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JP2004051987A - ポリウレタン−粉末塗料、被覆物を製造するための該ポリウレタン−粉末塗料の使用および該ポリウレタン−粉末塗料からなる艶消しの外観を有する被覆物 - Google Patents

ポリウレタン−粉末塗料、被覆物を製造するための該ポリウレタン−粉末塗料の使用および該ポリウレタン−粉末塗料からなる艶消しの外観を有する被覆物 Download PDF

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アンドレアス ヴェニング
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Abstract

【課題】艶消し被覆物を生じる新規のPUR−粉末塗料を提供する。
【解決手段】A)ポリ尿素3〜25質量%;B)5〜250mgKOH/gのOH価および50〜130℃の融点を有し、ポリオールおよびポリカルボン酸および/またはそのエステルおよび/またはその無水物から形成された、少なくとも1種のアモルファスおよび/または(半)結晶質ポリエステル35〜75質量%;C)ブロック化されたポリイソシアネートおよび/またはイソシアヌレートおよび/または少なくとも2の官能価を有するウレトジオンをベースとする、少なくとも1種の硬化剤5〜30質量%;D)助剤および添加剤0.5〜50質量%;を含有しており、その際、成分B)中のコハク酸またはその無水物の含量が15モル%未満であり、かつ成分B)のOH基1個当たり成分C)のNCO基が0.5〜1.2個提供されるポリウレタン−粉末塗料。
【選択図】   なし

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、殊に艶消し被覆物のための、ポリ尿素、ポリエステルおよび架橋剤からなる新規のポリウレタン−粉末塗料に関する。
【0002】
【従来の技術】
久しく、艶消し表面を生じる粉末塗料はますます重要となっている。その理由は主に実際の性質にある。光沢表面には、艶消し表面よりもはるかに高度の清浄化が必要とされる。さらに、安全技術的な理由から、強力に反射する表面を回避することが所望される。
【0003】
艶消し表面を得る最も単純な原理は、粉末塗料に、所望の艶消し効果の程度に応じて、より少量またはより多量の充填剤、例えば白亜、微粉砕された酸化珪素または硫酸バリウムを混入することである。しかしながらこの添加により、塗料技術の塗膜特性、例えば付着性、柔軟性、耐衝撃性および耐化学薬品性の劣化が生じる。
【0004】
確かに、塗料と非相容性の物質、例えばロウまたはセルロース誘導体の添加により明らかに艶消し効果がもたらされるが、しかしながら押出し成形の間の僅かな変化は表面光沢における変動を招く。艶消し効果の再現性は保証されていない。
【0005】
尿素基およびウレトジオン基を含有するポリイソシアネートは、近年になって公知となったものである。DE−OS19546750には、光沢表面を有するポリウレタン(PUR)−被覆物を製造するための硬化剤としての、イソホロンジイソシアネート−ウレトジオンとジ2級ジアミンとからなる反応生成物の特許の保護が請求されている。
【0006】
DE−OS19630844には、第1に尿素基含有イソホロンジイソシアネート−ウレトジオンを硬化剤成分として含有する艶消しPUR−粉末塗料が記載されている。この艶消しPUR−粉末塗料はウレトジオンと水との反応により製造される。この場合、中間的には二酸化炭素の分解下に1級アミンが形成され、この1級アミンはなお存在するイソシアネート基と反応して尿素となる。尿素基の窒素原子はその都度1置換されている。ポリイソシアネートと水との反応は、副生成物の形成に基づき再現が困難である。
【0007】
DE−OS19637375には、尿素基含有イソホロンジイソシアネート−ウレトジオンにより、硬化剤として艶消しに調節されるPUR−粉末塗料が記載されている。この硬化剤は、イソホロンジイソシアネート−ウレトジオンとジ2級ジアミンとの反応により生成される。ジ2級ジアミンは、ジ1級ジアミンとマレイン酸エステルもしくはフマル酸エステルとからの反応生成物である。
【0008】
