KR100698425B1 - 고 고형분의 가열건조형 에나멜용 수성 코팅제 - Google Patents

고 고형분의 가열건조형 에나멜용 수성 코팅제 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가열건조형 에나멜을 위한, 특히 차체를 코팅하기 위한 고 고형분의 경질, 탄성 충전제의 생산을 위한 신규 수성 코팅제에 관한 것이다.
결합제 혼합물, 가열건조형 에나멜, 수성 코팅제

Description

고 고형분의 가열건조형 에나멜용 수성 코팅제{AQUEOUS COATING AGENTS FOR BAKING ENAMELS WITH A HIGH SOLID CONTENT}
본 발명은 가열건조 래커링을 위한, 특히 차체를 코팅하기 위한 고 고형분의 경질, 탄성 충전제 조성물의 생산을 위한 신규 수성 코팅 조성물에 관한 것이다.
수성 래커 및 코팅제의 중요성은 최근 급격하게 증대되었는데, 그 이유는 래커의 도포 중에 방출되는 용제에 대한 더욱 엄격해진 방출 지침 때문이다. 수성 래커 시스템이 이미 많은 이용 분야에 대해 이용가능하긴 하지만, 이들은 내용제성 및 내약품성 또는 탄성 및 기계적 응력 저항성에 대해 통상의 용제 함유 래커의 고품질 수준을 완전하게 얻을 수가 없다. 특히, 막 경도, 충격 강도, 플라잉 스톤 저항성 및 내수성 및 내약품성에 대해 차체 코팅용 고 고형분의 경질이지만 동시에 탄성인 충전제 조성물의 실제의 많은 요건을 완전히 충족시키며 수성 상으로부터 가공될 폴리우레탄 기재 코팅 조성물은 이제까지 알려지지 않았다.
이러한 관찰은 방향족 폴리이소시아네이트의 친수성 개질과 관련된 GB-A 1 444 933, EP-A 0 061 628 및 DE-A 2 359 613 및 특정 음이온성 개질된 지방족 폴리이소시아네이트와 관련된 DE-A 4 001 783, 및 차단 폴리이소시아네이트 및 유기 폴리히드록시 화합물을 기재로 한 수성 가열건조형 결합제와 관련된 DE-A 2 456 469, DE-A 2 814 815, EP-A 0 012 348 및 EP-A 0 424 697의 시스템 모두에 적용된다. DE-A 2 708 611에 따른, 카르복실기를 함유하며 차단된 이소시아네이트기를 갖는 폴리우레탄 프레폴리머 기재 시스템, 및 DE-A 3 234 590에 따른 차단된 수용성 우레탄 프레폴리머는 또한 언급된 이용 분야에 잘 이용될 수가 없다. 특정의 차단된 수용성 또는 수분산성 폴리이소시아네이트 혼합물 및 특정의 수용성 또는 수분산성 폴리히드록시 화합물의 배합물을 기재하는 DE-A 4 221 924의 시스템으로 탄성 및 내용제성, 내수성 및 내약품성에 대한 상당한 진전이 이루어졌다. WO 97/12924 및 EP-A 0 802 210에 기재된 바와 같이, 수희석성 또는 수분산성 폴리이소시아네이트 가교제가 차단제로서 피라졸과 함께 사용된다면 가열건조형 래커의 요구되는 가열건조 온도 및 반응성에 대한 또다른 개선이 이루어질 수 있다.
일부가 실제로 사용되고 있는 이들 수성 충전제 조성물의, 결합제, 가교제, 첨가제, 안료 및 충전제를 포함한 고형분은 가공 점도에서 일반적으로 47 내지 50 중량%, 최대 53 중량%이다. 그러나, 사용 중 도포 효능을 상당히 개선시키기 위하여 이와 관련하여 실질적으로 더 높은 고형분이 바람직하다. 실질적으로 더 높은 경도는 또한 양호한 탄성이 플라잉 스톤에 대한 높은 보호도를 동시에 보장해야 하는 충전제 조성물의 양호한 연마쉬움성에 필요하다.
이제 밝혀진 바와 같이, 놀랍게도, 수성 상으로부터 가공될 것이며 지금까지 실제로 충전제 조성물에 의해 충족된 요건 이외에 더 높은 고형분을 가지며 가열건조 후 매우 높은 경도를 갖지만 동시에 플라잉 스톤에 대한 매우 양호한 보호성을 갖는 코팅을 제공하는 가열건조 충전제 조성물의 제조는 아래에 더욱 상세히 설명된 유형의 선택된 배합물이 결합제로서 사용된다면 가능하다. 본 발명에 따른 가 열건조형 래커는 다음 성분들을 포함한다:
I) 수분산된 특정 결합제,
II) 수용성 또는 수분산성 폴리히드록시 화합물,
III) 수용성 또는 수분산성 가교성 수지 및
IV) 임의로 추가의 수용성 또는 수분산성 물질.
수성 가열건조형 래커에 본 발명에 따른 신규 결합제 혼합물을 사용함으로써, 매우 높은 고형분이 얻어질 수 있다. 그러므로, 도포 효능 및 수율의 증가가 일어난다. 충전제 조성물 도포를 위하여, 경도 및 그에 따른 연마쉬움성 및 상도 래커 상태가 선행 기술에 비해 개선된 코팅이 얻어진다.
본 발명은
I) 수분산된 특정 결합제,
II) 수용성 또는 수분산성 폴리히드록시 화합물,
III) 수용성 또는 수분산성 가교성 수지 및
IV) 임의로 추가의 수용성 또는 수분산성 물질
을 포함하며, 성분 I)이
A) 1.0 내지 8.0 중량%의 히드록실기 함량, 0 내지 3 중량%의 카르복실기 함량, 2,000 내지 50,000의 중량 평균 분자량 및 ≥10 ℃의 유리 전이 온도를 갖는 폴리아크릴레이트 폴리올 및(또는) 폴리에스테르-폴리아크릴레이트 폴리올을 기재로 한 1종 이상의 폴리올 성분,
B) 5.0 내지 25.0 중량%의 차단 이소시아네이트기 함량을 갖는 (시클로)지방 족 폴리이소시아네이트를 기재로 한 차단 이소시아네이트기를 갖는 1종 이상의 폴리이소시아네이트 성분,
C) 임의로 추가의 다관능성 폴리올,
D) 임의로 추가의 가교 물질,
E) 임의로 외부 유화제 및
F) 임의로 통상의 첨가제
를 포함하되, 성분 I)이 단위 체적 당 분산 출력이 큰 분산 장치에 의해 직접 분산 방법에 의해 또는 상 반전 방법에 의해 제조되며, 0.05 내지 10 ㎛, 바람직하게는 0.1 내지 5 ㎛, 특히 0.15 내지 2.5 ㎛, 특히 바람직하게는 0.2 내지 1.5 ㎛ 입경의 분산 입자의 평균 입도를 갖는 것을 특징으로 하는, 수성 가열건조형 래커용 결합제 혼합물을 제공한다.
본 발명에 필수적인 분산액 I)의 폴리올 성분 A)는
a) <20 ㎎ KOH/g의 산가에서의 20 내지 240 ㎎ KOH/g의 히드록실가 및 -40 내지 +100 ℃의 유리 전이 온도를 갖는 1종 이상의 폴리에스테르 폴리올을 포함하는 폴리에스테르 성분 0 내지 100 중량부,
b) (시클로)알킬 라디칼에 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 1종 이상의 말레산 디(시클로)알킬 에스테르를 포함하는 올레핀계 불포화 에스테르 성분 0 내지 15 중량부,
c) (시클로)알킬 라디칼에 1 내지 18개의 탄소 원자를 갖는 아크릴산 및(또는) 메타크릴산의 (시클로)알킬 에스테르 0 내지 70 중량부,
d) 방향족 올레핀계 불포화 단량체 0 내지 70 중량부,
e) 히드록시알킬 라디칼에 2 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 아크릴산 및(또는) 메타크릴산의 히드록시알킬 에스테르 및(또는) ε-카프로락톤과의, 최대 분자량 500의 그의 반응 생성물 및 유리 라디칼 중합 중에 현장 생성될 수도 있는, 아크릴산 및(또는) 메타크릴산과 모노에폭시드 화합물의 부가 생성물 5 내지 60 중량부,
f) 올레핀계 불포화 카르복실산 0 내지 10 중량부 및
g) 추가의 공중합가능한 올레핀계 불포화 화합물 0 내지 30 중량부
를 포함하며, 성분 a) 내지 g)의 중량부의 합계는 100이다.
폴리올 성분 A)는 1 내지 8 중량%, 바람직하게는 1.5 내지 6 중량%, 특히 바람직하게는 2 내지 5 중량%의 히드록실기 함량을 갖는다. 카르복실기 함량은 0 내지 3 중량%, 바람직하게는 0.1 내지 1.7 중량%, 특히 바람직하게는 0.2 내지 1.3 중량%이다. 겔 투과 크로마토그래피에 의해 측정될 수 있는 분자량 (중량 평균, 폴리스티렌 기준)은 2,000 내지 50,000, 바람직하게는 2,500 내지 40,000, 특히 바람직하게는 3,000 내지 35,000이다. 시차 열 분석 (DTA)에 따른 유리 전이 온도는 ≥10 ℃, 바람직하게는 20 내지 100 ℃, 특히 바람직하게는 30 내지 80 ℃이다.
폴리올 성분 A)는 바람직하게는
a) <15 ㎎ KOH/g의 산가에서의 30 내지 200 ㎎ KOH/g의 히드록실가 및 -30 내지 +80 ℃의 유리 전이 온도를 갖는 1종 이상의 폴리에스테르 폴리올을 포함하는 폴리에스테르 성분 0 내지 60 중량부,
b) (시클로)알킬 라디칼에 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 1종 이상의 말레산 디(시클로)알킬 에스테르를 포함하는 올레핀계 불포화 에스테르 성분 0 내지 12.5 중량부,
c) (시클로)알킬 라디칼에 1 내지 15개의 탄소 원자를 갖는 아크릴산 및(또는) 메타크릴산의 (시클로)알킬 에스테르 5 내지 65 중량부,
d) 스티렌, α-메틸스티렌 및(또는) 비닐톨루엔 0 내지 65 중량부,
e) 히드록시알킬 라디칼에 2 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 아크릴산 및(또는) 메타크릴산의 히드록시알킬 에스테르 및(또는) ε-카프로락톤과의, 최대 분자량 500의 그의 반응 생성물 및 유리 라디칼 중합 중에 현장 생성될 수도 있는, 아크릴산 및(또는) 메타크릴산과 모노에폭시드 화합물의 부가 생성물 5 내지 55 중량부,
f) 알코올 라디칼에 1 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 아크릴산, 메타크릴산, 말레산, 푸마르산 및(또는) 말레산 및(또는) 푸마르산 반에스테르 0 내지 7.5 중량부,
g) 추가의 공중합가능한 올레핀계 불포화 화합물 0 내지 25 중량부
를 포함하며, 성분 a) 내지 g)의 중량부의 합계는 100이다.
