KR100686290B1 - 재료에 필요한 특성을 부여하기 위한 조성물 - Google Patents

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로버트 에이. 겔만
매튜 비. 하울
안드레아 키스
조안 레페버
윌리엄 더블유. 마스랑카
제프리 아이. 멜처
케빈 엠. 모턴
마이클 티. 라브
윌리엄 로드리케즈
리차드 에이. 스툴케
제니퍼 이. 스티드
로버트 지. 츄시지크
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Abstract

본 발명은 (A) 가교결합 반응을 하는, 바람직하게는 건조 및(또는) 가열시 가교결합 반응을 하는, 1 이상의 기능기를 포함하는 1 이상의 수용성 성분, 및 (B) 1 이상의 필름 형성 중합체를 포함하는 수성 조성물에 관한 것이다. 특히, 상기 조성물은 (A) 폴리아미도아민-에피할로히드린 수지 1 이상, 및 (B) 코팅 조성물로 코팅된 기판에 약 15 미만의 절단성 값을 부여하기에 충분한 양의, 유연화 재료, 가교결합 억제제 및 이들의 조합으로부터 선택된 재료 1 이상을 포함하는 코팅 조성물이다. 바람직하게는, 성분 (B)가 1 이상의 이중 결합을 갖는 알킬 할라이드 및 알켄으로부터 유도된 반복 단위(예: 에틸렌 비닐 클로라이드)를 포함하는 1 이상의 중합체이다. 코팅된 기판, 예를 들면 코팅된 건축 유닛(예: 천장 타일 및 벽 보드), 및 그러한 코팅된 기판의 제조 방법도 제공한다.
코팅 조성물, 건축 유닛, 폴리아미도아민-에피할로히드린 수지, 절단성

