JPH08259883A - Ｖｏｃが極端に低いポリウレタン塗料 - Google Patents
Ｖｏｃが極端に低いポリウレタン塗料Info
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- JPH08259883A JPH08259883A JP8049679A JP4967996A JPH08259883A JP H08259883 A JPH08259883 A JP H08259883A JP 8049679 A JP8049679 A JP 8049679A JP 4967996 A JP4967996 A JP 4967996A JP H08259883 A JPH08259883 A JP H08259883A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ２個を超えるイソシアネート官能基を有する
低粘度ポリイソシアネート成分および２個またはそれを
超える官能基を有するポリオール成分からなる、２液形
低ＶＯＣポリウレタン塗料を改善することである。 【解決手段】 改良点は２液形ポリウレタン塗料処方物
に独特のイソシアネート成分を使用することにある。イ
ソシアネート成分は、前記低粘度ポリイソシアネート成
分およびジイソシアネートと多官能性ポリオールとの反
応により形成されたイソシアネート末端またはエンドキ
ャップトプレポリマーからなり、プレポリマーは、イソ
シアネート対ポリオール（ＮＣＯ／ＯＨ）の２：１付加
物少なくとも８５重量％、好ましくは９０重量％および
その中に残留ジイソシアネートモノマー約１重量％未
満、好ましくは約０.５重量％未満を有する。
低粘度ポリイソシアネート成分および２個またはそれを
超える官能基を有するポリオール成分からなる、２液形
低ＶＯＣポリウレタン塗料を改善することである。 【解決手段】 改良点は２液形ポリウレタン塗料処方物
に独特のイソシアネート成分を使用することにある。イ
ソシアネート成分は、前記低粘度ポリイソシアネート成
分およびジイソシアネートと多官能性ポリオールとの反
応により形成されたイソシアネート末端またはエンドキ
ャップトプレポリマーからなり、プレポリマーは、イソ
シアネート対ポリオール（ＮＣＯ／ＯＨ）の２：１付加
物少なくとも８５重量％、好ましくは９０重量％および
その中に残留ジイソシアネートモノマー約１重量％未
満、好ましくは約０.５重量％未満を有する。
Description
【０００１】
【発明の技術分野】本発明は、低粘度ポリウレタンプレ
ポリマーおよびポリイソシアネート架橋剤の混合物から
なるポリウレタン系並びにそれから製造した塗料に関す
る。
ポリマーおよびポリイソシアネート架橋剤の混合物から
なるポリウレタン系並びにそれから製造した塗料に関す
る。
【０００２】
【発明の背景】脂肪族イソシアネートおよびポリエステ
ルまたはアクリルポリオールを使用する、２液形（two
part）の溶剤をベースとするポリウレタン塗料系は、工
業界では耐候性トップコートに関する標準となってい
る。これらの塗料系では、化学的および物理的損傷に対
する著しい耐性があり、かつ光沢レベルが高く、光沢、
色および機械的性質が長期間保持される。伝統的には、
これらの塗料系は、一成分として低粘度、高官能性液体
ポリイソシアネート架橋剤並びに第二成分として高分子
量、高官能性ポリオールおよび付随する顔料および添加
剤で処方されてきた。
ルまたはアクリルポリオールを使用する、２液形（two
part）の溶剤をベースとするポリウレタン塗料系は、工
業界では耐候性トップコートに関する標準となってい
る。これらの塗料系では、化学的および物理的損傷に対
する著しい耐性があり、かつ光沢レベルが高く、光沢、
色および機械的性質が長期間保持される。伝統的には、
これらの塗料系は、一成分として低粘度、高官能性液体
ポリイソシアネート架橋剤並びに第二成分として高分子
量、高官能性ポリオールおよび付随する顔料および添加
剤で処方されてきた。
【０００３】世界中の塗料の改良処方への主要な駆動力
となっているものは、溶剤の排出低減の必要性である。
これらの伝統的なポリウレタン処方を改良処方とする際
の一つの欠点は、ポリオール成分が溶剤を多く必要とす
るということである。この因子によって、伝統的なポリ
オール系で達成される揮発性有機物含量（ＶＯＣ）の低
減が制限されてきた。ＶＯＣを低下させる一つの経路
は、低分子量ポリオールを使用することであった。処方
業者は、その系中によりいっそう低い分子量（低粘度）
のポリオールまたは反応性の希釈剤、例えば低分子量の
アクリル樹脂またはブロックされた系、例えばオキサゾ
リジンを配合してきたが、得られた低ＶＯＣ塗料の物理
的性質において、および／または反応混合物の取り扱い
において、不可避的な欠点を代わりに伴うものであっ
た。例えば、低ＶＯＣポリウレタン塗料の多くは、耐溶
剤性に乏しく、また柔軟性に乏しく、そして触媒の存在
レベル、およびその触媒の存在レベルの硬化挙動（prof
ile）への影響に対して極めて鋭敏である。
となっているものは、溶剤の排出低減の必要性である。
これらの伝統的なポリウレタン処方を改良処方とする際
の一つの欠点は、ポリオール成分が溶剤を多く必要とす
るということである。この因子によって、伝統的なポリ
オール系で達成される揮発性有機物含量（ＶＯＣ）の低
減が制限されてきた。ＶＯＣを低下させる一つの経路
は、低分子量ポリオールを使用することであった。処方
業者は、その系中によりいっそう低い分子量（低粘度）
のポリオールまたは反応性の希釈剤、例えば低分子量の
アクリル樹脂またはブロックされた系、例えばオキサゾ
リジンを配合してきたが、得られた低ＶＯＣ塗料の物理
的性質において、および／または反応混合物の取り扱い
において、不可避的な欠点を代わりに伴うものであっ
た。例えば、低ＶＯＣポリウレタン塗料の多くは、耐溶
剤性に乏しく、また柔軟性に乏しく、そして触媒の存在
レベル、およびその触媒の存在レベルの硬化挙動（prof
ile）への影響に対して極めて鋭敏である。
【０００４】ポリウレタン塗料製造者によって、処方物
の揮発性有機物含量（ＶＯＣ）は低減されてきたが、良
好な取り扱い特性および混合比を維持することはより困
難になっていることがわかっている。伝統的に低ＶＯＣ
塗料は、非常に短い可使時間（１時間またはそれ未
満）、添加した触媒レベルに対する高い感受性を示す傾
向にあり、そして処方物はしばしば顔料入りのポリオー
ル対イソシアネートの混合比を３.５〜６.１とすること
を必要とする。処方物では、系の反応性をより有効に制
御し、より好ましい混合比、好ましくは１：１を達成
し、かつ０に向かってより低いＶＯＣになる方法を探し
ている。
の揮発性有機物含量（ＶＯＣ）は低減されてきたが、良
好な取り扱い特性および混合比を維持することはより困
難になっていることがわかっている。伝統的に低ＶＯＣ
塗料は、非常に短い可使時間（１時間またはそれ未
満）、添加した触媒レベルに対する高い感受性を示す傾
向にあり、そして処方物はしばしば顔料入りのポリオー
ル対イソシアネートの混合比を３.５〜６.１とすること
を必要とする。処方物では、系の反応性をより有効に制
御し、より好ましい混合比、好ましくは１：１を達成
し、かつ０に向かってより低いＶＯＣになる方法を探し
ている。
【０００５】慣用に塗布される塗料に関して、ＶＯＣが
よりいっそう低くなるにつれて、製造者および使用者は
複数成分塗布装置を使用することが増えてきている。こ
のタイプの装置は、厚膜ライニング用並びに接着剤およ
