KR100191154B1 - 수성 코팅제, 그것의 제조방법 및 그것을 이용한 랙커링 방법 - Google Patents

수성 코팅제, 그것의 제조방법 및 그것을 이용한 랙커링 방법 Download PDF

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Abstract

다음 성분으로 구성된 결합체의 수희석성 혼합물로 이루어진 수성 코팅제 :
I. 다음 성분으로 이루어진, 염기와 완전 중화 또는 부분 중화에 의해 수용성으로 된 반응 생성물 50-88중량%
(A) 산가가 70-160mg KOH/g이고, 유리 히드록실기와 C-원자수 12개 이상인 지방산 잔기가 없는 적어도 한가지의 말단 차단 이소시아네이트기가 있고, 디메틸 포름아미드(DMF)에서 20℃에 측정된, 극한점도수가 6.5-12.0ml/g인, 폴리우레탄 수지 10-80중량%, 및
(B) OH-가가 50-500mg KOH/g이고, 산가 20mg KOH/g이하이며 DMF에서 20℃에 측정된 극한점도수가 8.0-13.0ml/g, 바람직하게는 14.5-16.5ml/g인 폴리에스테르 수지 20-90중량%(여기서 반응 생성물은 DMF에서 20℃에 측정된 극한점도수가 13.5-18.0ml/g임),
II. 물에서 희석될 수 없는 한가지 또는 여러가지의 차단된 폴리이소시아네이트 10-40중량%, 및
III. 추가의 가교결합체로서 적어도 한가지의 아민 수지2-30중량%.

Description

[발명의 명칭]
수성 코팅제, 그것의 제조방법 및 그것을 이용한 랙커링 방법
[발명의 상세한 설명]
본 발명은 스톤(stone) 내충격성이 있는 코팅(coating) 및 특히 스톤 내충격성이 있는 충전제층을 제조하기 위하여 특히, 모터 자동차 산업에서 부품을 코팅하는데 적합한 수성 코팅제에 관한 것이다.
DE-OS 39 18 510호에서는 폴리에스테르 및 특수하게 차단된 이소시아네이트를 기재로 한 종래의 스토빙 충전제(stoving filter)를 사용함으로써 스톤 내충격성이 있는 코팅을 제조하는 방법을 기재하고 있다.
환경 보호에 관한 보다 정밀한 조건과 관련하여, 저방출 랙커계에 대한 요구가 있어 왔다. 이러한 사실은 광범위한 결합체를 기재로 한 수희석성(water-dilutable) 스토빙(stoving) 충전제의 개발을 이끌었다.
EP-A-249 727호에서는 예를들어, 에폭시드 수지-포스포릭 또는 포스포닉 에스테르, AT-PS 328 587호에 따른 수희석성 폴리에스테르 및 수-양립성(compatible) 멜라민 수지의 조합물을 기재로 한 히드로필러(hydrofiller)를 기재하고 있다. DE-OS 40 00 748호에서는 수희석성 히드록시-작용 폴리우레탄 수지, 임의로 추가의 결합제 및 수-양립성 아민 수지를 기재로 한 히드로필러를 기재하고 있다. DE-OS 38 13 866호에서는 수희석성 폴리우레탄 수지, 수희석성 에폭시드 수지-변형된 폴리에스테르및 임의로 수희석성 아미노플라스틱 수지로 된 히드로필러를 기재하고 있다. DE-OS 38 05 629호에서는 스톤 내충격성이 있는 코팅을 제조하기 위한 수희석성 코팅제를 기재하고 있으며 이것은 카르복실기로 이루어진 폴리에스테르 또는 메타아크릴릭 코폴리머 및 수용성 차단 이소시아네이트 그외에 임의로 추가의 수용성 아민 수지를 기재로 하고 있다.
그러나, 명세서에 언급된 모든 수희석성 스토빙 충전제는 실제로 발생하는 스톤 충격으로 인한 모든 스트레스를 처리할 수 없으며 따라서 스톤 내충격성에 관한 모터카 제조업자에 의해 사용된 다양한 시험 규격의 기준에 일치하지 않는다는 단점이 있다. 특히, 스톤에 대한 저온 내충격성에 관한 일반적인 결함이 아직 존재하며, 따라서 공지된 수성 충전제는 크게 개선의 여지가 있다. 이러한 사실은 특히 겨울에 사용된 스캐터링(scattering) 재료에 관해 하이웨이(high way salt) 솔트의 종래 도포에서 그릿(grit) 또는 그래뉼레이트(granalate)의 개선된 도포까지의 변화 경향에 대한 관점에서 흥미롭다.