Description

재료에 필요한 특성을 부여하기 위한 조성물 {Compositions For Imparting Desired Properties To Materials}
관련 출원에 대한 교차 참조
본원은 1999년 7월 8일에 출원된 미국 출원 No. 09/348,346의 일부 계속 출원이며, 상기 미국 출원의 전체 개시 내용은 본원 명세서에 참고로 특별히 인용한다.
발명의 분야
본 발명은 재료에 다양한 특성을 부여하기 위한 수성 조성물에 관한 것이다. 예를 들면, 본 발명의 수성 조성물은 코팅층/차단층, 라텍스의 대체재/증량제, 다양한 물질의 가교제, 및 접착제/결합제에 사용되는 조성물을 포함한다. 이러한 조성물은 기판에 코팅 및(또는) 함침시킴으로써 여러 가지 필요한 특성을 부여할 수 있다. 본 발명의 수성 조성물은 기판(예: 생리학적 기판, 다공성 기판, 셀룰로스 기판, 직물), 및 건축 재료(예: 목재, 금속 및 유리)를 코팅하는 데 특히 적합하다. 본 발명의 수성 조성물은 잉크, 염료 고착제, 접착제, 밀봉재, 셀룰로스 제품, 개인 위생용 제품(예: 화장품 및 헤어 스타일링 제품), 수지, 페인트, 코팅, 및 부직 구조물에도 사용하여 접착, 전달, 표면 개질, 강도 및(또는) 질감, 및 액체, 및 증기 및 가스의 영향으로부터 보호를 제공할 수 있다. 부직 구조물은 천연 및(또는) 인조 섬유 또는 필라멘트로 된 규칙 배향되거나 랜덤 배향된 섬유의 시트, 웹 또는 바트(batt)로서, 마찰 및(또는) 점착 및(또는) 접착에 의해 결합시킨 것, 배제지(excluding paper), 및 직물 제품, 니트 제품, 터프트(tuft) 제품, 재봉 제품, 또는 습식 밀링에 의한 펠트 (또는 추가로 바느질 하지 않은) 제품, 또는 당해 기술 분야에서 알려진 임의의 기술에 의하여 서로 결합시킨 제품일 수 있다. 부직 구조물의 예에는 단섬유, 장섬유 또는 필름형 섬유 구조의 층 또는 망을 짜맞추어 제조된 평평하고, 유연한 다공성 시트 구조의 부직물이 포함된다.
또한, 본 발명의 조성물은 금속 표면의 내부식성과 페인트 접착성을 향상시키기 위한 금속 변환 코팅(metal conversion coatings)에 사용하기에 적합하다.
본 발명은 또한 상기 조성물을 포함하는 제품 및 이러한 제품의 제조 방법도 포함한다.
재료는 거기에 필요한 특성을 부여하는 여러 가지 조성물로 처리할 수 있다. 기판(기판의 표면 포함)에 필요한 특성을 부여하는 코팅 조성물로 기판을 코팅하는 경우가 종종 있다.
여러 가지 기판(기판의 표면 포함)에 필요한 특성을 부여하는 코팅 조성물로 코팅 또는 기타 방법에 의해 기판을 처리해 왔다. 예를 들면, 정적 구조물(예: 주택 또는 다른 건물, 및 상업적 건축물, 학교, 공공 시설 등)의 건설에 사용되는 매우 다양한 건축재 및 마감재가 존재한다. 이러한 재료들 중에는 부직 재료에 기초한 것들이 많다. 또한, 이러한 재료 중 다수는 설치 전 제조 중에, 또는 설치 후 에, 또는 설치 전후에 표면 마감 코팅(surface finish coating)으로 코팅 및(또는) 함침시킨다.
이러한 재료들, 특히 천장 타일에는 에틸렌-비닐 클로라이드 공중합체 에멀젼을 포함하는 프라임 코팅(prime coat)이 제공된다. 특히 적합한 재료에는 AIRFLEX
Figure 112002000379218-pct00001
라는 상품명으로 에어 프로덕츠 앤드 케미칼스, 인크(Air Products and Chemicals, Inc.; 미국 펜실베니아주 알렌타운 (Allentown) 소재)에서 판매하고 있는 것들이 포함된다. 상기 에멀젼의 구체적인 예는 이아코비엘로(IACOVIELLO)의 미국 특허 제4,673,702호, 및 이아코비엘로(IACOVIELLO)의 미국 특허 제4,962,141호(둘다 에어 프로덕츠 앤드 케미칼스, 인크(미국 펜실베니아주 알렌타운 소재)에 양도되었음)에 개시되어 있으며, 두 특허 모두 본 명세서에 완전히 개시된 것처럼 본원에 참고로 인용한다.
특정 용도의 종이는 통상적으로 종이가 젖었을 때 거기에 강도를 부여하는 수지로 강화시킨다. 이러한 수지는 보통 "습윤 강도 수지(wet strength resins)"라고 불린다. 종이용으로 흔히 사용되는 습윤 강도 수지는 넓은 종류의 수지용 폴리아미도아민-에피할로히드린 수지 중합체이다. 이러한 수지에는 KYMENE
Figure 112002000379218-pct00002
라는 상품명으로 허큘리스 인코포레이티드(Hercules Incorporated; 미국 델라웨어주 소재)에서 판매하고 있는 것들이 포함된다. 이러한 수지, 및 그 제조 방법은, 예를 들면 케임(KEIM)의 미국 특허 제2,926,116호 및 제2,926,154호; 보우어(BOWER)의 미국 특허 제5,614,597호; 마스랑카(MASLANKA)의 미국 특허 제5,644,021호 및 제5,668,246호에 개시되어 있다. 이들은 모두 허큘리스 인코포레이티드에 양도되 었으며, 본 명세서에 완전히 개시된 것처럼 본원에 참고로 인용한다.
미국 특허 제4,859,527호에는 셀룰로스 섬유를 전처리하여 얻어진 강화된 내수성 및(또는) 내용매성 셀룰로스 부직 제품이 개시되어 있다. 일부 구체예에서, 이 특허는 적합한 전처리제에 폴리(아미노아미드) 에피클로로히드린 수지가 포함된다고 개시하고 있다. 전처리제의 구체적인 예에는 KYMENE
Figure 112002000379218-pct00003
, 및 HERCOBOND
Figure 112002000379218-pct00004
(HERCOBOND
Figure 112002000379218-pct00005
5100 포함)이 포함된다; 오버코트 결합제에는 AIRFLEX
Figure 112002000379218-pct00006
"EVCI" 공중합체(AIRFLEX
Figure 112002000379218-pct00007
4500)과 같은 결합제가 포함된다.
또한, 여러 가지 기판에 전처리 및 예비 코팅과 같은 유연성 코팅을 할 필요가 있었다. 유연성 코팅이 필요한 이러한 기판에는 구부리거나 휘기 쉬운 기판이 포함된다. 이러한 기판에는 또한 절단할 수 있는 것들도 포함될 수 있다. 천장 타일이 그러한 기판의 예이다.
KYMENE과 같은 폴리(아미노아미드) 에피할로히드린 수지 및 AIRFLEX와 같은 라텍스를 포함하는 코팅 조성물은 함께 계속 중인 출원 제09/348,346호에 개시된 바와 같이 천장 타일을 처리하는 데 사용되며, 상기 출원은 본 명세서에 완전히 개시된 것처럼 본원에 참고로 인용한다.
손톱 광택제는 기판 코팅의 또다른 예이다. 수성 손톱 광택제는 공동 양도된 함께 계속 중인 출원 제09/348,345호에 개시되어 있으며, 상기 출원은 본 명세서에 완전히 개시된 것처럼 본원에 참고로 인용한다. 손톱 광택제는 대개 유색 액체로서, 페인트와는 달리, 건조되면 단단하고 빛이 나는 코팅이 된다. 상품으로 판매되는 손톱 광택제는 보통 유기 용매(예: 톨루엔 또는 아세톤) 중의 용액 및(또는) 분산액이다.
통상적인 손톱 광택제는 일반적으로 필름 형성제로 니트로셀룰로스를 사용한다. 전형적인 조성물은 알버트(B. Albert)의 문헌["Formulating Nail Lacquer," Drug and Cosmetic Industry, Vol. 48, (November 1998)]에 그러한 손톱 조성물에 관한 배경 정보가 개시되어 있으며, 상기 문헌은 본 명세서에 완전히 개시된 것처럼 본원에 참고로 인용한다.
미국 특허 제5,120,259호에는 결합제로서 분산된 형태로 된 1 이상의 폴리우레탄 및(또는) 폴리우레탄 공중합체와 함께 농축제 및 아실화된 스티렌 공중합체로 이루어진 수성 손톱 광택제가 개시되어 있다.
미국 특허 제5,716,603호에는 이관능성의 아크릴화된 우레탄 올리고머로 가교 결합된 아크릴 수지를 함유하는 수성 용액을 포함하는 손톱 광택제 조성물이 개시되어 있다. 이 특허에서는 손톱 광택제 조성물이 필름을 개질하고(거나) 다른 필요한 또는 기능적 특성, 예를 들면 광택, 균일한 컬러 또는 부스러짐에 대한 저항력을 제공하기 위한 다른 첨가제, 예를 들면 가소제 및 응집제를 함유하고 있다는 점을 특기하고 있다.
전반적인 기판 코팅 조성물의 변화에 대한 시도가 있었다. 예를 들면, 마감 컬러를 비롯한 우수한 외관 외에 내수성, 내구성, 내스크랫치성 등의 물성을 개선하려는 시도가 있었다. 하지만, 계속해서 개선할 필요가 있었다.
기판(기판의 표면 포함)에 필요한 특성을 부여하는 코팅 조성물로 기판을 코 팅하는 경우가 종종 있다. 다공성 건축재는 그러한 기판의 예이다. 정적 건축물, 예를 들면 주택 및 다른 건물들, 및 상업 건축물, 학교, 공공 시설 등을 건설하는 데 사용되는 건축재 및 마감재는 매우 여러 가지가 존재한다. 그러한 재료들 중 다수는 부직 웹을 기재로 한 것이다. 또한, 그러한 재료들 중 다수는 설치 전 제조 중에, 또는 설치 후에, 또는 설치 전후에 표면 마감 코팅으로 코팅 및(또는) 함침시킨다.
외관 및 음향 특성을 위한 고품질의 음향 조절용 천장 타일이 시판되고 있다. 이러한 재료의 제조는 일반적으로 습식 말단 제제화 단계(wet end formulation stage) 및 제조 단계(fabrication stage)의 2 단계로 나눌 수 있다.
습식 말단 제제화 단계에서는, 베이스보드 타일을 슬러리 혼합물(예를 들면, 무기 양모, 종이, 펄라이트, 점토 및 전분으로 된 것)을 습식 말단 형성 기계 또는 종이 기계 또는 유사한 시스템 상에 흘려 보내고 건조시켜 두꺼운 매트를 제조한다. 이어서 제조 단계에서는, 생성된 매트를 매끄럽게 문지르고, 자르고, 도안을 만들고 "페인트"(또는 코팅)한다. 이러한 제품에서는, 내구성, 조작성 및 작업성에 관한 특정 특성을 제공하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 천장 타일의 경우, 가능한 한 낮은 플레이킹(flaking) 및 칩핑(chipping) 특성을 나타내는 천장 타일을 제공하는 것이 매우 중요하다. 가장자리 절단을 하거나 천장 지지 격자판에 타일을 설치하는 경우에 특히 그러하다. 상기 재료의 거친 원액 조성물을 보드 밀에 넣어 개질하거나 프라임 코팅, 마감 페인트, 마감 코팅 및 가장자리 코팅과 같은 코팅으로 개질하여 이러한 특성들을 개선하려는 시도가 있었다. 일반적으로, 이러 한 방법에는 새로운 원료를 개질하거나 공급하고(거나) 다른 제조 방법을 바꾸는 시도가 포함된다.
천장 타일에 관해서는, 전체적인 보드 재료 조성물(즉, 보드의 원료 슬러리) 및 프라임 코팅에서의 변화를 시도하였다. 예를 들면, 절단성, 내구성, 내스크랫치성, 플레이킹이나 칩핑 등의 감소, 및 우수한 외관(마감 컬러 포함)과 같은 물성을 개선하려는 시도가 있었다. 하지만, 계속해서 개선할 필요가 있었다.
발명의 요약
본 발명은 상호작용하거나 서로 엉키는 분자, 예를 들면 가교결합 반응을 하는 1 이상의 기능기를 함유하는 분자를 포함하는 1 이상의 수용성 성분을 포함하는 성분 (A), 및 1 이상의 필름 형성 재료, 바람직하게는 라텍스 재료를 포함하는 성분 (B)를 포함하는 수성 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 수성 조성물은 코팅층/차단층, 라텍스의 대체재/증량제, 가교제, 및 접착제/결합제에 사용될 수 있다. 코팅층/차단층으로 사용되는 경우, 본 발명의 수성 조성물은 수분 차단, 라텍스의 증량제, 내오염성, 내수성/방수성, 및 다공성 기판(예: 종이 및 직물)의 다공성 제어를 제공한다. 코팅층/차단층의 예에는 페인트 질감용 첨가제, 코팅(예: 페인트)용 결합제, 모든 표면용 페인트 프라이머, 종이용 첨가제(예: 종이 코팅, 종이 인쇄성, 종이 사이징, 및 종이 습/건 강화제), 코팅지의 예비 코팅, 인쇄용 프라이머, 및 라텍스를 사용하는 모든 용도에서의 라텍스용 대체재/증량제가 포함되지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 조성물은 금속 표면의 내부식성 및 페인트 접착성을 증강시키는 금속 변환 코팅 에 사용하기에 적합하다.
본 발명의 수성 조성물은 접착제/결합제, 예를 들면 접착제, 결합제(예: 코팅용, 및 화장품 및 헤어 스타일링 제품과 같은 개인 미용 제품용), 설계된 목재품용 접착제, 염료 고착제, 종이 습/건 강도 첨가제, 페인트 첨가제, 퍼머넌트 프레스 수지와 같은 수지(예: 주름 방지용), 코팅지용 예비 코팅, 임의의 표면(예: 목재, 종이, 금속 등)에 인쇄하기 위한 프라이머, 보호용 코팅, 목재/금속/유리용 표면 개질제, 및 라텍스를 이용하는 모든 분야에서 내부 결합제로서 라텍스의 대체재/증량제에도 사용할 수 있다. 접착제/결합제에 사용하는 경우, 본 발명의 수성 조성물은 치수 안정성 제어 및(또는) 종이, 목재, 및 직물의 강도, 및 페인트 질감을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 수성 조성물은 설계된 목재품용 첨가제, 종이 사이징제, 종이 습/건 강도 첨가제, 퍼머넌트 프레스 수지, 라텍스를 이용하는 모든 분야에서 내부 결합제로서 라텍스의 대체재, 목재/금속/유리의 표면 개질제, 잉크 부형제, 및 목재 습식 가공 보조재에서의 가교제로도 사용할 수 있다. 본 발명의 수성 조성물을 가교제로 사용하는 경우, 밀봉 특성, 내오염성, 직물 강도, 및 내수성 반발성을 제공한다.
예를 들면, 성분 (A)는 유리하게는 아크릴아미드 기재 가교결합성 중합체(예: 양이온성 기능화 폴리아크릴아미드), 폴리아미도아민-에피할로히드린 수지, 폴리아민, 및 폴리이민 중 1 이상으로부터 선택될 수 있다.
일부 바람직한 구체예에서, 성분 (A)의 1 이상의 기능기는 에폭시, 아제티디 늄, 알데히드, 카르복실기, 아크릴레이트 및 그의 유도체, 아크릴아미드 및 그의 유도체, 및 4차 아민으로부터 선택할 수 있다.
필름 형성 중합체는, 예를 들면, 탄소 원자 2-12 개의 알킬 할라이드, 탄소 원자 2-12 개의 알켄 할라이드, 탄소 원자 2-12 개의 알킬 아크릴아미드, 탄소 원자 2-12 개의 알켄 아크릴아미드, 탄소 원자 2-12 개의 알킬 아크릴레이트, 및 탄소 원자 2-12 개의 알켄 아크릴레이트의 단량체들로부터 유도된 1 이상의 중합체로부터 선택될 수 있다. 일부 바람직한 중합체에는 스티렌, 디메틸스티렌, 비닐톨루엔, 클로로프렌, 부타디엔, 에틸렌, 아크릴아미드, 아크릴로니트릴, 아크롤레인, 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 메틸 메타크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트, 비닐리덴 클로라이드, 비닐 에스테르, 비닐 클로라이드, 비닐 아세테이트, 아크릴화된 우레탄, 히드록시에틸 아트릴레이트, 디메틸아미노에틸렌아크릴레이트, 및 비닐 아세테이트로부터 선택된 1 이상의 단량체로부터 유도된 것들이 포함된다. 예를 들면, 필름 형성 중합체는 1 이상의 이중 결합을 갖는 탄소 원자 2 내지 12 개의 알킬 할라이드(예를 들면, 비닐 할라이드(예: 비닐 클로라이드)), 및 탄소 원자 2 내지 12 개의 알켄(예를 들면, 에틸렌)으로부터 유도된 반복 단위를 포함하는 1 이상의 단량체로부터 유도된 1 이상의 중합체로부터 선택된 라텍스일 수 있다. 일부 구체예에서, 상기 조성물은 1 이상의 산, 바람직하게는 플루오산(예: 플루오티탄산, 플루오지르코늄산, 플루오규산, 및 플루오붕산)을 더 포함한다.
일부 바람직한 구체예에서, 상기 조성물은 (A) 대 (B)의 건중량비가 약 5:1 내지 1:1, 더욱 바람직하게는 약 2:1 내지 1:1 또는 약 1.69:1일 수 있다.
본 발명은, 또한, 예를 들면 성분 (A) 및 (B)를 포함하는 코팅 조성물로 기판을 코팅하는 단계; 및 상기 기판 상의 코팅 조성물을 경화시키는 단계를 포함하는 코팅된 기판의 제조 방법에 관한 것이다. 또한, 상기 방법은 성분 (A) 및 (B)를 포함하는 코팅 조성물로 기판을 코팅하는 단계, 및 기판 표면 상에 그 자리에서 코팅 조성물을 건조시키거나 기판을 코팅 조성물로 세척하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 셀룰로스 제품, 부직 제품(예: 시트), 천장 타일, 및 금속과 같은 기판을 코팅하는 코팅된 기판 재료에 관한 것이기도 하다. 바람직하게는, 본 발명은 성분 (A) 및 (B)를 이용하여(예: 성분 (A) 및 (B)의 경화 조성물), 셀룰로스 제품, 부직 시트, 천장 타일, 및 금속과 같은 코팅된 기판을 제조하는 방법에 관한 것이기도 하다.
본 발명은 또한 구체적으로 성분 (A)와 (B) 및 1 이상의 산, 바람직하게는 플루오산(예: 플루오티탄산, 플루오지르코늄산, 플루오규산, 및 플루오붕산)을 함유하는 조성물을 이용하여, 바람직하게는 약 1.5 내지 약 5.0의 pH에서, 금속 변환 코팅을 제조하는 방법에 관한 것이기도 하다. 바람직하게는, 본 발명은 성분 (A) 및 (B) 및 1 이상의 산, 바람직하게는 플루오산(예: 플루오티탄산, 플루오지르코늄산, 플루오규산, 및 플루오붕산)을 함유하는 조성물을 이용하여, 바람직하게는 약 1.5 내지 약 5.0의 pH에서, 금속 표면 상에 실질적으로 크롬이 없는 변환 코팅을 형성하는 방법에 관한 것이다. 보다 바람직하게는, 본 발명은 성분 (A) 및 (B) 및 1 이상의 산, 바람직하게는 플루오산(예: 플루오티탄산, 플루오지르코늄산, 플루오규산, 및 플루오붕산)을 함유하는 조성물을 이용하여, 바람직하게는 약 1.5 내지 약 5.0의 pH에서, 금속 표면 상에 실질적으로 크롬이 없고 그 자리에서 건조시킨 변환 코팅을 형성하는 방법에 관한 것이다. (1)에서 조성물의 양은 바람직하게는 약 0.1 내지 약 90 중량%일 수 있고, 산의 양은 바람직하게는 약 0.2 내지 약 20 중량%일 수 있다.
본 발명은, 또한, 가교결합 반응을 하는, 바람직하게는 건조 및(또는) 가열시 가교결합 반응을 하는 기능기 1 이상을 포함하는 수용성 성분 1 이상을 포함하는 성분 (A), 및 필름 형성 재료, 바람직하게는 라텍스 재료 1 이상을 포함하는 성분 (B)를 포함하는 경화 조성물을 포함하는 기판, 바람직하게는 금속 기판에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 셀룰로스 제품, 바람직하게는 천장 타일 및 부직 제품(예: 시트)를 제조하는 방법에 관한 것이다.
예를 들면, 본 발명은, 실질적으로 동시에 또는 순차적으로, 수성계, 펠트, 웹, 및 이들의 조합 중 1 이상으로부터 선택된, 셀룰로스 섬유를 포함하는 계에, (A) 가교결합을 하는 기능기 1 이상을 포함하는 1 이상의 수용성 성분, 및 (B) 1 이상의 필름 형성 중합체를 첨가하는 방법을 제공한다.
본 발명은 또한 가교결합 반응을 하는, 바람직하게는 건조 및(또는) 가열시 가교결합 반응을 하는 기능기 1 이상을 포함하는 수용성 성분 1 이상을 포함하는 성분 (A), 및 필름 형성 재료, 바람직하게는 라텍스 재료 1 이상을 포함하는 성분 (B)를 포함하는 경화 조성물을 포함하는 셀룰로스 제품, 바람직하게는 천장 타일 및 부직 제품(예: 시트)에 관한 것이다.
일부 관점에서, 본 발명은 기판, 특히 다공성 기판, 그 중에서도 코팅 후에 취급 또는 조작을 할 수 있는 다공성 기판에 사용되는 코팅 조성물을 제공한다.
일부 관점에서, 본 발명은 낮은 수준의 플레이킹 및(또는) 칩핑으로 보여지는 개선된 절단성을 나타내는 건축재(천장 타일 등을 포함)에 관한 것이다.
본 발명은 필요한 마감 컬러 및 전면 내구성(face durability)(예: 내스크랫치성, 내마찰성 및 마찰성(scrubility))을 가진 건축재(천장 타일 등을 포함)에 사용되는 코팅 조성물을 제공한다.
바람직하게는, 본 발명은 본 발명은 낮은 수준의 플레이킹 및(또는) 칩핑으로 보여지는 개선된 절단성과 내마찰성의 조합을 나타내는 그러한 재료를 제공한다.
또한 바람직하게는, 본 발명은, 건축재를 코팅 조성물로 코팅하고 조성물을 경화시킬 때, 전술한 속성의 조합을 나타내는 한편, 우수한 음향 효과, 낮은 처짐, 우수한 에이징(aging) 특성, 우수한 컬러 또는 커버 특성, 우수한 내화성, 및 설치에 유리한 특성을 제공하는 건축재(천장 타일 포함)용 코팅 조성물을 제공한다.
본 발명의 코팅은 다공형 섬유 기판(예: 천장 타일)에 도포하여 그 기판에 내구성을 부여하면서도 기판을 봉쇄하거나 다공성(예: 음향 효과)을 상실하거나 미적 외관을 손상시키지 않는 한편, A급 내화 성능을 유지할 수 있다.
본 발명은 전술한 잇점을 제공한다. 본 발명은 또한 쉽게 사용할 수 있는 조성물을 제공한다.
조성물의 성분들은 쉽게 혼합할 수 있으며, 특히 성분들이 액체 형태(예: 에멀젼 형태)인 경우 구체예에서 그러하다.
본 발명의 조성물은 경화시 고도의 환기를 요하지 않는다.
본 발명의 조성물은 또한 시간이 지나도 안정하다.
본 발명의 조성물은 분무에 의해 기판에 도포하기에 특히 적합한 특성을 갖고 있다. 예를 들면, 본 발명의 조성물은 점도가 낮고 고체 함유량이 낮다. 따라서, 본 발명의 조성물은 조작 중 분무 기기가 실질적으로 막히는 일 없이 분무를 할 수 있다. 또한, 본 발명의 조성물은 분무하는 데 많은 양의 공기를 사용할 필요없이 분무할 수 있다; 조성물의 점도가 낮음으로 인해 낮은 펌프 압력에서도 쉽게 분무할 수 있다.
일부 관점에서, 본 발명은,
(A) 폴리아미도아민-에피할로히드린 수지 1 이상; 및
(B) 경화된 코팅 조성물로 코팅된 기판에 약 15 미만의 절단성 값을 부여하기에 충분한 양의 재료 1 이상
을 포함하는 코팅 조성물을 제공한다.
일부 관점에서, 본 발명은,
(A) 폴리아미도아민-에피할로히드린 수지 1 이상; 및
(B) 코팅 조성물로 코팅된 기판에 약 15 미만의 절단성 값을 부여하기에 충분한 양의, 유연화 재료, 가교결합 억제제 및 이들의 조합으로부터 선택된 재료 1 이상
을 포함하는 코팅 조성물을 제공한다.
일부 관점에서, 본 발명은,
(A) 폴리아미도아민-에피할로히드린 수지 1 이상; 및
(B) 1 이상의 이중 결합을 갖는 알킬 할라이드 및 알켄으로부터 유도된 반복 단위를 포함하는 중합체 1 이상
을 포함하는 코팅 조성물을 제공한다.
일부 관점에서, 본 발명은,
(A) 폴리아미도아민-에피할로히드린 수지 1 이상; 및
(B) 1 이상의 이중 결합을 갖는 알킬 할라이드 및 알켄으로부터 유도된 반복 단위를 포함하는 중합체 1 이상
을 포함하는 조성물로 코팅된 건축 유닛을 제공한다.
일부 관점에서, 본 발명은,
(A) 폴리아미도아민-에피할로히드린 수지 1 이상; 및
(B) 코팅을 기판에 도포하여 경화시킨 후, 기판을 실질적으로 180˚ 구부렸을 때, 경화된 코팅이 기판으로부터의 갈라짐이나 균열을 실질적으로 나타내지 않을 정도로 충분한 유연성을 부여하기에 충분한 양의 재료 1 이상
을 포함하는 코팅 조성물을 제공한다.
바람직하게는, 이러한 조성물은, 코팅을 기판에 도포하여 경화시킨 후, 기판을 실질적으로 360˚ 구부렸을 때, 경화된 코팅이 기판으로부터의 갈라짐이나 균열 을 실질적으로 나타내지 않을 정도로 충분한 유연성을 나타낸다.
성분 (A)의 수용액 중 성분 (A)의 양은 조성물의 모든 성분들의 총중량을 기준으로 약 5 중량% 내지 약 95 중량%일 수 있고, 성분 (B)의 수성 에멀젼 중 성분 (B)의 양은 조성물의 모든 성분들의 총중량을 기준으로 약 5 중량% 내지 약 95 중량%일 수 있다. 성분 (A)의 수용액 중 성분 (A)의 양은 조성물의 모든 성분들의 총중량을 기준으로 약 50 중량% 내지 약 85 중량%일 수 있고, 성분 (B)의 수성 에멀젼 중 성분 (B)의 양은 조성물의 모든 성분들의 총중량을 기준으로 약 8 중량% 내지 약 50 중량%일 수 있다. 성분 (A)의 수용액 중 성분 (A)의 양은 조성물의 모든 성분들의 총중량을 기준으로 약 75 중량%일 수 있고, 성분 (B)의 수성 에멀젼 중 성분 (B)의 양은 조성물의 모든 성분들의 총중량을 기준으로 약 11 중량%일 수 있다.
상기 코팅 조성물은 계면활성제를 더 포함할 수 있다. 이 계면활성제는 옥틸페녹시폴리에톡시에탄올 비이온성 계면활성제를 포함할 수 있다. 계면활성제는 5 중량% 이하의 양으로 존재할 수 있다. 계면활성제는 약 1 중량% 이하의 양으로 존재할 수 있다. 계면활성제는 약 0.05-0.25 중량%의 양으로 존재할 수 있다.
이러한 조성물에서, (A):(B)의 중량비는 약 0.05 내지 약 19, 바람직하게는 약 4 내지 약 12, 더욱 바람직하게는 약 6 내지 약 8, 더욱 바람직하게는 약 6.5 내지 약 7.0, 더욱 바람직하게는 약 6.75이다.
본 발명은 또한 상기한 바와 같은 코팅 조성물로 코팅된, 기판을 포함하는 건축 유닛을 제공한다. 기판은 천장 타일 또는 벽보드를 포함할 수 있다.
상기 코팅된 건축 유닛은 약 8 이상의 헤스 레이크 테스트 값(Hess Rake Test Value), 및 약 15 미만의 절단성 값을 나타낸다.
바람직하게는, 상기 코팅된 건축 유닛은 약 10 이상의 헤스 레이크 테스트 값, 및 약 10 미만의 절단성 값을 나타낸다. 더욱 바람직하게는, 헤스 레이크 테스트 값이 약 12 이상, 절단성 값이 약 2 미만이고, 더욱 바람직하게는, 헤스 레이크 테스트 값이 약 14 이상, 절단성 값이 약 1 미만이다.
기판은 천장 타일 및(또는) 벽보드를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 코팅된 건축 유닛은 약 8 이상의 헤스 레이크 테스트 값, 및 약 15 미만의 절단성 값을 나타낸다. 더욱 바람직하게는, 헤스 레이크 테스트 값이 약 10 이상, 절단성 값이 약 10 미만이고, 더욱 바람직하게는, 헤스 레이크 테스트 값이 약 12 이상, 절단성 값이 약 2 미만이고, 더욱 바람직하게는, 헤스 레이크 테스트 값이 약 14 이상, 절단성 값이 약 1 미만이다.
성분 (B)는 알킬 할라이드, 알켄, 메틸 메타크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 스티렌 비닐리덴 클로라이드, 아크릴산, 메타크릴산, 및 비닐 아크릴 기재 재료 중 1 이상을 포함하는 단량체로부터 유도될 수 있는 공중합체로부터 선택하는 것이 바람직하다.
성분 (B)는 알킬 할라이드, 바람직하게는 비닐 할라이드, 바람직하게는 비닐 클로라이드를 포함하는 것이 바람직하다. 알켄은 올레핀, 바람직하게는 에틸렌을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명은 또한
(1) (A) 폴리아미도아민-에피할로히드린 수지 1 이상; 및
(B) 코팅 조성물의 경화시 코팅된 기판에 약 15 미만의 절단성 값을 부여하기에 충분한 양의 재료 1 이상
을 포함하는 코팅 조성물로 기판을 코팅하는 단계; 및
(2) 상기 기판 상의 코팅 조성물을 경화시키는 단계
를 포함하는 코팅된 기판의 제조 방법을 제공한다. 바람직하게는, 절단성 값이 약 10 미만, 더욱 바람직하게는 약 2 미만, 더욱 바람직하게는 약 1 미만이다. 사용하는 기판 및 조성물은 상기한 바와 같을 수 있다.
본 발명은 본 명세서에서 정의하는 바와 같은 성분 (A) 및 본 명세서에서 정의하는 바와 같은 성분 (B)를 포함하는 수성 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 수성 조성물은 코팅층/차단층, 라텍스의 대체재/증량제, 및 가교제로서의 용도, 및 접착제/결합제에서의 용도를 포함하는 여러 가지 유용성을 갖고 있다. 코팅층/차단층으로 사용하는 경우, 본 발명의 수성 조성물은 수분 차단, 가장자리 밀봉, 라텍스의 증량제, 내오염성, 내수성/수반발성, 및 다공성 기판의 다공성 제어를 제공한다. 다공성 기판의 예에는 종이 제품, 부직 제품(예: 시트), 및 직물이 포함되지만, 여기에 제한되는 것은 아니다. "라텍스의 증량제"란 본 발명의 조성물(즉, 성분 (A) 및 (B))이 라텍스의 대체재가 될 수 있음을 나타내고, 라텍스가 사용될 수 있는 모든 분야에서 라텍스를 대신하여 또는 부분적으로 대체하여 사용될 수 있다.
코팅층/차단층의 예에는 페인트의 질감용 첨가제, 코팅용 결합제(예: 페인트에서), 모든 표면의 페인트 프라이머, 종이용 첨가제(예: 종이 코팅, 종이 인쇄성, 종이 사이징, 및 종이 습/건 강도제), 코팅지의 예비 코팅, 인쇄용 프라이머, 및 라텍스를 사용하는 모든 분야에서 내부 결합제로서의 라텍스의 대체재/증량제가 포함되지만, 여기에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 수성 조성물은 첨가제/결합제, 예를 들면 첨가제, 결합제(예: 코팅용, 및 화장품 및 헤어 스타일링 제품과 같은 개인 미용 제품용), 공학적 목재 제품용 첨가제, 염료 고착제, 셀룰로스 제품(예: 시트 및 천장 타일과 같은 부직 제품)용 종이 습/건 강도 첨가제, 페인트 첨가제, 퍼머넌트 프레스 수지와 같은 수지(예: 내구김성), 코팅지의 예비 코팅, 인쇄용 프라이머, 보호 코팅, 목재/금속/유리의 표면 개질제, 및 라텍스를 사용하는 모든 분야에서 내부 결합제로서의 라텍스의 대체재/증량제에 사용될 수 있다. 접착제/결합제에 사용되는 경우, 본 발명의 수성 조성물은 치수 안정성 제어 및(또는) 종이, 목재, 및 직물의 강도, 및 페인트 질감(페인트가 말랐을 때, 불규칙한 윤곽을 갖는 표면을 형성하도록)을 제공할 수 있다.
본 발명의 수성 조성물은 또한 설계된 목재 제품용 첨가제에서의 가교제, 조이 사이징제, 종이 습/건 강도 첨가제, 퍼머넌트 프레스 수지, 라텍스를 사용하는 모든 분야에서 내부 결합제로서의 라텍스의 대체재, 목재/금속/유리의 표면 개질제, 잉크 부형제(잉크 셋에의 충격 및 광택을 제공함), 및 직물 습식 가공 보조제로 사용될 수 있다. 본 발명의 수성 조성물의 가교제로서의 용도는 밀봉 특성, 내 오염성, 직물 강도, 및 내수성/방수성을 제공한다.
또한, 본 발명은 코팅된 기판, 예를 들면 셀룰로스 제품, 부직 제품(예: 시트), 천장 타일, 및 금속을 제조하는 방법에 관한 것이기도 하다. 바람직하게는, 본 발명은 또한 성분 (A) 및 (B)를 이용하여 코팅된 기판, 예를 들면 셀룰로스 제품, 부직 시트, 천장 타일, 및 금속을 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은, 또한, 예를 들면 성분 (A) 및 (B)를 포함하는 코팅 조성물로 기판을 코팅하는 단계, 및 상기 기판 상의 코팅 조성물을 경화시키는 단계를 포함하는 코팅된 기판을 제조하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 성분 (A) 및 (B)를 포함하는 코팅 조성물로 기판을 코팅하는 단계, 및 기판의 표면 상에 그 자리에서 상기 조성물을 건조시키거나 코팅 조성물로 기판을 세척하는 단계를 포함하는, 금속 변환 코팅 방법을 포함한다. 금속 변환 코팅 방법은 성분 (A)와 (B) 및 1 이상의 산, 바람직하게는 플루오산(예: 플루오티탄산, 플루오지르코늄산, 플루오규산, 및 플루오붕산)을 함유하는 조성물을 이용하여, 바람직하게는 약 1.5 내지 약 5.0의 pH에서 코팅하는 것을 포함한다. 바람직하게는, 본 발명은 실질적으로 크롬이 없는 변환 코팅을 성분 (A)와 (B) 및 1 이상의 산, 바람직하게는 플루오산(예: 플루오티탄산, 플루오지르코늄산, 플루오규산, 및 플루오붕산)을 함유하는 조성물을 이용하여, 바람직하게는 약 1.5 내지 약 5.0의 pH에서, 금속 표면 상에 형성하는 방법에 관한 것이다. 더욱 바람직하게는, 본 발명은 실질적으로 크롬이 없고, 그 자리에서 건조시킨 변환 코팅을 성분 (A)와 (B) 및 1 이상의 산, 바람직하게는 플루오산(예: 플루오티탄산, 플루오지르코늄산, 플루오규산, 및 플루오붕산) 을 함유하는 조성물을 이용하여, 바람직하게는 약 1.5 내지 약 5.0의 pH에서, 금속 표면 상에 형성하는 방법에 관한 것이다.