びシーラント用の１００％反応性、急速反応ポリウレタ
ン塗料を塗布するのに長年使用されてきた。この装置を
用いて、反応性成分を加熱して低粘度成分を生成させ、
成分を急速に混合するように設計された室中に計量し、
次いで塗布用の伝統的な無気のまたは空気で補助される
エアレス無気ガンにポンプで給送される。
よりいっそう低くなるにつれて、製造者および使用者は
複数成分塗布装置を使用することが増えてきている。こ
のタイプの装置は、厚膜ライニング用並びに接着剤およ
びシーラント用の１００％反応性、急速反応ポリウレタ
ン塗料を塗布するのに長年使用されてきた。この装置を
用いて、反応性成分を加熱して低粘度成分を生成させ、
成分を急速に混合するように設計された室中に計量し、
次いで塗布用の伝統的な無気のまたは空気で補助される
エアレス無気ガンにポンプで給送される。
【０００６】ポリウレタン塗料処方物および塗料として
のそれらの使用に関する代表的な特許は、以下の通りで
ある。米国特許第３,２１８,３４８号は、高分子量を有
し、期間中溶液から触媒作用を受けないポリウレタンポ
リイソシアネートの製造法が開示されている。ポリイソ
シアネートは、有機溶剤中で三価アルコール、例えばト
リエチロールプロパンと反応させ、次いで二価アルコー
ル、例えば１,３−ブチレングリコールを添加する。米
国特許第３,３８４,６２４号には、未反応イソシアネー
トを含まないポリウレタンプレポリマーの製造法が開示
されている。塗料、注型品、ペイントおよびラッカーを
製造するのに使用することができるプレポリマーは、ト
ルエンジイソシアネートを活性水素含有化合物、例えば
長鎖ジオールと反応させ、次いでプレポリマーを過剰の
未反応ポリイソシアネートを除去するのに十分な量のフ
ェノール物質に接触させることによって製造する。ポリ
イソシアネートとジオールのモル比は約１.３〜２.１の
範囲である。次いで得られたブロックトポリウレタンプ
レポリマーのブロックをはずし、有機ジアミンまたはポ
リオールで連鎖延長することができる。
のそれらの使用に関する代表的な特許は、以下の通りで
ある。米国特許第３,２１８,３４８号は、高分子量を有
し、期間中溶液から触媒作用を受けないポリウレタンポ
リイソシアネートの製造法が開示されている。ポリイソ
シアネートは、有機溶剤中で三価アルコール、例えばト
リエチロールプロパンと反応させ、次いで二価アルコー
ル、例えば１,３−ブチレングリコールを添加する。米
国特許第３,３８４,６２４号には、未反応イソシアネー
トを含まないポリウレタンプレポリマーの製造法が開示
されている。塗料、注型品、ペイントおよびラッカーを
製造するのに使用することができるプレポリマーは、ト
ルエンジイソシアネートを活性水素含有化合物、例えば
長鎖ジオールと反応させ、次いでプレポリマーを過剰の
未反応ポリイソシアネートを除去するのに十分な量のフ
ェノール物質に接触させることによって製造する。ポリ
イソシアネートとジオールのモル比は約１.３〜２.１の
範囲である。次いで得られたブロックトポリウレタンプ
レポリマーのブロックをはずし、有機ジアミンまたはポ
リオールで連鎖延長することができる。
【０００７】米国特許第３,７２６,８２５号には、この
ようなコーティングに必要とされる、防湿性および高い
光沢、耐摩耗性等を有するポリウレタン塗料が開示され
ている。線状熱可塑性ポリウレタン樹脂は、非ハロゲン
化有機ジイソシアネートを有機ジヒドロキシ化合物およ
び約０.１〜０.９モルのネオペンチルグリコールと反応
させることによって製造する。次いで得られたポリウレ
タンプレポリマーを、無水条件下で硬化させる。米国特
許第５,２０８,３３４号には、イソシアネート基の一部
を触媒的に三量化し、三量化反応の前および間にモノア
ルコールを有機ジイソシアネートに添加し、そして触媒
毒を添加して三量化を停止させることによってイソシア
ヌレートおよびアロファネート基を含む低粘度イソシア
ヌレート系を製造する方法が開示されている。この特異
なイソシアヌレートは、イソシアヌレート基を含むイソ
シアネートに関する二つの問題を克服した。一つは粘度
に関するもので、これによって塗料処方物中の溶剤を低
減することができ、もう一方はポリオールとの相溶性に
関することである。米国特許第５,１１５,０７１号に
は、オリゴマー含量の低いプレポリマーとポリオールの
反応をベースとする高性能塗料組成物を開示している。
さらに特定すると、プレポリマーはジイソシアネートと
多官能性ポリオールの反応によって製造されたエンドキ
ャップトプレポリマーであり、プレポリマーはイソシア
ネート対ポリオール（ＮＣＯ／ＯＨ）の２：１付加物を
少なくとも約８５重量％、好ましくは９０重量％および
その中に残留ジイソシアネートモノマー約１重量％未
満、好ましくは約０.５重量％未満を有する。
ようなコーティングに必要とされる、防湿性および高い
光沢、耐摩耗性等を有するポリウレタン塗料が開示され
ている。線状熱可塑性ポリウレタン樹脂は、非ハロゲン
化有機ジイソシアネートを有機ジヒドロキシ化合物およ
び約０.１〜０.９モルのネオペンチルグリコールと反応
させることによって製造する。次いで得られたポリウレ
タンプレポリマーを、無水条件下で硬化させる。米国特
許第５,２０８,３３４号には、イソシアネート基の一部
を触媒的に三量化し、三量化反応の前および間にモノア
ルコールを有機ジイソシアネートに添加し、そして触媒
毒を添加して三量化を停止させることによってイソシア
ヌレートおよびアロファネート基を含む低粘度イソシア
ヌレート系を製造する方法が開示されている。この特異
なイソシアヌレートは、イソシアヌレート基を含むイソ
シアネートに関する二つの問題を克服した。一つは粘度
に関するもので、これによって塗料処方物中の溶剤を低
減することができ、もう一方はポリオールとの相溶性に
関することである。米国特許第５,１１５,０７１号に
は、オリゴマー含量の低いプレポリマーとポリオールの
反応をベースとする高性能塗料組成物を開示している。
さらに特定すると、プレポリマーはジイソシアネートと
多官能性ポリオールの反応によって製造されたエンドキ
ャップトプレポリマーであり、プレポリマーはイソシア
ネート対ポリオール（ＮＣＯ／ＯＨ）の２：１付加物を
少なくとも約８５重量％、好ましくは９０重量％および
その中に残留ジイソシアネートモノマー約１重量％未
満、好ましくは約０.５重量％未満を有する。
【０００８】発明の概要 本発明は、２個を超えるイソシアネート官能基を有する
低粘度ポリイソシアネート架橋剤成分および２個かまた
はそれを超える官能基を有するポリオール成分からな
る、改善された２液形低ＶＯＣポリウレタン塗料に関す
る。改良点は、２液形ポリウレタン塗料処方物において
特異なイソシアネート成分を使用することにある。イソ
シアネート成分は、前記低粘度ポリイソシアネート架橋
剤および、ジイソシアネートと多官能性ポリオールの反
応により形成されたイソシアネート末端のまたはエンド
キャップトプレポリマーからなり、プレポリマーは、イ
ソシアネート対ポリオール（ＮＣＯ／ＯＨ）の２：１付
加物を少なくとも約８５重量％、好ましくは９０重量％
およびその中に残留ジイソシアネートモノマー約１重量
％未満、好ましくは約０.５重量％未満を有する。
低粘度ポリイソシアネート架橋剤成分および２個かまた
はそれを超える官能基を有するポリオール成分からな
る、改善された２液形低ＶＯＣポリウレタン塗料に関す
る。改良点は、２液形ポリウレタン塗料処方物において
特異なイソシアネート成分を使用することにある。イソ
シアネート成分は、前記低粘度ポリイソシアネート架橋
