(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
架橋性コーティング組成物であって、
ａ．１種以上のポリオールと１種以上のポリ酸との縮合反応生成物を含む１種以上のポリエステルから得られる１種以上のポリカルバメートであって、前記縮合反応生成物は、少なくとも２０重量パーセントの脂肪酸成分を有し、または、前記縮合反応生成物は、１００ｍｇ  ＫＯＨ／ｇを超えるヒドロキシル価を有し、前記１種以上のポリオールは、少なくとも２５重量パーセントの４つ以上のヒドロキシル基を有する１つ以上の単位を含む、ポリカルバメートと、
ｂ．ポリアルデヒドから選択される１種以上の架橋剤と、
ｃ．１種以上の酸触媒と、
ｄ．任意選択で１種以上の有機溶媒と
を含む、前記架橋性コーティング組成物。
【請求項２】
４つ以上のヒドロキシル基を有する前記１つ以上の単位は、１つ以上のペンタエリスリトールである、請求項１に記載の前記架橋性コーティング組成物。
【請求項３】
前記１種以上のポリ酸は、７５重量パーセント未満の１種以上の１，２フタル酸を含む、請求項１に記載の前記架橋性コーティング組成物。
【請求項４】
架橋性コーティング組成物を生成するためのプロセスであって、
ａ．１種以上のポリオールと１種以上のポリ酸との縮合反応生成物を含む１種以上のポリエステルから得られる１種以上のポリカルバメートであって、前記縮合反応生成物は、少なくとも２０重量パーセントの脂肪酸成分を有し、または、前記縮合反応生成物は、１００ｍｇ  ＫＯＨ／ｇを超えるヒドロキシル価を有し、前記１種以上のポリオールは、少なくとも２５重量パーセントの４つ以上のヒドロキシル基を有する１つ以上の単位を含む、ポリカルバメートを選択することと、
ｂ．ポリアルデヒドから選択される１種以上の架橋剤を選択することと、
ｃ．１種以上の酸触媒を選択することと、
ｄ．任意選択で１種以上の有機溶媒を選択することと、
ｅ．最初にａ、ｃ、及びｄを接触させて、第１の成分を生成することと、
ｆ．前記第１の成分をｂと接触させることと、
ｇ．それにより前記架橋性コーティング組成物を生成することと
を含む、前記プロセス。
【請求項５】
架橋性コーティング組成物を生成するためのプロセスであって、
ａ．１種以上のポリオールと１種以上のポリ酸との縮合反応生成物を含む１種以上のポリエステルから得られる１種以上のポリカルバメートであって、前記縮合反応生成物は、少なくとも２０重量パーセントの脂肪酸成分を有し、または、前記縮合反応生成物は、１００ｍｇ  ＫＯＨ／ｇを超えるヒドロキシル価を有し、前記１種以上のポリオールは、少なくとも２５重量パーセントの４つ以上のヒドロキシル基を有する１つ以上の単位を含む、ポリカルバメートを選択することと、
ｂ．ポリアルデヒドから選択される１種以上の架橋剤を選択することと、
ｃ．１種以上の酸触媒を選択することと、
ｄ．任意選択で１種以上の有機溶媒を選択することと、
ｅ．最初にａ、ｂ、及びｄを接触させて、第１の成分を生成することと、
ｆ．前記第１の成分をｃと接触させることと、
ｇ．それにより前記架橋性コーティング組成物を生成することと
を含む、前記プロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、架橋性コーティング組成物、及びそれを生成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コーティング組成物中のアルキドポリオールの使用が一般的に知られている。しかしながら、現在利用可能なアルキド系コーティング製剤は、周囲条件下（または低温ベーキング、例えば６０℃以下）において、ある特定の欠点、例えば遅い硬度発達、長期の必要乾燥時間、及び遅い硬化速度等が問題となっている。
【０００３】
したがって、周囲条件下（または低温ベーキング、例えば６０℃以下）における改善された硬度発達、短い乾燥時間、及びより高い硬化速度を有する、改善された架橋性コーティング組成物が必要とされている。さらに、そのような改善された架橋性コーティング組成物の生成が必要とされている。
【発明の概要】
【０００４】
本発明は、架橋性コーティング組成物、及びそれを生成する方法を提供する。
【０００５】
本発明は、架橋性コーティング組成物であって、（ａ）１種以上のポリオールと１種以上のポリ酸との縮合反応生成物を含む１種以上のポリエステルから得られる１種以上のポリカルバメートであって、前記１種以上のポリオールは、少なくとも２５重量パーセントの４つ以上のヒドロキシル基を有する１つ以上の単位を含む、ポリカルバメートと、（ｂ）１種以上の架橋剤と、（ｃ）１種以上の酸触媒と、（ｄ）任意選択で１種以上の有機溶媒とを含む、架橋性コーティング組成物を提供する。
【０００６】
代替の実施形態において、本発明は、架橋性コーティング組成物を生成するためのプロセスであって、（ａ）１種以上のポリオールと１種以上のポリ酸との縮合反応生成物を含む１種以上のポリエステルから得られる１種以上のポリカルバメートであって、前記１種以上のポリオールは、少なくとも２５重量パーセントの４つ以上のヒドロキシル基を有する１つ以上の単位を含む、ポリカルバメートを選択することと、（ｂ）１種以上の架橋剤を選択することと、（ｃ）１種以上の酸触媒を選択することと、（ｄ）任意選択で１種以上の有機溶媒を選択することと、（ｅ）最初にａ、ｃ、及びｄを接触させて、第１の成分を生成することと、（ｆ）前記第１の成分をｂと接触させることと、（ｇ）それにより架橋性コーティング組成物を生成することとを含むプロセスを提供する。
【０００７】
代替の実施形態において、本発明は、架橋性コーティング組成物を生成するためのプロセスであって、（ａ）１種以上のポリオールと１種以上のポリ酸との縮合反応生成物を含む１種以上のポリエステルから得られる１種以上のポリカルバメートであって、前記１種以上のポリオールは、少なくとも２５重量パーセントの４つ以上のヒドロキシル基を有する１つ以上の単位を含む、ポリカルバメートを選択することと、（ｂ）１種以上の架橋剤を選択することと、（ｃ）１種以上の酸触媒を選択することと、（ｄ）任意選択で１種以上の有機溶媒を選択することと、（ｅ）最初にａ、ｂ、及びｄを接触させて、第１の成分を生成することと、（ｆ）前記第１の成分をｃと接触させることと、（ｇ）それにより架橋性コーティング組成物を生成することとを含むプロセスをさらに提供する。
【０００８】
別の代替の実施形態において、本発明は、基板と、前記基板の１つの表面と関連した少なくとも１つの本発明の架橋性コーティング組成物とを備える物品をさらに提供する。
【０００９】
代替の実施形態において、本発明は、前述の実施形態のいずれかによる、架橋性コーティング組成物、それを生成するためのプロセス、それから作製される物品、及びそのような物品を作製する方法を提供するが、但し、４つ以上のヒドロキシル基を有する１つ以上の単位は、１つ以上のペンタエリスリトールである。
【００１０】
代替の実施形態において、本発明は、前述の実施形態のいずれかによる、架橋性コーティング組成物、それを生成するためのプロセス、それから作製される物品、及びそのような物品を作製する方法を提供するが、但し、縮合反応生成物は、少なくとも２０重量パーセントの脂肪酸成分を有する。
【００１１】
代替の実施形態において、本発明は、前述の実施形態のいずれかによる、架橋性コーティング組成物、それを生成するためのプロセス、それから作製される物品、及びそのような物品を作製する方法を提供するが、但し、縮合反応生成物は、１００ｍｇ  ＫＯＨ／ｇを超えるヒドロキシル価を有する。
