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JP7030116B2 - 新規な炭素ベースの加水分解可能ポリマーを含む防汚塗料組成物 - Google Patents

新規な炭素ベースの加水分解可能ポリマーを含む防汚塗料組成物 Download PDF

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JP7030116B2
JP7030116B2 JP2019524422A JP2019524422A JP7030116B2 JP 7030116 B2 JP7030116 B2 JP 7030116B2 JP 2019524422 A JP2019524422 A JP 2019524422A JP 2019524422 A JP2019524422 A JP 2019524422A JP 7030116 B2 JP7030116 B2 JP 7030116B2
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Description

海水に曝された水中構造物は、緑色及び茶色藻類、フジツボ、イガイ、チューブワームなどといった海洋有機体の汚染を受ける。石油プラットフォーム、ブイ、などといった海洋構造物上の汚染は、表面の生物学的劣化、荷重の増加、腐食の加速につながるため、望ましくない。船舶上では、汚染は、速度の減少及び/又は燃料の消費の増加を引き起こすこととなるドラッグ抵抗を引き起こすこととなる。それはまた操縦性の低下を引き起こし得る。
海洋有機体の着生及び成長を抑制するために、防汚塗料が使用されている。これらの塗料は、一般的に、顔料、充填剤、溶媒及び/又は生理活性物質といった種々の成分とともに皮膜形成バインダーを含む。
今日の市場での殺生物性防汚塗料の1つの広いグループは、自己研磨防汚塗料である。長期間の防汚性能及び自己研磨塗料の信頼性は、究極的には、バインダー技術に基づいており、研磨特性により、十分な速度での表面浸食及び/又は可溶化が可能となり、バイオサイド浸出前部が続き、バイオサイドがない浸出層は、効果的なバイオサイド浸出及び防汚特性を保証する合理的な厚さに一定のまま保たれる。
ロジンといった従来のバインダー技術は、経時的に浸出層の厚さを増長させるものとして知られている。これらの古い技術は、積極的に研磨するためには、及びバイオサイド浸出前部と表面間の増加する拡散障壁を強いる、浸出層のビルドアップを防ぐためには、非効率的であり、より良好に機能し及びより効率的に汚染から表面を保護する、別のタイプの防汚塗料が必要とされている。
現代の防汚塗料は、ペンダント型の加水分解可能な基を有するメタクリル系コポリマーに基づいている。海水中でポリマーが次第に加水分解される。今カルボン酸基を含んでいる、残りのアクリル系コポリマーは、海水中で十分に溶解性であり、又は分散性であり、塗料表面から流され又は摩減する。この自己研磨効果は、優れた防汚効率、及び滑らかな表面及びそれゆえ摩擦抵抗が低減する、塗膜中での生理活性化合物の制御された放出を提供する。今日のいくつかの自己研磨防汚システムは、国際公開第03/027194号で述べられているような非水性分散樹脂に基づいている。自己研磨防汚システムの他の群は、シリルエステル官能基系のメタクリル系コポリマーに基づいている。これらの塗料組成物は、例えば、欧州特許第0646630号、欧州特許第1342756号、欧州特許第1479737号、欧州特許第1641862号、国際公開第00/77102号、国際公開第03/080747号、国際公開第2009/007276号及び国際公開第2009/149919号に述べられている。今日の市場での自己研磨防汚システムの他の一般的な群は、金属カルボキシラートコポリマーに基づいている。これらの塗料組成物は、例えば、欧州特許第0204456号、欧州特許第0260958号、英国特許第2311070号、欧州特許第0779304号、欧州特許第1006156号及び欧州特許第1138725号に述べられている。非水性分散技術及びシリルアクリラート技術といった、いくつかの技術は、それらを海水に曝した効果として、種々の手段の化学反応を受ける。この加水分解反応は、漸進的にこれらポリマーバインダーの溶解性を、溶解され及び研磨される、溶解性の形に切り替える。バインダーは、それゆえ、研磨に積極的な役割を果たしており、サービス期間の間、皮膜を通じて、浸出前部を下ろすことが可能である。浸出層は、一定して薄いままであり、長期間の効果的な防汚保護を与える。
バインダーとしてシリルエステルコポリマーを含む防汚塗料は、しばしば皮膜特性及び研磨速度といった性質を調節するためにコバインダー又は他の物質で改変される。バインダー組成物は、概して接着性を与え、ともに顔料と結合し、柔軟性及び堅牢性といった性質に強く影響を与える。
最も一般的に使用されている改変剤は、欧州特許第-A-0802243号で述べられているように、ロジン及びその誘導体である。他の改変剤は、国際公開第03/070832号に述べられているように、材料及びそれらの金属塩(欧州特許第-A-1342756号)を含むモノカルボン酸、塩化パラフィン(欧州特許第0775733号)、ラクタム又はアミド基(欧州特許第1127925号)を含む親水性コポリマー、ポリマー(欧州特許第-A-1277816号)を含む金属カルボキシラート基、繊維(国際公開第00/77102号)及び不適合ポリマーを含む。
前記加水分解可能な技術は、錯体合成及び高コスト、高反応性及び正しく処方しない場合に、in-can安定性が乏しいといった欠点を有する。発明者は、少なくとも同一の価値ある性質を生み出すが、合成的に及びそれゆえ工業的スケールで容易に製造される、安価な及び簡便な新たなバインダーを探索している。本発明は、より費用効果の高い及び安定版の、持続する及び信頼できる長期の性能の前記利益を捉える、炭素ベースの加水分解可能なバインダー代替品について明らかにする。
欧州特許出願公開第0001088号は、例えば、2-オキソ-1,3-ジオキソラン-4-イル)メチル(メタ)アクリラート(GCA/GCMA)のホモ-及びコポリマーについて開示している。アクリラートエステルを伴うモノマーのコポリマーは、溶解性で、高分子量で、顔料と混和性で、ラッカーとして有用であると言われている。部位は、非常に反応性で、化学反応を受け得ると言われている。
米国特許出願公開第2012/0251730号は、1成分が、反応性環状カルボナート基(例えば、2-オキソ-1,3-ジオキソラン-4-イル)メチル(メタ)アクリラート(GCA/GCMA))を有するコポリマーを含み、及び他の成分が、少なくとも1つのジアミン又はポリアミンを有する、2成分塗料組成物について開示している。硬化は、環状カルボナート基及びジアミン又はポリアミンとの間の反応により得られる。塗料組成物は、堅牢な塗膜が望ましい、多くのアプリケーションに有用であると述べられている。
欧州特許出願公開第737726号は、塗料としての使用するための1成分熱硬化性樹脂について開示している。樹脂を形成するための組成物は、例えば、2-オキソ-1,3-ジオキソラン-4-イル)メチル(メタ)アクリラート(GCA/GCMA)といった、5員環環状カルボナート化合物を含む組成物を含み得る。
米国特許第4,772,666号は、例えば、2-オキソ-1,3-ジオキソラン-4-イル)メチル(メタ)アクリラート(GCA/GCMA)といった、1,3-ジオキソラン-2-オン基を含むモノマーを含む、コポリマーを含む、硬化性混合物について開示している。コポリマーは、ポリイソシアナート又はアミノプラスト樹脂との反応を受ける得る。
米国特許第5,567,527号は、1級アミン架橋化合物で硬化されてポリウレタン塗膜を形成し得る、例えば、2-オキソ-1,3-ジオキソラン-4-イル)メチル(メタ)アクリラート(GCA/GCMA)といった、1,3-ジオキソラン-2-オン基を含む、コポリマーについて開示している。
米国特許出願公開第2015/0329733号は、ポリアミンにより硬化性となる、例えば、2-オキソ-1,3-ジオキソラン-4-イル)メチル(メタ)アクリラート(GCA/GCMA)といった、環状カルボナート基を有する、エチレン性不飽和モノマーを含む、ポリマーについて開示している。
米国特許第4,401,797号は、例えば、コンタクトレンズの生産のためのメチルメタクリラートといった、(2,2-ジメチル-1,3-ジオキソラン-4-イル)メチルメタクリラート(IPGMA)又は2-オキソ-1,3-ジオキソラン-4-イル)メチル(メタ)アクリラート(GCA/GCMA)及び第2のアクリラートを含む、コポリマーについて開示している。
米国特許出願公開第2003/125470号は、例えば、2-オキソ-1,3-ジオキソラン-4-イル)メチルメタクリラート(GCMA)といった環状カルボナート基、及び他のアクリラートを有するエチレン性不飽和モノマーから調製される、アクリル系ポリマーを含む、硬化性塗料組成物について開示している。
国際公開第2012/083292号は、フッ素化メタクリラート、カルボナートメタクリラート及びメタクリル酸又はそれらの塩のコポリマーを含む、耐ステイン性、防油防水組成物について開示している。
FATOUMATA CAMARA ET AL, EUROPEAN POLYMER JOURNAL., vol. 61, 1 Dec. 2014 (2014-12-01), pages 133-144は、(2-オキソ-1,3-ジオキソラン-4-イル)メチルメタクリラート(GCMA)のフリーラジカル重合について開示している。
米国特許第5,045,602号は、無水物及びカルボナート基及びコポリマーの架橋に適したブロックアミノ基を含む化合物を含む、コポリマーに基づく湿潤硬化性バインダー組成物について開示している。
米国特許第4,882,391号は、1,3-ジオキソラン-2-オン基を有する構造単位を含む化合物(A)及び、少なくとも1つの1級脂肪族又は環式脂肪族アミノ基及びさらに少なくとも1つのさらになる基礎アミノ基を含む化合物(B)との非架橋反応生成物について開示している。
国際公開第2012/130718号は、硬化するための架橋剤として、ポリイソシアナート又はメラミン-ホルムアルデヒド樹脂を全く含まない、2成分塗料組成物について開示している。
本発明は、環状カルボナート又は環状エーテルを含むものもあるエチレン性不飽和モノマーの炭素ベースの加水分解可能なポリマーを含む防汚塗料組成物、及びそれらの防汚塗料組成物中での使用に関する。
本願発明者(複数あり)は、一般式I(さらに下記を参照されたい)のモノマーを含む炭素ベースの加水分解可能なポリマーが、浸食され得るバインダー系を含む塗料組成物を提供し、その防汚特性を改善し得ることを見出した。
それゆえ、第1の態様において、本発明は、防汚塗料組成物に関する、請求項1参照。
本発明の第2の態様は、防汚被膜に関する、請求項21参照。
本発明の第3の態様は、海洋構造物に関する、請求項23参照。
本発明の第4の態様は、炭素ベースの加水分解可能なポリマー(複数あり)の、浸食され得るバインダー系を含む塗料組成物の防汚特性を改善するためのコバインダーとしての使用に関する、請求項24参照。
本発明は、さらに新規な炭素ベースの加水分解可能なコポリマーに関する。
本発明は、防汚塗料組成物及びかかる塗料組成物から調製される防汚被膜、並びにかかる組成物及び被膜に有用な新規なポリマーに関する。
塗料組成物(時折『塗料(paints)』又は『塗料組成物(paint compostions)』と称される)は、典型的には、バインダー相(乾燥したものの上に塗料皮膜を形成し、それにより最終塗料被膜の連続層に相当し、『バインダー系』と称され得る)及び顔料相(最終塗料被膜の不連続相に相当する)から成る。
本発明に適用可能なバインダー系は、浸食され得るバインダー系である。バインダー系の浸食され得る性質は、少なくとも部分的には、以降詳細に述べる一般式Iのモノマーを含む炭素ベースの加水分解可能なポリマーの具体的な使用において、存在し得るとされる。
防汚塗料組成物
本発明は、1つ以上の炭素ベースの加水分解可能なエチレン性不飽和モノマーのポリマーを含む防汚塗料組成物であって、該モノマー(すなわちコポリマー(複数あり)を構成するのに使用されるモノマー)が、少なくとも1つの一般式Iのモノマーを含むものを提供する。
Figure 0007030116000001
以降で述べるように、かかるポリマーは、典型的には、コバインダーとして使用されるが、原則的に単独のバインダー成分として、また使用され得る。本発明に関して、適用可能なコポリマーは、以降に述べる。
炭素ベースの加水分解可能なポリマー
この本文で述べられている塗料組成物に有用な炭素ベースの加水分解可能なポリマーは、重合中、モノマーが分散されている(コ)ポリマー鎖を形成する1つ以上のエチレン性不飽和モノマーから成る。ある実施形態において、ポリマー(ホモポリマーと称す)は、単独で一般式Iのモノマーから成る。他の実施形態において、ポリマー(コポリマーと称す)は、例えば、異なるモノマー又は一般式I又は1つ以上の一般式Iのモノマー及び1つ以上の他のエチレン性不飽和モノマーといった、2つ以上の異なるモノマーから成る。後者の例において、モノマーの分布は、典型的にはランダムである。
一般的に、炭素ベースの加水分解可能なポリマー(ホモポリマー又はコポリマーのいずれか)は、エチレン性不飽和モノマーから成り、該モノマーは、少なくとも1つの一般式Iのモノマーを含む:
Figure 0007030116000002
[式中、mは0~50であり、nは1~3であり、Rは水素及びメチルから選択され、及びXは>C=O又は>C(R)(R)(R及びRは、独立して、水素、C1-20-アルキル及びアリールから選択される)から選択される。]
本発明の文脈において、用語『C1-20-アルキル』は、直鎖又は1~20の炭素原子を有する分岐部(場合により環状モチーフを含む)を意味している。同様にして、『C1-6-アルキル』及び『C1-3-アルキル』は、各々、1~6炭素原子及び1~3炭素原子を有する、そのような炭化水素部位を表す。C1-6-アルキル、及び特にC1-3-アルキルは、例えば、メチル、エチル、1-プロピル、2-プロピル、1-ブチル、2-ブチル、tert-ブチル、などのように、C1-20-アルキルの好ましい変形である。
本発明の文脈において、用語『アリール』は、フェニル、ナフチル、など、特にフェニルのように、芳香族部位を意味している。
は水素(アクリラートに対応)又はメチル(メタクリラートに対応)のいずれかである。
整数mは、(メタ)アクリラートと環構造との間の任意のオキシエチレン単位の数を示す。
ある実施形態において、mは0である、すなわち(2,2-ジメチル-1,3-ジオキソラン-4-イル)メチルアクリラート(IPGA)、(2,2-ジメチル-1,3-ジオキソラン-4-イル)メチルメタクリラート(IPGMA)、(2-オキソ-1,3-ジオキソラン-4-イル)メチルアクリラート(GCA)及び(2-オキソ-1,3-ジオキソラン-4-イル)メチルメタクリラート(GCMA)についてのように、オキシエチレン基が存在しない。
他の実施形態において、mは1~6、特に1~5のように、1~20又は1~10といった、1~50であり、すなわちオキシエチレン橋がメタクリル系ポリマー骨格及び加水分解可能なペンダント部位を接続するのに使用され、場合によりまたポリマーに親水性の性質を与える。これは、イソプロピリデングリセロールエトキシル化アクリラート(iPGEOA)及びイソプロピリデングセロールエトキシル化メタクリラート(iPGEOMA)の場合である。他の実施形態において、mは1~12である。1つの実施形態において、mは0又は5である。1つの実施形態において、mは5である。
整数nは環構造のサイズを表し、1~3、特に1である。1つの実施形態において、nは1又は2である。他の実施形態において、nは1である。他の実施形態において、nは2である。例えば、加水分解可能な部位は、5員環ヘテロ環(n=1)、又は6員環ヘテロ環(n=2)、又は7員環ヘテロ環(n=3)、好ましくは5員環ヘテロ環である。
Xが>C=Oである限り、環構造は、環状カルボナート、例えば、2-オキソ-1,3-ジオキソラン加水分解可能な基を表す。
したがって、ある実施形態において一般式Iのモノマーは、一般式IIのうちのものである:
Figure 0007030116000003
[式中、R、m及びnは一般式Iについて定義されたものと同様である。1つの実施形態において、nは1又は2である。好ましくはnは1である。1つの実施形態において、mは0である。]
Xが>C(R)(R)である限り、環構造は、環状ケタール又は環状アセタール、例えば、イソプロピリデン加水分解可能な基、又はイソブチリデン加水分解可能な基、又は同様の加水分解可能な基である。典型的には、R及びRは、独立して、メチル、エチル、1-プロピル及び2-プロピルのようなC1-3-アルキルといった、C1-6-アルキルから選択される。ある現在好ましい実施形態において、R、及びRは、いずれもメチルである。
したがって、ある他の実施形態において一般式Iのモノマーは、一般式IIIのうちのものである:
Figure 0007030116000004
[式中、R、R、R、m及びnは一般式Iについて定義されたものと同様である。1つの実施形態において、nは1又は2である。好ましくはnは1である。1つの実施形態において、R及びRはいずれもメチルである。1つの実施形態において、mは0又は5である。]
さらに他の実施形態において、ポリマーのモノマーは、一般式IIのモノマー並びに一般式IIIのモノマーを含む。
1つの実施形態において、式Iのモノマーは、(2,2-ジメチル-1,3-ジオキソラン-4-イル)メチルメタクリラート(IPGMA)である。
1つの実施形態において、式Iのモノマーは、(2,2-ジメチル-1,3-ジオキソラン-4-イル)メチルアクリラート(IPGA)である。
1つの実施形態において、式Iのモノマーは、イソプロピリデングリセロールエトキシル化メタクリラート(iPGEOMA)である。
