KR100189580B1 - 광학적으로 투명한 소수성 코팅 조성물 - Google Patents
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Abstract
광학적으로 투명한 소수성 코팅은 알킬기, 아릴기, 탄소원자 1 내지 4개를 가진 알콕시기를 포함하는 군으로부터 선택되어진 다중 가수분해가 가능한 측쇄기를 가진 불화 폴리실록산, 폴리실록산, 폴리에스테르가 변형된 폴리실록산, 산과 알콜을 물의 존재하에서 화합하여 제조한다. 상기한 폴리실록산 성분들은 함께 화합되고, 혼합된다. 상기한 산과 알콜 성분들은 상기한 폴리실록산성분들과 함께 화합하고, 혼합된다. 상기한 폴리실록산성분들은 가수분해, 축중합, 중합반응을 거쳐 불화 폴리에스테르가 변형된 폴리실록산 폴리머를 형성하고, 이 폴리머는 기재표면에 도포시에 상온에서 경화되어 내구성이 있고, 기후, 화학물질 및 열에 대한 저항성이 있는 광학적으로 투명한 소수성 보호코팅을 형성한다.
Description
[발명의 명칭]
광학적으로 투명한 소수성 코팅 조성물
[발명의 상세한 설명]
(산업상 이용분야)
본 발명은 기재의 기후, 열, 화학적 저항성을 향상시키고, 액체 탈리를 촉진시키기 위해 기재의 표면 에너지를 감소시키는 광학적으로 투명한 코팅물의 형성에 관한 것이다.
(종래기술)
보호코팅은 기재가 처한 특이한 환경에 의한 조기 손상과 파손으로부터 다양한 기재를 보호한다. 이런 보호가 요구되는 전형적인 기재로는 석재, 목재, 강철 등의 건축 자재들이 있다. 이 기재위에 보호코팅을 도포함으로써 기재의 표면과 환경과의 사이에 손상으로부터 기재를 보호하는 막을 형성한다. 만일 이런 손상을 점검하지 않고 방치한다면, 치명적인 미관상의 손상 뿐만 아니라 기재의 기계적인 손상을 초래하게 된다.
이런 건축자재들을 보호하기 위해 사용되는 코팅은 종래 기술에서도 알려져 있으며, 일반적으로 기재의 표면에 액체상으로 도포되어 방수합성의 형태를 띠면서 기재를 보호한다. 이런 방수코팅은 실록산 화합물로 구성되는 것으로 알려져 있는데, 실록산 화합물은 도포시 축중합반응에 참여하여 증발을 거쳐 강한 폴리머 막을 형성한다. 기재의 표면과 외기사이에 물리적인 막물질을 형성하기 위해 상대적으로 두꺼운 필름의 형태로 이 코팅물질을 기재의 표면에 도포한다. 또한 이 코팅물질들은 기재 자체의 외관상의 특징을 보존시킬 필요에 따라, 색을 띠게 할 수도 있고, 색을 띠지 않게 할 수도 있다. 예를 들어, 야외용 가구 또는 책상 등을 만들기 위한 목재의 기재표면에 보호코팅을 사용할 때는 목재표면의 외관상의 미적특징을 보존하기 위해 투명하게 코팅하는 것이 바람직하다.
보호코팅은 위에 언급한 전형적인 건축 자재외의 물질들에도 요구되어진다. 예를 들면, 기후, 열, 화학물질들의 해로운 영향으로부터 플라스틱이나 유리로 만들어진 물질의 표면을 보호하기 위해 보호코팅을 하는 것이 바람직하다. 이들 물질들로 이루어진 물건들의 기능과 특이한 목적에 의거했을 때, 건축자재의 사용을 위해 디자인된 종래의 보호코팅기술은 이런 자재의 표면을 위한 보다 바람직한 보호기술을 제공하지 못하고 있다.
플라스틱 또는 유리로 만들어지는 물건들은 일반적으로 특이한 미적 외관, 기능적인 목적을 위해 이들 물질들로 만들어지는 것이다. 예를 들면, 플렉시글래스(Plexiglass)같은 유리, 플라스틱물질들과 이와 유사한 물질들은 일반적으로 주택, 빌딩, 자동차, 또는 비행기 등의 창문을 만드는 데에 사용된다. 창문의 요구되는 특징은 그것을 통해 다른 편의 물체를 볼 수 있는 능력이다. 창은 일반적으로 내부 환경과 외부 환경을 구분하기위해 설치하고, 다른 환경으로부터 하나의 환경을 볼 수 있는 능력을 가진다. 따라서, 창의 적어도 한 표면은 다른 건축자재에서와 마찬가지로 기후에 의한 손상과 파손을 일으키는 물질에 노출된다.