剤および、ジイソシアネートと多官能性ポリオールの反
応により形成されたイソシアネート末端のまたはエンド
キャップトプレポリマーからなり、プレポリマーは、イ
ソシアネート対ポリオール（ＮＣＯ／ＯＨ）の２：１付
加物を少なくとも約８５重量％、好ましくは９０重量％
およびその中に残留ジイソシアネートモノマー約１重量
％未満、好ましくは約０.５重量％未満を有する。
【０００９】この低ＶＯＣ塗料組成物に特異なイソシア
ネート成分を使用することに関して幾つかの利点があ
り、これらには、高められた温度で使用することがで
き、処方物の可使時間に関与することなく処方物の粘度
を低下させ、かつ望ましい乾燥時間を達成する、吹付け
塗布技術が使用できる能力、溶剤の必要性を減らすかま
たは無くし、これによって高性能塗布のための低いまた
は０に近いＶＯＣポリウレタントップコートを製造し、
低ＶＯＣポリウレタンプライマーコートを製造する能
力、揮発性が低いため作業者が揮発性物質にさらされる
可能性を低下させ、残留ジイソシアネートモノマーが非
常に低く、非常に狭い分子量分布のプレポリマーを部分
的に含むイソシアネート成分を使用することによって、
イソシアネートの毒性系を低下させる能力、体積比１：
１で、または１：１付近で塗料処方物を処方または塗布
する能力、優れた物理的性質、例えば引張り強さ、耐引
掻き性および耐溶剤性を有するポリウレタン塗料を製造
する能力、が含まれる。
ネート成分を使用することに関して幾つかの利点があ
り、これらには、高められた温度で使用することがで
き、処方物の可使時間に関与することなく処方物の粘度
を低下させ、かつ望ましい乾燥時間を達成する、吹付け
塗布技術が使用できる能力、溶剤の必要性を減らすかま
たは無くし、これによって高性能塗布のための低いまた
は０に近いＶＯＣポリウレタントップコートを製造し、
低ＶＯＣポリウレタンプライマーコートを製造する能
力、揮発性が低いため作業者が揮発性物質にさらされる
可能性を低下させ、残留ジイソシアネートモノマーが非
常に低く、非常に狭い分子量分布のプレポリマーを部分
的に含むイソシアネート成分を使用することによって、
イソシアネートの毒性系を低下させる能力、体積比１：
１で、または１：１付近で塗料処方物を処方または塗布
する能力、優れた物理的性質、例えば引張り強さ、耐引
掻き性および耐溶剤性を有するポリウレタン塗料を製造
する能力、が含まれる。
【００１０】発明の詳述 低ＶＯＣ２液形ポリウレタン塗料を製造するための標準
的な方法には、低粘度ポリイソシアネート架橋剤および
高官能性、高分子量ポリオール成分を使用することが含
まれる。２個を超える官能基を有する伝統的な低粘度ポ
リイソシアネート架橋剤成分には、イソシアヌレート、
ビウレット、ウレトジオンおよびアロファネートが含ま
れる。イソシアヌレートは、脂肪族または芳香族ジイソ
シアネートの三量化によって形成される。三量化は、３
モルのジイソシアネートをそれ自体で、または別のポリ
イソシアネートと反応させて一つのイソシアヌレート環
を製造することによって実施する。ホスフィン、マンニ
ッヒ塩基および第三級アミン、例えば１,４−ジアザビ
シクロ［２,２,２］オクタンジアルキルピペラジン等
は、三量化触媒として使用できる。ビウレットは、少量
の水を２モルのイソシアネートに添加し、触媒の存在下
で僅かに高められた温度で反応させて形成する。ウレト
ジオンは、イソシアネートの二量化によって形成され
る。アロファネートは、ジイソシアネートとウレタン結
合の反応によって製造する。使用できる別の種類のイソ
シアネートは、低分子量ポリオールのイソシアネート付
加物である。これらの付加物は、低分子量ポリオール、
例えばトリオール、例えばトリメチロールプロパンおよ
びポリエーテルトリオール、例えばエチレンオキサイド
およびプロピレンオキサイドトリオールとジイソシアネ
ートを反応させることによって形成される。
的な方法には、低粘度ポリイソシアネート架橋剤および
高官能性、高分子量ポリオール成分を使用することが含
まれる。２個を超える官能基を有する伝統的な低粘度ポ
リイソシアネート架橋剤成分には、イソシアヌレート、
ビウレット、ウレトジオンおよびアロファネートが含ま
れる。イソシアヌレートは、脂肪族または芳香族ジイソ
シアネートの三量化によって形成される。三量化は、３
モルのジイソシアネートをそれ自体で、または別のポリ
イソシアネートと反応させて一つのイソシアヌレート環
を製造することによって実施する。ホスフィン、マンニ
ッヒ塩基および第三級アミン、例えば１,４−ジアザビ
シクロ［２,２,２］オクタンジアルキルピペラジン等
は、三量化触媒として使用できる。ビウレットは、少量
の水を２モルのイソシアネートに添加し、触媒の存在下
で僅かに高められた温度で反応させて形成する。ウレト
ジオンは、イソシアネートの二量化によって形成され
る。アロファネートは、ジイソシアネートとウレタン結
合の反応によって製造する。使用できる別の種類のイソ
シアネートは、低分子量ポリオールのイソシアネート付
加物である。これらの付加物は、低分子量ポリオール、
例えばトリオール、例えばトリメチロールプロパンおよ
びポリエーテルトリオール、例えばエチレンオキサイド
およびプロピレンオキサイドトリオールとジイソシアネ
ートを反応させることによって形成される。
【００１１】２液形ポリウレタン塗料処方物の構成成分
の一つとして使用する、イソシアヌレート、ビウレッ
ト、ウレトジオンおよび上記ジイソシアネートの付加物
を合成するのに有用な代表的なジイソシアネートには、
慣用の脂肪族および芳香族ジイソシアネートが含まれ
る。単独でまたは混合して使用できるこれらのジイソシ
アネートには、１,４−テトラメチレンジイソシアネー
ト、１,６−ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤ
Ｉ）、２,２,４−トリメチル−１,６−ヘキサメチレン
ジイソシアネート、１,１２−ドデカメチレンジイソシ
アネート、１−イソシアナト−３−イソシアナトメチル
−３,５,５−トリメチル−シクロヘキサン（イソホロン
ジイソシアネートすなわちＩＰＤＩ）、テトラメチルキ
シリルジイソシアネート（ＴＭＸＤＩ）、ビス（４−イ
ソシアナトシクロヘキシル）メタン（Ｈ12ＭＤＩ）およ
びビス（４−イソシアナト−３−メチル−シクロヘキシ
ル）メタンが含まれる。芳香族ジイソシアネートもイソ
シアネート成分を処方するのに使用することができる。
それらは、イソシアネート成分を生成させるのに、脂肪
族ジイソシアネートと混合することができ、またはそれ
のみで使用することができる。芳香族ジイソシアネート
は、ＵＶ感受性の欠点があり、このため耐候性トップコ
ートの処方物には好ましくない。一方、芳香族ジイソシ
アネートは、脂肪族ジイソシアネート成分とブレンドす
るか、または単独で使用して耐薬品性、反応速度等を高
めることができる。芳香族ジイソシアネートの例には、
トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ビス（４−イソ
シアナトフェニル）メタン（ＭＤＩ）等が含まれる。
の一つとして使用する、イソシアヌレート、ビウレッ
ト、ウレトジオンおよび上記ジイソシアネートの付加物
を合成するのに有用な代表的なジイソシアネートには、
慣用の脂肪族および芳香族ジイソシアネートが含まれ
る。単独でまたは混合して使用できるこれらのジイソシ
アネートには、１,４−テトラメチレンジイソシアネー
ト、１,６−ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤ
