(57)【要約】  速乾性に優れ、重金属を含まず、優れたＵＶ耐性を有し、かつ速乾性と長いポットライフと相俟って優れた耐食性を示す、高性能なコーティング組成物が提供される。このコーティングは、ブラストされた冷間圧延鋼、又は処理された冷間圧延鋼、アルミニウム及び処理アルミニウムなどの、金属上に直接塗布することができる。異なる顔料の形態（粒径及び形状）を有利に利用することにより、適切な顔料、適切な顔料設計、及び適切な充填を選択することによって、光沢又はＵＶ耐性を犠牲にすることなく、高い耐食性が実現される。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）バインダー樹脂系と、
（ｂ）架橋剤樹脂と、
（ｃ）様々な形態の顔料粒子を有する複数の特殊顔料と、
（ｄ）腐食防止顔料と、を含むコーティング組成物。
【請求項２】
着色顔料を更に含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
前記特殊顔料が、充填剤顔料及び体質顔料からなる群から選択される、請求項１に記載の組成物。
【請求項４】
前記組成物の顔料容積濃度が１０〜８０％である、請求項１に記載の組成物。
【請求項５】
前記組成物の顔料容積濃度が２０〜６０％である、請求項１に記載の組成物。
【請求項６】
前記組成物の顔料容積濃度が２５〜４５％である、請求項１に記載の組成物。
【請求項７】
前記腐食防止顔料が、少なくとも１種の、非毒性で、環境に優しい、微粉化されたカチオン含有顔料を含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項８】
前記腐食防止顔料が、前記コーティング組成物の総重量に基づいて、１〜３０重量％である、請求項１に記載の組成物。
【請求項９】
前記腐食防止顔料が、前記コーティング組成物の総重量に基づいて、２〜２０重量％である、請求項１に記載の組成物。
【請求項１０】
前記腐食防止顔料が、前記コーティング組成物の総重量に基づいて、３〜１５重量％である、請求項１に記載の組成物。
【請求項１１】
前記腐食防止顔料が、少なくとも１種の、微粉化された陽極不動態化顔料を含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項１２】
前記微紛化された陽極不動態化顔料が、前記コーティング組成物の総重量に基づいて、１〜３０重量％、好ましくは２〜２０重量％、最も好ましくは３〜１５重量％である、請求項１１に記載の組成物。
【請求項１３】
前記微粉化された陽極不動態化顔料が、前記コーティング組成物の総重量に基づいて２〜２０重量％である、請求項１１に記載の組成物。
【請求項１４】
前記微粉化された陽極不動態化顔料が、前記コーティング組成物の総重量に基づいて３〜１５重量％である、請求項１１に記載の組成物。
【請求項１５】
前記着色顔料が、前記コーティング組成物の総重量に基づいて、０．５〜３０重量％の少なくとも１種の有機又は無機着色顔料を含む、請求項２に記載の組成物。
【請求項１６】
前記特殊顔料が、異なる粒径及び形状を有する少なくとも３種以上の特殊体質顔料を含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項１７】
前記特殊顔料が、
（ａ）少なくとも１種の球状顔料と、
（ｂ）少なくとも１種の針状顔料と、
（ｃ）少なくとも１種の板状顔料とを含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項１８】
前記特殊顔料が、
（ａ）５〜５０重量％の球状顔料と、
（ｂ）２〜３０重量％の針状顔料と、
（ｃ）１〜３０重量％の板状顔料と、
を含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項１９】
前記特殊顔料が、
（ａ）１０〜３０重量％の球状顔料と、
（ｂ）３〜２０重量％の針状顔料と、
（ｃ）３〜２０重量％の板状顔料と、
を含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項２０】
前記特殊顔料が、
（ａ）１５〜２５重量％の球状顔料と、
（ｂ）４〜１２重量％の針状顔料と、
（ｃ）４〜１２重量％の板状顔料と、
を含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項２１】
前記特殊顔料が、
（ａ）少なくとも１種の球状顔料と、
（ｂ）少なくとも１種の針状顔料と、
（ｃ）少なくとも１種の板状顔料と、
を含み、前記特殊顔料が、０．１〜２０μｍの中央粒径を有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項２２】
前記特殊顔料が、０．１〜１０μｍの中央粒径を有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項２３】
前記特殊顔料が、０．３〜６μｍの中央粒径を有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項２４】
前記バインダー系が、前記コーティング組成物の総重量に基づいて、
（ａ）１０〜５０重量％のマロネート官能性ドナー樹脂と、
（ｂ）１０〜５０重量％の１種以上のアクリル又はポリエステルポリオール樹脂と、
（ｃ）１０〜５０重量％の１種以上のアスパラギン酸エステル樹脂と、
