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特許7526191シリカ系艶消し剤及びそれを作製及び使用する方法
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-07-23
(45)【発行日】2024-07-31
(54)【発明の名称】シリカ系艶消し剤及びそれを作製及び使用する方法
(51)【国際特許分類】
   C09D 201/00 20060101AFI20240724BHJP
   C09K 3/00 20060101ALI20240724BHJP
   C09D 7/42 20180101ALI20240724BHJP
   C09C 1/30 20060101ALI20240724BHJP
   C09C 3/10 20060101ALI20240724BHJP
【FI】
C09D201/00
C09K3/00 R
C09D7/42
C09C1/30
C09C3/10
【請求項の数】 19
(21)【出願番号】P 2021544632
(86)(22)【出願日】2020-01-28
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-04-21
(86)【国際出願番号】 US2020015308
(87)【国際公開番号】W WO2020159916
(87)【国際公開日】2020-08-06
【審査請求日】2023-01-20
(31)【優先権主張番号】62/799,974
(32)【優先日】2019-02-01
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】590001706
【氏名又は名称】ダブリュー・アール・グレース・アンド・カンパニー-コーン
【氏名又は名称原語表記】W R GRACE & CO-CONN
(74)【代理人】
【識別番号】100118902
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 修
(74)【代理人】
【識別番号】100106208
【弁理士】
【氏名又は名称】宮前 徹
(74)【代理人】
【識別番号】100120754
【弁理士】
【氏名又は名称】松田 豊治
(72)【発明者】
【氏名】グ、フォン
(72)【発明者】
【氏名】プライヤー、ジェイムス ニール
【審査官】松原 宜史
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第2018/222960(WO,A1)
【文献】特表平11-512124(JP,A)
【文献】特開2014-189687(JP,A)
【文献】特表2010-521539(JP,A)
【文献】特表2005-509072(JP,A)
【文献】米国特許第05221337(US,A)
【文献】特表2014-529639(JP,A)
【文献】米国特許出願公開第2018/0066141(US,A1)
【文献】特表2006-521411(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C09D 1/00-201/10
C09K 3/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複合シリカ粒子を含む水性コーティング組成物のための艶消し剤であって、前記複合シリカ粒子が、
(a)多孔質シリカ粒子と、
(b)前記複合シリカ粒子が、Barrett-Joyner-Halenda(BJH)法によって決定したときに0.03cc/g以上0.20cc/g未満の総細孔体積、及びBrunauer Emmet Teller(BET)窒素吸着法によって決定したときに5.4m /g以上10.0m /g未満の最終粒子表面積を有するように、前記多孔質シリカ粒子の細孔を少なくとも部分的に充填するのに十分な量の1つ以上のワックスと、を含む、艶消し剤。
【請求項2】
前記多孔質シリカ粒子が、Barrett-Joyner-Halenda(BJH)法によって決定したときに0.20cc/g~2.50cc/gの初期細孔体積を有する、請求項1に記載の艶消し剤。
【請求項3】
前記多孔質シリカ粒子が、前記BET窒素吸着法によって決定したときに100m/g~1000m/gの初期粒子表面積を有する、請求項1又は2に記載の艶消し剤。
【請求項4】
前記複合シリカ粒子が、前記複合シリカ粒子の総重量に基づいて、50.0重量%~60.0重量%の前記1つ以上のワックスを含む、請求項1~3のいずれか一項に記載の艶消し剤。
【請求項5】
前記多孔質シリカ粒子が、シリカゲル、沈殿シリカ、又はヒュームドシリカ粒子を含む、請求項1~4のいずれか一項に記載の艶消し剤。
【請求項6】
前記多孔質シリカ粒子が、1.0ミクロン(μm)~50.0μmの中央粒径を有する、請求項1~5のいずれか一項に記載の艶消し剤。
【請求項7】
前記1つ以上のワックスが、炭化水素ワックス、パラフィンワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、植物ワックス、動物ワックス、又はこれらの任意の組み合わせを含む、請求項1~6のいずれか一項に記載の艶消し剤。
【請求項8】
前記1つ以上のワックスが、少なくとも2000の平均分子量を有するポリエチレンワックスを含む、請求項7に記載の艶消し剤。
【請求項9】
前記複合シリカ粒子が、自由流動性粒子である、請求項1~8のいずれか一項に記載の艶消し剤。
【請求項10】
コーティング組成物に組み込まれ、平坦、平滑、かつ非浸透性の黒色チャート上に塗布されたとき、前記コーティング組成物が、携帯型Micro-TRI光沢度計を使用して測定したときに5.0~25.0の60°光沢度値を有するクリアコートフィルムを形成することを可能にし、
a)前記クリアコートフィルムが、携帯型Spectro-Guide45/0比色計を使用して測定したときに6.0単位未満の水損傷24時間ΔLを示し、かつ/又は
b)前記クリアコートフィルムが、携帯型Spectro-Guide45/0比色計を使用して測定したときに6.5単位未満の50/50の水/エタノール損傷24時間ΔLを示し、かつ/又は
c)前記クリアコートフィルムが、携帯型Spectro-Guide45/0比色計を使用して測定したときに4.0単位未満の50/50の水/エタノール損傷1時間ΔLを示し、かつ/又は
d)前記クリアコートフィルムが、携帯型Spectro-Guide45/0比色計を使用して測定したときに4.5単位未満の50/50の水/エタノール損傷4時間ΔLを示し、かつ/又は
e)前記クリアコートフィルムが、携帯型Spectro-Guide45/0比色計を使用して測定したときに、7.0単位未満のフィルム透明度ΔLを示す、請求項1~9のいずれか一項に記載の艶消し剤。
【請求項11】
コーティング組成物に組み込まれ、基材上に塗布されたとき、前記コーティング組成物が、携帯型Spectro-Guide45/0比色計を使用して測定したときに7.0単位未満のフィルム透明度ΔLを示すことを可能にする、請求項1~10のいずれか一項に記載の艶消し剤。
【請求項12】
請求項1~11のいずれか一項に記載の艶消し剤を調製する方法であって、
前記BJH法によって決定したときに0.03cc/g以上0.20cc/g未満の総細孔体積、及びBrunauer Emmet Teller(BET)窒素吸着法によって決定したときに5.4m /g以上10.0m /g未満の最終粒子表面積を有する前記複合シリカ粒子を形成するように、多孔質シリカ粒子を前記1つ以上のワックスと接触させること、を含む、方法。
【請求項13】
前記接触工程が、
a)1つ以上のワックスを溶媒中に溶解若しくは分散させて、懸濁液若しくは分散液を形成することと、
前記多孔質シリカ粒子を前記懸濁液若しくは分散液に組み込むことと、
前記懸濁液若しくは分散液から前記溶媒を除去して、前記複合シリカ粒子を形成することと、を含むか、又は
前記接触工程が、
1つ以上のワックスを溶融して、溶融液体を形成することと、
前記多孔質シリカ粒子を前記溶融液体に組み込んで、前記複合シリカ粒子を形成することと、を含むか、又は
前記接触工程が、
(a)1つ以上のワックスと、(b)前記多孔質シリカ粒子とを加熱しながら同時に混合若しくは粉砕して、前記複合シリカ粒子を形成することを含み、かつ/あるいは
b)前記複合シリカ粒子の粒径を減少させて、100ミクロン(μm)未満の最終粒径を有する複合シリカ粒子を得ること
を含む、請求項12に記載の方法。
【請求項14】
前記減少工程が、
500マイクロメートル(μm)未満の第1の粒径を有する複合シリカ粒子を形成することと、
前記複合シリカ粒子を、高温で熱処理時間にわたって熱処理することと、
前記熱処理された複合シリカ粒子を冷却させることと、
100μm未満の最終粒径が得られるように、前記熱処理された複合シリカ粒子を粉砕することと、を更に含み、前記複合シリカ粒子が、90℃~140℃の範囲である高温で熱処理され、前記熱処理時間が、1.0時間(hr)~4.0hrの範囲である、
請求項13に記載の方法。
【請求項15】
前記減少工程の結果、45.0μm未満の最終粒径を有する複合シリカ粒子が得られる、請求項13に記載の方法。
【請求項16】
請求項1~15のいずれか一項に記載の艶消し剤を含む、コーティング組成物。
【請求項17】
a)前記コーティング組成物が、水性組成物を含み、かつ/又は
b)前記コーティング組成物が、前記コーティング組成物の総重量に基づいて、最大で50重量%の前記艶消し剤を含み、かつ/又は
c)前記コーティング組成物が、平坦、平滑、かつ非浸透性の黒色チャート上に塗布されたとき、携帯型Micro-TRI光沢度計を使用して測定したときに5.0~25.0の60°光沢度値を有するフィルムを形成し、かつ/又は
d)c)に記載のフィルムが、携帯型Spectro-Guide45/0比色計を使用して測定したときに6.0単位未満の水損傷24時間ΔLを示し、かつ/又は
e)c)若しくはd)に記載の前記フィルムが、携帯型Spectro-Guide45/0比色計を使用して測定したときに6.5単位未満の50/50の水/エタノール損傷24時間ΔLを示し、かつ/又は
f)c)若しくはd)に記載の前記フィルムが、携帯型Spectro-Guide45/0比色計を使用して測定したときに4.0単位未満の50/50の水/エタノール損傷1時間ΔLを示し、かつ/又は
g)c)若しくはd)に記載の前記フィルムが、携帯型Spectro-Guide45/0比色計を使用して測定したときに4.5単位未満の50/50の水/エタノール損傷4時間ΔLを示し、かつ/又は
h)c)若しくはd)に記載のフィルムが、携帯型Spectro-Guide45/0比色計を使用して測定したときに7.0単位未満のフィルム透明度ΔLを示す、請求項16に記載のコーティング組成物。
【請求項18】
請求項17に記載のコーティング組成物でコーティングされた基材であって、前記基材が、木材基材を含む、基材。
【請求項19】
木材基材に塗布される水溶性組成物の耐化学性を改善する方法であって、
請求項1~11のいずれか一項に記載の艶消し剤を前記コーティング組成物に組み込むことと、
前記コーティング組成物を木材基材の少なくとも1つの表面上に塗布して、コーティングを形成することと、
前記コーティングを乾燥させて、前記木材基材の少なくとも1つの表面上にフィルムを形成することと、を含み、前記フィルムが、クリアコートフィルムである、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
(優先権の主張)
本出願は、2020年1月28日に全ての国を指定して米国企業W.R.Grace & Co.-Conn.名義のPCT国際特許出願として出願されており、「SILICA-BASED MATTING AGENTS AND METHODS OF MAKING AND USING THE SAME」と題された2019年2月1日出願の米国仮特許出願第62/799,974号に対する優先権を主張する。
【0002】
(発明の分野)
