KR102162674B1 - 용매 시스템 및 상기 시스템을 함유한 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 1종 이상의 화학식 (I)의 디옥솔란-유도 에스테르를 포함하는 것을 특징으로 하는 용매 시스템에 관한 것으로,
Figure 112015087790012-pct00021
(I)
화학식에서 R1, R2 및 R3은 동일하거나 상이하며, 수소, 알킬, 알케닐 및 페닐 중에서 선택되고, n은 1 내지 5의 정수이다.

Description

용매 시스템 및 상기 시스템을 함유한 조성물{SOLVENT SYSTEM AND COMPOSITIONS THEREWITH}
본 발명은 전반적으로 디옥솔란-유도 에스테르를 포함한 신규 용매 시스템, 및 상기 시스템을 포함한 코팅 조성물에 관한 것이다. 상기 디옥솔란-유도 에스테르는 대부분의 상업용 용매보다 더 환경친화적이며, 대부분의 코팅 응용분야 및 주조 응용분야에서 대등하거나 월등한 성능을 제공한다.
용매 시스템은 응착제, 건조 시간 조절제 (지연제), 유화제, 안료용 가용화제 등으로서 통상 페인트 및 코팅과 관련된 광범위한 분야에서 사용된다. 당업자가 숙지하고 있는 바와 같이, 용매 시스템은 유리한 비용/이점 비율과 더불어 양호한 용해 성능을 제공하도록 잘 설계되어야 하지만, 더 최근에는 환경 규제가 강화되고, 특히 글리콜에 기반한 전통적 기능성 용매들의 다수가 제약을 받으면서, 한도 내에서 사용 금지되고 있다. 따라서 대안적 용매를 포함한 신규 용매 시스템을 개발할 필요성이 높다.
위에 언급한 사실들을 감안하여, 화학식 I의 디옥솔란 에스테르-유도체가 사용되는 신규 용매 시스템이 고안되었으며, 상기 디옥솔란 에스테르-유도체는, 예를 들어, 산업용 코팅, 건축 또는 그래픽 제제에서 코팅 보조제, 응착제 또는 건조 지연제로서 그 자체가 유용하다. 상기 디옥솔란 에스테르-유도체는 또한 주조 분야에서도 유용하다. 한 가지 중요한 측면은 상기 디옥솔란 에스테르-유도체가 재생가능 자원에서 유래되어 환경친화적이며, 코팅 품질의 손실 없이 환경과 인간의 건강에 덜 심각한 영향을 미친다는 사실이다.
이러한 산출물은, 용매 시스템을 포함한 제제에서, 종래 기술에 따른 조성물에 널리 사용되는 글리콜 용매, 특히 글리콜 에테르-기반 용매보다 최대 70% w/w 더 적은 양으로 사용됨에 따라, 유리한 비용 x 이점 관계가 형성된다.
용매 시스템
제1 양태에서, 본 발명은 1종 이상의 화학식 I의 디옥솔란-유도 에스테르를 포함하는 것을 특징으로 하는 용매 시스템에 관한 것이다.
화학식 I
Figure 112015087790012-pct00001
화학식에서 R1, R2 및 R3은 동일하거나 상이하며, 수소, 알킬, 알케닐 및 페닐 중에서 선택되고, n은 1 내지 5의 정수이다.
본 발명에 따른 "용매 시스템"은 화학식 I의 디옥솔란-유도 에스테르가 단독으로 또는 1종 이상의 화학식 I의 다른 디옥솔란-유도 에스테르 및/또는 1종 이상의 다른 용매와의 조합물로 사용될 수 있는 것으로 이해해야 한다.
본 발명의 특정 일 구현예에서, R1, R2 및 R3은 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, 이소부틸, sec-부틸, n-펜틸, 이소펜틸, sec-펜틸, 사이클로펜틸, n-헥실, 사이클로헥실, 2-메틸펜틸, 3-메틸펜틸 및 페닐 중에서 선택되며, n은 1 또는 2이다. 더 바람직하게, R1은 메틸이고, R2는 메틸, 이소부틸 및 페닐 중에서 선택되며, R3은 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸 및 이소부틸 중에서 선택되고, n = 1이다.
본 발명에 따른 특정 디옥솔란-유도 에스테르는 2,2-디메틸-1,3-디옥솔란-4-메탄올 아세테이트 (언급하기 편하게 본원에서는 DDAcetate로 인용되며, 이때 R1=R2=R3=CH3이고, n = 1임)이며, 솔케탈 (solketal)로도 알려져 있는 2,2-디메틸-1,3-디옥솔란-4-메탄올로부터 유도될 수 있다.
유리하게 용매 시스템은 2,2-디메틸-1,3-디옥솔란-4-메탄올 아세테이트인 디옥솔란-유도 에스테르를 적어도 포함한다.
본 발명의 유리한 일 구현예에 따른 용매 시스템은 2,2-디메틸-1,3-디옥솔란-4-메탄올 아세테이트, 2-메틸-2-이소부틸-1,3-디옥솔란-4-메탄올 아세테이트, 2-메틸-2-벤질-1,3-디옥솔란-4-메탄올 아세테이트, 2,2-디메틸-1,3-디옥솔란-4-메탄올 프로피오네이트, 2-메틸-2-이소부틸-1,3-디옥솔란-4-메탄올 프로피오네이트, 2-메틸-2-벤질-1,3-디옥솔란-4-메탄올 프로피오네이트, 2,2-디메틸-1,3-디옥솔란-4-메탄올 부티레이트, 2-메틸-2-이소부틸-1,3-디옥솔란-4-메탄올 부티레이트, 2-메틸-2-벤질-1,3-디옥솔란-4-메탄올 부티레이트, 2,2-디메틸-1,3-디옥솔란-4-메탄올 이소부티레이트, 2-메틸-2-이소부틸-1,3-디옥솔란-4-메탄올 이소부티레이트, 2-메틸-2-벤질-1,3-디옥솔란-4-메탄올 이소부티레이트, 2,2-디메틸-1,3-디옥솔란-4-메탄올 펜타노에이트, 2-메틸-2-이소부틸-1,3-디옥솔란-4-메탄올 펜타노에이트, 2-메틸-2-벤질-1,3-디옥솔란-4-메탄올 펜타노에이트, 2,2-디메틸-1,3-디옥솔란-4-메탄올 이소발레레이트, 2-메틸-2-이소부틸-1,3-디옥솔란-4-메탄올 이소발레레이트, 2-메틸-2-벤질-1,3-디옥솔란-4-메탄올 발레레이트 중에서 선택된 화학식 I의 적어도 2종의 디옥솔란-유도 에스테르의 배합물이다.
본 발명에 따른 바람직한 일 구현예에서, 용매 시스템은 2,2-디메틸-1,3-디옥솔란-4-메탄올 아세테이트, 2-메틸-2-이소부틸-1,3-디옥솔란-4-메탄올 아세테이트. 2-메틸-2-벤질-1,3-디옥솔란-4-메탄올 아세테이트 중에서 선택된, 화학식 I의 적어도 2종의 디옥솔란-유도 에스테르의 배합물이다.