폴리올 성분 A)는 특히 바람직하게는
a) <12 ㎎ KOH/g의 산가에서의 40 내지 160 ㎎ KOH/g의 히드록실가 및 -30 내지 +70 ℃의 유리 전이 온도를 갖는 1종 이상의 폴리에스테르 폴리올을 포함하는 폴리에스테르 성분 0 내지 50 중량부,
b) 디메틸 말레에이트, 디에틸 말레에이트, 디부틸 말레에이트 또는 이들 단량체의 혼합물 0 내지 10 중량부,
c) (시클로)알킬 라디칼에 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 아크릴산 및(또는) 메타크릴산의 (시클로)알킬 에스테르 5 내지 60 중량부,
d) 스티렌 5 내지 50 중량부,
e) 히드록시에틸 아크릴레이트, 히드록시에틸 메타크릴레이트, 히드록시프로필 아크릴레이트, 히드록시프로필 메타크릴레이트, 히드록시부틸 아크릴레이트 및(또는) 히드록시부틸 메타크릴레이트 10 내지 50 중량부,
f) 아크릴산 및(또는) 메타크릴산 0.5 내지 5 중량부,
g) 추가의 공중합가능한 올레핀계 불포화 화합물 0 내지 20 중량부
를 포함하며, 성분 a) 내지 g)의 중량부의 합계는 100이다.
폴리에스테르 성분 a)는 20 내지 240 ㎎ KOH/g, 바람직하게는 30 내지 200 ㎎ KOH/g, 특히 바람직하게는 40 내지 160 ㎎ KOH/g의 히드록실가를 갖는 1종 이상의 히드록시 관능성 폴리에스테르이다. 산가는 20 ㎎ KOH/g 미만, 바람직하게는 15 ㎎ KOH/g 미만, 특히 바람직하게는 12 ㎎ KOH/g 미만이다. 폴리에스테르 성분 a)의 유리 전이 온도는 -40 내지 +100 ℃, 바람직하게는 -30 내지 +80 ℃, 특히 바람직하게는 -30 내지 +70 ℃이다. 이용된 출발 물질의 화학양론으로부터 계산될 수 있는 폴리에스테르 폴리올의 분자량은 약 460 내지 11,300 g/몰, 바람직하게는 약 570 내지 7,500 g/몰, 특히 바람직하게는 약 700 내지 5,700 g/몰이다.
총 6군의 단량체 성분이 히드록시 관능성 폴리에스테르의 제조에 이용될 수 있다:
1) 분자량 범위 62 내지 286의 (시클로)알칸디올 (즉, (시클로)지방족으로 결합된 히드록실기를 갖는 이가 알코올), 예를 들면 에탄디올, 1,2- 및 1,3-프로판디올, 1,2-, 1,3- 및 1,4-부탄디올, 1,5-프로판디올, 1,6-헥산디올, 네오펜틸글리콜, 시클로헥산-1,4-디메탄올, 1,2- 및 1,4-시클로헥산디올, 2-에틸-2-부틸프로판디올 및 에테르-산소 함유 디올류, 예를 들면 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 트리프로필렌 글리콜, 및 약 2,000, 바람직하게는 약 1,000, 특히 바람직하게는 약 500의 최대 분자량을 갖는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 폴리부틸렌 글리콜. 상기 디올과 ε-카프로락톤과의 반응 생성물이 디올로서 이용될 수도 있다.
2) 분자량 범위 92 내지 254의 3가 또는 3가 이상의 알코올, 예를 들면 글리세롤, 트리메틸올프로판, 펜타에리트리톨, 디펜타에리트리톨 및 소르비톨.
3) 모노알코올, 예를 들면 에탄올, 1- 및 2-프로판올, 1- 및 2-부탄올, 1-헥산올, 2-에틸헥산올, 시클로헥산올 및 벤질알코올.
4) 분자량 범위 116 내지 약 600의 디카르복실산 및(또는) 그의 무수물, 예를 들면 프탈산, 프탈산 무수물, 이소프탈산, 테트라히드로프탈산, 테트라히드로프탈산 무수물, 헥사히드로프탈산, 헥사히드로프탈산 무수물, 말레산 무수물, 푸마르산, 숙신산, 숙신산 무수물, 아디프산, 도데칸디온산 및 수소화 이량체 지방산,
5) 더 높은 관능가의 카르복실산 및 그의 무수물, 예를 들면 트리멜리트산 및 트리멜리트산 무수물,
6) 모노카르복실산, 예를 들면 벤조산, 시클로헥산카르복실산, 2-에틸헥산산, 카프론산, 카프릴산, 카프린산, 라우린산 및 천연 및 합성 지방산.
각 경우에, 단량체 성분 1) 내지 6)의 임의의 소정의 혼합물이 폴리에스테르 폴리올 a)의 제조에 이용될 수 있지만, 그 선택은 결과 폴리에스테르가 <20 ㎎ KOH/g의 산가에서의 20 내지 240 ㎎ KOH/g의 OH가 및 -40 내지 +100 ℃의 유리 전이 온도를 갖도록 이루어진다.
이 조건은 폴리에스테르의 유리 전이 온도의 증가를 유도하는 "경화" 단량체 성분에 대한 폴리에스테르의 유리 전이 온도의 저하를 유도하는 "가소화" 단량체 성분의 적당한 비가 폴리에스테르의 제조에 이용되는 경우에 충족된다.
"가소화" 단량체 성분은 예를 들면 지방족 디올, 예를 들면 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올 및 1,6-헥산디올, 또는 지방족 디카르복실산, 예를 들면 아디프산 또는 도데칸디온산이다.
"경화" 단량체 성분은 예를 들면 환식 방향족 디카르복실산, 예를 들면 프탈산, 이소프탈산 및 테레프탈산, 또는 디올, 예를 들면 시클로헥산-1,4-디올, 시클로헥산-1,4-디메탄올 또는 네오펜틸글리콜이다.
폴리에스테르 a)는 예를 들면 문헌 ("Ullmanns Enzyklopadie der technischen Chemie", Verlag Chemie Weinheim, 4th edition (1980), volume 19, pages 61 et seq. or H. Wagner and H.F. Sarx, "Lack-kunstharze", Carl Hanser Verlag, Munich (1971), pages 86-152)에 상세히 기재된 바와 같은 방법에 의해 공지된 바대로 제조된다. 에스테르화는 약 80 내지 260 ℃, 바람직하게는 100 내지 240 ℃에서 촉매량의 통상의 에스테르화 촉매, 예를 들면 p-톨루엔술폰산과 같은 산, 수산화 리튬과 같은 염기 또는 티타늄 테트라부틸레이트와 같은 전이 금속 화합물의 존재하에 선택적으로 수행된다.
에스테르화 반응은 필요한 값의 히드록실가 및 산가가 얻어질 때 까지 수행된다. 폴리에스테르 폴리올의 분자량은 출발 물질의 화학양론으로부터 계산될 수 있다 (결과 히드록실가 및 산가를 고려함).
성분 b)는 (시클로)알킬 라디칼에 1 내지 12, 바람직하게는 1 내지 8, 특히 바람직하게는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 1종 이상의 말레산 디(시클로)알킬 에스테르를 포함한다. 적합한 화합물은 예를 들면 디메틸 말레에이트, 디에틸 말레에이트, 디-n-부틸 말레에이트, 디-2-에틸헥실 말레에이트, 디-n-데실 말레에이트, 디-n-도데실 말레에이트 및 디시클로헥실 말레에이트이다.
성분 c)는 (시클로)알킬 라디칼에 1 내지 18, 바람직하게는 1 내지 15, 특히 바람직하게는 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 아크릴산 및(또는) 메타크릴산의 1종 이상의 (시클로)알킬 에스테르를 포함하며, 예를 들면 메틸 (메트)아크릴레이트, 에틸 (메트)아크릴레이트, 프로필 (메트)아크릴레이트, 이소프로필 (메트)아크릴레이트, n-부틸 (메트)아크릴레이트, 이소부틸 (메트)아크릴레이트, tert-부틸 (메트)아크릴레이트, 시클로헥실 (메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실 (메트)아크릴레이트, 이소보르닐 (메트)아크릴레이트, 3,3,5-트리메틸시클로헥실 (메트)아크릴레이트, 스테아릴 (메트)아크릴레이트 및 벤질 (메트)아크릴레이트이다.
성분 d)는 1종 이상의 방향족 올레핀계 불포화 단량체, 예를 들면 스티렌, α-메틸스티렌 및 비닐톨루엔을 포함한다. 스티렌이 바람직하다.
성분 e)는 히드록시알킬 라디칼에 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 아크릴산 및(또는) 메타크릴산의 1종 이상의 히드록시알킬 에스테르 및(또는) ε-카프로락톤과의, 최대 분자량 500의 그의 반응 생성물 및 유리 라디칼 중합 중에 현장 생성될 수도 있는, 아크릴산 및(또는) 메타크릴산과 모노에폭시드 화합물의 부가 생성물을 포함한다. 이용될 수 있는 화합물은 예를 들면 히드록시에틸 (메트)아크릴레이트, 히드록시프로필 (메트)아크릴레이트, (메트)아크릴산 상으로의 프로필렌 옥사이드의 부가에 의해 형성된 이성질체 혼합물), 히드록시부틸 (메트)아크릴레이트 및 이들 단량체와 ε-카프로락톤과의, 최대 분자량 500의 반응 생성물이다. 용어 "히드록시알킬 에스테르"는 또한 단순 히드록시알킬 에스테르 상으로의 ε-카프로락톤의 부가에 의해 형성되는 것과 같은 에스테르기를 함유하는 라디칼을 포함한다. 추가로 OH 기를 가질 수 있는, 아크릴산 및(또는) 메타크릴산과 모노에폭시드 화합물의 반응 생성물도 또한 "(메트)아크릴산의 히드록시알킬 에스테르"로서 간주되어야 하며 따라서 마찬가지로 단량체 e)로서 적합하다. 적합한 모노에폭시드의 예는 (등록상표) 카르두라 (Cardura) E 10 (Shell 제품), 2-에틸-헥실 글리시딜 에테르 및 글리시돌 (1,2-에폭시-2-프로판올)이다. 이들 반응 생성물은 또한 유리 라디칼 중합의 반응 조건 하에서 현장 생성될 수도 있다. 아크릴산 및(또는) 메타크릴산의 단순 히드록시알킬 에스테르 (에틸, 프로필 및 부틸)가 바람직하다.
성분 f)는 알코올 라디칼에 1 내지 18개의 탄소 원자를 갖는 1종 이상의 올레핀계 불포화 카르복실산, 예를 들면 아크릴산, 메타크릴산, 말레산, 푸마르산 및(또는) 말레산 및(또는) 푸마르산 반에스테르를 포함한다. 아크릴산 및 메타크릴산이 바람직하다.
성분 g)는 성분 b) 내지 f)의 화합물류과 다른 공중합가능한 올레핀계 불포화 화합물, 예를 들면 α-올레핀, 예를 들면 1-옥텐 또는 1-데센; 비닐 에스테르, 예를 들면 비닐 아세테이트, 비닐 프로피오네이트, 비닐 부티레이트, (등록상표) 베오바 (VeoVa) 9 및 (등록상표) 베오바 (VeoVa) 10 (Shell 제품); 다른 비닐 화합물, 예를 들면 N-비닐피롤리돈, N-비닐카프로락탐 및 N-비닐카르바졸, 및 다중불포화 화합물, 예를 들면 헥산디올, 디아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 디비닐벤젠 및 500 내지 10,000의 분자량을 갖는 폴리부타디엔을 포함한다.