Ｉ）、２,２,４−トリメチル−１,６−ヘキサメチレン
ジイソシアネート、１,１２−ドデカメチレンジイソシ
アネート、１−イソシアナト−３−イソシアナトメチル
−３,５,５−トリメチル−シクロヘキサン（イソホロン
ジイソシアネートすなわちＩＰＤＩ）、テトラメチルキ
シリルジイソシアネート（ＴＭＸＤＩ）、ビス（４−イ
ソシアナトシクロヘキシル）メタン（Ｈ12ＭＤＩ）およ
びビス（４−イソシアナト−３−メチル−シクロヘキシ
ル）メタンが含まれる。芳香族ジイソシアネートもイソ
シアネート成分を処方するのに使用することができる。
それらは、イソシアネート成分を生成させるのに、脂肪
族ジイソシアネートと混合することができ、またはそれ
のみで使用することができる。芳香族ジイソシアネート
は、ＵＶ感受性の欠点があり、このため耐候性トップコ
ートの処方物には好ましくない。一方、芳香族ジイソシ
アネートは、脂肪族ジイソシアネート成分とブレンドす
るか、または単独で使用して耐薬品性、反応速度等を高
めることができる。芳香族ジイソシアネートの例には、
トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ビス（４−イソ
シアナトフェニル）メタン（ＭＤＩ）等が含まれる。
【００１２】低ＶＯＣポリウレタン塗料を製造するため
の特異なイソシアネート成分の第二の部分は、１当量あ
たり２５０〜２０００（好ましくは３５０〜１０００）
当量を有するジイソシアネートプレポリマーである。プ
レポリマーは、一般に脂肪族または芳香族ジイソシアネ
ートを２を超える（一般に２.２〜４の範囲）平均官能
基および一般に２００〜１０００ｇ／当量の平均当量を
有するポリオールまたはポリオールの混合物と反応させ
ることによって形成される。ＮＣＯ当量／ポリオール中
のＯＨ当量が４：１より大きい当量比で、過剰のジイソ
シアネートをポリオール成分と反応させ、イソシアネー
ト対ポリオールの２：１ＮＣＯ／ＯＨ付加物を少なくと
も８５重量％、好ましくは９０重量％有する反応生成物
を製造する。蒸留または他の処理によって、プレポリマ
ーから未反応のジイソシアネートモノマーを除去し、未
反応ジイソシアネートの濃度を１％未満、好ましくは
０.５％未満にする。プレポリマーを製造するのに使用
できる代表的なジイソシアネートには、上記脂肪族およ
び芳香族ジイソシアネートが含まれる。
の特異なイソシアネート成分の第二の部分は、１当量あ
たり２５０〜２０００（好ましくは３５０〜１０００）
当量を有するジイソシアネートプレポリマーである。プ
レポリマーは、一般に脂肪族または芳香族ジイソシアネ
ートを２を超える（一般に２.２〜４の範囲）平均官能
基および一般に２００〜１０００ｇ／当量の平均当量を
有するポリオールまたはポリオールの混合物と反応させ
ることによって形成される。ＮＣＯ当量／ポリオール中
のＯＨ当量が４：１より大きい当量比で、過剰のジイソ
シアネートをポリオール成分と反応させ、イソシアネー
ト対ポリオールの２：１ＮＣＯ／ＯＨ付加物を少なくと
も８５重量％、好ましくは９０重量％有する反応生成物
を製造する。蒸留または他の処理によって、プレポリマ
ーから未反応のジイソシアネートモノマーを除去し、未
反応ジイソシアネートの濃度を１％未満、好ましくは
０.５％未満にする。プレポリマーを製造するのに使用
できる代表的なジイソシアネートには、上記脂肪族およ
び芳香族ジイソシアネートが含まれる。
【００１３】慣用の長鎖ポリオールを使用してイソシア
ネート末端プレポリマーを製造する。これらには、ジ−
または多官能性アルキレンエーテルポリオール、例えば
ポリ（テトラメチレングリコール、ＰＴＭＧ）ポリオー
ル；ポリ（プロピレンオキサイド）ポリオール；および
ポリ（エチレンオキサイド）ポリオールが含まれる。ま
た、ポリエーテルポリオールには、ポリオールのエチレ
ンオキサイドまたはプロピレンオキサイド付加物、例え
ばエチレンまたはブチレングリコールのエチレンおよび
プロピレンオキサイド付加物が含まれる。それ自体はポ
リオールではないが、ポリカプロラクトンはポリエーテ
ルポリオールと同様に作用するので、使用することがで
きる。ポリエステルポリオール、例えば脂肪族または芳
香族ジカルボン酸とグリコールの反応によって形成され
るものは、ポリウレタンプレポリマーを製造するための
ポリオール成分として使用することができる。ポリエス
テルポリオールを製造するための酸の特定の例には、イ
ソフタル酸、テレフタル酸およびアジピン酸が含まれ
る。特定のグリコールには、エチレングリコール、ジエ
チレングリコール、ブタンジオール、プロピレングリコ
ール、ネオペンチルグリコール、およびヘキサンジオー
ル等が含まれる。また、アクリルポリオールもポリオー
ル成分として使用できる。上記慣用のポリオールに加え
て、２個を超える官能基を有するポリオールを長鎖ジオ
ールとブレンドして、平均官能基が２よりも大きく、好
ましくは２.２〜４で、平均当量が１００〜２０００で
あるような量で、ポリイソシアネートと反応させるため
のポリオール成分として製造することができる。２個を
超える官能基を有する代表的な短鎖多官能性ポリオール
には、トリメチロールプロパン（ＴＭＰ）、グリセロー
ル、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、
トリヒドロキシブタン、スクロースおよび上記のアルコ
キシル化またはエステル化付加物が含まれる。
ネート末端プレポリマーを製造する。これらには、ジ−
または多官能性アルキレンエーテルポリオール、例えば
ポリ（テトラメチレングリコール、ＰＴＭＧ）ポリオー
ル；ポリ（プロピレンオキサイド）ポリオール；および
ポリ（エチレンオキサイド）ポリオールが含まれる。ま
た、ポリエーテルポリオールには、ポリオールのエチレ
ンオキサイドまたはプロピレンオキサイド付加物、例え
ばエチレンまたはブチレングリコールのエチレンおよび
プロピレンオキサイド付加物が含まれる。それ自体はポ
リオールではないが、ポリカプロラクトンはポリエーテ
ルポリオールと同様に作用するので、使用することがで
きる。ポリエステルポリオール、例えば脂肪族または芳
香族ジカルボン酸とグリコールの反応によって形成され
るものは、ポリウレタンプレポリマーを製造するための
ポリオール成分として使用することができる。ポリエス
テルポリオールを製造するための酸の特定の例には、イ
ソフタル酸、テレフタル酸およびアジピン酸が含まれ
る。特定のグリコールには、エチレングリコール、ジエ
チレングリコール、ブタンジオール、プロピレングリコ
ール、ネオペンチルグリコール、およびヘキサンジオー
ル等が含まれる。また、アクリルポリオールもポリオー
ル成分として使用できる。上記慣用のポリオールに加え
て、２個を超える官能基を有するポリオールを長鎖ジオ
ールとブレンドして、平均官能基が２よりも大きく、好
ましくは２.２〜４で、平均当量が１００〜２０００で
あるような量で、ポリイソシアネートと反応させるため
のポリオール成分として製造することができる。２個を
超える官能基を有する代表的な短鎖多官能性ポリオール
には、トリメチロールプロパン（ＴＭＰ）、グリセロー
ル、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、
トリヒドロキシブタン、スクロースおよび上記のアルコ
キシル化またはエステル化付加物が含まれる。
【００１４】イソシアネート成分を形成するのに使用す
る低オリゴマーイソシアネート末端プレポリマーは、多
官能性ポリオール組成物を、ポリオールに対して多（４
