(57)【要約】基材の表面をコーティングするのに適したポリウレタン組成物。ポリウレタン組成物は、脂肪族ポリエステルウレタンマトリックスおよびフッ素化イオン性帯電防止用添加剤を含むことができる。脂肪族ポリエステルウレタンマトリックスは、脂肪族ジイソシアネート、ポリエステルジオールおよびポリエステルトリオールを有するポリエステルポリオール、およびスルホン化ポリエステルウレタンポリオールを含むことができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材の表面をコーティングするのに適したポリウレタン組成物であって、前記組成物は、
脂肪族ポリエステルウレタンマトリックスおよびフッ素化イオン性帯電防止用添加剤を含み、前記脂肪族ポリエステルウレタンマトリックスは、
脂肪族ジイソシアネートと、
ポリエステルジオールおよびポリエステルトリオールを有するポリエステルポリオールと、
スルホン化ポリエステルウレタンポリオールと、
を含む、組成物。
【請求項２】
前記脂肪族ジイソシアネートが、ヘキサメチレンジイソシアネート、メチレンビス（４−シクロヘキシルイソシアネート）およびイソホロンジイソシアネートからなる群より選択される、請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
前記ポリエステルジオールが約８３０ｇ／モルの平均分子量を有し、ジエチレングリコールで開始されたポリカプロラクトンジオールを含む、請求項２に記載の組成物。
【請求項４】
前記ポリエステルトリオールが約５４０ｇ／モルの平均分子量を有し、トリメチロールプロパンで開始されたポリカプロラクトントリオールを含む、請求項３に記載の組成物。
【請求項５】
前記ポリエステルポリオールが、エチレングリコール、１，４−ブタンジオールおよび２−エチル−１，３−ヘキサンジオールからなる群より選択される鎖延長剤をさらに含む、請求項４記載の組成物。
【請求項６】
前記スルホン化ポリエステルウレタンポリオールが、脂肪族ポリエステルウレタン樹脂のアニオン性分散体を含む、請求項４に記載の組成物。
【請求項７】
前記スルホン化ポリエステルウレタンポリオールが、前記組成物の約５重量％〜約１０重量％である、請求項６に記載の組成物。
【請求項８】
前記脂肪族ポリエステルウレタンマトリックスが、前記組成物の約８５重量％〜約９８重量％である、請求項７に記載の組成物。
【請求項９】
前記フッ素化イオン性帯電防止用添加剤が、トリ−ｎ−ブチルメチルアンモニウムビス−（トリフルオロメタンスルホニル）イミドおよび第四級アルキルアンモニウムビス−（トリフルオロメタンスルホニル）イミドからなる群より選択されるフッ素化スルホンイミドの第四級アンモニウム塩を含む、請求項８に記載の組成物。
【請求項１０】
前記フッ素化イオン性帯電防止用添加剤が、前記組成物の約３重量％〜約８重量％である、請求項９に記載の組成物。
【請求項１１】
基材の表面をコーティングするのに適したポリウレタン組成物を調製する方法であって、前記方法は、
ポリエステルジオールおよびポリエステルトリオールをスルホン化ポリエステルウレタン分散体と混合して、均一なスルホン化ポリオール混合物を形成することと、
前記均一なスルホン化ポリオール混合物を、脂肪族ジイソシアネート、フッ素化イオン性帯電防止用添加剤および触媒を含む成分と混合して、ポリウレタンコーティング組成物を形成することと、
を含む方法。
【請求項１２】
前記スルホン化ポリエステルウレタン分散体が、約９０℃〜約１０５℃で約４８時間、ポリエステルジオールおよびポリエステルトリオールと混合される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ポリエステルジオールが約８３０ｇ／ｍｏｌの平均分子量を有し、ジエチレングリコールで開始されたポリカプロラクトンジオールを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記ポリエステルトリオールが約５４０ｇ／ｍｏｌの平均分子量を有し、トリメチロールプロパンで開始されたポリカプロラクトントリオールを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記スルホン化ポリエステルウレタン分散体が脂肪族ポリエステルウレタン樹脂のアニオン性分散体を含み、かつ前記組成物の約５重量％〜約１０重量％である、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記脂肪族ジイソシアネートがメチレンビス（４−シクロヘキシルイソシアネート）を含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記フッ素化イオン性帯電防止用添加剤がトリ−ｎ−ブチルメチルアンモニウムビス−（トリフルオロメタンスルホニル）イミドを含み、かつ前記組成物の約３重量％〜約８重量％である、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の方法はさらに、
前記ポリウレタン組成物で表面をコーティングすることと、
コーティングされた表面を約５０℃〜約６０℃の第１の硬化温度で約１２時間硬化させることと、
コーティングされた表面を、約７５℃〜約８５℃の第２の硬化温度で約２４時間再硬化させることと、
を含む方法。
【請求項１９】
前記コーティングが透明であり、前記基材が透明なアクリルである、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記表面が航空機の透明体の外表面である、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記第１の硬化温度が約５４℃であり、前記第２の硬化温度が約８２℃である、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載の方法は、前記透明なポリウレタン組成物で表面をコーティングする前に同表面を調製するステップをさらに含み、前記調製するステップは、
ポリシロキサンコーティングで前記表面をコーティングし、ベースコーティングされた表面を形成することと、
３層の酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）／金／ＩＴＯフィルムスタックで前記ベースコーティングされた表面をコーティングして、ＩＴＯコーティングされた表面を形成することと、
前記ＩＴＯコーティングされた表面を０．１％シリケートコーティング溶液でコーティングして、シリケートコーティングされた表面を形成することと、
前記シリケートでコーティングされた表面を約８２℃で約１時間加熱することと、
前記シリケートコーティングされた表面を０．１％アミノシランプライマー溶液でコーティングして、アミノシランコーティングされた表面を形成することと、
アミノシランコーティングされた表面を１８％ポリウレタン熱硬化性接着剤溶液でコーティングして、ポリウレタン熱硬化性コーティング表面を形成することと、
ポリウレタン熱硬化性コーティング表面を約２０℃〜約２５℃で約１６時間硬化させることと、
を含む、方法。
【請求項２３】
ラミネートであって、前記ラミネートは、
基材の表面に配置されたコーティングを含み、前記コーティングは、
脂肪族ポリエステルウレタンマトリックスおよびフッ素化イオン性帯電防止用添加剤を含むポリウレタン組成物を含み、前記脂肪族ポリエステルウレタンマトリックスは、
脂肪族ジイソシアネートと、
ポリエステルジオールおよびポリエステルトリオールを有するポリエステルポリオールと、
スルホン化ポリエステルウレタンポリオールと、
を含む、ラミネート。
【請求項２４】
前記コーティングが、約７５μｍ〜約１００μｍの厚さを有する、請求項２３に記載のラミネート。
【請求項２５】
前記コーティングが、約−４０℃で約１０１１オーム・ｃｍ以下の電気体積抵抗率を有する、請求項２４に記載のラミネート。
【請求項２６】
前記コーティングが、約６５％〜約７０％の視感透過率を有する、請求項２５に記載のラミネート。
【請求項２７】
前記コーティングが約０．９０％〜約１．４０％のヘイズを有する、請求項２６に記載のラミネート。
【請求項２８】
前記コーティングが、パーフルオロアルキルスルホネートのイオン化可能な金属塩またはコロイド状インジウムスズ酸化物ナノ粒子分散体を含まない、請求項２７に記載のラミネート。
【請求項２９】
前記コーティングが透明であり、前記基材が透明なアクリルである、請求項２７に記載のラミネート。
【請求項３０】
前記表面が航空機の透明体の外表面である、請求項２９に記載のラミネート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、ポリウレタン組成物およびそのような組成物を組み込んだコーティングされた航空機用透明体に関し、より詳細には、卓越した静電気散逸能力、優れた耐浸食性、および優れた環境耐久性を有する透明なポリウレタン組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
現代の軍用航空機に使用される透明体では、多くの場合、外表面に保護用の耐浸食性コーティングまたはフィルムを必要とする。そのような保護用の外層は、金、銀、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）のような壊れやすい下層の金属またはセラミックの導電性コーティングへの損傷を防ぐため、またはポリカーボネートなどの環境耐久性が制限されたプラスチック表面を保護するために必要である。透明なポリウレタンコーティングおよびフィルムは、その優れた透明性、優れた耐浸食性、および良好な環境耐久性のため、これらの用途において好ましい。
【０００３】
航空機の透明体（ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｃｙ）の外表面は、特に高性能の現代の軍用航空機では、静電的帯電にさらされている。この帯電は、飛行中の氷晶や他の粒子との接触によって引き起こされ、結果として、摩擦電気または摩擦効果を介して表面に電荷が移動する。この現象は、産業界では降水帯電（ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ  ｃｈａｒｇｉｎｇ）またはｐ−静電気帯電（ｐ−ｓｔａｔｉｃ  ｃｈａｒｇｉｎｇ）と呼ばれている。
【０００４】
航空機の透明体の非導電性の（誘電性の）外表面のｐ−静電気帯電は、航空機の性能、透明体の耐用年数、および人員の安全に影響を与えるいくつかの深刻な問題を引き起こす可能性がある。飛行中の放電は、誘電破壊による外側コーティング層の損傷を引き起こす可能性、または機器との電子干渉を引き起こす可能性がある。このような電荷の蓄積は、飛行および地上作業員に対して感電の危険をもたらす可能性もある。
【０００５】
