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JP-2026514970-A - 保護コーティング組成物

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Abstract

本発明は、ＡＳＴＭ Ｄ５２０１－０５ａに準拠して算出したＶＯＣが３８０ｇ／Ｌ未満である二成分型ポリウレタンコーティング組成物であって、Ａ）以下を含む第１の成分：（ｉ）水酸基価が５００ｍｇＫＯＨ／ｇ以上、かつ、水酸基官能基数が２以上、好ましくは３以上である、分岐ポリエステルポリオール；（ｉｉ）水酸基価が２５０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上、かつ、水酸基官能基数が２以上、好ましくは３以上である、ポリエステルポリオール；（ｉｉｉ）任意選択で含まれる、水酸基価が少なくとも５０ｍｇＫＯＨ／ｇである１種類以上のアクリルポリオール；および（ｉｖ）任意選択で含まれる顔料および充填剤であって、成分Ａ）の総（湿）重量に対し、好ましくは３０～６０固形分重量％、より好ましくは４０～５０固形分重量％存在する顔料および充填剤、ならびにＢ）ポリイソシアネートを含む第２の成分、を含み、ポリエステルポリオール（ｉ）とポリエステルポリオール（ｉｉ）が異なるものである組成物に関する。 【選択図】なし

Inventors

  • マイ、ヒュー チュン
  • オースティル、グロー ブアース

Assignees

  • ヨツン エーエス

Dates

Publication Date
20260513
Application Date
20240425
Priority Date
20230426

Claims (15)

  1. ＡＳＴＭ Ｄ５２０１－０５ａに準拠して算出したＶＯＣが３８０ｇ／Ｌ未満である二成分型ポリウレタンコーティング組成物であって、 Ａ）以下を含む第１の成分： （ｉ）水酸基価が５００ｍｇＫＯＨ／ｇ以上、かつ、水酸基官能基数が２以上、好ましくは３以上である、分岐ポリエステルポリオール； （ｉｉ）水酸基価が２５０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上、かつ、水酸基官能基数が２以上、好ましくは３以上である、ポリエステルポリオール； （ｉｉｉ）任意選択で含まれる、水酸基価が少なくとも５０ｍｇＫＯＨ／ｇである１種類以上のアクリルポリオール；および （ｉｖ）任意選択で含まれる顔料および充填剤であって、成分Ａ）の総（湿）重量に対し、好ましくは３０～６０固形分重量％、より好ましくは４０～５０固形分重量％存在する顔料および充填剤、ならびに Ｂ）ポリイソシアネートを含む第２の成分、を含み、 ポリエステルポリオール（ｉ）とポリエステルポリオール（ｉｉ）が異なるものである、組成物。
  2. ポリエステルポリオール（ｉ）が分岐ポリエーテル／ポリエステルポリオールである、請求項１に記載の二成分型コーティング組成物。
  3. ポリエステルポリオール（ｉ）が、成分Ａ）の総（湿）重量に対し、５～２５固形分重量％、好ましくは８～２０固形分重量％の量で存在する、請求項１または請求項２に記載の二成分型コーティング組成物。
  4. ポリエステルポリオール（ｉｉ）が、分岐ポリエステルポリオールまたは超分岐ポリエステルポリオール、好ましくはポリカプロラクトンポリオール、より好ましくはポリカプロラクトントリオールである、請求項１から請求項３のいずれかに記載の二成分型コーティング組成物。
  5. ポリエステルポリオール（ｉｉ）が、成分Ａ）の総（湿）重量に対し、２～４０固形分重量％、好ましくは２．５～３０固形分重量％の量で存在する、請求項１から請求項４のいずれかに記載の二成分型コーティング組成物。
  6. （ｉｉｉ）が２種類のアクリルポリオールの混合物である、請求項１から請求項５のいずれかに記載の二成分型コーティング組成物。
  7. 前記１種類以上のアクリルポリオール（ｉｉｉ）が、成分Ａ）の総（湿）重量に対し、０～３５固形分重量％、好ましくは２～３０固形分重量％、より好ましくは４～２５固形分重量％の量で存在する、請求項１から請求項６のいずれかに記載の二成分型コーティング組成物。
  8. 前記ポリイソシアネートが、脂肪族ポリイソシアネート（polyisocayante)、好ましくはヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）またはイソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）である、請求項１から請求項７のいずれかに記載の二成分型コーティング組成物。
  9. 前記ポリイソシアネートが、成分Ｂ）の総重量に対し、３０～１００固形分重量％、好ましくは３５～８０固形分重量％の量で存在する、請求項１から請求項８のいずれかに記載の二成分型コーティング組成物。
  10. 前記第１の成分の前記第２の成分に対する比が、体積比で０．８：１から１．２：１の範囲、好ましくは０．９：１から１．１：１の範囲、より好ましくは１：１である、請求項１から請求項９のいずれかに記載の二成分型コーティング組成物。
  11. 少なくとも層Ａおよび層Ｂの２層を含むコーティング系であって、前記層Ａと前記層Ｂは隣接しており、前記層Ａは、少なくとも１種類のエポキシ樹脂またはポリウレタン樹脂を含む有機系コーティングを含み、前記層Ｂは、請求項１から請求項１０のいずれかに記載の二成分型ポリウレタンコーティング組成物を含むトップコート組成物を含む、コーティング系。
  12. 請求項１から請求項１０のいずれかに記載のコーティング組成物または請求項１１に記載のコーティング系がコーティングされ、乾燥および／または硬化された、基材。
  13. 基材をコーティングするためのプロセスであって、前記プロセスは、 前記基材に、ＡＳＴＭ Ｄ５２０１－０５ａに準拠して算出したＶＯＣが３８０ｇ／Ｌ未満である二成分型ポリウレタンコーティング組成物であって、 Ａ）以下を含む第１の成分： （ｉ）水酸基価が５００ｍｇＫＯＨ／ｇ以上、かつ、水酸基官能基数が２以上である、分岐ポリエステルポリオール樹脂； （ｉｉ）水酸基価が２５０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上、かつ、水酸基官能基数が２以上である、ポリエステルポリオール樹脂；および （ｉｉｉ）任意選択で含まれる、水酸基価が少なくとも５０ｍｇＫＯＨ／ｇである１種類以上のアクリルポリオール樹脂、ならびに Ｂ）ポリイソシアネートを含む第２の成分、を含み、 ポリエステルポリオール（ｉ）とポリエステルポリオール（ｉｉ）とが異なるものである二成分型ポリウレタンコーティング組成物を、好ましくは刷毛またはローラーによって塗布することと、 前記組成物を乾燥および／または硬化させることと、を含む、プロセス。
  14. 基材を、例えば腐食から、保護するための、請求項１から請求項１０のいずれかに記載のコーティング組成物または請求項１１に記載のコーティング系の使用。
  15. メンテナンスのための、またはトップコートとしての、請求項１から請求項１０のいずれかに記載のコーティング組成物の使用。

