JPH07145348A - 硬化性ポリ尿素 - Google Patents

硬化性ポリ尿素

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JPH07145348A
JPH07145348A JP6172460A JP17246094A JPH07145348A JP H07145348 A JPH07145348 A JP H07145348A JP 6172460 A JP6172460 A JP 6172460A JP 17246094 A JP17246094 A JP 17246094A JP H07145348 A JPH07145348 A JP H07145348A
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polyisocyanate
curable coating
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JP6172460A
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John W Rehfuss
ジョン、ダブリュ、レーファス
Walter H Ohrbom
ウォルター、エイチ、オーボム
Robert J Taylor
ロバート、ジェー、テイラー
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Original Assignee
BASF Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ポリ尿素の多くの利点を持ったまま、なお適
当な外装堅牢性をも供する組成物の提供。 【構成】 下記の（Ａ）および（Ｂ）を含んでなる硬化
性コーティング組成物。 （Ａ）下記の（１）および（２）を含んでなる混合物の
ポリ尿素反応生成物 （１）ポリイソシアネート、および（２）アンモニア、
水酸化アンモニウムまたは第１級アミン、ならびに （Ｂ）カルバメート官能性化合物のカルバメート基と反
応性の官能基を複数個有する化合物

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】発明の分野 本発明は、硬化性組成物、特に硬化性コーティング組成
物、とりわけアクリル系組成物、に関する。
【０００２】発明の背景 コーティングおよび（または）モールディング用の硬化
性ポリ尿素組成物は、当業者によく知られている。それ
らの組成物は、多くの望ましい性能、例えば硬度、低温
硬化性、マー耐性および低コスト、を供する。
【０００３】最もよく使われている硬化性ポリ尿素は、
尿素−ホルムアルデヒド樹脂に基づくものである。その
ようなポリ尿素組成物の多くは外装コーティングとして
不安定で、屋外に長期間曝露されると堅牢性が乏しいこ
とがわかっている。
【０００４】そのために長い間、ポリ尿素の多くの利点
を持ち、しかもなお適当な外装堅牢性をも供する組成物
をつくることが望まれていた。
【０００５】発明の要約 本発明により、下記の（Ａ）および（Ｂ）を含んでなる
硬化性コーティング組成物が提供される。 （Ａ）下記の（１）および（２）を含んでなる混合物の
ポリ尿素反応生成物 （１）ポリイソシアネート、および（２）アンモニア、
水酸化アンモニウムまたは第１級アミン、ならびに （Ｂ）カルバメート官能性化合物のカルバメート基と反
応性の官能基を複数有する化合物
【０００６】好ましい態様の説明 本発明を実施する際に用いるポリ尿素は、ポリイソシア
ネートとアンモニア、水酸化アンモニウムまたは第１級
アミンとの反応生成物である。ポリイソシアネートは、
少なくとも２つ、好ましくは６つまで、のイソシアネー
ト基を有する。有用なポリイソシアネート化合物の具体
例には、（イ）モノマー状ポリイソシアネート、例えば
モノマー状の、炭化水素、好ましくは炭素数６〜１８の
炭化水素、のジイソシアネート（例えばイソホロンジイ
ソシアネート、トリメチルヘキサメチレン＝ジイソシア
ネート、ジシクロヘキシルメタン＝ジイソシアネートお
よびトルエンジシソシアネート）、またはトリイソシア
ネート、例えば１，２，４−ベンゼントリイソシアネー