"실질적으로 크롬이 없는 변환 코팅"이란 변환 코팅에 의도적으로 첨가된 크롬은 없지만, 미량의 크롬은 함유할 수 있다는 것을 말한다.
또한, 본 발명은 성분 (A) 및 (B)를 함유하는 조성물을 이용하여 셀룰로스 제품, 바람직하게는 천장 타일 및 부직 제품(예: 시트)를 제조하는 방법에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명은 (1) 수성계, 펠트, 웹 및 이들의 조합 중 1 이상으로부터 선택되는, 셀룰로스 섬유를 포함하는 계에, (A) 가교결합 반응을 하는 1 이상의 기능기를 포함하는 1 이상의 수용성 성분, 및 (B) 1 이상의 필름 형성 중합체를 포함하는 조성물을 실질적으로 동시에 또는 순차적으로 첨가하는 단계를 포함하는, 셀룰로스 제품을 제조하는 방법에 관한 것이다.
"실질적으로 동시에 첨가" 또는 "동시에 첨가"한다는 것은 2 가지의 물질을 슬러리 또는 현탁액(예: 셀룰로스 슬러리)에 실질적인 시간의 차이 없이 계 또는 공정 중 거의 동일한 위치에서 첨가한다는 것을 말한다. 첨가하는 2 가지 물질은 혼합물 형태로 첨가하거나, 예를 들어 하나를 첨가하는 동안 다른 것을 첨가함으로써 따로 첨가할 수 있다.
"순차적 첨가"는 2 이상의 상이한 물질을 동시에 또는 상이한 시간에 상이한 위치에 및(또는) 상이한 시간에 동일한 위치에 셀룰로스 제품을 제조하는 데 사용되는 기계에 첨가하는 것을 말한다. 이 위치들은, 첨가된 한 물질이 또다른 물질이 첨가되기 전에 셀룰로스 슬러리와 혼합될 정도로 충분히 떨어져 있다. 순차적 첨가와 동시 첨가를 함께 사용할 수도 있다.
일부 관점에서, 본 발명은 폴리아미도아민-에피할로히드린을 포함하는 성분 (A), 및 성분 (A)의 특성과 협력하거나 성분 (A)의 특성을 알맞게 하고 바람직하게는 유연화 성분, 가교결합을 억제하는 성분, 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 성분을 포함하는 성분 (B)를 포함하는 혼합물을 포함하는 조성물이, 여러 가지 기판에 코팅으로서 도포되었을 때, 뜻밖에 우수한 특성의 스펙트럼을 제공한다는 발견한 것에 관한 것이다. 본 발명의 조성물은 다공성 기판을 코팅하는 데 특히 적합하다. 기판의 예에는 건축 재료, 예를 들면 천장 타일, 벽 보드 등이 포함된다. 본 명세서에서 사용하는 바와 같은 정의에 따르면(이론에 의해 제한되길 원하는 것은 아님), 상기 유연화 성분은, 적어도 부분적으로는, 성분 (A)의 가교결합을 억제하는 기능을 한다.
성분 (A)
성분 (A)는 건조 및(또는) 가열시 분자 엉킴, 가교결합, 분자 결합 등과 같은 분자간 상호작용을 하는 분자들을 갖는 임의의 성분일 수 있다. 성분 (A)에 적합한 물질에는 성분 (A)와 (B)를 경화시킬 때 분자 수준에서 상호작용하여 성분 (B) 내에 분포된 네트워크를 형성하는 물질이 포함되지만, 여기에 제한되는 것은 아니며, 이론에 의해 제한되기를 바라지 않는다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 수성 조성물의 성분 (A)는 가교결합을 하는, 바람직하게는 건조 및(또는) 가열시 가교결합을 하는 1 이상의 기능기를 포함하는 1 이상의 수용성 성분을 포함할 수 있다. "수용성 성분"이란 물에 용해되어 균일 한 액체를 형성하는 성분을 말한다. 성분 (A)의 기능기로서 적합한 예에는, 바람직하게는 에폭시, 아제티디늄, 알데히드, 카르복실기, 아크릴레이트 및 그의 유도체, 아크릴아미드 염기 및 그의 유도체, 및 사차 아민이, 더욱 바람직하게는 아제티디늄, 에폭시, 및 알데히드가, 더욱 바람직하게는 아제티디늄 및 에폭시가 포함되지만, 여기에 제한되는 것은 아니다.
성분 (A)의 예에는, 바람직하게는 아크릴아미드 기재 가교결합성 중합체, 폴리아미도아민-에피할로히드린 수지, 및 폴리아민, 및 폴리이민이, 더욱 바람직하게는 미국 특허 제5,543,446호(이 문헌은 본 명세서에 그대로 참고로 인용함)에 개시된 것과 같은 양이온성 기능화 폴리아크릴아미드(허큘리스 인코포레이티드 (Hercules Incorporated)에서 제조한 HERCOBOND 1000
Figure 112002000379218-pct00008
), 미국 특허 제5,338,807호(이 문헌은 본 명세서에 그대로 참고로 인용함)에 개시된 CREPETROL
Figure 112002000379218-pct00009
A 3025와 같은 크레이프 보조제(creping aids), 및 케임(KEIM)의 미국 특허 제2,926,116호 및 제2,926,154호(이 문헌들은 본 명세서에 그대로 참고로 인용함)에 개시된 것과 같은 폴리아미도아민-에피할로히드린 수지가 포함되지만, 여기에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일부 관점에서, 성분 (A)에 바람직한 물질에는 케임(KEIM)의 미국 특허 제2,926,116호 및 제2,926,154호(이 문헌들은 본 명세서에 그대로 참고로 인용함)에 개시된 것과 같은 폴리아미도아민-에피할로히드린 수지가 포함된다. 바람직한 폴리아미도아민-에피할로히드린 수지는 또한 보우어(BOWER)(허큘리스 인코포레이트에 보통 양도됨)의 미국 특허 제5,614,597호(본 명세서에 참고로 그대로 인 용함)에 교시된 바에 따라 제조할 수 있다. 보우어(BOWER)의 미국 특허 제5,614,597호에서 설명된 바와 같이, 이 방법들은 전형적으로 수성 폴리아미도아민을 과량의 에피할로히드린과 반응시켜 폴리아미도아민 중의 아민기를 에피할로히드린 첨가생성물로 완전히 전환시키는 단계를 포함한다. 반응 중에, 에피할로히드린으로서 에피클로로히드린을 이용하여, 다음 예에 나타낸 바와 같이 폴리아미도아민의 이차 아민기에 할로히드린기를 부가한다:
Figure 112002000379218-pct00010
(여기서, R2N은 폴리아미도아민의 이차 아민기를 나타낸다)
에피할로히드린이 부가된 후 열 발생이 가라앉을 때, 반응 혼합물을 가열하여 가교결합을 시키면 점도가 증가한다. 이 반응 동안, 아제티디늄기가 형성된다. 보통 이 기능기는 종이 섬유와 강한 가교결합 네트워크를 형성함으로써 종이에 습윤 강도를 부여하기 위해 사용한다.
바람직한 폴리아미도아민-에피할로히드린 수지는 폴리아미도아민-에피클로로히드린, 예를 들면 허큘리스 인코포레이티드(미국 델라웨어주 윌밍턴(Wilmington) 소재)가 여러 가지 상표명으로 판매하고 있는 것들이 포함된다. 허큘리스에서 구입가능한 바람직한 폴리아미도아민-에피할로히드린 수지에는 KYMENE
Figure 112002000379218-pct00011
수지 및 HERCOBOND
Figure 112002000379218-pct00012
수지가 포함된다. KYMENE 557H
Figure 112002000379218-pct00013
수지, KYMENE 557LX
Figure 112002000379218-pct00014
수지, KYMENE 557SLX
Figure 112002000379218-pct00015
수지, KYMENE 557ULX
Figure 112002000379218-pct00016
수지, KYMENE 557ULX2
Figure 112002000379218-pct00017
수지, KYMENE 709
Figure 112002000379218-pct00018
수 지, KYMENE 736
Figure 112002000379218-pct00019
수지, 및 HERCOBOND 5100
Figure 112002000379218-pct00020
수지가 포함된다. 이 중에서, KYMENE 557H
Figure 112002000379218-pct00021
수지 및 HERCOBOND 5100
Figure 112002000379218-pct00022
가 수용액 형태로 구입가능한 특히 바람직한 폴리아미도아민이다. KYMENE 763
Figure 112002000379218-pct00023
수지(폴리아민)도 성분 (A)로 사용할 수 있다. 전술한 각 수지들의 등가물들도 본 발명의 범위 안에 든다는 것을 명백히 의도한다.
성분 (B)
성분 (B)에 적합한 물질에는 상기 성분 (A)의 네트워크 구조에 의해 개질할 수 있는 연속상을 형성할 수 있는 임의의 물질이 포함되지만, 이론에 의해 제한하려는 것은 아니다. 상기한 바와 같이, 성분 (B)는 1 이상의 필름 형성 재료, 예를 들면 중합체, 바람직하게는 라텍스 재료를 포함한다.
본 발명의 필름 형성 재료의 예에는, 바람직하게는, 탄소 원자수 2-12 개의 알킬 할라이드, 탄소 원자수 2-12 개의 알켄 할라이드, 탄소 원자수 2-12 개의 알킬 아크릴아미드, 탄소 원자수 2-12 개의 알켄 아크릴아미드, 탄소 원자수 2-12 개의 알킬 아크릴레이트, 및 탄소 원자수 2-12 개의 알켄 아크릴레이트 중 1 이상을 포함하는 단량체로부터 유도된 중합체가 포함되지만, 여기에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일부 관점에서, 필름 형성층은 1 이상의 이중 결합을 갖고 2 내지 12 개의 탄소 원자를 갖는 알킬 할라이드 및 2 내지 12 개의 탄소 원자를 갖는 알켄으로부터 유도된 반복 단위를 포함하는 1 이상의 중합체로부터 선택된 라텍스이 다.
"라텍스"는 수불용성 중합체의 수성 분산액을 말한다. 라텍스 재료는 에멀젼 중합 방법으로 제조되며, 이 방법에서 불용성 단량체를 계면활성제로 에멀젼화하여 직경이 약 10,000 nm 또는 10 마이크론 미만인 수중의 작은 입자로 만들고 수용성 개시제를 이용하여 중합한다. 생성된 생성물은 직경이 바람직하게는 약 50 내지 1000 nm인 미세한 입자의 콜로이드성 현탁액이다. 예를 들면, 문헌[Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, fourth edition, volume 15, page 51 (J. Wiley & Sons, New York, 1995)](이 문헌은 본 명세서에 그대로 인용함) 참조. "콜로이드성 현탁액"은 액체 매질 중 미세한 물방울 또는 입자의 현탁액을 말한다.
적합한 라텍스는 안정성, 유변학, 필름 형성 및 필름 특성, 계면 반응성 등 통상의 고려 사항들을 충분히 이용한 물성을 기초로 당해 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 자가 쉽게 찾을 수 있으며, 기판 접착제는 라텍스의 콜로이드 및 중합체 특성에 의하여 결정할 수 있다. 콜로이드 특성에는 입도 및 형태 분포 고체, pH, 점도, 및 안정성이 포함된다. 분자량 분포, 단량체 순서 및 분포, 유리 전이 온도 및 결정화도는 당업계에서 잘 알려진 것들이다.
라텍스 응용 분야에는 접착제, 결합제, 코팅, 탄성 재료, 폼 제품, 개질제, 및 다른 재료의 부동화용 지지체로서의 용도가 포함되지만, 여기에 제한되는 것은 아니다.
시판되고 있는 라텍스는 스티렌, 디메틸스티렌, 비닐톨루엔, 클로로프렌, 부 타디엔, 에틸렌, 아크릴아미드, 아크릴로니트릴, 아크롤레인, 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 메틸 메타크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트, 비닐리덴 클로라이드, 비닐 에스테르, 비닐 클로라이드, 비닐 아세테이트, 아크릴화된 우레탄, 히드록시에틸 아크릴레이트, 디메틸아미노에틸렌아크릴레이트, 및 비닐 아세테이트(여기에 제한되는 것은 아님)를 비롯한 매우 다양한 단량체로부터 유도된다.
라텍스 재료의 다른 예에는 바람직하게는 알킬 할라이드와 알켄 할라이드의 공중합체, 예를 들면 비닐 또는 알릴 할라이드와 알켄의 공중합체가 포함되지만, 여기에 제한되는 것은 아니다. 임의의 알킬 할라이드 및 임의의 알켄 할라이드를 사용할 수 있으며, 이들을 공중합하여 서로와의 공중합체를 형성한다. 표준 교과서에는 예시적 재료들이 열거되어 있다. 예를 들면, 문헌[Organic Chemistry, Morrison & Boyd, Allyn and Bacon, Inc. 1973]을 참조. 이 문헌은 그러한 재료들의 개시를 위해 본 명세서에 완전히 기재된 것처럼 참고로 인용한다. 바람직한 알킬 할라이드에는 탄소수 2-12 개, 바람직하게는 2-6 개, 더욱 바람직하게는 탄소수 2-4 개, 가장 바람직하게는 탄소수 약 2 개의 알릴 및(또는) 비닐 할라이드가 포함된다. 비닐 할라이드(특히 비닐 클로라이드)와 알켄(바람직하게는 탄소수 2-12 개, 바람직하게는 2-6 개, 더욱 바람직하게는 탄소수 2-4 개, 가장 바람직하게는 탄소수 약 2-3 개의 알켄, 특히 프로필렌 및(또는) 에틸렌)의 공중합체가 특히 바람직하다.
본 발명의 일부 관점에서, 성분 (B)는 성분 (A)의 특성과 협력하거나 그것을 조절하는 기능을 하는 임의의 성분을 포함할 수 있다. 본 명세서의 정의에 따르면, 성분 (B)용 재료가 포함하는 것으로 예를 들면 본 발명의 조성물을 코팅으로서 도포한 후에 성분 (A)를 유연화하는 기능을 하는 재료, 성분 (A)의 가교결합을 억제하는 경향이 있는 재료, 및 이러한 재료들의 혼합물이 있다. 하지만, 성분 (B)용 재료는 이러한 예시적 정의에 제한되지는 않는다.
성분 (A)가 성분 (B)에 의해 유연화되는 정도는 절단성 값에 의해 표현할 수 있다. 본 발명의 조성물로 코팅된 기판(예: 천장 타일 또는 벽 보드)의 절단성 값을 결정하는 예시적 과정을 아래 실시예에 나타내었다. 성분 (A)가 성분 (B)에 의해 유연화되는 정도는 본 발명의 조성물로 코팅한 후 경화시킨 기판(예: 알루미늄 시트, 예를 들면 파이 팬)이 균열 또는 기판으로부터의 갈라짐이 실질적으로 없이 구부려질 수 있는 정도로 표현할 수 있다. 이러한 유연화 정도를 결정하는 예시적 과정도 아래 실시예에 나타내었다.
성분 (B)용으로 바람직한 재료에는 알킬 할라이드와 알켄의 공중합체, 예를 들면 비닐 또는 알킬 할라이드와 알켄의 공중합체가 포함된다. 공중합하여 서로와의 공중합체를 형성하는 임의의 알킬 할라이드 및 임의의 알켄을 사용할 수 있다. 표준 교과서에는 예시적인 재료들이 열거되어 있다. 예를 들면, 문헌[Organic Chemistry, Morrison & Boyd, Allyn and Bacon, Inc. 1973]을 참조. 이 문헌은 그러한 재료들의 개시를 위해 본 명세서에 완전히 기재된 것처럼 참고로 인용한다. 바람직한 알킬 할라이드에는 탄소수 2-12 개, 바람직하게는 2-6 개, 더욱 바람직하게는 탄소수 2-4 개, 가장 바람직하게는 탄소수 약 2 개의 알릴 및(또는) 비닐 할 라이드가 포함된다. 비닐 할라이드(특히 비닐 클로라이드)와 알켄(바람직하게는 탄소수 2-12 개, 바람직하게는 2-6 개, 더욱 바람직하게는 탄소수 2-4 개, 가장 바람직하게는 탄소수 약 2-3 개의 알켄, 특히 프로필렌 및(또는) 에틸렌)의 공중합체가 특히 바람직하다.
비닐 클로라이드와 에틸렌의 임의의 공중합체를 성분 (B)로 사용할 수 있다. 비닐 클로라이드와 에틸렌의 공중합체의 예는 이아코비엘로(IACOVIELLO)의 미국 특허 제4,673,702호, 및 이아코비엘로(IACOVIELLO) 등의 미국 특허 제4,962,141호에 개시되어 있으며, 이 문헌들은 본원에 그대로 참고로 인용한다. 이 공중합체들(본 명세서에서는 "EVCI" 공중합체로 부르기도 함)은 임의의 방법으로 제조할 수 있다. 예를 들면, 이아코비엘로(IACOVIELLO) 등의 미국 특허 제4,962,141호에 기재된 바와 같이 다음 방법에 따라 (바람직하게는 에멀젼의 형태로) 제조할 수 있다.
적합한 EVCI 공중합체 에멀젼은 적합한 에멀젼화제, 즉 보호성 콜로이드 및 계면활성제의 존재 하에, 수성 매질 중에서, 대체로 약 100 atm을 넘지 않는 압력 하에서, 점진적으로 첨가되는 산화환원계의 존재 하에서, 단량체들을 공중합함으로써 제조할 수 있다. 공중합 반응은 에틸렌 함량이 약 5 내지 35 중량%, 바람직하게는 약 15 내지 25 중량%인 공중합체를 제공하기에 충분한 에틸렌 압력 하에서 수행한다. 일반적으로 약 50 내지 100 atm의 압력을 사용하여 그러한 에틸렌 함량을 제공한다.
EVCI 공중합체 에멀젼은 공중합체 총중량을 기준으로 0.1 내지 30 중량%의 외부 가교결합제를 추가로 함유할 수 있다. 적합한 외부 가교결합제에는 멜라민/ 포름알데히드 수지, 폴리이소시아네이트(예: 수분산성 중합체성 디페닐 디이소시아네이트) 및 수성 기재 페놀계 수지가 포함된다.
중합을 수행할 때, 실질적으로 모든 폴리비닐 알코올 및 일부 비닐 클로라이드를 처음에 중합 용기에 채우고 이어서 에틸렌으로 가압한다. 가장 유리하게는, 중합할 전체 비닐 클로라이드의 약 15 중량% 이상을 처음에 반응기에 채운다. 나머지 비닐 클로라이드는 처음에 채운 비닐 클로라이드 단량체 함량이 실질적으로 감소한 후에(이것은 중합 속도의 감소로 확인함), 바람직하게는 균일한 속도로 첨가한다. 이와 같이 조절하여 첨가하면 반응기가 과압되는 것을 피할 수 있다. 예비 중합체가 제자리에서 생성될 수 있기 때문에 바람직한 안정된 에멀젼을 얻도록 비닐 클로라이드의 약 60%만 처음에 채워야 한다.
공중합체에 들어가는 에틸렌의 양은 압력, 혼합, 첨가 속도 및 자유 라디칼 발생원의 양에 영향을 받는다. 공중합체의 에틸렌 함량은 보다 높은 에틸렌 압력을 이용하거나, 혼합 중 교반을 증가시키거나, 보다 높은 자유 라디칼 발생 속도를 사용함으로써 증가시킬 수 있다.
EVCI 공중합체 에멀젼을 형성하는 방법은 폴리비닐 알코올 분산제의 거의 모두를 함유하는 수용액을 제조하는 단계를 포함할 수 있다. 이 수용액 및 초기 투입 비닐 클로라이드를 중합 용기에 첨가하고 이어서 에틸렌 압력을 원하는 값으로 적용할 수 있다. 혼합물을 충분히 교반하여 에틸렌을 비닐 클로라이드 중 및 수성상 안으로 용해시킨다. 이 교반 기간 동안 투입물의 온도를 중합 온도로 높이는 것이 편리하다. 약 50℃의 중합 온도 및 750 psig 내지 1000 psig의 에틸렌 압력 을 사용하여 에틸렌 함량이 약 20-30 중량%인 공중합체를 제공할 수 있다. 교반은 교반기 또는 다른 알려진 메카니즘에 의해 달성할 수 있다.
초기량의 자유 라디칼 발생원을 미리 혼합해 둔 단량체가 들어 있는 반응 용기 안에 도입함으로써 중합을 개시한다. 산화환원계를 사용하는 경우, 산화 또는 환원 성분을 폴리비닐 알코올 및 비닐 클로라이드를 함유하는 수성 매질에 처음에 첨가하고 다른 산화환원 성분을 첨가하여 반응을 개시할 수 있다. 중합이 개시되면, 임의의 필요한 단량체, 예를 들면, 본 명세서에 개시된 히드록시알킬 또는 카르복실산을 함유하는 기능적 공단량체를 점진적으로 반응 용기에 첨가할 수 있다.
일반적으로 중합이 더이상 자기지속적이 아닐 때까지, 바람직하게는 잔류 비닐 클로라이드 함량이 0.5% 이하일 때까지, 반응을 계속할 수 있다. 완료된 반응 생성물은 에틸렌의 존재로부터 제거하고 대기로부터 밀봉하는 동안 공중합체의 Tg 이상의 온도에서 유지한다. 반응 혼합물은 가스 제거기로 옮겨 미반응 에틸렌을 제거할 수도 있다.
전술한 내용은 예시적일 뿐이며, 일반적으로 및(또는) 구체적으로 한정된 반응물 및 조건은 등가의 반응물 및 조건에 의해 대체될 수 있다는 것을 당업자들은 쉽게 이해할 것이다. 성분 (B)에 특히 바람직한 공중합체에는 에어 프로덕츠(Air Products; 미국 펜실베니아주 알렌타운(Allentown) 소재)에서 AIRFLEX
Figure 112002000379218-pct00024
, 특히 AIRFLEX 4530
Figure 112002000379218-pct00025
, AIRFLEX 4514
Figure 112002000379218-pct00026
, AIRFLEX 4500
Figure 112002000379218-pct00027
의 상표명으로 판매하고 있는 것들이 포함된다. 그러한 비닐 클로라이드/에틸렌 공중합체의 등가물들은 본 발명의 범위 안에 든다는 것을 명시적으로 의도한다. 따라서, 예를 들면, 성분 (A)를 유 연화시키는 기능을 하는 등에 의해 성분 (A)를 조절하는 임의의 중합체 또는 공중합체, 및(또는) 조성물로부터 물을 제거하고 코팅을 경화시켰을 때 균열이나 갈라짐 없이 코팅을 180˚, 바람직하게는 360˚구부릴 수 있을 정도로 가교결합을 억제하는 임의의 중합체 또는 공중합체는 본 발명의 범위 안에 든다. 바람직하게는, 성분 (A)를 유연화하는 기능을 하는 임의의 공중합체, 및(또는) 코팅을 기판(예: 알루미늄 시트)에 도포하고 조성물로부터 물을 제거했을 때 균열이나 기판으로부터의 갈라짐이 없이 180˚, 바람직하게는 360˚구부릴 수 있을 정도로 가교결합을 억제하는 임의의 중합체 또는 공중합체는 본 발명의 범위 안에 든다. 바람직하게는, 상기한 우수한 유연성 외에, 성분 (A) 및 (B)의 조합으로부터 우수한 기억을 나타내는 조성물을 얻을 수 있다. 예를 들면, 바람직하게는, 그러한 조성물은 경화된 조성물을 변형시켰을 때 변형 전의 위치 또는 형상으로 되돌아갈 정도로 우수한 기억을 나타낸다.
성분 (B)로 사용되는 다른 재료들에는 유니온 카바이드(Union Carbide)에서 제조하는 NEOCAR
Figure 112002000379218-pct00028
(비닐 에스테르/아크릴산), 롬 앤 하스(Rohm & Hass)에서 제조하는 RES 3077
Figure 112002000379218-pct00029
(비닐 아세테이트/아크릴산), 에어 프로덕츠에서 제조하는 FLEXTHANE 620
Figure 112002000379218-pct00030
(비닐 클로라이드 아미드 삼원공중합체), 에어 프로덕츠의 VINAC 884
Figure 112002000379218-pct00031
(비닐 아세테이트), 다우 케미칼 컴퍼니(Dow Chemical Company)의 DOW 620
Figure 112002000379218-pct00032
(스티렌 부타디엔 고무), 에어 프로덕츠의 FLEXBOND 325
Figure 112002000379218-pct00033
(비닐 아세테이트-아크릴 공중합체 라텍스), LUCIDENE 243
Figure 112002000379218-pct00034
(스티렌-아크릴 중합체 에멀젼), HYCAR 26256
Figure 112002000379218-pct00035
(아크릴 에스 테르 공중합체 라텍스) 및 MORKOTE 1725
Figure 112002000379218-pct00036
(아크릴 공중합체 에멀젼)이 포함되지만, 여기에 제한되는 것은 아니다.
상기한 바와 같이, 성분 (B)로 사용되는 그러한 재료에는 물과 상용성이 있는 계, 예를 들면 메틸 메타크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 스티렌 비닐리덴 클로라이드, 아크릴산, 및 메타크릴산과 같은 단량체들을 함유할 수 있는 공중합체가 포함된다. 적합한 공중합체에는 히드록시 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트; 디올, 폴리에스테르 또는 디아민; 및 디이소시아네이트를 반응시켜 제조된 아크릴화된 우레탄이 포함된다. 바람직한 단량체는 미국 특허 제5,716,603호에 개시되어 있으며, 이 문헌은 상기 사항에 관한 그 교시 내용이 본 명세서에 충분히 개시된 것처럼 본원에 참고로 인용한다. 유용한 것으로 보이는 다른 공중합체에는 아크릴 및 비닐 아크릴 기재 재료가 포함된다.
(B)의 다른 예에는 비닐 에스테르/아크릴, 비닐 아세테이트/아크릴, 비닐 아세테이트/에틸렌, 비닐 클로라이드 아미드 삼원공중합체, 비닐 아세테이트, 및 스티렌/부타디엔이 포함되지만, 여기에 제한되는 것은 아니다.
성분 (B)로 사용되는 다른 재료에는 또한 FLEXBOND 325
Figure 112002000379218-pct00037
(비닐 아세테이트-아크릴 공중합체 라텍스), LUCIDENE 243
Figure 112002000379218-pct00038
(스티렌-아크릴 중합체 에멀젼), HYCAR 26256
Figure 112002000379218-pct00039
(아크릴 에스테르 공중합체 라텍스) 및 MORKOTE 1725
Figure 112002000379218-pct00040
(아크릴 공중합체 에멀젼)이 포함될 수 있다.
조성물
본 발명의 수성 조성물은 수성 혼합물, 바람직하게는 수성 에멀젼의 형태로 사용하는 것이 바람직하고, 바람직한 구체예에서 편리하게는, 성분 (A)와 성분 (B)의 혼합물로부터 생성되는 수성 에멀젼계의 형태로 사용한다. 또한, 본 발명의 수성 조성물은 물 및 1 이상의 계면활성제 및(또는) 첨가제를 포함할 수 있다.
성분 (A)와 (B)를 함유하는 수성 조성물의 pH는 특정 용도에 맞게 조정할 수 있다. 바람직하게는, pH가 약 3 내지 약 9이고, 더욱 바람직하게는 약 3 내지 약 7이고, 가장 바람직하게는 약 4.5이다.
본 발명은 성분 (A), 바람직하게는 Hercobond 5100
Figure 112002000379218-pct00041
또는 Kymene 557H
Figure 112002000379218-pct00042
75 g을, 성분 (B), 바람직하게는 Airflex 4530
Figure 112002000379218-pct00043
의 에멀젼 11.11 g에 기계적 교반을 하면서 첨가하고 물을 첨가하여 100 g의 용액을 만듬으로써 제조하는 것이 바람직하다.
본 발명의 코팅 조성물은 수성 혼합물, 바람직하게는 수성 에멀젼의 형태로 사용하는 것이 바람직하며, 보다 바람직한 구체예에서는, 성분 (A)의 용액 및 성분 (B)의 에멀젼, 및 임의로 물 및 계면활성제의 혼합물로부터 생성되는 수성 에멀젼계의 형태로 사용하는 것이 유리하다.
이상과 같이, 본 발명의 조성물은 시판되고 있는 성분 (A) 및 성분 (B)의 용액을 혼합함으로써 제조할 수 있다. 이러한 제품들은 시판되고 있기 때문에, 필수적인 것은 아니지만 성분 (A) 및 (B)를 공급자로부터 "입수한 그대로" 사용하는 것이 합당하고 편리하다. 예로서, 입수가능한 이러한 용액들은 성분 (A)의 농도가 약 12.5%("입수한 그대로"의 용액의 총중량 대비 수지의 중량 기준(고체 퍼센트로 표시하는 것이 편리함))이고, 성분 (B)의 농도가 약 50%("입수한 그대로"의 에멀젼의 총중량 대비 수지의 중량 기준)이다.
성분 (A)의 용액의 농도가 약 12.5%이고 성분 (B)의 에멀젼의 농도가 약 50%일 때, 성분 (A)의 용액은 약 5 내지 95%, 바람직하게는 약 50% 내지 약 85%, 더욱 바람직하게는 약 75%(조성물의 모든 성분의 총중량을 기준)의 양으로 조성물에 사용하고, 성분 (B)의 에멀젼은 약 5% 내지 약 95%, 바람직하게는 약 8% 내지 약 50%, 더욱 바람직하게는 약 11%(조성물의 모든 성분의 총중량을 기준)의 양으로 조성물에 사용한다. 성분 (A)가 약 75%이고 성분 (B)가 11.11%인 조성물이 특히 바람직한 것으로 나타났고, 조성물의 나머지 성분들은 계면활성제(바람직하게는 약 0.06%의 양으로), 및 물이다.
이것은 본 발명의 조성물에서 성분 (A)의 고체의 함량이 (활성 성분, 즉 수지 측면에서) 약 1% 내지 약 85%, 바람직하게는 약 1.5% 내지 약 82.5%, 가장 바람직하게는 약 63%(두 수지의 총중량 기준, 즉 성분 (A) 및 (B)의 수지의 총중량 기준)이고, 성분 (B)의 고체 함량이 (활성 성분, 즉 수지 측면에서) 약 15% 내지 약 99%, 더욱 바람직하게는 약 17.4% 내지 약 98.7%, 가장 바람직하게는 약 37%(두 수지의 총중량 기준, 즉 성분 (A) 및 (B)의 수지의 총중량 기준)이라고 표현할 수도 있다.
본 발명의 수성 조성물에 사용하는 성분 (A) 및 성분 (B)의 양은, 성분 (A)의 중합체의 건중량 대 성분 (B)의 중합체의 건중량을 기준으로, (A):(B)의 비로 표현할 수도 있다. 바람직한 본 발명의 수성 조성물에는 (A):(B)의 비가 약 5:1 내지 약 1:5, 더욱 바람직하게는 약 2:1 내지 약 1:1, 더욱 바람직하게는 약 1.69:1인 것들이 포함된다.
본 발명의 수성 조성물에 사용되는 성분 (A) 및 성분 (B)의 양은, 성분 (A)의 중합체의 중량 대 성분 (B)의 중합체의 중량을 기준으로, (A):(B)의 비(즉, (A)/(B))로 표현할 수도 있다. 본 발명의 조성물에는 (A):(B)의 비가 약 0.05 내지 약 19, 바람직하게는 약 4 내지 약 12, 더욱 바람직하게는 약 6 내지 약 8, 더욱 바람직하게는 약 6.5 내지 약 7.0, 가장 바람직하게는 약 6.75인 것들이 포함된다.
임의적 계면활성제 및 첨가제
본 발명의 수성 조성물을 제조하는 데 있어서, 성분 (A) 및 (B), 물, 및 임의로 1 이상의 계면활성제 및(또는) 1 이상의 첨가제 및(또는) 1 이상의 산의 용액을, 적합한 혼합 용기에서, 바람직하게는 교반(예: 스터링(stirring))하면서, 혼합할 수 있다. 교반기가 장착된 혼합 용기를 이 목적으로 특히 사용할 수 있다. 이 성분들은 어떤 첨가 순서로도, 또는 동시에 혼합 용기에 첨가할 수 있다.
또한, 조성물에 계면활성제가 포함되는 것이 바람직하다. 적합한 계면활성제에는 비이온성, 음이온성 및 양이온성 계면활성제가 포함된다. TERGITOL
Figure 112002000379218-pct00044
, TRITON GR7M
Figure 112002000379218-pct00045
, TRITON X 100
Figure 112002000379218-pct00046
, 트리에틸아민(TEA), AQUAQUEST 2120
Figure 112002000379218-pct00047
(지이오 스페셜티 케미칼스(GEO Specialty Chemicals; 조지아주 시더타운(Cedertown) 소재)로부터 구입 가능) 및 물을 예로 들 수 있다. 바람직한 계면활성제는 TRITON X- 100
Figure 112002000379218-pct00048
(옥틸페녹시폴리에톡시에탄올 비이온성 계면활성제)이고, 유니온 카바이드 케미칼스 앤드 플라스틱스 컴퍼니(Union Carbide Chemicals and Plastics Company, Incorporated; 코네티컷주 덴버리(Danbury) 소재)에서 입수 가능하다. 계면활성제는 약 10 중량% 이하의 양으로 사용하는 것이 바람직하다. 계면활성제 양의 바람직한 범위는 조성물의 총중량을 기준으로 약 0-5 중량%; 더욱 바람직하게는 약 0-1 중량%, 가장 바람직하게는 약 0.05-0.25 중량%이다.
본 발명의 수성 조성물은 컬러를 제공하는 안료와 같은 첨가제를 포함할 수도 있다. 적합한 안료에는 유기형 안료 및 무기형 안료과 포함된다. 바람직한 유기 안료에는 D 및 C 적색, 제 10, 11, 12 및 13호, D 및 C 적색 제 7 호, D 및 C 적색 제 5 및 6호, D 및 C 적색 제 30 및 40호, D 및 C 황색 제 5호 및 D 및 C 적색 제 2호가 포함된다. 무기 안료에는 이산화티탄, 비스무스 옥시클로라이드, 브라운 산화철 및 레드 산화철이 포함된다.
안료는 약 5 중량% 이하, 바람직하게는 약 0.01 내지 약 5 중량%, 더욱 바람직하게는 약 0.5 내지 약 2 중량%의 양으로 사용할 수 있다.