Description

本発明は、コーティング組成物に関し、特に、雨、塩水、紫外線、極端な温度、および洗浄剤のような化学薬品等、過酷な環境条件に曝されることで生じる腐食、侵食、およびその他の形態の損傷を防止するコーティング系におけるトップコートとして用いられるコーティング組成物に関する。本発明はさらに、上記コーティング組成物でコーティングされた基材および物品、ならびに物品のコーティングにおける上記コーティング組成物の使用に関する。 海洋用途および保護用途のコーティングが、金属、コンクリート、および木材等の各種表面に対し、これらを保護し、かつ美観を付与する層を提供するために使用されている。これらのコーティングは、雨、塩水、紫外線、および極端な温度等、過酷な環境条件に曝されることで生じる腐食、侵食、およびその他の形態の損傷を防止するように設計されている。 海洋産業では、既にコーティングが施された船舶、ボート、その他船舶用機器の表面の修復またはさらなる保護のため、メンテナンス用コーティングが使用されている。これらのコーティングは、通常、損耗や破断の兆候が見られる表面、あるいは、紫外線、塩水、および摩耗等の過酷な環境条件に曝されることで損傷した表面に塗布される。既施工のコーティング系との調和を図るため、様々な色および仕上げのメンテナンス用コーティングが提供されている。 保護コーティング産業では、既にコーティングが施されたパイプライン、貯蔵タンク、および橋梁等の工業設備の表面の修復またはさらなる保護のため、メンテナンス用コーティングが使用されている。これらのコーティングは、通常、腐食性の化学薬品、湿気、および極端な温度等、過酷な環境条件に曝されることで損傷した表面に塗布される。 メンテナンス用コーティングは、一般に、エポキシド、ポリウレタン、およびアクリル樹脂を含む多様な配合で提供され、スプレー塗工、刷毛塗り、ローラーによる塗布を含む様々な技法を用いた塗布が可能である。 耐久性のある防食コーティングは、通常、二成分型ＢＰＡエポキシドをベースとしている。しかしながら、エポキシドは紫外線に曝されると急速に劣化するため、被塗物の寿命期間を通して良好な色と光沢を維持するためには、トップコートが必要である。トップコートを上塗りすれば、耐久性のある防食コーティングにより、最小限のメンテナンスで長期間持続する防食性能、ならびに時間が経過しても良好な外観が保証される。トップコートはコーティング系の最外層であり、外部環境に曝されることから当該コーティング系の第一の防護層となるものであり、加えて、汚れをつきにくくし、色および光沢を長持ちさせることにより、当該コーティング系に美観の耐久性を付与するものである。 一般に、二成分型コーティングはその複雑さのため、塗装作業者にある程度の技能を要求するものである。誤った混合比率を用いた場合、または可使時間が過ぎた後に塗布を行った場合には、軟化、艶引け、剥離等の塗装不具合が生じるおそれがある。このことは、例えば、船上メンテナンス・補修用コーティングや、船内保守計画に従って航海中に船舶を保護するために使用される船内常備塗料（sea-stock paints）に特に関連し、この場合、過酷な大気環境下に曝されるために高い耐久性および高光沢の仕上がりが求められるが、また、工業プラントまたは建造物、石油およびガス設備等の保護用途にも関連する。このようなメンテナンスは、長期的な塗料の消費およびメンテナンスコストの削減に役立ち、船員／作業員が塗装作業に費やす時間の短縮につながる。このような塗料は、塗装作業者が保管、混合、および刷毛またはローラーによる塗布を容易に行えるものとすべきである。コーティングの塗布が正しく行えなければ、船舶の保護および健康・安全・環境（ＨＳＥ）の両方に影響が及ぶ。 近年のコーティング組成物においては、さらに、固形分含有量が高く、かつ揮発性有機成分含有量（ＶＯＣ）が低いことも求められている。