JPH06502207A - 反応性乳化剤を含む水性塗料組成物 - Google Patents
反応性乳化剤を含む水性塗料組成物Info
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- JPH06502207A JPH06502207A JP3517647A JP51764791A JPH06502207A JP H06502207 A JPH06502207 A JP H06502207A JP 3517647 A JP3517647 A JP 3517647A JP 51764791 A JP51764791 A JP 51764791A JP H06502207 A JPH06502207 A JP H06502207A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
反応性乳化剤を含む水性塗料組成物
i王立1遣
本発明は、一般に、特別のオリゴマー状/ポリマー状の両親媒性の反応性乳化剤
の助けによって水性媒体中に分散される通常親油性の、架橋可能な結合剤を含む
水性塗料組成物に関する。
通常親油性の、架橋可能な結合剤を含む塗f:4組成物は、従来公知である。結
合剤が親油性であるから、これらの塗料組成物は、有機溶媒を基礎とする系とし
て最もたやすく作られる。しかし、ますます厳重な健!I/安全及び環境の法律
は、有機溶媒の使用を塗料工業にとって高価かつ時代遅れの選択としつつある。
従って、工業は、それらの長年のかつ商業的に成功した有機溶媒を基礎とした製
品の替わりに水に基づく代替品を集中的に探しつつある。しかし、塗料安定性及
び/又は得られる膜性能の重大な損失なしに水に切替えすることは所詮困難であ
った。
−の追及された選択は、親油性の結合剤を水で希釈し得る(いわゆる「自己乳化
性」樹脂)ようにすることであった6例えば、これはポリマー骨格中に親水性の
官能性を組み込むことにより又はこの親水性の官能性がそのようなポリマー骨格
にぶら下げられたポリマー構造を提供することによりなされることができかつな
された0例えば、米国特許第2634245号明細書、米国特許第337954
8号明細書、米国特許第4028313号明細書、米国特許第4315044号
明細書、米国特許第4321305号明細書、米国特許第4608406号明細
書、米国特許!5021544号明細書及び欧州特許上1m M 355892
号公報を参照されたい、しかし、これらの自己乳化性樹脂は、通常、得られる膜
を成分か水に敏感にする傾向がある比較的大きな合計数の親水性基を持つ。
こられの不利益を克服するために、別の分散剤の助けによって水中にこれらの親
油性の結合剤を分散する試みがなされた6例えば、米[11特許第435289
8号明細書、米国特許第4598108号明細書、米国特許第4737530号
明細書、米国特許第4929664号明細書及び欧州特許出願第262720号
公報は、分散剤として比較的低い分子量の有機化合物の使用を開示している。述
べられた水性塗料組成物は、多くの点において満足であるが、末だ存機助溶剤の
かなりの量の使用が必要である。加えて、述べられた分散剤は、塞発しそして全
体的vOCに寄与し、そして得られる膜中に残る分散剤は、望ましくない親水性
中心として行動する傾向がある。
また比較的高い分子量の表面活性剤が使用された。例えば、米l特許第3945
964号明細書、米国特許第4318832号明細書及び国際特許上[8410
0169号公報は、種qの非イオン性(ρ1えば、ポリオキシアルキレン)及び
陰イオン性表面活性剤の使用を述べている。しかし、述べられた表面活性剤は、
通常非反応性て゛あつ、そしてより低分子量の有機化合物のある欠点を解決する
が、得ら几る膜中に望ましくない親水性中心として残るより強い傾向を存する。
上記参照した系に関係する問題を克服するための更なる試みにおいて、架橋反応
中に、膜構造中へ結合される表面活性剤を使用することが提案された。そのよう
な「反応性J乳化剤は、例えばオーストラリア国特許出願第82247/87号
公報、英国特許出即第2100271号公報、ドイツ国特許出願公開第2455
896号公報、ドイツ国特許出願公開第3900257号公報、米国特許第39
79346号明細書、米国特許第4221685号明細書及び米国特許第423
3194号明細書に述べられている。
及」じと」約
有機助溶剤又は揮発性アミン〔後者は、酸基自存(陰イオン性)成分を水で希釈
し得るようにするために通常使用される〕の有意な量の必要性なしに通常親油性
の、架橋可能な結合剤の水性塗料組成物を処方するために利用され得る、特に有
利なそのような反応性乳化剤が、現在発見された。
これらの結果は、骨格から別々にぶら下がっている(a)少なくとも−の活性化
された不飽和基、及び(b)
(1)一般式(1)のポリオキシアルキレン モノアルキルエーテル基
−O−[IC3H60)、 / fc2H,01n、]−R(1)及び
(2)式(11)のポリオキシアルキレン モノアミン モノアルキルエーテル
基
は水素原子及びC〜Cのアルキル基から選ばれ、R2は(I)1〜20の炭#原
子を持つアルキル基、(ii) 1〜20の炭#原子及び望素と反応性の基を持
つ炭化水素残基、及び(iii)一般式(ITI)のポリオキシアルキレンモノ
から選ばれ、Rは01〜C4のアルキル基から選ばれ、n、n2及びn4は独立
して0〜25であり、nlは4〜40でありそしてn3及びn5は独立して0〜
40であり、但し、n+n1≦50.4≦n2+n3+n4+n5≦50及びn
3+n5≧4である)から選ばれる少なくとも−の親水性のポリオキシアルキレ
ン基
を持つ親油性の骨格を含み、少なくとも約6のHLB値を持つ特別の反応性両親
媒性乳化剤の使用により一部分達成される。
