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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-07-12
(54)【発明の名称】水系塗料組成物
(51)【国際特許分類】
   C08L 51/06 20060101AFI20240705BHJP
   C09D 133/04 20060101ALI20240705BHJP
   C09D 5/02 20060101ALI20240705BHJP
   C09D 7/63 20180101ALI20240705BHJP
   C08F 265/06 20060101ALI20240705BHJP
   C08L 101/02 20060101ALI20240705BHJP
【FI】
C08L51/06
C09D133/04
C09D5/02
C09D7/63
C08F265/06
C08L101/02
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023577445
(86)(22)【出願日】2022-06-14
(85)【翻訳文提出日】2023-12-26
(86)【国際出願番号】 EP2022066094
(87)【国際公開番号】W WO2022263402
(87)【国際公開日】2022-12-22
(31)【優先権主張番号】21179505.9
(32)【優先日】2021-06-15
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】518326445
【氏名又は名称】オルネクス ネザーランズ ビー.ヴイ.
(74)【代理人】
【識別番号】110000855
【氏名又は名称】弁理士法人浅村特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】クロスターマン、ワウテル マリヌス ヤコブス
(72)【発明者】
【氏名】ハラー、ロベルト
【テーマコード(参考)】
4J002
4J026
4J038
【Fターム(参考)】
4J002BN121
4J002CC133
4J002CC183
4J002CK022
4J002EH076
4J002ER006
4J002FD017
4J002FD027
4J002FD048
4J002FD057
4J002FD067
4J002FD077
4J002FD146
4J002FD177
4J002FD317
4J002GH01
4J002HA06
4J026AA45
4J026BA27
4J026BB03
4J026BB10
4J026DA04
4J026DA07
4J026DA14
4J026DB04
4J026DB08
4J026DB14
4J026DB24
4J026FA04
4J026FA07
4J038CG131
4J038DA162
4J038DG002
4J038DG262
4J038GA03
4J038GA06
4J038KA03
4J038KA06
4J038KA08
4J038KA09
4J038KA10
4J038MA10
4J038NA01
4J038NA04
4J038NA11
4J038NA12
4J038PB07
4J038PC08
(57)【要約】
本発明は、多相アクリルポリマーを含むポリアクリラート分散物に関し、多相アクリルポリマーは、少なくとも1つのビニルポリマー相VP1及び1つのビニルポリマー相VP2を含み、多相アクリルポリマーは、多工程乳化重合によって調製される。本発明はまた、ポリアクリラート分散物、ポリウレタン分散物及びポリイソシアナート架橋剤を含む水性塗料組成物、特に自動車産業に好適であるがこれに限定されない水性ベースコートにおけるその使用に関する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
多相アクリルポリマーを含む水性ポリアクリラート分散物であって、前記多相アクリルポリマーが少なくとも2つの相:
1)ビニルポリマーVP1であって、
a)0~75モル%、好ましくは0~65モル%、より好ましくは0~60モル%、更により好ましくは0~55モル%の、(シクロ)アルキル基が4~12個の炭素原子を含有する、(シクロ)アルキル(メタ)アクリラート、
b)10~60モル%、好ましくは15~50モル%、より好ましくは15~40モル%、更により好ましくは15~35モル%、更によりいっそう好ましくは20~30モル%、最も好ましくは25~30モル%の、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリラート、及び
c)0~25モル%、好ましくは0モル%の、異なる共重合可能なモノエチレン性不飽和モノマー、
d)0~5モル%、好ましくは0~2モル%、より好ましくは0~1モル%の、酸官能性モノエチレン性不飽和モノマー
を含み、
ここで、モル百分率の合計は100%を超えず、VP1の酸価は30mg KOH/g以下であり、ビニルポリマーVP1のヒドロキシル価は100~250mg KOH/gである、
ビニルポリマーVP1、
並びに
2)ビニルポリマーVP2であって、
a)0~50モル%、好ましくは10~40モル%、より好ましくは20~30モル%の、酸官能性モノエチレン性不飽和モノマー、及び
b)50~100モル%、好ましくは60~90モル%、より好ましくは70~80モル%の、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリラート又は異なる共重合可能なモノエチレン性不飽和モノマー、又はそれらの混合物
を含み、
モル百分率の合計は100%を超えない、
ビニルポリマーVP2
を含むことを特徴とし、
前記多相アクリルポリマーは、少なくとも以下の後続の工程i)及びii):
i.70~95重量部、好ましくは75~90重量部(調製されたコポリマーの100重量部に対して計算される)の、ビニルポリマーVP1を調製する工程、その後、
ii.ビニルポリマーVP1の存在下で、5~30重量部、好ましくは10~25重量部(調製されたコポリマーの100重量部に対して計算される)の、ビニルポリマーVP2を調製する工程、
又は
i.5~30重量部、好ましくは10~25重量部(調製されたコポリマーの100重量部に対して計算される)の、ビニルポリマーVP2を調製する工程、その後、
ii.ビニルポリマーVP2の存在下で、70~95重量部、好ましくは75~90重量部(調製されたコポリマーの100重量部に対して計算される)の、ビニルポリマーVP1を調製する工程
を含む多工程乳化重合によって調製される、
水性ポリアクリラート分散物。
【請求項2】
VP1において、前記(シクロ)アルキル基が4~12個の炭素原子を含有する前記(シクロ)アルキル(メタ)アクリラートが、n-ブチルアクリラート(n-BA)、ブチルメタクリラート(BMA)、2-エチルヘキシル(メタ)アクリラート(2-EH(M)A)又はそれらの混合物である、請求項1に記載の水性ポリアクリラート分散物。
【請求項3】
VP1及び/又はVP2中の前記ヒドロキシアルキル(メタ)アクリラートが、2-ヒドロキシエチルメタクリラート(2-HEMA)、2-ヒドロキシエチルアクリラート(2-HEA)、若しくは4-ヒドロキシブチルアクリラート(4-HBA)、又はそれらの混合物である、請求項1又は2に記載の水性ポリアクリラート分散物。
【請求項4】
VP1中の前記異なる共重合可能なモノエチレン性不飽和モノマーが、メチル(メタ)アクリラート、(メタ)アクリルアミド、スチレン又はそれらの混合物である、請求項1~3のいずれか一項に記載の水性ポリアクリラート分散物。
【請求項5】
VP2中の前記異なる共重合可能なモノエチレン性不飽和モノマーが、n-ブチル(メタ)アクリラート、若しくはメチル(メタ)アクリラート、スチレン、又はそれらの混合物である、請求項1~4のいずれか一項に記載の水性ポリアクリラート分散物。
【請求項6】
VP1における前記酸官能性モノエチレン性不飽和モノマーが、存在するならば、(メタ)アクリル酸であり、かつ/又は、VP2における前記酸官能性モノエチレン性不飽和モノマーが(メタ)アクリル酸である、請求項1~5のいずれか一項に記載の水性ポリアクリラート分散物。
【請求項7】
前記多相アクリルポリマーが少なくとも55mg KOH/gのOH価を有する、請求項1~6のいずれか一項に記載の水性ポリアクリラート分散物。
【請求項8】
前記ビニルポリマーVP1がアニオン性及び/又は非イオン性の少なくとも1種の乳化剤を含み、好ましくは前記乳化剤がオレフィン性不飽和基を含み、a)、b)、c)、d)及び反応性乳化剤のモル百分率の合計が100%を超えない、請求項1~7のいずれか一項に記載の水性ポリアクリラート分散物。
【請求項9】
ビニルポリマーVP1の合成に使用される乳化剤固形分の量が(ビニルポリマーVP1の重量に基づいて)0.1~15重量%である、請求項8に記載の水性ポリアクリラート分散物。
【請求項10】
ビニルポリマーVP2の酸価が厳密に30mg KOH/gより高い、請求項1~9のいずれか一項に記載の水性ポリアクリラート分散物。
【請求項11】
ビニルポリマーVP1が、0~75モル%のブチルメタクリラート、20~30モル%の2-ヒドロキシエチルメタクリラート、0モル%の異なる共重合可能なモノエチレン性不飽和モノマー、及び0~2モル%の酸官能性モノエチレン性不飽和モノマーを含み、ここで、ビニルポリマーVP2は、20~30モル%のメタクリル酸と、70~80モル%の2-ヒドロキシエチルアクリラート、n-ブチルアクリラート及びメチルメタクリラートの混合物とを含み、前記多相アクリルポリマーが、少なくとも、75~90重量部のビニルポリマーVP1を調製する工程と、続いて、10~25重量部のビニルポリマーVP2をビニルポリマーVP1の存在下で調製する工程とを含む多工程乳化重合によって調製される、請求項1~10のいずれか一項に記載の水性ポリアクリラート分散物。
【請求項12】
ビニルポリマーVP1及び/又はVP2のための前記モノエチレン性不飽和モノマーが、再生可能な供給原料から得られ、前記モノマーの総炭素含有量の20重量%を超えるバイオ系炭素含有量を有し、バイオ炭素含有量が、ASTM D6866-20規格を使用して決定され、並びに/あるいはビニルポリマーVP1及び/又はVP2のための前記モノエチレン性不飽和モノマーがリサイクルされたモノマーである、請求項1~11のいずれか一項に記載の水性ポリアクリラート分散物。
【請求項13】
自動車の塗換、トラック、バス、電車、及び飛行機の仕上げ、並びに自動車の仕上げにおける、より好ましくは自動車OEM用の金属及びプラスチックの金属塗装のための、請求項1~12のいずれか一項に記載の水性ポリアクリラート分散物の使用。
【請求項14】
水性塗料組成物であって、
PADと、存在する場合はPUD及び架橋剤Cとの和に基づく、
0.1~100重量%の請求項1~12のいずれか一項に記載の水性ポリアクリラート分散物PAD、
場合により、0.1~50重量%のポリウレタン分散物PUD、及び/又は
場合により、0.1~15重量%の架橋剤C、
を含む、水性塗料組成物。
【請求項15】
0.1~50重量%の前記ポリウレタン分散物PUDを含み、前記ポリウレタン分散物が少なくとも35mg KOH/gのOH価を有し、好ましくは、前記ポリウレタン分散物が少なくとも、
少なくとも10kg/モルの重量平均モル質量Mw1を有するポリウレタンU1と、
10kg/モル未満の重量平均モル質量Mw2を有するポリウレタンU2と、
を含み、
前記重量平均モル質量は、ポリスチレン標準に対するテトラヒドロフラン中のサイズ排除クロマトグラフィーによって決定され、前記ポリウレタンU2は、
ヒドロキシル基の、DIN32625に従った比物質量、
1.4モル/kg~4モル/kgのn(-OH)/m(U2)、
DIN32625に従って、最大0.5モル/kgの分岐度、及び
DIN32625に従って、0.8モル/kg~2モル/kgの尿素基n(-NH-CO-NH-)/m(U2)の比物質量
を更に有する、
請求項14に記載の水性塗料組成物。
【請求項16】
架橋剤Cが存在し、前記架橋剤が、ポリイソシアナート、ブロックポリイソシアナート、メラミン-ホルムアルデヒド樹脂等のアミノ樹脂及びホルムアルデヒド非含有系樹脂、並びにアミノ樹脂とポリイソシアナートとの混合物からなる群から選択され、好ましくは架橋剤Cがポリイソシアナート架橋剤である、請求項14又は15に記載の水性塗料組成物。
【請求項17】
非ビニルポリマー、顔料、染料、乳化剤、界面活性剤、可塑剤、増粘剤、熱安定剤、レベリング剤、耐破砕剤、充填剤、沈降防止剤、UV吸収剤、酸化防止剤、有機共溶媒、湿潤剤等、及びそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも1つ以上の従来の材料を含む、請求項14~16のいずれか一項に記載の水性塗料組成物。
【請求項18】
請求項1~12のいずれか一項に記載の水性ポリアクリラート分散物PADを、非ビニルポリマー、顔料、染料、乳化剤、界面活性剤、可塑剤、増粘剤、熱安定剤、レベリング剤、耐破砕剤、充填剤、沈降防止剤、UV吸収剤、酸化防止剤、有機共溶媒、湿潤剤等、及びそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも1つ以上の従来の材料とブレンドする工程を含む、請求項17に記載の塗料組成物を作製する方法。
【請求項19】
自動車の塗換、トラック、バス、電車、及び飛行機の仕上げ、並びに自動車の仕上げにおける、好ましくは自動車OEMのための金属及びプラスチック上の金属塗装のための、請求項14~17のいずれか一項に記載の水性塗料組成物の使用。
【請求項20】
