(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中和剤、結合剤、水及び顔料を含む水性ペイント又はコーティングの揮発性有機化合物含量を減少させる方法であって、前記中和剤として、式（Ｉ）の化合物：
【化１】
0005698218.tif 000008
又はその塩（式中、Ｒ1及びＲ2は、独立して、Ｃ1〜Ｃ10アルキルである）を用いることを含んで成る方法。
【請求項２】
前記Ｒ1及びＲ2が、共にメチル、エチル及びプロピルから選定される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記式（Ｉ）の化合物が２-(ジメチルアミノ)-２-(ヒドロキシメチル)-１，３-プロパンジオール；２-(ジエチルアミノ)-２-(ヒドロキシメチル)-１，３-プロパンジオール；２-(ジプロピルアミノ)-２-(ヒドロキシメチル)-１，３-プロパンジオール；又は２-[ビス(２-メチルプロピル)アミノ]-２-(ヒドロキシメチル)-１，３-プロパンジオールである請求項１に記載の方法。
【請求項４】
中和剤、結合剤、担体及び顔料を含んで成り、前記中和剤が式(Ｉ)の化合物：
【化２】
0005698218.tif 000009
又はその塩（式中、Ｒ1及びＲ2は、独立して、Ｃ1〜Ｃ10アルキルである）
である、水性ペイント又はコーティング。
【請求項５】
レベリング剤、界面活性剤、レオロジー改良剤、共溶媒、腐食防止剤、消泡剤、共分散剤、追加のアミノアルコール化合物及び殺生物剤から選定される１つ又はそれ以上の追加の成分を更に含んで成る請求項４に記載された水性ペイント又はコーティング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
出願に関する相互参照
本出願は、参照によって本明細書にその全内容が組み込まれている２００９年４月２９日に出願された米国特許仮出願第６１／１７３，６２１号からの優先権を請求する。
【０００２】
本発明は、ペイント及びコーティング用の、低臭気、低揮発性有機含量（ＶＯＣ）添加剤としての第三級アミノアルコール化合物及びそれらの使用に関する。
【背景技術】
【０００３】
アミノアルコールは、水性系ペイントにおいて、中和剤として使用される。多くの地形（geographies）において、ペイント製造業者は、彼らの製剤（formulations）の揮発性有機含量(ＶＯＣ)を減らすための調整に直面している。慣用の中和アミンは、１００％の揮発性物質であるために、ＶＯＣ寄与因子である。更に、他の低ＶＯＣペイント製剤において使用される場合、かかるアミンの臭気は、より顕著である。
【０００４】
定義によって非ＶＯＣ寄与因子とされる中和剤として使用する２つの選択肢は、アンモニアと、ＫＯＨのような無機塩基とである。アンモニアは効果的な中和剤ではあるが、非常に強い臭気を有し、低臭気のペイントに使用するのには不適当である。無機塩基は、スクラッチ及び傷抵抗に乏しいコーティングを生ずる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
低ＶＯＣ又は無ＶＯＣ及び非常に低いアミン臭気又は無アミン臭気の両方を示す効果的な中和剤は、ペイント及びコーティング産業のために著るしい進歩をもたらすであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
発明の概要
１つの観点において、本発明は中和剤、結合剤（バインダー）、担体及び顔料を含む水性系ペイント又はコーティングの揮発性有機化合物含量を減らす方法を提供する。この方法は、ペイント又はコーティングの中和剤として、有効量の式（Ｉ）：
【化１】
0005698218.tif 000002
