(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水、少なくとも１種の重合体膜形成剤および可塑剤を含有する水性コーティング組成物において、前記可塑剤の少なくとも一部分が、１分子あたり平均約６〜約３０個の炭素原子を含む少なくとも１種の第三アルキルモノカルボン酸から選択されることを特徴とする組成物。
【請求項２】
第三アルキルモノカルボン酸が、式：
ＲＲ’Ｒ”ＣＣＯＯＨ
（式中、各Ｒ、Ｒ’、Ｒ”基は少なくとも１個の炭素原子を有するアルキル基であり、各Ｒ、Ｒ’、Ｒ”基中の炭素原子の平均合計数は４〜約３０である。）で表される請求項１記載の組成物。
【請求項３】
可塑剤が、組成物の全非揮発性固形分の０．１〜２５重量％であり、第三アルキルモノカルボン酸が、存在する全可塑剤の２０〜５０％である請求項１記載の組成物。
【請求項４】
第三アルキルモノカルボン酸が、２，２−ジメチルオクタン酸である請求項１記載の組成物。
【請求項５】
２，２−ジメチルオクタン酸が、可塑剤の残部の約２１部〜約７９部の割合で存在する請求項４記載の組成物。
【請求項６】
第三アルキルモノカルボン酸が、２，２，４，４−テトラメチルペンタン酸である請求項１記載の組成物。
【請求項７】
第三アルキルモノカルボン酸が、２−メチル−２−エチルペンタン酸である請求項１記載の組成物。
【請求項８】
第三アルキルモノカルボン酸が、２−メチル−２−エチルブタン酸である請求項１記載の組成物。
【請求項９】
第三アルキルモノカルボン酸が、複数のモノカルボン酸の混合物である請求項１記載の組成物。
【請求項１０】
混合物が、１分子あたり約１０〜１３個の炭素原子を有するモノカルボン酸約７５％と、１分子あたり１４個の炭素原子を有するモノカルボン酸約２０％との混合物を含む請求項９記載の組成物。
【請求項１１】
さらに第三アルキルモノカルボン酸の亜鉛塩を含有している請求項１記載の組成物。
【請求項１２】
第三アルキルモノカルボン酸が、２，２−ジメチルオクタン酸である請求項１１記載の組成物。
【請求項１３】
重合体膜形成剤が、アクリル重合体である請求項１記載の組成物。
【請求項１４】
水、少なくとも１種の重合体膜形成剤および可塑剤を含有する水性コーティング組成物の物理的性質を改良する方法において、前記可塑剤の少なくとも１部分を、１分子あたり平均約６〜約３０個の炭素原子を含む少なくとも１種の第三アルキルモノカルボン酸で置換することを特徴とする方法。
【請求項１５】
第三アルキルモノカルボン酸が、式：
ＲＲ’Ｒ”ＣＣＯＯＨ
（式中、各Ｒ、Ｒ’、Ｒ”基は少なくとも１個の炭素原子を有するアルキル基であり、各Ｒ、Ｒ’、Ｒ”基中の炭素原子の平均合計数は４〜約３０である。）で表される請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
可塑剤が、組成物の全非揮発性固形分の０．１〜２５重量％であり、第三アルキルモノカルボン酸が、存在する全可塑剤の２０〜５０％である請求項１４記載の方法。
【請求項１７】
第三アルキルモノカルボン酸が、２，２−ジメチルオクタン酸である請求項１４記載の方法。
【請求項１８】
２，２−ジメチルオクタン酸が、可塑剤の残部の約２１部〜約７９部の割合で存在する請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
第三アルキルモノカルボン酸が、２，２，４，４−テトラメチルペンタン酸である請求項１４記載の方法。
【請求項２０】
第三アルキルモノカルボン酸が、２−メチル−２−エチルペンタン酸である請求項１４記載の方法。
【請求項２１】
第三アルキルモノカルボン酸が、２−メチル−２−エチルブタン酸である請求項１４記載の方法。
【請求項２２】
第三アルキルモノカルボン酸が、複数のモノカルボン酸の混合物である請求項１４記載の方法。
【請求項２３】
混合物が、１分子あたり約１０〜１３個の炭素原子を有するモノカルボン酸約７５％と、１分子あたり１４個の炭素原子を有するモノカルボン酸約２０％との混合物を含む請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
さらに第三アルキルモノカルボン酸の亜鉛塩を含有している請求項１４載の方法。
【請求項２５】
第三アルキルモノカルボン酸が、２，２−ジメチルオクタン酸である請求項２４記載の方法。
【請求項２６】
重合体膜形成剤が、アクリル重合体である請求項１４記載の方法。
【発明の詳細な説明】
関連出願の記載：なし
連邦政府援助による研究開発の記載：なし
マイクロフィッシュ添付物の記載：なし
発明の背景
技術分野
