KR101397880B1 - 알콕시실란, 폴리실록산, 및 복수의 입자를 포함하는 코팅 조성물 - Google Patents

알콕시실란, 폴리실록산, 및 복수의 입자를 포함하는 코팅 조성물 Download PDF

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케빈 씨 올슨
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Abstract

본 발명은, 코팅 조성물, 예컨대 (1) 알콕시실란, (2) 폴리실록산, (3) 복수의 입자, 및 (4) 폴리실록산과 반응하는 경화제를 포함하는, 실질적으로 투명한 코팅 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 코팅 조성물은, 본원에 개시된 성분이 없는 유사한 코팅 조성물에 비해 증가된 물리적 특성, 예컨대 내스크래치성을 보일 수 있다.

Description

알콕시실란, 폴리실록산, 및 복수의 입자를 포함하는 코팅 조성물{COATING COMPOSITION COMPRISING AN ALKOXYSILANE, AND POLYSILOXANE, AND A PLURALITY OF PARTICLES}
본 발명은 일반적으로 알콕시실란, 폴리실록산, 및 복수의 입자를 포함하는 코팅 조성물에 관한 것이다.
착색된 또는 염색된 베이스코트를 기재에 적용한 후 베이스코트 상에 투명한 탑코트(투명코트)를 적용하는 것을 포함하는 칼라-플러스-투명 코팅 시스템은, 전형적으로 자동차 OEM 산업에서 제조된 자동차용 원 마무리재(original finish)로서 사용된다. 이러한 칼라-플러스-투명 시스템은 주로 투명코트로 인하여 현저한 외형 특성, 예컨대 광택 및 이미지 식별성을 갖는다.
투명코트가 이런 코팅 시스템 상의 최외곽 코팅층이기 때문에 수많은 환경적 요소로부터 손상을 받기 쉽다. 이러한 요소는 산성 침전, 태양광 자외선에 대한 노출, 높은 상대 습도 및 온도, 및 코팅 표면의 부서짐(chipping) 및 스크래치를 초래하는 경질의 작은 물체로 인한 손상을 포함한다.
전형적으로, 더욱 단단하고 고도로 가교 결합된 필름을 갖는 투명코트는 개선된 내스크래치성(scratch resistance)을 보이지만, 높은 가교 결합 밀도에 기인한 필름의 취화성(embrittlement)으로 인해 부서짐 및/또는 열 크래킹에 보다 민감할 수 있다. 부서지거나 열 크래킹 되지 않는 경향을 가지면서 더 연질이고 덜 가교 결합된 필름은, 경화된 필름의 낮은 가교 결합 밀도로 인해 스크래치, 물 스폿팅(spotting) 및 산 에칭에 민감하다. 따라서, 개선된 투명코트의 필요성이 존재한다.
하나의 실시양태에서, 본 발명은,
(a) 하기 화학식 I의 반응성 기를 포함하는 화합물:
[화학식 I]
-X-SiR"x(OR')3-z
[상기 식에서,
X는 탄화수소 쇄이고; x는 0 내지 2이고, z는 0 내지 2이고; R' 및 R"은 각각독립적으로, 수소, 할로겐, 아마이드, 탄화수소 쇄, 카복시, 알콕시, 헤테로원자-함유 탄화수소 쇄 및/또는 카본일기-함유 탄화수소 쇄를 포함하고; 이때, x가 2인 경우 각 R"는 동일하거나 상이할 수 있고; z가 0 또는 1인 경우 R'는 각각 동일하거나 상이할 수 있음];
(b) 하나 이상의 하기 화학식 II의 유닛을 포함하는 반응성 작용기를 포함하는 폴리실록산:
[화학식 II]
R1 nR2 mSiO(4-n-m)/2
[상기 식에서,
R1은 수소, 하이드록실, 탄화수소기, 또는 실록산 쇄이고; R2는 작용기를 포함하고; m 및 n은 0<n<4, 0<m<4 및 2<(m+n)<4의 요건을 충족시키고; 이때, n > 1인 경우 각 R1은 동일하거나 상이할 수 있고; m > 1인 경우 각 R2은 동일하거나 상이할 수 있음];
(c) 성분 (b)와 반응성인 작용기를 포함하는 반응물; 및
(d) 무기 입자, 복합체 입자 또는 이들의 혼합물을 포함하는 복수의 입자
를 포함하는 코팅 조성물에 관한 것이다.
달리 명백하게 지시되지 않으면, 본원에 사용된 모든 숫자, 예컨대 표현되는 값, 범위, 양 또는 퍼센트는, 용어가 명백하게 표현되어 있지 않다 하더라도 단어 "약"이 앞에 있는 것처럼 이해될 수 있다. 임의의 값의 숫자 범위를 지칭할 때, 이러한 범위는 언급된 최소값과 최대값 사이의 각각의 수 및 모든 수 및/또는 분수를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예컨대, "1 내지 10"이라는 범위는, 인용된 최소값 1과 인용된 최대값 10 사이의(끝값 포함) 모든 부분적 범위, 즉, 1 이상의 최소값 및 10 이하의 최대값을 갖는 모든 부분적 범위를 포함하는 것으로 의도된다. 본원에 사용된 용어 "수"는 1 이상의 정수를 의미한다.
달리 구체적으로 언급되지 않는 한, 본원에 사용된 복수의 구 또는 용어는 이의 단수형태를 포함하며, 그 역도 마찬가지이다. 예시적이고 제한적이지 않은 방식으로, 본원에 단수형 폴리실록산, 단수형 알콕시실란, 작용기를 포함한 단수형 반응물이 기재되더라도, 본원에서는 복수의 이러한 물질이 사용될 수 있다. 본원에 사용된 "복수의"는 2개 이상을 의미한다.
본원에 사용된 "포함하는" 등의 용어는 "제한 없이 포함하는"을 의미한다.
본원에 사용된 "또는"의 사용은 달리 구체적으로 기재되지 않는 한 "및/또는"을 의미하며, 특정 경우에는 "및/또는"이 명시적으로 사용될 수도 있다.
본원에 사용된 "분자량"은 겔 투과 크로마토그래피로 측정된 중량 평균 분자량(Mw)을 의미한다.
달리 기재되지 않으면, 본원에 사용된 "실질적으로 포함하지 않는"은, 조성물이, 상기 조성물의 총 중량을 기준으로 1 중량% 이하, 예컨대 0.8 중량% 이하, 0.5 중량% 이하, 0.05 중량% 이하 또는 0.005 중량% 이하의 특정 물질(예컨대, 유기 용매, 충전제 등)을 포함하는 것을 의미한다.
달리 기재되지 않으면, 본원에 사용된 "전혀 포함하지 않는" 또는 "포함하지 않는"은, 조성물이 특정 물질(예컨대, 유기 용매, 충전제 등)을 포함하지 않는 것을 의미한다. 즉, 상기 조성물이 이러한 물질을 0 중량%로 포함한다.
본원에 사용된 용어 "경화"는, 코팅의 가교 결합성 성분이 적어도 부분적으로 가교 결합되는 공정을 지칭한다. 특정 실시양태에서, 가교 결합성 성분의 가교 결합 밀도(즉, 가교 결합도)는 완전 가교 결합의 5 내지 100%, 예컨대 35 내지 85%, 또는, 일부 경우 50 내지 85%의 범위이다. 당업자는, 가교 결합의 존재 및 정도, 즉 가교 결합 밀도가 다양한 방법, 예컨대 질소 하에 수행되는 폴리머 레버토리스(Polymer Laboratories) MK III DMTA 분석기를 사용한 동적 기계적 열분석(DMTA)으로 측정될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
본원에서 임의의 단량체에 대한 언급은, 일반적으로 또 다른 중합성 성분, 예컨대 또 다른 단량체 또는 중합체와 중합될 수 있는 단량체를 지칭한다. 달리 기재되지 않으면, 상기 단량체 성분들이 서로 반응하여 화합물을 형성하면, 상기 화합물은 이러한 단량체 성분의 잔여물을 포함할 것임을 인식해야 할 것이다.
코팅 조성물
본 발명은 단독으로 또는 하기에 기재된 바와 같은 코팅 시스템의 일부로서 사용될 수 있는 코팅 조성물에 관한 것이다. 특정 실시양태에서, 본원에 개시된 코팅 조성물은 칼라-플러스-투명 코팅 시스템에 사용된다. 일부 실시양태에서, 본 발명의 코팅 조성물은 이러한 시스템에서 투명코트 코팅 조성물로서 사용된다. 하기에 더 자세히 기재하는 바와 같이, 코팅 조성물은 본원에 개시된 성분이 없는 유사한 코팅 조성물과 비교 시에 하나 이상의 증가된 물리적 특성, 예컨대 내스크래치성을 보일 수 있다.
성분 (a):
본 발명의 코팅 조성물은 화학식 I의 반응성 기를 포함하는 화합물을 포함한다:
[화학식 I]
-X-SiR"x(OR')3-z
상기 식에서,
X는 탄화수소 쇄를 포함하고; x는 0 내지 2이고, z는 0 내지 2이고; R' 및 R"는 수소, 할로겐, 아마이드, 할로겐, 아마이드, 탄화수소 쇄, 카복시(예컨대, 아세톡시), 알콕시(예컨대, 에톡시, 메톡시), 헤테로원자-함유 탄화수소 쇄, 및/또는 카본일기-함유 탄화수소 쇄를 포함하고; 이때, x가 2인 경우 각 R"는 동일(일치)하거나 상이할 수 있고; z가 0 또는 1인 경우 R'는 각각 동일하거나 상이할 수 있다.
본원에 사용된 "탄화수소 쇄"(탄화수소기)는 탄소 및 수소를 기준으로 하는 골격 반복 유닛을 포함하는 쇄를 의미한다. 상기 탄화수소 쇄는 분지형 또는 비분지형, 비환형 또는 환형, 포화 또는 불포화형, 또는 방향족일 수 있고, 1 내지 24개의 탄소 원자를 함유하나, 방향족인 경우 3 내지 24개의 탄소 원자를 함유할 수 있다. 이러한 탄화수소 쇄의 비제한적 예는 알킬, 알콕시, 아릴, 알카릴, 알콕시아릴, 아르알킬, 또는 이들의 조합물을 포함한다. 저급 알킬 쇄의 비제한적 예는, 예컨대 메틸, 에틸, 프로필, 및 부틸 쇄를 포함한다. 본원에 사용된 "저급 알킬"은 1 내지 6개의 탄소 원자를 포함하는 알킬 쇄를 의미한다. 탄화수소 쇄의 수소 원자 및/또는 탄소 원자 중의 하나 이상은 헤테로원자로 치환될 수 있다. 본원에 사용된 "헤테로원자"는 탄소 이외의 다른 원소, 예컨대, 산소, 질소, 황, 할로겐 원자, 또는 이들의 조합물을 의미한다.
