KR102021529B1 - 금속성 기판 상에서의 다층 코팅의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 금속성 기판 상에서의 다층 코팅의 제조 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은 (1) 폴리비닐 클로라이드 플라스티솔(plastisol) 물질을 상기 금속성 기판 상에 적용하는 것을 포함하는, 상기 금속성 기판 상에 폴리비닐 클로라이드 플라스티솔 층을 생성하는 단계, (2) 열경화성 코팅 물질 및/또는 열가소성 코팅 물질을 상기 폴리비닐 클로라이드 플라스티솔 층에 직접 적용하는 것을 포함하는, 상기 폴리비닐 클로라이드 플라스티솔 층 상에 열경화성 탑코트 층 및/또는 열가소성 탑코트 층을 직접 생성하는 단계를 주어진 순서로 포함하고, 상기 폴리비닐 클로라이드 플라스티솔 물질 및 상기 열경화성 코팅 물질 및/또는 열가소성 코팅 물질은 둘 다, 층화된(layered) 이중 하이드록사이드를 포함한다.

Description

금속성 기판 상에서의 다층 코팅의 제조 방법
본 발명은 금속성 기판 상에서의 다층 코팅의 신규 생성 방법, 및 상기 방법에 의해 생성되는 다층 코팅에 관한 것이다. 다층 코팅은 광범위한 기후 조건에 걸쳐 두드러진 내후성(weathering durability)을 가능하게 한다. 특히, 다층 코팅은 우수한 내부식성 및 태양 복사선에 대한 우수한 저항성을 가능하게 한다. 따라서, 다층 코팅의 제조 방법뿐만 아니라 다층 코팅 자체는 건축 부문, 예를 들어 건축 요소에서 내후성 요소를 생성하는 데 매우 적합하다. 신규 방법은 유리하게는 코일 코팅을 통해 수행될 수 있으며, 즉, 다층 코팅의 개별 층은 유리하게는 코일 코팅에 의해 적용될 수 있다. 이러한 다층 코일 코팅의 생성 후, 코일은 임의의 때에 펴질 수 있고, 예를 들어 건축 요소의 생성에 필요한 개별 요소로 형성될 수 있다.
건축 부문에 사용되는 금속 기판 상에서의 많은 내구성 유기 코일 코팅은 생성물의 수명 동안 마감된 외양을 지지하는 보증을 받는다. 그러나, 상기 보증은 통상적으로, 본래의 약점으로 인해 코팅 시스템의 성능에 의해 소정의 지리적 위치들로 한정된다. 이러한 기후적 약점들은 고도로 내구성인 시스템의 기대 수명을 감소시킨다. 예를 들어, 폴리비닐 클로라이드(PVC) 플라스티솔 코팅 층은 우수한 UV 및 부식 저항 특성을 갖고 있으며, 북유럽과 같은 지역에서 최대 40년의 보증에 포함된다. 그러나, PVC 플라스티솔의 용도는 서유럽과 같은 더 더운 기후, 특히 중동, 북아프리카 등과 같이 고온이 연장된 지역에 제한되게 된다. 이와는 대조적으로, 전형적인 열경화성 코팅 층 및/또는 열가소성 코팅 층은 이례적인 UV 및 열 저항 특성을 갖고 있으며, 따라서 높은 UV 및 열 기후에 완벽하게 적합하다. 그러나, 이러한 열경화성 코팅 및/또는 열가소성 코팅은 부식 및 기포형성(blistering)을 보다 큰 수준으로 초래하는 수분 함량이 높은 지역, 예컨대 해안 지역 및 강수량이 높은 지역에서 보다 제한된 저항성을 가진다.
서로 다른 다층 시스템들은 내부식성과 같은 하나의 특정 약점을 극복하고 최소화하기 위해 개발되어 왔다. 그러나, 건축 코일 코팅 산업에서 PVC 플라스티솔 코팅의 내부식성에서의 선도 기술을 열경화성 코팅 및/또는 열가소성 코팅의 UV 및 열 저항성과 적절하게 조합하는 시스템이 여전히 요망되고 있다. PVC 플라스티솔을 열경화성 코팅 및/또는 열가소성 코팅, 예컨대 아크릴과 조합하는 기존의 기술은 건축 산업에 필요한 연장된 기대 수명을 가능하게 하지 못한다.
이에, 본 발명에 의해 해결되는 문제점은, 광범위한 기후 조건에 걸쳐 두드러진 내후성을 제공하는 다층 코팅을 초래하는, 금속성 기판 상에서의 다층 코팅의 제조 방법을 발견하는 것이었다. 특히, 다층 코팅은 우수한 내부식성을 높은 UV 및 열 저항 특성들과 조합해야 한다. 그 외에도, 다층 코팅은 또한, 코팅에 장식용 패턴 또는 회사 로고가 새거지거나 또는 식수성(water potability), 증강된 내화성 및 특수 광학 효과와 같은 특징들을 가능하게 하는 능력과 같은 추가의 기술적 이점들을 제공해야 한다. 이는, 내후성 요소, 예를 들어 건축 부문, 예를 들어 건축 요소에서 내후성 요소를 제조하는 데 매우 적합함을 의미한다.
언급된 문제점들은 금속성 기판 상에서의 다층 코팅의 신규 생성 방법에 의해 해결되며, 상기 방법은
(1) 폴리비닐 클로라이드 플라스티솔(plastisol) 물질을 상기 금속성 기판 상에 적용하는 것을 포함하는, 상기 금속성 기판 상에 폴리비닐 클로라이드 플라스티솔 층을 생성하는 단계,
(2) 열경화성 코팅 물질 및/또는 열가소성 코팅 물질을 상기 폴리비닐 클로라이드 플라스티솔 층에 직접 적용하는 것을 포함하는, 상기 폴리비닐 클로라이드 플라스티솔 층 상에 열경화성 탑코트 층 및/또는 열가소성 탑코트 층을 직접 생성하는 단계
를 주어진 순서로 포함하고,
상기 폴리비닐 클로라이드 플라스티솔 물질 및 상기 열경화성 코팅 물질 및/또는 열가소성 코팅 물질은 둘 다 층화된(layered) 이중 하이드록사이드를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 언급된 방법은 또한, 이하에서 본 발명의 방법으로서 지칭되고, 이에 본 발명의 주제의 일부를 형성한다. 본 발명의 방법의 바람직한 구현예는 후속하는 상세한 설명 및 종속항에서 찾을 수 있다.
나아가, 본 발명은 본 발명의 방법에 의해 생성된 다층 코팅을 제공한다.
본 발명의 방법은 광범위한 기후 조건에 걸쳐 두드러진 내후성, 특히 우수한 내부식성 및 태양 복사선에 대한 저항성을 가진 다층 코팅의 생성을 가능하게 한다.
우선, 본 발명에서 사용되는 용어들 중 일부는 설명될 것이다.
기판에의 코팅 물질, 예를 들어 폴리비닐 클로라이드 플라스티솔 물질의 적용은 하기와 같이 이해된다. 각각의 코팅 물질은, 이로부터 생성된 코팅 층이 기판 상에 배열되도록 적용되지만, 본질적으로 기판과 직접 접촉할 필요는 없다. 예를 들어, 다른 층 또한, 코팅 층과 기판 사이에 배열될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 방법의 단계 (1)에서, 폴리비닐 클로라이드 플라스티솔 코팅 층은 금속성 기판 상에 생성되지만, 전환 코팅, 예컨대 아연 포스페이트 코팅과 같은 다른 층 및/또는 전형적인 프라이머 층이 기판과 플라스티솔 코팅 층 사이에 배열될 수 있다.
동일한 원리는 또 다른 코팅 물질 (a)에 의해 생성된 코팅 층 (A)에의 코팅 층 (A)의 적용, 또는 예를 들어 금속성 기판 상에 배열된 또 다른 코팅 층 (A) 상에서의 코팅 층 (B)의 생성에 적용된다.
코팅 층 (B)은 본질적으로 코팅 층 (A)와 접촉할 필요는 없으나, 단지 그 위에, 즉 금속성 기판으로부터 떨어져 있는 코팅 층 (A)의 측면에 배열되어야 한다.
이와는 대조적으로, 기판에의 직접적인 코팅 물질의 적용은 하기와 같이 이해된다. 각각의 코팅 물질은, 상기 코팅 물질로부터 생성된 코팅 층이 기판 상에 배열되고 기판과 직접 접촉되도록 적용된다. 따라서, 보다 특히, 코팅 층과 기판 사이에 다른 층은 배열되지 않는다. 물론, 동일한 것은 또 다른 코팅 물질 (a)에 의해 생성된 코팅 층 (A)에의 직접적인 코팅 물질 (b)의 적용, 또는 예를 들어 금속성 기판 상에 배열된 또 다른 코팅 층 (A) 상에의 직접적인 코팅 층 (B)의 생성에 적용된다. 이러한 경우, 2개의 코팅 층들은 직접 접촉되며, 즉, 하나의 층이 또 다른 층 상에 직접 배열된다. 보다 특히, 코팅 층 (A)와 코팅 층 (B) 사이에 추가의 층이 존재하지 않는다.
본 발명의 맥락에서, "경화"는 다층 코팅의 제조 방법과 연관지어 당업자에게 친숙한 의미를 갖는 것으로 이해된다.
이에, 코팅 층의 경화는 사용할 준비가 된 상태, 즉 각각의 코팅 층이 제공된 기판이 의도되는 대로 운송, 저장 및 사용될 수 있는 상태로의 이러한 층의 전환을 의미하는 것으로 이해된다. 보다 특히, 경화된 코팅 층은 더 이상 연질이거나 또는 점착성이 아니지만, 하기 기재된 바와 같은 경화 조건에 추가로 노출되는 경우에조차 고형 코팅 층으로서 조건화되었으며, 이는 예컨대 경도 또는 접착성의 임의의 추가의 유의한 변화를 받지 않는다.