ｐ−静電気帯電によって引き起こされるこれらの問題を回避するために、航空機の透明体の外層は、表面を横切って機体へと、または層の厚みを通して下層である接地導電層まで電荷を放出できるように十分に導電性であることが必要である。ほとんどの有機ポリマーと同様に、ポリウレタンは一般に電気の伝導体としては不十分である。その結果、ポリウレタンは、静電気散逸特性を必要とする用途において、修飾を行わずには満足に使用することはできない。
【０００６】
ポリウレタンを修飾してその電気伝導率を高め、それにより静電荷の蓄積をより良好に散逸させるために、これまでにいくつかの方法が使用されてきた。そのような方法の１つでは、導電性の繊維または粒子がポリウレタンマトリックスに組み込まれている。しかしながら、導電性フィラー材料は不透明であり、修飾された材料の光透過率を大幅に低下させるため、この方法は透明であるポリウレタンでの使用には適していない。
【０００７】
ポリウレタンを修飾してそれらの電気伝導率を増加させる別の方法では、ポリアニリンまたはポリチオフェン塩などの導電性ポリマーがポリウレタンマトリックスに組み込まれる。しかしながら、ここでも、導電性ポリマー添加剤が分散相を形成して透明性を低下させるため、この方法は透明なポリウレタンでの使用には適していない。さらに、ポリアニリン、ポリチオフェン、および他の導電性ポリマーは、良好な環境安定性を備えておらず、一般に風化と環境劣化に対する全体的な耐性を低下させる。
【０００８】
ポリウレタンを修飾してそれらの電気伝導率を増加させるさらに別の方法では、アミンおよび第四級アンモニウム塩などの親水性添加剤を使用して、ポリウレタンの表面導電率を増加させている。これらの添加剤は、ポリウレタンの表面に移動することで機能し、同表面において水を引き付け、それによって導電性フィルムを作製する。しかしながら、この方法は、ポリウレタンコーティングやラミネートには適していない。その理由は、添加剤が下層である基材と接するポリウレタンの面にも移動し、接着性が失われるためである。さらに、そのような添加剤は、通常の使用条件下ではポリウレタンから浸出する可能性があるため、時間の経過とともにその効果を失う可能性がある。
【０００９】
これまでにポリウレタン発泡体にのみ使用可能であった、電気伝導率を高めるためにポリウレタンを修飾するさらに他の方法は、エンハンサーと結合したイオン化可能な金属塩を加えることを必要とする。好ましい塩カチオンは、アルカリまたはアルカリ土類金属イオンであり、好ましいアニオンは、無機酸またはＣ２−Ｃ４カルボン酸の共役塩基である。好ましいエンハンサーは、リン酸エステルおよび脂肪酸の塩またはエステルである。ポリウレタンの電気伝導率を高めるこれらの既知の添加剤はいずれも、透明なポリウレタン、特に現代の軍用航空機の透明体のコーティングとして使用されるポリウレタンでの使用に完全に満足できるものとは見なされていない。
【００１０】
一般に、非イオン性添加剤およびポリオール修飾剤は、高レベルで使用した場合にのみ電気伝導率を大幅に向上させることが明らかになってきたが、透明性および機械的強度などの他の重要な特性に悪影響を与える可能性がある。第四級アンモニウム塩およびイオン化可能な金属塩を含むイオン性の添加剤は、一般に電気伝導率を高めるのにより効果的である。この種類の最も効果的な既知の添加剤は、ペルフルオロアルキルスルホン酸のイオン化可能な金属塩である。しかしながら、これらのイオン性添加剤はいずれも、それらが一時的であり、時間とともに透明性を失い、接着性を失い、そして導電性を失うことからコーティングとして使用される透明なポリウレタンでの使用に完全に満足のゆくものとはみなされていない。
【００１１】
透明なポリウレタンの電気伝導率を高めるための同透明なポリウレタンの最近の１つの修飾は、サンドリン（Ｓａｎｄｌｉｎ）他の特許文献１に記載されており、ここでは組成物の透明性および下層である基材への接着性に悪影響を与えることなく電気伝導率を高めるために、０．５〜５．０重量パーセントの範囲の規定された添加剤を組み込んだ改善されたポリウレタン組成物が開発されている。既定された添加剤は、パーフルオロアルキルスルホンイミドのイオン化可能な金属塩であり、金属はアルカリ金属であり、好ましいパーフルオロアルキルスルホンイミドはトリフルオロメタンスルホンイミドである。最も好ましい塩は、３Ｍ社の商品名Ｆｌｕｏｒａｄ（商標）ＨＱ１１５としてのリチウムトリフルオロメタンスルホンイミドである。
【００１２】
好ましいポリエーテルウレタン組成物において、１．０〜３．０重量パーセントの範囲でＦｌｕｏｒａｄ（商標）ＨＱ１１５を使用すると、組成物の電気伝導率を約２桁向上させることができ、それにより、感電の危険が生じる或いはポリウレタンコーティングが電流の急激な放電によって損傷を受ける地点まで静電荷が蓄積するリスクを低減できる。Ｆｌｕｏｒａｄ（商標）ＨＱ１１５で修飾された透明なポリウレタンは、機械的性質において非常に耐久性があり、風雨にさらされる有害な影響に対して優れた耐浸食性を示す。ただし、Ｆｌｕｏｒａｄ（商標）ＨＱ１１５で修飾された透明なポリウレタンの電気伝導率は、温度に強く依存する。温度が下がると、導電率と蓄積された表面電荷を放散する能力が大幅に低下する。電気伝導率は、風雨にさらされる有害な影響にも敏感であり、通常の使用条件下では伝導性を失う可能性がある。現代の軍用航空機を現場で操作する場合、−４０℃以下といった透明体の表面温度が定期的に起こり得るため、静電放電能力は低温で維持され、かつ風雨にさらされる有害な影響に耐えることができる必要がある。したがって、規定されたリチウムトリフルオロメタンスルホンイミド添加剤であるＦｌｕｏｒａｄ（商標）ＨＱ１１５で修飾された透明なポリウレタン組成物は、これらの要件に関して、現代の軍用航空機に使用される透明体の表面コーティングとして完全に満足のゆくものとしてはみなされていない。
【００１３】
航空機の透明体上における静電荷蓄積の問題に対処する最新の開発は、モンカー（Ｍｏｎｃｕｒ）他の特許文献２に記載されており、ここで、第１の透明なポリウレタン内層、第１の透明なポリウレタン内層上に配置された中間導電層および導電層上に配置された第２の透明なポリウレタン外層を含む多層コーティングシステムが開発されている。中間導電層は、ポリウレタンの内層と外層との間にあり、第１の透明なポリウレタン内層をコロイド状のインジウムスズ酸化物ナノ粒子分散体でコーティングすることによって形成されており、それは、シリケート結合剤で硬化されて、メッシュまたは多孔性ネットワークを形成し、外側のポリウレタン層が、多孔性ネットワークを介して内側のポリウレタン層と相互作用および結合することが可能になる。第１の透明なポリウレタンの内層は比較的厚く、約７０％の固形分を含む脂肪族ポリエステルウレタン前駆体溶液を透明な基材に塗布した後に、溶媒を蒸発させて前駆体を熱硬化させることによって形成される。第２の透明なポリウレタン外層は比較的薄く、約４５％の固形分を含む脂肪族ポリエステルウレタン前駆体溶液を導電層に塗布した後に、溶媒を蒸発させて前駆体を熱硬化させることによって形成される。両方のポリウレタン前駆体溶液の固形分は、所望の層厚を与えるように調整することができ、使用される特定のポリウレタンの特性に依存するであろう。
【００１４】
この多層コーティングシステムは、「ドレイン・アクロス（ｄｒａｉｎ  ａｃｒｏｓｓ）」メカニズムを介して航空機の透明体における静電気の蓄積の問題に対処するものであり、これにより、表面の静電気が第２の透明なポリウレタン層を介してから導電性材料層に、次に機体に嵌合される導電性材料層の縁部に排出されることが可能になる。この「ドレイン・アクロス」多層コーティングシステムは、航空機の透明体に蓄積される表面静電気の散逸における効率を実証し、温度変化や風雨にさらされても高いｐ−静電気散逸性能を維持する。しかしながら、同多層コーティングシステムは、耐浸食性が弱く、激しい降雨浸食試験中に外側のポリウレタン層が損失することが起こる。中間導電性材料層の多孔性ネットワークを介した外側のポリウレタン層と内側のポリウレタン層の間との相互作用が、試験条件に耐えるこれらの２つのポリウレタン層間の十分な結合を提供できないので、降雨浸食試験中に層間剥離が生ずる。したがって、多層コーティングシステムは、耐侵食性の要件に関して現代の軍用航空機に使用される透明体の表面コーティングとして完全に満足のゆくものとして考えることはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】米国特許第６４５８８７５号明細書
【特許文献２】米国特許第９５８０５６４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
すべての動作温度での卓越した静電気散逸能力、優れた耐浸食性および優れた耐環境性（ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ  ｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ）を備えた保護層を透明体に提供するために、現代の軍用航空機の透明体の外表面に適用できる、電気伝導率が向上した透明なポリウレタン組成物が必要であることは容易に理解できる。本発明は、この必要性を満たし、さらなる関連する利点を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、基材の表面をコーティングするのに適したポリウレタン組成物で具現化される。一実施形態において、組成物は、脂肪族ポリエステルウレタンマトリックスおよびフッ素化イオン性帯電防止用添加剤（ｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ  ｉｏｎｉｃ  ａｎｔｉｓｔａｔｉｃ  ａｄｄｉｔｉｖｅ）を含む。脂肪族ポリエステルウレタンマトリックスは、脂肪族ジイソシアネート、ポリエステルジオールおよびポリエステルトリオールを有するポリエステルポリオール、およびスルホン化ポリエステルウレタンポリオールを含む。各特徴または概念は独立しているが、本願において開示されている任意の他の概念の特徴と組み合わせることができる。
【００１８】
一実施形態において、脂肪族ジイソシアネートは、ヘキサメチレンジイソシアネート、メチレンビス（４−シクロヘキシルイソシアネート）、およびイソホロンジイソシアネートからなる群より選択される。別の実施形態において、脂肪族ジイソシアネートは、メチレンビス（４−シクロヘキシルイソシアネート）を含む。各特徴または概念は独立しているが、本願において開示されている任意の他の概念の特徴と組み合わせることができる。
【００１９】
前述の実施形態のいずれか１つにおいて、ポリエステルジオールは、ポリカプロラクトンジオールを含むことができる。一実施形態において、ポリカプロラクトンジオールは、１，４−ブタンジオール、ジエチレングリコール、およびネオペンチルグリコールからなる群より選択される化合物で開始される。別の実施形態において、ポリエステルジオールは、約４００ｇ／モル〜約４，０００ｇ／モルの平均分子量を有する。さらなる実施形態において、ポリエステルジオールは、約８３０ｇ／モルの平均分子量を有し、ジエチレングリコールで開始されたポリカプロラクトンジオールを含む。各特徴または概念は独立しているが、本願において開示されている任意の他の概念の特徴と組み合わせることができる。