건조를 가속시키기 위한 다른 성분들을 첨가할 수 있다. 여기에는 글리콜 에스테르, 예를 들면 부틸 글리콜 아세테이트, 및 휘발성 알코올, 예를 들면 에탄올 및 2-프로판올이 포함된다. 건조 가속화제는 약 5 중량% 이하, 더욱 바람직하게는 약 0.01 내지 약 5 중량%, 더욱 바람직하게는 약 0.5 내지 약 2.5 중량%의 양으로 첨가할 수 있다.
가소제 및 응집제와 같은 다른 성분들도 사용할 수 있다. 여기에는 예를 들 어 미국 특허 제5,716,603호(이 특허는 본 명세서에 완전히 개시된 것처럼 본원에 참고로 인용함)에 개시된 것들이 포함된다.
점증제도 사용할 수 있으며, 예를 들면 약 0.01 내지 5 중량%의 양으로 사용한다. 적합한 점증제에는 카르복시메틸셀룰로스 및 히드록시에틸 셀룰로스를 비롯한 셀룰로스 및 그 유도체, 천연 고무, 예를 들면 카라기난, 펙틴 및 크산탄검, 실리케이트, 점토, 예를 들면 라포나이트, 및 합성 중합체, 예를 들면 에틸렌 옥사이드, 비닐 알코올, 아크릴 또는 폴리우레탄형 중합체 등이 포함된다.
과거에는 전면 내구성, 컬러 및 내화 성능의 물성을 부여하는 충전재를 코팅에 첨가하는 것이 통상적이었다. 하지만, 많은 양의 충전재(예를 들면, 40 중량% 이상)는 보드 위에 평판 모양의 밀봉된 표면을 형성하는 것이 보통인데, 이것은 전면 내구성에는 바람직하지만 음향 물성에 손상을 준다. 또한, 코팅이 보드 안에 스며들지 못하게 하여 절단시 페인트가 부스러진다. 충전재는 기판의 컬러를 "숨기는" 데도 역할을 한다 (많은 조성물에서, 결합제 자체는 기판을 숨기지 못한다).
첨가제도 사용할 수 있다. "첨가제"란 용어에는 코팅 조성물에 보통 첨가되는 넓은 범위의 고체 및 액체 재료가 포함된다. 적합한 첨가제는 당업자들이 쉽게 찾아서 사용할 수 있다. 첨가제에는 충전재, 예를 들면 실리카, 점토(카올린, 볼 클레이, 디라미네이티드 클레이, 소성토 등 포함), 탄산칼슘, 이산화티탄, 안료, 광택제 등이 포함된다. 사용시 첨가제는 조성물의 총중량을 기준으로 약 0-40 %의 양으로 사용할 수 있다.
본 발명의 조성물과 함께 사용할 수 있는 적합한 산에는 플루오산이 포함되 지만, 여기에 제한되는 것은 아니다. 플루오산의 예에는 플루오티탄산, 플루오지르코늄산, 플루오규산 및 플루오붕산이 포함되지만, 여기에 제한되는 것은 아니며, 플루오티탄산 및 플루오지르코늄산이 바람직하다.
조성물의 용도
상기한 바와 같이, 본 발명의 조성물은 페인트 질감용 첨가제, 공학적 목재 제품용 첨가제, 접착제, 코팅용 첨가제, 종이 및 직물의 다공성 제어, 종이, 목재 및 직물의 치수안정성 제어, 염료 고착제, 테두리 밀봉제, 라텍스의 테두리 밀봉 증량제, 헤어 스타일링, 잉크 부형제, 라텍스 대체재/증량제, 수분 차단제, 페인트 결합제, 모든 표면용 페인트 프라이머, 종이 코팅 첨가제, 종이 인쇄성 첨가제, 종이 사이즈, 종이 강도 첨가제(예를 들면, 습건 첨가제), 퍼머넌트 프레스 수지, 다공성 제어, 코팅지의 예비 코팅, 인쇄용 프라이머, 보호 코팅, 모든 분야의 내부 결합제로서의 라텍스의 대체재, 밀봉재, 내오염성, 목재, 금속 및 유리의 표면 개질제, 직물 강도, 직물 습식 가공 보조제, 및 내수성/수반발성용 첨가제로서 사용할 수 있다.
본 발명의 수성 조성물은 생물학적 기판(예: 손톱 및 모발), 다공성 기판(예: 목재 및 종이), 셀룰로스 기판, 직물, 및 건축 재료(예: 천장 타일, 벽 보드, 시트 락스, 금속 등)를 코팅하는 데 매우 적합하다.
본 발명의 코팅 조성물은 긁힘, 물 및 얼룩에 대한 저항력, 및 다른 물성, 예를 들면 유연성의 유지, 절단성 제공, 내구성, 필요한 마감 컬러, 및 수성 액체에 대한 저항력을 제공한다.
본 발명의 수성 조성물은 강도 및(또는) 질감을 제공하기 위하여 염료 고착제, 접착제, 밀봉재, 셀룰로스 제품에도 사용할 수 있다. 셀룰로스 제품의 예에는 천장 타일, 종이 제품, 부직 제품(예: 시트), 및 페인트가 포함되지만, 여기에 제한되지는 않는다. 시트와 같은 부직 제품은 천연 제품이거나 합성 제품일 수 있다. 시트와 같은 부직 제품의 예에는 일회용 기저귀, 일회용 의료 제품 및 흡수성 패드가 포함되지만, 여기에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 셀룰로스 제품은 성분 (A) 및 (B)의 양이 약 10 건중량% 이하, 더욱 바람직하게는 약 0.005 내지 약 2 건중량%인 경화 조성물을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 천장 타일은 성분 (A) 및 (B)의 양이 약 20 건중량% 이하, 더욱 바람직하게는 약 0.005 내지 약 2 건중량%인 경화 조성물을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 부직 제품은 성분 (A) 및 (B)의 양이 약 20 건중량% 이하, 더욱 바람직하게는 약 0.005 내지 약 15 건중량%인 경화 조성물을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 페인트 제품은 성분 (A) 및 (B)의 양이 약 25 건중량% 이하, 더욱 바람직하게는 약 20 건중량% 이하인 경화 조성물을 포함하는 것이 바람직하다.
금속 변환 코팅에서의 조성물의 용도
금속 변환 코팅은 일반적으로 당업계에 알려진 것이지만, 전통적인 크롬산염 코팅은 공업 오염 문제와 관련된 비용 상승으로 인하여 비경제적인 것이 되었다.
본 발명의 수성 조성물은 금속 표면의 크롬이 없는 변환 코팅으로서의 용도에 매우 적합하다. 예를 들면 금속(예: 강, 아연 도금 강, 알루미늄, 아연-알루미늄 코팅 강, 및 알루미늄 합금)의 내부식성 및 나중에 도포하는 코팅의 접착성을 향상시킨다. 나중에 도포하는 코팅에는 페인트, 잉크, 라커, 플라스틱 및 다른 흡습성 코팅이 포함될 수 있다. 본 발명의 조성물은 수용액으로 도포할 수 있고, 단독으로나 첨가제, 예를 들면 아세트산, 글리콜산, 및 플루오산(예: 디히드로헥사플루오티탄산, 디히드로헥사플루오규산, 디히드로헥사플루오지르코늄산, 및 플루오붕산) 중 1 이상과 함께 사용할 수 있다.
금속 표면의 처리 방법은 조성물의 수용액(예: 약 90 중량% 이하)을 도포하고, 상기 조성물을 표면 위 그 자리에서 건조시키거나 수조 또는 샤워로 세척하는 것을 포함할 수 있는데, 조성물을 표면 위 그 자리에서 건조시키는 것이 바람직하다. 유리하게는, 산을 용액에 공급하여 약 5 이하의 pH를 생성시킬 수 있다. 적합한 도포 방법에는 분무 코팅, 침지 코팅, 유동 코팅, 롤 코팅 등이 포함된다.
코팅된 금속의 내부식성은 "중성 염 분무(Neutral Salt Spray)" 테스트를 이용하여 측정할 수 있다; 내박리성은 "T-벤드(T-Bend)" 테스트, "리버스 임팩트 (Reverse Impact)" 테스트, 또는 "크로스-햇치(Cross-Hatch) 테스트에 의하여 측정할 수 있다. MEK(메틸 에틸 케톤) 마찰 테스트는 페인트가 금속 표면 위에 적절히 경화되었는지를 결정하는 데 이용된다. 이 테스트들은 하기 실시예 부분에서 상세히 설명한다.
배향 스트랜드 보드에서의 조성물의 용도
본 발명의 수성 조성물은 배향 스트랜드 보드(Oriented Strand Board; OSB)에도 사용할 수 있다. "배향 스트랜드 보드"는 특별한 형태의 나무 플레이크 사용을 기초로 한 복합 목재 제품을 말한다. 플레이크는 길이가 약 1 내지 4 인치(약 25-100 mm)인 길고, 평평한 나무 조각이다. 길이는 세로(조직 결) 방향이고, 두께는 0.010-0.040 인치(0.25-1.00 mm)이고, 폭은 가변이다. 플레이크의 길이 대 두께의 비는 약 100 이상이다.
OSB는 건조된 플레이크 또는 스트랜드를 수지 접착제, 왁스 및 다른 첨가제와 혼합한 후, 상기 스트랜드를 넓은 스크린 대망막(screen caul) 위의 매트로 형성함으로써 제조한다. 스트랜드는 특이적 방향으로 배향된다. 이어서 상기 매트를 약 218℃ 이하의 온도에서 압착한다(문헌 [Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, Fourth Edition, Supplement Volume, J. Wiley & Sons, (New York, 1998, pp 803-807))] 참조).
OSB는 재구성된 목재 제품이다. 합판 및 고형 톱질된 목재(solid sawn wood)에 대신하여 비용이 낮고, 넓은 범위의 밀도로 제조할 수 있다.
배향 스트랜드 보드에 사용되는 에멀젼의 pH는 약 4 이상, 바람직하게는 약 7.5 이상, 더욱 바람직하게는 약 8.8 내지 11.5, 및 가장 바람직하게는 약 10.2이다.
셀룰로스 제품에서의 조성물의 용도
본 명세서에 사용된 바와 같이, "셀룰로스 제품"은 셀룰로스 섬유, 예를 들면 종이, 종이 보드, 카드보드 및 임의의 관련된 제품을 함유하는 제품을 말하고자 하는 것이다. 종이에 관한 다음의 설명은 예시적인 것이며 모든 관련된 재료 및 방법에 적용된다.
종이를 제조하는 방법은 종이 제조 펄프 또는 슬러리를 제조하는 단계 후, 상기 펄프 또는 슬러리를 막으로 만들고 이로부터 마지막으로 종이 시트를 형성하는 단계를 포함한다. 이 방법의 습식 부분(이 용어는 본 명세서에서 사용하는 바와 같음)은 펄프 블렌딩 및 정제를 포함하여, 진한 원액 및 묽은 원액을 블렌딩하는 단계 및 백색수와 새로 들여온 물을 둘다 이용한 화학적 첨가 단계를 거쳐, 종이 제조 과정의 습식 말단에서 섬유를 퇴적하여 와이어 위에 막을 형성하는 단계에 이르기까지 퍼니쉬(furnish) 제조에서의 모든 단계들을 포함한다. 따라서, 상기 방법의 습식 부분은 시트 형성 단계를 거쳐 종이 제조 과정의 모든 단계들을 포함한다.
종이 제조 산업에서, 종이 제조 조성물을 최적화하여 가능한 한 효율적으로 및 경제적으로 특이적인 기능적 물성을 제공하고자 하는 것은 흔한 일이다. 그러한 최적화는 형성되었거나 형성 중인 펄프 및 형성되었거나 형성 중인 종이를 비롯하여 상기 방법의 습식 부분의 임의의 부분 및 상기 방법의 임의의 부분에 화합물을 첨가하는 것을 포함할 수 있다. 전형적인 조성물에는 (내부 및 외부) 사이징제 (재료) 및 습윤 및(또는) 건조 강도 수지를 포함한다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 내부 사이징은 종이 제조 과정의 습식 부분에서 사이즈를 첨가하는 것과 관련된 사이징을 말하고, 따라서 내부 사이징 또는 종이 제조 과정의 습식 부분에서의 사이징은 상기 방법의 습식 부분의 임의의 단계에서 사이즈를 첨가하는 것을 말 한다. 표면 사이징은 형성되었거나 형성 중인 펄프 및 형성되었거나 형성 중인 종이에 재료를 첨가하는 것을 말한다.
습윤 및(또는) 건조 강도 수지는 종이 제조 조성물에 흔한 첨가제이다. 이 재료들은 젖은 종이에 강도를 제공하는 작용을 하고, 다른 종이 제품 중에서도, 종이 타올 및 포장지에 사용된다. 다른 용도 중에서, 크레이프 접착제로서도 유용하다. 습윤 강도 수지를 종이 제조 중에 첨가할 수 있으며, 셀룰로스 섬유를 함께 결합하고, 제조된 종이의 강도를 높여서 젖은 조건 하에서 사용할 때 종이가 떨어지지 않도록 한다. 습윤 및 건조 강도 수지는 습식 부분을 포함한 종이 제조 과정의 임의의 단계 중에 첨가하거나, 형성된 펄프 및 형성된 종이에 첨가할 수 있다.
천장 타일용 코팅으로서의 조성물의 용도
본 발명의 코팅은 코팅된 보드에 향상된 전면 내구성 및 절단성을 제공하기 때문에 천장 보드(천장 타일)용으로 매우 적합하다. 임의의 적합한 조성의 천장 보드에 코팅을 사용할 수 있지만, 본 발명의 코팅 조성물이 적합한 것으로 나타난 보드는 약 5 내지 약 85 중량%의 섬유, 약 5 내지 약 90 중량%의 충전재, 약 1 내지 25 중량%의 결합제를 포함한다. 바람직하게는, 상기 보드는 음향 보드로서, 약 20 내지 80 중량%의 섬유, 약 20 내지 약 75 중량%의 충전재, 및 약 1 내지 약 20 중량%의 결합제를 포함한다. 일부 관점에서, 상기 음향 보드는 무기 양모 및 셀룰로스 섬유 중 1 이상으로부터 선택된 섬유 약 10 내지 80 중량%, 펄라이트 및 점토로 이루어진 군으로부터 선택된 충전재 약 5 내지 약 90 중량%, 및 유기 결합제 약 1 내지 약 20 중량%를 포함한다.
본 명세서에서 설명하는 조성물로 코팅할 수 있는 적합한 음향 보드의 일부는 펠레기(FELEGI) 등의 미국 특허 제4,963,603호(암스트롱 월드 인더스티리즈 (Armstrong World Industries, Inc.)에 양도됨)에 기재되어 있으며, 거기에 기재된 방법에 따라 제조할 수 있다. 상기 특허는 본 명세서에 완전히 개시된 것처럼 본원에 참고로 인용한다.
그러한 보드로 "아이 빔(I beam)" 효과를 생성시키는 코팅은 본 발명의 바람직한 구체예에 따라 제공된다. 본 발명은 보드에 표면 처리를 제공하여 강하지만 보드 절단시 유연하기도 한 표면을 만든다. 일부 관점에서, "아이 빔" 효과는 보드의 각 주된 면(예를 들면, 2개의 면)을 본 발명의 조성물로 코팅시키고, 그 사이의 다공성 보드 재료는 상기한 것과 같이 코팅되지 않은 상태로 두는 형상으로부터 생긴다.
천장 타일 및 벽 보드 재료는 본 명세서에서 의도한 건축 재료에 전형적인 것이지만, 이 재료들은 본 발명의 조성물로 코팅하기에 적합한 기판의 한 형태를 대표하는 것으로 생각된다. 따라서, 설명의 편의상, 천장 타일, 특히 음향 천장 타일을 참고로 한다. 하지만, 다른 기판들도 유사하다는 것을 쉽게 이해할 것이며, 모든 그러한 재료들도 본 발명의 범위 내에 포함시키고자 한다.
다공성 기판용 코팅으로서의 조성물의 용도
본 발명의 코팅 조성물은 다공성 기판에 특히 적합하다. 기판의 다공도를 실질적으로 감소시키지 않고 다공성 기판을 코팅하는 것이 바람직한 분야에서 특히 그러하다.
본 발명의 코팅은 기공의 양을 기준으로 약 50-95%, 바람직하게는 약 85-90%의 다공도를 갖는 기판을 코팅하는 데 특히 유용하다. 따라서, 90%의 다공도를 갖는 기판의 경우, 기판 부피의 90%가 공기 구멍으로 이루어지고, 10%가 고체 성분이다. 바람직하게는 그러한 기판은 열린 셀 구조이다.
바람직하게는, 본 발명의 조성물은 코팅 및 경화시 감소되는 기판의 다공도는 약 10% 미만, 더욱 바람직하게는 약 5% 미만, 더욱 바람직하게는 약 2% 미만, 가장 바람직하게는 약 0.5% 미만이다.
다공도의 감소는 NRC 테스트(아래 테스트 부분(반사실 소리 흡수 테스트)에 설명되어 있음)를 실시하여 기판에 본 발명의 코팅을 도포하고 경화시킨 후 변화를 결정함으로써 측정할 수 있다. 이 테스트에서, 본 발명의 조성물로 코팅하고 경화시킨 기판의 반올림한 NRC 수는 코팅하지 않은 기판과 비교하여 약 15 이상 변화하지 않는다.
본 명세서에서 설명한 바와 같이, 일반적으로 건축 재료에 관해서는 특정 특성이 바람직하며, 특히 천장 타일을 구체적인 예로 설명할 수 있다. 완성된 천장 타일의 경우 이 물성에는 다음이 포함된다.
음향: 천장 타일이 방 안 및 방 사이의 소리를 제어할 수 있는 능력. 음향 특성은 CAC(2실 투과 손실), NRC(반사실 소리 흡수), 및 AC(개방실 소리 감소)의 3가지 방법으로 측정한다.
컬러: 컬러는 전형적으로 백색이고, L 및 b 컬러 스케일을 이용하여 측정한다. L은 흑색으로부터 백색으로의 스케일이고 b는 청색으로부터 황색으로의 스케 일이다. 컬러 측정에 사용되는 기구는 헌터(Hunter) 측색기, 즉 Hunter Miniscan
Figure 112002000379218-pct00049
45/O-L(헌터 어소시에이트 레보러토리즈(Hunter Associates Laboratories; 버지니아주 레스톤(Reston) 소재)이다.
전면 내구성: 보드의 표면이 스크랫치, 및 통상의 설치 및 고압 사용시의 손상에 견디는 능력. 마찰성(scrubility), 핑거 스크랫치 저항력(즉, 헤스 레이크테스트), 및 테이버 마모(taber abrasion)에 의해 측정하고, 이들 테스트 모두는 "실시예에 사용된 표준 테스트 과정"이라는 제목의 섹션에서 상세히 설명하였다.
본 발명의 조성물로 코팅하고 경화시킨 기판은 약 8 이상, 바람직하게는 약 10 이상, 더욱 바람직하게는 약 12 이상, 가장 바람직하게는 약 14 이상의 헤스 레이크 값을 나타낸다.
본 발명의 조성물로 코팅하고 경화시킨 기판은 약 1 그램 미만, 바람직하게는 약 0.6 그램 미만, 더욱 바람직하게는 약 0.4 그램 미만, 가장 바람직하게는 약 0.2 그램 미만의 테이버 마모 손실값을 나타낸다.
절단성: 코팅이 부스러지거나 벗겨지지 않고 칼로 용이하게 보드를 절단할 수 있는 정도. 이것은 절단성 테스트로 측정한다. 이 테스트에서, 날카로운 면도날을 이용하여 천장 타일의 중앙에 직선으로 절단을 한다. 이어서 절단된 부분을 길이 6 인치, 폭 2 인치의 테이프 조각으로 덮어서, 테이프 길이가 절단된 부분의 길이와 정렬되고 테이프의 폭이 절단된 부분을 완전히 덮도록 하여 절단된 부분으로부터 칼을 뺀 끝부분을 덮도록 한다. 이어서 테이프를 손으로 벗겨내고, 이 때 박리 속도는 일정하게 유지하고, 발생하는 페인트 칩의 수를 센다. 이어서 절단성 수를 계산한다: (제곱 인치당 플레이크의 수) X 10. 이 테스트는 천장 타일 시스템을 현장에서 설치하는 동안 하는 기와 절단을 모사한 것으로서, 수가 낮을수록 좋다. 본 발명의 조성물로 코팅한 후 경화시킨 기판은 약 15 미만, 바람직하게는 약 10 미만, 더욱 바람직하게는 약 2 미만, 가장 바람직하게는 약 1 미만의 절단성 값을 나타낸다.
처짐: 아주 습한 조건에 노출되었을 때 보드가 평평하고 고른 표면을 유지할 수 있는 능력. 습도 조절 챔버 및 편향 게이지를 이용하여 측정한다.
내화 성능: 불꽃 스프레드에 대한 저항력. 30-30 터널 테스트에 의하여 측정함.
기판에 코팅을 가하는 것은 컬러, 전면 내구성, 및 내화 성능의 필요한 특성을 얻기 위한 것인 경우가 종종 있다. 하지만, 전형적으로, 음향 특성, 및 절단성은 일단 코팅이 가해지면 어느 정도 감소한다.
과거에는 전면 내구성, 컬러 및 내화 성능의 특성을 부여하기 위해 코팅에 충전재를 첨가하는 것이 보통이었다. 하지만, 많은 양의 충전재(예를 들면, 40 중량% 이상)는 보드 위에 플레이트 모양의 밀봉된 표면을 형성하는 것이 보통인데, 이것은 전면 내구성을 위해 바람직하지만 음향 특성을 손상시킬 것이다. 또한 코팅이 보드 안에 스며들지 못하게 하여 절단시 페인트가 부스러지게 한다. 충전재는 기판의 컬러를 "숨기는" 데도 역할을 한다(많은 조성물에서, 결합제 자체는 기판을 숨기지 않는다).
뜻밖에 본 발명의 조성물은 상기한 첨가제와 같은 충전재를 코팅에 거의 또 는 전혀 첨가하지 않으면서 전면 내구성을 향상시킨다는 것을 발견하였다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "충전재를 거의 또는 전혀 첨가하지 않는다"는 말은 조성물의 총중량을 기준으로 약 15% 미만, 더욱 바람직하게는 약 1% 미만의 충전재를 갖는 조성물을 포함하고자 하는 것이다. 이상적으로는, 본 발명의 조성물은 실질적으로 충전재가 없다. 충전재를 거의 또는 전혀 첨가하지 않기 때문에, 코팅의 점도가 낮게 유지되어서 코팅이 보드 안으로 침투하여 스며든다. 본 발명에 따르면 이 효과는 형성되고, "씌워진(plated)" 코팅 대신 얇고 희석된 코팅에서 더한 것으로 관찰되었다. 달리 말하면, 본 발명의 코팅은 예를 들어 개구를 가로질러 도포함으로써 표면을 가로질러 "씌우기(plating)" 보다는 다공성 구조 안으로 침투한다. 이렇게 하여 보드 표면의 "개구성(openness)"이 그대로 유지되고, 기판(또는 천장 타일)의 음향 특성이 감소하지 않는다. 또한, 마감 코팅, 예를 들어 페인트를 이어서 도포할 때에, 충전재가 거의 또는 전혀 없어도 기판의 컬러를 덮어주는 "은페력(hiding power)"을 충분히 제공한다. 따라서, 바람직하게는, 코팅의 컬러가 투명하고, 경화시 음향에 큰 영향을 주지 않지만, 코팅 효과는 충분히 제공하여 이어서 도포된 코팅(예를 들면, 페인트 코팅)이 기판의 컬러를 덮어서 숨길 수 있도록 한다.
본 발명의 코팅 조성물은 비교적 낮은 점도를 갖는 것이 바람직하다. 일부 관점에서, 본 발명의 코팅 조성물은 100 cps 이하, 바람직하게는 50 cps 이하, 가장 바람직하게는 35 cps 이하의 점도를 가지며, 여기서 점도는 구체적인 실시예에서 달리 명시하지 않으면, 1번 스핀들을 이용한 브록필드(Brookfield) 점도계에서, 25℃의 온도 및 100 rpm의 스핀들 속도에서, 스핀들 표준 깊이로 측정한다.
성분 (A)는 투명한 코팅을 형성하여 마감 코팅이 기판의 컬러를 숨길 수 있게 하는 것으로 나타났다. 이것은 성분 (A)로 HERCOBOND 5100
Figure 112002000379218-pct00050
을 사용하여 그러한 것으로 나타났다. HERCOBOND 2000
Figure 112002000379218-pct00051
, HERCOBOND 1000
Figure 112002000379218-pct00052
및 HERCOBOND 5100
Figure 112002000379218-pct00053
도 단독으로 또는 서로 결합하여 후속 마감 코팅이 기판의 컬러를 숨길 수 있게 하는 투명한 코팅을 형성하는 것으로 나타났다.
일부 관점에서, 본 발명의 코팅 조성물은 기판에 코팅을 도포한 후 코팅을 경화시켰을 때 L 및 b 값(L 및 b 값은 위 "컬러 섹션"에서 설명하였음)이 실질적으로 변하지 않는 코팅을 제공한다. 본 명세서에서 L 및 b 값이 "실질적으로 변하지 않는다"는 것은 L 값의 변화가 약 5 미만, 바람직하게는 약 1 미만이고, b 값의 변화가 약 1 미만, 바람직하게는 약 0.1 미만인 것을 의미한다.
잇점
본 발명의 조성물에 의해 제공되는 뜻밖에 우수한 특성 스펙트럼은 각 성분들이 개별적으로 제공할 것으로 예상되는 특성 스펙트럼보다 더 유리하다. 생성된 조성물이 각 성분들의 긍정적인 면들을 나타내고, 각 성분들을 개별적으로 사용할 때 예상되는 특정 부정적인 면들은 나타나지 않는다는 사실에서 볼 때 특히 그러하다.
본 발명의 개발에 있어서, 상이한 조성물들을 시도하였고, 여기에는 성분 (A)의 조성물, 예를 들면 폴리아미도아민 기재의 조성물(알킬 클로라이드 및 폴리알켄의 공중합체와 합치지 않고)이 포함되고, 성분 (B)의 조성물, 예를 들면 알킬 클로라이드와 폴리알켄의 공중합체의 에멀젼 기재의 것들(폴리아미도아미드와 합치지 않고)이 포함된다.
특히, 성분 (A) 또는 (B)를 포함하는 조성물로 건축 재료 기판을 처리하는 것과 관련된 실험에서, 알킬 클로라이드와 알켄의 공중합체(예: 비닐 클로라이드와 에틸렌의 공중합체)의 에멀젼을 기재로 한 조성물이 매우 우수한 절단성을 제공하였고 플레이킹이나 칩핑은 생기지 않았다. 하지만, 이 조성물은 천장 타일 분야에서 필요한 마감 컬러를 달성하지 못했다(예를 들면, 프라임 코팅으로부터의 제공(holdout)이 없었음. 즉, 기판의 컬러를 숨기지 못했음). 유사하게, 폴리아미도아민 기재의 조성물은 매우 우수한 스크랫치 내구성 및 마감 컬러를 제공하였지만, 절단 또는 플레이킹에 관해서는 불량한 결과를 제공하였다. 개별 성분들의 이러한 부정적 또는 불량한 면들은 합쳐진 조성물도 가질 것이라고 예상하였다. 하지만, 예상과 반대로, 이러한 불량한 면들은 나타나지 않았고, 바람직한 면들은 유지되었다.
프라이머 코팅
본 발명의 조성물은 프라이머 코팅, 예를 들면 새로 제조된 기판에 도포되는 코팅으로서 특히 유용성을 갖는다. 프라이머 코팅된 기판은 이어서 나중에 설치 전 또는 후에 페인트칠을 하거나 추가의 코팅을 할 수 있다.
조성물의 도포
본 발명의 조성물은 임의의 적합한 방법으로, 예를 들면 코팅 장치(분무, 브러쉬, 롤러 도포 등 포함)에 의해 기판에 도포할 수 있다. 당업자들은 용이하게 적합한 도포 시스템을 선택할 수 있을 것이다. 일반적인 건축 재료, 특히 천장 타일의 경우, 분무에 의해 기판을 코팅하는 것이 바람직하다. 본 발명의 조성물은 특정 도포에 적합한 임의의 양으로 도포할 수 있다. 천장 타일의 경우, 제곱 피트당 약 5 내지 약 50 그램, 바람직하게는 약 10 내지 약 40 g/ft2, 더욱 바람직하게는 약 15 내지 약 25 g/ft2의 조성물이 적합하다. 20 g/ft2의 코팅 조성물이 본 발명에 따른 도포량으로서 특히 적합한 것으로 나타났다.
기판에 도포한 후, 본 발명의 조성물을 가속 건조 및 경화시키는 것이 바람직하다. 적합한 건조 장치는 어떤 것도 코팅 경화에 사용할 수 있다. 한가지 요건은 경화가 일어날 정도로 물이 제거되어야 한다는 것이다. 코팅된 기판은 건조 오븐에서 약 350℉ 내지 약 460℉, 바람직하게는 350 내지 450 ℉의 온도에서 건조시킬 수 있다. 약 450℉의 온도가 특히 적합한 것으로 나타났다. 특수한 건조 오븐을 사용하지 않고 대신에 또는 거기에 더하여 가열 램프와 같은 다른 기구를 사용할 수 있다.
본 발명의 조성물은 시간에 따른 안정성을 보인다. 따라서, 본 발명의 조성물은 밀폐되고 밀봉된 용기에서 약 2주 이상, 바람직하게는 약 1달 이상 동안 실온에서 보관하더라도 겔이 되지 않는다.
코팅 조성물 외의 조성물의 용도
본 발명의 조성물은 예를 들면 코팅 형성시 안료를 종이 표면에 부착시키는 결합제로도 사용할 수 있다. 또한, 결합제를 사용하면 안료에 점착성 강도를 제공 한다.
바람직하게는, 결합제로 사용하는 경우, 본 발명의 조성물은 에멀젼이고, 성분 (A) 대 성분 (B)의 비가 바람직하게는 약 5:1 내지 약 1:5, 더욱 바람직하게는 약 2:1 내지 약 1:1, 가장 바람직하게는 약 1.69:1이다.
에멀젼의 pH는 바람직하게는 약 3 이상이고, 더욱 바람직하게는 약 6 이상이고, 가장 바람직하게는 약 7.5 이상이다.
더이상의 상세한 설명이 없어도, 당업자라면 상기 설명을 이용하여 본 발명을 최대한 이용할 수 있다고 생각된다.
따라서, 다음의 바람직한 구체예들은 예시적인 것에 지나지 않으며, 어떠한 식으로도 나머지 개시 내용을 제한하는 것으로 해석해서는 안된다. 다음 실시예에서, 모든 온도는 화씨 온도로 수정하지 않고 개시하고, 달리 표시하지 않으면, 부 및 퍼센트는 모두 중량부 및 중량%이다.
(1) 건축 재료의 특성, 특히 물 침투에 대한 저항력을 향상시키고, (2) 배향 스트랜드 보드의 특성을 향상시키고, (3) 종이 코팅의 결합 및 접착 강도 특성을 향상시키고, (4) 본 발명의 조성물에 사용할 수 있는 상이한 라텍스의 테스트 유효성을 향상시키고, (5) 금속 코팅을 향상시키기 위하여 다음 실험을 수행한다. 본 명세서에서 참고로 하는 모든 테스트의 테스트 과정도 하기 실시예 끝의 결과 데이타의 보고 다음에 개시하였다.
테스트는 천장 보드(타일)를 제조하는 과정에 따라 형성된 보드에서 수행하 였다. 이 테스트에서, 프라임 코트 형태의 본 발명의 코팅을 기판에 가한 후, 두 층의 마감 코팅을 한 후 테스트를 하였다. 프라임 코팅은 질감을 주거나 디자인을 한 후에 가한다. 상기 질감은 쉽게 문질러 없애서 프라임 코팅을 가하고 평가하며, 전형적인 마켓/설치에서 코팅된 타일의 성능의 믿을 만한 징후를 제공한다.
하기 실험들은 건축 재료의 특성, 특히 전면 내구성 및 절단성을 향상시키기 위하여 수행한다. 본 명세서에서 참고로 하는 모든 테스트의 테스트 과정도 하기 실시예 끝의 결과 데이타의 보고 다음에 개시하였다.
실시예 1
상이한 중합체 및 라텍스를 함유하는 조성물의 평가
이 실시예는 하기 표 1에 나타낸 샘플 1-11에 관한 것이다. 구체적으로, 이 실시예는 상이한 라텍스를 함유하는 샘플 1-9, 및 상이한 중합체를 함유하는 샘플 10 및 11의 특성들을 예시한다.
샘플 1-9는 다음과 같이 제조한다:
샘플 1-9의 경우, KYMENE
Figure 112002000379218-pct00054
557H 습윤 강도 수지(허큘리스 인코포레이티드(미국 델라웨어주 윌밍턴(Wilmington) 소재)로부터 입수) 42.2 건g을 라텍스 25 건g에 기계 교반을 하면서 첨가하여 1 리터의 에멀젼을 제조하였다. 탈염수 62.5 g을 상기 에멀젼에 첨가하여 약간 파란색이 있는 불투명한 백색 분산액을 얻었다. 이어서 분산액을 실온에서 15분 동안 교반시켰다.
샘플 10 및 11을 다음과 같이 제조한다:
허큘리스 인코포레이티드로부터 입수한 Reten
Figure 112002000379218-pct00055
201(디메틸아민-에피클로로 히드린 중합체)를 사용한 것을 제외하고는 샘플 1-9를 제조할 때와 동일한 방법을 이용하여 샘플 10을 제조하였다.
허큘리스 인코포레이티드로부터 입수한 Reten
Figure 112002000379218-pct00056
203(폴리DADMAC(디알릴디메틸암모늄 클로라이드)를 사용한 것을 제외하고는 샘플 10을 제조할 때와 동일한 방법을 이용하여 샘플 11을 제조하였다.
각 샘플의 브룩필드 점도를 처음에 측정하고 나서 1 주일 후(제8일)에 다시 브룩필드 프로그램 가능한 LV DV-II 및 점도계 스핀들 2번을 이용하여 60 rpm 및 25℃에서 측정하였다. 각 샘플의 점도는 표 1에 기록하였다.
각 샘플의 분산 및 컬러도 처음에 관찰하고 나서 1 주일 후(제8일)에 다시 육안으로 관찰하여 표 1에 기록하였다.
알루미늄 및 목재에 대한 적용 및 일반적 관찰
각 샘플 1-11(상기한 바와 같이 제조한 것)의 에멀젼 20 g을 4 인치 x 1/2 인치 페인트 롤러에 흡수시키고 알루미늄 11 조각 및 목재 11 조각에 제곱 미터당 0.046 파운드의 속도로 도포하였다.
이어서 알루미늄 및 목재 조각을 150℃에서 5분 동안 경화시켰다. 결과를 아래 표 1에 나타내었다.
성분 (A) 및 (B)의 조성물의 평가
샘플 라텍스 총고체량 (%) 브록필드 점도(cps) 비고 Al/목재에의 접착
설명 형태 초기 1주 분산 필름
1 Neocar (유니온 카바이드) 비닐 에스테르/아크릴 14.6 52 47 파란 색조 없음 - 안정 불투명 매우 강함/우수
2 Res 3077 (롬 앤 하스) 비닐 아세테이트/아크릴 14.6 39 34 약간 파란 색조 - 안정 불투명 우수/우수
3 Airflex 500 (에어 프로덕츠) 비닐 아세테이트/에틸렌 14.6 62 54 파란 색조 - 안정 불투명 우수/우수
4 Airflex 4514 (에어 프로덕츠) 비닐 클로라이드 아미드 삼원공중합체 14.6 70 53 아주 파란 색조 - 안정 투명 우수/우수
5 Airflex 4500 (에어 프로덕츠) 비닐 클로라이드 아미드 삼원공중합체 14.6 70 52 아주 파란 색조 - 안정 투명 우수/우수
6 Flexhane 620 (에어 프로덕츠) 우레탄 하이브리드 14.6 응집 --- 첨가시 응집 --- ---/---
7 Vinac 884 (에어 프로덕츠) 비닐 아세테이트 14.6 44 40 약간 파란 색조 불투명 우수/우수
8 Dow 620(다우) SBR 14.6 62 53 일부 PPT 파란 색조 투명 우수/우수
9 Airflex 4530 (에어 프로덕츠) 폴리아미도아민-에피할로히드린 및 에틸렌 비닐 클로라이드 14.6 40 37 약간 파란 색조 - 안정 불투명 우수/우수
10 Airflex 4530 (에어 프로덕츠) 폴리아미도아민-에피할로히드린 및 에틸렌 비닐 클로라이드 14.8 74 --- 약간 파란 색조 - 안정 불투명 보통/---
11 Airflex 4530 (에어 프로덕츠) 폴리아미도아민-에피할로히드린 및 에틸렌 비닐 클로라이드 14.8 278 --- 약간 파란 색조 - 안정 불투명 보통/---