더구나, 공지된 히드로필러는 과소(overfiring)에 대한 내성이 충분치 못하며, 즉 그 계에 적합한 스토빙 온도가 초과되다면, 충전제층의 특성이 기준에 도달되지 못한다.
본 발명의 목적은 정상적인 상온 및 저온, 예를들어 -20℃까지에서 모두 스톤 내충격성이 매우 높은 코팅의 제조를 가능하게 하는 안정한 수희석성 스토빙 충전제를 제공하는 것이다. 이에 더하여, 본 발명의 코팅제는 과소(overfinring)에 대한 내성이 있다.
본 목적은 놀랍게도 수희석성 스토빙 충전제를 제공함으로서 성취되며 그의 수지 고체는
I. 다음 성분으로 구성되며, 염기로 완전 중화 또는 부분 중화됨에 의해 가용성으로 된 반응 생성물 50-88중량%,
(A) 폴리카르복실 성분으로서, 산가 70-160mg KOH/g에 상응하는 카르복실기와 분자내에 적어도 한가지의 말단 차단 이소시아네이트기를 함유하고, 반면에 히드록실기와 C-원자수가 12개 이상인 지방산 잔기가 없으며 디메틸포름아미드(DMF)에서 20℃에 측정된 극한점도가 6.5-12.0ml/g(참조 예 DIN 1342), 바람직하게는 8.0-11ml/g인 폴리우레탄 수지 10-80중량%, 바람직하게는 15-40중량%, 그외에
(B) 폴리히드록실 성분으로서, 히드록실가가 50-500mg KOH/g이고, 산가가 20mg KOH/g이하이며 DMF에서 20℃에 측정된 극한점도가 8.0-13.0ml/g,바람직하게는 60-85중량%(여기서 반응 생성물은 DMF에서 20℃에 측정된 극한점도가 13.5-18.0ml/g, 바람직하게는 14.5-16.5ml/g임),
II. 물에 의해 희석될 수 없는 한가지 또는 여러가지의 차단된 폴리이소시아네이트 가교결합제 10-40중량%, 및
III. 추가의 가교결합제로서, 바람직하게는 멜라민 및/또는 벤조구안아민 수지중에서 선택된 적어도 한가지의 아민 수지 2-30중량%로 구성된다. 여기서 각 중량%는 수지 고체의 비율에 관한 것이며 성분(A) 및 (B)의 조합과 (I), (II) 및 (III)의 조합물의 조성에 관한 각각의 전체 퍼센트는 수지 고체에 대해 100에 달한다.
반응 생성물(I)을 제조할때, 이 공정에서 수용성 한계 이하로 되지 않는다면(즉 축합 생성물이 물로 희석될 수 있도록 유지되어야 함), 성분(A) 및 성분(B)를 용매없이 또는 이소시아네이트기와 반응할 수 없는 유기 용매에서, 바람직하게는 90-170℃의 온도에서, 특히 성분(A)의 말단 이소시아네이트기를 위한 차단제의 해리 온도보다 10-20℃ 더 높은 온도에서, 20℃에 DMF에서 측정된 극한점도수가 13.5-18.0ml/g, 바람직하게는 14.5-16.5ml/g일 때까지 반응시킨다.
추가의 가교결합제(III)는 물로 희석하기 전에, 바람직하게는 물로 희석한 후에, 또는 성분(I) 및 (II)의 분산액의 생성 전 또는 바람직하게는 그 후에 첨가될 수 있다.
또한 본 발명의 수성 스토빙 충전제는 용매로서 물, 안료, 충전제 및 임의로 랙커 기술에 종래에 사용된 첨가제를 함유한다.
본 발명은 또한 모터카 랙커링을 위한 이들 수희석성 충전제(프라이머서페이서(primer surfocer))의 용도 및 스톤 내충격성이 있는 코팅제, 특히 저온에서 스톤 내충격성이 있는 코팅제의 제조방법에 관한 것이다.
