JP4903938B2 - 湿潤剤少なくとも1種及びチキソトロープ剤として働く尿素及び/又は尿素誘導体から成る混合物から成る塗料 - Google Patents
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Description
本発明は、結合剤及び架橋剤並びにチキソトロープ剤を含有する塗料、このような塗料の製法、このような塗料のクリア塗装の製造用の使用及び着色及び/又は効果多層塗装の製造におけるクリア塗装の製法に関する。
【0002】
チキソトロープ剤を有する塗料は公知である。欧州特許(EP−A)第192304号、ドイツ特許(DE−A)第2359923号、第1805693号、WO94/22968号及びドイツ特許(DE−C)第2751761号明細書には、チキソトロープ剤として尿素を含有する塗料が記載されている。他方では、例えば文書WO97/12945号明細書及び“farbe+lack”11/1992、829頁以降には、チキソトロープ剤として、変性された親水性又は疎水性の珪酸を含有する塗料が記載されている。これらの文書では、尿素誘導体も代用品として付加的に記載されている。文書米国特許(US−A)第4169930号明細書から、塗料中に使用するための珪酸及びアミン、例えば尿素から成る反応生成物が公知である。最後に、文書ドイツ特許(DE−A)第3726959号明細書では、尿素を溶解させた形で含有する塗料が公知である。尿素が溶解しているという事実から、これはチキソトロープ剤の機能を満たさないであろう。
【0003】
塗料中にチキソトロープ剤を使用することによって、特に障害となる“たるみ形成”を生じることなしに、比較的厚い塗膜層の塗布が可能となる。特に尿素誘導体をベースとするチキソトロープ剤を含有する非水性塗料の場合には、いずれにしても高い固体含量の場合には、得られる塗装表面は視覚的外観(特に流展性及び光沢)に関して不十分である。珪酸をベースとするチキソトロープ剤により、同じく流展性に関して不十分であり、更に耐水滴性が不十分である(水沈着による白化)塗装が生じる。特に尿素をベースとするチキソトロープ剤の場合には、更に貯蔵安定性も不十分である。
【0004】
チキソトロープ剤の主な特徴は、これを用いて製造した塗料の粘度が流動の経過に左右され及び/又はチキソトロープ剤が構造粘性であること、即ち塗料の粘度が剪断応力の上昇に伴って減少することである。基礎粘度から出発して剪断応力の間に粘度は減少し、剪断応力終了後に徐々に最初の値に戻る。チキソトロープゲルは、例えば機械的エネルギー供給(攪拌等)により液化し、エネルギー供給終了後徐々に再び固化する。構造粘度又はチキソトロープ特性は、塗料加工に有利である。特に高い湿潤層厚を有する塗料の塗布でたるみ形成の傾向を調整し、減少させることができる。他方では、チキソトロープ剤は、これを用いて製造した完成した塗膜の視覚及び化学特性に不利な影響を与える恐れがない。チキソトロープ剤は通常粒状であり、水性又は非水性に関わらず、塗料中に分散している。尿素誘導体の場合にはこれは針状の、部分的につる巻線形に捩れた結晶であり、その際、有利には粒度分布は0.1〜6μm(容量に関して粒子の95〜99%)に調整されており、結晶の80%(数に関して)は2μmより小さい。珪酸の場合には、完成した塗料中の粉砕微細度は通常DIN ISO1524により10μmより小さい。発熱分解珪酸の一次粒度は通常5〜20nmの範囲である。
【0005】
チキソトロープ剤、特に尿素誘導体をベースとするチキソトロープ剤の粒子は、沈殿及び/又は塊状化する傾向があり、それによって安定性が不十分になる。
【0006】
従って、本発明の根底をなす技術的問題は、一方ではたるみ形成の減少した傾向を有し、同時に、特に良好な貯蔵安定性に関する、全ての要求を満たす塗料を提供することである。
【0007】
この技術的問題を解決するために、本発明は、塗料が付加的にチキソトロープ剤の湿潤性を改善する湿潤剤を含有することを提案する。
【0008】
意外にも、自体公知の湿潤剤の使用により、塗料の貯蔵安定性が著しく改善される。その際、湿潤剤はチキソトロープ剤の粒子を湿潤させるために好適であり、この点で適合している。更に、本発明による湿潤剤及びチキソトロープ剤の組合せにより、たるみ形成の傾向が減少した塗料並びに流展性及び耐水滴性に関して十分満足であるクリアラッカーが得られることは意外である:垂直な支持体面で50μmまでの乾燥塗膜厚でたるみ形成なしに製造することができる。このことは一成分系にも多成分系にも当てはまる。
【0009】
本発明で、一成分(1K)系とは、結合剤及び架橋剤が一緒に、即ち一成分中に存在する熱硬化性塗料である。この前提条件は、2つの成分が高い温度で及び/又は化学光線の照射で初めて相互に架橋することである。
【0010】
塗料は更に二成分(2K)−又は多成分(3K、4K)−系であってよい。
【0011】
本発明では、特に結合剤及び架橋剤が相互に別々に少なくとも二成分中に存在しており、これらを塗布の直前に初めて一緒にする塗料を意味する。この形式は、結合剤及び架橋剤が既に室温で相互に反応する場合に選択される。このような塗料は、特に自動車修理塗装で、熱に敏感な支持体の塗装用に特に使用される。
【0012】
特許明細書欧州特許(EP)第0154678A1号明細書から自体公知の湿潤剤が好適であると実証された。
【0013】
これらの湿潤剤は、平均官能性2.5〜6を有するポリイソシアネートを第1工程a)で式Y−OHのモノヒドロキシ化合物と反応させることによって得られる。その際、Yは、
i)水素原子が、場合によりハロゲン原子及び/又はアリール基により置換された、脂肪族及び/又は脂環式C8〜C30−炭化水素基及び/又は
ii)−O−及び/又は−COO−基少なくとも1個を含有し、分子量350〜8000を有する、水素原子が、場合によりハロゲン原子及び/又はアリール基により置換された、脂肪族及び/又は脂環式及び/又は芳香族基を表わす。
【0014】
ポリイソシアネート及びモノヒドロキシ化合物は、NCO−基の15〜50%、有利には20〜40%又は20〜35%が反応しているような量で反応させる。
【0015】
第2工程b)で、得られた反応生成物を、式G−(E)nの化合物と反応させる。その際、Eは、−OH、−NH2及び/又は−NHR[R=C1〜C4−アルキル]を表わし;nは2又は3であり;Gは、C原子少なくとも2個を有し、分子量最高3000を有する脂肪族及び/又は脂環式炭化水素基であり、その際、Gは、−O−、COO−、CONH−、−S−及び/又は−SO2基を含有してもよい。
【0016】
その際、量比は、最初に使用したポリイソシアネートのNCO−基の更に15〜45%、有利には20〜40%又は20〜35%が反応しており、工程a)及びb)で反応したNCO−基の合計が、最初に使用したポリイソシアネートのNCO−基の40〜75%、有利には45〜65%又は45〜55%となるように選択する。
【0017】
第3工程c)で、工程b)で得た反応生成物を、式Z−Qの化合物と反応させる。ここで、Qは、−OH、−NH2、−NHR[R=C1〜C4−アルキル]又は−SHであり;Zは、第三アミン基少なくとも1個を有するC2〜C10−アルキル又は水素原子を有さない塩基性環窒素原子少なくとも1個を有する複素環式基であり、その際、複素環式基は炭素原子10個までを有するアルキレン基を介してQと結合していてよい。
【0018】
その際、量比は、工程a)及びb)でまだ反応してない各々残留しているイソシアネート基に化合物Z−Qの分子少なくとも1個が割り当てられるように選択する。
【0019】
使用可能な具体的な物質に関しては、文献欧州特許(EP)第0154678A1号明細書を参照にされたい。
【0020】
その他好適な湿潤剤は、商標名Byk社のDisperbykR、バイエル(Byer AG)社のBorchigenR及びテゴ ヒェミー サービシーズ(Tego Chemie Services)社のTego DisperseRとして市販されている。
【0021】