표 1에 나타낸 바와 같이, 상이한 라텍스를 이용하여 본 발명의 조성물을 제조할 수 있었다. 특히, 샘플 6을 제외하고는, 모든 샘플이 안정한 분산을 제공하고 필름을 형성하였다.
실시예 2
조성물의 결합제로서의 용도에 대한 적용 및 일반적 관찰
이 실시예는 본 발명의 조성물이 당업계의 통상적인 결합 조성물에 비하여 탁월한 결합 특성을 갖는다는 것을 예시한다.
본 발명의 조성물:
HERCOBOND
Figure 112002000379218-pct00057
5100 습윤 강도 수지(허큘리스 인코포레이티드(미국 델라웨어주 윌밍턴(Wilmington) 소재)로부터 입수) 42.2 건g을 DOW
Figure 112002000379218-pct00058
620 SBR(다우 케미칼 컴퍼니(미국 미시간주 미드랜드(Midland) 소재)로부터 입수) 25 건g에 기계 교반을 하면서 첨가하여 1 리터의 에멀젼을 제조하였다. 탈염수 62.5 g을 상기 에멀젼에 첨가하여 약간 파란색이 있는 불투명한 백색 분산액을 얻었다. 이어서 분산액을 실온에서 15분 동안 교반시켰다.
최종 생성물은 총고체량이 14.6%였다.
대조 조성물(통상의 결합 조성물의 조성):
나트륨 폴리아크릴레이트 분산제(얼라이드 콜로이즈(미국 버지니아주 서포크(Suffolk) 소재)로부터 입수한 Dispel N40)를 물 102 g에 교반 하에 첨가하여 대조 코팅 조성물을 제조하였다. 탄산칼슘(오먀(Omya Inc.; 미국 버몬트주 플로렌스(Florence) 소재)로부터 입수) 100부를 첨가한 후, 대조 조성물(상기한 바와 같이 제조한(HERCOBOND
Figure 112002000379218-pct00059
5100 및 DOW
Figure 112002000379218-pct00060
620 이용) 에멀젼 1 리터를 함유)을 교반 속도를 줄여서 첨가하였다. 카르복시메틸셀룰로스(허큘리스 인코포레이티드(미국 델라웨어주 윌밍턴 소재)로부터 입수한 CMC 9M31) 0.3부를 첨가하고 혼합물을 여러 시간 동안 교반하였다.
본 발명의 조성물 및 대조 조성물을 함유하는 코팅 혼합물의 브룩필드 점도를 브룩필드 점도계(브록필드 엔지니어링(미국 메사추세츠주 스타우톤(Stoughton) 소재)의 제품)에서 5번 스핀들을 이용하여 100 rpm에서 측정하였다.
본 발명의 조성물을 함유하는 코팅 혼합물의 브룩필드 점도는 234 cps였고, 대조 샘플의 조성물을 함유하는 코팅 혼합물의 브룩필드 점도는 214 cps였다.
본 발명의 조성물을 함유하는 코팅 혼합물 3 방울을 표백한 보드의 첫번째 조각 위에 두었다. 표백한 보드의 두번째 조각을 이용하여 표백한 보드의 첫번째 조각을 덮어서 샌드위치 구조를 만들었다. 5 lb 중량을 상기 구조 위에 약 18 시간 동안 주위 온도에서 두었다.
대조 샘플을 함유하는 코팅 조성물 3 방울을 표백한 보드의 첫번째 조각 위에 두었다. 표백한 보드의 두번째 조각을 이용하여 표백한 보드의 첫번째 조각을 덮어서 샌드위치 구조를 만들었다. 5 lb 중량을 상기 구조 위에 약 18 시간 동안 주위 온도에서 두었다.
이어서 상기 제조한 샌드위치 구조 둘다 손으로 분리하였다. 본 발명의 조성물로 제조한 구조는 분리하는 데 더 많은 힘을 필요로 하였다. 대조 조성물로 만든 구조는 쉽게 분리되었고 깨지기 쉬운 건조한 필름을 가졌다. 반면, 본 발명의 조성물로 만든 구조는 탁월한 접착 특성을 가졌다. 또한, 본 발명의 조성물로 제조한 필름은 완전히 건조되지 않아서 수분 유지 특성을 가졌다.
실시예 3
금속용 변환 코팅으로서의 용도에 대한 적용 및 일반적 관찰
이 실시예는 하기 표 2의 샘플 1-8에 관한 것이며, 페인트칠한 금속 판넬의 중성염 분무(Neutral Salt Spray; NSS) 성능 및 물리적 내구성을 예시한다.
샘플 1-5 각각은 다음과 같이 제조한다:
KYMENE
Figure 112002000379218-pct00061
557H 습윤 강도 수지(허큘리스 인코포레이티드(미국 델라웨어주 윌밍턴(Wilmington) 소재)로부터 입수) 42.2 건g을 Airflex
Figure 112002000379218-pct00062
4530 25 건g에 기계 교반을 하면서 첨가하여 1 리터의 에멀젼을 제조하였다. 탈염수 62.5 g을 상기 에멀젼에 첨가하여 약간 파란색이 있는 불투명한 백색 분산액을 얻었다. 이어서 분산액을 실온에서 15분 동안 교반시켰다.
상기 분산액의 총고체량은 14.6%이고, pH는 4.5 내지 5.0, 25℃에서의 브룩필드 점도(브룩필드 프로그램 가능한 LV DV-II 및 점도계 스핀들 2번을 이용하여, 60 rpm, 25℃에서 측정함)는 28 센티포이즈였다.
샘플 1-5 각각에 대해, (상기한 바와 같이 제조한) 분산액을 0.3 중량%의 플루오지르코늄산(얼라이드 시그널로부터 입수)에 첨가하였다. 샘플 1-5 각각을 제조하는 데 사용되는 분산액의 양은 각각 0.7 중량%, 3.4 중량%, 6.75 중량%, 33.8 중량%, 및 84.5 중량%였다.
샘플 6-8:
샘플 6은 0.30 부피%의 플루오지르코늄산을 함유한다.
샘플 7은 베츠디어본(BetzDearborn)으로부터 입수한 크롬 미세정 처리액인 퍼마트리트(Permatreat) 1500을 10 부피% 함유한다.
샘플 8은 베츠디어본(BetzDearborn)으로부터 입수한 크롬 미세정 처리액인 퍼마트리트(Permatreat) 1021B를 15 부피% 함유한다.
아연 도금한 금속 판넬을 에이씨티 코프(ACT Corp)로부터 입수한 후 베츠디어본(BetzDearborn)으로부터 입수한 상업용 알칼리성 세정제인 BetzDearborn KL4010으로 세척하였다. 금속 판넬을 탈이온수로 5초 동안 세척하고, 이어서 스핀 코팅법에 의하여 샘플 1-8로 코팅한 후, 공기를 불어 건조시켰다. 이중 판넬을 각 샘플에 대하여 코팅하였다. 처리한 판넬을 코일 도포에 보통 사용되는 2-코팅(two-coat) 페인트(아크조-노벨(Akzo-Nobel)로부터 입수)로 페인트칠하였다. 제조업자의 사양에 따라 프라임 코팅 및 상층 코팅을 도포하고 경화시켰다.
이어서 코팅된 금속 판넬에 대하여 NSS 테스트, T-벤드, 크로스-햇치, 리버스 임팩트, 및 메틸 에틸 케톤(MEK) 이중 마모 테스트를 실시하였다. 금속 판넬을 관찰하여 결과를 표 2(NSS) 및 표 3(다른 테스트 데이타)에 나타내었다.
중성 염 분무 결과는 표 2에 스크라이브, 필드로 나타내었다. 또한, 표 2에서 각 샘플로 코팅된 이중 금속 판넬의 결과는 "/"로 설명하였다(표 2의 5열에 나타낸 바와 같음). 결과는 이중 판넬에 대한 것이고, ASTM D-1654(10이 완전한 것임)에 따라 평가하였다. T-벤드 데이타는 180˚구부린 금속에서 페인트가 떨어져 나오는 경향을 ASTM D4145-83(0T가 완전한 것임)에 따라 측정한 것을 설명한다. 크로스-햇치 데이타는 페인트를 통해 밀접하게 이격된 선 사이의 영역으로부터 떨어져 나오는 경향을 설명한다. 테스트는 ASTM D3359(스케일이 0B 내지 5B이고, 5B 가 완전한 것임)에 따라 건조한 상태로 실시하였다. 리버스 임팩트 데이타는 ASTM D2794에 따라 테스트 표면의 반대쪽에 기지의 모멘텀의 충격에 의하여 변형된 금속으로부터 페인트가 떨어져 나오는 경향을 설명한다; MEK 마모 데이타는 페인트가 적절히 경화되었는지를 설명하고, 국립 코일 코팅업자 협회(National Coil Coaters' Association; NCCA)의 방법 II-18에 기재되어 있다.
페인트칠한 판넬의 NSS 데이타
샘플 336 시간 500 시간 672 시간 840 시간 1000 시간
1 9, 9 9, 9 7, 9 9, 7(4) 7/7, 5/7
2 9, 9 9, 9 8, 9 8, 8(6) 8/8, 8/7
3 10, 10 9, 10 8, 9 7, 9 9/9, 9/8
4 9, 10 9, 10 8, 8 9, 9 7/9, 8/7
5 8, 10 7, 9 8, 9 6, 9 5/5, 8/9
6 10, 10 9, 10 9, 9 9, 9 7/4, 5/8
7 10, 10 9, 10 9, 10 9, 9 9/9, 9/8
8 10, 10 9, 10 9, 9 10, 10 9/9, 9/8