본 발명에 따른 또 다른 바람직한 구현예에서, 용매 시스템은 2,2-디메틸-1,3-디옥솔란-4-메탄올 아세테이트 및 2,2-디메틸-1,3-디옥솔란-4-메탄올 프로피오네이트의 배합물이다.
본 발명에 따른 용매 시스템은 에스테르, 케톤, 알코올, 방향족 화합물, 탄화수소 및 이들의 혼합물 중에서 선택된 1종 이상의 다른 용매를 포함할 수 있다.
특히 바람직한 에스테르는 알킬 에스테르, 바람직하게는 C1-C4 알킬 아세테이트, 특히 에틸, 부틸 또는 프로필 아세테이트이다. 이들 에스테르는 상업적으로 입수가능하다.
특히 바람직한 케톤은 알킬 케톤이며, 바람직하게는 아세톤, 메틸이소부틸케톤 (MIBK), 디이소부틸케톤 (DIBK), 메틸에틸케톤 (MEK), 디아세톤 알코올 (DAA) 중에서 선택된다. 이들 케톤은 상업적으로 입수가능하다.
본 발명에 따른 용매 시스템에 사용될 수 있는 알코올은 알킬 알코올, 바람직하게는 C1-C6 알코올, 특히 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 부탄올, 메틸이소부틸 알코올 중에서 선택된다. 이들 알코올은 상업적으로 입수가능하다.
본 발명에 따른 용매 시스템에 유용한 방향족 화합물로, 크실렌, 톨루엔, SolvessoTM 100 제품명으로 시판 중인 경량 방향족 용매 나프타 (C8 내지 C10) 및 SolvessoTM 150 및 SolvessoTM 200 제품명으로 시판 중인 중량 방향족 용매 나프타 (C10 및 C10 내지 C13)를 언급할 수 있다. 이들 방향족 화합물은 상업적으로 입수가능하다.
본 발명에 따른 용매 시스템에 유용한 탄화수소는 헥산, 사이클로헥산, 백색 스피릿트 (spirit) (지방족 탄화수소 및 지환족 탄화수소 C7-C12의 혼합물) 및 나프타 혼합물 중에서 선택된다. 이들 탄화수소는 상업적으로 입수가능하다.
일 구현예에 따르면, 본 발명에 따른 용매 시스템은 유리하게 하기 조성을 가진다:
ㆍ용매들의 총 중량을 기준으로, 0.5 내지 85 중량%, 바람직하게는 0.5 내지 40 중량%, 더욱더 바람직하게는 1 내지 25 중량%의 화학식 I의 디옥솔란-유도 에스테르;
ㆍ용매들의 총 중량을 기준으로, 10 내지 60 중량%, 바람직하게는 20 내지 60 중량%의 에스테르;
ㆍ용매들의 총 중량을 기준으로, 10 내지 60 중량%, 바람직하게는 20 내지 60 중량%의 케톤;
ㆍ용매들의 총 중량을 기준으로, 5 내지 30 중량%, 바람직하게는 5 내지 15 중량%의 알코올;
ㆍ용매들의 총 중량을 기준으로, 10 내지 60 중량%, 바람직하게는 15 내지 50 중량%의 방향족 화합물;
ㆍ용매들의 총 중량을 기준으로, 10 내지 40 중량%, 바람직하게는 10 내지 30 중량%의 탄화수소.
용매 시스템의 용도
본 발명은 또한 코팅, 이를테면 페인트, 특히 아크릴 수지, 니트로셀룰로오스 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리올 폴리에스테르 수지, 에폭시 수지, 알키드 수지, 멜라민 수지, 말레산 수지, 페놀성 수지에 기반한 페인트 또는 이소시아네이트-기반 페인트에 기반한 페인트, 및 폴리우레탄-기반 페인트에서, 더 구체적으로는 폴리우레탄-기반 페인트에 대한 상기 용매 시스템의 용도를 제공한다. 상기 수지 또는 페인트는 특히 산업, 그래픽 및 건축용 페인트에 사용되거나 또는 이러한 페인트로서 적용된다.
코팅은 일반적으로 기재 위에 보호층 및/또는 장식층을 만드는데 사용되는 페인트, 바니시, 래커, 또는 다른 마감재이다.
페인트는 적어도 하나의 수지와 하나의 용매를 포함한 조성물이다. 페인트는 또한 일반적으로 첨가제 및 안료를 포함한다.
수지는 코팅 내 바인더로 사용되는 합성 또는 천연 물질이다. 수지는 반투명 또는 투명한 고체 또는 반 (semi)-고체일 수 있다.
더 바람직하게, 본 발명에 따른 용매 시스템은 코팅 조성물, 이를테면 페인트에 사용되며, 특히 응착제, 건조 시간 조절제 (예컨대, 지연제), 유화제, 시너 (thinner), 희석제 및 안료용 가용화제로 역할을 한다.
용매 시스템은 코팅 조성물에서 상기 작용들 중 하나 이상을 할 수 있지만, 수지의 중합반응에는 참여하지 않는다. 용매 시스템은 코팅 조성물의 성분들과 반응하지 않는다. 용매 시스템은 증발되며, 증발된 이후에는 최종 생성물의 일부를 구성하지 않게 된다.
응착제로서, 본 발명에 따른 용매 시스템은 입자들 간의 접촉을 촉진하여, 기재에 대한 페인트 도포시 막의 형성을 수월하게 하고 향상시킴으로써, 도포된 막의 외관과 내구성을 부여한다. 막이 형성된 이후, 용매 시스템은 증발되며, 상기 막의 일부를 구성하지 않게 된다.
건조 시간 조절제로서, 본 발명에 따른 용매 시스템은 기재에 대한 코팅 제제 도포에 이은 건조 시간을 조절 (증가 또는 감소)한다.
유화제로서, 본 발명에 따른 용매 시스템은 두 가지 상이 완전히 혼화되지 않을 때 한 가지 상이 다른 상에 분산되도록 촉진시킨다.
시너로서, 본 발명에 따른 용매는 점도 및 고체 함량을 조절한다.
가용화제로서, 본 발명에 따른 용매 시스템은 페인트 조성물에 유용한 중합체 및 첨가제, 이를테면 안료를 용해시킬 수 있다.
본 발명에 따른 용매 시스템은 또한 각종 분야에서 가용화제로 사용될 수 있다. 상기 용매 시스템은 그리스 또는 오일성 화합물, 활성 성분 (살충제, 제초제, 살진균제, 약제학적 중간체 또는 유효 성분), 중합체 및 첨가제 (항산화제, 가소제, 부형제, 유동변형제, 및 방부제)를 용해시킬 수 있다.
본 발명에 따른 용매 시스템은, 코팅 조성물 내, 부분적 또는 전체 글리콜-기반 용매, 구체적으로는 글리콜 에테르-기반 용매를 대체시키는데 유리하게 사용된다. 따라서 본 발명은 코팅 조성물의 글리콜 용매 시스템, 구체적으로는 글리콜 에테르-기반 용매에 대한 부분적 또는 전체 대체물로서 화학식 I의 디옥솔란-유도 에스테르의 용도를 제공한다. 본 발명에 따르면, 화학식 I의 디옥솔란-유도 에스테르에 기반한 용매 시스템은 부틸글리콜 아세테이트 (EGBEA), 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트 (2PG1MEA) 또는 에틸글리콜 아세테이트 (EGMEA)에 기반한 글리콜 에테르 용매 시스템을 유리하게는 대체한다. 본 발명에 따른 용매 시스템은 또한 코팅 조성물 내 에틸 에톡시프로피오네이트의 일부 또는 전체를 대체할 수 있다.