잘 알려진 바와 같이, 코팅 물질은 원칙적으로, 존재하는 구성성분, 예컨대 결합제 및 가교제에 따라 물리적으로 및/또는 화학적으로 경화될 수 없다. 화학적 경화의 경우, 열화학적 경화가 기재되어야 한다. 코팅 물질이 열화학적으로 경화될 수 있는 경우, 이는 자가-가교 및/또는 외부적으로 가교될 수 있다. 본 발명의 맥락에서 코팅 물질이 자가-가교 및/또는 외부적으로 가교된다는 언급은, 이러한 코팅 물질이 결합제 및 선택적으로 가교제로서 중합체를 포함하며, 이는 반응성 관능기의 화학 반응에 의해 서로 상응하여 가교될 수 있음을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 이들 화학 반응을 위한 활성화 에너지는 열 에너지를 통해, 예를 들어 가열에 의해 제공될 수 있다. 기본적인 메커니즘 및 사용 가능한 결합제 및 가교제는 하기에서 보다 상세히 기재된다. 이러한 열화학적으로 경화성인 물질은 또한, 열경화성 코팅 물질로 지칭된다.
본 발명의 맥락에서, "물리적으로 경화 가능한" 또는 용어 "물리적 경화"는, 예를 들어 중합체 용액 내에서의 중합체 사슬의 인터루핑(interlooping), 및/또는 오르가노졸(organosol) 또는 하이드로솔(hydrosol)과 같은 중합체 분산액에서의 중합체 입자의 단일화 및 융합을 통한 경화된 코팅 층의 형성을 의미하며, 이로 인해 상기 인터루핑 및/또는 단일화 및 융합은 통상 용매 증발에 의해 수반된다. 종종, 물리적 경화는 예를 들어 용매를 증발시키기 위해 코팅 물질의 가열에 의해 유발 또는 증강된다.
기재된 바와 같이, 물리적 경화는 서로 다른 수단 및 메커니즘들을 수반할 수 있다. 그러나, 물리적 경화 자체는 결합제 및 선택적인 가교제의 반응성 관능기의 화학 반응을 수반하지 않는다.
예를 들어, 폴리비닐 클로라이드 플라스티솔 물질의 경화 공정 또한, 물리적 경화 공정이다. 알려진 바와 같이, 플라스티솔 물질은 액체 가소제 중 열가소성 중합체 입자의 현탁액이며, 이로 인해 중합체는 사실상 실온과 같은 중간 온도, 즉 15℃ 내지 30℃의 온도에서 가소제에서 용해되지 않을 것이다. 그러나, 플라스티솔이 충분히 가열되면, 가소제는 분산된 중합체 입자 내로 확산되고, 여기서 이들은 거대분자들 사이에 위치하고 따라서 PVC 플라스티솔의 가소화를 생성한다. 냉각 시, 영구적으로 가소화된 고체("경화된") 생성물, 예를 들어 경화된 PVC 플라스티솔 층이 수득된다.
또한, 열가소성 폴리비닐리덴 플루오라이드 코팅 물질과 같은 열가소성 코팅 물질의 경화는 물리적 경화 공정이다. 통상, 폴리비닐리덴 플루오라이드 코팅 물질은 오르가노졸, 즉 유기 용매 중 폴리비닐리덴 플루오라이드를 기반으로 하는 분산액으로서 제형화된다. 또한, 이러한 물질의 경화는 관능기, 예를 들어 결합제 중합체의 화학 반응을 수반하지 않지만, 물리적 경화 공정의 메커니즘은 수반한다. 예를 들어 열가소성 물질을 가열함으로써, 열가소성 중합체는 유동화되고, 용매는 증발되어, 중합체 입자는 수렴되고, 균질한 층이 형성되며, 이는 예를 들어 실온(20℃ 내지 25℃)까지의 냉각 시 고형화된다.
당연하게도, 화학적으로 경화 가능한 것으로 기재된 코팅 물질의 경화 시, 물리적 경화가 발생하는 것 또한 항상 가능하다. 그렇지만, 이러한 코팅 조성물은 해당 경우에 화학적으로 경화 가능한 것으로 기재된다.
본 발명의 방법
본 발명의 방법에서, 다층 코팅이 금속성 기판 상에 형성된다.
알려진 바와 같이, 유기 보호 물질을 이용해 금속을 코팅하는 가장 효율적인 수단은 코일 코팅 라인 공정을 통해서이다. 하기에서, 코일 코팅 공정이 일반적으로 기재될 것이다.
코일 코팅은 포스트-코팅(post-coating) 방법과 비교하여 일관된 생성물을 생성하는 연속적인 고-부피 공정이다. 코일 코팅은 대부분의 다른 페인팅 공정에 의해서는 사실상 달성하기 불가능한 조절들을 제공한다. 편평한 시트의 처리는 전처리 및 중합체-기반 코팅 물질 둘 다의 코팅 중량의 우수한 조절을 가능하게 한다. 예를 들어, 하나의 연속 공정에서, 200 m/min 이하로 움직이는 폭 2.6 미터 이하의 금속 코일을 풀고, 상부면 및 하부면 둘 다를 세척한 다음, 화학적으로 처리하고, 프라이밍하고, 오브 경화시킨 다음, 상부 코팅시키고(top coat), 다시 오븐 경화한 다음(다수의 코팅 층의 경우 반복될 수 있는 공정), 다시 감고, 선적을 위해 패키징한다.
코일 코팅은 액체 코팅 물질을 이용한 금속 스트립(코일)의 롤 코팅, 경우에 따라서는 분무 코팅 및 플로우 코팅의 특수한 형태이다. 이는 연속 공정이다. 세척, 전처리, 코팅 및 경화 등과 같은 모든 작업 단계들은 하나의 작업 시 하나의 라인에서 수행될 수 있다. 도식적으로, 코일 코팅은 하기 단계들을 포함한다: 다양한 게이지, 폭 및 길이의 코팅들을 코일에 대한 최종 사용자 요건을 기반으로 하여 연속 공정에서 라인 내에 공급한다.
코일을 기계적 스티치(stitch) 수단을 통해 함께 스티치하지만, 웰딩(welding) 및 접착제와 같은 다른 방법들도 사용 중에 있다. 코팅 적용 전에, 스트립을 바람직하게는 적합하게 전처리한다. 기판의 효과적인 전처리는, 해당 코팅 층의 최적의 접착성 및 내부식성 특징이 수득되는 것을 보장하기 위해, 기판과 적용되는 유기 코팅 물질 사이에 상용성을 제공하는 데 있어서 중요한 역할을 할 수 있다. 전처리 공정은 통상, 적합한 세척 단계로 시작하며, 여기서, 전형적으로 로터리 브러쉬(또는 멀티 브러쉬)가 임의의 국소화된 부식을 금속성 기판 표면으로부터 제거할 것이며, 후속해서 예를 들어 아연 및 강철 기판으로부터 유기 얼룩(organic soil)을 제거하는 데 사용되는 알칼리 세척제를 조심스럽게 적용할 것이다. 알칼리 세척은 또한, 알루미늄 기판에 사용될 수 있긴 하지만, 산성 세척 또한 사용될 수 있다. 잔여 세척 용액은 헹굼 단계의 사용을 통해 표면으로부터 제거된다. 전형적인 헹굼 단계는 다수의 헹굼 구획들을 전형적으로 리버스 캐스케이드 시스템에서 포함하며, 이로써 신선한 물이 헹굼 단계 종료 시 공급되고, 그런 다음 이 물은 이전의 헹굼 탱크 내로 공급되는 식이다. 또한 노-헹굼(no rinse) 전처리가 이용 가능하기도 하며, 이로 인해 잔여 세척제는 표면으로부터 스퀴즈 롤(squeegee roll) 제거된다. 세척 및 헹굼 후, 기판은 통상 화학적으로 전처리된다. 헹군 시스템을 이용하면, 적용은 분무 또는 침지 방법에 의해 수행될 것이며, 후속해서 스퀴즈 롤, 헹굼 및 건조가 수행될 것이다. 노-헹굼 시스템을 이용하면, 전처리는 분무- 또는 딥 적용을 사용하여 적용될 수 있으며, 후속해서 스퀴즈 롤러 또는 롤러 코터(종종 화학적 코터 또는 켐코터(chemcoater)로 지칭됨)를 사용하여 적용될 수 있다. 이러한 경우, 후속적인 헹굼이 필요하지 않다. 이러한 유형의 시스템은 오염성 배출물이 생기지 않는다는 환경적 이득을 가진다. 비제한적으로 철 또는 아연 포스페이트, 크로메이트, 크롬 및/또는 중금속 무함유 시스템을 포함한 다수의 전환 코팅들이 전처리에 이용 가능하지만, 노-헹굼 시스템은 전형적으로 크로메이트 또는 크롬 및/또는 중금속 무함유 화학을 기반으로 한다.
일단 전처리가 적용되고 건조(경화)되면, 스트립은 코팅 룸 내에 들어가고, 이 코팅 룸 내에서 프라이머가 통상 시트의 양면 상에 적용된다. 일단 프라이머가 건조 및 경화되면, 종종 제2 코터가 탑코트에 적용된다. 대부분의 모든 경우에, 코팅 공정은 롤러 코터를 사용하여 달성되며, 여기서 일련의 롤은 액체 코팅 물질을 스트립 표면에 전달한다. 일부 경우(즉, 낮은 부식 성능 요구를 가진 실내 또는 다른 적용)에서는, 오로지 하나의 코팅 층이 필요할 뿐이다.
롤러 코터는 코팅 물질의 유형 및 코팅 물질이 유동하는 방식(이의 점도 또는 유동학의 측면에서 기재됨)에 따라, 서로 다른 수의 롤들을 사용하여 배치될 수 있다. 그러나, 모든 경우, 습식 코팅 물질의 박막이 어플리케이터 롤 상에 형성되며, 그런 다음 이 롤은 이를 움직이는 스트립의 표면 상에 증착시킨다. 페인트 필름 두께, 어플리케이터 롤 속도, 및 어플리케이터 롤과 스트립 사이의 갭 크기의 신중한 조절은 스트립 상에 형성된 코팅 필름(코팅 층)에 걸쳐 매우 양호한 조절을 제공한다.
2개 이상의 코팅 물질들이 코일 코팅 동안 적용되는 경우, 이는, 2개 이상의 적용 스테이션들, 및 적절한 경우 경화 스테이션이 연속적으로 연결된 상응하게 배치된 라인 상에서 수행된다. 대안적으로는, 제1 코팅 물질, 예를 들어 PVC 플라스티솔의 적용 및 경화 후, 코팅된 코일을 다시 감은 다음, 제2, 제3 등의 코팅 물질을 이용한 제2, 제3 등의 코일 코팅 라인 상에서 한면 또는 양면 상에 제공한다.
