KR101379631B1 - 코팅의 습윤 에지 및 개방 시간을 연장시키기 위한 저 ｖｏｃ 첨가제 - Google Patents

코팅의 습윤 에지 및 개방 시간을 연장시키기 위한 저 ｖｏｃ 첨가제 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수분산성 로진, 높은 유리 전이 온도의 수분산성 중합체, 및 임의적으로 양쪽성 성분을 사용하는 저 VOC 코팅 첨가제에 관한 것이다. 상기 첨가제는 코팅에 첨가되어 와이핑 습윤 에지 시간, 개방 시간, 블록 내성, 광택, 스크럽 내성, 무점착 시간, 지촉-건조 시간 및 황색화도와 같은 코팅 성능 특징을 개선할 수 있다.

Description

코팅의 습윤 에지 및 개방 시간을 연장시키기 위한 저 ＶＯＣ 첨가제{LOW-VOC ADDITIVES FOR EXTENDING WET EDGE AND OPEN TIMES OF COATINGS}
본 발명은 일반적으로 코팅 중에서의 저 휘발성 유기 화합물(VOC) 첨가제의 용도에 관한 것이다. 다른 양태에서, 본 발명은 수분산성 로진(rosin) 및 약 20℃ 이상의 유리 전이 온도(Tg)를 갖는 수분산성 중합체를 포함하며, 약 20 중량% 미만의 VOC 함량을 갖는 코팅 첨가제에 관한 것으로서, 상기 첨가제는 코팅의 건조 성질을 개선시키도록 기능할 수 있다.
일반적으로, 기재에 장식 또는 보호 코팅을 적용하는 경우에는 일정 기간 경과 후 여전히 습윤한 코팅에서의 불규칙성을 복구하는 것이 필요하다. 예컨대, 이런 복구는 이전에 코팅된 기재 위에(코팅의 주요 영역 또는 코팅의 에지에) 덧칠(re-brushing)함에 의해 성취될 수 있다. 또한, 기재에 적용 시에 비교적 짧은 무점착 시간을 보이는 코팅이 바람직하다. 다년간, 용매계 코팅이 대부분의 공지된 용도에서 전형적으로 사용되어 왔다. 용매계 코팅에서는, 코팅 조성물의 건조 성질을 개질시켜 전술된 필요성을 성취하기 위해 유기 용매가 사용된다. 예컨대, 30 내지 45분의 개방 시간을 갖는 유기 용매계 알키드가 용이하게 입수가능하다. 그러나, 용매계 코팅은 비교적 고 VOC 함량을 갖는 경향이 있다. 따라서, 코팅에서 VOC에 대한 제한이 증가되었기 때문에, 산업계에서 많은 업자들이 다양한 제품에서 수성 코팅을 사용하기 시작하였다.
그러나, 수성 코팅은, 증가된 무점착 시간 외에, 기재에 적용된 후 여전히 습윤한 코팅에서의 불규칙성을 복구하는데 부적합한 개방 및 습윤 에지 시간을 전형적으로 제공한다. 수성 코팅은 일반적으로 분산된 고분자량 중합체를 코팅 중의 결합 물질로서 사용한다. 이런 중합체의 사용은, 코팅이 적용된 후, 적용된 코팅의 에지 영역에서, 분산된 중합체 입자들이 비교적 빨리 유합되는 경향이 있기 때문에 코팅 조성물의 건조 시에 짧은 습윤 에지 시간을 초래한다. 연속 필름이 형성됨에 따라, 코팅에 포함된 고분자량의 중합체 때문에 코팅의 점도는 급격하게 증가되며, 이는 제한된 습식 에지 및 개방 시간을 초래한다.
이러한 단점을 완화시키기 위해, 첨가제는 전형적으로 수성 코팅과 조합되어 건조 성질을 개선한다. 소분자 알킬렌 글라이콜, 예컨대 에틸렌 또는 프로필렌 글리콜을 혼입시켜 보다 긴 습윤 에지 또는 개방 시간을 성취하는 것이 당업계에서 통상적으로 수행된다. 그러나, 이들 소분자 글라이콜의 첨가는 코팅 조성물의 전체 VOC 함량에 기여한다. 코팅에서의 허용가능한 VOC 함량을 제한하는 규제가 증가됨에 따라, 알킬렌 글라이콜의 양은 종종 감소되어야만 하고, 이는 증가된 무점착 시간과 함께 감소된 습윤 에지 및 개방 시간을 초래한다. 따라서, 코팅의 VOC 함량에 기여함이 없이 그리고 다른 코팅 성능 특성의 손상 없이 습윤 에지 및 개방 시간을 증가시킬 수 있는 첨가제에 대한 필요성이 존재한다.
발명의 요약
본 발명의 하나의 실시양태에서, 코팅 성능을 증진시키기 위한 첨가제가 제공된다. 상기 첨가제는 (a) 수분산성 로진 및 (b) 약 20 내지 약 160℃ 범위의 유리 전이 온도(Tg)를 갖는 수분산성 중합체를 포함한다. 또한, 상기 첨가제는 약 20 중량% 미만의 휘발성 유기 화합물(VOC) 함량을 갖는다.
본 발명의 다른 실시양태에서, 물; 결합제; 및 첨가제를 포함하는 코팅이 제공된다. 상기 첨가제는 (a) 수분산성 로진 및 (b) 약 20 내지 약 160℃ 범위의 Tg를 갖는 수분산성 중합체를 포함한다. 또한, 상기 첨가제는 약 20 중량% 미만의 VOC 함량을 가진다.
본 발명의 또 다른 실시양태에서, 물; 결합제; 및 첨가제를 포함하는 코팅이 제공되며, 이때 상기 첨가제는 약 20 중량% 미만의 VOC 함량을 가진다. 또한, 상기 코팅은 약 1.5분 이상의 와이핑 습윤 에지 시간, 약 60분 미만의 지촉-건조(dry-to-touch) 시간, 약 2 주 미만의 무점착(tack-free) 시간, 약 500 사이클 이상의 스크럽 내성, 및 4 유닛 미만의 황색화도(Δb)를 가진다.
본 발명의 또 다른 실시양태에서, 코팅 첨가제의 제조 방법이 제공된다. 상기 방법은 (a) 로진산을 중화시키는 단계; 및 (b) 약 20 내지 약 160℃ 범위의 Tg를 갖는 수분산성 중합체와 상기 중화된 로진산을 조합하는 단계를 포함한다. 생성된 조합 혼합물은 약 20 중량% 미만의 VOC 함량을 갖는다.
본 발명의 하나의 실시양태에 따르면, 수분산성 로진, 수분산성 중합체, 및 임의적으로 양쪽성 성분(amphiphilic component)을 일반적으로 포함하는 저 휘발성 유기 화합물(VOC) 함량의 첨가제가 제공된다. 상기 첨가제는 예컨대 습윤 에지 시간, 블록 내성, 광택, 스크럽 내성 및 황색화도와 같은 코팅의 성질을 개선시키기 위해 코팅에 사용될 수 있다.
상기 수분산성 로진은 물에 첨가 시에 수성 분산액을 용이하게 형성할 수 있는 임의의 로진일 수 있다. 하나의 실시양태에서, 상기 수분산성 로진은 염기로 로진산을 중화시켜 형성된 염일 수 있다. 상기 로진산은 당업계에 공지된 임의의 로진산일 수 있으며, 천연 및/또는 합성 로진산을 포함한다.
본 발명의 하나의 실시양태에서, 상기 첨가제는, 첨가제 중 고형분의 총 중량을 기준으로 약 1 중량% 이상의 수분산성 로진을 포함할 수 있다. 또한, 상기 첨가제는, 첨가제 중 고형분의 총 중량을 기준으로 약 2 내지 약 98 중량%, 약 10 내지 약 90 중량%, 또는 20 내지 75 중량% 범위로 수분산성 로진을 포함할 수 있다.
로진산은 검(gum) 로진, 목재 로진 및 톨유(tall oil) 로진의 세 가지 천연 로진 공급원 중 임의의 것으로부터 유도될 수 있다. 검 로진은 살아있는 소나무(pine tree)의 올레오레진(oleoresin)으로부터 수득될 수 있고, 목재 로진은 쓰러진 소나무의 노화된 그루터기의 심재(heartwood)로부터 수확될 수 있다. 톨유 로진은 크래프트 설페이트 펄프화 공정의 부산물인 조질 톨유(CTO)를 증류시켜 수득될 수 있다. CTO는 전형적으로 70 내지 90%의 산성 물질을 함유하지만, 올레오수지 및 노화된 그루터기 목재로부터 유도된 로진은 전형적으로 약 90% 로진산을 포함할 수 있다. 또한, 상기 로진산은 천연 원료로부터 직접 유도될 수 있거나, 화학적으로 처리되어 예컨대 수소화, 탈수소화 또는 중합에 의해 개질된 로진산을 생성할 수 있다.
로진산은 C19H29COOH의 전형적 분자식을 갖는 모노카복실산이다. 본 발명의 하나의 실시양태에서, 로진산은 아비에트산, 레보피마르산, 네오아비에트산, 팔러스트산, 데하이드로아비에트산, 테트라하이드로아비에트산, 피마르산, 아이소피마르산, Δ-아이소피마르산, 엘리오틴산(elliotinoic acid), 및/또는 산라라코피마르산일 수 있다. 주요 로진산 성분 2종은 하기 화학식 1의 아비에트산 및 하기 화학식 2의 데하이드로아비에트산일 수 있다:
화학식 1
Figure 112009023461021-pct00001
화학식 2
Figure 112009023461021-pct00002
.
전형적으로, 로진산은 로진산 분자 상의 카복실산 잔기의 존재에 기인한 특정한 산가를 가질 것이다. 로진산의 산가는, ASTM 방법 D-465에 의해 측정되는 바와 같이, 샘플 1g을 중화시키는데 필요한 포타슘 하이드록사이드의 mg 수로서 표시될 수 있다. 본 발명의 하나의 실시양태에서, 상기 로진산은 약 80 mg KOH/g 이상의 산가를 가질 수 있다. 또한, 상기 로진산은 약 100 내지 약 200 mg KOH/g, 약 150 내지 약 175 mg KOH/g 범위의 산가를 가질 수 있다.
상업적으로 입수가능한 로진산의 적합한 예는 FORAL AX-E(수소화된 검 로진; 산가(AN) 165), STAYBELITE Resin-E(부분적으로 수소화된 검 로진; AN 162), PAMITE 79(톨유 로진; AN 164), PAMITE 79-1(톨유 로진; AN 158), PAMITE 90(톨유 로진; AN 175), POLY-PALE(부분적으로 이량체화된 로진; AN 142), DYMEREX(이량체화된 로진: AN 140), POLYSTIX 90(부분적으로 이량체화된 로진; AN 150), DRESINATE(로진 소웁) 및 PERMALYN NC-11(비결정질 로진; AN 157)(이들 모두는 이스트만 케미칼 캄파니에서 입수가능)을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다.
전술된 바와 같이, 상기 로진산은 염기로써 중화되어 염을 형성할 수 있다. 본 발명에 유용한 염은 두 부류로 나누어질 수 있다. 제 1 부류의 염기는 알칼리 금속 염기 또는 알칼리 토금속 염기를 포함할 수 있고, 이는 수성 용액에서 로진산의 산성 잔기를 중화시킬 수 있다. 이런 염기성 조성물은 알칼리 금속 및 알칼리 토금속으로부터 유도된 염기, 예컨대 소듐, 포타슘, 마그네슘, 칼슘 및 다른 염기성 금속 화합물을 포함한다. 본 발명에 유용한 이런 제 1 부류의 염기에서의 적합한 염기는 소듐 옥사이드, 포타슘 옥사이드, 마그네슘 옥사이드, 칼슘 옥사이드, 소듐 하이드록사이드, 포타슘 하이드록사이드, 마그네슘 하이드록사이드, 칼슘 하이드록사이드, 소듐 카보네이트, 포타슘 카보네이트, 소듐 바이카보네이트, 포타슘 바이카보네이트, 칼슘 카보네이트, 마그네슘 바이카보네이트, 알칼리 금속 보레이트 화합물 및 이들의 수화물, 소듐 포스페이트, 포타슘 바이포스페이트 및 소듐 피로포스페이트를 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다.
하나의 실시양태에서, 이런 제 1 부류의 염기로써 로진산을 중화시키는 것은 로진산의 금속 염을 형성할 수 있다. 이런 금속 염은 로진산의 소듐염, 로진산의 포타슘염, 로진산의 마그네슘염 및 로진산의 칼슘염을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다.
