KR101877585B1 - 개선된 새그 저항성을 갖는 수계 코팅 조성물 및 시스템, 및 관련 방법 - Google Patents

개선된 새그 저항성을 갖는 수계 코팅 조성물 및 시스템, 및 관련 방법 Download PDF

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제임스 에이. 프레보스트
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윌리 에이치. ?첼
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Abstract

본 발명은 광범위한 기재 상에 새그 저항성 습윤 층 또는 코팅을 형성하는 데 사용될 수 있는 수계 코팅 및/또는 코팅 시스템을 제공한다. 코팅 시스템은 복합 카고 컨테이너와 같은 금속-함유 기재를 부식으로부터 보호하는 데 특히 효과적이다. 개요로서, 본 발명은 기재 상에 프라이머 코트를 형성하기에 적합한 수계 조성물을 제공한다. 바람직하게는, 프라이머는 광범위한 상대 습도 조건에서 건조하는 동안의 탁월한 새그 저항성을 위해 높은 수준의 하나 이상의 CAS제를 포함한다. 대안적으로, 코팅의 새그 저항성을 증가시키는 방법으로서 분무 적용 및 건조 동안 온도 및 습도를 제어하도록 변경이 이루어질 수 있다.

Description

개선된 새그 저항성을 갖는 수계 코팅 조성물 및 시스템, 및 관련 방법 {WATER-BASED COATING COMPOSITIONS AND SYSTEMS WITH IMPROVED SAG RESISTANCE, AND RELATED METHODS}
관련 출원(들)의 상호 참조
본 출원은 2011년 3월 8일자로 출원된, 미국 가출원 제61/450,481호로부터 우선권을 주장한다.
본 발명은 기재, 특히 금속 함유 기재 상에 보호 코팅을 형성하는 데 사용되는 수계 코팅 시스템 및 방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 수성 코팅 조성물과 관련된 코팅 조성물, 방법, 및 코팅 시스템에 관한 것이다. 전형적으로 이러한 코팅은, 수성 코팅 조성물이 바람직하게는 충분히 높은 로딩의 하나 이상의 점토 새그 방지제(clay anti-sag agent; 이하, "CAS제")를 갖는, 프라이머 코트 (베이스 코트로도 지칭됨) 또는 다이렉트-투-메탈 코트(direct-to-metal coat; "DTM")로서 사용되고/사용되거나, 코팅은 제어된 습도 환경에서 적용되어, 새그 저항성(sag resistance)에 관한 생성된 코팅의 성능 향상을 촉진한다.
복합 카고 컨테이너(intermodal cargo container; 화물 또는 선적 컨테이너로도 지칭됨)는, 국가들 사이를 비롯한, 장소들 사이에서의 제품 및 원료의 이동을 위한 재사용가능한 수송 및 보관 유닛이다. 복합 카고 컨테이너는 선박 수송, 화물 열차 수송, 및 화물 트럭 수송과 같은 복합 수송을 용이하게 하도록 표준화된다. 카고 컨테이너의 표준화는 또한 컨테이너화(containerization)로 지칭된다.
컨테이너화는 국제 통상에 다수의 이점을 제공해 왔다. 선적된 상품이 더욱 쉽고 저렴하게 이동된다. 제조사는 한 장소에서 적재된 상품이 목적지에서 쉽게 하적될 수 있음을 안다. 컨테이너는 보통 밀봉되며 조작 및 도난을 막도록 잠겨질 수 있음에 따라, 카고 안전성이 개선되어 왔다. 컨테이너는 또한 더 긴 서비스 수명을 가지며, 사용된 컨테이너에 대한 더 강력한 시장이 존재한다. 또한, 세계 도처에서 잠재적인 고객을 구할 수 있음을 알고 있는 제조사가 컨테이너를 더욱 대량으로 제조할 수 있기 때문에 카고 컨테이너 그 자체의 가격은 떨어진다.
국제적 컨테이너화를 촉진하기 위해 몇몇 국제 표준이 만들어져 왔다. 예를 들어, 국제 표준화 기구 (ISO)는, 용어, 치수 및 등급을 정의하기 위한 R-668; 식별 표지(identification marking)를 정의하기 위한 R-790; 모서리 맞춤(corner fitting)을 추천하기 위한 R-1161; 및 일반용 컨테이너에 대한 치수를 설명하기 위한 R-1897을 포함하는 적용가능한 표준을 발표하였다. 다른 표준에는 ASTM D5728-00, ISO 9897 (1997); ISO 14829 (2002); ISO 17363 (2007); ISO/PAS 17712 (2006); ISO 18185 (2007); 및 ISO/TS 10891 (2009)가 포함된다. 코팅/페인트 성능에 대한 국제 규격(international specification)은 IICL (국제 컨테이너 임대사 협회(Institute of International Container Lessors))에 의해 제공된다. 또한 문헌[International Organization for Standardization (ISO), Freight Containers, Vol. 34 of ISO Standards Handbook, 4th Ed., 2006, ISBN 92-67-10426-8]; 및 문헌[Levinson, Marc, The Box: How the Shipping Container Made the World Smaller and the World Economy Bigger, Princeton, NJ, Princeton University Press, 2006, ISBN 0691123241]을 참조한다. 이들 표준 및 문헌 각각은 모든 목적을 위해 전체적으로 본 명세서에 포함된다.
카고 컨테이너는 그의 서비스 수명 동안 가혹한 부식성 환경을 겪는다. 해상 수송되는 경우, 컨테이너는 해수의 부식 효과에 노출된다. 자연에 노출될 때, 컨테이너는 바람, 태양, 우박, 비, 모래, 열 등을 견뎌내야만 한다. 태양에 노출된 컨테이너는 82℃ (180℉) 또는 심지어 더 높은 온도로 뜨거워질 수 있다.
따라서, 카고 컨테이너는 컨테이너가 합당한 서비스 수명 동안 이러한 노출을 극복할 수 있도록 하는 방식으로 제조되어야 한다. 한가지 전략으로서, 컨테이너는 스테인리스 강, 내후강 (내후성 강, COR-TEN 브랜드 강, 또는 CORTEN 브랜드 강으로도 알려져 있음)과 같은 내부식성 재료로 제조될 수 있다. 그러한 내부식성 재료로부터 제조되는 경우조차, 열화에 대한 추가적인 보호로서 컨테이너 상에 여전히 일반적으로 내구성, 내마모성, 내부식성 코팅을 추가로 적용하는 것이 바람직하다. 코팅은 또한 장식, 정보제공, 또는 브랜드 식별을 이유로 사용될 수 있다.
전형적인 코팅 전략은 프라이머 코팅 위에 탑 코팅을 적용하는 것을 수반한다. 흔히, 코팅은 하나 이상의 수직 표면에 적용된다. 역사적으로, 많은 제안된 수계 시스템이 적용가능한 성능 요구 및/또는 표준을 충족시킬 수 없었기 때문에 주로 용매계 코팅 시스템이 카고 컨테이너를 보호하는 데 사용되어 왔다. 특히, 수계 코팅은 광범위하게 변하는 습도 조건에서는 적용하기가 어려운데, 코팅의 적용된 필름이 더 긴 기간의 시간 동안 젖은 채로 있고/있거나 균일하게 건조되지 않아서, 건조 기간 내에 점도가 회복되지 않는 경우에는 코팅의 증가된 새그를 야기하기 때문이다. 그 결과, 오직 용매계 코팅 시스템만이 업계에서 광범위하게 통상적으로 허용되어 왔다. 컨테이너 업계는 수계 코팅 시스템을 사용하는 데 대한 강한 편견을 유지하고 있다.
증가된 환경적 인식에 따라, 카고 컨테이너 또는 다른 기재 (예를 들어, 기동차 또는 트럭과 같은 운송수단)를 보호하기 위한 수계 코팅 시스템의 사용을 가능하게 하는 개선된 기술을 개발하려는 강한 요구가 있다.
일 실시 형태에서, 본 발명은 조성물이 다양한 습도 환경에서 건조될 때 바람직하게는 새그 저항성인 코팅 (예를 들어, 코팅은 바람직하게는 정상 및/또는 습한 건조 환경에서 새그 저항성임)을 형성하는 데 사용될 수 있는 수계 코팅 조성물 및/또는 시스템을 제공한다. 코팅 시스템은 복합 카고 컨테이너와 같은 금속-함유 기재를 부식으로부터 보호하는 데 특히 효과적이다.
개요로서, 본 발명은 기재 상에 프라이머 코트 (또는 DTM 코트)를 형성하기에 적합한 수계 조성물뿐만 아니라, 밑에 있는 코팅 상에 직접적으로 또는 간접적으로 탑코트를 형성하기에 적합한 탑코트 조성물을 제공한다. 바람직하게는, 수계 조성물은, 다양한 습도 환경에서 (즉, 습한 환경, 및/또는 상대적으로 건조한 환경에서) 조성물이 건조될 때 코팅이 과도한 정도로 새깅하는 것을 방지하기에 충분한 양으로 하나 이상의 CAS제를 포함한다.
이러한 발견은 선적 컨테이너 시장에서의 용도를 위한 수계 코팅의 도입을 좌절시켰던 어려운 문제점을 해결하였다. 즉, 다양한 습도 환경에서, 밑에 있는 컨테이너 표면 상에서 건조하는 동안 허용가능한 새그 저항성을 나타내는 수계 코팅 시스템을 제형하는 것은 매우 어려웠다. 많은 통상적인 수계 시스템, 특히 PVDC와 같은 염소화된 수지를 포함하는 것들이 다양한 습도 환경에서 (예를 들어, 예컨대 계절, 지형적 위치, 이들의 조합 등으로 인한 높은 습도를 갖는 한정된 영역 및/또는 외부 영역에서, 및/또는 상대적으로 건조한 환경에서) 적용가능한 새그 저항성 시험에 실패하였다. 예를 들어, 밑에 있는 기재가 수직 방식으로 위치된 동안 습윤 코팅 필름이 건조되고 중력이 건조되는 필름에 작용하기 때문에 코팅이 과도한 정도로 새깅한다. 그러므로, 이러한 코팅의 새그 저항성을 개선하고 그의 유용한 작업 범위를 증가시키는 (즉, 상대적으로 건조한 환경뿐만 아니라 상대적으로 습한 환경에서 새깅 없이 건조할 수 있는) 데 대한 강력한 요구가 있어왔다. 업계는 복합 카고 컨테이너 업계의 엄격한 요구를 충족시킬 수 있는 구매가능한, 수계 코팅 시스템을 강력하게 요구한다.
일 실시 형태에서, 본 발명은 탁월한 새그 저항성을 갖는 프라이머 코트와 같은 코팅을 형성하는 데 사용될 수 있는 수계 조성물을 제공한다. 본 발명에 따른 수성 코팅 조성물은 이례적으로 높은 로딩의 하나 이상의 CAS제 (예를 들어, 통상적인 양의 수준의 1.5 내지 5배)를 가져서, 코팅이 상대적으로 습한 환경에서 건조되는 동안 새깅에 대해 더욱 저항성인 코팅을 제조하는 데 도움을 줄 수 있다. 유리하게는, 선택된 CAS제는 코팅 조성물의 점도 및/또는 건조 시간에 바람직하지 않게 영향을 주지 않고/않거나, 그의 새그 저항 기능성이 과도한 정도로 저하되게 하지 않는다. 놀랍게도, 본 발명에 따른 바람직한 수성 코팅 조성물에 증가된 수준의 하나 이상의 CAS제를 포함하는 것은, 광범위한 습도 (예를 들어, 45 내지 95%) 및/또는 pH (예를 들어, 5 내지 8의 pH)에 걸쳐, 점도, 건조 시간, 및/또는 새그 저항 기능성에 바람직하지 않게 영향을 주지 않는다.
불행히도, 하나 이상의 물리적 및/또는 유동학적 파라미터, 예를 들어, 건조 시간 및/또는 점도가 과도한 정도로 영향을 받을 수 있기 때문에, 다수의 유형의 새그 저항제(sag resistance agent) 및 증점제의 유형 및 양을 조절하는 것이 수계 조성물과 관련해서는 어려울 수 있다. 또한, 수성 조성물의 pH가 임의의 이유로 변화하는 (예를 들어, 코팅이 건조될 때 더욱 산성으로 되는) 경우에는 새그 저항 기능성이 바람직하지 않게 영향을 받을 수 있다.
예로서, 수성 코팅 조성물의 점도가 너무 많이 증가하는 경우에는, 실용적인 방식으로 조성물을 적용하기가 매우 어려워질 수 있고/있거나, 점성이 높은 액체는 코팅이 건조되게 하는 물의 방출을 억제하는 경향이 있기 때문에 건조 시간이 바람직하지 않게 증가할 수 있다. 또한 예를 들어, 건조 동안 코팅이 암모니아를 방출하는 경우와 같이, pH가 너무 많이 감소하는 경우에는, 산성 코팅 조성물이 밑에 있는 기재를 과도한 정도로 식각할 수 있고/있거나 선택된 새그 저항제 또는 증점제의 새그 저항 기능성이 pH의 변화에 의해 과도한 정도로 저하될 수 있다. 예를 들어, 코팅 조성물 건조 시의 pH 변화는 폴리비닐리덴 클로라이드와 같은 산성 염소화된 수지를 포함하는 수성 코팅 조성물과 관련하여 일어날 수 있다.
습한 건조 환경에서 사용하기 위한 통상적인 수준을 넘어서는 CAS제 수준의 증가는 몇몇 이유로 반직관적일 수 있다. 예를 들어, 통상적인 지식으로는, 조성물로부터의 물의 방출이 억제될 수 있어서 건조 시간이 바람직하지 않게 증가될 정도로 과도한 양의 CAS제가 사용되는 경우에는 점도가 증가할 것으로 생각된다. 또 다른 예로서, 친수성 점토계 재료는 흡습성이며 조성물로부터의 물의 방출을 추가로 억제하여 건조 시간을 과도한 정도로 증가시킬 수 있기 때문에, 통상적인 수준을 넘어서는 CAS제 수준의 증가 (예를 들어, 수성 코팅 조성물 100 L 당 0.12 ㎏ 초과의 CAS제 (100 파운드 당 1 파운드 초과의 CAS제))는 반직관적이다.
놀랍게도, CAS제의 수준을 통상적인 수준을 넘어서 증가시키는 것은 습한 환경에서의 과도한 새깅을 방지하지만, 물이 코팅으로부터 방출되게 하고 건조 시간에 과도한 정도로 영향을 주지는 않는다.
특정 제제 또는 증점제를 사용하여 새그 저항성을 제어하는 데 더하여, 코팅을 적용 및 건조/경화하는 데 사용되는 시스템이 습도를 제어하기 위한 수단을 포함하는 경우에, 다른 유형의 증점제 또는 유동학 제제를 사용하여 프라이머 조성물의 새그 저항성을 개선할 수 있다. 코팅이 적용될 때의 분무 부스(spray booth) 내의, 그리고 코팅의 건조/경화 동안의 오븐 내의 습도 조건을 제어함으로써, 고습도 환경에 의해 야기되는 새그 (즉, 수직으로 위치된 기재에 적용된 습윤 필름에 대해 작용하는 전단력)와 관련된 문제를 없애는 방식으로 코팅의 습윤 필름이 균일하게 건조되게 한다.
하기에 기재된 본 발명의 실시 형태는 총망라되거나 또는 본 발명을 하기 상세한 설명에 개시된 정확한 형태로 한정하고자 하는 것이 아니다. 오히려 실시 형태들은 다른 당업자가 본 발명의 원리 및 실제를 인식하고 이해할 수 있도록 선택되고 설명된다. 본 명세서에 인용된 모든 특허, 계류 중인 특허 출원, 공개된 특허 출원, 및 기술 논문은 모든 목적을 위해 각각 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다.
본 발명의 수성 코팅 조성물은 기재 상에 프라이머 코팅 (또는 "DTM" 코팅)을 형성하는 데 사용될 수 있다. 소정 실시 형태에서, 수성 코팅 조성물은 본 발명의 코팅 시스템에서 제1 수성 조성물로서 사용될 수 있다. 간단히 하기 위해, 그러나 제한 없이, 본 발명의 수성 코팅 조성물은 본 발명의 코팅 시스템과 관련해서는 제1 수성 조성물로서 상세한 설명에서 하기에 기재될 것이다.