폴리올 성분 A)는 불활성 유기 용제에서 또는 용제 부재하에 벌크로, 예를 들면 성분 a)의 존재하에 성분 b) 내지 g)의 유리 라디칼 중합에 의해 제조된다. 성분 a)는 편리하게는 초기에 반응 용기에 도입되지만, 단량체 성분 b) 내지 g)와의 혼합물로서 유리 라디칼 중합에 이용될 수도 있다. 그러나, 성분 a)를 성분 b) 내지 g)의 중합 후에 형성되는 최종 중합체에 혼합시킬 수도 있다. 폴리올 성분 A)의 제조를 위하여, 각 경우에 소정의 혼합물은 상기 함량 제한 내에서 출발 물질 a) 내지 g)로서 사용될 수 있지만, 그 선택은 결과 폴리올 결합제가 상기 범위 내의 히드록실가 및 유리 전이 온도를 갖도록 이루어진다.
이 조건은 유리 전이 온도의 증가를 유도하는 "경화" 단량체에 대한 유리 전이 온도의 저하를 유도하는 "가소화" 단량체의 적당한 비가 공중합체의 제조에 이용되는 경우에 충족된다.
"가소화" 단량체는 예를 들면 아크릴산의 알킬 에스테르, 예를 들면 에틸 아크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트, 이소부틸 아크릴레이트 및 2-에틸헥실 아크릴레이트이다.
"경화" 단량체는 예를 들면 메타크릴산의 단쇄 (시클로)알킬 에스테르, 예를 들면 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 이소프로필 메타크릴레이트, 이소부틸 메타크릴레이트, tert-부틸 메타크릴레이트, 시클로헥실 메타크릴레이트, 네오펜틸 메타크릴레이트, 이소보르닐 메타크릴레이트 및 3,3,5-트리메틸시클로헥실 메타크릴레이트; 및 비닐방향족, 예를 들면 스티렌, 비닐톨루엔 및 α-메틸스티렌이다.
유리 라디칼 중합을 수행하기에 적합한 개시제는 통상의 유리 라디칼 개시제, 예를 들면 지방족 아조 화합물, 예를 들면 아조디이소부티로니트릴, 아조-비스-2-메틸발레로니트릴, 1,1'-아조-비스-1-시클로헥산니트릴 및 2,2'-아조-비스-1-이소부티르산 알킬 에스테르; 브롬, 니트로, 메틸 또는 메톡시기에 의해 치환된 대칭 디아실 퍼옥시드, 예를 들면 아세틸, 프로피오닐 또는 부티릴 퍼옥시드, 벤조일 퍼옥시드 및 라우릴 퍼옥시드; 대칭 퍼옥시디카르보네이트, 예를 들면 디에틸, 디이소프로필, 디시클로헥실 및 디벤조일 퍼옥시디카르보네이트; tert-부틸 퍼옥시-2-에틸헥사노에이트 및 tert-부틸 퍼벤조에이트; 히드로퍼옥시드, 예를 들면 tert-부틸 히드로퍼옥시드 및 쿠멘 히드로퍼옥시드; 및 디알킬 퍼옥시드, 예를 들면 디쿠밀 퍼옥시드, tert-부틸 쿠밀 퍼옥시드, 디-tert-부틸 퍼옥시드 또는 디-tert-아밀 퍼옥시드이다.
폴리올 성분 A)를 제조하는데 적합한 용제는 예를 들면 유화 단계 후에 진공 증류에 의해 수성 상태의 분산액으로부터 제거될 수 있으며 바람직하게는 이소시아네이트기에 대해 불활성인 용제이다. 언급될 수 있는 예는 케톤, 예를 들면 아세톤 및 메틸 에틸 케톤, 및 에스테르, 예를 들면 에틸 아세테이트 및 부틸 아세테이트, 및 방향족, 예를 들면 톨루엔 및 크실렌이다.
폴리올 결합제 A)를 제조하기 위하여, 유리 라디칼 중합용 반응 매질은 중합 반응기에 초기에 도입되고 소정의 중합 온도까지 가열된다. 사용이 예상된다면, 용제 또는 상기 용제의 혼합물은 중합 매질 또는 폴리에스테르 성분 a) 또는 성분 b)로서 작용할 수 있다. 반응 매질로서 용제 및 성분 a) 및(또는) b)의 임의의 배합물을 이용할 수도 있다. 소정의 중합 온도에 도달한 후에, 성분 c) 내지 g) 및 임의로 a) 및(또는) b)를 포함하는 단량체 혼합물 및 유리 라디칼 개시제는 바람직하게는 동시에 시작하여 반응 매질에 계량 첨가된다. 이 절차에 의해, 단량체 혼합물의 올레핀계 불포화 성분은 유리 라디칼 공중합되며, 이때 임의로 이용되는 폴리에스테르 a)는 반응 조건 하에서 정도의 차이가 있게 일어날 수 있는 그래프팅 반응에 의해 공중합체에 화학적으로 결합된다. 폴리에스테르 성분 a)는 불포화 이중 결합을 함유하지 않는 것이 바람직하다. 그러나, 특정 생성물 성질을 얻기 위하여, 중합가능한 이중 결합의 양이 적고 따라서 공중합 반응을 겪을 수 있는 폴리에스테르를 이용하는 것도 지시될 수 있다.
중합 온도는 80 내지 220 ℃, 바람직하게는 90 내지 200 ℃, 특히 바람직하게는 120 내지 180 ℃이다.
통상의 조절제는 중합을 실시할 때 폴리올 결합제의 분자량을 조절하기 위해 이용될 수 있다. 메르캅탄, 예를 들면 tert-도데실메르캅탄, n-도데실메르캅탄 및 메르캅토에탄올은 조절제의 예로서 언급될 수 있다.
중합은 일반적으로 특히 상기 유형의 용제가 동시 사용되는 경우 20 bar 이하의 압력 하에 자동 온도 조절되는 밀폐형 가압 중합 반응기에서 수행된다. 무-용제 절차의 경우에 또한 고비점 단량체 성분이 사용된다면, 중합은 대기압 하에 수행될 수도 있다.
상기 중합 방법에 의해 얻어지는 폴리올 결합제 A)는 본 발명에 따른 수성 분말 현탁액의 제조를 위한 유용한 결합제 성분이며 필요한 경우 폴리올 성분 A) 이외에 소량으로 이용될 수 있는, 히드록실기를 함유하는 선택적인 추가의 성분 C) 이외에 필수적인 폴리올 성분을 형성한다.
성분 B)는 비우렛, 이소시아누레이트, 우레탄, 우레트디온, 알로파네이트 및(또는) 이미노옥사디아진디온기를 함유하는 차단 폴리이소시아네이트, 바람직하게는 (시클로)지방족 폴리이소시아네이트를 포함한다. 언급된 이들 기 중 몇개를 함유하는 폴리이소시아네이트가 이용될 수도 있다. 공지된 (시클로)지방족 디이소시아네이트는 공지된 방법, 예를 들면 삼량체화, 알로파네이트화, 우레탄화 또는 비우렛화에 의한 폴리이소시아네이트의 제조에 이용될 수 있다. 1,6-디이소시아네이토헥산 (HDI), 1-이소시아네이토-3,3,5-트리메틸-5-이소시아네이토메틸시클로헥산 (이소포론-디이소시아네이트, IPDI), 2,4- 및(또는) 2,6-디이소시아네이토-1-메틸시클로헥산 및 4,4'-디이소시아네이토디시클로헥실메탄 ((등록상표) Desmodur W, Bayer AG)이 바람직하게 사용된다. 1,6-디이소시아네이토헥산, 이소포론-디이소시아네이트 및 (등록상표) 데스모더 (Desmodur) W를 기재로 한 폴리이소시아네이트는 성분 B)의 제조에 특히 바람직하게 이용된다.
폴리이소시아네이트 성분 B)의 제조를 위하여, 상기 폴리이소시아네이트는 공지된 차단 반응에서 통상의 차단제로 차단되고 임의로 친수성으로 개질된다.
이용되는 차단제는 공지된 일관능성 차단제, 예를 들면 디메틸 말로네이트, 디에틸 말로네이트, 에틸 아세토아세테이트, ε-카프로락탐, 부타논 옥심, 시클로헥사논 옥심, 1,2,4-트리아졸, 디메틸-1,2,4-트리아졸, 3,5-디메틸피라졸, 이미다졸, 디-n-프로필아민, 디이소프로필아민, 디-n-부틸아민, 디이소부틸아민 또는 디시클로헥실아민이다. 180 ℃ 이하, 특히 바람직하게는 160 ℃ 이하의 온도 범위에서 분해되는 차단제가 바람직하게 이용된다. 부타논 옥심, 시클로헥사논 옥심, 3,5-디메틸피라졸 및 1,2,4-트리아졸이 바람직하다.
폴리이소시아네이트 성분 B)가 친수성으로 개질된다면, 이것은 공지된 방법에 의해, 즉 이소시아네이트기의 일부를 히드록시카르복실산, 예를 들면 2,2-디메틸올프로피온산 또는 3-히드록시-2,2-디메틸프로피온산 (히드록시피발산)과 및(또는) 에틸렌 옥사이드의 함량이 70 중량% 이상인 일관능성 폴리에테르와 반응시킴으로써 이루어진다. 히드록시카르복실산에 의한 개질의 경우에, 바람직하게는 아민에 의한 적어도 부분적인 중화는 이온기를 생산하기 위해 물 중에 용해 또는 분산시키는데 필수적이다.
가교 성분 B)의 제조를 위하여, 폴리이소시아네이트는 차단제 및(또는) 히드 록시카르복실산 및(또는) 폴리에테르와 소정의 순서로 순차적으로 또는 동시에 반응된다. 폴리이소시아네이트는 친수화되지 않고 차단되는 것이 바람직하다. 약간 과량 및 약간 부족량의 차단제가 여기에 이용될 수 있다. 차단제가 부족한 경우에, 소량의 미반응된 이소시아네이트기가 반응 혼합물에 여전히 존재한다면 절차는 계속될 수 있다. 반응은 일반적으로 10 내지 120 ℃, 바람직하게는 20 내지 120 ℃의 온도에서 수행되며, 히드록시카르복실산과의 반응은 특히 카르복실기가 이소시아네이트기와 반응하는 것을 방지하기 위하여 온화한 조건 하에서 수행된다.
반응은 용제 없이 또는 불활성 용제 중에서 수행될 수 있다. 불활성 용제 중의 반응이 바람직하고, 상기 용제는 특히 에틸 아세테이트, 부틸 아세테이트, 아세톤 및 메틸 에틸 케톤, 톨루엔 및 크실렌이 바람직하게 사용된다.
반응이 종결되었을 때, 카르복실산에 의한 친수화가 일어났다면, 혼입된 카르복실기의 적어도 부분적인 중화가 중화제에 의해 임의로 수행된다. 적합한 중화제는 알칼기 금속 또는 알칼리 토금속 수산화물이지만, 바람직하게는 암모니아 및 아민, 예를 들면 트리에틸아민, 트리에탄올아민, N-메틸모르폴린 및 특히 바람직하게는 N,N-디메틸에탄올아민이다. 일반적으로, 임의로 존재하는 카르복실기는 50% 이상 중화되며, 그 경우에 과량의 중화제가 임의로 이용될 수도 있다.