제 2 부류의 염기는 휘발성 질소 염기를 포함할 수 있다. 이런 염기는 열의 작용을 통해 또는 주변 분위기(ambient atmosphere)에 노출 시에 휘발될 수 있는 염기성 반응 화합물을 포함할 수 있고, 질소 화합물을 포함할 수 있다. 본 발명에 유용한 이런 제 2 부류의 염기에서의 적합한 염기는 암모니아, 암모늄 하이드록사이드, 메틸아민, 다이메틸아민, 트라이메틸아민, 에틸아민, 다이에틸아민, 트라이에틸아민, 에탄올아민, 다이메틸에탄올아민, 다이에탄올아민, 트라이에탄올아민 및 모폴린을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다. 이런 제 2 부류의 염기로써 로진산을 중화시키는 것은 예컨대 로진산의 암모늄 염을 형성할 수 있다.
전술된 바와 같이, 본 발명의 하나의 실시양태에서, 상기 첨가제는 수분산성 중합체를 또한 포함할 수 있다. 상기 수분산성 중합체는 물에 첨가 시에 수성 분산액을 용이하게 형성할 수 있는 임의의 중합체일 수 있다. 하나의 실시양태에서, 수분산성 중합체는 약 20℃ 이상의 유리 전이 온도(Tg)를 가질 수 있다.
본 발명의 하나의 실시양태에서, 상기 첨가제는, 첨가제 중 고형분의 총 중량을 기준으로 약 1 중량% 이상의 수분산성 중합체를 포함할 수 있다. 또한, 상기 첨가제는 첨가제 중 고형분의 총 중량을 기준으로 약 2 내지 약 98 중량%, 약 5 내지 약 80 중량%, 또는 약 20 내지 약 75 중량% 범위로 수분산성 중합체를 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 실시양태에서, 수분산성 중합체는 염기에 의해 중화되는 비닐 중합체일 수 있다. 중화 이전에, 상기 비닐 중합체가 에틸렌형 불포화 단량체의 형태로 형성될 수 있고, 이 중 하나 이상은 카복실산 말단기 및/또는 무수물 말단기를 포함할 수 있어서, 상기 비닐 중합체는 카복실산 말단기 및/또는 무수물 말단기를 갖는 단량체 잔기를 포함할 수 있다. 적합한 카복실산 및/또는 무수물 함유 단량체는 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 크로톤산 및 말레산 무수물을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명의 하나의 실시양태에서, 중화 이전에, 상기 비닐 중합체는 전술된 카복실산 및/또는 무수물 함유 단량체, 및 하나 이상의 에틸렌형 불포화 단량체로 형성된 공중합체일 수 있다. 이런 에틸렌형 불포화 단량체는 메틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트, 아이소부틸 아크릴레이트, 아이소부틸 메타크릴레이트, 에틸헥실 아크릴레이트, 2-에틸헥실 메타크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 아이소프렌, 옥틸 아크릴레이트, 옥틸 메타크릴레이트, 아이소-옥틸 아크릴레이트, 아이소-옥틸 메타크릴레이트, 트라이메티올프로필 트라이아크릴레이트, 스티렌, α-메틸 스티렌, 비닐 나프탈렌, 비닐 톨루엔, 클로로메틸 스티렌, 글라이시딜 메타크릴레이트, 카보다이이미드 메타크릴레이트, C1-C18 알킬 크로토네이트, 다이-n-부틸 말레에이트, α- 또는 β-비닐 나프탈렌, 다이-옥틸말레에이트, 알릴 메타크릴레이트, 다이-알릴 말레에이트, 다이-알릴말로네이트, 메티옥시부테닐 메타크릴레이트, 아이소보닐 메타크릴레이트, 하이드록시부테닐 메타크릴레이트, 하이드록시에틸(메트)아크릴레이트, 하이드록시프로필(메트)아크릴레이트, 아세토아세톡시 에틸 메타크릴레이트, 아세토아세톡시 에틸 아크릴레이트, 아크릴로나이트릴, 비닐 클로라이드, 비닐리덴 클로라이드, 비닐 아세테이트, 비닐 에틸렌 카보네이트, 에폭시 부텐, 3,4-다이하이드록시부텐, 하이드록시에틸(메트)아크릴레이트, 메타크릴아미드, 아크릴아미드, 부틸 아크릴아미드, 에틸 아크릴아미드, 다이아세톤아크릴아미드, 부타다이엔, 비닐 에스터 단량체, 비닐(메트)아크릴레이트, 아이소프레닐(메트)아크릴레이트, 지환족에폭시(메트)아크릴레이트, 에틸폼아미드, 4-비닐-1,3-다이옥솔란-2-온, 2,2-다이메틸-1,4-비닐-1,3-다이옥솔란, 3,4-다이-아세톡시-1-부텐, 모노비닐 아디페이트, t-부틸아미노에틸 메타크릴레이트, 다이메틸아미노에틸 메타크릴레이트, 다이에틸아미노에틸 메타크릴레이트, N,N-다이메틸아미노프로필 메타크릴아미드, 2-t-부틸아미노에틸 메타크릴레이트, N,N-다이메틸아미노에틸 아크릴레이트, N-(2-메타크릴로일옥시-에틸)에틸렌 우레아 및 메타크릴아미도-에틸에틸렌 우레아를 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다. 추가의 단량체들은 문헌[The Brandon Associates, 2nd edition, 1992 Merrimack, N.H.], 및 문헌[Polymers and Monomers, the 1996-1997 Catalog from Polyscience, Inc., Warrington, Pa.]에 기재되어 있다.
비닐 중합체는 쇄 중합에 대해 당업계에 공지된 임의의 방법에 의해 제조될 수 있다. 이런 중합 기법은 벌크 중합, 용액 중합 또는 에멀전 중합을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다. 하나의 실시양태에서, 본원에 참고로 인용된 미국 특허 제6,262,149호에서 에멀전 중합체 대해 기재된 일반 기법이 비닐 중합체를 형성하기 위해 이용될 수 있다.
하나의 실시양태에서, 중화 이전에 비닐 중합체는 약 80 mg KOH/g 이상의 산가, 약 100 내지 약 500 mg KOH/g, 약 150 내지 약 300 mg KOH/g, 또는 180 내지 250 mg KOH/g 범위의 산가를 가질 수 있다. 또한, 상기 비닐 중합체는 약 40℃ 이상의 Tg, 약 60 내지 약 130℃, 또는 70 내지 100℃ 범위의 Tg를 가질 수 있다.
상업적으로 입수가능한 비닐 중합체의 적합한 예는 JONCRYL 67, JONCRYL 678, JONCRYL ECO 694(이들 모두는 바스프(BASF)로부터 입수가능), MOREZ 101(롬 앤드 하스(Rohm and Haas)로부터 입수가능), CARBOSET GA-1166 또는 GA-2299(노베온(Noveon)으로부터 입수가능), EASTACRYL 에멀전 3OD(이스트만 케미칼 캄파니로부터 입수가능), 및 VANCRYL 65 또는 68(사이텍 서피스 스페셜티즈(Cytec Surface Specialties)로부터 입수가능)을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다.
전술된 바와 같이, 본 발명의 비닐 중합체는 염기로써 중화되어 수분산성 비닐 중합체를 형성할 수 있다. 전술된 로진산과 같이, 비닐 중합체를 중화시키기 위해 본 발명에서 사용될 수 있는 염기는 두 부류로 나누어질 수 있다. 제 1 부류의 염기는 알칼리 금속 염기 또는 알칼리 토금속 염기를 포함할 수 있고, 이는 수성 용액에서 비닐 중합체 상의 카복실산 및/또는 무수물 말단 기를 중화시킬 수 있다. 이런 염기성 조성물은 알칼리 금속 및 알칼리 토금속으로부터 유도된 염기, 예컨대 소듐, 포타슘, 마그네슘, 칼슘 및 다른 염기성 금속 화합물을 포함한다. 본 발명에 유용한 이런 제 1 부류의 염기에서의 적합한 염기는 소듐 옥사이드, 포타슘 옥사이드, 마그네슘 옥사이드, 칼슘 옥사이드, 소듐 하이드록사이드, 포타슘 하이드록사이드, 마그네슘 하이드록사이드, 칼슘 하이드록사이드, 소듐 카보네이트, 포타슘 카보네이트, 소듐 바이카보네이트, 포타슘 바이카보네이트, 칼슘 카보네이트, 마그네슘 바이카보네이트, 알칼리 금속 보레이트 화합물 및 이들의 수화물, 소듐 포스페이트, 포타슘 바이포스페이트 및 소듐 피로포스페이트를 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다. 이런 제 1 부류의 염기로써 비닐 중합체를 중화시키는 것은 비닐 중합체의 금속 염을 형성할 수 있다.
제 2 부류의 염기는 휘발성 질소 염기를 포함할 수 있다. 이런 염기는 열의 작용을 통해 또는 주변 분위기에 노출 시에 휘발될 수 있는 염기성 반응 화합물을 포함할 수 있고, 질소 화합물을 포함할 수 있다. 본 발명에 유용한 이런 제 2 부류의 염기에서의 적합한 염기는 암모니아, 암모늄 하이드록사이드, 메틸아민, 다이메틸아민, 트라이메틸아민, 에틸아민, 다이에틸아민, 트라이에틸아민, 에탄올아민, 다이메틸에탄올아민, 다이에탄올아민, 트라이에탄올아민 및 모폴린을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다. 이런 제 2 부류의 염기로써 비닐 중합체를 중화시키는 것은 예컨대 비닐 중합체의 암모늄 염을 형성할 수 있다.
본 발명의 다른 실시양태에서, 수분산성 중합체는 설포중합체일 수 있다. 상기 설포중합체는 설포네이트 잔기를 갖는 하나 이상의 단량체 잔기를 포함하는 임의의 중합체일 수 있다. 하나의 실시양태에서, 상기 설포중합체는 설포폴리에스터, 설포폴리아미드 또는 설포폴리에스터아미드를 포함할 수 있다. 본 발명의 다른 실시양태에서, 상기 설포중합체는 글라이콜 단량체, 다이카복실산 단량체, 다이아민 단량체 및/또는 설포단량체 중 하나 이상의 잔기를 포함할 수 있다.
하나의 실시양태에서, 상기 설포중합체는 하나 이상의 글라이콜 단량체, 예컨대 지방족, 지환족 및/또는 아르알킬 글라이콜로 형성될 수 있다. 이런 글라이콜 단량체의 예는 다이에틸렌 글라이콜, 에틸렌 글라이콜, 프로필렌 글라이콜, 1,3-프로판다이올, 2,4-다이메틸-2-에틸헥산-1,3-다이올, 2,2-다이메틸-1,3-프로판다이올, 2-에틸-2-부틸-1,3-프로판다이올, 2-에틸-2-아이소부틸-1,3-프로판다이올, 1,3-부탄다이올, 1,4-부탄다이올, 1,5-펜탄다이올, 1,6-헥산다이올, 2,2,4-트라이메틸-1,6-헥산다이올, 티오다이에탄올, 1,2-사이클로헥산다이메탄올, 1,3-사이클로헥산다이메탄올, 1,4-사이클로헥산다이메탄올, 2,2,4,4-테트라메틸-1,3-사이클로부탄다이올 및 p-자일렌다이올을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다. 또한, 상기 설포중합체는 상기 글라이콜 중 둘 이상으로부터 제조된 공중합체일 수 있다.
설포중합체는 하나 이상의 다이카복실산 단량체, 예컨대 지방족 다이카복실산, 지환족 다이카복실산 및/또는 방향족 다이카복신산으로 형성될 수 있다. 이런 다이카복실산 단량체의 예는 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 아젤라산, 세바스산, 푸마르산, 말레산, 이타콘산, 1,4-사이클로헥산다이카복실산, 프탈산, 테레프탈산 및 아이소프탈산을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다.
설포중합체는 하나 이상의 다이아민 단량체로 형성될 수 있다. 이런 다이아민 단량체의 예는 에틸렌다이아민, 헥사메틸렌다이아민, 2,2,4-트라이메틸헥사메틸렌다이아민, 4-옥사헵탄-1,7-다이아민, 4,7-다이옥사데칸-1,10-다이아민, 1,4-사이클로헥산비스메틸아민, 1,3-사이클로헥산비스메틸아민, 헵타메틸렌다이아민 및/또는 도데카메틸렌다이아민을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다.
하나의 실시양태에서, 설포중합체는 설포단량체의 잔기를 포함할 수 있다. 상기 설포단량체는 이작용성 성분일 수 있으며, 이때 금속 설포네이트기가 방향족산 핵, 예컨대 벤젠, 나프탈렌, 다이페닐, 옥시다이페닐, 설포닐다이페닐 또는 메틸렌다이페닐 핵에 결합된다. 이런 이작용성 설포단량체의 예는 설포프탈산, 설포테레프탈산, 설포아이소프탈산, 4-설포나프탈렌-2,7-다이카복신산, 4-설포나프탈렌-2,7-다이카복실산의 에스터 및/또는 메탈로설포아릴 설포네이트를 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다. 또한, 이작용성 설포단량체는 금속 설포네이트기 함유 다이카복신산 또는 이것의 에스터, 금속 설포네이트기 함유 글라이콜, 또는 금속 설포네이트기 함유 하이드록시산일 수 있다. 금속 설포네이트기의 금속 이온은 Na+, K+, Li+ 등일 수 있다. 또한, 이작용성 설포단량체는 5-소디오설포아이소프탈산을 포함할 수 있다.
