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JPH09221634A - カーボネート含有成分を有する硬化性塗料組成物 - Google Patents

カーボネート含有成分を有する硬化性塗料組成物

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JPH09221634A
JPH09221634A JP26642196A JP26642196A JPH09221634A JP H09221634 A JPH09221634 A JP H09221634A JP 26642196 A JP26642196 A JP 26642196A JP 26642196 A JP26642196 A JP 26642196A JP H09221634 A JPH09221634 A JP H09221634A
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carbamate
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compound
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urea
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ウォルター、エイチ.オウボム
John W Rehfuss
ジョン、ダブリュ.レイフュス
John D Mcgee
ジョン、ディー.マギー
Gregory G Menovcik
グレゴリー、ジー.メノブチック
Paul J Harris
ポール、ジェイ.ハリス
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BASF Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐久性、硬度、引っ掻き、擦傷、溶剤および
酸に対する抵抗性等の諸性質の良好な組み合わせを有す
る塗膜の調製に使用される組成物の提供。 【解決手段】(A) 次の構造: にて表される少なくとも1つのカーボネートを含み、か
つ同時に複数の架橋性官能基を有する化合物であって、
その少なくとも1つの架橋性官能基がカルバメート官能
もしくは尿素官能基であるような化合物、および(B)
化合物(A)上の官能基とは反応する複数の基を有する
架橋剤とからなる硬化性塗料組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、硬化性塗料組成
物、特に組成物成分の1つとしてカルバメート官能また
は尿素官能化合物を利用する、硬化性組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】熱硬化性塗料等の硬化性塗料組成物は塗
料業界で広く使用されている。これらは自動車業界およ
び工業用塗料業界においてトップコートとしてしばしば
使用される。カラー・プラス・クリヤ複合塗料は、特に
すぐれた光沢、色の深み、イメージの鮮明度、または特
殊な金属硬化を希望する場合のトップコート(仕上げ塗
り)としてとりわけ有用である。自動車業界ではこれら
の塗料を自動車ボデイーパネル用として広く使用してい
る。しかしながらカラー・プラス・クリヤ複合塗料は所
望の目視効果を達成するためには、そのクリヤコート
(透明塗料)の透明性が著しく高いことが要求される。
高光沢(ハイグロス)塗料も、イメージの高鮮明度(D
OI)等の所望の目視効果を達成するには、塗膜面にお
ける目視収差の度合が低いことも要求される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】これらの塗膜は環境腐
食として知られる現象にはとりわけ敏感である。環境腐
食自体は最終塗膜上または最終塗膜内のスポットまたは
マークとして現れ、こすっても消去できない場合が多
い。
【0004】耐久性、硬度、および柔軟性、ならびに引
っ掻き、擦傷、溶剤および酸に対する抵抗性等の諸性質
の優れた組み合わせを有する塗膜を提供するために、異
なったタイプのカルバメート官能または尿素官能材料を
自由に選択するオプシヨンを提供することもしばしば望
まれる。
【0005】カルバメート官能または尿素官能価を有す
る硬化性成分をベースにする硬化性塗料組成物は、腐食
抵抗性塗料を提供するものとして例えば米国特許第5,
356,669号明細書およびWO94/10211号
明細書中に提案されている。環境腐食抵抗に加えて、他
の多数の特性が望まれる。例えば、高度の柔軟性を有す
る塗膜の提供が望まれている。このことは、塗装すべき
基質自体がプラスチック、皮革、織布基質のように柔軟
性である場合は特に有利である。
【0006】揮発性有機物を低減することは環境に優し
いことなので、塗料組成物中に必要な揮発性有機物含量
(VOC)低減させることも望まれている。
【0007】最後に、耐久性、硬度、引っ掻き、擦傷、
溶剤および酸に対する抵抗性等の諸性質が組み合わされ
た塗膜の提供が望まれている。
【0008】
【課題を解決するための手段】発明の要旨 本発明によれば、(A) 次の構造: にて表される少なくとも1つのカーボネートを含み、か
つ同時に複数の架橋性官能基を有する化合物であって、
その少なくとも1つの架橋性官能基がカルバメート官能
もしくは尿素官能基であるような化合物、および(B)
化合物(A)上の官能基と反応する複数の基を有する架
橋剤とからなる硬化性塗料組成物が提供される。
【0009】本発明によれば、耐久性、硬度、引っ掻