【００２０】
前述の実施形態のいずれか１つにおいて、ポリエステルトリオールは、ポリカプロラクトントリオールを含むことができる。一実施形態において、ポリカプロラクトントリオールは、トリメチロールプロパンで開始される。別の実施形態において、ポリエステルトリオールは、約３００ｇ／モル〜約３，０００ｇ／モルの平均分子量を有する。さらなる実施形態において、ポリエステルトリオールは、約５４０ｇ／ｍｏｌの平均分子量を有し、トリメチロールプロパンで開始されたポリカプロラクトントリオールを含む。各特徴または概念は独立しているが、本願において開示されている任意の他の概念の特徴と組み合わせることができる。
【００２１】
前述の実施形態のいずれか１つにおいて、ポリエステルポリオールは、鎖延長剤をさらに含むことができる。一実施形態において、鎖延長剤は、エチレングリコール、１，４−ブタンジオールおよび２−エチル−１，３−ヘキサンジオールからなる群より選択される。各特徴または概念は独立しているが、本願において開示されている任意の他の概念の特徴と組み合わせることができる。
【００２２】
前述の実施形態のいずれか１つにおいて、スルホン化ポリエステルウレタンポリオールは、脂肪族ポリエステルウレタン樹脂のアニオン性分散体を含むことができる。一実施形態において、スルホン化ポリエステルウレタンポリオールは、組成物の約３重量％〜約１５重量％である。別の実施形態において、スルホン化ポリエステルウレタンポリオールは、組成物の約５重量％〜約１０重量％である。各特徴または概念は独立しているが、本願において開示されている任意の他の概念の特徴と組み合わせることができる。
【００２３】
前述の実施形態のいずれか１つにおいて、脂肪族ポリエステルウレタンマトリックスは、組成物の約８５重量％〜約９８重量％であり得る。一実施形態において、脂肪族ポリエステルウレタンマトリックスは、組成物の約８８重量％〜約９５重量％である。各特徴または概念は独立しているが、本願において開示されている任意の他の概念の特徴と組み合わせることができる。
【００２４】
前述の実施形態のいずれか１つにおいて、フッ素化イオン性帯電防止用添加剤は、フッ素化スルホンイミドの第四級アンモニウム塩を含むことができる。一実施形態において、フッ素化スルホンイミドの第四級アンモニウム塩は、トリ−ｎ−ブチルメチルアンモニウムビス−（トリフルオロメタンスルホニル）イミドおよび第四級アルキルアンモニウムビス−（トリフルオロメタンスルホニル）イミドからなる群より選択される。別の実施形態において、フッ素化スルホンイミドの第四級アンモニウム塩は、トリ−ｎ−ブチルメチルアンモニウムビス−（トリフルオロメタンスルホニル）イミドを含む。さらなる実施形態において、フッ素化イオン性帯電防止用添加剤は、組成物の約１重量％〜約１０重量％である。追加の実施形態において、フッ素化イオン性帯電防止用添加剤は、組成物の約３重量％〜約８重量％である。各特徴または概念は独立しているが、本願において開示されている任意の他の概念の特徴と組み合わせることができる。
【００２５】
前述の実施形態のいずれか１つにおいて、組成物は、ジブチルスズジラウレートおよびジブチルスズジアセテートからなる群より選択される触媒をさらに含むことができる。一実施形態において、触媒は、組成物の約０．００１重量％〜約０．０２重量％である。別の実施形態において、触媒は、組成物の約０．００３重量％〜約０．０１重量％である。各特徴または概念は独立しているが、本願において開示されている任意の他の概念の特徴と組み合わせることができる。
【００２６】
前述の実施形態のいずれか１つにおいて、組成物は、安定剤のパッケージをさらに含むことができる。一実施形態において、安定剤のパッケージは、ＵＶ吸収剤、光安定剤、および熱安定剤の１つまたは複数を含む。別の実施形態において、安定剤のパッケージは、ＵＶ吸収剤、光安定剤、および熱安定剤を含む。さらなる実施形態において、ＵＶ吸収剤は、ヒドロキシフェニル−トリアジン、ヒドロキシフェニル−ベンゾトリアゾール、およびヒドロキシフェニル−ベンゾフェノンからなる群より選択される。追加の実施形態において、光安定剤はヒンダードアミン光安定剤を含む。さらに別の実施形態において、熱安定剤は、立体障害型フェノール系酸化防止剤を含む。一実施形態において、熱安定剤は、ペンタエリスリトールテトラキス（３−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート）を含む。別の実施形態において、安定剤のパッケージは、組成物の約０．５重量％〜約４重量％である。さらなる実施形態において、安定剤のパッケージは、組成物の約１重量％〜約３重量％である。各特徴または概念は独立しているが、本願において開示されている任意の他の概念の特徴と組み合わせることができる。
【００２７】
前述の実施形態のいずれか１つにおいて、組成物は、第１の界面活性剤をさらに含むことができる。一実施形態において、第１の界面活性剤は、ポリアルキレンオキシド修飾ヘプタメチルトリシロキサンを含む。別の実施形態において、第１の界面活性剤は、組成物の約０．０５重量％〜約１重量％である。さらなる実施形態において、第１の界面活性剤は、組成物の約０．１重量％〜約０．５重量％である。各特徴または概念は独立しているが、本願において開示されている任意の他の概念の特徴と組み合わせることができる。
【００２８】
第１の界面活性剤を含む前述の実施形態のいずれか１つにおいて、組成物は、第２の界面活性剤をさらに含むことができる。一実施形態において、第２の界面活性剤は、ポリエーテル修飾された（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒ−ｍｏｄｉｆｉｅｄ）ポリジメチルシロキサンまたはポリエステル修飾された（ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ−ｍｏｄｉｆｉｅｄ）ヒドロキシ官能性ポリジメチルシロキサンを含む。別の実施形態において、第２の界面活性剤は、ポリエステル修飾されたヒドロキシ官能性ポリジメチルシロキサンを含む。さらなる実施形態において、第２の界面活性剤は、組成物の約０．０５重量％〜約１重量％である。追加の実施形態において、第２の界面活性剤は、組成物の約０．１重量％〜約０．５重量％である。各特徴または概念は独立しているが、本願において開示されている任意の他の概念の特徴と組み合わせることができる。
【００２９】
前述の実施形態のいずれか１つにおいて、組成物は、非プロトン性溶媒をさらに含むことができる。一実施形態において、非プロトン性溶媒は、ｎ−ペンチルプロピオネート、エチル３−エトキシプロピオネート、２−ブトキシエチルアセテート、ジ−イソブチルケトンおよびメチルイソブチルケトンからなる群より選択される。各特徴または概念は独立しているが、本願において開示されている任意の他の概念の特徴と組み合わせることができる。
【００３０】
本発明はまた、基材の表面をコーティングするのに適したポリウレタン組成物を調製する方法において具現化される。一実施形態において、同方法は、ポリエステルジオールおよびポリエステルトリオールをスルホン化ポリエステルウレタン分散体と混合して、均一なスルホン化ポリオール混合物を形成することと、均一なスルホン化ポリオール混合物を、脂肪族ジイソシアネート、フッ素化イオン性帯電防止用添加剤および触媒を含む成分と混合して、ポリウレタンコーティング組成物を形成することと、を含む。各特徴または概念は独立しているが、本願において開示されている任意の他の概念の特徴と組み合わせることができる。
【００３１】
一実施形態において、スルホン化ポリエステルウレタン分散体は、約９０℃〜約１０５℃で約４８時間、ポリエステルジオールおよびポリエステルトリオールと混合される。別の実施形態において、ポリエステルジオールは、約８３０ｇ／モルの平均分子量を有し、ジエチレングリコールで開始されたポリカプロラクトンジオールを含む。さらなる実施形態において、ポリエステルトリオールは、約５４０ｇ／ｍｏｌの平均分子量を有し、トリメチロールプロパンで開始されたポリカプロラクトントリオールを含む。追加の実施形態において、スルホン化ポリエステルウレタン分散体は、脂肪族ポリエステルウレタン樹脂のアニオン性分散体を含む。さらに別の実施形態において、スルホン化ポリエステルウレタン分散体は、組成物の約５重量％〜約１０重量％である。各特徴または概念は独立しているが、本願において開示されている任意の他の概念の特徴と組み合わせることができる。
【００３２】
一実施形態において、脂肪族ジイソシアネートは、メチレンビス（４−シクロヘキシルイソシアネート）を含む。別の実施形態において、フッ素化イオン性帯電防止用添加剤は、トリ−ｎ−ブチルメチルアンモニウムビス−（トリフルオロメタンスルホニル）イミドを含む。さらなる実施形態において、フッ素化イオン性帯電防止用添加剤は、組成物の約３重量％〜約８重量％である。
【００３３】
一実施形態において、触媒はジブチルスズジラウレートを含む。別の実施形態において、触媒は、組成物の約０．００３重量％〜約０．０１重量％である。各特徴または概念は独立しているが、本願において開示されている任意の他の概念の特徴と組み合わせることができる。
【００３４】
一実施形態において、成分は、非プロトン性溶媒、安定剤のパッケージ、第１の界面活性剤、および第２の界面活性剤をさらに含む。別の実施形態において、非プロトン性溶媒は、ｎ−ペンチルプロピオネートを含む。さらなる実施形態において、安定剤のパッケージは、ＵＶ吸収剤、光安定剤、熱安定剤を含む。追加の実施形態において、ＵＶ吸収剤は、ヒドロキシフェニル−トリアジン、ヒドロキシフェニル−ベンゾトリアゾールおよびヒドロキシフェニル−ベンゾフェノンからなる群より選択される。さらに別の実施形態において、光安定剤はヒンダードアミン光安定剤を含む。一実施形態において、熱安定剤は、立体障害型フェノール系酸化防止剤を含む。別の実施形態において、安定剤のパッケージは、組成物の約１重量％〜約３重量％である。さらなる実施形態において、ポリウレタン組成物は、約７０％の固形分を含む。各特徴または概念は独立しているが、本願において開示されている任意の他の概念の特徴と組み合わせることができる。
【００３５】
本発明はまた、基材の表面にコーティングを塗布する方法において具現化される。一実施形態において、方法は、ポリウレタン組成物に関する前述の実施形態のいずれか１つのポリウレタン組成物で表面をコーティングすることを含む。一実施形態において、方法は、約５０℃〜約６０℃の第１の硬化温度で約１２時間、コーティングされた表面を硬化することと、約７５℃〜約８５℃の第２の硬化温度で約２４時間、コーティングされた表面を再硬化することと、さらに含む。各特徴または概念は独立しているが、本願において開示されている任意の他の概念の特徴と組み合わせることができる。
【００３６】