설포중합체를 형성하는데 사용될 수 있는 추가의 단량체 및 중합 기법은 미국 특허 제3,734,874호, 제3,779,993호 및 4,335,220호에 기재되어 있으며, 이들은 본원에 참고로 인용된다.
본 발명의 하나의 실시양태에서, 설포중합체는 약 5,000 이상의 수 평균 분자량을 갖는 선형 중합체일 수 있다. 또한, 설포중합체는 약 25℃ 이상의 Tg를 가질 수 있다. 더욱이, 설포중합체는 약 30 내지 약 60℃, 또는 35 내지 55℃ 범위의 Tg를 가질 수 있다.
상업적으로 입수가능한 설포중합체의 적합한 예는 EASTMAN AQ-29, AQ-38, AQ-48 및 AQ-55 중합체(이들 모두는 이스트만 케미칼 캄파니에서 입수가능)를 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다.
전술된 바와 같이, 상기 첨가제는 임의적으로 양쪽성 성분을 포함할 수 있다. 상기 양쪽성 성분은 친수성 및 소수성 성질 모두를 보이는 임의의 성분을 포함할 수 있다. 본 발명의 하나의 실시양태에서, 상기 첨가제는 첨가제 중 고형분의 총 중량을 기준으로 약 2 내지 약 98 중량%, 약 5 내지 약 80 중량%, 또는 5 내지 60 중량% 범위의 양쪽성 성분을 포함할 수 있다. 본원에 사용된, 양쪽성 성분이 존재하는 경우, 이는 양쪽성 성분의 실제 물리적 상태에 상관없이, 첨가제 또는 임의의 코팅 조성물 중 고형분의 총 중량에 기여할 것으로 여겨질 것이다. 예컨대, 상기 양쪽성 성분이 액체 계면활성제인 경우, 그의 비-휘발성 성분은 첨가제의 다양한 성분들의 중량%를 한정하는 목적에서 "고체"로 간주될 것이다.
본 발명의 하나의 실시양태에서, 양쪽성 성분은 계면활성제일 수 있다. 상기 계면활성제는 이온성 또는 비이온성일 수 있다. 또한, 상기 계면활성제는 양쪽성(amphoteric)일 수 있다. 하나의 실시양태에서, 상기 계면활성제는 3 이상의 친수성-친유성 균형(HLB) 값을 가질 수 있다. 또한, 상기 계면활성제는 약 6 내지 약 16 범위의 HLB 값을 가질 수 있다. 본원에서 주어지는 HLB 값은 그리핀스 방법(Griffin's Method)로 측정 시 0 내지 20의 스케일을 기준으로 한다. 사용될 수 있는 계면활성제의 예는 알킬설페이트의 알칼리 또는 암모늄 염, 알킬설폰산 또는 지방산; 옥시에틸화된 알킬페놀; 에톡실화된 알킬 아민, 및 이들의 혼합물을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다. 적합한 계면활성제의 리스트는 문헌[McCutcheon's Emulsifiers & Detergents, North American Edition and International Edition, MC Publishing Co., Glen Rock, N. J., 1993]에서 이용가능하다. 적합한 상업적으로 입수가능한 계면활성제의 예는 클라리언트 코포레이션으로부터 GENAMIN T 150M으로서 입수가능하거나 ICI 아메리카로부터 MILSTAT N-20으로서 입수가능한 에톡실화된 탈로우(tallow) 알킬 아민(폴리옥시에틸렌 탈로우 아민), 및 아크조 노벨(Akzo Nobel)로부터 ETHOMEEN C/25로서 입수가능한 에톡실화된 코코(coco) 알킬 아민(폴리옥시에틸렌 코코 아민)을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명의 다른 실시양태에서, 양쪽성 성분은 양쪽성 폴리에스터일 수 있다. 또한, 양쪽성 폴리에스터는 액체 설포폴리에스터일 수 있다. 액체 설포폴리에스터는 금속 설포네이트 기를 갖는 하나 이상의 단량체 잔기를 포함하는 임의의 폴리에스터일 수 있다. 하나의 실시양태에서, 액체 설포폴리에스터는 글라이콜 단량체; 폴리올 단량체; 다이카복실산 함유 단량체 또는 무수물 함유 단량체; 일염기(monobasic) 지방산, 일염기 지방 에스터, 천연 오일 또는 부분적으로 비누화된 오일 중 하나 이상; 및/또는 하나 이상의 금속 설포네이트 기를 함유하는 설포단량체 또는 설포단량체 부가물(adduct) 중 하나 이상에서 하나 이상의 잔기를 포함할 수 있다.
하나의 실시양태에서, 액체 설포폴리에스터는, 예컨대 지방족, 지환족 및 아릴 알킬 글라이콜 단량체와 같은 하나 이상의 글라이콜 단량체로 형성될 수 있다. 글라이콜 단량체의 적합한 예는 에틸렌 글라이콜, 폴리에틸렌 글라이콜, 프로필렌 글라이콜, 다이에틸렌 글라이콜, 트라이에틸렌 글라이콜, 테트라에틸렌 글라이콜, 펜타에틸렌 글라이콜, 헥사에틸렌 글라이콜, 헵타에틸렌 글라이콜, 옥타에틸렌 글라이콜, 노나에틸렌 글라이콜, 데카에틸렌 글라이콜, 1,3-프로판다이올, 2,4-다이메틸-2-에틸-헥산-1,3-다이올, 2,2-다이메틸-1,3-프로판다이올, 2-에틸-2-부틸-1,3-프로판다이올, 2-에틸-2-아이소부탈-1,3-프로판다이올, 1,3-부탄다이올, 1,4-부탄다이올, 1,5-펜탄다이올, 1,6-헥산다이올, 2,2,4-테트라메틸-1,6-헥산다이올, 1,2-사이클로헥산다이메탄올, 1,3-사이클로헥산다이메탄올, 1,4-사이클로헥산다이메탄올, 2,2,4-트라이메틸-1,3-펜탄다이올, 2,2,4-테트라메틸-1,3-사이클로부탄다이올, p-자일렌다이올, 하이드록시피발릴 하이드록시피발레이트, 1,10-데칸다이올, 수소화된 비스페놀 A 등을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다.
다른 실시양태에서, 액체 설포폴리에스터는 하나 이상의 폴리올 단량체로 형성될 수 있다. 폴리올 단량체의 적합한 예는 트라이메틸올프로판, 펜타에리트리톨, 트라이메틸올에탄, 에리트리톨, 트레이톨, 다이펜타에리트리톨, 소비톨, 자일리톨 등을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다.
다른 실시양태에서, 상기 액체 설포폴리에스터는 하나 이상의 다이카복실산 함유 단량체 또는 무수물 함유 단량체일 수 있다. 다이카복실산 함유 단량체 또는 무수물 함유 단량체는 예컨대 아이소프탈산, 프탈산 또는 프탈산 무수물, 테레프탈산, 아디프산, 테트라클로로프탈산 무수물, 도데칸다이오산, 세바스산, 아젤라산, 1,4-사이클로헥산다이카복실산, 1,3-사이클로헥산다이카복실산, 헥사하이드로프탈산 무수물, 테트라하이드로프탈산 무수물, 말레산 무수물, 푸마르산, 숙신산 무수물, 숙신산, 2,6-나프탈렌다이카복실산, 글루타르산 등일 수 있다.
사용될 수 있는 일염기 지방산 또는 지방 에스터, 또는 부분적으로 비누화된 천연 오일은 지방산 또는 오일을 폴리올과 반응시킴에 의해 제조될 수 있다. 적합한 오일의 예는 해바라기 오일, 카놀라 오일, 탈수된 피마자 오일, 코코넛 오일, 옥수수 오일, 면실유, 어유, 아마인 오일, 오이티시카 오일, 대두유, 동유(tung oil), 동물성 지방, 피마자 오일, 라드(lard), 팜 커넬 오일, 땅콩 오일, 들깨 오일, 홍화유, 탈로우 오일 등을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다. 단독으로 또는 오일 중의 성분으로서의 지방산의 적합한 예는 코코넛 오일 지방산, C-180L 지방산(프록터 앤드 갬블 케미칼스로부터 입수가능한 헥산산, 옥탄산 및 도데칸산 블렌드), C-101 또는 C-103 지방산(프록터 앤드 갬블 케미칼스로부터 입수가능한 수소화된 지방산), 탈로우산, 대두산(soya acid), 미리스트산, 아마인산, 크로톤산, 버사트산(versatic acid), 코코넛산, 톨 오일 지방산, 로진산, 네오데칸산, 네오펜탄산, 아이소스테아르산, 12-하이드록시스테아르산, 면실산 등을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다.
설포단량체는 방향족 핵에 결합된 -SO3M(금속 설포네이트)기를 함유하는 이작용성 또는 일작용성 단량체일 수 있다. 이작용성 단량체 성분으로서의 설포단량체는 -SO3M을 함유하는 다이카복실산(또는 이것의 유도체)일 수 있다. 하나의 실시양태에서, M은 수소 또는 금속 이온, 예컨대 Na+, Li+, K+, Ca2+, Cu2+일 수 있다. -SO3M기가 결합될 수 있는 방향족 핵의 적합한 예는 벤젠, 나프탈렌, 안트라센, 다이페닐, 옥시다이페닐, 설포닐-다이페닐 및 메틸렌다이페닐을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명의 하나의 실시양태에서,설포단량체는 5-소디오설포아이소프탈산, 다이메틸 5-소디오설포아이소프탈레이트, 리튬 5-설포아이소프탈산, 다이메틸 리튬 5-설포아이소프탈레이트, 포타슘 5-설포아이소프탈산, 다이메틸 포타슘 5-설포아이소프탈레이트, 3-소디오설포벤조산 등을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명의 하나의 실시양태에서, 액체 설포폴리에스터는 설포단량체 부가물로부터 형성될 수 있다. 설포단량체 부가물은 전술된 이작용성 설포단량체를 글라이콜, 예컨대 네오펜틸 글라이콜과 반응시킴에 의해 제조될 수 있다.
본 발명의 하나의 실시양태에서, 액체 설포폴리에스터는, 글라이콜 단량체; 폴리올 단량체; 다이카복실산 함유 단량체 또는 무수물 함유 단량체; 일염기 지방산, 일염기 지방 에스터, 천연 오일 또는 부분적으로 비누화된 오일 중 하나 이상; 및 하나 이상의 금속 설포네이트 기를 함유하는 설포단량체 또는 설포단량체 부가물(adduct) 중 하나 이상을 촉매와 함께 반응기로 충진시키고, ASTM 방법 D1639에 따라 목적하는 산가가 수득될 때까지 약 160℃ 내지 약 250℃ 범위의 온도에서 반응시킴에 의해 제조될 수 있다.
본 발명의 하나의 실시양태에서, 액체 설포폴리에스터는 약 40 내지 약 200의 하이드록실가(hydroxyl number)를 갖는 하이드록실 작용화된 폴리에스터일 수 있다. 또한, 액체 설포폴리에스터는 약 20 mg KOH/g 미만의 산가, 또는 약 0 내지 약 15 mg KOH/g 범위의 산가를 가질 수 있다. 또한, 상기 액체 설포폴리에스터는 약 700 내지 약 3,000 범위의 수 평균 분자량을 가질 수 있다. 더욱이, 상기 액체 설포폴리에스터는 약 20℃ 미만의 Tg를 가질 수 있다.
전술된 바와 같이, 본 발명의 첨가제는 수분산성 로진, 수분산성 중합체, 및 임의적으로 양쪽성 성분을 포함할 수 있다. 하나의 실시양태에서, 수분산성 로진은 용기에서 로진산을 염기 및 물로써 중화시킴에 의해 제조될 수 있다. 생성 혼합물을 보유하고 있는 용기는 이후 일정 기간동안 롤링(rolling)될 수 있다. 하나의 실시양태에서, 상기 용기는 10시간 이상, 또는 약 12 내지 약 48시간 동안 롤링될 수 있다. 다른 실시양태에서, 수분산성 로진은 로진산, 염기 및 물을 반응기에 충진시킴에 의해 제조될 수 있다. 상기 성분들은 이후 당업계에 공지된 임의의 수단(기계적 교반을 포함하지만 이에 한정되지는 않음)에 의해 혼합될 수 있다. 혼합은 주변 온도에서 또는 승온에서 수행될 수 있다.