롤러 코팅이 지금까지는 코일 코팅 공정에서 코팅 물질을 적용하는 가장 보편적인 수단이긴 하지만, 다른 기술들이 존재하며, 이들 기술 중 일부는 현재 채택되고 있으며, 다른 것들은 시도되고 있지만 본질적으로는 상업적으로 실시되지는 못하였다. 이들 기술로는 분말 코팅이 있으며, 이 코팅은 수행된 물체의 코팅에 널리 사용되는 기술이지만, 금속 스트립의 코팅에도 사용될 수 있다. 커튼 코팅이 있으며, 이는 비-접촉 기술로서, 코팅 물질이 커튼 내의 움직이는 스트립 상에 공급되며 중력을 이용하여 연속 커튼을 공급하는 것이다. 블록 코팅이 있으며, 이는 스트립의 표면에 걸쳐 문질러지는 중합체의 고체 블록을 이용한다. 분무 코팅이 있으며, 이는 자동차 산업에서 광범위하게 사용되며 코팅을 표면 상에 분무한다. 필름 라미네이션이 있으며, 이는 오랫동안 널리 사용되어 왔으며, 롤로부터 공급되고 스트립에 부착된 압출된 라미네이트의 적용을 통해 여러 가지 서로 다른 마감된 코팅을 생성하는 것이다. 공-라미네이트화(co-laminating), 즉 코팅과 라미네이트화의 하이브리드가 있다.
건조 및 경화는 각각, 습식 코팅 물질로 코팅된 기판이 오븐에 들어갈 때 발생하며, 상기 오븐에서 코팅 층은 우선 건조되어 용매와 같은 휘발성 요소가 제거되고, 그런 다음 고온에서 60초 이하 동안 경화된다.
따라서, 본 발명의 맥락에서, 건조 또는 중간 건조는 통상 주위 온도와 비교하여 상승된 온도에서, 코팅 층 시스템의 제조 시 적용되는 코팅 물질 내 유기 용매 및/또는 물의 기화를 의미하거나 또는 기화를 허용하는 것으로 이해된다. 따라서, 중간 건조 작업 시, 적용된 코팅 물질은 유기 용매 및/또는 물의 비율을 줄일 것이다. 특정 코팅 물질과 관련하여, 이는 일반적으로, 경화와 비교하여 중간 건조가 예를 들어 더 낮은 온도에서 및/또는 더 짧은 기간 동안 발생하는 경우이다. 따라서, 건조 또는 중간 건조는 사용 준비가 된 상태, 즉 상기 기재된 바와 같은 경화된 코팅 층의 상태를 제공하지 않는다. 이에, 경화는 건조 또는 중간 건조 작업과 명백히 구별된다.
건조 및 경화 프로파일은 오븐 내에서의 가열 및 냉각 속도이고, 수포를 유발하지 않으면서 용매를 제거할 수 있기 위해서는 코팅 물질 유형에 조심스럽게 매칭되어야 한다. 코팅 층을 통한 경화를 보장하기 위해서는, 금속성 기판 바로 주변의 공기보다는 금속성 기판이 가열되는 것이 중요하다. 피크 금속 온도(PMT)는, 금속이 오븐을 통과함에 따라 도달하게 될 최대 온도이다. 대부분의 유기 코팅 물질은 200℃ 내지 250℃의 영역에서 경화한다. 이러한 PMT를 달성하기 위해, 오븐의 온도는 전형적으로 훨씬 더 뜨겁다. 스트립이 오븐을 빠져 나갈 때, 상기 스트립은 공기 또는 물 퀀치(quench)를 이용하여 냉각된다. 상기 퀀치 전에, 열가소성 코팅이 여전히 상대적으로 부드러운 동안에, 표면 엠보싱을 적용하기 위해 플라스티솔과 같은 두꺼운 필름 코팅 상에 엠보싱 롤이 적용될 수 있다.
가장 보편적인 건조 및 경화 기술은 대류 또는 부유 경화(flotation curing)용 가스-연료 오븐을 사용하는 것이다. 종래의 열적 코일 코팅에서, 코팅은 400℃에 달하는 공기 온도에 노출되며, 이는 점차 코팅 및 금속 코일을 통해 가열된다. 200℃ 내지 250℃의 피크 금속 온도 및 20초 내지 30초의 유지 시간(dwell time)은 전형적으로, 액체 코팅 물질을 완전히 경화하는 데 필요하다. 열 투입은 오븐 자체 내부에 놓인 가스-연료 버너로부터 유래되거나, 또는 인시너레이터(incinerator) 또는 이들의 조합으로부터 유래된다. 오븐은 전형적으로, 다수의 구역들로 나눠지며, 여기서, 온도는 개별적으로 조절될 수 있다. 온도의 점차적인 증가(예, 소정의 건조 및 경화 프로파일)를 달성하는 것은, 경화된 스킨이 적용된 코팅 물질의 표면, 즉 코팅 층 상에 형성되기 전에 용매가 제거되게 할 수 있다. 높은 기류는 이들 오븐에서, 기화된 용매를 오븐으로부터 제거하고 농도가 폭발하 한계(LEL; lower explosion limit) 미만에서 유지되도록 보장하기 위해 필요하다. 오븐 내부에서 용매의 농도가 LEL을 초과하면, 지속 가능한 폭발의 잠재성이 존재한다. 그러나, 이러한 한계 미만에서는, 스파크의 존재 시 폭발을 지속하기에는 불충분한 연료가 존재한다. 이러한 높은 부피의 용매-함유된(laden) 열기는 인시너레이터에서 처리되어, 임의의 환경적 충격을 제한할 뿐만 아니라 공정의 에너지 효율을 최대화한다.
전기적 경화 및 방사선 경화 기술과 같은 대안적인 경화 방법이 존재한다. 전기적 경화는 유도 경화(induction cure) 또는 적외선 경화와 같은 기술을 포함한다. 유도 경화는, 금속 스트립에서 전기 전류를 유도하는 자기장에 상기 스트립을 통과시킴으로써 금속 기판을 가열함으로써 작동하고, 저항을 통해 가열 효과를 유도한다. IR 및 NIR 경화는 오로지 코팅 층만 가열할 뿐이며, 금속 기판이나 주변의 공기는 가열하지 않는다. 따라서, 이들 경화는 기재된 이전의 경화 기술보다 훨씬 더 에너지 효율적일 수 있다. 열 전달은 매우 신속하여, 총 경화 시간은 얇은 코팅 층 두께의 경우 5초 미만일 수 있고, 오로지 짧은 오븐만이 필요하다. 방사선 경화는 UV 경화 또는 전자 빔 경화와 같은 기술을 포함한다. UV-경화된 코팅은 광 개시제 및 반응성 단량체를 기반으로 한다. 농축된 UV 소스에의 코팅 층의 노출은 광 개시제를 분해시켜, 유리 라디칼을 생성하며, 이러한 유리 라디칼은 반응성 단량체들 사이의 연쇄 반응을 개시하여, 그 결과 더 긴 중합체 사슬이 형성된다. 전자 빔(EB) 경화에서, 중합 및 가교 반응을 개시하기 위한 에너지는 고 에너지 전자 빔에 의해 전달된다. 이러한 경우, 광 개시제는 필요하지 않고, 전자 빔의 고 에너지가 더 두꺼운 코팅 층을 침투할 수 있고, 색소 침착에 의해 영향을 받지 않는다.
일단 코팅 층이 완전히 경화되고 퀀칭되면, 스트립은 출구 누적기(exit accumulator)를 통과하여, 고객의 치수에 맞춰 전단되고 다시 감겨지기 전에 다시 연속적인 공정을 지지한다.
코팅 작업 이후까지는, 코팅된 금속성 기판의 가공이 발생하지 않기 때문에, 생성된 코팅은 극도로 높은 기계적 온전성을 가져야 한다. 코팅된 코일은 천장 및 벽 요소, 문, 파이프 단열재, 롤러 셔터 또는 창문 프로파일을 생산하기 위한 건축 부문, 카라반 또는 트럭 차체용 패널링(paneling)을 위한 차량 부문, 및 세탁기, 식기 세척기, 냉동고 또는 아이스박스용 프로파일 요소를 생산하기 위한 가정용 부문에서 통상적으로 사용된다.
상기 내용들로부터, 본 발명의 방법은 바람직하게는 코일 코팅 방법이며, 즉 적어도 폴리비닐 클로라이드 플라스티솔 층 및 열경화성 탑코트 층 및/또는 열가소성 탑코트 층은 코팅 코팅에 의해 생성된다.
이는, 본 발명의 시스템이, 표준 롤러 코터 적용 및 종래의 가스 오븐 경화로 구성된 전형적인 코일 코팅 라인 상에 사용하기 위한 단일 패스 생성물일 수 있도록 디자인되었음을 의미한다. 본 발명의 시스템을 코팅 라인을 통해 원 패스로 적용할 수 있기 위해, 모든 층들이 대안적인 적용 및 경화 기술, 예컨대 전기적 경화 방법, 또는 분무 또는 스크린 적용 기술 등을 수행할 수 있도록 개발되어 왔다.
유용한 금속성 기판으로는 원칙적으로, 광범위하게 여러 가지 서로 다른 형태 및 조성물들에서 예를 들어, 철, 알루미늄, 구리, 아연, 마그네슘 및 이들의 합금, 및 강철을 포함하거나 이로 구성된 기판을 포함한다.
본 발명의 방법이 바람직하게는 코일 코팅을 통해 수행되기 때문에, 바람직한 금속은 모두, 코일 코팅의 기계적, 화학적 및 열적 응력을 견딜 수 있는 코일을 형성할 수 있는 것들이다. 고도로 바람직한 금속으로는, 알루미늄 또는 철을 기반으로 한 것이 있다. 철의 경우, 특정한 적합성은 냉연 강축재(cold-rolled steel), 전기 아연도금 강판(electrolytically galvanized steel), 용융 아연도금 강판(hot-dip galvanized steel) 또는 스테인리스 강에 의해 수득된다.
상기 내용에 따르면, 금속성 기판은 바람직하게는 스트립 형태, 예를 들어 강철 스트립 형태를 가진다. 명백하게는, 이들 스트립은 코일로서 배치될 수 있으며, 이러한 코일은 코팅 물질의 적용 직전에 풀리며, 이는 코일 코팅 공정에서 표준이다. 스트립 또는 코일형 스트립은 바람직하게는 두께가 200　㎛ 내지 2 mm이다.
