JP7071351B2 - チキソトロピー組成物の調製方法 - Google Patents
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Description
本発明の一態様により、上述の1つ以上の問題は、ポリウレア粒子を含むチキソトロピー組成物の調製方法を提供することによって解決され、前記方法は、液体媒体中でポリイソシアナート(a)及びモノアミン(b)を含む反応物質(I)又はポリアミン(a)及びモノイソシアナート(b)を含む反応物質(II)を接触及び反応させてポリウレアを形成することと、ポリウレアを沈殿させてポリウレア粒子を形成することとを含み、反応物質の接触中にもしくは形成されたポリウレア粒子に対する後処理として又はその両方で音響振動を印加する。
本発明による方法において、ポリウレア粒子を含むチキソトロピー組成物は、液体媒体中で反応物質を接触及び反応させることによって調製される。一実施形態において、反応物質(I)はポリイソシアナート(a)及びモノアミン(b)を含む。別の実施形態において、反応物質(II)はポリアミン(a)及びモノイソシアナート(b)を含む。ポリウレア粒子は液体媒体に実質的に不溶性であり、反応時に、形成されたポリウレアは沈殿してポリウレア粒子を形成し、ポリウレア粒子は通例、チキソトロピー特性を与える針状形状を有する。
式中、Jreducedは補正されたコンプライアンス低下、HS粘度及びJ(0.7Pa、300秒)はそれぞれ逸脱配合物について測定した高剪断粘度及びコンプライアンス値であり、%SCA o.s.は、逸脱配合物中の全固形分重量に対するSCA粒子の実際の重量%であり、k=2.57×107、p=3.68である。
垂れ抑制分散液の調製に使用した実験装置の概略断面図を図2に示す。垂れ抑制分散液は、1リットル丸底ガラス反応装置、滴下漏斗及び機械式アンカースターラからなるバッチ反応装置内で調製した。PT100温度計を、反応装置内の液体中のアンカースターラ付近に配置する。反応装置を、水と角氷を満たした超音波浴(Julabo USR3/2;超音波周波数は35kHzであり、測定総消費電力は、温度と液体媒体の粘度に応じて70~110Wである。)内に配置する。超音波浴は全製造工程中、スイッチを入れたままであった。エネルギー密度E1は、23~37W/超音波に暴露されている液体1リットルであり、エネルギー密度E2は130~210W/チキソトロピー組成物1リットルである。
垂れ抑制分散液は、この場合に全製造工程の間、超音波浴のスイッチを切ったこと(超音波作用なし)を除いて、例1(表2)と同じ組成で、例1に記載したのと同じ手順を用いて、同じバッチ反応装置内で調製した。HMDIを適用し、滴下漏斗をすすいだ後、反応混合物を(超音波なしで)30分間撹拌した。30分の後処理の後、固体様垂れ抑制分散液を反応装置から取り出す。
垂れ抑制分散液は、全製造工程の間、超音波浴のスイッチを切ったことを除いて、例2に記載したように調製した。HMDIを適用し、滴下漏斗をすすいだ後、反応混合物を(超音波なしで)30分間撹拌した。30分の後処理の後、固体様垂れ抑制分散液を反応装置から取り出す。垂れ抑制分散液は、例2で上述したのと同様に特徴付けする。ヘグマン試験は、全ゲージにわたって多数の粒子を示した(ヘグマン粉末度>50μm)。ダウン流動曲線を図4に示す。
超音波後処理の継続期間の影響を、表2に示す組成を有する垂れ抑制分散液(o-キシレン中10重量%のHDMI/BA、例3及び4)について、及び表4に示す組成を有する垂れ抑制分散液(o-キシレン中10重量%のHDMI/SAMBA、例5~8)について求めた。全ての実験において、イソシアナートの適用は超音波を印加しながら10分間行った。この適用期間の終了後、試料を一定時間にわたって撹拌し、その間に超音波のスイッチを入れたままとした。この後処理時間の継続期間は、種々の試料間で変化した。調製した全ての垂れ抑制分散液試料を上記のように特徴付けした。図5及び図6は、それぞれHMDI/BA試料及びHMDI/SAMBA試料について、超音波後処理の継続期間の関数としての改質樹脂の流動曲線(ダウン)の概要を示す。両方の図において、超音波を使用せずに製造した垂れ抑制分散液によって改質した樹脂も示している(図5の比較例1、図6の比較例2)。
