体(B)が、脂肪族ウレタン(メタ)アクリレートポリマー、(メタ)アクリレート基を含むアクリルポリマーまたはこれらの混合物、好ましくは脂肪族ウレタン(メタ)アクリレートポリマーからなる群から選択される、前述の実施形態のいずれかに記載の硬化性コーティング組成物。
実施形態16
脂肪族ウレタン(メタ)アクリレートポリマーが、
(i)少なくとも2つのイソシアネート基を含有する少なくとも1種の化合物、
(ii)少なくとも1つのエチレン性不飽和基をさらに含有する少なくとも1種のヒドロキシ官能性化合物、および
(iii)任意の、NCO反応性基を含有するさらなる化合物
を反応させることによって得られる、実施形態15に記載の硬化性コーティング組成物。
実施形態17
化合物(i)が、有機脂肪族、芳香族もしくは脂環式ジもしくはポリイソシアネート、前記ジもしくはポリイソシアネートのオリゴマー、またはこれらの混合物からなる群から選択される、実施形態16に記載の硬化性コーティング組成物。
実施形態18
化合物(ii)のエチレン性不飽和基が、ビニルエーテル、マレイル、フマリル、マレイミド、ジシクロペンタジエニル、アクリルアミドおよび(メタ)アクリル基、非常に好ましくは(メタ)アクリル基からなる群から選択される、実施形態16または17に記載の硬化性コーティング組成物。
実施形態19
化合物(ii)が、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ポリエチレンオキシドモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレンオキシドモノ(メタ)アクリレート、ポリアルキレンオキシドモノ(メタ)アクリレート、ポリ(ε-カプロラクトン)モノ(メタ)アクリレート、ε-カプロラクトン(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、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシブチルビニルエーテル、3-ヒドロキシ-2,2-ジメチルプロピル(メタ)アクリレート、グリセリルジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、脂肪族多塩基酸の(メタ)アクリレートまたは脂肪族ポリオールおよびこれらの混合物からなる群から選択される、実施形態16~18のいずれかに記載の硬化性コーティング組成物。
実施形態20
化合物(iii)が、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、多価アルコールおよびこれらの混合物からなる群から選択される、実施形態16~19のいずれかに記載の硬化性コーティング組成物。
実施形態21
亜鉛オクトエート、亜鉛アセチルアセトネート、亜鉛2-エチルカプロエート、N,N,N-トリメチル-N-2-ヒドロキシプロピルアンモニウム水酸化物、N,N,N-トリメチル-N-2-ヒドロキシプロピルアンモニウム2-エチルヘキサノエート、コリン2-エチルヘキサノエート、テトラブチルアンモニウム2-エチルヘキサノエート、テトラブチルアンモニウムピバレート、コリンピバレート、メチルコリン2-エチルヘキサノエート、メチルコリンピバレートおよびこれらの混合物からなる群から選択される触媒が使用される、実施形態16~20のいずれかに記載の硬化性コーティング組成物。
実施形態22
少なくとも1種の化合物(i)のNCO基と少なくとも1種の化合物(ii)のOH基との比が、1.45:1.0~1.1:1.0、好ましくは1.43:1.0~1.2:1.0、非常に好ましくは1.35:1.0~1.3:1.0である、実施形態16~21のいずれかに記載の硬化性コーティング組成物。
実施形態23
コーティング組成物が、少なくとも1種のマイケル受容体(B)を、それぞれの場合において、コーティング組成物の総質量に対して、20~55質量%、好ましくは25~50質量%、より好ましくは28~45質量%、非常に好ましくは30~40質量%の総量で含む、前述の実施形態のいずれかに記載の硬化性コーティング組成物。
実施形態24
コーティング組成物が、少なくとも1種のマイケル供与体(A)及び少なくとも1種のマイケル受容体(B)を、3:1~1:3、好ましくは1.7:1~1.4:1の質量比で含む、前述の実施形態のいずれかに記載の硬化性コーティング組成物。
実施形態25
