説明

低表面エネルギーポリイソシアネートおよび二成分被覆組成物におけるその使用

本発明は、i)3重量%未満のモノマージイソシアネート含量を有し、ii)ウレタン基およびアロファネート基との総当量に基づいて、50当量%を超えるウレタン基含量を有し、iii)0.002〜50重量%の量のシロキサン基(SiO、MW44として計算)を含有し、上記パーセントは、ポリイソシアネート混合物の固形分に基づいており、かつ、該シロキサン基は、a)1,6−ヘキサメチレンジイソシアネートから製造される、イソシアヌレート基、イミノオキサジアジンジオン基および/またはウレトジオン基を含有し、25℃および100%固形物における粘度2000mPa.s未満を有しているポリイソシアネート付加物を、ポリイソシアネート付加物の総重量に基づいて、少なくとも60重量%含有するポリイソシアネート付加物からのイソシアネート基と、b)炭素原子に直接結合した1つまたはそれ以上のヒドロキシル基および1つまたはそれ以上のシロキサン基を含有する組成物とを反応させ、ウレタン基を形成させることにより組み込まれている、ポリイソシアネート混合物に関する。また、本発明は、二成分被覆組成物におけるイソシアネート成分としての、任意にブロック形態の、ポリイソシアネート混合物の使用に関する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ウレタン基およびシロキサン基を含有し、特定のポリイソシアネート付加物と、ヒドロキシル基およびシロキサン基を含有する化合物とを反応させることにより製造される低表面エネルギーポリイソシアネート、および二成分被覆組成物におけるその使用に関する。
【背景技術】
【0002】
ブロック形態または未ブロック形態のポリイソシアネート成分、およびイソシアネート反応性成分、通常、高分子量ポリオールを含有するポリウレタン被覆組成物はよく知られている。
【0003】
これらの組成物から製造される被覆剤は、多くの価値ある特性を有するが、特に、改善を必要とする1つの特性は表面品質である。例えばクレーターのような表面欠陥を有する被膜ではなく、滑らかな表面を有する被膜を得るための被覆組成物を処方することは困難である。
【0004】
これらの困難性は、二成分被覆組成物の高い表面張力に関連すると考えられている。高い表面張力により引き起こされる他の問題は、被膜の洗浄が困難であることである。それらの見込まれる適用分野にかかわらず、被膜は、染み、落書きなどを受ける高い可能性がある。
【0005】
ポリイソシアネートの表面張力および得られるポリウレタン被覆剤の表面エネルギーを減らすために、アロファネート基を介して、フッ素またはシロキサン基をポリイソシアネートに組み込むことは、米国特許5541281、米国特許5574122、米国特許5576411、米国特許5646227、米国特許5691439および米国特許5747629において開示されている。これらの特許中で開示されているポリイソシアネートの不利な点は、それらが、過剰のモノマージイソシアネートとフッ素またはシロキサン基を含有する化合物とを反応させることによって製造されることである。反応終了後に、未反応のモノマージイソシアネートを、費用のかかる薄膜蒸留法によって除去しなければならない。
【0006】
同時係属出願である米国出願第11/096590および米国出願第11/097438によれば、アロファネート基および、シロキサン基またはフッ素を含有する低表面エネルギーポリイソシアネートを製造するために、モノマージイソシアネートの代わりにポリイソシアネート付加物を使用することにより、これらの困難性は克服することができる。同時係属出願および前述した特許のどちらもが、曇っている、またはゲル粒子を含有するポリイソシアネート混合物を得ることを避けるため、およびこれらの外観が曇っているポリイソシアネート混合物から被膜を得ることを避けるため、ポリイソシアネート混合物がウレタン基よりも多くのアロファネート基を含有する必要があることを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】米国特許第5541281号明細書
【特許文献2】米国特許第5574122号明細書
【特許文献3】米国特許第5576411号明細書
【特許文献4】米国特許第5646227号明細書
【特許文献5】米国特許第5691439号明細書
【特許文献6】米国特許第5747629号明細書
【特許文献7】米国特許出願番号第11/096590号明細書
【特許文献8】米国特許出願番号第11/097438号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
従って、本発明の目的は、ウレタン基およびシロキサン基を含有し、透明溶液として得ることができ、また透明被覆剤を製造するために使用し得る低表面エネルギーポリイソシアネートを提供することである。さらなる本発明の目的は、低減された表面張力を有していることにより、低表面エネルギー、改善された表面および改善された洗浄性を有し、また既知のポリウレタン被覆剤の他の価値ある特性をも有する被覆剤の製造に適当であるポリイソシアネートを提供することである。本発明の最終的な目的は、上記目的を達成し、かつ、あまり複雑でないウレタン化法により製造できるポリイソシアネートを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