請求項14~17のいずれか一項に記載の組成物で塗装された金属又はプラスチック基材、好ましくはプラスチック基材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、多相アクリルポリマーを含むポリアクリラート分散物、及びポリアクリラート分散物、ポリウレタン分散物、及びポリイソシアナート架橋剤を含む水性塗料組成物に関する。本発明はまた、水性ベースコートにおけるその使用に関し、特に限定されないが、自動車産業において好適である。本発明のポリアクリラート分散物は、水性ポリアクリラート分散物である。
【背景技術】
【0002】
例えば、自動車産業では、金属外観を有する、すなわち視野角に応じて異なる光反射効果を有する(「フロップ」とも呼ばれる)塗装を得るために、アルミニウム等の金属顔料又は金属酸化物被覆雲母等の顔料を含む塗料組成物が使用されることが多い。そのような金属外観を有する塗装系を用いた当該技術分野における既知の問題は、高いフロップを得ると同時に高い光沢も維持することである。
【0003】
高いフロップを得るためには、塗料組成物の塗布時に金属顔料は十分に配向されているべきであり(かつ、そのままであるべきであり)、高い光沢を得るためには、次いで、着色されていないトップコート(クリアコート)を金属顔料含有コート(ベースコート)の上に塗布する。得られた塗装系は、一般に「ベースコート/クリアコート」系と呼ばれる。そのような系を得るためにトップコートを塗布するとき、所望の高フロップ等、下にあるベースコートの特性を改変しないように注意すべきである。
【0004】
様々なベースコート/クリアコート系が当技術分野で既に記載されている。
【0005】
欧州特許第0038127号明細書は、架橋ポリマー微粒子を含有し、擬塑性又はチキソトロピー特性を有する水性ベースコート組成物の使用を含む多層塗装方法に関し、より詳細には、基材表面上に多層塗装を製造する方法に関し、最初に着色ベースコート組成物が表面に塗布され、次いで、透明なトップコート組成物がベースコート膜に塗布され、ベースコート組成物は、0.01-10μmの直径を有し、水性媒体に不溶性であり、全体的な凝集に対して安定であり、擬塑性又はチキソトロピー特性を有する架橋ポリマーマイクロ粒子の水性媒体中の分散物に基づくことを特徴とする。欧州特許第0038127号明細書のベースコート組成物では、架橋ポリマー微粒子の存在が必須であり、当該組成物から誘導された膜上に、膜又は色素沈着、特に金属性色素沈着を乱すことなくトップコート組成物のその後の塗布に耐える所望の能力を付与することが示されており、これを含有し、それなしでは成功したベースコート/クリアコート系を達成することができない。
【0006】
欧州特許第0287144号明細書は、付加ポリマー(結合剤として作用する)の分散物、特にクリアコートで覆われるベースコートとしての基礎を有する水性塗料組成物に関する。改善された機械的特性を有する層を得るために、乳化重合によって2つ以上の工程で得られる付加ポリマーを使用する。第1の工程では、重量による100部に基づいて、60~95部の付加ポリマー、重量による100部に基づいて、65~100モル%の、(シクロ)アルキル基が4~12個のC原子を含有する60~100モル%の(シクロ)アルキル(メタ)アクリラート、0~40モル%の、(シクロ)アルキル基が4~12個のC原子を含有するジ(シクロ)アルキルマレアート及び/又はジ(シクロ)アルキルフマラート、及び0~35モル%の別の共重合可能なモノアルキレン性不飽和モノマーの混合物、その後の工程において、5~40部の付加ポリマーを含む、モノマー混合物(A)、10~60モル%の(メタ)アクリル酸、及び40~90モル%の、(メタ)アクリル酸部分が少なくとも部分的にイオン化されている別の共重合可能なモノアルキレン性不飽和モノマーのモノマー混合物(B)の共重合が行われる。欧州特許第0287144号明細書では、モノマー混合物Bの共重合により、30~450、好ましくは60~350の酸価、及び0~450、好ましくは60~300のヒドロキシル価を有するコポリマーが得られる。
【0007】
欧州特許第1093496号は、アルカリ非膨潤性コアシェル付加ポリマー分散物(I)、及び1~10重量%のレオロジー調整付加ポリマー分散物(II)を含む90~99重量%の膜形成結合剤組成物の混合物を含む水性塗料組成物に関する。全付加ポリマー(I)100部中の(メタ)アクリル酸の総量は1.75重量%未満であることが必要である。ポリマー分散物(I)は、乳化重合によって2段階以上の工程で調製され、(1)(i)(シクロ)アルキル基が4~12個の炭素原子を含有する(シクロ)アルキル(メタ)アクリラートを10~98モル%、及び2~15モル%のヒドロキシアルキル(メタ)アクリラートを含む混合物65~100モル%、並びに(ii)0~35モル%の異なる共重合可能なモノエチレン性不飽和モノマーからなるモノマー混合物A60~95重量部を第1の工程で共重合し、(2)1~10モル%の(メタ)アクリル酸、2~20モル%のヒドロキシアルキル(メタ)アクリラート、0~55モル%のスチレン、及び15~97モル%の異なる共重合可能なモノエチレン性不飽和モノマーからなるモノマー混合物B5~40重量部を後続の工程で共重合することによって得られる。水性塗料組成物は、ベースコート/クリアコート系におけるベースコートとして有利に使用することができる。
【0008】
欧州特許第2695680号明細書は、優れた平滑性、鮮映性及び耐水性を有する多層塗膜の形成を可能にし、かつピンホールのポッピングを回避又は最小化する多層塗膜形成方法に関する。記載された多層塗膜形成方法の1つは、以下の工程(1)~(4):工程(1):水性第1着色塗料組成物(X)で塗装される物品を塗装する工程、工程(2):水性第2着色塗料組成物(Y)で塗装される物品を塗装する工程、工程(3):クリア塗料組成物(Z)で塗装される物品を塗装する工程、及び工程(4):未硬化の第1着色塗膜、未硬化の第2着色塗膜及び未硬化のクリア塗膜を加熱して硬化させる工程を含み、ここで、水性第1着色塗料組成物(X)は、(A)ヒドロキシル含有樹脂及び(B)ブロック化ポリイソシアナート化合物を含む。ヒドロキシル含有樹脂(A)は、好ましくはコア-シェル型である水分散性ヒドロキシル含有アクリル樹脂を含む。欧州特許第2695680号明細書における好ましいコアシェル型水分散性ヒドロキシル含有アクリル樹脂は、共重合成分が分子中に2個以上の重合可能な不飽和基を有する重合可能な不飽和モノマー及び分子中に1個の重合可能な不飽和基を有する重合可能な不飽和モノマーであるコポリマー(I)をコア部とし、コポリマー(II)をシェル部とする。分子内に重合可能な不飽和基を2個以上有する重合可能な不飽和モノマーは、コア部コポリマー(I)に架橋構造を付与する機能を有する。コア部コポリマー(I)は、分子内に重合可能な不飽和基を2つ以上有する重合可能な不飽和モノマーを、好ましくは0.1~30質量%程度の範囲で含む。次いで、欧州特許第2695680号明細書におけるコアシェル型アクリル樹脂は、分子中に2個以上の重合可能な不飽和基を有する重合可能な不飽和モノマー約0.1~約30質量%と、分子中に1個の重合可能な不飽和基を有する重合可能な不飽和モノマー約70~約99.9質量%とからなるモノマー混合物を乳化重合してコア部コポリマー(I)のエマルションを得、次いで、エマルションに、約1~約40質量%のヒドロキシル含有重合可能な不飽和モノマー、約0.1~約30質量%のカルボキシル基含有重合可能な不飽和モノマー及び約30~約98.9質量%の別の重合可能な不飽和モノマーを含むモノマー混合物を添加し、更に乳化重合を行ってシェル部コポリマー(II)を形成することによって得ることができる。
【0009】
良好な全体的な塗装特性(例えば、機械的特性、耐薬品性及び耐水性等)と良好なフロップ及びグロスとを組み合わせた塗装系を提供する、ベースコート/クリアコート系においてベースコートとして使用される水性塗料組成物の必要性が依然として存在する。
【発明の概要】
【0010】
したがって、本発明の一態様によれば、添付の特許請求の範囲に記載のポリアクリラート分散物が提供される。
【0011】
本発明の別の態様によれば、添付の特許請求の範囲に記載の当該ポリアクリラート分散物を含む水性塗料組成物が提供される。
【0012】
本発明の他の態様によれば、塗料組成物で塗装された物品、並びにポリアクリラート分散物及び水性塗料組成物の使用もまた、添付の特許請求の範囲に記載されるように提供される。
【0013】
本発明の有利な態様は、(従属)特許請求の範囲に記載され、以下の説明で更に論じられる。
【発明を実施するための形態】
【0014】
本発明は、多相アクリルポリマーを含むポリアクリラート分散物(又はアクリル分散物)であって、多相アクリルポリマーが少なくとも2つの(ポリマー)相:
1)ビニルポリマーVP1の第1の相であって、
a)(シクロ)アルキル基が4~12個の炭素原子を含有する0~75モル%、好ましくは0~65モル%、より好ましくは0~60モル%、更により好ましくは0~57モル%、最も好ましくは0~55モル%の、(シクロ)アルキル(メタ)アクリラート(好ましくは複数の(シクロ)アルキル(メタ)アクリラート)、
b)10~60モル%、好ましくは15~50モル%、より好ましくは15~40モル%、更により好ましくは15~35モル%、更によりいっそう好ましくは20~30モル%、最も好ましくは25~30モル%の、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリラート(複数可)(OH含有共重合可能なモノエチレン性不飽和モノマー(複数可)として)、及び
c)0~25モル%、好ましくは0モル%の、異なる共重合可能なモノエチレン性不飽和モノマー(好ましくは複数の異なる共重合可能なモノエチレン性不飽和モノマー)、
d)0~5モル%、好ましくは0~2モル%、より好ましくは0~1モル%の、酸官能性モノエチレン性不飽和モノマー(好ましくは複数の酸官能性モノエチレン性不飽和モノマー)、
を含み、
a)、b)、c)及びd)のモル百分率(モル%)の合計が100%を超えず(VP1において反応性乳化剤が使用される好ましい場合には、その量はVP1の組成物にも考慮されなければならない、下記参照)、
ビニルポリマーVP1の第1の相
並びに
2)ビニルポリマーVP2の第2の相であって、
a)0~50モル%、好ましくは10~40モル%、より好ましくは20~30モル%の、酸官能性モノエチレン性不飽和モノマー(好ましくは複数の酸官能性モノエチレン性不飽和モノマー)、及び
b)50~100モル%、好ましくは60~90モル%、より好ましくは70~80モル%の、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリラート(好ましくは複数のヒドロキシアルキル(メタ)アクリラート)又は異なる共重合可能なモノエチレン性不飽和モノマー(好ましくは複数の異なる共重合可能なモノエチレン性不飽和モノマー)又はそれらの混合物、
を含み、
a)及びb)のモル百分率(モル%)の合計は100%を超えない、
ビニルポリマーVP2の第2の相
を含むことを特徴とする、多相アクリルポリマーを含むポリアクリラート分散物(又はアクリル分散物)に関する。
【0015】
本発明のポリアクリラート分散物は、水性ポリアクリラート分散物である。
【0016】
ビニルポリマーVP1の酸価(AV、又は酸価)は、ビニルポリマーVP1の1グラム当たり30mg KOH以下である(すなわち、VP1の酸価は、0~30(30を含む)mg KOH/gビニルポリマーVP1までの範囲であり、0≦ビニルポリマーVP1の酸価≦30である)。
【0017】
本出願において、ビニルポリマーVP1、ビニルポリマーVP2、多相アクリルポリマーの「酸価」とは、理論上の酸価を示し、下記式Eq(I)により算出することができ、使用される寸法は、丸括弧の間に与えられる。
理論AV(mg KOH/g)=
[酸モノマーのモル数(モル)*56.1(g/モル)*1000(mg/g)]/ポリマーの重量(g)
ここで、ポリマーの重量は、それぞれ検討中のVP1、VP2又は多相アクリルポリマーの固体ポリマーの質量(g)を指す。当業者には、2つ以上の酸基を有する酸モノマー(又は酸含有モノマー、又は酸性モノマー)、すなわち二官能性酸モノマー、三官能性酸モノマー等について、Eq(I)は、それぞれ2、3等で乗算されることが明らかである。
【0018】
したがって、本明細書を通して、ビニルポリマーVP1、ビニルポリマーVP2及び多相アクリルポリマーの「酸価」という用語は、上記の周知の式Eq(I)を用いて計算されるような計算された(又は理論的な)酸価を指す。
【0019】
本明細書の文脈において、「ポリアクリラート分散物」(又はアクリル分散物)は、アクリルモノマー、ビニルモノマー、及び/又は例えばスチレン等の芳香環含有重合可能な不飽和モノマーの(コ)ポリマーを含む分散物を指す。本明細書を通して、「ポリアクリラート分散物」(又は「アクリル分散物」)という用語は、水性ポリアクリラート分散物(又は水性アクリル分散物)を指す。
【0020】
本明細書の文脈において、「多相アクリルポリマーが少なくとも2つの相を含む」とは、2つ、3つ又はそれ以上の相、好ましくは2つ、3つ又はそれ以上のポリマー相を含む多相アクリルポリマーを指す。3つ以上の(ポリマー)相が多相アクリルポリマー中に存在する場合、上記のビニルポリマーVP1について示されるモル百分率は、多相アクリルポリマー中に存在するビニルポリマーVP1相の合計にわたって考慮されるべきである。例えば、多相アクリルポリマーが3つの(ポリマー)相を含み、そのうち2つのビニルポリマーVP1相及び1つのビニルポリマーVP2相を含む場合、上記のビニルポリマーVP1について示されるモル百分率は、多相アクリルポリマー中に存在する2つのビニルポリマーVP1相の合計にわたって考慮されるべきである。
