JPH0125786B2 - - Google Patents
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Classifications
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D167/00—Coating compositions based on polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Coating compositions based on derivatives of such polymers
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Description
本発明は制御されたヒドロキシル官能性を有す
る低分子量ポリエステルおよびエポキシ樹脂また
はその樹脂とモノカルボン酸のエステルの高固体
分フイルム形成性組成物に関し、而してそのポリ
エステルおよびエポキシ樹脂はアミノプラスト樹
脂により硬化の間に交叉結合されるものである。
適当な硬化剤と共反応して重合体状塗膜(ペイ
ントフイルム)を形成する往々にして1種または
それ以上のヒドロキシ官能性成分を包含する通常
のポリエステルベースコーテイング組成物は仕上
げ技術では周知である。例えば米国特許第
3994851号明細書はアミン―アルデヒド縮合生成
物で硬化された特定のポリエステルポリオールを
示している。
しかしながら関連する仕上げ技術の研究は、ポ
リエステルコーテイング分野においてはある性質
を増強させるためには往々にして別の望ましい性
質を犠性にする必要があることを明白に示してい
る。例えば高固体分水準で適用可能であるのみな
らず強靭で可撓性かつ耐久性のあるコーテイング
組成物をうることは往々にして困難である。ま
た、より低い温度で硬化性のコーテイング組成物
は多くの場合工業的使用に充分なだけ硬質ではな
い。
従つて、溶媒発生の低減に関しての現代の関心
に関して、低い溶媒水準で適用しうるのみならず
工業的に許容しうる温度で硬化させて耐久性で可
撓性であるがしかし耐候性および汚染抵抗性のフ
イルムを生成させうるコーテイング組成物に対す
る絶えざる要求が存在している。
本発明によれば、フイルム形成性ブレンドとそ
のブレンドに対する溶媒からなり、そのブレンド
がブレンドと溶媒との合算重量の少くとも50重量
%であり、かつ本質的に
(a) ブレンドの重量基準で30〜70重量%の、
(1) 2:1〜6:1のグリコール/ペンタエリ
スリトールモル比の、ペンタエリスリトール
および少くとも1種の分枝鎖グリコール、
(2) 18個を越えない炭素原子を有する芳香族ま
たは脂肪族モノカルボン酸またはそれらの混
合物、および
(3) 芳香族酸/脂肪族酸のモル比が2:1〜
6:1である芳香族酸および脂肪族ジカルボ
ン酸混合物
の反応生成物であるヒドロキシ含量5〜9重量
%を有するポリエステルポリオール、
(b) ブレンドの重量基準で4〜35重量%のエピク
ロロヒドリン―ビスフエノールAエポキシ樹
脂、前記樹脂のモノカルボン酸によるエステル
化生成物またはそれらの混合物、および
(c) ブレンドの重量基準で25〜35重量%のアミノ
プラスト樹脂よりなるコーテイング組成物が提
供される。
工具、一般産業用途または自動車のためのフイ
ニツシユとして非常に有用な本発明のポリエステ
ルコーテイング組成物は、第一義的にはフイルム
形成性ブレンドおよびブレンドに対する溶媒より
構成されている。しかしながら、それはまた顔
料、硬化時間短縮のための反応触媒および産業用
または自動車用フイニツシユ(仕上げ)のコーテ
イング組成物中に有利に使用される種々の添加剤
の任意のものを含有することができる。フイルム
形成性ブレンドは本質的にはポリエステルポリオ
ール、エポキシ樹脂またはエポキシ樹脂/酸エス
テルおよびアミノプラスト硬化剤または交叉結合
剤よりなる。フイルム形成性ブレンドはブレンド
と溶媒との合算重量の少くとも50%好ましくは60
〜90%を構成する。
本発明に使用されているポリエステルポリオー
ルは、フイルム形成性ブレンドの30〜70重量%、
好ましくは50〜70重量%そして最も好ましくは60
〜65重量%を構成する。このポリオールはペンタ
エリスリトール、グリコール、モノカルボン酸お
よび芳香族および脂肪族ジカルボン酸の縮合反応
生成物である。
本発明に有用なポリエステルポリオールの生成
に必要な反応成分の第1の組はペンタエリスリト
ールおよび分枝鎖種の少くとも1種のグリコール
である。ポリエステル中へそのようなグリコール
およびペンタエリスリトールの包含は、最終硬化
フイルムに所望の硬度を付与することが見出され
た。すべての分枝鎖グリコールがこのポリエステ
ル処方中で使用可能であるが、しかしこれらグリ
コールは8個を越えない炭素原子を含有している
ことが望ましい。ネオペンチルグリコールおよび
ピコールが好ましい分枝鎖グリコールの例であ
る。特に有用なポリオールはグリコールのペンタ
エリスリトールに対するモル比が約2:1〜約
6:1の場合に形成される。3:1〜4.5:1の
比が好ましい。
ポリエステルポリオールのモノカルボン酸成分
は第一義的にはポリオールの分子量増大を阻止す
るために存在せしめられる。この目的のために
は、18個またはそれ以下の炭素原子を有する任意
の芳香族または脂肪族モノカルボン酸またはそれ
らの混合物を使用しうることが発見された。通常
この酸は約1:1〜2.5:1の酸/ペンタエリス
リトールモル比で使用される。
好ましい芳香族モノカルボン酸の例は安息香
酸、P―第三級ブチル安息香酸、トリエチル安息
香酸、トルイル酸、フエニル酢酸その他である。
好ましい脂肪族酸の例は酢酸、プロピオン酸、酪
酸、バレリアン酸、カプロン酸、カプリル酸、ペ
ラルゴン酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチ
ン酸、パルミチン酸、ステアリン酸またはそれら
の不飽和同族体である。分枝鎖脂肪族モノカルボ
ン酸もまた使用しうる。最も好ましいものは安息
香酸、ラウリン酸およびペラルゴン酸である。
ポリエステルポリオールの処方において有用な
ジカルボン酸は一般式
を有し、ここにRは脂肪族または芳香族である。
脂肪族酸の中で最も有用なものはRがアルキレ
ン、ビニレンまたは環式脂肪族である。
Rがアルキレンである場合の好ましい酸はRが
2〜10個の炭素原子を含有するものである。これ
らの中で最も好ましいものは、コハク酸、グルタ
ル酸、アジピン酸およびピメリン酸である。Rが
モノ不飽和脂肪族の場合には最も有用な酸はRが
2〜8個の炭素原子を有するものであり、その好
