JP2006520406A - 水性コーティング組成物 - Google Patents

Abstract

本発明は、水溶性または分散型の結合剤Ａと、多価アルコールのヒドロキシル基を含有する脂肪酸エステルから選択される化合物Ｂとを含む、防曇効果を有する水性コーティング剤に関する。また本発明は、曇り防止グレージングのためのその使用にも関する。

Description

［発明の分野］
本発明は、水性コーティング材料に関する。

［発明の背景］
窓、鏡、光学レンズ、眼鏡用レンズ、およびフェイスマスクまたは保護シールドにおいて使用されるガラスおよび透明高分子材料は、大気中の水分の存在下、露点より低温では曇りが生じる。超微細な水滴が表面に付着し、透明性を大幅に低下させる。

ヒドロキシル基含量が高い特定のポリマーでガラス板をコーティングすることが提唱されている。米国特許第５，０７５，１３３号により、特定の酸化アルミニウム粒子を含むポリビニルアルコールのコーティングが知られている。これらは、透明性を永久的に低下させる。米国特許第５，５７８，３７８号により、アクリルモノマーの混合物でガラス板をコーティングし、この混合物をＵＶ光で照射することにより硬化させることが知られている。この種の方法は、これらのモノマーによって、部分的な溶解や、例えば応力クラックの形成によるその他の損傷が引き起こされない基材の場合にだけ使用することができる。特開平０１−０６９６８８号により、酢酸ビニル、スチレン、アクリレート、メタクリレート、エチレンまたは塩化ビニルに基づく樹脂の水性エマルジョンおよびワックスエマルジョンの質量比９８乃至５０：２乃至５０の混合物と、防曇剤の役割を果たす添加剤、例えば、ポリグリセロール脂肪酸エステル、ステアリル乳酸、またはアルカンスルホネートとを、上記添加剤に対する上記混合物の質量比が９８乃至５０：２乃至５０であるような量で混合することが知られている。この混合物はプラスチック材料の表面に塗布されて、良好な防曇効果、接着性、射出成形性、および低ブロッキング性をもたらす。しかしながら、そのワックス含量のためにこの種の混合物は混濁を生じ、これは、透明基材の場合には破壊的である。また、特開昭５３−０１８６４１号により、ブロッキングを起こすことなくポリオレフィンフィルムに良好なスリップ特性を与えるポリオレフィンフィルム用のコーティング材料、すなわちセラックならびにスクロースおよび高級脂肪酸エステルの混合物も知られている。この種のコーティング材料は疎水性であり、水性コーティング材料中に取り込むことができない。特開昭６３−２４１０５６号は、多価アルコール、アルキレンオキシド、高級脂肪酸および二塩基酸または（メタ）アクリル酸のコオリゴマーの反応生成物である射出成形ＰＶＣ物品のための防曇剤を開示する。ＰＶＣとの関連では、「曇り」は、揮発性の可塑剤の滲出と、自動車のウィンドシールドの内側などの隣接表面におけるその付着とを示すために使用される用語である。冷却器表面における超微細な水滴の付着を抑制することは、この参考文献からは知られていない。特開昭５６−０４３３８３号には、防曇剤の役割を果たし、ガラス表面または光学レンズ表面の曇りを防止する樹脂組成物が記載されており、これには、１分子あたり少なくとも２つのポリオキシアルキレン鎖を有する物質および架橋剤を界面活性剤と混合することが含まれる。この混合物は、ガラスまたは合成樹脂で製造された本体に塗布され、５０℃乃至２００℃で５分間乃至６時間加熱することにより硬化される。この場合、感熱性基材の使用が重要であり、また、必要な加熱装置に入れることができないので、大きい表面積の基材を処理することができない。米国特許第３，９５７，７０７号により、水分にさらされた結果としてブロッキングを起こさず、曇りを生じないフィルムを製造するためにアクリル組成物を使用することが知られている。ここでは、４０乃至８０部のアルキル（メタ）アクリレートが２０乃至６０部のビニルニトリルと共重合され、ソルビトールモノ脂肪酸エステルおよびポリオキシエチレンモノ脂肪酸エステルを含む配合剤の混合物が使用される。この種の混合物または同様の混合物の水性コーティング材料に対する適性については記載されていない。最後に、特開平０８−１８８７７０号は、８乃至１８個の炭素原子を有する脂肪酸、ならびにソルビトール、１，５−ソルビタン、１，４−ソルビタンおよびイソソルビトールから選択される多価アルコールのモノエステルと、８乃至１８個の炭素原子を有する脂肪酸、ならびにソルビトール、１，５−ソルビタン、１，４−ソルビタンおよびイソソルビトールから選択される少なくとも１つの多価アルコールのジエステルとの混合物を含み、ジエステルに対するモノエステルの質量比が３：７乃至９：１である、高分子フィルム用の防曇剤を開示している。引用した文献はどれも、このような化合物が、物理的乾燥型、空気乾燥型および自己架橋型バインダを用いる水性コーティング材料の添加剤であることの可能性を暗示しない。さらに、コロナ放電によりフィルムを処理し、次に、脂肪酸とエトキシル化多価アルコール（糖アルコール）とのエステルなどの特定の親水性添加剤でフィルムをコーティングすることが知られている（ＥＰ−Ａ１０４１１０５）。コロナ処理はコストがかかると共に不便であり、連続技法では、実施はフィルム形態の基材に限定される。
米国特許第５，０７５，１３３号 米国特許第５，５７８，３７８号 特開平０１−０６９６８８号 特開昭５３−０１８６４１号 特開昭６３−２４１０５６号 特開昭５６−０４３３８３号 米国特許第３，９５７，７０７号 特開平０８−１８８７７０号 ＥＰ−Ａ１０４１１０５