폴리카르복실 성분(A)으로서 사용된 폴리우레탄 수지는 특이한 초기 화합물(그의 제조를 위함)로서 한가지 또는 여러가지의 디히드록시 모노카르복실산으로 이루어지며 산가 70-160mg KOH/g에 상응하는 카르복실기 그외에 분자당 적어도 한개의 말단 차단 이소시아네이트기를 함유한다. 더구나, 폴리카르복실 성분(A)은 정의에 의해, 히드록실기 또는 C-원자수가 12개ㅔ이상인 지방산의 잔기로 이루어지지 않는다. 차단제는 상승 온도에서, 즉 폴리히드록실 성분(B)와 결합하기 위한 반응 온도에서 분리된다. 폴리카르복실 성분(A)은 성분(A)와 (B)를 결합한 반응 생성물(I)에서 처럼, 염기, 바람직하게는 이차 또는 삼차 알킬 또는 알칸올 아민의 도움으로 카르복실기의 부분 또는 완전 중화후에, 물만으로 희석될 수 있다.
폴리우레탄 수지는 모노히드록실 화합물 및/또는 옥심, 예를들어 부타논 옥심에 의해 부분 차단된 한가지 또는 여러가지의 폴리이소시아네이트와 함께 여러가지의 폴리이소시아네이트의 혼합물을 디히드록시-모노카르복실산 또는 디히드록시-모노카르복실산 및 임의로 한가지 또는 여러가지의 폴리올과 반응시킴으로서 공지의 방식으로 제조되며, 정량비는 히드록실기가 없는 폴리카르복실 성분(A)의 분자기 평균하여 적어도 한가지의 말단 차단 이소시아네이트기로 이루어지도록 선택된다.
디히드록시-모노카르복실산으로, 바람직하게는 디메틸올 프로피온산이 사용된다. 원칙적으로, 다른 디히드록시-모노카르복실산들 또한 적합하다.
폴리이소시아네이트로, 바람직하게는 톨루일렌 디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트 또는 헥사메틸렌 디이소시아네이트와 같은 상용의 디이소시아네이트가 사용되며 임의로 적합한 이소시아네이트 프리폴리머도 사용된다. 유리 NCO-기를 차단하기 위하여 예를들어 모노히드록실 화합물, 특히 2-에틸헥산올과 같은 모노알코올, 글리콜 및 폴리옥시알킬렌 디올의 모노에테르 또는 부탄온 옥심을 선택하며 그들은 폴리카르복실 성분(A)을 폴리히드록실 성분(B)과 반응시킬 때, 즉 해리 온도가 80 및 160℃보다 크기 않을 때 분리되도록 보장된다. 폴리카르복실 성분(A)은 DMF에서 20℃에 측정된 극한점도가 6.5-12.0ml/g, 바람직하게는 8.0-11.0ml/g이다(참조 예 DIN 1342).
폴리히드록실 성분(B)으로, 히드록실가가 50-500mg KOH/g이고 산가가 20mg KOH/g이하이며 DMF에서 20℃에서 측정된 극한점도가 8.0-13.0ml/g, 바람직하게는 9.5-12.0ml/g인 것을 특징으로 하는 필름-형성 폴리에스테르가 사용된다. 폴리올과 폴리카르복실산에서 제조된 폴리에스테르 수지는 임의로 우레탄기로 이루어질 수 없으며 예를들어 C-원자수가 5-20개인 모노카르복실산으로 변형될 수 있다. 그러나, 바람직하게는, 지방산의 비율은 15중량%를 초과하지 않는다.
성분(A)와 (B)를 90-170℃에서, 바람직하게는 폴리카르복실 성분(A)내 말단 이소시아네이트기를 위한 차단제의 해리 온도보다 10-20℃ 더 높은 온도에서 DMF에서 20℃에 측정된 극한점도가 13.5-18.0ml/g, 바람직하게는 14.5-16.5ml/g일 때까지 반응시키며, 이와 관련하여 카르복실기의 중화후에 반응 생성물(I)이 완전한 수희석성이 있어야 함에 유의하여야 한다. 수희석성은 친수성 기, 특히 중화될 수 있는 기에 의해 영향을 받는다. 정량비는 모든 경우에 퍼센트의 합이 100에 달하며, 고체에 대해 성분(A)가 10-80중량%, 바람직하게는 60-85중량%이며, 성분(B)가 20-90중량%, 바람직하게는 60-85중량%이고, 그 퍼센트는 반응 생성물(I)이 적어도 25mg KOH/g, 바람직하게는 30-50mh KOH/g의 산가를 가지도록 선택된다.
카르복실기를 무기 또는 유기 염기를 사용하여 부분 중화 또는 완전중화하기 바로 전에 또는 그후에 그러나 상당 비율의 물을 첨가하기 전에, 반응 생성물(I)을 그 자체로는 수희석성이 없는, 가교결합 성분(II)과 혼합한 다음, 추가의 처리에 적합한 고체 함량으로 물로 희석한다.