ましい酸はマレイン酸およびイタコン酸である。
好ましい芳香族ジカルボン酸はフタル酸、イソフ
タル酸、テレフタル酸、ウビチン酸(uvitic
acid)およびクミジン酸(cumidic acid)であ
る。Rが環式脂肪族の場合には好ましいものはシ
クロヘキサンまたはシクロヘキセンジカルボン酸
であるがしかしその他のそのようなジカルボン酸
もまた使用しうる。
これら芳香族および脂肪族ジカルボン酸の混合
物もまた使用しうる。各種の酸の混合物が使用さ
れるかどうか、または各種の酸の1種類のみが使
用されるかどうかには関係なく、芳香族ジ酸の脂
肪族ジ酸に対するモル比は約2:1〜6:1の範
囲を有しているべきである。約4:1の比が好ま
しい。更に、これら酸の低級アルキルモノまたは
ジエステルおよび利用可能な場合にこれらの酸の
無水物をもまたこれら酸自体の代りに使用でき、
そして相当する結果が得られる。前記エステルが
使用される場合にはアルキル基は好ましくは5個
を越えない炭素原子を有している。
ポリエステルポリオールは、典型的には反応成
分、適当な溶媒および場合により反応触媒を通常
冷却器および撹拌機を付した反応容器に仕込むこ
とによつて生成させることができる。しかしなが
ら、前述したように、モノカルボン酸は第一義的
にはペンタエリスリトールの官能性を減少させる
ことによる分子量増大阻止のために存在させてあ
る。従つて、ポリオール成分すべてを一緒に反応
させる代りに、最初に前記モル比での酸とペンタ
エリスリトールとの反応によつてプレポリマーを
生成させることが可能である。このプレポリマー
を次いでポリオールの他の成分すなわち分枝鎖グ
リコールおよびジカルボン酸と反応せしめる。
ポリオールの製造に有用な溶媒は例えばキシレ
ン、トルエンその他の置換ベンゼン、ナフタレン
および置換ナフタレンである。反応触媒を通常の
量で存在させることができるが、これらとして
は、例えばジブチル錫オキサイド、ジブチル錫ジ
ラウレート、硫酸またはスルホン酸の1種があげ
られる。
この反応混合物をその還流温度(通常100〜300
℃)に加熱し、そして1〜8時間そこに保持す
る。この時間の間にエステル化副生成物は除去さ
れる。この反応生成物たるポリエステルポリオー
ルは、150〜1000好ましくは250〜450の数平均分
子量(ゲル透過クロマトグラフイーによりポリス
チレン標準品に基づいて測定)を有しているべき
である。反応成分はそのポリエステルポリオール
が5〜9重量%好ましくは約7〜8重量%のヒド
ロキシ含量を有するように選ばれるべきである。
本発明のフイルム形成性ブレンドはまたエポキ
シ樹脂またはエポキシ樹脂/酸エステルをも含有
しているが、これはエポキシ樹脂とモノカルボン
酸のエステル化生成物である。このエステルはフ
イルム形成性ブレンドの4〜35重量%好ましくは
4〜15重量%として最も好ましくは5〜10重量%
を形成する。
エポキシ樹脂自体はジピクロロヒドリンとビス
フエノールAとの反応生成物であり、これは一般
式
を有しているが、ここにnは450〜2000好ましく
は850〜1050のエポキシド当量重量を有するエポ
キシ樹脂を生成させるに充分なだけ大なるもので
ある。このエポキシド当量重量は1単位当量のエ
ポキシドを含有するエポキシ樹脂の単位重量であ
る。
エポキシ樹脂の代りかまたはこれとの混合物と
に使用できるエステルは、前記エポキシ樹脂をモ
ノカルボン酸と反応させることにより生成され
る。酸の選択は臨界的ではないけれども、最も好
ましいものは安息香酸、p―第三級ブチル安息香
酸および8〜18個の炭素原子を含有する高級脂肪
酸である。これら脂肪酸は往々にして脂肪油中に
それらのグリセライドの形で見出される。これを
直接エポキシ樹脂と反応させて所望の酸エステル
を生成させることができる。その例はココナツ
油、ひまし油、綿実油、落花生油、桐油、亜麻仁
油および大豆油である。
このエステルは、酸または相当する油およびエ
ポキシ樹脂を一緒に撹拌機、熱電対および冷却器
を付した密閉容器中で反応させることにより製造
することができる。徐々に熱を適用することによ
り温度を上昇させて1〜2時間かけて約230〜270
℃とするが、エポキシ樹脂が溶触したら直ちに撹
拌を開始する。得られるエステルが所望の官能性
(functionality)を達成するまでこの温度を保持
する。これは間欠的に試料採取してエステルの酸
価を測定することにより判定できる。この時点で
反応混合物を冷却しそして適当な溶媒で希釈する
ことができる。
アミノプラスト樹脂は交叉結合剤または硬化剤
として周知である。特に有用なものはアミノプラ
スト樹脂のアルキル化生成物であるが、この樹脂
自体は少くとも1種のアルデヒドを尿素、N,N
―エチレン尿素、ジシアンジアミドおよびアミノ
トリアジン例えばメラミンおよびグアナミンの少
くとも1種と縮合させることにより製造される。
適当なアルデヒド中にはホルムアルデヒド、その
可逆的重合体例えばパラホルムアルデヒド、アセ
トアルデヒド、クロトンアルデヒドおよびアクロ
レインがある。好ましいものはホルムアルデヒド
およびその可逆的(revertable)重合体である。
アミノプラスト樹脂は少くとも1個そして6個ま
でのC1〜6アルカノール分子でアルキル化するこ
とができる。アルカノールは直鎖状、分枝状、環
状またはそれらの混合物でありうる。好ましいの
はメタノール、ブタノールまたはこれら2種の混
合物でアルキル化したアミノプラスト樹脂であ
る。最も好ましいのはメチル化メラミン―ホルム
アルデヒド樹脂例えばヘキサメトキシメチルメラ
ミンである。コーテイング組成物においてはアミ
ノプラスト樹脂はフイルム形成性ブレンドの25〜
35重量%である。
ポリエステルポリオールおよびエポキシ樹脂ま
たはエポキシ樹脂/酸エステルは通常それぞれそ
れらの製造後は溶液状態にあり、そしてこれらは
相互にそして硬化剤と共にブレンドすることによ
つて本発明のコーテイング組成物を形成するため
に直接使用するに適当である。最終組成物は50〜
90重量%のフイルム形成性ブレンドおよび10〜15
重量%のブレンド用溶媒を含有しているが、これ
ら%はブレンドと溶媒との合算重量基準である。
本発明の有用な態様の一つは、それをこうした高
固体分水準においてさえもスプレー適用できると
いうことである。最終組成物の溶媒はフイルム形
成性ブレンドの成分がそれぞれ形成されている複
数の有機溶媒の混合物でありうる。
本発明の組成物はフイルム形成性ブレンドの重
量基準で約0.01〜2重量%の硬化触媒を含有しう
る。特に有用なものは酸触媒例えば有機スルホン
酸、アシツドホスフエート例えばメチルおよびブ
チルアシツドホスフエート、アシツドピロホスフ
エート例えばジメチルアシツドピロホスフエー