【0021】
本明細書の文脈において、ビニルポリマーVP1は、多相アクリルポリマーのビニルポリマーVP1相、VP1相、第1相、相1、又はVP1とも呼ばれる。
【0022】
本明細書の文脈において、ビニルポリマーVP2は、多相アクリルポリマーのビニルポリマーVP2相、VP2相、第2相、相2又はVP2とも呼ばれる。
【0023】
本明細書の文脈において、接頭辞「(メタ)アクリル」は、化合物を命名するために使用される場合、「アクリル」及び「メタクリル」の両方を包含し、それぞれ少なくとも1つのCH=CHCOO-基又はCH=CCHCOO-基を含む化合物、並びに少なくとも1つのCH=CHCOO-基及びCH=CCHCOO-基を含む化合物、並びにそのような化合物の混合物を指す。
【0024】
ビニルポリマーVP1
好ましくは、VP1において、(シクロ)アルキル基が4~12個の炭素原子を含有する(シクロ)アルキル(メタ)アクリラート(複数可)は、n-ブチル(メタ)アクリラート、イソブチル(メタ)アクリラート、tert-ブチル(メタ)アクリラート、n-ヘキシル(メタ)アクリラート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリラート、オクチル(メタ)アクリラート、ノニル(メタ)アクリラート、イソボルニル(メタ)アクリラート、ドデシル(メタ)アクリラート、シクロヘキシル(メタ)アクリラート、メチルシクロヘキシル(メタ)アクリラート、tert-ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリラート、シクロドデシル(メタ)アクリラート及びこれらの混合物からなる群から選択される。より好ましくは、(シクロ)アルキル基が4~12個の炭素原子を含有する(シクロ)アルキル(メタ)アクリラート(複数可)は、VP1中に存在する場合、n-ブチルアクリラート(n-BA)、ブチルメタクリラート(BMA)、2-エチルヘキシル(メタ)アクリラート(2-EH(M)A)又はそれらの混合物である。
【0025】
好ましくは、VP1におけるヒドロキシアルキル(メタ)アクリラート(複数可)は、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリラート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリラート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリラート、6-ヒドロキシヘキシル(メタ)アクリラート、p-ヒドロキシシクロヘキシル(メタ)アクリラート、2,3-ジヒドロキシプロピル(メタ)アクリラート及びそれらの混合物からなる群から選択される。より好ましくは、VP1におけるヒドロキシアルキル(メタ)アクリラート(複数可)は、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリラート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリラート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリラート、6-ヒドロキシヘキシル(メタ)アクリラート、p-ヒドロキシシクロヘキシル(メタ)アクリラート及びこれらの混合物からなる群から選択される。更により好ましくは、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリラート(複数可)は、2-ヒドロキシエチルメタクリラート(2-HEMA)、2-ヒドロキシエチルアクリラート(2-HEA)、4-ヒドロキシブチルアクリラート(4-HBA)、又はそれらの混合物である。
【0026】
本明細書の文脈において、「多相アクリルポリマーのVP1相中に存在する異なる共重合可能なモノエチレン性不飽和モノマー」は、(シクロ)アルキル基がVP1相中に存在する4~12個の炭素原子を含有する(シクロ)アルキル(メタ)アクリラートとは異なり(すなわち、同一ではない)、かつVP1相中に存在するヒドロキシアルキル(メタ)アクリラートとは異なり、かつ多相アクリルポリマーのVP1相中に存在する酸官能性モノエチレン性不飽和モノマーとは異なる、共重合可能なモノエチレン性不飽和モノマーを指す。換言すれば、VP1中に存在する異なる共重合可能なモノエチレン性不飽和モノマーは、VP1中の(シクロ)アルキル基が4~12個の炭素原子を含む(シクロ)アルキル(メタ)アクリラート、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリラート(複数可)及び酸官能性モノエチレン性不飽和モノマー(複数可)とは異なる共重合可能なモノエチレン性不飽和モノマーである。
【0027】
VP1中の異なる共重合可能なモノエチレン性不飽和モノマーは、アルキル基が1~3個の炭素原子を含むアルキル(メタ)アクリラート、例えば、メチル(メタ)アクリラート(MMA)、エチル(メタ)アクリラート、n-プロピル(メタ)アクリラート、イソプロピル(メタ)アクリラート;(シクロ)アルキル基が12個超の炭素原子を含有する(すなわち(シクロ)アルキル基が、13個以上の炭素原子を含有する)アルキル又はシクロアルキル(メタ)アクリラート、例えば、トリデシル(メタ)アクリラート、オクタデシル(メタ)アクリラート、イソ-オクタデシル(メタ)アクリラート;芳香環含有重合可能な不飽和モノマー、例えば、ベンジル(メタ)アクリラート、スチレン、α-メチルスチレン、o-、m-及びp-メチルスチレン、o-、m-及びp-エチルスチレン、ビニルトルエン;窒素含有重合可能な不飽和モノマー、例えば(メタ)アクリルアミド、N-ビニルピロリドン、N,N-ジメチルアミノエチル(メタ)アクリラート、N,N-ジエチルアミノエチル(メタ)アクリラート、N,N-ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド;カルボニル基又はエポキシ基を有する重合可能な不飽和モノマー、例えば、ジアセトン(メタ)アクリルアミド、アセトアセトキシエチルメタクリラート、グリシジル(メタ)アクリラート、2-メチルグリシジル(メタ)アクリラート;アルコキシシリル基を有する重合可能な不飽和モノマー、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(2-メトキシエトキシ)シラン、γ-(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ-(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン、又はそれらの混合物であり得る。存在する場合、VP1における異なる共重合可能なモノエチレン性不飽和モノマー(複数可)は、好ましくは、メチル(メタ)アクリラート、(メタ)アクリルアミド、スチレン又はそれらの混合物であり、最も好ましくは、メチルメタクリラート、スチレン又はそれらの混合物である。
【0028】
VP1では、酸官能性モノエチレン性不飽和モノマー(又は酸官能性モノエチレン性不飽和モノマー)も存在することができ、これは、酸基が潜在性であるモノマーを含む、酸官能性を有する不飽和モノマーである。より好ましくは、酸官能性モノエチレン性不飽和モノマー(複数可)は、以下の群:(メタ)アクリル酸;2-カルボキシエチルアクリラート(CEA)又はその高級類似体(SIPOMER(登録商標)β-CEAとしてSolvayから市販)等のオリゴマー化アクリル酸;イタコン酸、フマル酸、マレイン酸、シトラコン酸又はその無水物;モノアルキルマレアート(例えば、モノメチルマレアート及びモノエチルマレアート)、モノアルキルシトラコナート、酸性ホスホオキシエチル(メタ)アクリラート、酸性ホスホオキシプロピル(メタ)アクリラート、酸性ホスホオキシポリ(オキシエチレン)グリコール(メタ)アクリラート、酸性ホスホオキシポリ(オキシプロピレン)グリコール(メタ)アクリラート、スチレンp-スルホン酸、エチルメタクリラート-2-スルホン酸、アリルスルホン酸、3-スルホプロピルメタクリラート、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸、及びそれらの混合物から適切に選択されるが、これらに限定されない。酸を有するモノマーは、遊離酸として、又は塩(例えば、アンモニウム塩又はアルカリ金属塩)として、又はそれらの混合物として重合することができる。酸官能性モノエチレン性不飽和モノマーがカルボン酸基を含む場合、酸に由来するカルボン酸基は少なくとも部分的にイオン化される。存在する場合、VP1中の酸官能性モノエチレン性不飽和モノマー(複数可)は、好ましくはカルボン酸であり、より好ましくは(メタ)アクリル酸である。
【0029】
好ましくは、ビニルポリマーVP1は、0~1モル%の酸官能性モノエチレン性不飽和モノマー(又は好ましくは酸官能性モノエチレン性不飽和モノマー)を含む。
【0030】
場合により、架橋剤がビニルポリマーVP1中に存在する。架橋剤は、アリル(メタ)アクリラート、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリラート、メチレンビス(メタ)アクリルアミド、エチレンビス(メタ)アクリルアミド若しくはジビニルベンゼン、又はそれらの混合物等の単官能性又は二官能性エチレン性不飽和モノマーであり得る。ビニルポリマーVP1における架橋は、共反応性官能基と反応することができるペンダント官能基を有する2つ以上の共重合可能なモノエチレン性不飽和モノマーを組み合わせることによっても達成することができる。所与のペンダント官能基に適した共反応性官能基の例は、当業者に公知である。非限定的な例を以下の表1に示す。
【表1】
【0031】
ビニルポリマーVP1中に存在する場合、架橋剤の量は、ビニルポリマーVP1の重量に基づいて、好ましくは0.01~3重量%、より好ましくは0.1~1.0重量%の範囲である。
【0032】
ビニルポリマーVP1は、(非架橋のビニルポリマーVP1が形成されるような)互いに反応する基を含まないことが好ましい。より好ましくは、(ビニルポリマーVP1を形成するための)架橋剤の(意図的な)使用は完全に省略され、すなわち、架橋剤がビニルポリマーVP1中に存在しないか、又はビニルポリマーVP1が0.0%の架橋剤を含む。
【0033】
ビニルポリマーVP2
好ましくは、VP2中の酸官能性モノエチレン性不飽和モノマー(複数可)は、酸基が潜在性であるモノマーを含む、酸官能性を有する不飽和モノマーである。より好ましくは、酸官能性モノエチレン性不飽和モノマー(複数可)は、以下の群:(メタ)アクリル酸;2-カルボキシエチルアクリラート(CEA)又はその高級類似体(SIPOMER(登録商標)β-CEAとしてSolvayから市販)等のオリゴマー化アクリル酸;イタコン酸、フマル酸、マレイン酸、シトラコン酸又はその無水物;モノアルキルマレアート(例えば、モノメチルマレアート及びモノエチルマレアート)、モノアルキルシトラコナート、酸性ホスホオキシエチル(メタ)アクリラート、酸性ホスホオキシプロピル(メタ)アクリラート、酸性ホスホオキシポリ(オキシエチレン)グリコール(メタ)アクリラート、酸性ホスホオキシポリ(オキシプロピレン)グリコール(メタ)アクリラート、スチレンp-スルホン酸、エチルメタクリラート-2-スルホン酸、アリルスルホン酸、3-スルホプロピルメタクリラート、及び2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸、並びにこれらの混合物から適切に選択されるが、これらに限定されない酸を有するモノマーは、遊離酸として、又は塩(例えば、アンモニウム塩又はアルカリ金属塩)として、又はそれらの混合物として重合することができる。酸官能性モノエチレン性不飽和モノマーがカルボン酸基を含む場合、酸に由来するカルボン酸基は少なくとも部分的にイオン化される。VP2中の酸官能性モノエチレン性不飽和モノマー(複数可)は、好ましくはカルボン酸である。より好ましくは、VP2中の酸官能性モノエチレン性不飽和モノマー(複数可)は、(メタ)アクリル酸である。
【0034】
本明細書の文脈において、「酸に由来するカルボン酸基が少なくとも部分的にイオン化されている」とは、酸に由来するカルボン酸基の少なくとも一部がイオン化されていることを指す。
【0035】
好ましくは、VP2におけるヒドロキシ(メタ)アクリラート(複数可)は、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリラート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリラート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリラート、6-ヒドロキシヘキシル(メタ)アクリラート、p-ヒドロキシシクロヘキシル(メタ)アクリラート、2,3-ジヒドロキシプロピルメタアクリラート及びそれらの混合物からなる群から選択される。より好ましくは、VP2におけるヒドロキシアルキル(メタ)アクリラート(複数可)は、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリラート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリラート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリラート、6-ヒドロキシヘキシル(メタ)アクリラート、p-ヒドロキシシクロヘキシル(メタ)アクリラート及びこれらの混合物からなる群から選択される。更により好ましくは、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリラート(複数可)は、2-ヒドロキシエチルメタクリラート(2-HEMA)、2-ヒドロキシエチルアクリラート(2-HEA)、4-ヒドロキシブチルアクリラート(4-HBA)、又はそれらの混合物である。
