JP2023516471A - 明色伝導性コーティング - Google Patents
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-
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-
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Abstract
Description
本発明は、伝導性コーティング、例えば装飾及び保護コーティングのためのプライマー及び透明コーティング、における炭素ナノ構造体の使用に関する。
下記の表1に記載される幾つかのカーボンブラック、並びにポリエチレングリコールでコーティングされた炭素ナノ構造体(Applied Nanostructured Materials、Billerica, Massachusetts)、MWCNT(IM299CP、直径5-15nm、長さ50μm未満、純度99%超、灰1%未満、表面積280~350m2/g、Chengdu Organic Chemical Co.Ltd. Chinese Academy of Sciences)及びOCSiAlのTUBALL PD SWCNT(Luxembourg、Luxembourg)、水中の0.4wt%SWCNT及び0.6wt%カルボキシメチルセルロースの分散体、を使用して、ミルベースのシリーズを調製した。
表2
*製造者から受け取ったままの配合物
DSM Coating ResinsのNeocryl樹脂
Evonik IndustriesのSurfynol界面活性剤
BYK ChemieのDisperbyk分散剤
Elementis SpecialtiesのRheolateレオロジー改質剤
Angus Chemical CompanyのAMP95共溶媒
表4
ポリエチレングリコールでコーティングされた炭素ナノ構造体(Applied Nanostructured Materials、Billerica、Massachusetts)、MWCNT(CNTs5、Cabot Performance Materials、Zhuhai、China)及びSWCNT(OCSiAlのTuball CNT)を使用して、ミルベースのシリーズを調製した。
ブチルアセテート(88.4g)、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート(88.4g)、Setal(登録商標)189XX65(20.0g)ポリエステル樹脂及びEfkaTMPX4310分散剤(2.4g)を塗料缶に入れ、Dispermat CV-SIP混合器によって、1500rpmで15分間撹拌した。撹拌しつつ、ポリエチレングリコールでコーティングされたCNS(0.8g、Applied Nanostructured Materials、Billerica、Massachusetts)を添加し、次いで、さらなる15分間、撹拌速度を2000rpmに上昇させた。300gの1mmジルコニウムビーズを缶中に装填した。LauモデルDAS 200分散器中で、塗料缶を6時間振動させた。次いで、75ミクロンの塗料フィルターを使用して、CNS分散体をビーズから分離した。塗料缶を分散器中で1時間のみ振動させたことを除いては同様の仕方で、15.0wt%のSetal(登録商標)189XX65樹脂、60.0wt%のTi-Pure(登録商標)R960チタニア、9.5wt%のブチルアセテート、9.5 wt%のプロピレングリコールメチルエーテルアセテート及び6.0wt%のDisperBYK-161分散剤を用いて、白色のチタニアミルベースを調製した。
0.4wt%の例10のCNSミルベースを、表10及び11(全ての量はグラム)の配合にしたがって、吸着促進剤としての塩素化ポリプロピレン(Eastman CP-310W樹脂)とともに、ポリウレタン樹脂、(DSM Coating ResinsのNeoRez R-2180樹脂)、アクリル樹脂、及びPU樹脂又はアクリル樹脂のブレンド中にレットダウンした。それぞれの配合物(例1~9にしたがった60%チタニア分散体)についての構成成分を、以下の順序:樹脂、水、着色されたミルベース、次いでジプロピレンn-ブチルエーテル共溶媒を除く残りの構成成分(ジプロピレンn-ブチルエーテル共溶媒は最後に添加した)、の順序で、2000rpmで操作するDispermat CV-SIP中に入れた。配合物を10分間撹拌した。4ミル(101.6ミクロン)のドローダウンバーを使用してBYK-O-CHARTパネル上に膜を調製し、1時間の空気乾燥をし、次いで80℃で1時間硬化して、約0.2wt%のCNS含有量を有するコーティングを得た。4端子ソースメーターKeithley2410を使用して、表面抵抗率を測定した。硬化した膜について、異なる位置で、少なくとも5回の測定を行った。
DSM Coating ResinsのNeoRez樹脂
BYK ChemieのDisperbyk分散剤