임의로 사용된 추가의 폴리올 C)는 1개 이상의 히드록실기를 가진 물질이며, 그 예로는 폴리에스테르 폴리올의 제조에서 이미 설명된 저분자량 알코올, 및 1 내지 6개의 히드록실 말단 기를 갖는 폴리에테르 알코올, 1개 이상의 히드록실 말단 기를 갖는 폴리우레탄 폴리올, 또다른 폴리에스테르 및(또는) 폴리아크릴레이트 폴 리올 또는 1개 이상의 히드록실 말단 기를 갖는 ε-카프로락톤 폴리에스테르이다.
임의로 이용된 추가의 가교 성분 D)는 가교 물질 B)와 마찬가지로, 성분 A) 및 임의로 C)의 히드록실기와의 화학적 반응에 의해 본 발명에 따른 코팅의 경화를 유도하는 물질을 포함한다. 언급될 수 있는 예는 아미노플라스트 수지, 예를 들면 상응하는 멜라민 유도체, 예를 들면 알콕실화 멜라민 수지 또는 멜라민-포름알데히드 축합 생성물 (예를 들면, FR-A 943 411, "The Chemistry of Organic Filmformers", pages 235-240, John Wiley & Sons Inc., New York (1974)) 및 통상의 가교제, 예를 들면 에폭시드, 카르복실산 무수물, 페노플라스트 수지, 레졸 수지, 우레아 수지 또는 구아니딘 수지 또는 그의 혼합물이며, 그것은 알코올 히드록실기와 반응성이 있다.
임의로 사용되는 외부 유화제 E)는 통상의 유화제 또는 분산제이며, 예를 들면 문헌 (Johann Bielmann in Lackadditive, Wiley-VCH Verlag GmbH Weinheim, New York, Chichester, Brisbane, Singapore, Toronto 1998, pages 87-92)에 기재되어 있다. 특히 적합한 물질 E)는 소수성 출발 분자 상의 에틸렌 옥사이드 및 임의로 프로필렌 옥사이드의 부가 생성물, 예를 들면 노닐페놀, 페놀/스티렌 축합물 및 장쇄, 임의로 분지된 알코올, 예를 들면 라우릴 알코올 또는 스테아릴 알코올이다. 그러나, WO 97/31960에 기재된 바와 같은, 이러한 유형의 이온성 화합물, 예를 들면 에틸렌 옥사이드 및 임의로 프로필렌 옥사이드 단위를 함유하는 황산 또는 인산 에스테르 염도 또한 물질 E)로서 적합하다.
임의로 사용되는 통상의 첨가제 F)는 예를 들면 중화제, 촉매, 보조 물질 및(또는) 첨가제, 예를 들면 탈가스제, 습윤제 및 분산제, 유동제, 유리 라디칼 포획제, 항산화제 및(또는) UV 흡수제, 증점제, 소량의 용제 및 항균제이다.
폴리히드록시 성분 II)는 폴리우레탄 래커 화학 분야에 공지된 유형의, 겔 투과 크로마토그래피 (폴리스티렌 기준)에 의해 측정될 수 있는, 1,000 내지 100,000, 바람직하게는 2,000 내지 20,000의 수 평균 분자량의 수용성 또는 수분산성 폴리히드록시 화합물을 포함하는데, 폴리히드록시 화합물은 그의 수용해성 또는 수분산성에 충분한 양의 친수성 기, 특히 카르복실레이트 기 및(또는) 에틸렌 옥사이드 단위를 함유하는 폴리에테르 사슬을 갖는다. 그러나, 그 자체로 충분히 친수성이 아닌 폴리히드록시 화합물의 외부 유화제와의 혼합물로서의 사용도 또한 가능하다.
가능한 성분 II)는 폴리히드록시폴리에스테르, 폴리히드록시폴리에테르, 폴리히드록시폴리우레탄, 폴리히드록시카르보네이트, 우레탄 개질된 폴리에스테르 폴리올, 우레탄 개질된 폴리에테르 폴리올, 우레탄 개질된 폴리카르보네이트 폴리올 또는 히드록실기를 함유하는 중합체, 즉 공지된 폴리히드록시폴리아크릴레이트이다. 그러나, 언급된 폴리히드록시 화합물의 혼합물 또는 임의로 현장 제조된 이들 폴리히드록시 화합물의 그래프트된 배합물, 예를 들면 폴리에스테르-폴리아크릴레이트 폴리올, 폴리에테르-폴리아크릴레이트 폴리올, 폴리우레탄-폴리아크릴레이트 폴리올, 폴리에스테르-폴리우레탄, 폴리에테르-폴리우레탄, 폴리카르보네이트-폴리우레탄 및 폴리에테르-폴리에스테르 또는 그의 혼합물이 성분 II)로서 이용될 수도 있다.
폴리아크릴레이트 폴리올은 아크릴산 및(또는) 메타크릴산의 단순 에스테르의 공지된 공중합체이며, 이들 산의 히드록시알킬 에스테르, 예를 들면 2-히드록시에틸, 2-히드록시프로필 또는 2-, 3- 또는 4-히드록시부틸 에스테르는 히드록실기를 도입하는데 동시 사용되며 아크릴산 및(또는) 메타크릴산은 카르복실레이트기로 전환하기 위해 아민으로 중화될 수 있는 카르복실기를 도입하는데 동시 사용된다. 올레핀계 불포화 화합물, 예를 들면 비닐방향족, 아크릴로니트릴, 말레산 디(시클로)알킬 에스테르, 비닐 에스테르, 비닐 에테르 등이 가능한 다른 공단량체이다.
중합체는 한편으로는 유화제의 도움으로 수중에서 직접 제조될 수 있으며, 이때 "일차 분산액"으로서 불리우기도 하는 유화 공중합체가 형성된다. 다른 한편으로는, 유기 용제 중에서 이온성 기의 도입, 이후의 수성상으로의 전환 후에 제조하는 것도 또한 가능한데, 이때에는 소위 "이차 분산액"이 얻어진다.
적합한 폴리에테르 폴리올은 적합한 2- 내지 6-관능성 출발 분자의, 폴리우레탄 화학 분야에 공지된 에톡실화 및(또는) 프로폭실화 생성물, 예를 들면 물, 에틸렌 글리콜, 프로판디올, 트리메틸올프로판, 글리세롤, 펜타에리트리톨 및(또는) 소르비톨이다.
적합한 폴리에스테르 폴리올의 예는 폴리카르복실산 또는 폴리카르복실산 무수물, 특히 디카르복실산 또는 디카르복실산 무수물이 부족한, 다가 알콜의, 예를 들면 예로서 언급된 유형의 알칸-폴리올의, 폴리우레탄 화학 분야에 공지된 반응 생성물이다. 적합한 폴리카르복실산 또는 폴리카르복실산 무수물은 예를 들면 아디프산, 프탈산, 이소프탈산, 프탈산 무수물, 테트라히드로프탈산 무수물, 헥사히 드로프탈산 무수물, 말레산, 말레산 무수물, 그의 시클로펜타디엔과의 디엘스-알더 (Diels-Alder) 부가물, 푸마르산 또는 다이머 또는 트라이머 지방산이다. 폴리에스테르 폴리올의 특정 분자량 또는 관능가를 얻기 위하여, 일관능성 알코올, 예를 들면 2-에틸헥산올 또는 시클로헥산올, 및(또는) 일관능성 카르복실산, 예를 들면 2-에틸헥산산, 벤조산 또는 시클로헥산카르복실산을 사용할 수도 있다. 일관능성 및 다관능성 알코올 또는 일관능성 및 다관능성 카르복실산 또는 카르복실산 무수물의 임의의 혼합물도 물론 폴리에스테르 폴리올의 제조에 이용될 수 있다.
폴리에스테르 폴리올은 문헌 (Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, volume XIV/2, Thieme-Verlag, Stuttgart, 1963, pages 1 to 47)에 기재된 바와 같은 공지된 방법에 의해 제조된다.
임의로 요구되는 이들 폴리에스테르 폴리올의 친수성 개질은 EP-A 0 157 291 또는 EP-A 0 427 028에 기재된 바와 같은 공지된 방법에 의해 수행된다. 이들 공보에 기재된 수용성 또는 수분산성 우레탄 개질된 폴리에스테르는 성분 II)로서 본 발명에 따라 특히 적합하다. 예를 들면, DE-A 42 21 924에 기재된 우레탄 개질된 폴리에스테르 수지는 성분 II)로서 특히 바람직하게 사용된다. DE-A 38 29 587에 기재된 히드록실기를 함유하는 수용성 또는 수분산성 폴리아크릴레이트도 적합하지만, 덜 바람직하다.
가능한 다관능성 가교 수지 III)은 수용성 또는 수분산성 차단 폴리이소시아네이트 및 수용성 또는 수분산성 아미노 수지, 예를 들면 멜라민 수지이다. 선행 기술에 전에 이미 언급된 수용성 또는 수분산성 폴리이소시아네이트는 근본적으로 적합하다. 그러나, DE-A 42 21 924 및 DE-A 198 10 660에 기재된 수용성 또는 수분산성의 차단 폴리이소시아네이트가 특히 적합하다.
미리 완성된 성분 II) 및 III)의 혼합물이 본 발명에 필수적인 성분 I)에 대한 배합 파트너로서 사용될 수도 있다. 그러한 완성된 혼합물은 실온에서의 그의 양호한 저장 안정성 때문에 이미 실제로 이용되고 있다.
에폭시 수지, 페놀 수지, 폴리아민 수지, 저분자량 에폭시 가교제 및 저분자량 폴리아민 가교제가 또다른 수분산성 물질 IV)로서 사용될 수 있다.
본 발명에 필수적인 분산액 I)은 직접 분산 방법에 의해 또는 상 반전 방법에 의해 제조될 수 있다.
단위 체적 당 분산 출력이 큰 분산 장치, 예를 들면 압력 면제 균질화 제트는 분산 방법에 의한 본 발명에 필수적인 분산액 I)의 제조에 이용된다.
해당하는 분산기는 예를 들면 문헌 (P. Beche, Encyclopaedia of Emulsion Technology, vol. 1, New York, Basle, Decker 1983)에 유화액의 형성으로 공지되어 있지만, 이제까지는 수성 가열건조 충전제 조성물을 위한 그러한 수성 분산액의 제조에 이용되지 않았다.
분산기는 단위 체적 당 출력에 따라 선택된다. 미분된 분산액 (입경 약 1 ㎛)의 제조를 위해서는, 단위 체적 당 분산 출력이 큰 분산기, 예를 들면 고압 균질기가 필요하다. 그러한 미분 분산액은 이제는 로터/스테이터기로 잘 제조될 수가 없다. EP-A 0 101 007에 기재된 제트 분산기는 고압 균질기 보다 실질적으로 더 높은 효능을 갖는 특정 압력 면제 제트가다. 200 bar가 고압 균질기에서 요구 되는 입도 분포는 50 bar의 균질 압력 하에 제트 분산기로 이미 이루어졌다.
미분 분산액은 분산 장치로서 제트 분산기에 의해 연속적으로 또한 불연속적으로 특히 유리하게 제조될 수 있다.
본 발명에 따라서, 수성 분산액은 상 반전에 의해 유중수 유탁액에서 수중유 유탁액으로 전환될 수도 있다.
본 발명에 따라서 제조되고 본 발명에 필수적인 수성 분산액 I)은 임의의 내열성 기판 상의 가열건조 래커링을 위해, 예를 들면 자동차 분야에서 원-코트 및(또는) 멀티-코트 래커링의 생산을 위한 하도 또는 상도 래커 및 충전제 조성물로서 성분 II), III) 및 임의로 IV)와 함께 사용될 수 있다. 바람직한 용도는 충전제 조성물 분야이다.