실제, 부틸글리콜 아세테이트는 자극성이며 유해하고, 2PG1MEA 및 EGMEA의 이성질체는 건강에 위험하므로 (CMR), 이들 화합물을 다루지 않을 것이 강력히 권고된다. 이들 용매는 또한 강한 냄새를 풍긴다. 2PG1MEA 및 EGMEA는 또한 가연성이다. 에틸 에톡시프로피오네이트는 상당히 가연성이며, 과산화물을 생성할 수 있다.
청구된 본 발명에 따르면, 코팅 조성물에 첨가되는, 화학식 I의 디옥솔란-유도 에스테르에 기반한 용매 시스템의 양, 특히 DDAcetate의 양은 글리콜 에테르 용매 시스템, 특히 부틸글리콜 아세테이트, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트 또는 에틸글리콜 아세테이트와 사용되는 양보다 현저하게 적다. 화학식 I의 디옥솔란-유도 에스테르에 기반한 용매 시스템의 양, 특히 DDAcetate의 양은 코팅 조성물에 요구되는 효과에 어떠한 부정적인 영향도 미치지 않으면서, 바람직하게는, 글리콜 에테르 용매 시스템, 특히 부틸글리콜 아세테이트, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트 또는 에틸글리콜 아세테이트를 포함한 시스템 중 하나의 절반이다. 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트 또는 에틸글리콜 아세테이트의 경우, 코팅 조성물에 요구되는 효과에 어떠한 부정적인 영향도 미치지 않으면서, 상기 성분들 중 하나의 최대 네 부분 (4 parts)을 본 발명에 따른 용매 시스템의 한 부분으로 대체하는 것이 가능하다.
코팅 조성물
본 발명은 또한 화학식 I의 디옥솔란-유도 에스테르에 기반한, 특히 DDAcetate에 기반한 용매 시스템을 포함한 코팅 조성물을 제공한다. 상기 코팅 조성물은 바람직하게 비(非)수계 코팅이다. 본 발명에 따른 코팅 조성물은 또한 유리하게는 아크릴 수지, 니트로셀룰로오스 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리올 폴리에스테르 수지, 에폭시 수지, 알키드 수지, 멜라민 수지, 말레산 수지, 페놀성 수지, 이소시아네이트-기반 수지, 폴리우레탄-기반 수지 중에서 선택될 수 있는 수지를 포함할 수 있다. 더 구체적으로, 수지는 폴리우레탄-기반 수지이다. 본 발명에 따른 코팅 조성물에서, 수지는 코팅 조성물의 총 중량의 유리하게는 3 내지 50 중량%, 바람직하게는 10 내지 20 중량%를 차지한다.
바람직한 일 구현예에서, 본 발명에 따른 코팅 조성물은 글리콜 에테르 용매를 함유하지 않으며, 특히 부틸글리콜 아세테이트나 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트나 에틸글리콜 아세테이트나 에틸 에톡시프로피오네이트를 함유하지 않는다.
본 발명에 따른 코팅 조성물에서, 용매 시스템은 에스테르, 케톤, 알코올, 방향족 화합물, 탄화수소 및 이들의 혼합물 중에서 선택된 1종 이상의 다른 용매를 포함할 수 있다.
특히 바람직한 에스테르는 알킬 에스테르, 바람직하게는 C1-C9 알킬 아세테이트, 특히 에틸 아세테이트, 부틸 아세테이트 또는 프로필 아세테이트이다. 이들 에스테르는 상업적으로 입수가능하다.
특히 바람직한 케톤은 알킬 케톤, 바람직하게는 아세톤, 메틸이소부틸케톤 (MIBK), 디이소부틸케톤 (DIBK), 메틸에틸케톤 (MEK), 디아세톤 알코올 (DAA) 중에서 선택된 알킬 케톤이다. 이들 케톤은 상업적으로 입수가능하다.
본 발명에 따른 용매 시스템에 사용될 수 있는 알코올은 알킬 알코올, 바람직하게는 C1-C6 알코올, 특히 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 부탄올, 메틸이소부틸 알코올 중에서 선택된다. 이들 알코올은 상업적으로 입수가능하다.
본 발명에 따른 용매 시스템에 유용한 방향족 화합물로, 크실렌, 톨루엔, SolvessoTM 100 제품명으로 시판 중인 경량 방향족 용매 나프타 (C8 내지 C10) 및 SolvessoTM 150 및 SolvessoTM 200 제품명으로 시판 중인 중량 방향족 용매 나프타 (C10 및 C10 내지 C13)를 언급할 수 있다. 이들 방향족 화합물은 상업적으로 입수가능하다.
본 발명에 따른 용매 시스템에 유용한 탄화수소는 헥산, 사이클로헥산, 백색 스피릿트 (spirit) (지방족 탄화수소 및 지환족 탄화수소 C7-C12의 혼합물) 및 나프타 혼합물 중에서 선택된다. 이들 탄화수소는 상업적으로 입수가능하다.
본 발명에 따른 코팅 조성물에서, 본 발명에 따른 용매 시스템은 유리하게 하기 조성을 가진다:
ㆍ용매들의 총 중량을 기준으로, 0.5 내지 85 중량%, 바람직하게는 0.5 내지 40 중량%, 더욱더 바람직하게는 1 내지 25 중량%의 화학식 I의 디옥솔란-유도 에스테르;
ㆍ용매들의 총 중량을 기준으로, 10 내지 60 중량%, 바람직하게는 20 내지 60 중량%의 에스테르;
ㆍ용매들의 총 중량을 기준으로, 10 내지 60 중량%, 바람직하게는 20 내지 60 중량%의 케톤;
ㆍ용매들의 총 중량을 기준으로, 5 내지 30 중량%, 바람직하게는 5 내지 15 중량%의 알코올;
ㆍ용매들의 총 중량을 기준으로, 10 내지 60 중량%, 바람직하게는 15 내지 50 중량%의 방향족 화합물;
ㆍ용매들의 총 중량을 기준으로, 10 내지 40 중량%, 바람직하게는 10 내지 30 중량%의 탄화수소.
본 발명에 따른 코팅 조성물은 바람직하게 용매 기반 조성물이므로, 물을 함유하지 않는다.
본 발명에 따른 용매 시스템은 코팅 조성물의 총 중량의 유리하게는 30 내지 95 중량%, 바람직하게는 50 내지 90 중량%를 차지한다.
본 발명에 따른 코팅 조성물은 또한 안료, 염료, 담체, 충전재, 무광택제 (dullness agent)와 같은 첨가제를 함유할 수 있다.
유리하게, 본 발명에 따른 코팅 조성물은 페인트 조성물, 바니시 조성물, 래커 조성물 또는 마감재 조성물이다. 이들 화합물은 당업자에 잘 알려져 있으며, 일반적으로 코팅 조성물의 총 중량의 0.5 내지 3 중량%를 차지한다.