本発明は、基材の表面にコーティングを塗布する別の方法で具現化される。一実施形態において、方法は、ポリウレタン組成物を調製する方法に関する前述の実施形態のいずれか１つの方法によって調製されたポリウレタン組成物で表面をコーティングすることを含む。一実施形態において、方法は、約５０℃〜約６０℃の第１の硬化温度で約１２時間、コーティングされた表面を硬化することと、約７５℃〜約８５℃の第２の硬化温度で約２４時間、コーティングされた表面を再硬化することと、をさらに含む。各特徴または概念は独立しているが、本願において開示されている任意の他の概念の特徴と組み合わせることができる。
【００３７】
基材の表面にコーティングを塗布する方法に関する前述の実施形態のいずれか１つにおいて、基材はアクリルであり得る。一実施形態において、基材は透明である。別の実施形態において、第１の硬化温度は約５４℃である。さらなる実施形態において、第２の硬化温度は約８２℃である。各特徴または概念は独立しているが、本願において開示されている任意の他の概念の特徴と組み合わせることができる。
【００３８】
基材の表面にコーティングを適用する方法に関する前述の実施形態のいずれか１つにおいて、方法は、透明なポリウレタン組成物でコーティングする前に表面を調製するステップをさらに含むことができる。一実施形態において、調製するステップは、表面をポリシロキサンコーティングでコーティングして、ベースコーティングされた表面を形成することと、ベースコーティングされた表面を３層の酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）／金／ＩＴＯフィルムスタックでコーティングして、ＩＴＯコーティング表面を形成することと、ＩＴＯコーティング表面を０．１％のシリケートコーティング溶液でコーティングして、シリケートコーティング表面を形成することと、シリケートコーティング表面を約８２℃で約１時間加熱することと、シリケートコーティング表面を０．１％アミノシランプライマー溶液でコーティングしてアミノシランコーティング表面を形成することと、アミノシランコーティング表面を１８％ポリウレタン熱硬化性接着剤溶液でコーティングしてポリウレタン熱硬化性コーティング表面を形成することと、ポリウレタン熱硬化性コーティング表面を約２０℃〜約２５℃にて約１６時間硬化させることと、を含む。各特徴または概念は独立しているが、本願において開示されている任意の他の概念の特徴と組み合わせることができる。
【００３９】
基材の表面にコーティングを塗布する方法に関する前述の実施形態のいずれかにおいて、１８％ポリウレタン熱硬化性接着剤溶液は、シクロヘキサノンおよび３−エトキシプロピオネートからなる群より選択される溶媒を含むことができる。各特徴または概念は独立しているが、本願において開示されている任意の他の概念の特徴と組み合わせることができる。
【００４０】
本発明はまた、表面を有する基材と、表面上に配置されたポリウレタン組成物のコーティングと、を含むラミネートで具現化される。一実施形態において、ポリウレタン組成物は、前述のポリウレタン組成物のいずれか１つであり得る。別の実施形態において、コーティングは、基材の表面にコーティングを塗布する前述の方法のいずれか１つによって表面に塗布することができる。各特徴または概念は独立しているが、本願において開示されている任意の他の概念の特徴と組み合わせることができる。
【００４１】
一実施形態において、コーティングは、約７５μｍ〜約１００μｍの厚さを有する。別の実施形態において、コーティングは、約−４０℃で約１０１１オーム／ｃｍ以下の電気体積抵抗率（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｖｏｌｕｍｅ  ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ）を有する。さらなる実施形態において、コーティングは、約６５％〜約７０％の視感透過率を有する。追加の実施形態において、コーティングは約０．９０％〜約１．４０％のヘイズ（ｈａｚｅ）を有する。さらに別の実施形態において、コーティングは、パーフルオロアルキルスルホネートのイオン化可能な金属塩を含まない。一実施形態において、コーティングは、コロイド状インジウムスズ酸化物ナノ粒子分散体を含まない。別の実施形態において、基材はアクリルである。さらなる実施形態において、基材は透明である。さらなる実施形態において、コーティングは透明である。追加の実施形態において、表面は航空機の透明体の外表面である。各特徴または概念は独立しているが、本願において開示されている任意の他の概念の特徴と組み合わせることができる。
【００４２】
本発明の他の特徴および利点は、例として本発明の原理を示す好ましい実施形態の以下の説明から明らかになるべきである。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
本発明は、実質的に向上した電気伝導率を有する透明なポリウレタン組成物に関する。一実施形態において、透明なポリウレタン組成物は、（１）透明なポリウレタン組成物の本体として約８５〜約９８重量パーセントの範囲の、スルホン酸塩官能基を含有する熱硬化性脂肪族ポリエステルウレタンマトリックスを含む。このウレタンポリマーは、脂肪族ジイソシアネート、ポリエステルジオール、必要に応じてポリエステルトリオール、および主鎖にスルホン酸塩官能基を含むポリエステルウレタンジオールおよびトリオール混合物と、（２）電気伝導率の向上のために約１〜約１０重量パーセントの範囲にて疎水性フッ素化イオン性帯電防止用添加剤トリ−ｎ−ブチルメチルアンモニウムビス−（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（３Ｍ社から商品名ＦＣ−４４００として入手可能）と、（３）熱硬化性ポリウレタン組成物を硬化させるための約１０〜約２００ｐｐｍの範囲の触媒と、（４）環境耐久性の向上のために、約０．５〜約４重量パーセントの範囲にて、ＵＶ吸収剤、光安定剤、および熱安定剤を含む安定剤のパッケージと、（５）フロー／レベリング制御およびコーティング表面化粧の向上のための任意選択の表面活性剤（ｓｕｒｆａｃｅ  ａｃｔｉｖｅ  ａｇｅｎｔｓ）または界面活性剤（ｓｕｒｆａｃｔａｎｔｓ）と、（６）組成物の担体としての任意選択の非プロトン性溶媒と、を反応させることにより形成される。
【００４４】
熱硬化性脂肪族ポリエステルウレタンマトリックス
脂肪族イソシアネート、ポリエステルポリオール（トリオール／ジオールの混合物）およびスルホン酸塩含有ウレタンポリエステルポリオールから形成される熱硬化性脂肪族ポリエステルウレタンマトリックス（ｍａｔｒｉｘ）は、透明なポリウレタン組成物の本体として提供される。脂肪族ポリエステルウレタンは、耐薬品性、耐摩耗性、耐候性に優れているので好まれている。本発明に適した代表的な液体モノマー脂肪族または脂環式ジイソシアネートには、ヘキサメチレンジイソシアネート、メチレンビス（４−シクロヘキシルイソシアネート）およびイソホロンジイソシアネートが含まれる。本発明に対して好ましいジイソシアネートは、コベストロ（Ｃｏｖｅｓｔｒｏ）社からＤｅｓｍｏｄｕｒ（登録商標）Ｗとして入手可能なメチレンビス（４−シクロヘキシルイソシアネート）である。本発明に適した代表的なポリエステルトリオールには、パーストープスペシャルティケミカルズ（Ｐｅｒｓｔｏｒｐ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）社から入手可能な約３００〜約３０００の範囲の平均分子量（ｇ／ｍｏｌ）を有する、ポリカプロラクトンベースのＣａｐａ（登録商標）３０３１、Ｃａｐａ（登録商標）３０４１、Ｃａｐａ（登録商標）３０５０、Ｃａｐａ（登録商標）３０９１、Ｃａｐａ（登録商標）３１２１、Ｃａｐａ（登録商標）３２０１、およびＣａｐａ（登録商標）３３０１が含まれる。本発明に対して好ましいポリエステルトリオールは、約５４０の平均分子量（ｇ／ｍｏｌ）を有するＣａｐａ（登録商標）３０５０である。本発明に適した代表的なポリエステルジオールには、パーストープスペシャルティケミカルズ社から入手可能な約４００〜約４０００の範囲の平均分子量（ｇ／ｍｏｌ）を有する、ポリカプロラクトンベースのＣａｐａ（登録商標）２０４３、Ｃａｐａ（登録商標）２０５４、Ｃａｐａ（登録商標）２０８５、Ｃａｐａ（登録商標）２１００、Ｃａｐａ（登録商標）２１２５、Ｃａｐａ（登録商標）２２０５、Ｃａｐａ（登録商標）２３０４、およびＣａｐａ（登録商標）２４０２が含まれる。本発明のための好ましいポリエステルジオールは、約８３０の平均分子量（ｇ／ｍｏｌ）を有するＣａｐａ（登録商標）２０８５である。性能を調整するために、必要に応じて、エチレングリコール、１，４−ブタンジオール（ＢＤＯ）、２−エチル−１，３−ヘキサンジオール（ＥＨＤ）などの鎖延長剤をポリオールに追加することができる。スルホン酸塩官能基を含むポリウレタンマトリックスは、組成物中の固形分の総重量に基づいて、典型的には約８５％〜約９８％の範囲、より典型的には約８８％〜約９５％の範囲の重量％で使用される。一実施形態において、スルホン酸塩官能基を含むポリウレタンマトリックスは、組成物の、約８５重量％、約８６重量％、約８７重量％、約８８重量％、約８９重量％、約９０重量％、約９１重量％、約９２重量％、約９３重量％、約９４重量％、約９５重量％、約９６重量％、約９７重量％、または約９８重量％、である。別の実施形態において、ポリウレタンマトリックスは、前述の値のいずれか２つによって定義される範囲にある。
【００４５】
疎水性フッ素化イオン帯電防止用添加剤
電気伝導率を高めるために、疎水性フッ素化イオン性帯電防止用添加剤がポリウレタン組成物に配合されている。帯電防止用添加剤を適切に選択することで、組成物は高い電気伝導率を発揮し、コーティングされた透明体のｐ−静電気散逸要件を満たすことができる。過去において、第四級アンモニウムカチオンの塩またはフッ素化スルホンイミドアニオンの塩は、特許文献１に記載されている例のように、限られた成功にて、ポリウレタンの電気伝導率を高める帯電防止用添加剤として使用されていた。電気伝導率を高めるためにポリウレタン組成物に帯電防止用添加剤としてフッ素化スルホンイミドアニオンと組み合わせて第四級アンモニウムカチオンの単一の化合物を使用する利点は、これまでには検討されていなかった。疎水性のフッ素化イオン性帯電防止用添加剤ＦＣ−４４００およびＦＣ−５０００は、第四級アンモニウムカチオンとフッ素化スルホンイミドアニオンの両方を含む塩である。第四級アンモニウムカチオンとフッ素化スルホンイミドアニオンを単一の化合物として組み合わせることにより、ＦＣ−４４００またはＦＣ−５０００は、電気伝導率を向上させるのにより効率的になる。さらに、疎水性フッ素化イオン性帯電防止用添加剤ＦＣ−４４００またはＦＣ−５０００は、ポリウレタン組成物の他の成分と完全に適合性があるため、組成物の他の性能を損なうことなく、幅広い重量パーセントで装填できる。ＦＣ−４４００は、式（ｎ−Ｃ４Ｈ９）３（ＣＨ３）Ｎ＋−Ｎ（ＳＯ２ＣＦ３）２を有するトリ−ｎ−ブチルメチルアンモニウムビス−（トリフルオロメタンスルホニル）イミドのフッ素化スルホンイミドアニオンを有する第四級アンモニウムカチオンのイオン性液体帯電防止塩である。ＦＣ−５０００は、式Ｒ４Ｎ＋−Ｎ（ＳＯ２ＣＦ３）２の第四級アンモニウムに単一の第一級アルコール基を有するフッ化スルホンイミドアニオンを含む第四級アンモニウムカチオンのイオン性液体帯電防止塩である。本発明のための好ましい疎水性フッ素化イオン性帯電防止用添加剤は、ＦＣ−４４００である。疎水性フッ素化イオン性帯電防止用添加剤は、組成物中の固体の総重量に基づいて、典型的には約１％〜約１０％の範囲、より典型的には約３％〜約８％の範囲で使用される。一実施形態において、疎水性フッ素化イオン性帯電防止用添加剤は、組成物の、約１重量％、約２重量％、約３重量％、約４重量％、約５重量％、約６重量％、約７重量％、約８重量％、約９重量％、または約１０重量％である。別の実施形態において、疎水性フッ素化イオン性帯電防止用添加剤は、前述の値のいずれか２つによって定義される範囲にある。