본 발명의 방법의 단계 (1) 전에, 금속성 기판을 바람직하게는, 당업계에 알려지고 상기 기재된 방식으로 전처리하며, 즉 예를 들어 세척하고, 공지된 전환 코팅 층을 금속성 기판 상에 직접 적용하여 제공한다. 예시적인 전환 층은 티타늄 및/또는 지르코늄을 기반으로 하는 전환 층이며, 바람직하게는 6가 크롬이 없는 전환 층이다. 각각의 코팅 중량은 예를 들어 금속 표면 1 m2 당 2 mg 내지 10 mg 코팅이다.
또한, 본 발명의 방법의 단계 (1) 전과 상기 명시된 전처리 후, 바람직하게는 전형적인 프라이머 코팅 층이 생성된다. 상기 내용에 따르면, 프라이머 코팅 층은 바람직하게는, 금속성 기판의 전환 코팅 층 상에서 직접 생성된다. 이러한 프라이머 코팅 층 및 기저(underlying) 프라이머 코팅 물질은 당업자에게 알려져 있다. 본 발명의 맥락에서, 프라이머 층은 코일 코팅에 의해 생성되는 것이 바람직하다. 특히, 이는, 프라이머 코팅 물질이 바람직하게는 롤러 코팅에 의해 적용됨을 의미한다. 마찬가지로, 적용된 프라이머 코팅 물질(즉, 프라이머 코팅 층)이 본 발명의 방법의 단계 (1) 전에 경화되어, 이로써 경화가 바람직하게는 180℃ 내지 300℃, 보다 바람직하게는 200℃ 내지 250℃의 피크 금속 온도에서 10초 내지 300초, 보다 바람직하게는 20초 내지 120초 동안 수행되는 것이 바람직하다. 바람직한 프라이머 코팅 물질은, 결합제 구성성분으로서 아크릴 수지를 포함하는 열가소성 아크릴-기반 프라이머이며, 이로써 상기 프라이머 코팅 물질에는 바람직하게는 색소를 함유하는 6가 크롬이 없다.
경화된 프라이머 코팅 층의 층 두께는 예를 들어, 3 내지 30 ㎛, 바람직하게는 3 내지 25 ㎛이다. 본 발명의 맥락에서 언급된 모든 코팅 층 두께들은 건조 코팅 층 두께로서 이해되어야 한다. 따라서, 코팅 물질이 특정한 코트 두께로 적용된다면, 이는 상기 코팅 물질이 경화 후 상기 언급된 코트 두께가 초래되도록 적용됨을 의미하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 방법의 단계 (1)에서, 금속성 기판 상의 폴리비닐 클로라이드 플라스티솔 층이 생성되며, 이로써 이러한 생성은 금속성 기판에 폴리비닐 클로라이드 플라스티솔 물질을 적용하는 것을 포함한다.
상기 기재된 바와 같이, 단계 (1) 전에, 금속성 기판에 경화된 전환 코팅 층 및 경화된 프라이머 코팅 층이 제공되는 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명의 바람직한 구현예에서, 폴리비닐 클로라이드 플라스티솔 물질은 금속성 기판에 직접 적용되지 않으며, 그보다는 단계 (1) 전에 생성된 경화된 프라이머 코팅 층에 직접 적용된다.
알려진 바와 같이, PVC 플라스티솔은 가소제를 이용한 에멀젼 또는 마이크로 현탁 중합에 의해 생성될 수 있는 PVC의 콜로이드성 분산액이다. PVC 플라스티솔이 가열되는 경우, 가소제는 분산된 중합체 입자 내로 확산되어, 여기서 이들은 거대분자들 사이에 끼어져서, PVC 플라스티솔의 가소화를 유도한다.
따라서, PVC 플라스티솔 물질은 본질적으로, 하나 이상의 PVC 중합체 및 하나 이상의 가소제를 포함한다.
PVC 중합체는 바람직하게는, 모노모달(monomodal) 또는 멀티모달(multimodal), 특히 모노모달일 수 있는 입자 크기 분포를 가진 입자로서 구성된다. 모노모달 입자 크기 분포의 경우, 입자 크기는 바람직하게는 10 내지 100 ㎛, 특히 10 내지 60 ㎛의 범위이다(D50, ISO　13320:2009에 따라 레이저 회절에 의해 측정됨).
바람직한 PVC 플라스티솔 물질은 가소제와의 분산액 내에서 2개 이상의 PVC 중합체(즉, 동종중합체)의 블렌드를 포함하며, 이로써 하나 이상의 PVC 중합체는 1 내지 40 ㎛(D50)의 입자 크기를 갖고, 가소제 중 분산액으로서 뉴튼 흐름(Newtonian flow)을 나타내고, 여기서, 하나 이상의 다른 PVC 중합체는 1 내지 40 ㎛(D50)의 입자 크기를 가지고, 가소제 중 분산액으로서 의가소성(pseudoplasticity)을 나타낸다.
알려진 바와 같이, 뉴튼 흐름은, 전단된 PVC 플라스티솔의 점도가 전단 속도를 증가시키는 동안에도 일정하게 유지됨을 의미한다.
또한, 알려진 바와 같이, 의가소성은, 전단된 PVC 플라스티솔의 점도가 전단 속도의 증가에 대해 감소에 의해 반응함을 의미한다.
본 발명에서 사용되는 PVC 플라스티솔 물질 내 PVC 동종중합체의 양은 광범위하게 다양할 수 있고, 경우의 요건에 의해 수동으로 가이드된다. 본 발명의 PVC 플라스티솔은 이의 총 양을 기준으로, 하나 이상의 PVC 동종중합체를 바람직하게는 40 내지 80 중량%, 보다 바람직하게는 50 내지 70 중량%, 특히 60 내지 70 중량%로 함유한다.
PVC 동종중합체는 상업적인 제품이고, 예를 들어, 노르웨이 소재 Ineos사로부터 브랜드명 Pevikon®, 특히 P1412 및 Pevikon® P709 하에 판매되고, 벨기에 Solvay사로부터 브랜드명 Solvin®, 특히 266sc 하에 판매된다.
본 발명의 PVC 플라스티솔 물질은 하나 이상의 가소제를 포함한다. 가소제, 특히 PVC 플라스티솔에 보편적으로 사용되는 가소제는 당업자에게 알려져 있다. 적합한 가소제의 예들은 예를 들어, Werner Sommer in "Taschenbuch der Kunststoff-Additive", R. Gachter and H. Muller (eds.), Carl Hanser Verlag, Munich, Vienna, 1983, "5 plasticizers", 페이지 261 내지 307에 의해 기재되어 있다. 가소제는 바람직하게는 페놀 에스테르, 아디프산 에스테르, 지방족 에스테르, 포스페이트 및 부티르산 에스테르로 이루어진 군으로부터 선택된다. 바람직하게는, 본 발명의 PVC 플라스티솔은 2개 이상, 보다 바람직하게는 3개 이상, 특히 4개의 가소제를 포함한다. 가소제는 바람직하게는 서로 다른 부류의 화합물로부터 유래된다.
본 발명의 PVC 플라스티솔 물질 내 가소제의 양은 광범위하게 다양할 수 있고, 경우의 요건에 의해 수동으로 가이드되며, 특히, PVC 동종중합체에서의 이의 가소화 효과에 의해, 및 또한 본 발명의 다층 코팅 내에 필요한 내열성 및 영구성의 수준에 의해 가이드된다. 가소제의 양은 각각의 경우 PVC 플라스티솔의 총 양을 기준으로, 바람직하게는 10 내지 60 중량%, 보다 바람직하게는 15 내지 50 중량%, 특히 20 내지 40 중량%이다.
본 발명에 사용되는 PVC 플라스티솔 물질은 하나 이상의 층화된 이중 하이드록사이드(LDH)를 포함한다.
LDH는 보편적으로 알려져 있다. 문헌에서, LDH는 빈번하게는, 이상화된 화학식 [M22+ (1-x) M33+ x(OH)2]x+ [Ay- (x/y)·nH2O] 또는 유사한 실험식에 의해 기재되어 있다. 여기서 M2는 2가 금속 양이온을 나타내며, M3은 3가 금속 양이온을 나타내고, Ay-는 평균 원자가 y의 음이온을 나타낸다. 본 발명의 맥락에서 평균 원자가란, 혼입된 가능한 서로 다른 음이온들의 평균 원자가 값을 의미한다. 천연 발생 LDH의 경우, 해당 음이온은 일반적으로 무기 음이온, 예컨대 카르보네이트, 클로라이드, 니트레이트, 하이드록사이드 및/또는 브로마이드이다. 가장 보편적인 음이온은 카르보네이트, 설페이트, 클로라이드 및 하이드록사이드이다. 다양한 다른 무기 및 또한 유기 음이온이 마찬가지로 존재할 수 있으며, 특히 합성 LDH에 존재할 수 있다. x에 대하여, 0.05 내지 0.5의 값이 알려져 있고, 반면 결정화 물 분획은 n = 0 내지 10으로 매우 상이할 수 있다. 하나의 알려진 부류의 LDH는 하이드로탈사이트로서, 이는 본 발명의 맥락에서 바람직한 LDH이다. 하이드로탈사이트에서, Mg2 +는 2가 양이온으로서 존재하며, Al3 +는 3가 양이온으로서 존재하고, 카르보네이트는 기본적으로 음이온으로서 존재한다. 합성 하이드로탈사이트에서, 특히 카르보네이트는 하이드록사이드 이온 또는 다른 무기 및 또한 유기 음이온에 의해 적어도 부분적으로 치환되었을 수 있다. 하이드로탈사이트 또는 LDH는 브루사이트(Mg(OH)2)와 유사한 층-유사 구조를 가지며, 여기서, 비례적으로 존재하는 3가 금속 양이온을 고려하여 양전하를 운반하는 2개의 무기 금속 하이드록사이드 층들 사이에, 각각의 경우 개재된(intercalated) 음이온으로 된 음으로 하전된 층이 존재하며, 이러한 층은 일반적으로 결정화 물을 추가로 ㅍ?한다. 즉, 교대로 존재하는 양으로 하전된 층 및 음으로 하전된 층이 존재하여, 상응하는 이온 상호작용의 결과 층 구조를 형성한다. 상기 나타낸 식에서, LDH 층 구조는 상응하게 놓인 괄호에 의해 고려된다. 천연 발생 LDH, 예를 들어 하이드로탈사이트뿐만 아니라 합성 LDH, 및 이들의 제조 방법, 예를 들어 직접 공동 침전(coprecipitation) 방법이 알려져 있다.