驚くべきことに、これらの目的は、以下に記載するウレタン基およびシロキサン基を含有し、ポリイソシアネート付加物から製造される、本発明のポリイソシアネート混合物によって達成することができる
【0010】
本発明は、
i)3重量%未満のモノマージイソシアネート含量を有し、
ii)ウレタン基およびアロファネート基との総当量に基づいて、50当量%を超えるウレタン基含量を有し、
iii)0.002〜50重量%の量のシロキサン基(SiO、MW44として計算)を含有し、
上記パーセントは、ポリイソシアネート混合物の固形分に基づいており、かつ、該シロキサン基は、
a)1,6−ヘキサメチレンジイソシアネートから製造される、イソシアヌレート基、イミノオキサジアジンジオン基および/またはウレトジオン基を含有し、かつ、25℃および100%固形物における粘度2000mPa.s未満を有しているポリイソシアネート付加物を、ポリイソシアネート付加物の総重量に基づいて、少なくとも60重量%含有するポリイソシアネート付加物からのイソシアネート基と、
b)炭素原子に直接結合した1つまたはそれ以上のヒドロキシル基および1つまたはそれ以上のシロキサン基を含有する化合物
とを反応させ、ウレタン基を形成させることにより組み込まれている、ポリイソシアネート混合物に関する。
また、本発明は、任意でブロック形態の、二成分被覆組成物におけるイソシアネート成分としての、該ポリイソシアネート混合物の使用に関する。
【発明を実施するための形態】
【0011】
本発明によれば、ポリイソシアネート混合物は、低粘度のポリイソシアネート付加物から製造される。適当なポリイソシアネート付加物は、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネートから製造される、イソシアヌレート基、イミノオキサジアジンジオン基および/またはウレトジオン基を含有し、かつ、25℃および100%固形物における粘度2000mPa.s未満、好ましくは1500mP.s未満を有しているポリイソシアネート付加物を、ポリイソシアネート付加物の総重量に基づいて、少なくとも60重量%、好ましくは少なくとも80重量%、より好ましくは少なくとも90重量%含有するポリイソシアネート付加物である。イソシアヌレート基、イミノオキサジアジンジオン基および/またはウレトジオン基を含有するポリイソシアネート付加物の上記重量パーセントは、イソシアヌレート基含有ポリイソシアネート付加物、イミノオキサジアジンジオン基含有ポリイソシアネート付加物およびウレトジオン基含有ポリイソシアネート付加物の総重量に基づく。
【0012】
用語「ポリイソシアネート付加物」は、各分子がイソシアヌレート基、イミノオキサジアジンジオン基またはウレトジオン基を含有する個々の分子を形成するために、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネートを反応させる際に得られる化合物の混合物を指す。これらの基を1つより多く含有する高分子量オリゴマーが含まれる可能性がある。従って、得られるポリイソシアネート付加物は、全ての個々の分子で構成され、イソシアヌレート基、イミノオキサジアジンジオン基および/またはウレトジオン基を含有する。
【0013】
本発明の1つの実施態様において、イミノオキサジアジンジオン基は、イソシアヌレート基との混合物中に、イミノオキサジアジンジオン基またはイソシアヌレート基を含有するポリイソシアネート付加物の総重量に基づいて、少なくとも10重量%、好ましくは少なくとも15重量%、より好ましくは少なくとも20重量%の量で存在する。
【0014】
本発明の別の実施態様において、ウレトジオン基は、イソシアヌレート基との混合物中に、ウレトジオン基またはイソシアヌレート基を含有するポリイソシアネート付加物の総重量に基づいて、少なくとも30重量%、好ましくは少なくとも40重量%、より好ましくは少なくとも50重量%の量で存在する。
【0015】
低粘度のイソシアヌレート基含有ポリイソシアネートは、反応混合物が42〜45重量%、好ましくは42.5〜44.5重量%のNCO含量を有するまでヘキサメチレンジイソシアネートを三量化し、その後反応を終了し、0.5重量%未満の残留物含量となるまで蒸留により未反応のヘキサメチレンジイソシアネートを除去することにより製造できる。適当な方法は、ドイツ特許DE−PS2616416、欧州特許出願公開EP−OS3765、欧州特許出願公開EP−OS10589、欧州特許出願EP−OS47452および米国特許US−PS4324879に開示されている。
【0016】
イミノオキサジアジンジオンおよび任意にイソシアヌレート基を含有するポリイソシアネートは、ドイツ特許出願公開DE−A19611849に記載されているように、特定のフッ素含有触媒の存在下において製造され得る。
【0017】