유리는 원래 기후, 화학물질, 열 저항을 가지므로 그런 저항성을 향상시키는 보호코팅은 필요치 않다. 그러나, 플라스틱은 유리만큼의 기후, 열, 화학물질 저항성을 가지지 않으므로 이들에 의한 피해로부터 표면을 보호하기 위한 보호코팅처리가 요구된다. 투명 플라스틱 또는 유리로 만들어지는 창의 유용성에 상반되는 영향을 주는 요소는 창표면의 물의 축적이다. 비 또는 물과의 접촉에 의한 창 표면의 물의 축적은 반대펀의 물체의 형상을 변형시켜서 유리를 통해 물체를 보는 것을 어렵게 한다.
따라서, 보호코팅은 기후, 열, 화학물질의 악영향으로부터 투명 플라스틱의 표면을 보호하고, 물을 축적하려는 기재표면의 힘을 최소화한다. 기재표면의 기능을 손상시키지 않고, 기재표면 자체의 본래의 미적인 외관의 특징을 저하시키지 않는 광학적으로 투명한 보호코팅이 바람직하다. 기재표면의 원래의 외적인 미관의 특징을 유지하거나 기재의 표면을 통해서 보기위해 광학적으로 투명하고, 유리와 투명 플라스틱만이 아니라 다양한 기재들을 보호하는데 유용한 보호코팅이 바람직하다.
또한 물속에 침잠했을 때 보호코팅이 소수성이고, 광학적인 투명성을 유지할 수 있고, 특별한 장치나 처리없이 쉽게 보호코팅이 도포될 수 있는 것이 바람직하다.
(발명의 요약)
본 발명은 보호코팅을 제공하는 것으로서, 광학적으로 투명하고 소수성이다. 광학적으로 투명하고 소수성인 코팅은 물의 존재하에, 불화 폴리실록산, 폴리실록산, 폴리에스테르가 변형된 폴리실록산, 산, 알콜의 화합에 의해서 제조된다.
상기의 불화 폴리실록산은 하기와 같은 식을 가진다.
상기의 식에서 R4는 하이드록시기 또는 알킬, 아릴, 또는 알콕시기를 포함한 가수분해가능한 기를 가진 군에서 선택되어지고, 각각의 R4기는 다른 R4기들과 같거나 다를 수 있다. 그리고 여기서 알킬기, 아릴기 또는 알콕시기는 1개내지 4개의 탄소를 포함한다. R5는 탄소수 2개내지 4개의 범위의 알칸을 포함한다.
상기의 불화 폴리실록산과 화합된 상기의 폴리실록산은 하기와 같은 식을 가진다.
상기의 식에서 R6는 탄소수 1개내지 3개범위의 알칸을 포함하며, 각각의 R6기는 같거나 다를 수 있으며, n1는 1내지 5범위이다.
상기의 폴리실록산, 불화 폴리실록산과 화합된 상기 폴리에스테르가 변형된 폴리실록산은 하기와 같은 식을 가진다.
상기 식에서 R7는 탄소원자 1개내지 6개를 가진 알킬기, 아릴기, 알콕시기로 이루어진 군에서 선택되고, R8는 탄소원자 1개내지 3개의 알킬기를 포함하며, n2는 1내지 5범위이다. X는 폴리에스테르기를 포함한다.
상기 폴리에스테르기는 하기와 같은 식을 가진다.
상기의 식에서 R9는 하이드록시기 또는 알콕시기로 이루어진 군에서 선택되어지며, 여기서 알콕시기는 탄소원자 1내지 5범위를 포함하며, n3는 1내지 2범위이다.
상기의 폴리실록산성분들은 적절한 비율로 혼합되고, 산과 알콜의 혼합액과 화합된다. 상기의 폴리실록산성분들은 탈수축중합과 중합을 거쳐 불화 폴리에스테르가 변형된 폴리실록산 폴리머를 형성하고, 이들이 기재의 표면에 도포될 때 상온에서 경화되어 내구성과 기후, 화학물질, 열에 대한 저항성을 가지게 되고, 광학적으로 투명한 소수성 코팅을 형성한다.