本発明によれば、それ故、(A)通常親油性の架橋可能な結合剤、(B)任意的
な、架橋可能な結合剤のための化学硬化/架V#荊及び(C)乳化剤を含む水性
塗料組成物において、乳化剤が上記の反応性両親媒性乳化剤を含むことを特徴と
する水性塗料組成物が提供される。
本発明のこれらの反応性両親媒性の乳化剤の使用は、この選択が親水性基のより
適した合計数をもたらす故に、自己乳化性樹脂と関係する問題のいくつかを軽減
する。加えて、より高分子量の非反応性の及びより低分子量の乳化剤の問題のい
くつかは、反応性乳化剤が最終的な架橋したポリマー網状M織中に結合される故
に、軽減される。
本発明のこれらの反応性両Ili媒性の乳化剤の使用の驚くべき利点は、水性塗
料系が3!!I常親油性の結合剤ポリマーの広い種類に基づき作られることがで
き、そしてその水性塗料組成物は、良好な耐(有機及び水性両者の)溶剤性並び
に良好な耐腐食性を含む、有機溶射に基づく同等物の望ましい利点を保有するこ
とである。それ故、有機助溶剤の有意量の必要性は軽減される。
本発明のこれらの及び他の特徴及び利点は、以下の詳細な説明を読むことから当
業者によって更に容易に理解されるであろう。
好ましい 諸態様の詳Mlt
上記のように、本発明の水性塗料組成物は、通常親油性の架橋可能な結合剤に部
分的に基づく4「通常親油性」という言葉により、結合剤が実質的に水に非希釈
性であることが意味される。しかし、結合剤は、結合剤それ自身が自体実質的に
水希釈性でない限り、自体水希釈性である成分を含むか又は基づいてよい。
「架橋Jは、当業者に公知の概念である。下記の両者は最終的な膜の形成におい
て重要な役割を演することができるけれども、もちろん、架橋は、物理的乾燥(
単なる溶剤蒸発)に対立するものとして化学的乾燥を言う、塗a組成物中の架橋
機能は様々であり、そしてやはり当業者において通常公知である。
本発明での使用のために、通常親油性の結合剤の架橋機能は、反応性両親媒性乳
化剤の活性化された不飽和基と同じ条件下で反応できなければならない、言い換
えれば、普通の硬化/架橋剤は、結合剤の架橋機能並びに反応性両親媒性乳化剤
の活性化された不飽和基の両者のために適しているべきである。
本明細書において、「硬化剤」は、架橋反応を単に開始しかつ持続する刑を言う
、硬化剤は、化学的及び非化学的のいずれであってよい、過酸化物のような化学
的硬化剤は、通常結合剤に間して少量で利用され、そして実質的に最終反応生成
物中に化学的に結合しない、非化学的硬化剤は、例えば、照射たとえば紫外線、
マイクロ波及び加熱の種々の型式を含む。
一方、「架橋剤」は、結合剤の架橋官能性と反応し、かつ最終反応生成物中に結
果として組み込まれる官能基を含む物質である。架橋剤は一通常結合刑に間して
比較的大きい量で使用される。
活性化された不飽和基のための硬化、5/架橋剤は、通常当業者において公知で
ある。
好ましい架橋剤として、ミカエル(Michael)付加を経て活性化された不
飽和基と反応するものが挙げられてよい、好ましいそのようなミカエル付加架橋
剤として、広い種類の第−級及び/又は第二級アミン基含有化合物、例えば米国
特許第3291775号、同第4303563号、同第4981944号、同第
4990577号及び同第5(111994号明細書に開示されたものが挙げら
れてよい。これらの開示の全ては、引用することによって十分に記述されている
ものとして本明細書中に組み込まれる。
そのようなアミン架橋剤としての好ましい例として、(i)2〜24個の炭素原
子及び少なくとも−の第一級アミノ基を含む脂肪族及び/又は脂環族アミン化合
物、及び<ii) (a)エポキシ、インシアネート及び/又はα、β−エチレ
ン性不飽和カルボニル化合物及び(b)少なくとも−の第一級アミノ基及びエポ
キシ、イソシアネート及び/又はα、β−エチレン性不飽和カルボニル化合物と
反応する基を含む化合物の300〜1500の分子量のアダクトが挙げられてよ
い、更に好ましくは、これらのアミン架橋剤は、2〜4個の第一級アミノ基及び
0〜4個の第二級アミノ基を含む、特に好ましくは、これらは例えばテキサコケ
ミカルカンパニーの商grシェフアミン(Jeffamine)Jとして市場で
入手し得る型式のポリエーテルポリアミンである。
他の適当なアミン架@刑は、欧州特許出願第401898号公報(米国特許土願
第071535930号明細書に相当する)に開示されている一般式(XII)
のモノ第一級アミン化合物を含(ここで、R6は1〜4の数であり、R8は水素
原子、C〜C3のアルキル及びモノヒドロキシ置換したC1〜C3のアルキルか
ら選ばれ、RはC〜C3のアルキル及びモノヒドロキシ置換したC 〜C3のア
ルキルから選ばれす
る)。
上記開示は、また引用することにより十分に記述されているものとして本明細書
に組み込まれる。特に好ましくはこれらは、例えばN−エチル−N−<2−アミ
ノエチル)エチルアミン、N−メチル−N−(3−アミノプロピル)エタノール
アミン、N−メチル〜N−<2−アミノエチル)メチルアミン及びN−メチル−
N−(3−アミノプロピル)メチルアミンである。
更に他の適当なアミン架橋剤は、欧州特許出願第262720号公報(米国特許
出願第07/100688号明細書に相当する)に開示されたようなポリアミノ
アミドを含み、上記開示は引用することにより十分に記述されているものとして
本明細書に組み込まれる。好ましいポリアミノアミドは、通常60〜1000の
アミン数を含み、そして(i)2〜40の炭素原子を持つモノ及び/又はジカル
ボン酸及び(1i)2〜6の第一級アミノ基、0〜6の第二級アミノ基及び2〜
20の炭素原子を持つポリアミン化合物から作られている。
本発明の水性塗料組成物に使用するために最も好ましいアミン架橋剤は、上記の
一般式(XII)のものである。
米国特許第4373008号明細書(その開示は引用することにより十分に記述