尿素誘導体が、イソシアネート基含有化合物、有利にはジイソシアネートを第一又は第二アミン又はこのようなアミンの混合物及び/又は水、有利には脂肪族第一モノアミンと反応させることによって得られるものであることが有利である。尿素又は尿素誘導体は、塗料の全固体含量に対して0.1〜5質量%、有利には0.2〜2.5質量%、最も有利には0.6〜2.0質量%の量で使用する。
【0022】
非水性塗料中に使用する尿素基含有チキソトロープ剤は、有利にはモノアミン又はモノアミンから成る混合物をポリイソシアネート又はポリイソシアネートから成る混合物と反応させることによって製造し、その際、モノアミン及びポリイソシアネートは、アミノ基とイソシアネート基の当量比が1.2〜0.4、有利には1.0〜0.8となるような量で反応させる。
【0023】
モノアミンとしては、有利には第一モノアミン、特に有利には脂環式又は脂肪族第一モノアミン、特に極めて有利には1分子中にC原子少なくとも6個を有する脂肪族第一モノアミンを使用する。使用可能なモノアミンの例としては下記のものが挙げられる:ベンジルアミン、エチルアミン、n−プロピルアミン、イソプロピルアミン、n−ブチルアミン、イソブチルアミン、t−ブチルアミン、ペンチルアミン、n−ヘキシルアミン、n−オクチルアミン、イソ−ノナニルアミン、イソ−トリデシルアミン、n−デシルアミン及びステアリルアミン。同じく、エーテル基を含有する第一及び第2アミンを使用することもできる。一般式(CH3−(CH2)a−O−(CH2)b)cNHdの物質が該当し、その際、aは0〜10の整数であり、bは1〜20の整数であり、cは1又は2であり、c及びdから成る合計は常に3である。a=0、b=f3、c=1及びd=2が有利である。
【0024】
イソシアネート基を含有する成分用に使用されるポリイソシアネートに関して、原則として1分子当たりイソシアネート基少なくとも2個を含有する全ての有機化合物を使用することができる。例えばポリオール及びポリアミン及びポリイソシアネートから成るイソシアネート基含有の反応生成物を使用することもできる。ジイソシアネート、特に有利には脂肪族ジイソシアネート、特にはヘキサメチレンジイソシアンートを使用するのが有利である。使用可能なポリイソシアネートの例としては下記のものが挙げられる:テトラメチレン−1,4−ジイソシアネート、ヘキサメチレン−1,6−ジイソシアネート、ω,ω’−ジプロピル−エーテル−ジイソシアネート、シクロヘキシル−1,4−ジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート、1,5−ジメチル−2,4−ジ(イソシアネート−メチル)−ベンゼン、1,5−ジ−メチル−2,4−ジ(イソシアネートエチル)−ベンゼン、1,3,5−トリメチル−2,4−ジ(イソシアネートメチル)−ベンゼン、1,3,5−トリエチル−2,4−ジ(イソシアネートメチル)−ベンゼン、ヘキサメチレン−1,6−ジイソシアネートの三量体、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルジメチルメタン−4,4’−ジイソシアネート、2,4−トルイレンジイソシアネート、2,6−トルイレンジイソシアネート、ジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネート。好適なポリイソシアネート及びジイソシアネートのその他の例は、下記で架橋剤として使用されるポリイソシアネート及びジイソシアネートに記載されている。
【0025】
好適なポリイソシアネートのその他の例は、
Ia)ジイソシアネート構造単位少なくとも1個を有するイソシアネート、これは、
i)環原子5〜10個を有する不飽和又は芳香族又は非芳香族環構造及び
ii)環構造と結合したイソシアネート基2個を有し、その際、
iii)非芳香族環構造の場合には、
a)2個のイソシアネート基が線状C1〜C9−アルキル及び/又は線状C2〜C10−エーテルアルキルを介して又は
b)1個のイソシアネート基が直接及びもう1個が線状C1〜C9−アルキル及び/又は線状C2〜C10−エーテルアルキルを介して
iv)不飽和芳香族環構造の場合には、2個のイソシアネート基の少なくとも1個が線状C2〜C9−アルキル及び/又は線状C2〜C10−エーテルアルキルを介して(両方の基はベンジル性水素原子を有さない)環構造と結合している;
及び/又は
Ib)イソシアネート単位2〜10個を有するイソシアネートIa)のオリゴマー少なくとも1種、特に三量体;
及び/又は
Ic)部分的にブロックされたイソシアネートIa)少なくとも1種及び/又は部分的にブロックされたオリゴマーIb)少なくとも1種である。
【0026】
イソシアネートIa)は、1個だけを使用することが有利であると実証されたが、これらのジイソシアネート単位2個以上を有することができる。
【0027】
ジイソシアネートIa)のジイソシアネート構造単位に関して、下記に記載のその他の種々の態様が可能である。
【0028】
環構造(i)の関して、ヘテロ環であることが基本的に可能である。その場合に環構造(i)はC原子の他に環原子としてこれとは異なる環原子、例えばN原子、O原子又はSi原子を含有することができる。その際、飽和又は不飽和又は芳香族ヘテロ環が該当する。好適な飽和ヘテロ環の例は、シルアシクロペンタン−、シルアシクロヘキサン−、オキソラン−、オキサン−、ジオキサン−、モルホリン−、ピロリジン−、イミダゾリジン−、ピラゾリジン−、ピペリジン−又はキヌクリジン環である。好適な不飽和又は芳香族ヘテロ環の例は、ピロール−、イミダゾール−、ピラゾール−、ピリジン−、ピリミジン−、ピラジン−、ピリダジン−又はトリアジン環である。環構造(i)が環原子としてC原子だけを含有するのが有利である。
【0029】
環構造(i)は一方では橋不含であってよい。しかし環構造(i)が二環式テルペン基本骨格、デカリン、アダマンタン又はキヌクリジンである場合には、橋を含有することができる。好適なテルペン基本骨格の例は、カラン−、ノルカラン−、ピナン−、カムファン−又はノルボナン基本骨格である。
【0030】
ジイソシアネート構造単位Ia)、特に環構造(i)の水素原子は、イソシアネートともアミン及び/結合剤とも反応しない基又は原子により置換されていてよい。好適な基の例は、ニトロ−、アルキル−、シクロアルキル−、ペルフルオロアルキル−、ペルフルオロシクロアルキル−又はアリール基である。好適な原子の例は、ハロゲン原子、特に弗素である。
【0031】
環構造(i)がC原子6個から成り、特にシクロヘキサン又はベンゼンの形であるのが、有利である。
【0032】
好適な線状C1〜C9−アルキルの例は、メチレン−又はエチレン−並びに、トリ−、テトラ−、ペンタ−、ヘキサ−、ヘプタ−、オクタ−又はノナメチレン基、特にメチレン基である。
【0033】
線状C2〜C10−エーテルアルキルは、酸素原子又はその中に含有されるアルカンジイル基を介して環構造と結合している。酸素原子を介して結合しているのが有利である。指数2〜10は、エーテルアルキレン中にC原子2〜10個が含有されていることを意味する。
【0034】
エーテルアルキルは、酸素原子1個のみを含有することができる。鎖中に酸素原子2〜10個、特に2〜5個を含有するのが有利である。その場合には酸素原子間にC原子が1個以上、特に2個存在する。
【0035】
好適な線状C2〜C10−エーテルアルキルの例は、−(O−CH2)m−[式中、m=1〜10]、−(O−C2H4)p−[式中、p=1〜5]、−(O−C3H6)q−[式中、q=1〜3]又は−(O−C4H8)r−[式中、r=1〜2]である。
【0036】
イソシアネートIa)が非芳香族環構造(i)、特にシクロヘキサンを有するジイソシアネート構造単位少なくとも1個を含有する場合には、2個のイソシアネート基が−CH2−を介して、有利には環構造の1位及び3位と結合していてよい。しかし1,2及び1,4位との結合も可能である。ジイソシアネート構造単位又はイソシアネートIa)はその場合に例えば式C6H10(−CH2−NCO)2を有する。
【0037】
しかし2個のイソシアネート基の1個が直接非芳香族環構造(i)、特にシクロヘキサンの環原子と結合しており、2番目のイソシアネート基がC2−C9−アルキル、特にC3−アルキルを介して他の環原子と、有利には1,2−配置で、結合していることもできる。ジイソシアネート−構造単位又はイソシアネートIa)はその場合に例えば式C6H10(−NCO)(−C3H6−NCO)を有する。