表4に示される組成(o-キシレン中10重量%のHDMI/SAMBA)を有する垂れ抑制分散液を、超音波なしでイソシアナートを10分間適用し、続いて超音波のスイッチを入れて30分間撹拌して調製した。垂れ抑制分散液試料を、上記のように特徴付けした。図7は、この改質樹脂(黒三角)の流動曲線(ダウン)を示す。この図には、超音波なしで製造した垂れ抑制分散液(比較例2、白菱形)によって改質した樹脂、及び連続超音波を用いて製造した垂れ抑制分散液(例2、黒四角)によって改質した樹脂も示す。3つの試料のヘグマン試験の結果(HG)を凡例に示す。これらの例は、反応中及び反応後の両方に超音波を適用した結果として、チキソトロピー及び粉末度の両方において驚くほど大きな改善を明確に示している。
例10及び比較例3は、それぞれ例1及び比較例1について上記したのと同じ方法を使用して調製した、表6に示す組成(10重量%のHDMI/BA、Setal 1715 VX-74による8重量%の樹脂固形分及びo-キシレン)を有する垂れ抑制分散液である。これらの例では、BAとo-キシレンを含んでなるプレミックスもポリオール樹脂(Setal 1715 VX-74)を含有していた。コンプライアンス低下及びヘグマン粉末度を求めるために、両方の垂れ抑制分散液を追加のSetal VX-74及び多少のo-キシレンと混合して、全固形分重量に対して1.5重量%のSCAを含有し、60.9重量%の固形分を有する標準配合物を得た(表7)。これらの材料のレオロジー特性及びヘグマン粉末度を表8にまとめる。
例11及び比較例4は、それぞれ例1及び比較例1について上記したのと同じ方法を使用して調製した、表9に示す組成(10重量%のHDMI/SAMBA、Setal 1715 VX-74による40重量%の樹脂固形分及びo-キシレン)を有する垂れ抑制分散液である。コンプライアンス低下及びヘグマン粉末度は、表10に示す混合物(標準樹脂組成物)を使用して求め、結果を表11に示す。E11及びCE4の結果を比較すると、反応中と反応後の両方に超音波を印加した結果として、ヘグマン粉末度の劇的な改善が明らかに示されている。
なお、本発明に包含され得る諸態様は、以下のように要約される。
[態様1]
ポリウレア粒子を含むチキソトロピー組成物の調製方法であって、
この方法が、液体媒体中でポリイソシアナート(a)及びモノアミン(b)を含む反応物質(I)又はポリアミン(a)及びモノイソシアナート(b)を含む反応物質(II)を接触及び反応させてポリウレアを形成することと、前記ポリウレアを沈殿させてポリウレア粒子を形成することとを含み、
前記反応物質の接触中にもしくは前記形成されたポリウレア粒子に対する後処理として又はその両方で、音響振動を印加する、
上記方法。
[態様2]
前記反応物質の接触中及び前記形成されたポリウレア粒子に対する後処理としての両方で、音響振動を印加する、上記態様1に記載の方法。
[態様3]
前記接触中及び/又は前記後処理時の温度が、80℃未満、より好ましくは60℃未満、さらにより好ましくは50℃未満である、上記態様1または2に記載の方法。
[態様4]
前記音響振動が、間接的に、又はより好ましくは直接のどちらかで印加される、音波又はより好ましくは超音波振動である、上記態様1~3のいずれか1項に記載の方法。
[態様5]
前記音響振動が5W/lを超える、より好ましくは10、20、50W/lを超えるもしくはより好ましくは100W/lを超えるエネルギー密度E1を有し、前記エネルギー密度が、前記超音波に暴露されている液体の総体積で除した、前記超音波装置(単数または複数)の総出力であり、又はより好ましくは、前記音響振動が5W/lを超える、より好ましくは10、20、50W/lを超えるもしくはより好ましくは100W/lを超えるエネルギー密度E2を有し、前記エネルギー密度が、超音波に暴露されているチキソトロピー組成物の総体積で除した、前記超音波装置(単数または複数)の総出力である、上記態様1~4のいずれか1項に記載の方法。
[態様6]
前記反応物質及び前記形成されたポリウレア粒子も撹拌に供される、上記態様1~5のいずれか1項に記載の方法。
[態様7]
前記反応がポリマー樹脂材料の実質的非存在下にて液体媒体中で行われ、前記形成されたチキソトロピー組成物が、前記チキソトロピー組成物の全重量に対して少なくとも4重量%、より好ましくは少なくとも6重量%、8重量%、10重量%又はさらに少なくとも15重量%であって、通例40重量%、30重量%又は25重量%未満のポリウレア粒子を含み、ポリマー樹脂材料を実質的に含まない、上記態様1~6のいずれか1項に記載の方法。