【００１２】
代替の実施形態において、本発明は、前述の実施形態のいずれかによる、架橋性コーティング組成物、それを生成するためのプロセス、それから作製される物品、及びそのような物品を作製する方法を提供するが、但し、架橋剤は、ポリアルデヒドである。
【００１３】
代替の実施形態において、本発明は、前述の実施形態のいずれかによる、架橋性コーティング組成物、それを生成するためのプロセス、それから作製される物品、及びそのような物品を作製する方法を提供するが、但し、１つ以上のポリ酸は、７５重量パーセント未満の１つ以上の１，２フタル酸を含む。
【００１４】
代替の実施形態において、本発明は、前述の実施形態のいずれかによる、架橋性コーティング組成物、それを生成するためのプロセス、それから作製される物品、及びそのような物品を作製する方法を提供するが、但し、ポリエステルは、アルキドである。
【００１５】
代替の実施形態において、本発明は、前述の実施形態のいずれかによる物品を提供するが、但し、基板は、金属、木材、ポリマー材料、ガラス、コンクリート、及びセラミックを含む。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明は、架橋性コーティング組成物、及びそれを生成する方法を提供する。本発明による架橋性コーティング組成物は、（ａ）１種以上のポリオールと１種以上のポリ酸との縮合反応生成物を含む１種以上のポリエステルから得られる１種以上のポリカルバメートであって、前記１種以上のポリオールは、少なくとも２５重量パーセントの４つ以上のヒドロキシル基を有する１つ以上の単位を含む、ポリカルバメートと、（ｂ）１種以上の架橋剤と、（ｃ）１種以上の酸触媒と、（ｄ）任意選択で１種以上の有機溶媒とを含む。
【００１７】
本発明によれば、周囲温度硬化性架橋性コーティング組成物は、本質的に、（ａ）１種以上のポリオールと１種以上のポリ酸との縮合反応生成物を含む１種以上のポリエステルから得られる１種以上のポリカルバメートであって、前記１種以上のポリオールは、少なくとも２５重量パーセントの４つ以上のヒドロキシル基を有する１つ以上の単位を含む、ポリカルバメートと、（ｂ）１種以上の架橋剤と、（ｃ）１種以上の酸触媒と、（ｄ）任意選択で１種以上の有機溶媒とからなってもよい。一実施形態において、架橋性コーティング組成物は、実質的にホルムアルデヒド不含及び実質的にイソシアネート不含である。好ましくは、架橋性コーティング組成物は、実質的にイソシアネート不含である。
【００１８】
アルキドポリオールから得られるポリカルバメート成分
１種以上のポリカルバメートは、１種以上のポリオールと１種以上のポリ酸との縮合反応生成物を含む１種以上のポリエステルから得られ、前記１種以上のポリオールは、少なくとも２５重量パーセント、例えば少なくとも３０重量パーセント、または代替例においては２５〜５０重量パーセントの４つ以上のヒドロキシル基を有する１つ以上の単位を含む。一実施形態において、１種以上のポリ酸は、７５重量パーセント未満、例えば５０重量パーセント未満の１つ以上の１，２フタル酸及びその誘導体を含む。
【００１９】
架橋組成物は、架橋性コーティング組成物の総重量を基準として、２０〜９０重量パーセントの１種以上のポリカルバメート、例えば２５〜７５重量パーセント、または代替例において３０〜７０重量パーセント、または代替例において３５〜６０重量パーセントを含んでもよい。
【００２０】
１種以上のポリカルバメートは、平均して２つ以上のカルバメート基、または平均して３つ以上のカルバメート基、または平均して４つ以上のカルバメート基を有してもよい。本明細書において使用される場合、「カルバメート基の平均数」という用語は、ゲル透過クロマトグラフィーにより決定されるようなポリカルバメートの全数平均分子量を、ポリカルバメートのカルバメート当量により除したものを意味する。固体上のカルバメート当量（ＣＥＷ）は、以下の式を使用して計算される：
ＣＥＷ＝［ＯＨ  ＥＷポリオール＋（４３×カルバメート変換）］÷カルバメート変換
式中、カルバメート変換は、以下の式を使用して近似される。
カルバメート変換＝（ＯＨ＃ポリオール−ＯＨ＃ポリカルバメート）÷ＯＨ＃ポリオール
【００２１】
好ましくは、ポリカルバメートは、本質的に炭素、水素、窒素、及び酸素原子からなり、より好ましくはそれらからなる。さらにより好ましくは、ポリカルバメートは、炭素、水素、窒素、及び酸素原子からなり、各窒素及び酸素原子は、ポリカルバメートの２つ以上のカルバメート基のうちの１つの窒素または酸素原子である。
【００２２】
典型的には、ポリカルバメートは、（ａ）アルキドポリオールを、非置換カルバミン酸アルキルエステルまたは尿素と反応させて、ポリカルバメートを生成することにより調製される。これらの反応の例は、以下の各スキーム（ａ）において図示される。
【００２３】
【化１】
0006370896.tif 000002
【００２４】
式中、Ｒ’（ＯＨ）ｍは、アルキドポリオールであり、ｍは、２以上である。
【００２５】
好ましくは、本発明のポリカルバメートは、実質的にイソシアネート不含である。イソシアネート基を含有する分子の存在または非存在は、フーリエ変換赤外（ＦＴ−ＩＲ）分光法または炭素−１３核磁気共鳴（１３Ｃ−ＮＭＲ）分光法により容易に決定され得る。
【００２６】
ポリカルバメートは、その開示が参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願第１３／９５５，５０７号において開示される方法に従って作製され得る。より具体的には、ポリカルバメートは、液体形態の尿素を提供することと、液体尿素をポリオールに添加することとを含むプロセスにより作製され得る。さらに別の実施形態において、ポリカルバメートは、代替として、固体尿素を液体形態のポリオールに添加して、反応混合物を形成することを含むプロセスに従って作製される。
【００２７】
アルキドポリオール成分
アルキド樹脂は、様々な乾性油及び半乾性油ならびに／または異なる割合でのそれらのそれぞれの脂肪酸と化学的に組み合わされた、ポリヒドロキシルアルコール及びポリカルボン酸のポリエステルである。ポリヒドロキシルアルコールは、これらに限定されないが、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、グリセロール、ペンタエリスリトール、ソルビトール及びマンニトール等の成分を含み得る。
【００２８】
したがって、好適なグリコールは、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ペンタエチレングリコール、ヘキサエチレングリコール、ヘプタエチレングリコール、オクタエチレングリコール、ノナエチレングリコール、デカエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、グリセロール、１，３−プロパンジオール、２，４−ジメチル−２−エチル−ヘキサン−１，３−ジオール、２，２−ジメチル−１，２−プロパンジオール、２−エチル−２−ブチル−１，３−プロパンジオール、２−エチル−２−イソブチル−１，３−プロパンジオール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、２，２，４−テトラメチル−１，６−ヘキサンジオール、チオジエタノール、１，２−シクロヘキサンジメタノール、１，３−シクロヘキサンジメタノール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオール、２，２，４−テトラメチル−１，３−シクロブタンジオール、ｐ−キシレンジオール、ヒドロキシピバリルヒドロキシピバレート、１，１０−デカンジオール、水素化ビスフェノールＡ、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、ペンタエリスリトール、エリスリトール、トレイトール、ジペンタエリスリトール、ソルビトール、マンニトール、グリセリン、ジメチロールプロピオン酸等を含む。