［発明の概要］
したがって、本発明の目的は、曇りを防止するコーティングを用いて、組立て済みの透明シートだけでなく、例えばプレートなどの形成されていない透明基材も提供するために、所望の材料の基材が処理され得る簡単なプロセスを提供することである。

本発明によると、本発明の目的は、多価アルコールのヒドロキシル含有脂肪酸エステルから選択される化合物Ｂと物理的乾燥型、空気乾燥型および自己架橋型バインダから選択されるバインダＡの水溶液または水性分散液を含み構成される、防曇効果を有する水性コーティング材料の使用によって達成される。

コーティング材料は、対応する変性剤を含むフィルムを初めに製造することを必要とせずに、通常の塗布方法のうちの１つによって基材に直接塗布することができる。

［好ましい実施形態の詳細な説明］
バインダＡの水溶液または水性分散液は、好ましくは、ポリウレタン、ポリエステル、エポキシ樹脂、およびポリアクリレートの水性分散液であり、特に好ましいのは、ポリウレタンの水性分散液である。水中での溶解性または水中での分散性は、親水基を取り込むことによって（自己乳化型樹脂）、あるいは外部乳化剤を添加することによって（外部乳化型樹脂）得ることができる。本発明に適したバインダは、架橋剤を添加することなく、溶媒または分散媒の蒸発によって凝固フィルムを形成するもの（物理的乾燥型、空気乾燥型、自己架橋型のバインダ）である。バインダは、多官能性イソシアネート、アミノ樹脂、アミン、ポリカルボン酸またはその無水物などの更なる架橋剤の添加によって硬化させることができ、適切な更なる架橋剤の選択はバインダの官能基に従って行なわれる。架橋剤を添加することなく溶媒または分散媒の蒸発によって凝固フィルムを形成する種類のバインダ（物理的乾燥型、空気乾燥型、または自己架橋型のバインダ）を排他的に含有するコーティング材料を使用することが好ましい。適切な自己架橋型バインダは、カルボニル基（ケトン基またはアルデヒド基の形で）などの適切な官能基を含有する樹脂に、化合物、特に低モル質量の化合物を添加することによって調合することができ、例えば、添加される化合物は、好ましくは、アミン、またはヒドラジン誘導体、特に、好ましくは４乃至２０個、より好ましくは６乃至１２個の炭素原子を有する脂肪族ジカルボン酸のジヒドラジドである。当然のことながら、形成されたフィルムはもはや水溶性であってはならず、また、水または水分と接触することにより部分的に膨潤してはならず、そのようにして機械的に敏感になったり、その透明性を損失したりしてはならない。このような透明性の損失は、例えば、文献からワックスまたはワックスのエマルジョンを含むことが分かっている混合物の場合に生じる。

化合物Ｂは、多価アルコールＢ１と脂肪酸Ｂ２とのエステルまたはエステル混合物であり、平均で、多価アルコールＢ１の１分子あたり好ましくは少なくとも０．２個のヒドロキシル基、より好ましくは少なくとも０．４個のヒドロキシル基、特に、少なくとも０．６個のヒドロキシル基がエステル化されていない。多価アルコールＢ１は、１分子あたり少なくとも２個、好ましくは少なくとも３個、より好ましくは４乃至６個のヒドロキシル基を有する。多価アルコールＢ１は、２乃至４０個の炭素原子を含有し、好ましくは脂肪族、直鎖状、分枝状、または環状アルコールである。好ましいアルコールは、グリコール、グリセロール、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、エリスリトール、トレイトール、ペンタエリスリトール、アドニトール、アラビトール、キシリトール、ソルビトール、ズルシトール、およびマンニトールであり、更に、糖の還元中に得られるこれらの最後に記載したアルコール（糖アルコール）の混合物を使用することも可能である。本発明との関連では、オキシラン、メチルオキシランまたはこれらの混合物などの１，２−エポキシドとの反応により、少なくとも２つの連続オキシアルキレン単位の単位を有するようにアルコールを変性することも可能であり、かつ好ましい。好ましいのは、ここでは、アルコール１分子あたり平均２乃至４０個のオキシアルキレン単位である。