の化合物又はその塩（式中、Ｒ1及びＲ2は本明細書において定義した通りである）を用いることを含んで成る。
【０００７】
別の観点において、本発明は、中和剤として、式（Ｉ）の化合物を含む水性系ペイント又はコーティングを提供する。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
発明の詳細な説明
上述の通り、本発明は、有効量の式（Ｉ）のポリヒドロキシ-ジアミン化合物を、ペイント又はコーティングの中和剤として利用することによる、水性系ペイント又はコーティングの揮発性有機化合物含量を減少させる方法を提供する。本発明は、更に、式（Ｉ）の化合物を中和剤として含むペイント及びコーティングを提供する。
【０００９】
中和剤は、かかる製剤において、ｐＨを所望の値、典型的には約８〜１０の間まで上昇させるのに使用する。産業界において現在使用されている汎用の中和剤はＶＯＣ原因因子である。また、他の低ＶＯＣ製剤において使用される場合には、汎用の中和剤の臭気はより顕著である。
【００１０】
対照的に、本発明の方法及び製剤において使用される化合物は、無又は低ＶＯＣを有する利益による、優れた低臭気物質である。例えば、実施例によって実証するように、この化合物は、２０％未満のＶＯＣ寄与を示すのに対し、汎用の中和剤である２-メチル-２-アミノ-プロパノールは１００％のＶＯＣ寄与を示す。
【００１１】
それらの優れた低ＶＯＣ及び低臭気特質に加えて、更に本発明の方法及び製剤において使用される化合物は、製剤全体に対して、有意に大量の物質を添加することなく、達成されるより高いｐＨ製剤を可能にするので、物質の保存を可能にする。更に、化合物は、ペイント及びコーティング製剤に存在する顔料粒子の有効な分散剤であるために、製剤中において多くの役割を果たすので、この場合もやはり結果的に物質を保存する。
【００１２】
本発明の中和剤は式（Ｉ）：
【００１３】
【化２】
0005698218.tif 000003
【００１４】
の化合物及びその塩（式中、Ｒ1及びＲ2は、独立して、Ｃ1〜Ｃ10アルキルである）である。
【００１５】
式（Ｉ）中のＲ1は、好適にはＣ1〜Ｃ6アルキル、より好適にはＣ1〜Ｃ4アルキルであり、そして特に好適にはメチル、エチル又はプロピルである。
【００１６】
式（Ｉ）中のＲ2は、好適にはＣ1〜Ｃ6アルキル、より好適にはＣ1〜Ｃ4アルキルであり、そして特に好適にはメチル、エチル又はプロピルである。
【００１７】
式（Ｉ）の好適な化合物は２-(ジメチルアミノ)-２-(ヒドロキシメチル)-１,３-プロパンジオール；２-(ジエチルアミノ)-２-(ヒドロキシメチル)-１,３-プロパンジオール；２-(ジプロピルアミノ)-２-(ヒドロキシメチル)-１，３-プロパンジオール；及び２-[ビス(２-メチルプロピル)アミノ]-２-(ヒドロキシメチル)-１,３-プロパンジオールを含む。特に好適な化合物は２-(ジメチルアミノ)-２-(ヒドロキシメチル)-１,３-プロパンジオールである。
【００１８】
式（Ｉ）の化合物は、当業者によって、周知技術を用いて調製することができる。この化合物は、酸性塩の形態で本発明において使用することができる。適当な塩は、これらに限定するものではないが、塩酸、ホウ酸、乳酸、ペラルゴン酸、ノナン酸、ネオデカン酸、セバシン酸、アゼライン酸、クエン酸、安息香酸、ウンデシレン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、トールオイル脂肪酸、エチレンジアミン四酢酸等の物質を含む。
【００１９】
式（Ｉ）の化合物が中和剤として存在する水性系ペイント又はコーティングは、床、自動車、家の外装及び内装並びにその他の建物用等の住宅用及び工業用表面のための、保護的及び/又は装飾的障壁を提供するために使用される。典型的には、かかるペイント又はコーティング製剤は、中和剤を含むことに加えて、結合剤、顔料及び担体も含む。更に、他の任意の添加剤も含むことができる。