【００２９】
ポリカルボン酸は、これらに限定されないが、無水フタル酸またはフタル酸、無水マレイン酸またはマレイン酸、フマル酸、イソフタル酸、無水コハク酸またはコハク酸、アジピン酸、アゼレイン酸（ａｚｅｌｅｉｃ  ａｃｉｄ）、及びセバシン酸、テレフタル酸、無水テトラクロロフタル酸、無水テトラヒドロフタル酸、ドデカン二酸、セバシン酸、アゼライン酸、１，４−シクロヘキサンジカルボン酸、１，３−シクロヘキサンジカルボン酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、グルタル酸、無水トリメリット酸またはトリメリット酸、クエン酸、ピロメリット酸二無水物またはピロメリット酸、トリメシン酸、スルホイソフタル酸ナトリウム、及びそのような酸の無水物からのもの、ならびに、存在する場合はそれらのエステルを含み得る。任意選択で、これに限定されないが安息香酸を含むモノカルボン酸が使用されてもよい。アルキド生成するための反応混合物は、１種以上の脂肪酸または芳香族ポリカルボン酸、そのエステル化重合生成物、及びそれらの組み合わせを含む。本明細書において使用される場合、「ポリカルボン酸」という用語は、ポリカルボン酸及びその無水物の両方を含む。本発明における使用のための好適なポリカルボン酸の例は、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、テトラヒドロフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、ならびにそれらの無水物及び組み合わせを含む。
【００３０】
乾性油は、これらに限定されないが、ヤシ油、魚油、亜麻仁油、キリ油、ヒマシ油、コーン油、菜種油、パーム油、パーム核油、獣脂、綿実油、ベニバナ油、ヒマワリ油、大豆油、及びトール油を含むが、これらに限定されない。
【００３１】
脂肪酸、脂肪酸エステル、または自然発生的部分けん化油と反応したポリオールの量に加えて、所定量の高次官能性ポリオールが、トリメチロールエタン、ペンタエリスリトール、エリスリトール、トレイトール、ジペンタエリスリトール、ソルビトール、Ｄｉ−ＴＭＰ、Ｓｅｆｏｓｅ（登録商標）、Ｑｕａｄｒｏｌ（登録商標）Ｐｏｌｙｏｌ、Ｃａｐａ（登録商標）四官能性ポリオール、四官能性ホスホネートポリオール、グルコース、またはデキストロースから選択され得る。
【００３２】
アルキドは、任意の１つ以上の修飾をさらに、含んでもよく、例えば、アルキドは、ウレタン修飾、アクリル修飾、スチレン修飾、ビニルエステル修飾、ビニルエーテル修飾、シリコーン修飾、エポキシ修飾、それらの組み合わせ等がなされてもよい。
【００３３】
１種以上のアルキドは、例えば、１種以上のウラルキド（ｕｒａｌｋｙｄ）、すなわちウレタン修飾アルキドであってもよい。ウラルキドは、イソシアネート反応基を有するアルキドを、ポリイソシアネート、及び任意選択でイソシアネート反応基を有する他の成分と反応させることにより調製され得る。イソシアネート反応基は、イソシアネート基（−ＮＣＯ）と反応する基として定義され、その例は、−ＯＨ、−ＮＨ２、−ＮＨ−、及び−ＳＨを含む。好ましいイソシアネート反応基は、−ＯＨである。他の成分は、これらに限定されないが、ポリアミン及びポリオールを含む。好適なポリイソシアネート（複数を含む）（通常はジイソシアネート（複数を含む））の例は、脂肪族及び脂環式ポリイソシアネート、例えばエチレンジイソシアネート、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネートＨＤＩ、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、シクロヘキサン−１，４−ジイソシアネート、４，４’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、シクロペンチレンジイソシアネート、ｐ−テトラ−メチルキシレンジイソシアネート（ｐ−ＴＭＸＤＩ）及びそのメタ異性体（ｍ−ＴＭＸＤＩ）、水素化２，４−トルエンジイソシアネート及び水素化２，６−トルエンジイソシアネートを含む。また、芳香脂肪族（ａｒａｌｉｐｈａｔｉｃ）及び芳香族ポリイソシアネート、例えばｐ−キシレンジイソシアネート、１，４−フェニレンジイソシアネート、２，４−トルエンジイソシアネート、２，６−トルエンジイソシアネート、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、２，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート及び１，５−ナフチレンジイソシアネートが使用されてもよい。任意選択でその２，６−異性体と混合された２，４−トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）が、特に好ましい。
【００３４】
架橋剤：ポリアルデヒド成分、またはそのアセタールもしくはヘミアセタール
架橋性組成物は、架橋剤、すなわちポリアルデヒド成分、またはそのアセタールもしくはヘミアセタールを含む。一実施形態において、ポリアルデヒド成分は、２〜２０個の炭素原子を含む。別の代替の実施形態において、ポリアルデヒドは、２０個を超える炭素原子を含むが、但し、２０個を超える炭素原子を有するポリアルデヒドは、１０個の炭素原子毎に少なくとも１つのアルデヒド基を有する。
【００３５】
架橋性組成物は、２〜５０重量パーセントのポリアルデヒド成分またはそのアセタールもしくはヘミアセタール、例えば、５〜２５重量パーセントのポリアルデヒド成分またはそのアセタールもしくはヘミアセタールを含んでもよい。一実施形態において、ポリアルデヒドは、（ｃｉｓ，ｔｒａｎｓ）−１，４−シクロヘキサンジカルボキシアルデヒド、（ｃｉｓ，ｔｒａｎｓ）−１，３−シクロヘキサンジカルボキシアルデヒド、ペンタン−１，５−ジアール、エタン−１，２−ジアール、及びそれらの混合物からなる群から選択される。
【００３６】
例えば、ポリアルデヒド成分は、２つ以上のアルデヒド基を有し得る。本発明の好適なポリアルデヒドは、２つ、３つ、４つまたはそれ以上のアルデヒド基を有してもよい。
【００３７】
ポリアルデヒド成分は、環式、直鎖もしくは分岐鎖；環式及び非芳香族；または環式及び芳香族であってもよい。
【００３８】
ポリアルデヒド成分は、１種以上の環式非芳香族ポリアルデヒドまたは１種以上の芳香族ポリアルデヒドを含んでもよい。例えば、ポリアルデヒド成分は、３〜２０個の環炭素原子を有する１種以上の環式非芳香族ポリアルデヒドを含んでもよく、本質的に、３〜２０個の環炭素原子を有する１種以上の環式非芳香族ポリアルデヒドからなってもよい。
【００３９】