Elementis SpecialtiesのRheolateレオロジー改質剤
DisperBYK 163分散剤(1g、BYK Chemie)を、88.2gのキシレン及び110.3gのプロピレングリコールメチルエーテルアセテートと混合する。ポリエチレングリコールでコーティングされたCNS(0.5g、Applied Nanostructured Materials、Billerica、Massachusetts)をビーカー中で溶媒混合物と混合して、次いで300gの1mmジルコニウムビーズを有する塗料缶中に装填する。LauモデルDAS 20分散器中で、6時間、塗料缶を混合した。次いで、CNS分散体を、75ミクロンの塗料フィルターを使用してビーズから分離する。
Claims (30)
- CNSミルベース分散体であって、
溶媒と、
0.5wt%以下の、前記ミルベース分散体中に分散された少なくとも1つのCNS由来材料であって、炭素ナノ構造体、炭素ナノ構造体のフラグメント、破壊されたカーボンナノチューブ及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される少なくとも1つのCNS由来材料と
を含み、
前記炭素ナノ構造体又は炭素ナノ構造体のフラグメントが、分岐される、互いにかみ合わせる、絡ませる、及び/又は共通の層を共有することによってポリマー性構造で架橋されている複数の複数層カーボンナノチューブを含み、
前記破壊されたカーボンナノチューブが、前記炭素ナノ構造体に由来し、分岐され、互いに共通の層を共有していて、
室温で、10rpmで測定される分散体のBrookfield粘度が3000cP未満である、CNSミルベース分散体。 - 前記溶媒が、少なくとも50%の水又は有機溶媒を含む水性溶媒である、請求項1に記載のCNSミルベース分散体。
- 分散剤をさらに含む、請求項1又は2に記載のCNSミルベース分散体。
- 前記CNS由来材料が、結合剤でコーティングされているか、又は結合剤との混合物である、請求項1~3のいずれか1項に記載のCNSミルベース分散体。
- 請求項1~4のいずれか1項に記載のミルベース分散体と、アクリル、メタクリル、アルキド、ポリエステル、ウレタン、エポキシ、ビニル-クロリドコポリマー、フェノール、エポキシビスフェノール-A、エポキシノボラック、ポリスチレン樹脂、スチレン-アクリル樹脂、ポリビニルブチラール、ポリオレフィン及びセルロース樹脂からなる群から選択される樹脂とを含む、コーティング組成物。
- 評価方法Aにしたがって試験した場合に、得られる硬化したコーティングが107Ω/スクエアの表面抵抗率を有する、請求項5に記載のコーティング組成物。
- 評価方法Aにしたがって試験した場合に、得られる硬化したコーティングが少なくとも30のL*の値を有する、請求項5又は6に記載のコーティング組成物。
- 評価方法Bにしたがって試験した場合に、得られる硬化したコーティングが、55%超の透明度と、log10(表面抵抗率)≦0.005(透明度)2-0.52(透明度)+19 (式中、透明度はパーセントで与えられる)を満たす抵抗率(Ω/sq)とを示す、請求項5~7のいずれか1項に記載のコーティング組成物。
- コーティング組成物を硬化してコーティングを形成したとき、得られる硬化したコーティングが、0.10~10wt%のCNS由来材料を含有する、請求項5~8のいずれか1項に記載のコーティング組成物。
- 前記樹脂が、アクリル、メタクリル、アルキド、ポリエステル、ウレタン、エポキシ、フェノール、エポキシビスフェノール-A、エポキシノボラック、ポリスチレン樹脂、スチレン-アクリル樹脂、ポリオレフィン及びセルロース樹脂からなる群から選択される、請求項5~9のいずれか1項に記載のコーティング組成物。
- チタニア、親水性ヒュームドシリカ、疎水性ヒュームドシリカ、親水性沈降シリカ、疎水性沈降シリカ、クレー、ベントナイト、タルク、金属炭酸塩及びカルシウム炭酸塩から選択される少なくとも1つの添加剤をさらに含む、請求項5~10のいずれか1項に記載のコーティング組成物。
- 前記添加剤がチタニアを含む、請求項5~11のいずれか1項に記載のコーティング組成物。
- 請求項5~12のいずれか1項に記載のコーティング組成物を用いて調製され、かつ少なくとも55のL*の値を有する、硬化したコーティング。
- コーティング組成物であって、
樹脂と、
乾燥基準で10wt%以下の、コーティング組成物中に分散された少なくとも1つのCNS由来材料であって、炭素ナノ構造体、炭素ナノ構造体のフラグメント、破壊されたカーボンナノチューブ及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される少なくとも1つのCNS由来材料と
を含み、
前記炭素ナノ構造体又は炭素ナノ構造体のフラグメントが、分岐される、互いにかみ合わせる、絡ませる、及び/又は共通の層を共有することによってポリマー性構造で架橋されている複数の複数層カーボンナノチューブを含み、