本発明は少なくとも１つの第三アルキルモノカルボン酸を含有する可塑剤を含む、床仕上げ剤などの水性コーティング組成物に関する。
背景技術
水性コーティング組成物は公知であって各種の基質たとえば木材、金属、プラスチックなどのための保護コーティングのために使用されている。この種の組成物は一般にアクリル重合体のような膜形成重合体を含有している。この重合体は、多くの場合、他の添加物、たとえば別の重合体、顔料、染料、紫外線吸収剤などと組み合わせられて、基質の全表面にわたって連続する保護コーティングを形成し、基質が日光、摩擦、歩行、圧力等によって損傷されるのを防止するのに役立っ。膜形成重合体は通常その物性、たとえば水溶性、柔軟性、硬さ、弾性、靭性などを考慮して基質の保護の必要度ならびにこのコーティングが使用される環境に適合するよう選択される。
コーティング組成物に含有される重合体の性質を変るための方法の１つは”柔軟剤”または”可塑剤”を含有させることである。可塑剤は、典型的には重合体と結びついて重合体の物性またはコーティング組成物そのものの物性を変えられる化合物である。たとえば、可塑剤は、硬度、柔軟性、または重合体からつくられるコーティングの連続膜形成能を変える働きをする。したがって、コーティング組成物が基質に塗布され、揮発成分が乾燥等によって除去された後に残る膜に所望の性質を与えるために可塑剤を使用する。それらの望ましい結果は重合体自体の性質を変えずに、あるいは重合体自体を単に変えたのでは得られない性質を得るために、可塑剤を使用して達成することができる。
Ｆｉａｒｍａｎ等に与えられた米国特許第３４６７６１０号明細書；Ｒｏｇｅｒｓに与えられた米国特許第３３２０１９６号明細書；Ｒｏｇｅｒｓ等に与えられた米国特許第３３０８０７８号明細書；Ｄｗｙｅｒ等に与えられた米国特許第４０１３６０７号明細書およびＧｒｅｇｏｒｙに与えられた米国特許第４３１７７５５号明細書を調べれば理解されるように、可塑剤は一般的に水性床仕上げ剤に添加されている。使用される可塑剤は、揮発性が不十分で乾燥後塗膜に残留するパーマネントタイプのものでも、また乾燥工程の間に水およびコーティング組成物の他の揮発性成分と共に実質的に蒸発してしまう逸散タイプのものでもよい。最も一般的に使用されている可塑剤はトリブトキシエチルホスフェートである。なぜならば、これはＧｒｅｇｏｒｙの’７５５号明細書に記載されているように可塑剤として働くのみならず、均展剤としても良好なコーティング膜形成に役立つからである。トリブトキシエチルホスフェートはかなり高価な原料であり、使用すると組成物のコストが相当嵩むことになる。
床仕上げ剤の中にトリブトキシエチルホスフェートのような可塑剤を使用しない試みが、Ｏｗｅｎｓ等の米国特許第４４６０７３４号明細書に開示されている。すなわち、この明細書は均展剤としてトリブトキシエチルホスフェートの使用を必要としない、自己均展性の水性床つや出し剤組成物を教示している。Ｏｗｅｎｓ等はトリブトキシエチルホスフェートの代わりに、均展剤としてポリアルコキシル化直鎖脂肪族アルコールを使用することを教示している。
また、脂肪酸およびそれらの塩が水性床仕上げ剤に使用できることが教示されている。しかし、それらを使用する目的は、Ｒｏｇｅｒｓの’１９６号特許明細書、Ｒｏｇｅｒｓ等の’０７８号特許明細書およびＧｒｅｇｏｒｙの’７５５特許明細書に記載されているように、脂肪酸塩の形で乳化剤または均展剤として役立てようとするものである。Ｇｒｅｇｏｒｙの’７５５特許明細書は有用な脂肪酸として動物起源、植物起源または合成のＣ12−Ｃ18脂肪酸をあげており、かかる成分を使用する場合には、トール油脂肪酸を１０％までの量で使用するのが好ましいと記載している。
後述するように、本発明者はある特定のクラスの合成脂肪酸Ｃ6−Ｃ30第三アルキルモノカルボン酸が、特に床仕上げ剤のようなコーティング組成物中で可塑剤の一部分として使用された場合には、予期されざる非常に有益な性質を水性コーティング組成物に与えることを発見した。Ｃ6−Ｃ30第三アルキルモノカルボン酸はすでに公知であり、それらのいくつかのものはテキサス州ヒューストンのＥｘｘｏｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ａｍｅｒｉｃａｓから”ＮｅｏＡｃｉｄｓ”という商品名で、たとえば１分子あたり平均１０個の炭素原子を有するものは”Ｎｅｏ  Ｄｅｃａｎｏｉｃ  Ａｃｉｄ”の商品名で、市販されている。特定の精製品を除けば、これらの製品は構造異性体の混合物として提供されている。これらの製品の特性と見込まれる用途は「ＮｅｏＡｃｉｄｓの特性、化学および応用」（ＮｅｏＡｃｉｄｓ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ）という題のＥｘｘｏｎの製品パンフレット（Ｎｏ．ＳＣ−８９−１３４−５００Ｃ，著作権登録１９８２年）（１６頁）に記載されている。しかしながら、こような酸をそのままの形で可塑剤として使用することはそのパンフレットには示唆されてはいない。１分子あたり平均１０個の炭素原子を有する第三アルキルモノカルボン酸はまたテキサス州ヒューストンのＳｈｅｌｌ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙからも”Ｖｅｒｓａｔｉｃ  Ａｃｉｄ”の商品名で市販されている。