ト、（ロ）モノマー状イソシアネートのイソシアヌレー
トおよびビウレット、例えばイソホロンジイソシアネー
トのイソシアヌレート、ヘキサメチレン＝ジイソシアネ
ートのイソシアヌレート、またはヘキサメチレン＝ジイ
ソシアネートのビウレット、（ハ）イソシアネート基を
含むオリゴマーまたはプレポリマー、ならびに（ニ）イ
ソシアネート末端ポリウレタンまたはポリ尿素、があ
る。
【０００７】イソシアネート基を有するポリマー、例え
ばイソシアネートのオリゴマー、プレポリマーまたはポ
リマー（例えばｍ−イソプロピル−α，α−ジメチルベ
ンジル＝イソシアネート）、は、過剰量のポリイソソア
ネート等価物を、ひとつより多いイソシアネート反応性
基（例えば活性水素）を有するポリマーまたはオリゴマ
ーと反応させることにより生成させることができる。ひ
とつより多いイソシアネート反応性基を有する、有用な
化合物の例には、ポリオール（例えばアルキルポリオー
ル、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオー
ル、およびアクリル系ポリオール）およびポリアミンが
ある。その他のポリマー状ポリイソシアネートは、イソ
シアネート含有モノマー、例えば不飽和ｍ−テトラメチ
ルキシレン＝イソシアネート（アメリカン・シアナミド
から商品名「ＴＭＩ」として販売）、を重合させること
によって誘導される。あるいは、イソシアネート含有モ
ノマー、例えば「ＴＭＩ」（商品名）、をアンモニア、
水酸化アンモニウム、または第１級アミンと反応させ
て、尿素含有モノマーを形成させることができる。つい
で、このモノマーを重合させて、尿素官能性ポリマーを
形成させる。
【０００８】イソシアネート末端ポリウレタンは当業者
によく知られており、ポリオール（例えばアルキルポリ
オール、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオ
ール、およびアクリル系ポリオール）を過剰量のポリイ
ソシアネート、例えば前記したジイイソシアネート、と
反応させることにより生成させることができる。イソシ
アネート末端ポリ尿素は、ポリアミン（例えば、当業者
に知られているものとして、１，３−ペンタンジアミン
またはその他のアルキルポリアミン、ポリエーテルポリ
アミン、例えば「Jeffamine 」（商品名）、またはアリ
ールアミン）または水を過剰量のポリイソシアネート、
例えば前記したジイソシアネートのいずれか、と反応さ
せて生成させることができる。有用なイソシアネート末
端ポリウレタンまたはイソシアネート末端ポリ尿素は、
３００から６０００の範囲の数平均分子量のものである
ことができる。
【０００９】ポリイソシアネートは、アンモニア、水酸
化アンモニウム、第１級アミン、または水と反応して、
イソシアネート基が、硬化中に成分（Ｂ）と反応する尿
素官能性基に変換する。アンモニアまたは水酸化アンモ
ニウムとの反応は、末端第１級尿素官能性基を生成する
ので、好ましいものである。第１級アミンまたは水との
反応により第２級尿素官能性基が生成する。この第２級
尿素基は、末端尿素基（単一の第１級アミン基を有する
化合物と反応の場合）であったり、また鎖長延長尿素基
（ポリアミンまたは水との反応の場合）であったりす
る。イソシアネート基と反応し得る、有用な第１級アミ
ンには、ブチルアミン、シクロヘキシルアミン、および
その他、がある。水との反応に続いてＣＯ２が除去さ
れ、引き続いて他のイソシアネート基との反応が生じる
（ポリイソシアネート上のイソシアネート基と反応して
鎖長延長ポリ尿素を生成するか、モノイソシアネート上
のイソシアネート基と反応して末端第２級尿素を生成す
る）。ポリイソシアネートと、アンモニア、水酸化アン
モニウム、第１級アミン、または水、との反応は、大気
圧または加圧下で、０℃〜５０℃の温度で実施すること
ができる。
【００１０】本発明の組成物は、ポリ尿素（Ａ）と、
（Ａ）上の尿素基と反応性の、複数の官能性基を有する
化合物である（Ｂ）との反応により硬化する。そのよう
な反応性基には、アミノプラスト架橋剤またはその他の
化合物、例えばフェノール／ホルムアルデヒド付加物、
上の活性メチロールまたはメチルアルコキシ基、アクリ
ルアミド基、イソシアネート基、シロキサン基、環状カ
