(57)【要約】【課題】乾燥性有機コーティング組成物の金属基材への密着性を改善する組成物およびそのプロセスを提供すること。【解決手段】本発明の組成物は、乾燥性有機コーティングの金属表面への密着性を改善することに有用である。この組成物は、通常液体キャリアと、少なくとも1つのアミノアルコールとホウ酸またはホウ酸類似体との反応生成物である少なくとも１つのホウ酸塩組成物と、少なくとも１つの有機カルボン酸を含む。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）液体キャリア、（ｂ）少なくとも1つのアミノアルコールとホウ酸またはホウ酸類似体との反応生成物である、少なくとも１つのホウ酸塩組成物、および（ｃ）少なくとも１つの有機脂肪族モノカルボン酸および少なくとも１つの有機脂肪族ポリカルボン酸を含む、組成物。
【請求項２】
前記液体キャリアが水性キャリアである、請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
前記水性キャリアが、水または、水と１〜約６個の炭素原子を含む少なくとも１つのアルコールとの混合物を含む、請求項1に記載の組成物。
【請求項４】
前記アミノアルコールが、アルカノールアミンまたはアルカノールエーテルアミンである、請求項1に記載の組成物。
【請求項５】
前記アミノアルコールが、１〜約６個の炭素原子を含むアルカノールアミンである、請求項１に記載の組成物。
【請求項６】
前記アミノアルコールが、下記式で表されるアルカノールエーテルアミンである、請求項1に記載の組成物：
【化１】
2007504361.tif 000007
Ｒは水素あるいは低級アルキル基、Ｒ′は低級アルキレン基、ｎは１〜約５、ｍは１、２または３、ｚは３−ｍ、および、Ｒ″は水素あるいは低級アルキル基である。
【請求項７】
前記アミノアルコールが、下記式で表されるアルカノールエーテルアミンである、請求項1に記載の組成物：
【化２】
2007504361.tif 000008
Ｒは水素あるいは低級アルキル基、Ｒ′は低級アルキレン基、および、ｎは１〜約５である。
【請求項８】
前記Ｒ′が、−(CH2)2−、−(CH2)３−または−CH(CH3)−CH2−から選択される、請求項7に記載の組成物。
【請求項９】
前記アミノアルコールが、１〜約６個の炭素原子を含む第１級アルカノールアミンである、請求項１に記載の組成物。
【請求項１０】
前記アミノアルコールが、モノメタノールアミン、モノエタノールアミン、モノ−ｎ−プロパノールアミン、１−イソプロパノールアミン、２−アミノ−２−メチル−プロパノールおよびこれらの混合物から選択される第１級アルカノールアミンである、請求項１に記載の組成物。
【請求項１１】
（ａ）水性キャリア、（ｂ）アルカノールアミンおよびアルカノールエーテルアミンから選択される少なくとも1つのアミノアルコールとホウ酸またはホウ酸類似体との反応生成物である、約０．０１重量％〜約１０重量％の少なくとも１つのホウ酸塩組成物、および（ｃ）少なくとも一つの有機脂肪族モノカルボン酸および少なくとも１つの有機脂肪族ポリカルボン酸を含む、乾燥性有機コーティングの金属表面への密着性を改善する組成物。
【請求項１２】
前記アミノアルコールが、１〜約６個の炭素原子を含むアルカノールアミンである、請求項１１に記載の組成物。
【請求項１３】
前記ホウ酸塩組成物を２つ以上含む、請求項１１に記載の組成物。
【請求項１４】
前記ホウ酸塩組成物を約０．０５重量％〜約４重量％含む、請求項１１に記載の組成物。
【請求項１５】
前記カルボン酸を約０．０１重量％〜約１０重量％含む、請求項１１に記載の組成物。
【請求項１６】
（１）（ａ）液体キャリア、（ｂ）少なくとも1つのアミノアルコールとホウ酸またはホウ酸類似体との反応生成物である、少なくとも１つのホウ酸塩組成物、および（ｃ）少なくとも１つの有機脂肪族モノカルボン酸および少なくとも１つの有機脂肪族ポリカルボン酸を含む処理組成物を用いて、金属表面を処理すること；
（２）処理した金属表面を乾燥すること；および、
（３）処理および乾燥した金属表面に乾燥性有機コーティング組成物を堆積することを含む、乾燥性有機コーティングの金属表面への密着性を改善するプロセス。
【請求項１７】