추가로, 우레탄 기를 통해 폴리히드록실 성분(B)와 폴리카르복실 성분(A)를 가수분해에 안정한 결합으로 연결하고, 차단된 폴리이소시아네이트 또는 폴리이소시아네이트들(II)과 반응 생성물(I)의 양립가능성을 증진시키고자 폴리카르복실 성분(A)에 의해 특이적 재료를 선택하고 상당 비율의 물을 첨가하기 전에 화합물(II)을 혼합함으로서, 링-라인(ring-line) 시스템이 있는 랙커링 산업 설비에서 이들을 사용하기 위해 특히 중요한 요인인, 특정 결합제 조합물과 배합된, 본 발명에 따른 랙커의 안정성이 상당히 증가된다.
반응 생성물(I)의 카르복실기를 중화하는 염기로서 바람직하게는 이차 또는 삼차 알킬- 또는 알칸올아민이 사용된다.
가교결합 성분(II)으로, 예를들어 소량의 유기 용매로 이루어진 것이 바람직하고 여러가지 서로 다른 성분(II)의 혼합물로서 사용될 수 있는 상용의 차단된 디이소시아네이트 또는 차단된 폴리이소시아네이트가 사용될 수 있다.
본 발명에서, 타입(III)의 가교결합제로서 멜라민 또는 벤조구안아민수지와 같은 아미노플라스틱 수지가 사용된다. 이러한 물질은 예를들어 종래의 상용 제품이다. 그들은 물로 희석될 수 없거나 희석될 수 있다.
벤조구안아민 수지로서 예를들어 완전히 또는 부분적으로 알킬화된 메탄올- 및/또는 부탄올-에테르화 유도체, 바람직하게는 테트라메틸올 형태가 사용된다.
멜라민 수지로서 예를들어 메탄올- 및/또는 (이소)부탄올 에테르화 유도체, 바람직하게는 헥사메틸올 멜라민에서 유도된 것이 사용된다. 특히 바람직한 것은 헥사메틸올 멜라민에서 유도된 부분 알킬화된 수용성 수지이다. 바람직한 에테르화 알코올은 메탄올이다.
아미노플라스틱 수지(III)는 단독으로 또는 조합하여 사용되며 본 발명에 따라 2-30중량%의 정량비로 사용된다. 화합물(III)의 바람직한 정량비는 멜라민 및/또는 벤조구안아민 수지의 5-25, 바람직하게는 8-16중량%이다.
마무리된 수성충전제(hydrofiller)에서의 성분(III)의 양은 마무리된 수성충전제에 존재하는 성분(II)의 양에 따라 조절될 수 있으며, 즉 성분(III)의 양은 잠재적인 이소시아네이트기의 비율에 대한 성분(II)의 양 또는 그의 화학 구조에 따라 변한다는 것이 전문가에게 명백할 것이다. 이와 관련하여 성분(II) 및 (III)의 합은 결합제의 전체 비율에 대해 50중량%를 초과하지 않는다.
본 발명의 놀랄만한 형상은 물로 희석될 수 없는 형태(III)의 가교결합제를 간단한 혼합에 의해 수성 결합제와 혼합할 수 있다는 사실에 있다.
본 발명에 따른 수성충전제는 종래의 무기 및/또는 유기 충전제 및/또는 안료로 이루어질 수 있다. 예를들어 충전제 코팅제의 제조에서 종래에 사용된 충전제가 사용될 수 있다.
이들은 예를들어 카본 블랙, 티타늄 디옥사이드, 미분산된 실리콘 디옥사이드, 알루미늄 실리케이트(예를 들어 카올린), 마그네슘 실리케이트(예를 들어 탈쿰), 칼슘 카보네이트(예를 들어 초크), 비리움 술페이트(예를 들어 바리트)와 같은 무기 안료 및 충전제 및 산화철 안료와 같은 다양한 안료, 프탈로시아닌 안료와 같은 유기 안료, 폴리아미드- 또는 폴리아크릴로니트릴 분말과 같은 유기 충전제 및 납- 또는 크로메이트 화합물과 같은 내부식성 안료일 수 있다.