하나의 실시양태에서, 상기 생성 혼합물 중의 로진산의 양은 혼합물의 총 중량을 기준으로 약 10 중량% 이상일 수 있다. 또한, 로진산의 양은 혼합물의 총 중량을 기준으로 약 15 내지 35 중량% 또는 20 내지 30 중량% 범위일 수 있다. 염기는, 상기 로진산의 산가를 약 40% 이상, 약 60% 이상, 또는 80% 이상만큼 저하시키기에 충분하게 로진산을 중화시킬 수 있는 임의의 양으로 생성 혼합물중에 존재할 수 있다. 생성 혼합물 중 물의 양은 혼합물의 총 중량을 기준으로 약 50 중량% 이상일 수 있다. 또한, 물의 양은 혼합물의 총 중량을 기준으로 약 55 내지 약 80 중량%, 또는 약 60 내지 약 70 중량%의 범위일 수 있다.
하나의 실시양태에서, 생성 혼합물 중의 고형분의 총량은 혼합물의 총 중량을 기준으로 약 5 중량% 이상일 수 있다. 또한, 생성 혼합물 중의 고형분의 총량은 혼합물의 총 중량을 기준으로 약 5 내지 약 50 중량%, 약 15 내지 약 40 중량%, 또는 20 내지 30 중량%의 범위일 수 있다. 또한, 로진산 대 물의 중량비는 적어도 약 4:3이거나, 약 1:1 내지 약 1:5의 범위 또는 1:2 내지 1:3의 범위일 수 있다.
전술된 바와 같이, 수분산성 중합체는 중화된 비닐 중합체일 수 있다. 하나의 실시양태에서, 중화된 비닐 중합체는 용기에서 비닐 중합체를 염기 및 물로써 중화시킴에 의해 제조될 수 있다. 생성 혼합물을 보유하고 있는 용기는 이후 일정 기간동안 롤링될 수 있다. 하나의 실시양태에서, 상기 용기는 10시간 이상, 또는 약 12 내지 약 48시간 동안 롤링될 수 있다. 다른 실시양태에서, 상기 중화된 비닐 중합체는 비닐 중합체, 염기 및 물을 반응기에 충진시킴에 의해 제조될 수 있다. 상기 성분들은 이후 당업계에 공지된 임의의 수단(기계적 교반을 포함하지만 이에 한정되지는 않음)에 의해 혼합될 수 있다. 혼합은 주변 온도에서 또는 승온에서 수행될 수 있다.
하나의 실시양태에서, 상기 생성 혼합물 중의 비닐 중합체의 양은 혼합물의 총 중량을 기준으로 약 10 중량% 이상일 수 있다. 또한, 비닐 중합체의 양은 혼합물의 총 중량을 기준으로 약 15 내지 35 중량% 또는 20 내지 30 중량% 범위일 수 있다. 염기는, 상기 로진산의 산가를 약 40% 이상, 약 60% 이상, 또는 80% 이상만큼 저하시키기에 충분하게 로진산을 중화시킬 수 있는 임의의 양으로 생성 혼합물중에 존재할 수 있다. 생성 혼합물 중 물의 양은 혼합물의 총 중량을 기준으로 약 50 중량% 이상일 수 있다. 또한, 물의 양은 혼합물의 총 중량을 기준으로 약 55 내지 약 80 중량%, 또는 약 60 내지 약 70 중량%의 범위일 수 있다. 생성 혼합물 중의 고형분의 총량은 혼합물의 총 중량을 기준으로 약 5 중량% 이상, 약 5 내지 약 50 중량%, 약 15 내지 약 40 중량%, 또는 약 20 내지 약 30 중량%의 범위일 수 있다. 또한, 비닐 중합체 대 물의 중량비는 적어도 약 4:3이거나, 약 1:1 내지 약 1:6의 범위 또는 1:2 내지 1:4의 범위일 수 있다.
전술된 바와 같이, 수분산성 중합체는 설포중합체일 수 있다. 하나의 실시양태에서, 설포중합체는, 연속적으로 교반하면서 고체 수분산성 설포중합체를 물에 첨가함으로써 제조될 수 있다. 생성 혼합물을 이후 덮고, 일정 기간에 걸쳐 가열할 수 있다. 하나의 실시양태에서, 생성 혼합물을 가열하는 온도는 약 50℃ 이상이거나, 약 60 내지 약 100℃ 또는 70 내지 90℃ 범위일 수 있다. 생성 혼합물을 가열할 수 있는 시간은 약 10분 이상이거나, 약 15분 내지 약 1시간, 또는 20 내지 40분의 범위일 수 있다. 하나의 실시양태에서, 가열 동안에 소실되는 수분 중량의 적어도 일부는 냉각 시에 대체될 수 있다.
전술된 절차에서, 고체 수분산성 설포중합체의 양은 혼합물의 총 중량을 기준으로 약 10 중량% 이상일 수 있다. 또한, 고체 수분산성 설포중합체의 양은 혼합물의 총 중량을 기준으로 약 15 내지 약 50 중량%, 또는 약 25 내지 40 중량% 범위일 수 있다.
전술된 바와 같이, 상기 첨가제의 임의적 양쪽성 성분은 액체 설포폴리에스터일 수 있다. 하나의 실시양태에서, 액체 설포폴리에스터는, 글라이콜, 설포단량체, 산 촉매 및 물을 용기에서 혼합하여 글라이콜/설포단량체 부가물을 먼저 제조함으로써 제조될 수 있다. 이러한 제 1 혼합물을 목적하는 산가가 수득될 때까지 용기에서 반응시키고, 이후 증류물을 수집한다. 하나의 실시양태에서, 상기 반응은 약 90℃ 이상의 온도, 약 100 내지 약 250℃, 또는 140 내지 190℃ 범위의 온도에서 일어날 수 있다.
제 1 혼합물은 제 1 혼합물의 총 중량을 기준으로 약 30 중량% 이상의 양, 약 35 내지 약 65 중량%, 또는 45 내지 55 중량% 범위의 양으로 글라이콜을 포함할 수 있다. 제 1 혼합물은 제 1 혼합물의 총 중량을 기준으로 약 15 중량% 이상의 양, 약 20 내지 약 45 중량%, 또는 30 내지 40 중량% 범위의 양으로 설포단량체를 포함할 수 있다. 또한, 제 1 혼합물은 제 1 혼합물의 총 중량을 기준으로 약 1 x 10-6 중량% 이상의 양, 약 1 x 10-5 내지 1 x 10-3 중량%, 또는 3 x 10-4 내지 9 x 10-4 중량%의 양으로 산 촉매를 포함할 수 있다. 제 1 혼합물은 제 1 혼합물의 총 중량을 기준으로 약 1 중량% 이상의 양, 약 2 내지 약 10 중량%, 또는 4 내지 8 중량% 범위의 양으로 물을 포함할 수 있다.
상기 반응은 약 15 mg KOH/g 미만의 산가, 약 0 내지 약 10 mg KOH/g, 또는 약 2 내지 약 5 mg KOH/g 범위의 산가를 가질 수 있다. 이후 물은, 부가물이 약 50 중량% 이상의 양, 약 70 내지 약 99 중량%, 또는 85 내지 95 중량% 범위의 양으로 고형분을 포함하도록 생성 부가물에 첨가될 수 있다.
이후, 폴리올, 글라이콜, 글라이콜/설포단량체 부가물, 다이카복실산 및/또는 무수물, 지방산 및 산 촉매를 포함하는 제 2 혼합물이 제조될 수 있다. 이러한 제 2 혼합물의 온도는, 생성 증류물을 수집하면서 일정 기간에 걸쳐 점진적으로 상승될 수 있다. 하나의 실시양태에서, 상기 온도는 약 100℃ 이상, 또는 약 150 내지 약 250℃, 또는 180 내지 200℃ 범위의 제 1 승온으로 상승될 수 있다. 또한, 온도가 증가될 수 있는 시간의 기간은 약 10분 이상, 또는 약 20 내지 약 40분, 또는 25 내지 35분 범위일 수 있다. 하나의 실시양태에서, 상기 반응물은 약 15분 이상, 또는 약 30 내지 약 3시간, 또는 45 내지 75분 범위의 시간 동안 이러한 제 1 승온에서 반응될 수 있다.
하나의 실시양태에서, 반응물의 온도는 이후 제 2 승온으로 상승될 수 있다. 제 2 승온은 제 1 승온보다 약 10℃ 이상, 또는 약 15 내지 약 60℃, 또는 20 내지 40℃ 범위로 높을 수 있다. 반응은 약 1시간 이상, 또는 약 2 내지 약 4시간, 또는 2.5 내지 3.5시간 범위의 시간 동안 이러한 제 2 승온에서 계속될 수 있다. 이후 반응물은 생성 폴리에스터를 단리시키기에 충분한 온도로 냉각될 수 있다. 하나의 실시양태에서, 상기 반응물은 약 100℃ 미만의 온도, 또는 50 내지 90℃ 범위의 온도로 냉각될 수 있다.
전술된 제 2 혼합물은 제 2 혼합물의 총 중량을 기준으로 약 3 중량% 이상의 양, 약 4 내지 약 12 중량%, 또는 6 내지 10 중량%의 양으로 폴리올을 포함할 수 있다. 또한 제 2 혼합물은 제 2 혼합물의 총 중량을 기준으로 약 10 중량% 이상의 양, 약 15 내지 약 50 중량%, 또는 25 내지 35 중량%의 양으로 글라이콜을 포함할 수 있다. 제 2 혼합물은 제 2 혼합물의 총 중량을 기준으로 약 4 중량% 이상의 양, 약 8 내지 약 16 중량%, 또는 10 내지 14 중량%의 양으로 글라이콜/설포단량체 부가물을 추가로 포함할 수 있다. 또한, 제 2 혼합물은 제 2 혼합물의 총 중량을 기준으로 약 10 중량% 이상의 양, 약 15 내지 약 50 중량%, 또는 25 내지 35 중량%의 양으로 다이카복실산 및/또는 무수물을 포함할 수 있다. 또한, 제 2 혼합물은 제 2 혼합물의 총 중량을 기준으로 약 5 중량% 이상의 양, 약 11 내지 약 21 중량%, 또는 15 내지 19 중량%의 양으로 지방산을 포함할 수 있다. 더욱이, 제 2 혼합물은 제 2 혼합물의 총 중량을 기준으로 약 0.01 중량% 이상의 양, 약 0.03 내지 약 0.18 중량%, 또는 0.05 내지 0.15 중량%의 양으로 산 촉매를 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 실시양태에서, 전술된 절차의 글라이콜, 폴리올, 다이카복실산, 무수물, 지방산 및 설포단량체는 상기 첨가제의 임의적 액체 설포폴리에스터 부분에서 상기 기재된 성분들 중 임의의 것을 개별적으로 포함할 수 있다. 더욱이, 전술된 절차에서의 산 촉매는 중합 반응을 개시하도록 작용가능한 임의의 산을 포함할 수 있다. 하나의 실시양태에서, 상기 산 촉매는 에스터화 반응을 개시하도록 작용가능한 임의의 산일 수 있다. 적합한 산 촉매의 예는 아르케마 인코포레이티드(Arkema Inc.)로부터 FASCAT 4100의 상표로 입수가능한 부틸스탄산(butylstannoic acid)이 있다.
본 발명의 하나의 실시양태에서, 상기 첨가제는 수분산성 로진, 수분산성 중합체, 임의적으로 양쪽성 성분, 및 임의의 다른 바람직한 성분들을 함께 블렌딩시킴에 의해 제조될 수 있다. 상기 블렌딩은 당업계에 공지의 방법에 의해 성취될 수 있다. 하나의 실시양태에서, 상기 블렌딩은 첨가제의 총 중량을 기준으로 약 10 중량%의 고형분, 약 15 내지 약 75 중량%의 고형분, 또는 20 내지 50 중량%의 고형분을 포함하는 첨가제를 생성할 수 있다.
전술된 바와 같이, 상기 첨가제는 저 VOC 함량을 가질 수 있다. 본 발명의 하나의 실시양태에서, 상기 첨가제는 첨가제의 총 중량을 기준으로 약 20 중량% 미만, 약 15 중량% 미만, 또는 10 중량% 미만의 VOC 함량을 가질 수 있다. 또한, 상기 첨가제가 코팅에서 사용되어 코팅 조성물을 형성하는 경우, 상기 코팅 조성물은 저 VOC 함량을 또한 가질 수 있다. 코팅 조성물은 약 150 g/l 미만, 약 100 g/l 미만, 또는 50 g/l 미만의 VOC 함량을 가질 수 있다.
본원에 사용된 VOC 함량은 환경 보호국(Environmental Protection Agency, EPA) 기준 방법(Reference Method) 24(이는 ASTM D3960과 등가이다)에 따라 측정된다. 이 방법에서, 휘발성 물질의 총량을 먼저 측정한 후, 물 및 면제성(exempt) 용매의 양을 측정하고, 이를 휘발성 물질의 총량에서 빼서 VOC의 양을 결정한다.