본 발명에 따른 코팅 조성물은 자동차 보수용 코팅 (car refinish coating) 조성물, 캔 코팅 조성물, 가죽 조성물을 위한 마감재, 보수 코팅 조성물 (maintenance coating composition), 차량 OEM 코팅 조성물, 코일 코팅 조성물, 직물 및 종이 조성물을 위한 마감재, 목재 코팅 조성물 및 기기 코팅 조성물일 수 있다.
본 발명에 따른 코팅 조성물은 그로부터 형성된 막이 높은 광택과 양호한 기계적 특성을 지니며, 도포되었을 때 풍기는 악취가 적기 때문에 특히 유리하다.
주조
본 발명은 또한 본 발명에 따른 상기 용매 시스템이 단독으로 또는 다른 용매와의 혼합물 형태로서, 폴리우레탄-형성 주조 바인더 시스템 내 페놀성 수지에 유용한 용매라는 것의 발견과 관련이 있다.
주조 분야는 성형법으로 금속 물품을 생산하는 것, 구체적으로는 모터와 같은 엔진을 생산하는 것과 관련이 있다. 이러한 금속 물품을 생산하는데 필요한 주형은 용매 시스템 내 페놀성 수지의 용액을 모래와 혼합함으로써 만들어진다. 그런 후에는 상기와 같이 수득된 혼합물에 이소시아네이트 화합물, 그리고 궁극적으로는 경화 촉매를 첨가하여 폴리우레탄 주형을 경화시킨다. 경화 단계 후 폴리우레탄을 형성하고 페놀성 수지와 이소시아네이트 화합물을 포함하는 출발 재료를 주조 바인더 시스템으로 지칭한다. 금속 물품을 생산하기 위해, 금속을 용융시킨 다음 주형에 붓는다. 이러한 응용분야에서, 주형은 단지 한 번만 쓰이며, 일단 냉각되면 금속 물품을 회수하기 위해 상기 주형은 파기된다.
주조 분야에서 용매 시스템은 복잡한 형상의 주형을 형성할 수 있도록 페놀성 수지의 점도를 낮출 필요가 있기 때문에 핵심적 역할을 한다. 또한 낮은 가연성 (높은 인화점)을 지니고 폴리우레탄의 경화시 연기를 더 적게 발생시키는 용매를 갖는 것이 중요하다. 용매는 또한 해당 수지의 화합물들과 반응하지 않으면서 수지와 혼화될 수 있어야 하고, 질소 원자 또는 하이드록실기를 함유하지 않아야 하며, 낮은 흡습성을 지니고, 악취가 거의 없어야 한다.
이에 따라 본 발명은 촉매적으로 효과적인 양의 경화 촉매를 사용하여 경화성 폴리우레탄을 형성하는 주조 바인더 시스템을 제공하며, 상기 시스템은 적어도:
A. 적어도 하기를 포함한 페놀성 수지 성분:
(1) 페놀성 수지; 및
(2) 1종 이상의 화학식 I의 디옥솔란-유도 에스테르를 포함한 용매 시스템; 및
B. 폴리이소시아네이트 성분
을 포함한다.
특정의 일 구현예에서, 페놀성 수지 성분 A의 용매 시스템 (2)은 상기 1종 이상의 화학식 I의 디옥솔란-유도 에스테르를 함유한 용매들과, 적어도 페놀성 수지를 위한 또 다른 용매의 혼합물이다.
상기 용매 시스템은 화학식 I의 디옥솔란-유도 에스테르의 중량의 바람직하게는 10 내지 80 중량%, 더 바람직하게는 10 내지 55 중량%, 특히 25 내지 55 중량%를 구성한다.
용매 시스템에 바람직하게 사용되는 페놀성 수지를 위한 추가 용매는 방향족 탄화수소, 이를테면 벤젠, 알킬벤젠, 가령 톨루엔, 크실렌 (메타 또는 파라), 에틸벤젠, 또는 SolvessoTM 100, SolvessoTM 150 또는 SolvessoTM 200과 같은 방향족 용매의 혼합물이다.
페놀성 수지를 위한 또 다른 적합한 용매 시스템은, 비제한적으로, 1종 이상의 화학식 I의 디옥솔란-유도 에스테르, 및 이러한 종류의 분야에 공지되어 있고 일반적으로 사용되는 것과 같은 에스테르, 구체적으로는 디메틸 에스테르를 포함한다. 언급할 수 있는 예로, 디옥틸 아디페이트 및 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트 (WO 89/07626), 이염기성 에스테르 (WO　91/09908); 에틸 아세테이트 (EP 1 809 456); 메틸 데카노에이트, 메틸 운데카노에이트 및 비닐 데카노에이트 (RD425045); 1,2-디이소부틸 프탈레이트, 이염기성 에스테르 및 부틸디글리콜 아세테이트 (EP 1 074 568), 및 디알킬 에스테르 (US 4 852 629)를 포함한다.
본 발명에 따른 페놀성 수지를 위해 적합한 또 다른 특정 용매 혼합물은, 비제한적으로, 트리아세틴, 및 디메틸 에스테르 혼합물, 예를 들면 Rhodiasolv RPDE 제품명으로 Rhodia사가 시판 중인 상품으로서 디메틸 아디페이트 (RN 627-93-0), 디메틸 글루타레이트 (RN1119-40-0) 및 디메틸 숙시네이트 (RN 106-65-0)로 이루어진 혼합물을 포함하며, 폴리우레탄-형성 주조 바인더 시스템에서, 구체적으로는 노-베이크 (no-bake) 또는 콜드-박스 (cold-box) 공정에서 유용한 페놀성 수지 용매로도 사용된다.
그러나, 비제한적으로, 트리아세틴 용매 및 상기 디메틸 에스테르 혼합물의 적정비는 1:20 내지 20:1 범위이다.
본 발명의 페놀성 수지 성분 A는 그 자체로 또는 (예컨대, 전술된 바와 같이) 공용매들과 함께 화학식 I의 디옥솔란-유도 에스테르(들) 내 용액 형태로 사용된다.
적합한 페놀성 수지 (1)는 당업자에 공지되어 있는 수지들로서, 이들은 고체 또는 액체 형태이지만, 유기 용매에 가용성이다. 일반적으로 성분 A 내 용매들의 농도는 수지 용액의 중량의 최대 60 중량%일 수 있고, 통상 10 내지 50 중량%, 바람직하게는 10 내지 45 중량%, 특히 20 내지 45 중량%, 심지어는 20 내지 40 중량%, 바람직하게는 10 내지 30 중량% 범위이다. 이들 수지는 중합체의 페놀 핵들을 연결하는 가교기 (bridge)를 주로 함유하며, 이러한 가교기는 오르토-오르토 벤질 에테르 가교기이다. 일반적으로, 상기 수지는 알데하이드와 페놀을 금속-이온 촉매의 존재하에 알데하이드/페놀 몰비 1.3:1 내지 2.3:1로 반응시켜 제조된다. 본 발명에 따른 페놀성 수지 (1)로서 유용한 상업적으로 입수가능한 수지의 한 예로 Novolac을 언급할 수 있다.