본 발명에 따른 수성충전제와 함께 사용될 수 있는 랙커 첨가제에는 예를들어 화합물의 레올로지에 영햐이 있는 시약, 침강방지제, 레벨링제, 소포제, 탈기제, 분산 조제 및 촉매가 있다. 이들 물질은 랙커에 관련된 특성 또는 도포 기술에 필요한 특수한 조절 역할을 한다. 임의로 접착성-개선 첨가제, 이를테면 수희석성 에폭시드 수지-변형된 알키드 수지 또는 에폭시드 수지 포스포릭 에스테르가 코팅제에 첨가될 수 있다.
용매로, 랙커 기술에서 기존에 사용되던 용매가 사용될 수 있다. 그 용매는 결합제의 제조로부터 얻을 수 있다. 용매가 적어도 부분적으로 물과 혼합될 수 있다면 유용하다. 이러한 용매의 실예는 글리콜 에테르, 예를들어 부틸글리콜, 에톡시 프로판올, 부틸 디글리콜, 디에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, 이소프로판올, n-부탄올과 같은 알코올, 에틸렌 글리콜, n-메틸피롤리돈과 같은 글리콜 및 케톤이다. 코팅제의 레벨링 특성과 점도는 모두 용매의 선택에 의해 영향을 받을 수 있다. 증발 특성은 사용된 용매의 비점의 적절한 선택에 의해 영향 받을 수 있다.
안료(충전제) 및 결합제는 안료 또는 충전제 조합에 따라 중량비로 예를들어 0.5:1 내지 2.5:1로 사용된다. 코팅제 고체는 25-60중량%, 바람직하게는 30-55중량%이다. 용매의 비율은 예를들어 수성 코팅제에 대하여 각 경우에 15중량%만큼, 바람직하게는 10중량%까지에 달할 수 있다.
아민 또는 아미노 알코올, 바람직하게는 이차 또는 삼차 알킬 또는 알칸올 아민을 첨가하여 코팅제를 pH 값을 7.8-8.8, 바람직하게는 8.2-8.4로 조절하는 것이 유용하다.
본 발명에 따른 수성 스토빙 충전제는 예를들어 전문가에게 공지된 방식으로 충전제 또는 안료를 임의로 성분(I) 및 (II)에서 형성되고 마무리된 히드로필러에 존재한 수성 수지 화합물의 양의 일부분으로 적합한 분산조제와 소포제의 첨가와 함께 분산시키고 펄 밀(pearl mill)과 같은 적합한 분산 유니트를 이용함으로서 제조된다. 바람직하게도, 안료 및/또는 충전제의 입자 직경은 15μm보다 작을 것이다.
이어서 성분(I) 및 (II)로 된 수성 수지 화합물의 잔류량과 혼합하고, 이때 성분(III) 및 강한 혼합후에 마무리된 수성 스토빙 충전제에서 아직 요구된 다른 성분 모두를 임의로 첨가한다.
그후 점도는 물을 사용하여 조절될 수 있다. 마무리된 코팅제를 점도가 상당히 변화 또는 침강함 없이, 상당 시간 동안 저장할 수 있다. 물을 첨가하으로서 도포, 예를들어 분무에 적합하도록 적절히 낮은 수치로 조절할 수 있다.
코팅제를 압착 또는 분무 바람직하게는 분무에 의해 도포한다. 적합한 방법은 압축 공구 분무, 에어리스 분무 또는 ESTA-고회전 분무이다. 금속 또는 프라스틱으로 구성될 수 있는 차체 또는 그의 부품은 지지체로서 특히 적합하다. 금속 부품을 종래의 방식으로, 전기영동으로 도포된 내부식성 프라이머 또는 종래의 프라이밍층 또는 중간층으로 코팅할 수 있다. 이러한 층을 예를들어 150℃이상의 온도에서 말린다. 이러한 적합한 내부식성 프라이머의 실예는 DE-A-36 15 810호, 36 28 121호, 38 23 731호, 39 20 214호 및 39 40 782호 그외에 EP-A-0 82 291호, 209 857호 및 234 395호에 기재되어 있다. 바람직하게는 플라스틱 지지체는 접착성-증가 코팅층 또는 이성분 코팅제 또는 물리적인 건조 코팅제를 기재로 한 프라이머 층을 구비하고 있다.
본 발명에 따른 코팅제를 예비코팅된 지지체에 도포한다. 임의로 80℃까지의 상승 온도에서, 간단한 에어링(airing)에 이어서, 코팅된 가공물을 130-190℃의 온도, 바람직하게는 150℃이상에서 말린다. 층두께는 15-120μm, 바람직하게는 25-60μm이다. 스토빙(stoving) 한 후에, 표면을 결함이 없는 매끄러운 표면을 나타내도록 예를들어 그라인딩에 의해 임의로 추가 처리할 수 있다. 상기 충전제 층에, 착색 및/또는 장식 랙커, 예를들어 단일 표면 랙커 또는 베이스(base) 랙커, 바람직하게는 수성 베이스 랙커가 도포될 수 있다.
