(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１，６−ジイソシアナトヘキサンを含む脂肪族ジイソシアネート単位から得られ、かつ、イソシアヌレート基、ウレトジオン基、及び下記式（Ｉ）で示されるイソシアヌレート・ウレトジオン結合４量体を有し、
ウレトジオン基／イソシアヌレート基のモル比率が０．０２〜０．５であり、
イソシアヌレート・ウレトジオン結合４量体／イソシアヌレート３量体の液体クロマトグラフィーにおける面積比率が０．０１〜０．１である、
ポリイソシアネート組成物。
【化１】
0006393122.tif 000013
【請求項２】
請求項１に記載のポリイソシアネート組成物と、
アクリルポリオール及び／又はポリエステルポリオールと、
を含む、塗料組成物。
【請求項３】
請求項２に記載の塗料組成物を硬化させる工程を有する、塗膜の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の製造方法により得られる塗膜。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリイソシアネート組成物、塗料組成物及び塗膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
１，６−ジイソシアナトヘキサン（以下、ＨＤＩ；ヘキサメチレンジイソシアネートとも記載する場合がある。）を含む脂肪族ジイソシアネートから得られ、イソシアヌレート構造を含有するポリイソシアネート組成物は、耐候性、耐熱性に優れるため、従来から、各種用途に幅広く使用されている。
【０００３】
また、近年、地球環境保護の高まりから、硬化剤として使用されるポリイソシアネートの低粘度化に向けた技術開発が盛んに行われている（例えば、特許文献１参照）。これは、ポリイソシアネートを低粘度化することにより、塗料組成物に使用される有機溶剤の使用量を低減できるからである。
一方において、ＨＤＩを含む脂肪族ジイソシアネートなどから誘導された各種ポリイソシアネートの低粘度化について、各種の技術開示がなされている。例えば、低粘度であるウレトジオン基を有するポリイソシアネートに関する技術がその１つである（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
さらに、ウレトジオン基を有しながら、硬化性及び貯蔵安定性に優れるポリイソシアネート組成物についての提案がなされている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０５−２２２００７号公報
【特許文献２】特許第３０５５１９７号明細書
【特許文献３】国際公開第２００７／０４６４７０号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記特許文献１、２に記載されている技術を用いることにより、低粘度のポリイソシアネートを得ることは可能である。
しかしながら、これらの技術で得られるポリイソシアネートは架橋性が低く、また、これらのポリイソシアネートは、貯蔵時にジイソシアネートモノマー濃度が増加する傾向があり、その使用が制限されている、という問題を有している。
さらに、特許文献３に記載されているポリイソシアネート組成物においても、貯蔵の条件によっては、貯蔵後のジイソシアネートモノマー濃度が増加する傾向がある、という問題を有している。
【０００７】
そこで本発明においては、低粘度であり、かつ、貯蔵安定性に優れ、下地塗膜との密着性に優れる塗膜を形成可能なポリイソシアネート組成物、当該ポリイソシアネート組成物を用いた塗料組成物、及び塗膜を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らが鋭意研究した結果、少なくともＨＤＩを含む脂肪族ジイソシアネート単位から得られ、かつ、イソシアヌレート基、ウレトジオン基、及び所定のイソシアヌレート・ウレトジオン結合４量体を有し、前記イソシアヌレート基に対する前記ウレトジオン基のモル比率、前記イソシアヌレート３量体に対するイソシアヌレート・ウレトジオン結合４量体の液体クロマトグラフィーにおける面積比率を、特定の範囲としたポリイソシアネート組成物が、上記課題を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
〔１〕
１，６−ジイソシアナトヘキサンを含む脂肪族ジイソシアネート単位から得られ、かつ、イソシアヌレート基、ウレトジオン基、及び下記式（Ｉ）で示されるイソシアヌレート・ウレトジオン結合４量体を有し、
ウレトジオン基／イソシアヌレート基のモル比率が０．０２〜０．５であり、
イソシアヌレート・ウレトジオン結合４量体／イソシアヌレート３量体の液体クロマトグラフィーにおける面積比率が０．０１〜０．１である、
ポリイソシアネート組成物。
【００１０】
【化１】
0006393122.tif 000002
【００１１】
〔２〕
前記〔１〕に記載のポリイソシアネート組成物と、
アクリルポリオール及び／又はポリエステルポリオールと、
を含む、塗料組成物。
【００１２】
〔３〕
前記〔２〕に記載の塗料組成物を硬化させる工程を有する、塗膜の製造方法。
〔４〕
前記〔３〕に記載の製造方法により得られる塗膜。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、低粘度であり、かつ、貯蔵安定性に優れ、下地塗膜との密着性に優れる塗膜を形成可能なポリイソシアネート組成物、塗料組成物、及び塗膜を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための形態（以下、単に「本実施形態」という。）について詳細に説明する。
以下の本実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明を以下の内容に限定する趣旨ではない。
本発明は、その要旨の範囲内で適宜に変形して実施できる。
なお、特に断りがない限り、「（メタ）アクリル」はメタクリルとアクリルを包含し、「（メタ）アクリレート」はメタクリレートとアクリレートを包含するものとする。
【００１５】
〔ポリイソシアネート組成物〕
本実施形態のポリイソシアネート組成物は、少なくともＨＤＩ（１，６−ジイソシアナトヘキサン）を含む脂肪族ジイソシアネート単位から得られ、かつ、イソシアヌレート基、ウレトジオン基、及び下記式（Ｉ）で示されるイソシアヌレート・ウレトジオン結合４量体を有し、イソシアヌレート基に対するウレトジオン基、及びイソシアヌレート３量体に対するイソシアヌレート・ウレトジオン結合４量体の含有率が、特定の範囲であることを特徴とするポリイソシアネート組成物である。
本実施形態のポリイソシアネート組成物においては、前記ウレトジオン基／イソシアヌレート基のモル比率が０．０２〜０．５であり、イソシアヌレート・ウレトジオン結合４量体／イソシアヌレート３量体の液体クロマトグラフィーにおける面積比率が０．０１〜０．１である。
本実施形態のポリイソシアネート組成物は、上記構成を有しているため、低粘度であり、かつ貯蔵安定性に優れ、下地塗膜との密着性に優れた塗膜が形成可能なものとなる。
【００１６】
【化２】
0006393122.tif 000003
【００１７】
（脂肪族ジイシソアネート）
脂肪族ジイソシアネートとしては、以下に限定されるものではないが、炭素数４〜３０のものが好ましく、ＨＤＩの他に、例えば、１，４−ジイソシアナトブタン、１，５−ジイソシアナトペンタン、２，２，４−トリメチル−１，６−ジイソシアナトヘキサン、リジンジイソシアネートなどが挙げられる。特に、工業的入手の容易さ及びポリイソシアネート製造時の反応性の観点から、本実施形態においては、ＨＤＩを含む脂肪族ジイソシアネート単位から得られるポリイソシアネート組成物を用いる。
脂肪族ジイソシアネートは、１種のみを単独で使用してもいいし、２種以上を併用してもよい。
【００１８】
本実施形態のポリイソシアネート組成物は、脂環族ジイソシアネートを一部含んでもよい。
脂環族ジイソシアネートとしては、以下に限定されるものではないが、炭素数８〜３０のものが好ましく、例えば、イソホロンジイソシアネート（以下、ＩＰＤＩと記載する。）、１，３−ビス（イソシアナトメチル）−シクロヘキサン、４，４’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、ノルボルネンジイソシアネート、水添キシリレンジイソシアネートなどが挙げられる。
