KR100959741B1 - 코팅 방법 및 코팅을 위한 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판에 보호 코팅을 형성하기 위한 조성물을 개시하고 있다. 상기 조성물은 픽-업 트럭 (pick-up truck)의 베드라이너 (bedliner)와 같은 자동차 비히클의 성분 상에 보호 코팅을 형성하는데 특히 유용한 것으로 밝혀졌다. 조성물은 이소시아네이트 성분 및 아민 성분 (그러나 이에 한정되는 것은 아님)을 포함할 수 있고, 임의로 촉매, 안정화제, 안료, 난연재 또는 그밖의 첨가제를 하나 이상 포함할 수 있다. 한 측면에서, 조성물은 이소시아네이트 성분의 공급기 (12) 및 아민 성분 수지의 공급기 (14), 및 노즐 (30) 또는 스프레이 (34)를 통해 분사하기 위한 계량 시스템 (20)을 가진 시스템 (10)을 이용하여 도포한다.
보호 코팅, 이소시아네이트, 아민, 자동차 비히클

Description

코팅 방법 및 코팅을 위한 조성물 {Coating Process and Composition For Same}
본 발명은 기판에 보호 코팅을 형성하기에 유용한 조성물 및 이 조성물을 사용하는 방법에 관한 것이다.
역사적으로, 코팅은 기판을 보호할 뿐만 아니라 기판의 특성도 개선시키기 위해 기판에 도포되었다. 예를 들어, 코팅은 다양한 환경 조건으로부터 기판을 보호하고 기판과 다른 물체와의 접촉 동안 기판을 보호하기 위해 (그러나 이에 제한되지는 않음) 발달되어 왔다. 또한, 코팅은 내구성, 강도, 환경 저항성 등과 같은 기판의 특성을 개선시키기 위해 발달되어 왔다.
자동차 산업에서, 코팅은 자동차 비히클 (vehicle)의 다양한 성분을 보호하기 위해 사용된다. 예로서, 코팅은 부식, 마모, 충격, 화학 물질, 자외선 광, 열적 순환 등으로 인한 표면 손상 (예를 들어, 분해, 흠집, 구손)에 대해 비히클 성분을 보호하기 위해 사용된다. 이러한 코팅이 표면 손상에 대한 보호를 위해 바람직한 것인 한, 비교적 다루기 쉽고, 특히 비교적 낮은 휘발성 방출을 나타내는 조성물을 제공하는 것 또한 바람직한 것이다. 따라서, 본 발명은 개선된 보호 능력, 다루기 용이함 및 비교적 낮은 휘발성 방출을 가진 코팅을 형성하기 위한 조성물을 제공한다.
<발명의 개요>
본 발명은 기판을 코팅하기 위한 조성물 및 방법을 제공함으로써 상기 요구들 및 그밖의 요구 사항을 충족시킨다. 방법은 75％ 이상이 지방족 중량인 이소시아네이트를 조성물의 약 75 부피％ 이하의 양으로, 그리고 아민을 조성물의 약 75 부피％ 이하의 양으로 포함하는 조성물과 기판을 접촉시키는 것을 포함한다.
도 1은 기판에 보호 코팅을 형성하기 위해 조성물을 도포하는 방법 및 기구를 도시하고 있다.
<바람직한 실시양태의 상세한 설명>
본 발명은 기판에 보호 코팅을 형성하기 위한 방법 및 조성물을 제공한다. 바람직한 실시양태에서, 조성물은 자동차의 하나 이상의 성분에 의해 제공된 기판에 보호 코팅을 형성한다. 매우 바람직한 실시양태에서, 조성물은 픽-업 트럭 베드 (pick-up truck bed)의 표면에 보호 코팅을 형성하여, 이러한 픽-업 트럭을 위한 베드-라이너 (bed-liner)를 형성한다.
조성물은 바람직하게는 2개 이상의 성분:
1) 이소시아네이트 성분; 및
2) 아민 성분을 포함한다.
조성물 중 이소시아네이트 성분은 단일 이소시아네이트 또는 2개 이상의 상 이한 이소시아네이트의 혼합물을 포함한다. 조성물에 존재하는 이소시아네이트의 양은 약 75 부피％ 이하, 보다더 바람직하게는 약 30 부피％ 내지 약 70 부피％ 범위일 수 있다. 훨씬 더 바람직하게는, 이소시아네이트는 약 40 부피％ 내지 약 60 부피％, 가장 바람직하게는 약 45 부피％ 내지 약 55 부피％로 조성물에 존재한다.
본 발명의 조성물의 바람직한 이소시아네이트는 모노이소시아네이트, 디이소시아네이트, 폴리이소시아네이트 또는 이들의 조합물일 수 있다. 이소시아네이트의 정의에는 이소시아네이트 그 자체, 또는 임의로 이의 활성 수소 성분과의 이합체, 삼합체, 예비중합체 또는 준예비중합체 (예를 들어, 폴리올, 아민 말단의 폴리에테르 등을 이용함으로써 수득가능함)가 포함된다.
대표적인 모노이소시아네이트로는 이소포론 모노이소시아네이트, 3,5-디메틸페닐 이소시아네이트, 파라톨루엔술포닐 모노이소시아네이트를 들 수 있으나, 이들 예에 한정되는 것은 아니다.