필름의 기계적 특성은 아미노플라스틱 수지(III)의 선택에 의해 영향받을 수 있다. 예를들어, 벤조구안아민형의 수지를 사용하며 특히 저온에서 스톤 내충격성이 있는 충전제 코팅을 제조할 수 있으며, 반면에 멜라민 수지 형의 수지를 함유하는 코팅제는 특히 복수의 스톤 충격과 같은 스톤 충격 스트레스에 내성이 있을 것이다.
본 발명에 따른 결합제로 이루어진 수성 충전제로, 본 기술의 상태에 따른 제품보다 큰 비율의 가교결합 성분을 이용할 수 있다. 랙커를 저장하는 동안 랙커 성분의 분리가 관찰되지 않는다. 가교결합제 (II) 및 (III)을 서로 조합하여 사용함으로써 랙커의 반응성을 증가시킬 수 있으므로, 스토브된 필름의 중간층 접착성도 임의로 개선될 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 결합제 혼합물이 예를들어 랙커링 플랜트가 작용하지 않을 때, 과소(overfiring), 즉 코팅제의 과도하게 긴 또는 강한 가열에 대한 내성을 증가시킬 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 불투명하고 과소 및 스톤 충격(특히 저온에서)에 대한 내성이 있는 충전제층의 제조에 적합한 착색 또는 무색의 수성 코팅제를 제조할 수 있다. 특히, 성분(III)을 서로 다른 형태와 양으로 첨가하여 단지 이러한 코팅제 성분을 변화시킴으로서 스톤 내충격성에 대한 서로 다른 시험 규격을 만족시킬 수 있다.
본 발명에 따른 방법으로 광학적으로 매끄럽고, 다층인 스톤 내충격성이 있는 코팅을 제조할 수 있으며, 따라서 이러한 코팅은 모터 자동차의 랙커링 제조에 관한 가장 엄격한 조건을 만족시킨다.
본 발명을 다음 실시예로서 예시한다.
[제조 실시예]
A) 폴리카르복실 성분 A의 제조
디에틸렌 글리콜 디메틸에테르(DGM) 1079부 및 메틸 이소부틸케톤(MIBK) 599부내 디메틸올 프로피온산 945부(7mol)의 용액을 적합한 반응관에서 제조한다. TDI 1,044부(6mol) 및 에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르에 의해 반-차단된 TDI 528부(2mol)의 혼합물을 동시에 100℃에서 4시간에 걸쳐 이 용액에 첨가한다. 일단 모든 NCO-기가 반응되면, 그 화합물을 DGM과 MIBK의 혼합물(2:1)을 사용하여 고체비율 60%로 희석한다. 성분 A는 산가가 140mg KOH/g이고, N,N-디메틸포름아미드(DMF)에서 20℃에 측정된 극한점도가 10.2ml/g이다.
B) 폴리히드록실 성분 B의 제조
트리프로필렌 글리콜 38부(0.2mol), 네오펜틸 글리콜 125부(1.2mol), 이성질화된 리놀산 28부(0.1mol), 이소프탈산 83부(0.5mol) 및 무수 트리멜리트산 58부(0.3mol)를 산가가 4mg KOH/g 이하일 때까지 230℃에 적합한 반응관에서 에스테르화 한다. 에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르내 50% 용액의 DIN 53211/20℃에 따른 점도는 165초에 달하며, N,N-디메틸포름아미드에서 20℃에 측정된 극한점도는 10.5ml/g이다.
C) 결합체 성분(I)의 제조
성분 A 30부와 성분 B의 70부를 서로 혼합하면서 존재하는 용매를 진공하에 반응 온도 150-160℃로 가열하면서 많이 제거한다. DGM내 약90% 용액에서 반응이 수행된다. 디메틸에탄올아민으로 중화후에 완전 수희석성으로 되는 시료가, 산가가 35-39mh KOH/g이고 N,N-디메틸포름아미드에서 20℃에 측정된 극한점도가 16.0에 도달될 때까지 온도 150-160℃를 유지한다.