물리적 내구성
샘플 T-벤드 크로스-햇치 리버스 임팩트(In/lb) MEK 마모
1 0T 5B 160 100+
2 0T 5B 160 100+
3 0T 5B 160 100+
4 0T 5B 160 100+
5 0T 5B 160 100+
6 1T 5B 160 100+
7 0T 5B 160 100+
8 1T 5B 160 100+

실시예 4
금속용 변환 코팅으로서의 용도에 대한 적용 및 일반적 관찰
이 실시예는 하기 표 4에 나타낸 샘플 1-4 및 6-8에 관한 것이다. 샘플 1-4를 제조하는 방법은 0.45 중량%의 플루오지르코늄산을 사용하는 점을 제외하고는 실시예 3의 샘플 1-4와 동일하다. 샘플 6-8은 실시예 3의 샘플 6-8을 제조하는 방법과 동이한 방법을 이용하여 제조하였다. 표 4의 데이타는 PPG로부터 입수한 1-코팅 흑색 폴리에스테르 페인트에 대한 것이다.
샘플 T-벤드 테스트 (ASTM D4145-83) 크로스-햇치 테스트 (ASTM D3359) 리버스 임팩트 테스트 (in/lb, ASTM D2794) MEK 마모 (NCCA II-18) 1000 시간 중성 염 분무* (ASTM B171654)
1 0T 5B 160 95 1/1, --/--
2 0T 5B 160 100+ 0,0
3 0T 5B 160 100+ --, --
4 0T 5B 160 100+ 5/5, 7/4
6 2T 5B 160 44 2/2, 6/6
7 0T 5B 160 100+ 7/7, 9/9
8 1T 5B 160 100+ 3/4, 9/8
* 중성 염 분무 결과는 스크라이브, 필드로 나타냄; "--"는 등급이 2 미만인 샘플을 나타냄; "/"는 이중 판넬 결과를 나타냄.