中でも、耐候性、工業的入手の容易さの観点から、ＩＰＤＩが好ましい。
脂環族ジイソシアネートは１種のみを単独で使用してもいいし、２種以上を併用してもよい。
【００１９】
本実施形態のポリイソシアネート組成物は、イソシアヌレート基を有する。
本実施形態のポリイソシアネート組成物の構成成分の１つである、イソシアヌレート基とは、ジイソシアネートモノマー３分子からなるポリイソシアネート由来の官能基であり、下記式（ＩＩ）で示される。
【００２０】
【化３】
0006393122.tif 000004
【００２１】
本実施形態のポリイソシアネート組成物におけるイソシアヌレート３量体の濃度は特に限定されないが、５５〜９５質量％であることが好ましく、より好ましくは６０〜９５質量％である。
本実施形態のポリイソシアネート組成物の粘度を低減する観点から、前記濃度は５５質量％以上であることが好ましく、ポリイソシアネート組成物の収率を高く保つ観点から、９５質量％以下であることが好ましい。
イソシアヌレート３量体の濃度は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（以下ＧＰＣとも記載する）により測定することができる。
【００２２】
本実施形態のポリイソシアネート組成物は、ウレトジオン基を有する。これにより、粘度を低下させることができる。
本実施形態のポリイソシアネート組成物の構成成分の１つである、ウレトジオン基とは、ジイソシアネートモノマー２分子からなるポリイソシアネート由来の官能基であり、下記式（ＩＩＩ）で示される。
【００２３】
【化４】
0006393122.tif 000005
【００２４】
本実施形態のポリイソシアネート組成物において、ウレトジオン基／イソシアヌレート基のモル比率は０．０２〜０．５である。
当該モル比率の下限値は０．１５であることが好ましく、より好ましくは０．２である。
当該モル比率の上限値は０．４５であることが好ましく、より好ましくは０．４である。
本実施形態のポリイソシアネート組成物の粘度を低下させる観点から、ウレトジオン基／イソシアヌレート基のモル比率は０．０２以上であるものとし、架橋性を向上させる観点から０．５０以上であるものとする。
当該モル比率は、13Ｃ−ＮＭＲの測定によって求めることができる。具体的には後述する実施例に記載の方法に準じて測定することができる。
【００２５】
ウレトジオン基／イソシアヌレート基のモル比率を、０．０２〜０．５の範囲に制御する方法としては、例えば、１，６−ジイソシアナトヘキサンのイソシアヌレート化反応を実施した後、触媒を失活させ、その後に１４０〜１６０℃程度の温度で反応させることにより制御する方法や、ウレトジオン化反応、イソシアヌレート化反応を別々に実施させたポリイソシアネート組成物を混合させる方法等が挙げられる。
上記方法の中でも、入手の容易さから、前者の１，６−ジイソシアナトヘキサンのイソシアヌレート化反応を実施した後、触媒を失活させ、その後に１４０〜１６０℃程度の温度で反応させることにより制御する方法が好ましい。
【００２６】
本実施形態のポリイソシアネート組成物は、イソシアヌレート・ウレトジオン結合構造を有する。
本実施形態のポリイソシアネート組成物の構成成分の１つである、イソシアヌレート・ウレトジオン結合４量体とは、ジイソシアネートモノマー４分子からなるポリイソシアネート由来の４分子構造であり、下記式（Ｉ）で示される。
【００２７】
【化５】
0006393122.tif 000006
【００２８】
本実施形態のポリイソシアネート組成物においては、イソシアヌレート・ウレトジオン結合４量体／イソシアヌレート３量体の液体クロマトグラフィーにおける面積比率が０．０１〜０．１である。
前記イソシアヌレート・ウレトジオン結合４量体／イソシアヌレート３量体の液体クロマトグラフィーにおける面積比率の下限値は０．０２であることが好ましく、より好ましくは０．０３であり、さらに好ましくは０．０５である。
上限値は、０．０９であることが好ましく、より好ましくは０．０８５であり、さらに好ましくは０．０８である。
前記面積比率が０．０１以上であることで、ポリイソシアネート組成物を用いた塗膜の下地密着性が良好となり、前記面積比率が０．１０以下であることで、貯蔵後のジイソシアネートモノマーの増加を低減することができる。
イソシアヌレート・ウレトジオン結合４量体／イソシアヌレート３量体の存在比率は、後述する実施例に記載の方法により測定することができる。
【００２９】
イソシアヌレート・ウレトジオン結合４量体／イソシアヌレート３量体の液体クロマトグラフィーにおける面積比率を上記範囲に制御する方法としては、例えば、１，６−ジイソシアナトヘキサンのイソシアヌレート化反応を実施した後、触媒を失活させ、その後、１４０〜１７０℃程度の温度、より好ましくは１４５〜１５５℃の温度で、数時間程度、より好ましくは１時間〜３時間反応させることにより、制御する方法等が挙げられる。
【００３０】
また、本実施形態のポリイソシアネート組成物には、イミノオキサジアジンジオン基が含まれてもよい。
イミノオキサジアジンジオン基とは、ジイソシアネートモノマー３分子からなるポリイソシアネート由来の官能基であり、下記式（ＩＶ）で示される。
【００３１】
【化６】
0006393122.tif 000007
【００３２】
本実施形態のポリイソシアネート組成物における、イミノオキサジアジンジオン基／イソシアヌレート基のモル比率は、特に制限されないが、０．０００５〜０．３であることが好ましい。
当該モル比率の下限値は０．０００８であることが好ましく、より好ましくは０．００１２であり、さらに好ましくは０．００１６であり、さらにより好ましくは、０．００２０である。
前記モル比率の上限値は、０．２であることが好ましく、より好ましくは０．１であり、さらに好ましくは０．０５であり、さらにより好ましくは０．０２５である。
前記モル比率が０．０００５以上であることにより、本実施形態のポリイソシアネート組成物は湿気安定性に優れたものとなり、０．３以下であることにより、貯蔵後のジイソシアネートモノマーの増加量を抑制し、かつ、耐熱性を保持することができる。
イミノオキサジアジンジオン基／イソシアヌレート基のモル比率は、後述する実施例に記載する方法により測定することができる。
【００３３】
また、本実施形態のポリイソシアネート組成物には、アロファネート基が含まれてもよい。
アロファネート基とは、アルコールの水酸基とイソシアネート基から形成され、下記式（Ｖ）で示される。
【００３４】
【化７】
0006393122.tif 000008
【００３５】
本実施形態のポリイソシアネート組成物に用い得るアルコールは、炭素、水素及び酸素のみで形成されるアルコールが好ましく、より好ましくはモノアルコールである。特に分子量２００以下のモノアルコールが好ましい。
前記アルコールとしては、以下に限定されるものではないが、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、ノナノールなどのモノアルコール、エチレングリコール、１，３−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、２−エチルヘキサンジオールなどのジアルコール等が挙げられる。これらは１種のみを単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００３６】
アルコールから誘導されるアロファネート基／イソシアヌレート基のモル比率は０．０１〜０．２０であることが好ましく、より好ましくは、０．０１〜０．１０、さらに好ましくは０．０１〜０．０５である。架橋性を向上させる観点から、０．２０以下であることが好ましい。
アロファネート基／イソシアヌレート基のモル比率は、後述する実施例に記載する方法により測定することができる。
【００３７】
また、本実施形態のポリイソシアネート組成物には、上記以外に、ウレタン基、ウレア基、ビュレット基、カルボジイミド基等が含まれてもよい。
【００３８】
本実施形態のポリイソシアネート組成物中のジイソシアネートモノマー濃度は、好ましくは１質量％以下であり、より好ましくは０．５質量％以下であり、さらに好ましくは０．３質量％、さらに好ましくは０．２質量％である。架橋性を向上させる観点から、１質量％以下であることが好ましい。
本実施形態のポリイソシアネート組成物中のジイソシアネートモノマー濃度は、ＨＤＩモノマー質量濃度の測定に準じた方法により測定することができる。
【００３９】