일 실시 형태에서, 본 발명의 코팅 시스템은 일반적으로 그리고 바람직하게는 기재 상에 내부식성 프라이머 코팅 (또는 DTM 코팅)을 형성하는 데 사용될 수 있는 제1 수성 코팅 조성물을 포함한다. 시스템은, 제1 수성 코팅이 프라이머로서 사용되는 경우, 바람직하게는 그리고 선택적으로 제1/프라이머 코팅 위에 내구성, 내마모성 탑 코팅을 형성하는 데 사용될 수 있는 제2 수성 코팅 조성물을 추가로 포함한다. 관련 코팅 시스템이, 본 출원과 동시에 출원된, 발명의 명칭이 '개선된 내수분성 및 내열성을 갖는 수계 코팅 시스템(WATER-BASED COATING SYSTEM WITH IMPROVED MOISTURE AND HEAT RESISTANCE)'인, 본 양수인의 공계류 중인 특허 출원에 기재되어 있다.
일 실시 형태에서, 제1 수성 코팅 조성물은 일반적으로 그리고 바람직하게는 수성 담체와 혼합되어 있는 적어도 제1 수지 성분 및 수성 코팅 조성물에 분산된 하나 이상의 CAS제를 포함하는 구성성분들을 포함한다. 본 발명의 제1 수성 코팅 조성물은, 적어도 제1 수지 성분을 포함하는 하나 이상의 구성성분이 수성 담체에 실질적으로 완전히 용해된 단일상 용액일 수 있다. 대안적으로, 코팅 조성물은 둘 이상의 상을 포함할 수 있다. 둘 이상의 상을 포함하는 조성물은, 하나 이상의 상이 다른 재료 및/또는 상의 연속상 중에 분산된 분산액과 같은, 분산액의 형태일 수 있다. 많은 분산액이, 콜로이드 현탁액을 포함하나 이로 한정되지 않는 현탁액의 형태이다. 일부 실시 형태에서, 코팅 조성물은 수성 담체 중에 분산된 중합체 미세입자를 포함하는 라텍스 또는 에멀젼의 형태이다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "라텍스" 중합체는, 담체 중 중합체 입자의 에멀젼을 생성하기 위한 적어도 하나의 유화제 (예를 들어, 계면활성제)의 도움에 의해 중합체가 수성 담체와 혼합되어 있음을 의미한다.
일부 실시 형태에서, 본 명세서에 기재된 조성물은 수-환원성(water-reducible)일 수 있는데, 이는 추가량의 물로 희석되는 경우에 조성물이 안정하게 유지됨을 의미한다. 수-환원성 조성물의 경우, 일부 실시 형태는 별도의 계면활성제의 사용이 필요 없이 물 중에 분산될 수 있는 적어도 하나의 중합체를 사용하지만, 원한다면 별도의 계면활성제가 사용될 수 있다. 별도의 계면활성제가 필요 없이 물 중에 분산될 수 있는 중합체는 흔히 중합체의 해당 부분을 물과 더욱 상용성(compatible)으로 만드는 펜던트 이온성 작용기 및/또는 친수성 사슬 세그먼트를 포함한다. 외부적 산 또는 염기가 음이온 안정화를 위해 필요할 수 있으나, 보통 그러한 산 및 염기는 라텍스 중합체를 분산시키는 데 사용되는 유화제 (예를 들어, 계면활성제)와는 상이하다.
일 실시 형태에서, 제1 수지 성분은 적어도 하나의 필름 형성 수지를 포함하는 데, 이는 바람직하게는 위에 놓인 탑코트가 밑에 있는 기재에 더 잘 접착하도록 도움을 주고/주거나 탑코트와 함께 기재에 대한 추가적인 보호를 제공한다. 코팅된 또는 비코팅된 금속 기재 상에 사용하고자 의도된 그러한 실시 형태에서, 제1 수지 성분의 수지(들)는 바람직하게는 수증기 또는 액체에 대해 충분히 불침투성일 뿐만 아니라 바람직하게는 소수성인 코팅을 형성하여 수분에 의해 야기될 수 있는 산화 또는 기타 열화를 감소시키는 데 도움을 준다.
제1 수지 성분에 유용한 수지(들)는 열경화성 및/또는 열가소성일 수 있다. 편리하게는, 이들 중 하나 이상이 열가소성이다. 게다가, 본 발명의 실시에 유용한 열가소성 수지의 일부 실시 형태는 비정질, 결정질, 또는 반결정질일 수 있다. 제1 수지 성분에 사용되는 예시적인 수지에는 비환형, 환형, 분지형, 선형, 지방족, 또는 방향족 수지가 포함된다. 열가소성 수지는 바람직하게는 최소 필름 형성 온도 (MFFT)가 약 65℃ 미만, 바람직하게는 약 45℃ 미만, 더욱 바람직하게는 약 25℃ 미만이다. 그러한 수지는 바람직하게는 최소 필름 형성 온도가 약 -50℃ 초과, 바람직하게는 -25℃ 초과, 더욱 바람직하게는 약 0℃ 초과인 것이 또한 바람직하다.
제1 수지 성분의 하나 이상의 수지의 분자량은 독립적으로 넓은 범위에 걸쳐 달라질 수 있다. 분자량이 너무 낮은 경우에는, 코팅이 충분히 내구성이지 않을 수 있거나 또는 용매 공격에 대해 저항성이지 않을 수 있다. 너무 높은 경우에는, 코팅을 충분한 고형물 수준으로 적용하는 것이 쉽지 않을 수 있다. 그러한 문제들 사이의 균형을 이루어, 수평균 분자량은 바람직하게는 약 5,000 내지 75,000, 더욱 바람직하게는 약 10,000 내지 50,000, 더욱 바람직하게는 약 10,000 내지 20,000의 범위이고; 중량평균 분자량은 약 10,000 내지 150,000, 더욱 바람직하게는 약 20,000 내지 80,000, 더욱 바람직하게는 약 35,000 내지 55,000의 범위이다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 달리 명백하게 언급되지 않는다면 분자량은 수평균 분자량 (Mn)을 지칭한다.
바람직하게는, 제1 수지 성분은 하나 이상의 반응물 - 반응물(들) 중 적어도 하나는 적어도 부분적으로 염소화됨 - 로부터 유도된 적어도 하나의 염소화된 수지를 포함한다. 염소화된 수지는, 특히 코팅 시스템에 의해 보호된 기재가 용매, 담수, 해수 등에 노출되는 선박 환경에서, 탁월한 내부식성을 갖는 코팅을 제공하는 데 도움을 준다. 염소화된 반응물(들)의 Cl 치환체는 단일 결합에 의해서 또는 적합한 연결기를 통해서 반응물 골격에 직접 부착될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 염소화된 반응물은 단량체성, 올리고머성, 및/또는 중합체성일 수 있다. 일부 실시 형태에서, 자유 라디칼 중합성 작용기가 존재할 수 있다.
하나 이상의 염소화된 반응물에 더하여, 원한다면, 하나 이상의 추가적인 공중합성 단량체, 올리고머, 및/또는 수지가 또한 염소화된 수지에 사용될 수 있다. 염소화된 반응물(들)은 생성되는 염소화된 수지(들)의 바람직하게는 50 중량% 이상, 더욱 바람직하게는 70 중량%, 더욱 더 바람직하게는 85 중량% 이상, 및 심지어 최대 100 중량%를 구성한다.
생성되는 염소화된 수지의 Cl 함량은 넓은 범위에 걸쳐 달라질 수 있다. 그러므로, 수지 실시 형태는 부분적으로 염소화되거나 또는 과염소화될 수 있다. Cl 함량이 너무 낮은 경우에는, 수지에 의해 제공되는 부식 보호가 원하는 것보다 더 적을 수 있다. Cl 함량은 염소화된 수지 내에 포함된 Cl의 중량%로서 특징지워질 수 있다. 더 높은 수준의 부식 보호를 위해, 염소화된 수지는 약 20 중량% 이상의 Cl, 바람직하게는 약 40 중량% 이상의 Cl, 및 더욱 바람직하게는 약 60 중량% 이상의 Cl을 포함하는 것이 바람직하다. 과염소화된 실시 형태는 Cl 함량에 대한 실제적 상한을 나타낸다.
본 명세서에 기재된 유형의 염소화된 수지는 염소화된 단량체의 라디칼 중합에 의해 제조될 수 있다. 염소화된 단량체는 바람직하게는, 예를 들어, 자유 라디칼 중합성 작용기 (예를 들어, 탄소-탄소 이중 결합)를 갖는 반응물을 포함하며, 2 내지 20, 바람직하게는 2 내지 10, 더욱 바람직하게는 2 내지 4개의 탄소 원자 및 적어도 하나의 탄소-탄소 이중 결합을 포함하는 구조를 갖는다. 염소화된 에텐, 염소화된 프로펜, 및 이들의 조합, 예를 들어, 모노클로로에텐, 1,1-다이클로로 에탄, 1,2-다이클로로에텐, 1,1,2-트라이클로로에텐, 테트라클로로에텐, 1-클로로프로펜, 2-클로로프로펜, 1,1-다이클로로프로펜, 2,2-다이클로로프로펜, 1,2-다이클로로프로펜, 1,1,1-트라이클로로-2-프로펜, 1,1,2-1-프로펜, 1,2,3-트라이클로로프로펜, 이들의 조합 등이 더욱 바람직하다.
본 명세서에 기재된 유형의 염소화된 수지는 또한 염소화된 단량체와, 카르복실산의 에틸렌계 불포화 에스테르, 아미드, 및 무수물의 단량체 또는 공단량체의 라디칼 중합에 의한 것일 수 있다. 적합한 에틸렌계 불포화 공단량체에는, 예를 들어, (메트)아크릴산 및 유도체, 예를 들어, 글리시딜 (메트)아크릴레이트, (메트)아크릴산, 메틸아미노에틸 (메트)아크릴레이트, (메트)아크릴, t-부틸아미노에틸 (메트)아크릴레이트, (메트)아크릴아미드, 4-펜타노구아나민, 하이드록실알킬 에스테르, 예를 들어, 하이드록시프로필 (메트)아크릴레이트, 하이드록시에틸 (메트)아크릴레이트, (메트)아크릴로니트릴, N-알콕시알킬 아미드, 예를 들어, 메톡시메틸 (메트)아크릴아미드 및 부톡시-(메틸) 아크릴아미드, 및 하이드록시알킬 아미드, 예를 들어, N-메틸올 (메트)아크릴아미드, 다이카르복실산, 예를 들어, 말레산, 이들의 상응하는 무수물 (존재한다면), 이들의 조합 등이 포함된다.
바람직한 염소화된 수지는 미국 특허 제4,341,679호; 제4,401,788호; 제4,435,478호; 제4,543,386호; 및 제4,783,499호에 기재된 바와 같이 제조될 수 있다.
하나 이상의 Cl 치환체 및 자유 라디칼 중합성 작용기에 더하여, 염소화된 수지를 제조하는 데 사용되는 염소화된 반응물은, 예를 들어, 에폭시 작용기를 포함하는, 추가적인 종류의 작용기로 달리 치환되거나 비치환될 수 있다. 그러한 작용기는 선택적으로 가교결합을 위해 사용될 수 있다. 추가 선택사항으로서, 그러한 작용기는 수지에 필수적인 분산 작용기(integral dispersing functionality)를 제공하는 데 사용될 수 있다. 일부 치환체는 고리 구조의 공동 구성원(co-member)일 수 있다. 다른 치환체의 예에는 하이드록실, 티올, 아미노, 아미드, 아이소시아네이트, 니트릴, 카르복시, 설페이트, 설파이트, 지방산, 에폭사이드, 및 이들 기의 조합이 포함된다.
본 조성물은 또한 (예를 들어, 하나 이상의 단량체, 예를 들어, 비닐리덴 클로라이드, 알킬 기에 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬(메트)아크릴레이트, 알킬 기에 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알콕시알킬(메트)아크릴레이트, 스티렌, (메트)아크릴로니트릴, 알릴옥시 기, 시아네이트 에스테르 기, 비닐 아세테이트, 비닐 에테르 기, 비닐 클로라이드, 에틸렌, 시스- 및 트랜스-1,3-부타디엔, 시스- 및 트랜스-아이소프렌, 시스- 및 트랜스-클로로프렌, 1-데센, 1-펜텐, 및 1-옥텐, 이들의 조합 등의 수성 에멀젼에서 자유 라디칼 부가 중합 또는 공중합에 의해 생성된) 하나 이상의 다른 유형의 자유 라디칼 부가 중합체를 함유할 수 있다.
흔히 원하는 반응을 촉진하는 데 도움을 주는 제제 (예를 들어, 개시제 등)의 존재 하에, 반응물을 적합한 경화 에너지원에 노출시킴으로써 자유 라디칼 중합성 작용기를 편리하게 반응시킨다. 경화성 작용기의 중합 및/또는 가교결합을 달성하기 위해 사용되는 에너지원은 화학선 에너지원 (예를 들어, 스펙트럼의 자외 또는 가시 영역에서 파장을 갖는 방사), 가속화된 입자 (예를 들어, 전자 빔 방사), 열 에너지원 (예를 들어, 열 또는 적외선 방사) 등일 수 있다.
특히 바람직한 염소화된 수지는 폴리비닐리덴 클로라이드 (PVDC)이다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 폴리비닐리덴 클로라이드는 1,1-다이클로로에텐이 수지 제조에 사용되는 반응물의 40 중량% 이상, 선택적으로 60 중량% 이상, 추가로 선택적으로 약 75 중량% 이상, 추가로 선택적으로 약 90 중량% 이상, 및 선택적으로 심지어 최대 100 중량%를 구성하는 수지를 지칭한다. 폴리비닐리덴 클로라이드 수지의 광범위한 적합한 실시 형태가 상업적 공급처로부터 입수가능하다. 구매가능한 실시 형태에는, 제한 없이, 상표명 디오판(DIOFAN)(다우 케미칼(Dow Chemical) 및/또는 솔베이 플라스틱스(Solvay Plastics)로부터 입수가능), 폴리덴(POLIDENE) (예를 들어, 스코트 베이더(Scott Bader)로부터 입수가능한 33-082, 33-038, 33-086, 33-083, 33-075, 및 33-081), 할로플렉스(HALOFLEX) (예를 들어, 디에스엠 네오레진스(DSM Neoresins)로부터 입수가능한 202 및 202S), 퍼맥스(PERMAX) (예를 들어, 루브리졸(Lubrizol)로부터 입수가능한 803 및 805)로 입수가능한 것들, 이들의 조합 등이 포함된다. 일 태양에서, PVDC 또는 다른 구매가능한 염소화된 수지는, 예를 들어, 에폭시 작용기와 같은 특정 작용기에 의해 개질될 수 있다.
본 발명의 한 가지 바람직한 방식에서, 수성 PVDC 조성물은 그의 pH를 증가시켜 조성물을 덜 산성으로 만들도록 (예를 들어, pH가 3 내지 8의 범위가 되도록) 처리된다. 그러한 방식으로 pH를 조절하는 것은, 본 출원과 동시에 출원된, 발명의 명칭이 '개선된 내수분성 및 내열성을 갖는 수계 코팅 시스템'인, 본 양수인의 공계류 중인 특허 출원에 기재되어 있으며, 그의 전체는 모든 목적을 본 명세서에 참고로 포함된다.
제1 수지 성분은 바람직하게는 약 50 중량% 이상, 더욱 바람직하게는 약 50 내지 70 중량%, 및 가장 바람직하게는 약 75 내지 100 중량%의, 예를 들어, PVDC와 같은 염소화된 수지를 포함한다.