【0038】
イソシアネートIa)が不飽和又は芳香族環構造(i)、特にベンゼンを有するジイソシアネート構造単位少なくとも1個を含有する場合には、2個のイソシアネート基がC2−C9−アルキルを介してこれと結合していてよい。アルカンジイル基がベンジル性水素原子を含有せず、その場所で、イソシアネートともアミン又は結合剤とも反応しない、置換基R1及びR2を有することが重要である。好適な置換基R1及びR2の例は、C1−C10−アルキル、アリール−又はハロゲン、有利には−CH3である。
【0039】
従って好適なアルカンジイル基の例は、−CR1R2−(CH2)n−[式中、n=1〜8、特に1〜4及びR1及びR2=前記した置換基]である。
【0040】
前記アルカンジイル基は、有利にはベンゼン環の1位及び3位と結合している。しかしこの場合にも、1,2及び1,4位との結合が可能である。従ってジイソシアネート構造単位又は本発明により使用されるイソシアネートIa)は、例えば式C6H4(−C(CH3)2−C2H4−NCO)2を有する。
【0041】
しかし2個のイソシアネート基は、前記したC2〜C10−エーテルアルキルを介して不飽和又は芳香族環構造、特にベンゼンと結合していてもよい。エーテルアルキルがベンジル性水素原子を有さないことが重要である。これは、エーテルアルキルがC原子を介して芳香族環構造と結合している場合であり、ベンジル性C原子が前記置換基R1及びR2を有することによって達成される。エーテルアルキルが酸素原子を介して芳香族環構造と結合している場合には、ベンジル性水素原子は存在せず、従ってこの変法が有利である。
【0042】
ここで、2個のイソシアネート基の1個が不飽和又は芳香族環構造(i)、有利にはベンゼン環の環原子と直接結合しており、2番目のイソシアネートが例えば、ベンジル性水素原子を有さない、C3〜C9−アルキルを介してその他の環原子と、有利には1,2−配置で結合していることも可能である。従って、ジイソシアネート構造単位又は本発明により使用されるイソシアネートIa)は、式C6H4(−NCO)(−C(CH3)2−(CH2)2−NCO)を有する。
【0043】
イソシアネートIa)の代わりに又はこれに付加的に、オリゴマーIb)少なくとも1種を使用することができる。オリゴマーIb)は、イソシアネートIa)から製造し、その際、有利にはモノマー単位2〜10個が反応し、その際、三量体化が特に有利である。オリゴマー化及び三量体化は、常用の公知の好適な触媒を用いて行われ、ウレトジオン−、ビウレット−、イソシアヌレート−、尿素及び/又はアロファネート基が生成される。しかしオリゴマー化は、低分子ポリオール、例えばトリメチロールプロパン又はホモトリメチロールプロパン、グリセリン、ネオペンチルグリコール、ジメチロールシクロヘキサン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、2−メチル−、2−プロピルプロパンジオール−1,3、2−エチル−2−ブチルプロパンジオール−1、3,2,2,4−トリメチルペンタンジオール−1,5及び2,2,5−トリメチルヘキサン−ジオール−1,6(これらは必要な場合には、場合により部分的にエトキシル化及び/又はプロポキシル化されているか又は他方親水化されている)との反応によっても可能である。
【0044】
イソシアネートIa)及び/又はオリゴマーIb)の代わりにか又はこれら両方に付加的に、部分的にブロックされたイソシアネートIa)少なくとも1種及び/又は部分的にブロックされたオリゴマーIb)少なくとも1種(=成分Ic))を使用することができる。
【0045】
好適なブロック化剤は、米国特許(US)第4444954号明細書から公知のブロック化剤、例えばi)フェノール、例えばフェノール、クレゾール、キシレノール、ニトロフェノール、クロロフェノール、エチルフェノール、t−ブチルフェノール、ヒドロキシ安息香酸、これらの酸のエステル又は2,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシ−トルオール;ii)ラクタム、例えばカプロラクタム、−バレロラクタム、−ブチロラクタム又は−プロピオラクタム;iii)活性メチレン性化合物、例えばマロン酸ジエチル、マロン酸ジメチル、アセト酢酸エチル、アセト酢酸メチル又はアセチルラクトン;iv)アルコール、例えばメタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、イソブタノール、t−ブタノール、n−アミルアルコール、t−アミルアルコール、ラウリルアルコール、エチレン−ブリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチル−エーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、メトキシメタノール、グリコール酸、グリコール酸エステル、乳酸、乳酸エステル、メチロール尿素、メチロールメラミン、ジアセトンアルコール、エチレンクロロヒドリン、エチレンブロムヒドリン、1.3−ジクロロ−2−プロパノール又はアセトシアンヒドリン;v)メルカプタン、例えばブチルメルカプタン、ヘキシルメルカプタン、t−ブチルメルカプタン、t−ドデシルメルカプタン、2−メルカプトベンゾチアゾール、チオフェノール、メチルチオフェノール又はエチルチオフェノール:vi)酸アミド、例えばアセトアニリド、アセトアニシジンアミド、アクリルアミド、メタクリルアミド、酢酸アミド、ステアリン酸アミド又はベンズアミド;vii)イミド、例えばスクシンイミド、フタルイミド又はマレインイミド;viii)アミン、例えばジフェニルアミン、フェニルナフチルアミン、キシリジン、N−フェニルキシリジン、カルバゾール、アニリン、ナフチルアミン、ブチルアミン、ジブチルアミン又はブチルフェニルアミン;ix)イミダゾール、例えばイミダゾール又は2−エチルイミダゾール、x)尿素、例えば尿素、チオ尿素、エチレン尿素、エチレンチオ尿素又は1,3−ジフェニル尿素;xi)カルバメート、例えばN−フェニルカルバミド酸フェニルエステル又は2−オキサゾリドン;xii)イミン、例えばエチレンイミン、xiii)オキシム、例えばアセトンオキシム、ホルムアルドキシム、アセトアルドキシム、アセトキシム、メチルエチルケトキシム、ジイソブチルケトキシム、ジアセチルモノキシム、ベンゾフェノキシム又はクロロヘキサノンオキシム;xiv)亜硫酸の塩、例えば亜硫酸ナトリウム又は亜硫酸カリウム;xv)ヒドロキシサム酸エステル、例えばベンジルメタクリロヒドロキサメート(BMH)又はアリルメタクリロヒドロキサメート又はxvi)置換されたピラゾール、イミダゾール又はチアゾールである。
【0046】
前記オリゴマーIb)又はIc)及び三量体Ib)又はIc)は、有利にはNCO−官能性2.0〜5.0、有利には2.2〜4.0、特に2.5〜3.8を有する。
【0047】
前記に詳説したイソシアネートIa)、そのオリゴマーIb)及び/又は三量体Ib)及び/又は化合物Ic)は、尿素誘導体製造用の唯一の化合物であってもよいし、前記イソシアネートとの混合物であってもよい。
【0048】
尿素基含有チキソトロープ剤は、別々に製造することもできるし又は使用される結合剤、特にポリアクリレート樹脂の存在で製造することができる。後者の場合には通常、アミン成分を有機溶剤又は有機溶剤から成る混合物中のアクリレート樹脂の溶液に添加し、次いでポリイソシアネートを可能な限り迅速かつ非常に強力な攪拌下に添加する。こうして得た尿素基含有チキソトロープ剤及びポリアクリレート樹脂から成る混合物を次いで塗料中に使用することができる。
【0049】
更に、なお変性、熱分解、有利には疎水性の珪酸をチキソトロープ剤として添加することができる。親水性及び疎水性珪酸は、例えば市販名エーロシル(Aerosil)Rとして及び製品名200、R972、R974、R805及びR812としてデグッサ(Degussa AG、Hanau)社から市販されている。
【0050】
本発明により使用されるチキソトロープ剤及び湿潤剤から成る混合物は、有利には塗料の全固体含量に対して0.1〜5質量%、有利には0.2〜2.5質量%、特に0.6〜2.0質量%の量で使用する。