본 발명에 따른 코팅 조성물 I)을 제조하기 위하여, 기재된 성분 A), B) 및 임의로 C) 내지 F)는, 바람직하게는 이미 언급된 용제 중에서 서로 혼합된다. 에틸 아세테이트 및 메틸 에틸 케톤이 용제로서 바람직하며, 메틸 에틸 케톤이 특히 바람직하다. 성분 A) 및 B)는 물론 용액으로 직접 제조될 수 있으며 그후에 이 용액들은 혼합될 수 있다. 특히 바람직하게는, 성분 A) 및 B)는 메틸 에틸 케톤 중에서 제조되고 그후에 혼합된다.
추가의 다관능성 가교 물질, 중화제, 소량의 외부 유화제 및 추가의 보조 물질 및 첨가제, 예를 들면 증점제, 유동제, 광 안정화제 및(또는) 촉매는 임의로 필요시에 또한 이전에 도입되지 않았다면 이러한 A) 및 B)의 용액에 도입될 수 있다. 그후에, 유기 용액은 물과 혼합되어 수성 현탁액을 제조한다. 이는 유기 상이 수 성 상에 분산되는 직접 분산 방법에 의해 수행되거나, 또는 초기에 존재하는 유중수 유탁액이 수중유 유탁액으로 전환되는 상 반전 방법에 의해 수행된다. 이것은 단위 체적 당 분산 출력이 큰 분산 장치에 의해 수행된다. 이 장치는 예를 들면, 케이지 교반기, 용해기, 로터/스테이터 믹서 또는 압력 면제 제트, 바람직하게는 제트 분산기일 수 있으며, 분산 방법에 대한 단위 체적 당 분산 출력은 1 내지 108 W/㎤, 바람직하게는 1 내지 5·107 W/㎤, 특히 바람직하게는 1 내지 3·107 W/㎤이다. 수성 분산액 또는 현탁액의 입자의 평균 입도는 0.05 내지 10 ㎛, 바람직하게는 0.1 내지 5 ㎛, 특히 0.15 내지 2.5 ㎛, 특히 바람직하게는 0.2 내지 1.5 ㎛이다.
특정 입도 분포를 얻기 위하여, 단위 체적 당 일정 출력으로 여러 단계로 분산을 수행하는 것이 적절하고 유리하다.
제트 분산기에 의한 분산 절차 전에 교반기 또는 용해기에 의해 예비 유탁액을 먼저 제조하고 그후에 이 예비 유탁액을 제트 분산기에 공급하는 것이 유리한 것으로 입증되었다. 분산액 또는 유탁액의 제조를 위하여, 물은 본 발명에 필수적인 결합제 I)의 20 내지 75 중량%, 바람직하게는 30 내지 70 중량%, 특히 바람직하게는 35 내지 70 중량% 분산액 또는 유탁액이 형성되도록 하는 양으로 사용된다. 물의 첨가가 종결되었을 때, 용제는 바람직하게는 진공 증류에 의해 제거된다.
분산은 저온, 예를 들면 10 ℃에서 또한 중합체 혼합물의 융점 보다 상당히 높은 온도까지의 고온, 예를 들면 150 ℃에서 광범위한 온도 범위에서 일어날 수 있다. 그러한 고온에서는, 결합제 시스템의 반응성 때문에 몇초 간의 열에 대한 간단한 노출 만이 가능하다.
그러나, 원리적으로 임의로 예로서 언급된 용제 중 하나 중의 유기 용액 형태의, 유리 카르복실기 및 히드록실기 및 차단 이소시아네이트기를 함유하는 A) 및 B)의 혼합물을 언급된 유형의 중화제의 수용액과 혼합하는 것을 포함하여 중화 및 용해 또는 분산 절차가 한 단계로 일어나게 되는 수성 분산액 또는 현탁액의 제조 절차도 또한 가능할 것이다.
차단 폴리이소시아네이트 성분 B)에 대한 폴리히드록시 성분 A)의 혼합 비는 성분 A)의 알코올성 히드록실기에 대한 성분 B)의 차단 이소시아네이트기의 당량 비가 0.5:1 내지 2:1, 바람직하게는 0.6:1 내지 1.8:1, 특히 바람직하게는 0.7:1 내지 1.5:1이 되도록 선택된다.
또다른 다관능성 히드록시 화합물 C), 다관능성 가교제 D), 외부 유화제 E) 및 통상의 첨가제 F)는 배합 절차 전에 또는 제조 중에 수성 결합제 혼합물 및 개개의 성분 A) 및 B)에 또는 분산 절차 전에 개개의 A) 및 B)의 혼합물에 첨가될 수 있다. 수용성 또는 수분산성 물질 C) 내지 F)의 경우에, 이들은 분산 및 증류 후에 수성 상에 첨가될 수도 있다.
즉시 사용할 수 있는 코팅 조성물, 특히 충전제 조성물을 제조하기 위하여, 본 발명에 필수적인 특정 분산액 I)은 폴리히드록시 화합물 II), 가교제 III) 및 임의로 성분 IV)와 혼합된다. 성분 I) 내지 III)에 대한 혼합 비는 고체 기준으로 90:5:5 내지 10:45:45 중량%, 바람직하게는 85:7.5:7.5 내지 15:42.5:42.5 중량%, 특히 바람직하게는 80:10:10 내지 20:40:40 중량%의 범위이다. 성분 IV)는 임의로 고체 기준으로 20 중량%, 바람직하게는 10 중량%의 양으로 이용될 수 있다. 특히 바람직하게는, 성분 I) 내지 III)의 혼합물 만이 이용된다. 이렇게 얻어진 일액형 결합제는 일반적으로 일정 시간 동안 저장될 수 있다. 임의로 동시 사용될 코팅 기술의 보조 물질 및 첨가제, 예를 들면 안료, 충전제, 유동제, 습윤제 및 분산제, 기포 방지제, 촉매 등이 수성 결합제 또는 결합제 혼합물 및(또는) 개개의 성분 I), II), III) 및 임의로 IV)에 첨가될 수 있다. 개개의 성분 I), II), III) 및 임의로 IV) 또는 I) 및 II) 및 III)과 보조 물질, 안료 및 충전제와의 혼합물을 즉시 사용할 수 있는 페이스트를 제공하도록 가공 처리하는 것이 특히 유리하며, 그것은 상기 한계 내에서 필요한 대로 서로와 혼합될 수 있다. 특정 요건에 대한 아주 특정의 성질은 이러한 방식으로 얻어질 수 있다. 물에 분산시키기 전에 성분 I)에 일부 첨가제, 예를 들면 유동제 또는 촉매를 미리 첨가할 수도 있다.
본 발명에 필수적인 분산액 I)을 포함하는 일액형 코팅 조성물은 바람직한 모든 코팅 기술의 바람직한 방법, 예를 들면 분무, 브러싱, 침지, 플루딩에 의해 또는 롤러 및 닥터 블레이드의 도움으로 바람직한 내열성 기판에 한층 또는 수개 층으로 도포될 수 있다.
예를 들면, 코팅은 금속, 플라스틱, 목재 또는 유리 상에 래커 막을 80 내지 220 ℃, 바람직하게는 100 내지 200 ℃, 특히 바람직하게는 120 내지 180 ℃에서 경화시킴으로써 얻어진다.
본 발명에 따른 결합제는 차체, 기계류, 판넬, 드럼 또는 용기의 생산에 이 용되는 것과 같은 강철 시트 상의 코팅 및 래커링의 생산에 바람직하게 적합하다. 그것은 자동차 충전제 조성물의 제조에 바람직하게 사용된다. 래커 막은 일반적으로 0.01 내지 0.3 ㎜의 건조 층 두께를 갖는다.
본 발명에 따른 결합제는 실시예에서 입증되는 바와 같이 장기간 표면 보호를 제공한다. 자체가 모순되는 성질인, 동시에 높은 필름 경도를 갖는 아주 높은 충격 강도가 특별히 선별되어야 한다. 이는 결합제를 높은 래커 막 경도와 함께 플라잉 스톤에 대한 양호한 보호가 요구되는 용도에 아주 적합하게 한다.
실온 및 30 내지 60 ℃의 약간 고온에서의 그의 높은 저장 안정성 이외에 새로운 수성 결합제의 특별한 이점은 일반적으로 지금까지 수성 결합제에 의해 얻어지지 않은, 도포 조건 하에서 얻어지는 ≥55 중량%의 특히 높은 고형분이다.
다음 실시예는 본 발명을 제한하지 않고 예시한다.
모든 백분율 데이타는 달리 명시하지 않으면 중량에 관한 것이다.
1. 본 발명에 필수적인 분산액 I)의 제조
폴리올 성분 A)
폴리에스테르-폴리아크릴레이트 폴리올 또는 폴리아크릴레이트 폴리올의 제조를 위한 일반적인 절차 설명
파트 I을 교반, 냉각 및 가열 장치가 있고 전자 온도 조절되는 10 리터 고 등급 강철 가압 반응기에 질소 대기 하에 초기에 도입하고 반응 온도로 가열하였다. 파트 II (총 3시간에 걸친 첨가) 및 파트 III (총 3.5시간에 걸친 첨가)을 반 응기 내용물의 일정한 온도에서 동시에 시작하여 밀폐된 반응기에 계량 첨가하였다. 파트 III을 첨가한 후, 혼합물을 1시간 동안 중합 온도에서 계속해서 교반시켰다. 형성된 수지 용액을 30 ℃로 냉각하고 여과시켰다.
파트 I 내지 III의 반응 온도 및 조성을 얻어진 생성물의 특징적인 데이타와 함께 표 1에 기록하였다.
출발 물질:
폴리에스테르: 2-에틸헥산산 22.07 중량부, 트리메틸올프로판 30.29 중량부, 네오펜틸글리콜 12.67 중량부, 헥사히드로프탈산 무수물 32.24 중량부 및 아디프산 12.29 중량부의 반응에 의해 제조된, 98 ㎎ KOH/g의 히드록실가 및 1.5 ㎎ KOH/g의 산가를 갖는 폴리에스테르 폴리올.