本実施形態のポリイソシアネート組成物の、２５℃における粘度は特に限定されないが、１００〜１５００ｍＰａ・ｓであることが好ましい。
前記粘度の下限値は、１４０ｍＰａ・ｓであることがより好ましく、さらに好ましくは１８０ｍＰａ・ｓであり、さらにより好ましくは２００ｍＰａ・ｓであり、よりさらに好ましくは２２０ｍＰａ・ｓである。
上限値は、１０００ｍＰａ・ｓであることがより好ましく、さらに好ましくは８００ｍＰａ・ｓであり、さらにより好ましくは７００ｍＰａ・ｓであり、よりさらに好ましくは６００ｍＰａ・ｓである。
架橋性を向上させる観点から、１００ｍＰａ・ｓ以上であることが好ましく、ポリイソシアネート組成物を使用した塗料の固形分濃度を高くできる観点から、１５００ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましい。
本実施形態のポリイソシアネート組成物の粘度は、不揮発性分を９８質量％以上に精製したポリイソシアネート組成物を、Ｅ型粘度計（トキメック社製）を用いることによって測定することができ、具体的には、後述する実施例に記載する方法により測定することができる。
【００４０】
本実施形態のポリイソシアネート組成物のイソシアネート基の含有率（ＮＣＯ含有率）は、好ましくは２１〜２５質量％である。
下限値は、より好ましくは２２質量％であり、上限値はより好ましくは２４質量％である。
塗膜硬度などの塗膜物性を良好とする観点から、前記ＮＣＯ含有率は２１質量％以上であることが好ましく、ジイソシアネートモノマー濃度を低減する観点から２５質量％以下であることが好ましい。
ＮＣＯ含有率は、ポリイソシアネート組成物のイソシアネート基を、過剰の２Ｎアミンで中和した後、１Ｎ塩酸による逆滴定によって求めることができる。
なお、ＮＣＯ含有率は、ポリイソシアネート組成物の固形分に対する値であり、ポリイソシアネート組成物の固形分は、後述する不揮発分測定に記載の方法に準じて測定することができる。
【００４１】
本実施形態のポリイソシアネート組成物中の固形分の数平均分子量は、特に限定されないが、４００〜１，０００であることが好ましい。
数平均分子量の下限値は、より好ましくは４３０であり、さらに好ましくは４６０であり、さらにより好ましくは４８０である。
数平均分子量の上限値は、より好ましくは８００であり、さらに好ましくは７００であり、さらにより好ましくは、６００である。
数平均分子量を４００以上とすることで、得られるポリイソシアネート組成物の収率が一層向上する傾向にある。
数平均分子量を１，０００以下とすることで、得られる塗膜の光沢が一層向上する傾向にある。
数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）によって求めることができる。
【００４２】
〔ポリイソシアネート組成物の製造方法〕
以下、本実施形態のポリイソシアネート組成物の製造方法の一例を説明する。
本実施形態のポリイソシアネート組成物の原料は、少なくともＨＤＩ（１，６−ジイソシアナトヘキサン）を用いる。
本実施形態のポリイソシアネート組成物は、イソシアネート基から誘導されるイソシアヌレート基を形成するイソシアヌレート化反応、ウレトジオン基を形成するウレトジオン化反応を、過剰のジイソシアネートモノマー存在下で行い、反応終了後、未反応のジイソシアネートモノマーを除去することにより得られる。
さらに、副原料として、アルキルモノアルコール、アルキルジオール等のアルコール化合物等も併用することができる。ここで、アルコール化合物を用いる場合には、上述したように、ポリイソシアネート組成物におけるアロファネート基／イソシアヌレート基のモル比率が０．０１〜０．２０の範囲となるように用いることが好ましい。
【００４３】
好ましくは、原料のＨＤＩや上記した副原料に重合触媒を添加し、所定の重合度に到達するまで反応を進行させた後、必要に応じて未反応のＨＤＩを除去することによってポリイソシアネート組成物を得ることができる。
【００４４】
ジイソシアネートモノマーからイソシアヌレート基含有ポリイソシアネートを誘導する場合は、通常、イソシアヌレート化反応触媒を用いる。
イソシアヌレート化反応触媒としては塩基性を有するものが好ましい。このようなイソシアヌレート化反応触媒の具体的な例を以下１）〜７）に示す。
１）テトラメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム等のテトラアルキルアンモニウムのヒドロオキシドや、例えば、酢酸、カプリン酸等との有機弱酸塩、
２）トリメチルヒドロキシプロピルアンモニウム、トリメチルヒドロキシエチルアンモニウム、トリエチルヒドロキシプロピルアンモニウム、トリエチルヒドロキシエチルアンモニウム等のヒドロキシアルキルアンモニウムのヒドロオキシドや、例えば、酢酸、カプリン酸等との有機弱酸塩
３）酢酸、カプロン酸、オクチル酸、ミリスチン酸等のアルキルカルボン酸の、例えば、錫、亜鉛、鉛、ナトリウム、カリウム等との金属塩
４）ナトリウム、カリウム等の金属アルコラート
５）ヘキサメチルジシラザン等のアミノシリル基含有化合物
６）マンニッヒ塩基類
７）第３級アミン類とエポキシ化合物との併用
等が挙げられる。
触媒効率の観点から上記１）、２）及び３）が好ましい。より好ましくは、１）の有機弱酸塩である。
【００４５】
上述した触媒を、仕込んだジイソシアネートの質量に対して１０〜１０００ｐｐｍ、より好ましくは１０〜５００ｐｐｍ、さらに好ましくは１０〜１００ｐｐｍの量で使用し、イソシアヌレート化反応温度を５０〜１２０℃で行うことが好ましい。
反応温度の下限値は、５４℃であることがより好ましく、さらに好ましくは５７℃であり、さらにより好ましくは６０℃である。
また、反応温度の上限値は、１００℃であることがより好ましく、さらに好ましくは９０℃であり、さらにより好ましくは８０℃である。
イソシアヌレート化反応温度が１２０℃以下であることにより、着色などの特性変化が防止できる。
【００４６】
本実施形態のポリイソシアネート組成物に存在するウレトジオン基は、ウレトジオン化反応触媒を用いることにより得られる。
前記ウレトジオン化反応触媒の具体的な化合物の例としては、以下に限定されないが、第３ホスフィンである、トリ−ｎ−ブチルホスフィン、トリ−ｎ−オクチルホスフィンなどのトリアルキルホスフィン；トリス−（ジメチルアミノ）ホスフィンなどのトリス（ジアルキルアミノ）ホスフィン；シクロヘキシル−ジ−ｎ−ヘキシルホスフィンなどのシクロアルキルホスフィンなどが挙げられる。
これらの化合物の多くは、同時にイソシアヌレート化反応も促進し、ウレトジオン基含有ポリイソシアネートに加えてイソシアヌレート基含有ポリイソシアネートを生成する。
所望の収率となった時点で、リン酸、パラトルエンスルホン酸メチルなどのウレトジオン化反応触媒の失活剤を添加してウレトジオン化反応を停止する。
【００４７】
また、前記のようなウレトジオン化反応触媒を用いることなく、ジイソシアネートのモノマーを加熱することによりウレトジオン基を得ることもできる。
その加熱温度としては、１２０℃〜１８０℃が好ましい。
下限値としては１３０℃がより好ましく、さらに好ましくは１４０℃であり、さらにより好ましくは１４５℃である。
また、上限値は、１７５℃がより好ましく、さらに好ましくは１７０℃であり、さらにより好ましくは１６５℃である。
また、加熱時間は０．２Ｈｒ〜８Ｈｒであることが好ましい。
加熱時間の下限値は、０．４Ｈｒがより好ましく、さらに好ましくは０．６Ｈｒであり、さらにより好ましくは０．８Ｈｒであり、よりさらに好ましくは１．０Ｈｒである。
加熱時間の上限値は、６Ｈｒがより好ましく、さらに好ましくは４Ｈｒであり、さらにより好ましくは３Ｈｒであり、よりさらに好ましくは２Ｈｒである。
０．２Ｈｒ以上とすることで、低粘度化を発現できることができ、８Ｈｒ以下とすることで、ポリイソシアネート自体の着色を抑制することができる。
【００４８】
ウレトジオン化反応触媒を使用せずに、本実施形態のポリイソシアネート組成物を得る場合、加熱のみによるウレトジオン化反応と前述したイソシアヌレート化反応が終了した後、未反応ジイソシアネートモノマーを除去することが、未反応ジイソシアネートモノマー濃度の低減、得られたポリイソシアネート組成物の貯蔵後の分子量変化率の低減、高温焼付時の黄変性の低減の観点から好ましい。
【００４９】
本実施形態のポリイソシアネート組成物に存在するウレトンイミノ基は、ウレトンイミノ化反応触媒を用いて、反応させることにより得られる。