일부 실시양태에서, 탄화수소 쇄는 상기에 기재된 바와 같은 헤테로원자를 포함한다. 따라서, 특정 실시양태에서, 화학식 I의 R'는 -CH2-CH2-CH2-O-CH2-CH3일 수 있다.
또는, 상기에 언급된 바와 같이 탄화수소 쇄는 카본일기를 포함할 수 있다. 따라서, 특정 실시양태에서, 화학식 I의 R'는 -C(O)-CH2-CH2-O-CH2-CH3일 수 있다.
특정 실시양태에서, 동일하거나 상이할 수 있는 화학식 I의 R' 및 R"는 C1 내지 C6 탄소의 알킬을 포함한다.
일부 실시양태에서, 화학식 I의 X는 C2 내지 C6의 알킬을 포함한다.
일부 실시양태에서, 상기 화합물은 (폴리)에스터, (폴리)우레탄, 이소시아누레이트, (폴리)우레아, (폴리)에폭시, 무수물, 아크릴, (폴리)에터, (폴리)설파이드, (폴리)아민, 또는 이들의 조합물을 포함하는 알콕시실란 화합물이다. 특정 실시양태에서, 상기 이소시아누레이트는 화학식 Ia, Ib, Ic 또는 이들의 조합물을 포함한다:
[화학식 Ia]
Figure 112012042111220-pct00001
상기 식에서,
X는 탄화수소 쇄를 포함하고; x는 0 내지 2이고, z는 0 내지 2이고; R' 및 R"는 수소, 할로겐, 아마이드, 탄화수소 쇄, 카복시(예컨대, 아세톡시), 알콕시(예컨대, 에톡시, 메톡시), 헤테로원자-함유 탄화수소 쇄, 및/또는 카본일기-함유 탄화수소 쇄를 포함하고; 이때, x가 2인 경우 각 R"는 동일하거나 상이할 수 있고; z가 0 또는 1인 경우 R'는 각각 동일하거나 상이할 수 있다.
[화학식 Ib]
Figure 112012042111220-pct00002
상기 식에서,
R은 수소, 탄화수소 쇄, 헤테로원자-함유 탄화수소 쇄, 및/또는 카본일기-함유 탄화수소 쇄를 포함하고; 하나 이상의 R''' 및 R''''은 --X―SiR"x(OR')3-z(상기에 정의된 바와 같음)이고, 또한, R''' 및 R''''는 동일하거나 상이할 수 있으며 수소, 탄화수소 쇄, 헤테로원자-함유 탄화수소 쇄, 카본일기-함유 탄화수소 쇄, (폴리)에스터, (폴리)우레탄, 이소시아누레이트, (폴리)우레아, (폴리)에폭시, 무수물, 아크릴, (폴리)에터, (폴리)설파이드, (폴리)아민, 또는 이들의 조합물을 포함할 수 있고; X"는 탄화수소 쇄, (폴리)에스터, (폴리)우레탄, 이소시아누레이트, (폴리)우레아, (폴리)에폭시, 무수물, 아크릴, (폴리)에터, (폴리)설파이드, 및/또는 (폴리)아민이고; n은 1 이상, 예컨대 2 이상이다.
[화학식 Ic]
Figure 112012042111220-pct00003
상기 식에서,
R''' 및 R'''' 중 하나 이상은 --X-SiR"x(OR')3-z(상기에 정의된 바와 같음)이고, 또한, R''' 및 R''''는 동일하거나 상이할 수 있으며 수소, 탄화수소 쇄, 헤테로원자-함유 탄화수소 쇄, 카본일기-함유 탄화수소 쇄, (폴리)에스터, (폴리)우레탄, 이소시아누레이트, (폴리)우레아, (폴리)에폭시, 무수물, 아크릴, (폴리)에터, (폴리)설파이드, (폴리)아민, 이들의 조합물을 포함할 수 있고; X"는 탄화수소 쇄, (폴리)에스터, (폴리)우레탄, 이소시아누레이트, (폴리)우레아, (폴리)에폭시, 무수물, 아크릴, (폴리)에터, (폴리)설파이드, 및/또는 (폴리)아민이고; n은 1 이상, 예컨대 2 이상이다.
화학식 Ia, Ib 및 Ic는 당 분야에 공지된 기술을 사용하여 제조될 수 있다. 그러나, 특정 실시양태에서, 화학식 Ia는 당 분야에 공지된 방법을 사용하여 삼량체화된 이소시아네이트 작용성 실란(예컨대, 3-이소시아네이토프로필 트라이메톡시실란)의 반응 생성물일 수 있다. 다른 실시양태에서, 화학식 Ia는 포스겐과 아미노실란 화합물(예컨대, 감마-아미노프로필트라이메톡시 실란)의 반응 생성물일 수 있다. 특정 실시양태에서, 화학식 Ib는 이소시아네이트 작용성 화합물(예컨대, 헥사메틸렌 다이이소시아네이트)과 상기에 기재된 것들과 같은 아미노실란 화합물의 반응 생성물일 수 있다. 특정 실시양태에서, 화학식 Ic는 하이드록실 작용성 화합물(예컨대, 헥산다이올)과 상기에 기재된 것들과 같은 이소시아네이트 작용성 실란의 반응 생성물일 수 있다. 본원에 기재된 다양한 반응물들을 통해 반응 파라미터(예컨대, 반응물의 양 및 온도)를 사용하여 화학식 Ia, Ib 및 Ic를 형성한다.
특정 실시양태에서, 코팅 조성물 내의 성분 (a)의 총량은 코팅 조성물의 총 수지 고체를 기준으로 1 내지 50 중량%의 범위이다. 일부 실시양태에서, 코팅 조성물 내의 성분 (a)의 총량은 코팅 조성물의 총 수지 고체를 기준으로 10 내지 45 중량%의 범위이다. 다른 실시양태에서, 코팅 조성물 내의 성분 (a)의 총량은 코팅 조성물의 총 수지 고체를 기준으로 15 내지 25 중량%의 범위이다.
성분 (b):
상기에 기재된 바와 같이, 본 발명의 코팅 조성물은 하나 이상의 하기 화학식 II의 유닛을 포함하는 (b) 폴리실록산을 포함한다:
[화학식 II]
R1 nR2 mSiO(4-n-m)/2
상기 식에서,
R1은 수소, 하이드록실, 탄화수소 쇄, 또는 실록산 쇄를 포함하고, R2는 작용기를 포함하고; m 및 n은 0<n<4, 0<m<4 및 2<(m+n)<4의 요건을 충족하고; 이때, n이 1 초과인 경우, 각 R1은 동일하거나 상이할 수 있고; m이 1 초과인 경우, 각 R2은 동일하거나 상이할 수 있다.
특정 실시양태에서, R2의 작용기는 하이드록실, 카복실, 이소시아네이트, 차단된 (폴리)이소시아네이트, 1급 아민, 2급 아민, 아마이드, 카바메이트, 우레아, 우레탄, 비닐, 불포화된 에스터, 말레이미드, 푸마레이트, 무수물, 하이드록실 알킬아마이드, 에폭시, 또는 이들의 조합물을 포함한다.
본원에 사용된 "실록산 쇄"는 2개 이상의 --SiO-- 기를 포함하는 주쇄를 포함하는 쇄를 의미한다. 예컨대, R1로 대표되는 실록산 기는 분지형 또는 비분지형, 선형 또는 환형일 수 있다. 상기 실록산 기는 펜던트 유기 치환체 쇄, 예컨대, 알킬, 아릴, 및 알크아릴 쇄로 치환될 수 있다. 유기 치환기는 헤테로원자, 예컨대 산소, 질소, 및 할로겐 원자, 작용기(상기 화학식 II의 R2과 연관되어 기재됨), 또는 이들의 조합물로 치환될 수 있다.
일부 실시양태에서, 폴리실록산은 화학식 III 또는 IV를 포함한다:
[화학식 III]
Figure 112012042111220-pct00004
[화학식 IV]
Figure 112012042111220-pct00005
상기 식에서,
m은 1 이상이고; m'는 0 내지 75의 범위이고; n은 0 내지 75의 범위이고; n'는 0 내지 75의 범위이고; 각 R은 동일하거나 상이할 수 있으며, 수소, 하이드록실, 탄화수소 쇄, 실록산 쇄 및 이들 중 임의의 것들의 조합으로부터 선택되고; -Ra는 하기 화학식 V를 포함한다:
[화학식 V]
--R3-X
상기 식에서,
-R3는 알킬렌 기, 옥시알킬렌 기, 및 알킬렌 아릴 기로부터 선택되고; X는, 하이드록실 기, 카복실 기, 이소시아네이트 기로부터 선택된 하나 이상의 반응성 작용기; 차단된 폴리이소시아네이트 기, 1급 아민 기, 2급 아민 기, 아마이드 기, 카바메이트기, 우레아 기, 우레탄 기, 비닐 기, 불포화 에스터 기, 예컨대 아크릴레이트 기 및 메타크릴레이트 기, 말레이미드 기, 푸마레이트 기, 오늄염 기, 예컨대 설포늄 기 및 암모늄 기, 무수물 기, 하이드록실 알킬아마이드 기, 및 에폭시 기를 포함하는 기를 나타낸다.
본원에 사용된 "알킬렌"은 C2 내지 C25의 탄소 쇄 길이를 갖는 비환형 또는 환형 포화 탄화수소 기를 의미한다. 적합한 알킬렌 기의 비제한적 예는 미국 특허 제6,657,001호, 컬럼 11, 라인 35 내지 40에 기재된 것이 포함되고, 이 인용 부분을 본원에 참고로 인용한다.
본원에 사용된 "옥시알킬렌"은, 2개의 탄소 원자에 결합되고 이들 사이에 개재된 하나 이상의 산소 원자를 함유하고, C2 내지 C25의 알킬렌 탄소 쇄 길이를 갖는 알킬렌 기를 의미한다. 적합한 옥시알킬렌 기의 비제한적 예는 미국 특허 제6,657,001호, 컬럼 11, 라인 44 내지 49에 기재된 것이 포함되고, 이 인용 부분을 본원에 참고로 인용한다.