き、擦傷、溶剤および酸に対する抵抗性等の諸性質の良
好な組み合わせを有する塗膜が提供される。また本発明
の塗料組成物は、VOCレベルが低く、かつ柔軟性基質
上にも使用できる良好な柔軟性を示す塗膜の調製に使用
できる。
【0010】
【発明の実施の形態】好ましい実施態様の説明 本発明によれば化合物(A)は、カルバメートもしくは
尿素官能性を有し、少なくとも1つのカーボネート基を
含み、かつ各種の方法で調製できる。1実施態様では、
カルバメートもしくは尿素基(またはカルバメートもし
くは尿素に転換できる基)およびヒドロキシル基を有す
る化合物(A)(1)を化合物(A)(2)と反応させ
る。この場合の化合物(A)(2)はジアルキルカーボ
ネート、環状カーボネート、COであり、かくしカル
バメート−もしくは尿素−官能性カーボネート含有生成
物を形成させる。(A)(1)を(A)(2)と単に反
応させると、化合物(A)(2)の残基から形成された
カーボネート基により互いに結合した2つの化合物
(A)(1)の残基を有する化合物が生成する。この反
応混合物中にポリオールを含有させて(A)(2)の量
を調節すると公知のように(A)(1)化合物が末端に
位置するポリカーボネート化合物が生成する。
【0011】ジアルキルカーボネート、環状カーボネー
ト、CO、ジフエニルカーボネート、またはホスゲン
は、カーボネート結合基を経由して2つの(A)(1)
化合物を反応・結合させる化合物(A)(2)として使
用される。ヒドロキシル基のジアルキルカーボネートと
の上記反応は、GB第1,476,268号公報に記載
があり、これを引例として本明細書中に含める。ヒドロ
キシル基とジフエニルカーボネートとの反応は、DE第
1,031,512号公報に記載があり、これを引例と
して本明細書中に含める。環状カーボネートとヒドロキ
シル基との反応はモノもしくはジカルボン酸を用いて触
媒され、DE第2,001,091号およびFR第1,
391,473号中に記載があり、それぞれ引例として
本明細書中に含める。
【0012】ホスゲンを用いる場合、ホスゲンは2モル
(A)(1)に対して約1モルホスゲンのモル比で化合
物(A)(1)の溶液に添加できる。この反応は7℃未
満の温度で実施し、またはホスゲンを液状に維持するた
めに加圧下で行い、または別法として、ガス状ホスゲン
を系中にバブルさせてもよい。塩形成塩基(例えば、N
aOH)を用いて反応を促進してもよい。この反応は非
プロトン溶剤中で−20℃もしくは80℃、常圧ないし
40psiで実施できる。
【0013】環状カーボネートもしくはジアルキルカー
ボネートは、適切なモル混合物(2モルの(A)(1)
と1モルの環状カーボネートもしくはジアルキルカーボ
ネート)を例えばオクタン酸カルシウム等のエステル交
換触媒の存在下、0℃ないし200℃に加熱して化合物
(A)(1)と反応させるための化合物(A)(2)と
して使用できる。有用なジアルキルカーボネートの例中
には、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、
ジプロピルカーボネート、ジフエニルカーボネート、お
よびジブチルカーボネートが包含される。有用な環状カ
ーボネートの例中には、プロピレンカーボネート、グリ
セリンカーボネート、およびジメチルエチレンカーボネ
ートが包含される。環状カーボネートも、不飽和結合を
ペルオキシドと反応させてオキシラン環を形成させ、次
いでCOとの反応で環状カーボネートを形成さること
により、いずれのアルケンからも形成ができる。上記反
応は副生アルコールを除去することにより反応完結を促
進できる。他の有用な触媒の例中には、金属ヒドロキシ
ド(例えば、KOH)、IもしくはII族金属(例えば、
Na、Li)、金属カーボネート(例えば、K
)(このものはクラウンエーテルの併用により強化
できる)、金属オキシド(例えば、NaOCH、Al
(OCH)、金属エステル(例えば、オクタ
ン酸第一錫)、オクタン酸カルシウム、またはプロトン
酸(例えば、硫酸)、MgCO、またはPhSbI
が包含される。使用溶剤はいずれもエステル交換反応に
不活性でなければならない。触媒および/または反応条
件は、化合物(A)(1)中のエステル基のエステル交
換を最少に抑制するのに必要である。同様の条件下でC
も化合物(A)(2)として使用でき、同様の触媒
の存在下、1ないし40気圧の条件下で使用できる。
【0014】公知のように反応混合物中にポリオールを
含有させてポリカーボネートの連鎖延長をさせることが
できる。ジアルキルカーボネート、環状カーボネート、
CO、ジフエニルカーボネート、またはホスゲンの量
を調節して、ジアルキルカーボネート、環状カーボネー
ト、CO、ジフエニルカーボネート、またはホスゲン
のモル当りヒドロキシル2当量の比に維持すべきであ
る。一層高級な官能価を有するポリオールは分岐が所望
の場合には使用できるが、ジオールは直鎖連鎖延長を与
えるので好ましい。所望の性質に応じて、実際上いずれ
のジオールもしくは他のポリオールも使用可能である。
1実施態様では、このジオールの中には、アンモニアも
しくは第一アミンを用いてヒドロキシアルキル環状カー
ボネート(例えば、2−ヒドロキシエチレンエチレンカ
ーボネート)を開環させて形成させたカルバメートペン
ダントジオール、またはアンモニアもしく第一アミンを
用いてヒドロキシアルキル−置換オキサゾリドンを開環
して形成させた尿素−ペンダントジオールが包含され
る。他の有用なジオールの例中には、1,6−ヘキサン
ジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、ネ
オペンチルグリコール、シクロヘキサン−1,4−ジメ