1つの実施形態において、式Iのモノマーは、イソプロピリデングリセロールエトキシル化アクリラート(iPGEOA)である。
1つの実施形態において、式Iのモノマーは、(2-オキソ-1,3-ジオキソラン-4-イル)メチルメタクリラート(GCMA)である。
1つの実施形態において、式Iのモノマーは、(2-オキソ-1,3-ジオキソラン-4-イル)メチルアクリラート(GCA)である。
ある好ましい実施形態において,モノマーは、(2,2-ジメチル-1,3-ジオキソラン-4-イル)メチル(メタ)アクリラート(IPGA/IPGMA)、イソプロピリデングリセロールエトキシル化(メタ)アクリラート(例えば、n=1~50)(iPGEO(M)A)及び(2-オキソ-1,3-ジオキソラン-4-イル)メチル(メタ)アクリラート(GCA/GCMA)のうちの少なくとも1つ、すなわち、(2,2-ジメチル-1,3-ジオキソラン-4-イル)メチルアクリラート(IPGA)、(2,2-ジメチル-1,3-ジオキソラン-4-イル)メチルメタクリラート(IPGMA)、イソプロピリデングリセロールエトキシル化アクリラート(iPGEOA)及びイソプロピリデングリセロールエトキシル化メタクリラート(iPGEOMA)、(2-オキソ-1,3-ジオキソラン-4-イル)メチルアクリラート(GCA)及び(2-オキソ-1,3-ジオキソラン-4-イル)メチルメタクリラート(GCMA)のうちの少なくとも1つを含む。
1つの実施形態において、式Iのモノマーは、(2,2-ジメチル-1,3-ジオキソラン-4-イル)メチル(メタ)アクリラート(IPGA/IPGMA)、及びイソプロピリデングリセロールエトキシル化(メタ)アクリラート(iPGEO(M)A)のうちの少なくとも1つである。
1つの実施形態において、式Iのモノマーは、(2,2-ジメチル-1,3-ジオキソラン-4-イル)メチルメタクリラート(IPGMA)、イソプロピリデングリセロールエトキシル化メタクリラート(iPGEOMA)及び(2-オキソ-1,3-ジオキソラン-4-イル)メチルアクリラート(GCA)のうちの少なくとも1つである。
いかなる具体的な理論に縛られることなく、一般式II及び一般式IIIのモノマーの側鎖のような、一般式Iのモノマーの側鎖の存在は、各部位が分解して対応するジオールへと変化する際、ポリマーを比較的、水に、特に海水により溶けやすくするとされている。実際、不溶性のものを溶解性のものにすることが可能なポリマーのスイッチとして使用される一般式Iのモノマーの加水分解可能な基は、例えば、T.W Greene及びP.G.M. Wutsによる『Protective Group in Organic Synthesis』の中で開示されているように、ジオールの保護基として知られている。
前記ポリマー(複数あり)において、一般式I、特に一般式II又は一般式IIIのモノマー、例えば、IPGA/IPGMA、iPGEOA/iPGEOMA及び/又はGCA/GCMAのモノマーは、全体で典型的には、ポリマーの5~100重量%、5~99重量%を構成し、例えば、25~95重量%、又は40~90重量%である。
ある好ましい実施形態において、前記ポリマーは、(2,2-ジメチル-1,3-ジオキソラン-4-イル)メチルアクリラート(IPGA)、(2,2-ジメチル-1,3-ジオキソラン-4-イル)メチルメタクリラート(IPGMA)、イソプロピリデングリセロールエトキシル化アクリラート(iPGEOA)及びイソプロピリデングリセロールエトキシル化メタクリラート(iPGEOMA)、特に(2,2-ジメチル-1,3-ジオキソラン-4-イル)メチルメタクリラート(IPGMA)から選択されるモノマーを含む。
他の好ましい実施形態において、前記ポリマーは、(2-オキソ-1,3-ジオキソラン-4-イル)メチルアクリラート(GCA)及び(2-オキソ-1,3-ジオキソラン-4-イル)メチルメタクリラート(GCMA)、特に(2-オキソ-1,3-ジオキソラン-4-イル)メチルアクリラート(GCA)から選択されるモノマーを含む。
一般式I、特に一般式II又は一般式IIIのモノマー、例えば、特にIPGA/IPGMA、iPGEOA/iPGEOMA及びGCA/GCMAのモノマーに加えて、すでに述べたように、前記ポリマーは、一般式I以外の、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、メチル(メタ)アクリラート(MMA)(アクリラート及びメタクリラートは、集合的に『(メタ)アクリラート』と述べられる、及びこの本文で以降、同一のものが適用される)のような(メタ)アクリラート、エチル(メタ)アクリラート、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、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、ペンチル(メタ)アクリラート、ヘキシル(メタ)アクリラート、シクロヘキシル(メタ)アクリラート、オクチル(メタ)アクリラート、イソオクチル(メタ)アクリラート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリラート、3,5,5-トリメチルヘキシル(メタ)アクリラート、ラウリル(メタ)アクリラート、セチル(メタ)アクリラート、ステアリル(メタ)アクリラート、フェニル(メタ)アクリラート、ベンジル(メタ)アクリラート、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、2-ヒドロキシ-3-フェノキシプロピル(メタ)アクリラート、2-メトキシエチル(メタ)アクリラート(MOXE(M)A)、2-エトキシメチル(メタ)アクリラート、4-メトキシブチル(メタ)アクリラート、メトキシプロピル(メタ)アクリラート、プロポキシエチルエチル(メタ)アクリラート、2-ブトキシエチル(メタ)アクリラート、イソブトキシエチル(メタ)アクリラート、イソブトキシブチルジグリコール(メタ)アクリラート、トリイソプロピルシリル(メタ)アクリラート(TiPS(M)A)、及びフェノキシエチル(メタ)アクリラート、テトラエチレングリコールジアクリラートといった多官能性(メタ)アクリラート、トリプロピレングリコールジアクリラート、1,3-ブタンジオールジ(メタ)アクリラート、1,4-ブタンジオールジ(メタ)アクリラート、1,6-ヘキサンジオールジアクリラート、エチレングリコールジメタクリラート、トリメチロールプロパントリアクリラート、トリメチロールプロパントリメタクリラート、ジ(トリメチロールプロパン)テトラアクリラート、ペンタエリトリトールトリアクリラート、ペンタエリトリトールテトラアクリラート、及びジペンタエリトリトールペンタアクリラート、及び酢酸ビニルといったビニルモノマー、イソブチルビニルエーテル、スチレン、ビニルトルエン、(メタ)アクリロニトリル、及びビニルプロピオナートなど、から選択される、1つ以上のエチレン性不飽和モノマーから成る。
ある好ましい実施形態において、前記1つ以上のエチレン性不飽和モノマー(一般式I以外)は、(メタ)アクリラート、特にメチル(メタ)アクリラート(MA/MMA)、メトキシエチル(メタ)アクリラート(MOXEA/MOXEMA)、ブチル(メタ)アクリラート(BA/BMA)、スチレン、トリイソプロピルシリル(メタ)アクリラート(TiPSA/TiPSMA)及び(メタ)アクリル酸(AAc/MAAc)から選択される。
ある実施形態において、前記ポリマーの重量平均分子量(M)は、2~500kDa、例えば、5~200kDa、又は10~100kDaである。
1つの実施形態において、前記ポリマーは、一般式I、特に一般式II又は一般式III、特に非加水分解可能な(メタ)アクリラートモノマーと組み合わせて、IPGA、IPGMA、iPGEOA、iPGEOMA、GCA及びGCMAから選択される1つ以上のモノマーから成る。
他の実施形態において、前記ポリマーは、一般式I、特に一般式II又は一般式IIIのモノマー、特に1つ以上の加水分解可能なシリル(メタ)アクリラートモノマー、例えば、この本文で一般式(A)のモノマー、例えば、トリイソプロピルシリル(メタ)アクリラート(TiPSA/TiPSMA)、及び要すれば1つ以上の非加水分解可能な(メタ)アクリラートモノマーと組み合わせて、IPGA、IPGMA、iPGEOA、iPGEOMA、GCA及びGCMAから選択される1つ以上のモノマー、から成る。
ある実施形態において、一般式I以外のエチレン性不飽和モノマー(複数あり)は、メチルメタクリラート(MMA)、メトキシエチルアクリラート(MOXEA)、及びトリイソプロピルシリルアクリラート(TiPSA)から選択される。
ある実施形態において、一般式I以外のエチレン性不飽和モノマー(複数あり)は、要すればメトキシエチルアクリラート(MOXEA)及び/又はトリイソプロピルシリルアクリラート(TiPSA)と組み合わせて、メチルメタクリラート(MMA)である。
ある実施形態において、前記コポリマーは、一般式Iのモノマーの(メタ)アクリラートモノマーのような、他のエチレン性不飽和モノマーに対するもので、20:80~80:20のモノマーのモル比を有する。ある実施形態において、前記コポリマーは、一般式Iのモノマーの、(メタ)アクリラートモノマーのような、他のエチレン性不飽和モノマーに対するもので、20:80から80:20のモノマーの重量比を有する。
1つの具体的な実施形態において、前記ポリマーは、MOXEA、MMA、及びIPGA/IPGMA、iPGEOA/iPGEOMA及びGCA/GCMAのうちの1つとのテルポリマーであり、例えば、テルポリマーは、次のおおよそのモノマーの割合、5:25:70~15:15:70~10:40:50、例えば、モノマーの重量比、5:25:70~15:15:70~10:40:50のモノマーの割合を有する。
他の実施形態において、前記ポリマーは、TiPSA、MMA、及びIPGA/IPGMA、iPGEOA/iPGEOMA及びGCA/GCMAのうちの1つとのテルポリマーであり、例えば、テルポリマーは、次のモノマーの重量比、10:20:70~30:20:50~20:20:60を有する。
他の実施形態において、前記ポリマーは、TiPSA、1つ以上のIPGA/IPGMA、iPGEOA/iPGEOMA及びGCA/GCMA、及び1つ以上の(MMAのような)他の(メタ)アクリル系モノマー(複数あり)とのテルポリマーであり、例えば、テルポリマーは、次のおおよそのモノマー比、10:20:70~30:20:50~20:20:60、例えば、10:20:70~30:20:50~20:20:60のモノマーの重量比を有する。
さらに他の実施形態において、前記ポリマーは、MMA、及びIPGA/IPGMA、iPGEOA/iPGEOMA及びGCA/GCMAのうちの1つとのビスポリマーであり、例えば、ビスポリマーは、次のおおよそのモノマーの割合、20:80~80:20を有し、例えば、ビスポリマーは、次のモノマーの重量比、20:80~80:20を有する。
さらに他の実施形態において、前記ポリマーは、TiPSA、及びIPGA/IPGMA、iPGEOA/iPGEOMA及びGCA/GCMAのうちの1つとのビスポリマーであり、例えば、ビスポリマーは、次のモノマーの重量比、20:80~80:20を有する。
他の実施形態において、前記一般式Iのモノマーは、全体で、ポリマーの25~95重量%を構成する。
他の実施形態において、前記一般式Iのモノマーは、全体で、ポリマーの30~70重量%を構成する。
他の実施形態において、前記モノマー(2,2-ジメチル-1,3-ジオキソラン-4-イル)メチル(メタ)アクリラート(IPGA/IPGMA)及び/又はイソプロピリデングリセロールエトキシル化(メタ)アクリラート(iPGEO(M)A)は、全体で、ポリマーの25~95重量%を構成し、例えば、ポリマーの30~70重量%である。
他の実施形態において、前記一般式I以外のエチレン性不飽和モノマー(複数あり)は、全体で、ポリマーの5~75重量%を構成し、例えば、ポリマーの30~70重量%である。
他の実施形態において、前記一般式I以外のエチレン性不飽和モノマー(複数あり)は、(メタ)アクリラートから選択され、全体で、ポリマーの5~75重量%、例えば、ポリマーの30~70重量%を構成する。
他の実施形態において、前記一般式I以外のエチレン性不飽和モノマー(複数あり)は、メチルメタクリラート(MMA)、メトキシエチルアクリラート(MOXEA)、及びトリイソプロピルシリルアクリラート(TiPSA)の1つ以上から選択され、全体で、ポリマーの5~75重量%、例えば、ポリマーの30~70重量%を構成する。
バインダー系
前記ポリマーは、バインダー系の単独のバインダー成分であり得るが、好ましくは、ポリマーは、下記でさらに述べるように、ポリマー、コポリマー及びロジンのような、他のバインダー成分として組み合わせて使用される。前記の具体的な炭素ベースの加水分解可能なポリマーと任意のさらなるポリマー、コポリマー及びロジンとの組み合わせは、一般的にバインダー相、すなわち最終被膜の連続相を構成するバインダー系と称される。
典型的には、前記ポリマーは、塗料組成物(又は防汚被膜)の固体体積で、2~60%、例えば、10~35%を構成する。
非常に実用的な実施形態において、バインダー系は、全体で、塗料組成物(又は防汚被膜)の固体体積で18~80%を構成する。好ましい実施形態において、バインダー系は、塗料組成物(又は防汚被膜)の固体体積で、20~70%、例えば、25~55%を構成する。
乾燥重量で表される場合、典型的には、バインダー系は、全体で、塗料組成物(又は防汚被膜)の乾燥重量で15~75%を構成する。好ましい実施形態において、バインダー系は、塗料組成物(又は防汚被膜)の乾燥重量で、16~60%、例えば、18~40%を構成する。
この本文で述べられるバインダー系は、典型的には浸食され得る型のものである。
この本文で使用する際、用語『浸食され得る』(時折『自己研磨』と称される)とは、前記塗料被膜(すなわち塗料組成物の乾燥皮膜)が、実施例のセクションに述べられる『研磨速度試験』に従って決定される、10,000海里当たり(18,520km)、少なくとも0.5μMの研磨速度を有するはずであることを意味している。好ましい実施形態において、研磨速度は、10,000海里当たり(18,520km)、1~50μMの範囲、特に1~30μMである。
塗料組成物のバインダー層は、乾燥して塗料皮膜を形成し、それにより最終(乾燥)塗料被膜の連続相に対応する。
従来『自己研磨』塗料組成物に使用されていた、すべての浸食され得るバインダー成分は、前記炭素ベースの加水分解可能なポリマーに加え、本発明の塗料組成物のバインダー成分として使用され得ると考えられる。
バインダー成分のあり得る型に関して、本発明の範囲を示す目的で、多くの海洋目的及びヨット目的のバインダー成分の例が、以降提供される。
バインダー系のうち、以下の型の構成成分が、とりわけ興味深いとされる:非水性分散バインダー系、シリル化アクリラートバインダー系、金属アクリラートバインダー系、シリル化アクリラート及び金属アクリラートバインダー系のハイブリッド、ポリオキサレートバインダー系、双性バインダー系、シリル化アクリラートのハイブリッド、双性バインダー系、ポリエステルバインダー系、(天然)ロジン、ロジン誘導体、不均化ロジン、部分的に重合したロジン、水素化ロジン、ガムロジン、不均化ガムロジン、アクリル系樹脂、ポリビニルメチルエーテル、及び酢酸ビニル-塩化ビニル-エチレンテルポリマー。
これらのうち、ロジンバインダー系、非水性分散バインダー系、シリル化アクリラートバインダー系、金属アクリラートバインダー系、シリル化アクリラート及び金属アクリラートバインダー系のハイブリッド、ポリオキサレートバインダー系、双性バインダー系、シリル化アクリラートのハイブリッド、双性バインダー系及びポリエステルバインダー系、が特に興味深いとされる。
特に好ましいバインダー系は、ロジンベースのバインダー系、シリルアクリラートバインダー系、非水性分散ベースのバインダー系、及び金属-アクリラートベースのバインダー系から選択される構成成分を含むバインダー系である。
特に好ましいバインダー系は、要すればシリルアクリラートバインダー系、非水性分散ベースのバインダー系、及び金属-アクリラートベースのバインダー系と組み合わせて、ロジンベースのバインダー系から選択される構成成分を含むバインダー系である。
これらのバインダー系のいくつかを、説明目的で、以降、さらに詳細に述べる。
非水性分散バインダー系
用語『非水性分散樹脂』、『NAD』及び同様の表現は、高極性、高分子量の樹脂微粒子成分(『コア成分』)を、高分子量成分(『シェル成分』)を使用して、低極性溶媒中での非水性液体媒体に、安定的に分散させることで得られる樹脂、を含むシェルコア構造を意味する。
前記非水性分散樹脂は、炭化水素溶媒に溶解性で、重合して炭化水素溶媒に不溶性のポリマー(コア成分)を形成する、重合可能なエチレン性不飽和モノマーが、溶媒に溶解し又は膨潤するポリマー製のシェル成分(分散安定剤)の存在下、炭化水素溶媒中で、従来法に従って分散重合を受ける方法により、調製され得る。
本発明に使用される非水性分散型樹脂は、それ自体知られている樹脂であり得る、又は既知の樹脂から製造され得る。かかる非水性分散型樹脂及びそれらを調製するための方法は、例えば、米国特許第3,607,821号、米国特許第4,147,688号、米国特許第4,493,914号及び米国特許第4,960,828号、特公昭48-29,551号及び特開1982-177,068号に述べられている。具体的に、非水性分散型樹脂を構成する成分として、例えば、米国特許第4,960,828号(特開1989-433749号)に述べられている、低極性溶媒に溶解性の種々の高分子物質が使用され得る。
最終塗料被膜、の防汚特性の態様から、アクリル系樹脂又はビニル樹脂といったシェル成分が、使用され得る。