ト、および有機酸サルフエートエステルである。
好ましいのはスルホン酸例えばp―トルエンスル
ホン酸およびジノニルナフタレンジスルホン酸で
ある。スルホン酸はアミン好ましくは第三級アミ
ンで中和することができる。
本発明のコーテイング組成物には顔料添加して
約0.005/1〜100/1の顔料/フイルム形成剤重
量比の量の顔料を含有させることができる。有用
な顔料は例えば金属酸化物、例えば二酸化チタン
または酸化亜鉛、金属水酸化物、金属フレーク、
硫化物、硫酸塩、炭酸塩、カーボンブラツク、シ
リカ、タルク、チヤイナクレーおよび有機染料で
ある。
顔料は第一にポリエステルポリオールとミルベ
ースを形成させることによつてコーテイング組成
物中に導入することができる。ミルベースは例え
ば通常の砂研磨またはボールミル技術によつて製
造することができ、そして次いでこれを単に撹拌
または混合することによつてコーテイング組成物
の他の成分とブレンドすることができる。
コーテイング組成物は更に場合により耐久性増
強剤として紫外線安定剤、酸化防止剤またはその
両者を含有しうる。紫外線安定剤はフイルム形成
性ブレンドの重量基準で1〜20重量%量で存在さ
せうる。酸化防止剤はフイルム形成性ブレンドの
重量基準で0.1〜5重量%量で存在させることが
できる。
典型的紫外線安定剤はベンゾフエノン、トリア
ゾール、トリアジン、ベンゾトリアゾール、ベン
ゾエート、低級アルキルチオメチレン含有フエノ
ール、置換ベンゼン、有機燐サルフアイドおよび
置換メチレンマロニトリルである。特に有用なも
のは立体障害アミンおよびニツケル化合物である
が、これらは米国特許第4061616号明細書に示さ
れている。
典型的酸化防止剤はテトラキスアルキレン(ジ
アルキルヒドロキシアリール)アルキルエステル
アルカン、p―アミノジフエニルアミンとグリシ
ジルメタクリレートとの反応生成物、およびイミ
ドジカルボニル基またはイミドジチオカルボニル
基を含有する複素環状核の窒素原子にカルボアル
コキシ結合によつて結合されたアルキルヒドロキ
シフエニル基である。
紫外線安定剤と酸化防止剤との一つの好ましい
組合せは、2―ヒドロキシ―4―ドデシルオキシ
ベンゾフエノンまたは置換2(2′―ヒドロキシフ
エニル)ベンゾトリアゾールとテトラキスメチレ
ン3(3′,5′―ジブチル―4′―ヒドロキシフエニ
ル)プロピオネートメタンである。
このコーテイング組成物はいずれかの通常の適
用法例えばスプレー、浸漬、刷毛塗りまたはフロ
ーコーテイングによつて種々の基材に適用するこ
とができる。有利に本発明の組成物によつてコー
テイングしうる基材は例えば金属、スチール、木
材、ガラスまたはプラスチツク例えばポリプロピ
レン、ポリスチレン、スチレン共重合体その他で
ある。このコーテイングは下引き処理されたかま
たは下引き処理されていない金属またはスチール
上への適用に特に適している。典型的使用は燐酸
亜鉛または燐酸鉄で処理されたスチール、通常の
アルキドまたはエポキシプライマーで予備被覆さ
れた金属基材および亜鉛びきスチールのコーテイ
ングに対してである。
この組成物は10〜30分間120〜200℃に加熱する
ことによつて硬化させることができる。特に好ま
しい組成物は150℃で15分または135℃で30分で硬
化して硬質耐久性で引掻きおよび汚染に抵抗性が
ありそして化学試薬抵抗性のあるフイルムとな
る。この組成物は例えば自動車またはトラツク本
体、鉄道設備、工具およびすべての工業用装置の
コーテイングに適当である。
その他の態様においては、本発明のコーテイン
グ組成物は前記のようにして基材上に第1の顔料
添加コートを適用しそして次いで第2の顔料不含
コートを重層(オーバーレイ)させる2―コート
系として適用することが可能である。これはフイ
ニツシユに対して単一コート系が使用された場合
に達成可能であるよりも改善された光沢または外
観を与える。これは、この組成物が自動車コーテ
イングとして使用される場合に特に望ましい。そ
のような2―コート系が使用される場合には、し
かし第2コートを適用する前に粘着性なし(タツ
クフリー)となる点まで第1コートを硬化させる
べきである。このことは通常第2コート中の溶媒
が第1コートを攻撃することを阻止する。この攻
撃またはストライク―イン(strike―in)は2個
のコート(被膜)のフイルム形成剤をその界面で
結合させて光沢または外観の改善を相殺せしめう
る。
次の実施例は本発明の最良の様式を説明する。
例
次の成分を次のようにして製造する。
(1) プレポリマー溶液 重量部
ペンタエリスリトール 435.2
安息香酸 780.8
ジブチル錫オキサイド 1.2
キシレン 85.0
撹拌機および蒸気冷却器を付した反応容器に
反応成分を仕込み、そして徐々に加熱して還流
させる。次いでこの混合物を冷却器からの水の
流れの追跡により測定して反応が完了するまで
保持する。混合物を冷却せしめた後、それは約
91%の固体含量を有している。
(2) ポリエステルポリオール溶液
第1部分
重量部
ネオペンチルグリコール 1331.2
成分1(91重量%固体分) 1210.8
イソフタル酸 664.0
フタル酸無水物 592.0
アジピン酸 252.0
ジブチル錫オキサイド 3.9
キシレン 75.0
第2部分
重量部
2―エチルヘキサノール 180.0
アミルアセテート 105.0
キシレン 80.0
撹拌機および蒸気冷却器を付した反応容器に
第1部分を仕込みそして徐々に加熱還流させ
る。冷却器からの水の流れの追跡により測定し
て反応が完了するまでこの還流条件を保持す
る。集められた水の総量は約303重量部である。
この混合物を80℃に冷却し、そして第2部分を
加える。次いでこの混合物を1時間撹拌し次い
で過する。得られた反応生成物たるポリエス
テルポリオールは約7.7重量%(生成物固体重
量基準)のヒドロキシル含量および340の数平
均分子量(ゲル透過クロマトグラフイー)を有
している。この溶液はZ―8のガードナーホー
ルト粘度および87重量%の固体含量を有してい
る。
(3) ミルベース
The present invention relates to high solids film-forming compositions of low molecular weight polyester and epoxy resins or esters of the resins and monocarboxylic acids with controlled hydroxyl functionality, wherein the polyesters and epoxy resins are formed by an aminoplast resin. It is cross-linked during curing. Conventional polyester-based coating compositions, often containing one or more hydroxy-functional components that co-react with suitable hardeners to form polymeric paint films, are well known in the finishing art. be. For example, US Patent No.