본 발명에 따른 바인더 시스템의 폴리이소시아네이트 성분 B는 폴리이소시아네이트, 유리하게는 폴리이소시아네이트를 위한 용매, 및 선택적 성분들을 포함한다. 폴리이소시아네이트는 2개 이상, 바람직하게는 2 내지 5개의 관능기를 가진다. 이들 관능기는 지방족, 지환족 또는 방향족, 또는 혼성 폴리이소시아네이트일 수 있다. 폴리이소시아네이트는 또한 보호된 폴리이소시아네이트, 폴리이소시아네이트 프리폴리머 및 폴리이소시아네이트 유사-프리폴리머일 수 있다. 폴리이소시아네이트의 혼합물 역시 본 발명에 포함된다. 주조 바인더의 폴리이소시아네이트 성분은 폴리이소시아네이트, 일반적으로 유기 폴리이소시아네이트, 및 유기 용매, 일반적으로 방향족 탄화수소, 이를테면 벤젠 및/또는 알킬벤젠, 가령 톨루엔 또는 (메타 또는 파라) 크실렌을 폴리이소시아네이트의 중량을 기준으로 통상 1 내지 약 80 중량% 범위의 양으로 포함한다. 본 발명에 사용되는 폴리이소시아네이트의 대표적인 예로 지방족 폴리이소시아네이트, 이를테면 헥사메틸렌 디이소시아네이트; 지환족 폴리이소시아네이트, 이를테면 4,4'-디사이클로헥실메탄 디이소시아네이트; 및 방향족 폴리이소시아네이트, 이를테면 2,4- 및 2,6-톨루엔 디이소시아네이트, 디페닐메탄 디이소시아네이트, 및 이들의 디메틸 유도체가 있다. 폴리이소시아네이트의 다른 예로, 1,5-나프탈렌 디이소시아네이트, 트리페닐메탄 트리이소시아네이트, 및 이들의 메틸 유도체, 폴리메틸렌폴리페닐 이소시아네이트, 클로로페닐렌 2,4-디이소시아네이트 등이 있다.
폴리이소시아네이트는 가스를 통과시킨 후 또는 액체 경화 촉매와 접촉되었을 때 해당 수지를 경화시키기에 충분한 농도로 사용된다.
일반적으로, 페놀성 수지의 이소시아네이트기와 하이드록실기 사이의 비는 1:1 내지 1:3이다. 사용되는 폴리이소시아네이트의 양은 페놀성 수지의 중량을 기준으로 일반적으로 10 내지 500 중량%이다.
본 발명에 의한 바인더 시스템에 따르면, "경화 촉매의 촉매적으로 효과적인 양"은 페놀성 수지의 중량의 우선적으로는 0.2 중량% 내지 5.0 중량%에 해당하는 촉매의 농도를 뜻한다.
적절한 경화 촉매는 액체 아민 경화 촉매이다. 유용한 액체 아민 경화 촉매의 pKb 값은 일반적으로 약 7 내지 11이다. 이들 아민의 언급할 수 있는 구체적인 예로, 4-알킬피리딘, 이소퀴놀린, 아릴피리딘, 1-메틸-벤즈이미다졸 및 1,4-티아진이 있다. 촉매로 특히 사용되는 액체 3차 아민은 트리스(3-디메틸-아미노)프로필아민과 같은 지방족 3차 아민이다. 일반적으로, 액체 아민 촉매의 농도는 페놀성 수지 (폴리에테르 폴리올)의 중량을 기준으로 0.2 중량% 내지 5.0 중량%, 구체적으로 1.0 중량% 내지 4.0 중량%, 더 구체적으로는 2.0 중량% 내지 3.5 중량% 범위이다.
트리에틸아민 또는 디메틸에틸아민과 같은 촉매는 바인더의 중량을 기준으로 0.05 중량% 내지 0.15 중량%의 범위로 사용된다. 노-베이크 공정을 통한 경화 단계는 액체 아민 경화 촉매를 주조 바인더 시스템에 혼합한 다음, 형상을 만들고, 경화시킴으로써 수행된다.
용매 제조 과정
화학식 I의 디옥솔란-유도 에스테르는 해당 카복실산을 해당 알코올과 에스테르화 반응시켜 제조될 수 있다.
전술된 화학식 I의 디옥솔란-유도 에스테르를 제조하기 위한 한 가지 바람직한 과정은 염기 촉매, 예를 들면 탄산칼륨 또는 탄산나트륨, 티탄산칼륨 또는 티탄산나트륨, 또는 메탄산칼륨 또는 메탄산나트륨 첨가를 통한 촉매의 작용하에 화학식 II의 디옥솔란 화합물을 화학식 III의 에스테르와 반응시키는 트랜스에스테르화 반응이다. 화학식 III의 에스테르는 화학식 R3COOR에 해당되며, 화학식에서, R3은 화학식 I에서 전술된 것과 동일한 의미를 가지고, R은 알킬, 바람직하게는 C1-C6 알킬, 특히 에틸이다.
Figure 112015087790012-pct00002
II
화학식 II에서, R1, R2 및 n은 전술된 것들과 동일한 의미를 가진다.
트랜스에스테르화 반응은 유리하게는 50 내지 200℃, 바람직하게는 70 내지 160℃의 온도에서, 0.5 내지 1.5 bar 범위의 압력하에, 바람직하게는 대기압하에 수행된다.
본 발명의 바람직한 일 구현예에 따르면, 염기 촉매는 출발 물질로서의 화합물 II의 중량을 기준으로 1 내지 10 중량%, 바람직하게는 1 내지 3 중량% 범위의 양으로 첨가된다.
화학식 II의 에스테르와 화학식 II의 화합물 사이의 몰비는 0.5 내지 2이다.
바람직하게, 화학식 I의 디옥솔란-유도 에스테르를 생성하는데 사용되는 반응기는 이중 덮개 열교환기를 구비한 교반식 밀폐형 배치 반응기이며, 상기 반응기는 질소와 같은 비활성 기체로 미리 플러싱 처리된다.
반응기의 상부에 회수되는 증기를 응축시킨다.
화학식 I의 디옥솔란-유도 에스테르는 당업자에 공지되어 있는 임의의 방식으로, 유리하게는 증류법으로 정제될 수 있다.
장점
본 발명에 따른 용매 시스템의 구체적인 한 장점은 낮은 증발률을 제공한다는, 즉 상기 용매 시스템은 용매들의 최종 증발 단계에 남아 있다는 사실에 근거한다. 코팅에서, 용매 시스템은 막의 평탄화를 가져와, 막 형성의 품질을 보장한다. 용매 시스템은 또한 무취이며 비가연성이다. 용매 시스템은 또한 재생가능한 자원으로부터 유래되므로 환경친화적이 되는 장점을 가지며, 환경과 인간의 건강에 덜 심각한 영향을 미친다.
실시예
하기 실시예들은 오로지 본 발명의 특정 구현예들로서 제공된 것으로, 첨부된 청구범위에 포함된 것 외에 어떠한 제한도 제시하지 않는다.