コア成分として、高極性を有するエチレン性不飽和モノマーのコポリマーが、一般的に適用可能である。好ましくは非水性分散型樹脂のコア成分は、遊離酸基又は海水中での加水分解により酸基へ変換可能なシリルエステル基又はそれらの組み合わせを有する。好ましくは、5~75重量%、例えば、5~60重量%又は7~50重量%のコアポリマーのモノマーは、遊離酸基又はシリルエステル基又はそれらの組み合わせを有すべきである。遊離酸基は直接塗料処方の性質に影響を与えることとなるが、シリルエステル基は、海水中での加水分解後のみ影響を有するので、現在のところは、過重の遊離酸基を有することが好ましい。
シリルエステルモノマーの例は、アクリル又はメタクリル酸のシリルエステルである。
必要に応じて、少量の割合の遊離酸基又はシリルエステル基が、またシェル成分に含まれ得る。
表現『遊離酸基』は、酸の形態にある、酸基をカバーすることを意図している。かかる酸基は、適切な対イオンが成分中に又は環境に存在する場合、一時的に塩の形で存在し得ると解すべきである。例示的な例として、かかる基が塩水に曝された場合には、いくつかの遊離酸基はナトリウム塩の形で存在するものと考えられる。
好ましくは非水性分散型樹脂は、通常15~400mgKOH/g、好ましくは、15~300mgKOH/g、例えば、18~300mgKOH/gの樹脂酸価を有する。NAD樹脂の全酸価が15mgKOH/gを下回る場合には、塗料被膜の研磨速度は低すぎであり、防汚特性はしばしば不満足のものとなるであろう。他方、全酸価が、400mgKOH/gを上回る場合は、研磨速度は高すぎであり、そのため水抵抗の問題が問題となる(海水中での塗料被膜の耐用性)。(コア成分及び/又はシェル成分が酸前駆体基を含む場合、樹脂酸価は、該基が加水分解により酸基へと変換された後に与えられるものである)。この本文で参照される『樹脂酸価』は、1gの樹脂(固体内容物)を中和するのに消費されるKOHの量(mg)であり、樹脂(固体内容物)の酸基の量(酸前駆体基の場合には、加水分解により形成される酸基の含有量)を表す。
酸基及び/又は酸前駆体基は、それらの含有量が、樹脂酸価として、非水性分散型樹脂の全樹脂酸価の少なくとも80%、好ましくは少なくとも90%、より好ましくは少なくとも95%であるよう、コア成分中に含まれていることが望ましい。
これは言われていることだが、シェル成分は疎水性であることが通常好ましい。NAD樹脂中のコア成分のシェル成分に対する乾燥重量比は、特に限定されないが、通常、90/10~10/90、好ましくは80/20~25/75、例えば、60/40~25/75の範囲である。
したがって、1つの実施形態において、塗料組成物は、さらに(すなわち炭素ベースの加水分解可能なポリマーに加えて)コバインダーとして、非水性分散バインダー成分を含み、前記バインダー成分は、(a)エチレン性不飽和モノマーのポリマーを含む親水性のコア成分及び(b)エチレン性不飽和モノマーのポリマーを含むシェル成分、から構成されるコアシェル構造を有する樹脂を含む。
シリル化アクリラートバインダー系
本発明の他の興味深い実施形態において、本発明による塗料組成物に使用されるバインダー系は、少なくとも1つの一般式(A)の末端基を有する少なくとも1つの側鎖を有するシリル化アクリラートコポリマーを含む:
Figure 0007030116000005
[式中、nは0、1、2、などの整数であり、及びXは-C(=O)-であり、及びR、R、R、R及びRは下記に定められる。]
nは0、1、2、3、4以上の整数であるが、これらの場合、nは0~100、例えば、0~50、例えば、0又は1又は2又は2~15が好ましい。
-Rは、各々、同一の又は異なる及びC1-20-アルキル(例えば、メチル、エチル、プロピル、ブチル、シクロヘキシルといったシクロアルキル)、要すれば置換アリール(例えば、置換フェニル及び置換ナフチル)から選択される基である。アリールについての置換基の例は、ハロゲン、C1-5-アルキル、C1-10-アルキルカルボニル、スルホニル、ニトロ、又はアミノである。典型的には、R-Rは、各々、C1-8-アルキル及び要すれば置換フェニルから選択される。アルキル基の各々が、およそ5までの炭素原子(C1-5-アルキル)を有することが一般的に好ましい。前記のように、R-Rは、同一の又は異なる基であり得る。
前記一般式(A)の末端基を含むモノマーは、欧州特許第0297505号で述べられているように、合成され得る。
かかるモノマーは、コポリマーを得るために、ビニル重合可能なモノマー(A)でコポリマー化され得る。好適なビニル重合可能なモノマー(A)の例は、メタクリラートエステル、例えば、メチルメタクリラート、エチルメタクリラート、ブチルメタクリラート、2-エチルヘキシルメタクリラート、2-ヒドロキシエチルメタクリラート及びメトキシエチルメタクリラート、アクリラートエステル、例えば、エチルアクリラート、ブチルアクリラート、2エチルヘキシルアクリラート及び2-ヒドロキシエチルアクリラート、マレイン酸エステル、例えば、ジメチルマレアート及びジエチルマレアート、フマル酸エステル、例えば、ジメチルフマラート及びジエチルフマラート、スチレン、ビニルトルエン、Α-メチルスチレン、塩化ビニル、酢酸ビニル、ブタジエン、アクリルアミド、アクリロニトリル、メタクリル酸、アクリル酸、イソボルニルメタクリラート及びマレイン酸、を含む。
ビニル重合可能なモノマーの量は、得られるコポリマーの全重量の95重量%より大きくなく、好ましくは90重量%より大きくない。したがって、一般式(A)の末端基を含むモノマーの量は、少なくとも5重量%、特に少なくとも10重量%である。
前記コポリマーは、好ましくは、1,000~1,500,000の範囲、例えば、5,000~1,500,000の範囲、例えば、5,000~1,000,000の範囲、5,000~500,000の範囲、5,000~250,000の範囲、又は5,000~100,000の範囲の重量平均分子量を有する。
本発明の他の興味深い実施形態において、本発明による塗料組成物に使用されるバインダー系は、少なくとも1つの一般式(A)の末端基(すなわちn=0の式I)を有する少なくとも1つの側鎖を有するシリル化アクリラートコポリマーを含む:
Figure 0007030116000006
[式中、X、R、R及びRは、前記のとおりである。]
一般式(B)の末端基(前記)を有するモノマーの例は、酸官能性ビニル重合可能なモノマーは、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸(好ましくは1~6炭素原子とのモノアルキルエステルの形態の)又はフマル酸(好ましくは1~6炭素原子とのモノアルキルエステルの形態の)由来のモノマーである。
したがって、一般式(A)又は(B)において示される、好適なトリ有機シリル基(すなわち-Si(R)(R)(R)基)の具体的な例は、トリメチルシリル、トリエチルシリル、トリ-n-プロピルシリル、トリ-n-ブチルシリル、トリイソプロピルシリル、トリ-n-ペンチルシリル、トリ-n-ヘキシルシリル、トリ-n-オクチルシリル、トリ-n-ドデシルシリル、トリフェニルシリル、トリ-p-メチルフェニルシリル、トリベンジルシリル、トリ-2-メチルイソプロピルシリル、トリ-tert-ブチル-シリル、エチルジメチルシリル、n-ブチルジメチルシリル、ジイソプロピル-n-ブチルシリル、n-オクチル-ジ-n-ブチルシリル、ジイソプロピルオクタデシルシリル、ジシクロヘキシルフェニルシリル、tert-ブチルジフェニルシリル、ドデシルジフェニル-シリル及びジフェニルメチルシリル、を含む。
少なくとも1つの一般式(A)又は(B)の末端基を有する、好適なメタクリル酸由来のモノマーの具体例は、トリメチルシリル(メタ)アクリラート、トリエチル-シリル(メタ)アクリラート、トリ-n-プロピルシリル(メタ)アクリラート、トリイソプロピルシリル(メタ)アクリラート、トリ-n-ブチルシリル(メタ)アクリラート、トリイソブチルシリル(メタ)アクリラート、トリ-tert-ブチルシリル(メタ)アクリラート、トリ-n-アミルシリル(メタ)アクリラート、トリ-n-ヘキシルシリル(メタ)アクリラート、トリ-n-オクチルシリル(メタ)アクリラート、トリ-n-ドデシルシリル(メタ)アクリラート、トリフェニルシリル(メタ)アクリラート、トリ-p-メチルフェニルシリルメタアクリラート、トリベンジルシリル(メタ)アクリラート、エチルジメチルシリル(メタ)アクリラート、n-ブチルジメチルシリル(メタ)アクリラート、ジイソプロピル-n-ブチルシリル(メタ)アクリラート、n-オクチルジ-n-ブチルシリル(メタ)アクリラート、ジイソプロピルステアリルシリル(メタ)アクリラート、ジシクロヘキシルフェニルシリル(メタ)アクリラート、t-ブチルジフェニル-シリル(メタ)アクリラート、及びラウリルジフェニルシリル(メタ)アクリラート、を含む。
少なくとも1つの一般式(A)又は(B)の末端基を有する好適なマレイン酸由来及びフマル酸由来のモノマーの具体例は、トリイソプロピルシリルメチルマレアート、トリイソプロピルシリルアミルマレアート、トリ-n-ブチルシリルn-ブチルマレアート、tert-ブチルジフェニルシリルメチルマレアート、t-ブチルジフェニルシリルn-ブチルマレアート、トリイソプロピルシリルメチルフマラート、トリイソプロピルシリルアミルフマラート、トリ-n-ブチルシリルn-ブチルフマラート、tert-ブチルジフェニルシリルメチルフマラート、及びtert-ブチルジフェニルシリルn-ブチルフマラート、を含む。
本発明の興味深い実施形態において、バインダー系に使用されるコポリマーは、一般式(C)の第2のモノマーと組み合わせて、一般式(A)又は(B)(前記議論したように)の末端基を有するモノマー単位を含む。:
Figure 0007030116000007
[式中、ZはC1-20-アルキル基又はアリール基であり、Yはアクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、マレイノイルオキシ基又はフマロイルオキシ基であり、R及びRは、独立して、水素、C1-20-アルキル及びアリールから成る基から選択され、及びpは1~25の整数である。p>2の場合、R及びRは好ましくは水素又はCH3であり、すなわちp>2の場合、モノマーBは、好ましくはポリエチレングリコール又はポリプロピレングリコール由来である。p=1である場合、R及びRがより大きい基、例えば、C1-20-アルキル又はアリールであるモノマーは、この本文で述べられている目的のためにまた有用であり得ると考えられる。一般式(C)に示すように、モノマーは、分子中にアクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、マレイノイルオキシ基(好ましくはモノ-C1-6-アルキルエステルの形態の)、又はフマロイルオキシ基(好ましくはモノ-C1-6-アルキルエステルの形態の)を不飽和基(Y)として及びまたアルコキシ-又はアリールオキシポリエチレングリコールを有する。アルコキシ-又はアリールオキシポリエチレングリコール基において、ポリエチレングリコールの重合度(p)は1~25である。]
1分子中、(メタ)アクリロイルオキシ基を有するモノマーBの具体例は、メトキシエチル(メタ)アクリラート、エトキシエチル(メタ)アクリラート、プロポキシエチル(メタ)アクリラート、ブトキシエチル(メタ)アクリラート、ヘキソキシエチル(メタ)アクリラート、メトキシジエチレングリコール(メタ)アクリラート、メトキシトリエチレングリコール(メタ)アクリラート、エトキシジエチレングリコール(メタ)アクリラート、及びエトキシトリエチレングリコール(メタ)アクリラート、を含む。
1分子中、マレイノイルオキシ又はフマロイルオキシ基を有するモノマーBの具体例は、メトキシエチルn-ブチルマレアート、エトキシジエチレングリコールメチルマレアート、エトキシトリエチレングリコールメチルマレアート、プロポキシジエチレングリコールメチルマレアート、ブトキシ-エチルメチルマレアート、ヘキソキシエチルメチルマレアート、メトキシエチルn-ブチルフマラート、エトキシジエチレングリコールメチルフマラート、エトキシトリエチレングリコールメチルフマラート、プロポキシジエチレングリコールメチルフマラート、ブトキシエチルメチルフマラート、及びヘキソキシエチルメチルフマラート、を含む。
当業者にはおわかりであろうが、他のビニルモノマーは、一般式(A)又は(B)(前記)のいずれかの末端基を有するモノマー単位を含む、得られるコポリマー、又は式(C)(前記)の第2のモノマーと組み合わせて、一般式(A)又は(B)(前記)の末端基を有するモノマー単位を含む、得られるコポリマー、に組み入れられ得る。
前記モノマーと共重合可能な他のモノマーに関して、前記ビニル重合可能なモノマー (A)といった、種々のビニルモノマーが使用され得る。
一般式(A)又は(B)の末端基を有するモノマーの割合が、モノマーの全重量に基づき、1~95重量%であり、モノマーBの割合が1~95重量%であり、及びそれらと共重合可能な他のモノマー(複数あり)の割合が0~95重量%であることが好ましい。
したがって、得られるコポリマーの分子量は、重量平均分子量で、望ましくは1,000~150,000の範囲、例えば、3,000~100,000の範囲、例えば、5,000~100,000の範囲である。
本発明のさらに興味深い実施形態において、本発明による塗料組成物に使用されるバインダー系は、一般式(D)の第2のモノマーと組み合わせて、一般式(A)又は(B)の末端基(以前議論したように)を有するモノマー単位を有するコポリマーを含む:
Figure 0007030116000008
[式中、Yはアクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、マレイノイルオキシ基又はフマロイルオキシ基であり、及びR及びRはいずれもC1-12-アルキルである。]
一般式(D)に示すように、モノマーは、不飽和基(Y)として、その分子中に、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、マレイノイルオキシ基(好ましくはモノ-C1-6-アルキルエステルの形態)、又はフマロイルオキシ基(好ましくはモノ-C1-6-アルキルエステルの形態)及びまたへミアセタール基を有する。
一般式(D)のモノマーは、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸(又はそれらのモノエステル)、及びフマル酸(又はそれらのモノエステル)から選択される、カルボキシ基含有ビニルモノマーと、アルキルビニルエーテル(例えば、エチルビニルエーテル、プロピルビニルエーテル、ブチルビニルエーテル、ヘキシルビニルエーテル、及び2-エチルヘキシルビニルエーテル)、又はシクロアルキルビニルエーテル(例えば、シクロヘキシルビニルエーテル)との通常の付加反応により、調製され得る。
当業者にはおわかりであろうが、他のビニルモノマーは、式(D)(前記)の第2のモノマーと組み合わせて、一般式(A)又は(B)の末端基(前記)を有するモノマー単位を含む、得られるコポリマーに組み入れられ得る。
前記モノマーと共重合することが可能な他のモノマーに関して、前記ビニル重合可能なモノマー(A)といった、種々のビニルモノマーが使用され得る。
モノマーの全重量に基づき、一般式(A)又は(B)の末端基を有するモノマーの割合が、1~95重量%(好ましくは1~80重量%)、一般式(D)のモノマーの割合が1~95重量%(好ましくは1~80重量%)、及びそれらと共重合可能な他のモノマー(複数あり)の割合が98重量%までであることが好ましい。
コポリマーの分子量は、重量平均分子量で、望ましくは、1,000~150,000の範囲、好ましくは3,000~100,000の範囲、例えば、5,000~100,000の範囲である。
したがって、1つの実施形態において、バインダー系一部として、塗料組成物は、さらに(すなわち、炭素ベースの加水分解可能なポリマーに加えて)コバインダーとして、少なくとも1つの一般式(A)の末端基(また前記参照)を有する、少なくとも1つの側鎖を有する、シリル化アクリラートコポリマーを含む:
Figure 0007030116000009
[式中、nは0~100の整数であり、Xは-C(=O)-であり、及びR、R、R、R及びRは、各々独立して、C1-20-アルキル及び要すれば置換アリールから選択される。]
金属アクリラートバインダー系
本発明の興味深い実施形態において、本発明による塗料組成物に使用されるバインダー系は、一般式(E)の少なくとも1つの末端基を有する、少なくとも1つの側鎖を有する金属アクリラートコポリマーを含む。:
Figure 0007030116000010
[式中、Xは-C(=O)-、-S(=O)2-、-P(=O)(OH)-であり、mは2以上の価数を有する金属であり、nはN+1が金属の価数と等しいという条件で1以上の整数であり、Lは有機酸残基であり、各Lは、独立して、以下の式から選択される基である。
Figure 0007030116000011
(Rは1価の有機残基であり、又はLは-OH又はそれらの組み合わせであり、Rは水素又は1~10の炭素原子を有する炭化水素基である。)]