前記ウレトンイミノ化反応触媒の具体的な化合物の例としては、以下に限定されないが、ヘテロ環含有リン系化合物である１−メチル−１−ホスホラン、１−エチル−１−ホスホラン、１−プロピル−１−ホスホラン、１−ブチル−１−ホスホラン、１−ペンチル−１−ホスホラン、１−ヘキシル−１−ホスホラン、１−オクチル−１−ホスホラン、９−メチル−９−ホスファビシクロノナン、９−エチル−９−ホスファビシクロノナン、９−プロピル−９−ホスファビシクロノナン、９−ブチル−９−ホスファビシクロノナン、９−ペンチル−９−ホスファビシクロノナン、９−ヘキシル−９−ホスファビシクロノナン、９−オクチル−９−ホスファビシクロノナン、９−ドデシル−９−ホスファビシクロノナン、９−エイコシル−９−ホスファビシクロノナンなどが挙げられる。
これらの化合物の多くは、同時にイソシアヌレート化反応、ウレトジオン化反応も促進し、ウレトンイミノ基含有ポリイソシアネートに加えてイソシアヌレート基含有ポリイソシアネート、ウレトジオン基含有ポリイソシアネートを生成する。所望の収率となった時点で、リン酸、メチルトルエンスルホネート、酸塩化物ならびに硫黄などなどのウレトンイミノ化反応触媒の失活剤を添加してウレトンイミノ化反応を停止する。
上述した触媒を、仕込んだジイソシアネートの質量に対して１０〜１００００ｐｐｍ、より好ましくは１０〜１０００ｐｐｍ、さらに好ましくは１０〜５００ｐｐｍの量で使用し、ウレトンイミノ化反応温度を２０〜１２０℃で行うことが好ましい。
反応温度の下限値は、２５℃であることがより好ましく、さらに好ましくは３０℃であり、さらにより好ましくは３５℃である。また、反応温度の上限値は、１１０℃であることがより好ましく、さらに好ましくは１００℃であり、さらにより好ましくは９０℃である。
ウレトンイミノ化反応温度が１２０℃以下であることにより、着色などの特性変化が防止できる。
【００５０】
また、前記のようなウレトンイミノ化反応触媒を用いることなく、ジイソシアネートのモノマーを加熱することによりウレトンイミノ基を得ることもできる。
その加熱温度としては、１２０℃〜１８０℃が好ましい。
下限値としては１３０℃がより好ましく、さらに好ましくは１４０℃であり、さらにより好ましくは１４５℃である。
また、上限値は、１７０℃がより好ましく、さらに好ましくは１６５℃であり、さらにより好ましくは１６０℃である。
また、加熱時間は０．２Ｈｒ〜１６Ｈｒであることが好ましい。
加熱時間の下限値は、０．４Ｈｒがより好ましく、さらに好ましくは０．６Ｈｒであり、さらにより好ましくは０．８Ｈｒであり、よりさらに好ましくは１．０Ｈｒである。
加熱時間の上限値は、１２Ｈｒがより好ましく、さらに好ましくは８Ｈｒであり、さらにより好ましくは６Ｈｒであり、よりさらに好ましくは４Ｈｒである。
加熱時間を０．２Ｈｒ以上とすることで、低粘度化を発現できることができ、１６Ｈｒ以下とすることで、ポリイソシアネート自体の着色を抑制することができる。
ウレトンイミノ化反応触媒を使用せずに、本実施形態のポリイソシアネート組成物を得る場合、加熱のみによるウレトンイミノ化反応と前述したイソシアヌレート化反応、ウレトジオン化反応が終了した後、未反応ジイソシアネートモノマーを除去することが、未反応ジイソシアネートモノマー濃度の低減、得られたポリイソシアネート組成物の貯蔵後のジイソシアネートモノマー増加量の低減の観点から好ましい。
【００５１】
本実施形態のポリイソシアネート組成物に存在するイソシアヌレート・ウレトジオン結合４量体は、以下に示すウレトジオン化反応触媒を用いることにより得られる。
前記ウレトジオン化反応触媒の具体的な化合物の例としては、以下に限定されないが、第３ホスフィンである、トリ−ｎ−ブチルホスフィン、トリ−ｎ−オクチルホスフィンなどのトリアルキルホスフィン；トリス−（ジメチルアミノ）ホスフィンなどのトリス（ジアルキルアミノ）ホスフィン；シクロヘキシル−ジ−ｎ−ヘキシルホスフィンなどのシクロアルキルホスフィンなどが挙げられる。
これらの化合物の多くは、ウレトジオン化反応に加えて、イソシアヌレート化反応も促進する。そのため、ウレトジオン基含有ポリイソシアネート、イソシアヌレート基含有ポリイソシアネート、イソシアヌレート・ウレトジオン結合４量体を生成する。
所望の収率となった時点で、リン酸、パラトルエンスルホン酸メチルなどのウレトジオン化反応触媒の失活剤を添加してウレトジオン化反応を停止する。
上述した触媒を、仕込んだジイソシアネートの質量に対して１０〜１００００ｐｐｍ、より好ましくは１０〜１０００ｐｐｍ、さらに好ましくは１０〜５００ｐｐｍの量で使用し、ウレトジオン化反応温度を２０〜１２０℃で行うことが好ましい。
反応温度の下限値は、２５℃であることがより好ましく、さらに好ましくは３０℃であり、さらにより好ましくは３５℃である。また、反応温度の上限値は、１１０℃であることがより好ましく、さらに好ましくは１００℃であり、さらにより好ましくは９０℃である。
ウレトジオン化反応温度が１２０℃以下であることにより、着色などの特性変化が防止できる。
【００５２】
また、前記のようなウレトジオン化反応触媒を用いることなく、前記イソシアヌレート化反応後に、１２０〜１８０℃で加熱することにより、イソシアヌレート・ウレトジオン結合４量体を得ることもできる。
加熱温度の下限値としては１３０℃がより好ましく、さらに好ましくは１４０℃であり、さらにより好ましくは１４５℃である。
また、上限値は、１７５℃がより好ましく、さらに好ましくは１７０℃であり、さらにより好ましくは１６５℃である。
また、加熱時間は０．２Ｈｒ〜８Ｈｒであることが好ましい。
加熱時間の下限値は、０．４Ｈｒがより好ましく、さらに好ましくは０．６Ｈｒであり、さらにより好ましくは０．８Ｈｒであり、よりさらに好ましくは１．０Ｈｒである。
加熱時間の上限値は、６Ｈｒがより好ましく、さらに好ましくは４Ｈｒであり、さらにより好ましくは３Ｈｒであり、よりさらに好ましくは２Ｈｒである。
加熱時間を０．２Ｈｒ以上とすることで、低粘度化を発現できることができ、８Ｈｒ以下とすることで、ポリイソシアネート自体の着色を抑制することができる。
ウレトジオン化反応触媒を使用せずに、本実施形態のポリイソシアネート組成物を得る場合、イソシアヌレート化反応後、加熱することにより、イソシアヌレート・ウレトジオン結合４量体を形成された後、未反応ジイソシアネートモノマーを除去することが、未反応ジイソシアネートモノマー濃度の低減、得られたポリイソシアネート組成物の貯蔵後のジイソシアネートモノマー増加量の低減の観点から好ましい。
【００５３】
本実施形態のポリイソシアネート組成物に存在するアロファネート基は、ＨＤＩにアルキルモノアルコール、アルキルジオール等のアルコール化合物等を併用し、アロファネート化反応触媒を用いることにより得られる。
本発明に用いることのできるアルコール化合物とは、以下に限定されないが、炭素、水素及び酸素のみで形成されるアルコールが好ましく、更に好ましくはモノアルコールである。特に分子量２００以下が好ましい。その具体的な化合物は、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、ノナノールなどのモノアルコール、エチレングリコール、１，３−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、２−エチルヘキサンジオールなどのジアルコールなどがあり、２種以上を併用してもよい。
アルコール化合物の添加量は、以下に限定されないが、ＨＤＩのイソシアネート基とアルコール化合物の水酸基との当量比で１０００／１から１０／１、好ましくは１０００／１から１００／１であることがより好ましい。１０／１以上であることで、イソシアネート基平均数を確保することができる。
前記アロファネート化反応触媒の具体的な化合物の例としては、以下に限定されないが、錫、鉛、亜鉛、ビスマス、ジルコニウム、ジルコニルなどのアルキルカルボン酸塩である、２−エチルヘキサン酸錫、ジブチル錫ジラウレートなどの有機錫化合物、２−エチルヘキサン酸鉛などの有機鉛化合物、２−エチルヘキサン酸亜鉛などの有機亜鉛化合物、２−エチルヘキサン酸ビスマス、２−エチルヘキサン酸ジルコニウム、２−エチルヘキサン酸ジルコニルなどが挙げられる。
所望の収率となった時点で、リン酸、パラトルエンスルホン酸メチルなどのアロファネート化反応触媒の失活剤を添加してアロファネート化反応を停止する。
上述した触媒を、仕込んだジイソシアネートの質量に対して１０〜１００００ｐｐｍ、より好ましくは１０〜１０００ｐｐｍ、さらに好ましくは１０〜５００ｐｐｍの量で使用し、アロファネート化反応温度を６０〜１６０℃で行うことが好ましい。