ウレトジオンジイソシアネートおよび任意にイソシアヌレート基を含有するポリイソシアネートは、例えば、トリアルキルホスフィン触媒のような適当な触媒の存在下においてヘキサメチレンジイソシアネートの一部のイソシアネート基をオリゴマー化することにより製造され得る。
【0018】
イソシアヌレート基、イミノオキサジアジンジオン基および/またはウレトジオン基を含有するポリイソシアネート付加物は、好ましくは2〜4の、より好ましくは2.2〜3.5の平均NCO官能価を有し、かつ、5〜30重量%、より好ましくは10〜25重量%、最も好ましくは15〜25重量%のNCO含量を有する。
【0019】
他のポリイソシアネート付加物としては、40重量%までの、好ましくは20重量%までの、より好ましくは10重量%までの量で存在することができ、ビウレット基、ウレタン基またはカルボジイミド基を含有する付加物が挙げられる。
【0020】
本発明のポリイソシアネート混合物の製造のために適当である、ヒドロキシル基およびシロキサン基を含有する適当な化合物は、直接炭素原子に結合した1つまたはそれ以上(好ましくは1つまたは2つ、より好ましくは1つ)のヒドロキシル基、および好ましくはジメチルシロキサン基−Si(CHO−の形態の1つまたはそれ以上のシロキサン基を含有する化合物である。
【0021】
これらの化合物の例は、下記の式:
HO-R1-X-[Si(R2)2O-]n-[Si(R2)2-X]m-R1-Y
[式中、
は、任意に不活性に置換された、二価の炭化水素基、好ましくはアルキレン基(例えば、メチレン、エチレン、プロピレンまたはブチレン)またはポリオキシアルキレン基(例えば、ポリオキシエチレンまたはポリオキシプロピレン基)を表し、
は、水素または任意に不活性に置換された低級アルキル、フェニルまたはベンジル基、好ましくはメチルまたはエチル、より好ましくはメチルを表し、
Xは、R基とSi原子間の結合、例えば、共有結合、−O−または−COO−を表し、
Yは、水素またはOHを表し、
mは、0または1であり、および
nは、1〜1000、好ましくは2〜100、より好ましくは4〜15の整数である。]
に相当する化合物である。
【0022】
不活性な置換基は、シロキサン化合物とポリイソシアネートとの反応、またはイソシアネート基のウレタン化反応を阻害しない置換基である。その例として、フッ素のようなハロゲン原子が挙げられる。
【0023】
がオキシアルキレン基を表し、1つのイソシアネート反応性基を含有する化合物の例は、下記の式:
HO-(CHR3-CH2O-)o-(R4)m-[Si(R2)2O-]n-[Si(R2)2-X']m-R4-H
に相当する化合物であり、また、Rがオキシアルキレン基を表し、1つより多くのイソシアネート反応性基を含有する化合物の例は、下記の式:
HO-(CHR3-CH2O-)o-(R4)m-[Si(R2)2O-]n-(CH2-CHR3-O-)p-CH2-CHR3-OH
[式中、
、mおよびnは、上記と同義であり、
は、水素または1〜12個の炭素原子を有するアルキル基、好ましくは水素またはメチルを表し、
は、任意に不活性に置換された二価の炭化水素基、好ましくはアルキレン基(例えば、メチレン、エチレン、プロピレンまたはブチレン)を表し、
X’は、R基とSi原子間の結合、例えば、共有結合、−O−または−COO−を表し、
oは、1〜200、好ましくは2〜50、より好ましくは4〜25の整数であり、および、
pは、0〜200、好ましくは2〜50、より好ましくは4〜25の整数である。]
に相当する化合物である。
【0024】
これらのシロキサン化合物は、適切なシロキサンを、所望のシロキサン含量を有する化合物を製造するのに十分な量のアルキレンオキシド(好ましくは、エチレンまたはプロピレンオキシド)と反応させることにより製造される。
【0025】
他の適当なシロキサン含有化合物は、直鎖状、分枝状または環状であってよく、また、50000までの、好ましくは10000までの、より好ましくは6000までの、最も好ましくは2000までの分子量(ポリスチレンを標準として使用するゲル浸透クロマトグラフィーにより決定される数平均分子量)を有し得る。これらの化合物は、通常、5を超える、好ましくは25を超える、より好ましくは35を超えるOH価を有している。このタイプの化合物は、Huls America,Inc.より入手可能である「Silicon Compounds」第5版に開示されている。
【0026】
本発明のポリイソシアネート混合物を製造するために、シロキサン含有化合物とポリイソシアネート付加物の最小比は、ポリイソシアネート付加物1モルあたり、シロキサン含有混合物約0.01ミリモル、好ましくは約0.1ミリモル、より好ましくは約1ミリモルである。ポリイソシアネート付加物に対するシロキサン含有化合物の最大量は、ポリイソシアネート付加物1モルあたり、シロキサン含有化合物が約500ミリモル、好ましくは約100ミリモル、より好ましくは約20ミリモルである。シロキサンの量は、得られるポリイソシアネート混合物が、固形分に基づいて、最小で0.002重量%、好ましくは0.02重量%、より好ましくは0.2重量%のシロキサン基(SiO、MW44として計算)、および、固形分に基づいて、最大で50重量%、好ましくは10重量%、より好ましくは7重量%のシロキサン基を含有するように選択される。