一般式(E)(前記)の末端基を有するモノマーの例は、酸官能性ビニル重合可能なモノマー、例えば、メタクリル酸、アクリル酸、p-スチレンスルホン酸、2-メチル-2-アクリルアミドプロパンスルホン酸、メタクリル酸ホスホキシプロピル、メタクリル3-クロロ-2-酸ホスホキシプロピル、メタクリル酸ホスホキシエチル、イタコン酸、マレイン酸、マレイン酸無水物、モノアルキルイタコナート(例えば、メチル、エチル、ブチル、2-エチルヘキシル)、モノアルキルマレアート(例えば、メチル、エチル、ブチル、2-エチルヘキシル)、酸無水物と重合可能な不飽和モノマーを含むヒドロキシルとの半エステル(例えば、コハク酸無水物、マレイン酸無水物又はフタル酸無水物と2-ヒドロキシエチルメタクリラートとの半エステル)である。前記モノマーは、コポリマー化され得る(1つ以上のビニル重合可能なモノマーとのコポリマーを得るために)。かかるビニル重合可能なモノマーの例は、メチルアクリラート、メチルメタクリラート、エチルアクリラート、エチルメタクリラート、プロピルアクリラート、プロピルメタクリラート、ブチルアクリラート、ブチルメタクリラート、オクチルアクリラート、オクチルメタクリラート、2-エチルヘキシルアクリラート、2-エチルヘキシルメタクリラート、メトキシエチルメタクリラート、スチレン、ビニルトルエン、ビニルピリジン、ビニルピロリドン、酢酸ビニル、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、ジメチルイタコナート、ジブチルイタコナート、ジ-2-エチルヘキシルイタコナート、ジメチルマレアート、ジ(2-エチルヘキシル)マレアート、エチレン、プロピレン及び塩化ビニル、である。
配位子(L)に関して,各個々の配位子は、好ましくは以下の式から成る群から選択される。
Figure 0007030116000012
[式中、Rは1価の有機残基である。好ましくは、Rは以下から成る基から選択される。
Figure 0007030116000013
(式中、Rは水素又は1~20の炭素原子を有する炭化水素基であり、R及びRは各々独立して、1~12の炭素原子を有する炭化水素基を表し、Rは1~4の炭素原子を含む炭化水素基であり、及びRは5~20の炭素原子を有する環状炭化水素基、例えば、アビエチン酸、パルストリック酸、ネオアビエチン酸、レボピマル酸、デヒドロアビエチン酸、ピマル酸、イソピマル酸、サンダラコピマル酸及びΔ8,9-イソピマル酸、である。)]
配位子として使用され得る化合物の例は、以下である:
(1)以下の基を含む化合物
Figure 0007030116000014
例えば、脂肪酸、例えば、レブリン酸、脂環式酸、例えば、ナフトエ酸、チャウルムグリーン酸、ヒドノカルプス酸、ネオアビエチン酸、レボピマル酸、パルストリック酸、2-メチル-ビシクロ-2,2,l-ヘプタン-2-カルボン酸、芳香族カルボン酸、例えば、サリチル酸、クレゾール酸、α-ナフトエ酸、β-ナフトエ酸、p-オキシ安息香酸、脂肪酸を含むハロゲン、例えば、モノクロロ酢酸、モノフルオロ酢酸、芳香族酸を含むハロゲン、例えば、2,4,5-トリクロロフェノキシ酢酸、2,4-ジクロロフェノキシ酢酸、3,5-ジクロロ安息香酸、窒素含有有機酸、例えば、キノリンカルボン酸、ニトロ安息香酸、ジニトロ安息香酸、ニトロナフタレンカルボン酸、ラクトンカルボン酸、例えば、プルビン酸、ブルピン酸、ウラシル誘導体、例えば、ウラシル-4-カルボン酸、5-フルオロウラシル-4-カルボン酸、ウラシル-5-カルボン酸、ペニシリン由来カルボン酸、例えば、ペニシリンV、アンピシリン、ペニシリンBT、ペニシラン酸、ペニシリンG、ペニシリンO、リファマイシンB、ルセンソマイシン、サルコマイシン、クロロアンフェニコール、バリオチン、トリパシジン、及び種々の合成脂肪酸。
(2)以下の基を含む化合物
Figure 0007030116000015
例えば、ジメチルジチオカルバマート及び他のジチオカルバマート
(3)以下の基を含む化合物
Figure 0007030116000016
含硫黄芳香族化合物、例えば、1-ナフトール-4-スルホン酸、p-フェニルベンゼンスルホン酸、β-ナフタレンスルホン酸及びキノリンスルホン酸。
(4)基-S-を含む化合物、例えば、以下の基を含む化合物。
Figure 0007030116000017
(5)以下の基を含む化合物
Figure 0007030116000018
例えば、種々のチオカルボン酸化合物。
(6)基-O-又は-OHを含む化合物、例えば、フェノール、クレゾール、キシレノール、チモール、カルバコール、オイゲノール、イソオイゲノール、フェニルフェノール、ベンジルフェノール、グアイヤコル、ブチルスチルベン、(ジ)ニトロフェノール、ニトロクレゾール、サリチル酸メチル、サリチルベンジル、モノ-、ジ-、トリ-、テトラ-及びペンタ-クロロフェノール、クロロクレゾール、クロロキシレノール、クロロチモール、p-クロロ-o-シクロ-ヘキシルフェノール、p-クロロ-o-シクロペンチルフェノール、p-クロロ-o-n-ヘキシルフェノール、p-クロロ-o-ベンジルフェノール、p-クロロ-o-ベンジル-m-クレゾール及び他のフェノール、β-ナフトール、8-ヒドロキシキノリン。
金属(M)に関して、2以上の価数を有する任意の金属が使用され得る。好適な金属の具体例は、Ca、Mg、Zn、Cu、Ba、Te、Pb、Fe、Co、Ni、Bi、Si、Ti、Mn、Al及びSnを含む。好ましい例は、Co、Ni、Cu、Zn、Mn、及びTe、特にCu及びZnである。金属含有コポリマーを合成する際、金属は、その酸化物、水酸化物又は塩化物の形態で使用され得る。本発明による塗料組成物のバインダー系に使用されるコポリマーは、例えば、欧州特許第0471204号、欧州特許第0342276号又は欧州特許第0204456号に述べられているように、調製され得る。一般式Vの末端式を含むモノマーは、他の重合可能な不飽和モノマーと(コポリマーを得るために)コポリマー化され得る。任意の従来から使用されているエチレン性不飽和モノマーが使用さる得る。かかるモノマーの例は、メチルアクリラート、メチルメタクリラート、エチルアクリラート、エチルメタクリラート、プロピルアクリラート、プロピルメタクリラート、ブチルアクリラート、ブチルメタクリラート、オクチルアクリラート、オクチルメタクリラート、2-エチルヘキシルアクリラート、2-エチルヘキシルメタクリラート、メトキシエチルメタクリラート、スチレン、ビニルトルエン、ビニルピリジン、ビニルピロリドン、酢酸ビニル、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、ジメチルイタコナート、ジブチルイタコナート、ジ-2-エチルヘキシルイタコナート、ジメチルマレアート、ジ(2-エチルヘキシル)マレアート、エチレン、プロピレン及び塩化ビニル、である。コモノマーの1つの具体的な型は、アルコール残基が、かさ高い炭化水素残基又は柔らかい断片を含むアクリル系又はメタクリル系エステルであり、例えば、例えば、欧州特許出願公開第0779304号に述べられているように、4つ以上の炭素原子を有する分岐アルキルエステル又は6つ以上の原子を有するシクロアルキルエステル、要すれば末端アルキルエーテル基を有するポリアルキレングリコールモノアクリラート又はモノメタクリラート、又は2-ヒドロキシエチルアクリラート又はメタクリラートとカプロラクトンとの付加物、である。
必要に応じて、ヒドロキシ含有モノマー、例えば、2-ヒドロキシエチルアクリラート、2-ヒドロキシエチルメタクリラート、2-ヒドロキシプロピルアクリラート、2-ヒドロキシプロピルメタクリラートが、また使用され得る。
得られるコポリマー中、すべての有機酸側鎖基が金属エステル結合を含むことが必要というわけではない、必要に応じて、有機酸側鎖基のうちのいくつかは、遊離酸の形態で未反応のままであり得るということは留意すべきである。
金属含有コポリマーの重量平均分子量は、一般的に、1,000~150,000の範囲、例えば、3,000~100,000の範囲、好ましくは5,000~60,000の範囲である。
本発明の他の興味深い実施形態において、塗料組成物は、1:1の配位子-金属配位比と少なくとも等しい有機配位子の量をさらに含み、該有機配位子は、芳香族ニトロ化合物、ニトリル、尿素化合物、アルコール、フェノール、アルデヒド、ケトン、カルボン酸及び有機硫黄化合物から成る群から選択され、それにより前記定義されたコポリマーは、In Situで有機配位子とのポリマー錯体を形成する。
ハイブリッド塩を形成するのに使用可能なモノ基礎有機酸の例は、モノカルボン酸、例えば、酢酸、プロピオン酸、酪酸、ラウリン酸、ステアリン酸、リノール酸、オレイン酸、ナフテン酸、クロロ酢酸、フルオロ酢酸、アビエチン酸、フェノキシ酢酸、バレン酸、ジクロロフェノキシ酢酸、安息香酸又はナフトエ酸、及びモノスルホン酸、例えば、ベンゼンスルホン酸、p-トルエンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、ナフタレンスルホン又はp-フェニルベンゼンスルホン酸、を含む。
ポリマーハイブリッド塩を製造するための好ましい方法は、特開1989-16809/号に開示されている。
シリル-金属アクリラートハイブリッド
興味深いバインダーの興味深いさらなる例は、シリルアクリラートモノマー(さらに前に述べたように)並びに金属アクリラートモノマー(さらに前に述べたように)に基づいているものである。かかるバインダーは、以下の一般式の骨格断片を有することとなる:
Figure 0007030116000019
及び、例えば、韓国特許第20140117986号に述べられている。
ポリオキサレートバインダー
興味深いバインダーのさらにさらなる例は、例えば、国際公開第2015/114091号に開示されているように、ポリオキサレートに基づいているものである。
双性バインダー及びシリルアクリラートとのハイブリッド
興味深いバインダーのさらなる例は、例えば、国際公開第2004/018533号及び国際公開第2016/066567号に開示されているように、場合により、シリルアクリラートモノマーと結合した双性モノマーを有するポリマーバインダーに基づくものである。
ポリエステルバインダー
興味深いバインダーのさらにさらなる例は、ポリエステルに基づいているものである。例えば、国際公開第2014/010702号に開示されている。
ロジンベースのバインダー系
さらに興味深いバインダー系は、場合により前記バインダー系のいずれかと組み合わせて、ロジン及び/又はロジン誘導体に基づくものであり得る。
かかるロジンベースのバインダー系の成分の例は、ロジン、ロジン誘導体、例えば、ロジンの金属塩、すなわち樹脂酸塩、である。
用語『ロジン』、『樹脂酸塩』などは、ガムロジン、B、C、D、E、F、FF、G、H、I、J、K、L、M、N、W-G、W-Wグレードのウッドロジン(ASTM 0509 standardにより定義されているように)、ヴァージンロジン、ハードロジン、イェローディップロジン、NFウッドロジン、トール油ロジン、又はコロフォニー又はコロフォニウムを指す。用語『ロジン』及び『樹脂酸塩』などは、また改変ロジンの適切な型、特にオリゴマー化、水素化、脱水素化水素化/不均化/不均化、など、共役した非芳香族二重結合の量を低減することとなるもの、を含むことを意図する。さらなるバインダー成分の群は、ポリマー軟化剤、例えば、この本文に参照により組み入れられる国際公開第97/44401号に、一般的に及び具体的に定義されているようなもの、を含み得ると解すべきである。1つの実施形態において、ロジンベースのバインダー系は、ガムロジン、水素化ロジン及び/又は不均化ロジンを含む。
乾燥重量で表した場合、典型的には、ロジンベースのバインダー系は、塗料組成物の乾燥重量で5~30%を構成する。好ましい実施形態において、バインダー系は、塗料組成物の乾燥重量で8~25%、例えば、10~25%たを構成する。
非常に実用的な実施形態において、ロジンベースのバインダー系は、塗料組成物の固体体積で10~50%を構成する。好ましい実施形態において、バインダー系は、塗料組成物の固体体積で12~45%、例えば、15~40%を構成する。
さらなるバインダー成分
前記バインダー系(例えば、非水性分散バインダー系、シリル化アクリラートバインダー系及び種々のハイブリッド)は、その中に、バインダー系の一部として、1つ以上のさらなるバインダー成分を含んでいたものでり得る。後述のバインダー成分は、単独でバインダー系をまた構成し得ると解すべきである。バインダー系の一般的説明を参照。
かかるさらなるバインダー成分の例は、オイル、例えば、アマニ油及びそれらの誘導体、ヒマシ油及びそれらの誘導体、大豆油及びそれらの誘導体、及び他のポリマーバインダー成分、例えば、飽和ポリエステル樹脂、ポリ酢酸ビニル、ポリ酪酸ビニル、ポリ塩化ビニルアセタート、酢酸ビニル及びビニルイソブチルエーテルのコポリマー、塩化ビニル、塩化ビニル及びビニルイソブチルエーテルのコポリマー、アルキド樹脂又は改変アルキド樹脂、炭化水素樹脂、例えば、石油留分濃縮物、塩化ポリオレフィン、例えば、塩化ゴム、塩化ポリエチレン、塩化ポリプロピレン、スチレンコポリマー、例えば、スチレン/ブタジエンコポリマー、スチレン/メタクリラート及びスチレン/アクリラートコポリマー、アクリル樹脂、例えば、メチルメタクリラート、エチルメタクリラート、n-ブチルメタクリラート、イソブチルメタクリラート及びイソブチルメタクリラートのホモポリマー及びコポリマー、ヒドロキシ-アクリラートコポリマー、ポリアミド樹脂、例えば、二量化脂肪酸、例えば、二量化トール油脂肪酸に基づくポリアミド、環状ゴム、エポキシエステル、エポキシウレタン、ポリウレタン、エポキシポリマー、ヒドロキシ-ポリエーテル樹脂、ポリアミン樹脂、など、並びにそれらのコポリマー、である。
かかるさらなるバインダー成分は、典型的には、湿潤重量で0~25%、例えば、5~20%を構成する。
バイオサイド
本発明の塗料組成物は、1つ以上のバイオサイドを含み得る。
本発明の文脈において、用語『バイオサイド』は、化学的又は生物学的手段により、ある有害な有機体を、破壊し、抑止し、無害にし、活動を抑制し、又はそうでなければ、それに対し制御効果を行使することを意図した活性物質、を意味するものである。
かかるバイオサイドは、1つ以上のバイオサイドから選択され得る。
非金属バイオサイドの例示的な例は、ヘテロ環式窒素化合、例えば、3a,4,7,7a-テトラ-ヒドロ-2-((トリクロロ-メチル)-チオ)-1H-イソインドール-1,3(2H)-ジオン、ピリジンートリフェニルボラン、1-(2,4,6ートリクロロ-フェニル)-1H-ピロール-2,5-ジオン、2,3,5,6-テトラクロロ-4-(メチル-スルホニル)-ピリジン、2-メチル-チオ-4-tert-ブチル-アミノ-6-シクロ-プロピル-アミン-S-トリアジン、及びキノリン誘導体、ヘテロ環式硫黄化合物、例えば、2-(4-チアゾイル)-ベンズイミダゾール、4,5-ジクロロ-2-n-オクチル-4-イソチアゾリン-3-オン、4,5-ジクロロ-2-オクチル-3(2H)-イソチアゾリン(Sea-Nine(登録商標)-211N)、1,2-ベンズ-イソ-チアゾリン-3-オン、2-(チオシアナト-メチル-チオ)-ベンゾチアゾール、(RS)-4-[1-(2,3-ジメチルフェニル)エチル]-3H-イミダゾール(メデトミジン、Selektope(登録商標))、及び4-ブロム-2-(4-クロロフェニル)-5-(トリフルオロメチル)-1H-ピロール-3-カルボニトリル(Tralopyril、Econea(登録商標))、尿素誘導体、例えば、N-(1,3-ビス(ヒドロキシメチル)-2,5-ジオキソ-4-イミダゾリジニル)-N,N’-ビス(ヒドロキシメチル)-尿素、及びN-(3,4-ジクロロフェニル)-N,N-ジメチル尿素、N,N-ジメチル-クロロフェニル尿素、カルボン酸のアミド又はイミド、スルホン酸及びスルフェン酸、例えば、2,4,6-トリクロロフェニルマレイミド、1,1-ジクロロ-N-((ジメチル--アミノ)-スルホニル)-1-フルオロ-N-(4-メチル-フェニル)-メタン-スルフェンアミド、2,2-ジブロモ-3-ニトリロ-プロピオンアミド、N-(フルオロジクロロ-メチル-チオ)-フタルイミド、N,N-ジ-メチル-N’-フェニル-N’-(フルオロジクロロ-メチル-チオ)-スルフアミド、及びN-メチロールホルムアミド、カルボン酸の塩又はエステル、例えば、2-((3-ヨード-2-プロピニル)オキシ)-エタノールフェニルカルバマート及びN,N-ジデシル-N-メチル-ポリ(オキシ-エチル)-アンモニウムプロピオナート、アミン、例えば、デヒドロアビエチル-アミン及びココ-ジメチル-アミン、置換メタン、例えば、ジ(2-ヒドロキシ-エトキシ)メタン、5,5’-ジクロロ-2,2’-ジヒドロキシ-ジフェニルメタン、及びメチレン-ビスチオシアナート、置換ベンゼン、例えば、2,4,5,6-テトラクロロ-1,3-ベンゼンジカルボニトリル、1,1-ジクロロ-N-((ジメチル-アミノ)-スルホニル)-1-フルオロ-N-フェニルメタンスルフェンアミド、及び1-((ジヨードメチル)スルホニル)-4-メチル-ベンゼン、テトラ-アルキルホスホニウムハロゲン化物、例えば、トリ-n-ブチル-テトラデシルホスホニウム塩化物、グアニジン誘導体、例えば、n-ドデシルグアニジン塩酸塩、ジスルフィド、例えば、ビス(ジメチルチオカルバモイル)-ジ-スルフィド、テトラメチルチウラムジスルフィド、イミダゾール含有化合物、例えば、メデトミジン、2-(p-クロロフェニル)-3-シアノ-4-ブロモ-5-トリフルオロメチルピロール及びそれらの混合物、から選択されるものである。
この中で現在好ましい例は、ヘテロ環式窒素化合物、例えば、4,5-ジクロロ-2-n-オクチル-4-イソチアゾリン-3-オン、4,5-ジクロロ-2-オクチル-3(2H)-イソチアゾリン(Sea-Nine(登録商標)-211N)、(RS)-4-[1-(2,3-ジメチルフェニル)エチル]-3H-イミダゾール(メデトミジン、Selektope(登録商標))及び4-ブロム-2-(4-クロロフェニル)-5-(トリフルオロメチル)-1H-ピロール-3-カルボニトリル(Tralopyril、Econea(登録商標))、から選択されるものである。
金属含有バイオサイドの例示的な例は、金属含有有機バイオサイド、例えば、メタロ-ジチオカルバマート(例えば、ビス(ジメチルジ-チオカルバマート)亜鉛、亜鉛-エチレンビス(ジチオカルバマート)(Zineb)、エチレン-ビス(ジチオ-カルバマート)-マンガン、ジメチルジチオカルバマート亜鉛、及びこれらの間の複合体)、ビス(1-ヒドロキシ-2(1H)-ピリジン--チオナト-O,S)-銅(銅ピリチオン)、銅アクリラート、ビス(1-ヒドロキシ-2(1H)-ピリジン-チオナト-O,S)-亜鉛(亜鉛ピリチオン)、フェニル-(ビスピリジル)-ビスマス二塩化物、及び金属含有無機バイオサイド、例えば、酸化銅(I)、酸化銅、及び金属銅、銅金属合金、例えば、銅-ニッケル合金、例えば、銅ブロンズ、金属塩、例えば、銅チオシアナート、基礎炭酸銅、水酸化銅、メタホウ酸バリウム、塩化銅、塩化銀、硝酸銀及び硫化銅、及びビス(N-シクロヘキシル-ジアゼニウムジオキシ)銅、から選択されるものである。