염소화된 수지(들)에 더하여, 제1 수성 코팅 조성물은 선택적으로 하나 이상의 다른 종류의 수지 성분을 포함할 수 있다. 바람직하게는 이는 소수성이며 염소화된 수지와 실질적으로 혼화성이어서, 수지들 사이의 임의의 바람직하지 않은 양의 상분리가 실질적으로 회피된다. 예시적인 수지에는 에폭시, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리이미드, 할로겐화된 중합체, 폴리실리콘, 폴리에스테르, 알키드, 폴리올레핀, (메트)아크릴 수지, 이들의 조합 등이 포함된다. 예를 들어, 폴리우레탄 분산액 (PUD), 전부-아크릴인(all-acrylic) 에멀젼, 스티렌-아크릴 에멀젼, 및 아크릴-개질된 알키드 수지 분산액을 포함하는, 아크릴 라텍스 에멀젼이 바람직하다. 일 태양에서, 스티렌-아크릴 에멀젼이 바람직하다. 이들의 양은 내부식성 및 내열성의 관점에서, 코팅의 성능에 대한 상용성의 문제들 사이의 균형을 이루어, 넓은 범위로부터 선택될 수 있다. 바람직한 태양에서, 제1 수성 코팅 조성물은, 제1 수성 코팅 조성물 내의 수지 성분들의 총 중량을 기준으로, 약 50 중량% 이하, 바람직하게는 약 5 내지 50 중량%, 바람직하게는 약 5 내지 50 중량%, 더욱 바람직하게는 약 15 내지 40 중량%, 및 가장 바람직하게는 약 20 내지 30 중량%의 아크릴 라텍스 에멀젼을 포함한다.
제1 수성 코팅 조성물 내의 제1 수지 성분의 양은 넓은 범위로부터 선택될 수 있다. 일반적으로, 수지 성분의 양이 너무 낮은 경우에는, 필름을 형성하기가 어려울 수 있고/있거나, 기재에 대한 충분한 접착성을 갖는 필름을 형성하기는 더욱 어려울 수 있고/있거나, 필름이 불충분한 내부식성 또는 다른 성능을 가질 수 있고/있거나 기타 등등일 수 있다. 너무 많이 사용되는 경우에는, 착색된 시스템을 제형하기가 더 어려울 수 있거나, 또는 기재에 적용될 수 있는 재료를 제조하기가 더욱 어려울 수 있다. 그러한 문제들 사이의 균형을 이루어, 제1 수성 코팅 조성물은, 수성 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로, 바람직하게는 약 10 내지 약 70 중량%, 더욱 바람직하게는 약 15 내지 약 50 중량%, 및 가장 바람직하게는 약 20 내지 약 40 중량%의 제1 수지 성분을 포함한다.
제1 수지 성분은 수성 담체와 혼합되어 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "수성"은, 담체의 총 중량을 기준으로, 담체의 5 중량% 이상, 바람직하게는 약 20 중량% 이상, 더욱 바람직하게는 약 40 중량% 이상, 및 더욱 더 바람직하게는 약 60 중량% 이상, 및 심지어 90 중량% 이상이 물임을 의미한다. 가장 바람직하게는, 약 85 중량% 내지 약 100 중량%, 더욱 바람직하게는 약 95 내지 약 99 중량%가 물이다.
물에 더하여, 제1 수성 코팅 조성물의 수성 담체는 선택적으로 하나 이상의 추가의, 선택적인 보조 담체(co-carrier)를 포함할 수 있다. 보조 담체(들)는 필름 형성 및/또는 페인트 안정성에 도움을 주는 것을 포함하는 다양한 목적을 위해 사용될 수 있다. 적합한 보조 담체의 예에는 부틸 셀로솔브, 알코올(들), 예를 들어, 부탄올, 응집제 (예를 들어, 이스트맨 텍사놀 (Eastman Texanol) 제품과 같은 에스테르 알코올(들) 및/또는 미국 특허 제6,762,230호 및 제7,812,079호에 기재된 것과 같은 저 VOC 응집제), 글리콜 에테르(들), 이들의 조합 등이 포함된다. 바람직하게는, 소위 VOC 면제(VOC-exempt) 보조 담체(들)가 바람직하다.
제1 수성 코팅 조성물에 포함되는 보조 담체의 양은 넓은 범위에 걸쳐 달라질 수 있다. 사용하는 양(들)은 보조 담체의 유형, 보조 담체가 첨가되는 목적, 제1 수성 코팅 조성물을 기재 상에 적용하는 데 사용되는 코팅 기술(들) 등을 포함하는 요인에 따라 좌우될 것이다. 예시적인 실시 형태에서, 제1 수성 코팅 조성물은, 조성물에 포함된 보조 담체 및 물의 총 중량을 기준으로, 약 0.3 중량% 내지 약 80 중량%, 바람직하게는 0.3 중량% 내지 약 15 중량%, 더욱 바람직하게는 약 1 내지 약 5 중량%의 보조 담체(들)를 포함할 수 있다.
제1 수지 성분 및 수성 담체에 더하여, 제1 수성 코팅 조성물은 바람직하게는 새그 저항성을 제공하기에 충분한 양의 하나 이상의 CAS제를 포함한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "CAS제"는, 수성 코팅 조성물이 수직 기재 상에 필름으로서 적용된 후에 건조될 때 바람직한 정도로 유동에 저항하기에 (즉, 과도한 정도로 새깅하지 않기에) 충분한 양으로 본 발명에 따른 수성 코팅 조성물에 포함될 수 있는 점토 재료 또는 점토계 재료를 지칭한다. 예를 들어, 본 명세서에 사용되는 바와 같이 CAS제는 본 발명에 따른 수성 코팅 조성물이, 실시예에서 하기에 기재된 습윤 새그 저항성 시험을 충족시키는 데 도움을 줄 수 있는 재료를 지칭한다. CAS제는, 주성분 (50 중량% 이상)으로서, 층형(layer-like) 결정 구조를 갖는 실리케이트 광물을 포함할 수 있다. 그의 예에는 스멕타이트(smectite), 벤토나이트(bentonite), 몬트모릴로나이트(montmorillonite), 사포나이트(saponite), 헥토라이트(hectorite) 등이 포함된다. 한 가지 바람직한 점토 재료에는 벤토나이트가 포함된다. 이들 점토 재료는 단독으로 또는 이들의 2종 이상의 혼합물로 사용될 수 있고, 전형적으로 친수성이며 흡습성이다.
본 발명자들은 통상적이지 않게 높은 수준의 CAS제가, 수성 코팅 조성물이 상대적으로 습한 환경에서 건조되는 동안 새깅하는 것을 방지할 수 있음에도, 과도한 정도로, 점도에 영향을 주지 않고/않거나 건조 시간에 영향을 주지 않고/않거나 코팅 조성물 pH에 의해 영향을 받지 않음을 발견하였다. CAS제는 점도를 증가시키는 것으로 알려져 있고 흡습성일 수 있기 때문에, 통상적인 수준을 넘어서는 CAS제 수준의 증가는 반직관적이다. 더욱이, 비-점토계 증점제 (예를 들어, 회합성 증점제(associative thickener))의 수준의 증가는 습도 범위에 걸쳐 새그 저항성을 개선하지 않았다는 관찰에 의해, 습한 환경에서의 CAS제의 효과가 강조된다. 본 발명에 따른 제1 수성 코팅 조성물 내에 하나 이상의 CAS제를 포함하는 것이 상대적으로 건조한 환경뿐만 아니라 습한 환경에서 적합한 새그 저항성을 제공할 수 있음이 주목된다.
하나 이상의 CAS제는 다양한 습도 환경 및 조건에서 건조 동안 수직 기재 상의 수성 조성물의 코팅이 새깅하는 것을 방지할 수 있는 양으로 존재할 수 있다. 소정 실시 형태에서, 건조 환경은 50 내지 99% 상대 습도의 범위, 더욱 전형적으로는 50 내지 90% 상대 습도의 범위인 습도를 갖는다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "상대 습도"는 실제 건구 온도에서의 공기의 포화 증기 부분압에 대한 공기의 증기 부분압의 비로서 표현될 수 있다. 부분압에 의한 상대 습도는 하기와 같이 표현된다:
φ =( pw / pws) *100%
여기서,
φ = 상대 습도 (%)
pw = 증기 부분압
pws = 실제 건구 온도에서의 포화 증기 부분압.
본 발명에 유용한 CAS제는 천연 유래되거나 합성될 수 있고, 개질 점토와 같이 개질될 수 있거나 개질되지 않을 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "개질 점토"는 표면 화학 특성이 변경된 점토를 말한다. 개질 점토 광물은 잘 알려져 있으며, 그 예는 미국 특허 제7,109,257호 (로라(Lorah) 등) 및 미국 특허 출원 공개 제2009/0098169호 (오오타케(Ootake) 등)에 개시되어 있다. 바람직한 개질 점토에는 유기적 개질 점토가 포함된다. 유기적 개질 점토는 또한 "유기점토"로 지칭될 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "유기적 개질 점토" 또는 "유기점토"는, 천연 점토 광물에서 나타나는, 무기 교환가능 양이온, 일반적으로 알칼리 또는 알칼리 토금속 양이온을, 충분한 탄소 원자를 갖는 적어도 하나의 탄화수소 라디칼을 각각 포함하는 유기 양이온 (예를 들어, 4차 알킬암모늄 이온)으로 대체함으로써, 일반적으로 스멕타이트 군의 점토 광물, 예를 들어, 벤토나이트, 몬트모릴로나이트, 헥토라이트, 사포라이트 등으로부터 유도되는 양이온 개질된 점토를 지칭한다. 광범위한 표면 습윤화 특성 (예를 들어, 흡습성 또는 친수성)을 갖는 유기점토가 문헌에 기재되어 있다. 친수성 유기점토는, 예를 들어, 폴리에테르 치환된 4차 암모늄 화합물을 사용하는 오늄 이온 교환에 의해 보통 제조된다. 이러한 유기점토는 수계 시스템 중에 분산가능하며 라텍스 페인트와 같은 제품에서 리올로지 제어를 위해 사용될 수 있다. 바람직한 유기점토에는 4차 아민에 의해 개질된 벤토나이트가 포함된다. 유기적 개질 점토는 잘 알려져 있으며, 그 예가 미국 특허 제4,743,305호 (도잇지(Doidge) 등)에 기재되어 있다.
본 발명에 사용하기 위한 다양한 CAS제가 구매가능하다. 예를 들어, 본 발명에 사용하기에 적합한 CAS제는 미국 뉴저지주 하이츠타운 소재의 엘리멘티스 스페셜티즈, 인크.(Elementis Specialties, Inc.)로부터 상표명 벤톤(BENTONE)(등록상표) LT로 구매가능하다. 벤톤(등록상표) LT는 친수성 유기점토 재료 제품이며, 하이드록시에틸 셀룰로오스와 벤토나이트 점토의 배합물이다.
소정 실시 형태에서, 회합성 증점제는 습한 환경에서 본 발명의 제1 수성 코팅 조성물의 새그를 방지하는 데 도움을 주는 데 있어서 잘 작용하지 않는 것으로 나타났다 (예를 들어, 건조시간을 과도한 정도로 증가시킬 수 있음). 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "회합성 증점제"는 수용액 내에서 그 자체와 그리고 다른 화학종과 상호작용할 수 있는 임의의 소수성으로 개질된 수용성 중합체를 지칭한다. 소수성 개질을 포함하는 것은 수용성 중합체가 물을 증점시키거나 또는 다른 소수성 화학종 및 표면과 상호작용하는 능력을 향상시킨다. 이러한 다른 소수성 화학종에는, 계면활성제의 소수성 부분, 라텍스 입자의 표면, 안료의 소수성 표면, 또는 수계 코팅 조성물의 임의의 다른 성분이 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 회합성 증점제의 예에는 비이온성 우레탄, 폴리에테르 우레아 폴리우레탄, 아크릴레이트 중합체, 셀룰로오스 에테르, 폴리에틸렌글리콜, 및 이들의 조합이 포함된다. 일 태양에서, 본 명세서에 기재된 제1 수성 코팅 조성물은 회합성 증점제가 실질적으로 없으며, 여기서, "실질적으로 없다"는 제1 수성 코팅 조성물의 총 중량의 약 5 중량% 미만의 양을 말한다.
언급된 바와 같이, CAS제 (예를 들어, 친수성 점토 및/또는 개질 점토)가 바람직하게는 통상적이지 않게 높은 양으로 존재함에도 불구하고, 제1 수성 코팅 조성물이 실질적으로 건조되는 데 걸리는 시간은 과도하게 영향을 받지 않는다. 건조 시간은 "만져보아"(to the touch) 조성물이 건조되는 데 걸리는 시간으로 본 기술 분야에 알려져 있다. 소정 실시 형태에서, 본 발명에 따른 제1 수성 코팅 조성물은 25℃에서 50 내지 90%의 상대 습도에서 10 내지 45분, 바람직하게는 25℃에서 50 내지 90%의 상대 습도에서 15 내지 30분 범위의 기간에 건조될 수 있다.
본 발명에 따른 습한 환경에서의 적합한 새그 저항성을 제공하는 데 도움을 주기 위해, 하나 이상의 CAS제는, 수성 코팅 조성물 100 L (100 갤런) 당 0.12 ㎏ (1 파운드) 초과, 0.15 ㎏ (1.25 파운드) 초과, 0.18 ㎏ (1.5 파운드) 초과, 0.24 ㎏ (2.0 파운드) 초과, 0.30 ㎏ (2.5 파운드) 초과, 0.36 ㎏ (3.0 파운드) 초과, 또는 심지어 0.48 ㎏ (4.0 파운드) 초과의 양으로 존재한다. 전형적인 범위에는, 수성 코팅 조성물 100 L (100 갤런) 당 0.18 내지 1.8 ㎏ (1.5 파운드 내지 15 파운드), 0.24 내지 0.60 ㎏ (2.0 내지 5.0 파운드), 또는 심지어 0.30 내지 0.48 ㎏ (2.5 내지 4.0 파운드)가 포함된다.
본 발명에 따른 습한 환경에서의 적합한 새그 저항성을 제공하는 데 도움을 주기 위해, 하나 이상의 CAS제는 입자 크기가 2 마이크로미터 미만, 바람직하게는 0.05 내지 2 마이크로미터의 범위이다. 입자 크기는 점토의 입자의 직경을 말한다 (불규칙한 볼륨의 직경은 그의 표면 상의 두 지점 사이의 최장 거리이다).
본 발명에 따른 제1 수성 코팅 조성물의 "새그 저항성"은 제1 수성 코팅 조성물의 유동 저항성을 지칭한다. 본 명세서의 기재에서, 새그 저항성은 하기에 기재된 새그 저항성 시험에 따라 측정되지만, 통상적으로는 ASTM 방법 D 4400을 참조하여 측정된다. 소정 실시 형태에서, 본 발명에 따른 제1 수성 코팅 조성물은 65% 상대 습도 초과인 습도를 갖는 환경에서 새그 저항성 시험에 따라 측정된 새그 저항성 값이 0.015 ㎝ (6 mil) 이상, 바람직하게는 0.02 ㎝ (8 mil) 이상, 바람직하게는 0.025 ㎝ (10 mil) 이상, 및 가장 바람직하게는 0.03 ㎝ (12 mil) 이상이다. 본 발명에 따른 제1 수성 코팅 조성물은 50% 상대 습도 초과인 습도를 갖는 환경에서 새그 저항성 시험에 따라 측정된 새그 저항성 값이 0.02 ㎝ (8 mil) 내지 0.04 ㎝ (16 mil) 범위인 것이 바람직하다.
언급된 바와 같이, CAS제(들)가 통상적이지 않게 높은 수준으로 존재함에도 불구하고, (예를 들어, 보관 동안) 제1 수성 코팅 조성물의 점도가 과도한 정도로 영향을 받지는 않는다. 놀랍게도, CAS제(들)를 사용함으로써 수성 코팅 조성물이 안정한 점도를 갖게 할 수 있다. 안정한 점도의 예로서, 약 25℃ 내지 약 49℃ 범위의 온도에서 보관 시에, 점도는 +/- 20% (바람직하게는 +/- 10 %, +/- 5%, 또는 심지어 +/- 2%)를 초과하여 변화하지 않는다. "스토머(Stormer) 점도"는 스토머 점도계에서의 Krebs 단위의 점도 측정치를 말한다. 스토머 점도는 ASTM 방법 D 562에 따라 결정된다. 소정 실시 형태에서, 본 발명에 따른 제1 수성 코팅 조성물은 점도가 25℃에서 50 내지 90 Krebs 단위, 바람직하게는 25℃에서 60 내지 70 Krebs 단위이다.