실시예 1: 2 ,2-디메틸-1,3- 디옥솔란 -4-메탄올 아세테이트 ( DDAcetate에 해당되는 화학식 I에서 R 1 = R 2 = R 3 = CH 3 및 n = 1임)의 제조
DDAcetate는 에틸아세테이트와 2,2-디메틸-1,3-디옥솔란-4-메탄올을 트랜스에스테르화 반응시켜 제조된다. 이러한 트랜스에스테르화 반응은 대기압하에 90 내지 154℃에서 수행된다. 본 합성은 몰비 (에틸 아세테이트/2,2-디메틸-1,3-디옥솔란-4-메탄올)=1.2로 시행된다. 촉매로 탄산칼륨 (K2CO3) (2,2-디메틸-1,3-디옥솔란-4-메탄올을 기준으로 0.02 중량 (2 중량%))을 사용한다. 반응의 열역학적 평형은 에탄올 제거를 통해 이동되며, 이때 에탄올은 트랜스에스테르화 반응 동안에 생성된다.
2,2-디메틸-1,3-디옥솔란-4-메탄올의 83.9%가 DDAcetate로 전환된다. 에틸 아세테이트 및 과량의 2,2-디메틸-1,3-디옥솔란-4-메탄올을 증류법으로 제거하였다. DDAcetate를 감압하에 (15-20 mbar, 증류 범위: 103 내지 106℃) 증류법으로 분리 및 정제시켰다.
실시예 2: DDAcetate는 용해력 및 각종 수지와의 증발 성능 측면에서 부틸글리콜 아세테이트를 대체할 수 있음
DDAcetate의 용해력을 용매-기반 코팅에 사용된 각종 수지, 이를테면, 폴리에스테르, 니트로셀룰로오스, 폴리우레탄 시스템 (폴리우레탄은 폴리올 폴리에스테르와 이소시아네이트의 반응 결과임), 아크릴 및 멜라민 내 부틸글리콜 아세테이트의 용해력과 비교하였다. 부틸글리콜 아세테이트는 페이트 시장에서의 폭넓은 상업용 제제에 적용되므로 벤치마크로 사용되었다.
아래의 표 1에 언급된 값들은 Hildebrand 및 Hansen 용해력 매개변수의 컴퓨터 시뮬레이션 결과이다.
구체적으로, 당업자가 숙지하고 있는 바와 같이, 용매들의 특징 분석에 가장 널리 사용되는 응집 에너지 매개변수들은 Hansen (예컨대, "Hansen Solubility Parameters: A user's handbook" Hansen, Charles Second Edition 2007 Boca Raton, FL, United States. CRC Press)에 의해 개발되었다. 함께, HSP로 알려져 있는 세 도면이 있다. 이들 도면은, HSP 값이 공지되어 있거나 예측될 수 있다면, 용매가 어떻게 거동하고, 상기 용매에 어떤 것이 용해되는지에 대해 충분히 설명한다.
- δD - 분자간 결합의 분산 에너지
- δP - 분자간 분자사이 쌍극자 힘의 에너지
- δH - 분자간 수소 결합의 에너지
Hansen은 이들 물질이 δD, δP 및 δH를 특징으로 하다는 것을 증명하였다.
물질, 즉 본 실시예에서는 수지의 용해력 매개변수 D, P 및 H를 결정하기 위한 기법은 다른 화학물질군에 속하는 일련의 순수 용매 (예컨대, 탄화수소, 케톤, 에스테르, 알코올 및 글리콜) 내 상기 물질의 용해도를 시험하는 것으로 구성된다. 용해 대상 물질을 완전히 또는 부분적으로 용해시키거나 또는 용해시키지 않는 용매를 고려하여 평가가 이루어진다. Solsys® 소프트웨어는 상기 물질의 가용성 체적을 결정할 수 있도록 하며, 결과적으로, 상기 물질을 용해시키는데 가장 좋은 용매를 결정할 수 있도록 한다.
가용성 체적은 중심이 0인 "정규 거리"에 상응하고 용해력 최대값을 나타내는 구 (3차원 시스템)으로 표현된다. 구의 표면에 위치하는 모든 포인트는 1인 "정규 거리"에 상응하고 용해력 한계값을 나타낸다. 이러한 구는 그 축들이 δD, δP 및 δH에 대응되는 그래프 상에 표현된다. 용매 내 수지의 용해도는 가용성 체적이 중심 (정규 거리가 0임)에 가까울수록 이에 비례하여 커진다. 구의 표면 (정규 거리가 1임) 너머에서는 수지가 용매에 더 이상 용해되지 않는다.
"정규 거리" 값은 용매 내 물질의 가용력, 즉 본 경우에서는 페놀성 수지의 가용력을 평가하는데 이용된다.
Figure 112015087790012-pct00003
위 결과는, 부틸글리콜 아세테이트와 DDAcetate를 비교하였을 때, 각종 수지와 함께 사용된 경우에 초기 정규 거리가 유사함을 보여준다. 이러한 유사값들은 DDAcetate가 부틸글리콜 아세테이트를 대체해도 적합하다는 것을 가리킨다. 증발률 간의 차이는 당업자에 공지된 바와 같이 용매 시스템을 다시 제제함으로써 조절가능하다. DDAcetate는 부틸글리콜 아세테이트 중 하나보다 낮은 증발률을 나타낸다: 코팅 조성물 내 존재하는 DDAcetate로 인해 막 형성의 품질이 향상된다.
실시예 3: 각종 수지 내 부틸글리콜 아세테이트 조성물과 유사한 용해력 성능을 얻는데 있어서 더 적은 양의 DDAcetaterk 요구됨
부틸글리콜 아세테이트를 함유한 용매 시스템과, 부틸글리콜 아세테이트가 DDAcetate로 대체된 또 다른 용매 시스템의 비교 결과를 표 2에 나열하였다. 다른 용매들을 사용하여 다시 제제되었을 때, 글리콜은 유사량의 DDAcetate로 성공적으로 대체되었다.
Figure 112015087790012-pct00004
위 데이터에 나타낸 바와 같이, DDAcetate를 함유한 용매 시스템의 용해력 성능을 각종 수지, 이를테면 폴리에스테르, 니트로셀룰로오스, 아크릴, 멜라민 또는 폴리우레탄 시스템 내에서 시험한 결과, 1.5% w/w의 DDAcetate만 사용한 용매 시스템의 거동은 3% w/w의 부틸글리콜 아세테이트를 사용한 용매 시스템의 거동과 유사하였다.
실시예 4: 폴리우레탄 탑 코트 제제 내 부틸글리콜 아세테이트 조성물과 유사한 성능을 얻는데 있어서 더 적은 양의 DDAcetate가 필요함
본 실시예는 자동차 보수용 제제에 관한 것으로, 35% 고체 바니시 탑코트 2K (2성분, 지방족 이소시아네이트 및 폴리올-폴리에스테르 수지)를 실험실에서 제조하였으며, 사용되는 용매 시스템들은 아래의 표 3에 기술하였다.
Figure 112015087790012-pct00005
위에서 알 수 있는 바와 같이, 3% w/w 부틸글리콜 아세테이트를 포함한 비교예 2와 비교하여, 본 실시예 2에 따른 용매 시스템에는 1.5% w/w DDAcetate가 사용되었다.
이들 제제를 금속성 기재 위에 도포시켜, 하기 측면들을 평가하였다 (시험 방법들은 자체로 공지되어 있음):
a) 건조 성능을 평가하기 위한, 금속 기재상의 막의 건조 시간의 결과를 시간의 함수로 표현하였다. 즉:
- 더스트 프리 (dust free): 표면에 먼지가 더 이상 없는 시점.