これに関して、現在好ましい例は、銅含有バイオサイド及び亜鉛含有バイオサイド、特に酸化銅、銅ピリチオン、亜鉛ピリチオン及び亜鉛-エチレンビス(ジチオカルバマート)(Zineb)である。
現在のところ、バイオサイド(存在する場合)が錫を含まないことが好ましい。
現在好ましいバイオサイドは、2,4,5,6-テトラ-クロロイソフタロニトリル(Chlorothalonil)、銅チオシアナート(銅スルホシアナート)、N-ジクロロ-フルオロメチルチオ-N’,N’-ジメチル-N-フェニルスルフアミド(Dichlofluanid)、3-(3,4-ジクロロ-フェニル)-1,1-ジメチル尿素(Diuron)、N-tert-ブチル-N-シクロプロピル-6-メチルチオ-1,3,5-トリアジン-2,4-ジアミン(Cybutryne)、4-ブロモ-2-(4-クロロフェニル)-5-(トリフルオロメチル)-1H-ピロール-3-カルボニトリル、(2-(p-クロロフェニル)-3-シアノ-4-ブロモ-5ートリフルオロメチルピロール、Tralopyril)、N-tert-ブチル-N-シクロプロピル-6-メチルチオ-1,3,5-トリアジン-2,4-ジアミン(Cybutryne)、(RS)-4-[1-(2,3-ジメチルフェニル)エチル]-3H-イミダゾール(メデトミジン)、4,5-ジクロロ-2-n-オクチル-4-イソチアゾリン-3-オン(DCOIT、Sea-Nine(登録商標)211N)、ジクロロ-N-((ジメチル-アミノ)スルホニル)フルオロ-N-(p-トルイルメタン-スルフェンアミド(Tolylfluanid)、2-(チオシアノメチルチオ)-1,3-ベンゾチアゾール((2-ベンゾチアゾイルチオ)-メチルチオシアナート、TCMTB)、トリフェニルボランピリジン(TPBP)、ビス(1-ヒドロキシ-2(1H)-ピリジン-チオナト-O,S)-(T-4)亜鉛(亜鉛ピリジンジチオン、亜鉛ピリチオン)、ビス(1-ヒドロキシ-2(1H)-ピリジン-チオナト-O,S)-T-4)銅(銅ピリジンジチオン、銅ピリチオン)、亜鉛エチレン-1,2-ビス-ジチオカルバマート(亜鉛-エチレン-N-N’-ジチオカルバマート、Zineb)、銅(i)オキシド、金属銅、3-(3,4-ジクロロフェニル)-1,1-ジメチル尿素(Diuron)及びジヨードメチル-p-トルイルスルホン、Amical 48、から成る群から選択されるものである。好ましくは少なくとも1つのバイオサイドは、前記リストから選択される。
特に好ましい実施形態において、バイオサイドは、好ましくはスライム及び藻類といった、軟らかい汚れに対して効果的なバイオサイドから選択される。かかるバイオサイドの例は、N-tert-ブチル-N-シクロプロピル-6-メチルチオ-1,3,5-トリアジン-2,4-ジアミン(Cybutryne)、4,5-ジクロロ-2-n-オクチル-4-イソチアゾリン-3-オン(DCOIT、Sea-Nine(登録商標)211N)、ビス(1-ヒドロキシ-2(1H)-ピリジンチオナト-O,S)-(T-4)亜鉛(亜鉛ピリジンジチオン、亜鉛ピリチオン)、ビス(1-ヒドロキシ-2(1H)-ピリジンチオナト-O,S)-T-4)銅(銅ピリジンジチオン、銅ピリチオン、Cupper Omadine)及び亜鉛エチレン-1,2-ビス-ジチオカルバマート(亜鉛-エチレン-N-N’-ジチオカルバマート、Zineb)、酸化銅(I)、金属銅、銅チオシアナート、(銅スルホシアナート)、ビス(1-ヒドロキシ-2(1H)-ピリジン-チオナト-O,S)-T-4)銅(銅ピリジンジチオン、銅ピリチオン、Cupper Omadine)、である。
ある実施形態において、少なくとも1つのバイオサイドは、有機バイオサイドである。さらに特に好ましい実施形態において、該1つ以上のバイオサイドは、有機バイオサイド、例えば、亜鉛ピリチオン、又は銅ピリチオンである。有機バイオサイドは、完全に又は部分的に有機起源である。
1つの重要な実施形態において、前記1つ以上のバイオサイドは、少なくとも1つのビス(1-ヒドロキシ-2(1H)-ピリジンチオナト-O,S)-(T-4)亜鉛(亜鉛ピリジンジチオン、亜鉛ピリチオン)、ビス(1-ヒドロキシ-2(1H)-ピリジンチオナト-O,S)-(T-4)銅(銅ピリジンジチオン、銅ピリチオン)及び亜鉛エチレン-1,2-ビス-ジチオカルバマート(亜鉛-エチレン-N-N’-ジチオカルバマート、Zineb)、を含む。
米国特許第7,377,968号に詳しいが、バイオサイドが、例えば、高い水溶性又はマトリクス組成物との高レベルでの非混和性のために、迅速に皮膜から消耗される場合では、1つ以上のバイオサイド(複数あり)をカプセル化した形態で添加するのが、バイオサイドの投与量を制御し、皮膜中でその効果のある寿命を延長する手段として、有利であり得る。カプセル化されたバイオサイドは、遊離のバイオサイドが、防汚塗料としての使用に有害な形で、ポリシロキサンマトリクスの性質(例えば、機械的完全性、乾燥時間、など)を変更させるものである場合には、また添加され得る。
1つの実施形態において、バイオサイドは、4,5-ジクロロ-2-n-オクチル-4-イソチアゾリン-3-オン(Sea-Nine CR2)に包含される。
バイオサイドは、好ましくは水に25℃で、0~20mg/L、例えば、0.00001~20mg/Lの範囲の溶解性を有する。
一般的に、バイオサイドは、典型的には、塗料組成物の乾燥重量で、3~65%、例えば、5~60%、例えば、10~60%、又は15~60%、又は15~40%、又は20~60%の量で含まれる。固体体積で表して、バイオサイドの量は、典型的には、塗料組成物の固体体積で3~45%、例えば、5~40%、例えば、7~38%、又は10~35%、又は15~35%、である。
1つの具体的な興味深い実施形態において、バイオサイドは酸化銅を含む。この実施形態において、バイオサイドは、典型的には、塗料組成物の乾燥重量で、3~65%、例えば、5~60%、例えば、10~60%、又は15~60%、又は15~40%、又は20~60%の量で含まれる。固体体積で表して、バイオサイドの量は、典型的には、塗料組成物の固体体積で、3~45%、例えば、5~40%、例えば、7~38%、又は10~35%、又は15~35%、である。
他の具体的な興味深い実施形態において、バイオサイドは、有機バイオサイドのみを含む。この実施形態において、有機バイオサイド(複数あり)は、典型的には、塗料組成物の乾燥重量で、0.25~30%、例えば、0.5~25%、例えば、0.75~20%、又は1~15%、又はさらに2~12%の全量で含まれる。固体体積で表して、有機バイオサイドの量は、典型的には、塗料組成物の固体体積で、0.5~15%、例えば、1~12%、例えば、2~10%、又は4~9%、である。
前記実施形態は、独立した又は組み合わせでの見解であり得ると解すべきである。
『乾燥重量で』又は『固体体積』により、として与えられる量は、同様にこの本文で定義される防汚塗料に適用されると解すべきである。
溶媒、添加剤、顔料及び充填剤
塗料組成物は、さらに溶媒及び添加剤を含み得る。
この本文で述べられている塗料組成物は、好ましくは溶剤型であり、したがって溶媒又は溶媒の混合物を含む。溶媒は、好ましくは非水性である。溶媒の例は、脂肪族、環式脂肪族及び芳香族炭化水素、例えば、揮発油、シクロヘキサン、メチルイソブチルケトン(MIBK)、トルエン、キシレン及びナフサ溶媒、エステル、例えば、メトキシプロピルアセタート、n-ブチルアセタート及び2-エトキシエチルアセタート、オクタメチルトリシロキサン、及びそれらの混合物である。
1つの実施形態において、溶媒は、脂肪族、環式脂肪族及び芳香族炭化水素、例えば、揮発油、シクロヘキサン、トルエン、キシレン及びナフサ溶媒、エステル、例えば、メトキシプロピルアセタート、n-ブチルアセタート及び2-エトキシエチルアセタート、オクタメチルトリシロキサン、及びそれらの混合物、から選択され、好ましくはそれら溶媒は、110℃以上の沸点を有する。
1つの実施形態において、溶媒はキシレン又はMEKである。1つの実施形態において、溶媒はキシレンである。
溶媒(複数あり)は、典型的には、塗料組成物の体積で、2~50%、塗料組成物の体積で、例えば、3~40%、又は4~30%、又は5~25%を構成する。
添加剤の例は、:
(i)非反応性流体、例えば、有機ポリシロキサン、例えば、ポリジメチルシロキサン、メチルフェニルポリシロキサン、及び親水性改変ポリシロキサン油(例えば、国際公開第2013/000479号のセクション『Hydrophilic-modified polysiloxane oils』に開示されているように)、石油及びそれらの組み合わせ、
(ii)界面活性剤、例えば、プロピレンオキシド又はエチレンオキシドの誘導体、例えば、アルキルフェノール-エチレンオキシド縮合物(アルキル-フェノールエトキシラート)、不飽和脂肪酸のエトキシル化モノエタノールアミド、例えば、リノレン酸のエトキシル化モノ-エタノール-アミド、ドデシル硫酸ナトリウム、及び大豆レシチン、
(iii)湿潤剤及び分散剤、例えば、M. Ash and I. Ash, 『Handbook of Paint and Coating Raw Materials, Vol. 1』, 1996, Gower Publ. Ltd., Great Britain, pp 821-823 and 849-851に述べられているようなもの、
(iv)増粘剤及び沈降防止剤(例えば、チキソトロピック剤)、例えば、コロイド状シリカ、水素化アルミニウムシリカート(ベントナイト)、トリステアリン酸アルミニウム、モノステアリン酸アルミニウム、キサンタンガム、クリソタイル、焼成シリカ、水素化ヒマシ油、有機改変粘土、ポリアミドワックス及びポリエチレンワックス、
(v)染料、例えば、1,4-ビス(ブチルアミノ)アントラキノン及び他のアントラキノン誘導体、トルイジン染料、など、及び
(vi)抗酸化剤、例えば、ビス(tert-ブチル)ヒドロキノン、2,6-ビス(tert-ブチル)フェノール、レゾルシノール、4-tert-ブチルカテコール、トリス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)ホスファイト、ペンタエリトリトールテトラキス(3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオナート)、ビス(2,2,6,6,-テトラメチル-4-ピペリジル)セバケート、など、
である。
任意の添加剤は、典型的には、塗料組成物の乾燥重量で0~30%、例えば、0~15%である。
好ましくは、塗料組成物は、1つ以上の増粘剤及び/又は沈降防止剤(例えば、チキソトロピック剤)を含み、好ましくは、塗料組成物の乾燥重量で、0.2~10%、例えば、0.5~5%、例えば、0.6~4%の量である。
さらに、被膜を形成するのに使用される塗料組成物は、好ましくは顔料及び充填剤から選択される1つ以上のものを含む。
顔料及び充填剤は、本文脈において、接着特性に関して限られた密接な関係を有する塗料組成物に添加され得る成分とみられる。『顔料』は、通常、最終塗料被膜を非透明及び非半透明にするという特徴があり、一方、『充填剤』は、通常、非半透明にしないという特徴があり、それゆえ任意の物質を塗膜の下に隠すのには十分には貢献しない。
顔料の例は、二酸化チタン、赤色酸化鉄、酸化亜鉛、カーボンブラック、グラファイト、黄色酸化鉄、赤色モリブデート、黄色モリブデート、亜鉛スルフィド、酸化アンチモン、硫酸ケイ酸ナトリウムアルミニウム、キナクリドン、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、黒色酸化鉄、インダンスロンブルー、コバルトアルミニウムオキシド、カルバゾールジオキサジン、酸化クロム、イソインドリンオレンジ、ビスアセトアセトトルイジオール、ベンズ-イミダゾロン、キナフタロンイエロー、イソインドリンイエロー、テトラクロロ-イソインドリノン、キノフタロンイエロー、のグレードである。
充填剤の例は、炭酸カルシウム、例えば、カルサイト、ドロマイト、タルク、マイカ、長石、硫酸バリウム、カオリン、ネフェリン、シリカ、パーライト、酸化マグネシウム、及び石英粉末、などである。充填剤(及び顔料)は、またナノチューブ又は繊維の形態で添加され得る、それゆえ、前記充填剤の例は別として、塗料組成物は、また繊維、例えば、この本文に参照により組み入れられる国際公開第00/77102号に一般的に及び具体的に述べられているもの、をまた含み得る。
任意の顔料及び/又は充填剤は、典型的には、塗料組成物の乾燥重量で、0~60%、例えば、0~50%、好ましくは5~45%、例えば、5~40%、又は5~35%、又は0.5~25%、又は1~20%、を構成する。任意の顔料及び/又は充填剤の密度を考慮すると、かかる成分は、典型的には、塗料組成物の固体体積で、0.2~20%、例えば、0.5~15%を構成する。
塗料組成物の容易な適用(例えば、スプレー、ブラシ又はロールアプリケーション技術による)を促進する目的で、塗料組成物は、典型的には、25~25,000mPa・sの範囲、例えば、150~15,000mPa・sの範囲、特に200~4,000mPa・sの範囲の粘度を有する。
『乾燥重量で』又は『固体体積』により、として与えられる量は、同様にこの本文で定義される防汚被膜に適用されると解すべきである。
実施形態
前記を考慮し、本発明は、広範な防汚塗料組成物(及び付随する防汚被膜)を提供し、その中では以下のものが現在好ましい実施形態を構成する:
一般式I(この本文で定義されているように)のモノマーを含む1つ以上の炭素ベースの加水分解可能なポリマーの固体体積で、2~60%、例えば、10~35%、
1つ以上のさらなるバインダー成分の固体体積で、2~60%、例えば、10~35%、
非殺生物性添加剤の固体体積で、0.5~10%、例えば、3~7%、
非殺生物性顔料及び/又は充填剤の固体体積で、2~40%、例えば、5~35%、及び
バイオサイドの固体体積で、2~40%、例えば、5~35%、
のものである。
前記実施形態において、一般式Iのモノマーは、典型的には、ポリマーの重量で、5~100%を構成する。
IPGA、IPGMA、iPGEOA及びiPGEOMA(この本文で定義されているように)から選択される1つ以上から選択されるモノマーを含む1つ以上の炭素ベースの加水分解可能なポリマーの固体体積で、2~60%、例えば、10~35%、
1つ以上のさらなるバインダー成分の固体体積で、2~60%、例えば、10~35%、
非殺生物性添加剤の固体体積で、0.5~10%、例えば、3~7%、
非殺生物性顔料及び/又は充填剤の固体体積で、2~40%、例えば、5~35%、及び
バイオサイドの固体体積で、2~40%、例えば、5~35%。
前記実施形態において、IPGA、IPGMA、iPGEOA及びiPGEOMAモノマーは、典型的には、ポリマーの重量で、5~100%を構成する。
GCA及びGCMA(この本文で定義されているように)から選択される1つ以上から選択されるモノマーを含む1つ以上の炭素ベースの加水分解可能なポリマーの固体体積で、2~60%、例えば、10~35%、
1つ以上のさらなるバインダー成分の固体体積で、2~60%、例えば、10~35%、
非殺生物性添加剤の固体体積で、0.5~10%、例えば、3~7%、
非殺生物性顔料及び/又は充填剤の固体体積で、2~40%、例えば、5~35%、及び
バイオサイドの固体体積で2~40%、例えば、5~35%。
前記実施形態において、GCA及びGCMAモノマーは、典型的には、ポリマーの重量で、5~100%を構成する。
1つの実施形態において、この本文で開示されている防汚塗料組成物は、ロジンベースのバインダー系を含む。さらなる実施形態において、この本文で開示されている防汚塗料組成物は、ロジン及び/又はロジン誘導体を含む。さらに1つの実施形態において、この本文で開示されている防汚塗料組成物は、ガムロジン、水素化ロジン及び/又は不均化ロジンを含む。さらに1つの実施形態において、この本文で開示されている防汚塗料組成物は、ガムロジンを含む。1つの実施形態において、ロジンベースのバインダー系は、塗料組成物の乾燥重量で、5~30%を構成する。
新規な炭素ベースの加水分解可能なポリマー
前記ポリマーのうちのいくつかは、それ自体新規であるとされる。したがって、本発明は、また炭素ベースの加水分解可能なエチレン性不飽和モノマーのポリマーであって、該モノマーが、少なくとも1つの一般式Iのモノマーを含むものを提供する:
Figure 0007030116000020
[式中、mは0~50であり、nは1~3であり、Rは水素及びメチルから選択され、及びXは>C=O又は>C(R)(R)(R及びRは、独立して、水素及びC1-20-アルキル、及びアリール、及び要すれば1つ以上のさらなるエチレン性不飽和モノマー、特に1つ以上の(メタ)アクリラートモノマー、特に、メチル(メタ)アクリラート(MA/MMA)、メトキシエチル(メタ)アクリラート(MOXEA/MOXEMA)、ブチル(メタ)アクリラート(BA/BMA)、スチレン、トリイソプロピルシリル(メタ)アクリラートTiPS(M)A及び(メタ)アクリル酸(AAc/MAAc)から選択される、少なくとも1つ以上のものを含むもの、から選択される。)から選択される。]
ある実施形態において、前記ポリマーは、ホモポリマーである。
他の実施形態において、ポリマー(それからコポリマーと称す)は、2つ以上の異なるモノマーから成り、例えば、異なるモノマー又は一般式I又は1つ以上の一般式Iのモノマー及び1つ以上の他のエチレン性不飽和モノマーである。