디이소시아네이트의 대표적인 예로는 4,4'-디이소시아네이토디페닐메탄, p-페닐렌 디이소시아네이트, 1,3-비스(이소시아네이토메틸)-시클로헥산, 1,4-디이소시아네이토시클로헥산, 1,5-나프탈렌 디이소시아네이트, 3,3'-디메틸-4,4'-비페닐 디이소시아네이트, 4,4'-디이소시아네이토디시클로헥실메탄 및 2,4-톨루엔 디이소시아네이트 또는 이들의 혼합물을 들 수 있으나, 이들 예에 한정되는 것은 아니다. 보다더 바람직한 예로는 4,4'-디이소시아네이토-디시클로헥실메탄 및 4,4'-디이소시아네이토디페닐메탄을 들 수 있다. 그밖에 가능한 이소시아네이트로는 톨루엔-2,4,6-트리이소시아네이트와 같은 트리이소시아네이트 및 4,4'-디메틸디페닐메탄-2,2',5'5'-테트라이소시아네이트와 같은 이소시아네이트 및 다양한 폴리메틸렌 폴리페닐 폴리이소시아네이트를 들 수 있으나, 이들 예에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 이소시아네이트는 방향족 또는 지방족 (예를 들어, 지환족)일 수 있다. 그러나, 이소시아네이트 조성물의 주요 부분이 지방족인 것이 바람직하다. 한 바람직한 실시양태에서, 이소시아네이트의 75％ 이상이 지방족 중량이고, 보다더 바람직하게는 이소시아네이트의 90％ 이상이 지방족 중량이고, 훨씬 더 바람직하게는 이소시아네이트의 99％ 이상이 지방족 중량이다.
한 실시양태에서, 이소시아네이트는 바람직하게는 약 130 이상, 보다더 바람직하게는 약 160 이상, 가장 바람직하게는 약 200 이상의 NCO 등가 중량을 갖고, 바람직하게는 약 500 이하, 보다더 바람직하게는 약 400 이하, 가장 바람직하게는 약 300 이하이다. 또한, 바람직하게는 약 1 중량％ 미만, 보다더 바람직하게는 약 0.2 중량％ 미만, 가장 바람직하게는 약 0.05 중량％ 미만인 비교적 낮은 잔여 단량체 함량을 갖는 이소시아네이트가 바람직하다. 이러한 잔여 단량체의 낮은 함량은 반응되지 않은 성분을 다루는 동안 또는 조성물을 도포하는 동안 휘발성 물질의 방출 정도를 낮추도록 보조할 수 있다.
매우 바람직한 실시양태에서, 이소시아네이트는 디시클로헥실메탄 4,4'-디이소시아네이트 (H12MDI), 이소포론 디이소시아네이트 (IPDI), 테트라메틸-1,3-크실렌 디이소시아네이트 (TMXDI), 헥사메틸렌 디이소시아네이트 (HDI) 또는 이들의 혼합 물을 기재로 한 액체 지방족 이소시아네이트 올리고머 또는 예비중합체를 들 수 있다.
한 매우 바람직한 이소시아네이트는 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI) 또는 이의 준예비중합체의 이합체화된, 삼합체화된 또는 뷰렛화된 형태이다. 이러한 조성물의 예로는 데스모두르 (DESMODUR) XP-7100이 있으며, 이는 미국 펜실베이니아주 피츠버그 소재의 바이엘 코포레이션 (Bayer Corporation)으로부터 시판되고 있다.
아민은 조성물에 존재하여 조성물의 이소시아네이트 성분과 반응하고, 바람직하게는 우레아 결합을 형성한다. 본 명세서에서 "아민 성분"은 아민 관능기를 갖는 성분, 예를 들어 아민 말단기 또는 아민 수소인 활성 수소를 갖는 분자, 화합물, 올리고머, 중합체 등을 의미한다. 아민의 양은 원하는 양의 우레아를 얻기에 적합한 임의의 양일 수 있다. 예를 들어, 아민은 약 75 부피％ 이하, 보다더 바람직하게는 약 30 부피％ 내지 약 70 부피％의 양으로 조성물에 존재할 수 있다. 훨씬 더 바람직하게는, 아민은 약 40 부피％ 내지 약 60 부피％, 훨씬 더 바람직하게는 약 45 부피％ 내지 약 55 부피％로 조성물에 존재한다.
본 발명의 조성물에 적합한 아민은 1급, 2급, 3급 아민 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 아민은 모노아민, 디아민, 트리아민 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 아민은 방향족 또는 지방족 (예를 들어, 지환족)일 수 있지만, 지방족이 바람직하다. 아민은 바람직하게는 비교적 낮은 점도 (예를 들어, 25℃에서 약 100 mPa.s 미만)를 갖는 액체로서 제공된다. 특히 바람직한 조성물의 수지는 주로 2급 아민 또는 1급 및 2급 아민의 혼합물을 기재로 한다. 예를 들어, 1급 및 2급 아민의 혼합물이 사용될 경우, 1급 아민은 약 100 부피부 이하의 양으로 존재하는 2급 아민과 함께 약 50 부피부 이하의 양으로 존재하는 것이 바람직하다. 다른 것을 사용할 경우, 수지에 존재하는 1급 아민은 바람직하게는 약 200 초과의 분자량 (예를 들어, 감소된 휘발성을 위해)을 갖고, 수지에 존재하는 2급 아민은 바람직하게는 약 190 이상 (예를 들어, 약 210 내지 230)의 분자량을 갖는 디아민이다.