〜１を超える、典型的には６〜１０：１）当量過剰のジ
イソシアネートと反応させることによって製造すること
ができる。プレポリマーは、本質的にポリオール１当量
あたり２当量のジイソシアネートからなり、これは最初
の反応混合物中でのジイソシアネート対ポリオールの比
率が高いためである。過剰のジイソシアネートをプレポ
リマー中で１重量％未満、好ましくは０.５重量％未満
のレベルまで除去する。ジイソシアネートとポリオール
の反応を実施する温度は、慣用の温度、例えば０〜１２
０℃である。過剰のジイソシアネートを除去している間
に、アロファネート、オリゴマーおよび他の副生物が形
成しないように、注意しなければならない。さらなる記
載および／または例は、米国特許第５,１１５,０７１号
に記載されており、その特許の内容は参照により本明細
書に組み込まれる。
る低オリゴマーイソシアネート末端プレポリマーは、多
官能性ポリオール組成物を、ポリオールに対して多（４
〜１を超える、典型的には６〜１０：１）当量過剰のジ
イソシアネートと反応させることによって製造すること
ができる。プレポリマーは、本質的にポリオール１当量
あたり２当量のジイソシアネートからなり、これは最初
の反応混合物中でのジイソシアネート対ポリオールの比
率が高いためである。過剰のジイソシアネートをプレポ
リマー中で１重量％未満、好ましくは０.５重量％未満
のレベルまで除去する。ジイソシアネートとポリオール
の反応を実施する温度は、慣用の温度、例えば０〜１２
０℃である。過剰のジイソシアネートを除去している間
に、アロファネート、オリゴマーおよび他の副生物が形
成しないように、注意しなければならない。さらなる記
載および／または例は、米国特許第５,１１５,０７１号
に記載されており、その特許の内容は参照により本明細
書に組み込まれる。
【００１５】低ＶＯＣ塗料のイソシアネート成分は、イ
ソシアネート末端プレポリマーを低粘度ポリイソシアネ
ート架橋剤、例えばヘキサメチレンジイソシアネート
（ＨＤＩ三量体）および／またはＨＤＩウレトジオン、
並びに他のイソシアヌレート、ウレトジオン、ビウレッ
ト、アロファネートまたはＨＤＩ、ＩＰＤＩ、Ｈ12ＭＤ
Ｉ、ＴＭＸＤＩ、ＴＤＩおよびＭＤＩの低分子量ポリオ
ール付加物とプレポリマー対低粘度ポリイソシアネート
の重量比を１０：９０〜９０：１０の範囲でブレンドし
て製造する。好ましくは、ブレンドの重量比は、総重量
１００重量部を基準に約４０：６０〜６０：４０であ
り、１：１の混合比は容易に処方することができる。こ
れに対して、顔料およびアクリルポリオールの混合物を
ベースとし、ポリイソシアネート架橋剤で硬化する慣用
の系は、例えば典型的には着色された／ポリオール対イ
ソシアネート成分の混合比２.５〜６：１を示す。
ソシアネート末端プレポリマーを低粘度ポリイソシアネ
ート架橋剤、例えばヘキサメチレンジイソシアネート
（ＨＤＩ三量体）および／またはＨＤＩウレトジオン、
並びに他のイソシアヌレート、ウレトジオン、ビウレッ
ト、アロファネートまたはＨＤＩ、ＩＰＤＩ、Ｈ12ＭＤ
Ｉ、ＴＭＸＤＩ、ＴＤＩおよびＭＤＩの低分子量ポリオ
ール付加物とプレポリマー対低粘度ポリイソシアネート
の重量比を１０：９０〜９０：１０の範囲でブレンドし
て製造する。好ましくは、ブレンドの重量比は、総重量
１００重量部を基準に約４０：６０〜６０：４０であ
り、１：１の混合比は容易に処方することができる。こ
れに対して、顔料およびアクリルポリオールの混合物を
ベースとし、ポリイソシアネート架橋剤で硬化する慣用
の系は、例えば典型的には着色された／ポリオール対イ
ソシアネート成分の混合比２.５〜６：１を示す。
【００１６】より高レベルの部分的に反応したプレポリ
マーは、低粘度、高官能性ポリイソシアネートの高い反
応性を緩和するのに役立ち、反応性をより制御すること
ができ、より高い（＞２３℃）適用温度で触媒レベルの
変化に対して感受性が小さい。膜の硬化速度をより制御
すると、より良い膜の外観を達成することができる。こ
れらの系は、反応する成分が同じ粘度であるように処方
することができ、これによって、特にメーターミックス
ディスペンスタイプのアプリケーターに関して混合がし
やすくなる。このブレンドを使用する場合、慣用的に製
造されたプレポリマーは、十分な塗布粘度を得るには多
量の溶剤を必要とすると考えられる。これらの慣用のプ
レポリマー中の高分子量オリゴマーは、処方物の溶剤需
要を増加させるだけでなく、急速に分子量が増加するた
め可使時間が短くなる。
マーは、低粘度、高官能性ポリイソシアネートの高い反
応性を緩和するのに役立ち、反応性をより制御すること
ができ、より高い（＞２３℃）適用温度で触媒レベルの
変化に対して感受性が小さい。膜の硬化速度をより制御
すると、より良い膜の外観を達成することができる。こ
れらの系は、反応する成分が同じ粘度であるように処方
することができ、これによって、特にメーターミックス
ディスペンスタイプのアプリケーターに関して混合がし
やすくなる。このブレンドを使用する場合、慣用的に製
造されたプレポリマーは、十分な塗布粘度を得るには多
量の溶剤を必要とすると考えられる。これらの慣用のプ
レポリマー中の高分子量オリゴマーは、処方物の溶剤需
要を増加させるだけでなく、急速に分子量が増加するた
め可使時間が短くなる。
【００１７】組成分析に関する過去のデータは、上記の
点を説明するのに役立つ。第一に、ここで使用するタイ
プの「プレ」ポリマーを使用することによって、ジイソ
シアネートモノマー含量を低減することができ、部分的
に反応した系の反応性を制御するのは簡単になる。第二
に、２：１付加物５５〜６０％、イソシアネート対ポリ
オールの比率が３：２、４：３および５：４であるオリ
ゴマー内容物３５〜４５％、並びに２〜４重量％の残留
イソシアネートモノマー内容物を有する、伝統的なプレ
ポリマー組成物の簡単な検査は、ここではなぜ慣用のプ
レポリマーがより高固体塗料処方物において使用が限定
されていたのか説明するのに役立つ。これに対して、こ
こで使用する、２：１付加物８５〜約９５％、５〜１５
％の低オリゴマー含量および＜１重量％、好ましくは＜
０.５重量％の残留イソシアネートモノマー含量を有す
るプレポリマーの組成物の検査によると、なぜこのプレ
ポリマーと低粘度ポリイソシアネートの組み合わせによ
っていくつかの観察された改良点が得られるのかがわか
る。
点を説明するのに役立つ。第一に、ここで使用するタイ
プの「プレ」ポリマーを使用することによって、ジイソ
シアネートモノマー含量を低減することができ、部分的
に反応した系の反応性を制御するのは簡単になる。第二
に、２：１付加物５５〜６０％、イソシアネート対ポリ
オールの比率が３：２、４：３および５：４であるオリ
ゴマー内容物３５〜４５％、並びに２〜４重量％の残留
イソシアネートモノマー内容物を有する、伝統的なプレ
ポリマー組成物の簡単な検査は、ここではなぜ慣用のプ
レポリマーがより高固体塗料処方物において使用が限定
されていたのか説明するのに役立つ。これに対して、こ
こで使用する、２：１付加物８５〜約９５％、５〜１５
％の低オリゴマー含量および＜１重量％、好ましくは＜
０.５重量％の残留イソシアネートモノマー含量を有す
るプレポリマーの組成物の検査によると、なぜこのプレ
ポリマーと低粘度ポリイソシアネートの組み合わせによ
っていくつかの観察された改良点が得られるのかがわか
る。
【００１８】溶剤を処方物に添加して、所望の粘度を達
成することができる。これらの低ＶＯＣ塗料の製造にお
いては、可能な限り少量の溶剤を使用するのが好ましい