【００４６】
スルホン化ポリエステルウレタンポリオール
スルホン酸イオン官能基を主鎖に組み込んだポリエステルウレタンポリオールは、疎水性フッ素化イオン性帯電防止用添加剤ＦＣ−４４００またはＦＣ−５０００添加剤と相互作用するために使用される。スルホン化ポリエステルウレタンポリオールは、主鎖に複数のスルホン酸イオン官能基を、鎖末端にヒドロキシル官能基を有している。スルホン化ポリエステルウレタンポリオールは、鎖末端のヒドロキシル官能基を介してポリウレタンマトリックスに硬化できるが、主鎖のスルホン酸イオン官能基は、イオン相互作用を介して疎水性フッ素化イオン性帯電防止用添加剤のイオン基と結合し、安定した架橋ネットワークを形成し、同ネットワークにおいて、疎水性フッ素化イオン性帯電防止用添加剤はポリウレタンマトリックスに均一に分散している。スルホン化ポリエステルウレタンポリオールと疎水性フッ素化イオン性帯電防止用添加剤との間の相乗的相互作用は、ポリウレタン組成物の電気伝導率を実質的に増強する。その間、安定した架橋ネットワークの形成により、疎水性フッ素化イオン性帯電防止用添加剤が失われることが回避され、結果として、透明なポリウレタンが風雨にさらされる有害な影響に耐えて、高い電気伝導率を維持できる。スルホン化ポリエステルウレタンポリオールは、非スルホン化ポリオールをスルホン化ポリエステルウレタンと反応させることにより調製される。本発明に適した代表的なスルホン化ポリエステルウレタンには、バイエルマテリアルサイエンス（Ｂａｙｅｒ  Ｍａｔｅｒｉａｌ  Ｓｃｉｅｎｃｅ）（現在コベストロ）社から入手可能な、Ｂａｙｈｙｄｒｏｌ（登録商標）１４０ＡＱ、Ｂａｙｈｙｄｒｏｌ（登録商標）ＵＨ２４０、Ｂａｙｂｏｎｄ（登録商標）ＰＵ４０２ＡおよびＩｍｐｒａｎｉｌ（登録商標）ＤＬ１５５４が含まれる。本発明に対して好ましいスルホン化ポリエステルウレタンポリオールは、Ｂａｙｈｙｄｒｏｌ（登録商標）１４０ＡＱであり、これは、スルホン化脂肪族アニオン性ポリエステルウレタン樹脂の４０％固形分の水分散液である。これらの材料は水性分散液として入手可能であり、非スルホン化ポリオールと反応させて水を除去し、スルホン化ポリオールを生成する。スルホン化ポリエステルウレタンは、組成物中の固形分の総重量に基づいて、典型的には約３重量％〜約１５重量％の範囲、より典型的には５重量％〜１０重量％の範囲で使用される。一実施形態において、スルホン化ポリエステルウレタンは、組成物の、約３重量％、約４重量％、約５重量％、約６重量％、約７重量％、約８重量％、約９重量％、約１０重量％、約１１重量％、約１２重量％、約１３重量％、約１４重量％、または約１５重量％である。別の実施形態において、スルホン化ポリエステルウレタンは、前述の値のいずれか２つによって定義される範囲にある。
【００４７】
ポリウレタン組成物を硬化させるための触媒
熱硬化性ポリウレタン組成物を硬化させるために触媒が使用される。触媒はポリウレタンのネットワーク形成を加速する。本発明に適した代表的な触媒には、シグマ−アルドリッチ社（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ）社から入手可能なジブチルスズジラウレートおよびジブチルスズジアセテート、ならびにシェファードケミカル社（Ｓｈｅｐｈｅｒｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ）から入手可能なビスマスおよび亜鉛化合物が含まれる。触媒は、組成物中の固形分の総重量に基づいて、典型的には約１０ｐｐｍ〜約２００ｐｐｍの範囲、より典型的には約３０ｐｐｍ〜約１００ｐｐｍの範囲で使用される。一実施形態において、触媒は、組成物の重量に基づいて、約１０ｐｐｍ、約２０ｐｐｍ、３０ｐｐｍ、４０ｐｐｍ、５０ｐｐｍ、６０ｐｐｍ、７０ｐｐｍ、８０ｐｐｍ、９０ｐｐｍ、１００ｐｐｍ、１１０ｐｐｍ、１２０ｐｐｍ、１３０ｐｐｍ、１４０ｐｐｍ、１５０ｐｐｍ、１６０ｐｐｍ、１７０ｐｐｍ、１８０ｐｐｍ、１９０ｐｐｍ、または２００ｐｐｍ。別の実施形態において、触媒は、前述の値のいずれか２つによって定義される範囲にある。
【００４８】
安定化剤のパッケージ
ＵＶ吸収剤、光安定剤、および熱安定剤を含む安定剤のパッケージは、環境耐久性向上のために組成物中に配合される。安定剤のパッケージは、光と風雨の有害な影響に対する効果的な安定化を提供する。
【００４９】
ＵＶ吸収剤は、典型的には、ヒドロキシフェニル−トリアジン、ヒドロキシフェニル−ベンゾトリアゾールまたはヒドロキシフェニル−ベンゾフェノンクラスの化合物である。ＵＶ吸収剤は、ポリウレタン組成物に有害であるＵＶ光を競合的に吸収する。本発明に適した代表的なＵＶ吸収剤には、ＢＡＳＦ社から入手可能な、ヒドロキシフェニル−トリアジンクラスのＴｉｎｕｖｉｎ（登録商標）４００、Ｔｉｎｕｖｉｎ（登録商標）４０５、Ｔｉｎｕｖｉｎ（登録商標）４６０、Ｔｉｎｕｖｉｎ（登録商標）４７７およびＴｉｎｕｖｉｎ（登録商標）４７９、ならびにヒドロキシフェニルベンゾトリアゾールクラスのＴｉｎｕｖｉｎ（登録商標）９２８、Ｔｉｎｕｖｉｎ（登録商標）１１３０、Ｔｉｎｕｖｉｎ（登録商標）３２８、Ｔｉｎｕｖｉｎ（登録商標）９９−２、およびＴｉｎｕｖｉｎ（登録商標）３８４−２が含まれる。本発明に対して好ましいＵＶ吸収剤は、ＵＶ−ＢおよびＵＶ−Ａ範囲において極めて高い減光係数（ｅｘｔｉｎｃｔｉｏｎ  ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）を有するＴｉｎｕｖｉｎ（登録商標）４７９である。高い減光係数により、ＵＶ吸収剤の含有量を減らした組成物の配合が可能になる。
【００５０】
光安定剤は、通常、ヒンダードアミン光安定剤（ＨＡＬＳ）である。これは、フリーラジカルをトラップすることができ、自動酸化サイクルでラジカルスカベンジャーとして機能し、高分子材料の光酸化分解を抑制する。本発明に適した代表的な光安定剤には、ＢＡＳＦ社から入手可能な、Ｔｉｎｕｖｉｎ（登録商標）１２３、Ｔｉｎｕｖｉｎ（登録商標）１４４、Ｔｉｎｕｖｉｎ（登録商標）１５２、Ｔｉｎｕｖｉｎ（登録商標）２９２、またはＴｉｎｕｖｉｎ（登録商標）５１００が含まれる。本発明に対して好ましい光安定剤は、反応性一級ヒドロキシルを有するＴｉｎｕｖｉｎ（登録商標）１５２であり、これにより、Ｔｉｎｕｖｉｎ（登録商標）１５２をポリウレタンネットワークに硬化させて、適合性および移動に対する耐性を改善することができる。
【００５１】
熱安定剤は、典型的には、組成物を熱酸化分解から保護する、立体障害型フェノール系酸化防止剤である。本発明に適した代表的な熱安定剤には、ＢＡＳＦ社から入手可能な、ＩＲＧＡＮＯＸ（登録商標）１０１０、ＩＲＧＡＮＯＸ（登録商標）１０７６、ＩＲＧＡＮＯＸ（登録商標）１１３５、またはＩＲＧＡＮＯＸ（登録商標）２４５が含まれる。この組成物への適用のための熱安定剤の標準的な選択基準は、低色（Ｌｏｗ  ｃｏｌｏｒ）、良好な適合性、抽出に対する高い耐性、および低い揮発性であり、ＩＲＧＡＮＯＸ（登録商標）１０１０が好ましいものである。
【００５２】
安定化剤のパッケージとして組み合わせて使用すると、同安定化剤の保護効果が向上する。Ｔｉｎｕｖｉｎ（登録商標）４７９／Ｔｉｎｕｖｉｎ（登録商標）１５２／ＩＲＧＡＮＯＸ（登録商標）１０１０を組み合わせた安定剤のパッケージは、光や風雨の有害な影響に対して最も効果的な安定性を提供する。安定剤のパッケージは、組成物中の固形分の総重量に基づいて、典型的には約０．５％〜約４％の範囲、より典型的には約１％〜約３％重量％の範囲で使用される。一実施形態において、安定剤のパッケージは、組成物の約０．５重量％、約１重量％、約１．５重量％、約２重量％、約２．５重量％、約３重量％、約３．５重量％、または約４重量％である。別の実施形態において、安定剤のパッケージは、前述の値のいずれか２つによって定義される範囲にある。
【００５３】
界面活性剤
コーティングの湿潤作用または拡散作用を制御する表面活性剤または界面活性剤は、コーティング表面に満足のいくフローおよびレベリング特性（ｆｌｏｗ−ａｎｄ−ｌｅｖｅｌｉｎｇ  ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ）を提供し、破裂およびクレーターなどのコーティングの欠陥を排除し、表面の滑りを増加させることは、組成物において有利に使用される。本発明に適する代表的な界面活性剤は、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ（Ｍｏｍｅｎｔｉｖｅ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）社から入手可能な、シリコーンベースのフロー／レベリング剤Ｓｉｌｗｅｔ（登録商標）Ｌ−７７、Ｌ−７２００、Ｌ−７６００、Ｌ−７６０４、Ｌ−７６０５およびＬ−７６５７、並びにビックケミー（ＢＹＫ  Ｃｈｅｍｉｅ）社から入手可能な、シリコーンベースの表面添加剤ＢＹＫ−３００、ＢＹＫ−３０６、ＢＹＫ−３１３、ＢＹＫ−３３３、ＢＹＫ−３７０およびＢＹＫ−３７８が含まれる。Ｓｉｌｗｅｔ（登録商標）シリコーン界面活性剤は、優れた濡れ性、広がりおよびレベリング特性を有する修飾トリシロキサンである。本発明には、非常に低分子量のトリシロキサンとポリエーテル基を組み合わせる強力なＳｉｌｗｅｔ（登録商標）Ｌ−７７が好ましい。ＢＹＫシリコーン表面添加剤は、表面のすべりを増加させるための修飾（ｍｏｄｉｆｉｅｄ）ポリジメチルシロキサンである。本発明には、ポリエステル修飾ヒドロキシル官能性ポリジメチルシロキサンである反応性ＢＹＫ−３７０が好ましい。ＢＹＫ−３７０は、その主要なＯＨ基を介してポリウレタンネットワークに架橋することができ、表面の滑りを永久的に増加させることができる。Ｓｉｌｗｅｔ（登録商標）Ｌ−７７とＢＹＫ−３７０を相乗的に使用することで、広がり／フロー／レベリングと永続的な表面滑りの強化との優れた組み合わせが実現する。各界面活性剤は、組成物中の固体の総重量に基づいて、典型的には約０．０５％〜約１％の範囲、より典型的には約０．１％〜約０．５％の重量パーセントの範囲で使用される。一実施形態において、各界面活性剤は、組成物の、約０．０５重量％、約０．１重量％、約０．１５重量％、約０．２重量％、約０．２５重量％、約０．３重量％、約０．３５重量％、約０．４重量％、約０．４５重量％、約０．５重量％、約０．５５重量％、約０．６重量％、約０．６５重量％、約０．７重量％、約０．７５重量％、約０．８重量％、約０．８５重量％、約０．９重量％、約０．９５重量％、または約１．０重量％である。別の実施形態において、各界面活性剤は、前述の値のいずれか２つによって定義される範囲内にある。