본원에 사용된 "알킬렌 아릴"은 하나 이상의 아릴 기, 예컨대 페닐로 치환되며 C2 내지 C25의 알킬렌 탄소 쇄 길이를 갖는 비환형 알킬렌 기를 의미한다. 상기 아릴 기는, 필요하다면, 추가로 치환될 수 있다. 아릴 기에 대한 적합한 치환기의 비제한적 예는 미국 특허 제6,657,001호, 컬럼 11, 라인 52 내지 컬럼 12, 라인 2에 기재된 것이 포함되고, 이 인용 부분을 본원에 참고로 인용한다.
화학식 III 및 IV는 도식적이고, 목적하는 곳에 블록이 사용될 수 있더라도 괄호 부분이 반드시 블록인 것을 의미하도록 의도하지는 않는다. 일부 경우에서 폴리실록산은 다양한 실록산 유닛을 포함할 수 있다.
하나의 실시양태에서, 본 발명은 전술된 조성물에서 치환기 R3가 옥시알킬렌 기를 나타내는 조성물에 관한 것이다. 또 다른 실시양태에서, R3는 옥시알킬렌 기를 나타내고, X는 2개 이상의 반응성 작용기를 포함하는 기를 나타낸다.
또 다른 실시양태에서, 본 발명은, 상기에 기재된 화학식 III 또는 IV에서 (n + m)이 2 내지 9의 범위를 갖는 하나 이상의 폴리실록산을 포함하는, 전술된 임의의 조성물에 관한 것이다. 또 다른 실시양태에서, 상기에 기재된 화학식 III 또는 IV를 갖는 하나 이상의 폴리실록산을 포함하는 조성물에서, (n + m)은 2 내지 3의 범위를 갖는다. 또 다른 실시양태에서, 상기에 기재된 화학식 III 또는 IV를 갖는 하나 이상의 폴리실록산을 포함하는 조성물에서, (n' + m')는 2 내지 9의 범위를 갖는다. 또 다른 실시양태에서, 상기에 기재된 화학식 III 또는 IV를 갖는 하나 이상의 폴리실록산을 포함하는 조성물에서 (n' + m')는 2 내지 3의 범위를 갖는다.
하나의 실시양태에서, 본 발명은, 화학식 IV의 X가 하이드록실 기 및 카바메이트 기를 포함하는 선택된 하나 이상의 작용기를 포함하는 기를 나타내는 조성물에 관한 것이다. 또 다른 실시양태에서, 본 발명은, X가 2개 이상의 하이드록실 기를 포함하는 기를 나타내는 조성물에 관한 것이다. 특정 실시양태에서, X는 이소시아네이트, 하이드록실, 1급 또는 2급 아민 작용기, 또는 이들의 혼합물로 종결되는 중합체성 우레탄 또는 우레아-함유 물질을 포함할 수 있다. 치환기 X가 이러한 작용기를 포함하는 경우, 폴리실록산은, 폴리실록산 폴리올; 하나 이상의 폴리이소시아네이트; 및 임의적으로, 하이드록실 기, 1급 아민 기, 2급 아민 기로부터 선택된, 분자당 2개 이상의 활성 수소 원자를 포함하는 화합물 하나 이상의 반응 혼합물일 수 있다. 적합한 폴리이소시아네이트 및 분자당 2개 이상의 활성 수소를 갖는 적합한 화합물은 미국 특허 제6,657,001호, 컬럼 16, 라인 59 내지 컬럼 17, 라인 7; 컬럼 17, 라인 19 내지 32; 및 컬럼 17, 라인 37 내지 48에 기재되고, 이 인용 부분을 본원에 참고로 인용한다. 일부 실시양태에서, X는 하이드록실 또는 카복실산 작용기로 종결되는 중합성 에스터-함유 기를 포함할 수 있다. X가 이러한 기인 경우, 폴리실록산은, 폴리실록산 폴리올, 하나 이상의 카복실산 작용기를 갖는 물질 하나 이상, 및 하나 이상의 유기 폴리올의 반응 생성물일 수 있다. 하나 이상의 카복실산 작용기를 갖는 물질의 비제한적이고 적합한 예는 당 분야에 공지된 카복실산 기-함유 중합체, 예컨대, 카복실산 기-함유 아크릴계 중합체, 폴리에스터 중합체, 및 폴리우레탄 중합체, 예컨대 미국 특허 제4,681,811호에 기재된 중합체를 포함한다. 적합한 유기 폴리올의 비제한적 예는 미국 특허 제6,657,001호, 라인 23 내지 32; 미국 특허 제4,046,729호, 컬럼 7, 라인 52, 내지 컬럼 8, 라인 9; 컬럼 8, 라인 29, 내지 컬럼 9, 라인 66; 및 미국 특허 제3,919,315호, 컬럼 2, 라인 64, 내지 컬럼 3, 라인 33에 기재된 것을 포함하고, 이 인용 부분을 본원에 참고로 인용한다.
특정 실시양태에서, 상기 (b) 폴리실록산은, 코팅 조성물을 형성하는데 사용되는 성분들의 수지 고체의 총 중량을 기준으로 코팅 조성물 내에 0.01 내지 90 중량%의 범위로 존재한다. 다른 실시양태에서, 상기 (a) 폴리실록산은 코팅 조성물 내에 미국 특허 제6,657,001호, 컬럼 13, 라인 28, 내지 컬럼 14, 라인 7에 기재된 수준으로 존재하고, 이 인용 부분을 본원에 참고로 인용한다. 본원에 사용된 조성물을 형성하는 성분의 "수지 고체의 총 중량을 기준으로"는, 조성물이 형성되는 동안 첨가되는 성분의 양이 폴리실록산, 코팅 조성물의 형성 동안 존재하는 임의의 필름-형성 성분 및 임의의 경화제의 고체(비휘발물)의 총 중량(입자, 임의의 용매, 또는 임의의 첨가제 고체, 예컨대 장애 아민 안정화제, 촉매, 광개시제, 증량제 안료 및 충전제를 비롯한 안료, 흐름성 조절제(flow additive), 및/또는 UV 광 흡수제는 포함하지 않음)을 기준으로 함을 의미한다.
에폭시 기를 함유한 폴리실록산을 형성하기 위하여, 하이드록실 작용기를 함유한 폴리실록산을 폴리에폭사이드와 추가로 반응시킬 수 있다. 상기 폴리에폭사이드는 지방족 또는 환형지방족 폴리에폭사이드 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 사용하기 적합한 폴리에폭사이드의 비제한적 예는 하나 이상의 에폭시 기를 갖는 하나 이상의 에틸렌형 불포화 단량체, 예컨대 글리시딜(메트)아크릴레이트 및 알릴 글리시딜 에터, 및 에폭시 작용기가 없는 하나 이상의 에틸렌형 불포화 단량체로부터 제조된 에폭시 작용성 아크릴계 공중합체를 포함한다. 이러한 에폭시 작용성 아크릴계 공중합체의 제조는 미국 특허 제4,681,811호 컬럼 4, 라인 52 내지 컬럼 5, 라인 50에 자세히 기재되어 있고, 이 인용 부분을 본원에 참고로 인용한다.
성분 (c)
상기에 기재된 바와 같이, 본 발명의 코팅 조성물은, 성분 (b)와 반응성인 작용기를 포함하는 반응물을 포함한다. 예컨대, 성분 (c)는 성분 (b)의 작용기와 반응성인 작용기를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 상기 반응물은 성분 (b)의 작용기와 반응성인 작용기뿐만 아니라 또한 성분 (c)로서 고려될 수 있는 다른 반응물와 반응할 수 있는 작용기를 포함한다.
특정 실시양태에서, 성분 (c)는 경화제(가교 결합제)를 포함할 수 있다. 적합한 경화제는, 비제한적으로 아미노플라스트 수지, 폴리이소시아네이트, 블로킹된 폴리이소시아네이트, 폴리에폭사이드, 폴리산, 폴리올, 또는 이들의 조합물을 포함한다. 본 발명에 사용될 수 있는 적합한 아미노플라스트 화합물은 미국 특허 제6,657,001호, 컬럼 26, 라인 3 내지 27에 기재된 것을 포함하고, 이 인용 부분을 본원에 참고로 인용한다. 이러한 아미노플라스트 화합물의 예는 사이멜(CYMEL)(사이텍 인더스트리즈, 인코포레이티드(Cytec Industries, Inc.)로부터 상업적으로 수득가능함) 및 레지멘(RESIMENE)(솔로티아, 인코포레이티드(Solutia, Inc.)로부터 수득가능함)을 포함한다.
사용하기 적합한 다른 경화제는, 비제한적으로 폴리이소시아네이트 경화제를 포함한다. 본원에 사용된 용어 "폴리이소시아네이트"는 차단된(또는 캡핑된) 폴리이소시아네이트 및 비차단된 폴리이소시아네이트를 포함하는 것으로 의도된다. 상기 폴리이소시아네이트는 지방족 또는 방향족 폴리이소시아네이트, 또는 이들 2개의 혼합물일 수 있다. 보다 고급인 폴리이소시아네이트, 예컨대 다이이소시아네이트의 이소시아누레이트가 종종 사용되지만, 다이이소시아네이트가 사용될 수 있다. 또한, 보다 고급인 폴리이소시아네이트가 다이이소시아네이트와 조합되어 사용될 수도 있다. 또한, 이소시아네이트 예비중합체, 예컨대, 폴리이소시아네이트와 폴리올의 반응 생성물이 사용될 수도 있다.
본 발명에 사용될 수 있는 추가의 경화제는 미국 특허 제6,657,001호, 컬럼 26, 라인 62, 내지 컬럼 27, 라인 20; 컬럼 26, 라인 25 내지 32; 컬럼 27, 라인 36 내지 44; 컬럼 26, 라인 48 내지 60; 및 컬럼 26, 라인 66, 내지 컬럼 27, 라인 12에 기재된 것을 포함하고, 이 인용 부분을 본원에 참고로 인용한다.
특정 실시양태에서, 코팅 조성물 내의 경화제 양은, 일반적으로, 조성물을 형성하는 성분들의 수지 고체의 총 중량을 기준으로 1 내지 65 중량%, 예컨대 5 내지 65 중량%, 10 내지 45 중량%, 또는 15 내지 40 중량%의 범위로 존재한다.