(상세한 설명)
기재의 기후, 열, 화학물질 저항성을 향상시키고, 기재표면의 표면에너지를 감소시키기 위한 광학적으로 투명한 코팅은 불화실록산, 폴리실록산, 폴리에스테르가 변형된 폴리실록산, 물, 산, 알콜을 중요한 요소로 한다. 바람직한 광학적으로 투명한 코팅조성물을 얻기 위해서는 물의 존재하에 본 발명의 원리에 따라 제조한다.
(a) 하기와 같은 식을 가진 불화 폴리실록산과;
상기의 식에서 R4는 하이드록시기나 알킬기, 아릴기, 알콕시기를 포함한 가수분해가능한 측쇄기를 가진 군에서 선택되어지고, 각각의 R4기는 다른 R4기들과 같거나 다를 수 있으며, 여기서 알킬기, 아릴기, 알콕시기는 탄소원자가 1 내지 4범위이다. R5는 탄소원자 2 내지 4범위의 알칸기를 포함할 수 있다.
(b) 하기와 같은 식을 가진 폴리실록산과;
상기의 식에서 R6는 탄소원자 1 내지 3범위의 알칸을 포함하며, 각각의 R6는 서로 같거나 다를 수 있다. n1는 1 내지 5까지의 범위이며, 반복되는 단위의 평균수이다. 예를 들면, n이 3인 조성물에서 폴리실록실산 분자들중 몇몇은 한두개의 반복되는 단위를 가지고, 몇몇은 네개 또는 다섯개의 반복되는 단위를 갖으나, 대부분은 세개의 반복되는 단위를 가지며, 평균은 약 3이다.
(c) 하기와 같은 식을 가진 폴리에스테르가 변형된 폴리실록산과;
상기의 식에서 R7는 탄소원자 약 1내지 6까지의 범위의 알킬기, 아릴기 또는 알콕시기를 포함하며, R8는 탄소원자 1내지 3까지의 범위의 알킬기를 포함할 수 있다. n2는 1내지 5범위이며, 반복되는 단위들의 평균수이다. X는 하기의 식을 가지는 폴리에스테르기를 포함한다.
상기의 식에서 R9는 하이드록시기나 탄소원자 1내지 5까지의 범위의 알콕시기를 포함하며, n3는 반복되는 단위들의 평균수로 1내지 2범위이다.
(d) 하이드로클로릭 산, 니트릭 산, 설퍼릭 산, 포스포릭 산 등과 같은 수성무기산 또는 아세트산 같은 수용액인 산과;
(e) 약 1내지 4범위의 탄소원자를 가진 알콜.
상기 불화 폴리실록산의 경우, R4는 탈수축중합 및/또는 중합을 용이하게 하기위해 탄소원자를 5개미만으로 포함하는 것이 바람직하다. 탄소원자가 4보다 큰 R4를 포함하는 불화 폴리실록산은 입체장애로 인해 코팅조성물을 형성하기 위한 탈수축중합 및/또는 중합을 용이하게 실시하는데에 역으로 작용할 수 있다. 게다가, R4가 탄소원자를 5개미만으로 포함할 경우에는 불화실록산의 가수분해와 중합동안에 형성된 R4의 알콜유사체가 쉽게 증발하여 코팅조성물의 경화시간을 빠르게 할 수 있다.
본 발명의 원리에 따라 제조된 광학적으로 투명한 코팅조성물은 불화폴리실록산을 0.2 내지 1중량%로 포함한다. 상기 불화폴리실록산은 본 발명에 의해 형성된 실리콘 폴리머의 소수성을 증가시켜서 표면에너지를 감소시킨다. 코팅조성물이 0.2중량%보다 적은 불화 폴리실록산을 포함하면, 도포시 코팅되는 기재의 소수성을 충분히 즉각적으로 증가시키지 못한다. 도포후에 기재의 표면에 생성되는 소수성도 코팅기간이 흐름에 따라 급격히 감소한다. 약 1중량%보다 많은 불화 폴리실록산을 포함한 코팅 조성물은 이것보다 더 적은 양을 사용할 때보다 소수성이 증가하는 것은 아니다. 따라서, 광학적으로 투명한 코팅처리를 할 때, 불화 폴리실록산의 적당한 양이란 경제적이고, 적절한 소수성의 정도를 가지는 양이 최적의 양이 된다.