されているものとして本明細書に組み込まれる)に開示されたようなオキサゾリ
ジン化合物は、また適当なミカエル付方ff型架橋剤である。
更に他の適当なミカエル付加型架橋剤として、活性化されたメチレン基を含む化
合物、例えばアセト#酸エステル及び/又はマロン酸エステル基含有化合物が挙
げられてよ適当なアセト酢酸エステル基含有化合物として、低分子量のアセト酢
酸エステル、例えばトリアセト酢酸トリメチロールプロパン、並びに米国特許第
4408018号明細書(その開示は引用することにより十分に記述されている
ものとして本明細書に組み込まれる)に開示されているようなペンダントアセト
酢酸エステル基を含むポリマー状化合物が挙げられてよい。
適当なマロン酸エステル基含有化合物として、米国特許第4602061号明細
書(その開示は引用することにより十分に記述されているものとして本明細書に
組み込まれる)に開示されたようなポリマレエートオリゴマー状及びポリマー状
エステルが挙げられてよい。
活性化された不飽和基のための適当な結合せの硬化/架橋剤として、例えば米国
特許第4590101号明細書、オーストラリア特許66/2337号公報、欧
州特許忠顧第67625号公報及び米国特許第4145248号明細書に開示さ
れたようなアリルオキシ基含有化合物が挙げられてよく、上記開示はすべて引用
することにより十分に記述されているものとして本明細書に組み込まれる。
これらのフリーラジカル反応性硬化/架橋剤のうち好ましいものは、一般式fX
II])のようなペンダントアリルオキシ基を含む多数の繰返し単位を含むオリ
ゴマー状及び/又はポリマー状骨格を含む。
[−0−CH2−CHI
C)I −0−CH−CH=CH2fXlII)特に好ましいそのような反応性
架橋剤は、モノサンドケミカルカンパニーからの商標サントリンク(Santo
link)XI −100として市場で入手し得る。
活性化された不飽和基のための化学的硬化剤として、過酸化物及びヒドロ過酸化
物のようなフリーラジカル開始荊が挙げられてよい、これらの化合物は、当業者
において一般に公知であり、そして特定の説明を必要としない、しかし、特定の
好ましい例として、クメンヒドロパーオキシド及びメチルエチルケトンパーオキ
シドが挙げられてよい。
もちろん、上記のように、活性化された不飽和基は、紫外線照射のような非化学
的硬化剤を利用して硬化されてよい6例えば、米国特許第4382102号明細
書が参照され、上記開示は引用することにより十分に記述されているものとして
本明細書に組み込まれる。
塗料4fl我物の型式及び所望の適用に依存して、種々の池の慣用の触媒に関係
する添加物が、また使用されてよい。
例えば、酸化乾燥塗料が所望なら、いくつかの公知の乾燥剤が塗料組成物に加え
られてよい0例として、オクタン酸マグネシウム及びオクタン酸コバルトのよう
な金属乾燥剤か挙げられてよい。
これら池の添加物の使用は、当業者において公知であり、そして更に説明の必要
はない。
上記のアミン基含有架橋剤が、本発明の使用に特に好ましい、そのようなものと
して、本発明で利用される結合剤は、アミン基と反応する官能基(アミン反応性
官能基)、そして特に環境温度条件下でアミンと反応する官能基(環境温度アミ
ン反応性官能基)を含むことが好ましい。
そのような官能基は、当業者において通常公知であり、そして例えば−又はそれ
以上の活性化された不飽和基、活性化されたメチレン基、エポキシ基、芳香族の
活性化されたアルデヒド基(例えば欧州特許出願第378265号公報参照)、
炭酸エステル基(例えば日本国特許出願公開子1−146968号公報参照)、
アズラクトン基、し9う酸エステル基(例えば米国特許第4414250号明細
書及びドイツ特許出願公開第4036984号公報参照)及びビスマレイミドを
含む。
好ましくは、活性化された不飽和、活性化されたメチリ/及びエポキシ基て′あ
り、これらは以下に詳細に論じられる。
−又はそれ以上、好ましくは平均して少なくとも二のべアダクトの活性化された
不飽和基を含む通常親油性の結合剤の例として、米国特許第4303563号明
細書(第5s第42行〜第7棚第30行)、米国特許第4373008号明細書
(第2潤第54行〜第4s第47行)、米国特許第4382102号明細書く第
2m第12行〜第3a第4行)、米国特許第4408018号明細書(第2#!
I第19行〜第68行)、米国特許M4590101 号明Afl書(M31第
29行〜第41第12行)、米国特許第4602061号明細書(第31ffl
第14行〜第55行ン、米国特許第4871822号明細書(第3n第10行〜
第4 am 14 行) 、米E特nT49s1944+flJJm書(M 2
IBM 23 行〜第5 MM 36 行) 、 米S特FF第4990577
+明紹書(第工樫第44行〜第3棚第39行)、欧州特許出願第262720
号公報CMIN第44行〜第4棚第31行)及び欧州特許出願第401898号
公報(第2頁第49行〜第5頁第24行)に開示されたものが挙げられてよい、
上記で引用されていないものは全て、ここで引用することにより十分に記述され
ているものとして、本明細書に組み込まれる。
結合剤のための好ましいペンダントの活性化された不飽和基として、一般式(1
v)、(V)、(Vl)及び/スは(Vll)の基が挙げられてよい
(ここで、Rは水素原子及びメチル基から選ばれ、R5は水素原子、R6で示さ
れる基、式fV111)の基及び式flX)の基
から選ばれ、R6はアルキル基、シクロアルキル基及びアリール基から選ばれ、
それらの基はアルキルで置換されていても又はされていなくてもよく、そしてR
7は水素原子、R6で示きれる基、式(X)の基及び式(XI)の基−OFI
fX) −0OC−RfXT)から選ばれる。)。