それぞれの環式非芳香族ポリアルデヒド成分は、独立して、５〜１２個の環炭素原子を有してもよく、（ｃｉｓ，ｔｒａｎｓ）−１，４−シクロヘキサンジカルボキシアルデヒド及び（ｃｉｓ，ｔｒａｎｓ）−１，３−シクロヘキサンジカルボキシアルデヒドの混合物であってもよい。
【００４０】
好適な環式ポリアルデヒドは、ｔｒａｎｓ−１，３−シクロヘキサンジカルボキシアルデヒド、ｃｉｓ−１，３−シクロヘキサンジカルボキシアルデヒド、ｔｒａｎｓ−１，４−シクロヘキサンジカルボキシアルデヒド、ｃｉｓ−１，４−シクロヘキサンジカルボキシアルデヒド、１，３−シクロヘキサンジカルボキシアルデヒド及び１，４−シクロヘキサンジカルボキシアルデヒドの混合物、好ましくはその１対１混合物、ｅｘｏ，ｅｘｏ−２，５−ノルボルナンジカルボキシアルデヒド、ｅｘｏ，ｅｘｏ−２，６−ノルボルナンジカルボキシアルデヒド、ｅｘｏ，ｅｎｄｏ−２，５−ノルボルナンジカルボキシアルデヒド、ｅｘｏ，ｅｎｄｏ−２，６−ノルボルナンジカルボキシアルデヒド、ｅｎｄｏ，ｅｎｄｏ−２，５−ノルボルナンジカルボキシアルデヒド、ｅｎｄｏ，ｅｎｄｏ−２，６−ノルボルナンジカルボキシアルデヒド生成物（ｅｎｄｏ及びｅｘｏ混合物）、３−（３−ホルミルシクロヘキシル）プロパナール、３−（４−ホルミルシクロヘキシル）プロパナール、２−（３−ホルミルシクロヘキシル）プロパナール、２−（４−ホルミルシクロヘキシル）プロパナール、ならびにシクロドデカン−１，４，８−トリカルバルデヒド、ならびに２，８−、３，８−、及び４，８−ジ（ホルミル）トリシクロ［５．２．１．０２，６］デカンの１種以上を含有する混合物である。
【００４１】
ｔｒａｎｓ−１，３−シクロヘキサンジカルボキシアルデヒド、ｃｉｓ−１，３−シクロヘキサンジカルボキシアルデヒド、ｔｒａｎｓ−１，４−シクロヘキサンジカルボキシアルデヒド、及びｃｉｓ−１，４−シクロヘキサンジカルボキシアルデヒドは、本明細書に記載のヒドロホルミル化条件を使用して、３−シクロヘキセン−１−カルボキシアルデヒドをヒドロホルミル化することを含むプロセスにより調製され得る。
【００４２】
１，３−及び１，４−シクロヘキサンジカルボキシアルデヒドの１：１混合物は、アクロレイン及び１，３−ブタジエンをディールス・アルダー反応で反応させ、３−シクロヘキセンカルボキシアルデヒド（１，２，３，６−テトラヒドロベンズアルデヒドとも呼ばれる）を生成し、３−シクロヘキセンカルボキシアルデヒドをヒドロホルミル化することを含むプロセスにより調製され得る。
【００４３】
ｅｘｏ，ｅｘｏ−２，５−ノルボルナンジカルボキシアルデヒド、ｅｘｏ，ｅｘｏ−２，６−ノルボルナンジカルボキシアルデヒド、ｅｘｏ，ｅｎｄｏ−２，５−ノルボルナンジカルボキシアルデヒド、ｅｘｏ，ｅｎｄｏ−２，６−ノルボルナンジカルボキシアルデヒド、ｅｎｄｏ，ｅｎｄｏ−２，５−ノルボルナンジカルボキシアルデヒド、及びｅｎｄｏ，ｅｎｄｏ−２，６−ノルボルナンジカルボキシアルデヒド生成物（ｅｎｄｏ及びｅｘｏ混合物）は、アクロレイン及びシクロペンタジエンをディールス・アルダー反応で反応させ、２−ノルボルネン−５−カルボキシアルデヒドを生成し、２−ノルボルネン−５−カルボキシアルデヒドをヒドロホルミル化することを含むプロセスにより調製され得る。
【００４４】
３−（３−ホルミルシクロヘキシル）プロパナール、３−（４−ホルミルシクロヘキシル）プロパナール、２−（３−ホルミルシクロヘキシル）プロパナール、及び２−（４−ホルミルシクロヘキシル）プロパナールは、ビニルシクロヘキセンをヒドロホルミル化することを含むプロセスにより調製され得る。
【００４５】
シクロドデカン−１，４，８−トリカルバルデヒドは、１，３−ブタジエンを三量化して１，４，８−シクロドデカトリエンを生成することと、１，４，８−シクロドデカトリエンをヒドロホルミル化することとを含むプロセスにより調製され得る。
【００４６】
２，８−、３，８−、及び４，８−ジ（ホルミル）トリシクロ［５．２．１．０２，６］デカンの混合物は、ジシクロペンタジエンをヒドロホルミル化することを含むプロセスにより調製され得る。
【００４７】
ポリアルデヒド成分は、ブロック及び保護されていなくてもよく、またはブロックもしくは保護されてもよい。ブロックまたは保護されたポリアルデヒドは、ブロック及び保護されていないポリアルデヒドを、好適なブロックまたは保護基と反応させることにより形成され得る。アルデヒド基の保護またはブロック基の例は、亜硫酸水素塩（例えば、ポリアルデヒドと亜硫酸水素ナトリウムとの反応から）、ジオキソラン（例えば、ポリアルデヒドとエチレングリコールとの反応から）、オキシム（例えば、ポリアルデヒドとヒドロキシルアミンとの反応から）、イミン（例えば、ポリアルデヒドとメチルアミンとの反応から）、及びオキサゾリジン（例えば、ポリアルデヒドと２−アミノエタノールとの反応から）である。
【００４８】
好ましいアルデヒド保護基は、水和基（＞Ｃ（ＯＨ）２）、ヘミアセタール、アセタール、またはイミンであり、好ましい保護されたポリアルデヒドはそれらを含む。これらの好ましい保護されたポリアルデヒドは、ポリアルデヒドを、水、１モル当量のアルカノール（例えば、メタノールもしくはエタノール）、２モル当量のアルカノール、またはアンモニアもしくは１級アミン（例えば、メチルアミン）とそれぞれ反応させることにより調製され得る。ヘミアセタール、アセタール、またはイミン保護基は、所望により加水分解等の脱保護により除去され、保護されていない形態のポリアルデヒドが再び生成されてもよい。そのようなアルデヒド保護またはブロック基ならびに形成及び除去（すなわち脱保護）は、例えば、ＵＳ６，１７７，５１４Ｂ１に教示されている。
【００４９】
好ましくは、ポリアルデヒドは、未処理形態で安定であり（すなわち、大幅に自己重合しない）、より好ましくは、実質的に水不溶性であり、未処理形態で安定である。
【００５０】
本発明のポリアルデヒドは、対応するポリオールの酸化を含む任意の好適な手段により、ならびにポリアルデヒドを調製するためのバッチ式及び連続式プロセスにより調製され得る。好ましくは、ポリアルデヒドは、実質的に水不溶性のモノオレフィン含有アルデヒド化合物、実質的に水不溶性のマルチオレフィン含有アルデヒド化合物、または実質的に水不溶性のマルチオレフィン含有出発化合物（本明細書において便宜上集合的に実質的に水不溶性のオレフィン含有化合物と呼ばれる）をヒドロホルミル化することにより調製される。ヒドロホルミル化ステップは、水素ガス、一酸化炭素、及びオレフィン含有出発化合物を用いたもの等の任意の従来の手段により行われてもよい。好ましくは、ヒドロホルミル化ステップは、改善された分離プロセルを説明しているＵＳ６，２５２，１２１Ｂ１に概説されるような様式で行われる。
【００５１】
ポリアルデヒドの調製は、任意選択で、ポリアルデヒドのアルデヒド基をアルデヒドブロックまたは保護基で可逆的にブロックまたは保護し、それぞれブロックまたは保護されたポリアルデヒドを生成することをさらに含んでもよい。保護されたポリアルデヒドは、ポリアルデヒド成分の代わりに、またはそれに追加して使用されてもよい。
【００５２】
好ましくは、ポリアルデヒド成分は、ｔｒａｎｓ−１，３−シクロヘキサンジカルボキシアルデヒド、ｃｉｓ−１，３−シクロヘキサンジカルボキシアルデヒド、ｔｒａｎｓ−１，４−シクロヘキサンジカルボキシアルデヒド及びｃｉｓ−１，４−シクロヘキサンジカルボキシアルデヒド、またはこれらのポリアルデヒドの保護もしくはブロックされた形態の２種以上を含む混合物であってもよい。