또한 언급된 바와 같이, 제1 수성 코팅 조성물의 pH는 바람직하게는 CAS제(들)의 기능성에 과도한 정도로 영향을 주지 않는다. 수성 코팅 조성물의 "pH"는 수소 이온 농도의 음의 로그이다. 소정 실시 형태에서, 코팅 조성물이 건조되는 시간의 적어도 일부분 동안, 본 발명에 따른 제1 수성 코팅 조성물은 pH가 4 내지 9, 더욱 바람직하게는 4.5 내지 7.5, 및 가장 바람직하게는 5 내지 7의 범위이다.
유리하게는, 제1 수성 코팅 조성물에 CAS제를 통상적이지 않게 높은 수준으로 포함하는 것은 저장 수명에 과도한 정도로 영향을 주지 않는다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "저장 수명 안정성"은 수성 코팅 조성물이 시간, 전형적으로 저장 시간 및 온도에 걸쳐 실질적으로 변화하지 않는 점도 및/또는 새그 저항성을 가짐을 의미한다. 예시적인 실시 형태에서, 본 발명에 따른 제1 수성 코팅 조성물은 4개월 이상, 바람직하게는 6개월 이상의 저장 수명 안정성을 갖는다. 저장 수명 안정성은 49℃ (120℉)에서 14일 동안 "핫-박스(hot-box)" 내에 수성 코팅 조성물의 밀폐된 용기를 넣어 둠으로써 측정될 수 있다. 바람직하게는, 점도 및/또는 새그 저항성은 49℃에서 14일 후에 20% 이하, 바람직하게는 49℃에서 14일 후에 10%, 5%, 또는 심지어 2% 이하로 변화한다.
제1 수지 성분, 수성 담체, 및 하나 이상의 CAS제에 더하여, 하나 이상의 추가적인 구성성분이 선택적으로 제1 수성 코팅 조성물에 포함될 수 있다. 추가적인 구성성분을 선택할 때, 염소화된 수지(들)를 열화시킬 위험성을 최소화하도록 선택하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 일부 통상적인 PVDC계 코팅 조성물에서는 Zn 함유 구성성분을 포함하는 것이 일반적이었다. 그 예에는 아연, 아연 염, 및/또는 산화아연이 포함된다. 그러한 Zn-함유 구성성분은 다수의 이점을 제공할 수 있다. 이러한 이점에는 내부식성, 플래시 러스팅(flash rusting)에 대한 보호 등이 포함된다.
그러나, 그러한 조성물은, 특히 약 60℃ (140℉) 초과의 승온에서, 염소화된 수지의 열화에 기여할 수 있다. 구애되고자 함이 없이, 이러한 열화는, 수지가 고온에 노출될 때, 예를 들어, 아연, 철, 주석 등과 같은 소정 금속 및 금속-함유 화학종이 염소화된 수지의 탈염화수소화를 촉매할 수 있기 때문에 일어날 수 있는 것으로 여겨진다. 열화는 생성되는 코팅의 품질을 떨어뜨릴 수 있으며 블리스터링(blistering), 박리(peeling), 균열(cracking) 등과 같은 문제에 기여할 수 있다. 철, 주석 등과 같은 다른 전이 금속이 또한 유사한 촉매적 활성을 가질 수 있으며 유사한 열화 문제를 야기할 수 있다.
촉매적으로 활성인 금속 또는 금속-함유 화학종 (예를 들어, Zn 또는 Zn-함유 화학종) 등이 제1 수성 코팅 조성물에 존재할 수 있는 일부 실시 형태에서, 혼합 금속을 사용하는 것이 촉매적 활성을 감소시킬 수 있으며 조성물을 안정화하는 데 도움을 줄 수 있다. 예를 들어, 혼합 금속 안정화는 바륨/아연, 칼슘/아연, 바륨/칼슘/아연 등의 조합을 포함하는 시스템에서 일어날 수 있다. 일 태양에서, 혼합 금속 시스템에 의해 안정화되는 경우, 제1 수성 코팅 조성물은 바람직하게는 약 25 중량%의 Zn, 더욱 바람직하게는 약 10 내지 20 중량%의 Zn, 및 가장 바람직하게는 약 5 내지 15 중량%의 Zn을 함유한다.
일부 실시 형태에서, 소정 형태의 촉매 금속 또는 촉매 금속-함유 화학종은 금속에 의한 수지의 촉매적 탈염소화가 방지되거나 유의하게 감소되도록 부동태화되거나 캡슐화될 수 있다. 그러한 화학종은 유의한 탈염소화를 야기하지 않으면서 제1 수성 조성물에 포함될 수 있다. 적합한 화학종에는, 제한 없이, 예를 들어, Zn(NO3)2, ZnSO4 등과 같은 수용성 Zn 염을 포함하는, 소정 Zn 염이 포함된다. 일 태양에서, 제1 수성 코팅 조성물에 존재하는 경우에, Zn-함유 화학종은 바람직하게는 약 2 중량% 내지 약 15 중량%, 더욱 바람직하게는 약 2 중량% 내지 약 10 중량%, 및 가장 바람직하게는 약 2 중량% 내지 약 5 중량%로 존재한다.
안정화가 가능하더라도, 일부 실시 형태에서는 염소화된 수지의 열화와 관련하여 촉매적으로 활성일 수 있는 아연과 같은 금속을 포함할 수 있는 구성성분을 제1 수성 코팅 조성물로부터 제한하거나 또는 심지어 적어도 실질적으로 배제하는 것이 바람직하다. 더 높은 온도에서는 금속이 더 활성으로 되는 경향이 있기 때문에, 생성되는 코팅이 그의 서비스 수명 동안에 더 높은 온도에 노출될 것으로 예상되는 경우에는, 그러한 촉매적으로 활성인 금속의 배제가 특히 바람직하다. 실제로, 제1 수성 코팅 조성물 내의 충전제, 플래시 러스트 억제제, 안료 및 기타 첨가제를 포함하는 다양한 공급원으로부터 아연 및 아연 함유 조성물을 배제하는 것이 PVDC 수지 재료(들)의 내열성을 크게 개선하며, 생성되는 코팅이 블리스터링, 박리, 및 균열되는 경향을 극적으로 감소시키는 것으로 관찰되었다. 따라서, Zn과 같은 일부 금속은 승온에서 염소화된 수지의 열화를 촉진할 수 있기 때문에, 특히 내열성이 요구되는 경우에는, 촉매적으로 활성인 금속 오염물을, 존재한다면, 최소량으로 갖는 구성성분을 선택하는 것이 바람직할 수 있다. 내열성이 요구되는 일 태양에서, 제1 수성 코팅 조성물은 바람직하게는 약 10 중량% 이하의 Zn, 더욱 바람직하게는 약 7 중량% 이하의 Zn, 및 가장 바람직하게는 약 5 중량% 이하의 Zn을 함유한다.
이러한 선택 원칙을 고려하여, 하나 이상의 추가적인 구성성분을 제1 수성 코팅 조성물 내에 포함시킬 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 코팅 조성물을 제형하는 데 사용되는 구성성분은 선택적으로 하나 이상의 HCl 스캐빈저(scavenger)를 포함할 수 있다. 유익하게도 HCl 스캐빈저(들)는 유리 HCl를 제거하여 PVDC 수지의 추가적인 열화를 억제하는 데 도움을 준다. 바람직한 HCl 스캐빈저에는 에폭시 작용성 분자, 플래시 러스트 억제제, 친디엔체(dienophile), 산화방지제, 금속 킬레이팅 화합물, 아이소시아네이트 화합물, 유기황 화합물 등이 포함되며, 본 출원과 동시에 출원된, 발명의 명칭이 '개선된 내수분성 및 내열성을 갖는 수계 코팅 시스템'인, 본 양수인의 공계류 중인 특허 출원에 또한 기재되어 있다.
하나 이상의 방식제(anticorrosive agent)를 조성물에 포함시켜 밑에 있는 기재 및 생성된 코팅(들)을 부식으로부터 추가로 보호하는 것을 보조하는 것이 또한 바람직할 수 있다. 그 중 일부는 Pb 또는 Cr과 같은 중금속에 기반한다. 다른 적합한 친환경적 재료에는 바륨, 칼슘, 포스포실리케이트, 칼슘 티타네이트, 칼슘 실리케이트 (예를 들어, 칼슘 이온-교환된 비정질 실리카), 응축 칼슘 포스페이트, 알루미늄 트라이포스페이트 등이 포함된다. 알루미늄 트라이포스페이트가 바람직하다. 매우 다양한 그러한 안료가 구매가능하다. 한 가지 구매가능한 예는 그레이스 데이비슨(Grace Davison)으로부터 상표명 쉴덱스(SHEILDEX) AC-5로 입수가능하다.
내열성이 요구되는 경우, 선택적인 방식제(들)는, 염소화된 수지의 열화를 야기하는 데 도움을 주는 경향이 있는 촉매적으로 활성인 금속의 상당량이 배제되는 (또는 달리 부동태화되는) 방식으로 선택되어야 한다. 예를 들어, 일부 구매가능한 알루미늄 트라이포스페이트는 흔히 산화아연과 블렌딩되는 반면, 다른 알루미늄 트라이포스페이트는 일반적으로 실질적으로 무 아연(zinc free)이다. 블렌딩된 알루미늄 트라이포스페이트는, 생성되는 코팅이 서비스 수명 동안 상대적으로 높은 온도에 마주할 가능성이 없는 응용에 대해 허용가능할 수 있다. 그러나, 코팅이 고온에 마주할 가능성이 있는 경우에는, Zn과 같은 촉매적으로 활성인 금속이 실질적으로 없는 알루미늄 트라이포스페이트가 바람직하게는 사용될 수 있다.
사용되는 방식제의 양은 넓은 범위에 걸쳐 달라질 수 있다. 너무 적게 사용되는 경우에는, 요구될 수 있는 것보다 부식 보호가 더 적을 수 있다. 너무 많이 사용하는 것은 더 적은 양을 사용하는 것과 비교하여 의미있는 추가적인 보호를 제공하지 않을 수 있다. 그러한 문제들 사이의 균형을 이루어, 코팅 고형물 약 100 중량부 당 약 1 내지 약 20 중량부, 더욱 바람직하게는 2 내지 15 중량부의 그러한 제제를 사용하는 것이 적합할 것이다. 예시적인 일 실시 형태에서, 코팅 고형물 100 중량부 당 약 5 중량부의 무-아연 알루미늄 트라이포스페이트를 사용하는 것이 적합할 것이다.
제1 수성 코팅 조성물 내에 충분한 양의 하나 이상의 충전제, 증량제, 또는 안료 (이하, "충전제")를 포함하여, 일단 금속 기재 상에 적용되면 부식 보호를 추가로 개선하고/개선하거나 코팅을 통한 최적 투과성을 제공하는 것이 바람직하다. 추가로, 충전제는 증점제로서 사용되어, 발포를 감소시키는 데 도움을 주고 코팅 조성물의 새그 저항성을 개선하는 데 도움을 줄 수 있다.
이론에 의해 구애됨이 없이, 오일 흡수성, 입자 형상, 입자 크기, 종횡비, 다공성, 표면 처리, 이온 효과 등을 포함하는, 충전제의 특정한 성질이 코팅의 내부식성에 기여할 수 있는 것으로 여겨진다. 제1 코팅 조성물 내의 표면 활성제 및 수지 농도가 또한 적절한 충전제 또는 충전제의 혼합물의 선택에 영향을 줄 수 있다.
제1 수성 코팅 조성물과 함께 사용하기에 적합한 충전제에는, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Al, Ti, 전이 금속, 란탄족 금속, 악티늄족 금속, Si, Ge, Ga, Sn, Pb, 이들의 조합 또는 혼합물 등 중 하나 이상의 불용성 화합물이 포함된다. 불용성 화합물에는 설페이트, 하이드록사이드, 카르바이드, 니트라이드, 옥사이드, 옥시니트라이드, 옥시카르바이드, 실리케이트, 및/또는 카르보네이트가 포함된다. 그러한 충전제의 특정 실시 형태에는 활석, CaCO3, BaSO4, 알루미늄 실리케이트, 알루미늄 하이드록사이드, 운모, (예를 들어, 유리 비드와 같은) 실리카, 규회석(wollastonite), 고령토(china clay), 녹니석(chlorite), 백운석(dolomite), 상기한 것들의 혼합물 또는 조합 등이 포함된다. BaSO4, CaCO3, 백운석 및 규회석이 바람직하다. 일 태양에서, 제1 수성 코팅 조성물은 둘 이상의 충전제의 혼합물을 포함한다.
일 태양에서, 제1 수성 코팅 조성물과 함께 사용되는 충전제에는 비-소판형(non-platelet-shaped) (예를 들어, 결절형(nodular), 침형(acicular), 구형) 입자, 및 소판형 (예를 들어, 판형(platy), 라멜라형) 입자가 포함된다. 소판형 입자를 갖는 예시적인 안료에는, 제한 없이, 운모, 활석, 녹니석, 그 혼합물 등이 포함된다. 비-소판형 입자를 갖는 예시적인 안료에는, 제한 없이, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Al, Ti, 전이 금속, 란탄 계열 금속, 악티늄 계열 금속, Si, Ge, Ga, Al, Sn, Pb, 그 조합 등의 불용성 설페이트, 카르바이드, 니트라이드, 옥시니트라이드, 옥시카르바이드, 옥사이드, 및/또는 카르보네이트가 포함된다.
일 실시 형태에서, 적합한 충전제는 오일 흡수성에 기반하여 선택된다. 바람직한 태양에서, 제1 수성 코팅 조성물은, ASTM D281 (스페츌러 러브-아웃(spatula rub-out)에 의한 안료의 오일 흡수성에 대한 표준 시험 방법)에 따라 측정 시, 오일 흡수성이 100 g의 총 중량 당 약 50 g 이하의 오일, 바람직하게는 약 5 내지 40 g/100 g, 더욱 바람직하게는 약 10 내지 30 g/100 g, 및 가장 바람직하게는 약 15 내지 20 g/100 g인, 적합한 충전제, 또는 둘 이상의 충전제의 조합을 포함한다.
일 실시 형태에서, 적합한 충전제는 충전제 입자의 종횡비에 기반하여 선택된다. 이론에 의해 구애됨이 없이, 더 낮은 종횡비는 탁월한 부식 보호 및 금속 기재에 대한 접착성을 제공하는 것으로 여겨진다. 이론에 의해 구애됨이 없이, 특정 충전제의 종횡비는 충전제의 오일 흡수성에 기여할 수 있으며, 즉, 더 낮은 종횡비를 갖는 충전제는 더 낮은 오일 흡수성을 나타낼 수 있다. 오일 흡수성은 또한 입자 크기, 및/또는 충전제 입자의 표면적에 영향을 주는 임의의 파라미터에 의해 영향을 받을 수 있다.
일 태양에서, 비-소판형 입자를 갖는 충전제는 소판형 입자를 갖는 충전제와 조합하여 사용될 수 있다. 비-소판형 대 소판형 안료의 중량비는 넓은 범위에 걸쳐 달라질 수 있다. 예시적인 실시 형태에서, 이러한 비는 약 1:50 내지 50:1, 바람직하게는 약 1:10 내지 약 10:1; 더욱 바람직하게는 약 1:3 내지 약 3:1의 범위일 수 있다. 예를 들어, 제1 수성 코팅 조성물의 일 실시 형태는 코팅 고형물의 총 중량을 기준으로 약 14.5 중량%의 상대적으로 둥근 BaSO4 입자 및 약 14.5 중량%의 소판형 운모 입자를 포함한다.
일 실시 형태에서, 제1 수성 조성물은 충분한 양의 충전제 입자를 포함하여, 제1 코팅 조성물로부터 제조된 코팅이, 건조된 코팅의 총 부피를 기준으로 약 1 내지 40 vol%, 바람직하게는 5 내지 30 vol%, 및 더욱 바람직하게는 약 10 내지 25 vol%의 안료 (즉, 충전제) 부피 농도(PVC)를 포함한다. 이론에 의해 구애됨이 없이, 안료 부피 농도는 제1 수성 코팅 조성물의 내부식성에 있어서 중요한 역할을 하는 것으로 여겨진다. 최적 안료 부피 농도에서, 충전제 입자는 기재 상에 형성된 제1 코팅 조성물의 필름의 수증기 투과, 계면활성제 이동 및 내부식성에 영향을 주는 방식으로 제1 수성 코팅 조성물의 표면 에너지를 변경시킬 수 있다.