ーボネート基、および無水物基、がある。（Ｂ）化合物
の例には、メラミンホルムアルデヒド樹脂（モノマー状
またはポリマー状メラミン樹脂、および部分的にまたは
全部がアルキル化されたメラミン樹脂）、尿素樹脂（例
えば尿素ホルムアルデヒド樹脂のようなメチロール尿
素、ブチル化尿素ホルムアルデヒド樹脂のようなアルコ
キシ尿素）、ポリ酸無水物（例えばポリコハク酸無水
物）、アクリルアミド基含水ポリマー、メチロールまた
はアルコキシメチル基含有ポリマー、およびポリシロキ
サン（例えばトリメトキシシロキサン）、がある。アミ
ノプラスト樹脂、例えばメラミンホルムアルデヒド樹脂
または尿素ホルムアルデヒド樹脂、は特に好ましい。さ
らに好ましいのは、ジョン Ｗ．レーファスおよびドナ
ルド Ｌ．Ｓｔ．オービンによる、"Carbamate-Defunct
ionalized Aminoplast Curing for Polymer Compositio
ns" と題された米国特許出願第０７／９６５，５１０号
明細書に記載されているような、一つまたはそれより多
いアミノ窒素がカルバメート基により置換され、硬化温
度が１５０℃より低い方法で使われるアミノプラスト樹
脂である。
【００１１】本発明の実施に使用する硬化性組成物に
は、必要に応じて溶媒を使用してもよい。本発明に従っ
て使用される組成物は、例えば、実質的に固体粉末、ま
たは分散物の形態で、利用できるものであるとしても、
組成物が液状であることはしばしば望ましいことであ
り、そしてそれは溶媒を使用することで達成できる。こ
の溶媒は、尿素官能性成分（Ａ）および成分（Ｂ）の双
方について溶媒として作用すべきである。一般に、成分
（Ａ）および（Ｂ）の溶解性に応じて、溶媒は任意の有
機溶媒および（または）水であることができる。ひとつ
の好ましい態様において、溶媒は極性有機溶媒である。
より好ましくは、溶媒は極性脂肪族溶媒または極性芳香
族溶媒である。さらにより好ましくは、溶媒は、ケト
ン、エステル、アセテート、非プロトン性アミド、非プ
ロトン性スルフォキシド、または非プロトン性アミン、
である。有用な溶媒の例には、メチルエチルケトン、メ
チルイソブチルケトン、酢酸ｍ−アミル、エチレングリ
コール＝ブチルエーテルアセテート、プロピレングリコ
ール＝モノメチルエーテルアセテート、キシレン、Ｎ−
メチルピロリドン、または芳香族炭化水素の混合物、が
ある。他の好ましい態様では、溶媒は、水、または水と
少量の水性共溶媒の混合物、である。
【００１２】本発明の実施に使用される硬化性組成物
は、硬化反応を強める触媒を含んでもよい。例えば、ア
ミノプラスト化合物、特にモノマー状メラミン、が成分
（Ｂ）に使用される場合、硬化反応を強めるために強酸
触媒を利用してもよい。そのような触媒は当業者によく
知られており、例えば、ｐ−トルエンスルホン酸、ジノ
ニルナフタレンジスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホ
ン酸、酸性リン酸フェニル、マレイン酸モノブチル、リ
ン酸ブチル、およびヒドロキシリン酸エステル、があ
る。本発明の組成物中で有効であり得るその他の触媒に
は、ルイス酸、亜鉛塩およびスズ塩がある。
【００１３】本発明の好ましい態様において、本発明の
組成物はコーティング組成物に利用される。そのような
組成物中で、溶媒は本発明の組成物中に、約０．０１重
量％〜９９重量％、好ましくは１０重量％〜６０重量
％、より好ましくは３０重量％〜５０重量％、の量で存
在してもよい。
【００１４】コーティング組成物は物品に、当業者に知
られている多くの技術のいずれによって塗布することが
できる。これらの技術には、例えば、スプレー塗布、デ
ィップ塗布、ロール塗布、カーテン塗布、その他、があ
る。自動車車体パネルにはスプレー塗布が好ましい
【００１５】本発明によるコーティング組成物は透明で
あってよく、また当業者によく知られているように顔料
を含んでもよい。好ましい態様において、コーティング
組成物はカラー・プラス・クリア複合コーティングのク
リアコートである。
【００１６】そのような複合コーティング用の着色され
たベースコート組成物は当業者によく知られており、こ
こでは詳細に説明する必要がない。ベースコート組成物