【0036】
本明細書の文脈において、「多相アクリルポリマーのVP2相中に存在する異なる共重合可能なモノエチレン性不飽和モノマー(複数可)」は、VP2相中に存在する酸官能性モノエチレン性不飽和モノマー(複数可)とは異なり(すなわち、同一ではない)、VP2相中に存在するヒドロキシアルキル(メタ)アクリラート(複数可)とは異なる、共重合可能なモノエチレン性不飽和モノマーを指す。換言すれば、VP2中に存在する異なる共重合可能なモノエチレン性不飽和モノマーは、VP2中の酸官能性モノエチレン性不飽和モノマー(複数可)及びヒドロキシアルキル(メタ)アクリラート(複数可)とは異なる共重合可能なモノエチレン性不飽和モノマーである。
【0037】
(VP2中)の異なる共重合可能なモノエチレン性不飽和モノマーは、アルキル基が1~3個の炭素原子を含むアルキル(メタ)アクリラート、例えば、メチル(メタ)アクリラート(MMA)、エチル(メタ)アクリラート、n-プロピル(メタ)アクリラート、イソプロピル(メタ)アクリラート;(シクロ)アルキル基が12個超の炭素原子を含有するアルキル又はシクロアルキル(メタ)アクリラート、例えば、トリデシル(メタ)アクリラート、オクタデシル(メタ)アクリラート、イソ-オクタデシル(メタ)アクリラート;芳香環含有重合可能な不飽和モノマー、例えば、ベンジル(メタ)アクリラート、スチレン、α-メチルスチレン、o-、m-及びp-メチルスチレン、o-、m-及びp-エチルスチレン、ビニルトルエン;窒素含有重合可能な不飽和モノマー、例えば(メタ)アクリルアミド、N-ビニルピロリドン、N,N-ジメチルアミノエチル(メタ)アクリラート、N,N-ジエチルアミノエチル(メタ)アクリラート、N,N-ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド;カルボニル基又はエポキシ基を有する重合可能な不飽和モノマー、例えば、ジアセトン(メタ)アクリルアミド、アセトアセトキシエチルメタクリラート、グリシジル(メタ)アクリラート、2-メチルグリシジル(メタ)アクリラート;アルコキシシリル基を有する重合可能な不飽和モノマー、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(2-メトキシエトキシ)シラン、γ-(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ-(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン、又はそれらの混合物であり得る。
【0038】
(VP2における)異なる共重合可能なモノエチレン性不飽和モノマー(複数可)は、(シクロ)アルキル基が4~12個の炭素原子を含有する(シクロ)アルキル(メタ)アクリラートであり得、n-ブチル(メタ)アクリラート、イソブチル(メタ)アクリラート、tert-ブチル(メタ)アクリラート、n-ヘキシル(メタ)アクリラート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリラート、オクチル(メタ)アクリラート、ノニル(メタ)アクリラート、イソボルニル(メタ)アクリラート、ドデシル(メタ)アクリラート、シクロヘキシル(メタ)アクリラート、メチルシクロヘキシル(メタ)アクリラート、tert-ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリラート、シクロドデシル(メタ)アクリラート及びこれらの混合物からなる群から選択される。
【0039】
より好ましくは、VP2中に存在する異なる共重合可能なモノエチレン性不飽和モノマー(複数可)は、n-ブチル(メタ)アクリラート、メチル(メタ)アクリラート、スチレン又はそれらの混合物であり、最も好ましくはn-ブチルアクリラート、メチルメタクリラート又はそれらの混合物である。
【0040】
ビニルポリマーVP2は、(非架橋のビニルポリマーVP2が形成されるような)互いに反応する基を含まないことが好ましい。より好ましくは、ビニルポリマーVP2を形成するための架橋剤の(意図的な)使用は完全に省略され、すなわち、架橋剤がビニルポリマーVP2中に存在しないか、又はビニルポリマーVP2は0.0%の架橋剤を含む。
【0041】
ビニルポリマーVP1及びVP2のための酸官能性モノエチレン性不飽和モノマーは、石油化学原料から製造され得る。あるいは、バイオ系アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸及びメチルメタクリラート等の再生可能な供給原料から誘導されてもよい(すなわち、モノマーは、一部又は全部が(バイオ)再生可能な供給源から得られる)。(トランス)エステル化に使用されるアルカノールは、生物由来であってもよい。このようなバイオ系モノマーの非限定的な例は、VISIOMER(登録商標)Terra C13-MA、VISIOMER(登録商標)Terra C17.4-MA、2-オクチルアクリラート、イソボルニルメタクリラート及びイソボルニルアクリラートである。
【0042】
上記のモノマー中に存在する再生可能炭素の含有量は、モノマー構造式から計算することができ、又はASTM D6866A(又はASTM D6866-20)に従って測定することができる。バイオ系炭素含有量は、全有機炭素含有量(TOC)の割合として報告される。再生可能炭素の割合を決定するための他の標準化された方法は、ISO16620-2及びCEN16640である。
【0043】
本発明のポリマー分散体のカーボンフットプリントを低減するための別の代替方法は、その調製にリサイクルされたモノマーを使用することである。ポリ(メチルメタクリラート)又はポリ(スチレン)等のポリマーは、それらの天井温度より高い温度で熱分解することができる。熱分解生成物を蒸留することにより、メチルメタクリラート又はスチレン等のリサイクルされたモノマーを得ることができ、次いで、これを本発明の水性ポリアクリラート分散物を調製するための乳化重合に更に使用することができる。
【0044】
更に別の代替において、ビニルポリマーVP1及び/又はVP2のためのモノエチレン性不飽和モノマーは、石油化学原料及び/又は再生可能な原料から得られ、かつ/又は(可能であれば)リサイクルされたモノマーである。
【0045】
好ましくは、ビニルポリマーVP1及び/又はVP2のためのモノエチレン性不飽和モノマーは、再生可能な供給原料から得られ、かつ/又はリサイクルされたモノマー(可能であれば、例えば、リサイクルされたメチルメタクリラート又はリサイクルされたスチレン等)である。
【0046】
より好ましくは、ビニルポリマーVP1及び/又はVP2のためのモノエチレン性不飽和モノマーは、再生可能な供給原料から得られ、モノマーの総炭素含有量の20重量%を超えるバイオ系炭素含有量を有し、バイオ炭素含有量は、ASTM D6866-20規格を使用して決定される。
【0047】
本発明の多相アクリルポリマーは、多工程乳化重合によって調製され、少なくとも以下の2つの後続の工程i)及びii):
i.70~95重量部、好ましくは75~90重量部(調製されたコポリマーの100重量部に対して計算される)のビニルポリマーVP1を調製する工程(重合する工程)、その後、
ii.ビニルポリマーVP1の存在下で、5~30重量部、好ましくは10~25重量部(調製されたコポリマーの100重量部に対して計算される)のビニルポリマーVP2調製する工程(重合する工程)、
又は
i.5~30重量部、好ましくは10~25重量部(調製されたコポリマーの100重量部に対して計算される)のビニルポリマーVP2を調製する工程(重合する工程)、その後、
ii.ビニルポリマーVP2の存在下で、70~95重量部、好ましくは75~90重量部(調製されたコポリマーの100重量部に対して計算される)のビニルポリマーVP1を調製する工程(重合する工程)
を含む。
【0048】
好ましくは、本発明の多相アクリルポリマーは、少なくとも以下の2つの後続の工程i)及びii):
i.70~95重量部、好ましくは75~90重量部(調製されたコポリマーの100重量部に対して計算される)のビニルポリマーVP1を調製する工程(重合する工程)、その後、
ii.ビニルポリマーVP1の存在下において、5~30重量部、好ましくは10~25重量部(調製されたコポリマーの100重量部に対して計算される)のビニルポリマーVP2を調製する工程(重合する工程)
を含む多工程乳化重合によって調製される。
【0049】
本出願の文脈において、「多工程」重合は、少なくとも2つの工程で行われる重合、より詳細には2つ以上の工程で行われる逐次重合を指す。このような多段階重合では、前の工程におけるモノマーからポリマーへの変換が十分に高い場合にのみ後続の工程が開始されることは当業者に周知である。前の工程における変換が十分に高い場合、当業者には明らかであろう。例えば、重合の後続の(又は第2の工程)は、重合の前の(又は第1の工程)を実施するために使用された反応混合物中に約500ppm未満のモノマーが依然として存在する場合にのみ開始される。
【0050】
本出願の文脈において、「乳化重合」は、エチレン性不飽和モノマーが水溶性又は水不溶性開始剤の存在下で水中で重合される付加重合を指す。乳化重合のプロセスの一般的な説明は、E.W.Duck in Encyclopedia of Polymer Science and Technology,1966,John Wiley&Sons,Inc.,Vol 5,p 801-859に与えられている。
【0051】
本発明において、乳化重合は、ビニル重合を開始するためにフリーラジカル生成開始剤の使用を必要とするビニルモノマーのフリーラジカルエマルション重合であり得る。適切なフリーラジカル生成開始剤としては、無機過酸化物(例えば、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム又は過硫酸アンモニウム)、過酸化水素、又はペルカルボナート;有機過酸化物(過酸化ベンゾイルを含むアシルペルオキシド等)、アルキルヒドロペルオキシド(t-ブチルヒドロペルオキシド及びクメンヒドロペルオキシド等);ジアルキルペルオキシド(ジ-t-ブチルペルオキシド等);ペルオキシエステル類(t-ブチルパーベンゾアート等)等;これらの混合物を用いてもよい。好ましくは、乳化重合は、シード乳化重合である。
【0052】
ペルオキシ化合物は、場合によっては、ピロ亜硫酸ナトリウム又は亜硫酸水素塩、ピロ亜硫酸カリウム又は亜硫酸水素塩、ホルムアルデヒドスルホキシル酸ナトリウム、2-ヒドロキシ-2-スルフィン酢酸二ナトリウム及びイソアスコルビン酸等の適切な還元剤(酸化還元系)と組み合わせて有利に使用される。Fe.EDTA(EDTAはエチレンジアミンテトラアセタートの略語である)等の金属化合物もまた、レドックス開始剤系の一部として使用され得る。アゾ官能性開始剤も使用され得る。好ましいアゾ開始剤としては、アゾビス(イソブチロニトリル)、2,2’-アゾ-ビス(2-メチルブタンニトリル)(ANBN)及び4,4’-アゾビス(4-シアノ吉草酸)が挙げられる。水相と有機相との間で分配する開始剤、例えば、t-ブチルヒドロペルオキシド、イソアスコルビン酸及びFe.EDTAの組合せを使用することが可能である。使用する開始剤又は開始剤系の量は、慣用的であり、例えば、使用される全ビニルモノマーに基づいて0.05~6重量%の範囲内である。
【0053】
したがって、本発明のポリアクリラート分散物は、多相アクリルポリマーを含み、多相アクリルポリマーは、少なくともビニルポリマーVP1及びビニルポリマーVP2を含み、当該多相アクリルポリマーは、乳化重合によって2つ以上の工程で調製され、好ましくは、
第1の工程において、70~95重量部、好ましくは75~90重量部(付加ポリマー100重量部に対して計算される)のモノマー混合物Aであって、
a)(シクロ)アルキル基が4~12個の炭素原子を含む0~75モル%、好ましくは0~65モル%、より好ましくは0~60モル%、更により好ましくは0~57モル%、最も好ましくは0~55モル%の(シクロ)アルキル(メタ)アクリラート(好ましくは複数の(シクロ)アルキル(メタ)アクリラート)、
b)10~60モル%、好ましくは15~50モル%、より好ましくは15~40モル%、更により好ましくは15~35モル%、更によりいっそう好ましくは20~30モル%、最も好ましくは25~30モル%のヒドロキシアルキル(メタ)アクリラート(OH含有共重合可能なモノエチレン性不飽和モノマーとして)、及び
c)0~25モル%、好ましくは0モル%の異なる共重合可能なモノエチレン性不飽和モノマー(好ましくは複数の異なる共重合可能なモノエチレン性不飽和モノマー)、
d)0~5モル%、好ましくは0~2モル%、より好ましくは0~1モル%の酸官能性モノエチレン性不飽和モノマー(好ましくは複数の酸官能性モノエチレン性不飽和モノマー)、
を含み、
ここで、a)、b)、c)及びd)のモル百分率の合計は100%を超えない、
モノマー混合物Aを共重合し、
それによって、ビニルポリマーVP1(多相アクリルポリマーの第1相)を調製し、
並びに