【0027】
ウレタン基を含有するポリイソシアネート混合物を製造するための適当な方法は、既知である。ウレタン化反応は、有機金属塩または第三級アミンのような、既知のウレタン触媒の存在下、40〜140℃、好ましくは60〜90℃、より好ましくは70〜80℃の温度で行うことができる。反応は、反応温度を下げることによって、触媒を除去することによって、例えば、真空を適用することによって、または触媒毒の添加によって、終了させることができる。反応終了後、未反応のモノマージイソシアネートを、例えば、薄膜蒸発により除去する必要はない。なぜなら、低いモノマージイソシアネート含量を有するポリイソシアネート付加物を出発物質として使用するからである。
【0028】
ウレタン化反応は、イソシアネート基に不活性な溶媒の非存在下または存在下で、特に液体出発物質を使用する場合には、好ましくは溶媒の非存在下で行うことができる。本発明の生成物の適用分野に応じて、低沸点〜中沸点溶媒または高沸点溶媒を使用し得る。適当な溶媒としては、エステル、例えば酢酸エチルまたは酢酸ブチル;ケトン、例えばアセトンまたはブタノン;芳香族化合物、例えばトルエンまたはキシレン;ハロゲン化炭化水素、例えば塩化メチレンおよびトリクロロエチレン;エーテル、例えばジイソプロピルエーテル;およびアルカン、例えばシクロヘキサン、石油エーテルまたはリグロインが挙げられる。
【0029】
本発明の方法は、例えば以下に記載するように、回分的または連続的に行うことができる。水分を排除し、また任意に不活性ガスを用いて、出発ポリイソシアネート付加物を適当な撹拌層または管に導入し、必要に応じて、例えばトルエン、酢酸ブチル、ジイソプロピルエーテルまたはシクロヘキサンのようなイソシアネート基に対して不活性な溶媒と混合する。いくつかの実施態様によれば、ヒドロキシル基およびシロキサン基を含有する上記化合物を、反応槽に導入することができる。それらは、ポリイソシアネート付加物と混合し、反応槽に導入することができる。また、それらは、ポリイソシアネート付加物を添加する前または後に、好ましくは添加後に、反応槽に別々に添加することができる。あるいは、反応槽に溶液を導入する前に、触媒をこれらの化合物に溶解させることができる。
【0030】
滴定、屈折率またはIR分析のような適切な方法によりNCO含量を決定することによって、反応の経過を追跡する。従って、所望のウレタン化度、好ましくは理論上のNCO含量で、反応を終了させることができる。
【0031】
本発明にしたがって得られるポリイソシアネート混合物は、好ましくは約1〜6の、より好ましくは1.8〜4の平均官能価;好ましくは1〜30重量%の、より好ましくは1〜25重量%の、最も好ましくは5〜25重量%のNCO含量;3重量%未満の、好ましくは2重量%未満の、より好ましくは1重量%未満のモノマージイソシアネート含量を有する。ポリイソシアネート混合物は、好ましくは少なくとも0.0005重量%、より好ましくは少なくとも0.005重量%、最も好ましくは少なくとも0.3重量%のウレタン基含量(N、C、H、O、MW59として計算)を有している。ウレタン基含量の上限は、好ましくは15重量%、好ましくは6重量%、最も好ましくは3重量%である。上記パーセントはポリイソシアネート混合物の固形分に基づく。
【0032】
本発明の生成物は、ウレタン基およびシロキサン基を含有するポリイソシアネート混合物である。また、該生成物は、ウレタン化反応中に維持された温度およびイソシアネート基の消費の程度に依存して、少量のアロファネート基を含有することができる。ウレタン基含量は、ウレタン基およびアロファネート基の総当量に基づいて、50%より多く、より好ましくは70%より多く、また最も好ましくは90%より多いことが好ましい。好ましくは、ポリイソシアネート混合物は、25℃で1ヶ月間、より好ましくは25℃で3ヶ月間の保存において、安定かつ均質なままである。
【0033】
本発明の生成物は、少なくとも2つのイソシアネート反応性基を含有する化合物との反応によるポリイソシアネート重付加生成物の製造のための価値ある出発物質である。また、本発明の生成物は、湿分硬化して被膜を形成し得る。好ましい生成物は、一成分または二成分被覆組成物であり、より好ましくはポリウレタン被覆組成物である。ポリイソシアネートがブロックされていない場合、二成分被覆組成物が得られる。これに対して、ポリイソシアネートがブロックされている場合には、一成分被覆組成物が得られる。
【0034】
被覆組成物に使用する前に、本発明のポリイソシアネート混合物は、他の既知のポリイソシアネート、例えば、ビウレット、イソシアヌレート、ウレタン、尿素、カルボジイミドおよび/またはウレトジオン基を含有するポリイソシアネート付加物とブレンドすることができる。これらの他のポリシアネートとブレンドすべき本発明のポリイソシアネート混合物の量は、本発明のポリイソシアネート混合物のシロキサン含量、得られる被覆組成物の対象とする用途、およびこの用途に対して所望される低表面エネルギー特性の程度に依存する。
【0035】