前記処理組成物を用いて前記金属表面を処理する前に、水性で酸性またはアルカリ性の洗浄液を用い該金属を洗浄する、請求項１６に記載のプロセス。
【請求項１８】
前記金属表面が、アルミニウム、鉄、スチール、亜鉛めっき鉄、マグネシウム、マグネシウム合金、および亜鉛表面から選択される、請求項１６に記載のプロセス。
【請求項１９】
（１）（ａ）液体キャリア、（ｂ）少なくとも1つのアミノアルコールとホウ酸またはホウ酸類似体との反応生成物である、少なくとも１つのホウ酸塩組成物、および（ｃ）少なくとも１つの有機脂肪族モノカルボン酸および少なくとも１つの有機脂肪族ポリカルボン酸を含む処理組成物を用いて、リン酸塩処理した金属表面を処理すること；および、
（２）処理した金属表面を乾燥することを含む、乾燥性有機コーティング組成物のリン酸塩処理した金属表面への密着性を改善するプロセス。
【請求項２０】
前記リン酸塩処理した金属表面が、水性で酸性の亜鉛、鉛、鉄、カドミウム、またはカルシウム−亜鉛リン酸化溶液を用い金属表面をリン酸塩処理して得られる、請求項１９に記載のプロセス。
【請求項２１】
前記液体キャリアが水性キャリアである、請求項１６に記載のプロセス。
【請求項２２】
前記水性キャリアが、水、または水と１〜約６個の炭素原子を含む少なくとも１つのアルコールとの混合物を含む、請求項２１に記載のプロセス。
【請求項２３】
前記アミノアルコールが、アルカノールアミンまたはアルカノールエーテルアミンである、請求項１６に記載のプロセス。
【請求項２４】
前記アミノアルコールが、１〜約６個の炭素原子を含むアルカノールアミンである、請求項１６に記載のプロセス。
【請求項２５】
前記アミノアルコールが、下記式で表されるアルカノールエーテルアミンである、請求項１６に記載のプロセス：
【化３】
2007504361.tif 000009
Ｒは水素あるいは低級アルキル基、Ｒ′は低級アルキレン基、および、ｎは１〜約５である。
【請求項２６】
前記Ｒ′が、−(CH2)2−、−(CH2)３−または−CH(CH3)−CH2−から選択される、請求項２５に記載のプロセス。
【請求項２７】
前記アミノアルコールが、１〜約６個の炭素原子を含む第１級アルカノールアミンである、請求項１６に記載のプロセス。
【請求項２８】
前記アミノアルコールが、モノメタノールアミン、モノエタノールアミン、モノ−ｎ−プロパノールアミン、１−イソプロパノールアミン、２−アミノ−２−メチル−プロパノール、およびこれらの混合物から選択される第１級アルカノールアミンである、請求項１６に記載のプロセス。
【請求項２９】
前記処理組成物が、２つ以上のホウ酸塩組成物を含む、請求項１６に記載のプロセス。
【請求項３０】
前記処理組成物が、約０．０１重量％〜約１０重量％のホウ酸塩組成物を含む、請求項１６に記載のプロセス。
【請求項３１】
前記処理組成物が、約０．０１重量％〜約１０重量％の１つ以上のカルボン酸を含む、請求項１６に記載のプロセス。
【請求項３２】
（１）金属表面を、１つ以上の水性で酸性またはアルカリ性の洗浄液を用いて洗浄すること；
（２）（ａ）液体キャリア、（ｂ）少なくとも1つのアミノアルコールとホウ酸またはホウ酸類似体との反応生成物である、少なくとも１つのホウ酸塩組成物、および（ｃ）少なくとも１つの有機脂肪族モノカルボン酸および少なくとも１つの有機脂肪族ポリカルボン酸を含む処理組成物を用いて、該金属表面を処理すること；
（３）処理した金属表面を乾燥すること；および、
（４）処理および乾燥した金属表面に乾燥性有機コーティング組成物を堆積することを含む、乾燥性有機コーティングの金属表面への密着性を改善するプロセス。
【請求項３３】
前記金属表面が、アルミニウム、鉄、スチール、マグネシウム、マグネシウム合金、亜鉛めっき鉄および亜鉛表面から選択される、請求項３２に記載のプロセス。
【請求項３４】
前記金属表面が、リン酸塩処理した金属表面である、請求項３２に記載のプロセス。
【請求項３５】
前記リン酸塩処理した金属表面が、水性で酸性の亜鉛、鉛、鉄、カドミウム、またはカルシウム−亜鉛リン酸化溶液を用い金属表面をリン酸塩処理して得られる、請求項３４に記載のプロセス。
【請求項３６】
前記液体キャリアが水性キャリアを含む、請求項３２に記載のプロセス。
【請求項３７】
前記処理組成物が、少なくとも２つのホウ酸塩組成物を含む、請求項３２に記載のプロセス。
【請求項３８】