No. 3,994,851 discloses certain polyester polyols cured with amine-aldehyde condensation products. However, research into related finishing techniques clearly shows that in the polyester coating field, enhancing one property often requires sacrificing another desirable property. For example, it is often difficult to obtain coating compositions that are not only applicable at high solids levels but also tough, flexible, and durable. Also, coating compositions that are curable at lower temperatures are often not hard enough for industrial use. Therefore, with regard to modern concerns regarding the reduction of solvent generation, it is desirable to be able to not only apply low solvent levels but also cure at industrially acceptable temperatures to provide durable, flexible, but weather and stain resistant materials. There is a continuing need for coating compositions that are capable of producing a transparent film. In accordance with the present invention, the blend comprises a film-forming blend and a solvent for the blend, the blend comprising at least 50% by weight of the combined weight of the blend and solvent, and consisting essentially of (a) 30% by weight by weight of the blend; ~70% by weight of (1) pentaerythritol and at least one branched chain glycol in a glycol/pentaerythritol molar ratio of 2:1 to 6:1; (2) having not more than 18 carbon atoms; aromatic or aliphatic monocarboxylic acids or mixtures thereof, and (3) an aromatic acid/aliphatic acid molar ratio of 2:1 to
a polyester polyol having a hydroxy content of 5 to 9% by weight, which is the reaction product of a 6:1 mixture of aromatic acids and aliphatic dicarboxylic acids; (b) 4 to 35% by weight of epichlorohydrin, based on the weight of the blend; - A coating composition is provided consisting of a bisphenol A epoxy resin, an esterification product of said resin with a monocarboxylic acid, or a mixture thereof, and (c) 25 to 35% by weight aminoplast resin, based on the weight of the blend. . The polyester coating compositions of this invention, which are very useful as finishes for tools, general industrial applications, or automobiles, consist primarily of a film-forming blend and a solvent for the blend. However, it can also contain pigments, reaction catalysts for shortening the curing time and any of the various additives advantageously used in coating compositions for industrial or automotive finishes. The film-forming blend consists essentially of a polyester polyol, an epoxy resin or an epoxy resin/acid ester, and an aminoplast hardener or crosslinker. The film-forming blend contains at least 50% of the combined weight of blend and solvent, preferably 60%.