본 발명에 필수적인 결합제 I)의 폴리올 A) (g 단위의 양 데이타)
폴리올 A1 A2 A3
파트 I
메틸 에틸 케톤 2,000 2,000 2,000
폴리에스테르 568 - -
디메틸 말레에이트 284 - -
파트 II
메틸 메타크릴레이트 1,136 1,136 1,562
스티렌 2,037 1,673 1,673
히드록시에틸 메타크릴레이트 922 1,735 1,735
부틸 메타크릴레이트 568 - -
부틸 아크릴레이트 - 852 426
아크릴산 51 57 57
파트 III
디-tert-부틸 퍼옥시드 114 227 227
메틸 에틸 케톤 320 320 320
중합 온도 160 ℃ 160 ℃ 160 ℃
특징적인 데이타:
고형분, % 69.1 69.7 69.1
23 ℃에서의 점도, mPa.s 1,940 1,200 1,490
산가, ㎎ KOH/g 5.6 7.5 7.6
OH가, ㎎ KOH/g 56 92 91
고체 수지의 OH 함량, % 2.46 4.0 4.0
헤이젠 색수, APHA 40 10 20

가교 성분 B)의 제조
폴리이소시아네이트 1:
이소포론-디이소시아네이트 (IPDI) 1,332 g을 교반기, 가스 유입관, 내부 온도계, 적하 깔때기 및 환류 응축기가 장치된 2 리터 4구 플라스크에 질소 대기 하에 초기에 도입하고 80 ℃로 가열하였다. 2-에틸-1,3-헥산디올/메탄올 (6:1, 중량부) 중의 수산화 2-히드록시프로필트리메틸암모늄의 5 중량% 용액 15 ㎖를 45분 동안 적하 깔때기로부터 서서히 균일하게 적하시켰다. 이 절차 중에, 온도가 88 ℃로 상승하였다 (삼량체화가 너무 높은 온도에서 비특이적으로 진행되고 최종 생성 물의 더 높은 점도를 유도하므로 90 ℃는 넘지 않아야 한다). 적가가 완결되었을 때, 반응 혼합물을 그것이 30.6%의 NCO 함량에 도달할 때 까지 80 ℃에서 교반시켰다. 그후에, IPDI 중의 디부틸 포스페이트의 25% 용액 0.36 g (70 ppm 몰)을 첨가하여 반응을 중단시켰다. 과량의 단량체 IPDI를 박막 증류에 의해 제거하였다. 실제로 무색인 투명 수지를 44%의 수율로 얻고 메틸 에틸 케톤 중에 70%로 용해시켰다. 용액의 23 ℃에서의 점도는 300 mPa.s이고, 이소시아네이트 함량은 11.8%이고 유리 단량체 IPDI 함량은 0.18%이다.
폴리이소시아네이트 2:
(등록상표) 데스모더 (Desmodur) N 3300 (Bayer AG), 고형분: 100%; 23 ℃에서의 점도: 3,500 mPa.s; 이소시아네이트 함량: 21.8%.
폴리이소시아네이트 3:
4,4'-디이소시아네이토디시클로헥실메탄 ((등록상표) 데스모더 W, Bayer AG) 524.00 g 및 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올 146.24 g을 교반기, 가스 유입관, 내부 온도계 및 환류 응축기가 장치된 2 리터 4구 플라스크에 질소 대기 하에 초기에 도입하고 100 ℃로 가열하였다. 디부틸틴 디라우레이트 1 ㎖를 120 ℃의 온도가 넘지 않도록 8교반시키며 서서히 적가하였다 (발열 반응). 적가가 완결되었을 때, 반응 혼합물을 그것이 12.5%의 NCO 함량에 도달할 때 까지 100 ℃에서 교반시켰다. 실제로 무색인 투명한 수지를 얻고, 75 ℃로 냉각시킨 후에 메틸 에틸 케톤 445.83 g에 용해시켰다. 60% 용액의 유동 시간은 23s (ISO 4 컵, 23 ℃)이고 이소시아네이트 함량은 7.5%이다.
차단 폴리이소시아네이트 B1의 제조:
폴리이소시아네이트 1 500 g을 교반기, 내부 온도계 및 환류 응축기가 장치된 1 리터 4구 플라스크에 초기에 도입하고 60 ℃로 가열하였다. 3,5-디메틸피라졸 134.86 g을 교반시키면서 나누어 첨가하고 그후에 혼합물을 이소시아네이트 밴드가 IR 스펙트럼에서 더 이상 관찰되지 않을 때 까지 60 ℃에서 교반시켰다.
차단 폴리이소시아네이트 B2의 제조:
폴리이소시아네이트 1 500 g을 교반기, 내부 온도계, 환류 응축기 및 적하 깔때기가 장치된 1 리터 4구 플라스크에 초기에 도입하고 60 ℃로 가열하였다. 부타논 옥심 122.22 g을 교반시키면서 30분에 걸쳐 적가하였다. 혼합물을 이소시아네이트 밴드가 IR 스펙트럼에서 더 이상 관찰되지 않을 때 까지 60 ℃에서 교반시켰다.
차단 폴리이소시아네이트 B3의 제조:
폴리이소시아네이트 1 500 g을 교반기, 내부 온도계 및 환류 응축기가 장치된 1 리터 4구 플라스크에 초기에 도입하고 60 ℃로 가열하였다. 시클로헥사논 옥심 158.74 g을 교반시키면서 나누어 첨가하고 그후에 혼합물을 이소시아네이트 밴드가 IR 스펙트럼에서 더 이상 관찰되지 않을 때 까지 60 ℃에서 교반시켰다.
차단 폴리이소시아네이트 B4의 제조:
메틸 에틸 케톤 150 g을 교반기, 내부 온도계 및 환류 응축기가 장치된 1 리터 4구 플라스크 내의 폴리이소시아네이트 2 350 g에 첨가하고 혼합물을 교반시키면서 50 ℃로 가열하였다. 시클로헥사논 옥심 205.28 g을 나누어 첨가하고 그후에 혼합물을 이소시아네이트 밴드가 IR 스펙트럼에서 더 이상 관찰되지 않을 때 까지 50 ℃에서 교반시켰다.
차단 폴리이소시아네이트 B5의 제조:
폴리이소시아네이트 2 385.40 g을 교반기, 내부 온도계 및 환류 응축기가 장치된 1 리터 4구 플라스크에 초기에 도입하고 60 ℃로 가열하였다. 3,5-디메틸피라졸 192.26 g을 교반시키면서 나누어 첨가하고 그후에 혼합물을 이소시아네이트 밴드가 IR 스펙트럼에서 더 이상 관찰되지 않을 때 까지 60 ℃에서 교반시켰다.
차단 폴리이소시아네이트 B6의 제조:
폴리이소시아네이트 2 385.40 g을 교반기, 내부 온도계 및 환류 응축기가 장치된 1 리터 4구 플라스크에 초기에 도입하고 60 ℃로 가열하였다. 1,2,4-트리아졸 138.14 g을 교반시키면서 나누어 첨가하고 그후에 혼합물을 이소시아네이트 밴드가 IR 스펙트럼에서 더 이상 관찰되지 않을 때 까지 60 ℃에서 교반시켰다.
차단 폴리이소시아네이트 B7의 제조:
폴리이소시아네이트 3 560.00 g을 교반기, 내부 온도계 및 환류 응축기가 장치된 1 리터 4구 플라스크에 초기에 도입하고 60 ℃로 가열하였다. 3,5-디메틸피라졸 96.13 g을 교반시키면서 나누어 첨가하고 그후에 혼합물을 이소시아네이트 밴드가 IR 스펙트럼에서 더 이상 관찰되지 않을 때 까지 60 ℃에서 교반시켰다.
차단 폴리이소시아네이트 B8의 제조:
폴리이소시아네이트 3 560.00 g을 교반기, 내부 온도계 및 환류 응축기가 장치된 1 리터 4구 플라스크에 초기에 도입하고 60 ℃로 가열하였다. 1,2,4-트리아 졸 69.07 g을 교반시키면서 나누어 첨가하고 그후에 혼합물을 이소시아네이트 밴드가 IR 스펙트럼에서 더 이상 관찰되지 않을 때 까지 60 ℃에서 교반시켰다.
본 발명에 필수적인 수성 분산액 I)의 제조
분산액 I.1):
폴리에스테르-폴리아크릴레이트 폴리올 A 1 397.2 g 및 차단 폴리이소시아네이트 B1 190.4 g을 메틸 에틸 케톤 (MEK) 456 g에 용해시키고 중화제 디메틸에탄올아민 3 g을 첨가하였다. 그후에, 유화제 WN (유화 보조제, Bayer AG) 12.6 g을 첨가하고 성분들의 균질 혼합물을 교반시켜 제조하였다.
유중수 유탁액을 용해기에 의해 물 500 g과 강력 혼합하여 MEK 중의 폴리올, 폴리이소시아네이트, 중화제 및 첨가제의 용액 963 g으로부터 제조하고 그후에 EP 0101007에 따라 증가 압력 (60 bar) 하에 제트 분산기를 통과시켜 수중유 유탁액으로 상 반전시켰다. MEK를 진공 증류시켰다. 이어서, 유탁액을 유화제 WN 6 g으로 안정화시켰다. 그후에, 메쉬 폭 10 ㎛의 필터를 통해 여과시켰다. 다음의 특징적인 데이타를 가진 중합체 분산액을 얻었다:
유동 시간 (ISO 4 컵, 23 ℃): 13s
고형분: 44.3 중량%
평균 입도 (레이저 상관 분광법): 0.22 ㎛
유리 전이 온도: 61 ℃
분산액 I.2):
폴리아크릴레이트 폴리올 A2 303.6 g 및 차단 폴리이소시아네이트 B2 220.0 g을 MEK 440.5 g에 용해시키고 중화제 디메틸에탄올아민 2.7 g을 첨가하였다. 그후에, 유화제 NP 30 (유화 보조제, Bayer AG) 11.4 g을 첨가하고 성분들의 균질 혼합물을 교반시켜 제조하였다.
유중수 유탁액을 용해기에 의해 물 500 g과 강력 혼합하여 MEK 중의 폴리올, 폴리이소시아네이트, 중화제 및 첨가제의 용액 825 g으로부터 제조하고 그후에 EP 0101007에 따라 증가 압력 (1.0 bar) 하에 제트 분산기를 통과시켜 수중유 유탁액으로 상 반전시켰다. MEK를 진공 증류시켰다. 그후에 유탁액을 메쉬 폭 10 ㎛의 필터를 통해 여과시켰다. 다음의 특징적인 데이타를 가진 중합체 분산액을 얻었다:
유동 시간 (ISO 4 컵, 23 ℃): 9s
고형분: 34.0 중량%
평균 입도 (레이저 상관 분광법): 0.37 ㎛
유리 전이 온도: 53 ℃
분산액 I.3):
폴리아크릴레이트 폴리올 A2 303.5 g, 차단 폴리이소시아네이트 B3 157.8 g 및 차단 폴리이소시아네이트 B4 64.9 g을 MEK 446.2 g에 용해시키고 중화제 디메틸에탄올아민 2.7 g을 첨가하였다. 그후에, 유화제 NP 30 11.5 g을 첨가하고 성분들의 균질 혼합물을 교반시켜 제조하였다.
유중수 유탁액을 용해기에 의해 물 500 g과 강력 혼합하여 MEK 중의 폴리올, 폴리이소시아네이트, 중화제 및 첨가제의 용액 954 g으로부터 제조하고 그후에 EP 0101007에 따라 증가 압력 (1.0 bar) 하에 제트 분산기를 통과시켜 수중유 유탁액으로 상 반전시켰다. MEK를 진공 증류시켰다. 그후에 유탁액을 메쉬 폭 10 ㎛의 필터를 통해 여과시켰다. 다음의 특징적인 데이타를 가진 중합체 분산액을 얻었다:
유동 시간 (ISO 4 컵, 23 ℃): 15s
고형분: 47.0 중량%
평균 입도 (레이저 상관 분광법): 0.35 ㎛
유리 전이 온도: 47 ℃
분산액 I.4):
폴리아크릴레이트 폴리올 A2 305.0 g, 차단 폴리이소시아네이트 B3 77.7 g 및 차단 폴리이소시아네이트 B4 131.1 g을 MEK 204.4 g에 용해시키고 중화제 디메틸에탄올아민 2.7 g을 첨가하였다. 그후에, MEK 50 g에 용해된 유화제 NP 30 11.3 g을 첨가하고 성분들의 균질 혼합물을 교반시켜 제조하였다.