[態様8]
前記形成されたチキソトロピー組成物が、ポリマー樹脂材料を含む前記チキソトロピー組成物の全重量に対して1~40重量%、好ましくは1~25重量%、より好ましくは1~15重量%、最も好ましくは1~10重量%のポリマー樹脂材料、および、少なくとも4重量%、より好ましくは少なくとも8重量%、さらにより好ましくは少なくとも10重量%又はさらに少なくとも13重量%のポリウレア粒子を含み、好ましくは、前記ポリウレア粒子が前記ポリマー樹脂材料の存在下で形成されている。上記態様1~6のいずれか1項に記載の方法。
[態様9]
前記反応がバインダとして40~85重量%のポリマー樹脂材料を含む樹脂組成物中で行われ、前記チキソトロピー組成物が0.1~8重量%、好ましくは0.1~5重量%のポリウレア粒子を含み、ここで重量%は前記チキソトロピー組成物の全重量に対するものである、上記態様1~6のいずれか1項に記載の方法。
[態様10]
音響振動がチキソトロピー組成物又はポリウレア粒子を含むコーティング組成物に対する後処理としてのみ印加される、チキソトロピー組成物の調製方法。
[態様11]
上記態様1~10のいずれか1項に記載の方法によって得られるチキソトロピー組成物。
[態様12]
A)少なくとも5重量%、好ましくは少なくとも8重量%、より好ましくは少なくとも10重量%のポリウレア粒子を含み、実質的にポリマー樹脂を含まない、又はB)少なくとも5重量%、好ましくは少なくとも8重量%、より好ましくは少なくとも10重量%のポリウレア粒子を含み、1~40重量%、好ましくは1~25重量%、より好ましくは1~15重量%、最も好ましくは1~10重量%のポリマー樹脂を含み、ここで重量%は前記チキソトロピー組成物の全重量に対するものであり、前記チキソトロピー組成物が、全固形分重量に対して1.5重量%のポリウレア粒子の濃度にて本明細書に記載された標準配合物中で試験される場合、50%未満、好ましくは40%未満、より好ましくは30%未満、さらにより好ましくは20%未満、最も好ましくは15%未満、理想的にはさらに10%未満のコンプライアンス低下及び40μm未満の、好ましくは20μm未満、より好ましくは15μm未満のヘグマン粉末度値を有する、上記態様11に記載のチキソトロピー組成物。
[態様13]
前記ポリウレア粒子の少なくとも一部がジイソシアナート及びベンジルアミンから調製されるか、又は前記ポリウレア粒子の少なくとも一部がキラルアミン又はキラルイソシアナートから調製される、上記態様11又は12に記載のチキソトロピー組成物。
[態様14]
溶媒、反応性希釈剤、低分子量樹脂、好ましくはUV硬化性樹脂もしくはエポキシ樹脂又はその組合せから選択される液体媒体を含み、任意選択で、その中に溶解又は分散したポリマー樹脂を含む、上記態様11~13のいずれか1項に記載の又は上記態様1~10のいずれか1項に記載の方法のチキソトロピー組成物。
[態様15]
コーティング組成物、ゲルコート組成物、塗料組成物、接着剤組成物、インク組成物又はシーラント組成物の調製方法における、好ましくはマスターバッチとしての、上記態様11~14のいずれか1項に記載のチキソトロピー組成物の使用。
[態様16]
上記態様11~14のいずれか1項に記載のチキソトロピー組成物から調製されたか、又は上記態様11~14のいずれか1項に記載のチキソトロピー組成物からのポリウレア粒子を含む、コーティング組成物。
[態様17]
上記態様16に記載のコーティング組成物から調製された硬化コーティング。
Claims (24)
- ポリウレア粒子を含むチキソトロピー組成物の調製方法であって、
この方法が、液体媒体中でポリイソシアナート(a)及びモノアミン(b)を含む反応物質(I)又はポリアミン(a)及びモノイソシアナート(b)を含む反応物質(II)を接触及び反応させてポリウレアを形成することと、前記ポリウレアを沈殿させてポリウレア粒子を形成することとを含み、
前記反応物質の接触中に、もしくは前記反応物質の接触および前記ポリウレア粒子の形成直後の後処理として、又はその両方で、音響振動を印加する、
上記方法。 - 前記反応物質の接触中及び前記形成されたポリウレア粒子に対する後処理としての両方で、音響振動を印加する、請求項1に記載の方法。
- 前記接触中及び/又は前記後処理時の温度が、80℃未満である、請求項1または2に記載の方法。