請求項１６に記載のプロセスにより処理された、金属表面。
【請求項３９】
請求項３２のプロセスにより調製される、乾燥性有機コーティングされた金属表面。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機コーティング組成物の金属表面への密着性を改善することに有用な組成物に関する。より詳細には、本発明は、塗料の金属基材への密着性を改善する組成物およびプロセスに関する。
【背景技術】
【０００２】
金属の仕上げ技術において、アルミニウム、鉄、スチール、亜鉛めっきした金属および亜鉛表面等の金属表面が、当該表面に水性のリン酸塩処理溶液を接触させることにより、無機リン酸塩でコーティングされ得ることは周知である。リン酸塩コーティングは、腐食に対して限られた範囲で金属表面を保護し、オイル、ワックス、塗料、ラッカー、ワニス、プライマー、合成樹脂、エナメル等の腐食防止組成物および乾燥性有機コーティング組成物に対する優れたベースとして主に機能する。
【０００３】
無機リン酸塩コーティングは、通常、リン酸塩イオン、および必要に応じてナトリウム、マンガン、亜鉛、カドミウム、銅、鉛およびアンチモンイオン等の金属イオンを含む補助的なイオンを含む水性の溶液を用いる方法により金属表面に形成される。これらの水性の溶液は、アンモニウム、塩化物、臭化物、フッ化物、硝酸塩、硫酸塩、およびホウ酸塩イオン等の非金属イオンをさらに含み得る。これらの補助的なイオンは、金属表面との反応に影響を及ぼし、リン酸塩コーティングの性質を変え、それを様々な用途へ適応させる。酸化剤、着色剤および金属洗浄剤などの他の補助的な物質が、リン酸塩処理溶液に組み込まれ得る。
【０００４】
このようなリン酸塩処理溶液は、当該技術分野において周知であり、塗料の金属表面への密着性を改善するに効果的である。乾燥性(siccative)有機コーティングの金属表面への密着性は、リン酸塩コーティングにより改善されるが、例えば、第１鉄類、亜鉛めっきした第１鉄類またはリン酸塩処理した第１鉄類の金属部品は、ラッカーまたはエナメルの乾燥性のトップコートが設けられる。この様なトップコートは、例えば、取り扱い、成形または組立て操作において、擦り傷または引掻き傷がつき、金属基材は、腐食およびアンダーカッティング(undercutting)と称される現象の焦点となる。アンダーカッティング、あるいはトップコートおよび擦り傷または引掻き傷に隣接した範囲の損失は、影響をうけた範囲からトップコートの剥離を進行させる問題を生じる。アンダーカッティングは、所望とされる耐食性をさらに減少させる。
【０００５】
加えて、リン酸塩処理溶液は、必然的に高い酸性であるので、特別な取り扱いおよび適切な設備が必要となる。リン酸塩処理浴におけるスラッジの形成もまた問題となり得、使用済みのリン酸塩処理溶液および洗浄水は、廃液中のリン酸塩に関する厳しい州および地域の規則に適合させるために、廃棄に先立ち処理する必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
乾燥性有機コーティング組成物の金属表面への密着性を改善することに有用な組成物が記載される。この金属表面は、リン酸塩処理された金属表面またはリン酸塩処理されていない金属表面であり得る。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
１つの実施形態においては、本発明の組成物は、
（ａ）液体キャリア、
（ｂ）少なくとも1つのアミノアルコールとホウ酸またはホウ酸類似体との反応生成物である、少なくとも１つのホウ酸塩組成物、および
（ｃ）１つ以上の有機カルボン酸を含む。
【０００８】
別の実施形態においては、本発明は、乾燥性有機コーティング組成物の金属表面への密着性を改善するプロセスに関し、このプロセスは、
（１）（ａ）液体キャリア、
（ｂ）少なくとも1つのアミノアルコールとホウ酸またはホウ酸類似体との反応生成物である、少なくとも１つのホウ酸塩組成物、および、
（ｃ）少なくとも１つの有機カルボン酸を含む処理組成物を用いて金属表面を処理すること；および、
（２）処理した金属表面を乾燥することを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の組成物は、１つの実施形態においては、金属表面をコーティングするに有用であり、以下の混合物を含む：