【0051】
本発明で、前記結合剤は主結合剤として使用することができる。主結合剤とは、場合により使用する種々の結合剤の量的に最大割合を有する結合剤のことである。例えば、場合によりヒドロキシル基含有のポリアクリレート、ポリエステル、ポリウレタン、ポリエポキシド及びアルキド樹脂(場合により油変性)が挙げられる。水性塗料用の結合剤の場合には、結合剤は、水溶性又は水分散性を保証するイオン性又は非イオン性基を含有する。
【0052】
本発明によればヒドロキシル基含有のポリアクリレート又はポリアクリレート樹脂が有利であり、従って有利に使用される。
【0053】
非水溶性塗料用のッポリアクリレートの場合には、結合剤は特にポリアクリレート樹脂であってよく、これは、(a)アクリル酸又はメタクリル酸のヒドロキシル基含有エステル又はこのようなモノマーから成る混合物、16〜51質量%、有利には16〜28質量%、(b)有利にはアルコール基中にC原子少なくとも4個を有するアクリル酸又はメタクリル酸の(a)とは異なる脂肪族又は脂環式エステル又はこのようなモノマーから成る混合物、32〜84質量%、有利には32〜63質量%、(c)エチレン性不飽和カルボン酸又はエチレン性不飽和カルボン酸から成る混合物、0〜2質量%、有利には0〜1質量%及び(d)(a)、(b)及び(c)とは異なるエチレン性不飽和モノマー又はこのようなモノマーから成る混合物、0〜30質量%、有利には0〜20質量%を重合させて、酸価0〜15、有利には0〜8、ヒドロキシル価80〜140、有利には80〜120及び数平均分子量1500〜10000、有利には2000〜5000を有するポリアクリレート樹脂にする[その際、成分(a)、(b)、(c)及び(d)の質量部の合計は常に100質量%である]ことによって製造することができる。
【0054】
有利に使用されるポリアクリレート樹脂の製造は、通常公知の重合法により、塊状、溶液又は乳濁液中で実施することができる。ポリアクリレート樹脂の製造用の重合法は、通常公知であり、多々記載されている[例えば:Houben Weyl、Methoden der organischen Chemie、第4版、第14/1巻、24〜255頁(1961年)参照]。
【0055】
ポリアクリレート樹脂の製造用に好適な(共)重合法のその他の例は、特許明細書ドイツ特許(DE−A)第19709465号、(DE−C)第19709476号、(DE−A)第2848906号、第19524182号、第0554783号、WO95/27742号、ドイツ特許(DE−A)第3841540号又はWO82/02387号明細書に記載されている。
【0056】
テーラー反応器が、特に塊状、溶液又は乳濁液中での共重合用に、有利である。
【0057】
テーラー流の条件下で物質の変換に役立つテーラー反応器が公知である。これは主として同軸同心構造の2個の円筒から構成されており、この中、外筒は固定されており、内筒は回転する。反応室として、円筒の間隙により形成される容積が役立つ。内筒の角速度ωiの増加に伴って、大きさのない指数、所謂テーラー数Taにより特徴付けられる多数の異なる流動形式が生じる。テーラー数は、攪拌機の角速度の他に付加的に、間隙中の液体の運動粘度v及び地形学的パラメーター、内筒の外側直径ri、外筒の内部直径ra及び間隙幅d、2つの直径の差にも、下記式:
Ta=ωirid ν- 1(d/ri)1/2 (I)
式中 d=ra−ri
により左右される。
【0058】
低い角速度の場合には、単純な剪断流である積層クエット流が生成される。内筒の回転速度を更に高めると、臨界値の上で交互に反対に回転する(逆回転する)円周方向に沿って軸を有する渦動が生じる。この所謂テーラー渦動は回転対称であり、間隙幅とほぼ同じ大きさである直径を有する。2個の隣接する渦は渦動対又は渦動胞を形成する。
【0059】
この挙動は、静止している外筒を有する内筒の回転の際に、内筒付近の液体粒子に内筒より更に離れている液体粒子より強い遠心分離力がかかることに起因している。作用する遠心分離力のこの相違は、液体粒子を内筒から外筒へ押しやる。液体粒子の運動で摩擦が抑制されるので、遠心分離力は、粘度力を抑える働きをする。回転速度が増すと、遠心力も増す。遠心力が安定作用を有する粘度力より大きい場合に、テーラー渦動が生じる。
【0060】
僅かな軸流を有するテーラー流の場合には、各々の渦動対が間隙を通って移動し、その際、隣接する渦動対の間では物質交換が僅かしか行われない。このような渦動対内部の混合は非常に高く、それに対して渦動対境界を越えての軸混合は非常に僅かであるに過ぎない。従って渦動対は、良好な混和攪拌釜であると見なされる。従って、渦動対が一定の滞留時間で理想的な攪拌釜のように間隙を通って移動するので、流動系は理想的な流管のように働く。
【0061】
ここで、外部反応壁及びこの中に存在する同心性又は偏心性に配置されたローター、反応器床及び反応器蓋(これらは一緒になって管間隙形反応容積を決定する)、出発物質の添加用装置少なくとも1個並びに生成物流出用装置を有する、テーラー反応器が本発明により有利であるが、その際、反応壁及び/又はローターは、反応器容積中で実質的に全反応器の長さに渡ってテーラー流用の条件が満たさる、即ち管間隙が流動方向に幅広になっているような構造になっている。
【0062】
使用されるポリアクリレート樹脂は、有利には溶液重合法を用いて製造する。その際、通常有機溶剤又は溶剤混合物を前装入し、加熱沸騰させる。次いでこの有機溶剤又は溶剤混合物中に重合すべきモノマー混合物並びに1種以上の重合開始剤を連続的に添加する。重合は、温度100〜160℃、有利には130〜150℃で実施する。重合開始剤として、有利には遊離基生成開始剤を使用する。開始剤の力及び量を選択して、重合温度で供給段階の間可能な限り一定のラジカル供給がなされるようにする。
【0063】
使用可能な開始剤の例として下記のものが挙げられる:過酸化ジアルキル、例えばジ−t−ブチルペルオキシド又は過酸化ジクミル;ヒドロペルオキシド、例えばクモールヒドロペルオキシド又はt−ブチルヒドロペルオキシド;過酸エステル、例えば過安息香酸t−ブチル、t−ブチルペルピバレート、t−ブチルペル−3,5,5−トリメチル−ヘキサノエート又はt−ブチルペル−2−エチルヘキサノエート;アゾジニトリル、例えばアゾビスイソブチロニトリル又はC−C−脱離開始剤、例えばベンズピナコールシリルエーテル。
【0064】
重合条件(反応温度、モノマー混合物の供給時間、有機溶剤及び重合開始剤の量及び種類、場合による分子量調整剤、例えばメルカプタン、チロールグリコ−ル酸エステル及び塩化水素の併用)は、使用したポリアクリレート樹脂が平均分子量1500〜10000、有利には2000〜5000(検定物質としてポリスチロールを使用するゲル透過クロマトグラフィーにより測定)を有するように選択する。
【0065】
使用されるポリアクリレート樹脂の酸価は当業者により相応する量の成分(c)の使用によって調整することができる。同様のことがヒドロキシル価の調整にも言える。これは使用する成分(a)の量により調整可能である。
【0066】
成分(a)として原則としてアクリル酸又はメタクリル酸のヒドロキシル基含有のエステル全て又はこのようなモノマーから成る混合物を使用することができる。例として下記のものが挙げられる:アクリル酸のヒドロキシアルキルエステル、例えばヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、ヒドロキシブチルアクリレート、特に4−ヒドロキシ−ブチルアクリレート;メタクリル酸のヒドロキシアルキルエステル、例えばヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート、ヒドロキシブチルメタクリレート、特に4−ヒドロキシブチル−メタクリレート;環状エステル、例えばε−カプロラクトン及びアクリル酸又はメタクリル酸のヒドロキシアルキルエステルから成る反応生成物。
【0067】
成分(a)の反応は有利には、成分(a)の単独の重合でガラス転移温度−50〜+70℃、有利には−30〜+50℃を有するポリアクリレート樹脂が得られるように選択する。ガラス転移温度は、当業者により式