反応温度の下限値は、７０℃であることがより好ましく、さらに好ましくは８０℃であり、さらにより好ましくは９０℃である。また、反応温度の上限値は、１５５℃であることがより好ましく、さらに好ましくは１５０℃であり、さらにより好ましくは１４５℃である。
アロファネート化反応温度が１６０℃以下であることにより、着色などの特性変化が防止できる。
また、加熱時間は０．２Ｈｒ〜８Ｈｒであることが好ましい。
加熱時間の下限値は、０．４Ｈｒがより好ましく、さらに好ましくは０．６Ｈｒであり、さらにより好ましくは０．８Ｈｒであり、よりさらに好ましくは１．０Ｈｒである。
加熱時間の上限値は、６Ｈｒがより好ましく、さらに好ましくは４Ｈｒであり、さらにより好ましくは３Ｈｒであり、よりさらに好ましくは２Ｈｒである。
加熱時間を０．２Ｈｒ以上とすることで、低粘度化を発現できることができ、８Ｈｒ以下とすることで、ポリイソシアネート自体の着色を抑制することができる。
【００５４】
また、前記のイソシアヌレート化反応触媒もアロファネート化反応触媒となり得る。前記のイソシアヌレート化反応触媒を用いて、アロファネート化反応を行う場合、イソシアヌレート基含有ポリイソシアネートも当然のことながら生成する。アロファネート化反応触媒として、前記したイソシアヌレート化反応触媒を用い、アロファネート化反応とイソシアヌレート反応を行うことが経済的生産上、好ましい。
【００５５】
前述した、イソシアヌレート化反応、ウレトジオン化反応、ウレトンイミノ化反応、イソシアヌレート・ウレトジオン結合４量体形成反応はそれぞれを逐次行うこともできるし、そのいくつかを並行して行うこともできる。
また、アロファネート化反応を伴う場合には、好ましくは、イソシアヌレート化反応とアロファネート化反応を並行して先行させ、その後、ウレトジオン化反応、ウレトンイミノ化反応、イソシアヌレート・ウレトジオン結合４量体形成反応を行う。より好ましくは、イソシアヌレート化反応とアロファネート化反応は共通した触媒を用いて同時に行い、その後熱によるウレトジオン化反応、ウレトンイミノ化反応、イソシアヌレート・ウレトジオン結合４量体形成反応を行う場合、製造工程を簡略化できるため、さらに好ましい。
【００５６】
重合反応が所望の重合度に達した時点で、重合反応を停止させる。
重合反応の停止は、以下に限定されないが、例えば、リン酸、酸性リン酸エステル、硫酸、塩酸、スルホン酸化合物等の酸性化合物を反応液に添加することで、重合反応触媒を中和、あるいは熱分解、化学分解等により不活性化させることで達成できる。
反応停止後、必要があれば、濾過を行う。
【００５７】
反応停止直後の反応液は、通常、未反応のＨＤＩモノマーを含むため、これを薄膜蒸発缶、抽出等で除去することが好ましい。このような後処理を行うことで、ポリイソシアネート組成物に含有されるＨＤＩモノマー濃度を１質量％以下に制御することが好ましい。
本実施形態のポリイソシアネート組成物におけるＨＤＩモノマー濃度の上限値は、より好ましくは０．７質量％以下であり、さらに好ましくは０．５質量％以下であり、さらにより好ましくは０．３質量％以下であり、よりさらに好ましくは０．２質量％以下である。
ＨＤＩモノマー濃度を上記上限値以下とすることで、本実施形態のポリイソシアネート組成物の毒性を一層低減でき、安全性を向上させることができる。
【００５８】
〔塗料組成物〕
本実施形態のポリイソシアネート組成物は、塗料組成物の硬化剤等として好適に用いることもできる。
本実施形態の塗料組成物は、上述した本実施形態のポリイソシアネート組成物を含有する。
本実施形態の塗料組成物は、樹脂成分を含有し、当該樹脂成分としては、特に限定されないが、イソシアネート基との反応性を有する活性水素を分子内に２個以上有する化合物を含有することが好ましい。
前記活性水素を分子内に２個以上有する化合物としては、以下に限定されないが、例えば、ポリオール、ポリアミン、ポリチオール等が挙げられる。これらの中でも、ポリオールが好ましい。ポリオールの具体例としては、以下に限定されないが、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、アクリルポリオール、ポリオレフィンポリオール、フッ素ポリオール等が挙げられる。これらの活性水素を分子内に２個以上有する化合物は、１種のみを単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００５９】
本実施形態のポリイソシアネート組成物を用いた塗料組成物は、溶剤ベース、水系ベースのどちらにも使用可能である。
【００６０】
溶剤ベースの塗料組成物とする場合には、例えば、活性水素を分子内に２個以上有する化合物を含有する樹脂、あるいはその溶剤希釈物に、必要に応じて他の樹脂、触媒、顔料、レベリング剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、可塑剤、界面活性剤等の添加剤を加えたものに、本実施形態のポリイソシアネート組成物を硬化剤として添加し、必要に応じて、更に溶剤を添加して、粘度を調整した後、手攪拌、あるいはマゼラー等の攪拌機器を用いて攪拌することによって、溶剤ベースの塗料組成物を得ることができる。
【００６１】
水系ベースの塗料組成物とする場合には、例えば、活性水素を分子内に２個以上有する化合物を含有する樹脂の水分散体、又は水溶物に、必要に応じて他の樹脂、触媒、顔料、レベリング剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、可塑剤、界面活性剤等の添加剤を加えたものに、本実施形態のポリイソシアネート組成物を硬化剤として添加し、必要に応じて、水や溶剤を更に添加した後、攪拌機器により強制攪拌することによって、水系ベースの塗料組成物を得ることができる。
【００６２】
ポリエステルポリオールは、以下に限定されないが、例えば、コハク酸、アジピン酸、ダイマー酸、無水マレイン酸、無水フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、１，４−シクロヘキサンジカルボン酸等のカルボン酸等の二塩基酸等の単独又は混合物と、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、１，４−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、１，６−ヘキサンジオール、トリメチルペンタンジオール、シクロヘキサンジオール、トリメチロールプロパン、グリセリン、ペンタエリスリトール、２−メチロールプロパンジオール、エトキシ化トリメチロールプロパン等の多価アルコールの単独又は混合物とを、縮合反応させることによって得ることができる。
例えば、上記の成分を混合し、そして約１６０〜２２０℃で加熱することによって、縮合反応を行うことができる。
さらに、例えば、ε−カプロラクトン等のラクトン類を、多価アルコールを用いて開環重合して得られるようなポリカプロラクトン類等もポリエステルポリオールとして用いることができる。
これらのポリエステルポリオールは、芳香族ジイソシアネート、脂肪族ジイソシアネート、脂環族ジイソシアネート、及びこれらから得られるポリイソシアネートを用いて変性させることができる。この場合、特に脂肪族ジイソシアネート、脂環族ジイソシアネート、及びこれらから得られるポリイソシアネートが、耐候性及び耐黄変性等の観点から好ましい。水系ベース塗料として用いる場合には、二塩基酸等の一部のカルボン酸を残存させておき、アミン、アンモニア等の塩基で中和することで、水溶性、あるいは水分散性の樹脂とすることができる。
【００６３】
ポリエーテルポリオールとしては、以下に限定されないが、例えば、水酸化物（リチウム、ナトリウム、カリウム等）、強塩基性触媒（アルコラート、アルキルアミン等）、複合金属シアン化合物錯体（金属ポルフィリン、ヘキサシアノコバルト酸亜鉛錯体等）等を使用して、アルキレンオキシド（エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、シクロヘキセンオキシド、スチレンオキシド等）の単独又は混合物を、多価ヒドロキシ化合物にランダム又はブロック付加して、得られるポリエーテルポリオール類；ポリアミン化合物（エチレンジアミン類等）にアルキレンオキシドを反応させて得られるポリエーテルポリオール類；及びこれらポリエーテルポリオール類を媒体としてアクリルアミド等を重合して得られる、いわゆるポリマーポリオール類等が挙げられる。