かかる新規なコポリマーは、一般式Iのもの以外の、1つ以上のエチレン性不飽和モノマーり、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、(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、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、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、ペンチル(メタ)アクリラート、ヘキシル(メタ)アクリラート、シクロヘキシル(メタ)アクリラート、オクチル(メタ)アクリラート、イソオクチル(メタ)アクリラート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリラート、3,5,5-トリメチルヘキシル(メタ)アクリラート、ラウリル(メタ)アクリラート、セチル(メタ)アクリラート、ステアリル(メタ)アクリラート、フェニル(メタ)アクリラート、ベンジル(メタ)アクリラート、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、2-ヒドロキシ-3-フェノキシプロピル(メタ)アクリラート、2-メトキシエチルアクリラート(MOXEA)、2-メトキシエチルメタクリラート(MOXEMA)、2-エトキシメチル(メタ)アクリラート、4-メトキシブチル(メタ)アクリラート、メトキシプロピル(メタ)アクリラート、プロポキシエチルエチル(メタ)アクリラート、2-ブトキシエチル(メタ)アクリラート、イソブトキシエチル(メタ)アクリラート、イソブトキシブチルジグリコール(メタ)アクリラート、トリイソプロピルシリル(メタ)アクリラート(TiPS(M)A)及びフェノキシエチル(メタ)アクリラート、多官能性(メタ)アクリラート、例えば、テトラエチレングリコールジアクリラート、トリプロピレングリコールジアクリラート、1,3-ブタンジオールジ(メタ)アクリラート、1,4-ブタンジオールジ(メタ)アクリラート、1,6-ヘキサンジオールジアクリラート、エチレングリコールジメタクリラート、トリメチロールプロパントリアクリラート、トリメチロールプロパントリメタクリラート、ジ(トリメチロールプロパン)テトラアクリラート、ペンタエリトリトールトリアクリラート、ペンタエリトリトールテトラアクリラート、及びジペンタエリトリトールペンタアクリラート、及びビニルモノマー、例えば、酢酸ビニル、イソブチルビニルエーテル、スチレン、ビニルトルエン、(メタ)アクリロニトリル、及びビニルプロピオナート、から選択されるもの、から成る。
『炭素ベースの加水分解可能なポリマー』のセクションの下に前記述べた実施形態は、また新規な(コ)ポリマーにも当てはまる。
ある実施形態において、ポリマーの重量平均分子量(M)は、2~500kDaであり、例えば、5~200kDa、又は10~100kDaである。
1つの実施形態において、ポリマー(防汚塗料組成物、などに特に有益である)は、MOXEA、MMA及びIPGA/IPGMA、iPGEOA/iPGEOMA及びGCA/GCMAのうちの1つとのテルポリマーであり、例えば、テルポリマーは、次のおよそのモノマーの割合、5:25:70~15:15:70~10:40:50を有し、例えば、次のモノマーの重量比、5:25:70~15:15:70~10:40:50を有する。
他の実施形態において、ポリマー(防汚塗料組成物、などに特に有益である)は、TiPSA、IPGA/IPGMA、iPGEOA/iPGEOMA及びGCA/GCMAのうちの1つ以上、及び1つ以上の他の(メタ)アクリル系モノマー(複数あり)(MMAのような)とのテルポリマーであり、例えば、テルポリマーは、次のおよそのモノマーの割合、10:20:70~30:20:50~20:20:60を有し、例えば、次のモノマーの重量比、10:20:70~30:20:50~20:20:60を有する。
さらに他の実施形態において、ポリマー(防汚塗料組成物、などに特に有益である)は、MMA、及びIPGA/IPGMA、iPGEOA/iPGEOMA及びGCA/GCMAのうちの1つとのビスポリマーであり、例えば、ビスポリマーは、次のおよそのモノマーの割合、20:80~80:20を有し、例えば、次のモノマーの重量比、20:80~80:20を有する。
さらに他の実施形態において、ポリマー(防汚塗料組成物、などに特に有益である)は、TiPSA、及びIPGA/IPGMA、iPGEOA/iPGEOMA及びGCA/GCMAのうちの1つとのビスポリマーであり、例えば、ビスポリマーは、次のおよそのモノマーの割合、20:80~80:20を有し、例えば、次のモノマーの重量比、0:80~80:20を有する。
ポリマーの調製
この本文に述べられている塗料組成物に有用な、この本文で一般的に述べられている(コ)ポリマー(前のセクションで述べた新規ポリマーを含む)は、エチレン性不飽和モノマーのポリマーを調製するための従来のフリーラジカル重合法に従い、調製され得る。
防汚被膜
本発明のさらなる態様は、防汚塗料組成物に対応する防汚被膜(時折『塗料被膜』又は 『塗膜』と称される)である。成分は、さらに前に明らかにしたように、塗料組成物のためのものであり、記載、嗜好、及び変形は、すべて、乾燥が許容された際、単に塗料組成物を表す被膜にもまた適用される。
1つの実施形態において、防汚被膜は、エチレン性不飽和モノマーのポリマー含み、該モノマーは、この本文で定義されているように、少なくとも1つの一般式Iのモノマー、及び1つ以上の顔料及び充填剤を含む。
ある実施形態において、ポリマーは、被膜の固体体積で、2~60%、及び1つ以上の顔料及び充填剤は、被膜の固体体積で、5~45%を構成する。
さらに他の実施形態において、被膜は、前記1つ以上のバイオサイドの、2~35、例えば、3~30、特に4~25、g/mを含む。
塗料組成物の調製
防汚塗料組成物は、付随する防汚被膜を調製するために使用される。
塗料組成物は、塗料生産の分野で一般的に使用される、任意の適切な技術により調製され得る。それゆえ、種々の成分は、撹拌機、高速分散機ボールミル、パールミル、粉砕機、3ロールミルなどを利用して、ともに混合され得る。塗料組成物は、典型的には、使用の直前に合わされ、完全に混合されるべき、1又は2成分系として調製され、出荷される。本発明による塗料は、バッグフィルター、パトロンフィルター、ワイヤギャップフィルター、ウェッジワイヤフィルター、金属エッジフィルター、EGLM turno clean フィルター(例 Cuno)、DELTA strain フィルター(例 Cuno)及びJenag Strainer フィルター(例 Jenag)を使用して、又は振動ろ過により、ろ過され得る。適切な調製法の例は、実施例に述べる。
塗料組成物の塗布
本発明の塗料組成物は、典型的には、基材の表面の少なくとも一部に塗布される。
用語『塗布(applying)』は、塗料産業においての通常の意味で使用される。それゆえ、『塗布(applying)』は、任意の従来の手段、例えば、ブラシにより、ローラーにより、スプレーにより、ディッピングにより、など、で行われる。塗料組成物を『塗布(applying)』するのに商業的に非常に興味深い方法は、スプレーである。したがって、塗料組成物は、好ましくはスプレー可能なものである。スプレーは、当業者に公知の従来のスプレー装置により達成される。塗膜は、典型的には、50~600μmの乾燥膜厚、例えば、50~500μm、例えば、75~400μm、又は20~150μm、又は30~100μm塗布される。
さらに、塗料組成物は、好ましくは、たわみ抵抗(ASTMD4400-99を参照)に関して(すなわち、たわみなしに垂直表面に、適切な膜厚で塗布されるその能力に関して)、少なくとも70μmまで、例えば、少なくとも200μmまで、例えば、少なくとも300μmまで、好ましくは少なくとも400μmまで、及び特に少なくとも600μmまで、湿潤膜厚について、たわみ抵抗を示すもの、である。
用語『基材の表面の少なくとも一部』は、塗料組成物が、表面の任意の画分に塗布され得ることを指す。多くの塗布について、塗料組成物は、表面(例えば、船の船体)が、水、例えば、海水に接触し得る基材(例えば、船舶)の部分に、少なくとも塗布される。
用語『基材』は、その上に塗料組成物が塗布される、固体材料を意味する。基材は、典型的には、金属、例えば、鋼鉄、鉄、アルミニウム、又はガラス繊維強化ポリエステル、を含む。最も興味深い実施形態において、基材は、金属基材、特に鋼鉄基材である。代わりとなる実施形態において、基材は、ガラス繊維強化ポリエステル基材である。ある実施形態において、基材は、少なくとも海洋構造物の最外部表面の一部である。
用語『表面』は、その通常の意味において使用され、物体の外側の領域を指す。かかる表面の具体例は、海洋構造物、例えば、船舶(ボート、ヨット、モーターボート、モーターランチ、遠洋定期船、タグボート、タンカー、コンテナ船及び他のカーゴ船、潜水艦、及びあらゆる型の海軍艦艇、を含むがこれらに限定されない)、パイプ、ショア及びオフショア機械、構造物及びあらゆるタイプの対象物、例えば、桟橋、パイリング構造物、橋台、救命具、水力施設及び構造物、海底油井構造物、網状の及び他の水中文化施設、冷却プラント及びブイ、など、の表面であり、及び特に船及びボートの船体及びパイプへ適用可能である。
基材の表面は、『そのままの(native)』表面(例えば、鋼鉄表面又は複合構造のいずれか)であり得る。しかしながら、基材は、典型的には、例えば、防錆塗膜及び/又はタイコートで被覆されており、基材の表面は、かかる被膜で構成されている。存在する場合、(防錆及び/又はタイ)被膜は、典型的には、100~600μm、例えば、150~450μm、例えば、200~400μmの全乾燥膜厚で塗布される。また、基材は、塗料被膜、例えば、摩耗防汚被膜、又は同様のもの、を有し得る。
1つの重要な実施形態において、基材(例えば、鋼鉄基材)は、防錆被膜、例えば、防錆エポキシベース塗膜、例えば、硬化エポキシベース塗膜、又はショッププライマー、例えば、亜鉛豊富なショッププライマー、で被覆された、金属基材である。他の関連する実施形態において、基材はエポキシプライマー塗膜で被覆されたガラス繊維強化ポリエステル基材である。
塗料組成物は、典型的には、最外部の被膜として塗布される(別名、トップコート)、すなわち被膜は、例えば、水環境といった、環境に曝される。しかしながら、塗料組成物は、代わりに、浸出可能な成分の浸出速度の向上した制御を得るために、1つ以上の他の塗料組成物の1つ以上の相)で被覆されることとなるであろう、相システムとして塗布され得る、と解すべきである。
塗料組成物の海洋構造物への塗布に先立ち、海洋構造物は、はじめに、2、3の相を含み得る、海洋構造物への塗料組成物の塗布と関連して使用される、従来のプライマーシステムのうちのいずれかのものであり得る、プライマーシステムで被履され得る。それゆえ、プライマーシステムは、要すれば、接着促進プライマーの相が続く、耐腐食性のプライマーを含み得る。
これは言ったことであるが、本発明は、基材の表面上に防汚被膜システムを確立する方法に関するものであって、以下の一連の工程を含む。:
a)1つ以上のプライマー組成物を該基材の表面に塗布し、それにより下塗りした基材を形成する工程、
b)前記定義した塗料組成物の1つ以上の相を、該下塗りした相の表面に塗布し、該相(複数あり)を乾燥/硬化させ、それにより前記定義した防汚被膜を形成する工程。
前記方法のある変形において、防汚被膜は、上塗りでさらに被履され得る。
海洋構造物
本発明は、セクション『防汚被膜』で前記定義されているように、その外側表面の少なくとも一部に、最外部防汚被膜を有する海洋構造物を提供する。特に、最外部塗膜を有する外側表面の少なくとも一部は、前記構造の浸水する部分である。
塗料組成物、基材表面上に塗膜を確立する方法、塗膜の特徴は、前記に与えられた説明に従う。
1つの実施形態において、海洋構造物の防汚被膜システムは、この本文で述べられているように防錆層及び防汚塗膜システムから成り得る。
代わりとなる実施形態において、防汚塗料組成物は、使用した防汚塗膜システムの頂部に、例えば、使用した防汚被膜の頂部に塗布される。
前記海洋構造物の1つの具体的な実施形態において、防錆層は、100~600μm、例えば、150~450μm、例えば、200~400μmの全乾燥膜厚を有する、及び防汚塗膜は、20~500μm、例えば、20~400μm、例えば、50~300μmの全乾燥膜厚を有する。
海洋構造物のさらなる実施形態は、前記構造物の最外部表面の少なくとも一部が、1~4、例えば、2~4、層の塗布により確立されたエポキシベースの塗膜の、全乾燥膜厚150~400μmの防錆層、及び前記定義したように、塗料組成物の1~2層の塗布により確立された全乾燥膜厚0~400μmの防汚被膜、を含む防汚塗膜システムで覆われていることである。
使用
本発明のさらなる態様は、前記定義された具体的なポリマーの、浸食され得るバインダー系を含む塗料組成物の防汚特性を改善するためのコバインダーとしての使用、に関する。
成分の性質は、前記セクション、『バインダー系』、『バイオサイド』、『溶媒、添加剤、顔料及び充填剤』、などに述べられている。
この本文で開示されているさらなる実施形態は、:
実施形態1.エチレン性不飽和モノマーのポリマーを含む防汚塗料組成物であって,該モノマーが少なくとも1つの一般式Iのモノマーを含む、防汚塗料組成物:
Figure 0007030116000021
[式中、mは0~50であり、nは1~3であり、Rは水素及びメチルから選択され、及びXは>C=O又は>C(R)(R)(R及びRは、独立して、水素、C1-20-アルキル及びアリールから選択される。)から選択される。]
実施形態2.さらにロジンベースのバインダー系を含む、実施形態1に記載の防汚塗料組成物。
実施形態3.ロジン及び/又はロジン誘導体を含む、実施形態1又は2のいずれか1つに記載の防汚塗料組成物。
実施形態4.ガムロジン、水素化ロジン及び/又は部分水素化ロジンを含む、先行する実施形態のいずれか1つに記載の防汚塗料組成物。
実施形態5.さらにガムロジンを含む、先行する実施形態のいずれか1つに記載の防汚 塗料組成物。
実施形態6.前記ロジンベースのバインダー系が、塗料組成物の乾燥重量で、5~30%を構成する、先行する実施形態のいずれか1つに記載の防汚塗料組成物。
実施形態7.mが0又は5である、先行する実施形態のいずれか1つに記載の防汚塗料組成物。
実施形態8.mが1~12である、先行する実施形態のいずれか1つに記載の防汚塗料組成物。
実施形態9.mが1~6である、先行する実施形態のいずれか1つに記載の防汚塗料組成物。
実施形態10.nが1~3である、先行する実施形態のいずれか1つに記載の防汚塗料組成物。
実施形態11.nが1又は2である、先行する実施形態のいずれか1つに記載の防汚塗料組成物。
実施形態12.nが1である、先行する実施形態のいずれか1つに記載の防汚塗料組成物。
実施形態13.Xが>C=Oである、先行する実施形態のいずれか1つに記載の防汚塗料組成物。
実施形態14.Xが>C(R)(R)であり、R及びRがいずれもメチルである、先行する実施形態のいずれか1つに記載の防汚塗料組成物。
実施形態15.前記式Iのモノマーが、(2,2-ジメチル-1,3-ジオキソラン-4-イル)メチル(メタ)アクリラート(IPGA/IPGMA)、イソプロピリデングリセロールエトキシル化(メタ)アクリラート(iPGEO(M)A)及び(2-オキソ-1,3-ジオキソラン-4-イル)メチル(メタ)アクリラート(GCA/GCMA)のうちの少なくとも1つである、先行する実施形態のいずれか1つに記載の防汚塗料組成物。
実施形態16.前記式Iのモノマーが、全体で、ポリマーの5~100重量%を構成する、先行する実施形態のいずれか1つに記載の防汚塗料組成物。
実施形態17.前記式Iのモノマーが、(2,2-ジメチル-1,3-ジオキソラン-4-イル)メチル(メタ)アクリラート(IPGA/IPGMA)、及びイソプロピリデングリセロールエトキシル化(メタ)アクリラート(iPGEO(M)A)のうちの少なくとも1つである、先行する実施形態のいずれか1つに記載の防汚塗料組成物。
実施形態18.前記式Iのモノマーが、(2,2-ジメチル-1,3-ジオキソラン-4-イル)メチルメタクリラート(IPGMA)、イソプロピリデングリセロールエトキシル化メタクリラート(iPGEOMA)及び(2-オキソ-1,3-ジオキソラン-4-イル)メチルアクリラート(GCA)のうちの少なくとも1つである、先行する実施形態のいずれか1つに記載の防汚塗料組成物。
実施形態19.前記式Iのモノマーが、(2,2-ジメチル-1,3-ジオキソラン-4-イル)メチルメタクリラート(IPGMA)である、先行する実施形態のいずれか1つに記載の防汚塗料組成物。
実施形態20.前記式Iのモノマーが、(2,2-ジメチル-1,3-ジオキソラン-4-イル)メチルアクリラート(IPGA)である、先行する実施形態のいずれか1つに記載の防汚塗料組成物。
実施形態21.前記式Iのモノマーが、イソプロピリデングリセロールエトキシル化メタクリラート(iPGEOMA)である、先行する実施形態のいずれか1つに記載の防汚 塗料組成物。
実施形態22.前記式Iのモノマーが、イソプロピリデングリセロールエトキシル化アクリラート(iPGEOA)である、先行する実施形態のいずれか1つに記載の防汚塗料組成物。
実施形態23.前記式Iのモノマーが、(2-オキソ-1,3-ジオキソラン-4-イル)メチルメタクリラート(GCMA)である、先行する実施形態のいずれか1つに記載の防汚塗料組成物。
実施形態24.前記式Iのモノマーが、(2-オキソ-1,3-ジオキソラン-4-イル)メチルアクリラート(GCA)である、先行する実施形態のいずれか1つに記載の防汚塗料組成物。
実施形態25.一般式Iのもの以外のエチレン性不飽和モノマー(複数あり)が、(メタ)アクリラートから選択される、先行する実施形態のいずれか1つに記載の防汚塗料組成物。