PVC 플라스티솔 물질에 포함된 LDH에서, 2가 금속 양이온 M22+는 바람직하게는 Zn2 +, Mg2 +, Ca2+, Cu2 +, Ni2 +, Co2 +, Fe2 +, Mn2 +, Cd2 +, Pb2 +, Sr2 + 및 이들의 혼합물, 보다 바람직하게는 Zn2 +, Mg2 +, Ca2 +, Fe2 +, Mn2 + 및 이들의 혼합물, 매우 바람직하게는 Zn2 + 및/또는 Mg2 +로 이루어진 군으로부터 선택되며, 보다 특히 Mg2 +이고, 3가 금속 양이온 M33+는 바람직하게는 Al3 +, Bi3 +, Fe3 +, Cr3 +, Ga3 +, Ni3+, Co3 +, Mn3 + 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되며, 보다 바람직하게는 Al3 +이다. 전술한 바와 같이, Mg2 +와 Al3 +의 조합은 하이드로탈사이트에서 실현되며, 이는, 이러한 조합이 명백하게 바람직함을 의미한다. 동일한 이유로, 다재다능한 무기 및 유기 음이온들이 포함될 수 있으며, 카르보네이트 및 하이드록사이드가 바람직하다.
바람직하게는, LDH는 분말로서 사용되며, 이로써 평균 입자 크기는 임계 파라미터에 따르지 않고, 예를 들어 낮은 ㎛ 범위에 놓이며, 이러한 범위는 충전제 및 색소의 경우 보편적이다. 예를 들어, LDH의 입자 크기(D50)는 0.1 내지 10 ㎛, 바람직하게는 0.1 내지 5 ㎛, 보다 바람직하게는 0.2 내지 2 ㎛(ISO　13320:2009에 따라 레이저 회절에 의해 측정됨)일 수 있다.
LDH의 양은 각각의 경우 PVC 플라스티솔 물질의 총 양을 기준으로, 바람직하게는 0.1 내지 5 중량%, 보다 바람직하게는 0.2 내지 4 중량%, 특히 0.5 내지 3 중량%이다.
LDH의 제조는 통상적이다. 더욱이, 이들 화합물은 예를 들어 Kisuma Chemicals사에 의해 브랜드명 Alcamizer® 하에 판매되는 상업적인 제품으로서 입수될 수 있다.
더욱이, 본 발명의 PVC 플라스티솔 물질은 바람직하게는 하나 이상의 추가의 안정화제를 포함한다. 안정화제, 특히 PVC 플라스티솔에 보편적으로 사용되는 안정화제는 당업자에게 알려져 있다. 적합한 PVC 안정화제의 예들, 예를 들어 UV 안정화제와 유사한 광 안정화제는 "Taschenbuch der Kunststoff-Additive", R. Gacheter and H. Muller (eds.), Carl Hanser Verlag, Munich, Vienna, 1983, "4 PVC stabilisers", 페이지 199 내지 260에 기재되어 있다. 안정화제는 바람직하게는 특히 금속-비누, 에폭시 공동-안정화제 및 힌더드 아민 광 안정화제로부터 선택되며, 이로써 후자의 안정화제는 바람직하게는 벤조트리아졸(BTZ) 유사, 특히 2-(2-하이드록시페닐)-벤조트리아졸과 조합된다.
혼합된 금속 비누 안정화제의 예로는, 칼슘 아연을 기반으로 한 안정화제가 있다. 혼합된 에폭시 공동-안정화제의 예로는, 에폭시화된 대두 오일을 기반으로 한 안정화제가 있다. 힌더드 아민 광/BTZ 안정화제 블렌드의 예들은 예를 들어 BASF사로부터 브랜드명 Tinuvin® 5060 하에 상업적으로 입수 가능한 제품이다.
본 발명의 맥락에서 특히 바람직하게는, PVC 플라스티솔은 UV 안정화제로서, 하나 이상의 벤조트리아졸과 하나 이상의 힌더드 아민 화합물, 특히 2,2,6,6-테트라메틸 피페리딘 또는 이의 유도체의 블렌드를 포함한다. 보다 더 바람직한 것은 2-(2-하이드록시페닐)-벤조트리아졸과, 2,2,6,6-테트라메틸 피페리딘 또는 이의 유도체로부터 선택되는 하나 이상의 힌더드 아민의 블렌드이다.
추가의 안정화제, 바람직하게는 2-(2-하이드록시페닐)-벤조트리아졸과 2,2,6,6-테트라메틸 피페리딘 또는 이의 유도체로부터 선택되는 하나 이상의 힌더드 아민의 하나 이상의 블렌드의 양은 각각의 경우 PVC 플라스티솔의 총 양을 기준으로, 바람직하게는 0.01 내지 5 중량%, 보다 바람직하게는 0.2 내지 4 중량%, 특히 0.5 내지 3 중량%이다.
더욱이, PVC 플라스티솔 물질은 상기 플라스티솔 물질의 구성분으로서 보편적으로 알려진 추가의 구성성분, 예를 들어 색소, 충전제, 유기 용매 또는 난연제 등과 같은 추가의 첨가제 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 PVC 플라스티솔 물질의 제조는 방법의 측면에서 특이한 점은 없지만, 그 대신 상기 기재된 구성분들이 혼합에 의해 발생한다. 이는 혼합 장비, 예컨대 교반된 탱크, 인라인 용해기를 포함한 용해기, 비드 밀(bead mill), 교반기 밀 정적 혼합기(agitator mills static mixer), 투스드-휠 디스퍼서(toothed-wheel disperser) 또는 압출기를 사용하여 수행될 수 있다. 그러나, 바람직하게는 혼합은 진공 하에 수행된다.
폴리비닐 클로라이드 플라스티솔 층의 생성은 상기 기재된 폴리비닐 클로라이드 플라스티솔 물질을 금속성 기판에 적용하는 단계, 바람직하게는 금속성 기판에 직접 적용하지 않고 상기 기판 상의 경화된 프라이머 코팅 층에 직접 적용하는 단계를 포함한다.
본 발명의 맥락에서, PVC 플라스티솔 층은 코일 코팅에 의해 생성되는 것이 바람직하다. 특히, 이는, PVC 플라스티솔 코팅 물질이 바람직하게는 롤러 코팅에 의해 적용됨을 의미한다.
적용된 PVC 플라스티솔 물질(즉, PVC 플라스티솔 층)은 본 발명의 방법의 단계 (2) 전에 경화될 수 있으며, 이로써, 경화된 PVC 플라스티솔 층이 생성된다. PVC 플라스티솔 층이 단계 (2) 전에 경화된다면, 경화는 바람직하게는 180 내지 300℃, 보다 바람직하게는 200 내지 250℃의 피크 금속 온도에서 10 내지 300초, 보다 바람직하게는 20 내지 120초의 기간 동안 수행된다. 본 발명의 맥락에서, PVC 플라스티솔 층은 개별적으로 경화되는 것, 즉 본 발명의 방법의 단계 (2) 이전에 경화되는 것이 바람직하다.
경화된 PVC 플라스티솔 층의 층 두께는 예를 들어, 50 내지 400 ㎛, 바람직하게는 150 내지 250 ㎛이다.
본 발명의 방법의 단계 (2)에서, 열경화성 탑코트 층 및/또는 열가소성 탑코트 층은 PVC 플라스티솔 층 상에서 직접 생성되며, 이로써 이러한 생성은 열경화성 코팅 물질 및/또는 열가소성 코팅 물질을 PVC 플라스티솔 층에 직접 적용하는 단계를 포함한다.
명백하게는, 열경화성 코팅 물질 및/또는 열가소성 코팅 물질은 PVC 플라스티솔 물질과 서로 다르다. 이에, 열경화성 코팅 물질 및/또는 열가소성 코팅 물질은 당업자에게 친숙한 물질들이며, 탑코트의 생성을 위해 코팅 물질로서 빈번하게 사용된다.
반응성 관능기, 예를 들어 하이드록실기를 포함하는 하나 이상의 결합제 구성성분, 및 상기 하나 이상의 결합제 구성성분의 관능기와 반응성인 관능기를 포함하는 하나 이상의 가교제 구성성분을 포함하는 코팅 물질이 열경화성 코팅 물질로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 적절한 열경화성 코팅 물질은 하나 이상의 하이드록시-관능성 수지, 예를 들어 하이드록시-관능성 폴리에스테르 수지 또는 하이드록시-관능성 아크릴 수지를, 가교제인 폴리이소시아네이트 또는 멜라민 수지와 조합하여 포함한다. 상기 이미 기재된 바와 같이, 명명된 구성성분들은 예를 들어 이러한 적용된 코팅 물질이 가열되는 경우, 즉 화학적 가교 반응이 발생하는 경우 서로 반응한다. 냉각 시, 고도로 내구성인 피니쉬(finish)가 형성된다. 적절하다면, 촉매가 존재하여 가교 공정에 영향을 미치며 및/또는 증강시킬 수 있다.
특히, 결합제 구성성분으로서 하나 이상의 하이드록시-관능성 폴리에스테르 수지 및 가교제 구성성분으로서 하나 이상의 폴리이소시아네이트를 포함하는 열경화성 코팅 물질은 본 발명의 맥락에서 바람직한데, 왜냐하면 이들 물질은 PVC 플라스티솔 층을 능가하는 우수한 접착 특징을 제공하기 때문이다. 더욱이, 이들은 간단한 가열과 같은 보다 종래의 경화 기술들 외에도 NIR 또는 유도 경화에 의해 경화될 수 있다.
하이드록시-관능성 폴리에스테르 수지는 바람직하게는, 포화된 폴리에스테르 수지로 이루어진 군으로부터 선택된다. 이러한 수지는 상업적인 제품이고, 예를 들어 Cray Valley사에 의해 브랜드명 Synolac®, 특히 9635 하에 판매된다.