【００５３】
架橋剤：尿素−アルデヒド樹脂
別の実施形態において、架橋性コーティング組成物は、尿素−アルデヒド樹脂からなる架橋剤を含む。尿素−アルデヒド樹脂は、尿素とアルデヒド（すなわち、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド等）またはポリアルデヒドとの反応から調製される。得られる尿素−アルデヒド樹脂を、さらにアルコール（すなわち、メタノール、ブタノール等）とさらに反応させて、エーテル化尿素−アルデヒド樹脂を生成することができる。これらの樹脂は、当業者に周知であり、いくつかの供給業者から市販されている（すなわち、Ｃｙｔｅｃ  ＩｎｄｕｓｔｒｉｅｓからのＣＹＭＥＬ  Ｕ−６４）。架橋性コーティング組成物は、１０〜６０重量パーセントの尿素−アルデヒド樹脂、例えば、２０〜５０重量パーセントの尿素−アルデヒド樹脂を含んでもよい。
【００５４】
酸触媒成分
架橋性コーティング組成物は、架橋性コーティング組成物の総重量を基準として、０．１〜５重量パーセントの１種以上の酸触媒、例えば、０．５〜３重量パーセント、または０．５〜２重量パーセントを含む。
【００５５】
酸触媒成分は、アクリルカルバメート官能性成分とポリアルデヒド成分との間の反応を促進するのに好適な任意の酸触媒であってもよい。一実施形態において、酸触媒は、ルイス酸であってもよい。別の実施形態において、酸触媒は、プロトン酸であってもよい。一実施形態において、酸触媒は、６．０未満のｐＫａ、または代替として、４．０未満のｐＫａを有する。
【００５６】
本発明の硬化ステップは、酸触媒により開始される。そのような開始は、本発明の架橋した組成物を生成するのに十分な期間の熱曝露により行われてもよい。熱は、放射により印加されてもよいが、対流によるもの等の他の手段または手段の組み合わせが使用されてもよい。
【００５７】
カルバメート基とアルデヒド基（−Ｃ（＝Ｏ）Ｈ）との反応の速度を増加させるのに好適な任意の化合物、物質または材料が、酸触媒として使用され得る。酸触媒の例は、ルイス酸（例えば、三フッ化ホウ素エーテラート）及びプロトン酸（すなわち、ブレンステッド酸）である。酸触媒は、６以下のｐＫａを有するものとして特徴付けることができるプロトン酸を含んでもよく、ｐＫａは、プロトン酸の酸解離定数Ｋａの負の１０を底とする対数である。
【００５８】
好ましいプロトン酸は、無機プロトン酸または有機プロトン酸である。好ましい無機プロトン酸は、リン酸または硫酸である。好ましい有機プロトン酸は、カルボン酸、ホスホン酸、またはスルホン酸である。好ましいカルボン酸は、酢酸、トリフルオロ酢酸、プロピオン酸、またはジカルボン酸である。好ましいホスホン酸は、メチルホスホン酸である。好ましいスルホン酸は、メタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、カンファースルホン酸、パラ−トルエンスルホン酸、またはドデシルベンゼンスルホン酸である。好適なルイス酸硬化触媒の例は、ＡｌＣｌ３、ベンジルトリエチルアンモニウムクロリド（ＴＥＢＡＣ）、Ｃｕ（Ｏ３ＳＣＦ３）２、（ＣＨ３）２ＢｒＳ＋Ｂｒ−、ＦｅＣｌ３（例えば、ＦｅＣｌ３  ６Ｈ２Ｏ）、ＨＢＦ４、ＢＦ３．Ｏ（ＣＨ２ＣＨ３）２、ＴｉＣｌ４、ＳｎＣｌ４、ＣｒＣｌ２、ＮｉＣｌ２、及びＰｄ（ＯＣ（Ｏ）ＣＨ３）２である。
【００５９】
酸触媒は、担持されていなくても（固体担体なし）、または担持されていてもよく、すなわち、固体担体に共有結合していてもよい。担持酸触媒の例は、カチオン交換型ポリマー樹脂の酸（Ｈ＋）形態（例えば、ＮＡＦＩＯＮ  ＮＲ  ５０（Ｅ．Ｉ．ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ＆Ｃｏ．，Ｉｎｃ．、Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ、ＤＥ）の商品名で入手可能である、１，１，２，２−テトラフルオロエテンとのエタンスルホン酸、２−［１−［ジフルオロ［（１，２，２−トリフルオロエテニル）オキシ］メチル］−１，２，２，２−テトラフルオロエトキシ］−１，１，２，２−テトラフルオロ−ポリマー、及び、ＡＭＢＥＲＬＹＳＴ（商標）１５（Ｔｈｅ  Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ、Ｍｉｄｌａｎｄ、Ｍｉｃｈｉｇａｎ、ＵＳＡの子会社Ｒｏｈｍ  ａｎｄ  Ｈａａｓ  Ｃｏ．）の商品名で入手可能である、ジエテニルベンゼンとのエテニルベンゼンスルホン酸ポリマー）等の担持酸触媒等の担持硬化触媒である。
【００６０】
有機溶媒（複数を含む）
架橋性コーティング組成物は、０〜９０重量パーセントの１種以上の溶媒、例えば、２０〜７０、または３０〜５０重量パーセントの１種以上の溶媒を含んでもよい。溶媒は、架橋性コーティング組成物の粘度を低減して、基板への塗布を促進するために必要となり得る。溶媒はまた、架橋性コーティング組成物の全ての成分を単一の相に維持するために必要となり得る。そのような溶媒は、これに限定されないが、有機溶媒を含む。例示的な溶媒は、これらに限定されないが、エタノール、エチレングリコールモノアルキルエーテル、ジエチレングリコールモノアルキルエーテル、プロピレングリコールモノアルキルエーテル及びジプロピレングリコールモノアルキルエーテルを含む。
【００６１】
好適な有機溶媒の代替例は、非極性または極性有機溶媒、例えば、アルカン（例えば、（Ｃ６〜Ｃ１２）アルカン）、芳香族炭化水素（例えば、トルエン、キシレン）エーテル（例えば、（Ｃ２〜Ｃ１２）エーテル、例えば、（Ｃ２〜Ｃ１２）ジアルキルエーテル）、カルボン酸エステル（例えば、（Ｃ２〜Ｃ１２）カルボン酸エステル）、ケトン（例えば、（Ｃ３〜Ｃ１２）ケトン）、第二級もしくは第三級カルボキサミド（例えば、第二級または第三級（Ｃ３〜Ｃ１２）カルボキサミド）、スルホキシド（例えば、（Ｃ２〜Ｃ１２）スルホキシド）、またはそれらの２種以上の混合物である。
【００６２】
一実施形態において、水が溶媒または添加剤として使用されてもよいが、但し、水の量は二相組成物をもたらさない。
【００６３】
他の成分
一実施形態において、架橋性コーティング組成物は、１種以上の硬化阻害薬剤を含んでもよい。例示的な硬化阻害薬剤は、これらに限定されないが、アルコール及び／もしくは水、ならびに／またはそれらの混合物を含む。例示的な硬化阻害薬剤は、これらに限定されないが、エタノール、ｎ−プロパノール、及びｎ−ブタノール等の第一級アルコールを含む。
【００６４】
架橋性コーティング組成物は、０〜５０重量パーセントの１種以上の硬化阻害薬剤、例えば、２〜３０、または代替例において１０〜２０重量パーセントの硬化阻害薬剤を含んでもよい。
【００６５】
一実施形態において、架橋性コーティング組成物は、１種以上の顔料を含んでもよい。例示的な顔料は、これらに限定されないが、ＴｉＯ２、ランプブラック及びタルクを含む。
【００６６】
一実施形態において、架橋性コーティング組成物は、１種以上の充填剤を含んでもよい。例示的な充填剤は、これらに限定されないが、粘土、硫酸バリウム、及びシリカを含む。
【００６７】