한 바람직한 실시양태에서, 아민은 하나 이상의 2급 아민을 20 부피％ 내지 100 부피％, 바람직하게는 40 부피％ 내지 80 부피％, 보다더 바람직하게는 약 50 부피％ 내지 70 부피％의 양으로 포함하는 수지이다. 적합한 2급 아민으로는 단관능성 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 개질된 지방족 폴리아민을 들 수 있다. 지방족 폴리아민의 예로는 에틸아민, 이성질체 프로필아민, 부틸아민, 펜틸아민, 헥실아민, 시클로헥실아민, 에틸렌 디아민, 1,2-디아미노프로판, 1,4-디아미노부탄, 1,3-디아미노펜탄, 1,6-디아미노헥산, 2-메틸-1,5-펜탄 디아민, 2,5-디아미노-2,5-디메틸헥산, 2,2,4- 및(또는) 2,4,4-트리메틸-1,6-디아미노-헥산, 1,11-디아미노운데칸, 1,12-디아미노도데칸, 1,3- 및(또는) 1,4-시클로헥산 디아민, 1-아미노-3,3,5-트리메틸-5-아미노메틸-시클로헥산, 2,4- 및(또는) 2,6-헥사히드로톨루일렌 디아민, 2,4'- 및(또는) 4,4'-디아미노-디시클로헥실 메탄 및 3,3'-디알킬-4,4'-디아미노-디시클로헥실 메탄 (예를 들어, 3,3'-디메틸-4,4'-디아미노-디시클로헥실 메탄 및 3,3'-디에틸-4,4'-디아미노-디시클로헥실 메탄), 2,4- 및(또는) 2,6-디아미노톨루엔 및 2,4'- 및(또는) 4,4'-디아미노디페닐 메탄 또는 이들의 혼합물을 들 수 있으나, 이들 예에 한정되는 것은 아니다.
특히 바람직한 아민의 예로는 임의로 n-부틸기로 개질된 높은 입체 장애를 가진 지환족 폴리아민과 같은 지방족 아민을 들 수 있다. 이러한 아민 중 하나는 명칭 클리어링크 (CLEARLINK; 상표명)하에 유오프 (UOP)로부터 시판되고 있다. 특히 바람직한 아민의 또다른 예는 아크릴성 개질된 1급 아민이다.
또다른 매우 바람직한 실시양태에서, 아민은 아민-관능성 수지로서 제공된다. 보다더 바람직하게는, 이러한 아민-관능성 수지는 고도의 고형 폴리우레탄/폴리우레아 코팅의 제형에 사용하기에 적합한 비교적 낮은 점도의 아미노-관능성 수지이다. 한 매우 바람직한 아민-관능성 수지는 실질적으로 용매가 없다. 임의의 수많은 여러 수지가 적합할 수 있지만, 바람직한 수지는 유기산의 에스테르이다. 예를 들어, 한 매우 바람직한 아민은 미국 펜실베이니아주 피츠버그 소재의 바이엘 코포레이션으로부터 시판되고 있는 데스모펜 (DESMOPHEN) NH 1220과 같은 이소시아네이트와 상용성인 아스파르트산 에스테르-기재 아민-관능성 반응성 수지 (예를 들어, 용매 무함유이고(거나) 아민 관능기 대 에스테르의 몰비가 1:1 이하여서 반응시 과량의 1급 아민이 잔류하지 않는 것)이다. 물론, 아스파르테이트기를 함유하는 다른 적합한 화합물도 사용할 수 있다. 특히 바람직한 2급 폴리아민의 다른 예로는 폴리아스파르트산 에스테르가 있으며, 이는 말레산, 푸마르산 에스테르, 지방족 폴리아민 등과 같은 화합물의 유도체이다.
이러한 화합물은 임의의 적합한 당업계에 개시된 방법으로 제조할 수 있다. 예로서, 본 명세서에 참고로 인용된 미국 특허 제5,126,170호, 제5,236,741호 또는 둘다에 개시된 주요 내용을 참고로 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 1급 모노아민 또는 폴리아민을 치환된 또는 비치환된 말레산 또는 푸마르산 에스테르와 반응시킬 수 있다.
아스파르트산 에스테르를 제조하는데 적합한 치환된 또는 비치환된 말레산 또는 푸마르산 에스테르의 예로는 말레산 및 푸마르산의 디메틸, 디에틸 및 디-n-부틸 에스테르, 말레에이트 및 푸마레이트의 혼합물, 및 2 위치, 3 위치 또는 두 위치 모두에서 메틸에 의해 치환된 상응하는 말레산 에스테르, 푸마르산 에스테르 또는 이들의 혼합물을 들 수 있으나, 이들 예에 한정되는 것은 아니다.
아스파르트산 에스테르를 제조하는데 적합한 아민의 예로는 에틸아민, 이성질체 프로필아민, 부틸아민, 펜틸아민, 헥실아민, 시클로헥실아민, 에틸렌 디아민, 1,2-디아미노프로판, 1,4-디아미노부탄, 1,3-디아미노펜탄, 1,6-디아미노헥산, 2-메틸-1,5-펜탄 디아민, 2,5-디아미노-2,5-디메틸헥산, 2,2,4- 및(또는) 2,4,4-트리메틸-1,6-디아미노-헥산, 1,11-디아미노운데칸, 1,12-디아미노도데칸, 1,3- 및(또는) 1,4-시클로헥산 디아민, 1-아미노-3,3,5-트리메틸-5-아미노메틸-시클로헥산, 2,4- 및(또는) 2,6-헥사히드로톨루일렌 디아민, 2,4'- 및(또는) 4,4'-디아미노-디시클로헥실 메탄 및 3,3'-디알킬-4,4'-디아미노-디시클로헥실 메탄 (예를 들어, 3,3'-디메틸-4,4'-디아미노-디시클로헥실 메탄 및 3,3'-디에틸-4,4'-디아미노-디시클로헥실 메탄), 2,4- 및(또는) 2,6-디아미노톨루엔 및 2,4'- 및(또는) 4,4'-디아미노디페닐 메탄 또는 이들의 혼합물을 들 수 있으나, 이들 예에 한정되는 것은 아니다.
폴리아스파르트산 에스테르의 한 예는 디에틸 말레에이트 및 1,5-디아미노-2-메틸펜탄의 유도체이며, 이는 상표명 데스모펜 NH 1220하에 미국 펜실베이니아주 피츠버그 소재의 바이엘 코포레이션으로부터 시판되고 있다.