바람직한 코팅조성물은 불화 폴리실록산 약 0.5중량%를 포함한다.
바람직한 불화 폴리실록산은 3,3,3트리플루오로프로로필 트리메톡시실란(trifluoropropyl trimethoxysilane)을 포함하는데, 이것은 상품명 PS 184-S로 뉴저지의 피스카타웨이(Piscataway)에 소재한 Hls Americal Inc.에 의해 생산되며, 상품명 PCR 12092-3으로 플로리다의 가이네스빌(Gainesville)에 소재한 PCR Inc.에 의해 생산된다.
상기 폴리실록산 성분의 경우, 코팅조성물은 10 내지 60중량%의 폴리실록산을 포함한다. 상기 폴리실록산은 광학적으로 투명한 코팅을 형성하는 반응에 참가하지 않지만, 오히려 폴리머 그물구조(network)에 묶여져서 코팅물질의 도포시에 매끄러운 성질을 제공하고 기재표면에 초기의 소수성을 제공한다. 폴리실록산이 약 10중량%미만으로 코팅 조성물에 포함되면 매끄러운 성질이 감소하여 기재표면을 평평하게 덮지 못하고, 코팅물의 점도가 감소하여 물을 탈리하는 효과에 영향을 끼친다. 코팅조성물이 폴리실록산을 60중량%보다 많이 포함하면, 도포작업이 어려워 줄무늬가 생기고, 닦아서 윤을 내는데 어려움이 발생하는데 이것들은 결국 코팅의 투명성을 감소시킨다. 바람직한 코팅조성물은 약 30중량%의 폴리실록산을 포함하는 것이다.
폴리실록산은 10cSt(centistokes) 내지 50 cSts 정도의 평균 점성을 갖는 것이 바람직하다. 폴리실록산 성분의 점성은 n1의 값에 직접적으로 비례한다. 따라서, n1이 1내지 5의 범위의 값을 포함하는 폴리실록산이 바람직한 범위의 점성을 가진 폴리실록산을 나타낸다. 약 50 cSts 이상의 점성을 가진 폴리실록산을 포함하는 코팅 조성물은 광학적으로 투명한 표면을 제공하지 못한다. 왜냐하면 조성물의 상대적으로 높은 점성 때문에 코팅을 닦아도 광학적으로 투명한 끝마무리를 얻을 수 없기 때문이다. 바람직한 폴리실록산은 폴리디메틸 폴리실록산을 포함하는데, 이것은 200 FLUID라는 상품명으로 미시간의 미드랜드(Midland)에 소재한 Dow Corning에 의해 생산되고, BYK396이라는 상품명으로 코네티컷의 월링포드(Wallingford)에 소재한 BYK CHEMIE사에 의해 생산된다.
상기 폴리에스테르가 변형된 폴리실록산의 경우, 코팅조성물은 0.05 내지 0.2중량%의 폴리에스테르가 변형된 폴리실록산을 포함한다. 폴리에스테르가 변형된 폴리실록산은 표면장력과 기재습도를 향상시킨다. 코팅조성물이 0.05중량% 이하의 폴리에스테르가 변형된 폴리실록산을 포함하면 소수성과 코팅내구성이 약해진다. 코팅조성물이 약 0.2중량% 이상의 폴리에스테르가 변형된 폴리실록산을 포함하면 광학적인 투명성이 감소하여 결국 시간이 지남에 따라 노란색을 띠게 된다. 바람직한 코팅조성물은 약 0.13중량%의 폴리에스테르가 변형된 폴리실록산을 포함하는 것이다.
상기 폴리에스테르가 변형된 폴리실록산은 10 cSts 내지 50 cSts의 평균점성을 갖는 것이 바람직하다. 폴리에스테르가 변형된 폴리실록산의 점성은 직접적으로 n2의 값에 비례한다. 따라서, n2이 1내지 5의 범위의 값을 포함하는 폴리에스테르가 변형된 폴리실록산은 바람직한 범위의 점성을 가진다. 50 cSts 보다 큰 점성을 가지는 폴리에스테르가 변형된 폴리실록산은 코팅조성물이 수지질이어서(resinous) 경화시간과 건조시간이 오래 걸리고 광학적으로 투명한 표면으로 닦아서 윤을 내기가 어렵다. 바람직한 폴리에스테르가 변형된 폴리실록산은 폴리에스테르 폴리디메틸 폴리실록산을 포함하는데 이것은 상품명 BYK 371으로 BYK CHEMIE사에 의해 생산된다.