【００５４】
任意選択の溶媒
任意選択的に、組成物を混合するために、かつ組成物キャリアとして使用するために、非プロトン性溶媒が使用できる。本発明に適した代表的な非プロトン性溶媒には、ｎ−ペンチルプロピオネート（ｎＰＰ）、エチル３−エトキシプロピオネート（ＥＥＰ）、２−ブトキシエチルアセテート（ＢＥＡ）、ジ−イソブチルケトン（ＤＩＢＫ）およびメチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）が含まれる。任意の非プロトン性溶媒の重量パーセントは、組成物が航空機の透明体の外表面にフローコートされるときに必要とされるコーティングの厚さに応じて変えることができる。
【００５５】
最先端のポリウレタンに対する性能の概要（Ｈｉｇｈｌｉｇｈｔｓ）
本発明のポリウレタン組成物は、外表面導電性コーティングを含む現代の軍用航空機に使用される透明体の外表面上に便利にフローコートでき（ｆｌｏｗ  ｃｏａｔｅｄ）、すべての動作温度での卓越した静電気散逸能力、優れた耐浸食性および優れた耐環境性を有する保護層を透明体に提供する。表１は、本発明のポリウレタン組成物ならびに特許文献１および特許文献２に記載されているような最先端のシステムの電気伝導率および耐雨食性（ｒａｉｎ  ｅｒｏｓｉｏｎ  ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）の性能を要約したものである。ＱＵＶ曝露なしのサンプルおよび５週間のＱＵＶ曝露後のサンプルについて、約−６℃、約−２８℃、および約−４０℃で測定された電気体積抵抗率が示される。ＱＵＶ曝露なしのサンプルおよび約５週間のＱＵＶ曝露後のサンプルについて、約９２７ｋｍ／時で約１０分、約３０分、および約６０分後の耐雨食性の結果が示されている。加速ＱＵＶ装置は、ＵＶＢ−３１３ＥＬ蛍光灯を使用して、約５０℃／約７時間のＵＶ曝露と約５０℃／約５時間の凝縮（ＵＶオフ、高湿度）のサイクルで動作させた。電気的体積抵抗率＞１０１４は、サンプルの抵抗率が測定不能であるか、または、ｐ−静電気散逸試験中にサンプルが絶縁破壊を起こしたことを意味する。「合格（Ｐａｓｓ）」とは、試験後のコーティング損失が１０％未満であることを意味する。「不合格（Ｆａｉｌ）」とは、試験後のコーティング損失が１０％を超えることを意味する。両方のサンプルには、実施例に記載されているように導電性の金スタックコーティングが施されている。
【００５６】
【表１】
2021504510.tif 000002
【００５７】
特許文献１に記載されているように、リチウムトリフルオロメタンスルホンイミド添加剤であるＦｌｕｏｒａｄ（商標）ＨＱ１１５で修飾された透明なポリウレタンは、電気伝導率を高め、したがって静電気放電能力を改善するが、改善された静電気放電能力は低温では維持されず、風雨にさらされる有害な影響に耐えることができない。一方、特許文献２に記載されている「ドレイン・アクロス」多層コーティングシステムは、航空機の透明体に蓄積する表面静電荷の散逸効率を実証し、温度変化や風雨にさらされることに関係なく高いｐ−静電気散逸性能を維持するが、激しい雨食試験時に、耐浸食性が弱く、外側のポリウレタン層が失われる。これらの従来技術のシステムはいずれも、現代の軍用航空機に使用される透明体の表面コーティングとして完全に満足できるものとは考えられていない。
【００５８】
主鎖にスルホン酸塩官能性を組み合わせ、疎水性フッ素化イオン性帯電防止用添加剤であるトリ−ｎ−ブチルメチルアンモニウムビス−（トリフルオロメタンスルホニル）イミドＦＣ−４４００を添加剤として組み込んだ実施形態のポリウレタン組成物は、実質的に向上した電気伝導率を示し、したがってあらゆる動作温度で航空機の透明体の表面コーティングとして高いｐ−静電気散逸能力を維持することができる。疎水性フッ素化イオン性帯電防止用添加剤ＦＣ−４４００とスルホン化ポリエステルウレタンマトリックスとの間の相乗的相互作用が、この実質的な電気伝導率の向上に関与していると考えられている。疎水性フッ素化イオン性帯電防止用添加剤ＦＣ−４４００は、スルホン酸官能基と強く相互作用すると考えられており、その結果、風雨にさらされる有害な影響の後に、高い導電性とｐ−静電気散逸能力を維持することができる。
【００５９】
ポリウレタン組成物を調製する方法
本発明はまた、基材の表面をコーティングするのに適したポリウレタン組成物を調製する方法において具現化される。一実施形態において、この方法は、ポリエステルジオールおよびポリエステルトリオールをスルホン化ポリエステルウレタン分散体と混合して、均一なスルホン化ポリオール混合物を形成することと、均一なスルホン化ポリオール混合物を、脂肪族ジイソシアネート、フッ素化イオン性帯電防止用添加剤、および触媒を含む成分と混合して、ポリウレタンコーティング組成物を形成することと、を含む。
【００６０】
一実施形態において、スルホン化ポリエステルウレタン分散体は、約９０℃〜約１０５℃で約４８時間、ポリエステルジオールおよびポリエステルトリオールと混合される。別の実施形態において、ポリエステルジオールは、約８３０ｇ／モルの平均分子量を有し、ジエチレングリコールで開始されたポリカプロラクトンジオールを含む。さらなる実施形態において、ポリエステルトリオールは、約５４０ｇ／ｍｏｌの平均分子量を有し、トリメチロールプロパンで開始されたポリカプロラクトントリオールを含む。追加の実施形態において、スルホン化ポリエステルウレタン分散体は、脂肪族ポリエステルウレタン樹脂のアニオン性分散体を含む。さらに別の実施形態において、スルホン化ポリエステルウレタン分散体は、組成物の約５重量％〜約１０重量％である。
【００６１】
一実施形態において、脂肪族ジイソシアネートは、メチレンビス（４−シクロヘキシルイソシアネート）を含む。別の実施形態において、フッ素化イオン性帯電防止用添加剤は、トリ−ｎ−ブチルメチルアンモニウムビス−（トリフルオロメタンスルホニル）イミドを含む。さらなる実施形態において、フッ素化イオン性帯電防止用添加剤は、組成物の約３重量％〜約８重量％である。
【００６２】
一実施形態において、触媒はジブチルスズジラウレートを含む。別の実施形態において、触媒は、組成物の約０．００３重量％〜約０．０１重量％である。
一実施形態において、成分は、非プロトン性溶媒、安定剤のパッケージ、第１の界面活性剤、および第２の界面活性剤をさらに含む。別の実施形態において、非プロトン性溶媒は、ｎ−ペンチルプロピオネートを含む。さらなる実施形態において、安定剤のパッケージは、ＵＶ吸収剤、光安定剤および熱安定剤を含む。追加の実施形態において、ＵＶ吸収剤は、ヒドロキシフェニル−トリアジン、ヒドロキシフェニル−ベンゾトリアゾールおよびヒドロキシフェニル−ベンゾフェノンからなる群より選択される。さらに別の実施形態において、光安定剤はヒンダードアミン光安定剤を含む。一実施形態において、熱安定剤は、立体障害型フェノール系酸化防止剤を含む。別の実施形態において、安定剤のパッケージは、組成物の約１重量％〜約３重量％である。さらなる実施形態において、ポリウレタン組成物は、約７０％の固形分を含む。
【００６３】
コーティングを塗布する方法
本発明はまた、基材の表面にコーティングを塗布する方法において具現化される。一実施形態において、この方法は、上記の新規なポリウレタン組成物のいずれか１つで表面をコーティングすることを含む。この方法はさらに、コーティングされた表面を約５０℃〜約６０℃の第１の硬化温度で約１２時間硬化させ、コーティングされた表面を約７５℃〜約８５℃の第２の硬化温度で約２４時間再硬化させることを含む。
【００６４】
本発明は、基材の表面にコーティングを塗布する別の方法で具現化される。一実施形態において、同方法は、ポリウレタン組成物を調製するための、上記の方法のいずれか１つによって調製されたポリウレタン組成物で表面をコーティングすることを含む。この方法はさらに、コーティングされた表面を約５０℃〜約６０℃の第１の硬化温度で約１２時間硬化させ、コーティングされた表面を約７５℃〜約８５℃の第２の硬化温度で約２４時間再硬化させることを含む。
【００６５】
基材の表面にコーティングを塗布するこれらの方法のいずれかに対して、基材はアクリルであり得る。一実施形態において、基材は透明である。別の実施形態において、第１の硬化温度は約５４℃である。さらなる実施形態において、第２の硬化温度は約８２℃である。
【００６６】
基材の表面にコーティングを塗布するこれらの方法のいずれかについて、同方法は、透明なポリウレタン組成物で表面をコーティングする前に表面を調製するステップをさらに含むことができる。一実施形態において、調製するステップは、表面をポリシロキサンコーティングでコーティングして、ベースコーティングされた表面を形成することと、ベースコーティングされた表面を３層の酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）／金／ＩＴＯフィルムスタックでコーティングして、ＩＴＯコーティング表面を形成することと、ＩＴＯコーティング表面を０．１％のシリケートコーティング溶液でコーティングして、シリケートコーティング表面を形成することと、シリケートコーティング表面を約８２℃で約１時間加熱することと、シリケートコーティング表面を０．１％アミノシランプライマー溶液でコーティングしてアミノシランコーティング表面を形成することと、アミノシランコーティング表面を１８％ポリウレタン熱硬化性接着剤溶液でコーティングしてポリウレタン熱硬化性コーティング表面を形成することと、ポリウレタン熱硬化性コーティング表面を約２０℃〜約２５℃にて約１６時間硬化させることと、を含む。
【００６７】
コーティングを基材の表面に塗布するこれらの方法のいずれかについて、１８％ポリウレタン熱硬化性接着剤溶液は、シクロヘキサノンおよび３−エトキシプロピオネートからなる群より選択される溶媒を含むことができる。
【００６８】
ラミネート
本発明はまた、表面を有する基材と、表面上に配置されたポリウレタン組成物のコーティングと、を含むラミネートで具現化される。一実施形態において、ポリウレタン組成物は、上記した新規なポリウレタン組成物のいずれか１つであり得る。別の実施形態において、コーティングは、基材の表面にコーティングを塗布するための上述の方法のいずれか１つによって表面に塗布することができる。
【００６９】