式(I)中の残基R、RおよびRが、互いに独立して、直鎖状または分岐鎖C~C10アルキル基であるが、ただし残基R、RおよびRの全ての炭素原子の合計が8である、前述の実施形態のいずれかに記載の硬化性コーティング組成物。
実施形態26
式(I)中の残基RおよびRが、互いに独立して、直鎖状または分岐鎖C~Cアルキル基であり、残基Rがメチル基であるが、ただし残基R、RおよびRの全ての炭素原子の合計が8である、前述の実施形態のいずれかに記載の硬化性コーティング組成物。
実施形態27
式(I)中のXが、リチウム、ナトリウム、カリウム、ビスマス、亜鉛、ジルコニウムおよびHN(R(式中、R-(CH-OH)である)からなる群から選択される、前述の実施形態のいずれかに記載の硬化性コーティング組成物。
実施形態28
式(I)中のnが1~4の整数である、前述の実施形態のいずれかに記載の硬化性コーティング組成物。
実施形態29
少なくとも1種の式(I)の触媒(C)が、それぞれの場合において、触媒(C)の総質量に対して、3~40質量%、好ましくは3.5~30質量%、非常に好ましくは4.5~26質量%の含有量の金属を含む、前述の実施形態のいずれかに記載の硬化性コーティング組成物。
実施形態30
コーティング組成物が、少なくとも1種の式(I)の触媒(C)を、それぞれの場合において、コーティング組成物の総質量に対して、0.05~6質量%、好ましくは0.08~2.5質量%、より好ましくは0.1~1.5質量%、非常に好ましくは0.2~0.7質量%の総量で含む、前述の実施形態のいずれかに記載の硬化性コーティング組成物。
実施形態31
組成物が、少なくとも2種の異なる式(I)の触媒(C)、好ましくは厳密に3種の異なる式(I)の触媒(C)、または厳密に4種の異なる式(I)の触媒(C)を含む、前述の実施形態のいずれかに記載の硬化性コーティング組成物。
実施形態32
組成物が、少なくとも1種の式(Ia)の触媒(C1-1)および少なくとも1種の式(Ib)の触媒(C1-2)および少なくとも1種の式(Ic)の触媒(C1-3)
Figure 0007374299000017
(式中、
およびRは、互いに独立して、直鎖状または分岐鎖C~Cアルキル基であり、
は、メチル基であるが、ただし残基R、RおよびRの全ての炭素原子の合計が8であり、
は、残基-(CH-OHである)
を含む、前述の実施形態のいずれかに記載の硬化性コーティング組成物。
実施形態33
組成物が、少なくとも1種の式(Ia)の触媒(C1-1)および少なくとも1種の式(Ib)の触媒(C1-2)および少なくとも1種の式(Ic)の触媒(C1-3)
Figure 0007374299000018
(式中、
およびRは、互いに独立して、フェニル基であり、
は、C~C12アルキル基、好ましくは、C~C10アルキル基、特にCアルキル基であり、
は、残基-(CH-OHである)
を含む、実施形態1~31のいずれかに記載の硬化性コーティング組成物。
実施形態34
少なくとも1種の式(Ia)の触媒(C1-1)が、それぞれの場合において、触媒(C1-1)の総質量に対して、10~40質量%、好ましくは15~30質量%、非常に好ましくは22~25質量%の含有量のビスマスを含む、実施形態32または33に記載の硬化性コーティング組成物。
実施形態35
少なくとも1種の式(Ib)の触媒(C1-2)が、それぞれの場合において、触媒(C1-2)の総質量に対して、10~30質量%、好ましくは15~25質量%、非常に好ましくは18~22質量%の含有量のイオンHN(R を含む、実施形態32~34のいずれかに記載の硬化性コーティング組成物。
実施形態36
少なくとも1種の式(Ic)の触媒(C1-3)が、それぞれの場合において、触媒(C1-3)の総質量に対して、0.1~10質量%、好ましくは0.5~5質量%、非常に好ましくは1~3質量%の含有量のリチウムを含む、実施形態32~35のいずれかに記載の硬化性コーティング組成物。
実施形態37
コーティング組成物が、少なくとも1種の式(Ia)の触媒(C1-1)を、それぞれの場合において、コーティング組成物の総質量に対して、0.01~1質量%、非常に好ましくは0.05~0.2質量%の総量で含む、実施形態32~36のいずれかに記載の硬化性コーティング組成物。
実施形態38
コーティング組成物が、少なくとも1種の式(Ib)の触媒(C1-2)を、それぞれの場合において、コーティング組成物の総質量に対して、0.05~1質量%、非常に好ましくは0.15~0.4質量%の総量で含む、実施形態32~37のいずれかに記載の硬化性コーティング組成物。