전술된 바와 같이, 본 발명의 하나의 실시양태에서, 상기 첨가제는 코팅과 조합되어 개질된 코팅 조성물을 형성할 수 있다. 사용에 적합한 코팅은 당업계에 공지된 임의의 수계 코팅일 수 있으며, 라텍스 코팅을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다. 본 발명의 하나의 실시양태에서, 상기 코팅 조성물은 물, 결합제, 안료 및 첨가제를 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 실시양태에서, 코팅 조성물은 약 20 내지 약 90 중량%의 물을 포함할 수 있다. 또한, 상기 코팅 조성물은 약 10 내지 약 80 중량% 범위의 양으로 결합제 및 첨가제를 집합적으로 포함할 수 있다.
상기 결합제는 안료를 기재에 결합시키는, 당업계에 공지된 임의의 결합제일 수 있다. 결합제의 예는 왁스, 카세인, 에그 템페라(egg tempera), 아라비아 검, 아마인유, 쉘락(shellac), 전분 글루, 젤라틴, 덱스트린, 폴리에스터, 알키드, 에폭시, 아크릴, 폴리우레탄 및 라텍스 에멀전을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다. 하나의 실시양태에서, 결합제의 고형분은 조성물의 총 중량의 약 5 중량% 이상으로 포함될 수 있다. 또한, 상기 결합제의 고형분은 조성물의 총 중량의 약 10 내지 약 60 중량%, 또는 20 내지 40 중량%로 포함될 수 있다.
상기 안료는 당업계에 공지된 임의의 안료일 수 있으며, 천연, 합성, 유기 또는 무기 안료를 포함한다. 상업적으로 입수가능한 적합한 안료의 예는 선케미칼로부터 입수가능한 FLEXIVERSE 수성 분산액 안료 및 듀퐁으로부터 입수가능한 TI-PURE 안료를 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다. 본 발명의 하나의 실시양태에서, 코팅 조성물은, 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 약 10 중량% 이상의 양으로 안료를 포함할 수 있다. 또한, 상기 코팅 조성물은, 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 약 15 내지 약 45 중량%, 또는 25 내지 35 중량% 범위의 양으로 안료를 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 실시양태에서, 상기 코팅 조성물은 수성 코팅 및 첨가제를 포함할 수 있으며, 이때 상기 코팅은, 라텍스 중합체 및 첨가제 중의 고형분의 총 중량을 기준으로 약 70 내지 약 97 중량%의 필름-형성 라텍스 중합체 및 약 3 내지 약 30 중량%의 첨가제를 포함한다. 하나의 실시양태에서, 상기 라텍스 중합체는 하나 이상의 에틸렌형 불포화 단량체로부터 형성된 임의의 중합체일 수 있다. 또한, 상기 라텍스 중합체는 약 -5 내지 약 80℃ 범위의 Tg를 가질 수 있다.
본 발명의 하나의 실시양태에서, 상기 코팅은 임의적으로 유합제(coalescing agent)를 포함할 수 있다. 이런 유합제는, 코팅에 사용 시에 균일한 필름을 형성하기 위한 방식으로 증발되는 임의의 첨가제일 수 있다. 상업적으로 입수가능한 유합제의 예는 이스트만 케미칼 캄파니로부터 입수가능한 에스터-알콜인 TEXANOL이다. 하나의 실시양태에서, 유합제가 코팅 조성물에 사용되는 경우, 상기 첨가제는, 첨가제 중 고형분의 총 중량을 기준으로 약 50 중량% 이상의 양, 약 55 내지 약 95 중량%, 또는 60 내지 88 중량% 범위의 양으로 수분산성 중합체를 포함할 수 있다. 또한, 임의적 유합제가 사용되는 경우, 상기 첨가제는, 첨가제 중 고형분의 총 중량을 기준으로 약 1 내지 약 20 중량%, 또는 2 내지 10 중량% 범위의 양으로 양쪽성 성분을 포함할 수 있다.
다른 유합제는 에탄올, n-프로판올, 아이소프로판올, n-부탄올, 2급-부탄올, 아이소부탄올, 에틸렌 글라이콜 모노부틸 에터, 프로필렌 글라이콜 n-부틸 에터, 프로필렌 글라이콜 메틸 에터, 프로필렌 글라이콜 모노프로필 에터, 다이프로필렌 글라이콜 메틸 에터, 다이에틸렌 글라이콜 모노부틸 에터, 2,2,4-트라이메틸-1,3-펜탄다이올 모노-아이소부티레이트, 2,2,4-트라이메틸-1,3-펜탄다이올 다이-아이소부티레이트, 2-에틸헥실 벤조에이트, 벤질 알콜, 에틸렌 글라이콜 모노-옥틸 에터, 다이아세톤 알콜 등을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다. 이런 유합제는 다이알릴 프탈레이트, SANTOLINK XI-100(몬산토(Monsanto)의 폴리글라이시딜 알릴 에터) 및 본원에 참고로 인용된 미국 특허 제5,349,026호 및 제5,371,148호에 기재된 다른 유합제들을 또한 포함할 수 있다.
본 발명의 코팅 조성물은 부가적인 코팅 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 이런 코팅 첨가제의 예는 하나 이상의 평활(leveling), 유동성(rheology) 및 유동(flow) 제어제, 예컨대 실리콘, 플루오로탄소 또는 셀룰로즈 화합물(cellulosic); 연장제; 가소제; 평탄화제(flatting agent); 안료 습윤 및 분산제; 자외선(UV) 흡수제; 장애 아민 광 안정화제(HALS); 포스파이트, 틴팅(tinting) 안료; 착색제; 소포제; 침전 방지제, 늘어짐 및 뭉침(anti-sag and bodying) 방지제; 스키닝 방지제(anti-skinning agent); 플러딩 방지제(anti-flooding)제 및 플로팅 방지제(anti-floating)제; 살생물제, 항균제 및 방미제; 부식 억제제; 또는 증점제를 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다. 이런 첨가제들의 구체적 예는 문헌[Raw Materials Index, published by the National Paint & Coatings Association, 1500 Rhode Island Avenue, N. W., Washington, D.C. 20005]에서 찾을 수 있다. 이런 첨가제의 추가의 예는 본원에 참고로 인용된 미국 특허 제5,371,148호에서 찾을 수 있다.
평탄화제의 예는 그레이스 앤드 캄파니(W.R. Grace & Company)의 데이비슨 케미칼 디비전(Davison Chemical Division)으로부터 SYLOID의 상표명으로 입수가능한 합성 실리카; 허큘레스 인코포레이티드(Hercules Inc.)로부터 HERCOFLAT의 상표명으로 입수가능한 폴리프로필렌; 및 후버 코포레이션(J.M. Huber Corporation)으로부터 ZEOLEX의 상표명으로 입수가능한 합성 실리케이트를 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다.
분산제 및 계면활성제의 예는 소듐 비스(트라이데실)설포숙시네이트, 소듐 다이(2-에틸헥실)설포숙시네이트, 소듐 다이헥실설포숙시네이트, 소듐 다이사이클로헥실설포숙시네이트, 소듐 다이아밀설포숙시네이트, 소듐 다이아이소부틸설포숙시네이트, 다이소듐 아이소데실설포숙시네이트, 설포숙신산의 다이소듐 에톡실화된 알콜 반(half) 에스터, 다이소듐 알킬아미도폴리에톡시 설포숙시네이트, 테트라-소듐 N-(1,2-다이카복시에틸)-N-옥타데실 설포숙시나메이트, 다이소듐 N-옥타설포숙시나메이트, 설페이트화된 에톡실화된 노닐페놀, 2-아미노-2-메틸-1-프로판올 등을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다.
점도, 현탁 및 유동 제어제의 예는 폴리아미노아미드 포스페이트, 폴라이민 아미드의 고분자량 카복실산 염 및 불포화 지방산의 알킬렌 아민 염(이들 모두는 BYK 케미(Chemie) U.S.A.로부터 ANTI TERRA의 상표명으로 입수가능함)을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다. 추가의 예는 폴리실록산 공중합체, 폴리아크릴레이트 용액, 셀룰로즈 에스터, 하이드록시에틸 셀룰로즈, 소수성으로-개질된 하이드록시에틸 셀룰로즈, 하이드록시프로필 셀룰로즈, 폴리아미드 왁스, 폴리올레핀 왁스, 카복시메틸 셀룰로즈, 암모늄 폴리아크릴레이트, 소듐 폴리아크릴레이트, 하이드록시프로필 메틸 셀룰로즈, 에틸 하이드록시에틸 셀룰로즈, 폴리에틸렌 옥사이드, 구아 검 등을 포함한다. 증점제의 다른 예는 메틸렌/에틸렌 옥사이드 연합 증점제 및 수용성 카복실화된 증점제, 예컨대 유니온 카바이드의 UCAR POLYPHOBE를 포함한다.
몇몇 독점적 소포제 제품이 상업적으로 입수가능하며, 예컨대 (BYK 케미, U.S.A.의) 버크만 래보래토리즈 인코포레이티드, BYK(Buckman Laboratories Inc., BYK)의 BUBREAK, 헨켈 코포레이션의 FOAMASTER 및 NOPCO, 애쉬랜드 케미칼 캄파니(Ashland Chemical Company)의 드류 인더스트리얼 디비전(Drew Industrial Division)의 DREWPLUS, 트로이 케미칼 코포레이션(Troy Chemical Corporation)의 TRYSOL 및 TROYKYD, 및 유니온 카바이드 코포레이션의 SAG를 포함한다.
항균제, 방미제 및 살생물제의 예는 4,4-다이메틸옥사졸리딘, 3,4,4-트라이메틸옥사졸리딘, 개질된 바륨 메타보레이트, 포타슘 N-하이드록시-메틸-N-메틸다이티오카바메이트, 2-(티오사이아노메틸티오)벤조티아졸, 포타슘 다이메틸 다이티오카바메이트, 아다만탄, N-(트라이클로로메틸티오)프탈이미드, 2,4,5,6-테트라클로로-아이소프탈로나이트릴, 오르토페닐 페놀, 2,4,5-트라이클로로페놀, 데하이드로아세트산, 구리 나프테네이트, 구리 옥토에이트, 유기 아르세닉, 트라이부틸 주석 산화물, 아연 나프테네이트 및 구리 8-퀴놀리네이트를 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다.
UV 흡수제의 예는 400 내지 700 nm 사이에서의 최소 흡광도를 가지며 250 내지 400 nm 범위의 광을 흡수하는 단일 화합물 또는 화합물들의 혼합물이다. UV 흡수제의 예는 트라이아진, 사이아노아크릴레이트, 벤조트라이아졸, 나프탈렌, 벤조페논 및 벤조옥사진-4-온을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다. 상업적으로 입수가능한 UV 흡수제는, CYASORB UV-9(사이텍 인더스트리즈(Cytec Industries), CAS# 131-57-7), CYASORB UV-24(사이텍 인더스트리즈, CAS# 131-53-3), CYASORB UV-531(사이텍 인더스트리즈, CAS# 1843-05-6), CYASORB UV-2337(사이텍 인더스트리즈, CAS# 25973-55-1), CYASORB UV-5411(사이텍 인더스트리즈, CAS# 3147-75-9), CYASORB UV-5365(사이텍 인더스트리즈, CAS# 2440-22-4), CYASORB UV-1164(사이텍 인더스트리즈, CAS# 2725-22-6), CYASORB UV-3638(사이텍 인더스트리즈, CAS# 18600-59-4), TINUVIN 213(시바 스페셜티 케미칼즈(Ciba Specialty Chemicals), CAS# 104810-47-1), TINUVIN 234(시바 스페셜티 케미칼즈, CAS# 70321-86-7), TINUVIN 320(시바 스페셜티 케미칼즈, CAS# 3846-71-7), TINUVIN 326(시바 스페셜티 케미칼즈, CAS# 3896-11-5), TINUVIN 327(시바 스페셜티 케미칼즈, CAS# 3864-99-1), TINUVIN 328(시바 스페셜티 케미칼즈, CAS# 25973-55-1), TINUVIN 329(시바 스페셜티 케미칼즈, CAS# 3147-75-9), TINUVIN 350(시바 스페셜티 케미칼즈, CAS# 36437-37-3), TINUVIN 360(시바 스페셜티 케미칼즈, CAS# 103597-45-1 ), TINUVIN 571(시바 스페셜티 케미칼즈, CAS# 23328-53-2) and TINUVIN 1577(시바 스페셜티 케미칼즈, CAS# 147315-50-2)을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다. 추가의 적합한 UV흡수제는 문헌[the Plastic Additives Handbook 5 th Edition, Hanser Gardner Publications, Inc., Cincinnati, OH, 2001]에 열거되어 있다. 다른 상표명으로 판매되는 동일 분자가 또한 본 발명에 의해 포함된다. 또한, UV 흡수제의 조합물도 사용될 수 있다.