一実施形態において、コーティングは、約７５μｍ〜約１００μｍの厚さを有する。別の実施形態において、コーティングは、約−４０℃で約１０１１オーム／ｃｍ以下の電気体積抵抗率を有する。さらなる実施形態において、コーティングは、約６５％〜約７０％の視感透過率を有する。追加の実施形態において、コーティングは約０．９０％〜約１．４０％のヘイズを有する。さらに別の実施形態において、コーティングは、パーフルオロアルキルスルホネートのイオン化可能な金属塩を含まない。一実施形態において、コーティングは、コロイド状インジウムスズ酸化物ナノ粒子分散体を含まない。別の実施形態において、基材はアクリルである。さらなる実施形態において、基材は透明である。さらなる実施形態において、コーティングは透明である。追加の実施形態において、表面は航空機の透明体の外表面である。
【００７０】
前述の説明から、本発明は航空機の透明体の表面コーティングとして適切なポリウレタン組成物を提供することが理解されるべきである。ポリウレタン組成物のコーティングは、温度変化や風雨にさらされることに関係なく高いｐ−静電気散逸性能を維持できるため、感電の危険が発生したり、電流の急速な放電によってポリウレタンコーティングが損傷したりする点まで静電気が蓄積するリスクを回避することができる。本発明の透明なポリウレタンはまた、非常に耐久性があり、風雨にさらされた後での優れた耐浸食性および機械的特性の保持を示す。
【００７１】
特定の方法、デバイス、および材料が説明されているが、説明されたものと同様または同等の任意の方法および材料が、本発明の実施または試験において使用され得る。別段の定義がない限り、本願で使用されるすべての技術用語および科学用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般に理解されるものと同じ意味を有する。
【００７２】
本願において使用されているように、「ａ」および「ａｎ」などの単数の単語は、要素を「１つ（ｏｎｅ）」に限定する明確な意図が示されていない限り、「１つ以上」を意味する。「約」という用語は、それが変更する±２％の値を意味する。
【００７３】
本出願で使用される場合、「疎水性」という用語は、水に対する親和性を欠くことを意味しており、水接触角が少なくとも約８０度である場合、表面は疎水性と見なされる。
本願で使用される場合、「透明（ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ）」という用語は、ＡＳＴＭＤ１００３規格を使用して約２５５μｍ〜約５１０μｍの厚さを有するポリウレタンのフィルムで測定した場合、少なくとも約８５％の光透過率を有することを意味する。
【００７４】
さらに詳述することなく、当業者は、上記した説明を使用して、本発明を最大限に作成および使用することができると考えられる。本実施形態の他の目的、特徴、および利点は、以下の特定の実施例から明らかになるであろう。特定の実施例は、特定の実施形態を示しているが、例示としてのみ提供されている。したがって、本発明はまた、この詳細な説明から当業者に明らかになり得る本発明の精神および範囲内のそれらの様々な変更および修正を含む。以下の実施例は例示のみであり、いかなる方法でも本開示を限定するものではない。
【実施例】
【００７５】
航空機グレード（ＭＩＬ−ＰＲＦ−２５６９０に準拠）の寸法が３８．１ｃｍ×８１．２８ｃｍの延伸アクリルシートを、特許文献１に記載されている手順を使用して調製し、以下の実施例において透明なポリウレタン組成物を評価するための基材として使用した。調製の手順は次のように要約できる。アクリルシートは、最初にベースコーティングとして従来のポリシロキサンハードコート剤でコーティングした。次に、ベースコーティングされたアクリルシートを、スパッタリングプロセスを使用して、３層のインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）／金／ＩＴＯ薄膜スタックでコーティングし、約１５オーム／平方のシート抵抗とした。次に、０．１％シリケートコーティング溶液をＩＴＯ表面コーティングの上にフローコートし、約１時間風乾させてから、エアオーブンで約８２℃で約１時間加熱する。次に、０．１％アミノシランプライマー溶液をシリケートコーティングの上にフローコートし、約１時間風乾する。シクロヘキサノン、３−エトキシプロピオネート（ＥＥＰ）、またはメチレンジフェニルジイソシアネート（ＭＤＩ）とポリテトラメチレンオキシドポリオールに基づく湿気硬化性芳香族ポリエーテルウレタンから調製されたその他の適切な溶媒の１８％ポリウレタン熱硬化性接着剤溶液を、プライマー処理された（ｐｒｉｍｅｄ）ＩＴＯコーティングの上にフローコートし、室温で一晩硬化させる。
【００７６】
表２は、以下の実施例１〜７に記載されているポリウレタン組成物の電気体積抵抗率の結果をまとめたものである。１０１４を超える電気的体積抵抗率は、サンプルの抵抗率が測定不能であるか、ｐ−静電気散逸試験中にサンプルが絶縁破壊を起こすことを意味する。
【００７７】
【表２】
2021504510.tif 000003
【００７８】
実施例１
特許文献１に記載されているような電気伝導率向上のためのリチウムトリフルオロメタンスルホンイミド添加剤Ｆｌｕｏｒａｄ（登録商標）ＨＱ１１５を含む脂肪族ポリエステルウレタン組成物は、表３に示す処方のように、Ｂａｙｈｙｄｒｏｌ（登録商標）１４０ＡＱで修飾されている。Ｂａｙｈｙｄｒｏｌ（登録商標）１４０ＡＱは、スルホン酸イオン官能基が主鎖に組み込まれ、ヒドロキシル官能基が鎖末端にあるスルホン化ポリエステルウレタンポリオールの固形分４０％の水分散液である。最初に約９３℃〜約１０４℃で約４８時間混合することにより、Ｂａｙｈｙｄｒｏｌ（登録商標）１４０ＡＱを他のポリオールと反応させ、水分を除去して均一なスルホン化ポリオール混合物を形成する。次に、スルホン化ポリオール混合物を、ｎ−ペンチルプロピオネート溶媒中、約５０ｐｐｍのジブチルスズジラウレート触媒を用いて、イソシアネートおよび他の成分とともに配合し、固形分７０％の透明なポリウレタン前駆体混合物を形成する。得られたポリウレタン前駆体混合物を、調製されたアクリル基材上にフローコートし、続いて約５４℃で約１２時間、次に約８２℃で約２４時間硬化し、厚さ約７５〜１００μｍの透明なポリウレタントップコートを形成する。コーティングされたアクリルのサンプルは、加速ＱＵＶに５週間曝露した。加速ＱＵＶ装置を、ＵＶＢ−３１３ＥＬ蛍光灯を使用して、約５０℃で約７時間のＵＶ曝露と約５０℃で約５時間の凝縮（ＵＶオフ、高湿度）のサイクルで動作する。ＱＵＶ曝露なしのサンプルおよび５週間ＱＵＶ曝露後のサンプルの電気体積抵抗率を、ＡＳＴＭ  Ｄ−２５７に記載されている方法を使用して、約−６℃、約−２８℃および約−４０℃で測定した。電気体積抵抗率の結果を上記した表２に示す。結果は、特許文献１に記載されているように、Ｂａｙｈｙｄｒｏｌ（登録商標）１４０ＡＱからのスルホン化ポリエステルウレタンポリオールを組成物に組み込むと、Ｂａｙｈｙｄｒｏｌ（登録商標）１４０ＡＱなしの組成物と比較して電気伝導率を向上できることを示している。この伝導率の向上は、Ｆｌｕｏｒａｄ（商標）ＨＱ１１５とＢａｙｈｙｄｒｏｌ（登録商標）１４０ＡＱとの相加効果であり、これら２つの成分間に強力な相乗的相互作用はない。この伝導率の向上は、ポリウレタンに低温で十分なｐ−静電気散逸能力を提供することも、風雨にさらされる有害な影響を許容することもできない。別個の実験から、組成物中の親水性添加剤Ｆｌｕｏｒａｄ（商標）ＨＱ１１５の濃度を増加させると、電気伝導率への影響が制限され、組成物にヘイズが誘導されることも観察される。
【００７９】
【表３】
2021504510.tif 000004
【００８０】
実施例２
親水性リチウムトリフルオロメタンスルホンイミド添加剤Ｆｌｕｏｒａｄ（商標）ＨＱ１１５を疎水性フッ素化イオン性帯電防止用添加剤トリ−ｎ−ブチルメチルアンモニウムビス−（トリフルオロメタンスルホニル）イミドＦＣ−４４００に代えたことを除いて、特許文献１に記載のものと同等の脂肪族ポリエステルウレタン組成物を、表４に示すように、ｎ−ペンチルプロピオネート溶媒中約５０ｐｐｍのジブチルスズジラウレート触媒を使用して配合し、固形分７０％の透明なポリウレタン前駆体を形成する。得られたポリウレタン前駆体混合物を、調製したアクリル基材上にフローコートし、続いて約５４℃で約１２時間、次に約８２℃で約２４時間硬化し、厚さ約７５〜１００μｍの透明なポリウレタントップコートを形成した。コーティングされたアクリルのサンプルを、加速ＱＵＶに５週間曝露した。ＱＵＶ曝露の手順は、実施例１に記載されている。ＱＵＶ曝露なしのサンプルおよび５週間ＱＵＶ曝露後のサンプルの電気体積抵抗率を、ＡＳＴＭ  Ｄ−２５７に記載されている方法を使用して、約−６℃、約−２８℃、および約−４０℃で測定した。電気体積抵抗率の結果を上記したように表２に示す。結果は、疎水性フッ素化イオン性帯電防止用添加剤ＦＣ−４４００が、親水性添加剤Ｆｌｕｏｒａｄ（商標）ＨＱ１１５よりも組成物の導電率の向上に効果的であることを示しているが、この導電率の向上では、ポリウレタンに低温にて十分なｐ−静電気散逸能力を提供することはできないし、風雨にさらされる有害な影響を許容することはできない。
【００８１】
【表４】
2021504510.tif 000005
【００８２】
実施例３
疎水性フッ素化イオン性帯電防止用添加剤トリ−ｎ−ブチルメチルアンモニウムビス−（トリフルオロメタンスルホニル）イミドＦＣ−４４００およびスルホン化ポリエステルウレタンポリオールＢａｙｈｙｄｒｏｌ（登録商標）１４０ＡＱを含む脂肪族ポリエステルウレタン組成物を、表５に示す処方のように調製する。最初に約９３℃〜約１０４℃で約４８時間混合することにより、スルホン化ポリエステルウレタン分散体Ｂａｙｈｙｄｒｏｌ（登録商標）１４０ＡＱを他のポリオールと反応させ、水分を除去し、均一なスルホン化ポリオール混合物を形成する。次に、スルホン化ポリオール混合物を、ｎ−ペンチルプロピオネート溶媒中で約５０ｐｐｍのジブチルスズジラウレート触媒を用いて、イソシアネートおよび他の成分とともに配合し、固形分７０％の透明なポリウレタン前駆体を形成する。得られたポリウレタン前駆体を、調製されたアクリル基材上にフローコートし、続いて約５４℃で約１２時間、次に約８２℃で約２４時間硬化し、厚さ約７５〜１００μｍの透明な導電性トップコートを形成する。コーティングされたアクリルのサンプルを、加速ＱＵＶに約５週間曝露する。ＱＵＶ曝露の手順は、実施例１に記載されている。ＱＵＶ曝露なしのサンプルおよび５週間ＱＵＶ曝露後のサンプルの電気体積抵抗率を、ＡＳＴＭ  Ｄ−２５７に記載されている方法を使用して、約−６℃、約−２８℃および約−４０℃で測定した。電気体積抵抗率の結果を上記したように表２に示す。結果は、組成物に疎水性フッ素化イオン性帯電防止用添加剤ＦＣ−４４００をスルホン化ポリエステルウレタンポリオールＢａｙｈｙｄｒｏｌ（登録商標）１４０ＡＱとともに組み込むと、供給業者である３Ｍが提供するＦＣ−４４００技術データシートよりも有意に高い電気伝導率を実質的に向上できることを示している。疎水性フッ素化イオン性帯電防止用添加剤ＦＣ−４４００とスルホン化ポリエステルウレタンマトリックスとの間の相乗的な相互作用が、この実質的な電気伝導率の向上に関与していると考えられる。電気伝導率の向上により、温度変化や風雨にさらされる（ｗｅａｔｈｅｒｉｎｇ  ｅｘｐｏｓｕｒｅ）有害な影響に耐えることが可能となり、温度変化や風雨にさらされることに関係なくポリウレタンの高いｐ−静電気散逸性能を維持する。