바람직한 폴리아스파르트산 에스테르의 또다른 군은 디알킬 말레에이트 또는 푸마레이트, 및 R-(CH2-NH2)n (여기서, n은 2 이상이고, R은 100℃ 이하의 온도에서 이소시아네이트기에 대해 불활성인 유기성 기를 나타냄)의 화학 구조를 갖고, 하나 이상의 지환족 고리를 함유하는 지환족 폴리아민의 유도체이다. 예로는 1,3- 또는 1,4-비스-아미노메틸 시클로헥산 또는 이들의 혼합물이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
아민 수지 성분은 또한 폴리옥시알킬렌아민과 같은 고분자량 1급 아민을 0 내지 50％, 바람직하게는 10％ 내지 40％, 보다더 바람직하게는 20％ 내지 30％의 양으로 포함할 수 있다. 폴리옥시알킬렌아민은 프로필렌 옥시드, 에틸렌 옥시드 또는 이들의 혼합물과 같은 주쇄에 부착된 2개 이상의 1급 아미노기를 함유한다. 이러한 아민의 예로는, 바람직하게는 분자량이 약 200 내지 약 7500 범위인 헌츠맨 코포레이션 (Huntsman Corporation)으로부터 명칭 제프아민 (JEFFAMINE; 상표명)하에 제공되는 것을 들 수 있으며, 예를 들어 제프아민 D-230, D-400, D-2000, T-403 및 T-5000이 있으나, 이들 예에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 사용하기에 적합한 이소시아네이트, 아민 또는 아민 관능성 수지와 같은 그밖의 적합한 성분으로는 미국 특허 제5,236,741호; 제5,243,012호; 제6,013,755호; 및 제6,180,745호에 개시된 것들을 들 수 있으며, 상기 문헌 모두는 참고를 목적으로 본 명세서에 인용된다.
본 발명의 조성물의 농축된 또는 희석된 형태를 사용할 수 있되, 단 이소시아네이트에 대한 아민의 비율을 상기 부피 백분율에 상응하는 비율로 가정해야 한다는 것을 인지해야 한다. 따라서, 예를 들어, 한 실시양태에서, 아민 및 이소시아네이트는 약 1:10 내지 약 10:1 부피부, 보다더 바람직하게는 약 1:3 내지 약 3:1 부피부, 훨씬 더 바람직하게는 약 1:1 부피부의 양으로 존재한다. 예를 들어, 아민 대 이소시아네이트의 매우 바람직한 비율은 약 1.3:1 부피부이다.
아민 및 이소시아네이트 이외에, 조성물은 촉매, 안정화제, 안료, 난연재 또는 그밖의 성능 또는 특성 개질제로서 기능하는 추가의 성분을 하나 이상 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 기재된 바와 같이, 임의의 이러한 첨가제를 수지와 이소시아네이트의 조합 전에 아민 기재 수지의 일부분으로서 제공한다. 그러나, 조성물의 다양한 성분을 이소시아네이트와 조합한 후 잔여의 성분과 조합할 수 있다는 것을 고려해야 한다.
매우 바람직한 실시양태에서, 본 발명의 조성물은 촉매를 사용하지 않는다. 그러나, 특정 실시양태에서, 원한다면, 당업계에 개시된 하나 이상의 촉매를 조성물에 제공할 수 있다. 예로는 유기금속 촉매 (예를 들어, 주석 화합물)와 같은 통상적인 폴리우레탄 촉매를 들 수 있다.
하나 이상의 안정화제를 조성물에 제공할 수 있다. 바람직하게는, 수지는 조성물에 의해 형성된 코팅이 태양광 노출에 의해 야기되는 분해에 대해 저항하도 록 보조하기 위해 자외선 (UV) 광 흡수제 및 가시광 흡수제를 포함한다. 광 흡수제는 바람직하게는 약 0 중량％ 내지 약 10 중량％, 보다더 바람직하게는 약 1 중량％ 내지 약 7 중량％, 훨씬 더 바람직하게는 약 2 중량％ 내지 약 4 중량％로 수지에 존재한다.
대표적인 광 안정화제로는 부자유 페놀, 방향족 아민, 유기포스파이트, 티오에스테르 등을 들 수 있으나, 이들 예에 한정되는 것은 아니다. 매우 바람직한 실시양태에서, 수지는 시바 스페셜티 케미칼즈 (Ciba Specialty Chemicals)로부터 시판되고 있는 티누빈 (TINUVIN) 292와 같은 부자유 아민 광 안정화제 약 2 중량％ 및 또한 시바 스페셜티 케미칼즈로부터 시판되고 있는 티누빈 1130과 같은 부자유 아민 UV 안정화제 약 1 중량％를 포함한다.
조성물은 또한 조성물에 의해 형성된 코팅이 열적 순환에 노출되어 야기된 분해에 대해 저항하도록 보조하기 위해 열적 안정화제를 포함한다. 열적 안정화제는 바람직하게는 약 0 중량％ 내지 약 10 중량％, 보다더 바람직하게는 약 0.33 중량％ 내지 약 2 중량％, 훨씬 더 바람직하게는 약 0.66 중량％ 내지 약 1.33 중량％로 수지에 존재한다.
대표적인 열적 안정화제로는 부자유 페놀, 방향족 아민, 유기포스파이트, 티오에스테르 등을 들 수 있으나, 이들 예에 한정되는 것은 아니다. 바람직하게는, 조성물 중 열적 안정화제는 항산화제이다. 한 매우 바람직한 항산화제는 시바 스페셜티 케미칼즈로부터 시판되고 있는 상표명 이르가녹스 (IRGANOX) 1076하에 시판되는 옥타데실 3,5-디-(tert)-부틸-4-히드록시히드로신나메이트와 같은 페놀성 항산화제이다.