チロール、ビスフエノールA、BASF社から「Plu
ronic」ポリオールとして市販されるポリエステル
ポリオール、1,2−ヘキサンジオール等が包含され
る。一層高級な官能価を有するポリオールの例として
は、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、
アクリル酸ポリオール等が挙げられる。
【0015】カルバメートもしくは尿素基(またはカル
バメートもしくは尿素に転換し得る基)およびヒドロキ
シル基を有する化合物(A)(1)としては、多くの化
合物が使用できる。
【0016】カルバメート基は次の一般式: [式中、RはHもしくは、好ましくは炭素原子1ないし
4のアルキルである]により一般的に表される。RはH
またはメチル、さらに好ましくはRはHである。尿素基
は次の一般式: [式中、R’およびR”はそれぞれ独立にHもしくは、
好ましくは炭素原子1ないし4のアルキルを示し、また
はR’およびR”は共に複素環構造(例えばR’および
R”はエチレンブリッジを形成)を形成していてもよ
い]により一般的に特徴付けられる。
【0017】カルバメートもしくは尿素基(またはカル
バメートもしくは尿素に転換し得る基)およびヒドロキ
シル基を有する化合物は業界で公知であり、市販品があ
る。例えばこれらの例中には、ヒドロキシアルキルカル
バメート(例えば、ヒドロキシプロピルカルバメート、
ヒドロキシブチルカルバメート)、ヒドロキシ尿素(例
えば、ヒドロキシエチルエチレン尿素)、およびヒドロ
キシアルキル環状カーボネート(このものはアンモニウ
ムもしくは第一アミンを用いてこの環状カーボネートを
開環させてカルバメートに転換できる)が包含される。
【0018】カルバメートもしくは尿素基(またはカル
バメートもしくは尿素に転換し得る基)およびヒドロキ
シル基を有する化合物の他の群は、活性水素基を有する
化合物であって、ラクトンの開環が可能なもの(例え
ば、ヒドロキシル、第一アミン、酸)またはヒドロキシ
カルボキシル酸の酸基と縮合反応が可能なものおよびカ
ルバメートもしくは尿素基またはカルバメートもしくは
尿素に転換し得る基をラクトンもしくはヒドロキシカル
ボキシル酸と反応させて形成させた化合物である。活性
水素基、およびカルバメートもしくは尿素に転換し得る
基を有する化合物をラクトンの開環に使用する場合に
は、上記基のカルバメートもしくは尿素への転換は開環
反応の間もしくは開環反応後に完遂できる。
【0019】カルバメートもしくは尿素基および活性水
素基を有する化合物は公知である。例えば、ヒドロキシ
プロピルカルバメートおよびヒドロキシエチルエチレン
尿素は公知であり、市販されている。アミノカルバメー
トは米国特許第2,842,523号明細書に記載があ
る。ヒドロキシル尿素もオキサゾリドンをアンモニアも
しくは第一アミンと反応させることにより、またはエチ
レンオキシドをアンモニアと反応させてアミノアルコー
ルを形成後、上記化合物のアミン基もしくは他のアミノ
アルコールを塩化水素酸と反応させ、次いで尿素と反応
させてヒドロキシ尿素を形成させることにより調製する
こともできる。アミノ尿素は例えばケトンを、反応から
保護(例えば立体障害により)された1つのアミン基を
有するジアミンと反応させ、次いでHNCO(すなわ
ち、尿素の熱分解生成物)および引き続く水との反応に
より調製できる。別法としてこれらの化合物は、次に記
載のような、カルバメートもしくは尿素に転換可能な基
と活性水素とを有する化合物を出発材料とし、次いでラ
クトン開環反応に開始に先立って上記基をカルバメート
もしくは尿素に転換するこよにより調製できる。
【0020】カルバメートへ転換可能な基の例中には、
環状カーボネート基、エポキシ基、および不飽和結合が
包含される。環状カーボネート基はアンモニアもしくは
第一アミンと反応させると環状カーボネートが開環して
β−ヒドロキシカルバメートを形成してカルバメート基
に転換できる。エポキシ基はCOとの反応で環状カー
ボネート基に先ず転換することによりカルバメート基へ
転換できる。この反応は常圧から超臨界CO圧に至
る、いかなる圧力下でも実施できるが、例えば60ない
し150psiの加圧下で実施するのが好ましい。好ま
しい反応温度は60ないし150℃である。有用な触媒
の例中には、第三アミンもしくは第四塩(例えば、テト
ラメチルアンモニウムブロマイド)、錯化有機錫ハロゲ
ン化物とアルキルホスホニウムハロゲン化物との組み合
わせ[例えば、(CHSnI、BuSnI、B
PI、および(CHPI]、カリウム塩(例
えば、KCO、KI)好ましくはクラウンエーテル
との組み合わせ、オクタン酸錫、オクタン酸カルシウム
等の、オキシラン環を活性化し得るいずれもが包含され
る。次いで環状カーボネート基は上記のようにカルバメ
ート基に転換できる。不飽和結合はいずれもペルオキシ
ドと先ず反応させてエポキシ基に転換し、次いでCO
と反応させて環状カーボネートとし、さらにアンモニウ
ムもしくは第一アミンと反応させてカルバメートを形成
させる。
【0021】ヒドロキシル基もしくはイソシアネート基
等の他の基もカルバメート基に転換できる。しかしなが
ら、もしかかる基を化合物上に存在させ、次いでラクト
ンによる開環反応後にカルバメートに転換しなければな
らない場合には、これらの基はブロックしてラクトンと
反応させないか、またはラクトン開環反応に関与する上
記活性水素基と反応させないようにする必要がある。こ
れらの基のブロッキングが可能でない場合には、カルバ
メートもしくは尿素への転換はラクトン開環反応に先立
って完結させておく必要がある。ヒドロキシル基は、モ