ことは明らかである。使用することができる典型的な溶
剤には、キシレン、トルエン、メチルエチルケトン、メ
チルアミルケトン、酢酸エチル、テトラヒドロフランお
よびｎ−ブチルアセテートが含まれるが、これらに限定
されない。イソシアネート成分とポリオール成分の反応
を速めるのに使用する慣用の触媒を処方物に配合するこ
とができる。触媒の例には、金属をベースとする組成
物、例えばジブチルチンジラウレートおよびカルボン酸
亜鉛が含まれる。以下の実施例は、種々の実施態様を説
明しようとするもので、それらの範囲を限定しようとす
るものではない。
成することができる。これらの低ＶＯＣ塗料の製造にお
いては、可能な限り少量の溶剤を使用するのが好ましい
ことは明らかである。使用することができる典型的な溶
剤には、キシレン、トルエン、メチルエチルケトン、メ
チルアミルケトン、酢酸エチル、テトラヒドロフランお
よびｎ−ブチルアセテートが含まれるが、これらに限定
されない。イソシアネート成分とポリオール成分の反応
を速めるのに使用する慣用の触媒を処方物に配合するこ
とができる。触媒の例には、金属をベースとする組成
物、例えばジブチルチンジラウレートおよびカルボン酸
亜鉛が含まれる。以下の実施例は、種々の実施態様を説
明しようとするもので、それらの範囲を限定しようとす
るものではない。
【００１９】実施例１および１Ａ 先行技術のヘキサメチレンジイソシアネートのイソシア
ヌレート／アクリルポリオール ポリウレタン塗料処方物 慣用のポリイソシアネート／アクリルポリオール塗料組
成物を慣用の方法で製造した。最初に、顔料入りポリオ
ール混合物を製造し、次いでイソシアネート成分とブレ
ンドした。処方物を表１および２に示した。処方物から
DabcoおよびMooney触媒を除外した以外は、実施例１と
同じ処方を使用して、第二の試料、１Ａを製造した。
ヌレート／アクリルポリオール ポリウレタン塗料処方物 慣用のポリイソシアネート／アクリルポリオール塗料組
成物を慣用の方法で製造した。最初に、顔料入りポリオ
ール混合物を製造し、次いでイソシアネート成分とブレ
ンドした。処方物を表１および２に示した。処方物から
DabcoおよびMooney触媒を除外した以外は、実施例１と
同じ処方を使用して、第二の試料、１Ａを製造した。
【００２０】
【表１】
【００２１】
【表２】 固体重量，％ ＝８９.５６ 固体体積，％ ＝８２.７１ Ｐ／Ｂ比＝０.６５ （含量／バインダー） ＰＶＣ，％ ＝１１５.２３ 顔料／体積含量 重量／ガロン ＝１１.６９ ＮＣＯ：ＯＨ比 ＝１.１０ 混合比 ＝２.５０ ＶＯＣ，ポンド／ガロン＝１.２２
【００２２】実施例１の処方物の問題の一つは、可使時
間が短いので、処方後の取り扱い時間があまり十分では
ないということである。可使時間を長くするために触媒
を除いて実施例１Ａのように、実施例１を繰り返した。
間が短いので、処方後の取り扱い時間があまり十分では
ないということである。可使時間を長くするために触媒
を除いて実施例１Ａのように、実施例１を繰り返した。
【００２３】実施例２ 先行技術の２：１プレポリマー／ポリオール 耐候性塗料処方物および塗料性能 アクリルポリオールをベースとする耐候性用途のための
高固体処方物を示す。処方物は表３に詳細に示した。こ
の処方物のイソシアネートプレポリマーは、イソホロン
ジイソシアネート（ＩＰＤＩ）およびネオペンチルグリ
コールアジペートの混合物をベースとする、登録商標Ai
rthaneR ASN-540Mの下で販売されている市販プレポリマ
ーである。プレポリマーを製造し、反応したＮＣＯ／Ｏ
Ｈ比は２：１であり、残留ジイソシアネートモノマー含
量は０.５重量％未満であった。さらに特定すると、プ
レポリマーは、５４０ｇ／当量（固体で）の公称当量お
よび約２.５の平均官能基を有していた。この処方物で
は、メチルアミルケトン（ＭＡＫ）中の８５％固体溶液
として使用した。オリゴマー含量は、プレポリマーの１
５重量％より低かった。この処方物を、プレポリマー対
ポリオールの体積混合比１：１で、慣用の複数成分塗布
装置に送った。
高固体処方物を示す。処方物は表３に詳細に示した。こ
の処方物のイソシアネートプレポリマーは、イソホロン
ジイソシアネート（ＩＰＤＩ）およびネオペンチルグリ
コールアジペートの混合物をベースとする、登録商標Ai
rthaneR ASN-540Mの下で販売されている市販プレポリマ
ーである。プレポリマーを製造し、反応したＮＣＯ／Ｏ
Ｈ比は２：１であり、残留ジイソシアネートモノマー含
量は０.５重量％未満であった。さらに特定すると、プ
レポリマーは、５４０ｇ／当量（固体で）の公称当量お
よび約２.５の平均官能基を有していた。この処方物で
は、メチルアミルケトン（ＭＡＫ）中の８５％固体溶液
として使用した。オリゴマー含量は、プレポリマーの１
５重量％より低かった。この処方物を、プレポリマー対
ポリオールの体積混合比１：１で、慣用の複数成分塗布
装置に送った。
【００２４】
【表３】 固体重量＝８７.７６％； 固体体積＝７９.９４％； Ｐ
ＶＣ＝１５.２７％；ＶＯＣ＝１６９ｇ／Ｌ(１.４１ポ
ンド／ガロン)； 混合比＝１：１
ＶＣ＝１５.２７％；ＶＯＣ＝１６９ｇ／Ｌ(１.４１ポ
ンド／ガロン)； 混合比＝１：１
【００２５】実施例３ ２：１プレポリマーおよびイソシアネートブレンド 耐候性塗料処方物および塗料の性能 耐候性の用途のためのアクリルポリオールをベースとす
る、実施例２と類似の高固体処方物を示す。処方物を表
４に詳細に示す。イソシアネート成分は、プレポリマー
とブレンドされたヘキサメチレンジイソシアネートのイ
ソシアヌレートからなる。プレポリマーは、イソホロン
ジイソシアネート（ＩＰＤＩ）およびネオペンチルグリ
コールアジペートの混合物をベースとする、登録商標Ai
rthaneRASN-540Mの下で販売されている市販プレポリマ
ーである。イソシアヌレート対プレポリマーの重量比は
２０／８０であった。この処方物を、プレポリマー対イ
ソシアヌレートブレンドの体積混合比１：１で、慣用の
複数成分塗布装置に送った。
る、実施例２と類似の高固体処方物を示す。処方物を表
４に詳細に示す。イソシアネート成分は、プレポリマー
とブレンドされたヘキサメチレンジイソシアネートのイ
ソシアヌレートからなる。プレポリマーは、イソホロン
ジイソシアネート（ＩＰＤＩ）およびネオペンチルグリ
コールアジペートの混合物をベースとする、登録商標Ai
rthaneRASN-540Mの下で販売されている市販プレポリマ
ーである。イソシアヌレート対プレポリマーの重量比は
２０／８０であった。この処方物を、プレポリマー対イ
ソシアヌレートブレンドの体積混合比１：１で、慣用の
複数成分塗布装置に送った。
【００２６】
【表４】 固体重量，％ ＝９０.９０ 固体体積，％ ＝８４.７２ 重量／ガロン ＝１１.７６ ＮＣＯ：ＯＨ比 ＝１.１０ Ｐ／Ｂ比 ＝０.６５ 混合比 ＝０.９９ ＰＶＣ，％ ＝１５.１９ ＶＯＣ，ポンド／ガロン ＝１.０７
【００２７】実施例４ 物理的および機械的試験 実施例１、１Ａ、２および３で製造した試料で、物理的
および機械的試験を実施した。結果を表５に示す。
および機械的試験を実施した。結果を表５に示す。
【００２８】
【表５】
【００２９】報告していないが、実施例２および３の可
使時間は約１〜１.５時間であると判断した。驚くべき
ことに、可使時間は実質的に同じであるが、プレポリマ
ー／イソシアヌレート比８０／２０の硬化速度は、非常
に大きかった。実施例３の処方物についてのＴＦおよび
ＴＣ値は、実施例２の処方物よりも非常に低く、触媒作