実施形態39
コーティング組成物が、少なくとも1種の式(Ic)の触媒(C1-3)を、それぞれの場合において、コーティング組成物の総質量に対して、0.05~1質量%、非常に好ましくは0.15~0.25質量%の総量で含む、実施形態32~38のいずれかに記載の硬化性コーティング組成物。
実施形態40
コーティング組成物が、1:1:1~1:5:3、好ましくは1:2:1.5~1:3:2の、少なくとも1種の触媒(C1-1)と少なくとも1種の触媒(C1-2)と少なくとも1種の触媒(C1-3)との質量比を有する、実施形態31~39のいずれかに記載の硬化性コーティング組成物。
実施形態41
組成物が、少なくとも1種の式(IIa)の触媒(C2-1)、少なくとも1種の式(IIb)の触媒(C2-2)、少なくとも1種の式(IIc)の触媒(C2-3)および少なくとも1種の式(IId)の触媒(C2-4)
Figure 0007374299000019
(式中、
およびRは、互いに独立して、直鎖状または分岐鎖C~Cアルキル基であり、
は、メチル基であるが、ただし残基R、RおよびRの全ての炭素原子の合計が8であり、
は、残基-(CH-OHである)
を含む、実施形態1~31のいずれかに記載の硬化性コーティング組成物。
実施形態42
組成物が、少なくとも1種の式(IIa)の触媒(C2-1)、少なくとも1種の式(IIb)の触媒(C2-2)、少なくとも1種の式(IIc)の触媒(C2-3)および少なくとも1種の式(IId)の触媒(C2-4)
Figure 0007374299000020
(式中、
およびRは、互いに独立して、フェニル基であり、
は、C~C12アルキル基、好ましくは、C~C10アルキル基、特にCアルキル基であり、
は、残基-(CH-OHである)
を含む、実施形態1~31のいずれかに記載の硬化性コーティング組成物。
実施形態43
少なくとも1種の式(IIa)の触媒(C2-1)が、それぞれの場合において、触媒(C2-1)の総質量に対して、10~30質量%、好ましくは15~25質量%、非常に好ましくは18~22質量%の含有量のイオンHN(R を含む、実施形態41または42に記載の硬化性コーティング組成物。
実施形態44
少なくとも1種の式(IIb)の触媒(C2-2)が、それぞれの場合において、触媒(C2-2)の総質量に対して、1~15質量%、好ましくは3~10質量%、非常に好ましくは4~8質量%の含有量のナトリウムを含む、実施形態41~43のいずれかに記載の硬化性コーティング組成物。
実施形態45
少なくとも1種の式(IIc)の触媒(C2-3)が、それぞれの場合において、触媒(C2-3)の総質量に対して、5~20質量%、好ましくは7~15質量%、非常に好ましくは9~12質量%の含有量のカリウムを含む、実施形態41~44のいずれかに記載の硬化性コーティング組成物。
実施形態46
少なくとも1種の式(IId)の触媒(C2-4)が、それぞれの場合において、触媒(C2-4)の総質量に対して、10~40質量%、好ましくは15~30質量%、非常に好ましくは20~25質量%の含有量のジルコニウムを含む、実施形態41~45のいずれかに記載の硬化性コーティング組成物。
実施形態47
コーティング組成物が、少なくとも1種の式(IIa)の触媒(C2-1)を、それぞれの場合において、コーティング組成物の総質量に対して、0.05~1質量%、非常に好ましくは0.15~0.4質量%の総量で含む、実施形態41~46のいずれかに記載の硬化性コーティング組成物。
実施形態48
コーティング組成物が、少なくとも1種の式(IIb)の触媒(C2-2)を、それぞれの場合において、コーティング組成物の総質量に対して、0.005~0.5質量%、非常に好ましくは0.01~0.05質量%の総量で含む、実施形態41~47のいずれかに記載の硬化性コーティング組成物。
実施形態49
コーティング組成物が、少なくとも1種の式(IIc)の触媒(C2-3)を、それぞれの場合において、コーティング組成物の総質量に対して、0.01~0.5質量%、非常に好ましくは0.05~0.15質量%の総量で含む、実施形態41~48のいずれかに記載の硬化性コーティング組成物。
実施形態50
コーティング組成物が、少なくとも1種の式(IId)の触媒(C2-4)を、それぞれの場合において、コーティング組成物の総質量に対して、0.01~0.5質量%、非常に好ましくは0.04~0.1質量%の総量で含む、実施形態41~49のいずれかに記載の硬化性コーティング組成物。