성분 (d):
상기에 언급된 본 발명의 코팅 조성물은 복수의 입자를 포함한다. 특정 실시양태에서, 상기 입자는, 조성물에 혼입되기 전에 50 마이크론 미만의 평균 입자 크기를 갖는다. 일부 실시양태에서, 상기 입자는, 조성물에 혼입되기 전에 1 내지 1000nm 미만의 평균 입자 크기의 범위를 갖는다. 다른 실시양태에서, 상기 입자는, 코팅 조성물에 혼입되기 전에 1 내지 100 nm, 예컨대 5 내지 50 nm, 5 내지 25 nm, 또는 10 내지 20 nm의 평균 입자 크기의 범위를 갖는다. 특정 실시양태에서, 다양한 크기의 입자가 본 발명에서 사용될 수 있다.
상기 입자의 모양(또는 형태)은 본 발명의 특정 실시양태 및 이의 의도된 적용에 따라 달라질 수 있다. 예컨대 일반적으로, 구 형태(예컨대, 고체 비드, 마이크로비드, 또는 중공구(hollow sphere)) 및 입방형, 판형, 또는 비원형(기다란 형태 또는 섬유형)이 사용될 수 있다. 다르게는, 상기 입자는 공동, 다공성, 무공극, 또는 상기의 임의의 조합인 내부 구조체, 예컨대 다공성 또는 고체 벽을 포함한 공동형 중심(hollow center)을 가질 수 있다. 적합한 입자 특성에 대한 보다 많은 정보는 본원에 참고로 인용된 문헌[H. Katz et al.(Ed.), Handbook of Fillers and Plastics(1987) at pages 9-10]을 참조한다.
상기 입자는, 중합체성 및 비중합체성 무기 물질, 중합체성 및 비중합체성 유기 물질, 복합체 물질 및 이들의 혼합물로부터 선택된 물질로부터 형성될 수 있다. 본원에 사용된 용어 "중합체성 무기 물질"은, 탄소가 아닌 원소 또는 원소들에 기반하는 주쇄 반복 유닛을 갖는 중합체성 물질을 의미한다. 이에 대한 보다 많은 정보는, 특히 본원에 참고로 인용된 문헌[James Mark et al., Inorganic Polymers, Prentice Hall Polymer Science and Engineering Series,(1992) at page 5]를 참조한다. 본원에 사용된 용어 "중합체성 유기 물질"은, 탄소를 기준으로 하는 주쇄 반복 유닛을 갖는 합성 중합체성 물질, 반합성 중합체성 물질 및 천연 중합체성 물질 모두를 의미한다.
본원에 사용된 "유기 물질"은, 탄소가 전형적으로 탄소 자신 및 수소와 결합하고, 종종 또한 다른 원소와 결합하는 탄소 함유 화합물(이성분 화합물, 예컨대 이산화탄소, 카바이드, 이황화탄소 등; 삼성분 화합물, 예컨대 금속 시아나이드, 금속 카본일 등; 및 탄소-함유 이온성 화합물, 예컨대 금속 카보네이트, 예컨대, 칼슘 카보네이트 및 나트륨 카보네이트는 제외)을 의미한다. 특히, 본원에 참고로 인용된 문헌[R. Lewis, Sr., Hawley's Condensed Chemical Dictionary(12th Ed. 1993) at pages 761-762] 및 [M. Silberberg, Chemistry The Molecular Nature of Matter and Change(1996) at page 586]을 참조한다.
본원에 사용된 용어 "무기 물질"은 유기 물질이 아닌 임의의 물질을 의미한다.
본원에 사용된 용어 "복합체 물질"은 2개 이상의 상이한 물질들의 복합물을 의미한다. 복합체 물질로부터 형성된 입자는, 일반적으로 표면 아래의 입자 내부의 경도와 상이한 입자 표면의 경도를 갖는다. 더욱 구제적으로, 입자의 표면은, 비제한적으로, 당 분야에 공지된 기술을 사용한 화학적 또는 물리적으로 표면 특성을 변화시키는 것을 포함하는 당 분야에 널리 공지된 임의의 방법으로 개질될 수 있다.
예컨대, 입자는 하나 이상의 제 2 물질로 코팅, 클래딩 또는 캡슐화되는 제 1 물질로부터 형성되어 더욱 연질의 표면을 갖는 복합체 입자를 형성할 수 있다. 다른 대안적 실시양태에서, 복합체 물질로부터 형성된 입자는 제 1 물질과 상이한 형태로 코팅, 클래딩 또는 캡슐화되는 제 1 물질로부터 형성될 수 있다. 본 발명에 유용한 입자에 대한 보다 많은 정보는, 특히 본원에 참고로 인용된 문헌[G. Wypych, Handbook of Fillers, 2nd Ed.(1999) at pages 15-202]를 참조한다.
본 발명의 조성물로 사용하기에 적합한 입자는 당 분야에 공지된 무기 원소 또는 화합물을 포함할 수 있다. 적합한 입자는 세라믹 물질, 금속 물질, 및 상기의 임의의 혼합물로부터 형성될 수 있다. 적합한 세라믹 물질은, 금속 옥사이드, 금속 니트라이드, 금속 카바이드, 금속 설파이드, 금속 실리케이트, 금속 보라이드, 금속 카보네이트 및 상기의 임의의 혼합물을 포함한다. 금속 니트라이드의 특정 비제한적 예는, 예컨대 보론 니트라이드이고; 금속 옥사이드의 특정 비제한적 예는, 예컨대, 아연 옥사이드이고; 적합한 금속 설파이드의 비제한적 예는, 예컨대 몰리브데늄 다이설파이드, 탄탈륨 다이설파이드, 텅스텐 다이설파이드 및 아연 설파이드이고; 금속 실리케이트의 비제한적인 적합한 예는, 예컨대 알루미늄 실리케이트 및 마그네슘 실리케이트, 예컨대 버미큘라이트를 포함한다.
상기 입자는, 예컨대 단일 무기 옥사이드, 예컨대 콜로이드성, 발연(fumed) 또는 무정형의 실리카, 알루미나 또는 콜로이드성 알루미나, 티타늄 다이옥사이드, 세슘 옥사이드, 이트륨 옥사이드, 콜로이드성 이트리아, 지르코니아, 예컨대 콜로이드성 또는 무정형 지르코니아, 및 이들의 혼합물; 또는 또 다른 유형의 유기 옥사이드가 침착된 일 유형의 무기 옥사이드로 본질적으로 이루어진 코어를 포함할 수 있다. 이는, 본 발명의 조성물이 투명한 탑코트, 예컨대, 다성분 복합 코팅 조성물에서의 투명코트로서 사용되는 경우, 입자는 조성물의 광학 특성을 심각하게 저해하지 않아야 한다는 것을 이해해야 한다. 본원에 사용된 용어 "투명한"은 경화된 코팅물이 BYK/헤이즈 광택 기기를 사용하여 측정 시 50 미만의 BYK 헤이즈 지수를 갖는 것을 의미한다.
본 발명의 입자를 형성하는데 유용한 비중합체성 무기 물질은 그래파이트, 금속, 옥사이드, 카바이드, 니트라이드, 보라이드, 설파이드, 실리케이트, 카보네이트, 설페이트 및 하이드록사이드로부터 선택된 무기 물질을 포함한다. 유용한 무기 옥사이드의 비제한적 예는 아연 옥사이드이다. 적합한 무기 설파이드의 비제한적 예는 몰리브데늄 다이설파이드, 탄탈륨 다이설파이드, 텅스텐 다이설파이드, 및 아연 설파이드를 포함한다. 유용한 무기 실리케이트의 비제한적 예는 알루미늄 실리케이트 및 마그네슘 실리케이트, 예컨대 버미큘라이트를 포함한다. 적합한 금속의 비제한적 예는 몰리브데늄, 백금, 팔라듐, 니켈, 알루미늄, 구리, 금, 철, 은, 합금 및 이들의 혼합물을 포함한다.
하나의 실시양태에서, 본 발명은, 입자가 발연 실리카, 무정형 실리카, 콜로이드성 실리카, 알루미나, 콜로이드성 알루미나, 티타늄 다이옥사이드, 세슘 옥사이드, 이트륨 옥사이드, 콜로이드성 이트리아, 지르코니아, 콜로이드성 지르코니아 및 상기의 임의의 혼합물로부터 선택되는, 전술된 조성물에 관한 것이다. 또 다른 실시양태에서, 본 발명은, 입자가 콜로이드성 실리카인, 전술된 조성물에 관한 것이다. 일부 실시양태에서, 상기 언급된 물질은 표면이 처리되거나 미처리될 수 있다. 상기 입자로부터 형성될 수 있는 다른 적합한 물질 및 다른 입자 형태는, 미국 특허 제6,657,001호, 컬럼 22, 라인 11, 내지 컬럼 23, 라인 52에 기재되어 있으며, 이 인용 부분을 본원에 참고로 인용한다.
특정 실시양태에서, 입자는, 미국 특허 제6,657,001호, 컬럼 20, 라인 64 내지 컬럼 22, 라인 4에 기재된 경도 값을 가지며, 이 인용 부분을 본원에 참고로 인용한다.
특정 실시양태에서, 본 발명의 코팅 조성물 내 입자의 총량은 코팅 조성물의 성분들의 수지 고체의 총 중량을 기준으로 0.01 내지 75 중량%, 예컨대 0.1 중량% 초과, 0.5 중량% 초과, 또는 5 중량% 초과의 범위를 가질 수 있다.
성분 (e):
일부 실시양태에서, 본 발명의 코팅 조성물은 필름-형성 물질을 추가로 포함할 수 있다. 성분 (e)로서 사용될 수 있는 적합한 필름-형성 물질은, 비제한적으로 아크릴계 중합체, 폴리에스터 중합체, 폴리우레탄 중합체, 폴리아마이드 중합체, 폴리에터 중합체, 비스페놀 A계 에폭시 중합체, 폴리실록산 중합체, 이들의 공중합체, 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 특정 실시양태에서, 필름-형성 물질은 (b)와는 상이하다.
특정 실시양태에서, 상기 필름-형성 물질은 반응성 작용기, 예컨대 하이드록실 기, 카복실산 기, 이소시아네이트 기, 차단된 이소시아네이트 기, 카복실레이트 기, 1급 아민 기, 2급 아민 기, 아마이드 기, 카바메이트 기, 무수물 기, 하이드록실 알킬아마이드 기, 에폭시 기, 또는 이들의 조합물을 포함한다. 또한, 일부 실시양태에서, 필름-형성 물질의 반응성 작용기는 (b)의 반응성 작용기와 동일하거나 상이할 수 있으며 성분 (c)에 대해 반응성일 수 있다. 그러나, 다른 실시양태에서, 필름-형성 중합체의 반응성 작용기와만 반응성인 추가의 경화제가 본 발명의 코팅 조성물에 첨가될 수 있다. 사용될 수 있는 적합한 경화제는 성분 (c)와 연관되어 전술된 것들을 포함한다. 특정 실시양태에서, 본원에 기재된 경화제는 상기에 기재된 경화제와 동일하거나 상이할 수 있다.