ノイソシアネート(例えば、メチルイソシアネート)と
の反応により第二カルバメートを形成させ、またはシア
ン酸(このものは尿素の熱分解によりその場で形成でき
る)との反応により第一カルバメート基(すなわち、非
置換カルバメート)を形成させてカルバメート基に転換
できる。この反応は、公知のように好ましくは触媒の存
在下で生起する。ヒドロキシル基はまた、ホスゲンおよ
び引き続くアンモニアとの反応で第一カルバメート基
(一つまたは複数)を有する化合物を形成させ、または
ヒドロキシルをホスゲンおよび引き続く第一アミンと反
応させて第二カルバメート基を有する化合物を形成させ
ることができる。他の方法はイソシアネートをヒドロキ
シアルキルカルバメート等の化合物と反応させてカルバ
メートキヤップドイソシアネート誘導体を形成させるこ
とである。例えば、トルエンジイソシアネート上の1つ
のイソシアネート基はヒドロキシプロピルカルバメート
と反応させ、次いで他のイソシアネートを過剰のポリオ
ールと反応させてヒドロキシカルバメートを形成させる
ことができる。最後に、カルバメートは、ヒドロキシル
基をアルキルカルバメート(例えば、メチルカルバメー
ト、エチルカルバメート、ブチルカルバメート)と反応
させるエステル交換反応により第一カルバメート基含有
化合物を形成させることにより調製できる。この反応は
加熱下、好ましくは例えばジブチル錫ジラウレート等の
有機金属触媒の存在下で実施するのが好ましい。カルバ
メート調製の他の方法は公知であり、例えばアダムスら
(P.Adams & F.Baron)の「カルバミ
ン酸のエステル類」と題してケミカル・レビユー(Ch
emical Review)、65巻(1965)に
記載がある。
【0022】オキサゾリドン等の基も上記ラクトンとの
開環反応後に尿素に転換できる。例えば、ヒドロキシエ
チルオキサゾリドンはラクトンとの開環反応の開始用に
使用でき、次いでオキサゾリドンとアンモニアもしくは
第一アミンとの反応により尿素官能基を形成させる。
【0023】アミノ基またはイソシアネート基等の他の
基も尿素基へと転換できる。しかし、もしこれらの基が
化合物上に存在し、ラクトンとの開環反応後に尿素に転
換しなければならない場合には、これらの基をブロック
してラクトンと反応させないか、またはラトクトンの開
環に関与する活性水素基と反応させないようにする必要
がある。これらの基のブロッキングが可能でない場合に
は、カルバメートまたは尿素への転換は、ラクトン開環
反応に先立って完結しておく必要がある。アミノ基は、
モノイソシアネート(例えばメチルイソシアネート)と
の反応により第二尿素基を、またはシアン酸との反応に
より第一尿素基を形成させることにより尿素基へ転換で
きる。シアン酸は尿素の熱分解によりその場で形成でき
る。公知にように上記反応は触媒の存在下で行うのが好
ましい。アミノ基も、ホスゲンおよび次いでアンモニウ
ムと反応させて第一尿素基を有する化合物を、またはア
ミノ基をホスゲンおよび次いで第一アミンと反応させて
第二尿素基を有する化合物を形成させることができる。
他の経路はイソシアネートをヒドロキシ尿素化合物と反
応させて尿素キヤップドイソシアネート誘導体を形成さ
せる反応である。例えばトルエンジイソシアネート上の
1つのイソシアネート基はヒドロキシエチルエチレン尿
素と反応させ、次いで他のイソシアネート基を過剰のポ
リオールと反応させてヒドロキシカルバメートを形成さ
せることができる。
【0024】カルバメートに転換できる基および活性水
素基を有する化合物の好ましい一つのクラスはヒドロキ
シアルキル環状カーボネートである。ヒドロキシアルキ
ル環状カーボネートの合成方法は多数ある。3−ヒドロ
キシプロピルカーボネート(すなわちグリセリンカーボ
ネート)等のある種のヒドロキシアルキル環状カーボネ
ートは市販品されている。環状カーボネートは種々異な
った経路で合成できる。1つの経路は、エポキシ基含有
化合物をCOと上記のような条件および触媒の存在下
で反応させる方法が包含される。かかる触媒の存在下で
エポキシドもβ−ブチロラクトンと反応させることがで
きる。他の経路は、グリセリン等のグリコールを少なく
とも80℃でジエチルカーボネートと触媒(例えばカリ
ウムカーボネート)の存在下で反応させてヒドロキシア
ルキルカーボネートを形成させる反応である。別法とし
て、次の構造:
【0025】
【化1】 を有する1,2−ジオールのケタールを含む官能性化合
物を水、好ましくは痕跡量の酸を用いて開環して1,2
−グリコールを形成させ、これをさらにジエチルカーボ
ネートと反応させて環状カーボネトを形成させることが
できる。
【0026】環状カーボネートは典型的に5ないし6員
環を有することは公知である。合成の容易さおよび市販
品があるとの理由で5員環が好ましい。6員環はホスゲ
ンを1,3−プロパジオールを用いて環状カーボネート
を形成させる条件下で反応させることにより合成でき
る。好ましいヒドロキシアルキル環状カーボネートは次
式:
【0027】
【化2】 [式中、R(またはnが1超過の場合にはRの各場合)
は炭素原子1ないし18、好ましくは炭素原子1ないし
6、一層好ましくは炭素原子1ないし3、の直鎖もしく
分岐ヒドロキシアルキル基であって、このものはヒドロ
キシル(それ自体は第一、第二、または第三)以外にも
ブロックドアミンもしくは不飽和基等の1つまたは2つ
以上の他の置換基により置換されていてもよく、かつn
は1もしくは2である]にて表される。より好ましく
は、Rは−C2mOH[式中、ヒドロキシルは第一も
しくは第二であり、mは1ないし8]、さらに好ましく
はRは−(CH−OH[式中、ヒドロキシルは第
一でありpは1ないし2]である。