적합할 수 있는 장애 아민 광 안정화제(HALS)의 예는 CYASORB UV-3346(사이텍 인더스트리즈, CAS# 90751-07-8), CYASORB UV-3529(사이텍 인더스트리즈, CAS# 193098-40-7), CYASORB UV-3641(사이텍 인더스트리즈, CAS# 106917-30-0), CYASORB UV-3581(사이텍 인더스트리즈, CAS# 79720-19-7), CYASORB UV-3853(사이텍 인더스트리즈, CAS# 167078-06-0), CYASORB UV-3853S(사이텍 인더스트리즈, CAS# 24860-22-8), TINUVIN 622(시바 스페셜티 케미칼즈, CAS# 65447-77-0), TINUVIN 770(시바 스페셜티 케미칼즈, CAS# 52829-07-9), TINUVIN 144(시바 스페셜티 케미칼즈, CAS# 63843-89-0), TINUVIN 123(시바 스페셜티 케미칼즈, CAS# 129757-67-1), CHIMASSORB 944(시바 스페셜티 케미칼즈, CAS# 71878-19-8), CHIMASSORB 119(시바 스페셜티 케미칼즈, CAS# 106990-43-6), CHIMASSORB 2020(시바 스페셜티 케미칼즈, CAS# 192268-64-7), LOWILITE 76(그레이트 레이크 케미칼 코포레이션(Great Lakes Chemical Corp.), CAS# 41556-26-7), LOWILITE 62(그레이트 레이크 케미칼 코포레이션, CAS# 65447-77-0), LOWILITE 94(그레이트 레이크 케미칼 코포레이션, CAS# 71878-19-8), UVASIL 299LM(그레이트 레이크 케미칼 코포레이션, CAS# 182635-99-0), UVASIL 299HM(그레이트 레이크 케미칼 코포레이션, CAS# 182635-99-0), Dastib 1082(보크트(Vocht a.s.), CAS# 131290-28-3), UVINUL 4049H(바스프 코포레이션(BASF Corp.), CAS# 109423-00-9), UVINUL 4050H(바스프 코포레이션, CAS# 124172-53-8), UVINUL 5O5OH(바스프 코포레이션, CAS# 199237-39-3), MARK LA 57(아사히 덴카 캄파니, 리미티드(Asahi Denka Co., Ltd.), CAS# 64022-61-3), MARK LA 52(아사히 덴카 캄파니, 리미티드, CAS# 91788-83-9), MARK LA 62(아사히 덴카 캄파니, 리미티드, CAS# 107119-91-5), MARK LA 67(아사히 덴카 캄파니, 리미티드, CAS# 100631-43-4), MARK LA 63(아사히 덴카 캄파니, 리미티드 Co., Ltd. Co., CAS# 115055-30-6), MARK LA 68(아사히 덴카 캄파니, 리미티드, CAS# 100631-44-5), HOSTAVIN N 20(클라리언트 코포레이션, CAS# 95078-42-5), HOSTAVIN N 24(클라리언트 코포레이션, CAS# 85099-51-1, CAS# 85099-50-9), HOSTAVIN N 30(클라리언트 코포레이션, CAS# 78276-66-1), DIACETAM-5(GTPZAB 지지에나 트루다(Gigiena Truda), USSR, CAS# 76505-58-3), UVASORB-HA 88(3V 시그마(Sigma), CAS# 136504-96-6), GOODRITE UV-3034(BF 굿리치 케미칼 캄파니(Goodrich Chemical Co.), CAS# 71029-16-8), GOODRITE UV-3150(BF 굿리치 케미칼 캄파니, CAS# 96204-36-3), GOODRITE UV-3159(BF 굿리치 케미칼 캄파니, CAS# 130277-45-1), SANDUVOR 3050(클라리언트 코포레이션, CAS# 85099-51-0), SANDUVOR PR-31(클라리언트 코포레이션, CAS# 147783-69-5), UV CHECK AM806(페로 코포레이션(Ferro Corp.), CAS# 154636-12-1), SUMISORB TM-061(스미토모 케미칼 캄파니, CAS# 84214-94-8), SUMISORB LS-060(스미토모 케미칼 캄파니, CAS# 99473-08-2), UVASIL 299 LM(그레이트 레이크 케미칼 코포레이션, CAS# 164648-93-5), UVASIL 299 HM(그레이트 레이크 케미칼 코포레이션, CAS# 164648-93-5), 및 NYLOSTAB S-EED(클라리언트 코포레이션, CAS# 42774-15-2)을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다. 추가의 장애 아민 광 안정화제는 문헌[the Plastic Additives Handbook 5 th Edition, Hanser Gardner Publications, Inc., Cincinnati, OH, 2001]에 기재되어 있다.
포스파이트의 예는 하기와 같은 브랜드 명칭으로 시판되는 화합물들을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다: IRGAFOS TNPP(시바 스페셜티 케미칼즈, CAS# 26523-78-4), IRGAFOS 168(시바 스페셜티 케미칼즈, CAS# 31570-04-4), ULTRANOX 626(GE Specialty Chemicals, CAS# 26741-53-7), MARK PEP 36(아사히 덴카 캄파니, 리미티드, CAS#80693-00-l), MARK HP-IO(아사히 덴카 캄파니, 리미티드, CAS# 140221-14-3), IRGAFOS P-EPQ(시바 스페셜티 케미칼즈, CAS# 38613-77-3), SANDOSTAB P-EPQ(클라리언트 코포레이션, CAS# 119345-01-6), ETHANOX 398(알베마를 코포레이션(Albemarle Corp.), CAS# 118337-09-0), WESTON 618(GE 스페셜티 케미칼즈, CAS# 3806-34-6), IRGAFOS 12(시바 스페셜티 케미칼즈, CAS# 80410-33-9), IRGAFOS 38(시바 스페셜티 케미칼즈, CAS# 145650-60-8), ULTRANOX 641(GE 스페셜티 케미칼즈, CAS# 161717-32-4), DOVERPHOS S-9228(도버 케미칼 코포레이션(Dover Chemical Corp.), CAS# 154862-43-8) 등.
전술된 바와 같이, 본 첨가제는 기재에 적용 시에 및 건조 시에 코팅의 성질을 개선하기 위해 코팅에 사용될 수 있다. 본 발명에 사용될 수 있는 기재는 코팅이 적용될 수 있는 것으로 당업계에 공지된 임의의 기재, 예컨대 목재, 종이, 폴리에스터 필름 예를 들면 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌, 금속 예를 들면 알루미늄 및 스틸(steel), 유리, 우레탄 엘라스토머, 애벌칠된(날염된) 기재 등이다.
하나의 실시양태에서, 상기 코팅 조성물은 기재에 적용 시에 와이핑 습윤 에지 시간, 개방 시간, 블록 내성, 광택, 스크럽 내성, 무점착 시간, 지촉-건조 시간 및 황색화도를 포함하지만, 이에 한정되지는 않는 성질들을 개선시킬 수 있다.
본원에 사용된 용어 "와이핑 습윤 에지 시간(wiped wet edge time)"은 코팅이 기재에 적용된 후에 적용된 코팅의 에지 영역이 작업가능하게 남아 있는 시간의 기간으로서 정의된다. 예컨대, 이 기간 동안, 최종 건조된 코팅에서 흠, 예컨대 랩 라인(lap line)을 발생시킴이 없이, 새로 코팅된 습윤 기재의 에지 영역 위에 덧칠 또는 추가 코팅의 적용이 가능하다. 와이핑 습윤 에지 시간은 하기의 실시예의 시험 방법에서 제공되는 설명에 따라 측정된다. 본 발명의 하나의 실시양태에서, 코팅 조성물은 약 1.5분 이상, 약 3분 이상, 약 5분 이상의 와이핑 습윤 에지 시간을 가질 수 있다.
본원에 사용된 용어 "개방 시간(open time)"은 코팅이 기재에 적용된 후에 적용된 코팅의 주요 영역(벌크)이 작업가능하게 남아 있는 시간의 기간으로서 정의된다. 예컨대, 이 기간 동안, 최종 건조된 코팅에서 흠, 예컨대 브러시 자국을 발생시킴이 없이, 새로 코팅된 습윤 기재의 주요 영역 위에 덧칠 또는 추가 코팅의 적용이 가능하다. 개방 시간은 하기의 실시예의 시험 방법에서 제공되는 설명에 따라 측정된다. 본 발명의 하나의 실시양태에서, 코팅 조성물은 약 2분 이상, 약 5분 이상, 약 8분 이상의 개방 시간을 가질 수 있다.
본원에 사용된 용어 "블록 내성(block resistance)"은, 대향하는 두 개의 표면에 적용 시에 코팅이 가압되는 경우, 예컨대 문 및 문설주를 코팅하는 경우, 접촉 시에 그 자체에 접착되지 않는 능력으로 정의된다. 블록 내성은 0 내지 10의 스케일(10이 최선이며, 즉, 코팅이 그 자체에 접착된 흔적을 보이지 않음)로 측정된다. 블록 내성은 특정 시간 간격 후에 측정된다(전형적으로 수일(days) 후에 측정됨). 블록 내성은 ASTM 방법 D4946-89에 따라 측정된다. 본 발명의 하나의 실시양태에서, 코팅 조성물은 약 3 이상 또는 6 이상의 7일 블록 내성(7 day block resistance)을 가질 수 있다.
본원에 사용된 용어 "광택(gloss)"은 코팅된 기재의 거울 유사 반사(정반사)의 상대적 양 및 성질로서 정의된다. 전형적으로, 광택은 20° 및 60°의 각도에서 측정된다. 20°에서 측정 시에, 40 초과의 값이 높은 광택으로 당업자에게 전형적으로 고려된다. 60°에서 측정 시에, 85 초과의 값이 높은 광택으로 당업자에게 일반적으로 고려된다. 광택은 ASTM 방법 D-523-89에 따라 측정된다. 본 발명의 하나의 실시양태에서, 코팅 조성물은 20°에서 약 40 이상, 약 50 이상, 또는 60 이상의 광택을 가질 수 있다. 다른 실시양태에서, 코팅 조성물은 60°에서 약 60 이상, 약 70 이상, 또는 80 이상의 광택을 가질 수 있다.
본원에 사용된 용어 "스크럽 내성(scrub resistance)"은 기재에서의 코팅을 손상시키는데 필요한 스크럽 사이클의 회수로서 정의된다. 스크럽 내성은 ASTM 방법 D-2486에 따라 측정된다. 본 발명의 하나의 실시양태에서, 코팅 조성물은 약 500 사이클 이상, 약 700 사이클 이상, 또는 1,000 사이클 이상의 스크럽 내성을 가질 수 있다.
본원에 사용된 용어 "무점착 시간(tack-free time)"은 코팅이 기재에 적용된 시간과 코팅이 접촉 시에 점착성을 갖는 증거가 존재하지 않을 때의 시간 사이의 경과한 시간의 양으로서 정의된다. 무점착 시간은 하기 실시예의 시험 방법에 제공된 기재에 따라 측정된다. 본 발명의 하나의 실시양태에서, 코팅 조성물은 약 2주 미만, 약 1주 미만 또는 약 3일 미만의 무점착 시간을 가질 수 있다.
본원에 사용된 용어 "황색화도(yellowing)" 및/또는 "Δb"는 ASTM 방법 D2244-05에 의해 측정 시 코팅에서의 색상 변화의 양으로서 정의된다. 본 발명의 하나의 실시양태에서, 코팅 조성물은 약 4 유닛 미만의 Δb 값, 약 -2 내지 약 2 유닛, 약 -1 내지 약 1 유닛, 또는 -0.5 내지 0.5 유닛의 범위를 가질 수 있다.
본원에 사용된 용어 "지촉-건조 시간(dry-to-touch time)"은 코팅이 기재에 적용된 시간과 기재의 코팅된 부분의 어떠한 지점에서든지 접촉 시에 페인트가 인간의 피부로 이전되지 않는 시간 사이의 경과 시간의 양으로서 정의된다. 지촉-건조 시간은 하기 실시예의 시험 방법에 제공된 기재에 따라 측정된다. 본 발명의 하나의 실시양태에서, 코팅 조성물은 약 60분 미만, 약 50분 미만 또는 약 40분 미만의 지촉-건조 시간을 가질 수 있다.
하기 실시예는 당업자가 본 발명을 실시 및 사용하도록 교시하기 위해 본 발명을 예시하는 것으로 의도되고, 어떠한 식으로도 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 의도되지 않는다.