実施形態26.一般式Iのもの以外のエチレン性不飽和モノマー(複数あり)が、メチル(メタ)アクリラート(MA/MMA)、メトキシエチル(メタ)アクリラート(MOXEA/MOXEMA)、ブチル(メタ)アクリラート(BA/BMA)、スチレン、トリイソプロピルシリル(メタ)アクリラート(TiPS(M)A)及び(メタ)アクリル酸(AAc/MAAc)から選択される、先行する実施形態のいずれか1つに記載の防汚塗料組成物。
実施形態27.一般式Iのもの以外のエチレン性不飽和モノマー(複数あり)が、メチルメタクリラート(MMA)、メトキシエチルアクリラート(MOXEA)、及びトリイソプロピルシリルアクリラート(TiPSA)から選択される、先行する実施形態のいずれか1つに記載の防汚塗料組成物。
実施形態28.一般式Iのもの以外のエチレン性不飽和モノマー(複数あり)が、要すればメトキシエチルアクリラート(MOXEA)及び/又はトリイソプロピルシリルアクリラート(TiPSA)と組み合わせて、メチルメタクリラート(MMA)である、先行する実施形態のいずれか1つに記載の防汚塗料組成物。
実施形態29.前記ポリマーが、20:80~80:20の一般式Iのモノマーの他のエチレン性不飽和モノマーに対するモル比を有する、先行する実施形態のいずれか1つに記載の防汚塗料組成物。
実施形態30.前記ポリマーが、MOXEA、MMA及びIPGA/IPGMA、iPGEOA/iPGEOMA及びGCA/GCMAのうちの1つとのテルポリマーである、先行する実施形態のいずれか1つに記載の防汚塗料組成物。
実施形態31.前記ポリマーが、TiPSA、MMA及びIPGA/IPGMA、iPGEOA/iPGEOMA及びGCA/GCMAのうちの1つとのテルポリマーである、先行する実施形態のいずれか1つに記載の防汚塗料組成物。
実施形態32.前記ポリマーが、MMA及びIPGA/IPGMA、iPGEOA/iPGEOMA及びGCA/GCMAのうちの1つとのビスポリマーである、先行する実施形態のいずれか1つに記載の防汚塗料組成物。
実施形態33.前記一般式Iのモノマーが、全体で、ポリマーの25~95重量%を構成する、先行する実施形態のいずれか1つに記載の防汚塗料組成物。
実施形態34.前記一般式Iのモノマーが、全体で、ポリマーの30~70重量%を構成する、先行する実施形態のいずれか1つに記載の防汚塗料組成物。
実施形態35.前記モノマー(2,2-ジメチル-1,3-ジオキソラン-4-イル)メチル(メタ)アクリラート(IPGA/IPGMA)及び/又はイソプロピリデングリセロールエトキシル化(メタ)アクリラート(iPGEO(M)A)が、全体で、ポリマーの25~95重量%、例えば、ポリマーの30~70重量%を構成する、先行する実施形態のいずれか1つに記載の防汚塗料組成物。
実施形態36.一般式Iのもの以外のエチレン性不飽和モノマー(複数あり)が、全体で、ポリマーの5~75重量%、例えば、ポリマーの30~70重量%を構成する、先行する実施形態のいずれか1つに記載の防汚塗料組成物。
実施形態37.一般式Iのもの以外のエチレン性不飽和モノマー(複数あり)が、(メタ)アクリラートから選択され、全体で、ポリマーの5~75重量%、例えば、ポリマーの30~70重量%を構成する、先行する実施形態のいずれか1つに記載の防汚塗料組成物。
実施形態38.一般式Iのもの以外のエチレン性不飽和モノマー(複数あり)が、メチルメタクリラート(MMA)、メトキシエチルアクリラート(MOXEA)、及びトリイソプロピルシリルアクリラート(TiPSA)のうちの1つ以上から選択され、全体で、ポリマーの5~75重量%、例えば、ポリマーの30~70重量%を構成する、先行する実施形態のいずれか1つに記載の防汚塗料組成物。
実施形態39.前記ポリマーが、塗料組成物の固体体積で、2~60%を構成する、先行する実施形態のいずれか1つに記載の防汚塗料組成物。
実施形態40.前記塗料組成物が、バインダー系の一部として、コバインダーとして、少なくとも1つの一般式(A)の末端基を有する少なくとも1つの側鎖を有するシリル化アクリラートコポリマーをさらに含む、先行する実施形態のいずれか1つに記載の防汚塗料組成物。:
Figure 0007030116000022
[式中、nは0~100の整数であり、Xは-C(=O)-であり、及びR、R、R、R及びRは、各々独立して、C1-20-アルキル及び要すれば置換アリールから選択される。]
実施形態41.前記塗料組成物が、コバインダーとして、非水性分散バインダー成分をさらに含み、該バインダー成分が、(a)エチレン性不飽和モノマーのポリマーを含む親水性コア成分、及び(b)エチレン性不飽和モノマーのポリマーを含むシェル成分、から成るコアシェル構造を有する樹脂を含む、先行する実施形態のいずれか1つに記載の防汚塗料組成物。
実施形態42.この本文で定義されている研磨速度試験に従い決定されるように、10,000海里当たり、少なくとも0.5μmの研磨速度を示す、先行する実施形態のいずれか1つに記載の防汚塗料組成物。
実施形態43.エチレン性不飽和モノマーのポリマーを含む防汚被膜であって、該モノマーが、少なくとも1つの一般式Iのモノマーを含むもの:
Figure 0007030116000023
[式中、mは0~50であり、nは1~3であり、Rは水素及びメチルから選択され、及びXは>C=O又は>C(R)(R)(R及びRは、独立して、水素、C1-20-アルキル及びアリール、及び1つ以上の顔料及び充填剤から選択される。)から選択される。]
実施形態44.前記ポリマーが、被膜の固体体積で、2~60%を構成し、1つ以上の顔料及び充填剤が、被膜の固体体積で5~45%を構成する、実施形態43に記載の防汚被膜。
実施形態45.その外側の表面の少なくとも一部に、実施形態43~44のいずれか1つに定義されている、最外部防汚被膜を含む、海洋構造物。
実施形態46.1つ以上のエチレン性不飽和モノマーのポリマー(複数あり)の使用であって、該モノマーが、少なくとも1つの一般式Iのモノマー:
Figure 0007030116000024
[式中、mは0~50であり、nは1~3であり、Rは水素及びメチルから選択され、及びXは>C=O又は>C(R)(R)(R及びRは、独立して、水素、C1-20-アルキル及びアリールから選択される)から選択される]、
を含むモノマーの、浸食され得るバインダー系を含む塗料組成物の防汚特性を改善するためのコバインダーとしての使用。
一般的事項
本明細書及び請求項は、時折、バインダー( binder)、バイオサイド( biocide)、などを参照するが、この本文で定義されている塗料組成物は、1、2以上の個々の成分の型を含み得ると解すべきである。かかる実施形態において、各成分の全量は、個々の成分について前記に定義された量に相当すべきである。
表現の『(s)(複数あり)』:化合物(複数あり)(compound(s))、薬剤(複数あり)(agent(s))、などは、個々の成分の1、2以上の型が存在し得ることを示す。
他方、表現『1つの(one)』が使用される際には、各構成成分のうちの1つ(1)のみが存在する。
塗料組成物について参照される際、それは混合塗料組成物であると解すべきである。さらに塗膜の固体体積で%と述べられているすべての量は、別段言及されていない限り、混合塗料組成物(又は最終塗膜)の固体体積での%として解すべきである。
表現『%乾燥重量』は、被膜の、又は場合により、塗料組成物の乾燥重量に基づく、各成分の%を意味するものとして解すべきである。非常に実用的な目的のため(したがって、別段言及されていない限り)『%乾燥重量』は、最終被膜を参照させる際には、塗料組成物の『%乾燥重量』と等しい。
実施例
材料
エチレン性不飽和モノマー:
MMA; メチルメタクリラート 例)Sigma Aldrich(アメリカ)
IPGMA; イソプロピリデングリセロールメタクリラート 例)GEO Specialty Chemicals (イギリス)
iPGEOMA; イソプロピリデングリセロールエトキシル化(EO5)メタクリラート 例)GEO Specialty Chemicals (イギリス)
MOXEA; 2-メトキシエチルアクリラート 例)Sigma Aldrich(アメリカ)
GCA; グリセロールカルボナートアクリラート 例)BASF (ドイツ)
GCMA; グリセロールカルボナートメタクリラート 例)BASF (ドイツ)
TiPSA; トリイソプロピルシリルアクリラート 例)有機合成薬品工業 (日本)
バインダー:
中国ガムロジン 例)荒川化学工業、 (中国)、 ガムロジン
Hypale CH 例)荒川化学工業 (中国) Foral AX-E、 例)EAstman Chemicals (オランダ)、 水素化ロジン
NSP-100 例)日東化成、 (日本)、 50重量%溶液 キシレン/エチルベンゼン(1:1)、 シリル化アクリル系コポリマーバインダー溶液
可塑剤; 45重量%キシレン溶液、
バイオサイド:
Nordox Cuprous Oxide Paint Grade、 例)Nordox、 (ノルウェー)、 酸化銅
Cupper Omadine 例)Arch Chemicals、 (中国)、 銅 ピリチオン
溶媒:
キシレン
MIBK; メチルイソブチルケトン
MEK; メチルエチルケトン
添加剤:
増粘剤:
Bentone 38 例)Elementis Specialties、 (イギリス)
湿潤剤:
Nuosperse 657 RD 例)Elementis Specialties (オランダ)
Disperbyk 164 例)BYK Chemie、 (ドイツ)
抗ゲル化剤:
DTBHQ 例)Hangzhou Thomas (中国)、 2,5-ジterブチル ヒドロキノン
チキソトロピック剤:
Aditix M 60 例)Supercolori (イタリア)、 改変ポリエチレンワックス
脱水剤:
TES28 例)Waker Chemie (ドイツ)
AiBN; アゾビスイソブチロニトリル
顔料及び充填剤:
Zinc Oxide Red Seal 例)Umiコア(オランダ)
Kronos 2310 例)Kronos Titan A/S、 (ドイツ)、 二酸化チタン
酸化鉄顔料; Micronox R01 例)Promindsa (スペイン)
Casiflux F75 例)Ankerpoort (オランダ)、 天然ケイ酸カルシウム
Rockforce(登録商標)MS603-Roxul(登録商標)1000 例)Lapinus Fibres BV (オランダ)、 Man-made vitreous fibres
方法
/M /PDI測定
ポリマーの分子量及び多分散性は、Styragel(300*7.8 mm、5μm公称粒子径)Watersカラムで実行されるゲルろ過クロマトグラフィー(GPC)分析により測定した。
DMF/LiBr(0.1%v/v)を溶媒として使用した。測定は、RI検出器を使用して、1mL/min(0.7)の流速で、35°C(70°C)で行った。ポリマーの分子量は、PS standardsを参照した。
Tg測定
サンプルのガラス転移温度をPerkin ElmerのDSC7熱量計を使用して決定した。加熱速度は10℃/minであった。Tg値は熱容量増加の半分の高さでの温度である。
研磨速度試験
Kiilらにより述べられているもの(Kiil, S, Weinell, C E, Yebra, D M, Dam-Johansen, K, 『Marine biofouling protection: design of controlled release antifouling paints.』 In: Ng, K M, Gani, R, Dam-Johansen, K (eds.) Chemical Product Design; Towards a Perspective Through Case Studies, 23IDBN-13: 978-0-444-52217-7. Part II (7), Elsevier (2006))と同様の回転式セットアップを使用して、研磨及び浸出特性を測定する。セットアップは、回転可能な内部シリンダー(直径0.3m及び高さ0.17mのローター)を備えた2つの濃縮シリンダーを有する、回転式リグから成る。シリンダー対をおよそ400~500リットルの人口海水を含むタンクに浸す(表1参照)。
Figure 0007030116000025
タンクにバッフルを取り付け、液流を破壊することで、それにより乱流を強化し、塗料から放出される化学種の混合を早めること、及び高温システムからの熱伝導を強化することが可能となる。2つのシリンダーを使用する目的は、クウェット流(1つの壁が一定の速度で移動する、2つの平行な壁の間の流れ)に近いものを創るためである。ローターは25°Cで20ノットで作動し(特段記載されていない場合)、pHは、1M水酸化ナトリウム又は1M塩酸を使用して、頻繁に8.2に調節される。
サンプルは、200μmのギャップサイズでドクターブレードアプリケーターを使用して塗布した2成分塗料(Hempadur 47182 例)Hempel)を使用して下塗りしたオーバーヘッド透明フィルム(3M PP2410)を使用して調製した。塗布サンプルは、250μmのギャップでドクターブレードアプリケーターを使用して互いに隣接して塗布する。1日乾燥させた後、被覆した透明フィルムを長い(21cm)片上で1.5x2cmの8つのサンプルとなる2cmの片にカットする。片をローター上に取り付け、1週間乾燥させる。
実験室ローターは、25℃で25ノット、及び100%の動きで作動している。1週間後、試験を開始し、実験の間、サンプルを、60日後、120日後、180日後に、研磨及び浸出深さを調査するために除く。サンプルを3日間、外気条件で乾燥させ、その後、半分にカットし、パラフィン中でキャストする。サンプルの内前部は、全膜厚及び浸出層厚が隔離される前に、光学顕微鏡を使用しながら(塗膜断面調査)、プレーンオフ(plane off)される。
測定した研磨の値は、表中に、120日後、10000海里当たりのミクロン、で表される。
防汚特性試験
塗料の接着を促すために片側にサンドブラストしたアクリル製の試験パネル(15x20cm)をはじめに、空気スプレーにより塗布された、80μm(DFT)の市販の塩化ゴムプライマー(Hempatex 46330 例)Hempel)で被覆する。実験室において、室温で、24時間という最小の乾燥時間の後、試験塗料を80mmのフィルム幅の4つのギャップサイズのドクターブレード型アプリケーターで塗布する。1つの被膜は、90~100μmのDFTで塗布する。少なくとも72時間の乾燥の後、試験パネルをラックに固定し、海水に浸す。
北東スぺインのVilanovai la Geltruでの試験
この試験場において、17~18℃の範囲の平均温度で、1000当たり37~38パーツの範囲で、パネルを海水中で塩水に浸す。1~12週間ごとに、パネルの調査を行い、防汚性能を表2に示す基準に従って評価する。すべての汚染のタイプ(藻類及び動物類)につき、1つのスコアが与えられる。
シンガポールでの試験
この試験場において、29~31℃の範囲の温度で、1000当たり29~31パーツの範囲で、パネルを海水中で塩水に浸す1~12週間ごとに、パネルの調査を行い、防汚性能を表2に示す基準に従って評価する。すべての汚染のタイプ(藻類及び動物類)につき、1つのスコアが与えられる。
Figure 0007030116000026
テキスト実施例のための塗料組成物の調製
塗料組成物(さらに下記の表を参照されたい)を次の標準法に従って調製する。有機溶媒中でのバインダー(複数あり)のはじめの分散、それに続く、チキソトロピック剤、などの部分又は全添加物の添加、及び最終的に、酸化亜鉛、繊維、などの顔料の部分又は全添加は、羽根車ディスクを備えたDiaf溶解機上で混合される。さらに、顔料、例えば、酸化銅、亜鉛-エチレンビス(ジチオカルバマート)(Zineb)の残りを加え、それ(例えば、チキソトロピック剤)を必要とし得る任意の成分の温度活性化を開始する。塗料組成物は、最終的に残りの添加剤及びバインダーとともに降下し、及びそのレオロジーは、最終的な残った有機溶媒の添加で調節される。
典型的には、塗料組成物の固体成分は、混合されており、粉砕されている。
塗料組成物は、1成分塗料として又は2つ以上の成分、例えば、1つ以上の樹脂を含む1つの予備混合物と1つ以上の硬化剤を含む1つの予備混合物との2つの予備混合物を混合することで、調製され得る。
表現『%乾燥重量』は、塗膜の又は場合により、塗料組成物の乾燥重量に基づく、各成分のパーセンテージを意味すると解すべきである。非常に実用的な目的のために(したがって、別段述べられていない限り)、『%乾燥重量』は、硬化塗膜を参照させている際は、塗料組成物の『%乾燥重量』と等しい。
作業例
コポリマーの調製
実施例中で使用した略語
MMA = メチルメタクリラート
IPGMA = イソプロピリデングリセロールメタクリラート
iPGEOMA = イソプロピリデングリセロールエトキシル化(EO5)メタクリラート
MOXEA = 2-メトキシエチルアクリラート
MEK = メチルエチルケトン
GCA = グリセロールカルボナートアクリラート
AiBN = アゾビスイソブチロニトリル
TiPSA = トリイソプロピルシリルアクリラート
コポリマーの調製A
ポリマー: MMA/IPGMA/MOXEA:37.0/56.0/7.0
キシレン: 98.8%(モノマー全量に対し)
AiBN: 1.21%(モノマー全量に対し)
組成:
Figure 0007030116000027
手順及び調製:
1を反応容器に入れ、80±2°Cまで加熱する。2、3及び4を別個のモノマー容器中で混合し、6を加え、5で容器への洗いこみを行い、十分に混ぜる。80±2°Cの反応温度に維持しながら、このモノマー相を反応容器に3時間の遅れた添加時間をかけて加える。遅れたモノマーの供給が完結した後、30分間80±2°Cのままにしておき、7及び8の混合物を反応容器へ30分かけて加える。完了した後、反応容器を3時間、80±2°Cのままにしておく。反応容器の内容物を室温まで冷却し、デカンテーションする。