【0068】
【数1】
【0069】
[式中、TG=ポリマーのガラス転移温度、x=異なる共重合されるモノマーの数、Wn=n番目のモノマーの重量割合、TGn=n番目のモノマーから成るホモポリマーのガラス転移温度]により概算することができる。
【0070】
成分(b)としては原則として、アルコール基中にC原子少なくとも4個を有するアクリル酸又はメタクリル酸の(a)とは異なる脂肪族又は脂環式エステル全て又はこのようなモノマーから成る混合物を使用することができる。例としては下記のものが挙げられる:アルコール基中にC原子4〜20個を有するアクリル−及びメタクリル酸の脂肪族エステル、例えばn−ブチル−、イソ−ブチル−、t−ブチル、2−エチルヘキシル−、ステアリル−及びラウリルアクリレート及び−メタクリレート並びにアクリル−及びメタクリル酸の脂環式エステル、例えばシクロヘキシルアクリレート及びシクロヘキシルメタクリレート。成分(b)の組成は、有利には、成分(b)の単独の重合でガラス転移温度10〜100℃、有利には20〜60℃を有するポリアクリレート樹脂が得られるように選択する。
【0071】
成分(c)として、原則としてエチレン性不飽和カルボン酸全て又はエチレン性不飽和カルボン酸から成る混合物を使用することができる。成分(c)として有利にはアクリル酸及び/又はメタクリル酸を使用する。
【0072】
成分(d)として原則として、(a)、(b)及び(c)とは異なるエチレン性不飽和モノマー全て又はこのようなモノマーから成る混合物を使用することができる。成分(d)として使用することができるモノマーの例として下記のものが挙げられる:ビニル芳香族炭化水素、例えばスチレン、α−アルキルスチロール及びビニルトルエン、アクリル酸及びメタクリル酸のアミド、例えばメタクリルアミド及びアクリルアミド、メタクリル酸及びアクリル酸のニトリル;ビニルエーテル及びビニルエステル又は特許明細書ドイツ(DE−A)第3807571号、第3706095号、欧州特許(EP−B)第0358153号明細書、米国特許(US−A)第4754014号明細書、ドイツ(DE−A)第4421823号、WO92/22615号明細書に記載されているような、ポリシロキサンマクロモノマー。成分(d)として、有利にはビニル芳香族炭化水素、特にスチロールを使用する。成分(d)の組成は、有利には、成分(d)の単独の重合でガラス転移温度70〜120℃、有利には80〜100℃を有する樹脂が得られるように選択する。
【0073】
塗料中の結合剤は、塗料の全固体含量に対して各々10〜90質量%、有利には15〜80質量%及び特に20〜70質量%の量で含有される。
【0074】
塗料は、その他少なくとも1種の架橋剤を含有する。
【0075】
塗料で多成分系には、架橋剤としてポリイソシアネート及び/又はポリエポキシドが該当するが、特にポリイソシアネートを使用する。
【0076】
好適なポリイソシアネートの例は、チキソトロープ剤の製造で前記したポリイソシアネートである。
【0077】
好適なポリイソシアネートのその他の例は、有機ポリイソシアネート、特に脂肪族、脂環式、芳香脂肪族及び/又は芳香族結合の遊離イソシアネート基を含有する、特に前記したいわゆるラッカーポリイソシアネートである。1分子当たりイソシアネート基2〜5個及び粘度100〜10000、有利には100〜5000及び特に100〜2000mPas(23℃で)を有するポリイソシアネートを使用するのが有利である。場合により、イソシアネートの加工性を改善し、場合によりポリイソシアネートの粘度を前記範囲内の値に下げるために、ポリイソシアネートになお少量の有機溶剤、有利には純粋なポリイソシアネートに対して1〜25質量%の有機溶剤を添加することができる。添加剤として好適な溶剤として、ポリイソシアネートは例えば、エトキシエチルプロピオネート、アミルメチルケトン又は酢酸ブチルである。
【0078】
更に、ポリイソシアネートは通常の公知方法で親水性又は疎水性に変性することができる。
【0079】
例えば、ポリオールと過剰のポリイソシアネートとの反応により得られ、有利には低粘性である、イソシアネート基含有のポリウレタンプレポリマーも好適である。
【0080】
好適なポリイソシアネートのその他の例は、イソシアヌレート−、ビウレット−、アロファネート−、イミノオキサジエジンドン−、ウレタン−、尿素−及び/又はウレトジオン基を有するポリイソシアネートである。ウレタン基を有するポリイソシアネートは、例えばイソシアネート基の一部をポリオール、例えばトリメチロールプロパン及びグリセリンと反応させることによって得られる。脂肪族又は脂環式ポリイソシアネート、特にヘキサメチレンジイソシアネート、二量体化及び三量体化されたヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、2−イソシアネートプロピルシクロヘキシルイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−2,4’−ジイソシアネート又はジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート、ヘンケル(Henkel)社から市販名DDI1410で市販されている三量体脂肪酸から誘導されたジイソシアネート、1,8−ジイソシアネート−4−イソシアネートメチル−オクタン、1,7−ジイソシアネート−4−イソシアネートメチル−ヘプタン又は1−イソシアネート−2−(3−イソシアネートプロピル)シクロヘキサン又はこれらのポリイソシアネートから成る混合物である。
【0081】
好適なイソシアネートのその他の例は、“メトーデン デル オーガニッシェン ヒェミー(Methoden der organischen Chemie)”(Houben−Weyl)第14/2巻、第4版、61〜70頁(1963)(Georg Thieme Verlag、Stuttgart)、W.Siefken、Liebigs Ann.Chem.562、75〜136、欧州特許(EP−A)第101832号明細書又は米国特許(US−PS)第3290350号、第4130577号及び第4439616号明細書中に記載されている。
【0082】
好適なポリエポキシドの例は、例えばビスフェノール−A(Bispfenol−A)又はビスフェノール−F(Bispfenol−F)をベースとする、全ての公知脂肪族及び/又は脂環式及び/又は芳香族ポリエポキシドである。ポリエポキシドとして、例えば、市販名シェル(Shell)社のEpikoteR、ナガセケミカルズ(Nagase Chemicals Ltd、日本)社のDenacolR で市販されているポリエポキシド、例えばDenacol EX−411(ペンタエリスリットポリグリシジルエーテル)、Denacol EX−321(トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル)、Denacol EX−512(ポリグリセロールポリグリシジルエーテル)及びDenacol EX−521(ポリグリセロールポリグリシジルエーテル)も好適である。
【0083】
一成分系の場合には、三次元網状構造を形成するために高温で結合剤の官能基と反応する架橋剤を使用する。もちろんこのような架橋剤を僅かな量で多成分系中に一緒に使用することができる。本発明で、“僅かな量”とは、主要な架橋反応が全く損なわれないか又は抑制されない割合を意味する。
【0084】
このような種類の好適な架橋剤の例は、ブロックトポリイソシアネートである。好適なポリイソシアネートの例は前記したものである。
【0085】
好適なブロック剤の例は、米国特許(US−A)第4444954号明細書から公知のブロック剤である。
【0086】
架橋剤として、一般式
【0087】
【化1】
【0088】
のトリス(アルコキシカルボニルアミノ)トリアジンを使用することもできる。
【0089】
好適なトリス(アルコキシカルボニルアミノ)トリアジンの例は、米国特許(US−A)第4939213号明細書、第5084541号明細書又は欧州特許(EP−A)第0624577号明細書に記載されている。特にトリス(メトキシ−、トリス(ブトキシ−及び/又はトリス(2−エチルヘキソオキシカルボニルアミノ)トリアジンを使用する。