DE−OS19637377およびDE−OS19816547には、PUR−粉末塗料を艶消しするための硬化剤成分としてのウレトジオン基および尿素基を含有するポリ付加生成物の特許の保護が請求されている。この硬化剤の製造は、イソホロンジイソシアネート−ウレトジオンと、1級および2級アミノ基を含有するジアミンとの反応により行われる。純粋なジアミンの製造は部分的に複雑であり、非常にコストがかさむものである。
【0009】
ドイツ連邦共和国特許第10042318号明細書には、容易に製造可能であり、これから製造された粉末塗料被覆物は良好な機械的性質を有する新規の艶消しPUR−粉末塗料が記載されている。艶消しはポリ尿素とコハク酸含有ポリエステルとの組合せにより生じる。これにより、使用可能なポリエステルの多彩性は制限される。
【0010】
【特許文献1】
DE−OS19546750
【特許文献2】
DE−OS19630844
【特許文献3】
DE−OS19637375
【特許文献4】
DE−OS19637377
【特許文献5】
DE−OS19816547
【特許文献6】
ドイツ連邦共和国特許第10042318号明細書
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、艶消し被覆物を生じる新規のPUR−粉末塗料を見出すことであった。この新規のPUR−粉末塗料から製造された粉末塗料被覆物は、その機械的性質において不変の高いレベルを維持するはずであった。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、本発明によるPUR−粉末塗料により解決された。ポリ尿素と、ポリカルボン酸成分としてコハク酸を含有しないかまたは15%モル%未満含有するポリエステルとの組合せにより、殊に艶消し被覆物において卓越した性質を有するPUR−粉末塗料を得ることが可能であったことは驚異的であった。
【0013】
【発明の実施の形態】
本発明の対象は、
A)ポリ尿素 3〜25質量%;
B)5〜250mg KOH/gのOH価および50〜130℃の融点を有し、ポリオールおよびポリカルボン酸および/またはそのエステルおよび/またはその無水物から形成された、少なくとも1種のアモルファスおよび/または(半)結晶質ポリエステル 35〜75質量%;
C)ブロック化されたポリイソシアネート、イソシアヌレートおよび/または少なくとも2の官能価を有するウレトジオンをベースとする、少なくとも1種の硬化剤 5〜30質量%;
D)助剤および添加剤 0.5〜50質量%;
を含有しており、その際、成分B)中のコハク酸またはその無水物の含量が15モル%未満であり、かつ成分B)のOH基1個当たり成分C)のNCO基が0.5〜1.2個提供されるポリウレタン−粉末塗料である。
【0014】
本発明によるPUR−粉末塗料はポリ尿素を3〜25質量%含有する。驚異的にも、ポリ尿素は少なくとも2官能性のアミンおよびイソシアネート少なくとも1種から、0.9〜1.1:1のNCO/NH−比で形成されている。
【0015】
ポリ尿素は公知であり、例えば以下の刊行物:
Houben−Weyl E 20/2 (1987) 1721−1751頁;
Houben−Weyl XIV/2 (1963) 165−171頁
に記載されている。
【0016】
本発明の範囲内で、全ての脆い高融点ポリ尿素、例えば脂肪族、(環式)脂肪族、環式脂肪族および芳香族ジアミンおよび/またはポリアミン(C〜C18)およびその相応するまたは別のイソシアネート(ジイソシアネートおよびそのオリゴマー、例えばイソシアヌレートとして)からなるポリ尿素が使用されてよい。
【0017】
イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)および4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(HMDI)のジイソシアネートおよび/またはイソシアヌレートは殊に適当である。
【0018】
本発明の好ましい実施態様は、非芳香族アミンおよびイソシアネート、例えばイソホロンジアミン(IPD)およびイソホロンジイソシアネート(IPDI)および/またはHDIをベースとするポリ尿素の使用であり、その際、ジイソシアネートは単独でイソシアヌレートとして、およびそのような混合物として使用可能である。本願の範囲内で有利に使用されるポリ尿素は、ドイツ連邦共和国特許第10042322号明細書および本願の開示の一部に記載されている。