（ｄ）１０〜５０重量％の１種以上のアルキド又は変性アルキド樹脂と、
からなる群から選択される１種類以上の樹脂を含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項２５】
前記バインダー系が、前記コーティング組成物の総重量に基づいて、
（ａ）１５〜３５重量％のマロネート官能性ドナー樹脂と、
（ｂ）１５〜４０重量％の１種以上のアクリル又はポリエステルポリオール樹脂と、
（ｃ）１５〜３５重量％の１種以上のアスパラギン酸エステル樹脂と、
（ｄ）２０〜４５重量％の１種以上のアルキド又は変性アルキド樹脂と、
からなる群から選択される１種類以上の樹脂を含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項２６】
前記バインダー系が、前記コーティング組成物の総重量に基づいて、
（ａ）２０〜３５重量％のマロネート官能性ドナー樹脂と、
（ｂ）１８〜３０重量％の１種以上のアクリル又はポリエステルポリオール樹脂と、
（ｃ）２０〜２５重量％の１種以上のアスパラギン酸エステル樹脂と、
（ｄ）３０〜３５重量％の１種以上のアルキド又は変性アルキド樹脂と、
からなる群から選択される１種類以上の樹脂を含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項２７】
前記バインダー系が、前記コーティング組成物の総重量に基づいて、１０〜５０重量％の１種以上のマロネート官能性樹脂を含み、前記架橋剤樹脂が、５〜４０重量％の１種以上のアクリロイルアクセプタ樹脂を含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項２８】
前記バインダー系が、前記コーティング組成物の総重量に基づいて、１５〜３５重量％の１種以上のマロネート官能性樹脂を含み、前記架橋剤樹脂が、６〜２５重量％の１種以上のアクリロイルアクセプタ樹脂を含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項２９】
前記バインダー系が、前記コーティング組成物の総重量に基づいて、２０〜３５重量％の１種以上のマロネート官能性樹脂を含み、前記架橋剤樹脂が、８〜１５重量％の１種以上のアクリロイルアクセプタ樹脂を含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項３０】
前記バインダー系が、１種以上のアクリル樹脂、ポリエステルポリオール樹脂、及びアスパラギン酸エステル樹脂からなる群から選択され、前記架橋剤樹脂が、５〜４０重量％の１種以上の脂肪族イソシアネート樹脂を含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項３１】
前記バインダー系が、１種以上のアクリル樹脂、ポリエステルポリオール樹脂、及びアスパラギン酸エステル樹脂からなる群から選択され、前記架橋剤樹脂が、８〜２５重量％の１種以上の脂肪族イソシアネート樹脂を含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項３２】
前記バインダー系が、１種以上のアクリル樹脂、ポリエステルポリオール樹脂、及びアスパラギン酸エステル樹脂からなる群から選択され、前記架橋剤樹脂が、１０〜１８重量％の１種以上の脂肪族イソシアネート樹脂を含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項３３】
前記バインダー系が、前記コーティング組成物の総重量に基づいて、１０〜５０重量％の１種以上の脂環式エポキシ樹脂を含み、前記架橋剤系が、５〜５０重量％の１種以上のアミンを含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項３４】
前記バインダー系が、前記コーティング組成物の総重量に基づいて、１５〜３５重量％の１種以上の脂環式エポキシ樹脂を含み、前記架橋剤系が、１０〜３５重量％の１種以上のアミンを含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項３５】
前記バインダー系が、前記コーティング組成物の総重量に基づいて、１８〜２２重量％の１種以上の脂環式エポキシ樹脂を含み、前記架橋剤系が、２０〜２８重量％の１種以上のアミンを含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項３６】
前記総コーティング組成物の重量に基づいて、（ａ）０．５〜１５重量％の少なくとも１種の液状エポキシ樹脂、及び、（２）０．２〜１５重量％の少なくとも１種のアミノシラン、からなる群から選択される接着付与成分を更に含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項３７】
前記総コーティング組成物の重量に基づいて、（ａ）１〜１０重量％の少なくとも１種の液状エポキシ樹脂、及び（２）０．５〜１０重量％の少なくとも１種のアミノシランからなる群から選択される接着付与成分を更に含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項３８】