このことは、コーティング組成物の適切な可使時間、乾燥時間、および保管安定性とバランスが取れていなければならない。さらに、コーティング組成物は、高価になり過ぎないようにする必要がある。 ポリウレタン類は、トップコート用のコーティング組成物に一般的に使用されている。ポリウレタンコーティングは、自動車産業においても広く用いられており、特に、クリヤーコートとして用いられている。クリヤーコートは顔料および充填剤を含まず、基材の色または質感を透過させながら保護層として機能する、透明または半透明のコーティングを形成する。また、車産業では、クリヤーコートは、通常、着色されたベースコートまたはトップコート上にスプレー塗工される。一方、着色コーティングは、色および隠蔽力を付与する顔料を含む不透明なコーティングである。着色コーティングは基材の外観を向上させ、欠陥または汚れを覆い隠し、風化およびその他の環境要因に対してさらなる保護効果を提供する。したがって、保護用途および船舶用のメンテナンス塗料には、既施工のコーティング系との調和を図るために色が必要であることから、クリヤーコートは不向きである。色を付与することで隠蔽力を向上させることができ、そのようなコーティングは基材の汚れ、キズ、および欠陥を効果的に覆い隠すことができ、より均一で魅力的な外観を提供する。着色コーティングは、引っかき傷、擦れ傷、およびその他の種類の物理的損傷から表面を保護するのに役立つ。 既存のポリウレタントップコートは、ポリイソシアネート類（ＨＤＩおよびＩＰＤＩ）、アクリルポリオール類、および／またはポリエステルポリオール類を含むことが一般的である。このようなポリウレタンコーティングは、トップコートとして使用する上で良好な基本的性質を備えていることが多いが、化学量論比を満たすために、通常は、混合比が体積ベースで３：１から１０：１の範囲となるような配合とされる。 体積ベースの混合比が１：１の二成分型トップコートは、正確に混合しやすく、よって、塗装不具合の回避に役立つ。さらに、単純な混合比を使用することで、塗装に必要な塗料を正確な量で混合することが容易となり、よって、無駄の削減、ひいては環境保護、時間とコストの節約につながる。これらの二成分型コーティング組成物は、典型的には、過酷な大気環境下で耐久性のある高光沢の仕上がりが要求される場合にエポキシプライマー上に刷毛またはローラーで塗布されるトップコートとして使用される。トップコートとは、通常、風雨に曝されるのみならず、洗浄およびこぼれた化学薬品にも曝される外側のコーティング層であるため、光沢および色を長期間にわたって維持するためには、耐薬品性および初期耐水性が重要である。また、良好な色および光沢を長期間にわたって維持しつつ、メンテナンス間隔を長くするためには、優れた耐候性能、ならびにＵＶ曝露への堅牢性、化学薬品への堅牢性、および機械的衝撃への堅牢性（すなわち硬度）も重要である。しかしながら、体積ベースの混合比が１：１のコーティング組成物を実現しつつ、所望の特性の良好なバランスを達成することは困難である。 １：１の体積ベースの混合比を達成するためには、ポリイソシアネートを含む成分の体積を増やす必要がある。あるいは、これに代わる方法として、バインダーを含む成分の体積を減らす必要がある。 １：１の体積ベースの混合比は、一部の乾燥原材料、例えば、顔料、増量剤等を、硬化剤を含む成分へと移すことによって達成できる可能性がある。ポリイソシアネート類の反応性のため、これは技術的に困難である。耐候性グレードのＴｉＯ2および増量剤中には、製造中および保管中にポリイソシアネートと反応してしまう微量の水が存在しがちである。粉砕が必要な顔料および増量剤を硬化剤に導入すると、不活性雰囲気が存在しない標準的な塗料製造設備を用いた製造時間が長くなるため、水分混入のリスクも高まってしまう。 