【００２０】
顔料（pigment）は、最終コーティング物質に所望の色を提供するために使用され、且つペイント又はコーティングに体積を提供するためにも使用することができる。多くの顔料が最終用途のペイント又はコーティングに存在し得るが、たまに酸化亜鉛及び／又は酸化チタン等の白色顔料のみが、製剤の形成の早い段階において添加される。任意の他の所望の多くの色の顔料(より白色の顔料を含む)は、任意に製剤が形成される遅い段階で、又は製剤が形成された後に添加することができる。
【００２１】
顔料は、有機又は無機であってよい。顔料の例は、これらに限定するものではないが、二酸化チタン、カオリン粘土、焼成カオリン粘土、カーボンブラック、酸化鉄ブラック、酸化鉄イエロー、酸化鉄レッド、酸化鉄ブラウン、有機赤色顔料（キナクリドンレッド並びに金属化及び非金属化アゾレッド(例えばリソール、リソールルビン、トルイジンレッド、ナフトールレッド)を含む）、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、モノ-又はジ-アリラドイエロー、ベンゾイミダゾロンイエロー、複素環式イエロー、キナクリドンマゼンタ、キナクリドンバイオレットなど、そして任意のその組合せを含むことができる。
【００２２】
結合剤は、顔料粒子が分散及び懸濁されるネットワークを提供するために、ペイント及びコーティング製剤中に含まれる。結合剤は、まとまって顔料粒子に結合し、そしてペイント又はコーティングフィルムに一体性及び接着性を与える。一般的に、２つの分類の結合剤が存在し、ラテックス結合剤は水性系製剤に使用され、そしてアルキド系結合剤は非水性製剤に使用され、最終的にそれぞれラテックスペイント及びコーティング並びにアルキドペイント及びコーティングをもたらす。
【００２３】
ラテックス系ペイント及びコーティング製剤の結合剤は、典型的にはアクリル酸アルキル(アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル及び/又はアクリル酸２-エチルヘキシル)、メタクリル酸アルキル、ビニルアルコール/酢酸ビニル、スチレン、並びに/或いはアクリロニトリル、そしてエチレンタイプ単量体を含む単量体混合物の水性エマルション重合を開始するフリーラジカルによって調製される。本発明の製剤中の結合剤の量は、ペイント及びコーティング製剤において慣用的に使用される量とすることができる。非限定的な実施例の方法による結合剤形成の量は、製剤の総重量に基づき、約２重量％〜約７５重量％、或いは約５重量％〜約６５重量％、或いは約２０重量％〜約５５重量％であることができる。
【００２４】
製剤は、更に製剤成分が溶解され、分散され及び／又は懸濁される担体（carrier）を含む。本発明の水性系製剤の担体は、通常、水であるが、水−アルコール混合物等の他の水系溶液も使用することができる。水性担体は、一般的に全ての他の成分が計量された後に、製剤の残量として加えられる。
【００２５】
上述の中和剤、顔料、結合剤及び担体に加えて、他の添加剤を、ペイント及びコーティング製剤中に含ませることができる。これらは、以下に限定するものではないが、レベリング剤及び界面活性剤、レオロジー改良剤、プロピレングリコール又はエチレングリコールを含むグリコール等の共溶媒、腐食防止剤、消泡剤、共分散剤、追加のアミノアルコール化合物並びに殺生物剤を含む。
【００２６】