D) 수성 결합제 혼합물 I+II의 제조
성분(I) 65부를 40-100℃에서 부타논 옥심으로 차단된 상용의 폴리이소시아네이트(Desmodur N 3390(Bayer사제)와 같은 이소시안우레이트 구조가 있는 트리메릭 헥사메틸렌 디이소시아네이트)인, 가교결합 성분(II) 35부와 혼합하고 디메틸 에탄올아민을 사용하여 중화도 90%로 조절한다. 그후 혼합물에 탈이온수를 첨가하여 고체 비율 40%로 희석한다.
[참고예 1 ]
[참고 시험 A]
카본 블랙 0.7부, 티타늄 디옥사이드 1부, 바륨 술페이트 18.3부 및 탈쿰 2부를 상기의 D)에서 제조된 수성 결합제 혼합물 36부에 교반시키고 디솔버(dissolver)하에 세게 혼합한다. 이어서 펄 밀에서 이 혼합물을 세게 분쇄하고, 상기 실시예 D)에서 제조된 40% 수성 조성물 18부와 탈이온수 19.6부가 함유된 랙커를 제조한다.
디솔버하에서, 부틸 글리콜 3부, 트리에탄올아민 0.2부, 폴리에테르-변형 디메틸 폴리실록산 코폴리머(종래의 상용 레벨링 첨가제) 및 폴리실록산 코폴리머 10%용액(종래의 상용 소포제) 1부를 첨가하고 세게 혼합한다.
[본 발명에 따른 수성 스토빙 충전제의 제조]
[실시예 1]
공정은 참고 시험 A와 동일하며, 단지 차이점은 탈이온수 19.6부 대신에 탈이온수 17.1부를 사용하고, 최종 단계에서 디솔버하에서 부분적으로 메탄올 에테르화된 멜라민 수지(중합도 2.3)의 85% 수용액을 2.5부 더 첨가하는 것이다.
[실시예 2]
공정은 실시예 1과 동일하며, 단지 차이점은 상기의 멜라민 수지 2.5부 대신에 테트라메틸올형의 부탄올 에테르화 벤조구안아민 수지의 80% 부탄올릭 용액 2.5부가 사용된다.
[실시예 3]
공정은 실시예 1과 동일하나 실시예 1에서는 멜라민 수지 2.5부가 사용된 대신에, 멜라민 수지 1.5부와 실시예 2에서 언급된 벤조구안아민 수지 1.25부를 혼합물에 첨가한다.
참고 시험 A와 실시예 1-3에 기재된 수성 충전제 조성물에 탈이온수를 첨가하여 가공 점도로 조절하고 모터 자동차 생산 랙커링 분야에서 통상적인, KTL로 예비코팅된(18μm) 차체용 강 패널위에 분무하고, 통상의 방식으로 예비코팅한다.
5분간 에어링한 후에, 160℃에서 20분간 스토빙하였다. 이어서 각 경우에 모터 자동차 생산 랙커링에 적합한 종래의 단일층 표면 코팅을 건조층 두께 40μm로 도포하며, 시스템을 130℃에서 30분간 스토빙하였다.
동일한 랙커 시스템을 전반적으로 제2의 시험 시리즈에서와 동일한 방식으로 제조하였으나, 이때에는 충전제층을 190℃에서 30분간 스토빙하였다. 수성 충전제는 두가지의 시험 시리즈의 각각에서 과소에 대한 내성이 있다고 입증되었고, 다음의 표에서 제시된 특성을 가진 다층 코팅을 제조하였다 :
3 바의 압축 공기에 의해 가속된, 1kg 강쇼트(shot)(날카로운 에지 4-5mm)를 사용하여 +20℃에서 VDA 스톤 충격 테스터(Messrs. Erichsem, Modell 508)에 의한 시험.
[평가 ]
- 표면 코팅의 접착성 (0=충전제로부터 분리안됨, 10=완전한 분리)
- 관통 (0=비관통, 10=매우 많은 관통)
Farbe und Lack 8/1984, pages 646-653에 기재된 스톤 충격 시뮬레이터에 의한 시험.
시험 시편 : 직경 2mm와 중량 0.5g인 둥근 끝이 있는 콘
충격 각도 : 5도
충격 속도 : 180km/h
시험 온도 : +20과 -20℃
접이 실패한 코팅 시스템에서 점수로서 원형의 크게 손상된 면적을 mm 으로 나타낸다(B=패널, KTL, F=충전제, D1=표면 랙커).