実施形態51
コーティング組成物が、15:1:6:4~5:1:1:1、好ましくは10:1:4:2~6:1:2:1の、少なくとも1種の触媒(C2-1)と少なくとも1種の触媒(C2-2)と少なくとも1種の触媒(C2-3)と少なくとも1種の触媒(C2-4)との質量比を有する、実施形態31および41~50のいずれかに記載の硬化性コーティング組成物。
実施形態52
コーティング組成物が、3~8、好ましくは4~7、非常に好ましくは5~5.5のpK値を有する少なくとも1種の有機酸(D)をさらに含む、前述の実施形態のいずれかに記載の硬化性コーティング組成物。
実施形態53
少なくとも1種の有機酸(D)が、クエン酸、ギ酸、乳酸、アスコルビン酸、安息香酸、シュウ酸、クエン酸、酢酸、プロピオン酸、ネオデカン酸およびこれらの混合物、好ましくはネオデカン酸からなる群から選択される、実施形態50に記載の硬化性コーティング組成物。
実施形態54
組成物が、少なくとも1種の有機酸(D)、好ましくはネオデカン酸を、それぞれの場合において、コーティング組成物の総量に対して、0.1~1質量%、好ましくは0.2~0.8質量%、非常に好ましくは0.3~0.7質量%の総量で含む、実施形態52または53に記載の硬化性コーティング組成物。
実施形態55
コーティング組成物が、脂肪族炭化水素;芳香族炭化水素;アセトン、メチルエチルケトンおよびメチルアミルケトンなどのケトン;酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸ブチルグリコール、酢酸ペンチルおよびプロピオン酸エチルエトキシなどのエステル;エーテル;ならびにこれらの混合物、好ましくは酢酸ブチルからなる群から選択される、少なくとも1種の有機溶媒(E)をさらに含む、前述の実施形態のいずれかに記載の硬化性コーティング組成物。
実施形態56
有機溶媒(E)が、それぞれの場合において、コーティング組成物の総量に対して、15~60質量%、好ましくは20~50質量%、より好ましくは25~45質量%、非常に好ましくは30~40質量%の総量で存在する、実施形態55に記載の硬化性コーティング組成物。
実施形態57
コーティング組成物が、水を、それぞれの場合において、コーティング組成物の総量に対して、0~1質量%、好ましくは0~0.5質量%、非常に好ましくは0~0.25質量%の総量で含む、前述の実施形態のいずれかに記載の硬化性コーティング組成物。
実施形態58
コーティング組成物が、それぞれの場合において、コーティング組成物の総量に対して、30~80質量%、好ましくは40~75質量%、非常に好ましくは50~70質量%の固形分を有する、前述の実施形態のいずれかに記載の硬化性コーティング組成物。
実施形態59
コーティング組成物が、少なくとも1種の添加剤(F)を、それぞれの場合において、コーティング組成物の総量に対して、好ましくは最大30質量%、非常に好ましくは最大20質量%の総量でさらに含む、前述の実施形態のいずれかに記載の硬化性コーティング組成物。
実施形態60
コーティング組成物が、1質量%未満、特に0質量%の、メラミン樹脂、ブロック化イソシアネート、ブロック化ポリイソシアネート、非ブロック化イソシアネート、非ブロック化ポリイソシアネートおよびこれらの混合物から選択される架橋剤を含む、前述の実施形態のいずれかに記載の硬化性コーティング組成物。
実施形態61
少なくとも2つの別々の容器C1およびC2を含む、部品キットであって、
- 容器C1が、少なくとも1つのチオール基を含む少なくとも1種のマイケル供与体(A)および少なくとも1種のマイケル受容体(B)を含有し、容器C2が、少なくとも1種の触媒(C)を含有する、または
- 容器C1が、少なくとも1つのチオール基を含む少なくとも1種のマイケル供与体(A)を含有し、容器C2が、少なくとも1種のマイケル受容体(B)を含有し、触媒(C)が、容器C1および/または容器C2、好ましくは容器C1に含まれ、
触媒(C)が、一般式(I)
Figure 0007374299000021
(式中、
、RおよびRは、互いに独立して、直鎖状、分岐鎖または環状アルキル基、アリール基またはアラルキル基であり、
Xは、アルカリ金属、ビスマス、亜鉛、ジルコニウムまたはHN(Rから選択され、
は、C~C10アルキル基またはC~C10ヒドロキシアルキル基から選択され、
nは、1~8の整数である)