本発明のペイント及びコーティング製剤は、当業者に周知である汎用のペイント製造技術によって製造することができる。典型的には、製剤は、２工程プロセスによって製造される。一般に磨砕段階（grind phase）と呼ばれる最初の分散段階は、一定の高剪断撹拌下で、乾燥顔料を、ほとんどの他の固形粉体製剤材料を含む他の磨砕段階成分と混合して、高粘性及び高固体混合物を提供することによって調製される。工程のこの部分は、効果的に湿るように設計され、そして乾燥顔料を解凝集させ、そしてそれらを水性分散において安定させる。
【００２７】
ペイント製造工程の第二工程は、磨砕混合物よりも一般的に少ない粘性である残存する製剤成分により粘性磨砕が希釈されるために、一般にレットダウン（減弱）（letdown）又はシンダウン（薄化）（thindown）段階と呼ばれる。典型的には、混合及びおそらく穏やかな剪断のみを要求する結合剤、任意の予め分散された顔料及び任意的な他のペイント物質は、レットダウン段階の間に組み入れられる。レットダウン段階は、磨砕混合物を含む容器中にレットダウン成分を連続して添加することによって、又はラテックス樹脂及び他のレットダウン成分の前混合物を含む容器中に磨砕混合物を添加し、その後に最終レットダウン成分を連続添加することによって成すことができる。いずれの場合にも、一定の撹拌は必要であるが、高剪断の適用は要求されない。本発明の中和剤化合物は、典型的には製造工程中の３つの異なる箇所：顔料分散、結合剤分散及び／又はペイント製剤の最終添加の１つ以上で、製剤に添加される。使用する量は、製剤の所望のｐＨに基づいて、決定される。典型的には、有効量の化合物は、約８〜１０、より好適には約８．５〜９．５の範囲の最終ｐＨを与えるように添加される。
【００２８】
本明細書において使用される用語「アルキル」とは、示された数の炭化水素を含む直鎖又は分岐鎖の炭化水素を意味する。数が示されていない場合には、アルキルは、１〜６個の炭素原子を含む。アルキルの代表例は、これらに限定するものではないが、メチル、エチル、ｎ-プロピル、ｉｓｏ-プロピル、ｎ-ブチル、ｓｅｃ-ブチル、ｉｓｏ-ブチル、ｔｅｒｔ-ブチル、ｎ-ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、及びｎ−ヘキシルを含める。
【実施例】
【００２９】
以下の実施例は、本発明の説明に役立つものであるが、本発明の範囲を限定することを意図するものでない。
【００３０】
実施例１
２−(ジメチルアミノ)−２−(ヒドロキシメチル)−１，３−プロパンジオール(ＤＭＴＡ)の合成
本発明の化合物であるＤＭＴＡは、米国特許第５，１０５，０１３号に記載される還元的メチル化の変法を介して、トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン及びホルムアルデヒドから調製する。ラネーニッケル触媒を使用し、そしてメタノールは、溶媒である。ＤＭＴＡの収率は、＞９８％であり、Ｃ面積％純度は、＞９８％である。ＩＲ、ＮＭＲ、及びＧＣ／ＭＳ分析は、生成物の同一性を確認する。
【００３１】
実施例２
非発明ｎ−ブチルジエタノールアミンと比較したＤＭＴＡのＶＯＣ
本例では、非発明化合物（ｎ−ブチルジエタノールアミン）に対して、本発明の化合物であるＤＭＴＡのＶＯＣ寄与を比較するために、修正ＥＰＡ試験法２４を使用する。この試験方法は以下の通りに行う。適当な平鍋（pan）の中でアミノ化合物を計量し、そして１時間、１０５〜１１０℃でオーブン中に置く。パーセント重量損失は、Ｋａｒｌ Ｆｉｓｈｅｒ滴定によって測定することができるサンプル中の水含量に対して修正されたＶＯＣとして報告する。
【００３２】
ＤＭＴＡは、多少のアミン臭気を有するが、これは、ペイント製剤中に混合される場合には顕著でない。本試験方法を使用するＤＭＴＡは、＜１％の揮発性を示す。対照的に比較コントロール、ｎ−ブチルジエタノールアミンは、２１％の揮発性を示す。
【００３３】
実施例３