前記破壊されたカーボンナノチューブが、前記炭素ナノ構造体に由来し、分岐され、互いに共通の層を共有していて、
評価方法Aにしたがって試験した場合に、得られる硬化したコーティングが最大で107Ω/スクエアの表面抵抗率を有する、コーティング組成物。 - 評価方法Aにしたがって試験した場合に、得られる硬化したコーティングが少なくとも30のL*の値を有する、請求項14に記載のコーティング組成物。
- 評価方法Bにしたがって試験した場合に、得られる硬化したコーティングが、55%超の透明度と、log10(表面抵抗率)≦0.005(透明度)2-0.52(透明度)+19 (式中、透明度はパーセントで与えられる)を満たす抵抗率(Ω/sq)とを有する、請求項14又は15に記載のコーティング組成物。
- 前記CNS由来材料が、結合剤でコーティングされているか、又は結合剤との混合物である、請求項14~16のいずれか1項に記載のコーティング組成物。
- 前記樹脂が、アクリル、メタクリル、アルキド、ポリエステル、ウレタン、エポキシ、ビニル-クロリドコポリマー、フェノール、エポキシビスフェノール-A、エポキシノボラック、ポリスチレン樹脂、スチレン-アクリル樹脂、ポリビニルブチラール、ポリオレフィン及びセルロース樹脂からなる群から選択される、請求項14~17のいずれか1項に記載のコーティング組成物。
- 前記樹脂が、アクリル、メタクリル、アルキド、ポリエステル、ウレタン、エポキシ、フェノール、エポキシビスフェノール-A、エポキシノボラック、ポリスチレン樹脂、スチレン-アクリル樹脂、ポリオレフィン及びセルロース樹脂からなる群から選択される、請求項14~17のいずれか1項に記載のコーティング組成物。
- チタニア、親水性ヒュームドシリカ、疎水性ヒュームドシリカ、親水性沈降シリカ、疎水性沈降シリカ、クレー、ベントナイト、タルク、金属炭酸塩及びカルシウム炭酸塩から選択される少なくとも1つの添加剤をさらに含む、請求項14~19のいずれか1項に記載のコーティング組成物。
- 請求項14~20のいずれか1項に記載のコーティング組成物を硬化することによって製造され、かつ0.01wt%~10wt%のCNS由来材料を含む、硬化したコーティング。
- さらに、20~30wt%のチタニアを含み、かつ少なくとも55のL*の値を有する、請求項21に記載の硬化したコーティング。
- コーティング組成物を製造する方法であって、
炭素ナノ構造体、炭素ナノ構造体のフラグメント、破壊されたカーボンナノチューブ及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択され、溶媒中に分散された少なくとも1つのCNS由来材料を含むミルベースを提供する工程であって、
前記炭素ナノ構造体又は炭素ナノ構造体のフラグメントが、分岐される、互いにかみ合わせる、絡ませる、及び/又は共通の層を共有することによってポリマー性構造で架橋されている複数の複数層カーボンナノチューブを含み、
前記破壊されたカーボンナノチューブが、前記炭素ナノ構造体に由来し、分岐され、互いに共通の層を共有している工程と、
前記CNSミルベースを樹脂と組み合わせて、評価方法Aにしたがって試験した場合に、得られる硬化したコーティングが最大で107Ω/スクエアの表面抵抗率を有するコーティング組成物を形成する工程と
を含む、方法。 - 前記ミルベースが0.5wt%以下のCNS由来材料を含む、請求項23に記載の方法。
- 前記樹脂が、アクリル、メタクリル、アルキド、ポリエステル、ウレタン、エポキシ、ビニル-クロリドコポリマー、フェノール、エポキシビスフェノール-A、エポキシノボラック、ポリスチレン樹脂、スチレン-アクリル樹脂、ポリビニルブチラール、ポリオレフィン及びセルロース樹脂からなる群から選択される、請求項23又は24に記載の方法。
- 前記樹脂が、アクリル、メタクリル、アルキド、ポリエステル、ウレタン、エポキシ、フェノール、エポキシビスフェノール-A、エポキシノボラック、ポリスチレン樹脂、スチレン-アクリル樹脂、ポリオレフィン及びセルロース樹脂からなる群から選択される、請求項23又は24に記載の方法。
- 前記溶媒が、少なくとも50wt%の水又は有機溶媒を含む水性溶媒である、請求項23~26のいずれか1項に記載の方法。
- 前記ミルベースが、室温で、10rpmで測定した場合に、3000cP未満のBrookfield粘度を有する、請求項23~27のいずれか1項に記載の方法。
- 前記ミルベースが分散剤をさらに含む、請求項23~28のいずれか1項に記載の方法。
- 評価方法Bにしたがって前記コーティング組成物を試験した場合に、得られる硬化したコーティングが、55%超の透明度と、log10(表面抵抗率)≦0.005(透明度)2-0.52(透明度)+19 (式中、透明度はパーセントで与えられる)を満たす抵抗率(Ω/sq)とを有する、請求項23~29のいずれか1項に記載の方法。
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