適切な脂肪酸Ｂ２には、８乃至４０個の炭素原子を有する不飽和および飽和脂肪酸、好ましくは、１０乃至３０個の炭素原子を有する直鎖脂肪族モノカルボン酸が含まれる。飽和酸として特に適切なのは、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、セロチン酸、およびメリシン酸である。また、脂肪族ジカルボン酸（二量体の脂肪酸としても知られる）を使用することも可能であり、これらは不飽和脂肪酸を二量体化することにより得られ、２０乃至６０個の炭素原子を有する。適切な不飽和脂肪酸は、パルミトレイン酸、オレイン酸およびエルカ酸、ソルビン酸およびリノール酸、ならびにリノレン酸およびエレオステアリン酸である。

上記酸Ｂ２と、３乃至６個の炭素原子を有する３価乃至６価アルコールとのモノエステルはとりわけ適切であり、エチレンオキシドとの反応の結果として１分子あたり約５乃至２０個のオキシエチレン単位を有する４価乃至５価アルコールと飽和またはモノ不飽和脂肪酸とのモノエステルは特に適切である。

本発明のコーティング材料は、好ましくは、質量分率が０．１％乃至５０％、より好ましくは０．２％乃至１０％、特に０．２５％乃至５％の化合物Ｂと、２％乃至９８％、より好ましくは５％乃至８０％、特に１０％乃至７０％のバインダＡと、所望されるなら２０％まで、より好ましくは１０％までの水に希釈可能な溶媒と、０．１％乃至９８％、より好ましくは０．５％乃至８０％、特に１％乃至７０％の水とを含む。バインダＡの固形分の質量に対する化合物Ｂの質量比は、好ましくは０．１：９．９乃至３：７である。

コーティング組成物は、更に、特に好ましくは質量分率が０．１％乃至５％、特に０．２％乃至１％の膨潤性を高めるための通常の添加剤（基材湿潤剤）と、質量分率がより好ましくは０．１％乃至２％、特に０．２％乃至１％の消泡剤とを含むことができる。この場合、記載される質量分率は、明らかに、合計して１００％になる。

コーティング材料は、スプレーイング、ローリング、ブラッシング、およびナイフコーティングなどの通常の方法によって、ガラス、ポリカーボネート、ポリエステルカーボネート、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、およびポリスルホン、ならびにポリメチルメタクリレートなどのポリ（メタ）アクリレート、ポリメチルメタクリルイミドなどのポリ（メタ）アクリルイミド、および他のアクリレートガラスなどの所望の透明基材に塗布することができ、凝固されて透明フィルムになる。それにより処理された表面は、大気中の水分と接触して、湿った空気の露点より低い温度に置かれた場合に、曇りを生じない。それにより製造されたフィルムは水分による攻撃を受けず、特に、洗浄により変性剤Ｂが除去された結果として大気中の水分と長期にわたって接触したときに所望の効果が低下することがない。特にポリウレタンがバインダとして使用される場合、コーティングにより生じるフィルム内の変性剤の結合は、浸出を効率的に抑制することがわかった。したがって、こうして処理された透明基材は、全ての種類のグレージングのために非常に有利に使用することができる。

以下の実施例は、本発明を説明する。

以下の表に従って、ポリウレタン分散体を使用し、バインダＡおよび化合物Ｂ（防曇剤）から本発明のコーティング材料を調製した。コーティング材料の固形分のそれぞれの質量分率が示される。

表 コーティング材料の組成、％（ｇ／１００ｇ）
ポリウレタン^４ ６２．２５％
防曇剤^１ １．９９％
メトキシプロパノール １．９９％
湿潤剤^２ ０．３３％
消泡剤^３ ０．３３％
合計 ６６．８９％
水 ３３．１１％
１ オレイン酸でモノエステル化されたエトキシル化ソルビトール
（ソルビトール１モルあたり２０モルのオキシエチレン単位）
２ （登録商標）Ｂｙｋ３４６、湿潤剤
３ （登録商標）Ａｄｄｉｔｏｌ ＸＷ３７６、消泡剤
４ （登録商標）Ｄａｏｔａｎ ＶＴＷ６４６２、固形分の質量分率が３６％の水性ポリエステル−ウレタン分散体(Surface Specialties Austria GmbH)