상기 산 성분의 경우, 코팅조성물은 5 내지 25중량%의 산을 포함한다. 상기의 산은 광학적으로 투명한 코팅의 상온경화(ambient curing)를 형성하는 폴리실록산 레진의 탈수축중합을 촉매하는 아세트산 수용액과 무기산 수용액을 포함한다. 상기의 산은 약 pH 5미만의 값을 가지는 것을 폴리실록산 레진의 탈수축중합을 촉진시키고, 적합성을 향상시키므로 바람직하다. 코팅조성물이 5%미만의 산을 포함하는 경우, 경화시간이 길어져서 코팅이 바람직한 소수성을 나타낼 때까지 시간이 오래 걸린다. 산이 25중량% 더 많이 포함되면 코팅을 도포하기 위해 필요한 시간보다 경화시간이 짧아져서, 도포하고 코팅을 닦아서 광학적으로 투명한 표면을 만들기가 어려워진다. 상기의 산은 아세트산을 포함하는 수용액성 산 또는 하이드로클로릭산, 설퍼릭산, 니트릭산, 포스포릭산 등과 같은 무기산을 포함하는 군에서 선택되어진다. 바람직한 산은 포스포릭산을 포함하는 것이며, 바람직한 포스포릭산 수용액은 약 85%의 포스포릭산을 포함한다. 더욱더 바람직한 코팅조성물은 85%의 포스포릭산의 약 9%를 포함하는 것이다.
상기 알콜 성분의 경우, 코팅조성물은 약 40 내지 70중량% 알콜을 포함한다. 알콜 성분은 코팅조성물의 점성을 감소시켜 도포작업을 향상시키고 코팅막의 두께를 조절한다. 약 40%미만의 알콜을 포함하는 코팅조성물은 도포시에 코팅물질을 신속하게 강화시켜서 결국 광학적으로 투명한 표면을 닦아서 윤을 내기가 어려워진다. 알콜을 약 70중량%보다 많이 포함하는 코팅조성물은 코팅의 점성이 감소하여 한번의 도포로 바람직한 두께의 코팅막을 얻기가 어려워서, 바람직한 소수성의 표면을 얻기 위해서는 여러번의 도포가 필요하다. 더욱 바람직한 알콜은 이소프로필알콜이다. 더욱더 바람직한 코팅조성물은 약 60%의 알콜을 포함하는 것이다.
물의 경우, 바람직한 코팅조성물은 0.1 내지 10중량%의 물을 포함하는 것이다. 물 성분은 산 수용액에 존재하는 물, 반응에 첨가되는 자유수, 또는 대기의 습기로서 존재하는 물을 포함한다. 물은 수소이온(H+)과 하이드록실 이온(OH-)을 형성하는 이온화에 의한 폴리실록산 레진의 탈수축중합을 용이하게 한다. 약 0.1%미만의 물을 포함하는 코팅조성물은 폴리실록산 레진의 탈수축중합을 촉진시킬만한 충분한 양의 H+이온과 OH-이온을 포함하지 않는다. 약 10%보다 많은 물을 포함하는 코팅조성물은 탈수축중합에 필요한 것보다 많은 물을 포함하므로 과도한 물을 증발시키기 위한 부가적인 시간으로 인해 경화시간이 길어진다. 바람직한 코팅조성물은 약 2%의 물을 포함하는 것이다.
앞에서 상술한 비율에 따라 상기 불화 폴리실록산, 폴리실록산, 폴리에스테르가 변형된 폴리실록산을 화합하고, 그 조성물이 투명해질 때까지 상기 3개의 폴리실록산 성분들을 함께 혼합하여 상기의 코팅조성물을 제조한다. 별개의 용기(separate container)에서 상기 알콜과 산 성분들이 앞에서 상술한 비율로 화합되고 함께 혼합된다. 높은 혼합속도가 유지되는 동안, 상기 폴리실록산 조성물에 상기 산과 알콜의 조성물이 천천히 첨가된다. 상기 폴리실록산 성분들과 상기 산과 알콜의 조성물이 혼합되는 동안에 화학성분들의 조절반응을 촉진시키기 위해 약 100℉이하로 조성물의 온도를 유지시키는 것이 바람직하다.