【0028】活性水素で開環し得るラクトンは公知であ
る。これらの例中には、ε−カプロラクトン、γ−カプ
ロラクトン、β−ブチロラクトン、β−プロピオラクト
ン、γ−ブチロラクトン、α−メチル−γ−ブチロラク
トン、β−メチル−γ−ブチロラクトン、γ−バレロラ
クトン、δ−バレロラクトン、γ−ノナン酸ラクトン、
γ−オクタン酸ラクトン、およびペントラクトンが包含
される。好ましい1実施態様では、上記ラクトンはε−
カプロラクトンである。また、本発明において好ましい
ラクトンは次式:
【0029】
【化3】 [式中、nは1ないし7の正の整数、Rは1つもしくは
2つ以上のH原子、またはRは炭素原子1ないし7の置
換もしくは非置換アルキル基を示す]により特徴付けさ
れる。
【0030】上記ラクトンの開環反応は典型的には例え
ば80ないし150℃の昇温下で実施される。反応体は
通常は液体なので溶剤は必要ない。しかし溶剤は反応体
が液状であっても、反応に対する好条件を促進するので
有用である。極性および非極性溶剤を包含する非反応性
溶剤であれば、いずれも使用可能である。有用な溶剤の
例中には、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、
メチルイソブチルケトン等が包含される。好ましくは触
媒を存在させる。有用な触媒の例中には、プロトン酸
(例えば、オクタン酸)、「Amberlyst 1
5」(登録商標)(Rohm & Haas社)、およ
び例えばオクタン酸第一錫等の錫触媒が包含される。別
法として上記反応は、上記ラクトン環と反応し得る分子
上のヒドロキシル基のナトリウム塩を形成させて開始で
きる。
【0031】もし充分量のラクトンが存在するなら、上
記ラトン開環反応により分子の連鎖延長が生じる。カル
バメートもしくは尿素化合物とラクトンとの相対量の変
更により連鎖延長の程度を制御できる。ラクトン環を、
ヒドロキシルもしくはアミン基で開環すると、エステル
もしはアミドならびにOH基が形成される。次いでこの
OH基を、利用可能な他のラクトン環と反応させて連鎖
延長させる。活性水素開始剤化合物の量に対して、反応
混合物中のラクトンの割合を変えて反応を制御する。本
発明の実施に際しては、活性水素基の当量に対する、ラ
クトンの当量比率は0.1:1ないし10:1が好まし
く、一層好ましくは1:1ないし5:1である。ラクト
ンを酸により開環すると、生成化合物は酸基を有し、こ
れは次いでエチレンオキシドとの反応等の公知技術によ
りヒドロキシル基に転換できる。
【0032】ヒドロキシル活性水素を有する化合物
(A)(1)もヒドロキシカルボン酸と反応してカルバ
メート−または尿素−官能性化合物(A)を形成でき
る。有用なヒドロキシカルボン酸の例中には、ジメチル
ヒドロキシプロピオン酸、ヒドロキシステアリン酸、酒
石酸、乳酸、2−ヒドロキシエチル安息香酸、およびN
−(2−ヒドロキシエチル)エチレンジアミントリ酢酸
が包含される。この反応は例えば室温ないし150℃に
おいて、オクタン酸カルシウム、金属ヒドロキシド(例
えば、KOH)、IもしくはII族金属(例えば、Na、
Li)、金属カーボネート(例えば、KCO)(こ
のものはクラウンエーテルとの併用で強化できる)、金
属オキシド(例えば、ジブチル錫オキシド)、金属アル
コシド(例えば、NaOCH、Al(CH
))、金属エステル(例えば、オクタン酸第
一錫)、オクタン酸カルシウム、またはプロトン酸(例
えば、硫酸)、MgCO、またはPhSbI等のエ
ステル交換触媒の存在下、典型的エステル交換反応条件
下で実施できる。この反応はまた、R.Anandによ
り[Synthetic Communication
s,24(19)、2743−47(1994)]に記
載された「Amberlyst−15」(Rohm &
Haas)(商品名)等のポリマー担持触媒を用いて
室温で実施でき、この開示を引例として本明細書中に含
める。
【0033】化合物(A)(1)と化合物(A)(2)
との反応(およびカルバメートもしくは尿素への転換が
可能な基の転換)では、カルバメートもしくは尿素官能
価を有する化合物中の単一カーボネート基を生ずる。ポ
リカーボネート連鎖延長も公知方法によっても達成でき
る。例えば、上記カーボネート形成反応中にポリオール
を含有させるとポリオールとCO、ジアルキルカーボ
ネート、または環状カーボネートの間のエステル交換反
応を経由してポリカーボネートが形成される。充分な連
鎖延長を促進するのに必要がある場合には、ポリオール
および化合物(A)(2)からの充分なポリカーボネー
ト連鎖延長が達成された後に、カルバメートもしくは尿
素基(またはこれらに転換可能な基)およびヒドロキシ
ル基を有する化合物(A)(1)をキヤッピング剤とし
て導入してもよい。
【0034】本発明の他の1実施態様では上記化合物
(A)は、置換もしくは非置換アルキルカルバメート
(例えば、メチルカルバメート、ブチルカルバメート、
ヒドロキシプロピルカルバメート)を複数のヒドロキシ
ル基を有するポリカーボネートと反応させた反応生成物
である。かかるポリカーボネートポリオールは公知であ
り、例えば米国特許第4,024,113号明細書に記
載があり、これを本発明に引用例として含める。これら
の化合物は、CO、ジアルキルカーボネート、ジフエ
ニルカーボネート、ホスゲン、または環状カーボネート
を過剰のポリオールと上記の方法および触媒を用いてエ
ステル交換させて調製できる。有用なポリオールの例中
には、1,6−ヘキサンジオール、2−エチル−1,3
−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、シクロ