本発明は、改善されたシリカ系艶消し剤に関する。一態様では、本発明は、水溶性(waterborne)コーティング系用の改善されたシリカ系艶消し剤に関する。別の態様では、本発明は、複合シリカ粒子を含むシリカ系艶消し剤、当該シリカ系艶消し剤を含有する水性コーティング組成物、及び当該組成物を作製及び使用する方法に関する。
【背景技術】
【0003】
シリカ系艶消し剤は、コーティングされたフィルムの光沢を低減するために、コーティング及び塗装用の製剤において広く使用されている。溶剤系コーティング又は100%固体UV硬化型製剤においては、効果的に光沢を低減し艶消しをするために、多量のシリカが必要とされる。一方、高濃度の親水性シリカは、溶剤系ラッカーのレオロジー特性を変化させる可能性があり、多くの場合、分注性及び沈降の問題を有し得る。こうした問題を解決するために、通常、先行技術は、微粒子シリカの表面処理を行ってその表面を疎水性とし、これにより溶剤系及び製剤中の有機物との相溶性を高めることを対象としている。この目的のため、多くの場合、ワックス及び/又はポリマーでコーティングされたシリカが使用されてきた。
【0004】
米国特許第6039798号には、ワックスでコーティングされたシリカ艶消し剤であって、シリカが少なくとも1.5cm/g、好ましくは少なくとも1.8cm/gの細孔体積を有する非晶質シリカである艶消し剤が開示されている。ワックスコーティングは、艶消し剤の6重量%~15重量%(wt%)の範囲で存在し、合成ポリエチレンワックスを含む。
【0005】
欧州特許第0759959号には、ワックスでコーティングされたシリカ艶消し剤であって、シリカが、細孔の90%が15ナノメートルを超える直径を有し、細孔体積の20%未満が10~30ナノメートルの孔径を有する細孔中にある細孔サイズ分布を有する非晶質シリカであり、ワックスコーティングが、艶消し剤の約2重量%~約15重量%の範囲で存在し、硬質マイクロクリスタリンワックス、可塑化マイクロクリスタリンワックス、合成ポリエチレンワックス、又はこれらの混合物を含む艶消し剤が開示されている。
【0006】
米国特許出願公開第20050065268号は、シリカ艶消し剤が、シリカの粒子が親水性ポリオレフィンワックスで処理された、微粒子非晶質シリカを含むことを開示している。
【0007】
米国特許第6921781号は、少なくとも1種のシリカ粒子表面の少なくとも一部分を少なくとも1種のワックスでコーティングすることを開示しており、コーティングは、ワックスの融点より高く、かつワックスの分解温度より低い温度で、少なくとも1種の気体中で実施される。ワックス含有量は、シリカ含有量の2~15重量%として規定される。
【0008】
米国特許第7303624号は、構造的にコーティングされたシリカが、発熱性シリカを水及びコーティング剤で好適な混合容器内にて噴霧かつ混合し、その後、生成物を粉砕、次いで調整することで調製され得ることを開示している。
【0009】
米国特許第8926748号には、無機酸化物微粒子と、当該無機酸化物微粒子上にコーティングされたワックスと、を含む、艶消しされたコーティングの調製に有用な艶消し剤であって、当該ワックスが、約50%以上の結晶化度を有し、当該ワックスが、当該艶消し剤の総重量に基づいて15重量%~30重量%の範囲の量で存在する、艶消し剤が開示されている。
【0010】
国際公開第1999051692号には、二酸化ケイ素を原料とする艶消し剤であって、二酸化ケイ素粒子が、2.5~20μmの粒径及び艶消し剤に基づいて0~65重量%の含水率を有し、0.2~10重量%の尿素ウレタン誘導体又は尿素ウレタン誘導体の混合物でコーティングされている、艶消し剤に関する発明が開示されている。
【0011】
現在、溶剤系コーティング組成物は、環境問題並びに安全及び健康問題という理由から望ましくない。政府規制により、塗料又はコーティング製剤中の揮発性有機化合物(volatile organic compound、VOC)の低減及び排除が推し進められており、実質的により水溶性であるコーティングの使用が奨励されている。
【0012】
様々な種類の艶消し剤が水溶性製剤で使用されており、これにはシリカ艶消し剤、有機艶消し剤、及び2つのブレンドが含まれる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0013】
ACEMATT(登録商標)TS100、SYLOID(登録商標)C807などのシリカ系艶消し剤は、非常に高い艶消し効果及び水性製剤内の塗膜の透明度を有するが、化学耐性や耐候性は通常より乏しい傾向があり、化学物質に曝露されるか又は天候条件が変化するとき、多くの場合白濁又は曇った状態に変わってしまう。シリカ系艶消し剤は、また、急激な温度変化に供されたとき、熱応力耐性が乏しい傾向がある。いかなる特定の理論にも束縛されるものではないが、光の散乱に効果がある亀裂を生じさせる、艶消し剤とラテックスとの界面における接着破壊、並びにフィルムの湿潤及び乾燥中のフィルムの膨張(次いで収縮)による応力によって生じ、乾燥中の艶消し粒子の粒子収縮によって大きくなる接着破壊は、水溶性コーティング製剤中のシリカ艶消し剤に関するこれらの欠点の原因となり得る。こうした欠点全てが、木材基材へのコーティング用途において望ましくない。
【0014】
純粋有機系有機艶消し剤も使用されてきた。例えば、DEUTERON(登録商標)MK及びCERAFLOUR(登録商標)920などの尿素ホルムアルデヒド樹脂系艶消し剤が知られている。しかしながら、これらの艶消し剤はいずれも、有毒なホルムアルデヒドといった残留出発物質を潜在的に放出し得るので、環境への懸念がある。改質され、微粉化されたポリエチレン系艶消し剤であるCERAFLOUR(登録商標)929も利用可能である。しかしながら、コーティング製剤においてシリカ系艶消し剤と比較したとき、この製品は艶消し効率性に乏しい。また、有機艶消し剤は、純粋シリカ系艶消し剤と比較したとき、フィルム透明度に乏しいことも知られている。これは恐らく、シリカ系艶消し剤は、コーティングされたフィルム中で他の成分(例えば、結合剤)の屈折率に近い屈折率を有するが、一方、有機系艶消し剤とこのような成分の屈折率の差はより大きいことが理由である。加えて、有機艶消し剤は、通常、生産がより困難であり、その上、より高価である。
【0015】
また、必要とされるコーティングフィルム特性のバランスをとるために、シリカ系艶消し剤と有機艶消し剤とをブレンドすることも水溶性系において使用されている。しかしながら、このブレンドは既に複雑である塗料又はコーティング製剤系にて、更なる複雑さを作り出す。
【0016】
したがって、(i)水性コーティング系で使用するのに好適であり、(ii)良好な艶消し効率性と合わせて、改善された耐化学性及び/又は改善されたフィルム透明度を有するクリアコートフィルムを提供する艶消し剤を開発するための簡単な解決策が依然として必要とされている。
【0017】
本発明は、「水溶性」又は水性のコーティング組成物から得られるコーティングされたフィルムにおいて耐化学性の増大と合わせて良好な艶消し効率性を提供する、改善されたシリカ系艶消し剤を見出すことによって、当該技術分野における前述の要求に対処する。予想外にも、比較的低い総多孔度(例えば、0.2立方センチメートル/グラム(cc/g)未満)及び比較的低い最終粒子表面積(例えば、10平方メートル/グラム(m/g)未満)を有する複合シリカ/ワックス粒子を艶消し剤として水性コーティング組成物に組み込むと、特に木材基材上に塗布したときに、乾燥したコーティング組成物から形成されるフィルムの耐化学性が増大することが見出された。有利にも、本発明の水性組成物更に、従来の水性コーティングされた組成物と比較したとき、改善されたフィルム透明度の非常に優れた特性を木材基材の表面に提供する。
【0018】
したがって、本発明は、シリカ系艶消し剤であって、(a)多孔質シリカ粒子と、(b)複合シリカ粒子が(i)Barrett-Joyner-Halenda(BJH)法によって決定したときに0.2cc/g未満の総細孔体積、及び(ii)Brunauer Emmet Teller(BET)窒素吸着法によって決定したときに10平方メートル/グラム(m/g)未満の最終粒子表面積を有するように、多孔質シリカ粒子の細孔を少なくとも部分的に充填するのに十分な量の1つ以上のワックスと、を含む、複合シリカ粒子を含む、シリカ系艶消し剤を提供する。
【0019】
いくつかの望ましい実施形態では、シリカ系艶消し剤は複合シリカ粒子を含み、BJH法によって決定したときに約0.2cc/g~約2.5cc/gの初期細孔体積、及びBET窒素吸着法によって決定したときに約100m/g~約1000m/gの初期粒子表面積を有する多孔質シリカ粒子が、最終複合シリカ粒子が(i)BJH法によって決定したときに0.2cc/g未満の総細孔体積、及び(ii)BET窒素吸着法によって決定したときに10m/g未満の最終粒子表面積を有するような様態で、1つ以上のワックスでコーティング又は処理される。複合シリカ粒子は、典型的には、当該複合シリカ粒子の総重量に基づいて、約15.0重量パーセント(重量%)~約65.0重量%の、少なくとも部分的に多孔質シリカ粒子の細孔内にある1つ以上のワックスを含む。
【0020】
また、本発明は、乾燥時に、改善された耐化学性及びフィルム透明度を有する乾燥した「クリアコート」フィルムを提供する、本発明の改善されたシリカ系艶消し剤を含む水性コーティング組成物又は製剤を提供する。本発明の目的のために、用語「クリアコート」フィルムは、木材基材の少なくとも1つの表面上に塗布したときに、木材基材の天然木目を実質的に目視できるように、透明又は実質的に透明であるフィルムを示すために本明細書で使用される。本発明のコーティング組成物は、本発明の複合シリカ粒子艶消し剤を含有しない既知のコーティング/フィルムと比較したとき、改善された耐化学性及び/又はフィルム透明度を有するフィルムを提供する。
【0021】
本発明は、更に、複合シリカ粒子艶消し剤を作製する方法及び本発明の艶消し剤を含む水性コーティング組成物を調製する方法に関する。また、本発明は、本明細書で言及する水性コーティング組成物で基材をコーティングする方法に関する。好ましい実施形態では、基材は木材基材である。
【0022】
他の実施形態では、本明細書に記載の複合シリカ粒子艶消し剤を使用する方法は、基材、特に木材基材の耐化学性及び/若しくはフィルム透明度、又はこれらの任意の組み合わせを改善する方法であって、水性コーティング組成物を当該基材上に塗布する前に、本明細書に記載の複合シリカ粒子艶消し剤を当該コーティング組成物に組み込むことを含む方法を含む。予想外にも、比色計(例えば、携帯型Spectro-Guide45/0比色計)を使用して測定したとき、公知の液体コーティング組成物と比較した場合に、本明細書に記載のコーティング組成物は、所与の木材基材に対して改善された保護を提供する。
【0023】
本発明は、更に、本明細書に記載の複合シリカ粒子艶消し剤を含有する水性組成物でコーティングされた基材に関する。いくつかの例示的な実施形態では、基材は、本明細書に記載の複合シリカ粒子艶消し剤を含有する水性組成物でコーティングされた木材基材を含む。
【0024】
本発明のこれら及び他の特徴及び利点は、以下の開示された実施形態の詳細な説明及び添付の「特許請求の範囲」の考察後に明らかになるであろう。
【発明を実施するための形態】
【0025】
本発明の原理の理解を促すため、本発明の特定の実施形態の説明が続き、特定の原語を用いてその特定の実施形態を説明する。とはいえ、特定の原語の使用により本発明の範囲の制限を意図していないことを理解されたい。変更、更なる修正、及び考察されるそのような本発明の原理の更なる用途は、通常本発明が関係する当業者が想到し得るものとして企図される。
【0026】
本明細書及び添付の請求項に使用される場合、単数形の「a」、「and」、及び「the」は、文脈が別途明らかに指示しない限り、複数の指示対象を含むことに留意されたい。そのため、例えば、「ある酸化物」への言及は、複数のそのような酸化物を含み、「酸化物」への言及は、1つ以上の酸化物及び当業者に既知であるその同等物などへの言及を含む。
【0027】