Ｃａｒｍａｎに与えられた米国特許第３０３７９５５号明細書には、熱可塑性樹脂の有機溶媒溶液である熱可塑性コーティング組成物が記載されている。この組成物はそれを１８０°Ｆ（８２．２℃）までの温度で乾燥した時の基質に対するコーティングの接着性を向上させるため、その組成物に酸または無水物を０．５〜３．０％含んでいてもよい。有用であるとして記載されている酸および無水物の中には第三アルキルモノカルボン酸ではなく、Ｃ8第二アルキルモノカルボン酸であるエチルヘキソ酸があげられている。これらのコーティング組成物は水性組成物ではない。
Ｉｎｓｋｉｐに与えられた２つの特許、米国特許第４１８０６２０号と米国特許第４２１０７０５号の明細書には、ポリビニルブチレートのための接着性調節剤として、ネオデカン酸の二価金属塩０．０１〜０．５重量％を使用することが記載されている。しかしながら、可塑剤としてモノカルボン酸を単独で使用することはまったく記載されていない。Ｉｎｓｋｉｐは上記化合物を０．５％過剰に使用しても、ほとんどまたは全くそれ以上の益はないことを教示している。
Stantonに与えられた米国特許第４２７４９７３号明細書は、コンベヤーベルト等のための水性水溶性セッケン潤滑剤に潤滑剤の粘度を下げて潤滑効果を向上させるために、ネオデカン酸のような第三アルキルモノカルボン酸を使用することを教示している。このＳｔａｎｔｏｎの組成物は膜形成重合体を含有しておらず、脂肪酸セッケン２〜４０重量％とネオデカン酸との水性混合物である。これには所望により、さらに陰イオンまたは陽イオン界面活性剤およびキレート剤を含有させることができる。
発明の要約
本発明の１つの目的は、可塑剤を含有する水性コーティング組成物、特に床仕上げ剤であって、トリブトキシエチルホスフェートのような従来常用の可塑剤のみを使用した同種の組成物と比較して、硬度が増し、塗布中の組成物による基質湿潤性、塗膜の均展性、複塗層光沢の発現が改善され、摩耗、黒いかかとの跡や擦傷等に対する抵抗性が向上するなど１つ以上の特性が改善された水性コーティング組成物を提供することである。本発明のいま１つの目的は、比較的高価な従来の可塑剤の一部を比較的安価な可塑剤に代えることによって、従来よりも経済的な処方で上記組成物を提供することである。
本発明のこれらならびにその他の目的は、水、少なくとも１種の重合体（高分子）膜形成剤および可塑剤を含有する水性コーティング組成物、特に水性床仕上げ剤において、可塑剤の少なくとも一部分が１分子あたり平均約６〜３０個の炭素原子を含む第三アルキルモノカルボン酸の少なくとも１種から選択されていることを特徴とする組成物によって達成される。
より詳細には、モノカルボン酸は式ＲＲ’Ｒ”ＣＣＯＯＨのモノカルボン酸である。式中、Ｒ、Ｒ’、Ｒ”は少なくとも１つの炭素原子を有するアルキル基であり、各Ｒ、Ｒ’、Ｒ”基における全炭素原子数の平均は４〜約３０の範囲である。好ましくは、各Ｒ、Ｒ’、Ｒ”基における全炭素原子数の平均は約４〜約２０である。より好ましくは、各Ｒ、Ｒ’、Ｒ”基における全炭素原子数の平均は約７〜約１４である。最も好ましくは、各Ｒ、Ｒ’、Ｒ”基における全炭素原子数の平均は約７〜約１０である。
本発明はさらに、水、少なくとも１種の重合体膜形成剤および可塑剤を含有する水性コーティング組成物、特に水性床仕上げ剤の物理的性質を改良する方法にも関し、その方法の特徴は、可塑剤の少なくとも一部分を１分子あたり平均約６〜３０個の炭素原子を含む少なくとも１種の第三アルキルモノカルボン酸で置換することにある。
発明の詳細な説明
本発明の水性コーティング組成物は、従来の水性コーティング組成物、特に当技術分野で公知の水性床仕上げ剤組成物、または床みがき剤組成物、たとえば、そのような塗料組成物およびそれら組成物をつくるために使用される成分を教示するために本明細書で引用されている、Ｆｉａｒｍａｎ等に与えられた米国特許第３４６７６１０号；Ｒｏｇｅｒｓに与えられた米国特許第３３２０１９６号；Ｒｏｇｅｒｓ等に与えられた米国特許第３３０８０７８号；Ｄｗｙｅｒ等に与えられた米国特許第４０１３６０７号およびＧｒｅｇｏｒｙに与えられた米国特許第４３１７７５５号に記載されている可塑剤含有コーティングおよび床仕上げ剤組成物と比較して改良されている。