【００６４】
上記多価ヒドロキシ化合物としては、以下に限定されないが、（ｉ）例えば、ジグリセリン、ジトリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール等、（ｉｉ）例えば、エリトリトール、Ｄ−トレイトール、Ｌ−アラビニトール、リビトール、キシリトール、ソルビトール、マンニトール、ガラクチトール、ラムニトール等の糖アルコール系化合物、（ｉｉｉ）例えば、アラビノース、リボース、キシロース、グルコース、マンノース、ガラクトース、フルクトース、ソルボース、ラムノース、フコース、リボデソース等の単糖類、（ｉｖ）例えば、トレハロース、ショ糖、マルトース、セロビオース、ゲンチオビオース、ラクトース、メリビオース等の二糖類、（ｖ）例えば、ラフィノース、ゲンチアノース、メレチトース等の三糖類、（ｖｉ）例えば、スタキオース等の四糖類、等が挙げられる。
【００６５】
アクリルポリオールは、以下に限定されないが、例えば、一分子中に１個以上の活性水素を有する重合性モノマーと、当該重合性モノマーと共重合可能な他のモノマーとを、共重合させることによって得ることができる。
【００６６】
アクリルポリオールは、以下に限定されないが、例えば、活性水素を有するアクリル酸エステル類（アクリル酸−２−ヒドロキシエチル、アクリル酸−２−ヒドロキシプロピル、アクリル酸−２−ヒドロキシブチル等）、又は活性水素を有するメタクリル酸エステル類（メタクリル酸−２−ヒドロキシエチル、メタクリル酸−２−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸−２−ヒドロキシブチル、メタクリル酸−３−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸−４−ヒドロキシブチル等）、グリセリンやトリメチロールプロパン等のトリオールの（メタ）アクリル酸モノエステル等の多価活性水素を有する（メタ）アクリル酸エステル類；ポリエーテルポリオール類（ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコール等）と上記の活性水素を有する（メタ）アクリル酸エステル類とのモノエーテル；グリシジル（メタ）アクリレートと酢酸、プロピオン酸、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチル安息香酸等の一塩基酸との付加物；上記の活性水素を有する（メタ）アクリル酸エステル類の活性水素にラクトン類（ε−カプロラクタム、γ−バレロラクトン等）を開環重合させることにより得られる付加物からなる群より選ばれる１種以上を必須成分として、必要に応じて（メタ）アクリル酸エステル類（アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸−ｎ−ブチル、アクリル酸−２−エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸−ｎ−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸−ｎ−ヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸グリシジル等）、不飽和カルボン酸類（アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸等）、不飽和アミド類（アクリルアミド、Ｎ−メチロールアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド等）、又は加水分解性シリル基を有するビニルモノマー類（ビニルトリメトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、γ−（メタ）アクリロプロピルトリメトキシシラン等）、その他の重合性モノマー（スチレン、ビニルトルエン、酢酸ビニル、アクリルニトリル、フマル酸ジブチル等）からなる群より選ばれる１種以上を、常法により共重合させることにより得られる。
【００６７】
例えば、上記の単量体成分を、公知の過酸化物やアゾ化合物等のラジカル重合開始剤の存在下で溶液重合し、必要に応じて有機溶剤等で希釈することによって、アクリルポリオールを得ることができる。水系ベースアクリルポリオールを得る場合には、オレフィン性不飽和化合物を溶液重合し、水層に転換する方法や乳化重合などの公知の方法で製造することができる。その場合、アクリル酸、メタアクリル酸等のカルボン酸含有モノマーやスルホン酸含有モノマー等の酸性部分をアミンやアンモニアで中和することによって水溶性、あるいは水分散性を付与することができる。
【００６８】
ポリオレフィンポリオールとしては、以下に限定されないが、例えば、水酸基を２個以上有するポリブタジエン、水素添加ポリブタジエン、ポリイソプレン、水素添加ポリイソプレンなどが挙げられる。
フッ素ポリオールとは、分子内にフッ素を含むポリオールであり、以下に限定されないが、例えば、特開昭５７−３４１０７５号公報、特開昭６１−２１５３１１号公報等で開示されているフルオロオレフィン、シクロビニルエーテル、ヒドロキシアルキルビニルエーテル、モノカルボン酸ビニルエステル等の共重合体等が挙げられる。
【００６９】
上記ポリオールの水酸基価は、特に限定されないが、１０〜２００ｍｇＫＯＨ／ｇであることが好ましい。
前記ポリオールの水酸基価の下限値は、２０ｍｇＫＯＨ／ｇであることがより好ましく、さらに好ましくは３０ｍｇＫＯＨ／ｇである。
前記ポリオールの水酸基価の上限値は１８０ｍｇＫＯＨ／ｇであることがより好ましく、さらに好ましくは１６０ｍｇＫＯＨ／ｇである。
ポリオールの水酸基価が１０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上であることにより架橋後塗膜の耐溶剤性を保持する効果が得られる。
ポリオールの水酸基価が２００ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であることにより、ポリイソシアネート組成物との混合後のポットライフを保持する効果が得られる。
ポリオールの酸価は０〜３０ｍｇＫＯＨ／ｇであることが好ましい。
水酸基価及び酸価は、ＪＩＳ  Ｋ１５５７に準拠して測定することができる。
【００７０】
上記の中でも、ポリオールとしては、耐候性、耐薬品性、及び硬度の観点から、アクリルポリオールが好ましく、機械強度、及び耐油性の観点から、ポリエステルポリオールが好ましい。すなわち、本実施形態の塗料組成物は、本実施形態のポリイソシアネート組成物と、水酸基価が１０〜２００ｍｇＫＯＨ／ｇであるアクリルポリオール及び／又は水酸基価が１０〜２００ｍｇＫＯＨ／ｇであるポリエステルポリオールと、を含むことが好ましい。
【００７１】
上記した活性水素を分子内に２個以上有する化合物の水酸基に対する、本実施形態のポリイソシアネート組成物のイソシアネート基の当量比（ＮＣＯ／ＯＨ比）は、好ましくは０．２〜５．０であり、より好ましくは０．４〜３．０であり、さらに好ましくは０．５〜２．０である。当該当量比が０．２以上であると、一層強靱な塗膜が得られる傾向にある。当該当量比が５．０以下であると、塗膜の平滑性が一層向上する傾向にある。
【００７２】
塗料組成物には、必要に応じて完全アルキル型、メチロール型アルキル、イミノ基型アルキル等のメラミン系硬化剤を添加することができる。
【００７３】
上記活性水素を分子内に２個以上有する化合物、本実施形態のポリイソシアネート組成物及び本実施形態の塗料組成物は、いずれも、有機溶剤と混合して使用できる。有機溶剤としては、特に限定されないが、水酸基及びイソシアネート基と反応する官能基を有していないことが好ましく、ポリイソシアネート組成物と十分に相溶することが好ましい。このような有機溶剤としては、以下に限定されないが、例えば、一般に塗料溶剤として用いられているエステル化合物、エーテル化合物、ケトン化合物、芳香族化合物、エチレングリコールジアルキルエーテル系の化合物、ポリエチレングリコールジカルボキシレート系の化合物、炭化水素系溶剤、芳香族系溶剤等が挙げられる。
【００７４】
上記活性水素を分子内に２個以上有する化合物、本実施形態のポリイソシアネート組成物及び本実施形態の塗料組成物は、いずれも、その目的や用途に応じて、本実施形態の所望の効果を損なわない範囲で、触媒、顔料、レベリング剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、可塑剤、界面活性剤等の当該技術分野で使用されている各種添加剤を混合して使用することもできる。