（ａ）液体キャリア、
（ｂ）少なくとも1つのアミノアルコールとホウ酸またはホウ酸類似体との反応生成物である、少なくとも１つのホウ酸塩組成物、および
（ｃ）少なくとも１つの有機カルボン酸を含む。
【００１０】
本発明の組成物において用いられる液体キャリアは、有機液体（溶媒）、水、またはこれらの混合物を含み得る。１つの実施形態においては、本発明の組成物に用いられる液体キャリアは、水、または水と１つ以上のアルコールとの混合物であり得る。有用なアルコールの具体例としては、低級アルコール（１〜６またはそれ以上の炭素原子を含む）が挙げられ、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、ヘキサノール等が例示できる。１つの実施形態においては、液体キャリアは、ホウ酸塩および有機カルボン酸を含む溶液を提供するよう選択される。
【００１１】
本発明の組成物において有用なホウ酸塩組成物は、一般的には、少なくとも１つのアミノアルコールとホウ酸またはホウ酸類似体との反応生成物を含む。有用なホウ酸塩組成物は、ホウ酸アミド(boramides)またはアミンホウ酸塩と称される。１つの実施形態においては、本発明において有用なホウ酸塩組成物の調製において有用であるアミノアルコールは、アルカノールアミンまたはアルカノールエーテルアミンであり得る。種々のアミノアルコールが用いられ得、１つの実施形態においては、アミノアルコールは１〜約６またはそれ以上の炭素原子を含む。この様なアルカノールアミンの具体例としては、メタノールアミン、２−ヒドロキシエチルアミン（モノエタノールアミン）、３−ヒドロキシプロピルアミン（モノイソプロパノールアミン）、２−ヒドロキシプロピルアミン、４−ヒドロキシブチルアミン、２−アミノ−２メチル−プロパノール、５−ヒドロキシペンチルアミン、および６−ヒドロキシへキシルアミン等のモノアルカノールアミンが挙げられる。ジアルカノールアミンの例としては、ジエタノールアミン、ジプロパノールアミン、およびジイソプロパノールアミンが挙げられる。トリアルカノールアミンの例としては、トリエタノールアミンが挙げられる。
【００１２】
１つの実施形態においては、本発明において有用なアルカノールエーテルアミンは、下記式で表され得る。
【化１】
2007504361.tif 000002
Ｒは水素あるいは低級アルキル基、Ｒ′は低級アルキレン基、ｎは１〜約５の整数、ｍは１、２または３、ｚは３−ｍ、および、Ｒ″は水素あるいは低級アルキル基である。１つの実施形態においては、ｍは２でありｚは１である。別の実施形態においては、ｍは１でありｚは２である。式（ＩＩ）においてｍが２であるアルカノールエーテルアミンの例としては、ジアルカノールエーテルアミンが挙げられる。
【００１３】
別の実施形態においては、ホウ酸塩組成物の調製において用いられるアミノアルコールは、モノアルカノールエーテルアミンであり、下記式で表され得る。
【化２】
2007504361.tif 000003
Ｒは水素あるいは低級アルキル基、Ｒ′は低級アルキレン基、および、ｎは１〜約５の整数である。１つの実施形態においては、Ｒは水素またはメチル基であり、ｎは１または２である。
【００１４】
本明細書において、用語「低級アルキル」とは、単独で用いる場合または他の基と組み合わせる場合において、１〜約６個の炭素原子を含むアルキル基である。用語「低級アルキル」は、直鎖状アルキル基および分枝鎖状のアルキル基を含む。低級アルキル基の具体例としては、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、ｔ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル、ペンチル、ネオペンチル、ヘキシル等が挙げられる。１つの実施形態においては、低級アルキル基は、１〜約３個の炭素原子を含む。
【００１５】
用語「低級アルキレン」とは、１〜約６個の炭素原子を含むアルキレン基をいう。この用語は、直鎖および枝分かれしたアルキレン鎖を含む。アルキレン基の具体例としては、−ＣＨ２−、−ＣＨ２−ＣＨ２−、−（ＣＨ２）３−、−ＣＨ（ＣＨ３）ＣＨ２−、−ＣＨ２−Ｃ（Ｈ）（ＣＨ３）−ＣＨ２−等が挙げられる。特に、１つの実施形態においては、アルキレン基は１〜３個の炭素原子を含む。