式<IV)のペンダントの活性化された不飽和基を含む適当な結合剤の例として
、既に引用されて組み込まれた米国特許第4382102号明細書、米国特許第
46020061号明細書、米国特許第4990577号明細書、欧州特許出願
第262720号公報及び欧州特許出願第401898号公報に開示されたもの
が挙げられてよい、一般に、これらの結合剤はアクリロイル及びメタクリロイル
基含有結合剤として述べられてよい。
好ましい例は、(i)ポリエステル及びポリエーテルポリオールのような二、三
及び多価ポリオールのアクリル酸及び/又はメタクリル酸エステル、(11)少
なくとも二のインシアネート及び/又はエポキシ基を含む化合物へのヒドロキレ
ル基含有アクリル酸及び、・′又はメタクリル酸エステルのアダクト、及び1i
ii)少なくとも二のエポキシ基を含む化合物へのアクリル及びl′又はメタク
リル酸のアダクトを含む、それらの中、特に好ましくは、エポキシ基含有化合物
へのアクリル及び/・′又はメタクリル酸のアダクトて゛ある。更に詳細は上記
の参考文献に見られる。
式(V)、(vl)及び(VIJIのペンダントの活性化された不飽和基を含む
適当な結合剤の特定の例として、既に引用されて組み込まtした米国特許第49
81944号明#H書及び欧州特許第404898号公報に開示されたものが挙
げられてよい。
一般に、これらのペンダントの活性化された不飽和基は、マレイン酸及びその無
水物、フマル酸、及びイタコン酸及びその無水物から誘導される。
好ましい例は、(i ) OH基含有ポリマーへのマしイン酸(無水物ン及び、
・′スはイタコン酸(無水物)のアダクト及び引続く、残存カルボキシル官能性
の少なくとも一部の反に(たとえばエステル化または中和ンによるもの、(目)
少なくとも二のエポキシ基を含む化合物へのマレイン酸、フマル酸及び7/′又
はイタコン酸モノエステルのアダクト、及び(iii) +マレイン酸、フマル
酸及び/′又はイタコン酸モノエステルへのモノ官能性エポキシ化合物のアダク
トが、次に少なくとも二のインシアネート基を含む化合物と反応されたものを含
む、それらの中、特に好ましくは、OH基含有ポリマーへのマレイン及び、又は
イタコン酸(無水物)のアダクトである。更に詳細は、再び上記の参考文献に見
られる。
他の面において、活性化された不飽和基含有結合剤は、約800〜約10000
0の範囲の、更に好ましくは約800〜約15000の範囲の数平均分子量<M
n)、及び約400〜約3000、更に好ましくは約500〜約1500の範囲
のC=C当量を持つことが好ましい。
−又はそれ以上の、好ましくは平均で少なくとも二のペンダントの活性化された
メチレン基を含む通常親油性の結合剤の例として、米国特許第4408018号
明細書(第1s第51行〜第2s第6行)、米国特許第4602061号明細書
(第1澗第50行〜第3s第13行)、米国特許第4772680号明細書(第
1潤第23行〜第211第54行)、米国特許第4871822号明細書(第4
11第34行〜第5欄第9行)及び米国特許第4929661号明細書(第1m
第32行〜第2柵第69行)に開示されたものが挙げられてよい、上記のうち既
に引用されて組み込まれていないものの全ては、引用することにより十分に記述
されているものとして本明細書に組み込まれる。
特定の例として、二又はそれ以上のヒドロキシル基を持つポリオール、例えばエ
チレングリコール、グロピレングリコール、トリメチロールプロパン及びペンタ
エリトリトール、二又はそれ以上のヒドロキシル基を含むヒドロキシ化合物とア
ルキレンオキシドを反応させることにより得られるポリエーテルポリオール、ポ
リカプロラクトンポリオールのようなポリエステルポリオール、ジアリーロイル
アルカンとエビクロロヒドリンを反応することによって得られるエポキシ樹脂、
及び任意的に他の付加重合可能なモノマーとヒドロキシル基含有(メタ)アクリ
ル系モノマーの付加(共)重合によって得られたアクリル系ポリオールとジケテ
ン又はアルキルアセト酢酸エステルを反応することによって得られた化合物が挙
げられてよい、そのようなアセト酢酸基含有オリゴマー/ポリマーは、また−又
はそれ以上のアセト酢酸基を持つ(共)重合モノマー単位、例えばヒドロキシア
ルキル(メタ)アクリレート又はアリルアルコールモノマー単位のアセト酢酸エ
ステルによって得られることができる。更に詳細は、上記の参考文献に見られる
。
アセト酢酸基含有結合剤のうち好ましくは、アセト酢酸基を含む(共)重合モノ
マーにより製造されたポリエステル及びアクリル系ポリマー、及び特に任意的に
他の付加重合可能なモノマーとヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートのアセ
ト酢酸エステルを(共)重合することによって得られたアクリル系(共)重合体
が挙げられてよい。
他の面において、アセト酢酸基含有結合剤は、約1000〜約100000の範
囲の、更に好ましくは約1000〜約tooooの範囲の数平均分子量(Mnl
及び約200〜約3000、更に好ましくは約400〜1500のアセト酢酸当
量を持つことが好ましい。
エポキシ基、好ましくは平均して少なくとも二のエポキシ基を含む通常親油性の
結合剤の例として、米国特許第3945964号明、451書(第1潤第13行
〜第54行)、米国特許第4318832号明細書(第2111第39行〜第3
潤第24行)、米国特許第4352898号明細書(第6m第42行〜第7s第
17行)、米国特許第4598108号明細書(第1s第39行〜第2澗第30
行)、米国特許第4737530号明細書(第1欄第46行〜第28第37行)
及び米国特許第4990577号明細書(第2m第57行〜第3欄第23行)に
開示されたものが挙げられてよい、上記で引用されて既に組み込まれていないも
のの全ては、ここで引用することにより十分に記述されているものとして本明#