유중수 유탁액을 용해기에 의해 물 400 g과 강력 혼합하여 MEK 중의 폴리올, 폴리이소시아네이트, 중화제 및 첨가제의 용액 770 g으로부터 제조하고 그후에 EP 0101007에 따라 증가 압력 (1.0 bar) 하에 제트 분산기를 통과시켜 수중유 유탁액으로 상 반전시켰다. MEK를 진공 증류시켰다. 그후에 유탁액을 메쉬 폭 10 ㎛의 필터를 통해 여과시켰다. 다음의 특징적인 데이타를 가진 중합체 분산액을 얻었다:
유동 시간 (ISO 4 컵, 23 ℃): 20s
고형분: 56.0 중량%
평균 입도 (레이저 상관 분광법): 0.35 ㎛
유리 전이 온도: 38 ℃
분산액 I.5):
폴리아크릴레이트 폴리올 A3 308.5 g 및 차단 폴리이소시아네이트 B2 222.0 g을 MEK 441.5 g에 용해시키고 중화제 디메틸에탄올아민 2.7 g을 첨가하였다. 그후에 유화제 NP 30 11.4 g을 첨가하고 성분들의 균질 혼합물을 교반시켜 제조하였다.
유중수 유탁액을 용해기에 의해 물 500 g과 강력 혼합하여 MEK 중의 폴리올, 폴리이소시아네이트, 중화제 및 첨가제의 용액 957 g으로부터 제조하고 그후에 EP 0101007에 따라 증가 압력 (1.0 bar) 하에 제트 분산기를 통과시켜 수중유 유탁액으로 상 반전시켰다. MEK를 진공 증류시켰다. 그후에 유탁액을 메쉬 폭 10 ㎛의 필터를 통해 여과시켰다. 다음의 특징적인 데이타를 가진 중합체 분산액을 얻었다:
유동 시간 (ISO 4 컵, 23 ℃): 14s
고형분: 43.1 중량%
평균 입도 (레이저 상관 분광법): 0.42 ㎛
유리 전이 온도: 52 ℃
분산액 I.6):
폴리아크릴레이트 폴리올 A2 364.58 g, 차단 폴리이소시아네이트 B5 36.11 g 및 차단 폴리이소시아네이트 B7 328.12 g을 MEK 529.40 g에 용해시키고 중화제 디메틸에탄올아민 3.35 g을 첨가하였다. 그후에, 유화제 WN (유화 보조제, Bayer AG) 16.78 g 및 신페로닉 (Synperonic) PE/F 127 (유화 보조제, ICI Surfactants) 7.55 g을 첨가하고 성분들의 균질 혼합물을 교반시켜 제조하였다.
유중수 유탁액을 용해기에 의해 물 500 g과 강력 혼합하여 MEK 중의 폴리올, 폴리이소시아네이트, 중화제 및 첨가제의 용액 1,008.26 g으로부터 제조하고 그후에 EP 0101007에 따라 증가 압력 (1.0 bar) 하에 제트 분산기를 통과시켜 수중유 유탁액으로 상 반전시켰다. MEK를 진공 증류시켰다. 그후에 유탁액을 메쉬 폭 10 ㎛의 필터를 통해 여과시켰다. 다음의 특징적인 데이타를 가진 중합체 분산액을 얻었다:
유동 시간 (ISO 4 컵, 23 ℃): 12s
고형분: 50.0 중량%
평균 입도 (레이저 상관 분광법): 0.32 ㎛
유리 전이 온도: 32.5 ℃
분산액 I.7):
폴리아크릴레이트 폴리올 A2 364.58 g, 차단 폴리이소시아네이트 B6 32.73 g 및 차단 폴리이소시아네이트 B8 314.37 g을 MEK 504.12 g에 용해시키고 중화제 디메틸에탄올아민 3.35 g을 첨가하였다. 그후에, 유화제 WN (유화 보조제, Bayer AG) 16.20 g 및 신페로닉 (Synperonic) PE/F 127 7.30 g을 첨가하고 성분들의 균질 혼합물을 교반시켜 제조하였다.
유중수 유탁액을 용해기에 의해 물 500 g과 강력 혼합하여 MEK 중의 폴리올, 폴리이소시아네이트, 중화제 및 첨가제의 용액 1,008.46 g으로부터 제조하고 그후에 EP 0101007에 따라 증가 압력 (10 bar) 하에 제트 분산기를 통과시켜 수중유 유탁액으로 상 반전시켰다. MEK를 진공 증류시켰다. 그후에 유탁액을 메쉬 폭 10 ㎛의 필터를 통해 여과시켰다. 다음의 특징적인 데이타를 가진 중합체 분산액을 얻었다:
유동 시간 (ISO 4 컵, 23 ℃): 13s
고형분: 50.0 중량%
평균 입도 (레이저 상관 분광법): 0.25 ㎛
유리 전이 온도: 43.5 ℃
2. 용도예
실제로 일반적으로 사용되는 것과 같은 베이스 페이스트에 의한 가열건조 충전제 조성물의 제조가 기재되어 있다.
1. 수분산된 폴리히드록시 화합물 및 수분산된 차단 폴리이소시아네이트를 포함하는, 자기-가교성 폴리우레탄 분산액 ((등록상표) Bayhydrol VP LS 2153, Bayer AG)을 기재로 한 베이스 페이스트 (본 발명에 따른 것이 아님).
비드 밀에서 30분 동안 분쇄하기 위하여, 다음 성분들을 칭량하고 용해기에 의해 약 10분 동안 예비 분산시켰다: 40% 자기-가교성 PUR 분산액 (Bayhydrol VP LS 2153) 670.9 중량부; 증류수 중의 10% 디메틸에탄올아민 6.5 중량부; 시판되는 크레이터 방지제 6.0 중량부; 시판되는 습윤제 6.0 중량부; 래커 산업에서 통상적 인 침강방지제 4.0 중량부; 이산화 티탄 118.5 중량부; 산화 철 블랙 1.3 중량부; 초미분 바라이트 119.2 중량부; 무-탄산염 활석 29.1 중량부 및 증류수 38.5 중량부. 이 결과 고형분 (결합제: 안료/충전제 = 1:1)이 약 53.6 중량%인 페이스트를 얻었다.
2. 본 발명에 필수적인 자기-가교성 분산액 I.5)를 기재로 한 베이스 페이스트.
다음 성분들을 칭량하고, 용해기에 의해 약 10분 동안 예비 분산시키고 그후에 비드 밀에서 30분 동안 분쇄하였다: 43.1% 자기-가교성 분산액 I.5) 692.5 중량부; 시판되는 탈포제 3.0 중량부; 래커 산업에서 통상적인 침강방지제 4.5 중량부; 이산화 티탄 132.5 중량부; 산화 철 블랙 1.4 중량부; 초미분 바라이트 133.5 중량부 및 무-탄산염 활석 32.6 중량부. 이 결과 고형분 (결합제: 안료/충전제 = 1:1)이 약 59.7 중량%인 페이스트를 얻었다.
3. 본 발명에 필수적인 자기-가교성 분산액 I.4)를 기재로 한 베이스 페이스트.
다음 성분들을 칭량하고, 용해기에 의해 약 10분 동안 예비 분산시키고 그후에 비드 밀에서 30분 동안 분쇄하였다: 45.6% 자기-가교성 분산액 I.4) 680.4 중량부; 시판되는 탈포제 3.1 중량부; 래커 산업에서 통상적인 침강방지제 4.6 중량부; 이산화 티탄 137.7 중량부; 산화 철 블랙 1.5 중량부; 초미분 바라이트 138.8 중량부 및 무-탄산염 활석 33.9 중량부. 이 결과 고형분 (결합제: 안료/충전제 = 1:1)이 약 62.4 중량%인 페이스트를 얻었다.
베이스 페이스트 1 내지 3을 기재로 한 수성 충전제 조성물의 제조
페이스트를 용해기에 의해 10분 동안 분산시켜 다음 표에 기재된 비에 따라 균질 혼합하고 적절하다면 물로 가공 점도를 ≤35 s (ISO 컵 5 ㎜, ISO 2431)가 되도록 하였다. 얻어진 수성 충전제 조성물의 조성 및 특징적인 데이타는 다음 표 2에 나타내었다.
수성 충전제 조성물의 조성
충전제 조성물 예 11) 21) 31) 42) 52)
페이스트 1; 53.6% SC* 92.2 중량부 52.7 중량부 53.8 중량부
페이스트 2; 59.7% SC* 100 중량부 47.3 중량부
페이스트 3; 62.4% SC* 100 중량부 46.2 중량부
증류수 9.8 중량부 - - - -
100 중량부 100 중량부 100 중량부 100 중량부 100 중량부
고형분 48.3% 59.7% 62.4% 56.4% 57.7%
유동 시간, 23 ℃ ISO 컵 5 ㎜ ISO 2431 34s 11s 35s 15s 21s
유동 시간, 23 ℃ 40 ℃에서 14d 후 19s 11s 32s 15s 21s
*) SC = 고형분 1) 본 발명에 따른 것이 아님 2) 본 발명에 따른 것임

본 발명에 따른 충전제 조성물 4 및 5의 고형분이 상당히 더 높으며 40 ℃에서 저장 후의 그의 점도 안정성은 고품질 비교 충전제 조성물 1의 경우에서 보다 더 양호하다. 본 발명에 필수적인 성분 I)의 페이스트를 기재로 한, 본 발명에 따른 것이 아닌 충전제 조성물 2 및 3은 사실상 예 중에서 최고 고형분을 갖지만, 충전제 조성물의 다른 특성은 아래에 입증된 바와 같이 적절하지 않다.
수성 충전제 조성물 1 내지 5는 음극 침착된 일렉트로딥 프라이머 (약 20 ㎛)로 코팅된 아연-포스페이트화된 강철 시트 상에 약 65% 상대 습도 (23 ℃)에서 시판되는 유동 컵 총으로 5 bar의 공기 압력으로 분무함으로써 도포되었다.
23 ℃에서 10분 동안 공기 중에서, 초기에는 70 ℃에서 10분 동안 그후에는 165 ℃에서 20분 동안 순환 공기 오븐에서 증발시킨 후에 충전제 조성물의 경화를 수행하였다. 건조 막 두께는 약 35 ㎛였다.
충전제 조성물의 특성은 다음 표 3에 나타내었다.
충전제 조성물의 특성
충전제 조성물 예 1 2 3 4 5
에릭슨 압입 DIN ISO 1520 9.2 ㎜ 2.7 ㎜ 5.1 ㎜ 8.4 ㎜ 8.6 ㎜
진자 경도 DIN 53157 70s 174s 163s 158s 149s
광택 60 ° (가드너 방법) 68% 33% 44% 65% 70%

본 발명에 따른 충전제 조성물 4 및 5는 시판되는 충전제 조성물 1에 비해, 매우 높은 경도 및 이 경도에 대해 아주 우수한 탄성을 갖는다. 충전제 조성물의 광택도는 비슷한 수준이다. 충전제 조성물 2 및 3은 본 발명에 따른 충전제 조성물 4 및 5 보다 약간 더 높은 경도를 갖지만 더 불량한 탄성 및 낮은 광택도를 갖는다.
알키드/멜라민 수지를 기재로 한 시판되는 자동차 상도 래커는 공기 분무형 분무 총에 의해 약 30 ㎛의 건조 막 두께를 갖도록 충전제 조성물 층에 도포되고 130 ℃에서 30분 동안 경화되었다.