적합한 폴리이소시아네이트는 예를 들어, 다이이소시아네이트와 같은 지방족 및 방향족 폴리이소시아네이트, 및 이들의 이량체 및 삼량체, 예컨대 우레트디온(uretdione) 및 이소시아누레이트이다. 예를 들어, 헥사메틸렌 다이이소시아네이트, 이소포론 다이이소시아네이트, 다이사이클로헥실-메탄 2,4'-다이이소시아네이트, 및 이들 다이이소시아네이트의 우레트디온 및 이소시아누레이트를 참조할 수 있다. 당연하게도, 또한 서로 및/또는 추가의 구성성분과 더 높은 분자량을 가진 부가물로 반응한 거대분자 폴리이소시아네이트, 즉 예를 들어 상기 명명된 다이이소시아네이트를 기반으로 하는 폴리이소시아네이트가 사용될 수 있다. 가교제 구성성분으로서 폴리이소시아네이트는 바람직하게는, 차단된 폴리이소시아네이트, 즉 이소시아네이트기가 자유롭지 않지만 일반적으로 알려진 차단제와 가역 반응한 폴리이소시아네이트로 이루어진 군으로부터 선택된다. 또한 알려진 바와 같이, 이러한 이소시아네이트기는 소정의 조건 하에 탈차단(deblocking)되는데, 특히 가열될 때 탈차단되며, 이는 이러한 차단제가 방출되고, 자유 이소시아네이트기가 예를 들어 하이드록실기와의 가교 반응에 이용 가능함을 의미한다. 가교제 폴리이소시아네이트는 상업적인 제품이고, 예를 들어 Bayer사로부터 브랜드명 Desmodur®, 특히 BL3175 하에 판매된다.
결합제 구성성분인 하이드록시-관능성 폴리에스테르 수지 및 가교제 구성성분인 폴리이소시아네이트의 양은 광범위하게 다양할 수 있고, 경우의 요건에 의해 수동으로 가이드되며, 특히 이러한 코팅 물질 내 색소의 수준에 의해 가이드된다. 하이드록시-관능성 폴리에스테르 수지 : 가교제 구성성분인 폴리이소시아네이트의 중량비는 바람직하게는, 각각의 코팅 조성물이 경도를 최대화하기 위해 강하게 가교된 중합체 매트릭스를 나타내도록 선택된다. 중량비는 바람직하게는 5 : 1 내지 2 : 1, 보다 바람직하게는 4 : 1이다.
기재된 하이드록시-관능성 폴리에스테르-기반 코팅 물질은 바람직하게는, 이소시아네이트기와 하이드록실기의 반응에 대한 하나 이상의 촉매를 포함한다. 적합한 촉매는 공지된 금속 촉매, 예컨대, 주석, 몰리브덴, 지르코늄 또는 아연 촉매이다. 바람직한 촉매는 주석 화합물, 예컨대 다이메틸틴 다이라우레이트 또는 다이부틸틴 다이라우레이트, 특히 다이부틸틴 다이라우레이트(DBTL)이다. DBTL 촉매는 예를 들어 상업적인 제품이고, 예를 들어 Akros사로부터 브랜드명 Tinstab® BL277 하에 판매된다.
더욱이, 결합제 구성성분으로서 하이드록시-관능성 아크릴 수지 및 가교제 구성성분으로서 폴리이소시아네이트를 포함하는 열경화성 코팅 물질은 본 발명의 맥락에서 바람직한데, 왜냐하면 이들은 PVC 플라스티솔 층에 걸쳐 고도로 내구성인 층을 제공하기 때문이다. 더욱이, 이들은 단순 가열과 같은 보다 종래의 경화 기술 외에도 NIR 또는 유도 경화에 의해 경화될 수 있다.
하이드록시-관능성 폴리에스테르 수지를 포함하는 상기 기재된 열경화성 코팅 물질과 유사하게, 하이드록시-관능성 아크릴 수지를 포함하는 물질은 또한, 바람직하게는 가교제 구성성분으로서, 차단된 폴리이소시아네이트들의 군으로부터 선택되는 폴리이소시아네이트를 포함한다.
결합제 구성성분으로서 하이드록시-관능성 아크릴 수지 및 가교제 구성성분으로서 폴리이소시아네이트의 양은 광범위하게 다양할 수 있고, 경우의 요건에 의해 수동으로 가이드되며, 특히 이러한 코팅 물질 내 색소의 수준에 의해 가이드된다. 하이드록시-관능성 아크릴 수지 : 가교제 구성성분인 폴리이소시아네이트의 중량비는 바람직하게는, 각각의 코팅 조성물이 경도를 최대화하기 위해 강하게 가교된 중합체 매트릭스를 나타내도록 선택된다. 중량비는 바람직하게는 3 : 1 내지 1 : 3, 보다 바람직하게는 1 : 1이다.
기재된 하이드록시-관능성 아크릴 수지 코팅 물질은 바람직하게는, 이소시아네이트기와 하이드록실기의 반응을 위한 하나 이상의 촉매를 포함한다. 적합한 촉매는 공지된 금속 촉매, 예컨대, 주석, 몰리브덴, 지르코늄 또는 아연 촉매이다. 바람직한 촉매는 주석 화합물, 예컨대 다이메틸틴 다이라우레이트 또는 다이부틸틴 다이라우레이트, 특히 다이부틸틴 다이라우레이트(DBTL)이다. DBTL 촉매는 예를 들어 상업적인 제품이고, 예를 들어 Akros사로부터 브랜드명 Tinstab® BL277 하에 판매된다.
열경화성 코팅 물질이 바람직하긴 하지만, 열가소성 코팅 물질의 사용 또한, 가능하다. 바람직한 열가소성 코팅 물질들 중 특히 하나의 그룹은 폴리비닐리덴 플루오라이드-기반 코팅 물질, 즉 결합제 구성성분으로서 폴리비닐리덴 플루오라이드 수지를 포함하는 코팅 물질의 그룹이다. 폴리비닐리덴 플루오라이드 중합체 사슬을 따라 교대로 놓인 CH2 및 CF2 기들은 독특한 극성을 제공하여, 이의 용해도 및 전기적 특성에 영향을 미친다. 폴리비닐리덴 플루오라이드-기반 코팅 물질은 이로부터 생성된 코팅 층에 대핸 매우 높은 UV 저항성 수준을 제공한다.
이미 기재된 바와 같이, 이러한 열경화성 코팅 물질은 하나 이상의 열가소성 수지, 즉 폴리비닐리덴 플루오라이드 수지를 포함한다. 이들 수지는 전형적으로, 유기 용매-기반 코팅 물질에 대해 특정하게 디자인된 결정질의, 고분자량의 분말 형태의 폴리비닐리덴 플루오라이드이다. 따라서, 바람직한 폴리비닐리덴 플루오라이드-기반 코팅 물질은 또한, 하나 이상의 유기 용매를 포함한다. 폴리비닐리덴 플루오라이드 수지는 상업적인 제품으로서 입수 가능하고, 예를 들어 Arkema사로부터 브랜드명 Kynar®, 특히 500 하에 판매된다.
열가소성 폴리비닐리덴 플루오라이드-기반 코팅 물질 내 폴리비닐리덴 플루오라이드 수지의 양은 광범위하게 다양할 수 있고, 경우의 요건에 의해 수동으로 가이드된다. 폴리비닐리덴 플루오라이드-기반 코팅 물질은 이들의 총 양을 기준으로, 하나 이상의 폴리비닐리덴 플루오라이드 수지를 바람직하게는 40 내지 80 중량%로 함유한다.
열경화성 코팅 물질 및/또는 열가소성 코팅 물질은 하나 이상의 LDH를 포함한다. PVC 플라스티솔 물질에 포함된 LDH에 관한 상기 구현예들은 모두, 열경화성 코팅 물질 및/또는 열가소성 코팅 물질에 포함된 LDH의 측면에서도 유효하다. 이는 또한 특히, 모든 바람직한, 보다 바람직한, 가장 바람직한 특징들이다. 바람직하게는, PVC 플라스티솔 물질 및 열경화성 코팅 물질 및/또는 열가소성 코팅 물질은 동일한 LDH를 포함한다.
LDH의 양은 각각의 경우 열경화성 및/또는 열경화성 코팅 물질의 총 양을 기준으로, 바람직하게는 0.1 내지 5 중량%, 보다 바람직하게는 0.2 내지 4 중량%, 특히 0.5 내지 3 중량%이다.
더욱이, 본 발명의 열경화성 코팅 물질 및/또는 열가소성 코팅 물질은 바람직하게는 하나 이상의 추가의 안정화제를 포함한다. 다시, PVC 플라스티솔 물질에 포함된 안정화제에 관한 상기 구현예들은 모두, 열경화성 코팅 물질 및/또는 열가소성 코팅 물질에 포함된 안정화제의 측면에서도 유효하다. 이는 또한 특히, 모든 바람직한, 보다 바람직한, 가장 바람직한 특징들이다. 바람직하게는, PVC 플라스티솔 물질 및 열경화성 코팅 물질 및/또는 열가소성 코팅 물질은 동일한 안정화제를 포함한다.
따라서, 본 발명의 맥락에서 특히 바람직하게는, 열경화성 코팅 물질 및/또는 열가소성 코팅 물질은 하나 이상의 벤조트리아졸과 하나 이상의 힌더드 아민 화합물, 특히 2,2,6,6-테트라메틸 피페리딘 또는 이의 유도체의 블렌드를 UV 안정화제로서 포함한다. 2-(2-하이드록시페닐)-벤조트리아졸과 2,2,6,6-테트라메틸 피페리딘 또는 이의 유도체로부터 선택되는 하나 이상의 힌더드 아민의 블렌드가 보다 더 바람직하다.
추가의 안정화제, 바람직하게는 2-(2-하이드록시페닐)-벤조트리아졸과 2,2,6,6-테트라메틸 피페리딘 또는 이의 유도체로부터 선택되는 하나 이상의 힌더드 아민의 하나 이상의 블렌드의 양은 각각의 경우 열경화성 코팅 물질 및/또는 열가소성 코팅 물질의 총 양을 기준으로, 바람직하게는 0.01 내지 5 중량%, 보다 바람직하게는 0.1 내지 4 중량%, 특히 0.2 내지 3 중량%, 훨씬 더 바람직하게는 0.5 내지 3중량%이다.
더욱이, 열경화성 코팅 물질 및/또는 열가소성 코팅 물질은 상기 열경화성 코팅 물질 및/또는 열가소성 코팅 물질의 구성분으로서 보편적으로 알려진 추가의 구성성분, 예를 들어 색소, 충전제, 유기 용매 또는 난연제 등과 같은 추가의 첨가제 등을 포함할 수 있다.