【0019】
成分B)は、アモルファスおよび/または(半)結晶質ポリエステルである。
【0020】
ポリエステルB)においては、このポリエステルB)がコハク酸15モル%未満から形成されていることが本発明において重要である。
【0021】
アモルファスポリエステルB)は、2.0〜5.0、好ましくは2.0〜4.2の官能価、5〜250mg KOH/g、殊に20〜250mg KOH/gのOH価、160℃で60000mPa・s未満の粘度、50℃〜130℃、好ましくは70〜120℃の融点および40℃未満のガラス転移温度を有する。
【0022】
半(結晶質)ポリエステルB)は、2.0〜4.0の官能価、5〜250mgKOH/g、殊に5〜150mg KOH/gのOH価、50℃〜130℃の融点および−10℃未満のガラス転移温度を有する。
【0023】
本発明の範囲内では原理的に、公知の全ての直鎖および/または分枝鎖ポリオールおよびポリカルボン酸および/またはそのエステルおよび/またはその無水物はポリエステルB)の製造に適当である。適当なポリオールは、例えばドイツ連邦共和国特許第2735497号明細書およびドイツ連邦共和国特許第3004903号明細書に記載されている。適当なポリカルボン酸は、例えばドイツ連邦共和国特許第10159488号明細書に記載されている。
【0024】
有利に使用されたポリオールは、モノエチレングリコール、ジエチレングリコール、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステル、ブタンジオール−1,4、ペンタンジオール−1,2、ペンタンジオール−1,5、ヘキサンジオール−1,6、ドデカンジオール−1,12、シクロヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、ビス−(1,4−ヒドロキシメチル)−シクロヘキサン、トリメチロールプロパン、グリセリンまたはペンタエリトリットである。
【0025】
有利に使用されたカルボン酸および/またはそのエステルおよび/またはその無水物は、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、コハク酸、セバシン酸、ドデカンジ酸、ヘキサヒドロテレフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、トリメリット酸またはピロメリット酸である。
【0026】
ポリエステルは自体公知の方法で、ポリオールとポリカルボン酸とを不活性ガス雰囲気中で100〜260℃、有利に130〜220℃の温度で、溶融物中かまたは共沸蒸留による方法で縮合させることにより取得されることができ、これは例えばMethoden der Organischen Chemie (Houben−Weyl), 第14/2巻, 1−5頁,21−23頁,40−44頁, Georg Thieme 出版, Stuttgart, 1963, C. R. Martens, AlkydResins, 51−59頁, Reinhold Plastics Appl. Series, Reinhold Publishing Comp., New York, 1961またはドイツ連邦共和国特許第2735497号明細書およびドイツ連邦共和国特許第3004903号明細書に記載されている。
【0027】
ポリイソシアネートをベースとする硬化剤C)として、原理的に、粉末塗料の分野において公知の硬化剤が使用可能である。好ましくは、ブロック化剤を含有する、および内部をブロック化されたポリイソシアネートが使用される。このポリイソシアネートは、例えばドイツ連邦共和国特許第2105777号明細書、ドイツ連邦共和国特許第2542191号明細書、ドイツ連邦共和国特許第2735497号明細書、ドイツ連邦共和国特許第3039824号明細書、ドイツ連邦共和国特許第3030572号明細書、ドイツ連邦共和国特許第3030513号明細書、ドイツ連邦共和国特許第3739549号明細書、ドイツ連邦共和国特許第10159768号明細書およびドイツ連邦共和国特許第10159488号明細書に記載されている。
【0028】
例えば、本発明による粉末塗料は、ブロック化されたポリイソシアネート、ブロック化されたイソシアヌレートおよびウレトジオンをベースとする硬化剤C)を単独または混合物で含有してよい。好ましくは、出発成分はIPDI、HDIおよびHMDIから選択される。