前記総コーティング組成物の重量に基づいて、（ａ）２〜６重量％の少なくとも１種の液状エポキシ樹脂、及び（２）１〜５重量％の少なくとも１種のアミノシランからなる群から選択される接着付与成分を更に含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項３９】
（ａ）金属基材と、
（ｂ）前記金属基材の表面上のコーティング組成物と、
を含んでなる、コーティングされた金属基材であって、
コーティング組成物が、
（ａ）バインダー樹脂系、
（ｂ）架橋剤樹脂、
（ｃ）様々な形態の顔料粒子を有する複数の特殊顔料、及び
（ｄ）腐食防止顔料を含むコーティング組成物、
を含む、上記コーティングされた金属基材。
【請求項４０】
前記コーティング組成物が、従来の噴霧技術、空気補助エアレス噴霧技術、又は静電噴霧技術を使用して基材に塗布される、請求項１に記載の組成物。
【請求項４１】
前記コーティングが、優れた耐食性及び耐候性を有する、請求項１に記載のコーティング組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［０００１］  本願は、その開示内容全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１７年４月４日に出願された、米国特許仮出願第６２／４８１，１５７号の優先権を主張する。
【０００２】
［０００２］  本発明は、一般に、コーティング組成物の分野に属するものである。様々な非排他的な実施形態では、本発明は、直接金属コーティング組成物及びそれに関連する性能特性を対象とする。
【背景技術】
【０００３】
［０００３］  様々な基材をコーティングするために、様々な塗料組成物が考案されてきた。これらの塗料組成物は、一般に、１つ以上のキャリア液体、樹脂、分散顔料又は他の着色剤、及び様々な添加剤を含むコーティングである。塗料配合者は、特定の基材への接着性を有し、光沢性及び耐候性などの他の所望のパラメータを満たす塗料組成物を得るために、キャリア液体、樹脂、顔料、及び添加剤の特定の組み合わせを選択する。場合によっては、塗料組成物が意図される基材への直接塗布を目的とした場合に、満足な結果を得ることは困難であり得る。特に、金属基材は、多くの場合、顔料で着色した塗料の単一層を用いて性能を得ることが困難である。その結果、顔料で着色した塗料組成物を塗布する前に、プライマー組成物を金属基材に塗布することが多い。プライマーコーティングは、通常、接着性及び耐腐食性を提供する一方で、トップコートは耐候性及び耐久性を提供する。場合によっては、高光沢コーティングも第３の層として適用される。組成物の２つ以上の層の適用を必要とすることにより、これらの基材をコーティングする時間及びコストの両方が増加する。別個のプライマー層の必要性を回避し、それによって、塗料組成物の塗布及び乾燥に必要な時間を短縮するためには、直接金属（「ＤＴＭ」）塗料組成物を得ることが望ましい。コーティングされる金属表面の場合、そのようなコーティングの望ましい特徴としては、乾燥時に光沢があること、防食性があること、耐候性があること、かつ下地プライマー層なしで、金属表面に対して直接の、良好な接着性が挙げられる。
【０００４】
［０００４］  最近、マロネート官能性ポリエステル及びアクリロイル樹脂が、例えば米国特許出願公開第２０１４／０２２０２５２号に記載されているように、Ｎｕｐｌｅｘ  Ｒｅｓｉｎｓ  Ｂ．Ｖ．（Ｂｅｒｇｅｎ  Ｏｐ  Ｚｏｏｍ，オランダ）により導入された。この技術は、一般に、マイケル付加反応を受けることによって硬化する、マロネート官能性ポリエステル及びアクリロイルオリゴマーに基づく２Ｋ系を含む。その反応は、一般に、塩基触媒を必要とする。Ｎｕｐｌｅｘ社により販売されている市販品、特にＡＣＵＲＥラインのものは、一般に、樹脂としてのジアルキルカーボネート、マロネート官能性ポリエステル及びアクリロイルでブロックされた強塩基触媒を含む。ジアルキルカーボネートの機能は、塩基が、マロネートとアクリロイルとの間の反応を触媒することを妨げることであり、それによって、触媒が樹脂系の他の構成成分と混合された後の、長いポットライフを可能にすることである。ブロックされた塩基は、ジアルキルカーボネート、二酸化炭素、及び水と平衡を形成する、アルキルカーボネートアニオンを形成する。コーティングが表面に塗布されると、組成物は、大きな表面積を有することになり、これにより、二酸化炭素が漏れ出ることが可能になり、それによって塩基を効果的に脱ブロックする。これにより、塩基は、マロネートとアクリロイルとの間の反応を触媒することができるようになる。
【０００５】
［０００５］  これまでのところは、マロネートポリエステル及びアクリロイル樹脂を使用するマイケル付加系技術は、ＤＴＭ用途において完全には有効でないと考えられている。下にあるプライマー層を必要とせずに、長いポットライフ、金属基材への良好な接着性、良好な耐腐食性及び耐候性を有する様々な樹脂を有するＤＴＭコーティング組成物を提供することが望ましい。同様に、他の樹脂を使用するＤＴＭ技術を提供することが望ましい。本発明のコーティング組成物は、速乾性に優れ、重金属を含まず、優れたＵＶ耐性を有し、かつ速乾性と長いポットライフと相俟って優れた耐食性を示す、高性能なコーティング組成物である。本発明のコーティング組成物は、単一の配合物において、耐食特性及び耐候特性を提供し、金属基材に直接、単一層として塗布することができる。本明細書に記載のコーティングは、プライマー層なしで、既知の組成物を使用してコーティングすることが特に困難な金属基材、例えば、冷間圧延鋼、ブラスト鋼、処理鋼、アルミニウム、処理アルミニウムなどの金属基材に対する強力な接着性を示す。