本発明の組成物は、可塑剤によって可塑化される少なくとも１種の膜形成重合体を含有していなければならない。可塑剤は膜形成重合体の物性に影響を与えるため、十分にその膜形成重合体に溶解するものでなければならない。このような重合体はアクリル重合体およびスチレン／アクリル重合体のごとき付加重合体、あるいはポリエステル重合体、ポリウレタン重合体、ポリエーテル重合体、ポリアルデヒド重合体、ポリカーボネート、ポリアミドのごとき縮合重合体でありうる。
膜形成重合体は、ポリエーテル、または、たとえば中和されて親水性イオン塩を形成することができるカルボキシル基のごとき親水性である官能基を十分な数だけ含むことによって、水に可溶または分散可能なものでなければならない。それによって、重合体は水で溶媒和され、水に溶解して透明溶液を形成するか、あるいは、水に分散して重合体の水性分散物を形成する。当技術分野で公知のごとく、特に比較的高分子量（たとえば数平均分子量が１０００００以上）の官能基を含んでいても、含んでいなくてもよい膜形成重合体は、界面活性剤の補助により水に乳化させることができ、重合体の水性エマルションまたはラテックスが形成可能である。
膜形成重合体の分子量は、本水性コーティング組成物の最終用途によって変わりうる。スチレンとアクリル酸の重合体のごとき低分子量の膜形成重合体は、一般に約１０００〜６０００から１００００の数平均分子量を有しており、この重合体内に十分なレベルのカルボキシル基が存在している場合には、無機または有機アルカリ性物質、たとえば水酸化アンモニウムまたはトリエタノールアミンで中和された時に水溶性である。しかしながら、このような重合体は、通常、さらに膜の形成のためにポリ尿素またはメラミン架橋剤のごとき架橋剤を必要とする。床仕上げ剤組成物においては、高分子エマルション重合体に加えて、このような低分子重合体が、均一なコーティング膜の形成を助ける均展剤として多くの場合に含有される。
高分子膜形成重合体は、一般に約１００００を越える、より典型的には５００００を越える、最も典型的には約１０００００を越える数平均分子量を有するものであり、一般に水に不溶性である。このような重合体は、水性エマルション重合体として製造された場合には、数平均分子量は１００００００、またはそれ以上に及ぶこともある。前記したように、エマルション重合体は親水性である官能基を含有する必要がなく、したがって膜形成重合体としてポリスチレンラテックスを使用できる。
可塑剤を含む水性コーティング組成物には、しばしばアクリル重合体のごとき付加重合体が使用される。このようなアクリル重合体は当技術分野で公知であり、典型的には、アクリル酸、メタクリル酸、およびかかる酸の置換または未置換Ｃ1−Ｃ20アルキルエステル（たとえば、メチルメタクリレート、ブチルアクリレート、ブチルメタクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、オクチルアクリレート、および、２−ヒドロキシエチルメタクリレート）のごとき単量体から製造される。このようなアクリル重合体は、さらに芳香族ビニル単量体、たとえばスチレンおよびα−メチルスチレンを含有することができる。単量体は、重合体から形成されるコーティング膜に求められる所望特性、たとえば硬度、ガラス転移温度、接着性などを与えるよう選択されるものであり、当技術分野で公知である。
Ｒｏｇｅｒｓの’１９６号特許、Ｒｏｇｅｒｓ等の’０７８号特許およびＧｒｅｇｏｒｙの’７５５号特許に記述されているように、床仕上げ剤組成物は一般にアクリル重合体を使用し、その重合体はブチルアクリレート、スチレンのごとき単量体ならびに親水性単量体としてのメタクリル酸から製造される。
本発明の組成物は、有効量の少なくとも１種の可塑剤を含有する。可塑剤は膜形成重合体の少なくとも１つに十分に溶解可能であり、重合体の物性、たとえば硬度またはガラス転移温度を所望の程度まで変えることのできるものでなければならない。乾燥後に残るコーティングに所望される性質に応じて、可塑剤の使用量は、膜形成重合体と可塑剤との合計量を基準にして５０重量％またはそれ以上でありうる。特に水性床仕上げ剤組成物の場合、より典型的な可塑剤の使用量は可塑剤と膜形成重合体の合計重量の約０．１〜２５重量％である。