하나 이상의 난연재가 또한 조성물에 제공될 수 있다. 난연재는 바람직하게는 약 0 중량％ 내지 약 10 중량％, 보다더 바람직하게는 약 1 중량％ 내지 약 7 중량％, 보다더 바람직하게는 약 2 중량％ 내지 약 4 중량％로 수지에 존재한다.
대표적인 난연재로는 분말 또는 흄드 (fumed) 실리카, 층상 실리케이트, 수산화알루미늄, 브롬화된 난연재, 트리스(2-클로로에틸)포스페이트, 트리스(2-클로로프로필)포스페이트, 트리스(2,3-디브로모프로필)포스페이트, 트리스(1,3-디클로로프로필)포스페이트, 디암모늄 포스페이트, 다양한 할로겐화된 방향족 화합물, 산화안티몬, 삼수화알루미나, 염화폴리비닐 등 및 이들의 조합물을 들 수 있으나, 이들 예에 한정되는 것은 아니다.
또한, 하나 이상의 안료가 조성물에 제공될 수 있다. 안료는 바람직하게는 약 0 중량％ 내지 약 20 중량％, 보다더 바람직하게는 약 3 중량％ 내지 약 15 중량％, 보다더 바람직하게는 약 6 중량％ 내지 약 8 중량％로 수지에 존재한다. 매우 바람직한 실시양태에서, 수지는 케르-맥기 코포레이션 (Kerr-McGee Corporation)으로부터 시판되고 있는 트로녹스 (TRONOX) 6001과 같은 이산화티타늄 안료를 포함한다.
또한 수지는 페로-플라스트 (Ferro-Plast)와 아크조 노벨 케미칼즈 (Akzo Nobel Chemicals)의 합작 회사인 케트젠블랙 인터네셔날 코포레이션 (Ketjenblack International Corporation)으로부터 시판되고 있는 약 2 중량％ 내지 5 중량％의 전도성 카본 블랙, 케트젠블랙 (KETJENBLACK) EC-300J와 같은 정전기를 조절하기 위한 성분을 포함할 수 있다. 매우 바람직한 정전기 조절제는 칼륨염 (예를 들어, 칼륨 헥사플루오로포스페이트)과 같은 금속염이며, 이는 수지의 약 0.4 중량％ 이하의 양으로 제공될 수 있다. 매우 바람직한 실시양태에서는, 칼륨염을 아민 관능기를 가진 프로필렌 글리콜에 용해시킨 후 수지에서 혼합한다.
예를 들어, 수직 표면 상에 조성물의 비경화된 코팅이 처지는 (sagging) 것을 방지하기 위해, 조성물은 또한 틱소트로피제 (증점제)를 약 0 내지 10％, 바람직하게는 약 1％ 내지 8％, 보다더 바람직하게는 약 2％ 내지 4％의 양으로 포함할 수 있다. 틱소트로피제는 또한 저장, 운송 및 도포 동안 안료 및 그밖의 고체가 액체 화학 물질과 상분리되는 것을 방지하도록 보조할 수 있다. 틱소트로피제의 예로는 캐보트 코포레이션 (Cabot Corp.)으로부터 시판되고 있는 CAB-O-SIL TS-720 및 CAB-O-SIL PTG와 같은 흄드 실리카, 벤토나이트 점토 등을 들 수 있으나, 이들 예에 한정되는 것은 아니다. 상기 제제는 액체 또는 고체 또는 이들의 조합물일 수 있다.
조성물은 또한 충전제 또는 섬유 보강제 (예를 들어, 복합물의 형성을 위해)와 같은 그밖의 첨가제를 포함할 수 있다.
조성물의 다양한 성분을 조합하고 다양한 조합 및 응용 프로토콜에 따라 기판에 도포하여 보호 코팅을 형성할 수 있다. 바람직하게는, 이소시아네이트는 조성물을 기판에 도포하기 전의 짧은 시간 (예를 들어, 바람직하게는 약 5분 미만, 보다더 바람직하게는 약 60초 미만, 가장 바람직하게는 약 10초 미만) 동안 아민으로부터 분리된다. 조성물은 브러싱 (brushing), 롤링 (rolling), 딥핑 (dipping), 적하, 압출, 커튼 (curtain) 코팅, 스워빙 (swabbing), 분무 등을 비롯한, 그러나 이들 예에 한정되지는 않는 당업계에 개시된 적합한 기술을 사용하여 기판의 표면에 도포될 수 있다. 또한, 조성물을 기판의 표면에 연속적으로 또는 간헐적으로 도포할 수 있다.
임의의 기판 가까이에 조성물을 수용하여 그 위에 코팅을 형성할 수 있다. 조성물을 금속, 플라스틱 또는 복합재 기판, 목재 기판 등에 도포할 수 있다. 바람직한 실시양태에서는, 조성물을 금속 성분의 코팅된 또는 비코팅된 표면에 도포한다. 매우 바람직한 실시양태에서는, 조성물을 자동차 성분의 착색된 또는 전착-코팅된 (electrodeposition-coated) 표면에 도포하고 (예를 들어, 픽-업 트럭 화물 박스의 바닥, 옆벽, 헤드 보드 (head board), 테일 게이트 (tail gate) 또는 그밖의 성분 중 하나 이상을 코팅함으로써 트럭 베드라이너를 형성하기 위한 것), 깨끗한 코트를 위한 대체품에 추가하여 또는 대체품으로서 도포할 수 있다. 코팅의 원하는 질감에 따라, 조성물을 도포하여 부드러운 표면 (예를 들어, A 등급 마무리) 또는 표면의 일부분 또는 전부에 걸쳐 울퉁불퉁한 또는 거친 표면을 만들 수 있다.