【0090】
メチ−ブチル−混合エステル、ブチル−2−エチルヘキシル−混合エステル及びブチルエステルが有利である。これらは純粋なメチルエステルに対して改良されたポリマー溶融物中の溶解性という利点があり、晶出の傾向も僅かである。
【0091】
特に架橋剤としてアミノプラスト樹脂、例えばメラミン樹脂が使用可能である。その際、各々透明な仕上塗又はクリアラッカーに好適なアミノプラスト樹脂又はこのようなアミノプラスト樹脂から成る混合物を使用することができる。特に、そのメチロール−及び/又はメトキシメチル基が部分的にカルバメート−又はアロファネート基により脱官能性化されている、常用の公知アミノプラスト樹脂が挙げられる。このような架橋剤は、米国特許(US−A)第4710541号明細書及び欧州特許(EP−B)第0245700号明細書並びにB.シンフ(Singh)及びその共同研究者の論文“カルバミルメチレーティッド メラミンズ、ノーヴェル クロスリンカーズ フォー ザ コーティング インダストリー(Carbamylmethlated Melamines,Novel Crosslinkers for the Coating Industry)”(Advanced Organic Coatings Science and Technology Series)第13巻、193〜207頁(1991)に記載されている。
【0092】
好適なその他の架橋剤の例は、β−ヒドロキシアルキルアミド、例えばN,N,N’,N’−テトラキス(2−ヒドロキシエチル)アジパミド又はN,N,N’,N’−テトラキス(2−ヒドロキシプロピル)アジパミドである。
【0093】
好適な架橋剤のその他の例は、シロキサン、特にトリアルコキシ−又はジアルコキシシラン基少なくとも1個を有するシロキサンである。
【0094】
好適な架橋剤のその他の例は、ポリ酸無水物、特に無水ポリ琥珀酸である。
【0095】
塗料中の架橋剤の量は、広い範囲で変えることができ、一方では架橋剤の官能性、他方では結合剤中に存在する架橋作用を有する官能基の数並びに目的とする架橋密度に合わせる。従って当業者は、架橋剤の量をその通常の専門知識に基づき、場合により簡単な指針実験を用いて決めることができる。架橋剤が塗料中に、各々塗料の全固体含量に対して60質量%まで、有利には10〜50質量%及び特に15〜45質量%の量で含有されるのが有利である。その際更に、架橋剤及び結合剤の量を、塗料中で架橋剤中の官能基対結合剤中の官能基の比が、2:1〜1:2、有利には1.5:1〜1:1.5、特に有利には1.2:1〜1:1.2及び特には1.1:1〜1:1.1であるように、選択する。
【0096】
塗料が非水性塗料、有利には非水性透明光沢クリアラッカーであるのが有利である。光沢クリアラッカーという表現は、艶消しラッカーとは反対に、できる限り高い光沢を目的とするものである。
【0097】
非水性塗料の場合には、20〜70質量%、有利には40〜60質量%(塗布準備完了塗料に関して)の有機溶剤、例えば脂肪族、芳香族及び/又は脂環式炭化水素、酢酸又はプロピオン酸のアルキルエステル、アルカノール、ケトン、グリコールエーテル及び/又はグリコールエーテルエステルを含有する。
【0098】
更に、塗料は常用の公知ラッカー添加物少なくとも1種を、有効量、即ち各々塗料の全固体含量に対して、有利には40質量%までの、特に有利には30質量%までの及び特に20質量%までの量で含有することができる。ラッカー添加物が塗料の透明性及び澄明性に不利な影響を与えないことが重要である。
【0099】
好適なラッカー添加物の例は、下記である
−紫外線吸収剤;
−光保護剤、例えばHALS化合物、ベンズトリアゾール又はオキサルアニリド;
−ラジカル捕集剤;
−架橋用の触媒、例えばジラウリン酸ジブチル錫又はデカン酸リチウム;
−スリップ剤;
−重合防止剤;
−消泡剤;
−乳化剤、特に非イオン性乳化剤、例えばアルコキシル化アルカノール、ポリオール、フェノール及びアルキルフェノール又は陰イオン性乳化剤、例えばアルカンカルボン酸、アルカンスルホン酸及びアルコキシル化アルカノール及びポリオール、フェノール及びアルキルフェノールのスルホン酸のアルカリ金属塩又はアンモニウム塩;
−付加的な湿潤剤、例えばシロキサン、弗素含有化合物、カルボン酸半エステル、燐酸エステル、ポリアクリル酸及びそのコポリマー又はポリウレタン;
−接着助剤、例えばトリシクロデカンジメタノール;
−流展剤;
−塗膜形成助剤、例えばセルロース誘導体;
−透明な充填剤、例えば二酸化珪素、酸化アルミニウム又は酸化ジルコニウムをベースとするナノ粒子;補足的になおRoempp Lexikon《Lacke und Druckfarben《Georg Thieme Verlag、Stuttgart、1998、250〜252頁を参照にされたい;
−流動制御添加物、例えば特許明細書WO94/22968、欧州特許(EP−A)第0276501号、第0249201号又はWO97/12945号明細書から公知であるようなもの;架橋したポリマーの微粒子、例えば、欧州特許(EP−A)第0008127号明細書に公開されているようなもの;無機積層シリケート、例えば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−及びナトリウム−マグネシウム−弗素−リチウム−積層シリケート;珪酸、例えばエーロシル;又はイオン性及び/又は会合性基を有する合成ポリマー、例えば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−無水メタクリル酸−又はエチレン−無水マレイン酸−コポリマー及びその誘導体又は疎水性変性エトキシル化ウレタン又はポリアクリレート;
−防炎剤/及び又は
−艶消剤。
【0100】
好適なラッカー添加物(a6)のもう一つの例は、ヨハン ビールマン(Johan Bieleman)著“ラックアディティブ(Lackadditive)”(Wiley−VCH、Weinheim、ニューヨーク、1998)に記載されている。
【0101】
本発明は更に、本発明による塗料の製法に関し、その際、
A)結合剤を製造し、
B)本発明により使用される尿素誘導体の製造を、工程A)からの結合剤の少なくとも部分量の存在で実施し、
C)結合剤及び尿素誘導体から成る混合物を、
−工程B)の前、間又は後に、本発明により使用される湿潤剤と、
−場合により、珪酸と場合により工程A)からの結合剤とは異なる結合剤、有利には前記したようなポリアクリレート樹脂の最初の部分量との練物(ペースト)と、
−架橋剤又は架橋剤から成る混合物と及び、場合により、
−前記したラッカー添加物少なくとも1種、
−ポリアクリレートと相溶性であり、前記結合剤とは異なる結合剤及び
−場合により結合剤と練磨した珪酸の残量と混合し、加工用に常用の粘度に調整する。
【0102】
その際、架橋剤又は架橋剤の混合物を塗料塗布と同時にか又は直前に添加することができる。二成分系の場合には、架橋剤、例えばブロックしてないポリイソシアネートを塗料塗布の直前に添加する。一成分系の場合には、架橋剤、例えばブロックトポリイソシアネートを製造時に既に添加することができる。
【0103】
本発明は更に、本発明による塗料の着色及び/又は効果下塗、特に水性塗料を使用して製造された下塗上の光沢クリアラッカー塗膜の製造用の使用に関する。着色は、着色剤及び/又は有色顔料を用いて行うことができる。効果付与は、効果顔料、例えば金属効果顔料又は雲母顔料を用いて行うことができる。
【0104】
好適な水性塗料の例並びに相応する塗装は、特許明細書
【0105】
【外1】
【0106】
本発明は最後に、下塗してあるか又は下塗してない支持体表面上に着色及び/又は効果多層塗装を製造する方法に関し、その際、(1)着色及び/又は効果顔料を有する下塗、特に水性塗料を支持体表面上に塗布し、(2)工程(1)で塗布した下塗層を温度15〜100℃、有利には20〜85℃で乾燥させ、(3)工程(2)で乾燥させた下塗層上に透明な本発明による塗料をクリアラッカー層として塗布し、引き続き、(4)下塗層及び仕上塗層を一緒に、有利には温度120〜180℃でかつ5〜60分間の時間焼付ける。
【0107】