Make up ~90%. The polyester polyol used in the present invention comprises 30-70% by weight of the film-forming blend;
Preferably 50-70% by weight and most preferably 60
Constituting ~65% by weight. This polyol is a condensation reaction product of pentaerythritol, glycols, monocarboxylic acids, and aromatic and aliphatic dicarboxylic acids. The first set of reaction components necessary to produce the polyester polyols useful in this invention are pentaerythritol and at least one branched-chain type of glycol. It has been found that the inclusion of such glycols and pentaerythritol into the polyester imparts the desired hardness to the final cured film. All branched chain glycols can be used in the polyester formulation, but it is preferred that these glycols contain no more than 8 carbon atoms. Neopentyl glycol and picol are examples of preferred branched chain glycols. Particularly useful polyols are formed when the molar ratio of glycol to pentaerythritol is from about 2:1 to about 6:1. A ratio of 3:1 to 4.5:1 is preferred. The monocarboxylic acid component of the polyester polyol is primarily present to prevent an increase in the molecular weight of the polyol. It has been discovered that for this purpose any aromatic or aliphatic monocarboxylic acid having 18 or fewer carbon atoms or mixtures thereof may be used. Typically, this acid is used in an acid/pentaerythritol molar ratio of about 1:1 to 2.5:1. Examples of preferred aromatic monocarboxylic acids are benzoic acid, P-tert-butylbenzoic acid, triethylbenzoic acid, toluic acid, phenyl acetic acid, and others.
Examples of preferred aliphatic acids are acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, caproic acid, caprylic acid, pelargonic acid, capric acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid or unsaturated homologs thereof. Branched aliphatic monocarboxylic acids may also be used. Most preferred are benzoic acid, lauric acid and pelargonic acid. Dicarboxylic acids useful in the formulation of polyester polyols have the general formula , where R is aliphatic or aromatic.
The most useful of the aliphatic acids are those in which R is alkylene, vinylene or cycloaliphatic. Preferred acids when R is alkylene are those in which R contains 2 to 10 carbon atoms. Most preferred among these are succinic acid, glutaric acid, adipic acid and pimelic acid. When R is monounsaturated aliphatic, the most useful acids are those in which R has 2 to 8 carbon atoms, the preferred acids being maleic acid and itaconic acid.
Preferred aromatic dicarboxylic acids are phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, and uvitic acid.
acid) and cumidic acid. When R is cycloaliphatic, preference is given to cyclohexane or cyclohexenedicarboxylic acid, but other such dicarboxylic acids may also be used. Mixtures of these aromatic and aliphatic dicarboxylic acids may also be used. Regardless of whether a mixture of various acids or only one of the various acids is used, the molar ratio of aromatic diacids to aliphatic diacids is about 2:1 to 6. : should have a range of 1. A ratio of about 4:1 is preferred. Additionally, lower alkyl mono- or diesters of these acids and anhydrides of these acids when available can also be used in place of the acids themselves;
And corresponding results are obtained. When said esters are used, the alkyl group preferably has no more than 5 carbon atoms. Polyester polyols can typically be produced by charging the reaction components, a suitable solvent, and optionally a reaction catalyst to a reaction vessel, usually equipped with a condenser and a stirrer. However, as mentioned above, the monocarboxylic acid is primarily present to inhibit molecular weight increase by reducing the functionality of pentaerythritol. Therefore, instead of reacting all the polyol components together, it is possible to first form the prepolymer by reaction of acid and pentaerythritol in the molar ratios mentioned. This prepolymer is then reacted with the other components of the polyol, namely the branched glycol and dicarboxylic acid. Solvents useful in the preparation of polyols are, for example, xylene, toluene and other substituted benzenes, naphthalenes and substituted naphthalenes. Reaction catalysts can be present in conventional amounts, such as one of dibutyltin oxide, dibutyltin dilaurate, sulfuric acid or sulfonic acid. This reaction mixture is heated to its reflux temperature (usually 100-300
°C) and hold there for 1-8 hours. During this time esterification by-products are removed. The reaction product polyester polyol should have a number average molecular weight (determined on polystyrene standards by gel permeation chromatography) of 150 to 1000, preferably 250 to 450. The reactants should be selected such that the polyester polyol has a hydroxy content of 5 to 9% by weight, preferably about 7 to 8% by weight. The film-forming blends of the present invention also contain epoxy resins or epoxy resin/acid esters, which are esterification products of epoxy resins and monocarboxylic acids. The ester is present at 4-35% by weight of the film-forming blend, preferably 4-15% and most preferably 5-10%.