を有することを特徴とする、部品キット。
実施形態62
多層コーティング(MC)を基材(S)上に製造する方法であって、
(1)任意に、組成物(Z1)を基材(S)に適用し、後続して組成物(Z1)を硬化して、基材(S)上に、硬化された第1のコーティング層(S1)を形成することと、
(2)硬化された第1のコーティング層(S1)または基材(S)に直接、
(a)水性ベースコート組成物(bL2a)を適用して、ベースコート層(BL2a)を形成する、または
(b)少なくとも2種の水性ベースコート組成物(bL2-a)および(bL2-z)を直接順に適用して、互いに直接接する少なくとも2つの層(BL2-a)および(BL2-z)を形成することと、
(3)実施形態1~60に記載のコーティング組成物(cc)または実施形態61に記載の部品キットから製造されたコーティング組成物を直接、コーティング層(BL2a)または(BL2-z)に適用して、クリアコート層(CL)を形成することと、
(4)ベースコート層(BL2a)とクリアコート層(CL)または少なくとも2つのベースコート層(BL2-a)および(BL2-z)とクリアコート層(CL)を共同で硬化することと、
を含む、方法。
実施形態63
基材(S)が、金属基材、プラスチック基材ならびに金属部分およびプラスチック部分を含む基材、好ましくは金属基材から選択される、実施形態62に記載の方法。
実施形態64
2種の水性ベースコート組成物(bL2-a)および(bL2-z)を、直接順に、硬化された第1のコーティング層(S1)に直接適用して、互いに直接接する2つのベースコート層(BL2-a)および(BL2-z)を形成する、実施形態62または63に記載の方法。
実施形態65
水性ベースコート組成物(bL2a)または少なくとも1種の水性ベースコート組成物(bL2-x)、好ましくは全ての水性ベースコート組成物(bL2-x)が、一成分コーティング組成物である、実施形態62~64のいずれかに記載の方法。
実施形態66
水性ベースコート組成物(bL2a)または少なくとも1種の水性ベースコート組成物(bL2-x)、好ましくは全ての水性ベースコート組成物(bL2-x)が、バインダーとして少なくとも1種のヒドロキシ官能性ポリマーを含み、上記少なくとも1種のヒドロキシ官能性ポリマーが、ポリウレタン、ポリエステル、ポリアクリレート、それらのコポリマーおよびこれらのポリマーの混合物からなる群から選択される、実施形態62~65のいずれかに記載の方法。
実施形態67
水性ベースコート組成物(bL2a)または少なくとも1種の水性ベースコート組成物(bL2-x)、好ましくは全ての水性ベースコート組成物(bL2-x)が、少なくとも1種の着色および/または効果顔料を含む、実施形態62~66に記載の方法。
実施形態68
工程(4)の硬化が、80~160℃で、15~35分の継続時間の間で実施される、実施形態62~67のいずれかに記載の方法。
実施形態69
実施形態62~68のいずれかに記載の方法にしたがって製造される多層効果および/または色彩コーティング。
実施形態70
少なくとも1つのチオール基を含む少なくとも1種のマイケル供与体(A)と少なくとも1種のマイケル受容体(B)との間の反応における触媒として、少なくとも1種の式(I)の化合物(C)
Figure 0007374299000022
(式中、
、RおよびRは、独立して、直鎖状、分岐鎖または環状アルキル基、アリール基またはアラルキル基であり、
Xは、アルカリ金属、ビスマス、亜鉛、ジルコニウムまたはHN(Rから選択され、
は、C~C10アルキル基またはC~C10ヒドロキシアルキル基から選択され、
nは、1~8の整数である)
を使用する方法。
ここで、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明していくが、本発明は、これらの実施例に限定されるものでは決してない。その上、実施例中の用語「部」、「%」および「比」は、それぞれ別段に指定されない限り、「質量部」、「質量%」および「質量比」を示す。
A)決定方法
1.固形分(固体の不揮発性分画)
別段の指定がない限り、以下で固形分率とも呼ばれる固形分は、DIN EN ISO 3251:2008-06にしたがって、130℃で60分、初期質量1.0gにて決定した。
2.酸価
酸価は、1gの試料の中和に要する水酸化カリウム(KOH)の量(mg)である(単位:mg/g)。酸価は、DIN EN ISO 2114:2002-06にしたがって滴定によって決定し、試料の固形分1gに基づく。