【００１６】
式（Ｉ）によって表されるアルコールエーテルアミンの具体例としては、ジグリコールアミン、トリグリコールアミン、２−（２−アミノエトキシ）−エタノール、および２−（３−アミノプロポキシ）エタノールが挙げられる。
【００１７】
本発明の組成物において用いられるホウ酸塩組成物は、上記の少なくとも１つのアミノアルコールと、ホウ酸（Ｈ３ＢＯ３）、またはＨＢＯ２、Ｈ２Ｂ４Ｏ７およびＢ２Ｏ３のうちのいずれか１つの類似体との反応により調製され得る。反応物質は、実質的に等しいモル比または反応物質のいずれかが過剰な状態で存在し得る。一般的に、成分のいずれかが過剰に用いられる場合、アミノアルコールが過剰に用いられる。１つの実施形態においては、過剰なモル濃度またはそれ以上のアミノアルコールを用いることができる。アミノアルコールとホウ酸またはホウ酸類似体との間の反応は、約１００〜１８０℃のような穏やかな温度の下で行われ得る。反応温度は幅広い範囲で選択されるが、１つの実施形態においては、約１３０℃〜約１６５℃の温度範囲が用いられる。縮合反応により生成する水は、望ましくは反応の進行とともに除去され、例えば、外部コレクターを備え還流冷却器を有する密閉容器内を加熱することにより除去される。必要に応じて、残留する水を溶媒抽出により除去することができる。
【００１８】
上記方法によって調製したホウ酸塩化合物は、水に溶けやすく、さらに、実質的に全ての有機溶媒に溶ける。したがって、ホウ酸塩組成物は、種々の目的のための種々の液体キャリアに組み込むことが可能である。
【００１９】
液体キャリアに存在するホウ酸塩組成物の量は、ホウ酸塩組成物および液体キャリアの総重量に対して約０．０１重量％〜約１０重量％の範囲であり得る。別の実施形態においては、ホウ酸塩組成物の濃度は、ホウ酸塩組成物および液体キャリアの総重量に対して約０．０５重量％〜約４重量％の範囲であり得、さらに別の実施形態においては、濃度は約０．０８重量％〜約２重量％の範囲であり得る。１つの実施形態においては、組成物は少なくとも２つのホウ酸塩組成物を含む。
【００２０】
本発明において用いられるホウ酸塩組成物は市販されており、文献にも記載されている。例えば、米国特許第３,７６４,５９３号；第３,９６９,２３６号；第４,０２２,７１３号；および第４,６７５,１２５号は、アルカノールアミドホウ酸塩の例を多数含み、および、ホウ酸とアルカノールアミンからそれらを調製する記載を含む。米国特許第５,０５５,２３１号は、多くのアルカノールエーテルアミンホウ酸塩および、ホウ酸とアルカノールエーテルアミンからこのようなホウ酸塩を調製する方法を記載している。これらの特許の開示は、本明細書に参考として援用される。
【００２１】
有用なアミドホウ酸塩は、例えばMona Industries,Inc.から市販されている。市販材料の一例としては、Monacor（商標）BEであり、これは、モノエタノールアミンホウ酸塩とモノイソプロパノールアミンホウ酸塩を等量含むと考えられている。有用なアミンホウ酸塩は、Keil Chemical Division of Ferro
Corpからも入手することができる。具体例としては、ジエタノールアミンホウ酸塩であるSynkad202、およびトリエタノールアミンホウ酸塩であるSynkad204が挙げられる。
【００２２】
本発明の組成物は、少なくとも１つの有機カルボン酸をさらに含む。モノカルボン酸およびポリカルボン酸が用いられ得、別の実施形態においては、モノカルボン酸および／またはポリカルボン酸は脂肪族カルボン酸である。カルボン酸は、飽和または不飽和の脂肪族カルボン酸であり得る。本発明において有用なモノカルボン酸の例としては、酢酸、プロパン酸、ブタン酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、イソノナン酸、ドデカン酸、パルミチン酸、ステアリン酸等が挙げられる。本発明において有用なポリカルボン酸の一例としては、マレイン酸、コハク酸、フタル酸、アジピン酸、トリメリット酸、シクロヘキサンジカルボン酸が挙げられる。本発明においては、モノカルボン酸に対応する無水物（例えば、無水酢酸）およびポリカルボン酸に対応する無水物（例えば、無水コハク酸）を用いてもよい。１つの実施形態においては、少なくとも１つのモノカルボン酸と少なくとも１つのポリカルボン酸の混合物が用いられる。１つの実施形態においては、本発明において用いられる有機カルボン酸は、１〜約２０個の炭素原子を含み、別の実施形態においては、１〜約１０個の炭素原子を含む。