시험 방법
와이핑 습윤 에지 시험
LENETA 불투명도 차트, 폼 N-2C(더 레네타 캄파니(The Leneta Company), 뉴저지주 07430 마화 휘트니 로드 15)를 페인트 브러시를 사용하여 SHERWIN WILLIAMS A-100 LATEX WOOD PRIMER로 코팅하였다. 그 패널을 건조시키고, 50% 상대 습도 및 70℉에서 7일 이상 동안 보관하였다. 페인트 드로다운(paint drawdown)을 애벌칠된 기재에 3 밀 버드(bird)형 필름 적용기(폴 앤. 가드너 캄파니, 인코포레이티드(Paul N. Gardner Company, Inc.), 플로리다주 33060 폼파노 비치 노스이스트 퍼스트 스트리트 316)를 사용하여 적용한다. 페인트 드로다운이 기재에 적용된 때에 스톱 워치가 개시된다. 특정 시간 간격, 보통 매 1 내지 2분마다 상기 드로다운의 측면에 습윤 페인트를 위치시킨다. 모발 페인트 브러시를 물로 적신다. 수개 층의 종이 타월 사이에서 브러시를 짜서 과량의 물을 제거한다. 드로다운의 측면에 상기 드로다운을 가로질러 위치된 습윤 페인트를 상기 브러시를 사용하여 스프레딩한다. 전후방으로 20 사이클 동안 페인트를 브러싱한다. 과량의 페인트를 종이 티슈로 부드럽게 와이핑한다. 이 공정을, 드로다운의 남겨진 측면 상에서 와이핑한 후 에지가 남겨질 때까지 계속한다. 습윤 에지 시간은 상기 에지가 관찰되기 직전의 시간 간격으로 판정된다.
개방 시간 시험
페인트 드로다운을 LENETA 플레인 블랙(plain black) 차트, 폼 125 BH(더 레네타 캄파니, 뉴저지주 07430 마화 휘트니 로드 15)에 3 밀 버드형 필름 적용기(폴 앤. 가드너 캄파니, 인코포레이티드, 플로리다주 33060 폼파노 비치 노스이스트 퍼 스트 스트리트 316)를 사용하여 적용한다. 페인트 드로다운이 기재에 적용된 때에 스톱 워치가 개시된다. 드로다운의 상부에서 출발하여, 습윤 페인트를, 텅 디프레서(tongue depressor)를 사용하여 드로다운의 중심에서 나란히 3회 선을 긋는다. 이 공정을 드로다운의 하부로 매 2 내지 3인치마다 반복한다. 특정 시간 간격으로, 보통 매 1 내지 2분마다, 페인트 브러시를 사용하여 4 사이클 동안 한 세트의 그어진 선들을 가로질러 페인트를 적용시킨다. 개방 시간은 건조 후에 상기 선들이 보이지 않는 마지막 시간 간격으로 판정된다.
VOC 시험
휘발성 유기 화합물(VOC) 시험을 EPA 기준 방법 24(ASTM D3960)에 따라 수행하였다. 시험되는 각각의 물질의 작은 샘플(약 0.5 g)들을 사전-측량된 알루미늄 팬으로 측정하였다. 이후 상기 알루미늄 팬을 60분 동안 110℃에서 강제 공기(forced air) 오븐에 위치시켰다. 이 시험 동안에 소실된 물질(%)은 휘발성 물질일 것으로 여겨진다. 다음, 물 및 면제성 용매의 양을 방법 24에 의해 측정하고, 이를 휘발성 물질의 총량에서 빼서 샘플 중의 VOC의 양을 결정한다.
무점착 시간
페인트 드로다운을 LENETA 불투명도 차트, 폼 N-2C(더 레네타 캄파니, 뉴저지주 07430 마화 휘트니 로드 15)에 3 밀 버드형 필름 적용기(폴 앤. 가드너 캄파니, 인코포레이티드, 플로리다주 33060 폼파노 비치 노스이스트 퍼스트 스트리트 316)를 사용하여 적용한다. 상기 페인트를 전체 패널에 대해 건조 접촉(dry to the touch)한다. 5초 동안 상기 드로다운의 중심에 손으로 강하게 압력을 가한다. 압력이 제거될 때 패널이 손에 붙는 증거가 존재하지 때(이 시점이 패널에서 택 프리 시간으로 고려된다)까지 이 절차를 반복한다.
가열된 블록 시험
블록 내성을 ASTM 방법 D 4946-89를 이용하여 측정하였다. 페인트를 LENETA 불투명도 차트, 폼 N-2C(더 레네타 캄파니, 뉴저지주 07430 마화 휘트니 로드 15)에 3 밀 버드형 필름 적용기(폴 앤. 가드너 캄파니, 인코포레이티드, 플로리다주 33060 폼파노 비치 노스이스트 퍼스트 스트리트 316)를 사용하여 적용한다. 상기 페인트를 건조시키고, 50% 상대 습도 및 70℉에서 보관하였다. 특정 시간에서, 시험 패널에서 3개의 1.5 x 1.5 평방 인치를 절단한다. 그 시험 패널을 50℃ 오븐에 위치시킨다. 각 평방체(square)의 페인팅된 측면을 시험 패널의 패인팅된 면에 위치시킨다. #8 고무 스토퍼(stopper)를 각 평방체 상에 위치시키고, 이후 상기 스토퍼의 상부에 1000g 중량체를 위치시킨다. 중량체 및 스토퍼 모두는 이전에 50℃로 가열되어졌다. 그 샘플을 30분 동안 평정하게 놓아두고, 이후 상기 중량체 및 스토퍼를 제거한다. 그 샘플을 50% 상대 습도 및 70℉에서 30분 동안 냉각하였다. 이후 평방체를 분리한다. 이후 각 샘플을 하기와 같은 스케일에 따라 등급화한다.
블록 내성 등급
수치적 등급 분리 유형 성능
10 점착성 없음 완벽
9 극소량의 점착성 최우수
8 매우 약간의 점착성 매우 우수
7 매우 약간 내지 약간의 점착성 우수 내지 매우 우수
6 약간의 점착성 우수
5 중간의 점착성 좋음
4 매우 점착성; 밀봉 없음 불량 내지 좋음
3 5 내지 25% 밀봉 불량
2 25 내지 50% 밀봉 불량
1 50 내지 75% 밀봉 매우 불량
0 75 내지 100% 밀봉 매우 불량
광택 시험
정반사 광택에 대한 표준 시험 방법의 표제 하의 ASTM 방법 D523-89에 따라 광택 시험을 실시한다. 페인트를 LENETA 불투명도 차트, 폼 N-2C(더 레네타 캄파니, 뉴저지주 07430 마화 휘트니 로드 15)에 3 밀 버드형 필름 적용기(폴 앤. 가드너 캄파니, 인코포레이티드, 플로리다주 33060 폼파노 비치 노스이스트 퍼스트 스트리트 316)를 사용하여 적용한다. 상기 페인트를 건조시키고, 50% 상대 습도 및 70℉에서 보관하였다. 7일 후에, DR LANGE 반사계(모델 LMG 070)(플로리다주 33444 델레이 비치 수트 에이21 탄젤로 테라스 1220 소재의 INXS 인코포레이티드로부터 입수가능함)를 사용하여 20°, 60° 및 85° 각도에서 광택을 측정한다. 3회 판독의 평균값을 기록한다.
스크럽 내성 시험
벽 페인트의 스크럽 내성에 대한 표준 시험 방법의 표제 하의 ASTM 방법 D 2486-00을 이용하여 스크럽 내성 시험을 수행하였다.
점도 시험
STORMER 점도계(ASTM 방법 D-562-01, 방법 B) 및 ICI 원뿔형 및 판형 점도계(ASTM 방법 D4287-00)를 사용하여 페인트의 점도를 측정하였다. 이들 장치 모두는 플로리다주 33060 폼파노 비치 노스이스트 퍼스트 스트리트 316 소재의 폴 앤. 가드너 캄파니, 인코포레이티드로부터 입수가능하다.
내수성 시험
페인트를 LENETA 불투명도 차트, 폼 N-2C(더 레네타 캄파니, 뉴저지주 07430 마화 휘트니 로드 15)에 3 밀 버드형 필름 적용기(폴 앤. 가드너 캄파니, 인코포레이티드, 플로리다주 33060 폼파노 비치 노스이스트 퍼스트 스트리트 316)를 사용하여 적용한다. 상기 페인트를 건조시키고, 50% 상대 습도 및 70℉에서 보관하였다. 7일 후에, 증류수 3방울을 코팅의 표면 상에 놓는다. 각 방울을 소정의 시간 동안 시계 유리로 덮는다. 그 방울을 티슈로 부드럽게 와이핑한다. 물 적하의 충격은 제거 또는 손상된 필름의 양, 백화 정도, 발포 및 접착성 및 광택의 손실로서 판정된다. 그 패널을 24시간의 회복 시간 후에 다시 판정한다.
내수성 등급 스케일:
5: 변화 없음
4: 매우 약간 변함(약 10%의 변화)
3: 상당히 변함(약 50%의 변화)
0: 완전히 파괴됨(약 100%의 변화)
등급화는 0.1의 증분으로 기록될 수 있다.
황색화도(Δb)
ASTM 방법 D 2244-05에 따라 코팅의 황색화도를 측정하였다. 사용된 장비는 MINOLTA 분광광도계, 모델 CM-508d(코니카 미놀타 센싱 아메리카스, 인코포레이티드, 뉴저지주 07446 램시 윌리엄스 드라이브 101)이었다.
지촉-건조 시간 시험
페인트를 LENETA 불투명도 차트, 폼 N-2C(더 레네타 캄파니, 뉴저지주 07430 마화 휘트니 로드 15)에 3 밀 버드형 필름 적용기(폴 앤. 가드너 캄파니, 인코포레이티드, 플로리다주 33060 폼파노 비치 노스이스트 퍼스트 스트리트 316)를 사용하여 적용한다. 지촉-건조 시간은 페인트 적용시부터 패널에 접촉 시에 패널 상의 어느 지점으로부터도 페인트가 손가락으로 이전되지 않는 시간까지 걸린 시간이다.
실시예 1-수분산성 로진의 제조
하기의 성분들을 대구형(wide-mouthed) 쿼트 병에 넣었다:
100.0 g FORAL AX-E 완전히 수소화된 로진(이스트만 케미칼 캄파니, 테네시주 킹스포트),
37.0 g 암모늄 하이드록사이드(수 중 30% NH3), 및
263.0 g 탈염수(demineralized water).
상기 혼합물을 24시간 동안 롤링하였다.
실시예 2-수분산성 중합체의 제조
하기의 성분들을 대구형 쿼트 병에 넣었다:
150.0 g JONCRYL 67 로진(BASF 코포레이션),
46.7 g 암모늄 하이드록사이드(수 중 30% NH3), 및
403.3 g 탈염수.
상기 혼합물을 24시간 동안 롤링하였다.
실시예 3-설포중합체 분산액의 제조
계속 교반하면서, 64 g의 EASTMAN AQ48 중합체(이스트만 케미칼 캄파니, 테네시주 킹스포트)를 비이커 중의 물 136 g에 첨가하였다. 상기 비이커를 덮고, 이후 그 혼합물을 30분 동안 80℃로 가열하였다. 소실된 물의 중량은 냉각 시에 대체되었다.
실시예 4-양쪽성 설포폴리에스터의 제조
NPG/SIP 부가물의 제조
기계적 교반자, 스팀-자켓 분축기, 딘-스타크 탭, 물 응축기 및 질소 주입구가 구비된 3-L 3구 환저 플라스크에 827.0 g(7.95 몰)의 네오펜틸 글라이콜(NPG), 535.6 g(2.00 몰)의 5-SSIPA, 1.1 g의 FASCAT 4100(아르케마, 인코포레이티드(Arkema, Inc.)로부터 입수가능한 산 촉매) 및 91.9 g의 물을 충진시켰다. 그 혼합물을 140 내지 190℃에서 반응시키고, 증류물을 수집하였다. 2 mg KOH/g의 산가가 수득될 때까지 반응을 계속하였다. 생성 부가물을 80℃로 냉각시키고, 물을 첨가하여 90% 고형분을 갖는 부가물을 수득하였다.
설포폴리에스터의 제조
기계적 교반자, 스팀-자켓 분축기, 딘-스타크 탭, 물 응축기 및 질소 주입구가 구비된 500 mL 3구 환저 플라스크에 26.53 g(0.20 몰)의 펜타에리트리톨, 102.00 g(0.51 몰)의 폴리에틸렌 글라이콜(평균 분자량 200), 41.00 g의 상기 제조된 NPG/SIP 부가물(수 중 90%), 101.91 g(0.59 몰)의 1,4-사이클로헥산 다이카복신산, 58.09 g(0.37 몰)의 C-810L 지방산(프록터 앤드 갬블 케미칼즈로부터 입수가능한 헥산산, 옥탄산 및 도데칸산 블렌드) 및 0.34 g의 FASCAT 4100을 충진시켰다. 반응 온도를 30분 동안 190℃로 점진적으로 상승시키고, 물 증류물을 수집하였다(10 mL). 반응을 190℃에서 1시간 동안, 32 mL의 응축물이 수집될 때까지 220℃에서 3시간 동안 계속하였다. 생성된 점성 수지를 80℃로 냉각시키고, 단리시켰다. 수지의 수 평균 분자량은 1,095로 측정되고, 중량 평균 분자량은 2,492로 측정되고, 유리 전이 온도는 -45℃로 측정되었다.