支持体としては、その上に存在する塗膜層の硬化が熱の使用下で行なわれる、物質の全ての塗布表面が挙げられ;これは例えば、金属、プラスチック、木材、セラミック、石、繊維、繊維複合体、皮革、ガラス、ガラス繊維、ガラス−及びミネラルウール又は鉱物−及び樹脂結合建材、例えば石膏−及びセメント板又は屋根瓦である。従って、塗料を特にクリアラッカーとして、自動車塗装、家具の塗装及びコイル被覆及びコンテナ塗装も含めて工業塗装に非常に好適である。工業的塗装で、個人的又は工業的用途用の事実上全ての部品、例えばラジエーター、家庭用器具、金属性小部品、ホイールキャップ又は車輪の塗装に好適である。
【0108】
塗料、特にクリアラッカーを用いて、下塗してあるか又は下塗してない並びに場合により下塗層で被覆したプラスチック、例えば
【0109】
【外2】
【0110】
を塗装することができる。塗装されるプラスチックはもちろんポリマーブレンド、変性プラスチック又は繊維強化プラスチックであってもよい。通常乗り物車体、特に自動車車体に使用されるプラスチックの塗装用に使用することもできる。非官能性化及び/又は非極性支持体表面の場合には、これらを塗装の前に公知方法で、例えばプラズマ又は火炎を用いて前処理することができる。
【0111】
塗料、特にクリアラッカーを用いて製造した多層塗装の場合には、中間層接着力の欠乏による剥層は全く認められない。その流展性並びに視覚特性も優れている。水滴負荷後の白化の傾向ももはや見られない。
【0112】
製造例
1.本発明により使用可能なポリアクリレート(A)の製造
攪拌機、モノマー混合物及び開始剤溶液用の滴下ロート2個、窒素導入管、温度計及び還流冷却器を具備した有効容量4lを有する実験室反応器中に、弗点範囲158〜172℃を有する芳香族炭化水素のフラクション897gを量り入れた。溶剤を140℃に加熱した。140℃に到達後、t−ブチルアクリレート487g、n−ブチルメタクリレート215g、スチレン143g、ヒドロキシプロピルメタクリレート572g及びアクリル酸14gから成るモノマー混合物を4時間以内に及び前記芳香族溶剤86g中のt−ブチルペルエチルヘキサノエート86gの開始剤溶液を4.5時間以内に同時に反応器中に添加した。モノマー混合物及び開始剤溶液の添加は同時に開始した。開始剤添加完了後、反応混合物を更に2時間140℃に保ち、その後冷却した。1−メトキシプロピルアセテート−2、ブチルグリコールアセテート及び酢酸ブチルから成る混合物で希釈した生成ポリマー溶液は、空気循環炉中で130℃で1時間測定して固体含量53%、酸価KOH10mg/g及び粘度23dPas(23℃でICIPlatte−Kegel粘度計の使用下で前記芳香族溶剤中のポリマー溶液60%溶解で測定)を有した。
【0113】
2.本発明により使用可能なポリアクリレート(B)の製造
攪拌機、モノマー混合物及び開始剤溶液用の滴下ロート2個、窒素導入管、温度計及び還流冷却器を具備した有効容量4lを有する実験室反応器中に、弗点範囲158〜172℃を有する芳香族炭化水素のフラクション720gを量り入れた。溶剤を140℃に加熱した。140℃に到達後、n−ブチルアクリレート397.5g、n−ブチルメタクリレート180g、スチロール450g、ヒドロキシプロピルメタクリレート270g、ヒドロキシブチルアクリレート165g及びアクリル酸37.5gから成るモノマー混合物を4時間以内に及び前記芳香族溶剤90g中のt−ブチルペルエチルヘキサノエート105gの開始剤溶液を4.5時間以内に同時に反応器中に添加した。モノマー混合物及び開始剤溶液の添加は同時に開始した。開始剤添加完了後、反応混合物を更に2時間140℃に保ち、その後冷却した。生成したポリマー溶液は、空気循環炉中で130℃で1時間測定して固体含量60%、酸価KOH17mg/g、OHZ KOH113mg/g及び粘度16dPas(23℃でICIPlatte−Kegel粘度計の使用下で前記芳香族溶剤中のポリマー溶液60%溶解で測定)を有した。ポリアクリレート樹脂のガラス転移温度は9.78℃であった。
【0114】
3.本発明により使用可能なポリアクリレート(C)の製造
攪拌機、モノマー混合物及び開始剤溶液用の滴下ロート2個、窒素導入管、温度計及び還流冷却器を具備した有効容量4lを有する実験室反応器中に、弗点範囲158〜172℃を有する芳香族炭化水素のフラクション720gを量り入れた。溶剤を140℃に加熱した。140℃に到達後、n−ブチルメタクリレート934.5g、スチレン150g、4−ヒドロキシブチルアクリレート384g及びアクリル酸31.5gから成るモノマー混合物を4時間以内に及び前記芳香族溶剤90g中のt−ブチルペルエチルヘキサノエート90gの開始剤溶液を4.5時間以内に同時に反応器中に添加した。モノマー混合物及び開始剤溶液の添加は同時に開始した。開始剤添加完了後、反応混合物を更に2時間140℃に保ち、その後冷却した。生成したポリマー溶液は、空気循環炉中で130℃で1時間測定して固体含量60%、酸価KOH17mg/g、OHZ KOH99mg/g及び粘度3dPas(23℃でICIPlatte−Kegel粘度計の使用下で前記芳香族溶剤中のポリマー溶液60%溶解で測定)を有した。ポリアクリレート樹脂のガラス転移温度は−1.45℃であった。
【0115】
4.本発明により使用可能なブロックトポリイソシアネート(A)の製造
内容4lの特殊鋼反応器中にBasonatRHI190B/S40(BASF株式会社のヘキサメチレンジイソシアネートをベースとするイソシアヌレート)40質量部及び溶剤ナフタ16.4質量部を量り入れ、50℃に加熱した。4時間以内にマロン酸ジエチル26.27質量部、アセト酢酸エチルエステル6.5質量部及び触媒溶液(ナトリウムメチルヘキサノエート)0.3質量部を同時に添加した。引き続き温度を70℃に高めた。イソシアネート当量が5.900〜6.800に達したら、1,4−シクロヘキシルジメタノール1.03質量部を70℃で攪拌下で30分間で添加した。イソシアネート当量≧13.000に到達後、n−ブタノール5質量部を添加した。その際、温度は50℃に下げ、生じたブロックトポリイソシアネートをn−ブタノールを用いて溶解させ、理論的固体含量68質量%にした。
【0116】
5.本発明により使用可能なブロックトポリイソシアネート(B)の製造
内容4lの特殊鋼反応器中にVestanatR1890(Creanova社のイソホロンジイソシアネートをベースとするイソシアヌレート)41.76質量部及び溶剤ナフタ20.76質量部を量り入れ、50℃に加熱した。4時間以内にマロン酸ジエチル23.49質量部、アセト酢酸エチルエステル5.81質量部及び触媒溶液(ナトリウムメチルヘキサノエート)0.14質量部を同時に添加した。供給終了後、もう一度触媒溶液0.14質量部を添加した。引き続き温度を80℃に高めた。イソシアネート当量5900〜6800に達したら、1,4−シクロヘキシルジメタノール0.9質量部を80℃攪拌下で30分間で添加した。イソシアネート当量≧13.000に到達後、n−ブタノール5質量部を添加した。その際、温度は50℃に下げ、生じたブロックトポリイソシアネートをn−ブタノールを用いて溶解させ、理論的固体含量63質量%にした。
【0117】
6.本発明により使用可能なチキソトロープペースト(A)の製造
Vollrath社の実験室攪拌機ミル中で、ポリアクリレートA592g、酢酸ブチル80g、キシレン64g及びAerosilR972(DegussaAG、Hanau)64gから成る粉砕物を珪砂1100g(粒度0.7〜1mm)と一緒に量り入れ、水冷却下で30分間研磨した。
【0118】
7.本発明による2Kクリアラッカー(例1)及び本発明によらない2Kクリアラッカー(比較試験1)の製造
本発明による2Kクリアラッカー(例1)及び慣用の2Kクリアラッカー(比較試験1)は、第1表に記載の成分から混合により製造し、試験板に塗布した。試験板として、市販の燐酸亜鉛で前処理し、下記のように電着塗料及び充填剤で被覆した車体鋼から成る鋼板を使用した。
【0119】
第1表:本発明による2Kクリアラッカー(例1)及び慣用の2Kクリアラッカー(比較例1)の組成
【0120】
【表1】
【0121】
架橋剤は、ヘキサメチレンジイソシアネート(酢酸ブチル/溶剤ナフタ中のBayerAGのDesmodurRN3390の80%溶液)をベースとするポリイソシアネートの溶液である。