form. The epoxy resin itself is the reaction product of dipichlorohydrin and bisphenol A, which has the general formula , where n is large enough to produce an epoxy resin having an epoxide equivalent weight of 450 to 2000, preferably 850 to 1050. The epoxide equivalent weight is the unit weight of epoxy resin containing one unit equivalent of epoxide. Esters that can be used in place of or in admixture with epoxy resins are produced by reacting said epoxy resins with monocarboxylic acids. Although the choice of acid is not critical, the most preferred are benzoic acid, p-tert-butylbenzoic acid and higher fatty acids containing from 8 to 18 carbon atoms. These fatty acids are often found in fatty oils in the form of their glycerides. This can be reacted directly with an epoxy resin to produce the desired acid ester. Examples are coconut oil, castor oil, cottonseed oil, peanut oil, tung oil, linseed oil and soybean oil. The ester can be prepared by reacting the acid or the corresponding oil and the epoxy resin together in a closed vessel equipped with a stirrer, thermocouple and condenser. Increase the temperature by gradually applying heat to about 230-270 over 1-2 hours
℃, but as soon as the epoxy resin melts, start stirring. This temperature is maintained until the resulting ester achieves the desired functionality. This can be determined by taking samples intermittently and measuring the acid value of the ester. At this point the reaction mixture can be cooled and diluted with a suitable solvent. Aminoplast resins are well known as crosslinkers or hardeners. Particularly useful are the alkylated products of aminoplast resins, which themselves contain at least one aldehyde such as urea, N,N
- produced by condensation with at least one of ethylene urea, dicyandiamide and aminotriazine such as melamine and guanamine.
Among the suitable aldehydes are formaldehyde, its reversible polymers such as paraformaldehyde, acetaldehyde, crotonaldehyde and acrolein. Preferred is formaldehyde and its revertable polymers.
Aminoplast resins can be alkylated with at least one and up to six C 1-6 alkanol molecules. Alkanols can be linear, branched, cyclic or mixtures thereof. Preferred are aminoplast resins alkylated with methanol, butanol or mixtures of the two. Most preferred are methylated melamine-formaldehyde resins such as hexamethoxymethylmelamine. In the coating composition, the aminoplast resin is used in a film-forming blend of 25 to
It is 35% by weight. The polyester polyol and the epoxy resin or epoxy resin/acid ester are each typically in solution after their manufacture, and they are blended with each other and with a curing agent to form the coating composition of the present invention. Suitable for direct use. The final composition is 50~
90% by weight film-forming blend and 10-15
% by weight of blending solvent, these percentages are based on the combined weight of blend and solvent.
One of the useful aspects of the present invention is that it can be spray applied even at these high solids levels. The solvent of the final composition can be a mixture of organic solvents, each of which forms a component of the film-forming blend. The compositions of the present invention may contain from about 0.01 to 2% by weight curing catalyst, based on the weight of the film-forming blend. Particularly useful are acid catalysts such as organic sulfonic acids, acid phosphates such as methyl and butyl acid phosphates, acid pyrophosphates such as dimethyl acid pyrophosphate, and organic acid sulfate esters.
Preferred are sulfonic acids such as p-toluenesulfonic acid and dinonylnaphthalenedisulfonic acid. Sulfonic acids can be neutralized with amines, preferably tertiary amines. The coating compositions of this invention may be pigmented to include pigments in an amount having a pigment/film former weight ratio of about 0.005/1 to 100/1. Useful pigments are, for example, metal oxides such as titanium dioxide or zinc oxide, metal hydroxides, metal flakes,
Sulfides, sulfates, carbonates, carbon black, silica, talc, china clay and organic dyes. The pigment can be introduced into the coating composition by first forming a mill base with the polyester polyol. The mill base can be prepared, for example, by conventional sand sanding or ball milling techniques, and then blended with the other ingredients of the coating composition by simply stirring or mixing. The coating composition may further optionally contain UV stabilizers, antioxidants, or both as durability enhancers. The UV stabilizer may be present in an amount of 1 to 20% by weight based on the weight of the film-forming blend. The antioxidant can be present in an amount of 0.1 to 5% by weight based on the weight of the film-forming blend. Typical UV stabilizers are benzophenones, triazoles, triazines, benzotriazoles, benzoates, lower alkylthiomethylene-containing phenols, substituted benzenes, organophosphorus sulfides and substituted methylene malonitriles. Particularly useful are sterically hindered amines and nickel compounds, which are shown in US Pat. No. 4,061,616. Typical antioxidants are tetrakisalkylene(dialkylhydroxyaryl)alkyl ester alkanes, the reaction product of p-aminodiphenylamine and glycidyl methacrylate, and nitrogen of heterocyclic nuclei containing imidodicarbonyl or imidodithiocarbonyl groups. An alkylhydroxyphenyl group attached to an atom by a carbalkoxy bond. One preferred combination of UV stabilizer and antioxidant is 2-hydroxy-4-dodecyloxybenzophenone or substituted 2(2'-hydroxyphenyl)benzotriazole and tetrakismethylene 3(3',5'- Dibutyl-4'-hydroxyphenyl) propionate methane. The coating composition can be applied to a variety of substrates by any conventional application method such as spraying, dipping, brushing or flow coating. Substrates which can advantageously be coated with the compositions of the invention are, for example, metal, steel, wood, glass or plastics, such as polypropylene, polystyrene, styrene copolymers and the like. This coating is particularly suitable for application on subbed or unsubbed metal or steel. Typical uses are for coating zinc phosphate or iron phosphate treated steel, metal substrates precoated with conventional alkyd or epoxy primers and galvanized steel. This composition can be cured by heating to 120-200°C for 10-30 minutes. Particularly preferred compositions cure in 15 minutes at 150°C or 30 minutes at 135°C to provide a hard, durable, scratch and stain resistant, and chemical reagent resistant film. The compositions are suitable, for example, for the coating of motor vehicle or truck bodies, railway equipment, tools and all industrial equipment. In other embodiments, the coating composition of the invention is a two-coat system in which a first pigmented coat is applied onto a substrate and then a second non-pigmented coat is overlaid as described above. It is possible to apply it as This gives the finish an improved gloss or appearance than would be achievable if a single coat system were used. This is particularly desirable when the composition is used as an automotive coating. If such a two-coat system is used, however, the first coat should be cured to the point of being tack-free before applying the second coat. This usually prevents the solvent in the second coat from attacking the first coat. This attack or strike-in can cause the film formers of the two coats to bond at the interface and offset the gloss or appearance improvement. The following example illustrates the best mode of the invention. Example The following ingredients are prepared as follows. (1) Parts by weight of prepolymer solution Pentaerythritol 435.2 Benzoic acid 780.8 Dibutyltin oxide 1.2 Xylene 85.0 The reaction components are charged into a reaction vessel equipped with a stirrer and a steam condenser and gradually heated to reflux. The mixture is then held until the reaction is complete as measured by tracking the flow of water from the condenser. After the mixture is allowed to cool, it is approximately
It has a solids content of 91%. (2) Polyester polyol solution 1st part by weight Neopentyl glycol 1331.2 Component 1 (91% solids by weight) 1210.8 Isophthalic acid 664.0 Phthalic anhydride 592.0 Adipic acid 252.0 Dibutyltin oxide 3.9 Xylene 75.0 2nd part by weight 2-ethyl Hexanol 180.0 Amylacetate 105.0 Xylene 80.0 Charge the first portion to a reaction vessel equipped with a stirrer and steam condenser and slowly heat to reflux. This reflux condition is maintained until the reaction is complete as determined by tracking the flow of water from the condenser. The total amount of water collected is approximately 303 parts by weight.