代替の方法として、溶剤で硬化剤を希釈することも考えられるが、ＶＯＣの望ましくない増加につながり、例えば、ＨＳＥの観点から明らかに受け入れがたい。 １：１の体積混合比を達成するためにポリオール含有成分中のバインダーの体積を減少させると、減量分を溶剤に置き換えた場合にはＶＯＣが高くなり過ぎるか、または増量剤に置き換えた場合には顔料体積濃度（ＰＶＣ）が高くなり過ぎる。ＰＶＣが高くなり過ぎると、光沢が低下すると共に透過性が高くなり、よって、耐薬品性および初期耐水性が低下する。 さらに別の選択肢として硬化剤の増量が考えられるが、コスト面でのデメリットがあり、さらに、ポリイソシアネート類は有毒な場合があるため、健康への影響も懸念される。加えて、低ＰＶＣとなり、隠蔽力および耐久性の低下を招くため、ＵＶ耐性および硬度も低下してしまう。 アクリルポリオールのみを使用し、ＨＤＩまたはＩＰＤＩであるポリイソシアネートで硬化させることで塗料組成物の混合比１：１を達成することは、アクリルポリオール単独ではＯＨＶの値が低いことから、さらに技術的に困難である。ＯＨＶの値がより高いポリオール、例えば、ポリエステルポリオールを使用する必要がある。アクリルポリオールは、より高官能のポリオールと併用して低い比率で使用することは可能であるが、単独での使用は好ましくない。 高い水酸基価を有するアクリルポリオールと、比較的高い水酸基価を有するポリエステルポリオールとを使用して、二成分型トップコートを調製することが可能である。しかしながら、従来のこのようなコーティングには、初期耐水性およびＵＶ曝露に対する堅牢性（風雨に曝される屋外用トップコートには必須である）等の重要な特性が欠けているため、当該コーティングの下にある防食性エポキシコーティングを十分に保護できないことが判明している。 化学量論的に１：１である体積ベースの混合比を達成するという構想は、ポリオール含有成分中に多く存在するＯＨ官能基のモル量を、ポリイソシアネート含有成分中に多く存在するＮＣＯ官能基のモル量と一致させることであるといえ、よって、ＯＨ官能基のモル濃度（ｍｏｌ／Ｌ）を、ＮＣＯ官能基のモル濃度（ｍｏｌ／Ｌ）と等しくする必要がある。 高ＯＨＶの（ポリエステル）ポリオールのみを使用するデメリットは、１：１の体積ベースの混合比を達成するために必要とされる硬化剤含有成分の体積が過大になることである。 したがって、１：１の混合比で使用できる可能性のあるトップコート用コーティング組成物を提供するための新たな戦略の開発が依然として求められていることは明らかである。 欧州特許出願公開第３５６０９７２号明細書（特許文献１）／米国特許出願公開第２０２１／００９８５１号明細書（特許文献２）には、水酸基価が２５０ｍｇＫＯＨ／ｇ未満のポリカプロラクトンポリオールと、水酸基含有量が少なくとも１０重量％のポリエステルポリオールと、ポリイソシアネートとを含むコーティング組成物が記載されている。 欧州特許出願公開第３５６０９７２号明細書米国特許出願公開第２０２１／００９８５１号明細書欧州特許出願公開第３５６０９７３号明細書 よって、第一の態様において、本発明は、ＡＳＴＭ Ｄ５２０１－０５ａに準拠して算出したＶＯＣが３８０ｇ／Ｌ未満である二成分型ポリウレタンコーティング組成物であって、 Ａ）以下を含む第１の成分： （ｉ）水酸基価が５００ｍｇＫＯＨ／ｇ以上、かつ、水酸基官能基数が２以上、好ましくは３以上である、分岐ポリエステルポリオール； （ｉｉ）水酸基価が２５０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上、かつ、水酸基官能基数が２以上、好ましくは３以上である、ポリエステルポリオール； （ｉｉｉ）任意選択で含まれる、水酸基価が少なくとも５０ｍｇＫＯＨ／ｇである１種類以上のアクリルポリオール；および （ｉｖ）任意選択で含まれる顔料および充填剤であって、成分Ａ）の総（湿）重量に対し、好ましくは３