例えば、本開示の実施形態を記載する際に用いられる、コーティングされた粒子及び/又は組成物中の成分の量、濃度、体積、プロセス温度、プロセス時間、回収率又は収率、流量、並びにそれらの同様の値及び範囲を修飾する「約」は、例えば、典型的な測定及び取り扱い手順を通じて、これらの手順における不慮のエラーを通じて、これらの方法を実行するために使用される成分の差を通じて、また近似の検討事項を通じて起こり得る数量のばらつきを指す。用語「約」はまた、特定の初期濃度又は混合物を有する製剤の経時変化によって異なる量、並びに特定の初期濃度又は混合物を有する製剤の混合又は処理によって異なる量も包含する。用語「約」で修飾されているかどうかに関わらず、添付の特許請求の範囲は、等価物を含む。
【0028】
本明細書で使用するとき、用語「結晶質」は、その構成要素である原子、分子、又はイオンが、全三方向に延在する秩序あるパターンで配置された固体物質を意味し、X線回折又は示差走査熱量測定によって測定することができる。本明細書で使用するとき、用語「非晶質」は、その構成要素である原子、分子、又はイオンが、全三方向に延在するランダムで秩序がないパターンで配置された固体物質を意味し、X線回折又は示差走査熱量測定によって測定することができる。
【0029】
本明細書で使用するとき、用語「BET粒子表面積」は、Brunauer Emmet Teller(BET)窒素吸着法によって測定される、粒子表面積を意味するものとして定義される。
【0030】
本明細書で使用するとき、語句「総細孔体積」は、DIN66134に記載されているBarrett-Joyner-Halenda(BJH)窒素ポロシメトリーを使用して決定される、複数の粒子(すなわち、それぞれ、任意の粒子、多孔質シリカ粒子、又は複合シリカ粒子)の中央細孔体積を指す。
【0031】
本明細書で使用するとき、語句「中央細孔体積」は、DIN66134に記載されているBarrett-Joyner-Halenda(BJH)窒素ポロシメトリーによって測定される、細孔体積サイズ(V50、50体積パーセントの粒子の細孔体積のサイズがこの数よりも小さく、50体積パーセントの粒子の細孔体積のサイズがこの数よりも大きい様々な粒子の細孔体積分布である)を指す。
【0032】
本明細書で使用するとき、語句「粒径」は、粒子が水中又はアセトン若しくはエタノールなどの有機溶媒でスラリー化されるとき、動的光散乱法によって測定される、中央粒径(D50、50体積パーセントの粒子のサイズがこの数よりも小さく、50体積パーセントの粒子のサイズがこの数よりも大きい様々な粒子の体積分布である)を指す。
【0033】
本発明の目的のために、平坦、平滑、かつ非浸透性の黒色チャート上で水性コーティング組成物のドローダウンを実施し、室温で少なくとも4日間乾燥させたときに、本明細書に記載の光沢度値を測定した。全ての耐化学性及びフィルム透明度の値も、黒色チャート上の測定値に基づいていた。木材を含む他の種類の基材についても同様の改善が見出された。
【0034】
本発明は、水性コーティング組成物を基材、好ましくは木材基材上に塗布することにより得られるフィルムにおいて改善された耐化学性を提供する、改善されたシリカ系艶消し剤に関する。典型的には、改善されたシリカ系艶消し剤は、低多孔度を有する、すなわち、BJH法によって決定したときに0.2cc/g未満の総細孔体積、及びBET窒素吸着法によって決定したときに10m/g未満の最終粒子表面積を有する複合シリカ粒子を含む。最終複合シリカ粒子中の1つ以上のワックスの量は、複合シリカ粒子を調製するために使用される多孔質シリカの出発多孔度に応じて変化する。典型的には、1つ以上のワックスは、当該複合シリカ粒子の総重量に基づいて、約15.0重量%~約65.0重量%を有する複合シリカ粒子を得るのに十分な量で存在する。
【0035】
本発明の望ましい一実施形態では、艶消し剤は、(i)BJH法によって決定したときに約0.00cc/g~0.20cc/g未満の総細孔体積、(ii)BET窒素吸着法によって決定したときに約0m/g~10.0m/g未満の最終粒子表面積、及び(iii)当該複合シリカ粒子の総重量に基づいて、約15.0重量%~約65.0重量%の、少なくとも部分的に多孔質シリカ粒子の細孔内にある1つ以上のワックスを有する複合シリカ粒子を提供するように、1つ以上のワックスで処理された多孔質シリカ粒子を含む複合シリカ粒子を含む。典型的には、この実施形態における複合シリカ粒子を形成するために使用される多孔質シリカ粒子は、BJH法によって決定したときに約0.20cc/g~約2.50cc/gの初期細孔体積を有する。
【0036】
別の望ましい実施形態では、シリカ系艶消し剤は、BJH法によって決定したときに約1.7cc/g~約2.2cc/gの初期細孔体積を有する多孔質シリカ粒子から調製された複合シリカ粒子を含み、最終複合シリカ粒子が(i)BJH法によって決定したときに0.2cc/g未満の総細孔体積、及び(ii)BET窒素吸着法によって決定したときに10m/g未満の最終粒子表面積を有するような様態で、1つ以上のワックスでコーティング又は処理される。この望ましい実施形態では、複合シリカ粒子は、典型的には、当該複合シリカ粒子の総重量に基づいて、約55.0重量%~約65.0重量%の、少なくとも部分的に多孔質シリカ粒子の細孔内にある1つ以上のワックスを含む。
【0037】
別の望ましい実施形態では、シリカ系艶消し剤は、BJH法によって決定したときに約1.2cc/g~約1.7cc/gの初期細孔体積を有する多孔質シリカ粒子から調製された複合シリカ粒子を含み、最終複合シリカ粒子が(i)BJH法によって決定したときに0.2cc/g未満の総細孔体積、及び(ii)BET窒素吸着法によって決定したときに10m/g未満の最終粒子表面積を有するような様態で、1つ以上のワックスでコーティング又は処理される。この望ましい実施形態では、複合シリカ粒子は、典型的には、当該複合シリカ粒子の総重量に基づいて、約45.0重量%~約55.0重量%の、少なくとも部分的に多孔質シリカ粒子の細孔内にある1つ以上のワックスを含む。
【0038】
別の望ましい実施形態では、シリカ系艶消し剤は、BJH法によって決定したときに約1.0cc/g~約1.2cc/gの初期細孔体積を有する多孔質シリカ粒子から調製された複合シリカ粒子を含み、最終複合シリカ粒子が(i)BJH法によって決定したときに0.2cc/g未満の総細孔体積、及び(ii)BET窒素吸着法によって決定したときに10m/g未満の最終粒子表面積を有するような様態で、1つ以上のワックスでコーティング又は処理される。この望ましい実施形態では、複合シリカ粒子は、典型的には、当該複合シリカ粒子の総重量に基づいて、約35.0重量%~約45.0重量%の、少なくとも部分的に多孔質シリカ粒子の細孔内にある1つ以上のワックスを含む。
【0039】
別の望ましい実施形態では、シリカ系艶消し剤は、BJH法によって決定したときに約0.6cc/g~約1.0cc/gの初期細孔体積を有する多孔質シリカ粒子から調製された複合シリカ粒子を含み、最終複合シリカ粒子が(i)BJH法によって決定したときに0.2cc/g未満の総細孔体積、及び(ii)BET窒素吸着法によって決定したときに10m/g未満の最終粒子表面積を有するような様態で、1つ以上のワックスでコーティング又は処理される。この望ましい実施形態では、複合シリカ粒子は、典型的には、当該複合シリカ粒子の総重量に基づいて、約25.0重量%~約35.0重量%の、少なくとも部分的に多孔質シリカ粒子の細孔内にある1つ以上のワックスを含む。
【0040】
別の望ましい実施形態では、シリカ系艶消し剤は、BJH法によって決定したときに約0.3cc/g~約0.6cc/gの初期細孔体積を有する多孔質シリカ粒子から調製された複合シリカ粒子を含み、最終複合シリカ粒子が(i)BJH法によって決定したときに0.2cc/g未満の総細孔体積、及び(ii)BET窒素吸着法によって決定したときに10m/g未満の最終粒子表面積を有するような様態で、1つ以上のワックスでコーティング又は処理される。この望ましい実施形態では、複合シリカ粒子は、典型的には、当該複合シリカ粒子の総重量に基づいて、約15.0重量%~約25.0重量%の、少なくとも部分的に多孔質シリカ粒子の細孔内にある1つ以上のワックスを含む。
【0041】
複合シリカ粒子を形成するために、多孔質シリカ粒子は、(i)望ましい低多孔度、すなわち、BJH法によって決定したときに0.20cc/g未満の総細孔体積と、(ii)BET窒素吸着法によって決定したときに、望ましい低最終粒子表面積、すなわち、10.0m/g未満と、を有する複合シリカ粒子を提供するのに十分な量の1つ以上のワックスで処理される。典型的には、本明細書に記載するように、複合シリカ粒子は、当該複合シリカ粒子の総重量に基づいて、約15.0重量%~約65.0重量%を含む。典型的には、1つ以上のワックスは、複合シリカ粒子中に望ましい低多孔度を提供するように、多孔質シリカ粒子の細孔を部分的又は実質的に充填するのに十分な任意の量であるが、1つ以上のワックスが多孔質シリカ粒子の細孔を充填し、得られた複合シリカ/ワックス粒子の外面に沿って蓄積し始めるほど多くはない、多孔質シリカ粒子上にコーティングされる。
【0042】
本発明の複合粒子艶消し剤の調製に有用である、好適な多孔質シリカ粒子には、シリカゲル、沈降シリカ、ヒュームドシリカ、及びコロイダルシリカ粒子が挙げられるが、これらに限定されない。また、好適な多孔質シリカ粒子には、シリカ粒子の形成中に有機テンプレート(例えば界面活性剤)を介して調製され、続いて、高温処理により有機物が「焼き尽くされた」、規則メソ細孔シリカ粒子が挙げられるが、これらに限定されない。特に好ましい多孔質シリカ粒子は、シリカゲル又は沈殿シリカ粒子を含む。
【0043】
本発明において有用な低多孔性を有する好ましい多孔質シリカ粒子には、2.5cc/g以下、及びいくつかの実施形態では、約0.2cc/g~最大で約2.5cc/gのBJH細孔体積を有するシリカゲル又は沈殿シリカが挙げられる。本発明において有用な市販の多孔質シリカ粒子には、SYLOID(登録商標)C807シリカゲル粒子、SYLOID(登録商標)C809シリカゲル粒子、及びSYLOID(登録商標)MX106沈殿シリカ粒子などのSYLOID(登録商標)、SYLOBLOC(登録商標)シリカ粒子、並びにDARACLAR(登録商標)シリカ粒子の商品名にてW.R.Grace(Columbia,MD)から入手可能な粒子が挙げられる。
【0044】
好ましい一実施形態では、本発明の艶消し剤を形成するために使用される多孔質シリカ粒子は、当該多孔質シリカ粒子の総重量に基づいて、少なくとも約93.0重量%のSiO、又は少なくとも約93.5重量%のSiO、少なくとも約94.0重量%のSiO、少なくとも約95.0重量%のSiO、少なくとも約96.0重量%のSiO、少なくとも約97.0重量%のSiO、又は少なくとも約98.0重量%のSiOかつ最大で100重量%のSiOの純度を有する多孔質シリカ粒子を含む。
【0045】
本発明の艶消し剤を形成するために使用される多孔質シリカ粒子は、鎖状、ロッド状、又は拍子木状を含む、様々な異なる対称、非対称、又は不規則な形状を有し得る。多孔質シリカ粒子は、非晶質又は結晶質などを含む異なる構造を有し得る。好ましい一実施形態において、多孔質シリカ粒子は非晶質である。多孔質シリカ粒子は、異なる組成、大きさ、形状、若しくは物理構造を含む粒子、又は表面処理が異なる以外は同一であり得る粒子の混合物を含み得る。より小さな粒子が凝集してより大きな粒子を形成する場合、多孔質シリカ粒子の多孔度は粒子内又は粒子間であり得る。
【0046】
複合シリカ粒子を形成するために使用される多孔質シリカ粒子は、典型的には、BET窒素吸着法によって決定したときに約100m/g~約1000m/g、より典型的には約200m/g~約800m/gの初期粒子表面積を有する一方、本発明の艶消し剤を形成するために使用される複合シリカ粒子は、0m/g~10.0m/g未満(又は0.1m/gきざみで0m/g~10.0m/g未満の任意の値の範囲、例えば、約0.1m/g~約9.9m/g)の最終BET粒子表面積を有する。いくつかの実施形態では、複合シリカ粒子は、約1.0m/gかつ最大で約9.0m/g(又は0.1m/gきざみで1.0m/g~9.0m/gの任意の値の範囲、例えば、約1.0m/g~約8.9m/g)の最終BET粒子表面積を有する。他の実施形態では、本発明の艶消し剤を形成するために使用される複合シリカ粒子は、約2.0m/gかつ最大で約8.0m/gの最終BET粒子表面積を有する。