従来常用の可塑剤の例としては、乾燥後にコーティング膜内に残る永続型可塑剤を含み、ブチルベンジルフタレート、ジブチルフタレート、ジメチルフタレート、トリフェニルホスフェート、２−エチルヘキシルベンジルフタレート、ブチルシクロヘキシルフタレート、安息香酸と脂肪油酸のペンタエリトリトール混合エステル、ポリ（プロピレンアジペート）ジベンゾエート、ジエチレングリコールジベンゾエート、テトラブチルチオジ−サクシネート、ブチルフタリルブチルグリコレート、トリエチルシトレート、アセチルトリエチルシトレート、トリブチルシトレート、アセチルトリブチルシトレート、ジベンジルセバケート、トリクレシルホスフェート、トリブトキシエチルホスフェート、トルエンエチルスルホンアミド、ヘキサメチレングリコールジフタレートのジ−２−エチルヘキシルエステル、ジ−（メチルシクロヘキシル）−フタレート、および、トリブチルホスフェートが挙げられる。
十分に揮発性であって、乾燥時にコーティング膜から実質的に散逸してしまう従来常用の一時的可塑剤の例としては、ジエチレングリコール、イソホロン、ベンジルアルコール、３−メトキシ−１−ブタノールなどのモノメチルまたはモノエチルエーテルがあげられる。
選択される可塑剤の種類と量は、乾燥後に残されるコーティング膜の硬度と柔軟性に影響を及ぼす可塑剤の相容性および有効性に対する要求条件によりきまる。
アクリル系膜形成重合体をベースとする従来の水性床仕上げ剤組成物においては、これまでトリブトキシエチルホスフェートが可塑剤として選択されてきた。その理由は、この化合物が可塑剤として役立つばかりでなく、均展剤としても役立つからである。
水性床仕上げ剤組成物は、通常、その組成物がいかに使用されるか、および得られた仕上げ層がその後いかに保持されるかに基づいて２つのタイプに分類される。
第一のタイプの水性床仕上げ剤組成物は、ユーザーが単に床にその組成物を塗布し、放置して室温で自然乾燥させるものである。この場合、床仕上げ剤は乾燥によってその最高の光沢レベルと外観に到達する。それ以上バフみがき（ｂｕｆｆｉｎｇ）や艶出しをする必要はない。このタイプの組成物はスクラブ・アンド・リコート（ｓｃｒｕｂ  ａｎｄ  ｒｅｃｏａｔ）床仕上げ剤と呼ばれることがあり、通常は家庭用として販売されている。この種の組成物は、ふき掃除やこすりに対する抵抗性が比較的高い硬質のコーティング膜によって特徴づけられる。この組成物は可塑剤の含有量が比較的少なく、たとえば、存在する可塑剤と膜形成重合体との合計量を基準にした可塑剤の含有量は約１〜１０重量％、より好ましくは約８重量％である。
第二のタイプの水性床仕上げ剤組成物は、通常、商業用途、たとえば店舗内またはオフィスビル内で使用されるものであり、”ＵＨＳ”または”Ｕｌｔｒａ−Ｈｉｇｈ  Ｓｐｅｅｄ”と呼称されている。この種の組成物は、しっとりと潤いのある外観を持つ高光沢を与える電動バフみがきまたはみがき掃除の作業により、良く適合する比較的柔らかなコーティング膜を与えるよう処方される。このようなコーティング膜は容易に擦傷されるので、すぐ艶を失う傾向があり、したがって所望の光沢と外観を回復するために毎日みがきをかける必要がある。このような理由から、この種の組成物は可塑剤の含有量が比較的多く、たとえば、存在する可塑剤と膜形成重合体との合計量を基準にした可塑剤の含有量は約１０〜２５重量％、より好ましくは約１０〜２０重量％、最も好ましくは約２０重量％である。
本発明により提供される改良は、可塑剤の一部または全部を、１分子あたり平均約６〜約３０個の炭素原子を含む少なくとも１種の第三アルキルモノカルボン酸によって置換することである。そのようなモノカルボン酸は、式ＲＲ’Ｒ”ＣＣＯＯＨによって表すことができ、式中、各Ｒ、Ｒ’およびＲ”は少なくとも１個の炭素原子を有するアルキル基であり、且つ、各Ｒ、Ｒ’およびＲ”基中の炭素原子の合計数の平均は４〜約３０の範囲内である。より好ましくは、各Ｒ、Ｒ’およびＲ”基中の炭素原子の合計数の平均は約４〜２０である。さらにより好ましくは、各Ｒ、Ｒ’およびＲ”基中の炭素原子の合計数の平均は約７〜約１４である。最も好ましくは、各Ｒ、Ｒ’およびＲ”基中の炭素原子の合計数の平均は約７〜約１０である。
前述したように、このようなモノカルボン酸はＥｘｘｏｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  ＡｍｅｒｉｃａｓおよびＳｈｅｌｌ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙから市場で入手可能である。これらモノカルボン酸は合成物質であり、比較的均一な炭素鎖長を実質的に含むように精製された少数の製品を除外すれば、通常は種々の炭素鎖長の酸の異性体の混合物として一般に供給されている。そのような精製製品の一例は、Ｅｘｘｏｎ’ｓ  Ｎｅｏ  Ｄｅｃａｎｏｉｃ  Ａｃｉｄ，Ｐｒｉｍｅ  Ｇｒａｄｅであり、これは炭素数１０の第三アルキルモノカルボン酸９８％と炭素数９の第三アルキルモノカルボン酸２％とからなると報告されている。