低表面エネルギー特性を得るために、得られるポリイソシアネートブレンドは、固形分に基づいて、最小で0.002重量%、好ましくは0.02重量%、より好ましくは0.2重量%のシロキサン基(MW44)を含有すべきであり、また、固形分に基づいて、最大で10重量%、好ましくは7重量%、より好ましくは3重量%のシロキサン基(MW44)を含有すべきである。10重量%より多くのシロキサン基含量も、低表面エネルギー被覆剤を与えるために適当であるが、より多くの量を使用することによってさらなる改善が得られるわけではない。本発明のポリイソシアネート混合物のシロキサン含量および得られるポリイソシアネートブレンドの所望のシロキサン含量を知ることにより、ポリイソシアネート混合物および他のポリイソシアネートの相対量を容易に決定することができる。
【0036】
本発明によれば、得られるブレンドが本発明のポリイソシアネート混合物に必要とされる最小のシロキサン含量を有するのであれば、本発明のポリイソシアネート混合物のいずれも、他のポリイソシアネートとブレンドすることができる。しかしながら、ブレンドされるポリイソシアネート混合物は、好ましくは最小で、5重量%の、より好ましくは10重量%のシロキサン含量を有し、かつ、好ましくは最大で、50重量%の、より好ましくは40重量%の、最も好ましくは30重量%のシロキサン含量を有する。これらのいわゆる「濃縮物」を他のポリイソシアネートとブレンドし、ポリイソシアネートブレンドを形成し、このブレンドを使用して低表面エネルギー特性を有する被覆剤を製造することができる。
【0037】
高いシロキサン含量を有する濃縮物を製造し、その後、シロキサン非含有ポリイソシアネートとブレンドすることにより、いくつかの利点が得られる。まず、1つの濃縮物を製造するだけで、多くの生成物を低表面エネルギーポリイソシアネートに変換することができる。市販のポリイソシアネートと濃縮物をブレンドすることにより、そのような低表面エネルギーポリイソシアネートを形成することによって、シロキサン含有およびシロキサン非含有の両形態の各生成物を別々に製造する必要がない。最も高いシロキサン含量によって生じ得る不利な点の1つは、少量の出発ポリイソシアネート付加物のイソシアネート基のすべてが反応し得ることである。イソシアネート基を含有しないこれらの分子は、得られる被覆剤に反応して入ることができないため、最終被覆剤の特性に悪影響を与え得る。
【0038】
本発明の生成物にとって好ましい反応相手は、ポリヒドロキシポリエステル、ポリヒドロキシポリエーテル、ポリヒドロキシポリアクリレート、ポリヒドロキシポリラクトン、ポリヒドロキシポリウレタン、ポリヒドロキシポリエポキシド、および必要により低分子量であるポリウレタン被覆技術から既知の多価アルコールである。特にブロック形態であるポリアミン、例えば、ポリケチミン、オキサゾリジンまたはポリアルジミンもまた本発明の生成物にとって適当な反応相手である。反応性希釈剤としても作用する第二級アミノ基含有アスパラギン酸誘導体(アスパルテート)も適当である。
【0039】
被覆組成物を製造するために、ポリイソシアネート成分およびイソシアネート反応性成分の量は、イソシアネート基(ブロック形態または未ブロック形態にかかわらず)とイソシアネート反応性基との当量比が、約0.8〜3の、好ましくは約0.9〜1.5となるように選択される。被覆組成物は、周囲温度または高温で硬化し得る。
【0040】
硬化を促進するために、被覆組成物は既知のポリウレタン触媒、例えば、第三級アミン、例えばトリエチルアミン、ピリジン、メチルピリジン、ベンジルジメチルアミン、N,N−ジメチルアミノシクロヘキサン、N−メチル−ピペリジン、ペンタメチルジエチレントリアミン、1,4−ジアザビシクロ[2,2,2]−オクタンおよびN,N’−ジメチルピペラジン、または金属塩、例えば塩化鉄(III)、塩化亜鉛、亜鉛−2−エチルカプロエート、錫(II)−エチルカプロエート、ジブチル錫(IV)−ジラウレートおよびモリブデングリコレートを含有し得る。
【0041】
本発明の生成物は、一成分の、湿分硬化性被覆組成物または一成分被覆組成物、好ましくはポリウレタン被覆組成物の価値ある出発物質でもあり、該組成物において、イソシアネート基は、既知のブロッキング剤によりブロック形態で使用される。ブロッキング反応は、既知の方法で行われ、好ましくは高温(例えば約40〜160℃)で、および任意で、例えば上記第三級アミンまたは金属塩のような適当な触媒の存在下で、イソシアネート基と適当なブロッキング剤とを反応させることにより行う。
【0042】
適当なブロッキング剤としては、モノフェノール、例えばフェノール、クレゾール、トリメチルフェノールおよびtert−ブチルフェノール;第三級アルコール、例えばtert−ブタノール、tert−アミルアルコールおよびジメチルフェニルカルビノール;エノールを容易に形成する化合物、例えばアセト酢酸エステル、アセチルアセトンおよびマロン酸誘導体、例えばマロン酸ジエチルエステル;第二級芳香族アミン、例えばN−メチルアニリン、N−メチルトルイジン、N−フェニルトルイジンおよびN−フェニルキシリジン;イミド、例えばスクシンイミド;ラクタム、例えばε−カプロラクタムおよびδ−バレロラクタム;ピラゾール、例えば3,5−ジメチルピラゾール;オキシム、例えばブタノンオキシム、メチルアミルケトオキシムおよびシクロヘキサノンオキシム;メルカプタン、例えばメチルメルカプタン、エチルメルカプタン、ブチルメルカプタン、2−メルカプトベンズ−チアゾール、α−ナフチルメルカプタンおよびドデシルメルカプタン;およびトリアゾール、例えば1H−1,2,4−トリアゾールが挙げられる。