【００７５】
硬化促進用の触媒の例としては、以下に限定されないが、例えば、ジブチルスズジラウレート、２−エチルヘキサン酸スズ、２−エチルヘキサン酸亜鉛、コバルト塩、等の金属塩；トリエチルアミン、ピリジン、メチルピリジン、ベンジルジメチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルシクロヘキシルアミン、Ｎ−メチルピペリジン、ペンタメチルジエチレントリアミン、Ｎ，Ｎ’−エンドエチレンピペラジン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルピペラジン、等の３級アミン類等が挙げられる。
【００７６】
本実施形態の塗料組成物は、以下に限定されないが、例えば、ロール塗装、カーテンフロー塗装、スプレー塗装、ベル塗装、静電塗装等の塗料として用いることができる。例えば、金属（鋼板、表面処理鋼板等）、プラスチック、木材、フィルム、無機材料等の素材に対するプライマーや上中塗り塗料としても有用である。また、防錆鋼板を含むプレコートメタル、自動車塗装等に美粧性、耐候性、耐酸性、防錆性、耐チッピング性等を付与するための塗料としてもまた有用である。さらに、接着剤、粘着剤、エラストマー、フォーム、表面処理剤等のウレタン原料としても有用である。
【００７７】
〔塗膜〕
本実施形態の塗膜は、本実施形態の塗料組成物を硬化することにより得られる。
このように構成されているため、本実施形態の塗膜は、常に、安定した品質を発現し、かつ、下地塗膜との密着性に優れる塗膜である。
【実施例】
【００７８】
以下、本実施形態を実施例及び比較例に基づいてさらに詳しく説明するが、本実施形態は、以下の実施例により何ら限定されるものではない。
【００７９】
〔特性〕
＜粘度＞
粘度は、Ｅ型粘度計（トキメック社製）を用いて２５℃で測定した。測定に際しては、標準ローター（１°３４’×Ｒ２４）を用いた。回転数は、以下のとおりとした。
１００ｒｐｍ  （１２８ｍＰａ・ｓ未満の場合）
５０ｒｐｍ  （１２８ｍＰａ・ｓ〜２５６ｍＰａ・ｓの場合）
２０ｒｐｍ  （２５６ｍＰａ・ｓ〜６４０ｍＰａ・ｓの場合）
１０ｒｐｍ  （６４０ｍＰａ・ｓ〜１２８０ｍＰａ・ｓの場合）
５ｒｐｍ  （１２８０ｍＰａ・ｓ〜２５６０ｍＰａ・ｓの場合）
なお、後述する各実施例及び各比較例で製造したポリイソシアネート組成物の不揮発分を以下に記載の方法によって調べ、その値が９８質量％以上であったものは、そのまま測定に供した。
【００８０】
＜不揮発分＞
不揮発分は、ポリイソシアネート組成物を、１０５℃、３時間加熱した場合の残存量から求めた。
不揮発分（質量％）＝（１０５℃、３時間加熱後のポリイソシアネート組成物の質量）／（加熱前のポリイソシアネート組成物の質量）×１００
【００８１】
＜ＮＣＯ含有率＞
ＮＣＯ含有率（質量％）は、測定試料中のイソシアネート基を過剰の２Ｎアミンで中和した後、１Ｎ塩酸による逆滴定によって求めた。
なお、後述する実施例及び比較例で製造したポリイソシアネート組成物の不揮発分を上述した方法によって調べ、その値が９８質量％以上であったものは、そのまま測定に供した。
【００８２】
＜ＨＤＩモノマー質量濃度の測定＞
まず、２０ｍＬサンプル瓶をデジタル天秤に乗せ試料を約１ｇ精秤した。次に、ニトロベンゼン（内部標準液）を０.０３〜０.０４ｇ加え精秤した。さらに、酢酸エチルを約９ｍＬ加えた後、蓋をしっかりしてよく混合し、サンプルを調整した。
上記調整液を以下の条件で、ガスクロマトグラフィー分析し、定量した。
装置：ＳＨＩＭＡＤＺＵ（株）ＧＣ−８Ａ
カラム：信和化工（株）Ｓｉｌｉｃｏｎｅ  ＯＶ−１７
カラムオーブン温度；１２０℃
インジェクション／ディテクター温度；１６０℃
【００８３】
＜ウレトジオン基／イソシアヌレート基、イミノオキサジアジンジオン基／イソシアヌレート基、アロファネート基／イソシアヌレート基のモル比率＞
ＢｒｕｋｅｒＢｉｏｓｐｉｎ社製  Ａｖａｎｃｅ６００（商品名）を用いた、13Ｃ−ＮＭＲの測定により、ウレトジオン基／イソシアヌレート基、イミノオキサジアジンジオン基／イソシアヌレート基、アロファネート基／イソシアヌレート基のモル比率をそれぞれ求めた。
具体的な測定条件は以下の通りとした。
13Ｃ−ＮＭＲ装置：ＡＶＡＮＣＥ６００（ブルカーバイオスピン社製）
クライオプローブ：ＣＰ  ＤＵＬ  ６００Ｓ３  Ｃ／Ｈ−Ｄ−０５  Ｚ
（ブルカーバイオスピン社製）
共鳴周波数：１５０ＭＨｚ
濃度：６０ｗｔ／ｖｏｌ％
シフト基準：ＣＤＣｌ3（７７ｐｐｍ）
積算回数：１００００回
パルスプログラム：ｚｇｐｇ３０（プロトン完全デカップリング法、待ち時間２ｓｅｃ）
【００８４】
なお、上記測定においては、以下のシグナルの積分値を、測定している炭素の数で除し、その値から各モル比率を求めた。
イソシアヌレート基：１４８．６ｐｐｍ付近：積分値÷３
ウレトジオン基：１５７．５ｐｐｍ付近：積分値÷２
アロファネート基：１５４ｐｐｍ付近：積分値÷１
イミノオキサジアジンジオン基：１３７．３ｐｐｍ付近：積分値÷１
【００８５】
＜イソシアヌレート・ウレトジオン結合４量体／イソシアヌレート３量体の比率＞
ポリイソシアネート組成物における、３個の１，６−イソシアナトヘキサンが重合したイソシアヌレート３量体（化合物αという。）に対する、４個の１，６−イソシアナトヘキサンが重合したイソシアヌレート・ウレトジオン結合４量体（化合物βという。）の存在比率を以下の方法に準拠して求めた。
具体的には、ポリイソシアネート組成物中の化合物α及び化合物βの末端イソシアナト基をメタノールでウレタン化し、それを液体クロマトグラフ質量分析計（ＬＣ／ＭＳ）で分析した。
以下に、サンプルの調製方法、測定方法を記載する。
（１）サンプルの調製方法
ポリイソシアネート組成物１００ｍｇを秤量し、１０ｍｇ／ｍＬになるようにメタノールを添加した。その後、２日間静置して、存在するイソシアナト基を完全にメタノールと反応させて、メタノール溶液を準備した。
（２）測定方法
上記で得たメタノール溶液について、以下の装置を用いて測定した。
・ＬＣ
装置：Ｗａｔｅｒｓ  ＡＣＱＵＩＴＹ  ＵＰＬＣ
カラム：Ｐｈｅｎｏｍｅｎｅｘ，Ｋｉｎｅｔｅｘ  ２．６μ  ＸＢ−Ｃ１８  １００Ａ
（内径２．１ｍｍ、長さ５０ｍｍ）
カラム温度：４０℃
検出：２２０ｎｍ
流速：０．３ｍＬ／分
移動相：以下、Ａ、Ｂ液のグラジェント
Ａ＝水（０．０５％ギ酸）、Ｂ＝アセトニトリル（０．０５％ギ酸）
グラジェント条件
Ｔｉｍｅ（ｍｉｎ）    Ａ％      Ｂ％
０                    ６０      ４０
１２                  ０      １００
１２．１              ６０      ４０
２０                  ６０      ４０
注入量：１μＬ
・ＭＳ
装置：Ｗａｔｅｒｓ，Ｓｙｎａｐｔ  Ｇ２
イオン化：ＥＳＩ
モード：Ｐｏｓｉｔｉｖｅ
スキャンレンジ：ｍ／ｚ２５０〜２０００
【００８６】
３個のＨＤＩが重合したイソシアヌレート３量体のメタノール付加体（化合物α；下記式（ＶＩ））に対する、４個のＨＤＩが重合したイソシアヌレート・ウレトジオン結合４量体のメタノール付加体（化合物β；下記式（ＶＩＩ））のピーク面積比（β／α）で算出した。
化合物αは、リテンションタイム１．５５分付近に、検出イオン（ｍ／ｚ）６０１で検出された。
化合物βは、リテンションタイム３．４４分付近に、検出イオン（ｍ／ｚ）７６９で検出された。
なお、下記式（ＶＩ）、（ＶＩＩ）において、Ｍｅはメチル基を示す。
【００８７】
【化８】
0006393122.tif 000009
【００８８】
【化９】
0006393122.tif 000010
【００８９】
＜貯蔵後ジイソシアネートモノマー（ＤＩ）増加量＞
ポリイソシアネート組成物を窒素雰囲気下、４０℃で３０日間貯蔵後、上記ＨＤＩモノマー質量濃度の測定条件のガスクロマトグラフ測定によりジイソシアネートモノマー濃度を測定した。
貯蔵後のジイソシアネートモノマー濃度増加が０．１５質量％以下を◎、０．１５質量％超０．２０質量％以下を○、０．２０質量％超０．２５質量％以下を△、０．２５質量％を超える場合を×で表した。
【００９０】
＜下地密着性＞
軟鋼板にアクリルポリオール（樹脂固形分濃度５５％、水酸基価３０ｍｇＫＯＨ／樹脂ｇ）を樹脂膜厚４０μｍになるように塗装し、室温で３０分放置した。