I書に組み込まれる。
固体又は液体であってよい、そのような物の特定の例としては、脂肪(指環)族
又は芳香族ヒドロキシ化合物、例えばアリルアルコール、ブタノール、シクロヘ
キサノール、フェノール、ブチルフェノール、デカノール、エチレングリコール
、グリセロール、シクロヘキサンジオール、単環の二又は三官能性フェノール、
ビスフェノール−A又はビスフェノール−Fのようなビスフェノール、及び多環
のフェノールのモノ、ジ又はポリグリシジルエーテル;フェノールホルムアルデ
ヒドノボラックのポリグリシジルエーテル:エポキシ基を持つエチレン性化合物
例えばグリシジル(メタ)アクリレート、N−グリシジル(メタ)アクリルアミ
ド及び/又はアリルグリシジルエーテル、及び任意的な−又はそれ以上の他の共
重合可能なエチレン性不飽和モノマーのポリマー;エポキシ化されかつ任意的に
続いて水素化されたスチレン又はジビニルベンゼンのような脂環式エポキシ化合
物;例えば6〜24個の炭素原子を含む脂肪酸のグリシジルエステル;イソシア
ヌレート基含有エポキシ化合物;エポキシ化されたポリブタジェンのようなエポ
キシ化されたポリアルカジエン;ヒダントインエポキシ樹脂ニジペンテンジオキ
シド、ジシクロペンテンジオキシド及びビニルシクロヘキセンジオキシドのよう
な脂肪(脂環)族アルケンをエポキシ化することによって得られたエポキシ樹脂
:及び分子量たり一又はそれ以上のグリシジル基を含むポリエステル又はポリウ
レタンのようなグリシジル基含有樹脂が挙げられてよい。
好ましくはこれらは脂環式エポキシ化合物、及びエポキシ基を含むエチレン性不
飽和化合物、例えばグリシジル(メタ)アクリレート及び/又はアリルグリシジ
ルエーテル、及び任意的な−又はそれ以上の他の付加重合可能なモノマーの付加
重合物を含む、特に好ましくは付加重合物である。
上記のように、本発明に従って利用される時、反応性両親媒性の乳化剤はこれら
の通常親油性の架橋可能な結合剤のための乳化剤として機能する。これらの反応
性両親媒性の乳化剤は、骨格から別々にぶら下がっている<a)少なくとも−の
活性化された不飽和基、及び(bl
(1)一般式(I)のポリオキシアルキレン モノアルキルエーテル基
−O−[fC3H601゜/ (C2t14Q1n1]−R(1)及び
(2)式(II)のポリオキシアルキレン モノアミン モノアルキルエーテル
基
は水素原子及びC1〜C4のアルキル基から選ばれ、Rは(i)1〜20の炭素
原子を持つアルキル基、(ii) 1〜20の炭素原子及び窒素と反応性の基を
持つ炭化水素残基、及び(iii)一般式[1111のポリオキシアルキレンモ
ノから選ばれ、Rは水素原子及びC1〜C4のアルキル基から選ばれ、n、n2
及びn4は独立して0〜25であり、nlは4〜40でありそしてn3及びn5
は独立してO〜40であり、但し、4≦n+n1≦50.4≦n2+n3+n4
+n5≦50及びn3+n5≧4である)
から選ばれる少なくとも−の親水性のポリオキシアルキレン基
を持つ親油性の骨格を含み、但し該反応性両親媒性化合物はそして少なくとら約
6のHLB値を持つ。
式<11において、Rがメチル基であり、nが1〜4て゛あり、そしてnlが1
0〜20である組み合わせが好ましい6式(II)において、R1はメチル基で
あり、R2は2〜4であり、R3は16〜20であり、そしてR2は1〜20の
炭素原子を持つアルキル基、1〜20の炭素原子を持つモノエポキシドの残基、
8〜20の炭素原子を持つモノア〉リレート残基、及び上記の一般式(IIII
のポリオキシアルキレン基から選ばれる組み合わせが好ましい。
以下で更に議論するように、これらの親水性のポリオキシアルキレン基(I)及
び/′又は(II)は、直接に及び/又は結合基を介して親油性のt格に付けら
れてよい。
反応性両親媒性の乳化剤の親油性の骨格としての使用に適した化合物は、通常親
油性の架橋可能な結合剤の骨格としての使用に適するとして既に議論したと同一
種類の化合物を含む0反応性両8媒性の乳化剤はペンダントの活性化された不飽
和を含むので、上記した活性化された不飽和基含有結合剤に関して利用されるの
と同一の親油性の骨格を利用することが好ましい、それ故、ペンダントの活性化
された不飽和を含む好ましい親油性の骨格は、活性化された不飽和基含有結合剤
としての使用のために開示されたと本質的に同一型式の化合物である。上記議論
及びより詳しくは上記引用により既に組み込まれた参考文献を参照できる。
本発明の反応性両親媒性の化合物に間して使用するための適当なペンダントの活
性化された不飽和基は、ペンダントの活性化された不飽和基含有結合剤のために
適しているとして既に議論したとやはり同じである。再び、上記議論及び一層の
詳細のために直上で述べられた既に組み込まれた参考文献を参照できる。
これらのペンダントの活性化された不飽和基は、ペンダントの活性化された不飽
和基含有結合剤に関する既に議論されたと同じ機構を経て親油性の骨格に結合さ
れてよい。
再度、上記議論並びに一層の詳細のために既に組み込まれた参考文献を参照でき
る。
以下の議論を除いて、親油性の骨格は、少なくとも−のペンダントの活性化され
た不飽和基に加えて、また少なくとも−のペンダントの親水性のポリオキシアル
キレン基の付着のための反応性基を含む、iM当な反応性基の例として、(例え
ばカルボキシル、ヒドロキシル及びメルカプト)基を含むペンダント活性水素、
ペンダントエポキシ基、ペンダントイソシアネート基、及びペンダントかつ内部
の活性化された不飽和基が挙げられてよい。
例外は、親油性の骨格が式(I)及び/又は(II)の基を、例えばそのような
基を含むモノマーの(共>X合により、既に含む化合物から形成される時である
。
一般式(1)の親水性ポリオキシアルキレンモノアルキルエーテル基は、好まし