半光沢ラテックスペイント中の中和剤及び共分散剤としての実験室規模（ラボスケール）評価
本例では、中和、共分散アミンとしてＤＭＴＡを試験し、そして水性系ラテックス半光沢製剤において、商業用の中和剤と比較する。比較の中和剤は２−アミノ−２−メチル−１−プロパノール(ＡＭＰ)である。試験ペイント製剤は、以下の成分を含む：
【００３４】
【表１】
0005698218.tif 000004
【００３５】
等モル及び等重量基準の両方でＡＭＰと比較して、製剤中でＤＭＴＡを試験する。
【００３６】
試験化合物を含む製剤のｐＨ、フィルム不透明度、フィルム光沢、フィルム黄変、アミンｐＫ値、アミン％ＶＯＣ及びアミン臭気は、以下の通りに決定する。
【００３７】
ｐＨ、低剪断及び高剪断粘性
それぞれの製剤のｐＨは、セラミック-ジャンクションプローブを有するＣｏｒｎｉｎｇ Ｍｏｄｅｌ ４３０ ｐＨメーターで測定する。Ｋｒｅｂｓ−ｕｎｉｔｓ(ＫＵ)粘性は、ストロボスコープタイマーを有するＳｔｏｒｍｅｒ粘度計で測定する(ＡＳＴＭ  Ｄ５６２)。サンプル温度は、混合中の温度上昇の理由から、初期値を除き、２４±１℃である。高剪断("ＩＣＩ")粘性は、ブルックフィールド（Brookfield）ＣＡＰ １０００＋粘度計を用いて、１２，０００ ｓ-1のせん断速度で、９００ｒｐｍで、半径１．５１１ｃｍの０．４５°の円錐（cone）及び２５℃で制御されたサンプル温度により、ＡＳＴＭ  Ｄ ４２８７に従って測定する。
【００３８】
６０℃での光沢、不透明度及び黄変
色及び光沢測定は、Ｌｅｎｅｔａフォーム３-Ｂ不透明度チャートに３ミルのウェットフィルムドローダウンバーで適用されたフィルムにおいて行う。追加のドローダウンは、６０℃で２週間後に熱熟成させた安定サンプルから作る。測定前に、少なくとも２４時間、室温でパネルを乾燥させる。
【００３９】
色測定は、ＡＳＴＭ Ｅ １１６４に従って、反射スペクトルを測定する、ＢＹＫ-Ｇａｒｄｎｅｒ Ｃｏｌｏｒ Ｇｕｉｄｅ Ｓｐｈｅｒｅ色度計(Ｄ６５ソース／１０°オブザーバー)により行う。色度計は、ＣＩＥ Ｌ*ａ*ｂ*色システムに従って色彩パラメーターを計算する。黄色度はｂ*(黄色-青色スケール)パラメーターに関して本明細書に報告する。
【００４０】
６０°での光沢は、ＡＳＴＭ  Ｄ ５２３に従って、ＢＹＫ-Ｇａｒｄｎｅｒマイクロ-ＴＲＩ-光沢計により測定する。
【００４１】
スクラブ抵抗
湿式スクラブ抵抗は、ＡＳＴＭ  Ｄ ２４８６に従って、３７サイクル／分の一定速度で、Ｇａｒｄｃｏ−Ｍｏｄｅｌ  Ｄ１０洗浄能、摩耗及び摩擦試験機により測定する。反復並行ドローダウンは、７ミル間隔側面のＤｏｗラテックスバーにより、Ｌｅｎｅｔａ Ｐ−１２１−１０Ｎ黒色プラスチックパネル上に引く。７日間、５０％の相対湿度、２５℃で、パネルを乾燥させる。それぞれ並んだフィルムの下でシムを有するスクラブ試験装置の載物台にパネルを固定して、持ち上げられた試験領域に与える。それぞれ４００サイクルの試験の前に、１０ｇの特定の磨砕媒体及び５ｍＬの水をスクラブブラシの進路内に置く。それぞれのペイントフィルムのエンドポイントは、ブラシが持ち上げられた試験表面を横切って、完全なペイント除去の連続的な線を表している時に記録する。
【００４２】
ブロッキング抵抗
ブロッキングは、ＡＳＴＭ  Ｄ ４９４６に従って、室温及び５０℃で測定する。試験前に、３日及び７日間、５０％の相対湿度、２５℃で、不透明度チャートに適用される３ミルの湿式フィルム厚のフィルムを乾燥させる。それぞれの試験について、コーティングされたパネルを、３通りの１ １／２インチの正方形の対に切る。それぞれの正方形の対を向い合せに置き、その後にそれぞれの対をＮｏ．８のゴム栓で覆う。１ｋｇの重りをゴム栓上に置く。室温試験は、１時間行い、そして５０℃のオーブン試験は３０分間行う。それぞれの期間の終わりに、重りを取り除き、そして一定の力で正方形の対をゆっくりばらばらにはがす。接着量を観察し、そして０(最大の接着)から１０(最小の接着)のスケールで評価する。