실시예 5
예비 코팅용으로 가능한 재료의 평가
다음 재료들을 평가하였다:
KYMENE 557H
Figure 112002000379218-pct00063
(허큘리스 인코포레이티드(델라웨어주 윌밍턴 소재)로부터 입수 가능)
KYMENE 450
Figure 112002000379218-pct00064
(허큘리스 인코포레이티드(델라웨어주 윌밍턴 소재)로부터 입수 가능)
HERCOBOND 1000
Figure 112002000379218-pct00065
(허큘리스 인코포레이티드(델라웨어주 윌밍턴 소재)로부터 입수 가능)
HERCOBOND 2000
Figure 112002000379218-pct00066
(허큘리스 인코포레이티드(델라웨어주 윌밍턴 소재)로부터 입수 가능)
HERCOBOND 5100
Figure 112002000379218-pct00067
(허큘리스 인코포레이티드(델라웨어주 윌밍턴 소재)로부터 입수 가능)
PICCONAL AA101
Figure 112002000379218-pct00068
(허큘리스 인코포레이티드(델라웨어주 윌밍턴 소재)로부터 입수 가능한 열가소성 수지)
PICCOTAC 95-55wk
Figure 112002000379218-pct00069
(허큘리스 인코포레이티드(델라웨어주 윌밍턴 소재)로부터 입수 가능한 열가소성 수지)
TACCOLYN 5001
Figure 112002000379218-pct00070
(허큘리스 인코포레이티드(델라웨어주 윌밍턴 소재)로부터 입수 가능한 열가소성 수지)
AIRFLEX 4530
Figure 112002000379218-pct00071
(에어 프로덕츠 앤드 케미칼스(펜실베니아주 알렌타운 소재)로부터 입수 가능)
AIRFLEX 320
Figure 112002000379218-pct00072
(에어 프로덕츠 앤드 케미칼스(펜실베니아주 알렌타운 소재)로부터 입수 가능)
FLEXBOND 325
Figure 112002000379218-pct00073
(에어 프로덕츠 앤드 케미칼스(펜실베니아주 알렌타운 소재)로부터 입수 가능)
CHARTWELL
Figure 112002000379218-pct00074
B523.6WH (첨가제로서, 차트웰, 인터내셔널(매사추세츠주 애틀 보로 폴스(Attleboro Falls) 소재)로부터 입수 가능)
HYCAR 26256 (비에프 굿리치(BF Goodrich; 오하이오주 소재)로부터 입수 가능)
AZC (암모늄 지르코늄 카르보네이트, 홉톤 테크놀로지스(Hopton Technologies; 오레곤주 알바니 소재).
LUCIDENE
Figure 112002000379218-pct00075
243 (모턴 인터내셔널(Morton International; 일리노이주 시카고 소재)로부터 입수 가능)
LUCIDENE
Figure 112002000379218-pct00076
245 (모턴 인터내셔널(Morton International; 일리노이주 시카고 소재)로부터 입수 가능)
MORKOTE
Figure 112002000379218-pct00077
1725 (모턴 인터내셔널(Morton International; 일리노이주 시카고 소재)로부터 입수 가능)
TRITON X-100 (유니온 카바이드 케미칼스 앤드 플라스틱스 컴퍼니, 인코포레이티드(코네티컷주 덴버리(Danbury) 소재)로부터 입수 가능)
표면에 어떤 것도 칠하기 전이고 조직을 만들거나 디자인한 후인 생산 라인으로부터 얻은 보드에서 상이한 재료의 테스트를 수행하였다. 테스트에 사용된 등급은 암스트롱 월드 인더스트리즈의 비버 폴스(Beaver Falls) 플랜트로부터 입수한 표준 등급, 0.710 인치 두께의 SAG였다. 이어서 아래 표 5에 설명한 바와 같이 상기 열거한 재료로부터 선택된 화학품을 이용하여 보드에 수동 분무하였다. 분무 후에, 보드를 제조 건조기 사이로 넣어 코팅을 건조시켰다(오븐 온도 범위 400-460 ℉). 이어서 상기 보드를 마감 페인트 2 코팅(천장 타일 마감용으로서 고체 함량이 약 48 중량%인 표준 수성 기재 페인트)으로 마무리하고, 400-460℉의 온도에서 오븐 건조시킨 후, 테스트를 위해 놓아 두었다.
테스트는 제품의 등급을 위한 3 가지 파라미터에 관한 것이었다. 즉, 헤스 레이크(핑거 레이크라고도 함)를 이용한 스크랫치 테스트, 면도칼을 이용한 절단 테스트, 및 컬러가다. 상기 절단 및 스크랫치 테스트는 다소 주관적이지만 상이한 제품의 비교에 대한 아주 좋은 직감을 제공한다. 결과를 아래 표 5에 개시하였다.
테스트 시리즈 실험 번호 사용한 제품 % 도포량 g/ft2 L b 스크랫치 (HESS) 절단 비고
A 1 Airflex 4530 물 점토 충전재 (대조 페인트) 10 52.3 36.9 20 16 3
2 Airflex 4530 물 Triton X-100 (Airflex 예비코팅) 44.44 55.31 0.25 20 20 5
3 Flexbond 325 물 Triton X-100 44.44 55.31 0.25 20 18 4
4 Airflex 4530 물 점토 충전재 6 48 46 20 16 3
5 Piccotac 95-55wk 100 20 16 3
6 Airflex 4530 물 점토 충전재 Chartwell 3523.6WH 10.5 50.8 35.8 2.9 20 18 3
7 Hycar 26256 물 Triton X-100 44.44 55.31 0.25 20 20 4
8 Airflex 4530 물 점토 충전제 AZC (암모늄 지르코늄 카르보네이트) Chartwell B523.6WH 10.00 48.40 34.20 4.60 2.80 20 16 3
9 Airflex 4530 물 점토 충전재 AZC 10.3 49.8 35.1 4.8 20 16 3
10 Airflex 4530 물 점토 충전재 Triton X-100 10.77 52.17 36.81 0.25 20 16 4
B 1 Picconal 100 20 20 1
2 Lucidene 243 물 Triton X-100 44.44 55.31 0.25 20 22 4
3 Airflex 4530 물 점토 충전재 (대조) 10.8 52.3 36.9 20 18 3
4 Airflex 4530 물 Triton X-100 AZC 42.32 52.68 0.24 4.76 20 20-22 5
5 Airflex 4530 물 Triton X-100 (Airflex 예비코팅) 44.44 55.31 0.25 20 20 5
6 Airflex 4530 물 점토 충전재 AZC 10.3 49.8 35.1 4.8 20 16 3
7 Morkote 1725 물 Triton X-100 44.44 55.31 0.25 20 20 4
C 1 Piccotac 100 10 -16 2
2 Piccotac 100 20 86.7 2.1 -16 2
3 Taccolyn 100 10 86.7 2.5 -16 2
4 Taccolyn 100 20 88.9 1.1 -16 3
5 Picconal 100 10 86.4 2.2 -16 3
6 Picconal 100 20 86.7 2.1 -18 3
7 Airflex 4530 물 Triton X-100 44.44 55.31 0.25 20 88.4 2 20 4
8 Kymene 450 100 20 88.8 3.6 -16 3
9 Hercobond 5100 100 20 92 1.8 18 3.5
10 Hercobond 1000 100 20 91.7 1.6 -20 3.5
11 Hercobond 1000 100 40 93.6 1.3 22 3.5
12 Hercobond 2000 물 50 50 40 93.2 1.4 22 3.5

13 Hercobond 1000 Kymene 450 50 50 20 88.9 2.7 -16 4
14 Hercobond 2000 Kymene 450 물 16.7 66.6 16.7 20 90.3 3.9 -18 3
15 Hercobond 5100 Hercobond 2000 물 66.6 16.7 16.7 20 92.3 1.3 16 3.5
D 1 Hercobond 5100 Triton X-100 99.8 0.2 20 91.9 1.8 18 4
2 Hercobond 5100 Airflex 4530 Triton X-100 물 75 11.11 0.06 13.83 20 91.8 2.1 20 5
3 Hercobond 5100 Airflex 4530 Triton X-100 물 50 22.22 0.12 27.66 20 91.4 1.9 18 * 보드가 젖은 상태였음
4 Hercobond 5100 Airflex 4530 Triton X-100 물 25 33.33 0.18 41.48 20 89.4 1.7 18 4
5 물 Triton 97 3 20 91.8 2.7 -18
주: 1) 숫자 앞의 "-"는 대략의 값을 나타냄. 2) "*"는 결론이 없는 결과를 나타냄.

상기 표 5에서, 4 가지 시리즈(A-D)의 테스트를 수행하였으며, 각 시리즈는 별도의 테스트 기간 동안 수행하였다. 제 1 시리즈인 A의 목적은 재료가 절단되는 방식을 평가하고(본 명세서의 다른 부분에서 설명한 "절단성 테스트"와는 구별됨), 헤스 레이크 테스트의 측면에서 시료를 평가하는 것이었다.
컬러 테스트는 초기 테스트 결과 우수한 강도를 보인 경우에만 나중에 실시하였다. 초기 테스트에서, 상기 표에 반영하지는 않았지만, 컬러 편차가 허용가능한 것이 아닌 것(예를 들면, L의 경우, 바람직한 표준으로부터 +/- 5 떨어진 값이고, b의 경우, 바람직한 표준으로부터 +/- 1 떨어진 값)은 광반사율이 불량하고 노 란색 컬러를 나타낸다. 테스트 결과는 다음과 해석하여야 한다: 스트랫치 테스트 (헤스 레이크 테스트) - 수치가 높을수록 더 좋음. 절단 테스트 - 수치가 높을수록 더 좋고 5가 그 시리즈의 최적값이고 5의 경우 제곱 인치당 칩이 거의 없고, 4의 경우 제곱 인치당 1 또는 2개의 칩이 있다. 컬러에 관해서는, 마감 코팅을 도포한 후에(즉, 본 발명의 코팅의 상층 위에 마감 코팅을 도포한 후에) 약 92 내지 약 93의 L, 약 1.6 내지 약 2.4의 b의 백색 값을 얻는 것이 목표이다.
상기 데이타는 AIRFLEX 예비 코팅(A2 조성)이 가장 우수한 스크랫치 및 절단 수치를 제공하였지만 본 발명의 코팅 위로 마감 코팅을 도포하였을 때 마감 코팅이 기판의 컬러를 숨기는 능력을 최적화하지는 못했다는 보여준다. HERCOBOND 5100
Figure 112002000379218-pct00078
(C9 조성)은 우수한 스크랫치 수치와 우수한 컬러 수치를 제공하였다. 가장 유망한 결과에는 HERCOBOND 5100
Figure 112002000379218-pct00079
75% 및 AIRFLEX 4530
Figure 112002000379218-pct00080
11%, 나머지 물 및 계면활성제의 중량비를 갖는 것들이 포함된다(예를 들면, D2 조성).
시도한 수지 중 일부는 오븐에서 사용한 높은 열이 마감 페인트의 두 코팅이 숨길 수 없는 정도로 보드와 1차 코팅을 거무스름하게 하였기 때문에 실패하였다. 또한, 어떤 수지들은 건조 후 너무 잘 깨져서 주어진 목표를 달성할 수 없었다. KYMENE 450
Figure 112002000379218-pct00081
도 컬러 문제가 있었고, 강도면에서도 좋지 못했다. HERCOBOND 2000
Figure 112002000379218-pct00082
은 절단을 제외하고는 보드에서 우수한 결과를 나타내었지만, 보드 위에 제품을 분무하기가 어려웠다. 이 특성은 분무기 작업자 관점에서 극히 바람직하지 못한 것으로 예상된다. HERCOBOND 1000은 절단을 제외하고는 우수한 결과를 나타 내었다.
실시예 6
다음은 본 발명의 코팅이 어떻게 2가지 형태의 향상된 내구성, 즉, 향상된 전면 내구성 및 향상된 접착/절단/플레이킹 특성을 천장 타일 제품에 부여하는지를 예시한다. 전면 내구성은 헤스 레이크/핑거 스크랫치(BF.5), 테이버 마모(A7), 마찰성(BS.10), 및 볼 경도(BH.10) 테스트에 의해 측정한다. 이 테스트들은 가열, 환기, 전기 시스템, 및 배관에 접근하는 격자 밖으로 천장 타일을 움직이는 반복된 동작을 모사한다. 접착/절단/플레이킹은 상기한 바와 같은 절단성 또는 6 인치 테이프 테스트에 의하여 측정한다.
실시예 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 코팅은 실험실 테스트에서의 전망을 보여주는 코팅 시스템으로부터 개발되었다. 한가지 코팅 형태(A2)는 AIRFLEX 4530
Figure 112002000379218-pct00083
, 물 및 TRITON X-100
Figure 112002000379218-pct00084
으로 된 묽은 침투물 용액이었다. 실시예 5에 나타낸 바와 같이, 이 코팅은 우수한 외관 강도 내구성 및 절단을 제공하였지만, 컬러 수치(L 및 b 값)가 불량하였다. 또다른 코팅은 희석하지 않은 HERCOBOND 5100
Figure 112002000379218-pct00085
이었다. 이 코팅은 우수한 외관 강도 내구성 및 컬러 수치를 제공하였지만, 절단 특성이 더 불량하였다. 이어서 상기 2가지 상이한 화합물을 합쳤다. HERCOBOND 5100
Figure 112002000379218-pct00086
75% 및 AIRFLEX 4530
Figure 112002000379218-pct00087
(나머지는 계면활성제와 물, D2 조성)의 중량비에서 최적의 전면 내구성, 절단성 및 컬러 수치를 달성된다는 것을 발견하였다.
아래 데이타는 실험실 조건에서 1차 코팅하고 보통의 제조 조건 하에서(즉, 암스트롱 월드 인더스트리즈, 비버 폴스 상업용 플랜트에서) 마무리한 본 발명의 코팅 샘플에 관한 것이다. 습식 말단에서 온 매끄럽게 닦고 건조한 재료를 2 ft x 2 ft 샘플로 자르고, 이어서 디자인한 후에, 20 g/ft2의 코팅으로 수동 분무하였다. 보통의 1차 코팅 대신에 코팅을 도포하였다. 이어서 상기 보드를 제조(fabrication) 오븐(400-460℉)에서 건조시키고, 보통처럼 온-라인으로 마감 페인트의 두 코팅으로 코팅하였다. 결과를 하기 표 6에 나타내었다.
대조 프라임 코팅1 테스트 코팅2
헤스 레이크 테스트 16 20
절단성 16.7 3.3
작은 스케일의 불 (링 테스트) 통과 통과
점화시 손실 통과 통과
휘발물 통과 통과
비중 통과 통과
1) Airflex 4530
Figure 112002000379218-pct00088
10.8 wt%; 물 52.3 wt%; 충전재(점토) 36.9 %. 2) Hercobond 5100
Figure 112002000379218-pct00089
75 wt%; Airflex 4530
Figure 112002000379218-pct00090
11.11 wt%; Triton X-100
Figure 112002000379218-pct00091
0.06 wt%; 물 13.83 wt%.