3.光沢性の測定
光沢性は、表面のテクスチャの第一印象を与える。光沢度が高いほど、より誘導的に光が反射される。透明で滑らかなコーティング層は、高い光沢度を示す一方、粗く乳白の表面は光をより拡散させて反射し、したがって、より低い光沢度を有する。光沢性は、DIN EN ISO 2813:2015-02にしたがって決定し、測定値は光沢測定の単位[GU]で得られ、上記値は、基準(黒色、磨きガラスパネル-100GU)に関連する。一連の各測定に先立って、対応する測定装置TRI-Gloss(BYK製)を、この基準に較正する。角度60°のみで3回繰り返して、標準からずれた光沢を測定し、平均値を規定した。
4.指紋試験
指紋試験は、コーティング層の乾燥について定性的な陳述を与える。硬化してから60分後、各コーティングされたパネルを、民間実験室用天秤に置く。次いで、指圧によって、コーティング層に20秒間、2kgの重さの負荷をかける。試験の直後に母指紋がもはや見えなくなれば、試験は合格であり、次いで「承認」の評価が与えられる。それ以外の場合、評価は「未承認」である。
5.爪による引っ掻き試験(Fingernail test)
爪による引っ掻き試験は、コーティング層の硬化度の指示を与え、各コーティングを硬化してから60分後に実施する。この試験では、コーティング層が爪によって貫入され(貫入が可能な場合)、爪によるコーティング層の動きを確認する。下記の0から5までの等級で評価を行う。
Figure 0007374299000023
6.MEK試験
この試験は、コーティング層の耐薬品性の指示を与える。布片をMEKスレッジに固定させる。試験中に布片とコーティング層が完全に濡れるように、スレッジの開口部をMEK(メチルエチルケトン)で完全に満たす。次いで、コーティング層が損傷するまで、またはスレッジが200回のダブルストロークを行うまで、スレッジを(同じ位置で、圧力をかけずに)前後に動かす。コーティング層が損傷した場合、ストローク数を指定し、そうでなければ数を400にする。MEK試験は、各コーティング層を硬化してから1時間後および1日後に実施する。
7.ポットライフ
この試験は、コーティング組成物の処理時間および反応性の指示を与える。コーティング組成物の製造から、それがセットされるまで経過する時間は、分刻みで測定される。
B)コーティング組成物の製造
マイケル受容体(B)および有機溶媒を秤量し、混合する。その後、マイケル供与体(A)を添加し、混合を継続した。ネオデカン酸または各触媒を添加し、均一なコーティング組成物が得られるまで混合を継続した。
C)コーティング組成物の適用
B)で得たコーティング組成物を、200μmのドクターブレードを使用して、金属パネル(タイプGardobond 26s/6800/OC、Chemetall)上に適用し、140℃で20分間硬化した。
D)触媒の製造
電磁式攪拌子および還流冷却器を備えた三口ガラスフラスコに、等モル量の金属水酸化物およびネオデカン酸を入れた。加えて、同じ量のネオデカン酸を溶媒として添加した。反応混合物を150℃まで加熱し、5時間攪拌した。キシレンを添加溶剤(entrainer)として添加し、ロータリーエバポレーターを使用することによって、副生成物として生成された水を除去した。触媒液の金属含有量を、ICP-OESによって決定した。
E)製造されたコーティング組成物
コーティング組成物を、表1に列挙する成分を使用して、B)に記載されるように製造した。
Figure 0007374299000024
F)硬化したコーティング組成物の光沢性、耐薬品性、硬化度およびポットライフの結果
E)にしたがって製造したコーティング組成物を、C)で記載したように鋼製パネル上にコーティングする。硬化後、光沢度、コーティング層の乾燥度、硬化度、耐薬品性、ポットライフ、振り子のダンピングおよびカッピングを、それぞれの硬化温度ごとに評価した。得られた結果を表2にまとめる。
Figure 0007374299000025
マイケル供与体(A)およびマイケル受容体(B)の単独使用(組成物C1)またはネオデカン酸との組み合わせ(組成物C2)の使用は、高い耐薬品性をもたらさない。したがって、前記組成物の架橋密度は、かなり低い。耐薬品性、およびしたがって架橋密度は、ネオデカン酸ナトリウムとネオデカン酸亜鉛との組み合わせを触媒(組成物l1)として使用するとき、顕著に増加しうる。より高い架橋密度、およびしたがって反応性が、この触媒混合物によって得られても、前記触媒混合物の使用は、驚くべきことに、コーティング組成物のポットライフを短縮せずに、顕著に延長させる。