ヘキサン−1,4−ジメチロール、ビスフエノールA、
BASF社(BASF Corporation)から
「Pluronic」ポリオールとして市販されるポリ
エーテルポリオール、1,2−ヘキサンジオール等が包
含される。一層大きな官能価を有する有用なポリオール
の例中には、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリ
トール、アクリル酸ポリオール等が包含される。
【0035】カルバメート化合物とポリカーボネートポ
リオールとのエステル交換反応は触媒を使用すべきであ
る。かかる触媒は公知であり、有機金属錯体が好まし
い。好ましい触媒の例中には、ジブチル錫オキシド、ジ
ブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジアセテート、ジブ
チル錫ジメトキシド等の錫錯化物が包含される。アルミ
ニウム錯化物(例えば、アルミニウムイソプロポキシ
ド)、亜鉛錯化物、チタネート、または酸触媒(例え
ば、オクタン酸)等の他の触媒もまた使用できる。上記
触媒および/または反応条件は、(A)(1)化合物中
に存在するエステルもしくはカーボネート基との相互反
応を最小限に抑制するのに必要である。
【0036】さらに他の1実施態様では、上記化合物
(A)は、ポリオールおよびCO源(例えば、エチレ
ンカーボネート、ジエチルカーボネート、CO)また
はホスゲンが関与する上記標準エステル交換反応により
形成でき、この場合のポリオール中には、ペンダントカ
ルバメート基もしくはペンダント尿素基を有するジオー
ルが包含される。ペンダントカルバメート基を有するジ
オールは、アンモニアもしくは第一アミンによるヒドロ
キシアルキル置換環状カーボネートの公知開環反応で形
成できる。ペンダント尿素基を有するジオールは、アン
モニアもしくは第一アミンによるヒドロキシアルキル置
換オキサゾリドンの公知開環反応で形成できる。
【0037】本発明の組成物はカルバメート−または尿
素−官能性化合物(A)を、成分(A)上のカルバメー
ト官能または尿素官能基と反応する複数の官能基を有す
る化合物である成分(B)と反応させることにより硬化
し得る。かかる反応性基の例中には、アミノプラスト架
橋剤上またはフエノール/ホルムアルデヒド付加物、シ
ロキサンもしくはシラン基、および酸無水物基等の他の
化合物上の活性メチロール基またはメチルアルコキシ基
が包含される。化合物(B)の例中には、メラミンホル
ムアルデヒド樹脂(単量体状もしくは重合体状メラミン
樹脂および部分もしくは完全アルキル化メラミン樹脂を
包含する)、尿素樹脂(例えば、尿素ホルムアルデヒド
樹脂等のメチロール尿素、ブチル化尿素ホルムアルデヒ
ド樹脂等のアルコキシ尿素)、N−メチロールアクリル
アミドエマルジョン、イソブトキシメチルアクリルアミ
ドエマルジョン、ポリ酸無水物(例えば、ポリこはく酸
無水物)、およびシロキサンもしくはシラン(例えば、
ジメチルジメトキシシラン)が包含される。メラミンホ
ルムアルデヒド樹脂または尿素ホムアルデヒド樹脂等の
アミノプラスト樹脂が特に好ましい。アミノ窒素の1つ
または2つ以上がカルバメート基で置換されたアミノプ
ラスト樹脂もまた、米国特許第5,300,328号明
細書に記載のように、硬化温度が150℃以下の方法に
好ましく使用される。
【0038】本発明の実施に際して用いる塗料組成物中
には任意に溶剤を利用できる。本発明の塗料組成物は、
特に成分(A)の連鎖延長の程度を制約したい場合に
は、溶剤なしでも塗装できる。しかし多くの場合、塗料
組成物中に溶剤を使用することが望ましい。この溶剤
は、カルバメート−または尿素−官能性化合物(A)お
よび成分(B)の両方に関して溶剤として作用すべきで
ある。一般に、溶剤としては成分(A)および(B)の
溶解特性に応じて有機溶剤および/または水のいずれも
使用できる。好ましい1実施態様における上記溶剤は極
性有機溶剤である。一層好ましくは極性脂肪族溶剤また
は極性芳香族溶剤である。さらに一層好ましい溶剤とし
て、ケトン、エステル、アセテート、非プロトン性アミ
ド、非プロトン性スルホキシド、または非プロトン性ア
ミンが挙げられる。有用な溶剤の例中には、メチルエル
ケトン、メチルイソブチルケトン、アミルアセテート、
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、N−
メチルピロリドン、または芳香族炭化水素混合物が包含
される。他の1実施態様における上記溶剤は、水または
水と補助溶剤との混合物である。
【0039】本発明の実施に用いる塗料組成物中には、
硬化反応を増強させるための触媒を含有してもよい。例
えばアミノプラスト化合物特に単量体状メラミンを成分
(B)として使用する場合は、強酸触媒を用いて硬化反
応を強化させる。かかる触媒は公知であり、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、フエニル酸ホスフエ
ート、モノブチルマレエート、ブチルホスフエート、お
よびヒドロキシホスフエートエステルが挙げられる。本
発明の組成物に使用して有用な他の触媒中には、ルイス
酸、亜鉛塩、および錫塩が包含される。
【0040】本発明の塗料組成物に使用する溶剤は約
0.01ないし約99重量%の範囲で使用できるが、好
ましい使用量は30重量%以下、一層好ましくは20重
量%以下、最も好ましくは10重量%以下である。この
塗料組成物のVOC(ASTMD3960に準拠するV
OCとして)は3.0lbs/ガロン以下が好ましく、
一層好ましくは2.0lbs/ガロン、最も好ましくは
1.0lbs/ガロンである。