仕様:
固体含有量/%:50.60
分子量/Da.:M/M/PD:23000/59000/2.5
Tg(°C):40
コポリマーの調製B
ポリマー: MMA/IPGMA:40.0/60.0
キシレン: 98.8%(モノマー全量に対し)
AiBN: 1.52%(モノマー全量に対し)
組成:
Figure 0007030116000028
手順及び調製:
1を反応容器に入れ、85±2°Cまで加熱する。2及び3を別個のモノマー容器中で混合し、5を加え、4で容器への洗いこみを行い、十分に混ぜる。85±2°Cの反応温度に維持しながら、このモノマー相を反応容器に3時間の遅れた添加時間をかけて加える。遅れたモノマーの供給が完結した後、反応容器を3時間、85±2°Cのままにしておく。反応容器の内容物を室温まで冷却し、デカンテーションする。
仕様:
固体含有量/%:50.68
分子量/Da.:M/M/PD:17000/31000/1.9
Tg(°C):46
コポリマーの調製C
ポリマー: MMA/iPGEOMA/MOXEA:37.0/56.0/7.0
キシレン: 98.8%(モノマー全量に対し)
AiBN: 1.52%(モノマー全量に対し)
組成:
Figure 0007030116000029
手順及び調製:
1を反応容器に入れ、85±2°Cまで加熱する。
2、3及び4を別個のモノマー容器中で混合し、6を加え、5で容器への洗いこみを行い、十分に混ぜる。85±2°Cの反応温度に維持しながら、このモノマー相を反応容器に3時間の遅れた添加時間をかけて加える。
遅れたモノマーの供給が完結した後、反応容器を3時間、85±2°Cのままにしておく。
反応容器の内容物を室温まで冷却し、デカンテーションする。
仕様:
固体含有量/%:50.68
分子量/Da.:M/M/PD:18000/36000
Tg(°C):-37
コポリマーの調製D
ポリマー: MMA/IPGMA/MOXEA:37.0/56.0/7.0
キシレン: 98.8%(モノマー全量に対し)
AiBN: 1.52%(モノマー全量に対し)
組成:
Figure 0007030116000030
手順及び調製:
1を反応容器に入れ、80±2°Cまで加熱する。2、3及び4を別個のモノマー容器中で混合し、6を加え、5で容器への洗いこみを行い十分に混ぜる。80±2°Cの反応温度に維持しながら、このモノマー相を反応容器に3時間の遅れた添加時間をかけて加える。遅れたモノマーの供給が完結した後、反応容器を3時間、80±2°Cのままにしておく。反応容器の内容物を室温まで冷却し、デカンテーションする。
仕様:
固体含有量/%:50.60
分子量/Da.:M/PD:17000/35000/2.0
Tg(°C):34
コポリマーの調製E
ポリマー: MMA/GCA:70.0/30.0
AiBN: 3%(モノマー全量に対し)
組成:
Figure 0007030116000031
手順及び調製:
1を反応容器に入れ、70±2°Cまで加熱する。2及び3を別個のモノマー容器中で混合し、4を加え、5で容器中への洗いこみを行い、十分に混ぜる。70±2°Cの反応温度に維持しながら、このモノマー相を反応容器に3時間の遅れた添加時間をかけて加える。遅れたモノマーの供給が完結した後、反応容器を16時間、70±2°Cのままにしておく。反応容器の内容物を室温まで冷却し、デカンテーションする。
仕様:
固体含有量/%:50
コポリマーの調製E2
ポリマー: MMA/GCA:70.0/30.0
AiBN: 1.52%(モノマー全量に対し)
組成:
Figure 0007030116000032
手順及び調製:
1を反応容器に入れ、70±2°Cまで加熱する。2及び3を別個のモノマー容器中で混合し、4を加え、5で容器中への洗いこみを行い、十分に混ぜる。70±2°Cの反応温度に維持しながら、このモノマー相を反応容器に3時間の遅れた添加時間をかけて加える。遅れたモノマーの供給が完結した後、反応容器を16時間、70±2°Cのままにしておく。反応容器の内容物を室温まで冷却し、デカンテーションする。
仕様:
固体含有量/%:25
分子量/Da.:M/PD:52300/102000/1.9
Tg(°C):49
IPGMAコポリマーの調製
組成及び仕様:
表9:IPGMAを含むコポリマー
Figure 0007030116000033
手順及び調製:
キシレンの70%を反応容器に入れ、85±2°Cまで加熱する。モノマーを別個のモノマー容器中で混合し、AIBNを加え、キシレンの残りで容器への洗いこみを行い、十分に混ぜる。85±2°Cの反応温度に維持しながら、このモノマー相を反応容器に3時間の遅れた添加時間をかけて加える。遅れたモノマーの供給が完結した後、反応容器を3時間、85±2°Cのままにしておく。反応容器の内容物を室温まで冷却し、デカンテーションする。
キシレン:98.8%(モノマー全量に対し)
AiBN:1.52%(モノマー全量に対し)
IPGEOMAコポリマーの調製
組成及び仕様:
表10:IPGEOMAを含むコポリマー
Figure 0007030116000034
手順及び調製:
キシレンの70%を反応容器に入れ、85±2°Cまで加熱する。モノマーを別個のモノマー容器中で混合し、AIBNを加え、キシレンの残りで容器への洗いこみを行い、十分に混ぜる。85±2°Cの反応温度に維持しながら、このモノマー相を反応容器に3時間の遅れた添加時間をかけて加える。遅れたモノマーの供給が完結した後、反応容器を3時間、85±2°Cのままにしておく。反応容器の内容物を室温まで冷却し、デカンテーションする。
キシレン:98.8%(モノマー全量に対し)
AiBN:1.52%(モノマー全量に対し)
GCA/GCMAコポリマーの調製
組成及び仕様:
表11:GCA/GCMAを含むコポリマー
Figure 0007030116000035
手順及び調製:
MEKの70%を反応容器に入れ、80±2°Cまで加熱する。モノマーを別個のモノマー容器中で混合し、AIBNを加え、MEKの残りで容器への洗いこみを行い、十分に混ぜる。80±2°Cの反応温度に維持しながら、このモノマー相を反応容器に3時間の遅れた添加時間をかけて加える。遅れたモノマーの供給が完結した後、反応容器を3時間、80±2°Cのままにしておく。反応容器の内容物を室温まで冷却し、デカンテーションする。
MEK:98%(モノマー全量に対し)
AiBN:1.52%(モノマー全量に対し)
*1%メルカプタンをラジカル捕捉剤として使用した。
塗料組成物及び結果
表12:本発明のコポリマーが、十分にシリルアクリラートバインダーを置換するモデル塗料。表12中のモデル塗料は、本発明のコポリマーが、シリルアクリラートを置換して、ラフト上で同様の性能を有する塗料を得ることが可能であることを示す。さらに、すべての塗料は、実験室ローター内で研磨する。
Figure 0007030116000036
表13:本発明のIPGMAコポリマーが、十分にシリルアクリラートバインダーを置換するモデル塗料。結果は、本発明のIPGMAコポリマーが、シリルアクリラートを置換して、ラフト上で同様の性能の塗料を得ることが可能であることを示す。さらに、塗料は、実験室ローター中で研磨する(実施例8及び9は、研磨に関し、試験していない)。
Figure 0007030116000037
表14:本発明のIPGMAコポリマーが、十分にシリルアクリラートバインダーを置換するモデル塗料。結果は、本発明のIPGMコポリマー(MMAに加えて、MOXEA又はTiPSAとのテルポリマー)が、シリルアクリラートを置換し、ラフト上で同様の又ははるかに良い性能を有する塗料を得ることが可能であることを示す。さらに、塗料は、実験室ローター中で研磨する(実施例10~12は、研磨に関し、試験していない)。
Figure 0007030116000038
表15:本発明のIPGMAコポリマーが、十分にシリルアクリラートバインダーを置換するモデル塗料。本発明のIPGMコポリマー(MMAに加えてTiPSAとのテルポリマー)が、シリルアクリラートを置換して、ラフト上で同様の又はさらに良い性能を有する塗料を得ることが可能であることを示す。さらに、塗料は、実験室ローター中で研磨する(実施例14~16は、研磨に関し、試験していない)。
Figure 0007030116000039
表16:本発明のIPGEOMAコポリマーが、十分にシリルアクリラートバインダーを置換するモデル塗料。結果は、本発明のIPGEOMコポリマー(MMA又はTiPSAとのホモ-ポリマー又はビスポリマー)が、シリルアクリラートを置換し、ラフト上で同様の性能を有する塗料を得ることが可能であることを示す。さらに、塗料は、実験室ローター中で研磨する(実施例17及び19は、研磨に関し、試験していない)。
Figure 0007030116000040
表17:本発明のIPGEOMAコポリマー及びGCAコポリマーが、十分にシリルアクリラートバインダーを置換するモデル塗料。結果は、本発明のIPGEOMコポリマー(MMA及びTiPSAとのテルポリマー)及びGCコポリマー(MMAとのビスポリマー及びMMA及びMOXEAとのテルポリマー)が、シリルアクリラートを置換して、ラフト上で同様の性能を有する塗料を得ることが可能であることを示す。さらに、塗料は、実験室ローター中で研磨する(実施例21~23は、研磨に関し、試験していない)。
Figure 0007030116000041
表18及び19:表18及び19(実施例25~33)中のモデル塗料は、本発明のポリマーが、異なるバインダー系(ナノアクリラート、金属アクリラート、シリルアクリラート及びロジン)を併用して、ロジンを全く含まない実施例27を除き、ラフト上で同様の性能を有する塗料を得ることが可能であることを示す。さらに、すべての塗料は、実験室ローター中で研磨し、種々のバインダーの組み合わせにより、種々の研磨速度が達成され得る。実施例26及び27については、研磨測定のためにより長い時間が必要とされる。
Figure 0007030116000042
Figure 0007030116000043

Claims (25)

  1. 浸食され得るバインダー系を含む防汚塗料組成物であって、前記バインダー系はエチレン性不飽和モノマーのポリマーを含み、該モノマーが少なくとも1つの一般式I:
    Figure 0007030116000044
    [式中、mは0~50であり、nは1~3であり、Rは水素及びメチルから選択され、及びXは>C=O又は>C(R)(R)(式中、R及びRは、独立して、水素、C1-20-アルキル及びアリールから選択される。)から選択される。]
    のモノマーを含み、前記浸食され得るバインダー系は1以上のさらなるバインダー成分を含む、防汚塗料組成物。
  2. 前記1以上のさらなるバインダー成分がロジンを含む、請求項1に記載の防汚塗料組成物。
  3. 記バインダー系が、塗料組成物の乾燥重量で、15~75%を構成する、請求項1に記載の防汚塗料組成物。
  4. mが1~12である、請求項1~3のいずれか1つに記載の防汚塗料組成物。
  5. nが1~3である、請求項1~4のいずれか1つに記載の防汚塗料組成物。
  6. Xが>C=Oである、請求項1~5のいずれか1つに記載の防汚塗料組成物。
  7. Xが>C(R)(R)であり、R及びRがいずれもメチルである、請求項1~5のいずれか1つに記載の防汚塗料組成物。
  8. 前記式Iのモノマーが、(2,2-ジメチル-1,3-ジオキソラン-4-イル)メチル(メタ)アクリラート(IPGA/IPGMA),イソプロピリデングリセロールエトキシル化(メタ)アクリラート(iPGEO(M)A)及び(2-オキソ-1,3-ジオキソラン-4-イル)メチル(メタ)アクリラート(GCA/GCMA)のうちの少なくとも1つである、請求項1~7のいずれか1つに記載の防汚塗料組成物。
  9. 前記式Iのモノマーが、全体で、ポリマーの5~100重量%を構成する、請求項1~8のいずれか1つに記載の防汚塗料組成物。
  10. 前記式Iのモノマーが、2,2-ジメチル-1,3-ジオキソラン-4-イル)メチルメタクリラート(IPGMA)、イソプロピリデングリセロールエトキシル化メタクリラート(iPGEOMA)及び(2-オキソ-1,3-ジオキソラン-4-イル)メチルアクリラート(GCA)のうちの少なくとも1つである、請求項1~9のいずれか1つに記載の防汚塗料組成物。
  11. 一般式Iのもの以外のエチレン性不飽和モノマー(複数あり)が、(メタ)アクリラートから選択される、請求項1~10のいずれか1つに記載の防汚塗料組成物。
  12. 一般式Iのもの以外のエチレン性不飽和モノマー(複数あり)が、メチル(メタ)アクリラート(MA/MMA)、メトキシエチル(メタ)アクリラート(MOXEA/MOXEMA)、ブチル(メタ)アクリラート(BA/BMA)、スチレン、トリイソプロピルシリル(メタ)アクリラート(TiPS(M)A)及び(メタ)アクリル酸(AAc/MAAc)から選択される、請求項1~11のいずれか1つに記載の防汚塗料組成物。
  13. 前記ポリマーが、20:80~80:20の一般式Iのモノマーの他のエチレン性不飽和モノマーへのモル比を有する、請求項1~12のいずれか1つに記載の防汚塗料組成物。
  14. 前記ポリマーが、MMA、及びIPGA/IPGMA、iPGEOA/iPGEOMA及びGCA/GCMAのうちの1つとのビスポリマーである、請求項1~13のいずれか1つに記載の防汚塗料組成物。
  15. 前記一般式Iのモノマーは、(2,2-ジメチル-1,3-ジオキソラン-4-イル)メチルアクリラート(IPGA)、(2,2-ジメチル-1,3-ジオキソラン-4-イル)メチルメタクリラート(IPGMA)、イソプロピリデングリセロールエトキシル化アクリラート(iPGEOA)及びイソプロピリデングリセロールエトキシル化メタクリラート(iPGEOMA)のうちの少なくとも1つである、請求項1に記載の防汚塗料組成物。
  16. 前記一般式Iのモノマーが、全体で、ポリマーの25~95重量%を構成する、請求項1~15のいずれか1つに記載の防汚塗料組成物。
  17. 一般式Iのもの以外のエチレン性不飽和モノマー(複数あり)が、全体で、ポリマーの5~75重量%を構成する、請求項1~16のいずれか1つに記載の防汚塗料組成物。
  18. 前記ポリマーが、塗料組成物の固体体積で、2~60%を構成する、請求項1~17のいずれか1つに記載の防汚塗料組成物。
  19. 前記塗料組成物が、バインダー系の一部として、コバインダーとして、少なくとも1つの一般式(A):
    Figure 0007030116000045
    [式中、nは0~100の整数であり、Xは-C(=O)-であり、及びR、R、R、R及びRは、各々独立して、C1-20-アルキル及び要すれば置換アリールから選択される。]
    の末端基を有する少なくとも1つの側鎖を有するシリル化アクリラートコポリマーをさらに含む、請求項1~18のいずれか1つに記載の防汚塗料組成物。
  20. 前記塗料組成物が、さらに、コバインダーとして、非水性分散バインダー成分を含み,該バインダー成分が、(a)エチレン性不飽和モノマーのポリマーを含む親水性コア成分,及び(b)エチレン性不飽和モノマーのポリマーを含むシェル成分、から成るコアシェル構造を有する樹脂を含む、請求項1~19のいずれか1つに記載の防汚塗料組成物。
  21. 以下に規定される研磨速度試験
    1)サンプルは、200μmのギャップサイズでドクターブレードアプリケーターを使用して塗布した2成分塗料を使用して下塗りしたオーバーヘッド透明フィルムを使用して調製し、塗布サンプルは、250μmのギャップでドクターブレードアプリケーターを使用して互いに隣接して塗布する。乾燥させた後、被覆した透明フィルムを長い(21cm)片上で1.5x2cm の8つのサンプルとなる2cmの片にカットし、乾燥させる。
    2)塗布サンプルを、25°Cで表1に示す人工海水を含むタンクに浸し、pHを8.2に調節する。
    Figure 0007030116000046
    に従い決定されるように、10,000海里当たり、少なくとも0.5μmの研磨速度を示す、請求項1~20のいずれか1つに記載の防汚塗料組成物。
  22. 浸食され得るバインダー系を含む防汚被膜であって、前記バインダー系がエチレン性不飽和モノマーのポリマーを含み、該モノマーが、少なくとも1つの一般式I:
    Figure 0007030116000047
    [式中、mは0~50であり、nは1~3であり、Rは水素及びメチルから選択され、及びXは>C=O又は>C(R)(R)(R及びRは、独立して、水素、C1-20-アルキル及びアリール、及び1つ以上の顔料及び充填剤から選択される。)から選択される。]
    のモノマーを含み、前記浸食され得るバインダー系が1以上のさらなるバインダー成分を含む、防汚被膜。
  23. 前記ポリマーが、被膜の固体体積で、2~60%を構成し、1つ以上の顔料及び充填剤が、被膜の固体体積で、5~45%を構成する、請求項22に記載の防汚被膜。
  24. その外側の表面の少なくとも一部に、請求項22~23のいずれか1つに定義されているように、最外部防汚被膜を含む、海洋構造物。
  25. 1つ以上のエチレン性不飽和モノマーのポリマー(複数あり)の使用であって、該モノマーが、少なくとも1つの一般式I:
    Figure 0007030116000048
    [式中、mは0~50であり、nは1~3であり、Rは水素及びメチルから選択され、及びXは>C=O又は>C(R)(R)(式中、R及びRは、独立して、水素、C1-20-アルキル及びアリールから選択される。)から選択される。]
    のモノマーを含むものの、浸食され得るバインダー系を含む塗料組成物の防汚特性を改善するためのコバインダーとしての使用。
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