後続の工程において、ビニルポリマーVP1の存在下で、5重量部~30重量部、好ましくは10重量部~25重量部(調製されたコポリマーの100重量部に対して計算される)のモノマー混合物Bであって、
a)0~50モル%、好ましくは10~40モル%、より好ましくは20~30モル%の酸官能性モノエチレン性不飽和モノマー(好ましくは複数の酸官能性モノエチレン性不飽和モノマー)、及び
b)50~100モル%、好ましくは60~90モル%、より好ましくは70~80モル%の(a)ヒドロキシアルキル(メタ)アクリラート又は異なる共重合可能なモノエチレン性不飽和モノマー(好ましくは複数の異なる共重合可能なモノエチレン性不飽和モノマー)、又はそれらの混合物
を含み、
ここで、a)及びb)のモル百分率の合計は100%を超えない、
モノマー混合物Bを共重合し、
それによってビニルポリマーVP2(多相アクリルポリマーの第2相)を調製する、
ことによって得られる。
【0054】
本発明のポリアクリラート分散物中の多相アクリルポリマーは、好ましくは少なくとも55mg KOH/g、好ましくは75~250mg KOH/g、より好ましくは100~200mg KOH/g、最も好ましくは100~150mg KOH/gのOH価(又はヒドロキシル価)を有する。したがって、本発明のポリアクリラート分散物は、より詳細には、ビニルポリマー相VP1中のOH官能性モノマーの含有量が高いことによって、高OH官能性(水系)ポリアクリラート分散物である。
【0055】
好ましくは、OH官能性モノマーは、少なくとも20モル%の量で、より好ましくは少なくとも25モル%の量でビニルポリマー相VP1中に存在する。
【0056】
ビニルポリマーVP1のOH価(又はヒドロキシル価)は、100~250mg KOH/gであり、好ましくは100~200mg KOH/gであり、より好ましくは100~175mg KOH/gである。
【0057】
好ましくは、ビニルポリマーVP2のOH価(又はヒドロキシル価)は、0~250mg KOH/g、より好ましくは0~200mg KOH/g、更により好ましくは0~150mg KOH/gである。
【0058】
本出願において、ビニルポリマーVP1、ビニルポリマーVP2、多相アクリルポリマーの「OH価」とは、理論OH価を示し、下記式Eq(II)により算出することができ、ここで、使用される寸法は、丸括弧の間に与えられる。
理論OHV(mg KOH/g)=
[ヒドロキシアルキル(メタ)アクリラートのモル数(モル)*56.1(g/モル)*1000(mg/g)]/ポリマーの重量(g)
ここで、ポリマーの重量は、それぞれ検討中のVP1、VP2又は多相アクリルポリマーの固体ポリマーの質量(g)を指す。
【0059】
より詳細には、ビニルポリマーVP1、ビニルポリマーVP2及び多相アクリルポリマーの「OH価」とは、下記式Eq(II’)により算出される理論OH価を指し、ここで、使用される寸法は、丸括弧の間に与えられる。
理論OHV(mg KOH/g)=
[ヒドロキシ官能性モノマーのモル数(モル)*56.1(g/モル)*1000(mg/g)]/ポリマーの重量(g)
ここで、ポリマーの重量は、それぞれ検討中のVP1、VP2又は多相アクリルポリマーの固体ポリマーの質量(g)を指す。当業者には、2つ以上のヒドロキシル基を有するヒドロキシ官能性モノマー、すなわち二官能性ヒドロキシルモノマー、三官能性ヒドロキシルモノマー等について、Eq(II’)は、それぞれ2、3等で乗算されることが明らかである。
【0060】
したがって、本明細書を通して、ビニルポリマーVP1、ビニルポリマーVP2及び多相アクリルポリマーの「OH価」という用語は、上記の周知の式Eq(II)(又はEq(II’))を用いて計算されるような計算された(又は理論的な)OH価を指す。
【0061】
好ましくは、本発明のポリアクリラート分散物のビニルポリマーVP1は、アニオン性及び/又は非イオン性の少なくとも1つの乳化剤を含み、より好ましくは乳化剤は(フリーラジカル重合に関与することができる)オレフィン性不飽和基を含み、すなわち乳化剤は共重合可能な乳化剤(後者は反応性乳化剤とも呼ばれる)である。その場合、使用される反応性乳化剤の量も同様にVP1の組成を考慮に入れなければならず、すなわち、VP1における(シクロ)アルキル(メタ)アクリラート(a)、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリラート(b)、異なる共重合可能なモノエチレン性不飽和モノマー(c)、酸官能性モノエチレン性不飽和モノマー(d)及び反応性乳化剤のモル百分率の合計が100%を超えてはならない。
【0062】
本明細書の文脈において、(反応性)乳化剤、界面活性剤固体、乳化剤固体、及び反応性界面活性剤という用語は互換的に使用される。
【0063】
より好ましくは、ビニルポリマーVP1の合成に使用される乳化剤固形分(活性物質又は活性物)の量は、(ビニルポリマーVP1の重量に基づいて)0.1重量%~15重量%、更により好ましくは0.1重量%~8重量%、更によりいっそう好ましくは0.1重量%~5重量%、最も好ましくは0.1重量%~3重量%である。
【0064】
適切な重合可能な界面活性剤としては、式M.-OOC-CH=CHCOOR(式中、RはC6~C22アルキルであり、MはNa、K、Li、NH 、又はプロトン化若しくは第四級アミンである)の無水マレイン酸のヘミエステルが挙げられる。商品名NOIGEN(登録商標)RN(Dai-Ichi Kogyo Seiyaku Co.,Ltd.、日本)で販売されているエチレン性不飽和結合、例えばNOIGEN(商標)RN-10、NOIGEN(商標)RN-20、NOIGEN(商標)RN-30、NOIGEN(商標)RN-40、及びNOIGEN(商標)RN-5065を有するポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、又は商品名HITENOL(登録商標)BC(Dai-Ichi Kogyo Seiyaku Co.,Ltd.、日本)で販売されているその硫酸塩、例えばHITENOL(登録商標)BC-10、HITENOL(登録商標)BC-1025、HITENOL(登録商標)BC-20、HITENOL(登録商標)BC-2020、HITENOL(登録商標)BC-30、MAXEMUL(登録商標)6106(Croda Industrial Specialtiesから入手可能)は、ホスホナートエステル及びエトキシ親水性の両方、アクリラート反応性基を有する公称C18アルキル鎖を有する。そのような反応に適したリン酸エステル官能基を有する他の代表的な反応性界面活性剤としては、MAXEMUL(登録商標)6112、MAXEMUL(登録商標)5011、MAXEMUL(登録商標)5010(すべてCroda Industrial Specialtiesから入手可能)が挙げられるが、これらに限定されない。
【0065】
本発明の様々な実施形態での使用に適した別の反応性界面活性剤としては、アリルオキシヒドロキシプロピルスルホン酸ナトリウム(Sipomer(登録商標)COPS-1としてSolvayから入手可能)、ADEKA REASOAP(登録商標)ER-10、ER-20、ER-30及びER-40等のADEKA REASOAP(登録商標)SR/ERシリーズ、ADEKA REASOAP(登録商標)SR-10、SR-20、SR-30(すべてAdeka Corporation.,Ltd.から入手可能)並びにアリルスルホサクシナート誘導体(例えば、BASFから入手可能なTREM(登録商標)LF-40等)が挙げられる。
【0066】
好ましくは、ビニルポリマーVP2の酸価は、ビニルポリマーVP2のグラム当たり30mg KOHより高く、すなわち、ビニルポリマーVP2の酸価は厳密には30mg KOH/gより高く、30mg KOH/gに等しくない(ビニルポリマーVP2の酸価>30mg KOH/g)。
【0067】
本発明のポリアクリラート分散物は、好ましくは(分散物の重量に基づいて)最大50重量%の固形分を有し、より好ましくは固形分は20~40重量%の範囲内である。
【0068】
好ましくは、本発明の水性ポリアクリラート分散物は、多相アクリルポリマーを含み、当該多相アクリルポリマーは、少なくとも2つの(ポリマー)相:
1)ビニルポリマーVP1であって、
a)0~75モル%、好ましくは0~65モル%、より好ましくは0~60モル%、更により好ましくは0~55モル%の、(シクロ)アルキル基が4~12個の炭素原子を含む(シクロ)アルキル(メタ)アクリラート、
b)15~50モル%、好ましくは15~40モル%、より好ましくは15~35モル%、更により好ましくは20~30モル%、最も好ましくは25~30モル%の、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリラート、及び
c)0~25モル%、好ましくは0モル%の、異なる共重合可能なモノエチレン性不飽和モノマー、
d)0~5モル%、好ましくは0~2モル%、より好ましくは0~1モル%の、酸官能性モノエチレン性不飽和モノマー
を含み、モル百分率の合計は100%を超えず、VP1の酸価は30mg KOH/g以下であり、ビニルポリマーVP1のヒドロキシル価は100~250mg KOH/gである、
ビニルポリマーVP1、
並びに
2)ビニルポリマーVP2であって、
a)10~40モル%、より好ましくは20~30モル%の、酸官能性モノエチレン性不飽和モノマー、及び
b)60~90モル%、好ましくは70~80モル%の、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリラート又は異なる共重合可能なモノエチレン性不飽和モノマー、又はそれらの混合物を含み、
モル百分率の合計は100%を超えない、
ビニルポリマーVP2
を含み、
多相アクリルポリマーは、少なくとも以下の後続の工程i)及びii):
i.70~95重量部、好ましくは75~90重量部(調製されたコポリマーの100重量部に対して計算される)のビニルポリマーVP1を調製する工程、その後、
ii.ビニルポリマーVP1の存在下で、5~30重量部、好ましくは10~25重量部(調製されたコポリマーの100重量部に対して計算される)のビニルポリマーVP2を調製する工程、
を含む多工程乳化重合によって調製される。
【0069】
より詳細には、ビニルポリマーVP1は、(シクロ)アルキル基が4~12個の炭素原子を含有する0~75モル%の(シクロ)アルキル(メタ)アクリラート;15~50モル%のヒドロキシアルキル(メタ)アクリラート;0~25モル%の異なる共重合可能なモノエチレン性不飽和モノマー;及び0~5モル%の酸官能性モノエチレン性不飽和モノマーを含み、ここで、モル百分率の合計は100%を超えず、VP1の酸価は30mg KOH/g以下であり、ビニルポリマーVP1のヒドロキシル価は100~250mg KOH/gであり、ビニルポリマーVP2は10~40モル%の酸官能性モノエチレン性不飽和モノマー、及び60~90モル%のヒドロキシアルキル(メタ)アクリラート又は異なる共重合可能なモノエチレン性不飽和モノマー、又はそれらの混合物を含み、ここで、モル百分率の合計は100%を超えない。更により詳細には、ビニルポリマーVP1は、(シクロ)アルキル基が4~12個の炭素原子を含有する0~75モル%の(シクロ)アルキル(メタ)アクリラート;15~50モル%のヒドロキシアルキル(メタ)アクリラート;0~25モル%の異なる共重合可能なモノエチレン性不飽和モノマー;及び0~5モル%の酸官能性モノエチレン性不飽和モノマーを含み、ここで、モル百分率の合計は100%を超えず、VP1の酸価は30mg KOH/g以下であり、ビニルポリマーVP1のヒドロキシル価は100~250mg KOH/gであり、ビニルポリマーVP2は20~30モル%の酸官能性モノエチレン性不飽和モノマー、及び70~80モル%のヒドロキシアルキル(メタ)アクリラート又は異なる共重合可能なモノエチレン性不飽和モノマー、又はそれらの混合物を含み、ここで、モル百分率の合計は100%を超えない。
【0070】
より好ましい実施形態では、ポリアクリラート分散物は多相アクリルポリマーを含み、当該多相アクリルポリマーは、少なくとも2つの(ポリマー)相:
1)ビニルポリマーVP1であって、(シクロ)アルキル基が4~12個の炭素原子を含む、0~65モル%の(シクロ)アルキル(メタ)アクリラート(好ましくは複数の(シクロ)アルキル(メタ)アクリラート);15~40モル%のヒドロキシアルキル(メタ)アクリラート(複数可);0モル%の異なる共重合可能なモノエチレン性不飽和モノマー(好ましくは複数の異なる共重合可能なモノエチレン性不飽和モノマー);及び0~2モル%の酸官能性モノエチレン性不飽和モノマー(好ましくは複数の酸官能性モノエチレン性不飽和モノマー)を含み、モル百分率の合計は100%を超えず、VP1の酸価は30mg KOH/g以下である、ビニルポリマーVP1、及び
2)ビニルポリマーVP2であって、20~30モル%の酸官能性モノエチレン性不飽和モノマー(好ましくは、複数の酸官能性モノエチレン性不飽和モノマー)及び70~80モル%のヒドロキシアルキル(メタ)アクリラート(又は複数のヒドロキシアルキル(メタ)アクリラート)又は異なる共重合可能なモノエチレン性不飽和モノマー(好ましくは複数の異なる共重合可能なモノエチレン性不飽和モノマー)又はそれらの混合物を含み、
モル百分率の合計は100%を超えない、
ビニルポリマーVP2
を含み、
多相アクリルポリマーは、少なくとも以下の後続の工程i)及びii):
i.75~90重量部(調製されたコポリマーの100重量部に対して計算される)のビニルポリマーVP1を調製する工程、その後、