【0041】この塗料組成物は多数公知のいずれの手法
を用いても物品上に塗装できる。これらの例中には、ス
プレー塗装、浸漬塗装、ロール塗り、流し塗り等が包含
される。自動車ボデイパネルに対してはスプレー塗装が
好ましい。本発明の塗料組成物を使用して得られる1利
点としては高度の柔軟性を有する塗膜が調製できる点に
ある。したがって好ましい1実施態様における塗装基質
は、プラスチック、皮革、または織布基質等の柔軟性基
質である。
【0042】上記塗料組成物中には、追加の添加剤、例
えば界面活性剤、フイラー、安定剤、湿潤剤、分散剤、
接着促進剤、UV吸収剤、HALS等のいずれも添加で
きる。これらの添加剤は公知であり、使用量は塗料特性
に逆効果を与えないように制御しなければならない。
【0043】好ましい1実施態様では、本発明の組成物
を高光沢(ハイグロス)塗料中に、および/または複合
カラー・プラス・クリヤ塗料のクリヤコート(透明塗
料)として使用する。ここに記載のハイグロス塗膜と
は、20度グロス(ASTMD523−89準拠)また
はDOI(ASTM E430−91準拠)が少なくと
も80を示す塗膜である。他の好ましい1実施態様で
は、上記塗料組成物をハイグロスまたはロウグロスプラ
イマーまたはエナメル塗料の調製用に利用する。
【0044】本発明の塗料組成物を顔料入りハイグロス
ペイント塗料として使用する場合の顔料としては、有機
もしくは無機化合物または着色材料、フイラー、金属も
しくは他の無機フレーク材料、例えばマイカもしくはア
ルミニウムフレーク、および業界でピグメントと呼称す
る他の材料が使用される。顔料の使用量は通常成分
(A)および(B)の全重量%(溶剤は除く)基準で2
ないし350%(すなわち、P:B比が0.02ないし
3.5)である。
【0045】本発明の塗料組成物を複合カラ−・プラス
・クリヤ塗膜のクリヤコートに使用する場合、顔料入り
ベースコート(下塗り)組成物は公知のいずれのタイプ
でもよく、ここでは詳細は記載しない。ベースコート組
成物に有用な公知ポリマーとしては、アクリル樹脂、ビ
ニル樹脂、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリエス
テル、アルキッド、およびシロキサンが挙げられる。好
ましいポリマーの例中には、アクリル樹脂およびポリウ
レタンが包含される。本発明の好ましい1実施態様にお
いて、上記ベースコート組成物もカルバメート官能アク
リルポリマーを利用する。ベースコートポリマーは架橋
可能であることが好ましく、したがって1種もしくは2
種以上のタイプの架橋性基を含んでいる。かかる基の例
としては、ヒドロキシ、イソシアネート、アミン、エポ
キシ、アクリレート、ビニル、シラン、およびアセトア
セテート基が挙げられる。これらの基はマスクもしくは
ブロックすることができ、一般に高温からなる所望硬化
条件下ではブロックが解除されて、これらの基が架橋反
応用に提供される。
【0046】有用な架橋性官能基の例としては、ヒドロ
キシ、エポキシ、酸、酸無水物、シラン、およびアセト
アセテート基が挙げられる。好ましい架橋性基の例中に
は、ヒドロキシ官能基およびアミノ官能基が包含され
る。
【0047】ベースコートポリマーは自己架橋性でもよ
く、またはポリマーの官能基と反応する別途の架橋剤を
必要としても差し支えない。このポリマーがヒドロキシ
官能基を含む場合の架橋剤としては、例えばアミノプラ
スト樹脂、イソシアネートおよびブロックドイソシアネ
ート(イソシアヌレートも包含)、ならびに酸または酸
無水物官能架橋剤があげられる。
【0048】ここに記載の塗料組成物は、塗膜を硬化さ
せるような条件下に処するのが好ましい。各種の硬化法
が使用できるが、熱硬化が好ましい。一般的に熱硬化は
放射加熱源に主として由来する高温に物品を曝すと有効
である。硬化温度は架橋剤中に用いた特定ブロッキング
剤の種類により変動するが、一般には93℃ないし17
7℃の間である。本発明の塗料組成物は比較的低い硬化
温度でも硬化する。したがって、好ましい1実施態様で
は、ブロックド酸触媒系の場合、硬化温度は150℃、
好ましくは115℃と138℃との間である。非ブロッ
クド酸触媒系の場合、好ましい硬化温度は82℃と99
℃との間である。硬化時間は、使用する特定成分、およ
び塗膜の厚さ等の物理的パラメーターにより変わるが、
典型的ブロックド酸触媒系の場合で、15分ないし60
分、好ましくは15分ないし25分、非ブロックド酸触
媒系の場合で10分ないし20分である。
【0049】
【実施例】以下の諸例は、本発明をさらに詳細に説明す
るものである。 調製例1 三ッ口丸底フラスコ(1L)に撹拌機、凝縮器、熱電
対、および窒素ラインを装備し、このフラスコ中に、ヒ
ドロキシプロピルカルバメート59.5部、ε−カプロ
ラクトン171.2部、キシレン98.9部、およびオ
クタン第一錫0.4部を窒素雰囲気下で添加し、この混
合物を130℃に10時間加熱した。この時点でオクタ
ン第一錫0.2部を追加した。この混合物を145℃に
1時間加熱し、次いで冷却した。 調製例2 三ッ口丸底フラスコ(1L)のセンターネックに撹拌
機、凝縮器、熱電対を、他の1ネックに窒素ラインを、
第3ネックにドライアイス/イソプロパノール混合物で
揮発物を凝縮・捕集するためのトラップを具備させた。
このフラスコ中に調製例1で得た生成物125.0部、
ジエチルカーボネート11.2部、およびジブチル錫ジ
メトキシド4.0部を窒素雰囲気下で仕込んだ。約10
0℃を維持するように3時間加熱し、この間、揮発物を
トラップ中に捕集した。トラップ中に蒸留した回収エタ
ノールおよびジエチルカーボネートをガスクロマトグラ