【００２３】
有機カルボン酸は、組成物の総重量に対して約０．０１重量％〜約１０重量％の範囲の量で本発明の組成物中に存在する。別の実施形態においては、組成物中に含まれるカルボン酸の量は、組成物の総重量に対して０．０３重量％〜約５重量％の範囲であり、さらに別の実施形態においては、約０．０５重量％〜約２重量％の範囲である。
【００２４】
本発明の組成物は、液体キャリア中で少なくとも１つのホウ酸塩化合物と少なくとも１つの有機カルボン酸とを混合することにより容易に調製される。混合の順序は重要ではない。成分の濃縮物が調製され、次いで、さらなる液体キャリアで希釈され得る。液体キャリアが水、または水とメタノール、エタノール、プロパノール等のアルコールとの混合物である場合に、水性溶液が得られる。
【００２５】
１つの実施形態においては、本発明の組成物は、トリエタノールアミン；トリエタノールアミンオクトエート(triethanolamine octoate)；ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドポリマー等のポリアルキレンオキサイド；アルキルベンゾエート；スルホンアミドカルボン酸；エトキシレート脂肪族アルコールまたはアルキルフェノール；オキサエタンカルボン酸；および脂肪酸のアルカノールアミン塩等の添加成分を含まない。
【００２６】
以下の実施例は、本発明の組成物の調製について説明する。実施例あるいは明細書および特許請求の範囲の別の箇所において別段の定めが無い限り、部およびパーセントは全て重量基準であり、温度は摂氏（度）であり、圧力は大気圧または大気圧付近である。実施例１−６、８−１１および１３−１７の組成物は、室温付近で混合したままの溶液である。２％水酸化ナトリウム水溶液を５滴および１０滴を、組成物７および１２にそれぞれ加え、成分の水への可溶化を完遂している。
【００２７】
【表１】
2007504361.tif 000004
【００２８】
１つの実施形態においては、本発明の組成物は、乾燥性有機コーティング組成物の金属表面への密着性を改善することにおいて有用である。したがって、１つの実施形態においては、本発明は、
（１）（ａ）液体キャリア、
（ｂ）少なくとも1つのアミノアルコールとホウ酸またはホウ酸類似体との反応生成物である、少なくとも１つのホウ酸塩組成物；および、
（ｃ）少なくとも１つの有機カルボン酸を含む処理組成物を用いて、金属表面を処理すること、
（２）処理した金属表面を乾燥することを含む、乾燥性有機コーティング組成物の金属表面への密着性を改善するプロセスに関する。
【００２９】
本発明によって処理することができる金属表面としては、アルミニウム表面、鉄表面、スチール表面、マグネシウム表面、マグネシウム合金表面、亜鉛めっき鉄表面および亜鉛表面が挙げられる。無機リン酸塩コーティングを有する金属表面（一般的には、リン酸塩処理した金属表面と称される）もまた、本発明のプロセスによって処理され、乾燥性有機コーティング組成物のリン酸塩処理した金属表面への密着性を改善し得ることが観察されている。
【００３０】
別の実施形態においては、乾燥性有機コーティング組成物の、リン酸塩コーティングが行われていない金属表面への改善された密着性が、本発明の処理組成物を用いて得られ得ることが見出されている。
【００３１】
リン酸塩処理技術の大規模な商業開発、およびリン酸塩処理溶液の調製および適用について記載した多くの出版物および特許を考慮すると、金属のリン酸塩コーティングの適用が達成され得る様々な方法を詳細にわたり記載することにより本明細書の説明を過度に長くする必要はないと考えられる。一般的に用いられるリン酸塩処理技術（例えば、噴霧、ブラッシング、浸漬、ローラーコーティングまたはフローコーティング）のいずれもが用いられ得ること、ならびに、水性のリン酸塩処理溶液の温度は広範囲（例えば、室温から約１００℃）に変化し得ることを示せば充分であろう。一般的に、水性のリン酸塩処理溶液を約６５℃〜約１００℃の範囲内で用いる場合に、所望の結果が得られる。金属表面へ無機リン酸塩コーティングを堆積するための水性のリン酸塩溶液を調製することおよび用いることは、金属仕上げの技術分野において周知であり、米国特許第３,１０４,１７７号；第３,３０７,９７９号；第３,３６４,０８１号；および第３,４５８,３６４号に記載されている。無機リン酸塩コーティングおよびこれらのコーティングを用いる方法に関するこれらの特許の開示は、本明細書に参考として援用される。