くは一般式(IA)のポリオキシアルキレンモノアルキルエーテル
No−[(CHO) /(CHO) E−R(JA)36n24n1
から誘導され、ここで、n 、 nl及びRは通常上記で定義されたと同じであ
り、
一方、一般式(II)の親水性のポリオキシアルキレンモノアミンモノアルキル
エーテル基は、好ましくは一般式(IIA)のポリオキシアルキレンモノアミン
モノアルキルエーテル
から誘導され、ここで、R2、R3、R及びR2は一般に上記で定義されたと同
じである。
上記のように、親水性のポリオキシアルキレン基(1)及び(II)は、直接に
及び/又は結合基を介して親油性の骨格に付けられてよい。
例えば、これらの親水性の基は、親油性の骨格からぶら下がった活性水素又はエ
ポキシ基と式<IA)及び/又は1ノIA)との反応を経由して親油性の骨格上
に直接にグラフトされてよい。
池の例として、式(I)及び/又は(II)の基を含むモノマーが(共)重合さ
れて、オリゴマー又はポリマーを形成することができ、ここで、親水性の基<I
)及び(11)は親油性の骨格からぶら下がるようになる。
更に他の例として、式(II)の基は、活性化された不飽和基含有化合物の活性
化された不飽和基の少なくとも一部分に一般式(IIA)の化合物のミカエル付
加を経て親油性の骨格上に直接にグラフトされてよい。
適当な結合基として、少なくとも二の活性水素基を含む化合物、少なくとも二の
エポキシ基を含む化合物及び/又は少なくとも二のインシアネート基を含む化合
物が挙げられてよく、そのうちエポキシ基を含む化合物か好ましい。
結合は、単官能化合物を製造するために多官能結合化合物と式(IA)及び/′
又は(IIA)の−又はそれ以上の化合物を反応すること、次いで上記で議論し
た反応機構の−を経て親油性の骨格上にこの単官能化合物をグラフトすることに
より達成される6
特に好ましい選択は、親油性の骨格のペンダントの活性化された不飽和の一部へ
の式(IIA)の化合物のミカエル付加によって骨格上に式(II)の少なくと
も−のペンダント基をグラフトすることである。
本発明の分散剤は、効果的な乳化を達するため少なくとも約6、そして好ましく
は約6〜約14、更に好ましくは約9〜約11の範囲の)(LB値を持つ化合物
を得るために十分な式(I)及び/′又は(II)のペンダントポリオキシアル
キレン基を含むべきである。
公知のように、HLB値は系の定性的特性付けであり、そして次ぎの計算によっ
て得られる。
HLB・20.0xg水性成分の重jl/H水性及び親油性成分の全重量
この式中、化合物の親水性成分はいくつかの親油性の構成要素を含んでよく、ま
たその逆でもよいという事実は、考慮されていない。
本発明の水性塗料組成物は、一般に塗料工業で利用される通常の分散及び/又は
乳fと技術にしたがって作られてよい。
反応性両親媒性乳化剤は、結合剤と反応性両親媒性乳化剤の合計ioo重量部当
たりポリアルキレン基の少なくとも約2.5重量部、好ましくは約5〜約50重
量部、そして特に好ましくは約10〜約30重量部を結果するような量で通常利
用される。
もちろん硬化/架橋剤及び利用される量の特定の選択は、限定されるものではな
いが特定の結合剤、塗料系、適用方法、基材及び最終的用途を含むたくさんの因
子により広く変化することかできる。これらの及び能の因子は、当業者によって
認識されるであろうし、従って当業者は硬1ヒ剤の適当な型式及び量を選ぶこと
ができる。
例えば、アミン架橋剤は、好ましくはアミン水素の当量数に対する結合剤の官能
基と反え性両S媒性乳化剤の当量数の合計量1.5〜約2.5の範囲で、更に好
ましくは約1.8〜約2.2の範囲であるような量で利用される。
活性化された不飽和基含有結合剤に関する他の例として、マロン酸エステル及び
アセト酢酸エステル架橋剤は、好ましくは活性化されたメチレン水素の当量数に
対する活性化された不飽和二重結合(結合剤プラス反応性両親媒性乳化剤)の当
量数が約0.25〜約4の範囲、好ましくは約0゜5〜約2.0の範囲であるよ
うな量で利用される。
オキサゾリジン架橋剤は、好ましくは潜在的な第二級アミン窒素の当量数に対す
る活性化された不飽和二重結合(結合剤プラス反応性両親媒性乳化剤)の当量数
が約0゜2〜約3,5の範囲、更に好ましくは約1.0〜2.0の範囲であるよ
うな量で利用される。
他の例として、ポリアリルオキシ基含有硬化/架橋剤は、好ましくは結合剤及び
反応性両親媒性乳化剤の合計量に基づき、約10重量%〜約50重量%の範囲の
量で利用される。
加えて、水性塗料組成物は、通常の添加剤、例えば顔料、充填剤、レベリング剤
、乳化剤、消泡剤及び他の流動性脚節刑、触媒、乾燥剤、酸化防止剤、紫外線安
定剤、垂れ止め剤及び少量の所望の助溶剤を含んでよく、これらの添加剤は塗料
組成物の他の成分と相客性でなければならないことが唯一の限定である。この情
報は、当業者公知及び/スは容易に利用し得る。
助溶剤が利用されるなら、水と混和でき、そして水性塗料組成物に基づいて1o
ji量%より多くない量で利用されることが好ましい、適当な水混和性助溶剤の
例として、ブチルグリコール、イソプロピルグリコール、ブチルジグリコール、
イン10パノール、n−プロパツール、ジアセトンアルコール等が挙げられてよ
い。
水性塗料組成物は、選ばれた適用の方法に依存して、種々の固形分含有量、通常
約20%〜約60%の範囲、しかし望ましくは約30%〜約55%の範囲で処方
されてよい。
本発明の水性塗料組成物は、公知の任意の方法例えばローラー塗り、スプレー、
刷毛塗り、吹き付け、フローコーティング又は浸漬により適用されてよい0組成
物はスプレーによって適用されることが好ましい。
適当な基材は、前処理された又はされていない金属、木、合成物質、紙、ガラス
又は皮を含む、特に好ましくは鉄、鋼及びアルミニウムのような金属、及びポリ