【0043】
本発明のポリイソシアネート混合物は、二成分水性被覆組成物におけるポリイソシアネート成分としても使用し得る。これらの組成物において有用であるために、ポリイソシアネート混合物を、外部乳化剤とのブレンドにより、または、陽イオン、陰イオンまたは非イオン性基を含有する化合物と反応させることにより、親水性にすることができる。親水性化合物との反応は、シロキサン含有化合物を組み込むウレタン化反応の前または後に行うことができる。ポリイソシアネートを親水性にするための方法は、同時係属出願である米国特許5194487および米国特許5200489に開示され、これらの開示は参照により本明細書中に組み込まれる。変性ポリイソシアネート混合物の低減された表面張力は、顔料分散性および基材の濡れ性を促進させる。
【0044】
被覆組成物は、他の添加剤、例えば顔料、染料、充填剤、均展剤および溶剤も含有し得る。被覆組成物は、被覆される基材に、溶液状態で、またはメルトから、ペインティング、ロール塗り、流し込みまたは吹付けのような通常の方法によって塗布することができる。
【0045】
本発明のポリイソシアネート混合物を含有する被覆組成物は、優れた乾燥時間を有し、金属性基材に対して驚くほどよく付着し、また非常に耐光性があり、熱に対して色安定性であり、耐摩擦性に優れた被覆剤を提供する。それらはまた、高い硬度、弾力性、きわめて優れた耐薬品性、高い光沢、優れた耐候性、優れた耐環境腐食性および優れた顔料付着性も特徴とする。とりわけ、被覆組成物は、優れた表面外観および優れた洗浄性を有する。
【0046】
本発明を下記実施例によってさらに説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。実施例におけるすべての部およびパーセントは、特に記載がない限り重量による。
【実施例】
【0047】
シロキサンアルコール0411
分子量約1000の、ブチルで開始しカルビノールで停止したポリジメチルシロキサンアルコール(Chisso Corp.から、Silaplane FM−0411として入手可能)。
シロキサンアルコール4411
分子量約1000の、カルビノールで停止したポリジメチルシロキサンジオール(Chisso Corp.から、Silaplane FM−4411として入手可能)。
ポリイソシアネート3400
1,6−ヘキサメチレンジイソシアネートから製造され、イソシアネート含量21.5%、モノマージイソシアネート含量<0.50%、25℃における粘度200mPa.sおよび表面張力40dynes/cmを有する、ウレトジオン基およびイソシアヌレート基含有のポリイソシアネート(Bayer Material Scienceから、Desmodur N 3400として入手可能)。
ポリイソシアネート3600
1,6−ヘキサメチレンジイソシアネートから製造され、イソシアネート含量22.8%、モノマージイソシアネート含量<0.25%、25℃における粘度1145mPa.sおよび表面張力45dynes/cmを有する、イソシアヌレート基含有のポリイソシアネート(Bayer Material Scienceから、Desmodur N 3600として入手可能)。
ポリイソシアネート2410
1,6−ヘキサメチレンジイソシアネートから製造され、イソシアネート含量23.6%、モノマージイソシアネート含量<0.30%、25℃における粘度640mPa.sおよび表面張力40dynes/cmを有する、イソシアヌレート基およびイミノオキサジアジンジオン基含有のポリイソシアネート(Bayer Material ScienceからDesmodur XP 2410として入手可能)。
ポリイソシアネート3200
1,6−ヘキサメチレンジイソシアネートから製造され、イソシアネート含量23%、モノマージイソシアネート含量<0.70%、25℃における粘度1750mPa.sおよび表面張力47dynes/cmを有する、ビウレット基含有のポリイソシアネート(Bayer Material ScienceからDesmodur N 3200として入手可能)。
ポリイソシアネート3300
1,6−ヘキサメチレンジイソシアネートから製造され、イソシアネート含量21.6%、モノマージイソシアネート含量<0.3%、25℃における粘度3000mPa.sおよび表面張力46dynes/cmを有する、イソシアヌレート基含有のポリイソシアネート(Bayer Material Science LLCから、Desmodur N 3300として入手可能)。
ポリエステルポリオール670