ii.ビニルポリマーVP1の存在下、10~25重量部(調製したコポリマー100重量部に対して計算される)のビニルポリマーVP2を調製する工程
を含む多工程乳化重合によって調製される。
【0071】
ビニルポリマーVP1のヒドロキシル価は、100~250mg KOH/gであり、好ましくは100~200mg KOH/gであり、より好ましくは100~175mg KOH/gである。
【0072】
別の更により好ましい実施形態では、ポリアクリラート分散物は多相アクリルポリマーを含み、当該多相アクリルポリマーは、少なくとも2つの(ポリマー)相:
1)ビニルポリマーVP1であって、(シクロ)アルキル基が4~12個の炭素原子を含む、0~65モル%の(シクロ)アルキル(メタ)アクリラート(好ましくは複数の(シクロ)アルキル(メタ)アクリラート);15~35モル%のヒドロキシアルキル(メタ)アクリラート;0モル%の異なる共重合可能なモノエチレン性不飽和モノマー(好ましくは複数の異なる共重合可能なモノエチレン性不飽和モノマー);及び0~2モル%の酸官能性モノエチレン性不飽和モノマー(好ましくは複数の酸官能性モノエチレン性不飽和モノマー)を含み、モル百分率の合計は100%を超えず、VP1の酸価は30mg KOH/g以下である、ビニルポリマーVP1、及び
2)ビニルポリマーVP2であって、20~30モル%の酸官能性モノエチレン性不飽和モノマー(好ましくは、複数の酸官能性モノエチレン性不飽和モノマー)及び70~80モル%のヒドロキシアルキル(メタ)アクリラート(又は複数のヒドロキシアルキル(メタ)アクリラート)又は異なる共重合可能なモノエチレン性不飽和モノマー(好ましくは複数の異なる共重合可能なモノエチレン性不飽和モノマー)又はそれらの混合物を含み、
モル百分率の合計は100%を超えない、
ビニルポリマーVP2
を含み、
多相アクリルポリマーは、少なくとも以下の後続の工程i)及びii):
i.75~90重量部(調製されたコポリマーの100重量部に対して計算される)のビニルポリマーVP1調製する工程、その後、
ii.ビニルポリマーVP1の存在下、10~25重量部(調製したコポリマー100重量部に対して計算される)のビニルポリマーVP2を調製する工程
を含む多工程乳化重合によって調製される。
【0073】
ビニルポリマーVP1のヒドロキシル価は、100~250mg KOH/gであり、好ましくは100~200mg KOH/gであり、より好ましくは100~175mg KOH/gである。
【0074】
代替的な最も好ましい実施形態では、ポリアクリラート分散物は多相アクリルポリマーを含み、当該多相アクリルポリマーは、少なくとも2つの(ポリマー)相:
1)ビニルポリマーVP1であって、(シクロ)アルキル基が4~12個の炭素原子を含む、0~75モル%の(シクロ)アルキル(メタ)アクリラート(好ましくは複数の(シクロ)アルキル(メタ)アクリラート);20~30モル%のヒドロキシアルキル(メタ)アクリラート;0モル%の異なる共重合可能なモノエチレン性不飽和モノマー(好ましくは複数の異なる共重合可能なモノエチレン性不飽和モノマー);及び0~2モル%の酸官能性モノエチレン性不飽和モノマー(好ましくは複数の酸官能性モノエチレン性不飽和モノマー)を含み、モル百分率の合計は100%を超えず、VP1の酸価は30mg KOH/g以下である、
ビニルポリマーVP1、及び
2)ビニルポリマーVP2であって、20~30モル%の酸官能性モノエチレン性不飽和モノマー(好ましくは、複数の酸官能性モノエチレン性不飽和モノマー)及び70~80モル%のヒドロキシアルキル(メタ)アクリラート(又は複数のヒドロキシアルキル(メタ)アクリラート)又は異なる共重合可能なモノエチレン性不飽和モノマー(好ましくは複数の異なる共重合可能なモノエチレン性不飽和モノマー)又はそれらの混合物を含み、
モル百分率の合計は100%を超えない、
ビニルポリマーVP2
を含み、
多相アクリルポリマーは、少なくとも以下の後続の工程i)及びii):
i.75~90重量部(調製されたコポリマーの100重量部に対して計算される)のビニルポリマーVP1を調製する工程、及びその後、
ii.ビニルポリマーVP1の存在下、10~25重量部(調製したコポリマー100重量部に対して計算される)のビニルポリマーVP2を調製する工程
を含む多工程乳化重合によって調製される。
【0075】
ビニルポリマーVP1のヒドロキシル価は、100~250mg KOH/gであり、好ましくは100~200mg KOH/gであり、より好ましくは100~175mg KOH/gである。
【0076】
本発明は更に、
-0.1~100重量%、好ましくは0.1から50重量%の、本発明のポリアクリラート分散物(「PAD」)(上記の通り)
-場合により、0.1~50重量%のポリウレタン分散物(「PUD」)、及び/又は
-場合により、0.1~15重量%の架橋剤C、
を、PADと、存在する場合はPUD及び架橋剤Cとの和に基づいて(すなわち、100重量%までを合計した重量百分率の合計)含む水性塗料組成物に関する。
【0077】
好ましくは、水性塗料組成物は、0.1重量%~50重量%のポリウレタン分散物PUDを含む。より好ましくは、ポリウレタン分散物は、少なくとも35mg KOH/g(固形分含有量)のOH価を有し、更により好ましくは、ポリウレタン分散物は、少なくとも、
-少なくとも10kg/モルの重量平均モル質量Mw1を有するポリウレタンU1と、
-10kg/モル未満の重量平均モル質量Mw2を有するポリウレタンU2と、
を含み、
重量平均モル質量は、ポリスチレン標準に対するテトラヒドロフラン中のサイズ排除クロマトグラフィーによって決定され、ポリウレタンU2は、
-ヒドロキシル基の、DIN32625に従った、1.4モル/kg~4モル/kgのn(-OH)/m(U2)の比物質量、
-DIN32625に従って、最大0.5モル/kgの分岐度、及び
-DIN32625に従って、0.8モル/kg~2モル/kgの尿素基n(-NH-CO-NH-)/m(U2)の比物質量
を更に有する。
【0078】
本明細書の文脈において、ポリウレタン分散物PUDのOH価は、DIN EN ISO 4629(DIN53240)に従って(mgKOH/gで)決定することができる。
【0079】
同様に、ポリウレタン分散物PUDの酸価は、DIN EN ISO3682(DIN53402)に従って(mgKOH/gで)決定することができる。
【0080】
本明細書の文脈では、塗料組成物は、塗装配合物又は配合物とも呼ばれる。
【0081】
本出願人らは、このようなポリアクリラート分散物及び水性塗料組成物の使用が、ベースコート/クリアコート系において(金属)ベースコートを得ることを可能にし、良好な全体的塗装特性と良好な(又は更に高い)フロップ及び光沢とを組み合わせた塗装系を提供することを見出した。より具体的には、驚くべきことに、本発明のポリアクリラート分散物及び水性塗料組成物の使用は、光沢及びフロップを損なうことなく、優れた耐薬品性を有する塗装系を提供することが見出された。更に、高OH官能性水系(又は水性)ポリアクリラート分散物の使用は、水性ベースコート組成物、特に自動車金属及びプラスチック部品の配合に使用される場合、良好な性能を提供する。ベースコート組成物のための高OH官能性水系(又は水性)ポリアクリラート分散物を使用して、(当該分野で使用されるベースコートと比較して)プラスチックへの接着性(プライマーなしでも)及びコート間接着性(例えば、ベースコートと次のクリアコートとの間)が改善されることは、特に驚くべきことである。
【0082】
本明細書の文脈において、「フロップ」は、視野角に応じて、金属色(又は金属外観を有するコート)の差動光反射効果を指す。フロップインデックスは、視野角の範囲にわたって回転させたときの(金属的外観を有するコートの)金属色の反射率の変化の測定値である。フロップインデックス0は、ベタ色を示すが、高フロップ金属又は真珠光沢ベースコート/クリアコート色は、15~17のフロップインデックスを有し得る。フロップインデックスは、金属及び真珠光沢塗料仕上げの色を測定するように設計された多角度分光光度計で測定することができる。
【0083】
数平均モル質量(Mn)及び重量平均モル質量(Mw)を含むポリマー物質のモル質量及びその加重平均は、ポリスチレン標準を使用して、ゲル浸透クロマトグラフィーとも呼ばれるサイズ排除クロマトグラフィーによってテトラヒドロフラン中の溶液で決定されている(ASTM D3593による)。
【0084】
好ましい実施形態では、ポリウレタン分散物中のポリウレタンU1は、少なくとも10kg/モル、好ましくは少なくとも15kg/モル、特に好ましくは少なくとも20kg/モルの重量平均モル質量Mw1を有する。これは、好ましくは8mg KOH/g~40mg KOH/g、より好ましくは12mg KOH/g~30mg KOH/gの酸価、及び0mg KOH/g~50mg KOH/g、より好ましくは2mg KOH/g~30mg KOH/gのヒドロキシル価を有する。ポリウレタンU2は、10kg/モル未満、好ましくは8kg/モル未満の重量平均モル質量Mw2、1.4モル/kg~4モル/kgのポリウレタンポリマーU2のヒドロキシル基の比物質量n(-OH)/m(U2)を有する。更に、それは、最大0.5モル/kg、好ましくは0.2モル/kg~0.33モル/kgの分岐度を有し、0.8モル/kg~2.0モル/kg、好ましくは1.0モル/kg~1.8モル/kgの尿素基の物質の比量n(-NH-CO-NH-)/m(U2)を有する。
【0085】
特定の化学基X(分岐度、尿素基、酸基、酸アニオン基、ヒドロキシル基等)についての物質量n(X)と樹脂の質量m(樹脂)との比b(X)に関するすべてのパラメータについて、当該比はb(X)=n(X)/m(樹脂)によって定義され、DIN32625に従って物質の比量b(X)とも呼ばれ、m(樹脂)は、検討中のポリウレタンの質量である。
【0086】
所望の用途に応じて、ポリウレタン分散物は、(ポリ)カルボナート、ポリエーテル若しくは(ポリ)エステル系、又はポリウレタン-アクリルハイブリッドであり得る。
【0087】
好ましくは、水性塗料組成物中のポリウレタン分散物は、(ポリ)カルボナート系ポリウレタン分散物、より好ましくは高いOH価を有する(ポリ)カルボナート系ポリウレタン分散物である((ポリ)カルボナート系ポリウレタン分散物のOH価は、DIN EN ISO4629(DIN53240)に従って(mgKOH/gで)決定することができる)。
【0088】
好ましくは、水性塗料組成物中のポリイソシアナート架橋剤Cは、ポリイソシアナート、ブロック化ポリイソシアナート、アミノ-ホルムアルデヒド樹脂(例えば、尿素-ホルムアルデヒド樹脂又はメラミン-ホルムアルデヒド樹脂)及びホルムアルデヒド非含有系樹脂、並びにアミノ樹脂と(ブロック化)ポリイソシアナートとの混合物からなる群から選択される。
【0089】
メラミン-ホルムアルデヒド樹脂は当技術分野で非常によく知られており、長い間商品化されており、CYMEL(登録商標)及びSETAMINE(登録商標)の商品名でallnexから入手することができる。これらのメラミン-ホルムアルデヒド樹脂は、場合により対応する有機溶媒中の溶液中に、様々なメチロール化度、エーテル化度又は縮合度(単環式又は多環式)を有する生成物を含む。好ましいメラミン-ホルムアルデヒド樹脂は、商品名CYMEL(登録商標)202、CYMEL(登録商標)232、CYMEL(登録商標)235、CYMEL(登録商標)238、CYMEL(登録商標)254、CYMEL(登録商標)266、CYMEL(登録商標)267、CYMEL(登録商標)272、CYMEL(登録商標)285、CYMEL(登録商標)301、CYMEL(登録商標)303、CYMEL(登録商標)325、CYMEL327、CYMEL(登録商標)350、CYMEL(登録商標)370、CYMEL(登録商標)701、CYMEL(登録商標)703、CYMEL(登録商標)736、CYMEL(登録商標)738、CYMEL(登録商標)771、CYMEL(登録商標)1141、CYMEL(登録商標)1156、CYMEL(登録商標)1158、CYMEL(登録商標)1168、CYMEL(登録商標)NF2000、CYMEL(登録商標)NF2000A、SETAMINE(登録商標)US-132BB-71、SETAMINE(登録商標)US-134BB-57、SETAMINE(登録商標)US-138BB-70、SETAMINE(登録商標)US-144BB-60、SETAMINE(登録商標)US-146BB-72、SETAMINE(登録商標)US-148BB-70、又はそれらの混合で販売されるものである。特に好ましいのは、SETAMINE(登録商標)US-138BB-70、CYMEL(登録商標)327、CYMEL(登録商標)NF2000、CYMEL(登録商標)NF2000A又はそれらの混合物である。ホルムアルデヒドを含まない架橋剤、例えば、CYMEL(登録商標)NF3030及びCYMEL(登録商標)NF3041も使用することができる。
【0090】