【0047】
本発明の艶消し剤を形成するために使用される複合シリカ粒子の多孔度は低い、すなわち、BJH法によって決定したときに0.2cc/g未満の総細孔体積を有する。一実施形態では、複合シリカ粒子の総細孔体積は、0.19cc/g未満である。好ましい実施形態では、複合粒子は、約0.001~約0.19cc/gの総細孔体積を有する。より好ましい実施形態では、複合シリカ粒子の総細孔体積は、約0.01~約0.05cc/gの範囲である。
【0048】
本発明の艶消し剤は、典型的には、約1.0ミクロン(μm)~約50.0μm(又は0.1μmきざみで1.0μm~約50.0μmの任意の値の範囲、例えば約39.2μm~約49.1μm)の中央粒径を有する。しかしながら、本発明の艶消し剤は、粒子の用途に応じて任意の中央粒径を有し得ることを理解すべきである。いくつかの実施形態では、本発明の艶消し剤は、約2.0μm~約20.0μmの中央粒径を有する。いくつかの実施形態では、本発明の艶消し剤は、約3.0μm~約15.0μmの中央粒径を有する。
【0049】
1つ以上のワックスには、炭化水素ワックス(すなわち、例えば、中に20個以上の炭素原子を有するアルキル鎖などの比較的長いアルキル鎖を含み、脂肪酸、第一級及び第二級の長鎖アルコール、不飽和結合、芳香族、アミド、ケトン、並びにアルデヒドなどの1つ以上の様々な官能基を有するか若しくは有さないワックス)、パラフィンワックス(すなわち、追加の官能基を有さない20~40個の炭素原子由来)、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、植物ワックス、例えばカルナバワックス(すなわち、ブラジルワックス)、動物ワックス、例えば蜜蝋、又はこれらの任意の組み合わせを挙げることができるが、これらに限定されない。
【0050】
本発明における使用に対し好適である、市販されているワックスは、Hi-WAX(商標)又はEXCEREX(商標)ワックスの商品名でMitsui Chemicals,LLC(Osaka,Japan)から入手可能であるワックス、RHEOLUB(登録商標)ワックスの商品名でHoneywell Performance Additives(Morristown,NJ)から入手可能であるワックス、及びPOLARWACHS(登録商標)ワックスの商品名でTH.C.TROMM GmbH(Cologne,Germany)から入手可能であるワックスを含むが、これらに限定されない。
【0051】
いくつかの実施形態では、艶消し剤は、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、又はこれらの組み合わせと共に多孔質シリカ粒子を含む複合シリカ粒子を含む。いくつかの望ましい実施形態では、複合粒子は、少なくとも2000の平均分子量を有するポリエチレンワックスを含む。このような比較的高分子量であるポリエチレンワックスは、POLARWACHS(登録商標)ワックスの商品名でTH.C.TROMM GmbH(Cologne,Germany)から市販されている。
【0052】
本発明に有用な複合シリカ粒子は、(i)BJH法によって決定したときに約0.00cc/g~0.20cc/g未満(より典型的には、約0.001cc/g~約0.19cc/g)の総細孔体積、(ii)BET窒素吸着法によって決定したときに約0m/g~10.0m/g未満(より典型的には、約0.1m/g~約9.9m/g未満)の最終粒子表面積、及び(iii)当該複合シリカ粒子の総重量に基づいて、約15.0重量%~約65.0重量%(より典型的には、約22.0重量%~約63.8重量%)の、少なくとも部分的に多孔質シリカ粒子の細孔内にある1つ以上のワックスと、を有する複合粒子を提供するのに十分な様態で、多孔質シリカ粒子を1つ以上のワックスと接触させることによって調製され得る。任意の従来の方法を使用して、複合シリカ粒子を提供するように、多孔質シリカ粒子を1つ以上のワックスと接触させることができる。いくつかの実施形態では、接触工程は湿式法であってよい。湿式接触プロセス工程は、溶媒中に1つ以上のワックスを溶解又は分散させて溶媒混合物を形成することと、多孔質シリカ粒子を当該溶媒混合物に組み込むことと、当該溶媒混合物から当該溶媒を除去又は蒸発させて、複合シリカ粒子を形成することと、を含み得る。
【0053】
その後、複合粒子をサイズ減少に供してもよい。任意の既知である粒径減少方法が使用され得、この方法としてボールミル又は乳棒と乳鉢で摩砕する工程などの粉砕工程が挙げられるが、これに限定されない。一実施形態では、複合シリカ粒子を、複合シリカ粒子の中央粒径を約500ミクロン(μm)未満の第1の中央粒径まで減少させるサイズ減少工程に供する。サイズを減少すると、複合シリカ粒子は、望ましくは、熱処理時間の間高温で熱処理される。典型的には、高温は、約90℃~約140℃(又は1.0℃きざみで90℃~140℃以下である任意の値の範囲、例えば約91.0℃~約102.0℃)である。典型的には、熱処理時間は、約1.0時間(hr)~約4.0hr(又は1.0分きざみで1.0hr~4.0hr以下である任意の値の範囲、例えば約1.0hrと9分~約2.0hrと5分)の範囲である。
【0054】
本発明の複合シリカ粒子を形成するための1つの例示的な熱処理工程では、熱処理工程の高温は、約100℃~約130℃の範囲であり、熱処理時間は、約1.0hr~約1.5hrの範囲である。
【0055】
任意の所望による熱処理工程に続いて、熱処理された複合シリカ粒子を冷却させる。冷却したら、熱処理された複合シリカ粒子を、所望により、約100.0μm未満(又は1.0μmきざみで約1.0μm~100.0μm以下の任意の値の範囲、例えば約4.0μm~約6.7μm)の最終粒径が得られるように、更にサイズを減少させてもよい。上記のように、任意の既知の粒径を減少する方法が使用され得る。例示的な一実施形態では、約45.0μm未満の最終粒径を有する複合シリカ粒子が得られるように、粉砕工程を利用してもよい。
【0056】
他の例示的な実施形態では、接触工程は任意の溶媒を含まなくてよく、したがって乾式プロセスであってよい。一実施形態では、乾燥プロセスは、1つ以上のワックスを溶融させて、溶融液体を形成することと、多孔質シリカ粒子を溶融液体に組み込み、続いて粒径を低減させることと、を含み得る。更に他の実施形態では、乾式プロセスは、(a)1つ以上のワックスと、(b)多孔質シリカ粒子と、を、高温(すなわち、必要に応じて任意のワックスを融解させる温度)で、従来型のミキサ、例えば、リボンブレンダ、ヘンシェルミキサ、二軸押出機、流体エネルギーミル(fluid energy mill、FEM)、又は微粉化ジェットミルなどにおいて同時に接触させ混合することを含み得る。これらの実施形態では、加熱工程及び粒径減少工程が組み合わされ、また、追加の粒径減少は、必要である場合もあるし必要でない場合もある。
【0057】
コーティング組成物
本発明の艶消し剤は、本明細書に記載の複合シリカ粒子艶消し剤の水性の懸濁液又は分散液を含むコーティング組成物を調製するのに有用である。好ましい実施形態において、コーティング組成物は水溶性又は水性のコーティング組成物であり、これにより、一般に、基材上で乾燥させた際にクリアコートフィルムが得られる。基材が木材である場合、クリアコートフィルムは、チーク、サクラ、オーク、クルミ、マホガニー、及びシタンなどの木材の天然の色及び木目構造を視認可能又は実質的に視認可能にすることができ、この特徴は、家具及び木彫品などの用途で非常に価値がある可能性がある。
【0058】
コーティング組成物は、コーティング組成物に使用される様々な他の成分に加えて、開示される複合シリカ粒子艶消し剤を含み得る。組成物中に存在し得る他の成分の例には、自己架橋性変性アクリルコポリマーエマルション又はラテックスアクリルバインダーNEOCRYL(登録商標)XK12(Royal DSM(Heerlen,Netherlands)から入手可能)などの水性フィルム形成バインダー樹脂、及びジプロピレングリコールn-ブチルエーテル(DOWANOL(商標)PDnB)などの合体溶媒が挙げられるが、これらに限定されない。組成物は、有機顔料又は二酸化チタン白色無機顔料などの着色顔料を含有していても含有しなくてもよいが、ただし、基材が木材である場合、木材(word)の天然木目は、実質的に視認可能である。組成物が着色顔料を含有する場合、製剤に分散剤が含まれていてもよい。
【0059】
組成物の残部は、典型的には水である。水の他に、脂肪族、芳香族、アルコール、ケトン、揮発油、石油蒸留物、エステル、グリコールエーテル、低分子量合成樹脂などが挙げられるがこれらに限定されない他の希釈剤が含まれていてもよい。水などの、環境に優しい希釈剤が好ましい。
【0060】
表面張力を調整するため、流動性を改善するため、仕上がり外観を改善するため、ウェットエッジを増大させるため、顔料安定性を改善するため、凍結防止特性を付与するため、発泡を制御するため、スキニングを制御するためなどの添加剤が挙げられるがこれに限定されない他の種々の添加剤も組成物中に含まれていてよい。組成物中に含まれ得る更なる添加剤としては、界面活性剤、触媒、増粘剤、安定剤、乳化剤、テクスチャ化剤、接着促進剤、UV安定剤、脱光沢剤、細菌増殖に対抗する殺生物剤などが挙げられるが、これらに限定されない。油は、ともすれば、コーティングされた材料の供給環境下において形成プロセス及び劣化成分から発生することがある、コーティングに対する損傷を低減するレオロジー剤、光沢改質剤及び保護剤として含まれ得る。
【0061】
本発明のコーティング組成物は、典型的には、(I)約1.0重量%かつ最大で約50.0重量%(又は0.1重量%きざみで1.0重量%~50.0重量%以下の任意の値の範囲、例えば約1.3~約4.8重量%)の複合シリカ粒子艶消し剤と、(II)約99.0重量%~約50.0重量%(又は0.1重量%きざみで99.0重量%~50.0重量%以下の任意の値の範囲、例えば約70.3~約44.8重量%)の1つ以上の追加の構成成分と、を含み、構成成分(I)及び(II)の両重量パーセントは、コーティング組成物の総重量に基づく。
【0062】
いくつかの望ましい実施形態では、本発明のコーティング組成物は、(I)約2.0重量%かつ最大で約8.0重量%(又は0.1重量%きざみで2.0重量%~8.0重量%以下の任意の値の範囲、例えば約2.3~約4.8重量%)の複合シリカ粒子艶消し剤と、(II)約98.0重量%~約92.0重量%(又は0.1重量%きざみで98.0重量%~92.0重量%以下の任意の値の範囲、例えば約97.3~約96.8重量%)の1つ以上の追加の構成成分と、を含み、構成成分(I)及び(II)の両重量パーセントは、コーティング組成物の総重量に基づく。
【0063】
使用
本発明は、更には、様々なコーティング用途/プロセスにおける複合シリカ粒子艶消し剤の使用に関する。コーティング組成物において艶消し剤として使用されるとき、本明細書に記載の複合シリカ粒子は、最終コーティングにおいて、改善された耐化学性だけではなく、改善された熱応力耐性、改善された耐候性、改善されたフィルム透明度、又はこれらの任意の組み合わせなどの他の望ましい特性を提供する。
【0064】
好ましい一実施形態では、本発明の複合シリカ粒子艶消し剤は、基材に塗布された水性コーティング組成物から得られるフィルムの耐化学性を改善する方法において有用である。別の実施形態では、本発明の複合シリカ粒子艶消し剤は、基材に塗布された水性フィルムコーティング組成物から得られるクリアカットフィルムのフィルム透明度を改善すると同時に、耐化学性を改善する方法において有用である。
【0065】