충전제 조성물의 용도에 결정적인 가장 중요한 시험 결과는 다음 표에 요약되어 있다. 내용제성, 내수성 및 내염수 분무성과 같은, 명시되지 않은 저항성 값은 전체적으로 실제 요건에 해당한다.
이용된 시험 방법
상도 래커 상태: 바이크 (Byk) 제품인 웨이브 스캔 측정 장치에 의한
기복 불균일의 측정
플라잉 스톤 저항성: 이용되는 시험 장치는 다음과 같다:
a) 23 ℃에서 1.5 bar의 공기 압력으로 각 경우에 2회 소성된 500 g 강철 슈트 (각, 4-5 ㎜)를 가진 VDA에 따른 플라잉 스톤 시험 장치 (Erichsen, model 508). 비교는 시트 금속 아래의 투과에 대해 이루어졌다 (0 내지 10, 0 = 투과되지 않음, 10 = 매우 많이 투과됨).
b) BMW 표준 DBP 34.31.390호 (Byk)에 따른 개개의 충격 시험 장치 ESP-10, 시트 금속으로부터의 충전제 조성물의 칩은 ㎜ 단위로 측정되었다.
웨이브 스캔 (Byk)에 의한 상도 래커 상태 측정 (명시된 보정 값)
충전제 조성물 예 1 2 3 4 5
짧은-기복 불균일 7.3 6.0 5.6 5.7 4.5
긴-기복 불균일 29.4 21.7 22.6 20.4 19.2

짧은-기복 불균일 및 긴-기복 불균일 둘다에 대한 수치가 낮을수록, 상도 래커 상태가 양호하다. 따라서, 본 발명에 따른 충전제 조성물 4 및 5는 비교 충전제 조성물 1 내지 3 보다 더 양호한 상도 래커 상태를 유도한다.
플라잉 스톤 시험 500 g 강철 슈트, 2회, 1.5 bar (특징적인 등급 1-10)
충전제 조성물 예 1 2 3 4 5
VDA 다중 충격: 침투 깊이에 따른 등급 1-2 2 2 1-2 1-2
-20 ℃에서의 BMW 개개의 충격 < 1 ㎜ 2.5 ㎜ 2.5 ㎜ < 1 ㎜ < 1 ㎜

본 발명에 따른 충전제 조성물 4 및 5가 고품질 비교 충전제 조성물 1과 동일한 높은 수준이긴 하지만, 본 발명에 따른 충전제 조성물은 상당히 더 높은 경도를 갖는다. 이 결과는 놀라운 것이며 예측가능한 것이 아니다. 충전제 조성물 2 및 3은 플라잉 스톤에 대한 더 불량한 저항성을 갖는다.
결과의 요약 및 논의
본 발명에 따른 충전제 조성물 4 및 5는 매우 높은 고형분 및 매우 높은 경도에 의해 구별된다. 그러므로, 플라잉 스톤 저항성의 부족 및 불량한 상도 래커 상태와 관련된 낮은 탄성 만이 예상된다. 그러나, 시험 결과는 본 발명에 따른 충전제 조성물이 지금까지의 선행 기술과 대조적으로 양호한 탄성 값 및 매우 양호한 플라잉 스톤 저항성 및 상도 래커 상태를 가지며, 따라서 고품질의 시판되는 폴리우레탄 충전제 조성물에 비해 우수하다는 것을 분명하게 나타낸다. 그들은 특성의 전체 범위에 대해 지금까지는 알려지지 않은 품질 수준을 갖는다.

Claims (10)

  1. I) 수분산된 특정 결합제,
    II) 수용성 또는 수분산성 폴리히드록시 화합물,
    III) 수용성 또는 수분산성 차단 폴리이소시아네이트 및(또는) 아미노 수지 및
    IV) 임의로 추가의 수용성 또는 수분산성 물질
    을 포함하며, 성분 I)이
    A) 1.0 내지 8.0 중량%의 히드록실기 함량, 0 내지 3.0 중량%의 카르복실기 함량, 2,000 내지 50,000의 중량 평균 분자량 및 ≥10 ℃의 유리 전이 온도를 갖는 폴리아크릴레이트 폴리올 및(또는) 폴리에스테르-폴리아크릴레이트 폴리올을 기재로 한 1종 이상의 폴리올 성분,
    B) 5.0 내지 25.0 중량%의 차단 이소시아네이트기 함량을 갖는 (시클로)지방족 폴리이소시아네이트를 기재로 한 차단 이소시아네이트기를 갖는 1종 이상의 폴리이소시아네이트 성분,
    C) 임의로 추가의 다관능성 폴리올,
    D) 임의로 추가의 가교 물질,
    E) 임의로 외부 유화제 및
    F) 임의로 통상의 첨가제
    를 포함하되, 성분 I)이 단위 체적 당 분산 출력이 큰 분산 장치에 의해 직접 분산 방법에 의해 또는 상 반전 방법에 의해 제조되며, 0.05 내지 10 ㎛ 입경의 분산 입자의 평균 입도를 갖는 것을 특징으로 하는, 수성 가열건조형 래커용 결합제 혼합물.
  2. 제1항에 있어서, 성분 I)의 폴리올 성분 A)가
    a) <20 ㎎ KOH/g의 산가에서의 20 내지 240 ㎎ KOH/g의 히드록실가 및 -40 내지 +100 ℃의 유리 전이 온도를 갖는 1종 이상의 폴리에스테르 폴리올을 포함하는 폴리에스테르 성분 0 내지 100 중량부,
    b) (시클로)알킬 라디칼에 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 1종 이상의 말레산 디(시클로)알킬 에스테르를 포함하는 올레핀계 불포화 에스테르 성분 0 내지 15 중량부,
    c) (시클로)알킬 라디칼에 1 내지 18개의 탄소 원자를 갖는 아크릴산 및(또는) 메타크릴산의 (시클로)알킬 에스테르 0 내지 70 중량부,
    d) 방향족 올레핀계 불포화 단량체 0 내지 70 중량부,
    e) 히드록시알킬 라디칼에 2 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 아크릴산 및(또는) 메타크릴산의 히드록시알킬 에스테르 및(또는) ε-카프로락톤과의, 최대 분자량 500의 그의 반응 생성물 및 유리 라디칼 중합 중에 현장 생성될 수도 있는, 아크릴산 및(또는) 메타크릴산과 모노에폭시드 화합물의 부가 생성물 5 내지 60 중량부,
    f) 올레핀계 불포화 카르복실산 0 내지 10 중량부, 및
    g) 추가의 공중합가능한 올레핀계 불포화 화합물 0 내지 30 중량부
    를 포함하며, 성분 a) 내지 g)의 중량부의 합계가 100인 것을 특징으로 하는 결합제 혼합물.
  3. 제1항 또는 2항에 있어서, 성분 I)의 폴리올 성분 A)가
    a) <15 ㎎ KOH/g의 산가에서의 30 내지 200 ㎎ KOH/g의 히드록실가 및 -30 내지 +80 ℃의 유리 전이 온도를 갖는 1종 이상의 폴리에스테르 폴리올을 포함하는 폴리에스테르 성분 0 내지 60 중량부,
    b) (시클로)알킬 라디칼에 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 1종 이상의 말레산 디(시클로)알킬 에스테르를 포함하는 올레핀계 불포화 에스테르 성분 0 내지 12.5 중량부,
    c) (시클로)알킬 라디칼에 1 내지 15개의 탄소 원자를 갖는 아크릴산 및(또는) 메타크릴산의 (시클로)알킬 에스테르 5 내지 65 중량부,
    d) 스티렌, α-메틸스티렌 및(또는) 비닐톨루엔 0 내지 65 중량부,
    e) 히드록시알킬 라디칼에 2 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 아크릴산 및(또는) 메타크릴산의 히드록시알킬 에스테르 및(또는) ε-카프로락톤과의, 최대 분자량 500의 그의 반응 생성물 및 유리 라디칼 중합 중에 현장 생성될 수도 있는, 아크릴산 및(또는) 메타크릴산과 모노에폭시드 화합물의 부가 생성물 5 내지 55 중량부,
    f) 알코올 라디칼에 1 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 아크릴산, 메타크릴산, 말레산, 푸마르산 및(또는) 말레산 및(또는) 푸마르산 반에스테르 0 내지 7.5 중량부, 및
    g) 추가의 공중합가능한 올레핀계 불포화 화합물 0 내지 25 중량부
    를 포함하며, 성분 a) 내지 g)의 중량부의 합계가 100인 것을 특징으로 하는 결합제 혼합물.
  4. 제1항 또는 2항에 있어서, 성분 I)의 폴리올 성분 A)가
    a) <12 ㎎ KOH/g의 산가에서의 40 내지 160 ㎎ KOH/g의 히드록실가 및 -30 내지 +70 ℃의 유리 전이 온도를 갖는 1종 이상의 폴리에스테르 폴리올을 포함하는 폴리에스테르 성분 0 내지 50 중량부,
    b) 디메틸 말레에이트, 디에틸 말레에이트, 디부틸 말레에이트 또는 이들 단량체의 혼합물 0 내지 10 중량부,
    c) (시클로)알킬 라디칼에 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 아크릴산 및(또는) 메타크릴산의 (시클로)알킬 에스테르 5 내지 60 중량부,
    d) 스티렌 5 내지 50 중량부,
    e) 히드록시에틸 아크릴레이트, 히드록시에틸 메타크릴레이트, 히드록시프로필 아크릴레이트, 히드록시프로필 메타크릴레이트, 히드록시부틸 아크릴레이트 및(또는) 히드록시부틸 메타크릴레이트 10 내지 50 중량부,
    f) 아크릴산 및(또는) 메타크릴산 0.5 내지 5 중량부, 및
    g) 추가의 공중합가능한 올레핀계 불포화 화합물 0 내지 20 중량부
    를 포함하며, 성분 a) 내지 g)의 중량부의 합계가 100인 것을 특징으로 하는 결합제 혼합물.
  5. 제1항에 있어서, 성분 II)가 폴리히드록시폴리에스테르, 폴리히드록시폴리에테르, 폴리히드록시폴리우레탄, 폴리히드록시카르보네이트, 우레탄 개질된 폴리에스테르 폴리올, 우레탄 개질된 폴리에테르 폴리올, 우레탄 개질된 폴리카르보네이트 폴리올, 히드록실기를 함유하는 중합체, 폴리에스테르-폴리아크릴레이트 폴리올, 폴리에테르-폴리아크릴레이트 폴리올, 폴리우레탄-폴리아크릴레이트 폴리올, 폴리에스테르-폴리우레탄, 폴리에테르-폴리우레탄, 폴리카르보네이트-폴리우레탄, 폴리에테르-폴리에스테르 또는 그의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 결합제 혼합물.
  6. 제1항에 있어서, 성분 III)이 수용성 또는 수분산성 차단 폴리이소시아네이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 결합제 혼합물.
  7. 제1항에 있어서, 성분 III)이 수용성 또는 수분산성 아미노 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 결합제 혼합물.
  8. 제1항 또는 2항에 따른 결합제 혼합물, 및 임의로 코팅 기술의 통상적인 보조 물질 및 첨가제를 포함하는 수성 가열건조형 래커.
  9. 삭제
  10. 제8항에 따른 수성 가열건조형 래커를 포함하는 차체 부품용 충전제 조성물.
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