- 前記音響振動が、間接的に、又は直接のどちらかで印加される、音波振動である、請求項1~3のいずれか1項に記載の方法。
- 前記音響振動が5W/lを超えるエネルギー密度E1を有し、前記エネルギー密度が、前記超音波に暴露されている液体の総体積で除した、前記超音波装置(単数または複数)の総出力であり、又は、前記音響振動が5W/lを超えるエネルギー密度E2を有し、前記エネルギー密度が、超音波に暴露されているチキソトロピー組成物の総体積で除した、前記超音波装置(単数または複数)の総出力である、請求項1~4のいずれか1項に記載の方法。
- 前記反応物質及び前記形成されたポリウレア粒子も撹拌に供される、請求項1~5のいずれか1項に記載の方法。
- 前記反応がポリマー樹脂材料の実質的非存在下にて液体媒体中で行われ、前記形成されたチキソトロピー組成物が、前記チキソトロピー組成物の全重量に対して少なくとも4重量%であって、40重量%未満のポリウレア粒子を含み、かつポリマー樹脂材料を実質的に含まない、請求項1~6のいずれか1項に記載の方法。
- 前記形成されたチキソトロピー組成物が、ポリマー樹脂材料を含む前記チキソトロピー組成物の全重量に対して1~40重量%のポリマー樹脂材料、および、少なくとも4重量%のポリウレア粒子を含む、請求項1~6のいずれか1項に記載の方法。
- 前記反応がバインダとして40~85重量%のポリマー樹脂材料を含む樹脂組成物中で行われ、前記チキソトロピー組成物が0.1~8重量%のポリウレア粒子を含み、ここで重量%は前記チキソトロピー組成物の全重量に対するものである、請求項1~6のいずれか1項に記載の方法。
- 請求項1~9のいずれか1項に記載の方法によって得られるチキソトロピー組成物であって、
A)少なくとも5重量%のポリウレア粒子を含み、かつ実質的にポリマー樹脂を含まない、又はB)少なくとも5重量%のポリウレア粒子を含み、かつ1~40重量%のポリマー樹脂を含み、ここで重量%は前記チキソトロピー組成物の全重量に対するものであり、前記チキソトロピー組成物が、全固形分重量に対して1.5重量%のポリウレア粒子の濃度にて本明細書に記載された標準配合物中で試験される場合、50%未満のコンプライアンス低下及び40μm未満のヘグマン粉末度値を有する、チキソトロピー組成物。 - 前記ポリウレア粒子の少なくとも一部がジイソシアナート及びベンジルアミンから調製されるか、又は前記ポリウレア粒子の少なくとも一部がキラルアミン又はキラルイソシアナートから調製される、請求項10に記載のチキソトロピー組成物。
- 溶媒、反応性希釈剤、低分子量樹脂、又はその組合せから選択される液体媒体を含む、請求項10または11に記載のチキソトロピー組成物。
- コーティング組成物、ゲルコート組成物、塗料組成物、接着剤組成物、インク組成物又はシーラント組成物の調製方法における、請求項10~12のいずれか1項に記載のチキソトロピー組成物の使用。
- 請求項10~12のいずれか1項に記載のチキソトロピー組成物から調製されたか、又は請求項10~12のいずれか1項に記載のチキソトロピー組成物からのポリウレア粒子を含む、コーティング組成物。
- 請求項14に記載のコーティング組成物から調製された硬化コーティング。
- 前記音響振動が超音波振動である、請求項4に記載の方法。
- 前記チキソトロピー組成物が、少なくとも6重量%であって25重量%未満のポリウレア粒子を含む、請求項7に記載の方法。
- 前記チキソトロピー組成物が、少なくとも8重量%のポリウレア粒子を含む、請求項7に記載の方法。
- 前記チキソトロピー組成物が、少なくとも10重量%のポリウレア粒子を含む、請求項7に記載の方法。
- 前記チキソトロピー組成物が、少なくとも8重量%のポリウレア粒子、および1~15重量%のポリマー樹脂材料を含む、請求項8に記載の方法。
- 前記チキソトロピー組成物が、少なくとも10重量%のポリウレア粒子を含む、請求項8に記載の方法。
- A)少なくとも8重量%のポリウレア粒子を含み、かつポリマー樹脂を含まない、請求項10に記載のチキソトロピー組成物。
- B)少なくとも8重量%のポリウレア粒子を含み、かつ1~40重量%のポリマー樹脂を含む、請求項10に記載のチキソトロピー組成物。
- 前記チキソトロピー組成物がマスターバッチである、請求項13に記載の使用。
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