【００３２】
上記の本発明の処理組成物は金属表面（リン酸塩処理された金属表面を含む）に、浸漬、ブラッシング、噴霧、ローラーコーティングまたはフローコーティングにより適用され得る。噴霧または浸漬が一般的に用いられるプロセスである。
【００３３】
１つの実施形態においては、金属表面は、まず、物理的および／または化学的な方法により洗浄され、処理溶液を金属表面に適用する前に、金属表面に存在し得るグリース、汚れ、または酸化物を除去する。洗浄液は当該技術分野で公知であり、一般的には水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、アルカリ金属ケイ酸塩、アルカリ金属ホウ酸塩、水軟化剤、リン酸塩、および表面活性剤を１つ以上含む水性の溶液である。酸化物の除去は、硫酸、塩酸および／またはリン酸等の無機酸洗い液（mineral acid pickles）に浸漬することで達成され得る。
【００３４】
洗浄に続いて、一般的には、水ですすぎ、次いで金属表面を上記ホウ酸塩組成物を含む本発明の処理溶液に接触させる。金属表面を処理するために必要な時間は、温度、用いる溶液の種類、処理溶液を適用する具体的な技術、および所望のコーティング重量に応じて変化し得る。１つの実施形態においては、処理溶液の温度は室温である。多くの場合、所望の結果を得るために要求される時間は、約１秒〜約１分またはそれ以上の範囲であり得る。
【００３５】
金属表面と処理組成物との間で所望の接触が所望の時間行われた後、処理されたパネルを、空気中または乾燥オーブン内で乾燥する。
【００３６】
別の実施形態においては、本発明は、乾燥性有機コーティングの金属表面への密着性を改善するプロセスに関し、
（１）金属表面を、１つ以上の水性で酸性またはアルカリ性の洗浄液を用いて洗浄すること；
（２）液体キャリア、少なくとも1つのアミノアルコールとホウ酸またはホウ酸類似体との反応生成物であるホウ酸塩組成物、および、必要に応じて少なくとも１つの有機カルボン酸を含む処理組成物を用いて金属表面を処理すること；
（３）処理した金属表面を乾燥すること；および、
（４）処理および乾燥した金属表面に乾燥性有機コーティング組成物を堆積するプロセスを含む。前記のように、処理溶液は２つ以上の有機カルボン酸と、少なくとも２つのホウ酸塩組成物との混合物を含み得る。
【００３７】
様々な乾燥性有機コーティング組成物が、本発明の処理された金属基材上に堆積され得る。堆積することができる乾燥性有機コーティングの例としては、塗料、ラッカー、ワニス、合成樹脂、エナメルまたは静電的に堆積された粉末コーティングが挙げられる。用いられ得る乾燥性有機コーティングの例としては、アクリル系、アルキル、アルキド、エポキシ、フェノール性、メラミンおよびビニルの樹脂ならびに塗料が挙げられる。
【００３８】
乾燥性有機コーティング組成物の適用は、ブラッシング、噴霧、浸漬、ローラーコーティング、フローコーティング、あるいは静電的または電着プロセスなどの一般的な技術により行うことができる。乾燥性コーティングされた物品は、採用された乾燥性コーティング組成物にとって最適な方法、例えば、室温または高温での自然乾燥、オーブンでのベーキング、ＵＶ硬化、あるいは赤外線ランプによるベーキングにより乾燥される。多くの場合、乾燥性有機コーティング組成物の乾燥フィルムの厚みは、約０．１〜約１０ｍｉｌであり得、より好ましくは、０．３〜約５ｍｉｌの間である。
【００３９】
前述のように、上記の様な処理組成物を用いて処理された金属表面は、乾燥性有機コーティング組成物の金属への密着性を改善することが発見されている。
【００４０】