膜形成重合体は上記の第三アルキルモノカルボン酸の重合体溶解性を考慮して選択しなければならない。モノカルボン酸が、重合体の物性の変性に効果のある程度までこの重合体に溶解できない場合には、そのモノカルボン酸は可塑剤の一部を置換するためには有用ではないであろう。いくつかの用途については、可塑剤の全量を本発明で使用するモノカルボン酸で置換することが許容されるが、存在する可塑剤の一部分のみを本発明のモノカルボン酸で置換するのがより望ましい。
水性床仕上げ剤組成物、特にアクリル重合体をベースとしたものでは、可塑剤の全量が可塑剤と膜形成重合体との合計重量の０．１％〜１０％である場合に、第三モノカルボン酸は、存在する可塑剤の全重量の約２０％〜４０％であるのが好ましい。水性床仕上げ剤組成物のために現在好ましいと考えられる可塑剤の組み合わせは、上記量の第三モノカルボン酸と併せて、可塑剤の残余分としてトリブトキシエチルホスフェートを使用するものである。
同様に、水性床仕上げ剤組成物、特にアクリル重合体をベースとしたものでは、可塑剤の全量が、可塑剤と膜形成重合体との合計重量の１０％〜２５％、より好ましくは１０％〜２０％である場合に、第三モノカルボン酸が、存在する可塑剤の全重量の約２０％〜５０％であるのが好ましい。水性床仕上げ剤組成物のために現在好ましいと考えられる可塑剤の組み合わせは、上記量の第三モノカルボン酸と併せて、可塑剤の残余分としてトリブトキシエチルホスフェートを使用するものである。
トリブトキシエチルホスフェートを含有する水性床仕上げ剤組成物中に上記した最高レベルを超える量の第三モノカルボン酸を使用すると、組成物の均展性や湿潤性などの性質の望ましくない低下を引き起こすことが判明している。
予期されなかったことに、水性床仕上げ剤組成物に使用するトリブトキシエチルホスフェート可塑剤の一部を第三モノカルボン酸に置き換えると、乾燥後に残るコーティングの硬度が、特定量の可塑剤が使用された場合に観察されることが期待される硬度のレベル以上に実際に増大することが発見された。これは飛躍的に有利な効果というべきである。なぜならば、ほとんどの可塑剤はコーティング膜を柔軟にし、且つ、擦傷され易く、また汚れが付き易くしてしまうからである。
必要な組成の残余分は水である。コーティングされるべき面に塗布するために適当な粘度を与えるためには十分な水が使用される。
本発明の組成物の性能を向上させるために、付加的な少量成分をさらに含有させることもできる。
水性床仕上げ剤組成物に常用されているタイプのアルカリ溶解性樹脂、たとえば、数平均分子量が約１０００〜約５０００であり、樹脂１ｇ当り水酸化カリウム約１４０〜３５０ミリグラムの酸価を有する、アクリル酸とスチレンの共重合体が、本コーティング組成物、特に水性の床仕上げ剤組成物の均展性を向上させるために、組成物の非揮発性成分の全量を基準にして約１００％までの量で使用できる。
存在する重合体の１種以上が、金属逸散配位子錯形成剤（ｍｅｔａｌ  ｆｕｇｉｔｉｖｅ  ｌｉｇａｎｄ  ｃｏｍｐｌｅｘｉｎｇ  ａｇｅｎｔｓ）と可逆的に結合しうるカルボキシル基のごとき配位子を含有している場合は、後者の化合物たとえば亜鉛アンモニウムカルボネート、ジルコニウムアンモニウムカルボネート、および他の亜鉛、カドミウム、銅およびニッケルのアンモニウムカーボネート、アンモニウムフォーメートまたはアンモニウムアセテート錯化合物、ならびにそのような金属のチタネート錯化合物を、Ｒｏｇｅｒ等の’１９６特許明細書およびＲｏｇｅｒ等の’０７８特許明細書に記載されているように、硬化はするが剥離可能な床仕上げ剤組成物を提供するために、本組成物に含有させることができる。ジルコニウム以外の上記のごとき錯形成剤と共に、水酸化アンモニウムのごとき安定剤、あるいは水溶性非イオンエチレンオキシド縮合物乳化剤も使用することができる。
同様に、コーティング組成物、特に床仕上げ剤組成物に通常少量含有されている他の各成分も、本発明の改良された組成物に含有させることができる。この種の成分を例示すれば次のものである。組成物のpH調整のためのアルカリ性物質、たとえば水酸化アンモニウム、無機および有機塩基等；ポリエチレンワックスのようなワックス類；界面活性剤−特に非発泡型のもの−、たとえば陰イオン、非イオン、両性界面活性剤、たとえばエトキシル化脂肪アルコール、アルキルスルフォネートおよびエトキシル化アルキルスルフォネート；フルオロケミカル化合物均展剤；および合体剤として働き、組成物の乾燥時間を延長し、均展性を向上させるための有機溶剤、たとえばポリヒドロキシポリエーテル、低級アルカノールあるいは高沸点グリコール。