に有用であることが当業者に知られているポリマーに
は、アクリル系、ビニル系、ポリウレタン系、ポリカー
ボネート系、ポリエステル系、アルキド系、およびポリ
シロキサン系、のものがある。好ましいポリマーには、
アクリル系およびポリウレタン系がある。本発明のひと
つの好ましい態様において、ベースコート組成物もカル
バメート官能性アクリル系ポリマーを利用する。ベース
コートポリマーは、好ましくは架橋性であって、１種ま
たはそれより多い架橋性官能基を含んでなる。そのよう
な基には、例えば、水酸基、イソシアネート基、アミン
基、エポキシ基、アクリレート基、ビニル基、シラン
基、およびアセトアセテート基がある。それらの基は、
マスクまたはブロックされいて、好ましい硬化条件、一
般に高温下、でブロックがはずれて架橋反応に供するこ
とができるようになっていてもよい。有用な架橋性官能
性基には、水酸基、エポキシ基、酸基、無水物基、シラ
ン基、アセトアセテート基がある。好ましい架橋性官能
基には、水酸基官能性基およびアミノ官能性基がある。
【００１７】ベースコートポリマーは自己架橋性であっ
てもよく、またポリマーの官能性基と反応性の、別個の
架橋剤を必要としてもよい。ポリマーが水酸基官能性基
を含んでなるとき、例えば架橋剤はアミノプラスト樹
脂、イソシアネートおよびブロックされたイソシアネー
ト（イソシアヌレートを包含する）、および酸または無
水物官能性架橋剤、であってよい。
【００１８】本発明の組成物は、一般に昇温された温度
に曝露されることで熱硬化する。硬化温度は、架橋剤中
に使われている具体的なのブロッキング基に依存して変
化するであろうが、一般に９３℃〜１７７℃、好ましく
は１２１℃〜１４１℃、の範囲にある。硬化時間は、使
用されている具体的な成分、および物理的パラメータ
ー、例えば層の厚さ（コーティングの場合）、に依存し
て変化するであろう。コーティングの典型的な硬化時間
は、１５〜６０分の範囲にある。
【００１９】下記の諸例は、本発明をさらに説明するた
めのものである。
【００２０】
【実施例】調製物１Ａ イソシアネート官能性アクリル系ポリマー ５９１．１部の酢酸ブチルおよび２０１．１部のプロピ
レングリコールモノメチルエーテルアセテートの入った
反応器を不活性雰囲気下で加熱してリフラックスさせる
（１２９℃〜１３３℃）。リフラックスに達したところ
で不活性ガスを止めて、２４．３部のリフラックスされ
た混合物を除去した。次に、１３３１．４部の「ＴＭ
Ｉ」（商品名）［１−（１−イソシアナト−１−メチル
エチル）−４−（１−メチルエテニル）ベンゼン］、８
６９．７部の酢酸エチルヘキシル、３６６．８部のペル
オキシ酢酸ｔ−ブチル５０％無臭ミネラルスピリッツ溶
液、３９．３部の芳香族である「Ｓ１００」（商品名）
溶媒、および３７．９部の酢酸ブチルをリフラックス中
に３．４５時間にわたって添加した。ついで、３６．７
部のペルオキシ酢酸ｔ−ブチル５０％無臭ミネラルスピ
リッツ溶液および３６．７部の芳香族である「Ｓ１０
０」（商品名）溶媒をリフラックス中に３０分にわたっ
て添加した。反応混合物は、さらに１時間リフラックス
を継続した。このとき、５０．７部のプロピレングリコ
ールモノメチルエーテルアセテートを加えた。生成物は
理論的不揮発性成分が６６．９％であり、イソシアネー
ト当量重量は溶液で５４６g/eqであった。
【００２１】調製物１Ｂ 尿素官能性アクリル樹脂 反応器に３３７．１部の５６％水性水酸化アンモニウム
溶液を入れた。ついで、反応混合物の温度を３５℃未満
に保ったまま、１６７３．４部の調製物１を７０分間に
わたって添加した。調製物１の添加の間、２０６．３部
のトルエンを反応器にいれ、続いて添加終了時に１６
９．５部のトルエンをさらに添加した。次に不活性ガス
流中で反応混合物を加熱してリフラックスさせて（最高
リフラックス温度１１０℃）、５１５．１部のリフラッ
クスさせた反応混合物を除去した。生成物は不揮発性成
分が７２．２％であり、第１級尿素理論重量は溶液で５
７４．７g/eqであり、数平均分子量が９７２Daltons で
あり、重量平均分子量が１７８９Daltons であった。
【００２２】調製物２ 尿素キャッピングされたポリウ
レタン ３００．５部のポリプロピレングリコールモノメチルエ