【００８３】
【表５】
2021504510.tif 000006
【００８４】
実施例４
疎水性フッ素化イオン性帯電防止用添加剤ＦＣ−４４００の含有量を増加させた透明な脂肪族ポリエステルウレタン組成物を、疎水性フッ素化イオン性帯電防止用添加剤ＦＣ−４４００とＢａｙｈｙｄｒｏｌ（登録商標）１４０ＡＱからのスルホン化ポリエステルウレタンポリオールとの間の相乗的な相互作用をさらに調査するために、表６に示す処方のように調製した。最初に約９３℃〜約１０４℃で約４８時間混合することにより、スルホン化ポリエステルウレタン分散体Ｂａｙｈｙｄｒｏｌ（登録商標）１４０ＡＱを他のポリオールと反応させ、水分を除去し、均一なスルホン化ポリオール混合物を形成する。次に、スルホン化ポリオール混合物を、ｎ−ペンチルプロピオネート溶媒中で約５０ｐｐｍのジブチルスズジラウレート触媒を用いて、イソシアネートおよび他の成分とともに配合し、固形分７０％の透明なポリウレタン前駆体を形成する。得られたポリウレタン前駆体を、調製されたアクリル基材上にフローコートし、続いて約５４℃で約１２時間、次に約８２℃で約２４時間硬化し、厚さ約７５〜１００μｍの透明な導電性トップコートを形成する。コーティングされたアクリルのサンプルを、加速ＱＵＶに約５週間曝露する。ＱＵＶ曝露の手順は、実施例１に記載されている。ＱＵＶ曝露なしのサンプルおよび５週間ＱＵＶ曝露後のサンプルの電気体積抵抗率を、ＡＳＴＭ  Ｄ−２５７に記載されている方法を使用して、約−６℃、約−２８℃および約−４０℃で測定した。電気体積抵抗率の結果を上記の表２に示す。結果は、疎水性フッ素化イオン性帯電防止用添加剤ＦＣ−４４００の含有量を増やすと、組成物の全体的な電気伝導率がさらに向上することを示している。電気伝導率の向上により、温度変化や風雨にさらされる有害な影響に耐えることが可能となり、温度変化や風雨にさらされることに関係なくポリウレタンの高いｐ−静電気散逸性能を維持する。
【００８５】
【表６】
2021504510.tif 000007
【００８６】
実施例５
鎖延長剤１，４−ブタンジオール（ＢＤＯ）が組成物から除去されることを除いて、実施例３に記載されるものに匹敵する脂肪族ポリエステルウレタン組成物を、表７に示す処方のように調製した。最初に約９３℃〜約１０４℃で約４８時間混合することにより、スルホン化ポリエステルウレタン分散体Ｂａｙｈｙｄｒｏｌ（登録商標）１４０ＡＱを他のポリオールと反応させ、水分を除去し、均一なスルホン化ポリオール混合物を形成する。次に、スルホン化ポリオール混合物を、ｎ−ペンチルプロピオネート溶媒中で約５０ｐｐｍのジブチルスズジラウレート触媒を用いて、イソシアネートおよび他の成分とともに配合し、固形分７０％の透明なポリウレタン前駆体を形成する。得られたポリウレタン前駆体を、調製されたアクリル基材上にフローコートし、続いて約５４℃で約１２時間、次に約８２℃で約２４時間硬化し、厚さ約７５〜１００μｍの透明な導電性トップコートを形成する。コーティングされたアクリルのサンプルを、加速ＱＵＶに約５週間曝露する。ＱＵＶ曝露の手順は、実施例１に記載されている。ＱＵＶ曝露なしのサンプルおよび５週間ＱＵＶ曝露後のサンプルの電気体積抵抗率を、ＡＳＴＭ  Ｄ−２５７に記載されている方法を使用して、約−６℃、約−２８℃および約−４０℃で測定した。電気体積抵抗率の結果を上記の表２に示す。結果は、組成物から鎖延長剤１，４−ブタンジオールを除去することが電気伝導率にプラスの影響を与えることを示している。電気伝導率の向上により、温度変化や風雨にさらされる有害な影響に耐えることが可能となり、温度変化や風雨にさらされることに関係なくポリウレタンの高いｐ−静電気散逸性能を維持する。
【００８７】
【表７】
2021504510.tif 000008
【００８８】
加速ＱＵＶでの曝露
透明なポリウレタンでコーティングされたアクリルのサンプルを、光透過率、ヘイズ率、接着率、および全体的な外観について、最大５週間、加速ＱＵＶ曝露を用いて試験した。加速ＱＵＶ装置を、ＵＶＢ−３１３ＥＬ蛍光灯を使用して、約５０℃／約７時間のＵＶ曝露と約５０℃／約５時間の凝縮（ＵＶオフ、高湿度）のサイクルで動作させた。試験サンプルをＱＵＶ装置から毎週取り出して、光透過率（％）、ヘイズ率（％）、接着率（％）、および全体的な外観をチェックした。光透過率（％）とヘイズ率（％）は、ＡＳＴＭ  Ｄ−１００３に従って測定した。接着率（％）は、ＡＳＴＭ  Ｄ−３３５９に従って測定した。実施例５のサンプルの試験結果を表８に示す。結果は、ポリウレタンがＱＵＶ曝露時に光透過率、ヘイズ率（％）、接着率（％）および全体的な外観の劣化を実質的に示さず、光と風雨の有害な影響に対して優れた環境耐久性を示している。
【００８９】
【表８】
2021504510.tif 000009
【００９０】
雨食（Ｒａｉｎ  Ｅｒｏｓｉｏｎ）
ＱＵＶ曝露なし、および５週間のＱＵＶ曝露後、の透明なポリウレタンでコーティングしたアクリルのサンプルを、耐雨食性について試験した。４つのサンプルは、ＵＶ曝露ありまたはＵＶ曝露なしで、コーティングされたアクリルから調製した。コーティングしたアクリルは、最初に、約２．５４ｃｍ×約２．５４ｃｍ×約０．６３５ｃｍの寸法にカットし、上端全体にステップマシン加工し（ｓｔｅｐ  ｍａｃｈｉｎｅｄ）、試験ホルダに装着するために、厚さ約０．２３８ｃｍ、幅約０．４７６ｃｍの、残りのサンプル表面と同じ高さの灰色のエラストマー材料を充填した。雨食試験のパラメータは、約３０度の衝突角度（ｉｍｐａｃｔ  ａｎｇｌｅ）、約２．５４ｃｍ／時の降雨および約９２７ｋｍ／時の試験速度であった。サンプル対は、ゼロリフト求心アーム（ｚｅｒｏ  ｌｉｆｔ  ｃｅｎｔｒｉｐｅｔａｌ  ａｒｍ）の端で試験した。雨滴の平均サイズは約２．０ｍｍであった。試験サンプルは、トップコートの層間剥離または損傷について、試験前、曝露後約１０分、曝露後約３０分、および曝露後約６０分に検査した。実施例５のサンプルの試験結果を表９に示す。結果は、ポリウレタントップコートがＱＵＶ曝露の有無にかかわらず優れた耐浸食性を呈することを示している。
【００９１】
【表９】
2021504510.tif 000010
【００９２】
実施例６
連鎖延長剤１，４−ブタンジオール（ＢＤＯ）を含まない透明な脂肪族ポリエステルウレタン組成物を、組成物中の疎水性フッ素化イオン性帯電防止用添加剤ＦＣ−４４００の含有量を増加させて、表１０に示す処方のように調製した。最初に約９３℃〜約１０４℃で約４８時間混合することにより、スルホン化ポリエステルウレタン分散体Ｂａｙｈｙｄｒｏｌ  １４０  ＡＱを他のポリオールと反応させ、水分を除去し、均一なスルホン化ポリオール混合物を形成する。次に、スルホン化ポリオール混合物を、ｎ−ペンチルプロピオネート溶媒中、約５０ｐｐｍのジブチルスズジラウレート触媒を用いて、イソシアネートおよび他の成分とともに配合し、固形分７０％の透明なポリウレタン前駆体混合物を形成する。得られたポリウレタン前駆体混合物を、調製されたアクリル基材上にフローコートし、続いて約５４℃で約１２時間、次に約８２℃で約２４時間硬化し、厚さ約７５〜１００μｍの透明なポリウレタントップコートを形成する。コーティングされたアクリルのサンプルを、加速ＱＵＶに５週間曝露した。ＱＵＶ曝露の手順は、実施例１に記載されている。ＱＵＶ曝露なしのサンプルおよび５週間ＱＵＶ曝露後のサンプルの電気体積抵抗率を、ＡＳＴＭ  Ｄ−２５７に記載されている方法を使用して、約−６℃、約−２８℃、および約−４０℃で測定した。電気体積抵抗率の結果を上記したように表２に示す。結果は、組成物中の疎水性フッ素化イオン性帯電防止用添加剤ＦＣ−４４００の含有量を増やすと、電気伝導率にプラスの効果があることを示している。電気伝導率の向上により、温度変化や風雨にさらされる有害な影響に耐えることが可能となり、温度変化や風雨にさらされることに関係なくポリウレタンの高いｐ−静電気散逸性能を維持する。
【００９３】
【表１０】
2021504510.tif 000011
【００９４】
実施例７
ＦＣ−４４００およびＢａｙｈｙｄｒｏｌ  １４０  ＡＱの含有量が高い透明な脂肪族ポリエステルウレタン組成物を、疎水性フッ素化イオン性帯電防止用添加剤ＦＣ−４４００およびＢａｙｈｙｄｒｏｌ（登録商標）１４０ＡＱからのスルホン化ポリエステルウレタンポリオール間の相乗作用をさらに調査するために、表１１に示す処方のように調製した。最初に約９３℃〜約１０４℃で約４８時間混合することにより、スルホン化ポリエステルウレタン分散体Ｂａｙｈｙｄｒｏｌ（登録商標）１４０ＡＱを他のポリオールと反応させ、水分を除去し、均一なスルホン化ポリオール混合物を形成する。次に、スルホン化ポリオール混合物を、ｎ−ペンチルプロピオネート溶媒中で約５０ｐｐｍのジブチルスズジラウレート触媒を用いて、イソシアネートおよび他の成分とともに配合し、固形分７０％の透明なポリウレタン前駆体を形成する。得られたポリウレタン前駆体を、調製されたアクリル基材上にフローコートし、続いて約５４℃で約１２時間、次に約８２℃で約２４時間硬化し、厚さ約７５〜１００μｍの透明な導電性トップコートを形成する。コーティングされたアクリルのサンプルを、加速ＱＵＶに約５週間曝露する。ＱＵＶ曝露の手順は、実施例１に記載されている。ＱＵＶ曝露なしのサンプルおよび５週間ＱＵＶ曝露後のサンプルの電気体積抵抗率を、ＡＳＴＭ  Ｄ−２５７に記載されている方法を使用して、約−６℃、約−２８℃および約−４０℃で測定した。電気体積抵抗率の結果を上記の表２に示す。結果は、組成物中の疎水性フッ素化イオン性帯電防止用添加剤ＦＣ−４４００およびスルホン化ポリエステルウレタン分散体Ｂａｙｈｙｄｒｏｌ  １４０  ＡＱの含有量を最大にすると、電気伝導率にプラスの効果があることを示している。電気伝導率の向上により、温度変化や風雨にさらされる有害な影響に耐えることが可能となり、温度変化や風雨にさらされることに関係なくポリウレタンの高いｐ−静電気散逸性能を維持する。
【００９５】
【表１１】
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【００９６】
現在好ましい実施形態のみを参照して本発明を詳細に説明した。当業者は、本発明から逸脱することなく、様々な修正を行うことができることを理解するであろう。したがって、本発明は、以下の特許請求の範囲によってのみ定義される。
【国際調査報告】
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