特に好ましい実施形態では、基材は木材基材である。望ましい一実施形態では、木材基材はその水性コーティング組成物で処理され、コーティング組成物は木材基材の表面に本発明の複合シリカ粒子艶消し剤を含む。本発明によるコーティング組成物でコーティングされ得る他の基材は、皮革、プラスチック(例えばビニル)、金属(例えばコイル)若しくは合金、セメント又はコンクリート又は他の産業用最終仕上げを含むが、これらに限定されない。
【0066】
一般的に、本発明によるコーティング組成物において艶消し剤を利用する方法は、基材にコーティング組成物を塗布する前に、コーティング組成物、好ましくは水性コーティング組成物に本発明の複合シリカ粒子艶消し剤を組み込むことを含む。典型的な組み込み工程には、製剤中への複合シリカ粒子艶消し剤の混合又は分散が挙げられる。コーティング組成物を基材に塗布する方法には、ブラッシング、圧延、吹き付け、ドローダウン又はその他の可能な方法が挙げられる。
【0067】
以下の実施例で更に論じるように、本発明の複合シリカ粒子艶消し剤を水性コーティング組成物に組み込み、続いて、乾燥させながら基材上にそのコーティング組成物を塗布すると、本発明の複合シリカ粒子艶消し剤を含有しない既知のコーティング/フィルムと比較したとき、単独で又は改善されたフィルム透明度と組み合わせて耐化学性が改善された、コーティングされたフィルムが得られる。
【0068】
例えば、いくつかの実施形態では、乾燥させたフィルムにおいて5.0~25.0単位、より好ましくは10.0~15.0単位(例えば、12.5単位)の60°光沢度値を達成するのに十分な量の複合シリカ粒子艶消し剤を含むコーティング組成物からは、基材上のフィルム、好ましくはクリアコートフィルムが得られ、このフィルムは、携帯型Spectro-Guide45/0比色計及び以下の実施例に記載の方法を使用して測定したときに6.0単位未満(又は0.1単位きざみで6.0単位未満の任意の値の範囲、例えば約0.0単位~約1.5単位)の水損傷24時間ΔLを示す。
【0069】
いくつかの実施形態では、乾燥させたフィルムにおいて5.0~25.0単位、より好ましくは10.0~15.0単位(例えば、12.5単位)の60°光沢度値を達成するのに十分な量の本発明の複合シリカ粒子艶消し剤を含むコーティング組成物からは、基材上のフィルム、好ましくはクリアコートフィルムが得られ、このフィルムは、携帯型Spectro-Guide45/0比色計及び以下の実施例に記載の方法を使用して測定したときに6.5単位未満(又は0.1単位きざみで6.5単位未満の任意の値の範囲、例えば約0.0単位~約4.4単位)の50/50の水/エタノール損傷24時間ΔLを示す。
【0070】
いくつかの実施形態では、乾燥させたフィルムにおいて5.0~25.0単位、より好ましくは10.0~15.0単位(例えば、12.5単位)の60°光沢度値を達成するのに十分な量の本発明の複合シリカ粒子艶消し剤を含むコーティング組成物からは、基材上のフィルム、好ましくはクリアコートフィルムが得られ、このフィルムは、携帯型Spectro-Guide45/0比色計及び以下の実施例に記載の方法を使用して測定したときに4.0単位未満(又は0.1単位きざみで4.0単位未満の任意の値の範囲、例えば約0.0単位~約0.2単位)の50/50の水/エタノール損傷1時間ΔLを示す。
【0071】
いくつかの実施形態では、乾燥させたフィルムにおいて5.0~25.0単位、より好ましくは10.0~15.0単位(例えば、12.5単位)の60°光沢度値を達成するのに十分な量の本明細書に記載の複合シリカ粒子艶消し剤を含むコーティング組成物からは、基材上のフィルム、好ましくはクリアコートフィルムが得られ、このフィルムは、携帯型Spectro-Guide45/0比色計及び以下の実施例に記載の方法を使用して測定したときに4.5単位未満(又は0.1単位きざみで4.5単位未満の任意の値の範囲、例えば約0.0単位~約0.5単位)の50/50の水/エタノール損傷4時間ΔLを示す。
【0072】
いくつかの望ましい実施形態では、上述の改善のうちの1つ以上が耐水性及び/又は耐化学性になされたフィルムは、携帯型Spectro-Guide45/0比色計及び以下の実施例に記載の方法を使用して測定したときに7.0単位未満(又は0.1単位きざみで7.0単位未満の任意の値の範囲、例えば約1.2単位~約5.0単位)のフィルム透明度ΔLも示す。
【0073】
いくつかの望ましい実施形態では、基材上にコーティングされた乾燥させたクリアコートフィルムにおいて5.0~25.0単位、より好ましくは10.0~15.0単位(例えば、12.5単位)の60°光沢度値を達成するのに十分な量の本明細書に記載の複合シリカ粒子艶消し剤を含むコーティング組成物は、(a)携帯型Spectro-Guide45/0比色計及び以下の実施例に記載の方法を使用して測定したときに6.0単位未満(又は0.1単位きざみで6.0単位未満の任意の値の範囲、例えば約0.0単位~約1.5単位)の水損傷24時間ΔL、(b)携帯型Spectro-Guide45/0比色計及び以下の実施例に記載の方法を使用して測定したときに6.5単位未満(又は0.1単位きざみで6.5単位未満の任意の値の範囲、例えば約0.0単位~約4.0単位)の50/50の水/エタノール損傷24時間ΔL、(c)携帯型Spectro-Guide45/0比色計及び以下の実施例に記載の方法を使用して測定したときに4.0単位未満(又は0.1単位きざみで4.0単位未満の任意の値の範囲、例えば約0.0単位~約1.8単位)の50/50の水/エタノール損傷1時間ΔL、(d)携帯型Spectro-Guide45/0比色計及び以下の実施例に記載の方法を使用して測定したときに4.5単位未満(又は0.1単位きざみで4.5単位未満の任意の値の範囲、例えば約0.0単位~約0.5単位)の50/50の水/エタノール損傷4時間ΔL、及び(e)携帯型Spectro-Guide45/0比色計及び以下の実施例に記載の方法を使用して測定したときに7.0単位未満(又は0.1単位きざみで7.0単位未満の任意の値の範囲、例えば約1.2単位~約5.0単位)のフィルム透明度ΔLのうちの1つ以上又は全てを示すフィルムを形成する。
【0074】
他の望ましい実施形態では、基材上にコーティングされた乾燥させたクリアコートフィルムにおいて5.0~25.0単位、より好ましくは10.0~15.0単位(例えば、12.5単位)の60°光沢度値を達成するのに十分な量の本明細書に記載の複合シリカ粒子艶消し剤を含むコーティング組成物は、(a)携帯型Spectro-Guide45/0比色計及び以下の実施例に記載の方法を使用して測定したときに4.1単位未満(又は0.1単位きざみで4.1単位未満の任意の値の範囲、例えば約0.0単位~約0.2単位)の水損傷24時間ΔL、(b)携帯型Spectro-Guide45/0比色計及び以下の実施例に記載の方法を使用して測定したときに4.0単位未満(又は0.1単位きざみで4.0単位未満の任意の値の範囲、例えば約0.0単位~約0.2単位)の50/50の水/エタノール損傷24時間ΔL、(c)携帯型Spectro-Guide45/0比色計及び以下の実施例に記載の方法を使用して測定したときに3.0単位未満(又は0.1単位きざみで3.0単位未満の任意の値の範囲、例えば約0.0単位~約1.8単位)の50/50の水/エタノール損傷1時間ΔL、(d)携帯型Spectro-Guide45/0比色計及び以下の実施例に記載の方法を使用して測定したときに4.2単位未満(又は0.1単位きざみで4.2単位未満の任意の値の範囲、例えば約0.0単位~約0.5単位)の50/50の水/エタノール損傷4時間ΔL、及び(e)携帯型Spectro-Guide45/0比色計及び以下の実施例に記載の方法を使用して測定したときに6.5単位未満(又は0.1単位きざみで6.5単位未満の任意の値の範囲、例えば約1.2単位~約5.0単位)のフィルム透明度ΔLのうちの1つ以上又は全てを示すフィルムを形成する。
【0075】
更に他の望ましい実施形態では、基材上にコーティングされた乾燥させたクリアコートフィルムにおいて5.0~25.0単位、より好ましくは10.0~15.0単位(例えば、12.5単位)の60°光沢度値を達成するのに十分な量の本明細書に記載の複合シリカ粒子艶消し剤を含むコーティング組成物は、(a)携帯型Spectro-Guide45/0比色計及び以下の実施例に記載の方法を使用して測定したときに1.5単位未満(又は0.1単位きざみで1.5単位未満の任意の値の範囲、例えば約0.0単位~約0.2単位)の水損傷24時間ΔL、(b)携帯型Spectro-Guide45/0比色計及び以下の実施例に記載の方法を使用して測定したときに1.0単位未満(又は0.1単位きざみで1.0単位未満の任意の値の範囲、例えば約0.0単位~約0.2単位)の50/50の水/エタノール損傷24時間ΔL、(c)携帯型Spectro-Guide45/0比色計及び以下の実施例に記載の方法を使用して測定したときに1.0単位未満(又は0.1単位きざみで1.0単位未満の任意の値の範囲、例えば約0.0単位~約0.5単位)の50/50の水/エタノール損傷1時間ΔL、(d)携帯型Spectro-Guide45/0比色計及び以下の実施例に記載の方法を使用して測定したときに1.0単位未満(又は0.1単位きざみで1.0単位未満の任意の値の範囲、例えば約0.0単位~約0.5単位)の50/50の水/エタノール損傷4時間ΔL、及び(e)携帯型Spectro-Guide45/0比色計及び以下の実施例に記載の方法を使用して測定したときに6.1単位未満(又は0.1単位きざみで6.1単位未満の任意の値の範囲、例えば約1.2単位~約5.0単位)のフィルム透明度ΔLのうちの1つ以上又は全てを示すフィルムを形成する。
【0076】
いかなる特定の理論にも束縛されるものではないが、改善された複合シリカ粒子艶消し剤、並びに得られる組成物及びフィルムに起因する耐化学性の改善された特性は、以下の要因のうちの1つ以上に起因し得るという仮説が立てられる:1)コーティングされたワックスが、多孔質シリカ粒子の細孔を少なくとも部分的に充填し、それが溶媒への曝露及び乾燥中の粒子収縮を低減する、2)コーティングされたワックスが、艶消し粒子とラテックスとの間の改善された接着性をもたらす、3)コーティングされたワックスが、形成されるにつれて、より良好に流動しかつ亀裂を充填するワックスコーティングの能力を有する、4)コーティングされたワックスが、粒子を包囲する領域内のラテックスの軟化に起因してラテックス-粒子界面上の応力が低減される、5)ワックスがフィルムの細孔の少なくともいくつかに拡散し、それによってフィルム内への水、エタノール、又は他の溶媒の浸透が低減される、及び6)コーティングされたワックスが、多孔質シリカ粒子の細孔を少なくとも部分的に充填するが、多孔質シリカ粒子の外面を更にコーティングするほど過剰ではない。
【0077】
上記の複合シリカ粒子艶消し剤、方法、及び使用は、1つ以上の構成要素又は工程を「含んでいる(comprising)」と記載されるが、上記の複合シリカ粒子、方法、及び使用は、複合シリカ粒子、方法、及び使用の上記の構成要素又は工程のいずれか「を含む(comprise)」、「からなる(consists of)」、又は「から本質的になる(consist essentially of)」ことができると理解すべきである。その結果として、本発明又はその一部分が「含む」などのオープンエンドな用語で記載された場合、本発明の記載又はその一部分はまた(別段の指定がない限り)、用語「~から本質的になる」若しくは「~からなる」、又は以下で考察されるようなこれらの変化形を使用して、本発明又はその一部分を記載すると解釈されるべきであることが容易に理解されるべきである。
【0078】
本明細書で使用するとき、用語「備える」、「備えること」、「含む」、「含むこと」、「有する」、「有すること」、「含有する」、「含有すること」、「~を特徴とする」、又はこれらの任意の他の変化形は、そうではないと明示的に指し示されたあらゆる限定を条件として、列挙された成分の非排他的包含を含むことが意図される。例えば、一連の要素(例えば、構成要素又は工程)を「含む(comprises)」複合シリカ粒子、方法、及び/又は使用は、必ずしもこれらの要素(又は構成要素若しくは工程)のみに限定されず、複合シリカ粒子、方法、及び/若しくは使用について明示的に列挙されないか又は固有ではない他の要素(又は構成要素若しくは工程)を含み得る。