一実施形態において、架橋性コーティング組成物は、１種以上の添加剤を含んでもよい。例示的な添加剤は、これらに限定されないが、紫外（ＵＶ）光安定剤、分散剤、流動及び平滑剤、ならびにレオロジー剤を含む。そのような追加の添加剤は、当然ながら、コーティング組成物の使用目的に依存する。典型的に有用な従来の製剤添加剤は、セバシン酸ビス−（１−オクチルオキシ−２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジニル）（ＢＡＳＦにより供給されているＴｉｎｕｖｉｎ  １２３）及び２，４−ビス［Ｎ−ブチル−Ｎ−（１−シクロヘキシルオキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−４−イル）アミノ］−６−（２−ヒドロキシエチルアミン）−１，３，５−トリアジン（ＢＡＳＦにより供給されているＴｉｎｕｖｉｎ  １５２）等のＵＶ光安定剤（ヒンダードアミン）；ポリリン酸ポリエステル（ＢＹＫ  ＵＳＡ，  Ｉｎｃにより供給されているＤｉｓｐｅｒｂｙｋ  １１０）等の顔料及び充填剤分散剤；ならびにポリエーテル修飾ポリジメチルシロキサン（ＢＹＫ  ＵＳＡ，Ｉｎｃにより供給されているＢＹＫ  ３３３）等の流動及び平滑剤；ならびにオルガノワックス（ｏｒｇａｎｏｗａｘ）（Ｔｒｏｙ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎにより供給されているＴｒｏｙｔｈｉｘ  ＸＹＺ）等のレオロジー調整剤を含む。
【００６８】
一実施形態において、架橋性コーティング組成物は、金属ドライヤーをさらに含む。例示的な金属ドライヤーは、ＯＭＧ  Ｂｏｒｃｈｅｒｓから入手可能なＢｏｒｃｈｉ  Ｏｘｙ−Ｃｏａｔ等の鉄ドライヤーである。
【００６９】
架橋性コーティング組成物を生成するためのプロセス
本発明による架橋性コーティング組成物を生成するためのプロセスは、（ａ）１種以上のポリオールと１種以上のポリ酸との縮合反応生成物を含む１種以上のポリエステルから得られる１種以上のポリカルバメートであって、前記１種以上のポリオールは、少なくとも２５重量パーセントの４つ以上のヒドロキシル基を有する１つ以上の単位を含む、ポリカルバメートを選択することと、（ｂ）１種以上の架橋剤を選択することと、（ｃ）１種以上の酸触媒を選択することと、（ｄ）任意選択で１種以上の有機溶媒を選択することと、（ｅ）最初にａ、ｃ、及びｄを接触させて、第１の成分を生成することと、（ｆ）前記第１の成分をｂと接触させることと、（ｇ）それにより架橋性コーティング組成物を生成することとを含む。
【００７０】
代替の実施形態において、本発明による架橋性コーティング組成物を生成するためのプロセスは、（ａ）１種以上のポリオールと１種以上のポリ酸との縮合反応生成物を含む１種以上のポリエステルから得られる１種以上のポリカルバメートであって、前記１種以上のポリオールは、少なくとも２５重量パーセントの４つ以上のヒドロキシル基を有する１つ以上の単位を含む、ポリカルバメートを選択することと、（ｂ）１種以上の架橋剤を選択することと、（ｃ）１種以上の酸触媒を選択することと、（ｄ）任意選択で１種以上の有機溶媒を選択することと、（ｅ）最初にａ、ｂ、及びｄを接触させて、第１の成分を生成することと、（ｆ）前記第１の成分をｃと接触させることと、（ｇ）それにより架橋性コーティング組成物を生成することとを含む。
【００７１】
本発明の架橋性組成物は、周囲温度及び圧力下で、任意の従来の混合デバイスによりバッチプロセスで作製され得る。
【００７２】
本発明の架橋コーティング組成物は、室温での硬化により生成されたものであっても、高い架橋度を有する。
【００７３】
コーティングされた基板
本発明のコーティングされた基板は、コーティングされ得る基板の少なくとも一部と接触している、本発明の架橋性コーティング組成物から得られたコーティング層を備える。
【００７４】
本発明のコーティングされた基板は、任意の好適な方法により調製され得る。例えば、基板の表面をコーティングする方法において、方法は、本発明の架橋性コーティング組成物を基板の表面の少なくとも一部に塗布することと、架橋した組成物を備えるコーティングされた基板を調製するために、７０℃以下、または例えば３０℃以下の硬化温度で硬化させることとを含む。
【００７５】
本発明の架橋性コーティング組成物は、任意の好適な塗布手段、例えば、はけ塗り、カレンダー処理、ローラー塗り、噴霧、モップ塗り、こて塗り、または浸漬等により、基板（複数を含む）の表面に塗布され得る。コーティングされている基板は、例えば、平坦または巻かれたシート（例えば円筒）、球、ビーズ、微粉化粒子等を含む、任意の形状であってもよい。コーティングされている基板の表面は、不規則的または規則的であってもよく、連続的または不連続的であってもよく、多孔質または非多孔質であってもよく、接続されたまたは接続されていなくてもよい。
【００７６】
独立してコーティングされるのに好適な基板は、任意の材料を含んでもよい。好適な材料の例は、木材、金属、セラミック、プラスチック、複合材料、及び／またはガラスである。
【００７７】
コーティングされた物品は、基板の少なくとも一部と接触した本発明の架橋したコーティング組成物の層を備えるコーティングされた基板を備える。
【００７８】
本発明の架橋した組成物は、室温での硬化により生成されたものであっても、高い架橋度を有する。この高い架橋度は、好ましくは、それらのスペクトル特性（例えば、プロトン核磁気共鳴（１Ｈ−ＮＭＲ）分光法、１３Ｃ−ＮＭＲ分光法、もしくはＦＴ−ＩＲ分光法から得られる）により、または、より好ましくは、１つ以上の改善された性能特性により証明される。好ましくは、改善された性能特性の少なくとも１つは、クロスハッチ接着、耐水性、メチルエチルケトン摩擦に対する劣化耐性、または高い振り子硬度である。
【００７９】
好ましくは、本発明の架橋した組成物を使用する方法は、架橋性組成物で形成されたコーティングを含み、コーティングは、耐水性、メチルエチルケトンを用いた摩擦に対する耐性、高い振り子高度、クロスハッチ接着、またはそれらの任意の２つ以上の組み合わせを示す。
【００８０】
コーティング組成物はまた、２つの基板の間に配置され、それらの少なくとも一部と独立して作用可能に接触した接着剤組成物として使用されてもよい。
【００８１】
本発明のコーティングは、６０を超える、例えば１２０を超える、または６０〜１８０の範囲内の振り子硬度（１日）を示す。
【００８２】
本発明のコーティングは、８０を超える、例えば１２０を超える、または８０〜２００の範囲内の振り子硬度（７日）を示す。
【００８３】
本発明のコーティングは、有機溶媒、すなわちメチルエチルケトン（ＭＥＫ）による、３０回以上、例えば５０回以上、または代替例において７０回以上、または代替例において１００回以上、または代替例において３０〜２００回の前後の往復摩擦（すなわち、１回の後方摩擦、１回の前方摩擦が１回の往復摩擦に等しい）に対する耐性を示す。そのような有機溶媒耐性は、架橋した組成物を形成する架橋の証拠である。
【００８４】
本発明のコーティングは、１Ｂ〜５Ｂ、例えば２Ｂ〜５Ｂ、または代替例において３Ｂ〜５Ｂ、または代替例において４Ｂ〜５Ｂ、または別の代替例において５Ｂのクロスハッチ接着値を示す。
【００８５】
上述の振り子硬度及びＭＥＫ往復摩擦（前後）の数の任意の１つ以上の決定において、コーティングは、本明細書に記載のようにスチール基板上に形成される。さらに、クロスハッチ接着値の決定において、コーティングは、本明細書に記載のように木材基板上に形成される。本発明のコーティングは、１０マイクロメートル（μｍ）から７０μｍ、より好ましくは５０μｍ以下、さらにより好ましくは４０μｍ未満、さらにより好ましくは３０μｍ未満の、後述のように測定されるような厚さを有していた。いくつかの実施形態において、そのように形成された本発明のコーティングは、１４μｍ以上、さらにより好ましくは２０μｍ以上の厚さを有する。