本発明の組成物を用いて処理されている金属表面への乾燥性有機コーティング組成物の密着性が改善されることを証明するために、以下の手順が行われる。スチールパネル（１０ｃｍ×１０ｃｍ）を、バイオレメディエーション（bioremediation）のために微生物を利用している弱アルカリ性の洗浄剤であるUniclean（商標）BIOを利用して洗浄する。この製品は、South  Carolina、RockhillのAtotech  USA , Inc．から入手できる。テストパネルをUniclean（商標）BIO（１０％溶液）にて５分間洗浄し、水道水で１５秒間すすぎ、蒸留水で１５秒間すすぎ、その後、本発明の組成物に室温で、実施例１〜１７に説明されるように３０秒間浸漬し、水切り乾燥させ、その後乾燥オーブンにて約１６５℃〜約１８５℃の温度で乾燥させる。
【００４１】
乾燥性有機コーティング組成物は、Georgia、EllavilleのTClから入手できる商品名がOyster  White  １９２７５という粉末コーティングを利用して、処理および乾燥したパネルに静電的に適用される。同一の研磨されていないスチールパネルがこれらのテストに用いられる。Michigan、HillsdaleのACT  Laboratoriesから購入したリン酸塩処理された鉄パネルも含まれる。これらのパネルはACT Cold Roll Steel 04X06X032 B1000 No
Percolene DIW とラベルされており、研磨されていない。これらの各スチールパネルを２つずつテストに用い、塗料の厚みを測定し記録する。
【００４２】
塗装し、乾燥したパネルを標準的な塩水噴霧腐食テストに供する。テストの手順およびこのテストに用いる装置は、ASTMテスト手順B17に記載されている。このテストにおいて、処理および塗装されたパネルに２回けがきし、パネル上に×を形成し、各けがきが６〜７ｃｍとなるようにする。けがきしたパネルを、塩水噴霧テストに供する。テストはチャンバーを利用し、チャンバー内で、５％の塩化ナトリウム水の噴霧のミストを、テストパネルに１６８時間３５℃で継続して接触させる。テストチャンバーからパネルを取り除き、パネルを乾燥し、けがきに約７０psiの圧力で空気を吹き付け、塩水噴霧の結果密着性が消失した塗料を除く。塗料損失の幅をミリメーター（ｍｍ）で測定した。
【００４３】
塗装の前に本発明の処理組成物を用いて処理したスチールパネルで実施した塩水噴霧テストの結果を、以下の表IIにまとめる。
【００４４】
【表２】
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【００４５】
本発明の処理組成物を用いて得られる改善点は、以下の表IIIに記載される。コントロール−１においては、市販のリン酸鉄パネルを水で洗浄し、上記のように静電的に塗装し塩水噴霧腐食テストに供する。実施例Ｒにおいては、同一のリン酸鉄パネルを脱イオン水中ですすぎ、実施例４の組成物を用いて（３０秒間浸漬することにより）処理し、乾燥および上記のように静電的に塗装する。コントロール−２においては、スチールパネルをUniclean（商標）BIOを用いて洗浄し、脱イオン水を用いてすすぎ、上記のように静電的に塗装する。実施例Ｓにおいては、同様のスチールパネルをUniclean（商標）BIOを用いて洗浄し、脱イオン水を用いてすすぎ、実施例４の組成物に３０秒間浸漬して処理し、乾燥および静電的に塗装する。４つの塗装されたパネル（２つずつ）は、塩水噴霧腐食テストに供され、その結果を表IIIにまとめる。
【００４６】
【表３】
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【００４７】
結果から分かるように、本発明の処理組成物を用いるリン酸鉄パネルの処理は、実施例Rの結果とコントロール−１で得られた結果とを比較することからも明らかなように塗料のリン酸塩処理されたパネルへの密着性を改善する。同様に、リン酸塩処理されていないスチールパネルの本発明の処理組成物を用いた処理およびそれに続く塗装によれば、実施例Ｓの結果とコントロール−２で得られた結果とを比較すると明らかなように塗料のスチールパネルへの密着性は改善されている。
【００４８】
本発明を、種々の実施形態に関して説明してきたが、本明細書を読めばその改変が当業者にとって明らかになることが理解されるべきである。したがって、本明細書に開示される本発明は、このような改変例を添付の特許請求の範囲内にあるものとしてカバーすることが意図されていると理解されるべきである。
【国際調査報告】
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