본 발명에 따라 이용되는 열경화성 코팅 물질 및/또는 열가소성 코팅 물질은 이러한 코팅 물질의 생성에 대해 알려지고 통상적인 혼합 어셈블리 및 혼합 기술을 사용하여 생성될 수 있다.
열경화성 탑코트 층 및/또는 열가소성 탑코트 층의 생성은 상기 기재된 열경화성 코팅 물질 및/또는 열가소성 코팅 물질을 PVC 플라스티솔 층에 직접적으로 적용하는 단계를 포함한다.
본 발명의 맥락에서, 열경화성 탑코트 층 및/또는 열가소성 탑코트 층은 코일 코팅에 의해 생성되는 것이 바람직하다. 특히, 이는, 열경화성 코팅 물질 및/또는 열가소성 코팅 물질이 바람직하게는 롤러 코팅에 의해 적용됨을 의미한다.
적용된 열경화성 코팅 물질 및/또는 열가소성 코팅 물질(즉, 열경화성 탑코트 층 및/또는 열가소성 탑코트 층)은 전형적으로 경화되며, 이로써, 경화된 열경화성 탑코트 층 및/또는 열가소성 탑코트 층이 생성된다. 경화는 바람직하게는 180 내지 300℃, 보다 바람직하게는 200 내지 250℃의 피크 금속 온도에서 10 내지 300초, 보다 바람직하게는 20 내지 120초의 기간 동안 수행된다. PVC 플라스티솔 층이 열경화성 코팅 물질 및/또는 열가소성 코팅 물질의 적용 이전에 경화되지 않는다면, 명백하게는 PVC 플라스티솔 층은 적용된 열경화성 코팅 물질 및/또는 열가소성 코팅 물질과 결합하여 경화된다. 그러나, 상기에서 이미 언급된 바와 같이, 본 발명의 맥락에서, PVC 플라스티솔 층은 개별적으로 경화되는 것이 바람직하다.
경화된 열경화성 탑코트 층 및/또는 열가소성 탑코트 층의 층 두께는 예를 들어, 2 내지 50 ㎛, 바람직하게는 5 내지 25 ㎛이다.
하기에서, 일부 추가의 정보가 본 발명의 방법의 적용 및 경화 기술과 관련하여 제공된다.
이미 언급된 바와 같이, PVC 플라스티솔 물질 및 열경화성 코팅 물질 및/또는 열가소성 코팅 물질은 코일 코팅 물질로서 사용하기에 고도로 적합하다. 코일 코팅에 있어서, 금속 코일은 예를 들어 독일 특허 출원 DE 196 32 426 A1에 기재된 바와 같이, 코일 코팅 라인을 통해 상기 적용 및 이용되는 코팅 물질의 경화 특성에 맞춰진 속도로 진행된다. 따라서, 상기 속도는 6 내지 180 m/min으로 광범위하게 다양할 수 있으며, 20 내지 120 m/min, 특히, 20 내지 90 m/min가 특히 바람직하다.
따라서, PVC 플라스티솔 물질 및 열경화성 코팅 물질 및/또는 열가소성 코팅 물질이 임의의 방식으로, 예를 들어 분무, 플로우 코팅 또는 롤 코팅에 의해 적용될 수 있다고 하더라도, 이들 적용 기술들 중에서 롤 코팅이 특히 유리하며, 따라서 본 발명에 따라 바람직하게 사용된다.
롤 코팅에서 각각의 적용 단계는 2개 이상의 롤을 사용하여 수행될 수 있다. 2개 내지 4개의 롤, 특히 닥터 블레이드와 더불어 3개의 롤을 이용하는 것이 바람직하다.
롤 코팅의 경우, 회전형 픽업 롤이 예를 들어 PVC 플라스티솔 물질로 된 레저보어 내에 침지되고, 따라서 적용되어야 하는 물질을 픽업한다. 이러한 물질은 전형적으로, 미터링-롤로 만들어진 갭을 통과하여 표면을 평탄화(level)시키고, 과량의 물질을 제거하여, 요망되는 코팅 층 두께를 달성한다. 그런 다음, 이 물질을 픽업 롤로부터 회전형 적용 롤로 직접 또는 하나 이상의 트랜스퍼 롤을 통해 전달한다. 상기 물질을 이러한 적용 롤로부터 스트리핑하고, 코일로 전달하며, 이는 동일한 방향 또는 반대 방향으로 진행한다.
대안적으로 예를 들어, PVC 플라스티솔 물질을 롤들 사이의 갭에 직접 펌핑할 수 있으며, 따라서 당업자에 의해 닙 피딩(nip feeding)으로 지칭된다.
본 발명에 따르면, 리버스 스트리핑 또는 리버스 롤러 코팅 기술에 의한 전달이 유리하고, 따라서 바람직하게 이용된다.
롤 코팅의 경우, 픽업 롤, 미터링 롤 및 적용 롤의 원주 속도는 하나의 코팅 작업부터 또 다른 코팅 작업까지 크게 다양할 수 있다. 적용 롤은 바람직하게는, 코일 속도의 120% 내지 140%인 원주 속도를 가지고, 픽업 롤은 코일 속도의 110% 내지 125%인 원주 속도를 가진다.
코팅 층, 예를 들어 PVC 플라스티솔 층의 가열은 바람직하게는, 열적 경화의 경우 대류 열 전달, 근적외선 또는 원적외선의 조사에 의해 달성되며, 및/또는 철-기반 코일의 경우 전기 유도에 의해 달성된다. 최대 기판 온도 또는 PMT는 바람직하게는 최대 220℃, 특히 216℃이다. PVC 플라스티솔 물질 및 본 발명의 방법의 특정한 이점은, 비교적 낮은 온도가 이용될 수 있고, 엠보싱된 패턴을 보유하고 두드러진 성능 특성을 가진 코팅 층이 형성된다는 점이다.
본질적으로 대류 열 전달이 이용되는 경우, 20 내지 50 m 길이의 강제 공기 오븐이 바람직한 코일 속도에서 필요하다. 강제 공기 온도는 바람직하게는 300℃ 미만이다.
상기 기재된 적용 및 경화 방법은 또한, PVC 플라스티솔 물질의 적용 단계 후, 열경화성 및/또는 열경화성 코팅 물질의 적용 및 경화에도 이용될 수 있다. 동일한 것은 추가의 코팅 물질, 예를 들어 프라이머 코팅 물질의 적용 및 경화에도 적용된다.
2개 이상의 코팅 물질이 코일 코팅 동안 적용되는 경우, 이는 예를 들어 상응하는 배치 라인 상에서 수행되며, 이러한 라인에서 2개 이상의 적용 스테이션, 및 적절하다면 경화 스테이션이 일련으로 연결된다. 대안적으로, 제1 코팅 물질, 예를 들어 PVC 플라스티솔 물질의 적용 및 경화 후, 코팅된 코일을 다시 감은 다음, 하나 이상의 추가의 코일 코팅 라인 상의 하나의 면 또는 양면 상에 하나 이상의 추가의 코팅 층을 제공한다.
코팅된 코일이 생성된 후, 이들 코일을 감을 수 있고, 그런 다음 서로 다른 장소에서 추가로 가공할 수 있다; 대안적으로 이들 코일이 코일 코팅 작업으로부터 나옴에 따라 상기 코일을 추가로 직접적으로 가공할 수 있다. 크기를 감소시킨 후, 이들 코일을 적절한 크기의 부분들로 기계-성형할 수 있다. 적합한 기계 성형 방법의 예로는 프레싱 및 딥 드로잉(deep drawing)이 있다.
본 발명의 생성된 코일, 프로파일 요소 및 성형된 부품은 내스크래치성이며, 부식에 대해 안정하고, 풍화(weathering)에도 안정하며, 화학물질에도 안정하다.
따라서, 본 발명의 방법에 의해 생성된 코팅된 코일은 예를 들어 지붕 및 벽 요소, 문, 게이트, 파이프 단열재, 롤러 셔터 또는 창문 프로파일을 생산하기 위한 내장용 및 외장용 건축 부문에 명백하게 적합하다.
본 발명은 하기에서 실시예에 의해 구현된다.
실시예
1. 코팅 조성물의 제조
PVC 플라스티솔 물질
실시예 1 내지 3 (본 발명) 및 C1 내지 C3 (비교)
PVC 플라스티솔 물질 1 내지 3 및 C1 내지 C3을, 표 1 및 표 2에 지시된 성분들을 표들에서 명시된 양으로 혼합한 다음, 생성된 혼합물을 균질화함으로써 제조하였다.
Figure 112017084060381-pct00001
Figure 112017084060381-pct00002
결합제 구성성분으로서 하이드록시-관능성 폴리에스테르 수지 및 가교제로서 차단된 폴리이소시아네이트를 기반으로 하는 열경화성 코팅 물질
실시예 4 내지 6 (본 발명) 및 C4 내지 C6 (비교)
열경화성 코팅 물질 4 내지 6 및 C4 내지 C6을, 표 3 및 표 4에 지시된 성분들을 표들에서 명시된 양으로 혼합한 다음, 생성된 혼합물을 균질화함으로써 제조하였다.
Figure 112017084060381-pct00003
Figure 112017084060381-pct00004
결합제 구성성분으로서 하이드록시-관능성 아크릴 수지 및 가교제로서 차단된 폴리이소시아네이트를 기반으로 하는 열경화성 코팅 물질
실시예 7 내지 9 (본 발명) 및 C7 내지 C9 (비교)
열경화성 코팅 물질 7 내지 9 및 C7 내지 C9를, 표 5 및 표 6에 지시된 성분들을 표들에서 명시된 양으로 혼합한 다음, 생성된 혼합물을 균질화함으로써 제조하였다.
Figure 112017084060381-pct00005
Figure 112017084060381-pct00006
하이드록시-관능성 폴리에스테르 수지 및 가교제로서 멜라민 수지를 기반으로 하는 열경화성 코팅 물질
열경화성 코팅 물질 10을, 표 7에 지시된 성분들을 표들에서 명시된 양으로 혼합한 다음, 생성된 혼합물을 균질화함으로써 제조하였다.