【0029】
ブロック化剤として公知のブロック化剤が使用されてよい。好ましくはカプロラクタム、トリアゾール、オキシム、ピラゾールが使用される。
【0030】
樹脂(成分B)と架橋剤(成分C)との比は、樹脂のOH基1個当たりNCO基が0.5〜1.2個、有利に0.8〜1.0個提供されるように選択される。
【0031】
本発明によるPUR−粉末塗料中に含有される助剤および添加剤D)は、例えばレベリング剤、顔料、充填剤、着色剤、触媒、光安定剤および熱安定剤、抗酸化剤および/または効果添加剤である。これらは通常0.5〜50質量%の量である。
【0032】
使用準備のできた粉末を製造するために、成分A)、B)、C)およびD)は溶融物中で均質化される。これは適当な装置、例えば加熱可能な混練機中で、しかしながら有利に押出成形により行われてよく、その際、130〜140℃の温度限界を超過されるべきではないであろう。押出成形され均質化された物質は、室温に冷却された後に適当に破砕され、その後噴霧可能な粉末へと粉砕され、100μm未満の粒径に篩別される。
【0033】
本発明によるPUR−粉末塗料は、艶消しの外観を有する被覆物を製造するために殊に適当である。
【0034】
本発明の対象は、
A)ポリ尿素 3〜25質量%;
B)5〜250mg KOH/gのOH価および50〜130℃の融点を有し、ポリオールおよびポリカルボン酸および/またはそのエステルおよび/またはその無水物から形成された、少なくとも1種のアモルファスおよび/または(半)結晶質ポリエステル 35〜75質量%;
C)ブロック化されたポリイソシアネートおよび/またはイソシアヌレートおよび/または少なくとも2の官能価を有するウレトジオンをベースとする、少なくとも1種の硬化剤 5〜30質量%;
D)助剤および添加剤 0.5〜50質量%;
を含有しており、その際、成分B)中のコハク酸またはその無水物の含量が15モル%未満であり、かつ成分B)のOH基1個当たり成分C)のNCO基が0.5〜1.2個提供されるポリウレタン−粉末塗料を、艶消しの外観を有する被覆物を製造するために使用することである。
【0035】
本発明による艶消し被覆物は、適用の目的に応じて、60゜の角度において70未満の光沢度を有する。
【0036】
艶消し被覆物を製造するために、噴霧可能な粉末は、公知の方法、例えば静電粉末噴霧、流動焼結または静電流動焼結により適当な下地上へ塗布されてよい。粉末を塗布した後、被覆された部材は通常の硬化を行うためにオーブン中で160〜250℃の温度で60分〜30秒間、有利に170〜240℃で30〜1分間加熱される。
【0037】
本発明は以下で実施例に基づいて説明される。
【0038】
【実施例】
A)ポリ尿素
例1
ポリ尿素(PH)は、イソホロンジアミン(IPD) 36質量%、イソホロンジイソシアネート(IPDI) 31質量%およびIPDI−イソシアヌレート 32質量%からなっていた。生成物は白色で脆く、通常の溶剤中で不溶性であった。これらの生成物は250℃を上回った場合に分解した。
【0039】
B)ポリエステル
例1
ポリエステルは以下の組成:酸成分として:ドデカンジ酸 100モル%;アルコール成分として:ヘキサンジオール−1,6 100モル%を有していた。ポリエステルは29mg KOH/gのOH価、1mg KOH/gの酸価および55℃の融点を有していた。
【0040】
例2
ポリエステルは以下の組成:酸成分として:テレフタル酸 93モル%、イソフタル酸 2.5モル%、アジピン酸 4.5モル%;アルコール成分として:ネオペンチルグリコール 88モル%、ペンタンジオール−1,2 4モル%、トリメチロールプロパン 8モル%を有していた。ポリエステルは47mg KOH/gのOH価、7.0mg KOH/gの酸価および56℃のガラス転移温度を有していた。
【0041】
C)ブロック化されたイソシアネート成分の製造
例1
デスモドゥア(Desmodur) N 3300 (Bayer社のヘキサメチレンジイソシアネートをベースとしたポリイソシアナト−イソシアヌレート) 699.8gおよびベスタネート(VESTANAT) T 1890(Degussa社のイソホロンジイソシアネートをベースとするポリイソシアナト−イソシアヌレート) 1632.8gを100℃に加熱した。ジブチル錫ジラウレート 3.5gを添加した。その後、少量づつε−カプロラクタム 1163.9gを添加した。最後のε−カプロラクタムを添加してから1時間後に反応を終了させた。その後、反応混合物を室温に冷却した。反応生成物は0.4%の遊離NCO基含量、12.0%のNCO全含量および88〜91℃の溶融範囲を有していた。