本発明は、より好ましい実施形態においては、木材、ビニール、コンクリートおよびその他の種類の床材に使用するための水性床仕上げ剤組成物を提供するものである。これら組成物は慣用の床仕上げ剤塗布装置、たとえばパッドアプリケーター、噴霧器、電動式塗布装置等を使用して塗布する。
より広い観点からは、木材、金属、ガラス、プラスチック等のための保護コーティングとして使用できる水性コーティング組成物が提供される。この場合、コーティング組成物の物性は、第三モノカルボン酸可塑剤の種類の選択と使用量の調整によって、コーティングされる基質の必要条件およびコーティングの意図する用途に合わせることができる。
以下に記載する実施例は、本発明の範囲と精神を逸脱することなく本発明の種々の実施態様を示すものである。実施例中の部とパーセントは、特に断らない限り、重量基準である。実施例では下記の成分を使用した。ただし、ｎ−デカン酸、ｎ−ヘプタン酸、２−エチルヘキサン酸、安息香酸およびシクロヘキサンカルボン酸は不安定な仕上げ剤組成物を与えたので、塗膜の特性についての試験はしなかった。これは星印で指示されている。
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実施例Ｉ
本実施例は選別用のプロトタイプ床仕上げ剤組成物を示し、このプロトタイプ組成物に”添加物”として前記したネオカルボン酸、いくつかの第一および第二カルボン酸、および従来常用の可塑剤をそれぞれ配合した。これらを得られた塗膜の物理的性質について比較した。
比較試験を行う際の内部的に標準とされる組成物は、後ほどＫＰ−１４０と記載する、添加物としてのトリブトキシエチルホスフェートを使用して製造した床仕上げ剤組成物であった。
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実施例Ｉ〜VIに記載した製造物をつくるために、次のような一般的方法が採用された。適当な混合容器に、水道水、ＤＥ、ＤＰＭおよびＤＰのような溶剤、およびフルオロケミカルたとえばＦＳＥ、ＦＣ−１２０を装填する。よく攪拌しながら、水／溶剤／フルオロケミカルを最低３分間混合する。重合体エマルションＡ、Ｂ、Ｃおよび／またはＤのごとき、アクリル系エマルションポリマーを添加し、この混合を最低３分間続ける。このあと、均展樹脂分散物、たとえば樹脂分散物ＹまたはＺ（または樹脂Ｘ、これはアンモニア中和を通じて水に分散する）を添加して、最低３分間混合を続ける。さらにポリエチレンワックスエマルション、たとえばＡＣ−３１６ワックスエマルションを添加して、最低３分間混合を続ける。次に、炭酸亜鉛アンモニウム溶液を安定流の形または表面添加の形でゆっくりと添加し、最低１０分間混合を続ける。次に、ＫＰ−１４０のような可塑剤一種類以上、ＮＮＡ、ネオ９１９（Ｎｅｏ９１９）およびＮＤＡを含む実施例Ｉであげたすべての添加物を添加する。可塑剤は安定流として、または分けてゆっくりと添加し、適当に攪拌しながら仕上げ処方物中に分散させる必要がある。可塑剤を急速に添加すると、凝集またはゲルまたは粒が形成されるおそれがある。すべての可塑剤が添加されたら、最低１０分間混合を続ける。最後にＥ−４３ポリプロピレンワックスエマルションを添加する。ポリプロピレンワックスエマルションの添加後、少なくとも２０分間混合を続ける。このあと、得られた床仕上げ剤を５０ミクロンフィルターに通して濾過し、最低７２時間放置して平衡状態に到達させ、その後で評価を実施する。
以下の実施例では、Ｅｘｘｏｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手したネオデカン酸（最上級）、ネオノナン酸、ネオ９１９酸混合物を、実施例Ｉ記載の選別プロトタイプ床仕上げ剤にそれぞれ配合した。トリブトキシエチルホスフェートに対するネオ酸の比率を、乾燥塗膜固体分の０重量％から２０重量％まで記載のごとく変更した。実施例IIとIIIでは、カルボキシルに対する亜鉛の当量は変化したが、実施例IVとＶではそれらは一定であった。得られた塗膜の物理的性質を評価し、結果を以下の表に示した。比較試験の標準は、表のＫＰ１４０−ＳＴＤ１、ＫＰ１４０−ＳＴＤ２およびＫＰ１４０−ＳＴＤ３の項にそれぞれ示されているように、添加物としてトリブトキシエチルホスフェートのみを使用してつくられた床仕上げ剤であった。
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実施例Ｉ〜Ｖの組成物の物性の測定のために以下の試験方法を採用した。各試験結果を以下の表Ｉ〜ＶＩに示す。
リコートレベリングおよび湿潤性