Cool the mixture to 80°C and add the second portion. The mixture is then stirred for 1 hour and then filtered. The resulting reaction product polyester polyol has a hydroxyl content of about 7.7% by weight (based on product solids weight) and a number average molecular weight (gel permeation chromatography) of 340. This solution has a Gardnerholt viscosity of Z-8 and a solids content of 87% by weight. (3) Mill base
【表】
重合体〓
TiO2白色顔料 300.0
これらの成分を混合容器に加え、そして1時
間混合する。次いでこの混合物をサンドミルに
仕込み、そして約35℃の温度で粉砕する。
次いで下記の成分を使用してコーテイング組成
物を製造する。[Table] Polymer
TiO 2 white pigment 300.0
Add these ingredients to a mixing vessel and mix for 1 hour. This mixture is then placed in a sand mill and ground at a temperature of approximately 35°C. A coating composition is then prepared using the following ingredients.
【表】
第1部分をステンレススチール容器に仕込みそ
して15分間混合し、その後で第2部分を加え、混
合を更に5分間継続する。次いで第3部分をこの
容器中に混入するとフイルム形成性ブレンド(ポ
リエステルポリオール、エポキシ樹脂/酸エステ
ルおよびヘキサメトキシメチルメラミン)がフイ
ルム形成性ブレンドと溶媒との合算重量の約70%
であるコーテイング組成物が生成する。顔料を包
含させるとこの組成物は約83重量%固体分とな
る。
この組成物を「ボンダーライト1000」パネル
(燐酸鉄層を有する冷間圧延スチール)上にスプ
レー(70ポンド/平方インチの圧力を使用したデ
ビルビス・エアガン)しそしてこのようにしてコ
ーテイングさせたパネルを135℃で30分焼付けす
る。硬化コーテイングは約1.4ミルの厚さを有し
ている。次いで試験した場合、このコーテイング
は5Hのペンシル硬度、25℃で20.3そして70℃で
4.4のツーコン硬度を有している。
いくつかのコーテイングしたパネルを釘を使用
して金属に達する傷をつけ、そして塩スプレーキ
ヤビネツトに入れここでNaCl(5重量%)水溶液
のミストに露出させる。300時間後、スコア線か
らのコーテイングのクリープは3mmである。
そのようなパネル上のコーテイングは芥子、口
紅およびオレンジ染料のような一般的物質からの
汚染に対して抵抗性であり、そしてトルエン、キ
シレンおよびメチルエチルケトンのような一般的
溶媒の攻撃に対して非感受性であることが見出さ
れている。Table: Charge the first portion into a stainless steel container and mix for 15 minutes, then add the second portion and continue mixing for an additional 5 minutes. The third portion is then incorporated into the container, and the film-forming blend (polyester polyol, epoxy resin/acid ester and hexamethoxymethyl melamine) is approximately 70% of the combined weight of the film-forming blend and solvent.
A coating composition is produced. Inclusion of pigment gives the composition approximately 83% solids by weight. This composition was sprayed (DeVilbis air gun using a pressure of 70 pounds per square inch) onto a "Bonderlite 1000" panel (cold rolled steel with a layer of iron phosphate) and the thus coated panel Bake at 135℃ for 30 minutes. The cured coating has a thickness of approximately 1.4 mils. When then tested, this coating had a pencil hardness of 5H, 20.3 at 25°C and 70°C.