상기 폴리실록산 성분들과 상기 산과 알콜 조성물이 혼합되는 동안, 저절로 조성물의 온도를 높이는 발열반응인 가수분해와 축중합을 하는 것으로 여겨진다. 겔을 형성하기 위한 화학반응을 가속화시키지 않고, 조절반응을 촉진시키기 위해 조성물의 온도를 약 100℉이하로 유지시키는 것이 바람직하다. 상기 폴리실록산 성분들과 산 및 알콜의 조성물의 혼합이 축중합을 거쳐, 화학성분들간에 완전한 반응을 얻기 위해서는 일반적으로 약 3시간이 걸린다.
상기 축중합반응을 더 잘 조절하기 위해서는, 용매의 첨가에 의해 위에 상술한 조성물을 약 20중량%로 희석한다. 용매로 희석한 상기 조성물은 가수분해와 축중합반응이 저하되므로 다음의 사용을 위해 봉해진 용기에 담아 저장할 수 있다. 용기를 개봉하고 조성물을 도포할 때, 축중합반응이 완성되고, 용매의 증발에 의해 조성물이 경화되어 내구성이 있는 소수성 코팅물이 제공된다. 적당한 용매는 상기한 조성물과 섞일 수 있어야 하고, 상기한 조성물의 알콜 성분으로서 앞에서 상술한 알콜들과 글리콜아세테이트 등과 같은 글리콜 그리고 조성물의 산도를 pH3 내지 4사이로 유지시킬 수 있는 물을 포함하는 것이다. 더욱더 바람직한 이소프로필알콜과 에탄올의 비율은 약 1:1이다.
어떤 특별한 이론이나 메카니즘에 의할 필요없이, 광학적으로 투명한 코팅은 다음에 따르는 방법으로 생산되어진다. 다음에 설명하는 것은 더 명백한 이해를 돕기위해 앞에서 상술한 화학 성분들과 같은 반응메카니즘, 같은 화학식, 작용기들을 가진 화학성분들을 언급한다. 혼합된 불화 폴리실록산, 폴리실록산, 폴리에스테르가 변형된 폴리실록산 조성물에 산 수용액과 알콜 조성물을 첨가할 때, 적절한 반응의 예(1)에서 보여지듯이, 상기 불화 폴리실록산의 R4기들중의 1개 또는 그 이상이 물의 이온산물과 가수분해반응을 하여 R4기의 알콜유사체와 하이드록시기가 치환된 불화 폴리실록산을 형성한다.
가수분해산물인 상기 하이드록시기로 치환된 불화 폴리실록산은 적절한 반응의 예(2)에서 보여지듯이, R4기들의 알콜유사체와 불화 폴리실록산 폴리머를 형성하기 위하여 탈수 헤테로중합(heteropolymerization)을 통해 다른 불화 폴리실록산과 반응한다.
반응(2)의 헤테로중합을 촉진시키기 위해서는 1개 보다 더 많은 R4기가 가수분해와 하이드록시기와의 치환반응에 참가하는 것이 바람직하다. 다중의 하이드록시 치환은 부가적인 반응장소를 제공함으로써 상기 불화 폴리실록산과 상기 하이드록시기가 치환된 불화 폴리실록산의 헤테로중합을 촉진시킨다.
상기 산 수용액과 알콜 조성물을 첨가시, 적절한 반응의 예(3)에서 보여지듯이, 상기 폴리에스테르가 변형된 폴리실록산은 또한 다른 폴리에스테르가 변형된 폴리실록산분자들과 호모축증합(homopolycondensation)을 하여 폴리에스테르가 변형된 폴리실록산 폴리머와 물을 형성한다.
적절한 반응의 예(4)에서 보여지듯이, 반응(1)에서 형성된 하이드록시기가 치환된 불화 폴리실록산은 상기 폴리에스테르가 변형된 폴리실록산과 헤테로축중합을 하여, 불화 폴리에스테르가 변형된 폴리실록산분자와 물을 형성한다.
더욱이, 적절한 반응의 예(5)에서 보여지듯이, 하이드록시기가 치환된 불화 폴리실록산은 하이드록시기가 치환된 다른 폴리실록산 분자들과 호모축증합을 하므로써 불화 폴리실록산 폴리머와 물을 형성한다.
앞에서 상술한 바와 같이, 상기 폴리실록산 성분은 다른 폴리실록산 레진과의 탈수 축중합반응에 참가하지 않고, 오히려 축중합반응에 의해 형성된 중합산물에 결집하여 도포시, 코팅에 매끄러운 성질을 제공하고 초기의 소수성을 부여한다.