본 발명의 실시양태에서, 하나 이상의 반응성 작용기를 갖는 추가 중합체(사용되는 경우)는 일반적으로 조성물 내 다른 성분에 첨가되어 코팅 조성물의 수지 고체의 총 중량을 기준으로 1 내지 90 중량%, 예컨대 2 내지 80 중량%, 5 내지 60 중량%, 또는 10 내지 50 중량%의 범위의 양으로 존재한다.
다른 성분:
본원에 기재된 상기 코팅 조성물은 추가의 성분, 예컨대 착색제를 추가로 포함할 수 있다. 본원에 사용된 용어 "착색제"는 조성물에 색상 및/또는 다른 불투명 및/또는 다른 시각 효과를 부여하는 임의의 물질을 의미한다. 착색제는 임의의 다양한 형태, 예컨대 개별 입자, 분산물, 용액 및/또는 플레이크(예컨대, 알루미늄 플레이크)로 코팅물에 첨가할 수 있다. 단일 착색제 또는 2개 이상의 착색제의 혼합물이 본원에 기재된 코팅 조성물에 사용될 수 있다.
예시적 착색제는 안료, 염료 및 틴트, 예컨대 페인트 산업에 사용되고/사용되거나 건조 색상 제조업체 협회(Dry Color Manufacturers Association(DCMA))에 제시된 것 및 특수 효과 조성물을 포함한다. 착색제는, 예컨대 사용 조건하에 불용성이지만 습윤성인 미분된 고체 분말을 포함할 수 있다. 착색제는 유기 및 무기성일 수 있고, 응집 또는 비응집될 수 있다. 착색제는 연마 비히클, 예컨대 아크릴계 연마 비히클을 사용함으로써 코팅물에 혼입시킬 수 있고, 이의 사용은 당업자에게 익숙할 것이다.
예시적 안료 및/또는 안료 조성물은, 비제한적으로 카바졸 다이옥사진 조질 안료, 아조, 모노아조, 디스아조, 나프톨 AS, 염 유형(레이크), 벤즈이미다졸론, 축합물, 금속 착체, 이소인돌린온, 이소인돌린 및 다환형 프탈로시아닌, 퀴나크리돈, 페릴렌, 페린온, 다이케토피롤로 피롤, 티오인디고, 안트라퀴논, 인단트론, 안트라피리미딘, 플라반트론, 피란트론, 안탄트론, 다이옥사진, 트라이아릴카보늄, 퀴노프탈론 안료, 다이케토 피롤로 피롤 레드("DPPBO 레드"), 티타늄 다이옥사이드, 카본 블랙 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 용어 "안료" 및 "착색된 충전제"는 서로 호환적으로 사용될 수 있다.
예시적 염료는, 비제한적으로 용매 및/또는 수성계, 예컨대 프탈로 그린 또는 블루, 철 옥사이드, 비스무스 바나데이트, 안트라퀴논, 페릴렌, 알루미늄 및 퀴나크리돈을 포함한다.
예시적 틴트는, 비제한적으로 수계 또는 수혼화성 담체에 분산된 안료, 예컨대 데구싸(Degussa) 인코포레이티드로부터 상업적으로 입수 가능한 아쿠아-켐(AQUA-CHEM) 896, 이스트만 케미칼 인코포레이티드(Eastman Chemical, Inc.)의 애큐레이트 디스퍼션즈(Accurate Dispersions) 지사로부터 상업적으로 입수 가능한 카리스마 착색제(CHARISMA COLORANTS) 및 맥시토너 산업용 착색제(MAXITONER INDUSTRIAL COLORANTS)를 포함한다.
전술된 바와 같이, 착색제는 분산제(비제한적으로 나노 입자 분산제를 포함함) 형태일 수 있다. 나노 입자 분산제는 목적하는 가시적 색상 및/또는 불투명 및/또는 시각 효과를 생성하는 하나 이상의 고도로 분산된 나노 입자 착색제 및/또는 착색제 입자를 포함할 수 있다. 나노 입자 분산제는, 착색제, 예컨대 150 nm 미만, 예컨대 70 nm 미만, 또는 30 nm 미만의 입자 크기를 갖는 안료 또는 염료를 포함할 수 있다. 나노 입자는 0.5 mm 미만의 입자 크기를 갖는 연마 매질을 포함한 스톡 유기 또는 무기 안료를 밀링함으로써 생성될 수 있다. 예시적 나노 입자 분산제 및 이의 제조 방법은 미국 특허 제6,875,800호에서 확인된다. 또한, 나노 입자 분산제는 결정화, 침전, 기체상 응축 및 화학적 마모(즉, 부분 용해)로써 생성될 수 있다. 코팅물 내에 나노 입자의 재응집을 최소화하기 위하여, 수지-코팅된 나노 입자의 분산제가 사용될 수 있다. 본원에 사용된 "수지-코팅된 나노 입자의 분산제"는 나노 입자 및 나노 입자 상의 수지 코팅물을 포함한 불연속 "복합 마이크로 입자"가 분산되는 연속 상을 지칭한다. 수지-코팅된 나노 입자의 예시적인 분산제 및 이의 제조 방법은 미국 특허 출원 공개 제2005/0287348호, 미국 가출원 제60/482,167호, 및 미국 특허 출원 제11/337,062호에서 확인된다.
사용될 수 있는 예시적 특수 효과 조성물은 하나 이상의 외관 효과, 예컨대 반사도, 펄감(pearlescence), 금속 광택, 인광, 형광, 광변색성, 감광성, 열변색성, 고미오크로미즘(goniochromism) 및/또는 색상-변화를 생성하는 안료 및/또는 조성물을 포함한다. 추가의 특수 효과 조성물은 다른 감지가능한 특성, 예컨대 불투명성 또는 질감을 제공할 수 있다. 비제한적 실시양태에서, 특수 효과 조성물은 예컨대 코팅물이 상이한 각도에서 시인되는 경우 코팅물의 색상이 변화되도록 색상 전이를 생성할 수 있다. 예시적 색상 효과 조성물은 미국 특허 제6,894,086호에서 확인된다. 추가의 색상 효과 조성물은 투명 코팅된 운모 및/또는 합성 운모, 코팅된 실리카, 코팅된 알루미나, 투명한 액정 안료, 액정 코팅물, 및/또는 간섭이 물질의 표면과 공기 사이의 상이한 굴절률 때문이 아니며 물질 내의 굴절률 차로부터 기인하는 임의의 조성물을 포함할 수 있다.
특정한 비제한적 실시양태에서, 하나 이상의 광원에 노출시 색상이 가역적으로 변화되는 감광성 조성물 및/또는 광변색성 조성물이 본원에 기재된 코팅 조성물에 사용될 수 있다. 광변색성 및/또는 감광성 조성물은 특정한 파장의 방사선에 노출됨으로써 활성화될 수 있다. 조성물이 여기되면, 분자 구조가 변화되고, 변화된 구조는 조성물의 본래 색상과 상이한 새로운 색상을 나타낸다. 방사선에 대한 노출이 제거되면, 광변색성 및/또는 감광성 조성물은 휴지 상태로 돌아오고 조성물의 본래 색상이 돌아올 수 있다. 하나의 비제한적 실시양태에서, 광변색성 및/또는 감광성 조성물은 비여기 상태에서 무색일 수 있고, 여기 상태에서 색을 나타낼 수 있다. 풀 컬러 변화가 밀리초 내지 수 분, 예컨대 20 내지 60초 내에 나타날 수 있다. 예시적 광변색성 및/또는 감광성 조성물은 광변색성 염료를 포함한다.
비제한적 실시양태에서, 감광성 조성물 및/또는 광변색성 조성물은 예컨대 공유 결합에 의해 중합성 성분의 중합체 및/또는 중합체성 물질과 연합되고/되거나 적어도 부분적으로 결합될 수 있다. 감광성 조성물이 코팅물로부터 빠져나와 기재에서 결정화할 수 있는 일부 코팅물과는 달리, 본 발명의 비제한적 실시양태에 따른 중합체 및/또는 중합성 성분이 연합되고/되거나 적어도 부분적으로 결합된 감광성 조성물 및/또는 광변색성 조성물은 코팅물이 최소한으로 빠져나간다. 예시적 감광성 조성물 및/또는 광변색성 조성물 및 이의 제조 방법은 미국 특허 출원 제10/892,919호에서 확인된다.
일반적으로, 착색제는 목적하는 시각적 및/또는 색상 효과를 부여하기에 충분한 임의의 양으로 존재할 수 있다. 착색제는 조성물의 총 중량을 기준으로 본 조성물의 1.0 내지 65 중량%, 예컨대 3 내지 40 중량% 또는 5 내지 35 중량%의 범위를 가질 수 있다.
코팅 조성물은 배합된 표면 코팅물 분야에 널리 공지된 다른 광학 물질, 예컨대 가소제, 항산화제, 장애 아민 광 안정화제, UV 광 흡수제 및 안정화제, 계면활성제, 흐름 조절제, 요변성제(thixotropic agent), 예컨대 벤토나이트 클레이, 안료, 충전제, 유기 공용매, 촉매 및 인산 및 다른 통상적인 보조제를 포함한다.
사용될 수 있는 적합한 촉매는 당업자에게 공지된 산 및 염기 촉매를 포함한다. 루이스 산 및 염기 촉매, 및 유기산 및 염기 촉매가 본 발명에 사용될 수 있다. 예컨대, 주석 나프텐에이트, 주석 벤조에이트, 주석 옥토에이트, 주석 부티레이트, 다이부틸틴 다이라우레이트, 다이부틸틴 다이아세테이트, 다이부틸틴 옥사이드, 납 옥토에이트, 알루미늄 에틸 아세토아세테이트, 지르코늄 에틸 아세토아세테이트, 및 다이논일나프탈렌 다이설폰산, 도데실벤젠설폰산, p-톨루엔설폰산, 알킬산 포스페이트, 페닐산 포스페이트, 1,4-다이아자바이사이클로[2.2.2]옥탄(DABCO), 트라이에틸아민, 구아닌, 피리딘, 테트라메틸구아니딘, 인산 및 이인산 다이에스터의 비차단된 및 차단된 형태, 및 상기 언급된 촉매의 다양한 차단된 형태이다.