광범위한 기술이 원하는 성분들로부터 제1 수성 코팅 조성물을 제조하는 데 사용될 수 있다. 예시적인 기술에 따르면, 제1 수지 성분은 남겨 둔 채로, 다른 구성성분들을 균질해질 때까지 배합하고 혼합한다. 이어서, 남겨 둔 제1 수지를, 균질해질 때까지 추가로 혼합하면서, 혼합물에 첨가한다.
다른 기술에 따르면, 하나 이상의 CAS제가 수성 분산액을 형성하고 과도한 정도로 응집되지 않기에 효과적인 조건 하에서 하나 이상의 CAS제를 수성 담체 중에 우선 분산시킴으로써 제1 수성 코팅 조성물을 제조할 수 있다. 바람직하게는, CAS제가 네트워크를 구축하고 습한 환경에서 적합한 새그 저항성을 제공할 수 있도록, CAS제의 분산에 도움을 주기에 충분한 양으로 암모니아를 첨가할 수 있다. 수성 분산액을 제조한 후에, 수성 분산액을 수지 성분과 혼합하여 수성 코팅 조성물을 형성할 수 있다.
일부 실시 형태에서, 습한 환경에서 적합한 새그 저항성을 제공하는 데 도움을 주기 위해서, 코팅 조성물이 기재 표면 상에 적용되고 경화되는 분무 부스 및/또는 경화/건조 오븐에 대해 변경이 이루어질 수 있다. 일 태양에서, 분무 부스 및/또는 오븐 시스템은 공기 제거 및 대체 시스템을 포함하도록 변경된다. 5면 카고 컨테이너에 적용된 코팅을 건조하기 위한 오븐 시스템이 2010년 7월 16일자로 출원된, 발명의 명칭이 '5면 컨테이너를 건조하기 위한 시스템 및 방법'(SYSTEM AND METHOD FOR DRYING FIVE-SIDED CONTAINERS)인, 본 출원인의 공계류 중인 미국 특허 출원 제12/837,833호에 기재되어 있다.
공기 대체 시스템은 산업용 및 상업용 건물 또는 분무 부스로부터 배출되는 공기를 신선하고 가열된 옥외 공기로 대체하여, 유입 공기 온도 및 옥외 공기 온도와 상관 없이 (가열 또는 다른 방법으로) 일정한 배출 공기 온도를 유지한다. 공기 대체 시스템은 분부 부스 또는 오븐으로부터 배출되거나 제거되는 공기 1 세제곱피트마다 동일한 양의 신선한 공기를 보충한다.
전형적으로, 분무 부스의 배출 시스템은 작업 동안 상당량의 공기를 제거할 것이다. 전형적인 3.05 m × 2.4 m × 1.8 m (10' × 8' × 6') 분무 부스는 분당 226.5 ㎥ (8,000 세제곱피트) 초과의 공기를 배출할 수 있다. 외부로부터 대체 공기가 직접 들어오는 경우에, 이러한 부피는 건물의 내부를 냉각하기에 충분할 수 있으며 코팅의 품질에 악영향을 줄 것이다. 공기 대체 유닛을 포함하는 공기 대체 시스템은 컨디셔닝되고 여과된 공기를 분무 부스에 제공하며, 그에 의해 온도 변화를 최소화한다. 코팅의 최종 품질에 악영향을 주는 임의의 미립자 물질이 또한 바람직하게는 그러한 공기 대체 시스템에 의해 제거된다.
가압 분무 부스의 경우에는, 공기를 외부로부터 끌어들일 필요가 없이, 대체 공기가 분무 부스 내로 직접 도입된다. 이는 분무 부스 환경에서의 온도 및 여과 품질에 대한 더 큰 제어를 가능하게 하며, 그에 의해 코팅의 품질을 유의하게 개선하고 습한 환경 또는 가변 온도를 갖는 환경에서 새그와 관련된 문제를 없앤다.
일 태양에서, 공기 대체 시스템은 가속된 경화 또는 건조 사이클 동안 60℃ (140℉) 또는 71℃ (160℉) 공기를 방출하도록 가변 속도 구동장치/모터(drive/motor) 및 댐퍼(damper) 패키지를 사용하여 설계된다. 이러한 설계는 건조 단계 동안에 공기 흐름을 50% 감소시키며, 외부 공기를 사용하여, 본 발명의 수계 코팅 시스템이 건조될 때 오븐에서 형성되는 습한 공기의 일정한 대체를 보장한다.
본 명세서에 기재된 공기 대체 시스템은 또한 가변 주파수 구동장치를 갖는 자동-평형 시스템(auto-balance system)을 포함하여, 분무 부스에서의 적용 동안 및 오븐에서의 건조 단계 동안의 둘 모두에서 배출 팬(들)의 공기 흐름을 자동으로 조절하여 적절한 부스 평형을 보장할 수 있다.
추가로, 공기 대체 유닛은 오븐에서의 가속된 건조 동안 60℃ (140℉) 또는 71℃ (160℉) 공기를 방출하도록 가변 속도 구동장치/모터 및 댐퍼 패키지를 포함하는 재순환 유닛을 사용하여 설계될 수 있다. 유닛은 공기의 최대 80%를 재순환시키는 한편, 20%는 대기 중으로 배출한다. 그러한 설계는 가열된 공기를 재순환시킴으로써 에너지 효율을 제공하며, 그에 의해서 가열 유닛에 대해 더 적은 에너지가 필요하다.
일부 실시 형태에서, 습한 환경에서 새그 저항성을 제공하는 데 도움을 주기 위해, 분무 부스 및/또는 건조 오븐으로 들어가는 공기의 온도 및 습도를 변화시킬 수 있다. 분무 부스 또는 오븐으로 들어가는 공기를 가열, 냉각, 가습, 또는 제습시켜 습도를 제어하는 것이 바람직하다. 필요한 가열, 냉각, 가습 또는 제습의 정도는 분무 부스 또는 오븐으로 들어올 때의 공기의 온도 및 습도에 따라 좌우될 것이다.
일 태양에서, 분무 부스로 들어오는 공기가 필요한 것보다 더 차갑고 더 적은 수분을 함유하는 (즉, 상대 습도가 더 낮은) 경우, 통상적인 수단, 예를 들어, 가스, 전기 또는 스팀 가열 방법 중 어느 하나를 사용하여 유입 공기를 가열한다. 이어서, 스팀 분배기 또는 공기 내로 흡수될 수 있는 무화/가압된 물을 통해 따뜻한 공기 내로 수분을 도입한다.
일 태양에서, 분무 부스로 들어오는 공기가 더 따뜻하고 상대 습도가 높은 경우에는, 유입 공기를 필요한 공기의 이슬점까지 냉각하고, 통상적인 수단에 의해, 예를 들어, 가스, 전기, 또는 스팀 가열 방법을 사용하여 공기를 가온하여 열을 도입한다. 이어서, 공기를 통상적인 수단에 의해, 예를 들어, 냉수 코일 또는 증발 냉각에 의해 냉각하다. 이러한 방법은 시스템으로부터 수분을 제거하고 분무 부스 및/또는 건조 오븐 내의 공기 온도를 감소시킨다.
분무 부스 및/또는 건조 오븐 내의 가열되거나 가습된 공기를 건조하기 위한 다른 통상적인 방법이 사용될 수 있다. 예를 들어, 회전하는 휠 상에 건조제가 장착되어 있고, 휠이 회전함에 따라, 수분을 흡수할 때는, 건조제가 교번하여 유입 공정 공기를 통과하고, 이어서 (예를 들어, 직접 연소식 가스 버너 또는 간접 연소식 물/스팀 코일에 의해) 건조제를 건조하여 수분을 없앨 때는, 재생 구역을 통과하는 건조제 제습 시스템이 사용될 수 있다. 건조제 휠이 회전함에 따라 공정이 계속된다. 건조제 시스템은 건조한 건조제, 액체 건조제, 또는 그 조합을 포함할 수 있다.
본 발명의 조성물은 광범위한 건조 필름 두께를 갖는 프라이머 코팅 (또는 DTM 코팅)을 형성하는 데 사용될 수 있다. 예시적인 실시 형태에서, 프라이머 코팅은 건조 필름 두께가 약 20 마이크로미터 내지 약 200 마이크로미터, 바람직하게는 약 25 마이크로미터 내지 약 150 마이크로미터, 더욱 바람직하게는 약 40 마이크로미터 내지 약 130 마이크로미터, 더욱 바람직하게는 약 50 마이크로미터의 범위이다. 예시적인 실시 형태에서, DTM 코팅은 건조 필름 두께가 약 25 마이크로미터 내지 약 200 마이크로미터, 바람직하게는 약 40 마이크로미터 내지 약 150 마이크로미터, 및 더욱 바람직하게는 약 60 마이크로미터 내지 약 100 마이크로미터의 범위이다.
제1 수성 코팅 조성물에 더하여, 본 발명의 코팅 시스템은 적어도 제2 수성 코팅 조성물을 포함하는 추가적인 구성성분(들)을 선택적으로 추가로 포함한다. 유의하게, 제2 수성 코팅 조성물은 염소화된 수지를 포함하는 밑에 있는 베이스 코팅에 대해 향상된 상용성을 갖는 수계 탑 코팅을 제공한다. 제2 수지 성분은 바람직하게는 산 작용기 (또는 그의 염 및/또는 에스테르)를 포함하는 적어도 하나의 수지를, 누계로 하기에 추가로 기재된 바와 같은 상당한 양으로 존재하는 하나 이상의 안료와 함께 포함한다. 제2 수성 조성물에 사용하기에 적합한 수지(들)는 비환형, 비-방향족 환형, 분지형, 선형, 지방족, 또는 방향족일 수 있다. 바람직하게는, 안료 함량의 적어도 일부는 소판형 안료를 포함한다. 바람직하게는, 제2 수성 코팅 조성물에 사용되는 적어도 하나의 수지는 단독으로, 또는 응집 보조제(들) 및/또는 열과 같은 다른 특징부와 조합하여 필름을 형성하는 수지이다. 이러한 제2 수성 코팅 조성물이 염소화된 수지(들)를 포함하는 밑에 있는 코팅 상에 적용될 때, 예를 들어, 탑코트는 더 적은 블리스터링, 더 적은 박리, 큰 내구성 및 개선된 접착성을 나타낸다.
제2 수성 코팅 조성물은 적어도 제2 수지 성분을 포함하는 하나 이상의 구성성분이 수성 담체 중에 실직적으로 완전히 분산된 단일상 용액일 수 있다. 대안적으로, 코팅 조성물은 둘 이상의 상을 포함할 수 있다. 둘 이상의 상을 포함하는 조성물은, 하나 이상의 상이 다른 재료 및/또는 상의 연속상 중에 분산된 분산액과 같은, 분산액의 형태일 수 있다. 많은 분산액이, 콜로이드 현탁액을 포함하나 이로 한정되지 않는 현탁액의 형태이다. 일부 실시 형태에서, 코팅 조성물은 수성 담체 중에 분산된 중합체 미세입자를 포함하는 라텍스 또는 에멀젼의 형태이다. 일부 조성물은 수-환원성일 수 있다.
수지(들)의 산 작용기 (존재한다면)는 직접적으로 중합체 골격으로부터의 펜던트일 수 있거나 또는 적합한 연결기에 의해 골격에 연결될 수 있다. 적합한 산 작용기의 예에는 카르복실산, 설폰산, 포스폰산, 이들의 조합 등이 포함된다. 산 기가 염으로서 제공되는 그러한 실시 형태에서는 매우 다양한 반대 양이온이 사용될 수 있다. 그러한 양이온의 예에는 Na+, Li+, NH4 +, K+, 이들의 조합 등이 포함된다. 바람직한 실시 형태에서, 산 작용기는 -C(O)ONH4+를 포함한다. 유리하게는, 이러한 부분(moiety)을 포함하는 코팅 조성물이 건조될 때, 건조된 코팅은 암모니아를 방출하여, 건조된 코팅 내에 -C(O)OH 작용기를 남긴다.
예시적인 실시 형태에서, 적합한 공중합체는 (a) 펜던트 자유 라디칼 공중합성 작용기를 포함하는 적어도 하나의 방향족 반응물; (b) 펜던트 산 작용기 (또는 그의 염 또는 에스테르)를 갖는 적어도 하나의 자유 라디칼 중합성 반응물; 및 (c) 선택적으로, 자유 라디칼 중합성 작용기를 갖는 적어도 하나의 다른 공중합성 반응물을 포함하는 반응물로부터 유도된다. 그러한 반응물은 흔히 단량체, 올리고머, 및/또는 수지이다.
반응물 (a)의 예에는 스티렌, 알파-메틸 스티렌, t-부틸 스티렌, 1,3-다이아이소프로페닐벤젠, 2,4,6-트라이메틸스티렌, 2,4-다이메틸스티렌, 2,4-다이페닐-4-메틸-1-펜텐, 2,5-다이메틸스티렌, 2-비닐나프탈렌, 3-메틸스티렌, 4-벤질옥시-3-메톡시스티렌, 9-비닐안트라센, α,2-다이메틸스티렌, 이들의 조합 등이 포함된다. 이들은 치환되거나 또는 비치환될 수 있다. 수지의 예시적인 실시 형태는, 수지를 형성하는 데 사용되는 반응물들 약 100 중량부 당 약 10 내지 약 70 중량부의 반응물(들) (a)를 포함한다.
반응물 (b)의 예에는 불포화된 또는 다른 자유 라디칼 중합된 산이 포함된다. 많은 실시 형태에서, 반응물 (b)는 하나 이상의 산 기를 갖는 하나 이상의 카르복실산 또는 이의 무수물에 의해 제공된다. 예에는 (메트)아크릴산, 소르브산 말레산 무수물, 말레산, 크로톤산, 이타콘산, 신남산, 팔미톨레산, 올레산, 리놀레산, 아라키돈산, 벤조산, 푸마르산, 이들의 조합 등이 포함된다. 수지의 예시적인 실시 형태는, 수지를 형성하는 데 사용되는 반응물들 약 100 중량부 당 약 2 내지 약 20 중량부의 반응물(들) (b)를 포함한다. 바람직하게는, 수지에 포함되는 하나 이상의 산 작용성 반응물이, 수지를 제조하는 데 사용되는 모든 반응물들의 총 중량의 3 중량% 이상, 4 중량% 이상, 5 중량% 이상, 및 10, 또는 15, 또는 20 중량% 이하라는 점에서, 산 작용성이 이례적으로 높다.
반응물 (c)의 예에는 비닐 에스테르, 비닐 에테르, 락탐, 예를 들어, N-비닐-2-피롤리돈, (메트)아크릴아미드, N-치환된 (메트)아크릴아미드, 옥틸 (메트)아크릴레이트, 노닐페놀 에톡실레이트 (메트)아크릴레이트, 아이소노닐 (메트)아크릴레이트, 1,6-헥산다이올 (메트)아크릴레이트, 아이소보르닐 (메트)아크릴레이트, 2-(2-에톡시에톡시)에틸 (메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실 (메트)아크릴레이트, 라우릴 (메트)아크릴레이트, 베타-카르복시에틸 (메트)아크릴레이트, 부틸 (메트)아크릴레이트; 아이소부틸 (메트)아크릴레이트, 지환족 에폭사이드, 알파-에폭사이드, 2-하이드록시에틸 (메트)아크릴레이트, (메트)아크릴로니트릴, 말레산 무수물, 이타콘산, 아이소데실 (메트)아크릴레이트, 도데실 (메트)아크릴레이트, n-부틸 (메트)아크릴레이트, 메틸 (메트)아크릴레이트, 헥실 (메트)아크릴레이트, (메트)아크릴산, N-비닐카프로락탐, 스테아릴 (메트)아크릴레이트, 하이드록시 작용성 카프로락톤 에스테르 (메트)아크릴레이트, 옥토데실 (메트)아크릴레이트, 아이소옥틸 (메트)아크릴레이트, 하이드록시에틸 (메트)아크릴레이트, 하이드록시메틸 (메트)아크릴레이트, 하이드록시프로필 (메트)아크릴레이트, 하이드록시아이소프로필 (메트)아크릴레이트, 하이드록시부틸 (메트)아크릴레이트, 하이드록시아이소부틸 (메트)아크릴레이트, 테트라하이드로푸르푸릴 (메트)아크릴레이트, 이들의 조합 등이 포함된다. 수지의 예시적인 실시 형태는 수지를 형성하는 데 사용되는 반응물 약 100 중량부 당 약 10 내지 약 80 중량부의 반응물(들) (c)를 포함한다.