フでモニターした。フラスコ中には定期的にジエチルカ
ーボネートを添加しトラップへのロスを補給した。この
混合物を、さらに10.5時間90℃ないし132℃で
加熱し、引き続いて回収エタノールをモニターし、必要
に応じてジエチルカーボネートを補給した。生成樹脂
を、アミルアセテート29.8部で希釈した。 例1 調製例2の生成物10部、「Resimene 74
7」(商品名)2部、「Solvesso Aroma
tic 100」溶剤混合物1.8部、およびドデシル
ベンゼンスルホン酸0.48部を混合することによりク
リヤコートを調製した。均一になったら、この混合物を
ガラス板上に引き伸ばし、121℃で30分間硬化させ
た。堅く、柔軟で、耐溶剤性の塗膜が得られた。
【0050】以上、本発明を好ましい実施態様に従って
説明したが、本発明の精神および範囲以内で種々の修
正、修飾がなし得ることは自明であろう。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン、ダブリュ.レイフュス アメリカ合衆国ミシガン州、ウェスト、ブ ルームフィールド、ピー.オー.ボック ス、250402、ダンモア、ドライブ、5900 (72)発明者 ジョン、ディー.マギー アメリカ合衆国ミシガン州、ハイランド、 ウェイリング、ウッズ、ドライブ、2942 (72)発明者 グレゴリー、ジー.メノブチック アメリカ合衆国ミシガン州、ファーミント ン、ヒルズ、ファーミントン、ロード、 26238 (72)発明者 ポール、ジェイ.ハリス アメリカ合衆国ミシガン州、ウェスト、ブ ルームフィールド、サンクロフト、3623

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(A) 次の構造: にて表される少なくとも1つのカーボネートを含み、か
    つ同時に複数の架橋性官能基を有する化合物であって、
    その少なくとも1つの架橋性官能基がカルバメート官能
    もしくは尿素官能基であるような化合物、および(B)
    化合物(A)上の官能基と反応する複数の基を有する架
    橋剤とからなる硬化性塗料組成物。
  2. 【請求項2】上記化合物(A)が(1)少なくとも1つ
    のカルバメートもしくは尿素基またはカルバメートもし
    くは尿素に転換し得る基、および少なくとも1つのヒド
    ロキシル基を含んでなる化合物、ならびに(2)C
    、ジアアルキルカーボネート、ジフエニルカーボネ
    ート、または環状カーボネートからなる混合物の反応生
    成である、請求項1の塗料組成物。
  3. 【請求項3】上記化合物(1)がヒドロキシアルキルカ
    ルバメート、ヒドロキシアルキル−置換環状カーボネー
    ト、または(a)カルバメートもしくは尿素基またはカ
    ルバメートもしくは尿素基に転換し得る基、ならびに次
    の(b)と反応する活性水素基を有する化合物、および
    (b)ラクトンまたはヒドロキシカルボン酸の反応生成
    物である、請求項2の塗料組成物。
  4. 【請求項4】上記化合物(A)が(1)少なくとも1つ
    のカルバメートもしくは尿素基またはカルバメートもし
    くは尿素に転換し得る基、および少なくとも1つのヒド
    ロキシル基を含んでなる化合物、(2)ポリオール、お
    よび(3)CO、ジアアルキルカーボネート、ジフエ
    ニルカーボネート、または環状カーボネートからなる混
    合物の反応生成物である、請求項1の塗料組成物。
  5. 【請求項5】上記ポリオールとして、少なくとも1つの
    カルバメート基が付加しているポリオール化合物が包含
    される、請求項4の塗料組成物。
  6. 【請求項6】上記化合物(1)が、ヒドロキシアルキル
    カルバメート、ヒドロキシアルキル−置換環状カーボネ
    ート、または(a)カルバメートもしくは尿素基または
    カルバメートもしくは尿素基に転換し得る基、ならびに
    次の(b)と反応する活性水素基を含んでなる化合物、
    および(b)ラクトンまたはヒドロキシカルボン酸の反
    応生成物である、請求項4または5の塗料組成物。
  7. 【請求項7】上記化合物(A)が、複数のヒドロキシル
    基が付加しているポリカーボネートと置換もしくは非置
    換アルキルカルバメートとの反応生成物である、請求項
    1の塗料組成物。
  8. 【請求項8】上記化合物(A)が、少なくとも1つのポ
    リカーボネートセグントを含んでいる、請求項1の塗料
    組成物。
  9. 【請求項9】上記化合物(B)がアミノプラストであ
    る、請求項1ないし8のいずれかの塗料組成物。
  10. 【請求項10】上記アミノプラストがメランミン樹脂で
    ある、請求項9の塗料組成物。
  11. 【請求項11】VOCが300kg/m3 未満である、
    請求項1の塗料組成物。
  12. 【請求項12】液体であって非反応性有機溶剤25重量
    %未満を含む、請求項1ないし11のいずれかの塗料組
    成物。
  13. 【請求項13】クリヤコート塗料組成物である、請求項
    1ないし12のいずれかの塗料組成物。
  14. 【請求項14】さに顔料を含む、請求項1ないし13の
    いずれかの塗料組成物。
  15. 【請求項15】請求項1ないし13の塗料組成物に由来
    する硬化塗膜を有する基質からなる物品。
  16. 【請求項16】上記基質が柔軟性基質である、請求項1
    5の物品。
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