- 터치-프리 (touch-free): 터치 대상 표면이 더 이상 그립 (grip)성을 제공하지 않는 시점.
- 핸들링 드라이: 가압 대상 표면이 더 이상 변형되지 않는 시점.
b) 광택: 광택계로 측정되는 본 매개변수는 표면 마감재의 광택을 "미러" 표준과 비교한다. 본 시험은 100 (빛의 전반사율)을 기준으로 한 무작위 값에 기초하여, 표면의 마감처리가 이론적으로 이상적인 거울면 광택에 근접하는 정도를 정의한다. 샘플이 더 밝을수록, 광택계의 측정 결과가 더 높다.
c) 기계적 강도 및 내화학성: 본 측정은, 기계적 강도 시험에서는 광택제를 사용하고, 내화학성 시험에서는 용매 메틸 에틸 케톤 (MEK)을 사용하여, 압축 운동에 대한, 마감 처리 후 표면의 내성의 정도를 정의하며, 사이클 단위로 표현하였다.
d) 제제의 브룩필드 (Brookfield) 점도 - 본 시험은 브룩필드 점도계 LV DV II를 사용하여 수행되었다. 점도는 페인트의 도포성을 결정하는데 있어서 중요한 매개변수이다. 막이 쉽게 퍼지고, 슬라이딩 현상과, 형성된 막의 얇은 두께로 인한 성능 문제점들을 피하기 위해 점도가 적절해야 한다.
아래의 표 4는 본원에 기술된 제제를 사용한 비교 용매 시스템의 성능 평가를 제공한다.
Figure 112015087790012-pct00006
위의 데이터는 제제 내 글리콜 용매에 비해 더 적은 양의 DDAcetate를 사용하였을 경우에도, 모든 시험 측면에서의 성능이 특히 용매 부틸글리콜 아세테이트와 비교하여 대등하였음을 보여준다.
실시예 5.1 : DDAcetate가 2PG1MEA를 대체한 경우 조성물에 대한 광택 및 건조 시간이 더 우수함
본 실시예는 두 가지 상이한 코팅 조성물, 즉
- 폴리에스테르 베이스 코트,
- 바니시 탑 코트 2K (2성분, 지방족 이소시아네이트 및 폴리올-폴리에스테르 수지)
에 관한 것으로, 이들은 실험실에서 제조되었으며, 사용된 용매 시스템들을 아래 표 5에 기술하였다.
Figure 112015087790012-pct00007
각 조성물을 금속성 기재 (25 g/m2) 상에 코팅하고, 하기 조건들하에 용매 시스템을 증발시켰다:
온도: 5℃
습도: 90%
대기 속도: 0.0667 m/s
조성물들의 용해력 매개변수 및 성능을 아래 표 6, 6.1 및 6.2에 나타내었다:
Figure 112015087790012-pct00008
베이스 코트 - 폴리에스테르
[표 6.1]
비교 용매 시스템 성능 평가
Figure 112015087790012-pct00009
탑 코트 - 바니시 폴리우레탄 2K
[표 6.2]
비교 용매 시스템 성능 평가
Figure 112015087790012-pct00010
본 발명에 따른 용매 시스템은, 특히 폴리에스테르 베이스 코트의 경우에서, 2PG1MEA를 포함한 용매 시스템보다 우수한 광택을 제공한다.
실시예 5.2: DDAcetate가 2PG1MEA 및 부틸글리콜 아세테이트를 대체한 경우 조성물에 대한 광택 및 건조 시간이 더 우수함
본 실시예는 두 가지 상이한 코팅 조성물, 즉
- 폴리에스테르 베이스 코트,
- 바니시 탑 코트 2K (2성분, 지방족 이소시아네이트 및 폴리올-폴리에스테르 수지)
에 관한 것으로, 이들은 실험실에서 제조되었으며, 사용된 용매 시스템들을 아래 표 7에 기술하였다.
Figure 112015087790012-pct00011
각 조성물을 금속성 기재 (25 g/m2) 상에 코팅하고, 하기 조건들하에 용매 시스템을 증발시켰다:
온도: 5℃
습도: 90%
대기 속도: 0.0667 m/s
조성물들의 용해력 매개변수 및 성능을 아래 표 8, 8.1 및 8.2에 나타내었다:
Figure 112015087790012-pct00012
베이스 코트 - 폴리에스테르
[표 8.1]
비교 용매 시스템 성능 평가
Figure 112015087790012-pct00013
탑 코트 - 바니시 폴리우레탄 2K
[표 8.2]
Figure 112015087790012-pct00014
본 발명에 따른 용매 시스템은, 특히 폴리에스테르 베이스 코트의 경우에서, 2PG1MEA 및 부틸글리콜 아세테이트를 포함한 용매 시스템보다 우수한 광택을 제공한다.
실시예 6: 주조 분야
본 실시예는 폴리우레탄-형성 주조 바인더 시스템에서 DDAcetate를 페놀성 수지를 위한 공용매로 사용한 본 발명의 특정 일 구현예를 나타낸다.
아래의 표 9.2는, DDAcetate를 포함한 용매 시스템들 (실시예 5 및 실시예 6으로 지칭됨)와 비교하여, 비교 용매 시스템 (비교예 5로 지칭됨)에 대한 용해력 매개변수를 나타낸다. 이들 용매 시스템의 조성을 표 9.1에 제공하였다. 정규 거리는 페놀성 우레탄 수지에 대해 수득하였다.
[표 9.1]
용매 시스템의 조성
Figure 112015087790012-pct00015
용매 RPDE의 일반 화학식을 아래에 주어진 바와 같다.
Figure 112015087790012-pct00016
디메틸 숙시네이트: n = 1; 디메틸 글루타레이트: n = 2; 디메틸 아디페이트: n = 3.
SolvessoTM 100 및 solvessoTM 150은 방향족 용매이다.
[표 9.2]
용해력 매개변수
Figure 112015087790012-pct00017
위에서 알 수 있는 바와 같이, 상업용 용매들 (RPDE + SolvessoTM )의 기존 혼합물에 대한 용해력 매개변수 값들은 DDAcetate를 포함한 용매 시스템들에 대해 수득된 값들과 유사하였다. 이는 이들 용매가 주조 분야에서 부분적 또는 전체적으로 상호대체가능함을 의미한다. 정규 거리 또한 매우 유사하였다. 점도는 DDAcetate 존재의 영향을 받지 않았다.
전술된 부분 및 실시예들에 포함된 정보는 분명하게 기술되지 않았지만 본원에서 밝혀진 것과 같은 결과들을 낳는, 본원에서 교시된 기능들을 수행하는 대안적 구현예들을 당업자가 실시할 수 있도록 한다. 이러한 대등적 구현예들은 본 발명의 범주에 포함되며, 이에 따라 하기에 계속되는 청구범위에도 포함된다.

Claims (24)

1종 이상의 화학식 I의 디옥솔란-유도 에스테르를 포함하는 것을 특징으로 하는 용매 시스템:
<화학식 I>
Figure 112020039607135-pct00018

(화학식에서 R1 및 R2는 동일하거나 상이하며, 수소, 알킬, 알케닐 및 페닐 중에서 선택되고, R3은 알킬, 알케닐 및 페닐 중에서 선택되고, n은 1 내지 5의 정수임).