【発明の概要】
【０００６】
［０００６］  本発明は、様々な非排他的実施形態において、キャリア液体と、バインダー樹脂と、顔料組成物とを含むコーティング組成物を提供し、そのコーティング組成物において、バインダー樹脂は、任意の好適なバインダー系を含んでもよく、かつ一部の実施形態では、（１）マロネート−アクリロイル樹脂、（２）（ｉ）１種以上のイソシアネート−ポリアスパラギン酸エステル、又は（ｉｉ）１種以上のイソシアネート−ポリエステルポリオール若しくはアクリルポリオール、に基づくポリウレタンコーティング、（３）アルキド樹脂、又は（４）エポキシ樹脂のうちの１種以上のものを含んでいてよい。顔料組成物は、針状（針の形状）、板状、及び概ね球状の形態のうちの２種以上の形態のような、複数の形態を有する複数種の特殊顔料粒子を含む。複数の形態を有するこれらの顔料の使用は、高濃度の顔料充填量を提供する。また、本明細書に記載される適切な顔料粒子の選択により、中程度の光沢又は高光沢コーティングを形成するために硬化するコーティング組成物が提供されてもよい。顔料充填量は、コーティング組成物の総重量に基づいて、少なくとも１０重量％であってよく、かつ最大で約８０重量％であってよく、好ましくは２０〜６０重量％の範囲であってもよい。一実施形態では、顔料のうちの１つは、活性腐食防止顔料である。活性腐食防止顔料の有効範囲は、コーティング組成物の総重量に基づいて、約１〜３０重量％である。別の実施形態では、腐食防止顔料は、少なくとも１種の、非毒性で、環境に優しく、微粉化された、カチオン含有顔料を含む。一般に、このようなコーティング組成物は、２５〜４５重量％の範囲の顔料容積濃度（ＰＶＣ）を有し得る。本明細書で使用するとき、「重量％」は、重量百分率（％）を指すものとする。
【０００７】
［０００７］  金属基材をコーティングするための開示された方法は、一般に、金属基材及びコーティング組成物を提供することと、金属基材をコーティング組成物でコーティングすることと、コーティング組成物を硬化させてコーティングを形成することとを含む。コーティング組成物は、単一配合物中に、プライマーコーティングの耐食特性と、トップコートの耐候性との両方を有し、プライマーコーティングの存在しない中で、直接、金属に塗布する方法で、塗布される。第１のコーティングが金属表面上に形成されると、コーティング組成物を、追加のコーティング層を形成するために再塗布し得るということも考えられる。このようにコーティングされた金属基材もまた、本発明の一部の実施形態の範囲内である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】［０００８］  コーティング組成物中の複数の球状顔料粒子を示す代表的な図である。
【図２】［０００９］  異なる形態を有する複数の顔料粒子を示す代表的な図であって、このようにして得られた空間充填特性を実証する図である。
【図３】異なる形態を有する複数の顔料粒子を示す代表的な図であって、このようにして得られた空間充填特性を実証する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［００１０］  一実施形態では、本発明のコーティング組成物は、１種以上のバインダー樹脂を含み、そのバインダー樹脂のコーティング組成物の総樹脂含有量が、コーティング組成物の総重量に基づいて、約１５〜約７０重量％、好ましくは約２０〜約６０重量％、より好ましくは約３０〜約５０重量％である。コーティング組成物の樹脂は、１種類の樹脂でも、又は様々な異なる種類の樹脂の混合物であってもよい。特定の実施形態では、コーティング組成物用の樹脂は、マイケル添加反応によりコーティングを形成するアクリロイル及びマロネート型樹脂である。マイケル付加反応は、一般に、（ｉ）電子不足Ｃ＝Ｃ二重結合を有するアクセプター、例えば、アクリロイル化合物、（ｉｉ）酸性Ｃ−Ｈ結合を有するドナー、例えばアセトアセテート又はマロネート部分、及び（ｉｉｉ）上記の二重結合に付加可能な求核性カルボアニオンを生成する塩基触媒と、を含む化合物を含む。マイケル付加反応は、速乾性を延長ポットライフと組み合わせて有利に提供するように制御されてもよい。一部の実施形態では、このような樹脂は、例えばＡＣＵＲＥ  ５１０−１００、ＡＣＵＲＥ  ５１０−１７０のようなＡＣＵＲＥ樹脂、及び架橋剤ＡＣＵＲＥ  ５５０−１００、ＡＣＵＲＥ  ５５０−１０５（いずれもＮｕｐｌｅｘ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ  Ｌｔｄ．（Ｌｏｕｉｓｖｉｌｌｅ，ＫＹ）社製）などのように市場で入手できるものであり、またこれらを組み合わせて用いてもよい。ＡＣＵＲＥ  ５１０−１００及び５１０−１７０は、酢酸ブチル担体中のマロネート官能性ポリエステル樹脂である。ＡＣＵＲＥ  ５５０−１００及び５５０−１０５架橋剤は、脂肪族アクリロイル樹脂を含有し、特許で保護された式を有している。一部の実施形態では、例えば、液状コーティング組成物は、約２０〜約３５重量％のマロネート官能性ポリエステル樹脂と、約８〜１５重量％のアクリロイル樹脂とを含み、追加の樹脂を含んでもよい。
【００１０】