제2 수성 조성물에 유용한 수지는 현재 공지되어 있거나 또는 이후에 개발될 다양한 적합한 중합 기술을 사용하여 구성 반응물로부터 중합될 수 있다. 이러한 기술은 미국 특허 출원 제11/560,329호 (미국 특허 출원 공개 제2007/0110981 A1호, 2010년 5월 17일)에 추가로 기재되어 있다.
일부 실시 형태에서, 제2 수성 조성물은 라텍스 조성물의 형태이다. 라텍스 조성물은 단일 단계 및/또는 다단계 라텍스 중합체를 포함할 수 있다. 바람직한 단일 단계 라텍스 중합체는 유리 전이 온도 (Tg)가 -5℃ 이상, 더욱 바람직하게는 15℃ 이상, 및 가장 바람직하게는 25℃ 이상, 및 최적으로는 30℃ 이상이다. 사용을 위해 바람직한 단일 단계 라텍스 중합체는 Tg가 75℃ 미만, 더욱 바람직하게는 65℃ 미만, 및 가장 바람직하게는 55℃ 미만이다. Tg는 시차 주사 열량법 (DSC) 기술을 사용하여 본 발명의 실시에 있어서 결정될 수 있다.
바람직한 다단계 라텍스 중합체는 10 내지 50 중량%의 경질 세그먼트와 50 내지 90 중량%의 연질 세그먼트를 갖는다. 경질 세그먼트는 바람직하게는 Tg가 35 내지 70℃, 더욱 바람직하게는 35 내지 130℃이고, 연질 세그먼트는 바람직하게는 Tg가 0 내지 30℃이다.
연속적으로 변하는 단량체 공급물을 사용하여 제조된 구배 Tg 라텍스 중합체를 사용하는 것이 또한 유리할 수 있다. 생성되는 중합체는 전형적으로 Tg 변곡점을 나타내지 않는 DSC 곡선을 가질 것이며, 본질적으로 무한한 수의 Tg 단계를 갖는다고 말할 수 있다. 예를 들어, 고 Tg 단량체 공급물로 시작하여, 이어서 중합의 소정 시점에서 저 Tg 연질 단계 단량체 조성물을 고 Tg 경질 단계 단량체 공급물에 공급하기 시작할 수 있다. 생성되는 다단계 라텍스 중합체는 높은 것으로부터 낮은 것으로의 구배 Tg를 가질 것이다. 다른 실시 형태에서, 고 Tg 경질 단계 단량체 조성물을 저 Tg 연질 단계 단량체 조성물에 공급하는 것이 유리할 수 있다. 구배 Tg 중합체는 또한 다중 Tg 중합체와 함께 사용될 수 있다.
본 명세서에 기재된 바와 같은 자유 라디칼 중합성 수지(들)에 더하여, 제2 수지 성분은 선택적으로 하나 이상의 다른 종류의 수지 성분을 포함할 수 있다. 다른 수지의 예에는 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리이미드, 할로겐화된 중합체, 폴리실리콘, 폴리에스테르, 알키드, 폴리올레핀, (메트)아크릴 수지, 이들의 조합 등이 포함된다.
제2 수성 코팅 조성물은 바람직하게는 적어도 하나의 수지를, 누계로 하기에 추가로 기재된 바와 같은 상당한 양으로 존재하는 하나 이상의 안료와 함께 포함한다. 하나 이상의 안료는 일반적으로 제2 수성 코팅 조성물에 포함되어 조성물을 증점시키는 데 도움을 주고/주거나 새그 저항성뿐만 아니라 적용 공정에 대한 개선을 제공한다. 이러한 안료(들)는 유기 및/또는 무기일 수 있다. 무기 안료가 더욱 바람직하다. 안료는 소판형, 침형, 장방형(oblong), 원형(rounded), 구형, 불규칙형, 이들의 조합 등과 같은 다양한 형태를 가질 수 있다.
이론에 의해 구애됨이 없이, 제2 수성 코팅 조성물로부터 형성되는 탑코트 내의 안료의 최적 로딩은 이로운 성능 및 적용 특성을 코팅 시스템에 제공하는 것으로 여겨진다. 예를 들어, 바람직하게는 제2 수성 코팅 조성물은, 생성되는 코팅이 그 밑에 있는 프라이머 코팅과 향상된 상용성을 나타내도록 충분한 양의 안료 함량을 포함한다. 이론에 의해 구애됨이 없이, 이러한 향상된 상용성은 블리스터의 형성 및 프라이머 층과 탑코트 층 사이의 접착성의 감소를 방지할 수 있다. 또한, 최적 안료 로딩은, 기재에 적용하는 동안 달리 기포를 생성하거나 또는 기재 및/또는 프라이머로부터의 코팅의 블리스터링 및 박리를 야기하는 공기, 수분 또는 가스의 포집을 방지하는 것으로 여겨진다. 많은 점에서, 상기 성능 및 적용 이점은, 증가된 안료 로딩으로 인해 성능이 감소될 것으로 예상하는 업계의 편견에 반대된다.
다수의 바람직한 실시 형태에서, 제2 수성 코팅 조성물은, 제2 수성 코팅 조성물로부터 제조되는 생성되는 코팅이 건조 코팅의 총 부피를 기준으로 약 15 내지 85, 바람직하게는 약 20 내지 80, 더욱 바람직하게는 약 25 내지 80 부피%의 입자를 포함하도록, 충분한 양의 안료, 즉, 무기 안료 입자를 포함한다. 이러한 안료 입자는 비-결합제 입자이고, 실질적으로 응집하며 생성되는 코팅의 결합제 매트릭스의 일부를 형성하는 데 도움을 주는 (예를 들어, 결합제의) 필름 형성 입자와는 구별된다. 그러므로, 안료 입자와 관련하여 용어 "비-결합제"는 안료 입자가, 개별적으로 또는 응집체 또는 집합체로서, 그의 미립자 특성의 적어도 일부 및 바람직하게는 실질적으로 전부를 유지함을 나타낸다. 바람직한 안료 입자는 비-결합제 입자이며, 제2 수성 코팅 조성물을 형성하는 데 사용되는 조건 하에서 실질적으로 비-필름 형성성이다. 그러한 입자의 임의의 부분이 코팅 표면으로부터 돌출될 수 있는 경우에, 그러한 돌출 부분은 코팅 내 입자의 안료 부피 농도 (PVC)를 계산하기 위한 안료 부피의 일부인 것으로 간주된다. 탑코트 조성물 내의 최적 안료 로딩은 이로운 성능 및 적용 특성을 코팅 시스템에 제공하여, 적용 동안 공기 포집을 감소시키고 탑코트와 프라이머의 접착성을 개선한다.
제2 수성 코팅 조성물의 안료 함량의 적어도 일부는 하나 이상의 소판형 안료 입자를 포함하는 것이 바람직하다. 소판 입자는 탁월한 증점 특성을 가지며, 탁월한 새그 저항성을 제공하고, 또한 공기 방출에 도움을 준다.
소판형 안료의 예에는 하나 이상의 점토, 예를 들어, 고령토, 운모, 활석, 이들의 조합 등이 포함된다. 고령토는 유리하게는 많은 다른 소판형 입자보다 광택(gloss)에 대한 영향이 덜하며, 이는 더 높은 광택의 탑코팅이 요구되는 경우에 유익하다.
많은 실시 형태에서, 제2 수성 코팅 조성물은 제2 수성 코팅 조성물의 총 중량 100 중량부 당 바람직하게는 약 0 내지 50 중량부, 바람직하게는 약 10 중량부, 더욱 바람직하게는 약 15 내지 50 중량부, 및 가장 바람직하게는 약 35 중량부 이하의 소판형 입자를 포함한다.
부피 평균으로서 표현되는, 소판 입자의 크기는, 미세한 크기의 입자로부터 거친 입자에까지 이르는 넓은 범위에 걸쳐 달라질 수 있다. 예시적인 실시 형태에서, 소판 입자는 크기가 약 0.5 내지 50 마이크로미터, 바람직하게는 약 1 내지 10 마이크로미터, 더욱 바람직하게는 약 3 내지 5 마이크로미터의 범위일 수 있다. 일 태양에서, 바람직하게는 약 50 중량% 이상, 더욱 바람직하게는 약 75 중량% 및 가장 바람직하게는 약 95 중량%의 소판형 입자가 약 0.5 내지 50 마이크로미터, 바람직하게는 약 1 내지 10 마이크로미터 범위의 크기를 갖는다.
제2 수성 코팅 조성물의 전체 안료 함량이 모두 오직 소판형 입자의 형태는 아닌 것이 바람직하다. 그 자체로, 소판 입자는 조성물을 증점시키는 데 도움을 줄 수 있으며 코팅 조성물의 새그 저항성 및 적용을 개선하는 데 도움을 줄 수 있다. 너무 많은 소판 함량은 건조된 코팅에서 수분 및 포획 가스에 대한 장벽을 형성할 수 있다. 이는 제조 및/또는 코팅 동안, 포획된 공기 및/또는 포획된 수분을 코팅으로부터 방출시키는 것을 더욱 어렵게 만들 수 있다. 따라서, 일부 실시 형태에서, 제2 수성 코팅 조성물의 안료는 바람직하게는 적어도 1종의 소판형 입자와 함께 사용되는 적어도 1종의 비-소판형 입자를 포함한다.
매우 다양한 비-소판형 입자가 소판형 입자와 함께 사용될 수 있다. 예에는 하나 이상의 불용성 설페이트; 하나 이상의 불용성 카르바이드; 하나 이상의 불용성 니트라이드; 하나 이상의 불용성 옥시니트라이드; 하나 이상의 불용성 옥시카르바이드; 하나 이상의 불용성 옥사이드; 하나 이상의 불용성 카르보네이트; 이들의 조합 등이 포함된다. 이들의 예에는 Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Al, Ti, 전이 금속, 란탄 계열 금속, 악티늄 계열 금속, Si, Ge, Ga, Al, Sn, Pb, 이들의 조합 등 중 하나 이상의 설페이트, 카르바이드, 니트라이드, 옥사이드, 옥시니트라이드, 옥시카르바이드, 및/또는 카르보네이트가 포함된다. 그러한 입자의 특정 실시 형태에는 BaSO4, 티타니아, SiC, SiN, TiC, TiN, 이들의 조합 등이 포함된다. 많은 제형에서 BaSO4가 바람직하다. 일부 실시 형태에서, 일부 안료는 광택을 유지하는 데 도움을 주고, 공기가 빠져나가게 하면서 제2 수성 코팅 조성물을 증점시키는 데 도움을 주고, 수분이 생성되는 코팅으로의 및 코팅으로부터의 우수한 출구를 갖도록 생성되는 코팅에 바람직한 수준의 투과성을 제공하는 데 도움을 준다.
부피 평균으로서 표현되는, 비-소판 입자의 크기는, 미세한 크기의 입자로부터 거친 입자에까지 이르는 넓은 범위에 걸쳐 달라질 수 있다. 예시적인 실시 형태에서, 비-소판 입자는 크기가 약 0.1 마이크로미터 내지 50 마이크로미터, 바람직하게는 약 0.5 내지 10 마이크로미터의 범위일 수 있다. 일 태양에서, 바람직하게는 약 50 중량% 이상, 더욱 바람직하게는 약 75 중량% 및 가장 바람직하게는 약 95 중량%의 비-소판형 입자가 약 0.1 내지 50 마이크로미터, 바람직하게는 약 0.5 내지 10 마이크로미터 범위의 크기를 갖는다.
소판형 안료 대 비-소판형 안료의 중량비는 넓은 범위에 걸쳐 달라질 수 있다. 예를 들어, 제2 수성 코팅 조성물의 일 실시 형태는 코팅 고형물의 총 중량을 기준으로 약 14.5 중량%의 상대적으로 둥근 BaSO4 입자 및 약 14.5 중량%의 소판형 고령토를 포함한다.
안료는 또한 코팅에서 다른 기능을 한다. 예로서, 안료는 증점제로서 사용되어, 발포를 감소시키는 데 도움을 주고, 새그 저항성을 개선하는 데 도움을 줄 수 있다. 추가로, 안료는 코팅에 첨가되어, 선택적인 추가적인 구성성분과 관련하여 하기에 기재된 하나 이상의 기능을 할 수 있다.
많은 실시 형태에서, 제2 수성 코팅 조성물은 제2 수지 성분 약 100 중량부 당 바람직하게는 10 중량부 이상, 더욱 바람직하게는 15 중량부 이상 및 50 중량부 이하, 그리고 가장 바람직하게는 약 35 중량부 이하의 소판형 입자를 포함한다.
제2 수성 코팅 조성물의 추가적인 미립자 성분은 하기에 기재된 하나 이상의 추가적인 구성성분의 형태일 수 있다.
제2 수성 코팅 조성물 내의 제2 수지 성분의 양은 넓은 범위로부터 선택될 수 있다. 일반적으로, 수지 성분의 양이 너무 낮은 경우에는, 필름을 형성하기가 어려울 수 있고/있거나, 기재에 대한 충분한 접착성을 갖는 필름을 형성하기는 더욱 어려울 수 있고/있거나, 필름이 불충분한 내부식성 또는 다른 성능을 가질 수 있고/있거나 기타 등등일 수 있다. 너무 많이 사용되는 경우에는, 착색된 시스템을 제형하기가 더 어려울 수 있거나, 또는 기재에 적용될 수 있는 재료를 제조하기가 더욱 어려울 수 있다. 그러한 문제들 사이의 균형을 이루어, 제2 수성 코팅 조성물은, 수성 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로, 바람직하게는 약 10 내지 약 70 중량%, 더욱 바람직하게는 약 15 내지 약 50 중량%, 및 가장 바람직하게는 약 20 내지 약 40 중량%의 제2 수지 성분을 포함한다.
제2 수지 성분은 수성 유체 담체와 혼합되어 있으며, 여기서 "수성"은 제1 수성 코팅 조성물에 사용된 수성 담체와 관련하여 상기에 정의된 바와 같다. 물에 더하여, 제2 수성 코팅 조성물의 수성 담체는 선택적으로 하나 이상의 추가의, 선택적인 보조 담체를 포함할 수 있다. 보조 담체(들)는 필름 형성 및/또는 페인트 안정성에 도움을 주는 것을 포함하는 다양한 목적을 위해 사용될 수 있다. 보조 담체의 예에는 부틸 셀룰로오스, 알코올(들), 예를 들어, 부탄올, 응집제 (예를 들어, 이스트맨 텍사놀 제품과 같은 통상적인 에스테르 알코올(들) 및/또는 미국 특허 제6,762,230호에 기재된 것과 같은 저 VOC 응집제), 글리콜 에테르(들), 이들의 조합 등이 포함된다. 바람직하게는, 소위 VOC 면제 공용매(들)가 바람직하다.
제2 수성 코팅 조성물에 포함되는 보조 담체의 양은 넓은 범위에 걸쳐 달라질 수 있다. 사용하는 양(들)은 보조 담체의 유형, 보조 담체가 첨가되는 목적, 제1 수성 코팅 조성물을 기재 상에 적용하는 데 사용되는 코팅 기술(들) 등을 포함하는 요인에 따라 좌우될 것이다. 예시적인 실시 형태에서, 제2 수성 코팅 조성물은, 조성물에 포함된 보조 담체 및 물의 총 중량을 기준으로, 약 0.3 내지 약 20 중량%, 바람직하게는 약 1 내지 약 5 중량%의 보조 담체(들)를 포함할 수 있다.
내열성을 추가로 향상시키기 위하여, 열 및 전자기 에너지를 반사시키는 데 도움을 주고/주거나 열 및 전자기 에너지를 흡수하는 것을 막는 하나 이상의 제제를 제2 분산액에 포함시킬 수 있다.
이들의 예에는 터너(Turner) 등의, 문서 번호가 160-P-2021USP1이고, 2010년 7월 1일자로 출원된, 본 양수인의 공계류 중인 미국 특허 출원 제60/360,804호에 기재된 제제들이 포함된다. 이들은 현재 공지되어 있거나 또는 이후에 개발될 관행에 따라 코팅에 포함될 수 있다.