이어서 다른 사람이 상기 샘플들을 추가로 테스트하였다. 결과를 표 7에 나타내었다.
보통의 프라임 코팅1 테스트 코팅2
테이버 마모 0.7078 0.0280
헤스 레이크 12 16
마찰성 6 10
볼 경도 68 71
1) Airflex 4530
Figure 112002000379218-pct00092
10.8 wt%; 물 52.3 wt%; 충전재(점토) 36.9 %. 2) Hercobond 5100
Figure 112002000379218-pct00093
75 wt%; Airflex 4530
Figure 112002000379218-pct00094
11.11 wt%; Triton X-100
Figure 112002000379218-pct00095
0.06 wt%; 물 13.83 wt%.
실시예 7
다음 실시예는 적응성 연구를 위해 스케일-업을 예시한다. 이 테스트를 위해, 제조 라인에서 통상의 프라임 페인트 대신 상기 코팅을 하였다. 코팅을 보드 위에 분무하고 온라인으로 건조한 후, 보통처럼 제조 라인에서 마무리하였다. 코팅 조성물은 실험실 스케일 테스트와 동일하였다 - Hercobond 5100
Figure 112002000379218-pct00096
75 %, Airflex 4530
Figure 112002000379218-pct00097
11.11 %, Triton X-100
Figure 112002000379218-pct00098
0.06 %, 및 물 13.83 wt%. 도포 속도는 다음과 같았다:
테스트 재료 - 실온에서 150 갤론의 혼합기에서 조성 D1의 성분들을 혼합하여 총 100 갤론의 본 발명의 조성물을 만들고, 이를 20 g/ft2의 속도로 코팅한 후, 48 g/ft2의 속도로 마감 페인트 하였다.
대조 재료 - 20 g/ft2의 1차 페인트, 43 g/ft2의 마감 페인트
또한, 하기 표 8에 나타낸 바와 같이, 향상된 전면 내구성 및 절단성을 달성하였다:
대조 재료1 테스트 재료2
테이버 마모 0.0347 0.0251
헤스 레이크 12 16
볼 경도 82.0 79.2
마찰성 63 87
절단성 7.5 0.8
1) Airflex 4530
Figure 112002000379218-pct00099
10.8 wt%; 물 52.3 wt%; 충전재(점토) 36.9 %. 2) Hercobond 5100
Figure 112002000379218-pct00100
75 wt%; Airflex 4530
Figure 112002000379218-pct00101
11.11 wt%; Triton X-100
Figure 112002000379218-pct00102
0.06 wt%; 물 13.83 wt%.

실시예 8
이 실시예는 본 발명의 코팅을 다공형 섬유 기판(예: 천장 타일)에 도포하여 기판을 밀봉해 버리거나 다공성 특성(예: 음향 특성)을 상실케 하거나 미감을 떨어뜨리지 않고 상기 기판에 내구성을 부여하면서도, A급 내화 성능을 유지하고 타일의 처짐 성능에 바람직하지 못한 영향을 주지 않는다는 것을 예시한다. 음향 특성은 CAC(AL20), NRC(AL10), 및 AC(AL60) 테스트에 의해 측정하였고, 내화 특성은 30/30 터널 테스트(A5.21)에 의해 특정하였다. 결과를 표 9에 나타내었다.
대조 재료1 테스트 재료2
NRC(4 주파수 평균) 0.75(0.755) 0.75(0.755)
CAC 36 36
AC(OPL) 180 170
화염 스프레드 평가 11.5 17.3
처짐 -75(mils) -53(mils)
1) Airflex 4530
Figure 112002000379218-pct00103
10.8 wt%; 물 52.3 wt%; 충전재(점토) 36.9 %. 2) Hercobond 5100
Figure 112002000379218-pct00104
75 wt%; Airflex 4530
Figure 112002000379218-pct00105
11.11 wt%; Triton X-100
Figure 112002000379218-pct00106
0.06 wt%; 물 13.83 wt%.

이 값들을 달성할 수 있었던 이유는 상기 코팅 내 고체 수준이 낮고 HERCOBOND 5100
Figure 112002000379218-pct00107
이 가열을 하면 가교결합을 할 수 있기 때문이라고 생각되지만, 이론에 의해 제한하려는 것은 아니다. 고체 수준이 낮으면 코팅이 기판 안으로 스며들 수 있기 때문에 우수한 접착성/절단성을 제공하면서도 재료의 음향 특성은 방해하지 않는다. HERCOBOND
Figure 112002000379218-pct00108
은 가열시 스스로 가교결합을 하여 단단하고 내구성이 있는 층을 형성한다. 소량의 개질제(예: AIRFLEX 4530
Figure 112002000379218-pct00109
)를 코팅에 첨가함으로써, HERCOBOND 5100
Figure 112002000379218-pct00110
의 가교결합을 방해하여 유연성 및 보다 좋은 절단/플레이킹 특성 을 제공하는 것으로 생각된다. 대표적 코팅의 물리적 특성을 하기 표 10에 개시하였다.
점화 손실 100 %
고체 퍼센트 15.6 %
휘발성 물질 퍼센트 84.4 %
갤론당 중량 7.91 lbs
비중 0.94

실시예 9
유연성 테스트
본 발명의 조성물(표 5의 D2)을 제조하였다. 조성물 50 g을 알루미늄 파이 팬(직경 9")의 안쪽 바닥 표면 위에 부었다. 이어서 상기 파이 팬을 충분한 시간 동안 건조 오븐 안에 두어 그 온도에서 모든 물을 제거하였다(약 3 시간). 팬 바닥 위에 생성된 경화된 코팅은 두께가 약 5-10 mils이고 팬 바닥에 단단히 붙어 있었다.
이어서 코팅이 붙어 있는 팬을 뒤로 구부려 팬 바닥의 구부린 전체 각이 실질적으로 약 180˚가 되도록 하였다. 이 정도 구부렸을 때, 아직 코팅이 박리되거나 팬으로부터 떨어지지 않았고, 눈에 보이는 균열도 실질적으로 보이지 않았다. 이어서 팬을 펴고 첫번째 180˚ 구부린 방향과 반대 방향으로 평평한 형상으로부터 다시 180˚ 구부려질 때까지 계속 구부렸다(따라서 두번 구부린 것을 합친 전체 편위는 실질적으로 360˚였다). 이번에도 코팅은 여전히 박리되거나 팬으로부터 떨어지지 않았고, 눈에 보이는 균열은 보이지 않았다.
코팅을 칼로 자르고 칼로 코팅을 위로 떼어냄으로써 팬에 있는 나머지로부터 잘려진 조각을 분리할 수 있었다.
실시예에서 사용한 표준 테스트 방법
반사실 소리 흡수(Reverberation Room Sound Absorption; Al10)
참조: ANSI/ASTM C 423-90a, E 122, E 548, E 795; ANSI 표준 S 1.6, S 1.26, S 1.11, ISO R 354-1963.
목적: 실험실 제어 및 반사 및 방산 환경에서 테스트 시료가 소리를 흡수할 수 있는 능력을 측정.
샘플 제조:
8' x 8' 이상의 천장 설치를 위해 충분한 재료를 사용한다. 벽 재료는, 샘플의 폭이 30"일 때는 7.5' x 9' 영역에, 샘플의 폭이 24"일 때는 8' x 9' 영역에 설치하기에 충분한 양이어야 한다. 46 ft2보다 작은 샘플은 이 테스트에 사용하지 않는다.
테스트 파라미터:
사용하는 설치 유형은 샘플 사이에 일정하여야 한다. 제조한 샘플 사이에 일정하다면 다음 설치 시스템을 사용할 수 있다:
E-400 설치 - 샘플 뒤에 16" 공기층
결과:
NRC(소음 감소 계수)는 250 Hz, 500 Hz, 1000 Hz, 및 2000 Hz에서의 흡수 계 수를 평균하고 가장 가까운 0.05로 반올림하여 결정한 단일 수치이다. 100 Hz와 5000 Hz 사이에서의 1/3 옥타브 간격에서의 흡수 계수들. 시료가 다수의 물건, 예를 들어 자유로이 서있는 스크린 또는 배플인 경우, 결과는 유닛당 사비우스(Sabius)로 나타낸다.
2실 투과 손실(Two Room Transmission Loss; Al20)
참조: ASTM 칭호:
E 1414 - 91a, C 423, C 634, C 636,
E 90, E 336, E 413, E 548, E 717;
ANSI 표준 S 1.11-1986;
AMA 1-II-1967
목적: 규정된 실험실 조건 하에서 연속된 충만 공간의 존재 하에 매달린 천장에 의해 제공되는 소리의 감소를 측정.
샘플 제조:
2x2 보드 416 ft2
2x4 보드 448 ft2
600x600 보드 37.5 m2
600x1200 보드 40.5 m2
로 된 2개의 테스트실에 설치하기에 충분한 재료.
테스트 파라미터:
격자 유형은 샘플 사이에 일관됨. 표준 격자 유형은:
15/16" T-바
9/16" T-바
메트릭 와이드(Metric Wide) 및 메트릭 내로우(Metric Narrow)
볼트 슬롯(Bolt Slot)
결과:
1 dB에 가장 가까운 각 1/3 옥타브 밴드에서 정규화된 감소값들. 판단 곡선으로부터 나온 총 결함 수 및 테스트로부터 얻은 계산된 CAC 값을 나타낸다.
개방 플랜 소리 감소(Open Plan Sound Attenuation; Al60)
참조: ASTM 칭호: E 1111-88, E 1375-90, E 1376-90, C 423, C 634, E 795, E 1110, E 1130, E 1179; ANSI 표준 S 1.4, S 1.6, S 1.11, S 1.12
목적: 개방 플랜 공간에서 시료가 소리를 감소시킬 수 있는 능력을 객관적으로 측정함.
샘플 제조:
1. 퍼니처 판넬: 샘플 높이는 5 피트 이상 8 피트 이하이어야 한다. 샘플의 폭은 높이의 2 배 이상 20 피트 이하이어야 한다. 샘플 지지체 및 조인트 상세 내역은 샘플과 일치하여야 한다.
2. 벽 마감: 높이 9 피트, 폭 10 피트의 단단한 반사면을 덮기에 충분한 재료가 필요하다. 설치 방법은 샘플 사이에 일정하여야 한다. 샘플 사이에 일관된 다면, 테스트 공간의 천장 내에 6 인치 두께로 설치하기에 충분한 섬유유리 재료를 사용할 수 있다.
3. 천장: 15 피트 x 30 피트를 덮는 최소량의 재료가 필요하다. 일부 경우에, 20 피트 x 30 피트가 필요할 수 있다.
결과:
검사한 모든 위치 및 주파수에 대해 가장 가까운 1 dB로의 측정한 영역간 감소. 정상적인 영역간 감소 및 분절 클라스(Articulation Class) 값을 보고한다.
처짐(Sag) - 표준 사이클(BS.5)
참조: 새로운 방법이 나오는 중
목적: 설치 위치에서 습도, 온도, 및 중력이 천장 재료의 변형 특성에 미치는 영향을 결정.
샘플 제조:
3개의 2 ft x 4 ft 시료; 4개의 2 ft x 4 ft 시료를 페이스-업(face-up) 테스트에 사용.
테스트 파라미터:
* 보드를 페이스 다운 위치에 둔다.
* 한 사이클은 82 F/90% RH에서 17 시간 및 82 F/35% RH에서 6 시간으로 구성된다.
* 중앙점 편향을 처음과 사이클의 각 세그먼트 후에 측정한다.
* 전형적으로, 1주당 4번의 처짐 사이클.
* 샘플 사이에 일관된다면 보드를 다중 사이클에 넣을 수 있다.
* 샘플 사이에 일관된다면 뒤집은 처짐 테스트(페이스-업)를 할 수 있다.
* 3번 측정.
예상 시간:
* 소요 시간 = 3일.
결과: 페이스-업 테스트가 필요하다면 초기, 핫-웨트, 최종 편향 판독(mil) 및 벡터 데이타. 사이클 전반의 RH 데이타도 추적할 수 있다.
마찰성(Scrubility; BS.10)
참조: 연방 표준 141A, 방법 6142; MEP 138R.1
목적: 소비자의 손 세척에 대한 코팅(예: 천장 타일 위의 페인트)의 저항력 측정.
샘플 제조: 1개의 12" x 12" 시료 제출.
테스트 파라미터:
* 가드너 스트레이트 라인 와쉬어빌러티 머신(Gardner Straight Line Washability Machine)에 맞게 샘플을 절단.
* 단단한 강모 브러쉬를 이용하여 보드를 문지름.
* 0.5%의 아이보리 플레이크(Ivory Flake) 용액을 이용하여 테스트 동안 보드를 젖은 상태로 유지한다.
* 첫번째 급변(breakthrough)의 징후에서의 사이클 수를 기록한다.
* 50% 감퇴 또는 150 사이클 중 어느 하나가 먼저 발생할 때까지 테스트를 계속한다.
* 하나의 측정: 길이 17 인치 x 폭 7 인치의 6각형 시료.
결과:
초기 급변까지의 사이클 수, 총 사이클 수, 및 다음 등급 체계에 따른 가시 시료 평가:
파괴 없음 = 0 % = A
약간 = 0-10 % = B
중간 = 10-25 % = C
심함 = 25-50 % = D
아주 심함 = 50-100 % = E
핑거 스크랫치 저항력(BF.5)(헤스 레이크 테스트)
참조: TM 334
목적: 페인트 시스템 또는 천장 재료에 도포한 표면 처리의 내구성/손상 저항력 측정.
샘플 제조: 1개의 2-1/2 인치 x 8 인치 시료 제출.
테스트 파라미터:
* 일반적으로 갈퀴 모양을 한 5개의 스프링 스틸로 된 갈래 또는 핑거를 포함하는 "헤스 레이크"를 사용한다. 각 갈래는 두께가 상이하고, mils로 측정하고 표시하며, 끝이 둥글고 단면이 대체로 원형이며, 일반적으로 핑거 모양을 하고 있다. 상기 갈퀴를 샘플 위의 트랙에 매달아 갈래의 끝이 가까스로 샘플에 닿도록 한 후, 트랙을 따라 갈퀴를 움직여 갈래의 끝이 표면에 약간의 압력을 주면서 샘플의 표면을 따라 끌리도록 한다.
* 초기의 페인트 급변을 관찰한다.
결과:
* 페인트 급변이 일어나는 가장 가는 핑거(특정 핑거의 직경에 상응하는 mils로 표시)가 헤스 레이크 값이다. 수치가 높을수록 더 좋다.
경도(Hardness) - 음향 제품 (BH.10)
참조: ASTM C 367
목적: 천장 판넬이 충격에 의해 발생한 자국에 저항하는 능력을 측정함.
샘플 제조: 5개의 4" x 4" 시료 또는 1개의 12" x 12" 시료를 제출.
테스트 파라미터:
* 시료를 테스트 기계(유니버설 테스트 기계(인스트론 코포레이션(Instron Corporation; 매사추세츠주 캔턴(Canton) 소재)의 페니트레이터 아래에 평평하게 둔다.
* 직경 2"의 스틸 볼을 시료의 표면 안으로 0.25" 깊이까지 0.10"/min의 속도로 밀어 넣는다.
* 이 지점에서의 부하를 시료의 경도로 기록한다.
결과:
* 경도(lb).
* 주의: 경도는 두께에 따라 변하기 때문에 동일한 두께의 시료만 직접 비교 할 수 있다.
터널 테스트(Tunnel Test) 30-30 (AS.21)
참조: TM 179 R.4
목적: 재료의 표면 화염 스프레드 특성을 측정함.
샘플 제조: 3개의 3(3/4)" x 29(7/8)" 시료를 제출.
테스트 파라미터:
* 정면이 아래로 향하게 30도의 각도로 두고 테스트 시료의 저면에 위치한 분젠 버너의 개방 화염에 노출시킨다.
추정 시간:
* 소요 시간 = 2일
결과: 화염 스프레드 평가.
테이버 마모 테스트(Taber Abrasion Test)
참조: TM 191
목적: 주어진 재료의 마모에 대한 저항력을 얻음.
샘플: 직경 4.5"의 디스크를 제출, 다이 컷(경성 재료의 중앙에 직경 1/4"의 구멍을 꿇는다).
테스트 파라미터:
* 회전수(표준=1000번)
* 중량(250,500 또는 1000 그램)(샘플 사이에 균일함)
* 마찰 휠의 형태(샘플 사이에 균일함).
추정 시간:
* 소요 시간 = 재료당 15분(회전수 1000 기준).
결과:
* 중량 손실(손실된 그램으로 표시).
전술한 설명으로부터, 당업자라면 쉽게 본 발명의 핵심 특성을 확인할 수 있을 것이고, 그 정신과 범위에서 벗어나지 않고, 본 발명에 다양한 변화와 변형을 가하여 여러 가지 용도 및 조건에 맞게 할 수 있을 것이다.

Claims (175)

  1. (A) 조성물의 가열시 또는 건조시에 가교결합 반응을 하는 1 이상의 기능기를 갖는 1 이상의 수용성 폴리아미도아민-에피할로히드린 중합체; 및
    (B) 1 이상의 필름 형성 라텍스 물질을, (A) 대 (B)의 건중량비 5:1 내지 1:1로 포함하는 수성 조성물.
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  6. 제 1 항에 있어서, 성분 (A)의 기능기가 아제티디늄을 포함하는 것인 조성물.
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  9. 제 1 항 또는 제 6항에 있어서, 라텍스 물질 (B)가 비닐 할라이드 및 알켄으로부터 유도된 1 이상의 중합체인 것인 조성물.
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  18. 제 1 항 또는 제 6 항에 있어서, 플루오산을 더 포함하는 조성물.
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  20. 제 1 항 또는 제 6 항의 조성물로 코팅된 기판.
  21. 삭제
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  23. 제 18 항에 있어서, 플루오산이 플루오티탄산 및 플루오지르코늄산 중 1 이상으로부터 선택된 것인 조성물.
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  28. 제 1 항 또는 제 6 항의 경화된 조성물을 포함하는 셀룰로스 제품.
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  30. 제 1 항 또는 제 6항의 경화된 조성물을 포함하는 천장 타일.
  31. 제 1 항 또는 제 6 항의 경화된 조성물을 포함하는 부직 제품.
  32. 제 1 항 또는 제 6 항의 경화된 조성물을 포함하는 라텍스 증량제.
  33. 제 1 항 또는 제 6항의 경화된 조성물을 포함하는 페인트.
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  42. (1) 제1 항 또는 제 6 항에 정의된 수성 조성물로 기판을 코팅하는 단계; 및
    (2) 상기 기판 위에 코팅된 수성 조성물을 경화시키는 단계
    를 포함하는, 코팅된 기판의 제조 방법.
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