［００１１］  更に別の実施形態では、組成物はまた、（ｉ）１種以上のイソシアネート−ポリエステルポリオール若しくはアクリルポリオール化合物、又は（ｉｉ）１種以上のイソシアネート−アスパラギン酸エステル化合物、に基づくポリウレタン樹脂を含んでもよい。
【００１１】
［００１２］  他の実施形態では、バインダー樹脂は、アルキド樹脂又はエポキシバインダー樹脂のうちの１種以上を含んでもよい。アルキド樹脂又はポリエステルは、本明細書の他の箇所に記載されるように、自然乾燥油脂肪酸を含むか又は含まない多価アルコールとポリカルボン酸との縮合によって既知の方法で調製することができる。ポリエステル又はアルキドは、所望であれば、好適な架橋剤と反応するために利用可能な、ある割合の遊離ヒドロキシル基及び／又はカルボキシル基を含有してもよい。エポキシ樹脂は、一般に、１種以上の脂肪族又は芳香族アミン硬化剤、ポリアミド硬化剤と共にエポキシを含む。例示的なエポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、脂環式エポキシ又はノボラック型エポキシから形成されるものが挙げられ、また、好適なアミン硬化剤としては、脂肪族アミン、フェナルカミン、脂環式アミン、アミドアミン、及びポリアミドが挙げられる。
【００１２】
［００１３］  マイケル添加反応における接着促進のために、樹脂は、（ａ）０．５〜１５重量％、好ましくは１〜１０重量％、最も好ましくは２〜６重量％の少なくとも１種の液状エポキシ樹脂と、（２）０．２〜１５重量％、好ましくは０．５〜１０重量％、最も好ましくは１〜５重量％の少なくとも１種のアミノシランと、からなる群から選択される接着付与成分を更に含むことができる。
【００１３】
［００１４］  例えば、バインダー系は、（ａ）１０〜５０重量％、好ましくは１５〜３５重量％、最も好ましくは２０〜３５重量％のマロネート官能性ドナー樹脂、（ｂ）１０〜５０重量％、好ましくは１５〜４０重量％、最も好ましくは１８〜３０重量％の１種以上のアクリル又はポリエステルポリオール樹脂、（ｃ）１０〜５０重量％、好ましくは１５〜３５重量％、最も好ましくは２０〜２５重量％の１種以上のアスパラギン酸エステル樹脂、及び（ｅ）１０〜５０重量％、好ましくは２０〜４５重量％、最も好ましくは３０〜３５重量％の１種以上のアルキド又は変性アルキド樹脂、からなる群から選択される１種類以上の樹脂を含むことができる。マロネート官能性ドナー樹脂用の架橋剤樹脂系は、５〜４０重量％、好ましくは６〜２５重量％、最も好ましくは８〜１５重量％の１種以上のアクリロイルアクセプタ樹脂と、また、上記（ｂ）及び（ｃ）に対して、５〜４０重量％、好ましくは８〜２５重量％、最も好ましくは１０〜１８重量％の１種以上の脂肪族イソシアネート樹脂と、を含み得る。
【００１４】
［００１５］  別の実施形態では、バインダー系は、１０〜５０重量％、好ましくは１５〜３５重量％、最も好ましくは１８〜２２重量％の１種以上の脂環式エポキシ樹脂を含むことができ、架橋剤樹脂は、５〜５０重量％、好ましくは１０〜３５重量％、最も好ましくは２０〜２８重量％の１種以上のアミンを含む。
【００１５】
［００１６］  本発明によれば、本明細書に記載のコーティング組成物に使用される複数種の特殊顔料を添加することによって耐食性が向上する。一部の実施形態では、異なる顔料形態を有する２種以上の特殊顔料が使用される。特殊顔料は、充填剤顔料、体質顔料、又はこれらの組み合わせであってもよく、また顔料粒子は、高い充填性を可能にし、物理的適合性を示し、より密な空間充填効果を呈し、それによって、複合顔料体積は、図１、図２、及び図３を比較することによって示されるように、各顔料の個々の体積の合計よりも小さい。図示のように、第１のタイプの顔料粒子は、第２のタイプの粒子のみで可能であるよりも効率的に、第２の顔料タイプの粒子間の空隙を充填する。球状、針状、及び板状顔料などの異なる形態を有する異なる体質顔料の組み合わせにより、顔料のレベルの増加及び顔料の充填の改善、コーティングの多孔性の低下、ひいては耐水性などのバリア性の改善が可能になる。耐食性は、顔料容積濃度（ＰＶＣ）が増加するにつれて一般に改善され、組成物の顔料濃度が１５〜６０％、より好ましくは２５〜５０％、最も好ましくは３５〜４５％である組成物を提供することが、本開示と関連して一般的に望ましい。一実施形態では、それぞれが、概ね球状、針状、又は板状であり得る異なる種類の形態を有する、少なくとも２つの異なる種類の顔料粒子が選択される。ウォラストナイトのような針状顔料は、球状顔料（硫酸バリウム及びＴｉＯ２など）によって形成された空隙に充填することができる。タルク及び雲母のような板状顔料は、高いアスペクト比を有し、そのため、そのような顔料は、コーティング層内のイオン移動性を低下させ、その結果、腐食が進んだり、コーティングにふくれができたりするのを減少又は遅延させると考えられる。板状顔料粒子は、濡れた状態での接着性を改善すると考えられる。吸油性の低い顔料が望ましく、好ましい顔料は、１００ｇあたり約２５ｇ未満の吸油率を有するものである。
【００１６】