ーテル＝アセテートと２５．８部のトルエンの入った反
応器を不活性雰囲気下で加熱してリフラックスさせた
（１４０℃〜１４３℃）。リフラックスに達したところ
で不活性ガスを止めて、２６．６部のリフラックスされ
た混合物を除去した。次に系を不活性雰囲気下で３０℃
未満まで冷却した。次いで、５２７．３部のイソホロン
ジイソシアネートを添加した。系を不活性雰囲気下、４
２℃まで加熱して、０．３部のジブチルスズジラウレー
トを添加した。次いで、１７５．５部の２−エチル−
１，３−ヘキサンジオールを５０分間にわたって添加し
た。この添加時、反応温度は５９℃に達した。次いで反
応混合物の温度を６０℃に５０分間、次いで８０℃に３
０分間、維持した。次に反応混合物を１６℃に冷却し
た。次にＮＨ３ガスを反応混合物にバブリングした。Ｎ
Ｈ３ガスを導入している間、温度は７℃から６２℃に変
化したので、３０６．１部のプロピレングリコールモノ
メチルエーテルを添加した。次いで、イソシアネート当
量重量が４０，０００g/eqを越えるまで、反応混合物を
７０℃に維持した。次いで、１００．９部のプロピレン
グリコールモノメチルエーテルおよび１０１部のｎ−ブ
タノールを添加した。生成物は、不揮発性成分が４７．
９％であり、理論第１級尿素当量重量が溶液で６９１g/
eqであった。
【００２３】例１−２ 調製物１Ｂおよび２を、溶媒、メラミンホルムアルデヒ
ド樹脂硬化剤、および強酸硬化触媒と混合して、コーテ
ィング組成物を調製する。この組成物をガラス基体の上
に塗布し、減圧に付す。次いで、組成物を焼結硬化させ
て、硬化コーテイングを形成させる。
【００２４】本発明を、好ましい態様に言及して、詳細
に記載した。しかしながら、本発明の精神及び範囲内で
変更および改変ができることを理解すべきである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウォルター、エイチ、オーボム アメリカ合衆国ミシガン州、サウスフィー ルド、フランクリン、ヒルズ、ドライブ、 29203 (72)発明者 ロバート、ジェー、テイラー アメリカ合衆国ミシガン州、ノースビル、 タワー、ロード、9289

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】下記の（Ａ）および（Ｂ）を含んでなる硬
    化性コーティング組成物。 （Ａ）下記の（１）および（２）を含んでなる混合物の
    ポリ尿素反応生成物 （１）ポリイソシアネート、および（２）アンモニア、
    水酸化アンモニウム、第１級アミン、または水、ならび
    に （Ｂ）前記ポリ尿素の尿素基と反応性の官能基を複数個
    有する化合物
  2. 【請求項２】ポリイソシアネートが、モノマー状の、炭
    化水素のジイソシアネートである、請求項１に記載の硬
    化性コーティング組成物。
  3. 【請求項３】ポリイソシアネートが、３官能性の、ジイ
    ソシアネートのイソシアヌレートである、請求項１に記
    載の硬化性コーティング組成物。
  4. 【請求項４】ポリイソシアネートが、イソシアネート官
    能性アクリル系ポリマーである、請求項１に記載の硬化
    性コーティング組成物。
  5. 【請求項５】ポリイソシアネートが、分子量が３００〜
    ６０００である、イソシアネート末端ポリウレタンであ
    る、請求項１に記載の硬化性コーティング組成物。
  6. 【請求項６】化合物（Ｂ）がアミノプラストである、請
    求項１〜５のいずれか１項に記載の硬化性コーティング
    組成物。
  7. 【請求項７】アミノプラストがメラミンホルムアルデヒ
    ド樹脂である、請求項６に記載の硬化性コーティング組
    成物。
  8. 【請求項８】アミノプラストが尿素ホルムアルデヒド樹
    脂である、請求項６に記載の硬化性コーティング組成
    物。
  9. 【請求項９】クリアコーティングが、請求項１〜８のい
    ずれか１項のコーティング組成物に由来するコーティン
    グ組成物である、複合カラー・プラス・クリアコーティ
    ング。
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