【0042】
D)ポリウレタン−粉末塗料
一般的な製造方法
破砕された生成物 − ブロック化されたポリイソシアネート(架橋剤)、ポリエステル、レベリング剤、脱気剤および触媒−マスターバッチ − と白色顔料とをエッジランナーミル中で完全に混合し、引き続き押出機中で最大130℃で均質化する。冷却後押出品を破砕し、ピン型粉砕機を用いて100μm未満の粒径に粉砕する。このように製造された粉末を静電粉末噴霧装置を用いて60kVで、脱脂され鉄リン酸処理された鋼薄板上に施与し、空気循環オーブン中で焼付ける。
【0043】
処方物はクロノス(Kronos) 2160 (Kronos社の二酸化チタン) 25質量%、レジフロー(Resiflow) PV 88 (Worlee−Chemieのレベリング剤) 1質量%、ベンゾイン(Benzoin) (Merck−Schuchard社の脱気剤) 0.5質量%およびジブチル錫ジラウレート(Crompton Vinyl Additives GmbHの触媒) 0.1質量%を含有していた。OH/NCO−比は1:1であった。
【0044】
【表1】
Figure 2004051987
【0045】
表中の略記は以下の意味を有する:
光沢60゜−W. = Gardner(ASTM−D 5233)による光沢測定
深さ = エリクセン(DIN 53 156)による深さ
KS dir./indir. = 直接的および間接的なボール衝撃(ASTM D 2794−93)
T−曲げ = 変形試験(ECCA T 7)

Claims (18)

  1. ポリウレタン−粉末塗料において、該ポリウレタン−粉末塗料が、
    A)ポリ尿素 3〜25質量%;
    B)5〜250mg KOH/gのOH価および50〜130℃の融点を有し、ポリオールおよびポリカルボン酸および/またはそのエステルおよび/またはその無水物から形成された、少なくとも1種のアモルファスおよび/または(半)結晶質ポリエステル 35〜75質量%;
    C)ブロック化されたポリイソシアネートおよび/またはイソシアヌレートおよび/または少なくとも2の官能価を有するウレトジオンをベースとする、少なくとも1種の硬化剤 5〜30質量%;
    D)助剤および添加剤 0.5〜50質量%;
    を含有しており、その際、成分B)中のコハク酸またはその無水物の含量が15モル%未満であり、かつ成分B)のOH基1個当たり成分C)のNCO基が0.5〜1.2個提供されることを特徴とする、ポリウレタン−粉末塗料。
  2. ポリ尿素A)が、
    少なくとも2官能性のイソシアネート少なくとも1種
    および
    少なくとも2官能性のアミン少なくとも1種
    からなり、0.9〜1.1:1のNCO/NH−比を有している、請求項1記載のポリウレタン−粉末塗料。
  3. ポリ尿素がイソシアネートおよび/またはイソシアヌレートからなっている、請求項2記載のポリウレタン−粉末塗料。
  4. イソシアネートまたはイソシアヌレートがIPDI、HDIおよび/またはHMDIから選択されている、請求項3記載のポリウレタン−粉末塗料。
  5. ポリ尿素が、5〜18個の炭素原子を有する、脂肪族、(環式)脂肪族、環式脂肪族、芳香族ジアミンおよび/またはポリアミンを含有している、請求項1から4までのいずれか1項記載のポリウレタン−粉末塗料。
  6. アミンとしてIPDが使用されている、請求項5記載のポリウレタン−粉末塗料。
  7. 成分B)がアモルファスポリエステルである、請求項1から6までのいずれか1項記載のポリウレタン−粉末塗料。
  8. ポリエステルが、2.0〜5.0の官能価、5〜250mgKOH/gのOH価、160℃で60000mPa・s未満の粘度および50℃〜130℃の融点を有している、請求項7記載のポリウレタン−粉末塗料。
  9. 成分B)が(半)結晶質ポリエステルである、請求項1から6までのいずれか1項記載のポリウレタン−粉末塗料。