［００１７］  理論に束縛されるものではないが、ウォラストナイトなどの針状顔料粒子、又はタルク及び雲母などの板状顔料粒子は、硫酸バリウム、二酸化チタン、又は霞石閃長岩などの球状粒子によって形成された空隙を充填し、コーティング層内のイオン移動性を減少させ、その結果、腐食が進んだり、コーティングにふくれができたりするのを減少又は遅延させると考えられる。一実施形態では、特殊顔料は、（ａ）少なくとも１種の実質的に球状顔料と、（ｂ）少なくとも１種の針状顔料と、（ｃ）少なくとも１種の板状顔料と、を含む。コーティング組成物は、約５〜約５０重量％の少なくとも１種の球状顔料粒子（酸化チタン又は硫酸バリウムなど）と、２〜約３０重量％の針状充填剤顔料粒子（ウォラストナイトなど）と、１〜約３０重量％の板状充填剤顔料粒子（雲母又はタルクなど）とを含む。好ましくは、組成物は、約１０〜３０重量％の、０．１〜２０μｍの中央粒径を有する、少なくとも１種の実質的に球状の充填材顔料粒子と、約３〜２０重量％の、０．１〜２０μｍの中央粒径を有する針状充填剤顔料粒子と、約３〜２０重量％の、０．１〜２０μｍの中央粒径を有する板状充填剤顔料粒子を含む。より好ましくは、組成物は、約１５〜２５重量％の球状充填剤粒子、約４〜１２重量％の針状充填剤粒子、及び約４〜１２重量％の板状充填剤粒子を含む。好ましい中央粒径は０．１〜１０μｍであり、最も好ましい中央粒径は０．３〜６μｍである。上記の重量％は全て、コーティング組成物の総重量に基づく。中央粒径の情報は、Ｄ５０セディグラフ法に基づく。
【００１７】
［００１８］  一部の実施形態では、少なくとも１種の顔料は腐食防止顔料である。腐食防止顔料は、腐食を抑制又は低減するように作用する化学的性質を有する顔料であり、例としては、非毒性で、環境に優しく、微粉化された、カチオン含有顔料が挙げられ、その例としては、カルシウムイオン交換非晶質シリカ顔料（例えば、ＳＮＣＺ社（Ｆｒａｎｃｅ）から入手できるＮＯＶＩＮＯＸ  ＸＣＡ  ０２などの市販の顔料）、ＨＥＵＢＡＣＨ  ＧｍｂＨから入手できる、ＨＥＵＣＯＳＩＬ  ＣＴＦ、並びにＷ．Ｒ．Ｇｒａｃｅ社から入手できる、ＳＨＩＥＬＤＥＸ  ＡＣ−３及びＳＨＩＥＬＤＥＸ  ＡＣ−５）が挙げられる。別の実施形態では、腐食防止顔料は、少なくとも１種の微粉化された陽極不動態化顔料であってもよい。微紛化された陽極不動態化顔料の例としては、例えば、リン酸亜鉛腐食防止剤（例えば、ＩＣＬ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ  ＬＰから市販されている、ＨＡＬＯＸ  ＳＺＰ−３９１  ＪＭ、並びに、ＨＥＵＢＡＣＨ  ＧｍｂＨから市販されている、ＨＥＵＣＯＰＨＯＳ  ＺＰＡ及びＨＥＵＣＯＰＨＯＳ  ＺＡＰＰ）が挙げられる。これらの化合物は、イオン交換現象又は他の化学経路による腐食を低減する。一部の実施形態では、腐食防止顔料は、異なる種類の腐食防止剤をブレンドしたものを含み得ることが想到される。コーティング組成物は、約１〜約３０重量％の、好ましくは約２〜約２０重量％の、より好ましくは約３〜約１５重量％の腐食防止顔料、例えば、カルシウムイオン交換シリカ又は燐珪酸亜鉛ストロンチウムを含む。
【００１８】
［００１９］  例示的な顔料としては、以下の表に示されるものが挙げられる。
【００１９】
【表１】
2020515696.tif 000002
【００２０】
また他の顔料が、コーティングに色、耐候性、又は他の特性を提供してもよい。コーティングの透過性を低減させること、及び／又はコーティングの強度を強化することによって、これらの顔料はまた、下にある基材の腐食を間接的に低減することもできる。一般に、着色顔料は、有機又は無機顔料であってよく、コーティング組成物の総重量に基づいて、０．５〜３０重量％、好ましくは１〜２０重量％、より好ましくは２〜１５重量％の範囲で存在し得る。
【００２１】
［００２０］  上記の３種類の顔料は、単一のコーティング組成物中で組み合わされてよく、それによって良好な接着性、耐食性、耐久性、色、及び光沢を、直接金属に塗布されるコーティングに提供することができる。多くの市販のコーティング系は、３種類の別々の組成物を層化することを必要とする。すなわち、耐食性を提供するためのプライマー層、色を提供するトップコート、及び耐候性を提供するクリアコートを層化することを必要とする。本明細書に記載されるコーティング組成物は、これらの特徴の全てを、単一のコーティング組成物中に提供する。
【００２２】
［００２１］  ＰＶＣの増加は、一般に、光沢の低減をもたらす。しかしながら、少なくともいくつかの超微細顔料（０．１〜５μｍ）を使用することにより、ＰＶＣ及び顔料充填の両方を、光沢を維持しながら増加させることができる。高光沢塗料の場合、コーティングは、好ましくは少なくとも７０の６０度光沢値を有する。中間光沢用途では、コーティングは、好ましくは、１０より大きく７０未満の６０度光沢値を有する。顔料の種類及び比率は、所望のレベルの光沢を提供するように選択されてもよい。コーティング組成物は、一般に、約１０〜約８０の、好ましくは約２０〜約６０の、より好ましくは約２５〜約４５のＰＶＣを有するべきである。
【００２３】
［００２２］  腐食防止剤（カルシウムイオン交換シリカ化合物又はリン酸塩及びリンケイ酸塩阻害剤など）と組み合わせた板状顔料は、コーティングの濡れた状態での接着性を改善し、大気からの水及び酸素がコーティングを貫通する際に金属イオンを遊離させて、金属酸化物及び水酸化物を形成する。そしてこの金属酸化物及び水酸化物が、コーティング中の開放気孔を塞ぎ、コーティングの透過性を低下させ、更なる腐食を低減させる。
【００２４】