Figure 112017084060381-pct00007
2. 금속성 기판 상에서의 코팅의 생성
각각의 경우, 0.5 mm 아연도금된 강철 시트(95% 아연, 5% 알루미늄의 합금 블렌드)를 세척하고, 6가 크롬 색소를 갖지 않은 티타늄/지르코늄 기반 전처리 물질을 기반으로 한 전처리 전환 코팅으로 스퀴즈 롤 적용의 사용을 통해 기판 표면 1 m2 당 2 내지 10 mg 코팅의 공칭 코팅 중량으로 코팅시켰다. 전환 코팅을 종래의 전기 박스 오븐에서 90℃의 온도(오븐 온도)에서 2초 동안 건조하였다. 그런 다음, 열가소성 아크릴 수지를 기반으로 한 프라이머 코팅 물질을 바 코터 적용을 사용하여 5 ㎛의 공칭 두께로 적용하고, 종래의 전기 박스 오븐에서 215℃의 피크 금속 온도까지 경화시켰다. 215℃를 달성하기 위해, 오븐은 280℃의 일정한 공기 온도를 가졌으며, 코팅된 강철 시트(패널)는 45초의 유지 시간을 가졌다. 상기 패널을 주위 온도까지 공랭시킨 다음, 3개의 롤 리버스 롤러 적용에 의해 20 m/min의 속도로 200 ㎛의 공칭 두께로 PVC 플라스티솔을 사용하여 코팅시켰다. 그런 다음, 상기 패널을 상기 기재된 바와 같이 210℃의 피크 금속 온도까지 43초의 유지 시간에서 경화시켰다. 상기 패널을 주위 온도까지 공랭시키고, 2개 롤 하프 리버스 롤러 적용에 의해 20 m/min의 속도로 20 ㎛의 공칭 두께로 상부 코팅 물질을 사용하여 추가로 코팅시켰다. 그런 다음, 상기 패널을 상기 기재된 바와 같이 220℃의 피크 금속 온도까지 50초의 유지 시간에서 경화시켰다.
3. 금속성 기판 상의 코팅의 특성에 관한 조사
상기 2. 하에 기재된 바와 같이 제조된 금속성 기판 상에서의 코팅의 일부에 대해 후속해서 서로 다른 특성들을 조사하였다. 본 발명의 다층 코팅의 이득을 나타내기 위해, 이들 코팅의 성능을, 금속성 기판 상에서의 당해 기술분야의 높은 내구성 PVC 플라스티솔 층, 및 현재 입수 가능한 금속성 기판 상에서의 결합제 구성성분으로서 하이드록시-관능성 폴리에스테르 수지 및 가교제로서 차단된 폴리이소시아네이트를 기반으로 한 열경화성 탑코트 층을 비교하였다. 구체적으로는, 하기 코팅 물질들을 사용하였다: 당해 기술분야의 높은 내구성 PVC 플라스티솔 층은 PVC 플라스티솔 물질 C1을 기반으로 한다. 당해 기술분야의 열경화성 탑코트 층은 열경화성 코팅 물질 C4를 기반으로 한다. 본 발명의 다층 코팅에 있어서는, PVC 플라스티솔 물질 1 및 열경화성 코팅 물질 4를 사용하였다. 각각의 확인된 이득들에 대하여, 본 발명의 다층 코팅을 현재의 더 불량하게 거동하는 코팅 유형과 비교하였으며(폴리에스테르/폴리이소시아네이트를 기반으로 하는 PVC 플라스티솔 층 또는 열경화성 탑코트 층), 본 발명의 다층 코팅이 각각의 생성물에 대한 본래의 약점을 없애는 것을 목적으로 하기 때문이다. 더욱이, 본 발명의 모든 시스템들뿐만 아니라 당해 기술분야의 PVC 및 폴리에스테르/폴리이소시아네이트 시스템을 당해 기술분야의 폴리에스테르 시스템, 즉 코팅 물질 C10을 기반으로 하는 금속성 기판 상에서의 코팅과 비교하였다. 이는, 주어진 모든 데이터가 코팅 물질 C10을 기반으로 한 코팅과의 비교임을 의미한다. 그 이유는, 이러한 폴리에스테르 시스템이 산업적인 표준 코일 코팅을 나타내기 때문이다. 이를 염두에 두고, 하기 성능 실시예를 간추려서, 본 발명의 다층 코팅의 개선된 특성을 특정 시험 파라미터에서 약점을 가진 코팅 층 유형과 비교하여 보여준다. 표 8은 수득된 데이터를 요약하였다.
Figure 112017084060381-pct00008
그 결과는, 본 발명의 다층 코팅은 우수한 내부식성을 높은 UV 저항성 및 내열성과 조합함을 보여준다. 그 외에도, 본 발명의 다층 코팅은 또한, 장식용 패턴 또는 회사 로고를 코팅에 새기는 능력, 또는 흡수성, 증강된 내화성 및 특수 광학 효과와 같은 특징들을 가능하게 하는 능력과 같은 추가의 기술적 이점들을 제공한다. 더욱이, 다층 코팅은 당해 기술분야의 표준 시스템을 능가한다.
따라서, 본 발명의 다층 코팅은 예를 들어 건축 부문, 예를 들어 건축 자재에서 내후성 요소를 유도하기에 매우 적합하다.

Claims (14)

  1. 금속성 기판 상에서의 다층 코팅의 제조 방법으로서,
    상기 방법은
    (1) 폴리비닐 클로라이드 플라스티솔(plastisol) 물질을 상기 금속성 기판 상에 적용하는 것을 포함하는, 상기 금속성 기판 상에 폴리비닐 클로라이드 플라스티솔 층을 생성하는 단계,
    (2) 열경화성 코팅 물질 및/또는 열가소성 코팅 물질을 상기 폴리비닐 클로라이드 플라스티솔 층에 직접 적용하는 것을 포함하는, 상기 폴리비닐 클로라이드 플라스티솔 층 상에 열경화성 탑코트 층 및/또는 열가소성 탑코트 층을 직접 생성하는 단계
    를 주어진 순서로 포함하고,
    상기 폴리비닐 클로라이드 플라스티솔 물질, 및 상기 열경화성 코팅 물질 및/또는 열가소성 코팅 물질은 둘 다 층화된(layered) 이중 하이드록사이드를 포함하고,
    상기 폴리비닐 클로라이드 플라스티솔 물질, 및 상기 열경화성 코팅 물질 및/또는 열가소성 코팅 물질 둘 다, 하나 이상의 2-(2-하이드록시페닐)-벤조트리아졸과, 2,2,6,6-테트라메틸 피페리딘 또는 이의 유도체로부터 선택되는 하나 이상의 힌더드 아민(hindered amine)의 블렌드를 UV 안정화제로서 포함하는 것을 특징으로 하는, 금속성 기판 상에서의 다층 코팅의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (1)이 상기 폴리비닐 클로라이드 플라스티솔 층의 경화를 추가로 포함하고,
    상기 단계 (2)가 상기 열경화성 탑코트 층 및/또는 열가소성 탑코트 층의 경화를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 금속성 기판 상에서의 다층 코팅의 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    경화된 PVC 플라스티솔 층의 층 두께가 50 ㎛ 내지 400 ㎛이고,
    경화된 열경화성 탑코트 층 및/또는 열가소성 탑코트 층의 층 두께가 2 ㎛ 내지 50 ㎛인 것을 특징으로 하는, 금속성 기판 상에서의 다층 코팅의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 폴리비닐 클로라이드 플라스티솔 층, 및 상기 열경화성 탑코트 층 및/또는 열가소성 탑코트 층이 코일 코팅에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는, 금속성 기판 상에서의 다층 코팅의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (1) 전에, 경화된 전환 코팅 층(conversion coating layer)이 상기 금속성 기판 상에 직접 생성되고, 경화된 프라이머 코팅 층이 상기 경화된 전환 코팅 층 상에 직접 생성된 다음, 상기 폴리비닐 클로라이드 플라스티솔 층이 상기 경화된 프라이머 코팅 층 상에 직접 생성되는 것을 특징으로 하는, 금속성 기판 상에서의 다층 코팅의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    하나 이상의 상기 층화된 이중 하이드록사이드가 하이드로탈사이트(hydrotalcite)인 것을 특징으로 하는, 금속성 기판 상에서의 다층 코팅의 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 폴리비닐 클로라이드 플라스티솔 물질, 및 상기 열경화성 코팅 층 및/또는 열가소성 코팅 층 둘 다, 동일한 층화된 이중 하이드록사이드를 포함하는 것을 특징으로 하는, 금속성 기판 상에서의 다층 코팅의 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 층화된 이중 하이드록사이드의 양이 각각 상기 폴리비닐 클로라이드 플라스티솔 물질, 및 상기 열경화성 코팅 물질 및/또는 열가소성 코팅 물질의 총 중량을 기준으로 0.1 중량% 내지 5 중량%이고,
    UV 안정화제 블렌드의 양이 각각 상기 폴리비닐 클로라이드 플라스티솔 물질, 및 상기 열경화성 코팅 물질 및/또는 열가소성 코팅 물질의 총 중량을 기준으로 0.1 중량% 내지 5 중량%인 것을 특징으로 하는, 금속성 기판 상에서의 다층 코팅의 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 열경화성 코팅 물질 및/또는 열가소성 코팅 물질이, 결합제 구성성분로서 하나 이상의 하이드록시-관능성 아크릴 수지 및 가교제 구성성분으로서 하나 이상의 폴리이소시아네이트, 결합제 구성성분으로서 하나 이상의 하이드록시-관능성 폴리에스테르 수지 및 가교제 구성성분으로서 하나 이상의 폴리이소시아네이트, 또는 결합제 구성성분으로서 하나 이상의 폴리비닐리덴 플루오라이드 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는, 금속성 기판 상에서의 다층 코팅의 제조 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 폴리비닐 클로라이드 플라스티솔 층, 및 상기 열경화성 코팅 층 및/또는 열가소성 코팅 층 둘 다, 180℃ 내지 300℃의 피크 금속 온도에서 10초 내지 300초의 기간 동안 경화되는 것을 특징으로 하는, 금속성 기판 상에서의 다층 코팅의 제조 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 금속성 기판이 철, 알루미늄, 구리, 아연, 마그네슘 및 이들의 합금, 및 강철을 포함하거나 또는 이로 구성되는 기판들로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 금속성 기판 상에서의 다층 코팅의 제조 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 제조되는 다층 코팅.
  13. 제12항에 따른 다층 코팅으로 코팅된 금속성 기판.
  14. 삭제
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