架橋剤成分Cは、好ましくは、少なくとも2個の遊離-NCO(イソシアナート)基を有するポリイソシアナート化合物を含む。ポリイソシアナート架橋剤は周知であり、当技術分野で広く記載されている。ポリイソシアナート化合物は、通常、少なくとも2個の-NCO基を含む脂肪族、脂環式及び/又は芳香族ポリイソシアナート及びそれらの混合物からなる群から選択される。架橋剤Cは、ジイソシアナート、より好ましくはヘキサメチレンジイソシアナート、2,4,4トリメチルヘキサメチレンジイソシアナート、1,2-シクロヘキシレンジイソシアナート、1,4-シクロヘキシレンジイソシアナート、4,4’-ジシクロヘキシレンジイソシアナートメタン、3,3’-ジメチル-4,4’-ジシクロヘキシレンジイソシアナートメタン、ノルボルナンジイソシアナート、m-及びp-フェニレンジイソシアナート、1,3-及び1,4-ビス(イソシアナートメチル)ベンゼン、キシリレンジイソシアナート、α,α,α’,α’-テトラメチルキシリレンジイソシアナート(TMXDI)、1,5-ジメチル-2,4-ビス(イソシアナートメチル)ベンゼン、2,4-及び2,6-トルエンジイソシアナート、2,4,6-トルエントリイソシアナート、4,4’-ジフェニレンジイソシアナートメタン、4,4’-ジフェニレンジイソシアナート、ナフタレン-1,5-ジイソシアナート、イソホロンジイソシアナート、4-イソシアナトメチル-1,8-オクタメチレンジイソシアナート及び前述のポリイソシアナートの混合物からなる群から選択される。他のイソシアナート架橋剤は、ビウレット、イソシアヌラート、イミノ-オキサジアジンジオン、アロファネート、ウレトジオン及びそれらの混合物等のジイソシアナートの(縮合)誘導体である。そのような付加物の例は、エチレングリコール等のジオールへの2分子のヘキサメチレンジイソシアナート又はイソホロンジイソシアナートの付加物、1分子の水への3分子のヘキサメチレンジイソシアナートの付加物、3分子のイソホロンジイソシアナートへの1分子のトリメチロールプロパンの付加物、4分子のトルエンジイソシアナートへの1分子のペンタエリスリトールの付加物、ヘキサメチレンジイソシアナートのイソシアヌラート(例えば、DESMODUR(登録商標)(E)N3390、TOLONATE(登録商標)HDT-LV、TOLONATE(登録商標)HDT-90又はDESMODUR(登録商標)ultra2822の商品名で入手可能である)、商品名DESMODUR(登録商標)N75のヘキサメチレンジイソシアナートのビウレット、商品名DESMODUR(登録商標)N3400のヘキサメチレンジイソシアナートのウレトジオンとイソシアヌラートとの混合物、商品名DESMODUR(登録商標)LS2101で入手可能なヘキサメチレンジイソシアナートのアロファネート、及びイソホロンジイソシアナートのイソシアヌラートであり、VESTANAT(登録商標)T1890の商品名で入手可能である。更に、α、α’-ジメチル-m-イソプロペニルベンジルイソシアナート等のイソシアナート官能性モノマーの(コ)ポリマーが使用に適している。所望であれば、塗装に特定の特性を付与するために疎水性又は親水性修飾ポリイソシアナートを使用することも可能である。
【0091】
架橋剤Cはまた、十分に低い脱ブロック温度を有するブロッキング剤が上記のポリイソシアナート架橋剤Cのいずれかをブロックするために使用できる場合、ブロックポリイソシアナートを含むことができる。その場合、架橋剤Cは非ブロック化イソシアナート基含有化合物を実質的に含まず、架橋性組成物は一成分配合物として配合することができる。ブロックイソシアナート成分を調製するために使用することができるブロッキング剤は、当業者に周知である。
【0092】
好ましい実施形態では、架橋剤Cはポリイソシアナート架橋剤である。
【0093】
本発明の水性塗料組成物において、適切な量の架橋剤Cは、とりわけ、存在するOH官能性モノマーの割合に依存し得、当業者には明らかであろう。
【0094】
架橋温度(硬化温度)は、使用される所望の用途及び基材に依存し、当業者には明らかであろう。架橋温度は、例えば、周囲温度から約180℃まで変化し得る。
【0095】
好ましくは、ポリウレタン分散物PUDにおいて、ポリウレタンU2の質量分率w(U2)は、0.50kg/kg~0.80kg/kgであり、質量分率w(U2)は、ポリウレタンU1及びポリウレタンU2の質量m(U1)及びm(U2)の合計に対するポリウレタンU2の質量m(U2)の比、すなわち、w(U2)=m(U2)/[m(U1)+m(U2)]として定義される。
【0096】
好ましくは、ポリウレタン分散物PUD中のポリウレタンU1及びU2の少なくとも一方は、0.1モル/kg~1.8モル/kgの酸及び/又は酸アニオン基の特定量の物質を有する。
【0097】
本発明の水性組成物の固形分含有量は、(組成物の総重量に基づいて)好ましくは5~40重量%の範囲内、より好ましくは5から20重量%の範囲内である。本発明の態様において、適切な固形分は、所望の塗料塗布に依存し、当業者にとって明らかであろう。
【0098】
本発明の塗料組成物は、非ビニルポリマー、顔料、染料、乳化剤、界面活性剤、可塑剤、増粘剤、熱安定剤、レベリング剤、耐破砕剤、充填剤、沈降防止剤、UV吸収剤、酸化防止剤、有機共溶媒、湿潤剤等、及びそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも1つ以上の従来の材料を更に含んでもよい。
【0099】
本発明の一実施形態による塗料組成物は、好ましくは、
・0.1~50重量%のポリアクリラート分散物PAD;
・0.1~50重量%のポリウレタン分散物PUD;
・0.1~1重量%の顔料分散剤(又は顔料湿潤添加剤);
・2~8重量%の顔料;
・0~6重量%の増粘剤;
・0.1~1重量%の表面湿潤添加剤(又は界面活性剤);
・0.1~1重量%のフロー又はレベリング添加剤;
・0~5重量%の金属顔料レベリング添加剤;及び
・0.1~15重量%の架橋剤C、
を含み、
重量百分率の合計は100重量%になる。
【0100】
使用することができる増粘剤の非限定的な例は、ケイ酸塩増粘剤、アクリル増粘剤、ポリウレタン増粘剤、及び/又はセルロース増粘剤である。好ましくは、存在する場合、ケイ酸塩増粘剤及び/又はアクリル増粘剤が使用される。
【0101】
顔料は、無機(金属)顔料又は有機顔料であり得る。適切な無機顔料の非限定的な例は、アルミニウム系顔料、酸化鉄顔料、酸化チタン顔料、酸化亜鉛顔料、ニッケル及びチタン酸ニッケルと共沈殿した酸化クロム顔料、スルホクロメート鉛又はバナジン酸ビスマス鉛からの黄色顔料、スルホクロメートモリブデン酸鉛からのオレンジ色顔料、及びカーボンブラックである。適切な有機顔料の非限定的な例は、アゾ顔料、金属錯体顔料、アントラキノノイド顔料、フタロシアニン顔料、多環式顔料、特にチオインジゴ、キナクリドン、ジオキサジン、ピロロ、ナフタレンテトラカルボン酸、ペリレン、イソアミドリン(オン)e、フラバントロン、ピラントロン、又はイソビオラントロンシリーズのものである。好ましくは、金属顔料が使用される。
【0102】
本発明の一実施形態による塗料組成物は、より好ましくは、
・0.1~50重量%のポリアクリラート分散物PAD;
・0.1~50重量%のポリウレタン分散物PUD;
・0.1~1重量%の顔料分散剤(又は顔料湿潤添加剤);
・2~8重量%のメタリック顔料;
・0~6重量%の(層状)シリケート増粘剤;
・0~6重量%のアクリル増粘剤;
・0.1~1重量%の表面湿潤添加剤(又は界面活性剤);
・0.1~1重量%のフロー又はレベリング添加剤;
・0~5重量%の金属顔料レベリング添加剤;及び
・0.1~15重量%の架橋剤C、
を含み、
重量百分率の合計は100重量%になる。
【0103】
本発明はまた、本発明のポリアクリラート分散物PADを、非ビニルポリマー、顔料、染料、乳化剤、界面活性剤、可塑剤、増粘剤、熱安定剤、レベリング剤、耐破砕剤、充填剤、沈降防止剤、UV吸収剤、酸化防止剤、有機共溶媒、湿潤剤等、及びそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも1つ以上の従来の材料とブレンドする工程を含む、塗料組成物を製造する方法に関する。
【0104】
本発明の水性塗料組成物は、任意の基材に適用することができる。基材は、例えば、金属、例えば、鉄、鋼、電気めっき、亜鉛(亜鉛めっき)、及びリン酸塩処理鋼等の前処理された鋼種、ブリキ、クロム処理された及びクロム処理されていないアルミニウム又は合金を含むアルミニウム基材、プラスチック、木製基材又は木材複合材、ボード、紙、厚紙、皮革、合成材料、ガラス、及びコンクリート、タイル、石及びプラスター等の鉱物基材であってもよい。本発明の塗料組成物の基材として適した他の材料は、プラスチック基材、特にABS基材、ポリカルボナート基材、ABS/ポリカルボナート基材、ガラス及び炭素繊維強化プラスチック又は複合材料、SMC(シート成形化合物)、例えばポリエステルとガラス繊維の組合せ、特に自動車用途で使用されるもの、ポリ(エチレンテレフタラート)、ポリ(ブチレンテレフタラート)、ポリアミド-6、ポリアミド-6.6、(熱可塑性)ポリオレフィン、ポリ(塩化ビニル)、ポリ(メチルメタクリラート)及びポリスチレン等の感熱性基材である。本発明の塗料組成物は、例えばシーラー、プライマー、パテ、水性又は溶媒系ベースコート層で前処理された金属、プラスチック、鉱物又は木材基材を含む塗装基材に適用することもできる。本発明の塗料組成物は更に、(アミノ)シラン等の接着促進物質で前処理された金属、木材又は鉱物基材に塗布することができる。塗装システムはまた、上述のものを含む様々な異なる前処理及び/又は塗装を有する金属及び/又はプラスチック部品からなる多基材アセンブリに適用されてもよい。
【0105】
したがって、本発明の水性塗料組成物は、別の塗装層にも適用することができる。他の塗装層は、本発明の塗料組成物を含むことができ、又は異なる塗料組成物、例えば溶媒系若しくは水系ベースコート又はプライマー、好ましくはベースコートであり得る。プライマーは任意のプライマーであり得るが、当業者は、エポキシ系又はポリウレタン系のプライマーが様々な適用分野でしばしば使用されることを知っている。本発明の塗料組成物は、クリアコート、ベースコート、着色トップコート、プライマー及び充填剤として特に有用である。
【0106】
本発明による水性塗料組成物は、Vehicle Refinishes又はAutomotive OEM用のクリアコートとしての使用に非常に適している。クリアコートは、顔料を本質的に含まず、可視光に対して透明である。しかしながら、クリアコート組成物は、塗装の光沢レベルを制御するために、艶消し剤、例えばシリカ系艶消し剤を含んでもよい。
【0107】
本発明の水性塗料組成物がクリアコートである場合、それは好ましくは、着色及び/又は効果を付与するベースコート上に塗布される。その場合、クリアコートは、典型的には自動車の外部又は内部に塗布されるような多層ラッカー塗装の最上層を形成する。ベースコートは、水性ベースコート又は溶媒系ベースコートであってもよい。本発明の水性塗料組成物はまた、橋梁、パイプライン、工業プラント若しくは建築物、石油及びガス設備、又は船舶等の対象物を塗装するための保護塗装用の着色トップコートとしても適している。組成物は、自動車、並びに列車、トラック、バス、及び飛行機等の大型輸送車両の仕上げ及び塗換に特に適している。また、本発明の水性塗料組成物は、床材用途に使用することができる。一般に、本発明の水性塗料組成物は、噴射流又はドロップオンデマンド技術に基づく噴霧、ブラッシング、ドローダウン、注入、キャスティング、オーバースプレーフリー塗料塗布、又は組成物を基材に転写するための任意の他の方法によって塗布することができる。
【0108】
本発明の好ましい態様によるポリアクリラート分散物及び水性塗料組成物は、(プライマーなし)プラスチック及び自動車用途(内部及び外部用途の両方)のためのベースコートとして使用される1パック又は2パックの水性塗料組成物に使用することができる。ポリアクリラート分散物及び水性塗料組成物は、例えば、車両塗換用、自動車OEM用、輸送車両(自動車、電車、トラック、バス、飛行機等の大型輸送車両)用、及び一般産業用途、より具体的には(プライマーなし)プラスチック上及び自動車OEM用金属上の金属塗装用の水性ベースコート組成物の配合に特に有用である。したがって、本発明はまた、自動車の塗換及びトラック、バス、電車、飛行機及び自動車の仕上げのための塗装層を形成するための、好ましくは自動車OEMのための金属及びプラスチック上に金属塗装を形成するための、本発明の塗料組成物の使用方法に関する。
【0109】
本発明はまた、本発明の水性塗料組成物で塗装された金属又はプラスチック基材、好ましくはプラスチック基材、より好ましくは自動車及び大型輸送車両のプラスチック基材に関する。
【0110】
本発明では、驚くべきことに、本発明のポリアクリラート分散物は、水性塗料組成物、好ましくはベースコート組成物を配合するのに特に適していることが見出された。金属ベースコートは、非常に良好な耐薬品性と良好な(高い)フロップ及び光沢並びに他の特性、並びにプラスチックへの良好な接着性、硬度、耐水性等を組み合わせて得られ、自動車用途に特に適している。更に、本発明は、例えば塩素化ポリオレフィン(良好な接着特性を提供することが当技術分野で知られている)の使用が回避されるので、より環境に優しい。本発明は、以下の非限定的な例によってより詳細に説明される。
【0111】

試験方法
固形分(SC)
固形分(SC)は、分散物1グラムをスズカップに秤量し、カップを空気循環式オーブンに125℃で60分間入れることによって測定する。オーブンから出てくるカップを計量した後に測定される重量の差は、揮発性含有量に関連し、残りの不揮発性部分は固形分である。粘度が高い場合、加熱前に水1グラムを添加する。
【0112】
酸価(AV、又は酸価)
ビニルポリマーVP1、ビニルポリマーVP2及び多相アクリルポリマーの理論的な(又は計算された)AV値は、不純物の存在を考慮せずに実験において与えられる。理論上の酸価は、式(I)(上掲)
【0113】
ヒドロキシル価(OHV、OH価、又はヒドロキシル価)
ビニルポリマーVP1、ビニルポリマーVP2及び多相アクリルポリマーの理論的(又は計算された)OHVは、不純物(及び存在する場合は中和剤)の存在を考慮せずに実験で与えられる。理論ヒドロキシル価は、Eq(II)(又はEq(II’))(上記参照)により計算される。