［００２３］  顔料組成物は、任意の他の好適な顔料粒子を含み得るが、それらの例としては、アゾ顔料、アナズライト、ケイ酸アルミニウム、カリウム計算アルミニウム、アルミニウムペースト、アントラキノン顔料、酸化アンチモン、メタホウ酸バリウム、硫酸バリウム、硫化カドミウム、セレン化カドミウム、炭酸カルシウム、メタホウ酸カルシウム、メタケイ酸カルシウム、カーボンブラック、酸化クロム、粘土、酸化銅、塩基性塩化銅、ジオキサジン顔料、長石、ハンザイエロー、例えば黄色酸化鉄及び赤色酸化鉄のような酸化鉄、イソインドリン顔料、カオリナイト、リトポン、ケイ酸マグネシウム、金属フレーク、雲母、例えばナフトールレッドのようなナフトール顔料、ニトロソ顔料、霞石閃長岩、ペリノン顔料、ペリレン顔料、多環式顔料、ピロピロール顔料、例えば銅フタロシアニンブルー及び銅フタロシアニングリーンのようなフタロシアニン類、例えばキナクリドンバイオレットのようなキナクリドン類、キノフタロン顔料、ケイ酸塩、硫化物、タルク、二酸化チタン、ウルトラマリン、クロム酸亜鉛、酸化亜鉛、及びリン酸亜鉛といった、有機及び／又は無機着色顔料が挙げられる。また、顔料ビヒクルには、真珠光沢付与剤、蛍光増白剤、紫外線安定剤等を添加してもよい。着色顔料は、一般に、コーティング組成物の総重量に基づいて、０．５〜約３０重量％、好ましくは１〜２０重量％、より好ましくは２〜１５重量％存在する。
【００２５】
［００２４］  顔料は、湿潤樹脂を含む顔料ビヒクルの形態で提供されてもよく、また分散剤、界面活性剤、湿潤剤、解膠剤、及び安定剤のうちの任意の１つ以上を含んでもよい。アニオン性分散剤、カチオン性分散剤、両性分散剤、又は非イオン性分散剤のうちの任意の１つ以上などの、任意の好適な分散剤を顔料ビヒクルと共に使用することができる。同様に、アニオン性湿潤剤、カチオン性湿潤剤、両性湿潤剤、又は非イオン性湿潤剤のうちの任意の１つ以上などの、任意の好適な湿潤剤を顔料ビヒクルと共に使用することができる。
【００２６】
［００２５］  キャリア液体は、コーティング組成物の流体成分であり、組成物の他の成分の全てを担持する働きをし、組成物が乾燥するにつれて蒸発する。任意の好適なキャリア液体を、コーティング組成物の製造方法において使用することができる。キャリア液体は、顔料分散樹脂と共に、本明細書に記載される溶媒などの極性溶媒及び非極性溶媒のうちの任意の１つ以上を含んでもよい。また、キャリア液体は、顔料分散樹脂において、顔料分散樹脂の製造方法において、又は顔料ビヒクルにおいて使用される溶媒と同じ組成を有しても又は異なる組成を有してもよい。例示的なキャリア液体としては、イソプロパノール、２−ブトキシエタノール、ｎ−ブチルアルコール、例えばアセトン、メチルエチルケトン、メチルプロピルケトン、及びメチルイソブチルケトンなどのケトン、例えばトルエン及びキシレンなどの芳香族炭化水素、及び例えばミネラルスピリットなどの脂肪族炭化水素が挙げられる。
【００２７】
［００２６］  コーティング組成物の製造方法中の任意の好適な時点で、添加剤を添加してもよい。コーティング組成物に含まれ得る添加剤としては、消泡剤、分散剤、界面活性剤、ポットライフ延長剤、ＵＶ安定剤、接着付与剤、湿潤剤、レオロジー変性剤、レベリング剤、アンチブロッキング剤、増粘剤、揺変性付与剤、乾燥剤、沈降防止剤、及び平坦化剤のうちの任意の１つ以上が挙げられる。そのような添加剤が使用される場合、その添加剤は、意図される目的に好適な任意の量で存在してよい。一部の添加剤は、コーティング組成物において複数の役割を果たすということが想到される。
【００２８】
［００２７］  本発明のコーティング組成物は、例えばブラストされた冷間圧延鋼、アルミニウム、又は処理金属（例えばＨｅｎｋｅｌ社から市販されているボンデライト（登録商標）コーティングで前処理されたものなど）などの金属製基材の表面上に、直接塗布することができる。例えば従来式の噴霧、空気補助エアレス（ＡＡＡ）噴霧又は静電噴霧などの様々な塗布技術をコーティング用途に使用することができる。このコーティング組成物は、プライマーコーティングの耐食特性と、トップコートの耐候性との両方を、全て単一の配合物中に有しているので、このコーティング組成物は、プライマーコーティングの存在しない中でも、直接、金属に塗布するという方法で塗布することが可能である。引き続いて、コーティング組成物を硬化させて、コーティングが形成される。ひとたび第１のコーティングが金属表面上に形成された後、コーティング組成物を再度塗布して、追加のコーティング層を形成してもよいということが考えられる。このようにコーティングされた金属基材もまた、本発明の一部の実施形態の範囲内である。
【実施例】
【００２９】
［００２８］  本発明を、以下の実施例において、より具体的に説明する。これらの実施例は、例示的なものにすぎず、本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。というのは、当業者には、多くの修正や変更がそれらの実施例に加えられ得ることが自明であるからである。これらの重量百分率（重量％）は、コーティング組成物の総重量に基づく。
【００３０】
対照例
［００２９］  以下の成分を示される量で混合することにより、マイケル添加樹脂のブレンド物を含有するコーティング組成物を調製した。
【００３１】
【化１】
2020515696.tif 000003
【００３２】
［００３０］  対照例の顔料容積濃度は、顔料の総重量３７重量％に対して１７％であった。