ウレタン、ポリオレフィン及びポリカーボネートのような合成基材並びにそれの
強化された種々のものが含まれる。
もちろん、堕科の硬化は、特定の塗料、適用方法及び使用に依存する。再び、こ
れらの及び他の因子は、当業者によって認識されるであろうし、従って当業者は
適当な選択を選ぶことができる。
例えば、アミン及び活性なメチレン架橋剤を含む塗料組成物は、低い温度又は環
境温度で適当に硬化されることができ、又は加速した硬化のために約60’C〜
約120”Cの高められた温度で焼付けされることができる。
本発明の水性塗料組成物の特に適した使用は、自動本修繕/修復工業におけるも
のである。そのように利用される時、系は、特にアミン基含有架橋剤の助けによ
り環境温度て゛硬化可能であることが好ましい、それ故、結合剤は、環境温度ア
ミン反応性官能基を含むべきである。
少なくとも二のペンダントの活性化された不飽和基、最も好ましくは(メタ)ア
クリロイル基を含む結合剤がこの使用のために特に好ましい、一層の詳紐のなめ
に、上記の一輪及び米国特許第4990577号明MJII0ような既に組み込
まれた参考文献を参照できる。
本発明の水性塗料組成物の池の好ましい使用は、種々の金属基材のための下塗り
剤としてである。そのように利用される時、系は環境温度で、しかし少なくとも
二のペンダントの活性化されたメチレン基を含む結合剤と共に硬化可能であるこ
とか再び好ましい、ペンダントアセト#酸基を含むアクリル系を基礎とする結合
剤がこの使用のために特に好ましい、更に詳細のために、上記の議論及び米国特
許第4772680号明細書のような既に組み込まれた参考文献を参照できる。
本発明の上記の一般的な議論は、説明のために提出され本発明の範囲を限定しな
い次の実施例により例示される。
K1贋
結合剤A (BA)の調製
反応器中に2073.0グラムのキシレンを仕込み、沸点まで加熱した0次に、
3時間にわたって、3463.0グラムのグリシジルメタクリレート、2831
.0グラムのスチレン、
3676.0グラムのブチルアクリレート及び521.0グラムのデシルメタク
リレートの第一混合物、及び
735.0グラムのキシレン及び
735.0グラムのターシャリ−ブチルパーオキシ−3゜5.5−トリメチルヘ
キサノエート
の第二混合物が別々に加えられた。得られた反応混合物は。
98%を越える転化率が得られるまで沸点に保たれ、その時更に400.0グラ
ムのキシレンが加えられた。
このようにして調製された組成物に対して、次いで1528.0グラムのアクリ
ル酸、
3.8グラムの2−エチルヘキサン酸クロム(Ill)及び5.0グラムのヒド
ロキノン
が加えられ、そして得られた混合物は酸価が2未満に減少するまで空気を通しな
がら110’Cに加熱した。
結合剤Aの79.4%溶液がそれにより得られ、0.8の#価及び約600のC
=C当量を有していた。
反応性両親媒性化合物A (RACA)の調製BAの300.0グラムに対して
、
297.8グラムの、ポリオキシアルキレンモノアミン(テキサコケミカルから
商標シェフアミン(Jeffami ne)Ml 000として市場で入手可能
)及び低分子量モノエポキシド(シェルから商標力ルドワラ(Cardura)
Eとして市場で入手可能)の等モル比より成るアダクト、及び
0.5グラムのヒドロキノンモノメチルエーテルが加えられ、そして反応混合物
は空気を通しながら7時間、80℃に保たれたに
のようにして調製された反応性両親媒性化合物は、約88.6%の固形分含有量
、約8.9のHLB値及び約3300のC=C当量を有していた。
乳化IPIA(EA)の調製
BAの500グラムに対してRACAの7888グラムが加えられ、そして混合
物は均一になるまで・攪拌された。
これに環境温度で強い攪拌下において588.2グラムの脱イオン水がゆっくり
と加えられた。
得られた乳化液は、約40%の固形分含有量及び約9゜6%の有機溶剤含有量を
有していた。
11匹上ニュ
塗料組成物は、EA及び下記の表■に記載された架橋剤の化学量論量(活性N−
水素基当量当りエチレン性不飽和二重結合I当量)を混ぜ合わせることにより調
製された。
架W#刑として、
(1)N−メチル−N−(3−アミンズロピル)メチルアミン、
(2)ポリオキシアルキレントリアミン(テキサコケミカルの商標シェフアミン
T403として市場で入手可能)及び
(3)2.2.4−)−リメチルへキサメチレンジアミンが使用された。
パネルは、混合直後の塗料組成物を、ドクターブレードを使用して120μmの
湿った膜厚にガラスパネルに施与することによって塗装された。パネルは90°
Cで40分間熱せられた。
パネル上に硬化した膜は全て明澄であった。
エタノール(EtOH)及びFAM−A (DIN51604によるポリマー物
質のための試験液)流動に対する硬化膜の耐溶剤性は、溶剤中に漬けたセルロー
ス紙の0.5cm直径のロールを約400グラムの圧力で膜上に前後に<ID−
rub)擦ることにより測られた。定めた数のD−rub後、結果はDIN53
230に従って評価され(0は不変、5は非常に強く攻撃された)、そして結果
は下記の表■に示された。
表1
尺隻贋 も盈l 1泗 以ユニ且亙1 虻星亙ヱ1 (1) EtOH1001
FAN−A 100 0〜1
2 (2) EtOH1000〜I
FAM−A 100 0〜1
3 (3) EtOH1001
FAN−A 100 1
本発明の好ましい実施態様の限定された数のみが、上に述べられた。しかし、当
業者は、続く請求の範囲により限定される発明の精神及び範囲からそれることな
しに作られることができる多数の!換、変更及び代替を認識し得る6麺−山1−
−−−−−I@ clwp−一喝一一&1thI−闘・−一一−−〜−帽1−−
m thl−−P−011a+uIP lif@@II勧−一画一一一哨−hr