ネオデカン酸ナトリウムとネオデカン酸トリエタノールアミンとの混合物を触媒(組成物l2)として使用したとき、耐薬品性は、本発明の組成物l1と比較して、さらに改善することができる。しかしながら、このコーティング組成物は、組成物l1と比較して、より高い反応性を有するため、ポットライフは短縮される。
4種の異なる触媒の混合物(組成物l3)を使用したとき、本発明の組成物l1およびl2と比較して、1日後に得られる耐薬品性に顕著に悪影響を及ぼすことなく、より高い光沢性を得ることができる。上記混合物の使用はまた、本発明の組成物l2と比較して改善されたポットライフにもつながる。
3種の異なる触媒の特定の混合物(組成物l4)の使用は、光沢性に若干の低減をもたらすが、1時間後に優れた、高い耐薬品性が得られる。加えて、この組成物は、本発明の組成物l2およびl3より長いポットライフを有する。
要約すれば、特定の触媒を、チオール官能基を含むマイケル供与体(A)およびマイケル受容体(B)と組み合わせて使用すると、高い光沢性および高い耐薬品性ならびに許容されるポットライフを有する硬化コーティング層(本発明のコーティング組成物l1~l4)をもたらす。したがって、上記コーティング組成物は、多層コーティングシステム中のクリアコーティングとして使用することができる。

Claims (15)

  1. (i)少なくとも1つのチオール基を含む少なくとも1種のマイケル供与体(A)、
    (ii)少なくとも1種のマイケル受容体(B)および
    (iii)少なくとも1種の一般式(I)による触媒(C)
    Figure 0007374299000026
    (式中、
    、RおよびRは、互いに独立して、直鎖状、分岐鎖または環状アルキル基、アリール基またはアラルキル基であり、
    Xは、アルカリ金属、ビスマス、亜鉛、ジルコニウムまたはHN(Rから選択され、
    は、C~C10アルキル基またはC~C10ヒドロキシアルキル基から選択され、
    nは、1~8の整数である)
    を含む、硬化性コーティング組成物。
  2. 前記組成物が、少なくとも1種の式(III)のマイケル供与体(A)
    Figure 0007374299000027
    (式中、
    ~Rは、互いに独立して、水素、ヒドロキシ、C~C10アルキレン基、C~C10チオアルキレン基、C~C10ヒドロキシアルキレン基、C~C10ヒドロキシチオアルキレン基および残基-O-C(O)-(CH-SHから選択されるが、ただしR~Rのうちの少なくとも1つはチオール基を含有するものとし、
    qは、1~10の整数である)
    を含む、請求項1に記載の硬化性コーティング組成物。
  3. ~Rが、互いに独立して、残基-O-C(O)-(CH-SHであり、qが2の整数である、請求項2に記載の硬化性コーティング組成物。
  4. 前記組成物が、少なくとも1種のマイケル供与体(A)を、それぞれの場合において、前記組成物の総質量に対して、10~50質量%、好ましくは15~45質量%、より好ましくは18~30質量%、非常に好ましくは20~25質量%の総量で含む、請求項1から3のいずれか一項に記載の硬化性コーティング組成物。
  5. 前記少なくとも1種のマイケル受容体(B)が、脂肪族ウレタン(メタ)アクリレートポリマー、(メタ)アクリレート基を含むアクリルポリマーまたはこれらの混合物、好ましくは脂肪族ウレタン(メタ)アクリレートポリマーからなる群から選択される、請求項1から4のいずれか一項に記載の硬化性コーティング組成物。
  6. 前記コーティング組成物が、少なくとも1種のマイケル受容体(B)を、それぞれの場合において、前記コーティング組成物の総質量に対して、20~55質量%、好ましくは25~50質量%、より好ましくは28~45質量%、非常に好ましくは30~40質量%の総量で含む、請求項1から5のいずれか一項に記載の硬化性コーティング組成物。
  7. 式(I)中の残基RおよびRが、互いに独立して、直鎖状または分岐鎖C~Cアルキル基であり、残基Rがメチル基であるが、ただし残基R、RおよびRの全ての炭素原子の合計が8であるとする、または式(I)中のRおよびRが、互いに独立して、フェニル基であり、残基Rが、C~C12アルキル基、好ましくはC~C10アルキル基、特にCアルキル基である、請求項1から6のいずれか一項に記載の硬化性コーティング組成物。