用のない実施例１Ａの処方物より低かった。また、プレ
ポリマーにイソシアヌレートを添加する効果は、Persoz
硬度で注目される。少量のイソシアヌレートはPersoz硬
度を５６から９８に増加させる。実施例１および１Ａで
使用した１００％イソシアヌレートレベルでは、僅かし
か増加しなかった。また、耐薬品性は、プレポリマー／
イソシアヌレートブレンドを使用することによって高め
ることができ、実施例２の処方物では１０％ＨＣｌで全
離層が起こったが、実施例３で使用したブレンドでは優
れた結果が得られた。またアルカリおよび芳香族溶剤に
対する耐性は向上した。
使時間は約１〜１.５時間であると判断した。驚くべき
ことに、可使時間は実質的に同じであるが、プレポリマ
ー／イソシアヌレート比８０／２０の硬化速度は、非常
に大きかった。実施例３の処方物についてのＴＦおよび
ＴＣ値は、実施例２の処方物よりも非常に低く、触媒作
用のない実施例１Ａの処方物より低かった。また、プレ
ポリマーにイソシアヌレートを添加する効果は、Persoz
硬度で注目される。少量のイソシアヌレートはPersoz硬
度を５６から９８に増加させる。実施例１および１Ａで
使用した１００％イソシアヌレートレベルでは、僅かし
か増加しなかった。また、耐薬品性は、プレポリマー／
イソシアヌレートブレンドを使用することによって高め
ることができ、実施例２の処方物では１０％ＨＣｌで全
離層が起こったが、実施例３で使用したブレンドでは優
れた結果が得られた。またアルカリおよび芳香族溶剤に
対する耐性は向上した。
【００３０】実施例５ ポリエステルポリオールとのプレポリマー／イソシアヌ
レートブレンド Airthaneプレポリマー、ヘキサメチレンジイソシアネー
トのイソシアヌレートおよびヘキサメチレンジイソシア
ネートのウレトジオンからなるイソシアネート成分は溶
剤を含まず、プレポリマーの混合物対イソシアヌレート
およびウレトジオンの混合物のブレンド重量比は５０／
５０で、ポリオール成分はアクリルポリオールに対抗す
るものとして、ポリエステル／ポリカプロラクトンポリ
オール混合物をベースとする外は、実施例３と同様の処
方物を製造した。２４ｇ／Ｌ（０.２ポンド／ガロン）
未満で処方した。典型的な処方物を表６に詳細に示し
た。イソシアネートおよびポリオール成分に関する温度
に対しての粘度挙動（profile）をそれぞれ図１および
２に示す。
レートブレンド Airthaneプレポリマー、ヘキサメチレンジイソシアネー
トのイソシアヌレートおよびヘキサメチレンジイソシア
ネートのウレトジオンからなるイソシアネート成分は溶
剤を含まず、プレポリマーの混合物対イソシアヌレート
およびウレトジオンの混合物のブレンド重量比は５０／
５０で、ポリオール成分はアクリルポリオールに対抗す
るものとして、ポリエステル／ポリカプロラクトンポリ
オール混合物をベースとする外は、実施例３と同様の処
方物を製造した。２４ｇ／Ｌ（０.２ポンド／ガロン）
未満で処方した。典型的な処方物を表６に詳細に示し
た。イソシアネートおよびポリオール成分に関する温度
に対しての粘度挙動（profile）をそれぞれ図１および
２に示す。
【００３１】
【表６】 固体重量＝９８.７４％；固体体積＝９７.９４％；ＰＶ
Ｃ＝１５.５７％；ＶＯＣ＝１９ｇ／Ｌ（０.１６ポンド
／ガロン）；混合比：１：１
Ｃ＝１５.５７％；ＶＯＣ＝１９ｇ／Ｌ（０.１６ポンド
／ガロン）；混合比：１：１
【００３２】処方中の低ＶＯＣレベルに注目されるべき
である。このレベルは実施例３のそれの約１０分の１で
標準のイソシアヌレートをベースとしたポリウレタン塗
料系より約５０％低い。低オリゴマープレポリマーを使
用することは、この混合物の成功にとって重要である。
慣用のプレポリマーでは、粘度が高すぎて、おそらく処
方物の噴霧性が乏しい。再び、６０℃の塗布温度では物
質が非常に類似した粘度を有することに注目する。これ
らの成分が類似した粘度挙動を有するという事実は、部
分的にイソシアネートおよびポリオールは容易に１：１
の比率で混合することができるということを示してい
る。また、粘度挙動について驚くべきことは、処方物は
本質的にＶＯＣがゼロであり、なおかつ二つの成分は非
常に類似した粘度を有するということである。通常、慣
用の系では、溶剤は非常に低レベルまで低下させるの
で、粘度の違いが劇的に大きくなり、望ましくない結果
となるが、これはここに記載したイソシアネート成分に
よって排除される。
である。このレベルは実施例３のそれの約１０分の１で
標準のイソシアヌレートをベースとしたポリウレタン塗
料系より約５０％低い。低オリゴマープレポリマーを使
用することは、この混合物の成功にとって重要である。
慣用のプレポリマーでは、粘度が高すぎて、おそらく処
方物の噴霧性が乏しい。再び、６０℃の塗布温度では物
質が非常に類似した粘度を有することに注目する。これ
らの成分が類似した粘度挙動を有するという事実は、部
分的にイソシアネートおよびポリオールは容易に１：１
の比率で混合することができるということを示してい
る。また、粘度挙動について驚くべきことは、処方物は
本質的にＶＯＣがゼロであり、なおかつ二つの成分は非
常に類似した粘度を有するということである。通常、慣
用の系では、溶剤は非常に低レベルまで低下させるの
で、粘度の違いが劇的に大きくなり、望ましくない結果
となるが、これはここに記載したイソシアネート成分に
よって排除される。
【００３３】実施例６ 処方物１および２の物理的および機械的性質の比較 実施例１Ａ、３および５の処方物の物理的および機械的
性質の比較を行った。結果を表７に示す。
性質の比較を行った。結果を表７に示す。
【表７】
【００３４】慣用のイソシアヌレート／アクリルポリオ
ールの慣用の、すなわち対照処方物の取り扱いは、実施
例３および５の処方物をベースとするプレポリマー／イ
ソシアヌレート架橋剤よりも非常に困難であることに注
目するのが重要である。さらに、慣用の、すなわち対照
処方物は、イソシアヌレート対ポリオール２.５：１体
積部すなわ非整数混合比で処方しなければならず、そし
て対照物は触媒レベルにたいして極端な感受性を示して
いる。
ールの慣用の、すなわち対照処方物の取り扱いは、実施
例３および５の処方物をベースとするプレポリマー／イ
ソシアヌレート架橋剤よりも非常に困難であることに注
目するのが重要である。さらに、慣用の、すなわち対照
処方物は、イソシアヌレート対ポリオール２.５：１体
積部すなわ非整数混合比で処方しなければならず、そし
て対照物は触媒レベルにたいして極端な感受性を示して
いる。
【００３５】実施例７ 触媒感受性の研究 触媒感受性の研究を実施例１、２および５で行った。結
果を表８に示す。
果を表８に示す。
【表８】
【００３６】上記結果は、触媒を使用しないでポリエス
テルポリオールを使用した実施例５の処方物では、可使
時間および乾燥時間が先行技術のプレポリマー処方物
（実施例２）と類似しているということを示している。
一方、触媒を添加すると、実施例５の試料は適度な可使
時間で非常に早い乾燥時間を示した。
テルポリオールを使用した実施例５の処方物では、可使
時間および乾燥時間が先行技術のプレポリマー処方物
（実施例２）と類似しているということを示している。
一方、触媒を添加すると、実施例５の試料は適度な可使
時間で非常に早い乾燥時間を示した。
【図１】１００％固体イソシアネート成分についての温
度挙動。
度挙動。
【図２】低ＶＯＣ着色された／ポリオール粉砕物につい
ての温度挙動。
ての温度挙動。
Claims (17)
- 【請求項１】 ２個を超えるイソシアネート官能基を有