酢酸n−ブチル中の80%固形分として供給され、平均当量500および25℃における粘度2550mPa.sを有する、三官能性ポリエステルポリオール(Bayer Material Science LLCからDesmophen 670A80として入手可能)。
液体試料の表面張力
ウィルヘルミープレート法(フレーム付スライドガラス)を使用して、表面張力を測定した。試料を、Cahn DCA312動的接触角分析器で分析した。全ての試料を分析前に撹拌した。
フィルム試料の表面エネルギー
水およびヨウ化メチレン、極性および非極性溶媒の前進角をそれぞれ、Rame−Hartゴニオメーターを使用して測定した。極性および分散性成分を包含する全固体表面エネルギーを、Owens Wendt法によって前進角を使用して計算した。
【0048】
実施例1:ポリイソシアネート混合物1の製造
機械攪拌機、冷水コンデンサー、加熱マントルおよび窒素注入口を備え付けた250mlの三つ口丸底フラスコに、ポリイソシアネート3300(148.5g、0.77当量)およびシロキサンアルコール0411(1.5g、0.0015当量)を加えた。反応混合物を撹拌し、80℃に加熱した。5時間加熱した後、NCO含量は21.56%(理論値21.50%よりわずかに高い)に達した。熱源を除去し、冷水/氷浴を適用した。得られた生成物は、25℃における粘度2739mPa.sを有し、液体の表面エネルギーは23.6dynes/cmであった。
【0049】
実施例2〜12:ポリイソシアネート混合物2〜12の製造
他のポリイソシアネート混合物を、種々のポリイソシアネート並びに、種々のタイプおよび量のシロキサンを使用して、実施例1と同様の方法により製造した。シロキサンアルコールが低表面エネルギーを与えるのに必要であることを示すために、比較例ではイソブタノールを使用した。比較例7、8および9は、それぞれ、実施例1、3および5と同じ当量のアルコールを使用した。実施例1〜12の詳細を、表1に記載する。
【0050】
【表1−1】

【0051】
【表1−2】

【0052】
実施例13〜16:二成分被覆組成物の製造
二成分被覆組成物を、表2に記載するポリイソシアネート混合物とポリエステルポリオール670とを、NCO:OH当量比1.05:1.00で混合し、ポリイソシアネート/ポリオールブレンド100部につきジブチル錫ジラウレート(0.05g)を加えることにより製造した。4ミルの引落しバーを使用して、ガラスパネル上に被覆剤を引落した。被覆剤を、周囲条件下、実験台上で一晩硬化させた。実施例13〜16の詳細を表2に記載する。
【0053】
【表2】

【0054】
これらの実施例は、ポリイソシアネート混合物が、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネートから製造され、イソシアヌレート、イミノオキサジアジンジオンおよび/またはウレトジオン基を含有し、25℃および100%固形物における粘度2000mPa.s未満のポリイソシアネート付加物に基づいているならば、アロファネート基ではなくウレタン基を含有する本発明のポリイソシアネート混合物を含有する二成分被覆組成物から、透明な被覆剤を製造できることを示す。
【0055】
実施例17〜22:濃縮物としてのポリイソシアネート混合物の使用
表3に記載するポリイソシアネート混合物(1g)を、表3に記載する未変性ポリイソシアネート(9g)と手で混合した。得られたポリイソシアネート混合物は、低表面張力値を有しており、これは、本発明のポリイソシアネート混合物が、未変性ポリイソシアネートを希釈するための濃縮物として使用できることを示す。詳細を表3に記載する。
【0056】
【表3】

【0057】
これらの実施例は、本発明のポリイソシアネート混合物が、シロキサン基を含有しない未変性ポリイソシアネートで希釈でき、また、さらに低表面張力を与えることを示す。実施例8および9からの比較ポリイソシアネートの、同じ未変性ポリイソシアネートでの希釈は、高表面張力を変化させなかった。
【0058】
実施例23〜28:二成分被覆組成物の製造
二成分被覆組成物を、表4に記載するポリイソシアネート混合物とポリエステルポリオール670とを、NCO:OH当量比1.05:1.00で混合し、ポリイソシアネート/ポリオールブレンド100部につきジブチル錫ジラウレート(0.05g)を加えることにより製造した。2ミル引落しバーを使用して、標準的な熱可塑性ポリオレフィン(TPO)パネル上に引落した。被覆剤を、周囲条件下、実験台上で一晩硬化させた。実施例23〜28の詳細を表4に記載する。
【0059】
【表4】

【0060】
これらの実施例は、濃縮物から製造したポリイソシアネート混合物を含有する二成分被覆組成物から作られた被覆剤が、同量のシロキサン基から直接的に作られたポリイソシアネート混合物を含有する二成分被覆組成物から製造した被覆剤と同じ低表面エネルギーを有していたことを示す。比較ポリイソシアネートから製造した被覆剤は、高表面エネルギーを有していた。
【0061】
本発明を、例示目的で上記に詳細に記載したが、このような詳細は例示目的にすぎず、特許請求の範囲によって限定される以外は、本発明の精神および範囲を逸脱することなく、当業者によってそれらに変更を加えることができると理解される。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