【0122】
SetaluxRC91756は、結合剤中に分散させた尿素誘導体である。
【0123】
DuPont社の二塩基性エステルは、琥珀酸−、グルタル酸−及びアジピン酸−ジメチルエステルである。
【0124】
8.塗料技術試験
試験板を製造するために、層厚18〜22μmの電着塗料及び層厚35〜40μmの水充填剤を交互に塗布し、焼付けた。その際、電着塗料は170℃で20分間及び充填剤は160℃で20分間焼付けた。引き続き、青色水性塗料を層厚12〜15μmで塗布し、10分間80℃で脱気した。引き続き、試験すべき例1及び比較例1の2K系を層厚40〜45μmで1回塗で電気静電法により垂直に塗布し(Glockentyp:Ecobell)、その後、下塗及び2K系を140℃で20分間垂直に硬化させた(ウェット・オン・ウェット法)。
【0125】
第2表:本発明による例1の2Kクリアラッカー及び比較例1の慣用の2Kクリアラッカーの流展特性(垂直)
【0126】
【表2】
【0127】
9.本発明による1Kクリアラッカー(例2)及び本発明によらない1Kクリアラッカー(比較例2)の製造
本発明による1Kクリアラッカー(例2)及び慣用の1Kクリアラッカー(比較例2)は、第3表に記載した成分から混合により製造し、試験板(比較例8参照)に塗布した。
【0128】
第3表:本発明による1Kクリアラッカー(例2)及び慣用の1Kクリアラッカー(比較例2)の組成
【0129】
【表3】
【0130】
NacureR2500は、アミンでブロックされた芳香族スルホン酸をベースとする架橋触媒である。
【0131】
BysilonROL44は、ポリジメチルシロキサンをベースとする、Bayer AG社の市販の流展剤である。
【0132】
11.塗装技術試験
例2及び比較例2の1Kクリアラッカーを60℃で16時間貯蔵する際に、例2のクリアラッカーではDIN4排出皿からの排出時間は23秒だけ上昇し、これに対して比較例2によるクリアラッカーの排出時間は78秒間だけ上昇した。
【0133】
同様に例2のクリアラッカーは比較例2のクリアラッカーに比してより良好な流展性及び有意に低い湿潤限界を有した。
Claims (12)
- 塗料がさらにチキソトロープ剤の湿潤性を改善する湿潤剤を含有し、この湿潤剤が、平均官能性2.5〜6を有するポリイソシアネートを
a)第1工程で、式Y−OH[式中、Yは、
i)水素原子が、置換されていないか又はハロゲン原子及び/又はアリール基により置換された、脂肪族及び/又は脂環式C8〜C30−炭化水素基及び/又は
ii)−O−及び/又は−COO−基少なくとも1個を含有し、分子量350〜8000を有する、水素原子が、置換されていないか又はハロゲン原子及び/又はアリール基により置換された、脂肪族及び/又は脂環式及び/又は芳香族基であってよい]のモノヒドロキシ化合物と、NCO−基の15〜50%が反応しているような量で反応させ、
b)工程a)で得た反応生成物を、式G−(E)n(Eは、−OH、−NH2及び/又は−NHR[R=C1〜C4−アルキル]であり;nは2又は3であり;Gは、C原子少なくとも2個を有し、分子量最高3000を有する脂肪族及び/又は脂環式炭化水素基であり、その際、Gは−O−、COO−、CONH−、−S−及び/又は−SO2基を含有してもよい)の化合物と、最初に使用したポリイソシアネートのNCO−基の更に15〜45%が反応しており、工程a)及びb)で反応したNCO−基の合計が最初に使用したポリイソシアネートのNCO−基の40〜75%となるような量で反応させ;
c)工程b)で得た反応生成物を、式Z−Q(Qは、−OH、−NH2、−NHR[RはC1〜C4−アルキル]又は−SHであり;Zは、第三アミン基少なくとも1個を有するC2〜C10−アルキル又は水素原子を有さない塩基性環窒素原子少なくとも1個を有する複素環式基であり、その際、複素環式基は炭素原子10個までを有するアルキレン基を介してQと結合していてよい)の化合物と、工程a)及びb)でまだ反応してない各々残留しているイソシアネート基に化合物Z−Qの分子少なくとも1個が割り当てられるような量で、反応させることによって得られることを特徴とする、結合剤及び架橋剤並びに尿素及び/又は尿素誘導体をベースとするチキソトロープ剤を含有する塗料。 - 尿素及び/又は尿素誘導体が、イソシアネート基含有化合物少なくとも1種を、第一又は第二アミン又はこのようなアミンの混合物及び/又は水と反応させることによって得たものであることを特徴とする、請求項1に記載の塗料。
- 塗料がさらに、変性された、熱分解法珪酸をチキソトロープ剤として含有することを特徴とする、請求項1又は2に記載の塗料。
- 結合剤が、
(a)アクリル酸又はメタクリル酸のヒドロキシル基含有エステル又はこのようなモノマーから成る混合物、16〜51質量%、
(b)アクリル酸又はメタクリル酸の(a)とは異なる脂肪族又は脂環式エステル又はこのようなモノマーから成る混合物、32〜84質量%、
(c)エチレン性不飽和カルボン酸又はエチレン性不飽和カルボン酸から成る混合物、0〜2質量%及び
(d)(a)、(b)及び(c)とは異なるエチレン性不飽和モノマー又はこのようなモノマーから成る混合物、0〜30質量%を重合させて、酸価0〜15、ヒドロキシル価80〜140及び数平均分子量1500〜10000を有するポリアクリレート樹脂にする[その際、成分(a)、(b)、(c)及び(d)の質量割合の合計は常に100質量%である]ことによって製造可能であるポリアクリレート樹脂であることを特徴とする、請求項1から3までのいずれか1項に記載の塗料。 - 架橋剤として、少なくとも1種の非ブロック又はブロックトポリイソシアネート、トリス(アルコキシカルボニルアミノ)トリアジン、アミノプラスト樹脂、β−ヒドロキシアルキルアミド、シロキサン及び/又はポリアンヒドリドを使用することを特徴とする、請求項1から4までのいずれか1項に記載の塗料。
- 非水性塗料である、請求項1から5までのいずれか1項に記載の塗料。
- 非水性透明光沢クリアラッカーである、請求項1から6までのいずれか1項に記載の塗料。
- 請求項1から7までのいずれか1項に記載の塗料を製造するに当たり、
A)結合剤を製造し、
B)本発明により使用される尿素誘導体の製造を、工程A)からの結合剤の少なくとも部分量の存在で実施し、
C)結合剤及び尿素誘導体から成る混合物を、
−工程B)の前、間又は後に、本発明により使用される湿潤剤と、
−架橋剤又は架橋剤から成る混合物と混合し、加工用に常用の粘度に調整し、その際、架橋剤又は架橋剤の混合物を塗料塗布と同時にか又はその直前に添加することができる、塗料の製法。 - A)結合剤を製造し、
B)本発明により使用される尿素誘導体の製造を、工程A)からの結合剤の少なくとも部分量の存在で実施し、
C)結合剤及び尿素誘導体から成る混合物を、
−工程B)の前、間又は後に、本発明により使用される湿潤剤と、
−珪酸と工程A)からの結合剤とは異なる結合剤の最初の部分量との練物(ペースト)と、
−架橋剤又は架橋剤から成る混合物と、
−前記したラッカー添加物少なくとも1種と、
−ポリアクリレートと相溶性であり、前記結合剤とは異なる結合剤及び
−結合剤と練磨した珪酸の残量と混合し、加工用に常用の粘度に調整し、その際、架橋剤又は架橋剤の混合物を塗料塗布と同時にか又はその直前に添加することができる、請求項8に記載の塗料の製法。 - 工程A)からの結合剤とは異なる結合剤が、前記ポリアクリレート樹脂である、請求項9に記載の塗料の製法。
- 請求項1から7までのいずれか1項に記載の塗料の着色及び/又は効果下塗塗膜上の光沢クリアラッカー塗膜の製造のための使用。
- 支持体表面上に二層仕上塗を製造するに当たり、
(1)着色及び/又は効果顔料を有する下塗を支持体表面上に塗布し、
(2)工程(1)で塗布した下塗層を温度15〜100℃で乾燥させ、
(3)工程(2)で乾燥させた下塗層上に請求項1から7までのいずれか1項に記載の透明塗料を塗布し、引き続き、
(4)下塗層及び仕上塗層を一緒に焼付ける、支持体表面上の二層仕上塗の製法。
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