【0079】
本明細書で使用するとき、移行句「~からなる(consists of)」及び「~からなる(consisting of)」は、指定されないいかなる要素、工程、又は構成要素も除外する。例えば、請求項で使用する「~からなる(consists of)」及び「~からなる(consisting of)」は、それと通常関連する不純物(すなわち、所与の構成要素内の不純物)を除いて、その請求項を、その請求項に具体的に列挙される構成要素、材料、又は工程に制限する。語句「~からなる(consists of)」又は「~からなる(consisting of)」が、前文の直後ではなく請求項の主文の節内に見られるとき、語句「~からなる(consists of)」又は「~からなる(consisting of)」は、その節内に記載される要素(又は構成要素若しくは工程)のみを制限する。他の要素(又は構成要素)は、特許請求の範囲全体から除外されない。
【0080】
本明細書で使用するとき、移行句「~から本質的になる(consists essentially of)」及び「~から本質的になる(consisting essentially of)」は、文字どおり開示されたものに加えて、材料、工程、特徴、構成要素、又は要素を含む複合シリカ粒子、方法、及び/又は使用を定義するために使用されるが、ただし、これらの追加の材料、工程、特徴、成分、又は要素は、請求される本発明の基本的な及び新規の特徴(複数可)に実質的に影響を及ぼすものではない。用語「~から本質的になる」は、「含む」と「~からなる」との間の中間領域にある。
【0081】
本発明は、以下の実施例によって更に説明されるが、これらは決してその範囲に制限を課するものとして解釈されるものではない。反対に、様々な他の実施形態、修正、及びそれらの同等物に依ることができることは明らかに理解されるべきであり、これは本明細書の説明を読めば、本発明の趣旨及び/又は添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、それら自体が当業者に示唆され得る。
【実施例
【0082】
以下の実施例は、(i)複合シリカ粒子を調製するための本発明によるプロセス及び(ii)コーティング組成物中の複合シリカ粒子の評価について記載する。
【0083】
実施例で使用されるドローダウン手順、並びに光沢度(艶消し効率性)、フィルム透明度及び耐化学性の測定方法は、以下のとおりであった。
【0084】
ドローダウン手順及びドローダウンカード
40のワイヤサイズを有し、Gardner Company製である巻線付きラボロッドを使用して、ドローダウンが実施された。このサイズを用いると、湿潤フィルムの厚さは約100μmであった。乾燥後、乾燥フィルムの厚さは約30~35μmであった。使用したドローダウンプレートは、Leneta Company,Inc.(Mahwah,NJ)製の219×286mmの平坦な黒色チャートであった。各ドローダウンの手順は以下のとおりであった。
1. 塵埃を含まないクリーンルームにて、ブランクドローダウンプレートを真空ホルダに設置した。
2. ピペットを用い、約2~5mLの十分に混合されたコーティング組成物サンプルを、サンプルシート上及びサンプルシート近くに配置した。
3. ドローダウンロッドの端部を速やかに把持した。サンプルから離れてロッドが撓んだり屈曲したりしないように両手の親指を使用し、液体プールを介してドローダウンロッドを引き下ろし、サンプルシートの端から端まで流体を展着及び計測した。所与のドローダウンを行った後、ドローダウンロッドを使用後洗浄トレイに浸漬した。
4. ドローダウン後、ドローダウンサンプルを少なくとも4日間室温に放置して、コーティング層を完全に乾燥させた。
5. コーティングされたドローダウンプレートを乾燥させた後、以下の手順を使用して、耐化学性、フィルム透明度、艶消し効率性及びコールドチェックの試験を実施した。
【0085】
光沢度(艶消し効率性)、フィルム透明度、及び耐化学性の測定並びに試験方法:
携帯型Micro-TRI-Glossメータ(BYK-Gardner USA(Columbia,MD)製)を、フィルム光沢度の測定に使用した。60°光沢度値を測定し、報告した。
【0086】
フィルムの透明度及び化学的損傷を確認するため、携帯型Spectro-Guide45/0比色計(これもBYK-Gardner製)を使用した。所与のコーティングされたフィルムで、L値を比色計の測定値により得た。黒色背景のカードでは、艶消しされていない原液(実施例6による)から約7.9のL値を得た。原液中への艶消し剤(例えば、本発明の複合シリカ粒子又は比較の市販の艶消し剤)の添加により、フィルムはより白色となり(すなわち、より高いL値が得られる)、また艶消ししたフィルムのフィルム透明度は、新規L値と艶消し剤を含有しない原液から形成されたフィルムからのL値との差であると定義された。
【0087】
使用される耐化学性試験方法は、欧州標準規格であるEN 12720/DIM 68861-1と同様のものであった。脱イオン水及び水中での50/50エタノールに対する耐性を試験した。試験は以下のように実施した。
1. 円(直径1インチ)をFisherbrandろ紙から切り取った。
2. 水又は50/50エタノール/水のいずれかに、円を30秒間浸漬させた。
3. 浸漬させた各円を、乾燥したドローダウンカード上に置き、次いで秤量皿で覆って蒸発を防いだ。
4. 一定時間(すなわち、水の試験に対しては24時間、並びに水中の50/50エタノールに対しては1時間及び4時間)の後、秤量皿及び紙を取り除いた。
5. 時間が経つにつれて接触領域内に白色マークが発現し、一晩の後に、Spectro-Guide45/0比色計を用いてL値を測定した。
6. 化学的損傷(耐化学性に反比例する)は、白色マークのL値(すなわち、少なくとも3つの読み取り値のうちの最大の読み取り値)とフィルムの周囲の損傷を受けていない背景との差であると定義された。変化率も計算した。
【0088】
コーティング組成物の試験用原液の形成
以下の表1に列挙される成分を以下に記載のとおり組み合わせ、以下で論じられるコーティング組成物の試験用原液を形成した。
【0089】
【表1】
【0090】
77.43グラム(g)のNEOCRYL(登録商標)KX12と、5.53gの脱イオン水とを、第1の容器内で混合した。8.85gのDOWANOL(商標)PDnBと、5.54gの脱イオン水とを、第2の容器内で混合した。次いで、第2の容器内の内容物を第1の容器へとゆっくり注いだ。30mmワイドブレードを備えたGardner Company(Pompano Beach,FL)製のDISPERMAT(登録商標)分散機を用い、混合物を1500rpmで15分間分散させた。
【0091】
0.55gのBYK(登録商標)024、1.11gのSURFYNOL(登録商標)104E及び0.22gのRHEOLATE(登録商標)299を第1の容器内の混合物に添加した。次いで、混合物をDISPERMAT(登録商標)分散機を用いて2500rpmで10分間分散させた。
【0092】
0.77gのBYK(登録商標)346を第1の容器内の混合物に添加した。次いで、混合物をDISPERMAT(登録商標)分散機を用いて1000rpmで5分間分散させた。次いで、得られた混合物を、最大1か月間保管可能である原液として使用した。
【0093】
艶消し剤及び原液を含むコーティング組成物の形成
艶消し剤(例えば、本発明の複合シリカ粒子又は比較の市販の艶消し剤)を含むコーティング組成物及び原液を以下のように調製した。艶消し剤を使用することの目標は、コーティングされたフィルムの光沢度を低下させ、10.0~15.0又は12.5に近い目標60°光沢度範囲を取得することであった。このレベルの光沢度を達成するために、艶消し剤の必要量を、異なるサンプルごとに変化させ、別個の投入量研究から決定した。所与の量の艶消し剤を、上記の手順に記載されるように形成された所与の量の原液に添加した後、得られた混合物を、DISPERMAT(登録商標)分散機を使用して2500rpmで30分間分散させ、その後、室温で一晩放置した。
【0094】
上記のドローダウン手順を用いて、各コーティング組成物を試験するためのドローダウンを2日目(すなわち、所与のコーティング組成物を作製した翌日)に実施した。
【0095】
複合粒子サンプルの窒素細孔体積及びBET表面積測定
下記の実施例に記載するように調製された複合シリカ粒子の窒素細孔体積を、Quantachrome Instrument(Boynton Beach,FL)から入手可能なAutosorb(登録商標)iQ分析器を使用して測定した。65℃(すなわち、約80℃のワックスの融解温度未満)で4時間、各サンプルの脱気を実施した。それぞれ、窒素圧を0.01%気圧から0.998%気圧に増加させ、その後、0.998%気圧から0.025%気圧に減少させて、77Kで窒素吸脱着等温線を測定した。BJH理論に基づくAsiQwin(商標)5.0バージョンプログラムを使用して、細孔体積を計算した。例えば、Barrett et al.,The Determination of Pore Volume and Area Distributions in Porous Substances..I.Computations from Nitrogen Isotherms,J.Am.Chem.Soc.,1951,73(1),pp 373-380を参照し、BET表面積もまた、Brunauer Emmet Teller method (Brunauer,et al.,「Adsorption of Gases in Multimolecular Layers」.J.Am.Chem.Soc..1938,60 (2):309-319)に基づく計算であった。その主題は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。複合シリカ粒子についての測定した細孔体積及びBET表面積を表2及び4にまとめた。
【0096】
複合シリカ/ワックス粒子の形成のための一般的な方法
1~10グラムのポリエチレンワックスを、60~100mLのトルエン中に加熱しながら溶解させた。10gの多孔質シリカ粒子を、ワックス溶液と混合した。よく換気されたドラフト内で、混合物を結晶皿に一晩放置して、全ての溶媒を蒸発させた。「乾燥した」残留物を乳鉢乳棒による粉砕に供して、全ての粒子が500μmのスクリーンを通過できるようにした。次いで、ふるいにかけられた粒子を続けて120℃で1時間加熱した。乾燥後、複合シリカ粒子を室温まで冷却させ、分析ミルを用いて粒径を更に減少させ、複合シリカ粒子が45μmのスクリーン(325メッシュ)を通過できるようにした。ふるいにかけられた複合シリカ粒子は、そのままの状態で直接、例えば塗装用製剤で使用するのに好適であった。
【0097】
実施例1~8
複合シリカ/ワックス粒子の総重量に基づいて、50重量%よりも高いワックス濃度での複合シリカ/ワックス粒子艶消し剤の有効性を評価するために、上記の手順を使用して実施例を調製した。続いて、各実施例を、耐化学性及び化学的損傷について試験した。
【0098】
実施例1~8では、約1.87cc/gの初期細孔体積及び約9μmの中央粒径を有する多孔質シリカゲル粒子を、異なる量のワックス(50重量%~75重量%)で処理し、上記の原液に投入した。以下の表2には、これらのサンプルの結果を列挙する。
【0099】
【表2】
【0100】
表2に示すように、1.87cc/gのシリカ細孔体積で開始し、ワックスの量が増加すると、総細孔体積及び最終BET表面積が徐々に減少し、約60%のワックスでは、細孔体積はほぼゼロであるが、最終BETは10.0m/gを下回っている。表2に示すように、60重量%を超えると、サンプル調製に問題が生じ、65重量%のワックスについては、生成物の粒径は40.0μmとかなり大きく、70重量%及び70重量%超では、複合シリカ粒子はふるいにかけることができないことが見出された。理論に束縛されることを望むものではないが、出発細孔が完全に充填された後(ほぼゼロの細孔体積)、過剰な量のワックスは、複合シリカ粒子の外側に留まり、これらのワックスは、全ての複合シリカ粒子を一緒に保持するように粘着性の接着剤のように挙動すると考えられる。