i)3重量%未満のモノマージイソシアネート含量を有し、
ii)ウレタン基およびアロファネート基との総当量に基づいて、50当量%を超えるウレタン基含量を有し、
iii)0.002〜50重量%の量のシロキサン基(SiO、MW44として計算)を含有し、
上記パーセントは、ポリイソシアネート混合物の固形分に基づいており、かつ、該シロキサン基は、
a)1,6−ヘキサメチレンジイソシアネートから製造される、イソシアヌレート基、イミノオキサジアジンジオン基および/またはウレトジオン基を含有し、25℃および100%固形物における粘度2000mPa.s未満を有しているポリイソシアネート付加物を、ポリイソシアネート付加物の総重量に基づいて、少なくとも60重量%含有するポリイソシアネート付加物からのイソシアネート基と、
b)炭素原子に直接結合した1つまたはそれ以上のヒドロキシル基および1つまたはそれ以上のシロキサン基を含有する組成物と
を反応させ、ウレタン基を形成させることにより組み込まれている、ポリイソシアネート混合物。
【請求項2】
上記化合物が、炭素原子に直接結合した1つのヒドロキシル基および1つまたはそれ以上のシロキサン基を含有する、請求項1に記載のポリイソシアネート混合物。
【請求項3】
上記ポリイソシアネート混合物が、ウレタン基およびアロファネート基の総当量に基づいて、70当量%を超えるウレタン基含量を有している、請求項1に記載のポリイソシアネート混合物。
【請求項4】
上記ポリイソシアネート混合物が、ウレタン基およびアロファネート基の総当量に基づいて、70当量%を超えるウレタン基含量を有している、請求項2に記載のポリイソシアネート混合物。
【請求項5】
上記ポリイソシアネート混合物が、ウレタン基およびアロファネート基の総当量に基づいて、90当量%を超えるウレタン基含量を有している、請求項1に記載のポリイソシアネート混合物。
【請求項6】
上記ポリイソシアネート混合物が、ウレタン基およびアロファネート基の総当量に基づいて、90当量%を超えるウレタン基含量を有している、請求項2に記載のポリイソシアネート混合物。
【請求項7】
ポリイソシアネート混合物が、固形分に基づいて、0.2〜10重量%のシロキサン基を含有する、請求項1に記載のポリイソシアネート混合物。
【請求項8】
ポリイソシアネート混合物が、固形分に基づいて、0.2〜10重量%のシロキサン基を含有する、請求項2に記載のポリイソシアネート混合物。
【請求項9】
ポリイソシアネート混合物が、固形分に基づいて、0.2〜10重量%のシロキサン基を含有する、請求項3に記載のポリイソシアネート混合物。
【請求項10】
ポリイソシアネート混合物が、固形分に基づいて、0.2〜10重量%のシロキサン基を含有する、請求項4に記載のポリイソシアネート混合物。
【請求項11】
ポリイソシアネート混合物が、固形分に基づいて、0.2〜10重量%のシロキサン基を含有する、請求項5に記載のポリイソシアネート混合物。
【請求項12】
ポリイソシアネート混合物が、固形分に基づいて、0.2〜10重量%のシロキサン基を含有する、請求項6に記載のポリイソシアネート混合物。
【請求項13】
ポリイソシアネート混合物が、固形分に基づいて、10〜40重量%のシロキサン基を含有する、請求項1に記載のポリイソシアネート混合物。
【請求項14】
ポリイソシアネート混合物が、固形分に基づいて、10〜40重量%のシロキサン基を含有する、請求項2に記載のポリイソシアネート混合物。
【請求項15】
ポリイソシアネート混合物が、固形分に基づいて、10〜40重量%のシロキサン基を含有する、請求項3に記載のポリイソシアネート混合物。
【請求項16】
ポリイソシアネート混合物が、固形分に基づいて、10〜40重量%のシロキサン基を含有する、請求項4に記載のポリイソシアネート混合物。
【請求項17】
ポリイソシアネート混合物が、固形分に基づいて、10〜40重量%のシロキサン基を含有する、請求項5に記載のポリイソシアネート混合物。
【請求項18】
ポリイソシアネート混合物が、固形分に基づいて、10〜40重量%のシロキサン基を含有する、請求項6に記載のポリイソシアネート混合物。
【請求項19】
請求項1に記載のポリイソシアネート混合物およびイソシアネート反応性基含有化合物を含有する二成分被覆組成物。

【公表番号】特表2010−500467(P2010−500467A)
【公表日】平成22年1月7日(2010.1.7)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−524586(P2009−524586)
【出願日】平成18年8月14日(2006.8.14)
【国際出願番号】PCT/US2006/031676
【国際公開番号】WO2008/020832
【国際公開日】平成20年2月21日(2008.2.21)
【出願人】(503349707)バイエル・マテリアルサイエンス・リミテッド・ライアビリティ・カンパニー (178)
【氏名又は名称原語表記】Bayer MaterialScience LLC
【Fターム(参考)】