상기에 기재된 물질 외에, 또한, 코팅 조성물은 유기 용매를 포함할 수 있다. 코팅 조성물에 사용될 수 있는 적합한 유기 용매는 본원에 기재된 임의의 것 및 부틸 아세테이트, 자일렌, 메틸 에틸 케톤, 또는 이들의 조합물을 포함한다.
물리적 특성:
특정 실시양태에서, 기재에 적용 및 경화 후, 본 발명의 코팅 조성물은, 마모 시험 방법 1으로 처리 시에 80% 이상, 예컨대 90% 초과(예컨대, 90 내지 95%)의 20°광택 유지율을 보인다. 기재 상에 적용하여 경화된 코팅물의 20°광택("원 광택(original gloss)")을 측정한 후 코팅된 기재를 암텍-키스틀러 카 세척 테스트(Amtec-Kistler Car Wash Test) DIN 55668에 적용함으로써 시험을 시작한다. 본원에 기재된 각 마모 시험 방법에서, 광택 측정은 광택계, 예컨대 노보 글로스-가드코(NOVO GLOSS-GARDCO) 광택계(플로리다 소재의 폼파노 비치(Pompano Beach)의 폴 엔. 가드너 캄파니(Paul N. Gardner Co.)로부터 입수 가능함)를 사용한다. 광택 측정값을 수득한 후 코팅된 기재를 10 싸이클의 암텍-키스틀러 카 세척 테스트에 적용한다. 10번의 싸이클이 완료된 후, 코팅물의 20°광택을 또 다시 측정한다("손상(mar) 후 광택"). 상기 코팅물의 20°광택 유지율은 하기 수학식 I을 사용하여 결정된다:
[수학식 I]
(손상 후 광택/원 광택) x 100 = 광택 유지율
특정 실시양태에서, 본 발명의 코팅 조성물은 기재에 적용 및 경화 후, 마모 시험 방법 2로 처리 시에 70% 이상(예컨대, 75 내지 80%), 예컨대 80% 초과, 또는 90% 초과의 20°광택 유지율을 보일 수 있다. 마모 시험 방법 1과 유사하나 코팅된 기재를 암텍-키스틀러 카 세척 테스트의 10 싸이클 대신 40 싸이클로 바꾸어 마모 시험 방법 2를 수행하였다.
특정 실시양태에서, 본 발명의 코팅 조성물은 기재에 코팅으로서 적용 및 경화 후, 건조 마모 시험 방법 1에서 80% 이상, 예컨대 90% 초과(예컨대, 90 내지 95%)의 20°광택 유지율을 보일 수 있다. 상기 건조 마모 시험 방법 1에서는, 기재 상의 경화된 코팅물을, 먼저 코팅물의 20°광택("원 광택")을 측정함으로써 시험한다. 이어서, 코팅물을 아틀라스(Atlas) AATCC 크록미터(CROCKMETER), 모델(Model) CM-5(일리노이주 시카고의 아틀라스 일렉트릭 디바이스 캄파니(Atlas Electric Devices Company)로부터 입수가능함)를 사용하여 가중된 연마지로 10회의 이중 러빙으로 연속적으로 스크래치 하였다. 사용된 연마지는 미네소타주 세인트 폴의 3M 캄파니로부터 상업적으로 입수가능한 3M 281Q 웨토드라이(WETORDRY)™ 프로덕션(PRODUCTION)™ 9 마이크론 광택지 시트이다. 스크래치 후 코팅된 기재를, 10초 내지 밤새 임의의 적합한 열원, 예컨대 열 오븐 또는 대류 오븐, 액체(즉, 온수), 열선총, 열램프, 태양광, 다른 IR 공급원, 핫룸(hotroom) 등을 사용하여 35 내지 60℃의 기재 온도로 가열한 후 20°광택("손상 후 광택")을 다시 측정하였다. 원 20°광택의 60% 이상이 유지되는 경우, 코팅물은 건조 마모 시험 방법 1에 합격할 것이다. 광택 유지율은 상기 수학식 I에 기재된 바와 같이 측정한다.
코팅 시스템
상기에 기재된 코팅 조성물은 단독으로 또는 많은 상이한 기재 상에 침착될 수 있는 코팅 시스템의 일부로서 적용될 수 있다. 전형적으로, 코팅 시스템은 많은 코팅층을 포함한다. 전형적으로, 기재 상에 침착되는 코팅 조성물이 당 분야에 공지된 방법(예컨대, 열적 가열)으로 실질적으로 경화될 때에 코팅층이 형성된다. 상기에 기재된 코팅 조성물은 하기에 기재되는 코팅층들 중 하나 이상에 사용될 수 있다.
중합체를 포함한 코팅 조성물도 코팅될 수 있는 적합한 기재는, 비제한적으로 금속 기재, 금속 합금 기재, 금속화된 기재, 예컨대 니켈 도금된 플라스틱, 및/또는 플라스틱 기재를 포함한다. 일부 실시양태에서, 금속 또는 금속 합금은 알루미늄 및/또는 강철일 수 있다. 예컨대, 강철 기재는 냉간 압연 강철, 전기아연도금된 강철, 및/또는 고온 딥핑 아연도금된 강철일 수 있다. 또한, 일부 실시양태에서, 기재는 차량의 일부, 예컨대 차체(예컨대, 비제한적으로 도어, 차체 패널, 트렁크 데크 리드, 루프 패널, 후드, 및/또는 루프) 및/또는 차량 프레임을 포함할 수 있다. 본원에 사용된 "차량" 또는 이의 변형은, 비제한적으로 민간용, 상업용 및 군용 차량, 예컨대 차, 오토바이, 및 트럭을 포함한다. 또한, 일부 실시양태에서, 기재가 전처리 용액, 예컨대 미국 특허 제4,793,867호 및 제5,588,989호에 기재된 아연 포스페이트 용액으로 전처리될 수 있거나, 또는 전처리 용액으로 전처리되지 않을 수 있다는 것을 이해할 것이다.
자동차 공업에 사용되는 전형적인 코팅 시스템에서는, 전처리된 기재는 전착성(electrodepositable) 코팅 조성물로 코팅된다. 사용될 수 있는 적합한 전착성 코팅 조성물은 미국 특허 출원 공개 제2009/0042060호에 기재된다. 전착성 코팅 조성물이 경화된 후, 프라이머-서페이서(primer-surfacer) 코팅 조성물이 전착성 코팅 조성물의 적어도 일부에 적용된다. 프라이머-서페이서 코팅 조성물은 전형적으로 전착성 코팅층에 적용되고, 후속 코팅 조성물이 프라이머-서페이서 코팅 조성물 상에 적용되기 이전에 경화된다. 그러나, 일부 실시양태에서는, 기재가 전착성 코팅 조성물로 코팅되지 않는다는 것을 알아야 할 것이다. 따라서, 이러한 실시양태에서는, 프라이머-서페이서 코팅 조성물이 기재 상에 직접 적용된다.
프라이머-서페이서 코팅 조성물로부터 생성된 프라이머-서페이서층은 후속적으로 적용된 코팅층(예컨대, 색상 부여 코팅 조성물 및/또는 실질적으로 투명한 코팅 조성물)의 부서짐 저항성을 개선할 뿐만 아니라 후속적으로 적용된 층의 생성을 돕는 역할을 한다. 본원에 사용된 "프라이머-서페이서"는 아래에서 적용된 코팅 조성물 하에 사용하기 위한 프라이머 조성물을 지칭하고, 유기 코팅 조성물의 분야에 일반적으로 공지된 열가소성 및/또는 가교성(예컨대, 열경화성) 필름-형성 수지로서 사용되는 물질을 포함한다. 적합한 프라이머 및 프라이머-서페이서 코팅 조성물은 당업자에게 공지된 분무 적용 프라이머를 포함한다. 적합한 프라이머의 예는 펜실베니아주 피츠버그 소재의 피피지 인더스트리즈로부터 입수가능한 몇몇의 DPX-1791, DPX-1804, DSPX-1537, GPXH-5379, OPP-2645, PCV-70118, 및 1177-225A를 포함한다. 본 발명에 사용될 수 있는 또 다른 적합한 프라이머-서페이서 코팅 조성물은 미국 특허 출원 제11/773,482호에 기재된 프라이머-서페이서이다.
일부 실시양태에서, 프라이머-서페이서 코팅 조성물이 코팅 시스템에서 사용되지 않는다는 것을 알아야 할 것이다. 따라서, 색상 부여 베이스코트 코팅 조성물을 경화된 전착성 코팅 조성물 상에 직접 적용할 수 있다.
일부 실시양태에서, 색상 부여 코팅 조성물(이하에는 "베이스코트")은 프라이머 서페이서 코팅층(존재한다면)의 적어도 일부에 침착된다. 당 분야에 공지된 임의의 베이스코트 코팅 조성물이 본 발명에 사용될 수 있다. 이러한 베이스코트 코팅 조성물은 전형적으로 착색제를 포함한다는 것을 알아야 할 것이다.
특정 실시양태에서, 본 발명은, 베이스코트 코팅층의 적어도 일부에 침착되는 실질적으로 투명한 코팅 조성물(이하에, "투명코트")에서 사용될 수 있다. 본원에 사용된 "실질적으로 투명한" 코팅층은 실질적으로 투명하고, 불투명하지 않다는 것이다. 특정 실시양태에서, 실질적으로 투명한 코팅 조성물은, 경화 후에 투명한 코팅 조성물을 불투명(실질적으로 투명하지 않음)하게 만들지 않을 정도의 양의 착색제를 포함할 수 있다.