일부 실시 형태에서, 그러한 반사제 또는 흡수제는 비-적외선-흡수성 착색 안료일 수 있다. 예시적인 그러한 안료는 속성이 무기 또는 유기일 수 있으며, 미국 특허 제6,454,848 B2호 (슬리빈스키(Sliwinski) 등), 제6,616,744 B1호 (사인츠(Sainz) 등), 제6,989,056 B2호 (바블러(Babler)) 및 제7,157,112 B2호 (하이네스(Haines)) 및 미국 특허 출원 공개 제2005/0126441 A1호 (스켈혼(Skelhorn))에 언급된 것들을 포함하나 이로 한정되지 않는다. 무기 안료가 특히 바람직하며 다양한 금속으로부터, 예를 들어, 알루미늄, 안티몬, 비스무트, 붕소, 크롬, 코발트, 갈륨, 인듐, 철, 란탄, 리튬, 마그네슘, 망간, 몰리브덴, 네오디뮴, 니켈, 니오븀, 규소, 주석, 바나듐 또는 아연으로부터 형성된 단일 또는 혼합 금속 산화물을 포함한다. 생성되는 탑코트에서 Zn 등을 포함하는 구성성분을 사용하는 것이 밑에 있는 프라이머 층 내의 염소화된 수지를 열화시키거나 또는 달리 그와 반응하는 경향이 있을 수 있는 경우에는 Zn 등을 포함하는 실시 형태를 사용하는 것을 피하는 것이 바람직할 수 있다. 선택사항으로서, 안정성 효과를 제공하는, 상기한 바와 같은 혼합 금속 조합이 사용될 수 있다. 예를 들어, 혼합 금속 안정화는 바륨/아연, 칼슘/아연, 바륨/칼슘/아연 등의 조합을 포함하는 시스템에서 일어날 수 있다.
예시적인 금속 산화물에는 Cr2O3, Al2O3, V2O3, Ga2O3, Fe2O3, Mn2O3, Ti2O3, In2O3, TiBO3, NiTiO3, MgTiO3, CoTIO3, ZnTiO3, FeTiO3, MnTiO3, CrBO3, NiCrO3, FeBO3, FeMoO3, FeSn(BO3)2, BiFeO3, AlBO3, Mg3Al2Si3O12, NdAlO3, LaAlO3, MnSnO3, LiNbO3, LaCoO3, MgSiO3, ZnSiO3, Mn(Sb,Fe)O3 및 그 혼합물이 포함된다. 금속 산화물은 상기에 언급된 미국 특허 제6,454,848 B2호에 기재된 바와 같이 금홍석-주석석(rutile-kassiterite), 첨정석(spinel), 및/또는 강옥-적철광(corundum-hematite) 결정 격자 구조를 가질 수 있거나, 또는 알루미늄, 안티몬, 비스무트, 붕소, 크롬, 코발트, 갈륨, 인듐, 철, 란탄, 리튬, 마그네슘, 망간, 몰리브덴, 네오디뮴, 니켈, 니오븀, 규소, 주석, 바나듐 및 아연으로부터 선택되는 하나 이상의 원소를 게스트 성분으로서 함유하는 강옥-적철광 결정 구조를 갖는 호스트 성분일 수 있다.
통상적인 카본 블랙 안료의 높은 적외선 흡수성 및 통상적인 어두운 색의(dark-tinted) 페인트 및 스테인(stain)에서의 카본 블랙 안료의 광범위한 사용으로 인해 흑색 비-적외선-흡수성 안료가 특히 주목된다. 페로 코포레이션(Ferro Corporation)에 의해 상표명 쿨 칼라스(COOL COLORS™) 및 이클립스(ECLIPSE™), 예를 들어, V-778 쿨 칼라스 IR 블랙, V-780 쿨 칼라스 IR 블랙, V-799 쿨 칼라스 IR 블랙, 10201 이클립스 블랙, 10202 이클립스 블랙 및 10203 이클립스 블랙으로 공급되는 것과 같은 혼합 금속 산화물 안료; 셰퍼드 칼라 컴퍼니(Shepherd Color Company)에 의해 상표명 아틱(ARTIC™), 예를 들어, 아틱 블랙 376, 아틱 블랙 10C909, 아틱 블랙 411 및 아틱 블랙 30C940으로 공급되는 것과 같은 혼합 금속 산화물 안료; 토마텍 아메리카, 인크.(Tomatec America, Inc.)로부터 품번 42-707A 및 707V10으로 공급되는 것과 같은 혼합 금속 산화물 안료; 및 팔리오겐 블랙(PALIOGEN Black) S 0084를 포함하는, 바스프 코포레이션(BASF Corp.)에 의해 상표명 팔리오겐(PALIOGEN™)으로 공급되는 것과 같은 페릴렌계 또는 기타 유기 착색제를 포함하는 다양한 흑색 비-적외선-흡수성 안료가 구매가능하다.
이러한 동일한 공급처는 또한 흑색 이외의 다양한 색조(hue)의 비-자외선-흡수성 착색 안료를 전형적으로 동일한 상표명으로 제공하며, 이들이 개시된 코팅 조성물에 마찬가지로 사용될 수 있다. 예시적인 비-적외선-흡수성 비-흑색 안료에는 산화철, 마그네슘 실리케이트, 칼슘 카르보네이트, 알루미노실리케이트, 실리카 및 다양한 점토와 같은 무기 안료; 고체 비드 안료 (예를 들어, 폴리스티렌 또는 폴리비닐 클로라이드 비드)와 같은 플라스틱 안료를 포함하는 유기 안료; 및 하나 이상의 공극을 함유하는 미소구체 안료 (예를 들어, 미국 특허 출원 공개 제2007/0043162 A1호 (바드맨(Bardman) 등)에서 논의된 것들)가 포함된다.
다른 예시적인 비-적외선-흡수성 안료에는 (엑스판셀 인크.(Expancel Inc.)로부터의) 엑스판셀(EXPANCEL™) 551DE20 아크릴로니트릴/비닐 클로라이드 팽창 입자, (실브리코 코포레이션(Silbrico Corporation)으로부터의) 실-셀(SIL-CEL™) 43 유리 마이크로 셀룰러 충전제, (트렐레보그 필라이트 인크.(Trelleborg Fillite Inc.)로부터의) 필라이트(FILLITE™) 100 세라믹 구형 입자, (포터 인더스트리즈 인크.(Potter Industries Inc.)로부터의) 스페리셀(SPHERICEL™) 중공 유리 구체, (쓰리엠(3M)으로부터의) G-200, G-400, G-600, G-800, W-210, W-410, 및 W-610 등급을 포함하는 쓰리엠 세라믹 미소구체; (또한 쓰리엠(3M)으로부터의) 쓰리엠 퍼포먼스 어디티브즈(Performance Additives) iM30K를 포함하는 쓰리엠 중공 미소구체, (플루오로-실 인크.(Fluoro-Seal Inc.)로부터의) 인헨스(INHANCE™) UH 1900 폴리에틸렌 입자, 및 (브라질 소재의 번지 페르틸리잔테스 에스.에이.(Bunge Fertilizantes S.A.)로부터의) 바이포어(BIPHOR) 알루미늄 포스페이트가 포함된다.
개시된 코팅 조성물은 또한 비-적외선-흡수성 비-착색 안료, 예를 들어, 이산화티타늄 및 백색 산화아연을 함유할 수 있으며, 그 중 어느 것이든 착색 안료의 존재 없이 사용되는 경우에는 착색된 코팅 조성물보다는 백색 코팅 조성물을 제공할 것이다. 상기에 언급된 비-적외선-흡수성 착색 안료에 대한 그러한 비-착색 안료의 첨가는 밝아진 음영 및 개선된 은폐력을 갖는 착색 페인트 및 스테인을 제공할 수 있다. 바람직하게는 개시된 코팅 조성물은 총 고형물 기준으로 약 8 내지 약 50 중량% 및 더욱 바람직하게는 약 20 내지 약 30 중량%의 안료를 함유한다. 안료 부피 농도를 기준으로 표현하자면, 개시된 코팅 조성물은 바람직하게는 약 10 내지 약 40% 및 더욱 바람직하게는 약 15 내지 약 20%의 안료를 함유한다. 조성물은 바람직하게는 적외선-흡수성 착색 안료, 예를 들어, 카본 블랙, 흑색 산화철, 브라운 옥사이드(brown oxide) 및 로 엄버(raw umber)가 없거나 또는 실질적으로 없다.
원한다면 매우 다양한 다른 추가적인 구성성분이 선택적으로 제2 수성 코팅 조성물에 포함될 수 있다. 그 예에는 하나 이상의 소포 보조제(defoaming aid), 분쇄 보조제(grinding aid), 습윤제, 계면활성제, 응집 보조제, 가공 조제, 미끄럼 저항제(skid resistance agent), 내마모제, 전도제, 정전기방지제, 착색제, 방식 보조제, 증점제, 새그 저항제, 가소제, 산화방지제, 자외선 안정제, 살생제, 살진균제, 충전제, 이들의 조합 등이 포함된다. 이들은 현재 공지되어 있거나 또는 이후에 개발될 관행에 따라 사용될 수 있다.
제2 수성 코팅 조성물은 다양한 기술을 사용하여 제조될 수 있다. 예시적인 기술이 실시예에서 하기에 기재되어 있다.
본 발명의 탑코트 조성물은 광범위한 두께를 갖는 탑 코팅을 형성하는 데 사용될 수 있다. 예시적인 실시 형태에서, 탑 코팅은 두께가 약 15 마이크로미터 내지 200 마이크로미터, 바람직하게는 약 15 마이크로미터 내지 100 마이크로미터, 더욱 바람직하게는 약 30 마이크로미터 내지 50 마이크로미터의 범위이다.
본 발명의 코팅 조성물 및 코팅 시스템은 매우 다양한 기재를 코팅하는 데 사용될 수 있다. 예시적인 기재에는 자연 및 인공 건물, 화물 컨테이너, 마루 재료, 벽, 가구, 기타 건축 재료, 모터 비히클 구성요소, 항공기 구성요소, 트럭, 기동차 및 엔진, 선박 구성요소, 기계 구성요소, 라미네이트, 장비 구성요소, 기구(appliance), 패키징 등이 포함된다. 예시적인 기재 재료에는 금속, 금속 합금, 금속간 조성물, 금속 함유 복합재, 이들의 조합 등이 포함된다. 예시적인 금속에는 알루미늄, 강, 내후성 강, 스테인리스 강 등이 포함된다. 코팅 조성물은 새로운 기재 상에 적용될 수 있거나, 또는 오래된 기재를 재정비하는 데 사용될 수 있다.
사용에 있어서는, 코팅할 기재를 제공한다. 기재는 드러난 상태(bare)일 수 있거나, 또는 금속 기재를 코팅하는 데 사용되는 소위 샵 프라이머(shop primer)와 같은 종래의 코팅 시스템으로 적어도 부분적으로 코팅될 수 있다. 예시적인 샵 프라이머에는 통상적인 샵 프라이머 및 2010년 4월 9일자로 출원된, 출원인의 미국 특허 출원 제61/322,795호 ("수계 샵 프라이머(Waterborne Shop Primer)", 프레보스트(Prevost) 등)에 개시된 신규 프라이머가 포함된다. 기재를 세정하여 그리스(grease), 더러움, 및 기타 오염물을 제거하는 것이 바람직할 수 있다. 상황에 따라 선재하는 코팅을 또한 제거할 수 있거나 제거하지 않을 수 있다. 기재가 준비되면, 제1 수성 코팅 조성물을 기재 표면의 적어도 일부분에 적용한다. 선택적으로, 코팅을 건조 또는 부분적으로 건조되게 하여 베이스 코팅을 형성한다. 원한다면 제1 수성 코팅 조성물의 하나 이상의 추가적인 코트를 적용할 수 있다. 흔히, 단일 코팅이 적합하다. 다음으로, 제2 수성 코팅 조성물을 베이스 코팅의 적어도 일부분 상에 적용하고 건조되게 하여 탑 코팅을 형성한다. 원한다면, 베이스 코팅을 갖지 않는 기재의 추가적인 부분을 또한 탑코트로 코팅할 수 있다. 원한다면 제2 수성 코팅 조성물의 하나 이상의 추가적인 코트를 적용할 수 있다. 흔히, 단일 코팅이 적합하다. 임의의 적합한 기술을 사용하여, 예를 들어, 브러싱, 분무, 스핀 코팅, 롤 코팅, 커튼 코팅, 딥핑(dipping), 그라비어 코팅, 및/또는 기타 등등에 의해, 제1 및 제2 분산액을 기재에 적용할 수 있다.
제1 수성 조성물에 의해 형성된 프라이머 코팅 위에 적용하는 것에 더하여, 또한 다른 종류의 코팅된 기재 및 비코팅된 기재 상에 코팅을 형성하도록 탑코트 조성물을 적용할 수 있다. 예를 들어, 제2 수성 코팅 조성물의 일부 실시 형태는, 본 출원과 동시에 출원된, 발명의 명칭이 '머플러 등급 스테인리스 강을 포함하는 광범위한 코팅된 및 비코팅된 기재에 대해 개선된 접착성을 갖는 수계 코팅 시스템'(WATER-BASED COATING SYSTEM WITH IMPROVED ADHESION TO A WIDE RANGE OF COATED AND UNCOATED SUBSTRATES INCLUDING MUFFLER GRADE STAINLESS STEEL)인, 본 양수인의 공계류 중인 출원에 기재된 바와 같이, 코팅된 또는 비코팅된 스테인리스 강 및/또는 에폭시 프라이머 코팅을 탑 코팅하는 데 사용될 수 있다.
본 발명의 코팅 시스템은 카고 컨테이너 상에 보호 코팅을 형성하기 위해 특히 적합하다. 바람직하게는, 코팅 시스템은 복합 화물 수송에 수반되는 카고 컨테이너와 함께 사용된다. 다수의 그러한 컨테이너는 수상으로 화물을 수송하는 선박 카고 시스템, 철도를 따라 화물을 수송하는 시스템, 및/또는 도로를 따라 화물을 수송하는 시스템 중 적어도 하나에 의해 수송되는 카고 컨테이너에 적용가능한 국제 표준에 적어도 실질적으로 부합한다. 그러한 컨테이너는 흔히 그의 서비스 수명 동안 기후 노출, 해수 노출, 담수 노출, 태양으로부터의 열 등의 면에서 극한 환경에 노출된다. 그러한 컨테이너는 흔히 스테인리스 강 및/또는 내후성 강과 같은 내부식성 재료로 제조될 수 있음에도 불구하고, 추가로 마모, 부식 등에 대한 보호가 필요하다.
예시적인 복합 카고 컨테이너는 흔히 업계에서 냉장 카고 컨테이너로 지칭된다. 이러한 컨테이너는 일반적으로 컨테이너의 경계를 한정하는 금속 프레임을 포함한다. 벽, 바닥, 및 천장 패널이, 예를 들어, 볼트, 용접, 리벳 등에 의해 프레임에 부착된다. 패널은 상기한 바와 같은 매우 다양한 금속, 금속 합금, 금속간 조성물, 또는 기타 금속 함유 재료로부터 제조될 수 있다. 그의 낮은 가격 및 내부식성으로 인해, 내후성 강 (때때로, COR-TEN 브랜드 강으로 지칭됨)이 흔히 패널을 제조하는 데 사용된다. 알루미늄과 유사한 방식으로, 내후성 강이 표면 상에서 산화되나, 이러한 산화는 밑에 있는 강을 추가적인 부식으로부터 보호하는 장벽을 형성한다. ASTM 표준에 따라, A242, A588, 및 A602를 포함하는 등급의 내후성 강이 이용가능하다. 컨테이너 프레임은 또한 내후성 강 또는 상이한 금속 조성물로부터 제조될 수 있다. 내후성 강이 부식에 대한 보호적 산화 장벽을 나타냄에도 불구하고, 여전히 업계에서는 내후성 강으로 제조된 복합 컨테이너 상에 보호 코팅을 광범위하게 적용하는 경향이 있다. 코팅은 장식, 브랜드 식별, 바코드, 및 기타 표시를 제공한다.