実施例１
［００３１］  以下の成分を示される量で混合することにより、マイケル添加反応に基づく、イソシアネートを含まないコーティング組成物を調製した。
【００３３】
【化２】
2020515696.tif 000004
【００３４】
［００３２］  コーティング組成物のＰＶＣは３８％であり、顔料の総含有量は４８重量％であった。ポリマーシーラー付きリン酸鉄冷間圧延鋼のパネル及びブラストされた熱間圧延鋼のパネルに塗布された単一層のコーティングを、塩水噴霧試験にかけた際に示す性能を表２に示す。
【００３５】
実施例２
［００３３］  以下の成分を指示された量で混合することにより、ポリウレタンコーティング組成物を調製した。
【００３６】
【化３】
2020515696.tif 000005
【００３７】
［００３４］  コーティング組成物のＰＶＣは３０％であり、顔料の総含有量は４０重量％であった。ポリマーシーラー付きリン酸鉄冷間圧延鋼のパネル及びブラストされた熱間圧延鋼のパネルに塗布された単一層のコーティングを、塩水噴霧試験にかけた際に示す性能を表２に示す。
【００３８】
実施例３
［００３５］  以下の成分を指示された量で混合することによって、ポリアスパラギン酸コーティング組成物を調製した。
【００３９】
【化４】
2020515696.tif 000006
【００４０】
［００３６］  コーティング組成物のＰＶＣは２８％であり、顔料の総含有量は４０重量％であった。ポリマーシーラー付きリン酸鉄冷間圧延鋼のパネル及びブラストされた熱間圧延鋼のパネルに塗布された単一層のコーティングを、塩水噴霧試験にかけた際に示す性能を表２に示す。
【００４１】
［００３７］  実施例の全ては、対照例と比較して、金属への直接接着性及び塩水噴霧抵抗性が、実質的に改善されていることを示した。
結果
［００３８］  対照例及び実施例１〜３のコーティング組成物を、ポリマーシーラー付きリン酸鉄冷間圧延鋼及びブラストされた冷間圧延鋼に塗布し、光沢、塩水噴霧耐食性、及びキセノン耐候性について試験した。
【００４２】
［００３９］  以下の表に示すように、各配合物は、比較的高いＰＶＣで許容可能な光沢及び光沢保持性を示し、かつ高い耐食性を示した。ブラストされた鋼上では、クリーページは２ｍｍであり、リン酸鉄で処理した鋼上では、クリーページは３ｍｍであった。
【００４３】
【表２】
2020515696.tif 000007
【００４４】
［００４０］  実施例１〜３は、ＡＳＴＭ  Ｄ１６４０に従って決定されるような、３０分間の半硬化乾燥時間、及び９０分の硬化乾燥時間を要した。光沢度は、ＡＳＴＭ  Ｄ５２３に従って判定した。６０度光沢保持及び色変化（ΔＥ）は、キセノン加速風化試験（ＡＳＴＭ  Ｇ１５５−０５ａ  Ｃｙｃｌｅ  ７Ａ）にかけて判定した。５００時間の塩水噴霧試験後、ＡＳＴＭ  Ｂ１１７及びＡＳＴＭ  Ｄ１６５４の手順Ａ、方法２（クリープ評価）に従って、ブラストされた冷間圧延鋼及びボンデライト１０００  Ｐ９９Ｘ基材に対して、クリープ（単位ｍｍ）を試験した。
【００４５】
［００４１］  これまで述べたように、本開示は、様々な実施形態において、直接金属コーティング組成物、コーティング組成物の製造方法、基材をコーティングする方法、及びコーティングされた基材を提供するものである。
【００４６】
［００４２］  本明細書に記載される全ての方法は、本明細書に別途記載のない限り、又は文脈によって明確に矛盾しない限り、任意の好適な順序で実行することができる。本明細書で提供されるあらゆる全ての実施例、又は一例を記述する言語（例えば、「例えば〜などの」）の使用は、本発明を明らかにすることを意図し、本発明の範囲を限定するものではない。本明細書において、本発明又は好ましい実施形態の性質又は利益に関するいかなる記述も、限定することを意図するものではない。本発明は、適用可能な法によって許容される、本明細書に記載の主題の、全ての修正及び均等物を含む。更に、本明細書で別段の指示がない限り、又は文脈によって明確に矛盾しない限り、上述の要素の任意の組み合わせが、その全ての考えられる変種を含めて、本発明に包含される。本明細書における任意の参考文献又は特許の説明は、「先行技術」と識別された場合であっても、そのような参照又は特許が本発明に対する先行技術として利用可能であるという譲歩を構成することを意図していない。請求項に含まれていないいかなる言葉も、本発明を範囲内に限定すると見なされるべきではない。本明細書における、特定の特徴が特許請求される発明の構成要素を構成するといういかなる記述又は示唆も、それらが添付の特許請求の範囲に反映されていない限り、発明を限定することを意図するものではない。いかなる製品の特許番号のマーキングも、あらゆるサービスに関連する特許番号の識別番号も、本明細書に記載されている全ての実施形態がそのような製品又はサービスに組み込まれているという表現と見なされるべきではない。
【図１】
2020515696.tif 000008
【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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2020515696.tif 000012
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