l1wm−−軸一一険呻−d―−05102/92フロントページの続き
(72)発明者 レントシュラー、ウーテドイツ国、 7537 レムヒンゲン
、アレマネンストラーセ 1/2
(72)発明者 シエドラー、アンゲリカ、アニタドイツ国、 7000 スツ
ットガルト 31.ランドイアーストラーセ 59 ベー (番地なし)
Claims (19)
- 1.(A)通常親油性の架橋可能な結合剤、(B)任意的な、架橋可能な結合剤 のための化学硬化/架橋剤、及び(C)乳化剤を含む水性塗料組成物において、 乳化剤が、骨格から別々にぶら下がっている (a)少なくとも一の活性化された不飽和基、及び(b) (1)一般式(I)のポリオキシアルキレン モノアルキルエーテル基 −O−[(C3H6O)n/(C2 H4O)n1]−R(I)及び
- (2)式(II)のポリオキシアルキレン モノアミン モノアルキルエーテル 基 ▲数式、化学式、表等があります▼(II)(ここで、RはC1〜C4のアルキ ノ基から選ばれ、R1は水素原子及びC1〜C4のアルキ基から選ばれ、R2は (i)1〜20の炭素原子を持つアルキル基、(ii)1〜20の炭素原子及び 窒素と反応性の基を持つ炭化水素残基、及び(iii)一般式(III)のポリ オキシアルキレンモノエーテル基 [(C3 H6 O)n4/(C2 H4 O)n5]−R3(III)から選 ばれ、R3はC1〜C4のアルキル基から選はれ、n、n2及びn4は独立して 0〜25であり、n1は4〜40でありそしてn3及びn5は独立して0〜40 であり、但し、n+n1≦50、4≦n2+n3+n4+n5≦50及びn3+ n5≧4である)から選ばれる少なくとも一の親水性のポリオキシアルキレン基 を持つ親油性の骨格を含みかつ少なくとも約6のHLB値を持つ反応性両親媒性 乳化剤を含むことを特徴とする永性塗料組成物。 2.HLB値が約6〜約14であることを特徴とする請求項1記載の永性塗料組 成物。
- 3.HLB値が約9〜約11であることを特徴とする請求項2記載の水性塗料組 成物。
- 4.ペンダントポリオキシアルキレン基(I)が一般式(IA)のポリオキシア ルキレンモノアルキルエーテルHO−[(C3 H6 O)n/(C2 H4 O)n1]−R(IA)(ここで、n、n1及びRは請求項1と同じく定義され る)から誘導され、そしてペンダントポリオキシアルキレン茎(II)は一般式 (IIA)のポリオキシアルキレンモノアミン モノアルキルエーテル ▲数式、化学式、表等があります▼(IIA)(ここで、n2、n3、R1及び R2は請求項1と同じく定義される) から誘導されることを特徴とする請求項1記載の水性塗料組成物。
- 5.R2が、 (i)1〜20の炭素原子を持つアルキル基、(iia)1〜20の炭素原子を 持つモノエポキシド化合物の残基、 (iib)8〜20の炭素原子を持つモノアクリレートの残基、及び (iii)一般式(III)のポリオキシアルキレン基から選ばれることを特徴 とする請求項1記載の水性塗料組成物。
- 6.Rがメチル基であり、nが1〜4であり、そしてn1が10〜20であるこ とを特徴とする請求項1記載の水性塗料組成物。
- 7.R1はメチル基であり、n2は2〜4であり、n3は16〜20であり、そ してR2は (i)1〜20の炭素原子を持つアルキル基、(iia)1〜20の炭素原子を 持つモノエポキシド化合物の残基、 (iib)8〜20の炭素原子を持つモノアクリレートの残基、及び (iii)一般式(III)のポリオキシアルキレン基から選ばれることを特徴 とする請求項1記載の水性塗料組成物。
- 8.親水性のポリオキシアルキレン基(b)が直接に及び/又は結合基を介して 親油性の骨格に付いていることを特徴とする請求項1記載の水性塗料組成物。
- 9.通常親油性の結合剤と反応性両親媒性乳化剤の合計100重量部当たりポリ オキシアルキレン基の少なくとも2.5重量部をもたらす量で反応性両親媒性乳 化剤を含むことを特徴とする請求項1記載の水性塗料組成物。
- 10.通常親油性の結合剤と反応性両親媒性乳化剤の合計100重量部当たりポ リオキシアルキレン基の約5〜約50重量部をもたらす量で反応性両親媒性乳化 剤を含むことを特徴とする請求項9記載の永性塗料組成物。
- 11.通常親油性の結合剤と反応性両親媒性乳化剤の合計100重量部当たりポ リオキシアルキレン基の約10〜約30重量部をもたらす量で反応性両親媒性乳 化剤を含むことを特徴とする請求項10記載の水性塗料組成物。
- 12.塗料組成物が架橋剤としてアミン基含有化合物を含み、そして結合剤がア ミン反応性官能基を含むことを特徴とする請求項1〜11のいずれか一に記載の 水性塗料組成物。
- 13.結合剤が環境温度アミン反応性官能基を含むことを特徴とする請求項12 記載の永性塗料組成物。
- 14.結合剤が平均して少なくとも二のペンダントの活性化された不飽和基を含 むことを特徴とする請求項13記載の水性塗料組成物。
- 15.結合剤が平均して少なくとも二の活性化されたメチレン基を含むことを特 徴とする請求項13記載の水性塗料組成物。
- 16.架橋剤のアミン水素の当量数に対する結合剤のアミン反応性官能基の数が 約1.5〜約2.5の範囲であることを特徴とする請求項12記載の水性塗料組 成物。
- 17.塗料組成物がアリルオキシ基含有硬化/架橋剤を含むことを特徴とする請 求項1〜11のいずれか一に記載の水性塗料組成物。
- 18.結合剤が平均で少なくとも二のペンダントの活性化された不飽和基を含む 請求項17記載の水性塗料組成物。
- 19.塗料組成物が結合剤及び反応性両親媒性乳化剤の合計量に基づき約10重 量%〜約50重量%の範囲の量でアリルオキシ基含有硬化/架橋剤を含むことを 特徴とする請求項17記載の水性塗料組成物。
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