【００８６】
本発明の架橋したコーティング組成物はまた、シーラント組成物として使用されてもよい。
【００８７】
別の代替の実施形態において、本発明は、基板と、前記基板の１つの表面と関連した少なくとも１つの本発明の架橋性コーティング組成物とを備える物品をさらに提供する。
【００８８】
代替の実施形態において、本発明は、前述の実施形態のいずれかによる、架橋性コーティング組成物、それを生成するためのプロセス、それから作製される物品、及びそのような物品を作製する方法を提供するが、但し、４つ以上のヒドロキシル基を有する１つ以上の単位は、１つ以上のペンタエリスリトールである。
【００８９】
代替の実施形態において、本発明は、前述の実施形態のいずれかによる、架橋性コーティング組成物、それを生成するためのプロセス、それから作製される物品、及びそのような物品を作製する方法を提供するが、但し、縮合反応生成物は、少なくとも２０重量パーセントの脂肪酸成分を有する。
【００９０】
代替の実施形態において、本発明は、前述の実施形態のいずれかによる、架橋性コーティング組成物、それを生成するためのプロセス、それから作製される物品、及びそのような物品を作製する方法を提供するが、但し、縮合反応生成物は、１００ｍｇ  ＫＯＨ／ｇを超えるヒドロキシル価を有する。
【００９１】
代替の実施形態において、本発明は、前述の実施形態のいずれかによる、架橋性コーティング組成物、それを生成するためのプロセス、それから作製される物品、及びそのような物品を作製する方法を提供するが、但し、架橋剤は、ポリアルデヒドである。
【００９２】
代替の実施形態において、本発明は、前述の実施形態のいずれかによる物品を提供するが、但し、基板は、金属、木材、ポリマー材料、ガラス、コンクリート、及びセラミックを含む。
【実施例】
【００９３】
以下の実施例は、本発明を例示するが、本発明の範囲を限定することを意図しない。以下の実施例は、本発明によるコーティング組成物が、周囲条件下（または低温ベーキング、例えば６０℃）における改善された硬度発達、短い乾燥時間、及びより高い硬化速度を有することを実証している。
【００９４】
１段階または２段階プロセスにより、まずアルキドポリオールが調製され（ステップＡ．アルキドポリオール合成）、続いて、別個の尿素プロセスまたはメチルカルバメートプロセスを使用して、アルキドポリオールのカルバミル化が行われる。最後に、得られたポリカルバメートが、評価のためにコーティングに配合される。
【００９５】
Ａ．アルキドポリオール合成ステップ
Ｉ．トリグリセリドから開始する２段階アルコール分解手順
本発明のポリオール１（ＥＸ−１Ａ）を、以下の２段階プロセスに従って調製した。ＥＸ−１Ａの調製法は、表１に報告される。ＥＸ−１Ａの計算された特性は、表２に報告される。
【００９６】
第１段階
第１段階において、典型的な大量アルコール分解を行った。５Ｌの三口ＲＢフラスコに、ヒマワリ油（１３８８．９ｇ）を添加した。ガラス撹拌棒及び羽根を、フラスコの中央接続部に設置した。オーバーヘッド型撹拌器を有する格子にフラスコを取り付け、室温での油浴を上昇させてフラスコを浸漬した。浴の設定温度を２２０℃とし、加熱及び撹拌を開始した。撹拌された油に、ＰＥ（７１３．６ｇ）及びジブチルスズ触媒（全反応器投入量に対して１２００ｐｐｍ）を添加した。全ての反応物質が添加されたら、設定温度９５℃の充填凝縮器を、側方接続部の１つに取り付け、バブラーに接続されたホースアダプターを装着した。他方の側方口に、第２のホースアダプターを取り付け、窒素入口に接続した。緩やかな窒素スイープを系に適用し、バブラー内で観察した。反応混合物を一晩加熱及び混合させ、高い変換率を確実とした。この段階は、「モノグリセリド」が達成されたら終了し、３部のメタノールに対し１部の樹脂で、反応器内容物がメタノール中に均一に溶解（分散）した。例示的な合成調製法は、表１に報告される。
【００９７】
第２段階
アルコール分解混合物を含有する５Ｌ  ＲＢＦを１６℃に冷却し、加熱及び撹拌を維持した。フラスコに、ＰＩＡ（３５９．０ｇ）、ＰＡＮ（５３８．５ｇ）、及びキシレン（全投入量に対して２％）を添加した。次いで、ディーン・スタークトラップを側方接続部の１つに接続し、出口バブラーに接続されたフリードリヒ凝縮器を装着した。窒素スイープを系に適用した。撹拌しながら系を２２０℃に加熱し、形成された水をキシレンとの共沸混合物として留去した。反応のこの第２段階を、反応器から試料を取り出して酸価（ＡＶ）を滴定することにより監視した。所望のＡＶに達するまで、反応を進行させた。次いで、反応内容物をガラス瓶に注ぎ込み、窒素のパッド下で室温に冷却した。
【００９８】
ＩＩ．脂肪酸を使用した１段階アルキドポリオール合成
本発明のポリオール２〜４（それぞれＥＸ−２Ａ、ＥＸ−３Ａ、及びＥＸ−４Ａ）を、以下の１段階プロセスに従って調製した。ＥＸ−２Ａ、ＥＸ−３Ａ、及びＥＸ−４Ａの調製法は、表１に報告される。ＥＸ−２Ａ、ＥＸ−３Ａ、及びＥＸ−４Ａの計算された特性は、表２に報告される。
【００９９】
この合成法は、２段階プロセスに関して上述されたのと同じ装置を使用して、１段階脂肪酸作製手順に従った。調製成分は、表においてパーセンテージで列挙されており、３０００ｇの初期投入量に拡大された。この設定において、まず他の調製成分と共に脂肪酸を投入した。次いで反応器を閉じ、窒素雰囲気下でパージし、撹拌し、マントルにより２２０℃まで加熱した。プロセスを、溶媒なしで行った。受容器を有する短路凝縮器を使用して、凝縮水をオーバーヘッドで除去した。滴定により樹脂の酸価を測定することによって、反応の進行を監視した。その後、試料をモル重量プロファイルに関してＧＰＣにより測定した。
【０１００】
【表１】
0006370896.tif 000003
【０１０１】
【表２】
0006370896.tif 000004
【０１０２】
Ｂ．アルキドポリオールのカルバミル化変換
全ての反応は、機械式撹拌器、還流凝縮器、窒素ガスパージシステム及び温度制御器を備えた２０００ｍｌ丸底反応器システム内で行われた。全ての設定において、温度制御のために加熱マントルを使用した。
【０１０３】
Ｉ．尿素水溶液中での変換（ポリカルバメートの作製）
本発明のポリカルバメート１及び２（それぞれＥＸ−１Ｃ及びＥＸ−２Ｃ）を、以下のプロセスに従って、本発明のポリオール１及び２（それぞれＥＸ−１Ａ及びＥＸ−２Ａ）を使用した尿素水溶液プロセス（液体尿素経路としても知られる）により調製した。反応器にヒドロキシル官能性ポリオール（２０００ｇ）を投入し、キシレン中６０〜７０％の最終固体レベルまで希釈して、１４０℃で効率的な撹拌を可能とするプロセス粘度を達成した。触媒、Ｆａｓｃａｔ  ４２０１ジブチルスズ酸化物（ＤＢＴＯ、Ａｒｋｅｍａ，Ｉｎｃ．）を、固体に対し０．６％で反応器内のアルキドポリオールに添加した。使用した尿素（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ、９９．５％）量は、アルキドポリオールのヒドロキシル価を基準として計算され、完全変換の６２％で指標化された。１８２ｍｇ  ＫＯＨ／ｇ（ＥＸ−１Ａ）のヒドロキシル価を有するアルキドポリオールのために、アルキドポリオールのグラム当たり１１９．４ｍｇの尿素を使用した。２０００ｇのバッチのアルキドポリオールのために、全２３８．７ｇの尿素をまず蒸留水に溶解し、５０ｗｔ％の水溶液を作製した。反応器内のアルキド−溶媒−触媒混合物を、徐々に１４０℃に加熱し、窒素を少なくとも３０分パージした。尿素溶液を６０ｍｌのガラスシリンジに入れ、シリンジポンプを介して一定の制御速度で反応器内に慎重に供給した。尿素溶液を６〜１０時間かけて反応器内に徐々に供給した。共沸混合物蒸気が形成されて凝縮器内で冷却され、次いでこれがディーン・スタークトラップ内に回収された。反応を１４０℃で慎重に維持し、５００〜６００ｒｐｍで混合し、２０ｓｃｃｍで窒素パージし、終了するまで１０〜１２時間継続した。ＮＭＲ及びＧＰＣ分析のために定期的に試料を採取した。ヒドロキシルからカルバメートへの理論変換率を計算したが、これは表３に報告される。