【００４３】
アミンｐＫ
アミンｐＫ値は、滴定によって決定し；アミンＶＯＣ値は、上に記載した通り、ＥＰＡ法２４を介して決定する。
【００４４】
データは、表Ｉに示す。
【００４５】
【表２】
0005698218.tif 000005
【００４６】
表Ｉのデータから見られるように、ＤＭＴＡは、ＡＭＰよりも高い不透明度値、少ない黄変、低いＶＯＣ寄与、及び少ないアミン臭気を提供する。フィルム光沢値は、同程度である。ＤＭＴＡは、より少ない臭気及びゼロのＶＯＣ寄与という追加の利点を示す。
【００４７】
実施例４
半光沢ラテックスペイントにおけるキログラムスケール評価
キログラムスケール実験室研究において、半光沢ラテックスペイントにおけるＤＭＴＡの性能をＡＭＰと比較する。ほぼ等モル基準で、ＤＭＴＡ及びＡＭＰを試験する。
【００４８】
性能データは、表IIに示す。
【００４９】
【表３】
0005698218.tif 000006
【００５０】
ＤＭＴＡ製剤は、スクラブ抵抗を除き、ＡＭＰ製剤と同等に機能するが、より低い臭気及びゼロのＶＯＣ寄与という利点を更に有する。
【００５１】
本発明は、その好適な態様に従って上に記載したが、それは、本開示の精神及び範囲の中で修正することができる。従って、本出願は、本明細書において開示された一般的な原理を用いる本発明の任意の変更、用途、又は適応にまで及ぶことを意図するものである。更に、本出願は、本発明が属する当業界において公知又は慣行の範囲内にあり、且つ特許請求の範囲の限定内にあるような本発明の開示からのかかる逸脱にまで及ぶことを更に意図するものである。
以下に、本発明及びその関連態様を記載する。
態様１．中和剤、結合剤、水及び顔料を含む水性に基づくペイント又はコーティングの揮発性有機化合物含量を減少させる方法であって、前記中和剤として、有効量の式（Ｉ）の化合物：
【化３】
0005698218.tif 000007
又はその塩（式中、Ｒ1及びＲ2は、独立して、Ｃ1〜Ｃ10アルキルである）を用いることを含んで成る方法。
態様２．前記Ｒ1がＣ1〜Ｃ6アルキルである態様１に記載の方法。
態様３．前記Ｒ1がＣ1〜Ｃ4アルキルであり、且つ特に好適にはメチル、エチル又はプロピルである態様１又は２に記載の方法。
態様４．前記Ｒ2がＣ1〜Ｃ6アルキルである態様１〜３のいずれか１項に記載の方法。
態様５．前記Ｒ2がＣ1〜Ｃ4アルキルである態様１〜４のいずれか１項に記載の方法。
態様６．前記Ｒ1及びＲ2が、共にメチル、エチル及びプロピルから選定される態様１〜５のいずれか１項に記載の方法。
態様７．前記式（Ｉ）の化合物が２-(ジメチルアミノ)-２-(ヒドロキシメチル)-１，３-プロパンジオール；２-(ジエチルアミノ)-２-(ヒドロキシメチル)-１，３-プロパンジオール；２-(ジプロピルアミノ)-２-(ヒドロキシメチル)-１，３-プロパンジオール；又は２-[ビス(２-メチルプロピル)アミノ]-２-(ヒドロキシメチル)-１，３-プロパンジオールである態様１に記載の方法。
態様８．前記式（Ｉ）の化合物が２-(ジメチルアミノ)-２-(ヒドロキシメチル)-１，３-プロパンジオールである態様１に記載の方法。
態様９．中和剤、結合剤、担体及び顔料を含んで成り、前記中和剤が式(Ｉ)の化合物である、水性系ペイント又はコーティング。
態様１０．レベリング剤、界面活性剤、レオロジー改良剤、共溶媒、腐食防止剤、消泡剤、共分散剤、追加のアミノアルコール化合物及び殺生物剤から選定される１つ又はそれ以上の追加の成分を更に含んで成る態様９に記載された水性系ペイント又はコーティング。