제1항에 있어서, R1, R2 및 R3은 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, 이소부틸, sec-부틸, n-펜틸, 이소펜틸, sec-펜틸, 사이클로펜틸, n-헥실, 사이클로헥실, 2-메틸펜틸, 3-메틸펜틸 및 페닐 중에서 선택되며, n은 1 또는 2인 것을 특징으로 하는 용매 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서, R1은 메틸이고, R2는 메틸, 이소부틸 및 페닐 중에서 선택되며, R3은 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸 및 이소부틸 중에서 선택되고, n = 1인 것을 특징으로 하는 용매 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서, 2,2-디메틸-1,3-디옥솔란-4-메탄올 아세테이트인 디옥솔란-유도 에스테르를 적어도 포함하는 것을 특징으로 하는 용매 시스템.
염기 촉매 첨가를 통한 촉매 작용하에, 화학식 II의 디옥솔란 화합물과 화학식 III의 에스테르의 반응을 통한 트랜스에스테르화 반응에 의한, 제1항 또는 제2항에 기재된 화학식 I의 디옥솔란-유도 에스테르의 제조 방법:
<화학식 II>
Figure 112020039607135-pct00019

<화학식 III>
R3COOR
(화학식에서, R1, R2, R3 및 n은 제1항 또는 제2항에 기재된 것과 동일한 의미를 가지며, R은 알킬, 또는 C1-C6 알킬, 또는 에틸임).
제1항 또는 제2항에 있어서, 그리스 또는 오일성 화합물; 살충제, 제초제, 살진균제, 약제학적 중간체 또는 유효 성분과 같은 활성 성분; 중합체; 및 항산화제, 가소제, 부형제, 유동변형제 및 방부제와 같은 첨가제를 용해시키기 위해 사용되는 용매 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서, 코팅 조성물에서 사용되는 용매 시스템.
제7항에 있어서, 아크릴 수지, 니트로셀룰로오스 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리올 폴리에스테르 수지, 에폭시 수지, 알키드 수지, 멜라민 수지, 말레산 수지, 페놀성 수지에 기반한 페인트 또는 이소시아네이트-기반 페인트, 및 폴리우레탄-기반 페인트에서 사용되는 용매 시스템.
제7항에 있어서, 응착제, 건조 시간 조절제, 유화제, 시너 (thinner), 희석제 또는 안료용 가용화제로서 사용되는 용매 시스템.
코팅 조성물의 용매 시스템 내 글리콜 에테르 용매의 부분적 또는 전체적 대체를 위해 화학식 I의 디옥솔란-유도 에스테르를 사용하는 용매 시스템:
<화학식 I>
Figure 112020039607135-pct00020

(화학식에서 R1 및 R2는 동일하거나 상이하며, 수소, 알킬, 알케닐 및 페닐 중에서 선택되고, R3은 알킬, 알케닐 및 페닐 중에서 선택되고, n은 1 내지 5의 정수임).
제10항에 있어서, 상기 용매 시스템 내 글리콜 에테르 용매는 부틸글리콜 아세테이트 (EGBEA), 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트 (2PG1MEA), 에틸글리콜 아세테이트 (EGMEA) 또는 이들의 혼합물인, 용매 시스템.
제1항 또는 제2항에 따른 용매 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
제12항에 있어서, 상기 조성물은 비(非)수계인 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
제12항에 있어서, 글리콜 에테르 용매를 함유하지 않는 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
제12항에 있어서, 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
제15항에 있어서, 수지는 아크릴 수지, 니트로셀룰로오스 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리올 폴리에스테르 수지, 에폭시 수지, 알키드 수지, 멜라민 수지, 말레산 수지, 페놀성 수지, 이소시아네이트-기반 수지, 폴리우레탄-기반 수지 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
제12항에 있어서, 용매 시스템은 하기 조성을 갖는 것인 코팅 조성물:
ㆍ용매들의 총 중량을 기준으로, 0.5 내지 40 중량%, 또는 1 내지 25 중량%의 화학식 I의 디옥솔란-유도 에스테르;
ㆍ용매들의 총 중량을 기준으로, 10 내지 60 중량%, 또는 20 내지 60 중량%의 에스테르;
ㆍ용매들의 총 중량을 기준으로, 10 내지 60 중량%, 또는 20 내지 60 중량%의 케톤;
ㆍ용매들의 총 중량을 기준으로, 5 내지 30 중량%, 또는 5 내지 15 중량%의 알코올;
ㆍ용매들의 총 중량을 기준으로, 10 내지 60 중량%, 또는 15 내지 50 중량%의 방향족 화합물;
ㆍ용매들의 총 중량을 기준으로, 10 내지 40 중량%, 또는 10 내지 30 중량%의 탄화수소;
단, 용매 시스템의 상기 성분들의 총 중량%의 합은 100 중량%임.
제12항에 있어서, 용매 시스템은 코팅 조성물의 총 중량의 30 내지 95%, 또는 50 내지 90%를 차지하는 것인 코팅 조성물.
제12항에 있어서, 안료, 염료, 담체, 충전재, 무광택제 (dullness agent)와 같은 첨가제를 더 함유하는 코팅 조성물.
제12항에 있어서, 페인트 조성물, 바니시 조성물, 래커 조성물, 또는 마감재 조성물인 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
촉매적으로 효과적인 양의 경화 촉매를 사용하여 경화성 폴리우레탄을 형성하며, 적어도:
A. 적어도 하기를 포함한 페놀성 수지 성분:
(1) 페놀성 수지; 및
(2) 제1항 또는 제2항에 기재된 1종 이상의 화학식 I의 디옥솔란-유도 에스테르를 포함한 용매 시스템; 및
B. 폴리이소시아네이트 성분
을 포함하며,
여기서 상기 촉매적으로 효과적인 양은 페놀성 수지의 0.2 중량% 내지 5.0 중량%인 촉매의 농도를 의미하는 것인, 주조 바인더 시스템.
제21항에 있어서, 용매 시스템은 하기 화학식 I의 디옥솔란-유도 에스테르의 10 내지 80 중량%, 또는 10 내지 55 중량%, 또는 25 내지 55 중량%를 구성하는 것인 주조 바인더 시스템.
<화학식 I>
Figure 112020039607135-pct00022

(화학식에서 R1 및 R2는 동일하거나 상이하며, 수소, 알킬, 알케닐 및 페닐 중에서 선택되고, R3은 알킬, 알케닐 및 페닐 중에서 선택되고, n은 1 내지 5의 정수임).
제21항에 있어서, 용매 시스템은 방향족 탄화수소인 페놀성 수지용 추가 용매를 포함하는 것인 주조 바인더 시스템.
제21항에 있어서, 용매 시스템은 하기 1종 이상의 화학식 I의 디옥솔란-유도 에스테르, 및 다른 에스테르, 또는 디메틸 에스테르를 포함하는 것인 주조 바인더 시스템.
<화학식 I>
Figure 112020039607135-pct00023

(화학식에서 R1 및 R2는 동일하거나 상이하며, 수소, 알킬, 알케닐 및 페닐 중에서 선택되고, R3은 알킬, 알케닐 및 페닐 중에서 선택되고, n은 1 내지 5의 정수임).
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