ミル仕上げ（ｍｉｌｌ  ｆｉｎｉｓｈ）を除去した新しいアームストロング（Ａｒｍｓｔｒｏｎｇ）ホワイトビニル組成物タイルの上に各プロトタイプ仕上げ剤をコートした。各タイルの半分はプロトタイプでコートし、そして他の半分はＫＰ−１４０添加物（ＫＰ１４０ｓｔｄ）を配合した標準仕上げ剤でコートした。各コートの間には４０分間の硬化時間を与えた。塗布は７２°Ｆ（２２℃）および６０％相対湿度下で行った。各仕上げ剤はチーズクロス（薄地の綿布）を使用し、１平方フィートあたり２ｍ１塗布した。それぞれの仕上げのレベリングおよび湿潤性を目視で比較し、そして秀、優、良、不良または最不良の主観的評価を与えた。
ケーニッヒ（Ｋｏｎｉｇ）硬度
各プロトタイプ仕上げ剤０．５ｇを平らな７５ｍｍＸ３８ｍｍスライドガラスの上に均一に塗布し、そして７２°Ｆ（２２℃）の温度および５０％の相対湿度で、１日、７日間および２８日間放置して硬化させた。硬化した各膜のケーニッヒ硬度をＢＹＫ  Ｍａｌｌｉｎｃｋｒｏｄｔ製の振り子硬度計を使用して測定した。
スネルカプセル（Ｓｎｅｌｌ  Ｃａｐｓｕｌｅ）抵抗特性
ミル仕上げを除去した新しいアームストロングホワイトビニル組成物タイルの上に各プロトタイプ仕上げ剤をコートした。各タイルの半分はプロトタイプでコートし、そして他の半分はＫＰ−１４０添加物を加えた標準仕上げ剤でコートした。各コートの間には４０分間の硬化時間を与えた。塗布は７２°Ｆ（２２℃）および６０％相対湿度下で行った。各仕上げ剤はチーズクロス（薄地の綿布）を使用し、１平方フィートあたり２ｍ１塗布した。マークおよび擦傷抵抗試験をＴｅｓｔｅｒ  Ｓａｎｇｙｏ  Ｃｏ．Ｌｔｄ．，Ｔｏｋｙｏ，Ｊａｐａｎ（（０３）２５６−１０３５）製のスネルカプセルドラムを使用して行った。６個の新しい５平方センチメータの黒色ゴムキューブをスネルカプセルで使用した。プロトタイプ膜を５０％ＲＨ、７２°Ｆ（２２℃）で２４時間硬化した。各プロトタイプコーティングをスネルカプセル中で１００サイクル試験にかけた。マークおよび擦傷抵抗性を目視により標準と比較し、そして以下のような主観的評価を得た。
＞＞標準より優秀；
＞標準より良い；
＝標準と同等；
＜標準より劣る；
＜＜標準よりはるかに劣る。
粘度
各プロトタイプ床仕上げ剤の粘度をブルックフィールド（Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ）ＬＶＴ−Ｅ粘度計および＃１スピンドルセットを使用して１分間あたり６０サイクルで測定した。
光沢発現
ミル仕上げを除去した新しいアームストロングホワイトビニル組成物タイルの上に各プロトタイプ仕上げ剤をコートした。各タイルの半分はプロトタイプでコートし、そして他の半分はＫＰ−１４０添加物を加えた標準品でコートした。各コートの間には４０分間の硬化時間を与えた。塗布は７２°Ｆ（２２℃）および６０％相対湿度下で行った。各仕上げ剤はチーズクロス（薄地の綿布）を使用し、１平方フィートあたり２ｍｌ塗布した。各コートの光沢をＨｕｎｔｅｒＬａｂ  Ｐｒｏ  Ｇｌｏｓｓ光沢計を使用して２０度および６０度で測定した。
ｐＨ
各仕上げ剤のｐＨを校正ラジオメータ  コペンハーゲン  ＰＨＭ８２標準ｐＨメータおよび飽和水酸化カリウム電極を使用して測定した。
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実施例ＶＩ
この実施例は全可塑剤の含量が８〜１２％の範囲で変更されそしてネオ酸：トリブトキシエチルホスフェートの比が２１：７９および３０：７０であるネオデカン酸含有組成物を示す。これらの組成物を以下の表に示す試験にかけた。
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これらの試験結果に基づけば、組成物Ｉがその優秀な翌日リコート特性およびゴムマーキングおよび擦傷の標準抵抗性を有することから好ましいものであろう。
上記の試験から理解されるように、水性コーティング組成物にネオ酸を他の可塑剤と組み合わせて使用した場合には、いずれの物質も単独で使用した場合よりも優れた特性を示す。さらに、ネオ酸：可塑剤の比が２１：７９の場合には卓越した翌日リコート特性という予期せざる利点が得られる。
産業上の利用可能性
本発明の水性重合体コーティング組成物は公知の方法で製造することができる。これらの組成物は保護コーティングとして使用することができそして木材、金属、プラスチックなどの各種基質に標準的技術を使用して沈着させることができる。本コーティング組成物は床仕上げ剤組成物として特に有用である。本組成物は混合された可塑剤を含有し、これが本組成物に向上された特性たとえば優れた翌日リコート特性やゴムマーキングおよび擦傷抵抗性を与える。
本発明のその他の変更および改変は当業者にとって自明である。したがって、本発明は以下の請求の範囲の記載による以外はなんら制限されることはない。