【0114】
硬度
ケーニッヒ法による振り子硬度を、ASTM D2457に準拠して(秒単位で)測定し、ガラス上に100μm湿式塗布し、室温及び50℃で16時間乾燥させた。
【0115】
フロップインデックス
フロップインデックスは、ASTM Standard E 2194-03,Multiangle Color Measurement of metal Flake Pigmented Materialsに従って測定した。
【0116】
ハンドクリーム及び日焼け止めローションに対する耐薬品性
PC(ポリカルボナート)及びABS(アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン)を含むプラスチック基材、特にPCとABSのブレンドであるBAYBLEND(登録商標)T65XFに対する試験用ハンドクリーム(Thierry GmbH,Stuttgartから入手可能なVolkswagen(VW)AG 試験PV3964、タイプAによるテストクリーム)及び試験用日焼け止めクリーム(又は日焼け止めローション)(Thierry GmbH,Stuttgartから入手可能なVolkswagen AG試験PV3964、タイプBによる試験ローション)に対する耐薬品性を試験した。試験は、1cmの面積を有するガーゼストリップにクリーム又はローションを含浸させ、スパチュラで余分なクリーム又はローションを除去し、このガーゼストリップを基材の塗装された表面(すなわち、塗装配合物が塗布される基材の表面)上に配置し、基材及びストリップをプラスチックキャップで覆い、オーブン内で80℃で24時間加熱することによって行った。接着性は、DIN EN ISO 2409に従って、テーププルオフを用いたクロスハッチ試験によってこれらのサンプルで試験した。「0」=最良(接着性の損失なし)、5=最悪(クロスハッチ領域全体が緩い)。更に、0.75mmの先端を有するErichsen318タイプのペンを用いて、耐擦傷性(ニュートン単位)を試験する。
【0117】
日焼け止め/防虫剤に対する耐薬品性
PC及びABSを含むプラスチック基材、より具体的にはPCとABSのブレンドであるBAYBLEND(登録商標)T65XFに対する日焼け止め/防虫剤(Thierry GmbH,Stuttgartから入手可能なGM GMW14445試験規格による試験液)に対する耐薬品性を試験した。ピペットを使用して少なくとも3つの異なるスポット上の試験サンプルの清浄な表面に約50μlの試験液を滴下することによって試験を行った。試験サンプルを80℃+/-3℃のオーブンに1時間入れる。オーブンから取り出した直後に、試験サンプルを洗剤溶液で洗浄し、拭き取り乾燥する。室温(23℃+/-5℃)まで冷却した後、試験したスポットを1(変化なし)から4(色の非常に著しい変化、膨潤、膨れ、しわ、又は他の許容できない影響)に格付けすることによって評価を行う。試験に合格するために、塗装は等級1(色の変化、膨潤、膨れ、しわ又は他の欠陥がないこと)でなければならない。
【0118】
耐湿性
Volkswagen規格TL226による加水分解エージングを、90+/-2℃及び>96%rel.humで72時間、湿度チャンバ内で行った。評価の前に、試験パネルを試験後4時間室温でコンディショニングする。試験に合格するために、加水分解エージング及びその後の室温でのコンディショニング後の光学的変化又は接着の喪失は許容されない。
【0119】
光沢
室温に冷却した後、塗装の光沢(60°の角度)を、DIN EN ISO 2813に従ってByk-Gardner Micro Gloss計で測定した。
【0120】
耐溶剤性
アセトン及びキシレン耐性は、内部試験標準VLN154に従って決定した。より具体的には、綿片を溶媒に浸し、試験表面(塗装されたガラス板)上に置く。30秒ごとに、膨潤及び軟化を木製スパチュラで試験する。ピペットを用いて綿に蒸発溶媒を絶えず添加する。表面が完全に溶解したら、試験を停止する。
【0121】
例1~6及び比較例1~2:
ポリアクリラート分散物の調製
成分及び重量(部)を表2aに示す。各例について従った手順は、この表を参照して(及び成分として表2aに示されている成分を参照して)以下により詳細にも与えられる。
【表2a】

【表2a】
【0122】
表2bに、VP1、VP2及び多相アクリルポリマーの理論(すなわち、計算された)OH値(OHV)を示す。
【表2b】
【0123】
手順例1:
成分6~18をモノマーミックスタンクに投入し、安定したプレエマルションが得られるまでピッチブレードインペラで撹拌した。凝縮器、窒素入口、PT100プローブ、ピッチブレードインペラ、並びにモノマー及び開始剤の入口を備えた3L反応器に、成分1及び2を装入し、窒素雰囲気下で70℃に加熱した。5重量%のモノマー混合タンクの内容物を反応器に投入し、続いて成分4及び5の混合物を添加することによって、種粒子を調製した。反応の発熱を15分間使用して、反応器を更に85℃に加熱した。反応器の内容物が85℃に達したら、モノマー混合タンクの残りを反応器に1時間にわたって添加した。モノマーの添加が終了した後、モノマー混合タンクを成分19ですすぎ、反応器を85℃で0.75時間保持した。次の段階では、成分22から25をモノマー混合タンクに充填し、続いて0.75時間かけて反応器に添加した。同時に、1/3の成分27及び28の混合物を添加した。第2段階のモノマーの添加が終了した後、モノマーミックスタンクを成分26ですすぎ、バッチを85℃で2時間維持した。この調理後2時間の間に、成分27及び28の混合物の残りを0.5時間にわたって反応器に添加した。ポスト調理時間が経過した後、反応器の内容物を23℃に冷却した。23℃で、成分29及び30の混合物を0.5時間にわたって反応器に添加し、続いて成分31を添加した。得られた多段階分散体は、24%の固形分、14mg KOH/g固形樹脂の(計算)酸価及び156mg KOH/g固形樹脂の(計算)ヒドロキシル価を有していた。
【0124】
手順例2:
例1を、ビニルポリマーVP1の調製において異なる量のヒドロキシルモノマーを使用して繰り返した。得られた多段階分散体は、24%の固形分、14mg KOH/g固形樹脂の(計算)酸価及び141mg KOH/g固形樹脂の(計算)ヒドロキシル価を有していた。
【0125】
手順例3:
例2を、ビニルポリマーVP1の調製において異なる量のヒドロキシルモノマーを使用して繰り返した。得られた多段階分散体は、24%の固形分、14mg KOH/g固形樹脂の(計算)酸価及び116mg KOH/g固形樹脂の(計算)ヒドロキシル価を有していた。
【0126】
手順例4:
例1を、ビニルポリマーVP1の調製において異なるタイプのヒドロキシルモノマーを使用して繰り返した。得られた多段階分散体は、24%の固形分、14mg KOH/g固形樹脂の(計算)酸価及び105mg KOH/g固形樹脂の(計算)ヒドロキシル価を有していた。
【0127】
手順例5:
異なる量のC4アルキル(メタ)アクリラートモノマーを使用し、ビニルポリマーVP1の調製において異なる共重合可能なモノエチレン性不飽和モノマーを更に添加して、例1を繰り返した。得られた多段階分散体は、24%の固形分、14mg KOH/g固形樹脂の(計算)酸価及び116mg KOH/g固形樹脂の(計算)ヒドロキシル価を有していた。
【0128】
手順例6:
例1を繰り返し、ここで、ビニルポリマーVP1の調製において架橋剤を更に加えた。得られた多段階分散体は、24%の固形分、14mg KOH/g固形樹脂の(計算)酸価及び116mg KOH/g固形樹脂の(計算)ヒドロキシル価を有していた。
【0129】
手順比較例1:
凝縮器、窒素入口、PT100プローブ、ピッチブレードインペラ、並びにモノマー及び開始剤の入口を備えた3L反応器に、成分1及び3を装入し、窒素雰囲気下で70℃に加熱した。成分9、成分10の4%及び成分17の4%の混合物を反応器に充填することによってシード粒子を調製した。続いて、成分4及び5の混合物を反応器に添加し、得られた発熱反応物を15分間使用して反応器を更に85℃に加熱した。残り(96%)の成分10及び17、成分11~13、並びに成分7及び8をモノマーミックスタンクに投入し、安定なプレエマルションが得られるまで撹拌した。反応器の内容物が85℃に達したら、モノマー混合タンクの内容物並びに成分20及び21の混合物を3時間にわたって反応器に同時に添加した。モノマーの添加が終了した後、モノマー混合タンクを成分19ですすぎ、反応器を80℃に冷却した。バッチをこの温度で更に0.5時間維持した。次の段階では、成分22から25をモノマー混合タンクに充填し、続いて0.5時間かけて反応器に添加した。同時に、成分27及び28の混合物を2.25時間にわたって反応器に添加した。第2段階のモノマーの添加が終了した後、モノマーミックスタンクを成分26ですすぎ、バッチを80℃で2時間維持した。その結果、成分27及び28の混合物の投入は、このエージング工程の終了の0.25時間前に終了した。ポスト調理時間が経過した後、反応器の内容物を23℃に冷却した。温度に達したら、成分29及び30の混合物を0.5時間にわたって反応器に添加し、続いて成分31を添加した。得られた多段階分散体は、24%の固形分、15mg KOH/g固形樹脂の(計算)酸価及び38mg KOH/g固形樹脂の(計算)ヒドロキシル価を有していた。
【0130】
手順比較例2:
成分6~11、13及び17をモノマーミックスタンクに投入し、安定したプレエマルションが得られるまでピッチブレードインペラで撹拌した。凝縮器、窒素入口、PT100プローブ、ピッチブレードインペラ、並びにモノマー及び開始剤の入口を備えた3L反応器に、成分1及び2を装入し、窒素雰囲気下で70℃に加熱した。モノマー混合タンクの内容物の5重量%を反応器に装填することによって種粒子を調製し、続いて成分4及び5の混合物を反応器に添加した。反応の発熱を15分間使用して、反応器を更に85℃に加熱した。反応器の内容物が85℃に達したら、成分20及び21の混合物を3時間にわたって反応器に添加した。同時に、モノマーミックスタンクの内容物を2.6時間にわたって反応器に添加した。モノマーの添加が終了した後、モノマー混合タンクに、第2段階のモノマー、成分12、15及び18を投入し、0.4時間にわたって反応器に添加した。モノマーの添加が終了した後、モノマー混合タンクを成分19ですすぎ、反応器を80℃に冷却した。バッチをこの温度で更に0.5時間維持した。次の段階では、成分22から25をモノマー混合タンクに充填し、続いて0.5時間かけて反応器に添加した。同時に、成分27及び28の混合物を2.25時間にわたって反応器に添加した。第2段階のモノマーの添加が終了した後、モノマーミックスタンクを成分26ですすぎ、バッチを80℃で2時間維持した。その結果、成分27及び28の混合物の投入は、このエージング工程の終了の0.25時間前に終了した。ポスト調理時間が経過した後、反応器の内容物を23℃に冷却した。温度に達したら、成分29及び30の混合物を0.5時間にわたって反応器に添加し、続いて成分31を添加した。得られた多段階分散体は、24%の固形分、19mg KOH/g固形樹脂の(計算)酸価及び50mg KOH/g固形樹脂の(計算)ヒドロキシル価を有していた。
【0131】
例1~6及び比較例1~2:
塗装配合物の調製
ベースコートとして試験するために塗装配合物を調製した。試験配合物の調製は、標準的な2パック金属ベースコート配合物に従って行った。アクリル結合剤(ポリアクリラート分散物)とポリウレタン分散物(PUD結合剤)との比を一定に保ち、得られたアクリル結合剤及び使用したPUDのOH含有量に基づいて架橋剤の量を変更した。各配合物の過剰の架橋剤を計算し、2つの結合剤のOH含有量に対して計算された40%過剰のイソシアナートを用いて架橋を行った。以下の表3は、例1~6並びに比較例1及び2のアクリル系結合剤を使用して試験した金属ベースコートの配合を示す。
【表3】
【0132】
すべての成分を、上記の表3に示すように、ラボスターラー(Heidolph)を用いて約600~800rpmで所与の順序で混合する。配合工程A5の後、塗装配合物は、膨潤のための時間を増粘剤に与えるために一晩貯蔵される。イソシアナート(酢酸ブチルで予備希釈)の添加後、配合物を水脱イオンCで調整して粘度を噴霧する。最終粘度は、23℃及び25剪断速度で約300~350mPa*sである。本明細書によって調製された塗装配合物を、空気圧スプレーガン(SATA RP3000/4000/5000)により約1.5~2.0バールの空気圧で直ちに適用する。
【0133】
塗装配合物を塗布した後、フラッシュオフ時間は10分であり、続いて機械的対流を伴う実験室乾燥オーブン内で80℃で30分間硬化する。乾燥プロセスの後に、乾燥したパネルを70℃で12時間オーブンに入れて、結合剤とイソシアナート架橋剤との完全なOH-NCO反応を保証する後硬化工程が続く。
【0134】
試験結果
例1~6及び比較例1及び2のポリアクリラート分散物のそれぞれについて、上で説明したように調製したベースコートの試験結果を以下の表4に示す。
【表4】
【0135】
上記の例は、本発明の高OH官能性水系(水性)ポリアクリラート分散物を使用することが、良好なフロップ、光沢及び硬度と組み合わせて、優れた耐薬品性、より具体的には日焼け止めクリーム及びハンドクリームに対する高い耐性を有するプラスチック上の2コート及び1コート金属用途に良好に機能することを示す。更に、(当技術分野に記載のポリアクリラート分散物を使用することと比較して)プラスチックに対する改善された接着性が得られた。
【国際調査報告】