  8. 式(I)中のXが、リチウム、ナトリウム、カリウム、ビスマス、亜鉛、ジルコニウムおよびHN(R(式中、R-(CH-OH)である)からなる群から選択される、請求項1から7のいずれか一項に記載の硬化性コーティング組成物。
  9. 式(I)中のnが、1~4の整数である、請求項1から8のいずれか一項に記載の硬化性コーティング組成物。
  10. 前記コーティング組成物が、少なくとも1種の式(I)の触媒(C)を、それぞれの場合において、前記コーティング組成物の総質量に対して、0.05~6質量%、好ましくは0.08~2.5質量%、より好ましくは0.1~1.5質量%、非常に好ましくは0.2~0.7質量%の総量で含む、請求項1から9のいずれか一項に記載の硬化性コーティング組成物。
  11. 前記組成物が、少なくとも2種の異なる式(I)の触媒(C)を含む、請求項1から10のいずれか一項に記載の硬化性コーティング組成物。
  12. 少なくとも2つの別々の容器C1およびC2を含む部品キットであって、
    - 前記容器C1が、少なくとも1つのチオール基を含む少なくとも1種のマイケル供与体(A)および少なくとも1種のマイケル受容体(B)を含有し、前記容器C2が、少なくとも1種の触媒(C)を含有する、または
    - 前記容器C1が、少なくとも1つのチオール基を含む少なくとも1種のマイケル供与体(A)を含有し、前記容器C2が、少なくとも1種のマイケル受容体(B)を含有し、触媒(C)が、容器C1および/または容器C2に、好ましくは容器C1に含まれ、
    前記触媒(C)が、一般式(I)
    Figure 0007374299000028
    (式中、
    、RおよびRは、互いに独立して、直鎖状、分岐鎖または環状アルキル基、アリール基またはアラルキル基であり、
    Xは、アルカリ金属、ビスマス、亜鉛、ジルコニウムまたはHN(Rから選択され、
    は、C~C10アルキル基またはC~C10ヒドロキシアルキル基から選択され、
    nは、1~8の整数である)
    を有することを特徴とする、部品キット。
  13. 多層コーティング(MC)を基材(S)上に製造する方法であって、
    (1)任意に、組成物(Z1)を基材(S)に適用し、後続して前記組成物(Z1)を硬化して、前記基材(S)上に、硬化された第1のコーティング層(S1)を形成することと、
    (2)前記硬化された第1のコーティング層(S1)または前記基材(S)に直接、
    (a)水性ベースコート組成物(bL2a)を適用して、ベースコート層(BL2a)を形成すること、または
    (b)少なくとも2種の水性ベースコート組成物(bL2-a)および(bL2-z)を、直接順に適用して、互いに直接接する少なくとも2つのベースコート層(BL2-a)および(BL2-z)を形成することと、
    (3)請求項1から11のいずれか一項に記載のコーティング組成物(cc)または請求項12に記載の部品キットから製造されたコーティング組成物を直接、コーティング層(BL2a)または(BL2-z)に適用して、クリアコート層(CL)を形成することと、
    (4)前記ベースコート層(BL2a)と前記クリアコート層(CL)または前記少なくとも2つのベースコート層(BL2-a)および(BL2-z)と前記クリアコート層(CL)を共同で硬化することと、
    を含む、方法。
  14. 請求項13に記載の方法にしたがって製造される多層効果および/または色彩コーティング。
  15. 少なくとも1つのチオール基を含む少なくとも1種のマイケル供与体(A)と少なくとも1種のマイケル受容体(B)との間の反応における触媒として、少なくとも1種の式(I)の化合物(C)
    Figure 0007374299000029
    (式中、
    、RおよびRは、独立して、直鎖状、分岐鎖または環状アルキル基、アリール基またはアラルキル基であり、
    Xは、アルカリ金属、ビスマス、亜鉛、ジルコニウムまたはHN(Rから選択され、
    は、C~C10アルキル基またはC~C10ヒドロキシアルキル基から選択され、
    nは、1~8の整数である)
    を使用する方法。
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