記載される成分を高速攪拌機で５分間混合した。

実施例１に従って調製したコーティング材料の３本のストライプを、ポリカーボネートシート（層厚０．４５ｍｍ）に、７μｍの乾燥フィルム厚で互いに並べて塗布した。コーティングしたシートを８０℃で３０分間乾燥させた。

実施例２の場合と同様のポリカーボネートをコロナ放電により表面活性化し、実施例１に明示される防曇剤の水溶液でコーティングした。塗布速度は、防曇剤の質量が、ポリカーボネートシートの面積に対して同一であるように選択した。コーティングしたシートを実施例２の場合と同様に乾燥させた。

３０℃に加熱した蒸留水を含有するタンク上で、実施例２および３からのシートを室温（２２℃）で６０°の角度に配置した。ほんの暫くしたら、シート上のストライプに平行に広がるシートの非コーティング領域に、凝縮液滴が形成された。コーティングストライプ上では、いずれの場合も、下方領域にのみ１つの大きい液滴が形成された。２日後、実施例３からのシートのコーティング領域にも小さい凝縮液滴が形成されたことが観察された。更に２日後、実施例３からのシートは、凝縮液滴で均一に被覆された。実施例２からのシート上では、凝縮液滴は、シート上のコーティングストライプ間の非コーティング領域においてのみ目に見えた。２０日間観察した後でさえ、コーティングストライプ上では液滴の形成は見えず、実験の初めに、下方領域において１つの大きい液滴が形成されただけであった。この後、実験を中断した。

コーティングは防曇剤コーティングとして有効であり、湿った空気と接触しているコーティングストライプは透明なままであった。明らかに、実施例３のシートのコーティングは凝縮水により徐々に洗い流されるが、本発明でバインダフィルム中に結合された防曇剤の活性は変化を受けなかった。

Claims (12)

1. 多価アルコールのヒドロキシル基含有脂肪酸エステルから選択される化合物ＢとバインダＡの水溶液または水性分散液を含み構成される、防曇効果を有する水性コーティング材料。
2. 前記バインダＡの固形分の質量に対する前記化合物Ｂの質量の比率が、０．１：９．９乃至３：７であることを特徴とする請求項１に記載の水性コーティング材料。
3. 前記バインダＡが、ポリウレタン、ポリエステル、エポキシ樹脂、およびポリアクリレートからなる群から選択される樹脂の水性分散液を含むことを特徴とする請求項１に記載の水性コーティング材料。
4. 前記バインダＡが、物理的乾燥型、空気乾燥型、または自己架橋型であることを特徴とする請求項１に記載の水性コーティング材料。
5. 前記バインダＡが、脂肪族ジカルボン酸のジヒドラジドとカルボニル基を含有する樹脂の水溶液または水性分散液を含み構成されることを特徴とする請求項４に記載の水性コーティング材料。
6. 前記化合物Ｂが多価アルコールＢ１と脂肪酸Ｂ２とのエステルであり、平均して前記多価アルコールＢ１の１分子あたり少なくとも０．２個のヒドロキシル基が、エステル化されていないままであることを特徴とする請求項１に記載の水性コーティング材料。
7. 前記多価アルコールＢ１が、１分子あたり２乃至６個のヒドロキシル基を有することを特徴とする請求項６に記載の水性コーティング材料。
8. 前記多価アルコールＢ１が、１，２−エポキシドとの反応により変性されていることを特徴とする請求項６に記載の水性コーティング材料。
9. 前記脂肪酸Ｂ２が、１０乃至３０個の炭素原子を有する飽和およびモノ不飽和の直鎖脂肪族モノカルボン酸からなる群から選択されることを特徴とする請求項６に記載の水性コーティング材料。
10. 前記化合物Ｂが、１分子あたり５乃至２０個のオキシエチレン単位を有する、３乃至６個の炭素原子を有するエトキシル化された３価乃至６価の脂肪族アルコールＢ１のモノエステルであることを特徴とする請求項６に記載の水性コーティング材料。
11. 透明基材およびその上に付着されたフィルムを含む曇リ防止グレージングを製造するためのプロセスであって、請求項１に記載の水性コーティング材料が透明基材に塗布され、架橋によって前記基材上にフィルムが形成されることを特徴とするプロセス。
12. 請求項１１に記載のプロセスによって得られる曇リ防止グレージング。