일부 실시양태에서, 입자(예컨대, 성분 (d))의 제 1 부분, 예컨대 실리카 입자는, 경화된 투명한 코팅 조성물(즉, 투명코트 층)의 벌크 영역에 존재하는 입자의 제 2 부분의 농도보다 높은 농도에서 경화된 조성물의 표면 영역에 존재한다. 특정 예에서, 미국 BYK 케미(Chemie)로부터 입수가능한 BYK 헤이즈 광택계를 사용하여 측정 시 경화된 조성물의 BYK 헤이즈 값은 50 미만이고, 35 미만일 수 있고, 종종 20 미만이다. 또한, 특정 실시양태에서, 투명코트 층이 알콕시실란 화합물(예컨대, 성분 (a))의 잔류물을 포함하는 중합체 네트워크를 포함한다는 것을 이해해야 할 것이다. 일부 실시양태에서, 중합체 네트워크는 알콕시실란 화합물 자체의 가수분해 반응을 통해 형성된다. 따라서, 특정 실시양태에서, 투명코트 층은 전술된 중합체 네트워크뿐만 아니라 이소시아네이트 경화제(예컨대, 성분 (c))와 폴리실록산(예컨대, 성분(b))의 하이드록실기를 반응시켜 형성된 가교 결합된 네트워크를 추가로 포함하면서 투명코트 층의 표면 영역 내에 고농도의 실리카 입자를 포함한다. 특정한 이론에 구속되는 것을 의도하지 않지만, 일부 실시양태에서는, 성분 (a)로부터 형성된 중합체 네트워크는 성분 (c) 및 (b)의 반응으로부터 형성된 가교 결합된 네트워크 사이를 관통하여, 생성된 투명코트 층의 물리적 특성을 증가시킬 수 있다고 여겨진다. 다르게는, 코팅 조성물이 필름-형성 물질(예컨대, 성분 (e)), 예컨대 아크릴계 폴리올을 추가로 포함하는 실시양태에서, 중합체 네트워크는, 성분 (c)와 (e)의 반응으로부터 형성된 가교 결합된 네트워크 외에, 성분 (c)와 (b)의 반응으로부터 형성된 가교 결합된 네트워크 사이에 관통할 수 있는 것으로 여겨진다.
본원에 사용된 경화된 조성물의 "표면 영역"은 일반적으로 코팅된 기재의 노출된 공기-표면에 평행이고, 경화된 코팅물의 표면으로부터 노출된 표면 아래로 20 이상 내지 150 nm의 범위의 깊이로 일반적으로 수직으로 연장되는 두께를 갖는 영역을 의미한다. 특정 실시양태에서, 표면 영역의 두께의 범위는 20 이상 내지 100 nm이고, 20 이상 내지 50 nm일 수 있다. 본원에 사용된 경화된 조성물의 "벌크 영역"은 표면 영역 아래로 연장된 영역을 의미하며, 일반적으로 코팅된 기재의 표면과 평행하다. 벌크 영역은 표면 영역과의 계면으로부터 경화된 코팅물을 통해 경화된 조성물 아래의 기재 또는 코팅층으로 연장되는 두께를 갖는다.
입자가 50nm 초과의 평균 입자 크기를 갖는 본 발명의 실시양태에서, 표면 영역의 두께는, 일반적으로 경화된 코팅물의 표면으로부터 입자의 평균 입자 크기의 3배 정도의 깊이까지 수직으로 연장되고, 이 표면은 입자의 평균 입자 크기의 2배 정도의 깊이까지 연장될 수 있다.
경화된 코팅물 내의 입자 농도는 미국 특허 제6,657,001호, 컬럼 47, 라인 12-60에 기재된 다양한 방법을 특징으로 할 수 있으며, 상기 인용 부분을 본원에 참고로 인용한다.
일부 실시양태에서, 일부 입자가 본질적으로 유기 코팅층으로 비보호된 투명코트 층 위로 적어도 부분적으로 돌출되도록 입자가 표면 영역에 존재할 수 있음을 이해해야 할 것이다. 다르게는, 이 유기 코팅층이 입자와 표면 영역의 노출된 공기-표면 계면 사이에 위치되도록 입자가 표면 영역에 존재할 수 있다.
전술된 코팅 조성물 중 하나 이상은 착색제 및 상기에 기재된 다른 임의적인 물질(배합된 표면 코팅물 분야에 공지됨)을 포함할 수 있다.
본원에 기재된 다양한 코팅층을 형성하는 코팅 조성물 중 하나 이상은 "하나의 성분"("1K"), "2개의 성분"("2K"), 또는 심지어 다성분 조성물일 수 있다는 것을 또한 이해할 것이다. 1K 조성물은 모든 코팅 성분이 제조 후, 저장 등의 동안에 동일한 용기에서 유지되는 조성물을 지칭하는 것으로서 이해될 것이다. 2K 조성물 또는 다성분 조성물은 다양한 성분들이 사용되기 직전까지 개별적으로 유지되는 조성물을 지칭하는 것으로서 이해될 것이다. 1K 또는 2K 코팅 조성물을 기재에 적용하고, 전형적인 수단, 예컨대 가열, 강제 환기 등으로 경화시킬 수 있다.
특정 실시양태에서, 본 발명은 단일코트 코팅 시스템에 사용될 수 있다. 단일코트 코팅 시스템에서는, 단일 코팅층이 전착성 코팅층 또는 프라이머-서페이서 코팅층(상기에 기재됨) 중 하나 이상을 포함할 수 있는 기재(전처리 또는 미-전처리될 수 있음) 상에 적용된다.
본원에 기재된 다양한 코팅층을 형성하는 코팅 조성물은 당 분야에 공지된 임의의 기술을 사용하여 기재 상에 침착 또는 적용될 수 있다. 예컨대, 코팅 조성물은 임의의 다양한 방법, 예컨대 비제한적으로 분무, 브러싱, 딥핑 및/또는 압연 코팅 등으로 기재에 적용될 수 있다. 복수의 코팅 조성물이 기재 상에 적용되는 경우, 하나의 코팅 조성물은 하부의 코팅 조성물이 경화된 후 또는 하부의 코팅 조성물이 경화되기 전에 하부의 코팅 조성물의 적어도 일부에 적용되어야 함을 알아야 할 것이다. 코팅 조성물이 경화되지 않은 하부의 코팅 조성물 상에 적용되는 경우, 하나 이상의 미경화된 코팅 조성물이 동시에 경화될 수 있다.
코팅 조성물은, 당 분야에 공지된 임의의 기술, 예컨대 비제한적으로 열에너지, 적외선, 이온화 또는 화학 방사선, 또는 이의 조합을 사용하여 경화될 수 있다. 특정 실시양태에서, 경화는 10℃ 이상의 온도에서 수행될 수 있다. 다른 실시양태에서, 경화는 246℃ 이하의 온도에서 수행될 수 있다. 특정 실시양태에서, 경화는 인용된 값을 포괄하는, 본원에 인용된 임의의 조합 값 사이의 범위의 온도에서 수행될 수 있다. 예컨대, 경화는 120 내지 150℃의 온도 범위에서 수행될 수 있다. 그러나, 경화 메커니즘을 활성화하는데 필요한 경우, 보다 낮거나 높은 온도가 사용될 수 있다는 것을 알아야 할 것이다.
특정 실시양태에서, 본원에 기재된 코팅 조성물은 저온, 수분 경화성 코팅 조성물이다. 본원에 사용된 용어 "저온, 수분 경화성"은, 기재에 적용 후에 주변 공기(이때 상기 공기는 10 내지 100%, 예컨대 25 내지 80%의 상대 습도, 및 -10 내지 120℃, 예컨대 5 내지 80℃, 일부 경우 10 내지 60℃, 또 다른 경우 15 내지 40℃의 온도를 가짐)의 존재 하에 경화가능한 코팅 조성물을 지칭한다.
본원에 기재된 코팅층의 건조 필름 두께의 범위는 0.1 내지 500 마이크론일 수 있다. 다른 실시양태에서, 건조 필름 두께는 125 마이크론 이하, 예컨대 80 마이크론 이하일 수 있다. 예컨대, 건조 필름 두께의 범위는 15 내지 60 마이크론일 수 있다.
본 발명의 특정 실시양태가 자세하게 기술되었지만, 이는 본원의 전체 교시 내용에 비추어 다양한 변형 및 변화가 가능하다는 것이 당업자에게 자명할 것이다. 따라서, 본 명세서에 상세하게 설명된 특정한 구현예들은 단지 예시적이고, 첨부된 특허청구범위 및 그의 임의의 모든 균등물의 전체 범주로 정해지는, 본 발명의 범위를 제한하지 않는다.
실시예
실시예 1
이 실시예는 알콕시 실란 수지의 제조 방법을 기재한다. 상기 수지는 하기와 같은 방법으로 제조된다:
792.1g의 3-아미노프로필 트라이메톡시실란을 환류 냉각기가 장착된 적합한 반응 용기에 첨가하고, 질소 블랭킷으로 플러쉬 하였다. 실온에서, 442.4g의 에틸 아크릴레이트를 60℃ 미만의 온도를 유지하는 속도로 천천히 도입하였다. 첨가가 완료된 후 반응이 완료될 때까지(즉, 에틸 아크릴레이트%가 1% 미만) 반응물을 60℃로 유지시켰다. 이어서, 반응 혼합물을 실온으로 냉각한 후 61.7g의 n-부틸 아세테이트를 반응 혼합물에 첨가하였다. 이어서, 710.8g의 데스모두어(DESMODUR) N 3300A(베이어 머티리얼사이언스(Bayer MaterialScience)로부터 입수 가능함)를 반응 혼합물에 천천히 도입하였다. 반응 혼합물 온도가 65℃를 넘지 않도록 하고, 65℃를 유지시키고, 이소시아네이트 흡수 밴드의 소멸을 적외선 분광기로 모니터링 하였다.
코팅 조성물
하기 실시예는 본 발명의 코팅 조성물 및 비교 코팅 조성물의 제조 방법을 기재한다. 양 조성물은 다성분 복합물 코팅 시스템에서 투명한 탑코트(예컨대, 투명코트 층)를 형성한다.
코팅 조성물, 실시예 A(비교) 및 실시예 B를 미국 특허 제6,657,001호의 실시예 20에 기재된 절차로 제조하였다. 그러나, 실시예 1의 알콕시실란 수지는, 단지 실시예 B에 20중량g으로 첨가되지만, 실시예 A에는 알콕시실란 수지가 첨가되지 않았다.
실시예 A 및 B의 각각의 상기 코팅 조성물은 2팩(two-pack) 코팅 조성물로서 제조하였다.
시험 패널 제조
옵시디안 슈바르츠(Obsidian Schwartz)(흑색 수성 베이스코트)(피피지 인더스트리즈(독일) 인코포레이티드로부터 입수 가능함)를 12.5μm로 ED6060C(피피지 인더스트리즈, 인코포레이티드로부터 상업적으로 입수 가능한 양이온성 전착성 프라이머)로 코팅된 강철 패널(10mm x 30mm)에 분무 도포하였다. 베이스-코팅된 패널을 82℃에서 5분 동안 가수분해 하였다. 상기 실시예 A 및 B의 각각의 코팅 조성물을 베이스 코팅된 패널 위에 투명한 탑코트로서 40μm로 도포하였다. 탑코트된 패널을 주위 온도에서 10분 동안 플러쉬한 후 140℃에서 30분 동안 열적 경화시켰다. 다성분 복합물 코팅물을 광택 및 내스크래치성(하기 표 1에 도시됨)을 포함한 다양한 물리적 특성을 시험하였다.