결국, 상기 불화 폴리실록산, 하이드록시기가 치환된 불화 폴리실록산과, 폴리에스테르가 변형된 폴리실록산은 모두 서로 축중합을 하여서 광학적으로 투명한 소수성의 불화 폴리에스테르가 변형된 폴리실록산 폴리머 그물구조를 형성한다.
상기 불화 폴리에스테르가 변형된 폴리실록산 폴리머 그물구조의 형성은 산 수용액과 알콜 조성물의 첨가 후에 즉시 화합된 폴리실록산 성분들의 점성이 증가하는 것으로써 증명된다.
산 수용액의 첨가와 상기 폴리에스테르가 변형된 폴리실록산의 호모축중합에 의한 물의 첨가로 인해 상기 불화 폴리실록산의 가수분해는 완성된다.
그러나, 광학적으로 투명한 소수성 불화 폴리에스테르가 변형된 폴리실록산 폴리머 그물구조를 형성하는, 하이드록시기가 치환된 불화 폴리실록산 분자들간의 호모축중합, 폴리에스테르가 변형된 폴리실록산 분자들간의 호모축증합, 하이드록시 치환된 불화 폴리실록산 분자들과 폴리에스테르가 변형된 폴리실록산 분자들간의 헤테로축중합반응들은 물의 증발에 의해서 진행된다. 따라서, 코팅조성물에 사용되는 물의 양은 가수분해에 영향을 주는 필요와 코팅조성물의 신속한 경화 시간에 영향을 주는 필요라는 서로 경쟁적인 고려대상들을 절충함으로써 결정된다.
상기 코팅조성물은 기재표면에 도포되어 대기에 노출되어 물의 증발이 촉진되어, 광학적으로 투명한 소수성 불화 폴리에스테르가 변형된 폴리실록산 폴리머를 형성하는 축중합반응이 완성된다.
본 발명의 원리에 따라 만들어진 광학적으로 투명한 소수성 코팅조성물은 기후 즉, 자외선에 의한 조기손상, 용매, 산 및 열에 대한 저항성을 가진다. 광학적으로 투명한 코팅은 석재, 목재, 플라스틱, 유리 등과 같은 다양한 기재에 적합하며, 특별한 경화 조건과 장치의 필요없이 상온에서 경화한다. 상기 코팅조성물은 상온, 상대습도 50%이상에서 완전히 경화하는데 약 2 내지 3시간 걸릴 정도로 신속히 경화한다. 상기 코팅조성물은 단일 팩 시스템(single pack system)으로 저장하고 판매되며, 얇게 도포하기 위해 특별한 도포기술과 장치의 필요없이 헝겊, 스프레이, 브러쉬, 롤러를 이용해서 도포할 수 있다.
여기서 광학적으로 투명하고 소수성인 코팅조성물에 대한 한정된 구체적인 예로 상술했지만, 당업자에게는 다양한 변형이 가능하다. 따라서 하기한 특허청구의 범위 내에서 이해가 가능하고, 이 발명은 특징적으로 설명하지 않아도 다른 방법으로 실현 가능하다.
Claims (8)
- 전체 조성물의 0.2 내지 1중량% 범위의 불화 폴리실록산과; 전체 조성물의 10 내지 60중량% 범위의 폴리실록산과; 전체 조성물의 0.05 내지 0.2중량% 범위의 폴리에스테르가 변형된 폴리실록산과; 전체 조성물의 25중량%까지의 산과; 물과: 알콜을; 화합하여 제조한 광학적으로 투명한 소수성 코팅조성물.
- 제1항에 있어서, 상기의 불화 폴리실록산은 하기의 일반식을 가지는 광학적으로 투명한 소수성 코팅조성물.상기의 식에서, R4는 알킬, 아릴, 알콕시기 및 하이드록시기로 이루어진 군에서 선택되어지며, 각각의 R4기는 다른 R4기들과 같거나 다를 수 있으며, 각각의 R4는 탄소원자 1 내지 4개를 포함하며, R5는 탄소원자 2 내지 4개를 포함하는 알칸이다.