その後、アクリルポリオール（Ｎｕｐｌｅｘ  Ｒｅｓｉｎ社の製品名、Ｓｅｔａｌｕｘ１９０３、樹脂固形分濃度７５％、水酸基価１５０ｍｇＫＯＨ／樹脂ｇ）とポリイソシアネート組成物とを、水酸基とイソシアネート基との当量比率が１：１になるように配合した。
その後、酢酸ブチルで塗料粘度がフォードカップＮｏ．４で２０秒になるように調整し、塗料組成物を得た。
前記塗料組成物を、前記軟鋼板にアクリルポリオールを塗装したものに、樹脂膜厚３０μｍになるように塗装した。室温で１５分放置後、９０℃のオーブン内に３０分硬化させた。
この塗膜の密着性試験を、ＪＩＳ  Ｋ５６００−５−６に準じて行った。
剥離塗膜及び浮きが無かったものを◎、カット部に一部浮きがあったものを○、半分以下の剥離塗膜があったものを△、半分以上剥離塗膜があったものを×として評価した。
【００９１】
〔ポリイソシアネート組成物〕
（実施例１）
撹拌機、温度計、還流冷却管、窒素吹き込み管、及び滴下ロートを取り付けた４ツ口フラスコ内を窒素雰囲気にし、ＨＤＩ  ６，０００ｇ、イソブタノール７．０ｇを仕込み、撹拌下反応器内温度を８０℃、２Ｈｒ保持した。
その後、イソシアヌレート化触媒トリメチル−２−メチル−２−ヒドロキシエチルアンモニウムヒドロキシドをイソブタノールで５質量％に希釈した溶液５．０ｇを加え、イソシアヌレート化反応を行い、反応液のＮＣＯ含有率が４４．６質量％になった時点でリン酸を添加し反応を停止した。
この反応で増加したウレトジオン２量体濃度は１質量％以下であった。
反応液を更に１５０℃、１Ｈｒ保持した。この加熱によりウレトジオン基並びに、イソシアヌレート・ウレトジオン結合構造が生成した。
薄膜蒸発缶を用いて、１６０℃、０．２Ｔｏｒｒの条件で２回精製し、不揮発分９９．５質量％、粘度５２０ｍＰａ・ｓ（２５℃）、ＮＣＯ含有率２３．１質量％、ＨＤＩモノマー濃度０．１１質量％のポリイソシアネート組成物Ｐ−１を得た。
また、13Ｃ−ＮＭＲ測定によりウレトジオン基／イソシアヌレート基のモル比率は０．３２、イミノオキサジアジンジオン基／イソシアヌレート基のモル比率は０．００１９、アロファネート基／イソシアヌレート基のモル比率は０．０７であった。また、液体クロマトグラフィーによるイソシアヌレート・ウレトジオン結合４量体／イソシアヌレート３量体の面積比は０．０５５であった。
その後、ポリイソシアネート組成物の貯蔵後ジイソシアネート（ＤＩ）増加量を測定し、さらに前記ポリイソシアネート組成物を用いて塗料組成物を製造し、塗布、乾燥した後の下地密着性を評価した。
評価結果を表１に示す。
【００９２】
（実施例２）
撹拌機、温度計、還流冷却管、窒素吹き込み管、滴下ロートを取り付けた４ツ口フラスコ内を窒素雰囲気にし、ＨＤＩ  ６，０００ｇ、イソブタノール１１．０ｇを仕込み、撹拌下反応器内温度を８０℃、２Ｈｒ保持した。その後、イソシアヌレート化触媒トリメチル−２−メチル−２−ヒドロキシエチルアンモニウムヒドロキシドをイソブタノールで５質量％に希釈した溶液５．０ｇを加え、イソシアヌレート化反応を行い、反応液のＮＣＯ含有率が４５．５質量％になった時点でリン酸を添加し反応を停止した。この反応で増加したウレトジオン２量体濃度は１質量％以下であった。
反応液を更に１５０℃、２Ｈｒ保持した。
薄膜蒸発缶を用いて、１６０℃、０．２Ｔｏｒｒの条件で２回精製し、不揮発分９９．５質量％、粘度２８０ｍＰａ・ｓ（２５℃）、ＮＣＯ含有率２３．２質量％、ＨＤＩモノマー濃度０．１１質量％のポリイソシアネート組成物Ｐ−２を得た。
その後の測定、評価は実施例１と同様に行った。
評価結果を表１に示す。
【００９３】
（実施例３）
イソシアヌレート化反応後の反応液の加温条件を１５０℃、３Ｈｒに変更した。
その他の条件は実施例１と同様に行い、ポリイソシアネート組成物Ｐ−３を得た。
また、その後の測定、評価は実施例１と同様に行った。
評価結果を表１に示す。
【００９４】
（実施例４）
イソシアヌレート化反応後の反応液の加温条件を１５０℃、０．５Ｈｒに変更した。
その他の条件は実施例１と同様に行い、ポリイソシアネート組成物Ｐ−４を得た。
また、その後の測定、評価は実施例１と同様に行った。
評価結果を表１に示す。
【００９５】
（比較例１）
イソシアヌレート化反応後の反応液の加温条件を１６０℃、１Ｈｒに変更した。
その他の条件は実施例１と同様に行い、ポリイソシアネート組成物Ｃ−１を得た。
また、その後の測定、評価は実施例１と同様に行った。
評価結果を表２に示す。
【００９６】
（比較例２）
イソシアヌレート化反応後の反応液の加温条件を１５０℃、５Ｈｒに変更した。
その他の条件は実施例１と同様に行い、ポリイソシアネート組成物Ｃ−２を得た。
また、その後の測定、評価は実施例１と同様に行った。
評価結果を表２に示す。
【００９７】
（比較例３）
撹拌機、温度計、還流冷却管、窒素吹き込み管、滴下ロートを取り付けた４ツ口フラスコ内を窒素雰囲気にし、ＨＤＩ  ６，０００ｇ、イソブタノール７．０ｇを仕込み、撹拌下反応器内温度を８０℃、２Ｈｒ保持した。
その後、イソシアヌレート化触媒トリメチル−２−メチル−２−ヒドロキシエチルアンモニウムヒドロキシドをイソブタノールで５質量％に希釈した溶液５．０ｇを加え、イソシアヌレート化反応を行い、反応液のＮＣＯ含有率が４４．１質量％になった時点でリン酸を添加し、反応を停止した。この反応で増加したウレトジオン２量体濃度は１質量％以下であった。
反応液を更に１００℃、１Ｈｒ保持した。
薄膜蒸発缶を用いて、１６０℃、０．２Ｔｏｒｒの条件で２回精製し、不揮発分９９．５質量％、粘度１０５０ｍＰａ・ｓ（２５℃）、ＮＣＯ含有率２３．１質量％、ＨＤＩモノマー濃度０．０９質量％のポリイソシアネート組成物Ｃ−３を得た。
また、その後の測定、評価は実施例１と同様に行った。
評価結果を表２に示す。
【００９８】
（比較例４）
撹拌機、温度計、還流冷却管、窒素吹き込み管、滴下ロートを取り付けた４ツ口フラスコ内を窒素雰囲気にし、ＨＤＩ  ６，０００ｇ、イソブタノール４．５ｇを仕込み、撹拌下反応器内温度を８０℃、２Ｈｒ保持した。
その後、イソシアヌレート化触媒トリメチル−２−メチル−２−ヒドロキシエチルアンモニウムヒドロキシドをイソブタノールで５質量％に希釈した溶液５．０ｇを加え、イソシアヌレート化反応を行い、反応液のＮＣＯ含有率が４６．７質量％になった時点でリン酸を添加し反応を停止した。この反応で増加したウレトジオン２量体濃度は１質量％以下であった。
反応液を更に１６０℃、１Ｈｒ保持した。
薄膜蒸発缶を用いて、１６０℃、０．２Ｔｏｒｒの条件で２回精製し、不揮発分９９．５質量％、粘度２７０ｍＰａ・ｓ（２５℃）、ＮＣＯ含有率２２．９質量％、ＨＤＩモノマー濃度０．０９質量％のポリイソシアネート組成物Ｃ−４を得た。
また、その後の測定、評価は実施例１と同様に行った。
評価結果を表２に示す。
【００９９】
（実施例５）
撹拌機、温度計、窒素吹き込み管を取り付けた４ツ口フラスコ内を窒素雰囲気にし、比較例１で得たポリイソシアネート組成物Ｃ−２  ５００ｇ、比較例５で得たポリイソシアネート組成物Ｃ−３  ５００ｇを仕込み、４０℃、２Ｈｒ撹拌し、ポリイソシアネート組成物Ｐ−５を得た。
また、その後の測定、評価は実施例１と同様に行った。
評価結果を表１に示す。
【０１００】
【表１】
0006393122.tif 000011
【０１０１】
【表２】
0006393122.tif 000012
【０１０２】
実施例１〜５のポリイソシアネート組成物は、低粘度であり、かつ、貯蔵安定性に優れ、下地塗膜との密着性が高い塗膜を形成可能であることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
本発明のポリイソシアネート組成物を硬化剤として用いた塗料組成物は、ロール塗装、カーテンフロー塗装、スプレー塗装、ベル塗装、静電塗装等の塗料として利用することができる。さらには、鋼板、表面処理鋼板等の金属、及びプラスチック、木材、フィルム、無機材料等の素材へのプライマーや上中塗り塗料として用いることができる。さらには、防錆鋼板を含むプレコートメタル、自動車塗装等に耐熱性、美粧性（表面平滑性、鮮鋭性）等を付与する塗料としても有用である。またさらに、接着剤、粘着剤、エラストマー、フォーム、表面処理剤等のウレタン原料としても有用である。更には、水系塗料の硬化剤に用いた場合、ＶＯＣ成分を減らすことも可能となるため、水系のプラスチック用塗料、水系の自動車塗料の原料等としても幅広い分野において利用できる。