특정 실시양태에서는, 기판의 코팅된 또는 비코팅된 표면을 처리한 후 조성물을 도포할 수 있다. 기판의 표면을 모래로 닦거나, 문지르거나, 애벌칠을 하거나, 그밖의 다른 처리를 한 후, 조성물을 기판에 도포할 수 있다. 예를 들어, 적합한 접착 촉진제 또는 전처리제를 코팅될 기판에 도포하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 전처리제의 한 예는 명칭 베타구아드 (BETAGUARD; 상표명) 67725하에 다우 케미칼 컴파니 (Dow Chemical Company)로부터 시판되고 있다. 유리하게, 이 러한 전처리 기술은 기판에 형성된 코팅이 기판의 표면에 강하게 접착되도록 보조할 수 있다. 매우 바람직한 실시양태에서, 기판은 예를 들어, 산소 분자 (O2)를 이온화시킨 후 기판의 표면으로 보내기 위해 플라즈마로 전처리된다. 이 방법에서, 플라즈마 처리는 조성물과 결합하는 적합한 기 (예를 들어, 케톤 또는 히드록실기)를 형성하여 조성물이 기판의 표면에 훨씬 더 강하게 접착된 코팅을 형성할 수 있게 한다. 물론, 원한다면 다른 적합한 표면 처리를 사용할 수 있다. 다양한 가능한 표면 처리의 예는 미국 특허 제5,298,587호; 미국 특허 제5,320,875호; 미국 특허 제5,433,786호; 미국 특허 제5,494,712호; 미국 특허 제5,837,958호에 기재되어 있으며, 이들 문헌 모두는 본 명세서에 참고로 인용된다.
따라서, 본 발명의 코팅 조성물을 도포하면, 특정 실시양태에서, 임의로 전처리제 또는 플라즈마 처리로부터의 층을 갖고, 임의로 그 위에 하나 이상의 코트 (예를 들어, 염기 코트, 탑 코트, 깨끗한 코트, 예를 들어, 당업계에 개시된 2성분 우레탄 또는 아크릴성 코팅)를 갖고, 그 위에 본 발명의 코팅 조성물을 갖는 기판 (예를 들어, 금속 (예를 들어, 강철, 마그네슘, 티타늄 또는 알루미늄), 플라스틱 (예를 들어, 폴리우레탄, 폴리스티렌, 폴리에스테르, 폴리올레핀, 나일론, 에폭시, 아크릴산 등을 포함함), 세라믹, 복합재 등)의 라미네이트를 형성한다는 것을 인지할 것이다.
한 바람직한 프로토콜에 따라, 그리고 도 1을 참고하면, 이소시아네이트 및 아민 성분을 조합하여 조성물을 형성하고 이 조성물을 기판에 도포하기 위한 시스 템 (10)이 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 시스템 (10)은 이소시아네이트의 공급기 (12) 및 아민 기재 수지의 공급기 (14)를 포함한다. 시스템 (10)은 또한 소정량의 이소시아네이트를 수용하기 위한 제1 계량 용기 (22) 및 소정량의 수지를 수용하기 위한 제2 계량 용기 (24)를 갖는 계량 시스템 (20)을 포함한다. 각각의 계량 용기 (22, 24)는 유체가 통과할 수 있도록 노즐 (30)과 연결되어 있다.
조성물을 표면에 도포하는 바람직한 접근법에서, 원한다면 표면은 제조되어 적합한 도포 시점에 제공된다. 이소시아네이트 및 아민 관능성 성분을 적합한 디스펜서 (dispenser)에 전달한다. 바람직하게는, 상기 성분은 혼합 용기로 독립적으로 계량되어, 거기서 조절된 비율로 직접적인 충돌에 의해 혼합된 후 운무 또는 미세 분무로서 디스펜서로부터 방출된다. 예를 들어, 도 1을 참고하여, 이소시아네이트 및 아민 성분을 그들의 각각의 공급기 (12, 14)로부터 그들의 각각의 계량 용기 (22, 24)로 공급한다. 이후에, 용기 (22, 24) 중 이소시아네이트 및 아민 성분을 압력하에 용기 (22, 24)로부터 노즐 (30) (예를 들어, 분무기 블록의 일부분일 수 있음)로 방출하고 노즐 (30)로부터 분무 (34)로서 방출한다. 바람직하게는, 노즐 (30)은 내부 공간 또는 공동 (도시되지 않음)을 포함하여 이소시극네이트 성분 및 아민 성분이 혼합되거나, 세분화되거나 이 둘을 모두 겪어서 생성된 분무 (34)가 실질적으로 균질한 조성물이 되도록 할 수 있다. 분무 (34)를 방출시키는 데 사용되는 압력은 바람직하게는 약 1000 psi 초과, 보다더 바람직하게는 약 1500 psi 내지 2000 psi이다.
조성물을 기판에 도포하기 위해, 기판을 노즐 (30)에 대해 이동시키거나, 노 즐 (30)을 기판에 대해 이동시키거나 또는 이들을 조합하여 수행하여 조성물이 기판 상에 층상을 이룰 수 있게 분무 (34)를 기판에 직접적으로 수행할 수 있다.