【0101】
実施例1~6のサンプルの評価結果を表3に列挙した。
【0102】
【表3】
【0103】
示すように、複合シリカ/ワックス粒子艶消し剤に対してワックスの量が多く、細孔体積のレベルが低いと、化学的損傷が減少する。ほぼゼロの細孔体積を有する約60重量%のワックスでは、実施例5は本質的にゼロの損傷を示す。65重量%のワックスサンプル(実施例6)については、化学的損傷は実施例5よりも悪く、このサンプルについてのフィルム透明度も同様に非常に悪かった。
【0104】
比較例9
比較例9については、市販の純粋なワックス系艶消剤CERAFLOUR(登録商標)929を艶消し剤として使用した。この比較例からの化学的損傷データを以下の表4に示す。
【0105】
【表4】
【0106】
示すように、60重量%のシリカ/ワックス複合シリカ粒子は、純粋なワックス系艶消し剤の性能と同様の性能を示し、60重量%の複合シリカ粒子艶消し剤は、市販の艶消し剤に優る利点(例えば、12.5の光沢度に達するためのより低いワックス含有量要件、及びより良好なフィルム透明度(すなわち、より低いΔL値))を有していた。
【0107】
実施例10~13
実施例10~13では、より低い初期細孔体積を有する多孔質シリカ粒子を、ワックスコーティング及び性能比較のための出発物質として選択した。
【0108】
実施例10では、約1.14cc/gの初期細孔体積及び約7.0μmの中央粒径を有する多孔質シリカゲル粒子を使用した。
【0109】
実施例11では、実施例10からの多孔質シリカ粒子を出発物質として使用し、これらの粒子を30重量%のポリエチレン(PE)ワックスでコーティングした。
【0110】
実施例12では、実施例10からの多孔質シリカ粒子を出発物質として使用し、これらの粒子を40重量%のPEワックスでコーティングした。
【0111】
実施例13では、実施例10からの多孔質シリカ粒子を出発物質として使用し、これらの粒子を50重量%のPEワックスでコーティングした。
【0112】
以下の表5には、これらの実施例についての物理的特性及び評価結果を列挙する。
【0113】
【表5】
【0114】
本発明は、限定数の実施形態を用いて説明されたが、これらの特定の実施形態は、本明細書の他の箇所で説明及び請求されるような本発明の範囲を制限することを意図しない。更なる修正、同等物、及び変化形が可能であることは、本明細書における例示的な実施形態を検討すれば、当業者には明らかであろう。実施例並びに残りの本明細書における全ての部及び割合は、別途指定がない限り、重量によるものである。更に、特定の一連の特性、計測の単位、条件、物理的状態、又はパーセンテージを表すもののような、明細書又は特許請求の範囲において引用される数字のいずれの範囲も、そのような範囲内に含まれる任意の数、並びにそのように示されている任意の範囲内の数の任意の部分集合を含めて、言及するか又は他の方法で示すことによって文字どおり本明細書に明示的に組み込まれるものであることが意図されている。例えば、下限R及び上限Rを有する数の範囲が開示されているときはいつでも、範囲内に当てはまるいかなる数Rも具体的に開示されている。特に、範囲内の以下の数Rが具体的に開示される:R=R+k(R-R)であり、式中、kは、1%単位で、1%~100%の範囲の変数であり、例えば、kは、1%、2%、3%、4%、5%....50%、51%、52%....95%、96%、97%、98%、99%、又は100%である。更に、上で計算されたように、Rの任意の2つの値によって表される任意の数値範囲も、具体的に開示されている。本明細書に図示及び説明されるものに加えて、本発明のいかなる修正も、前述の説明及び添付の図面から当業者には明らかとなるであろう。そのような修正は、添付の特許請求の範囲内に入ることが意図される。本明細書に引用される全ての刊行物は、参照によりそれら全体が組み込まれる。
本発明は以下の態様を含む。
[1]
複合シリカ粒子を含む水性コーティング組成物のための艶消し剤であって、前記複合シリカ粒子が、
(a)多孔質シリカ粒子と、
(b)前記複合シリカ粒子が、Barrett-Joyner-Halenda(BJH)法によって決定したときに0.20cc/g未満の総細孔体積、及びBrunauer Emmet Teller(BET)窒素吸着法によって決定したときに10.0平方メートル/グラム(m /g)未満の最終粒子表面積を有するように、前記多孔質シリカ粒子の細孔を少なくとも部分的に充填するのに十分な量の1つ以上のワックスと、を含む、艶消し剤。
[2]
前記多孔質シリカ粒子が、Barrett-Joyner-Halenda(BJH)法によって決定したときに約0.20cc/g~約2.50cc/gの初期細孔体積を有する、1に記載の艶消し剤。
[3]
前記多孔質シリカ粒子が、前記BET窒素吸着法によって決定したときに約100m /g~約1000m /gの初期粒子表面積を有する、1又は2に記載の艶消し剤。
[4]
前記多孔質シリカ粒子が、前記BET窒素吸着法によって決定したときに約200m /g~約800m /gの初期粒子表面積を有する、1~3のいずれか一項に記載の艶消し剤。
[5]
前記複合シリカ粒子が、前記複合シリカ粒子の総重量に基づいて、約15.0重量%~約65.0重量%未満の前記1つ以上のワックスを含む、1~4のいずれか一項に記載の艶消し剤。
[6]
前記多孔質シリカ粒子が、Barrett-Joyner-Halenda(BJH)法によって決定したときに約1.70cc/g~約2.20cc/gの初期細孔体積を有する、1~5のいずれか一項に記載の艶消し剤。
[7]
前記複合シリカ粒子が、前記複合シリカ粒子の総重量に基づいて、約55.0重量%~約65.0重量%の前記1つ以上のワックスを含む、6に記載の艶消し剤。
[8]
前記多孔質シリカ粒子が、Barrett-Joyner-Halenda(BJH)法によって決定したときに約1.20cc/g~約1.70cc/gの初期細孔体積を有する、1~5のいずれか一項に記載の艶消し剤。
[9]
前記複合シリカ粒子が、前記複合シリカ粒子の総重量に基づいて、約45.0重量%~約55.0重量%の前記1つ以上のワックスを含む、8に記載の艶消し剤。
[10]
前記多孔質シリカ粒子が、Barrett-Joyner-Halenda(BJH)法によって決定したときに約1.00cc/g~約1.20cc/gの初期細孔体積を有する、1~5のいずれか一項に記載の艶消し剤。
[11]
前記複合シリカ粒子が、前記複合シリカ粒子の総重量に基づいて、約35.0重量%~約45.0重量%の前記1つ以上のワックスを含む、10に記載の艶消し剤。
[12]
前記多孔質シリカ粒子が、Barrett-Joyner-Halenda(BJH)法によって決定したときに約0.60cc/g~約1.00cc/gの初期細孔体積を有する、1~5のいずれか一項に記載の艶消し剤。
[13]
前記複合シリカ粒子が、前記複合シリカ粒子の総重量に基づいて、約25.0重量%~約35.0重量%の前記1つ以上のワックスを含む、12に記載の艶消し剤。
[14]
前記多孔質シリカ粒子が、Barrett-Joyner-Halenda(BJH)法によって決定したときに約0.30cc/g~約0.60cc/gの初期細孔体積を有する、1~5のいずれか一項に記載の艶消し剤。
[15]
前記複合シリカ粒子が、前記複合シリカ粒子の総重量に基づいて、約15.0重量%~約25.0重量%の前記1つ以上のワックスを含む、14に記載の艶消し剤。
[16]
前記複合シリカ粒子が、前記BJH法によって決定したときに約0.19cc/g以下の総細孔体積を有する、1~15のいずれか一項に記載の艶消し剤。
[17]
前記複合シリカ粒子が、前記BJH法によって決定したときに0.001cc/g~約0.19cc/gの総細孔体積を有する、1~16のいずれか一項に記載の艶消し剤。
[18]
前記複合シリカ粒子が、前記BJH法によって決定したときに0.01cc/g~約0.05cc/gの総細孔体積を有する、1~17のいずれか一項に記載の艶消し剤。
[19]
前記複合シリカ粒子が、前記BET窒素吸着法によって決定したときに約1.0m /g~約9.0m /gの最終粒子表面積を有する、1~18のいずれか一項に記載の艶消し剤。
[20]
前記複合シリカ粒子が、前記BET窒素吸着法によって決定したときに2.0m /g~約8.0m /gの最終粒子表面積を有する、1~19のいずれか一項に記載の艶消し剤。
[21]
前記多孔質シリカ粒子が、シリカゲル、沈殿シリカ、又はヒュームドシリカ粒子を含む、1~20のいずれか一項に記載の艶消し剤。
[22]
前記多孔質シリカ粒子が、約1.0ミクロン(μm)~約50.0μmの中央粒径を有する、1~21のいずれか一項に記載の艶消し剤。
[23]
前記1つ以上のワックスが、炭化水素ワックス、パラフィンワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、植物ワックス、動物ワックス、又はこれらの任意の組み合わせを含む、1~22のいずれか一項に記載の艶消し剤。
[24]
前記1つ以上のワックスが、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、又はこれらの組み合わせを含む、1~23のいずれか一項に記載の艶消し剤。
[25]
前記1つ以上のワックスが、少なくとも2000の平均分子量を有するポリエチレンワックスを含む、1~24のいずれか一項に記載の艶消し剤。
[26]
前記複合シリカ粒子が、自由流動性粒子である、1~25のいずれか一項に記載の艶消し剤。
[27]
コーティング組成物に組み込まれ、平坦、平滑、かつ非浸透性の黒色チャート上に塗布されたとき、前記コーティング組成物が、携帯型Micro-TRI光沢度計を使用して測定したときに約5.0~約25.0の60°光沢度値を有するクリアコートフィルムを形成することを可能にする、1~26のいずれか一項に記載の艶消し剤。
[28]
コーティング組成物に組み込まれ、平坦、平滑、かつ非浸透性の黒色チャート上に塗布されたとき、前記コーティング組成物が、携帯型Micro-TRI光沢度計を使用して測定したときに約12.5の60°光沢度値を有するクリアコートフィルムを形成することを可能にする、1~27のいずれか一項に記載の艶消し剤。
[29]
前記クリアコートフィルムが、携帯型Spectro-Guide45/0比色計を使用して測定したときに6.0単位未満の水損傷24時間ΔL を示す、27又は28に記載の艶消し剤。
[30]
前記クリアコートフィルムが、携帯型Spectro-Guide45/0比色計を使用して測定したときに約4.1単位未満の水損傷24時間ΔL を示す、27~29のいずれか一項に記載の艶消し剤。
[31]
前記クリアコートフィルムが、携帯型Spectro-Guide45/0比色計を使用して測定したときに約1.5単位未満の水損傷24時間ΔL を示す、27~30のいずれか一項に記載の艶消し剤。
[32]
前記クリアコートフィルムが、携帯型Spectro-Guide45/0比色計を使用して測定したときに約0.5単位未満の水損傷24時間ΔL を示す、27~31のいずれか一項に記載の艶消し剤。
[33]
前記クリアコートフィルムが、携帯型Spectro-Guide45/0比色計を使用して測定したときに6.5単位未満の50/50の水/エタノール損傷24時間ΔL を示す、27~32のいずれか一項に記載の艶消し剤。
[34]
前記クリアコートフィルムが、携帯型Spectro-Guide45/0比色計を使用して測定したときに4.0単位未満の50/50の水/エタノール損傷24時間ΔL を示す、27~33のいずれか一項に記載の艶消し剤。
[35]
前記クリアコートフィルムが、携帯型Spectro-Guide45/0比色計を使用して測定したときに0.5単位未満の50/50の水/エタノール損傷24時間ΔL を示す、27~34のいずれか一項に記載の艶消し剤。