실시예 5-페인트용 마스터 배치 염기의 제조
톱니(saw-toothed blade) 블레이드가 구비된 고속 디스펜서를 사용하여 하기 성분들을 표 2에 열거된 순서로 함께 혼합하였다. 생성 혼합물을 쿼트 유리병에 넣었다. 상기 병을 사용 시까지 저속 롤러에 위치시켰다.
페인트용 마스터 배치 염기의 제조
성분 명칭 공급처 중량(lb) 농도(중량%)
TI-PURE R-746 슬러리 듀퐁 15.510 44.10
KATHON LX, 1.5% 롬 앤드 하스 캄파니 0.086 0.24
RHOPLEX SG-30 롬 앤드 하스 캄파니 19.280 54.82
Aerosol OT-75 사이텍 인더스트리즈
인코포레이티드		 0.071 0.20
BYK-022 BYK-케미 0.100 0.28
암모늄 하이드록사이드 시그마-알드리치 코포레이션 0.050 0.14
FLEXIVERSE Blue BFD-1121 선 케미칼 0.070 0.20
합계 35.167 100.00
실시예 6-페인트 제제의 제조
실시예 1에서 제조된 수분산성 로진, 실시예 2에서 제조된 수분산성 중합체 및 MILSTAT N-20(ICI 아메리카스로부터 입수가능한 상업적 계면활성제)를 각각 실시예 5에서 제조된 마스터배치 일부에 하기 표 3에 열거된 부가적 성분들과 함께 첨가하여 3개의 개별적 페인트 제제를 형성하였다. 각 제제 중의 첨가제는 페인트 제제(물 포함)의 총 중량을 기준으로 5% 활성 고형분인 것으로 계산되었다. 제조 후에, 안료 체적 농도(PVC), 안료/결합체, % 결합제 고형분 및 VOC 함량을 각 제제에 대해 측정하였다.
Figure 112009023461021-pct00003
실시예 7-혼합 제제의 분석
실시예 6에서 제조된 제제 일부를 하기 표 4에 따른 다양한 양의 TEXANOL 에스터 알콜(이스트만 케미칼 캄파니)과 함께 혼합하였다.
Figure 112009023461021-pct00004
표 4로부터의 생성 샘플 혼합물을 이후 와이핑 습윤 에지 시간, 1일 블로킹, 7일 블로킹, 20° 및 60°에서의 광택, 스크럽 내성 및 황색화도에 대해서 전술된 시험 방법에 따라 분석하였다. 그 결과를 하기 표 5에 열거한다.
Figure 112009023461021-pct00005
표 5에 요약된 시험 결과는, JONCRYL 67 25% 제제, RORAL AX-E 25% 제제 및 MILSTAT N-20 제제가 각각 코팅에 존재하는 경우 코팅의 특정 성질이 개선됨을 입증한다. 예컨대, 66.67 g, 16.67 g, 및 16.67 g의 상기 3개의 첨가제를 각각 함유하는 샘플 번호 10에서, 시험된 성질 모두가 허용가능한 수준의 성능을 보인다. 또한, 샘플 번호 4, 12 및 27 각각은 본 발명에 의해 개선된 것으로 생각되는 우수하게 균형 잡힌 성질들을 보인다.
수치 범위
본 기재는 본 발명과 관련된 특정 파라미터를 정량하기 위해 수치 범위를 이용한다. 수치 범위가 제공되는 경우, 이런 범위는, 범위의 상한 값만을 인용하는 청구범위 한정뿐만 아니라 범위의 하한 값만을 인용하는 청구범위 한정에 문헌적 뒷받침의 제공으로 해석되는 것으로 이해되어야 한다. 예컨대, 10 내지 100으로 개시된 수치 범위는 "10보다 큰"(상한 값은 없음)으로 인용하는 청구범위 및 "100보다 적은"(하한 값은 없음)으로 인용하는 청구범위에 대한 문헌적 뒷받침을 제공한다.
본 기재는 본 발명과 관련된 특정 파라미터를 정량하기 위해 특정 수치 범위를 이용하며, 이때 그 특정 수치 값은 수치 범위의 명시적인 부분만은 아니다. 본원에 제공된 각 특정 수치 범위는 넓은 범위, 중간 범위 및 좁은 범위에 대한 문헌적 뒷받침의 제공으로 해석되는 것으로 이해되어야 한다. 구체적인 각 수치 범위와 연관된 넓은 범위는, 2개의 유효숫자로 반올림된 ±60%의 수치 값이다. 구체적인 각 수치 범위와 연관된 중간 범위는, 2개의 유효숫자로 반올림된 ±30%의 수치 값이다. 구체적인 각 수치 범위와 연관된 좁은 범위는, 2개의 유효숫자로 반올림된 ±15%의 수치 값이다. 예컨대, 본 명세서에 62℉의 특정 온도가 기재된 경우, 이런 기재는 25℉ 내지 99℉(62℉±37℉)의 넓은 범위, 43℉ 내지 81℉(62℉±19℉)의 넓은 범위 및 53℉ 내지 71℉(62℉±9℉)의 넓은 범위에 대한 문헌적 뒷받침을 제공한다. 이러한 넓은 수치 범위, 중간 수치 범위 및 좁은 수치 범위는 특정 값에 적용될 뿐만 아니라 이러한 특정 값들 사이의 차에 대해서도 또한 적용되어야 한다. 따라서, 본 명세서에 110 psia의 제 1 압력 및 48 psia의 제 2 압력(차: 62 psi)이 기재된 경우, 이들 두 스트림 사이의 압력 차에 대한 넓은, 중간 및 좁은 범위는 각각 25 내지 99 psi, 43 내지 81 psi, 53 내지 71 psi일 것이다.
정의
본원에 사용된 용어 "하나의", "그" 및 "상기"는 하나 이상을 의미한다.
본원에 사용된 용어 "및/또는"은, 둘 이상의 항목의 열거에 사용되는 경우, 열거된 항목들 중 임의의 하나가 그 자체로서 사용될 수 있거나, 열거된 항목들 중 둘 이상의 임의의 조합이 사용될 수 있음을 의미한다. 예컨대, 조성물이 성분 A, B 및/또는 C를 함유하는 것으로 기재된 경우, 상기 조성물은 A를 단독으로; B를 단독으로; C를 단독으로; A 및 B를 조합하여; A 및 C를 조합하여; B 및 C를 조합하여; 또는 A, B 및 C를 조합하여 함유할 수 있다.
본원에 사용된 용어 "양쪽성(amphiphilic)"은 친수성 및 소수성을 모두 갖는 물질을 의미한다.
본원에 사용된 용어 "포함하는(comprising)" 및 "포함하다"는 상기 용어 이전에 인용된 대상으로부터 상기 용어 이후에 인용된 하나 이상의 요소들로 전이하기 위해 사용되는 개방-종결형 전이(open-ended transition) 용어이며, 여기서 상기 전이 용어 이후에 열거된 요소(들)은 오직 이들만이 필수적으로 그 대상을 구성하는 원소들인 것은 아니다.
본원에 사용된 용어 "함유하는" 및 "함유하다"는 "포함하는" 및 "포함하다"와 같은 개방-종결형 의미를 갖는다.
본원에 사용된 용어 "유리 전이 온도" 또는 "Tg"는 그 온도 미만에서 중합체가 굳고 깨지기 쉽게 되며, 응력 하에 균열 및 분쇄될 수 있는 온도를 의미한다.
본원에 사용된 용어 "갖는" 및 "갖다"는 "포함하는" 및 "포함하다"와 같은 개방-종결형 의미를 갖는다.
본원에 사용된 용어 "포함하는(including)" 및 "포함하다"는 상기 "포함하는(comprising)" 및 "포함하다"와 같은 개방-종결형 의미를 갖는다.
본원에 사용된 용어 "폴리올"은 2개 이상의 하이드록실 작용기를 갖는 화학적 화합물을 의미한다.
본원에 사용된 용어 "염(salt)"은 양성 이온 및 음성 이온을 포함하며, 전체적으로 중성 전하를 보유하는 화합물을 의미한다.
본원에 사용된 용어 "물"은 탈이온수, 수돗물 및 이들의 임의의 혼합물을 의미한다.
본원에 사용된 용어 "수분산성"은 극성 물질, 예컨대 물을 포함하는 액체 중에 분산가능하게 하는 물질의 성질을 의미한다.
전술된 본 발명의 바람직한 형태는 단지 예시로서 사용된 것이고, 본 발명의 범위를 한정적 의미로 해석하기 위해 사용되어서는 안된다. 전술된 예시적 실시양태에 대한 자명한 변형은 본 발명의 정신으로부터 벗어남이 없이 당업자에 의해 용이하게 가해질 수 있다.
여기에서, 본 발명자들은, 첨부된 청구범위에서 개시된 본 발명의 문언적 범위 밖으로 실질적으로 벗어남이 없이 임의의 물(物)에 관한 본 발명의 합리적인 정당한 범위를 균등론에 의해 결정 및 산정할 것임을 밝혀 둔다.

Claims (64)

  1. 물; 결합제; 및 첨가제를 포함하는 코팅으로서,
    상기 첨가제가, (a) 수분산성 로진 및 (b) 20 내지 160℃ 범위의 Tg를 갖는 수분산성 중합체를 포함하며, ASTM D3960 방법을 이용하여 측정시 20 중량% 미만의 VOC 함량을 갖고,
    상기 수분산성 로진이 로진산의 염이고,
    상기 수분산성 중합체가, 중화된 비닐 중합체, 설포중합체, 또는 둘다를 포함하는 코팅.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 첨가제가 양쪽성 성분을 추가로 포함하는 코팅.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 첨가제가,
    상기 첨가제 중의 고형분의 총 중량을 기준으로 20 내지 75 중량% 범위의 상기 수분산성 로진,
    상기 첨가제 중의 고형분의 총 중량을 기준으로 20 내지 75 중량% 범위의 상기 수분산성 중합체,
    상기 첨가제 중의 고형분의 총 중량을 기준으로 5 내지 60 중량% 범위의 상기 양쪽성 성분
    을 포함하는 코팅.
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  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 중화된 비닐 중합체가, 카복실산 말단기, 무수물 말단기, 또는 둘다를 갖는 하나 이상의 단량체 잔기를 포함하는 코팅.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 설포중합체가 25℃ 이상의 Tg를 갖는 코팅.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 설포중합체가, 하나 이상의 금속 설포네이트 잔기를 갖는 설포단량체 잔기를 포함하는 코팅.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 양쪽성 성분이 계면활성제, 양쪽성 폴리에스터, 또는 둘다를 포함하는 코팅.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 코팅이 20 내지 90 중량% 범위의 상기 물을 포함하는 코팅.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 코팅이, 상기 코팅의 총 중량을 기준으로 10 내지 80 중량% 범위의 상기 결합제 및 첨가제의 누적 농도를 포함하는 코팅.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합제가, -5 내지 80℃의 Tg를 갖는 필름-형성 라텍스 중합체를 포함하는 코팅.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 코팅이, 라텍스 중합체 및 첨가제 중의 고형분의 총 중량을 기준으로, 70 내지 97 중량% 범위의 상기 필름-형성 라텍스 중합체 및 3 내지 30 중량% 범위의 상기 첨가제를 포함하는 코팅.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 코팅이 1.5분 이상의 와이핑 습윤 에지 시간(wiped wet edge time)을 갖는 코팅.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 코팅이 2 주 미만의 무점착(tack-free) 시간을 갖는 코팅.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 코팅이 500 사이클 이상의 스크럽 내성(scrub resistance)을 갖는 코팅.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 코팅이 3 이상의 7일 블록 내성(7 day block resistance)을 갖는 코팅.
  18. 물; 결합제; 및 첨가제를 포함하는 코팅으로서,
    상기 첨가제가, ASTM D3960 방법을 이용하여 측정시 20 중량% 미만의 VOC 함량을 갖고,
    상기 코팅이 1.5분 이상의 와이핑 습윤 에지 시간, 60분 미만의 지촉-건조(dry-to-touch) 시간, 2 주 미만의 무점착 시간, 500 사이클 이상의 스크럽 내성, 및 4 유닛 미만의 황색화도(Δb)를 갖는 코팅.
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