에 기재된 것과 같은 시험
시험 시편 : 중량 0.15g 및 직경 2mm인 볼
충격 각도 : 5도
충격 속도 : 280km/h
본 명세서에서 극한점도는 예를 들어 DIN 1342에서 정의된 바와 같이, Staudinger Index(극한점도)와 일치한다.
상기의 실시예에서 언급된 KTL은 음극 전착의 약호이다.

Claims (17)

  1. 다음 성분으로 구성되는 결합제의 수희석성 혼합물을 함유하는 수성 코팅제: I. 다음 성분으로 이루어지며, 염기에 의해 완전 중화 또는 부분 중화되어 수용성으로 된 반응 생성물 50-88중량%, (A) 폴리카르복실 성분으로서, 산가가 70-160mg KOH/g이고 분자당 적어도 한가지의 말단 차단 이소시아네이트기가 있으며 유리 히드록실기와 C-원자수 12개 이상인 지방산 잔기가 없으며 디메틸 포름아미드(DMF)에서 20℃에 측정된 극한점도가 6.5-12.0ml/g인 폴리우레탄 수지 10-80중량% 및 (B) 폴리히드록실 성분으로서, OH-가가 50-500mg KOH/g이고, 산가가 20mg KOH/g 이하이며 DMF에서 20℃에 측정된 극한점도가 8.0-13.0ml/g인 폴리에스테르 수지 20-90중량%(여기서 반응 생성물은 DMF에서 20℃에 측정된 극한점도수가 13.5-18.0ml/g임), II. 가교결합제로서 물에서 희석 될 수 없는 한가지 또는 여러가지의 차단된 폴리이소시아네이트 10-40중량%, 및 III. 추가의 가교결합제로서 적어도 한가지의 아민 수지 2-30중량%(여기서 각 중량%는 수지 고체에 관한 것임).
  2. 제1항에 있어서, 상기 성분(A) 15-40중량%를 상기 성분(B) 85-60중량%와 반응시켜 상기 생성물(I)을 얻는 것이 특징인 코팅제.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 반응 생성물(I)의 극한점도가 14.5-16.5ml/g인 것이 특징인 코팅제.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가교결합제(III)가 한가지 또는 여러가지의멜라민 수지로 구성된 것이 특징인 코팅제.
  5. 제4항에 있어서, 상기 멜라민 수지가 헥사메틸올형인 것이 특징인 코팅제.
  6. 제4항에 있어서, 상기 멜라민 수지가 부분 알킬화된 멜라민 수지인 것이 특징인 코팅제.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가교결합제(III)가 한가지 또는 여러가지의 벤조구안아민 수지로 구성된 것이 특징인 코팅제.
  8. 제7항에 있어서, 상기 벤조구안아민 수지가 테트라메틸올형에서 유도된 것이 특징은 코팅제.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가교결합제(III) 5-25중량%를 사용하는 것이 특징인 코팅제.
  10. 반응 생성물(I)을 제조하기 위하여, 성분(A)를 성분 (A)의 차단된 이소시아네이트기의 차단기 제거 온도보다 10-20℃ 더 높은 온도에서 성분(B)와 반응시키는 것이 특징인 제 1-9항중의어느 한항에 따른 코팅제의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서, 분산상을 생성하기 전에 성분 (I) 및 (II)에 가교결합제(III)를 첨가하고 혼합하는 것이 특징인 제조방법.
  12. 제10항에 있어서, 성분 (I) 및 (II)의 수성 분산액에 가교결합제(III)를 수용성 또는 비수용성 형태로 첨가하고 혼합하는 것이 특징인 제조방법.
  13. 프라임된 지지체에 제 1-9항중의 어느 한항에 따른 코팅제로 구성된 충전제층을 도포하고 스토빙한 후에 베이스 또는 표면 랙커층을 도포하는 것이 특징인 다층 랙커링 방법.
  14. 제13항에 있어서, 충전제층 다음에 있는 프라이밍 또는 랙커층이 수희석성 코팅제를 기재로 하는 것이 특징인 다층 랙커링 방법.
  15. 제13항 또는 14항에 있어서, 착색된 충전제층을 사용하는 것이 특징인 다층 랙커링 방법.
  16. 제1항에 있어서, 상기 (B) 성분의 폴리에스테르 수지가 우레탄으로 변형된 폴리에스테르 수지인 코팅제.
  17. 제13항에 있어서, 충전제층 다음에 있는 프라이밍 및 랙커층이 수희석성 코팅제를 기재로 하는 것이 특징인 다층 랙커링 방법.
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