도 1의 도포 시스템 (10)은 로봇식 시스템으로서 설계될 수 있다. 예를 들어, 노즐 (30), 계량 용기 (22, 24) 또는 둘다를 로봇 팔 (도시되지 않음)에 설치하고, 이것을 노즐 (30)이 조성물을 분무할 때 움직이도록 프로그램하여 기판이 원하는대로 코팅될 수 있게 할 수 있다. 또한, 이러한 로봇식 시스템은 자동차 조립 공장에서 또는 또다른 장소에서 트럭을 조립 또는 형성하는 동안 트럭 베드라이너 상에 코팅을 도포할 수 있다. 대안적인 실시양태에서는, 그러나, 트럭을 완전히 조립한 후에 조성물을 도포할 수 있다. 유리하게는, 조성물이 도포되는 동안 미량의 공중 화학 물질을 방출하여 조성물을 도포하기 위한 분무 시스템을 다양한 위치에서 사용할 수 있게 한다.
조성물을 실온 (예를 들어, 20℃ 근처)에서 도포할 수 있지만, 이소시아네이트, 아민 또는 둘다를 도포하기 전에 약 90℃ 이하의 온도로 가열하여 도포하는 동안 조성물의 혼합 효율, 유동 및 습윤 특성을 개선시키는 것이 바람직할 수 있다. 일단 도포되면, 조성물을 기판 상에서 경화시켜 보호 코팅을 형성하게 할 수 있다. 경화는 다양한 온도에서 수행할 수 있다. 일반적으로, 경화는 가열하지 않고 실온에서 수행하는 것이 바람직하다. 그러나, 냉각 또는 가열 측정을 취해 경화 온도를 낮추거나 올릴 수도 있다.
바람직한 실시양태에서, 조성물의 경화 속도는 적어도 부분적으로는 화학적으로 조절될 수 있다. 예를 들어, 조성물의 경화는 아민 성분과 이소시아네이트 성분의 반응 속도에 의해 조절될 수 있다. 전형적으로, 1급 아민은 이소시아네이트와 비교적 빨리 반응하는 반면, 2급 아민은 비교적 느리게 반응한다. 따라서, 아민 성분을 조성물의 경화 속도를 원하는 대로 조절하기 위해 선택된 중량비에 따라 조합된 1급 및 2급 아민의 혼합물로서 제공하여 코팅을 형성할 수 있다. 도 1에 기재되고 도시된 것과 유사한 도포 방법에 적합한 1급 아민 대 2급 아민의 중량비는 대략적으로 약 0:1 내지 약 0.8:1의 범위이고, 바람직하게는 약 0.5:1이다.
바람직하게는, 조성물은 실질적으로 균질한 액체 혼합물로 잘 혼합된 후 기판에 도포된다. 따라서, 경화시 (실질적으로 코팅을 가열할 필요없이 수행할 수 있음), 조성물은 실질적으로 균질한 코팅을 형성할 것이다. 코팅을 하나 이상의 연속적인 또는 다양한 두께의 하나 이상의 층으로 도포할 수 있다. 자동차 성분에 코팅하기에 (예를 들어, 트럭 베드라이너를 형성하기에) 바람직한 두께는 약 0.5 mm 내지 약 20 mm, 보다더 바람직하게는 약 1 mm 내지 약 10 mm, 가장 바람직하게는 약 3 mm 내지 약 5 mm의 범위이다. 두께는 임의로 또는 소정의 패턴에 따라 기판 전체에 걸쳐 다양할 수 있다.
특정 실시양태에서, 본 발명에 따라 형성된 보호 코팅은 다양한 유리한 특성을 나타낸다. 예를 들어, 본 발명에 따른 코팅은 착색된 및 이 (e)-코팅된 표면에 도포될 경우 접착력 및 점착력 둘다를 최대 300 psi까지 및 초과의 강도로 나타낼 수 있다. 또한, 코팅의 바람직한 실시양태는 UV 복사선, 습기, 열적 순환, 화학 물질 (예를 들어, 알칼리) 노출, 염 등에 의해 야기되는 분해에 대해 우수한 저항성을 나타낸다. 예를 들어, 구손 패널 (sag panel)을 2주 동안 약 70℃에서 노화 시킬 경우 코팅은 실질적으로 발포, 균열 또는 태움을 나타내지 않는다. 또한, 32℃에서 2주 동안 물에 담갔을 때, 코팅은 실질적으로 발포, 흐려짐 또는 연성화 또는 접착력 손실을 나타내지 않는다. 38℃에서 상대 습도 100％에 2주 동안 노출시켰을 때도 유사한 결과를 얻을 수 있다.
또한, 유리하게는, 코팅은 액체 비누, 전면 유리 용매, 냉각제, 전동기 오일, 버그 (bug) 및 타르 제거제 등으로부터와 같은 유체 점적에 대해 저항한다. 코팅은 연료와의 접촉으로부터 뿐만 아니라 산 또는 알칼리 물질과의 접촉으로부터의 색 변화, 흐려짐, 연성화 또는 표면 뒤틀림에 대해 저항한다.
표 1은 본 발명의 코팅으로부터 얻을 수 있는 몇가지 추가의 대략적인 특성을 설명하고 있다.
타버 (Taber) 마모 (습윤 손실, 깊이)
CS10F : 0.19％, 0.002"
H18 : 3.45％, 0.017"
기상계기 색 보유력 (ΔL, ΔE)
500 h: -1.64, 1.80
1000 h: -1.75, 1.46
쇼어 A 경도 (Shore A Hardness): 70 내지 90 (보다더 바람직하게는 75 내지 85)
인장력 (psi): 1200 내지 2500 (보다더 바람직하게는 1500 내지 2100)
연신율 (％): 50 내지 300 (보다더 바람직하게는 100 내지 160)
인열 강도 (pli) : 200 내지 450 (보다더 바람직하게는 250 내지 350)
부피 저항성: 정전기 방지
정전기: 표준 통과
인화성: 자가 소화
크로킹 (crocking), 건조: AATCC 등급 5
또한, 코팅은 바람직하게는 미끄럼 방지 특성을 나타낼 수 있다. 논의된 각각의 특성은 본 발명의 코팅이 자동차 비히클 성분을 보호하고, 특히 트럭 베드 라 이너로서 바람직하게 만든다. 매우 바람직한 실시양태에서, 코팅 조성물은 시판 후에 도포를 위해 제공될 수도 있지만, 자동차 비히클을 위한 본래의 장치로서 사용된다.