  10. ポリエステルが、2.0〜4.0の官能価、5〜250mg KOH/gのOH価、50℃〜130℃の融点および−10℃未満のガラス転移温度を有する、請求項9記載のポリウレタン−粉末塗料。
  11. ポリエステルB)が少なくとも1種の以下のポリオール:モノエチレングリコール、ジエチレングリコール、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステル、ブタンジオール−1,4、ペンタンジオール−1,2、ペンタンジオール−1,5、ヘキサンジオール−1,6、ドデカンジオール−1,12、シクロヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、ビス−(1,4−ヒドロキシメチル)−シクロヘキサン、トリメチロールプロパン、グリセリンまたはペンタエリトリットから形成されている、請求項1から10までのいずれか1項記載のポリウレタン−粉末塗料。
  12. ポリエステルB)が少なくとも1種の以下の酸:
    テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、コハク酸、セバシン酸、ドデカンジ酸、ヘキサヒドロテレフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、トリメリット酸またはピロメリット酸、および/またはエステルおよび/または無水物から形成されている、請求項1から11までのいずれか1項記載のポリウレタン−粉末塗料。
  13. ブロック化されたポリイソシアネート、ブロック化されたイソシアヌレートおよび/またはジイソシアネートIPDI、HDIおよび/またはHMDIのウレトジオンをベースとする硬化剤C)を含有している、請求項1から12までのいずれか1項記載のポリウレタン−粉末塗料。
  14. 硬化剤C)が、カプロラクタム、トリアゾール、オキシム、ピラゾールから選択されたブロック化剤でブロック化されている、請求項1から13までのいずれか1項記載のポリウレタン−粉末塗料。
  15. 助剤および添加剤D)として、レベリング剤、顔料、充填剤、着色剤、触媒、光安定剤および熱安定剤、抗酸化剤および/または効果添加剤が使用されている、請求項1から14までのいずれか1項記載のポリウレタン−粉末塗料。
  16. A)ポリ尿素 3〜25質量%;
    B)5〜250mg KOH/gのOH価および50〜130℃の融点を有し、ポリオールおよびポリカルボン酸および/またはそのエステルおよび/またはその無水物から形成された、少なくとも1種のアモルファスおよび/または(半)結晶質ポリエステル 35〜75質量%;
    C)ブロック化されたポリイソシアネートおよび/またはイソシアヌレートおよび/または少なくとも2の官能価を有するウレトジオンをベースとする、少なくとも1種の硬化剤 5〜30質量%;
    D)助剤および添加剤 0.5〜50質量%;
    を含有しており、その際、成分B)中のコハク酸またはその無水物の含量が15モル%未満であり、かつ成分B)のOH基1個当たり成分C)のNCO基が0.5〜1.2個提供されるポリウレタン−粉末塗料の、艶消しの外観を有する被覆物を製造するための使用。
  17. 請求項1から15のいずれか1項記載の使用物質を含有する、請求項16記載の使用。
  18. 艶消しの外観を有する被覆物において、該被覆物が
    A)ポリ尿素 3〜25質量%;
    B)5〜250mg KOH/gのOH価および50〜130℃の融点を有し、ポリオールおよびポリカルボン酸および/またはそのエステルおよび/またはその無水物から形成された、少なくとも1種のアモルファスおよび/または(半)結晶質ポリエステル 35〜75質量%;
    C)ブロック化されたポリイソシアネートおよび/またはイソシアヌレートおよび/または少なくとも2の官能価を有するウレトジオンをベースとする、少なくとも1種の硬化剤 5〜30質量%;
    D)助剤および添加剤 0.5〜50質量%;
    を含有しており、その際、成分B)中のコハク酸またはその無水物の含量が15モル%未満であり、かつ成分B)のOH基1個当たり成分C)のNCO基が0.5〜1.2個提供されるポリウレタン−粉末塗料からなっていることを特徴とする、艶消しの外観を有する被覆物。
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