시험 결과
표 1: 마모 후 광택 유지율(%)
Figure 112012042111220-pct00006
표 1로부터 보여질 수 있는 바와 같이, 실시예 B(본 발명의 실시양태)는 본원에 개시된 성분을 갖지 않는 코팅 조성물과 비교하여 개선된 물리적 특성을 가졌다.

Claims (20)

  1. (a) 하기 화학식 I의 반응성 기를 포함하는 화합물:
    [화학식 I]
    -X-SiR"x(OR')3-z
    [상기 식에서,
    X는 탄화수소 쇄이고;
    x는 0 내지 2이고, z는 0 내지 2이고;
    R' 및 R"은 각각 독립적으로, 수소, 할로겐, 아마이드, 탄화수소 쇄, 카복시, 알콕시, 헤테로원자를 포함한 탄화수소 쇄 및/또는 카본일기-함유 탄화수소 쇄를 포함하고;
    이때, x가 2인 경우 각 R"는 동일하거나 상이할 수 있고; z가 0 또는 1인 경우 R'는 각각 동일하거나 상이할 수 있고; R" 및 R'는 동일하거나 상이할 수 있음]
    (b) 하나 이상의 하기 화학식 II의 유닛을 포함하는 반응성 작용기를 포함하는 폴리실록산;
    [화학식 II]
    R1 nR2 mSiO(4-n-m)/2
    [상기 식에서,
    R1은 수소, 하이드록실, 탄화수소기, 또는 실록산 쇄이고;
    R2는 작용기를 포함하고;
    m 및 n은 0<n<4, 0<m<4 및 2<(m+n)<4의 요건을 충족시키고;
    이때, n > 1이면, 각 R1은 동일하거나 상이할 수 있고; m > 1이면, 각 R2은 동일하거나 상이할 수 있음];
    (c) 아미노플라스트, 폴리이소시아네이트, 차단된(blocked) 폴리이소시아네이트, 폴리에폭사이드, 폴리산, 폴리올, 또는 이들의 조합물을 포함하는 경화제; 및
    (d) 무기 입자, 복합체 입자 또는 이들의 혼합물을 포함하는 복수의 입자
    를 포함하는 코팅 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    R' 및 R"이 각각 탄소수 1 내지 6개의 알킬을 포함하는, 코팅 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    X가 2 내지 6개의 탄소 원자를 포함하는, 코팅 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    성분 (a)가 (폴리)에스터, (폴리)우레탄, 이소시아누레이트, (폴리)우레아, (폴리)에폭시, 무수물, 아크릴, (폴리)에터, (폴리)설파이드, (폴리)아민 또는 이들의 조합물을 포함하는, 코팅 조성물.
  5. 제 1 항에 있어서,
    성분 (a)가 하기 화학식 Ia, Ib, Ic 또는 이의 조합물을 포함하는, 코팅 조성물:
    [화학식 Ia]
    Figure 112012042111220-pct00007

    [상기 식에서,
    X는 탄화수소 쇄이고;
    x는 0 내지 2이고, z는 0 내지 2이고;
    R' 및 R"는 수소, 할로겐, 아마이드, 탄화수소 쇄, 카복시, 알콕시, 헤테로원자-함유 탄화수소 쇄, 및/또는 카본일기-함유 탄화수소 쇄를 포함하고;
    이때, x가 2인 경우 각 R"는 동일하거나 상이할 수 있고; z가 0 또는 1인 경우 R'는 각각 동일하거나 상이할 수 있음]
    [화학식 Ib]
    Figure 112012042111220-pct00008

    [상기 식에서,
    R은 수소, 탄화수소 쇄, 헤테로원자-함유 탄화수소 쇄, 및/또는 카본일기-함유 탄화수소 쇄이고;
    R''' 및 R'''' 중 하나 이상은 --X―SiR"x(OR')3-z이고,
    R''' 및 R''''는 동일하거나 상이할 수 있으며 수소, 탄화수소 쇄, 헤테로원자-함유 탄화수소 쇄, 카본일기-함유 탄화수소 쇄, (폴리)에스터, (폴리)우레탄, 이소시아누레이트, (폴리)우레아, (폴리)에폭시, 무수물, 아크릴, (폴리)에터, (폴리)설파이드, (폴리)아민, 또는 이들의 조합물을 포함하고;
    X는 탄화수소 쇄이고;
    x는 0 내지 2이고, z는 0 내지 2이고;
    R' 및 R"는 수소, 할로겐, 아마이드, 탄화수소 쇄, 카복시, 알콕시, 헤테로원자-함유 탄화수소 쇄, 및/또는 카본일기-함유 탄화수소 쇄를 포함하고;
    이때, x가 2인 경우 각 R"는 동일하거나 상이할 수 있고; z가 0 또는 1인 경우 R'는 각각 동일하거나 상이할 수 있고;
    X"는 탄화수소 쇄, (폴리)에스터, (폴리)우레탄, 이소시아누레이트, (폴리)우레아, (폴리)에폭시, 무수물, 아크릴, (폴리)에터, (폴리)설파이드, 및/또는 (폴리)아민이고;
    n은 1 이상임]
    [화학식 Ic]
    Figure 112012042111220-pct00009

    [상기 식에서,
    R은 수소, 탄화수소 쇄, 헤테로원자를 포함한 탄화수소 쇄, 및/또는 카본일기를 포함한 탄화수소 쇄이고;
    R''' 및 R'''' 중 하나 이상은 --X―SiR"x(OR')3-z이고,
    R''' 및 R''''는 동일하거나 상이할 수 있으며 수소, 탄화수소 쇄, 헤테로원자-함유 탄화수소 쇄, 카본일기-함유 탄화수소 쇄, (폴리)에스터, (폴리)우레탄, 이소시아누레이트, (폴리)우레아, (폴리)에폭시, 무수물, 아크릴, (폴리)에터, (폴리)설파이드, (폴리)아민, 또는 이들의 조합물을 포함하고;
    X는 탄화수소 쇄이고;
    x는 0 내지 2이고, z는 0 내지 2이고;
    R' 및 R"는, 수소, 할로겐, 아마이드, 탄화수소 쇄, 카복시, 알콕시, 헤테로원자-함유 탄화수소 쇄, 및/또는 카본일기-함유 탄화수소 쇄를 포함하고;
    이때, x가 2인 경우 각 R"는 동일하거나 상이할 수 있고; z가 0 또는 1인 경우 R'는 각각 동일하거나 상이할 수 있고;
    X"는 탄화수소 쇄, (폴리)에스터, (폴리)우레탄, 이소시아누레이트, (폴리)우레아, (폴리)에폭시, 무수물, 아크릴, (폴리)에터, (폴리)설파이드, 및/또는 (폴리)아민이고;
    n은 1 이상임]
  6. 제 5 항에 있어서,
    성분 (a)가 화학식 Ia를 포함하는, 코팅 조성물.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 코팅 조성물이, 상기 코팅 조성물의 총 수지 고체를 기준으로 1.0 중량% 내지 50 중량%의 성분 (a)를 포함하는, 코팅 조성물.
  8. 제 1 항에 있어서,
    성분 (b)의 각 R2의 작용기가 하이드록실, 카복실, 이소시아네이트, 차단된 (폴리)이소시아네이트, 1급 아민, 2급 아민, 아마이드, 카바메이트, 우레아, 우레탄, 비닐, 불포화 에스터, 말레이미드, 푸마레이트, 무수물, 하이드록실 알킬아마이드, 에폭시, 또는 이들의 조합물을 포함하는, 코팅 조성물.
  9. 제 1 항에 있어서,
    성분 (b)의 적어도 R2기가, 하이드록실, 카바메이트, 또는 이들의 조합물을 포함하는, 코팅 조성물.
  10. 제 1 항에 있어서,
    성분 (d)의 입자가 실리카, 무정형 실리카, 콜로이드성 실리카, 알루미나, 콜로이드성 알루미나, 티타늄 옥사이드, 세슘 옥사이드, 이트륨 옥사이드, 콜로이드성 이트리아, 지르코니아, 콜로이드성 지르코니아, 또는 이들의 조합물을 포함하는, 코팅 조성물.
  11. 제 1 항에 있어서,
    성분 (d)의 입자가 1000 nm 미만의 평균 입자 크기를 갖는, 코팅 조성물.
  12. 제 1 항에 있어서,
    성분 (d)의 입자가 100μm 미만의 평균 입자 크기를 갖는, 코팅 조성물.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제 1 항에 있어서,
    (e) 아크릴계 중합체, 폴리에스터 중합체, 폴리우레탄 중합체, 폴리아마이드 중합체, 폴리에터 중합체, 비스페놀 A계 에폭시 중합체, 폴리실록산 중합체, 이들의 공중합체, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 필름-형성 물질을 추가로 포함하고;
    상기 필름-형성 물질은 성분 (b)와 상이하고, 성분 (c)와 반응성이 있는 반응성 작용기를 포함하는, 코팅 조성물.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 (e) 필름-형성 물질의 반응성 작용기와 반응성인 경화제를 추가로 포함하고;
    상기 경화제는 성분 (c)와 동일하거나 상이한, 코팅 조성물.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 경화제가 아미노플라스트 수지, 이소시아네이트, 폴리에폭사이드, 폴리산, 무수물, 아민, 폴리올, 또는 이들의 조합물을 포함하는, 코팅 조성물.
  18. 제 1 항에 있어서,
    기재에 적용 및 경화 후, 마모 시험 방법 1로 시험 시에, 경화된 코팅물이 70% 이상의 20°광택 유지율을 보이는, 코팅 조성물.
  19. 제 1 항에 있어서,
    기재에 적용 및 경화 후, 마모 시험 방법 2로 시험 시에, 경화된 코팅물이 70% 이상의 20°광택 유지율을 보이는, 코팅 조성물.
  20. 제 1 항에 있어서,
    기재에 적용 및 경화 후, 건조 마모 시험 방법 1로 시험 시에, 경화된 코팅물이 80% 이상의 20°광택 유지율을 보이는, 코팅 조성물.
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