する低粘度脂肪族または芳香族ポリイソシアネートと、
２個またはそれを超えるヒドロキシル官能基を有するポ
リオール成分の反応生成物からなる、ポリウレタン塗料
組成物において、 前記低粘度ポリイソシアネートおよびイソシアネート末
端プレポリマーからなるポリイソシアネート成分を用い
るものであって、前記プレポリマーは前記ポリイソシア
ネート成分１００重量部あたり約１０〜９０重量部の量
で配合されており、前記プレポリマーは当量あたり２５
０〜２０００グラムの当量を有し、これは脂肪族または
芳香族ジイソシアネートと平均２.０を超える官能基を
有する長鎖ポリオール成分と反応させることによって形
成されたもので、少なくとも８５％は２：１のＮＣＯ／
ＯＨ比および約１５重量％未満のオリゴマー含量を有
し、そして約１重量％未満の残留ジイソシアネートモノ
マー含量を有することを特徴とする、ポリウレタン塗料
組成物。 - 【請求項２】 低粘度ポリイソシアネートが、脂肪族ま
たは芳香族ジイソシアネートおよび脂肪族ポリオールの
付加物、脂肪族または芳香族ポリイソシアヌレート、脂
肪族または芳香族ビウレット、脂肪族または芳香族ウレ
トジオン、アロファネートまたはそれらの混合物からな
る群より選ばれる、請求項１のポリウレタン塗料組成
物。 - 【請求項３】 プレポリマーの形成に使用する長鎖ポリ
オール成分が、アクリルポリオール、ポリエーテルポリ
オール、ポリエステルポリオールまたはポリカーボネー
トであり、ポリオール成分の官能基が２.２〜４個であ
る、請求項２のポリウレタン塗料組成物。 - 【請求項４】 プレポリマーの形成に使用するジイソシ
アネートが、イソホロンジイソシアネート、ヘキサメチ
レンジイソシアネート、テトラメチルキシリルジイソシ
アネート、ビス（４−イソシアナトシクロヘキシル）メ
タンからなる群より選ばれる脂肪族ジイソシアネートで
ある、請求項３のポリウレタン塗料組成物。 - 【請求項５】 低粘度イソシアネートを形成するのに使
用するポリイソシアネートは、脂肪族ジイソシアネート
の付加物であり、ビウレットは脂肪族ビウレットであ
り、ウレトジオンは脂肪族ウレトジオンであり、イソシ
アヌレートは脂肪族イソシアヌレートであり、そしてア
ロファネートは脂肪族アロファネートである、請求項４
のポリウレタン塗料組成物。 - 【請求項６】 脂肪族ジイソシアネートの付加物、脂肪
族ビウレット、脂肪族ウレトジオンおよび脂肪族イソシ
アヌレートを形成するのに使用する脂肪族ジイソシアネ
ートが、イソホロンジイソシアネート、ヘキサメチレン
ジイソシアネート、テトラメチルキシリルジイソシアネ
ートおよびビス（４−イソシアナトシクロヘキシル）メ
タンからなる群より選ばれる、請求項５のポリウレタン
塗料組成物。 - 【請求項７】 プレポリマーを形成するのに使用する長
鎖ポリオールが、長鎖アクリル、ポリエーテルまたはポ
リエステルポリオールおよび短鎖多官能性ポリオールの
ブレンドである、請求項６のポリウレタン塗料組成物の
方法。 - 【請求項８】 長鎖ポリオールが、ポリ（エチレンオキ
サイド）ポリオール、ポリ（プロピレンオキサイド）ポ
リオールおよびポリ（ブチレンオキサイド）ポリオール
またはそれらの組み合わせからなる群より選ばれる、請
求項７のポリウレタン塗料組成物の方法。 - 【請求項９】 短鎖多官能性ポリオールが、トリメチロ
ールプロパン、グリセロール、スクロース、ペンタエリ
スリトール、これらのポリオールのアルコキシル化され
たものおよびこれらの混合物からなる群より選ばれる、
請求項７のポリウレタン塗料組成物の方法。 - 【請求項１０】 低粘度ポリイソシアネート対プレポリ
マーの比率が４０〜６０重量部対６０〜４０重量部であ
り、前記重量部の合計は１００重量部である、請求項６
のポリウレタン塗料組成物の方法。 - 【請求項１１】 プレポリマーを形成するのに使用する
脂肪族ポリイソシアネートがイソホロンジイソシアネー
トである、請求項１０のポリウレタン塗料組成物の方
法。 - 【請求項１２】 (ａ) ジイソシアネート成分と２.０
を超える平均ヒドロキシル官能基を有する長鎖ポリオー
ル成分との反応生成物からなるプレポリマーであって、
前記プレポリマーは当量あたり約２５０〜２０００グラ
ムの当量を有し、未反応のジイソシアネートモノマー含
量が約１重量％未満であり、そしてオリゴマーのモル濃
度が１５％未満であるもの、約１０〜９０重量部と、
(ｂ) 低粘度ポリイソシアネート架橋剤であって、前記
ポリイソシアネート架橋剤は、脂肪族または芳香族ジイ
ソシアネートおよび脂肪族ポリオールの付加物、脂肪族
または芳香族ジイソシアネートノイソシアヌレート、脂
肪族または芳香族ジイソシアネートのビウレット、脂肪
族または芳香族ジイソシアネートのウレトジオン、脂肪
族または芳香族ジイソシアネートのアロファネートまた
はそれらの混合物（イソシアネート混合物の合計は１０
０重量部である）からなる群より選ばれるもの、約１０
〜９０重量部、とからなる、ポリウレタン塗料混合物を
製造するのに適したイソシアネート成分。 - 【請求項１３】 プレポリマーおよび低粘度ポリイソシ
アネート架橋剤を形成するのに使用するジイソシアネー
トが、イソホロンジイソシアネート、ヘキサメチレンジ
イソシアネート、テトラメチルキシリルジイソシアネー
ト、ビス（４−イソシアナトシクロヘキシル）メタンか
らなる群より選ばれる、請求項１２のイソシアネート混
合物。 - 【請求項１４】 プレポリマーを形成するのに使用す
る、長鎖ポリオールがポリエーテルまたはポリエステル
ポリオールである、請求項１３のイソシアネート混合
物。 - 【請求項１５】 長鎖ポリオール成分がポリエーテルま
たはポリエステルポリオールおよび短鎖多官能性ポリオ
ールのブレンドである、請求項１４のイソシアネート混
合物。 - 【請求項１６】 長鎖ポリオールが、ポリ（エチレンオ
キサイド）ポリオール、ポリ（プロピレンオキサイド）
ポリオールおよびポリ（ブチレンオキサイド）ポリオー
ルまたはそれらの組み合わせからなる群より選ばれるポ
リエーテルポリオールである、請求項１３のイソシアネ
ート。 - 【請求項１７】 プレポリマーの製造に使用する脂肪族
ジイソシアネートが、イソホロンジイソシアネートであ
り、そして低粘度ポリイソシアネート架橋剤がヘキサメ
チレンジイソシアネートのイソシアヌレートまたはウレ
トジオンである、請求項１５のイソシアネート。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/400,910 US5670599A (en) | 1995-03-08 | 1995-03-08 | Ultra low voc polyurethane coatings |
| US400910 | 1995-03-08 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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|---|---|---|---|
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|---|---|
| US (1) | US5670599A (ja) |
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| DE (1) | DE69615428T2 (ja) |
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