따라서, 바람직하세는, 비히클을 비히클 조립 공정 동안, 그렇지 않으면 최종 소비자에게 전달되기 전에 제공하고, 비히클을 본 발명의 코팅 조성물과 접촉시킨다. 코팅의 도포는 비히클 착색 작업 전, 착색 작업 동안 또는 착색 작업 후에 수행할 수 있다. 바람직하게는, 코팅의 도포는 비히클의 착색과 동일한 설비로 수행한다. 그러나, 멀리 떨어진 위치에서 수행할 수도 있다. 코팅을 비처리된 또는 노출된 표면에, 전처리된 표면에, 합금화아연도금강판의 표면에, 착색된 표면에 직접적으로 도포할 수 있다 (예를 들어, 깨끗한 코트와 함께 또는 없이, 또는 비히클의 착색 또는 다른 마무리 작업에서 과분무에 의해 코팅된 표면에도 가능함).
물론, 코팅 조성물을 저장 용기, 선박 컨테이너, 궤도차, 폐기물 용기, 팰렛 (pallet) 등에서 또는 그 위에서 발견되는 것과 같은 기판의 표면과 접촉시킴으로써 다른 용도에도 사용할 수 있다. 또한 코팅 조성물은 패널, 문, 바닥, 포장 도로 등과 같은 경질 표면에 사용하기에 적합할 수 있다.
하기의 실시예는 본 발명에 따른 한 실례의 조성물을 기재하고 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
실시예 1
하기 표 2는 본 발명에 따른 대표적인 조성물에 대한 중량으로 하나의 정확 한 제제를 제공한다. 조성물은 제1 성분 (주위 온도에서 혼합됨) 약 56.5 부피％와 제2 성분 약 43.5 부피％를 조합함으로써 형성되었다.
구성 요소 성분 I
(중량부)		 성분 II
(중량부)
용매 중 헥사메틸렌 디이소시아네이트의 올리고머 100
아민-관능성 아스파르트산 에스테르 (데스모펜 NH 1220) 86
전도성 카본 블랙 안료 (케트젠발크 (Ketjenbalck) EC-300J) 3
이산화티타늄 충전제 (트로녹스 6001) 7
항산화제 (이르가녹스 1076) 1
자외선 흡수제 (티누빈 1130) 2
광 흡수제 (티누빈 292) 1

구성 요소의 온도를 약 80℃이하로 유지하면서, 조성물의 성분을 픽-업 트럭의 착색된 층의 표면에 분무하였다. 코팅을 적당히 경화시켰다. 생성된 코팅은 100 psi 초과의 압력 (2 부분 에폭시 수지로 코팅된 표면에 접착된 6.5 cm2 버튼에 대해 인스트론 (Instron) 시험기에 의해 가해진 압력에 의해 측정됨)에서 접착력 결핍을 나타내었다.
실시예 2
베드의 비착색되고 이 (e)-코팅된 전처리된 표면에 직접적으로 코팅을 도포한 것을 제외하고는 실시예 1을 반복하였다. 생성된 코팅은 400 psi 초과의 압력 (2 부분 에폭시 수지로 코팅된 표면에 접착된 6.5 cm2 버튼에 대해 인스트론 시험기에 의해 가해진 압력에 의해 측정됨)에서 점착력 결핍을 나타내었다.
본 발명은 정확한 실시양태 또는 구성에 의해 설명되고 기술되었지만, 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 변화가 있을 수 있다는 것을 이해해야 한다.

Claims (10)

  1. a) 자동차 비히클의 표면을 제공하고;
    b) i) 75％ 이상이 지방족 중량인 이소시아네이트 성분을 조성물의 0 초과 내지 75 부피％의 양으로 포함하는 제 1 성분; 및
    ii) 1종 이상의 1급 아민 및 1종 이상의 2급 아민을 포함하는 아민, 및 아스파르트산 에스테르를 포함하는 제 2 성분
    을 포함하고 상기 1종 이상의 1급 아민의 양은 제 2 성분의 10 내지 40 부피％이고 상기 1종 이상의 2급 아민의 양은 제 2 성분의 40 내지 80 부피％인 조성물과 상기 표면을 접촉시키는 것
    을 포함하는, 자동차 비히클의 표면을 코팅하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 표면이 착색된 트럭 베드 (bed) 표면인 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 이소시아네이트 성분이 디시클로헥실메탄 4,4'-디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트, 테트라메틸-1,3-크실렌 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것인 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 이소시아네이트 성분이 이소시아네이트 단량체를 1％ 미만으로 포함하고, 이합체화된, 삼합체화된 및 뷰렛화된 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 이의 예비중합체 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 것인 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 아민 성분이 아민 관능기 대 에스테르의 몰비를 1:1 이하로 갖는 폴리옥시알킬렌아민의 아스파르트산 에스테르를 포함하는 것인 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 아민 성분을 수용하기 위한 제1 계량 용기, 이소시아네이트 성분을 수용하기 위한 제2 계량 용기, 및 유체가 통과할 수 있도록 제1 및 제2 용기와 연결된 생성된 조성물을 분무하기 위한 노즐을 갖는 기구를 사용하여 조성물을 표면과 접촉시키는, 자동차 비히클의 표면을 코팅하는 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 코팅이 광 노출에 의한 분해에 저항하도록 보조하기 위한 광 안정화제를 혼합물에 첨가하는 것을 더 포함하는 방법.
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