본 발명은 내후성 강으로부터 제조되는 것을 포함하는 복합 컨테이너를 보호하는 데 사용될 때 탁월한 접착성 및 성능을 나타낸다. 표면의 적어도 일부분 상에 산화물의 층을 갖는 전형적인 컨테이너가 공급될 것이다. 몇몇 경우에, 소위 샵 프라이머가 또한 일부 표면에 적용될 수 있으나, 보통 용접부 상에는 적용되지 않는다. 샵 프라이머는 컨테이너 조립 동안 부식으로부터 강을 보호하는 데 도움을 주는 Zn-풍부 프라이머이다.
본 발명의 제1 수성 코팅 조성물은 샵 프라이밍된 금속 표면 및 프라이밍되지 않은 금속 표면 둘 모두에 대해 탁월한 접착성을 나타낸다. 따라서, 내후성 강 상의 샵 프라이머는 제거될 필요가 없다. 그러나, 더 우수한 접착을 위해, 표면으로부터 산화물을 제거하는 것이 바람직하다. 이는 쇼트 블라스팅(shot blasting)과 같은 임의의 적합한 방식으로 수행될 수 있다. 일단 표면이 세정되면, 본 발명의 베이스 코트를 형성할 수 있다. 그 후에, 본 발명의 탑코트를 베이스 코트 위에 형성한다. 베이스 코트 및 탑코트 둘 모두가 수계임에도 불구하고, 생성되는 코팅 시스템은 탁월한 광택, 내구성, 내부식성, 접착성, 블리스터 저항성, 박리 저항성, 및 균열 저항성을 제공한다.
실시예
본 발명을 이제 하기의 예시적인 실시예들을 참조하여 설명할 것이다.
실시예 1A
하기 구성성분들을 고속 혼합 용기에 충전한다. 달리 언급되지 않는다면 모든 열거된 양은 중량부이다.
[표 1a]
Figure 112013030143470-pct00001
혼합물을 5 내지 6 헤그만(Hegman)의 그라인드(grind)까지 고속으로 분산시키고, 이어서, 표 1b의 하기 혼합물과 함께 렛다운(letdown)시킨다. 일부 실시 방식에서, 벤톤 LT 재료를 물의 일부에 미리 분산시키는 것이 바람직할 수 있다.
[표 1b]
Figure 112013030143470-pct00002
상기에 표 1c에 열거된 구성성분들을 첨가한다.
[표 1c]
Figure 112013030143470-pct00003
높은 사용 온도를 경험할 수 있는 상황을 위해 실행 1 및 실행 2의 프라이머를 제형한다. 실행 1의 프라이머는 개선된 플래시 러스팅 저항성을 위해 더 낮은 pH로 또한 제형한다. 실행 3의 프라이머는 내열성을 또한 개선하도록 에폭시 성분을 갖는다.
실시예 1B
Epi-rez 3510 에폭시 수지를 표 1a의 구성성분들과 함께 첨가하는 대신에 표 1c의 구성성분들과 함께 첨가하는 점을 제외하고는 실시예 1A, 실행 3의 절차에 따른다.
실시예 2
수계 탑코트 제형
하기 구성성분들을 고속 혼합 용기에 충전한다. 달리 언급되지 않는다면 모든 열거된 양은 중량부이다.
[표 2a]
Figure 112013030143470-pct00004
혼합물을 6.5 헤그만의 그라인드까지 고속으로 분산시키고, 표 2b의 하기 혼합물과 함께 렛다운시킨다.
[표 2b]
Figure 112013030143470-pct00005
실행 1의 탑코트는 상대적으로 높은 안료 대 결합제 비를 가지며 갈색이다. 실행 2의 탑코트는 상대적으로 높은 안료 대 결합제 비를 가지며 백색이었다.
실시예 3
Zn 을 갖는 수계 프라이머
하기 구성성분들을 고속 혼합 용기에 충전한다. 달리 언급되지 않는다면 모든 열거된 양은 중량부이다.
[표 C1a]
Figure 112013030143470-pct00006
혼합물을 5 내지 6 헤그만의 그라인드까지 고속으로 분산시키고, 이어서, 표 C1b의 하기 혼합물과 함께 렛다운시킨다. 벤톤 LT를 물의 일부에 미리 분산시킬 수 있다.
[표 C1b]
Figure 112013030143470-pct00007
실시예 4
수계 탑코트
하기 구성성분들을 고속 혼합 용기에 충전한다. 달리 언급되지 않는다면 모든 열거된 양은 중량부이다.
[표 4a]
Figure 112013030143470-pct00008
혼합물을 6.5 헤그만의 그라인드까지 고속으로 분산시키고, 표 C2b의 하기 혼합물과 함께 렛다운시킨다.
[표 4b]
Figure 112013030143470-pct00009
실시예 5
성능 시험
상기 실시예들에서 제조된 코팅은 최소한의 변경을 갖는 표준 건조 컨테이너 라인 상에 적용하고, 2010년 7월 16일자로 출원된 미국 특허 출원 제12/837,833호 (5면 컨테이너를 건조하기 위한 시스템 및 방법; 노왁(Nowack))에 기재된 바와 같은 적합한 경화 오븐과 함께 사용할 때 유사한 라인 속도에서 진행시킬 수 있다. 상기 본 발명의 실시예들은 IICL 규격 및 산업 표준 성능 시험을 통과한다. 더 우수한 결과를 위해, 제2 수성 조성물을 적용하기 전에 제1 수성 조성물이 실질적으로 건조되게 한다.
프라이머/탑코트 시스템의 성능 시험은 하기 표에 보고되어 있다.
Figure 112013030143470-pct00010
ASTM D-714에 따른 블리스터 등급
Figure 112013030143470-pct00011
시험 장비: 일리노이 인스트루먼츠(Illinois Instruments) 모델 7001
시험 방법
실시예 5 내지 실시예 8의 수계 프라이머 조성물을, 건조 새그 저항성 시험 및 습윤 새그 저항성 시험을 사용하여, 새그 저항성에 대해 평가하였다.
건조 새그 저항성 시험 - 이 시험은 코팅이 건조되는 전형적인 "건조한" 환경에서 수행한다.
1. 용기에서 스페츌러를 사용하여 완전히 교반하여 샘플을 준비한다.
2. 필요하다면 큰 입자 또는 피막을 걸러내어 제거한다.
3. 샘플의 온도를 21℃ ± 2℃로 조정한다.
4. 적합한 시험 차트를 드로우다운 플레이트(drawdown plate) 상에 부착한다. 예를 들어, 시험할 샘플의 색에 따라 흑색 및 백색 레네타(Leneta) 차트를 사용한다.
5. 직선 에지(straight edge)를 드로우다운 플레이트 상에 적합한 위치에 고정한다.
6. 개방측이 작업자를 향하도록, 새그 방지 바(Anti-Sag bar; 25 내지 152 마이크로미터 (1 내지 6 mil) 바 또는 76 내지 305 마이크로미터 (3 내지 12 mil) 바)를 차트의 먼 단부에 놓는다.
7. 필요하다면, 캐치-페이퍼(catch-paper)를 차트의 하부 에지 바로 밑에 위치시킨다.
8. 교반 직후에, 약 8 mL의 페인트를 드로우다운 바의 앞에 놓는다.
9. 일직선 경로를 유지하도록 어플리케이터를 직선 에지에 대고 누른 채로 약 15.24 ㎝/sec (초당 6 인치)의 균일한 속도로 코팅을 끌어내린다.
10. 가장 얇은 스트라이프가 맨 위로 오도록, 서 있는 사다리의 가로대와 같이 드로우다운 스트라이프가 수평 배향이 되도록, 즉시 차트를 수직으로 매단다.
11. 새그 차트를 이러한 위치에서 건조되게 둔다.
12. 필름이 건조되면, 안티-새그 미터(Anti-Sag Meter)에 표시된 노치 클리어런스(notch clearance)를 기록하고, 그에 따라 상응하는 스트라이프를 확인한다.
13. 단지 그 위의 스트라이프를 위한 위치 기준으로서의 역할만을 하는 맨 아래의 스트라이프를 무시하고, 새그 패턴을 관찰한다.
14. 간극을 가로질러 다음의 더 낮은 스트라이프에 닿는 것에 저항한 가장 낮은 (가장 두꺼운) 스트라이프를 선택한다. 이를 인덱스 스트라이프(index stripe)라고 지칭한다.
15. 다음의 더 낮은 스트라이프 (포스트-인덱스 스트라이프)가 그 아래의 것과 합쳐진 정도를 평가한다.
15.1 포스트-인덱스 스트라이프의 합쳐짐 정도
Figure 112013030143470-pct00012
16. 단계 15.1로부터의 비율을 인덱스 스트라이프와 포스트-인덱스 스트라이프 사이의 클리어런스 스텝(clearance step)과 곱하여 "인덱스 부가"를 얻는다.
17. 인덱스 스트라이프 클리어런스 + 인덱스 부가로서 새그 저항성을 보고한다. 이 값을 코팅의 수평 새그 방지 인덱스라고 지칭한다.
18. 새그 방지 인덱스를 mil 또는 마이크로미터 단위로 보고한다 (보통 mil 단위로 보고한다). (참고: 실시예 5 내지 실시예 8의 표에서는, 이를 "새그 실내 조건"(sag room condition)으로 보고한다).
습윤 새그 저항성 시험 - 이 시험은 코팅이 건조되는 대표적인 "습한" 환경에서 수행한다.
이 시험은 하기에 기재된 변경을 가지고 "건조 새그 저항성 시험"과 유사한 방식으로 수행한다.
단계 6에서, 76 내지 305 마이크로미터 (3 내지 12 mil) 또는 305 내지 1524 마이크로미터 (12 내지 60 mil) 레네타 새그 방지 블레이드(Leneta Anti-Sag Blade)를 사용한다.
단계 10에서, 드로우다운을 만든 직후에, 바닥에 7.6 ㎝ (3 인치)의 물을 갖는 20 리터 (5 갤런) 파일(pail) 내에 드로우다운을 매단다. 페인트의 스트라이프가 수평 방향이 되고 최저 mil 두께가 맨 위에 오도록 드로우다운을 매단다. 버킷 위에 커버를 놓고 샘플을 20분 동안 건조되게 한다. 이 시험 챔버의 상대 습도는 대략 80% 초과인 것으로 추산된다.
샘플을 평가하기 위하여, 충분히 새깅하여 아래의 페인트의 다음으로 더 두꺼운 스트립 내로 가로지르는 페인트의 스트립을 고장(failure)이 일어난 마이크로미터 (mil) 두께로 간주하여야 한다. 또한, 페인트의 스트립이 드립핑 티어(dripping tear)를 형성하는 위치를 기록한다. 이는 페인트의 스트립 상의 단 하나의 고장 영역이다. 실시예 5 내지 실시예 8에 대한 표에서, 이는 "새그 습한 조건"(sag humid condition)으로 보고한다.
실시예 6
상이한 양의 우레탄 증점제를 갖는 수계 프라이머 조성물
하기 구성성분들을 고속 혼합 용기에 충전하였다. 달리 언급되지 않는다면 모든 열거된 양은 중량부이다.
[표 6a]
Figure 112013030143470-pct00013
혼합물을 고속으로 분산시키고, 헤그만 게이지에 따른 5 내지 6 NS까지 미디어 밀에 통과시키고, 이어서 표 6b의 하기 혼합물과 함께 렛다운시켰다.
[표 6b]
Figure 112013030143470-pct00014
상기에 표 6c에 열거된 구성성분들을 첨가하였다.
[표 6c]
Figure 112013030143470-pct00015
[표 6d]
Figure 112013030143470-pct00016
실시예 7
상이한 양의 건식 실리카 새그 방지제를 갖는 수계 프라이머 조성물
하기 구성성분들을 고속 혼합 용기에 충전하였다. 달리 언급되지 않는다면 모든 열거된 양은 중량부이다.
[표 7a]
Figure 112013030143470-pct00017
혼합물을 고속으로 분산시키고, 헤그만 게이지에 따른 5 내지 6 NS까지 미디어 밀에 통과시키고, 이어서 표 7b의 하기 혼합물과 함께 렛다운시켰다.
[표 7b]
Figure 112013030143470-pct00018
상기에 표 7c에 열거된 구성성분들을 첨가하였다.
[표 7c]
Figure 112013030143470-pct00019
[표 7d]
Figure 112013030143470-pct00020
실시예 6은 건식 실리카가 습한 환경에서의 새그 저항성에 도움을 주지 않음을 나타낸다.
실시예 8
상이한 양의 CAS 제를 갖는 수계 프라이머 조성물
하기 구성성분들을 고속 혼합 용기에 충전하였다. 달리 언급되지 않는다면 모든 열거된 양은 중량부이다.
[표 8a]
Figure 112013030143470-pct00021
혼합물을 실행 1 및 실행 2에 대해서는 고속으로 헤그만 게이지에 따른 5 내지 6 NS까지 분산시키고, 실행 3 및 실행 4에 대해서는 5 내지 6 NS 헤그만까지 미디어 밀에 통과시키고, 이어서 표 8b의 하기 혼합물과 함께 렛다운시켰다.
[표 8b]
Figure 112013030143470-pct00022
상기에 표 8c에 열거된 구성성분들을 첨가하였다.
[표 8c]
Figure 112013030143470-pct00023
[표 8d]
Figure 112013030143470-pct00024
새그를 시험하기 전에 모든 샘플에 5% 물을 첨가하였다.
실시예 8은 벤톤 LT가 어떠한 추가적인 새그 저항제 또는 증점제도 필요 없이 습한 환경에서 바람직한 새그 저항성 제공함을 나타낸다.
실시예 9
상이한 양의 CAS제를 갖는 수계 프라이머 조성물
하기 구성성분들을 고속 혼합 용기에 충전하였다. 달리 언급되지 않는다면 모든 열거된 양은 중량부이다.
[표 9a]
Figure 112013030143470-pct00025
혼합물을 실행 1 및 실행 2에 대해서 고속에서 5 내지 6 NS 헤그만까지 분산시키고, 이어서 표 9b의 하기 혼합물과 함께 렛다운시켰다.
[표 9b]
Figure 112013030143470-pct00026
상기에 표 9c에 열거된 구성성분들을 첨가하였다.
[표 9c]
Figure 112013030143470-pct00027
[표 9d]
Figure 112013030143470-pct00028
본 발명의 다른 실시 형태들이 본 명세서를 고려하거나 또는 본 명세서에 개시된 발명의 실시로부터 당업자에게 명백할 것이다. 하기 청구범위에 의해 나타나는 본 발명의 진정한 범주 및 사상을 벗어남이 없이, 본 명세서에 기재된 원리 및 실시 형태에 대한 다양한 생략, 변경, 및 변화가 당업자에 의해 이루어질 수 있다.

Claims (25)

  1. 복합 선적 컨테이너의 적어도 하나의 표면에의 적용을 위한 수성 코팅 조성물이며,
    a. 수성 담체;
    b. 수성 담체와 혼합되어 있는 수지 성분; 및
    c. 수성 코팅 조성물 중에 분산된 하나 이상의 CAS제(clay anti-sag agent)
    를 포함하고, 여기서 상기 하나 이상의 CAS제는 친수성 점토를 포함하고, 수성 담체 100 L 당 0.18 ㎏ 내지 0.48 ㎏의 CAS제의 양으로 존재하여 25℃에서 50% 초과의 상대 습도의 환경에서 수성 코팅 조성물에 0.02 cm 내지 0.04 cm의 새그 저항성을 제공하는 것인, 수성 코팅 조성물.
  2. 제1항에 있어서, pH가 6 미만인 수성 코팅 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 유기적 개질 점토를 포함하는 하나 이상의 CAS제 10 중량부 당 2 중량부 미만의 회합성 증점제를 포함하는 수성 코팅 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 하나 이상의 CAS제가 벤토나이트를 포함하는 것인 수성 코팅 조성물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 CAS제의 평균 입자 크기가 1 마이크로미터 미만인 수성 코팅 조성물.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 스토머(Stormer) 점도가 25℃에서 50 내지 90 Krebs 단위인 수성 코팅 조성물.
  7. a. 제1항에 따른 수성 코팅 조성물을 포함하는 제1 수성 코팅 조성물; 및
    b. i. 제2 담체, 및
    ii. 제2 담체와 혼합되어 있는 제2 수지 성분
    을 포함하는 제2 코팅 조성물
    을 포함하는 코팅 시스템.
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