- 전체 조성물의 0.2 내지 1중량%를 가지는 하기 일반식의 불화 폴리실록산과;상기의 식에서, R4는 알킬, 아릴, 알콕시 및 하이드록시기로 이루어진 군에서 선택되어지며, 각각의 R4기는 서로 같거나 다르며, R5는 탄소원자 2 내지 4개를 포함하는 알칸이다.전체 조성물의 10 내지 60중량%를 가지는 하기 일반식의 폴리실록산과;상기의 식에는 R6는 1 내지 3개의 탄소원자를 가지는 알칸을 포함하며, 각각의 R6기는 같거나 다를 수 있으며, n1는 1내지 5의 범위이다.전체 조성물의 0.05 내지 0.2중량% 범위의 폴리에스테르가 변형된 폴리실록산과; 전체 조성물의 5 내지 25중량% 범위의 산과; 물과; 전체 조성물의 40 내지 70중량% 범위의 알콜을; 화합하여 제조한 광학적으로 투명한 소수성 코팅조성물.
- 제3항에 있어서, 상기 폴리에스테르가 변형된 폴리실록산은 하기의 일반식을 갖는 광학적으로 투명한 소수성 코팅조성물.상기 식에서, R7는 탄소원자 1 내지 6개를 갖는 알킬, 아릴, 알콕시기로 이루어진 군에서 선택되어지며, R8은 탄소원자 1 내지 3개를 포함하는 알킬기를 포함하며, n2는 1에서 5까지의 범위에 있으며, X는 폴리에스테르기를 포함한다.
- 전체 조성물의 0.2 내지 1중량%를 가지는 하기 일반식의 불화 폴리실록산과;상기의 식에서, R4는 알킬, 아릴, 알콕시 그리고 하이드록시기로 이루어진 군에서 선택되어지며, 각각의 R4기는 서로 같거나 다르며, R5는 탄소원자 2 내지 4개를 포함하는 알칸이다.전체 조성물의 10 내지 60중량%를 가지는 폴리실록산과; 전체 조성물의 0.05 내지 0.2중량%를 가지는 하기 일반식의 폴리에스테르가 변형된 폴리실록산과;상기의 식에서, R7는 탄소원자 1 내지 6개를 갖는 알킬, 아릴 그리고 알콕시기로 이루어진 군에서 선택되어지며, R8은 탄소원자 1 내지 3개를 포함하는 알킬기를 포함하며, n2는 1 내지 5의 범위이며, X는 폴리에스테르기를 포함한다.전체 조성물의 5 내지 25중량% 범위의 산과; 물과; 알콜을; 화합하여 제조한 광학적으로 투명한 소수성 코팅조성물.
- 폴리실록산 조성물을 형성하기 위해 다중 가수분해가 가능한 측쇄기들을 가진 전체 조성물의 0.2 내지 1중량% 범위의 불화 폴리실록산, 전체 조성물의 10 내지 60중량% 범위의 폴리실록산 그리고 전체 조성물의 0.05 내지 0.2중량%의 폴리에스테르가 변형된 폴리실록산을 화합하는 공정과; 산 조성물을 형성하기 위해, 전체 조성물의 25중량%까지의 산과 알콜을 물과 함께 화합하는 공정과; 상기의 폴리실록산 조성물에 산 수용액을 첨가하여 상기 불화 폴리실록산, 폴리실록산, 폴리에스테르가 변형된 폴리실록산을 가수분해하는 공정과; 불화 폴리에스테르가 변형된 폴리실록산 폴리머 그물구조를 형성하기 위해 가수분해된 불화 폴리실록산, 폴리실록산, 폴리에스테르가 변형된 폴리실록산을 중합하는 공정을; 포함하는 광학적으로 투명한 소수성 코팅조성물을 형성하는 방법.
- 제6항에 있어서, 상기 불화 폴리실록산은 하기의 일반식을 갖는 광학적으로 투명한 소수성 코팅조성물을 형성하는 방법.상기의 식에서, R4는 알킬, 아릴, 알콕시, 하이드록시기로 이루어진 군에서 선택되어지며, 각각의 R4기는 서로 같거나 다르며, 각각의 R4는 탄소원자 1 내지 4개를 포함하며, R5는 탄소원자 2 내지 4개를 포함하는 알칸을 포함한다.
- 제6항에 있어서, 중합반응속도를 조절하기 위해 용매의 첨가에 의해 화합된 폴리실록산 조성물과 산 조성물을 전체 조성물의 약 20중량%가 되도록 희석하는 공정을 더욱 포함하는 광학적으로 투명한 소수성 코팅조성물을 형성하는 방법.
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