It has a two-con hardness of 4.4. Several coated panels are scored down to the metal using nails and placed in a salt spray cabinet where they are exposed to a mist of an aqueous NaCl (5% by weight) solution. After 300 hours, the creep of the coating from the score line is 3 mm. The coating on such panels is resistant to contamination from common substances such as mustard, lipstick and orange dye, and is insensitive to attack by common solvents such as toluene, xylene and methyl ethyl ketone. It has been found that
Claims (1)
する溶媒とを包含してなり、而してそのブレンド
がブレンドと溶媒との合計重量の少くとも50重量
%であり、かつ本質的に、 (a) ブレンドの重量基準で30〜70重量%の、 (1) ペンタエリスリトールと、ネオペンチルグ
リコール、ピナコールおよびそれらの混合物
から選ばれる分岐鎖グリコールからなり、グ
リコール/ペンタエリスリトールのモル比が
2:1〜6:1であるもの、 (2) モノカルボン酸/ペンタエリスリトールの
モル比が1:1〜2.5:1になる量の18個を
越えない炭素原子を有する芳香族または脂肪
族モノカルボン酸またはそれらの混合物、お
よび (3) 芳香族酸/脂肪族酸のモル比が2:1〜
6:1である芳香族および脂肪族ジカルボン
酸混合物 の反応生成物であるヒドロキシル含量5〜9重
量%を有するポリエステルポリオール、 (b) ブレンドの重量基準で4〜35重量%の、エピ
クロロヒドリン―ビスフエノールAエポキシ樹
脂、前記樹脂のモノカルボン酸とのエステル化
生成物またはそれらの混合物、および (c) ブレンドの重量基準で25〜35重量%のアミノ
プラスト樹脂 よりなるものであることを特徴とする、コーテイ
ング組成物。 2 50〜70重量%の(a)、4〜15重量%の(b)が存在
しており、そして(b)が前記エステル化生成物であ
る、前記特許請求の範囲第1項記載のコーテイン
グ組成物。 3 分枝鎖グリコールがネオペンチルグリコール
であり、前記ポリエステルポリオールのモノカル
ボン酸が安息香酸、ラウリン酸、ペラルゴン酸お
よびそれらの混合物よりなる群から選ばれる、前
記特許請求の範囲第2項記載のコーテイング組成
物。 4 芳香族ジカルボン酸がフタル酸、イソフタル
酸、テレフタル酸およびそれらの混合物よりなる
群から選ばれ、そして脂肪族ジカルボン酸がコハ
ク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸およ
びそれらの混合物よりなる群から選ばれる、前記
特許請求の範囲第3項記載のコーテイング組成
物。 5 ポリエステルポリオールが安息香酸、ペンタ
エリスリトール、ネオペンチルグリコール、イソ
フタル酸、フタル酸およびアジピン酸の反応生成
物である、前記特許請求の範囲第4項記載のコー
テイング組成物。 6 前記エステル化生成物のモノカルボン酸が8
〜18個の炭素原子を含有する脂肪酸である、前記
特許請求の範囲第5項記載のコーテイング組成
物。 7 アミノプラスト樹脂がヘキサメトキシメチル
メラミンである、前記特許請求の範囲第6項記載
のコーテイング組成物。 8 更に顔料を含有している、前記特許請求の範
囲第1〜7項のいずれか1項に記載のコーテイン
グ組成物。 9 更に紫外線安定剤、酸化防止剤または両方を
含有している、前記特許請求の範囲第1〜7項の
いずれか1項に記載のコーテイング組成物。Claims: 1. A film-forming blend comprising a film-forming blend and a solvent for the blend, wherein the blend is at least 50% by weight of the combined weight of the blend and solvent, and essentially comprises: (a) 30 to 70% by weight, based on the weight of the blend, consisting of (1) pentaerythritol and a branched chain glycol selected from neopentyl glycol, pinacol and mixtures thereof, with a glycol/pentaerythritol molar ratio of 2: (2) aromatic or aliphatic monocarboxylic acids having not more than 18 carbon atoms in such an amount that the monocarboxylic acid/pentaerythritol molar ratio is from 1:1 to 2.5:1; or a mixture thereof, and (3) an aromatic acid/aliphatic acid molar ratio of from 2:1 to
(b) a polyester polyol having a hydroxyl content of 5 to 9% by weight, which is the reaction product of a 6:1 mixture of aromatic and aliphatic dicarboxylic acids; (b) epichlorohydrin, of 4 to 35% by weight, based on the weight of the blend; - a bisphenol A epoxy resin, an esterification product of said resin with a monocarboxylic acid, or a mixture thereof, and (c) 25 to 35% by weight, based on the weight of the blend, of an aminoplast resin. A coating composition. 2. A coating according to claim 1, wherein 50-70% by weight of (a), 4-15% by weight of (b) are present, and (b) is the esterification product. Composition. 3. The coating of claim 2, wherein the branched glycol is neopentyl glycol and the monocarboxylic acid of the polyester polyol is selected from the group consisting of benzoic acid, lauric acid, pelargonic acid and mixtures thereof. Composition. 4. The aromatic dicarboxylic acid is selected from the group consisting of phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid and mixtures thereof, and the aliphatic dicarboxylic acid is selected from the group consisting of succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid and mixtures thereof. A coating composition according to claim 3, which is selected. 5. The coating composition of claim 4, wherein the polyester polyol is a reaction product of benzoic acid, pentaerythritol, neopentyl glycol, isophthalic acid, phthalic acid and adipic acid. 6 The monocarboxylic acid of the esterification product is 8
6. The coating composition of claim 5, wherein the coating composition is a fatty acid containing ~18 carbon atoms. 7. The coating composition of claim 6, wherein the aminoplast resin is hexamethoxymethylmelamine. 8. The coating composition according to any one of claims 1 to 7, further comprising a pigment. 9. A coating composition according to any one of claims 1 to 7, further comprising a UV stabilizer, an antioxidant, or both.
Applications Claiming Priority (1)
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JP4159181A Granted JPS56152873A (en) | 1980-03-21 | 1981-03-20 | Coating composition |
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JPS59140272A (en) * | 1983-01-31 | 1984-08-11 | Toyota Motor Corp | Light-color solid paint |
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1981
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