【０１０４】
ＩＩ．ポリカルバメートを作製するためのメチルカルバメートを使用した変換
本発明のポリカルバメート３及び４（それぞれＥＸ−３Ｃ及びＥＸ−４Ｃ）を、以下のプロセスに従って、本発明のポリオール３及び４（それぞれＥＸ−３Ａ及びＥＸ−４Ａ）を使用したメチルカルバメートプロセスにより調製した。このプロセスにおいて、アルキドポリオールをアルキドカルバメートに変換するためにメチルカルバメート（Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ、９９％）を使用して、カルバメート交換（ｔｒａｎｓｃａｒｂａｍａｔｉｏｎ）を行った。ヒドロキシル官能性アルキドポリオールを反応器内に量り入れ（２０００ｇ）、キシレン溶媒により６０〜７０％固体まで希釈して１４０℃で効率的に混合させ、固体に対し１０００ｐｐｍでＦａｓｃａｔ  ４２０１  （ＤＢＴＯ、Ａｒｋｅｍａ，Ｉｎｃ．）を投入した。使用したメチルカルバメート量は、アルキドポリオールのヒドロキシル価を基準として計算され、１００％完全変換で指標化された。１８２ｍｇ  ＫＯＨ／ｇ（ＥＸ−４）のヒドロキシル価を有するアルキドポリオールのために、アルキドポリオールのグラム当たり２４３．３ｍｇのメチルカルバメートを使用した。２０００ｇのバッチのアルキドポリオールのために、全４８６．６ｇのメチルカルバメートを次いで反応器に直接添加した。次いで、反応器内容物を最初の加熱の間窒素雰囲気でパージし、反応期間中、窒素雰囲気下に維持した。副生成物であるメタノールは、凝縮器を介してオーバーヘッドでキシレン溶媒と共に凝縮され、受容器内に回収された。反応器内容物が、内部熱電対により測定されるように１４０℃に達したら、温度を一晩、１６時間維持した。この時間の終了時に、窒素フラックスを上昇させ、溶媒含量の低減と共に撹拌下で任意の残留メチルカルバメートの除去を促進した。樹脂への２時間の高流量窒素ガスパージの後、材料を再びキシレンで７０％固体まで希釈し、ガラス容器に注ぎ込んだ。ヒドロキシルからカルバメートへの理論変換率を計算したが、これは表３に報告される。
【０１０５】
【表３】
0006370896.tif 000005
【０１０６】
本発明のコーティング製剤１〜５
本発明のコーティング製剤１〜５（それぞれＥＸ−１Ｆｉ；ＥＸ−１Ｆｉｉ；ＥＸ−２Ｆ、ＥＸ−３Ｆ、及びＥＸ−４Ｆ）を、以下のプロセスに従う表４に記載の再複製により調製した。
【０１０７】
酸触媒を除く表４に列挙される全ての製剤成分を、適切なサイズのねじ蓋式容器内に入れ、周囲条件下で、Ｆｌａｃｋｔｅｋ  ＤＣ  １５０ＳｐｅｅｄＭｉｘｅｒ（商標）を使用して３，０００ＲＰＭで３分間混合し、均質な製剤化前混合物を形成した。次いで、酸触媒を均質製剤混合物に最終成分として添加し、手作業により撹拌するか、またはＳｐｅｅｄＭｉｘｅｒ（商標）により１，０００ＲＰＭで３０秒間混合した。
【０１０８】
各ＥＸ−１Ｆｉ；ＥＸ−１Ｆｉｉ；ＥＸ−２Ｆ、ＥＸ−３Ｆ、及びＥＸ−４Ｆを、アルミニウムパネル上に塗布し、周囲条件下で硬化させ、約１〜２ミルの間のコーティングを形成した。ＥＸ−１Ｆｉ；ＥＸ−１Ｆｉｉ；ＥＸ−２Ｆ、ＥＸ−３Ｆ、及びＥＸ−４Ｆのコーティング特性を測定したが、これは表５に報告される。
【０１０９】
【表４】
0006370896.tif 000006
【０１１０】
【表５】
0006370896.tif 000007
【０１１１】
試験方法
試験方法は、以下を含む。
【０１１２】
ＯＨ価滴定
ＯＨ＃は、グラムまたはポリオール当たりの水酸化カリウムのミリグラム（ｍｇ  ＫＯＨ／ｇポリオール）で表現されるような、ポリオールのヒドロキシル価の大きさである。ヒドロキシル価（ＯＨ＃）は、ポリマー、特にポリオールの組成物におけるヒドロキシル部分の濃度を示す。ポリマーの試料のヒドロキシル価は、まず、酸価（ｍｇ  ＫＯＨ／ｇポリオール）を得るための酸基の滴定、次に、ピリジン及び無水酢酸によるアセチル化により決定され、結果は、水酸化カリウム溶液による２つの滴定（１つは参照のためのブランクによる滴定、１つは試料による滴定）の間の差として得られる。ヒドロキシル価は、アセチル化により１グラムのポリオールと組み合わせることができる無水酢酸を中和するミリグラムでの水酸化カリウムの重量、及びポリオール中の酸基を中和するミリグラムでの水酸化カリウムの重量での酸滴定からの酸価である。より高いヒドロキシル価は、組成物内のより高い濃度のヒドロキシル部分を示す。組成物のヒドロキシル価を決定する方法の説明は、当業者に周知である、例えば、Ｗｏｏｄｓ，Ｇ．，Ｔｈｅ  ＩＣＩ  Ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｓ  Ｂｏｏｋ，２ｎｄ  ｅｄ．（ＩＣＩ  Ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｓ，Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ，１９９０）に記載されている。
【０１１３】
ヒドロキシル当量（ＯＨ  ＥＷ）は、以下の式を用いて計算される。
ＯＨ  ＥＷ＝５６１００／ＯＨ＃
【０１１４】
パーセント固体（ポリカルバメートまたはポリオール）
約０．５ｇのポリマーを、アルミニウム秤量皿に量り取る。約１ｍｌのトルエンをアルミニウム秤量皿に加える。複製の秤量皿を準備し、１０５℃の炉内に４時間超設置する。パーセント固体は、以下の式を用いて計算される。
％固体＝１００×（最終試料重量／初期試料重量）
【０１１５】
パーセント固体は、複製試料の平均である。
【０１１６】
振り子硬度
ＡＳＴＭ  Ｄ４３６６法に従って振り子硬度試験を行い、３回の測定の平均を平均化して報告する。
【０１１７】
ＭＥＫ往復摩擦
ＡＳＴＭ  Ｄ５４０２に従い、周囲硬化での１日後及び７日後両方のメチルエチルケトン（ＭＥＫ）耐性を測定した。溶媒耐性及び架橋度を、半自動ＭＥＫ摩擦試験機（ＤＪＨ  Ｄｅｓｉｇｎｓ  Ｉｎｃ．）を使用して評価する。コーティングされた基板を、摩擦ブロックに取り付けられたメチルエチルケトン（ＭＥＫ）を染み込ませた布で摩擦した。各前後の摩擦を１回の往復摩擦として数える。この機械は、一定の下方圧力（８０ｐｓｉ）、一定の速度（７０往復摩擦／分）を印加し、加えられた往復運動の数を数える。
【０１１８】
乾燥時間
ＡＳＴＭ−Ｄ  ５８９５に従って、乾燥時間を試験した。
【０１１９】
本発明は、本発明の精神及び本質的属性から逸脱せずに他の形態で具現化することができ、したがって、本発明の範囲を示すものとしては、上記明細書ではなく添付の特許請求の範囲が参照されるべきである。