[36]
前記クリアコートフィルムが、携帯型Spectro-Guide45/0比色計を使用して測定したときに4.0単位未満の50/50の水/エタノール損傷1時間ΔL を示す、27~35のいずれか一項に記載の艶消し剤。
[37]
前記クリアコートフィルムが、携帯型Spectro-Guide45/0比色計を使用して測定したときに1.0単位未満の50/50の水/エタノール損傷1時間ΔL を示す、27~36のいずれか一項に記載の艶消し剤。
[38]
前記クリアコートフィルムが、携帯型Spectro-Guide45/0比色計を使用して測定したときに0.5単位未満の50/50の水/エタノール損傷1時間ΔL を示す、27~37のいずれか一項に記載の艶消し剤。
[39]
前記クリアコートフィルムが、携帯型Spectro-Guide45/0比色計を使用して測定したときに4.5単位未満の50/50の水/エタノール損傷4時間ΔL を示す、27~38のいずれか一項に記載の艶消し剤。
[40]
前記クリアコートフィルムが、携帯型Spectro-Guide45/0比色計を使用して測定したときに1.0単位未満の50/50の水/エタノール損傷4時間ΔL を示す、27~39のいずれか一項に記載の艶消し剤。
[41]
前記クリアコートフィルムが、携帯型Spectro-Guide45/0比色計を使用して測定したときに0.5単位未満の50/50の水/エタノール損傷4時間ΔL を示す、27~40のいずれか一項に記載の艶消し剤。
[42]
前記クリアコートフィルムが、携帯型Spectro-Guide45/0比色計を使用して測定したときに7.0単位未満のフィルム透明度ΔL を示す、27~41のいずれか一項に記載の艶消し剤。
[43]
前記クリアコートフィルムが、携帯型Spectro-Guide45/0比色計を使用して測定したときに6.5単位未満のフィルム透明度ΔL を示す、27~42のいずれか一項に記載の艶消し剤。
[44]
前記クリアコートフィルムが、携帯型Spectro-Guide45/0比色計を使用して測定したときに5.0単位未満のフィルム透明度ΔL を示す、27~43のいずれか一項に記載の艶消し剤。
[45]
コーティング組成物に組み込まれ、基材上に塗布されたとき、前記コーティング組成物が、携帯型Spectro-Guide45/0比色計を使用して測定したときに7.0単位未満のフィルム透明度ΔL を示すことを可能にする、1~44のいずれか一項に記載の艶消し剤。
[46]
コーティング組成物に組み込まれ、基材上に塗布されたとき、前記コーティング組成物が、携帯型Spectro-Guide45/0比色計を使用して測定したときに6.5単位未満のフィルム透明度ΔL を示すことを可能にする、1~45のいずれか一項に記載の艶消し剤。
[47]
コーティング組成物に組み込まれ、基材上に塗布されたとき、前記コーティング組成物が、携帯型Spectro-Guide45/0比色計を使用して測定したときに5.0単位未満のフィルム透明度ΔL を示すことを可能にする、1~46のいずれか一項に記載の艶消し剤。
[48]
1~47のいずれか一項に記載の艶消し剤を調製する方法であって、
前記BJH法によって決定したときに0.20cc/g未満の総細孔体積、及びBrunauer Emmet Teller(BET)窒素吸着法によって決定したときに10.0平方メートル/グラム(m /g)未満の最終粒子表面積を有する前記複合シリカ粒子を形成するように、多孔質シリカ粒子を前記1つ以上のワックスと接触させることを含む、方法。
[49]
前記接触工程が、
1つ以上のワックスを溶媒中に溶解又は分散させて、懸濁液又は分散液を形成することと、
前記多孔質シリカ粒子を前記懸濁液又は分散液に組み込むことと、
前記懸濁液又は分散液から前記溶媒を除去して、前記複合シリカ粒子を形成することと、を含む、48に記載の方法。
[50]
前記接触工程が、
1つ以上のワックスを溶融して、溶融液体を形成することと、
前記多孔質シリカ粒子を前記溶融液体に組み込んで、前記複合シリカ粒子を形成することと、を含む、48に記載の方法。
[51]
前記接触工程が、
(a)1つ以上のワックスと、(b)前記多孔質シリカ粒子とを加熱しながら同時に混合又は粉砕して、前記複合シリカ粒子を形成することを含む、48に記載の方法。
[52]
前記複合シリカ粒子の粒径を減少させて、100ミクロン(μm)未満の最終粒径を有する複合シリカ粒子を得ることを更に含む、48~51のいずれか一項に記載の方法。
[53]
約500ミクロン(μm)未満の第1の粒径を有する複合シリカ粒子を形成することと、
前記複合シリカ粒子を、高温で熱処理時間にわたって熱処理することと、
前記熱処理された複合シリカ粒子を冷却させることと、
約100μm未満の最終粒径が得られるように、前記熱処理された複合シリカ粒子を粉砕することと、を更に含む、52に記載の方法。
[54]
前記複合シリカ粒子が、約90℃~約140℃の範囲である高温で熱処理され、前記熱処理時間が、約1.0時間(hr)~約4.0hrの範囲である、53に記載の方法。
[55]
前記高温が、約100℃~約130℃の範囲であり、前記熱処理時間が、約1.0hr~約1.5hrの範囲である、54に記載の方法。
[56]
前記減少工程の結果、約45.0μm未満の最終粒径を有する複合シリカ粒子が得られる、52に記載の方法。
[57]
1~47のいずれか一項に記載の艶消し剤を含む、コーティング組成物。
[58]
前記コーティング組成物が、水性組成物を含む、57に記載のコーティング組成物。
[59]
前記コーティング組成物が、前記コーティング組成物の総重量に基づいて、最大で約50重量%の前記艶消し剤を含む、57又は58に記載のコーティング組成物。
[60]
前記コーティング組成物が、前記コーティング組成物の総重量に基づいて、約2.0重量%~約8.0重量%の前記艶消し剤を含む、57~59のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
[61]
平坦、平滑、かつ非浸透性の黒色チャート上に塗布されたとき、携帯型Micro-TRI光沢度計を使用して測定したときに約5.0~25.0の60°光沢度値を有するフィルムを形成する、57~60のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
[62]
前記フィルムが、携帯型Micro-TRI光沢度計を使用して測定したときに約12.5の60°光沢度値を有する、61に記載のコーティング組成物。
[63]
前記フィルムが、携帯型Spectro-Guide45/0比色計を使用して測定したときに6.0単位未満の水損傷24時間ΔL を示す、61又は62に記載のコーティング組成物。
[64]
前記フィルムが、携帯型Spectro-Guide45/0比色計を使用して測定したときに約4.1単位未満の水損傷24時間ΔL を示す、61~63のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
[65]
前記フィルムが、携帯型Spectro-Guide45/0比色計を使用して測定したときに約1.5単位未満の水損傷24時間ΔL を示す、61~64のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
[66]
前記フィルムが、携帯型Spectro-Guide45/0比色計を使用して測定したときに約0.5単位未満の水損傷24時間ΔL を示す、61~65のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
[67]
前記フィルムが、携帯型Spectro-Guide45/0比色計を使用して測定したときに6.5単位未満の50/50の水/エタノール損傷24時間ΔL を示す、61~66のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
[68]
前記フィルムが、携帯型Spectro-Guide45/0比色計を使用して測定したときに4.0単位未満の50/50の水/エタノール損傷24時間ΔL を示す、61~67のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
[69]
前記フィルムが、携帯型Spectro-Guide45/0比色計を使用して測定したときに0.5単位未満の50/50の水/エタノール損傷24時間ΔL を示す、61~68のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
[70]
前記フィルムが、携帯型Spectro-Guide45/0比色計を使用して測定したときに4.0単位未満の50/50の水/エタノール損傷1時間ΔL を示す、61~69のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
[71]
前記フィルムが、携帯型Spectro-Guide45/0比色計を使用して測定したときに1.0単位未満の50/50の水/エタノール損傷1時間ΔL を示す、61~70のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
[72]
前記フィルムが、携帯型Spectro-Guide45/0比色計を使用して測定したときに0.5単位未満の50/50の水/エタノール損傷1時間ΔL を示す、61~71のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
[73]
前記フィルムが、携帯型Spectro-Guide45/0比色計を使用して測定したときに4.5単位未満の50/50の水/エタノール損傷4時間ΔL を示す、61~72のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
[74]
前記フィルムが、携帯型Spectro-Guide45/0比色計を使用して測定したときに1.0単位未満の50/50の水/エタノール損傷4時間ΔL を示す、61~73のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
[75]
前記フィルムが、携帯型Spectro-Guide45/0比色計を使用して測定したときに0.5単位未満の50/50の水/エタノール損傷4時間ΔL を示す、61~74のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
[76]
前記フィルムが、携帯型Spectro-Guide45/0比色計を使用して測定したときに7.0単位未満のフィルム透明度ΔL を示す、61~75のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
[77]
前記フィルムが、携帯型Spectro-Guide45/0比色計を使用して測定したときに6.5単位未満のフィルム透明度ΔL を示す、61~76のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
[78]
前記フィルムが、携帯型Spectro-Guide45/0比色計を使用して測定したときに5.0単位未満のフィルム透明度ΔL を示す、61~77のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
[79]
61~78のいずれか一項に記載のコーティング組成物でコーティングされた、基材。
[80]
前記基材が、木材基材を含む、79に記載の基材。
[81]
木材基材に塗布される水溶性組成物の耐化学性を改善する方法であって、
1~47のいずれか一項に記載の艶消し剤を前記コーティング組成物に組み込むことと、
前記コーティング組成物を木材基材の少なくとも1つの表面上に塗布して、コーティングを形成することと、
前記コーティングを乾燥させて、前記木材基材の少なくとも1つの表面上にフィルムを形成することと、を含む方法。
[82]
フィルムの中が、クリアコートフィルムである、81に記載の方法。