KR102179012B1

KR102179012B1 - Ｖｏｃ 함량이 낮은 건축용 프라이머

Info

Publication number: KR102179012B1
Application number: KR1020157009229A
Authority: KR
Inventors: 브렌트 디. 덜; 토마스 더블류. 갤브레이스; 히로시 아다치; 겐지 오타
Original assignee: 듀폰 도레이 스페셜티 머티리얼즈 가부시키가이샤; 다우 실리콘즈 코포레이션
Priority date: 2012-10-12
Filing date: 2013-10-11
Publication date: 2020-11-16
Also published as: US20150275045A1; EP2906650B1; WO2014059343A1; EP2906650A1; KR20150071012A; CN104685014A; CA2885481A1; JP6258948B2; JP2015537073A; US10385233B2; CN104685014B

Abstract

본 명세서는 tert-부틸 아세테이트 용매; 유기티타네이트, 유기지르코네이트, 유기알루미늄 및 그들의 임의의 조합으로부터 선택된 유기금속 시약; 유기틴 화합물; 적어도 3개의 가수분해성 기를 갖는 실란; 및 폴리유기실록산 수지를 포함하는 프라이머 조성물에 관한 것이다. 조성물은 임의로 제2 용매를 포함할 수 있다.

Description

ＶＯＣ 함량이 낮은 건축용 프라이머 {LOW VOC CONSTRUCTION PRIMER}

본 명세서는 프라이머(primer) 용액, 보다 구체적으로는, 건축 응용에서 사용하기 위한 휘발성 유기물 함량이 낮은 용매를 함유하는 프라이머 용액에 관한 것이다. 프라이머 용액을 사용하여 페인팅된 금속 기재를 프라이밍하여 실리콘계 실란트에 대한 접착력 및 실리콘계 실란트의 응집 파괴 모드(cohesive failure mode)를 개선시킬 수 있다.

실리콘 실란트는 건축 산업을 위한 건축용 글레이징(structural glazing) 및 웨더 실링(weather sealing) 응용을 위해서 중요한 제품이다. 실리콘 실란트의 내구성은, 20년 이상의 보증 기간을 허용하는 그의 탄성중합체성 특징에 부분적으로 좌우된다. 그러나, 내구성있는 실란트 매트릭스는 또한 건물을 건축하는데 사용되는 각종 건축 재료에 대한 접착력을 유지해야 한다. 일부 경우에, 실란트의 접착 촉진 성분이 반응할 수 있는 반응성 표면을 제공하기 위해서 표면을 프라이밍제(priming agent)로 준비 또는 처리하는 것이 필요하다. 작용화된 실란, 유기규소 수지 및 티타네이트가 실리콘 실란트의 접착력을 증진시키기 위한 프라이밍제로서 일반적으로 사용된다.

금속 기재가 건축 분야에서 일반적으로 사용되며, 이것은 산화를 방지하고, 심미적으로 만족스러운 외관을 성취하기 위해서 종종 페인팅된다. 일부 페인트는 구체적으로 플루오르화 중합체와 제제화되어 (그렇지 않으면, UV 및 미립자에 대한 노출이 외관에 부정적으로 영향을 미칠 수 있음) 실외 응용에서 사용되는 경우 색상이 바래지 않거나 또는 오염이 적은 불활성 표면을 제공한다. 오염물 부착 및 산화를 감소시킨 이러한 불활성 표면은 또한 실란트 접착력 도전을 유발할 수 있다. 따라서, 이러한 불활성 표면은 종종 내구성 보증을 가능하게 하기 위해서 프라이밍 단계가 필요하다. 두라나(Duranar)® 및 두라크론(Duracron)® (모두 피피지 인더스트리즈, 인크.(PPG Industries, Inc.) (미국 오하이오주 클레브랜드 소재)로부터 입수가능함)이 건축용 금속 기재 상에서 사용되는 페인트의 일반적인 브랜드이다.

건축 응용에서 사용하기 위해서 입수가능한 다수의 프라이머가 존재한다. 전형적으로, 이러한 프라이머는 반응성 실란, 수지 및/또는 용매 중에 용해되어 표면의 균일한 코팅을 개선시켜서 접착력 전개를 최대화하는 기타 접착 촉진 분자로 구성된다. 이러한 용매는 휘발성 유기 화합물 (VOC)을 대기 중에 방출한다. 다수의 일반적으로 사용되는 용매는 공기 품질 저하에 기여한다고 공지되어 있기 때문에, 전세계의 거의 모든 국가에서 그의 사용을 감소시키려는 규제 압력이 존재한다. 정부 기관, 예컨대 미국 환경 보호국(United States Environmental Protection Agency) (EPA) 및 주정부, 예컨대 캘리포니아는 그들의 관할 구역에서 사용되는 프라이머의 VOC 함량에 대해서 한계치를 두었다. 다양한 다른 정부 기관 및 주정부는 VOC의 사용에 대해서 유사한 제약을 두었다.

따라서, 공기 오염을 감소시키고, 정부 기관에 의해서 설정된 VOC 제약을 충족시키기 위해서 보다 생태 친화적인 프라이머가 현재 필요하다. 건물 소유자에게 바람직한 보증을 쉽게 제공하기 위해서 단단하고, 내구성있는 접착을 위한 추가 요건을 또한 다룰 필요가 있다. 본 명세서에 개시된 실시양태가 그러한 필요성을 다룬다.

본 명세서는 또한 접착 내구성을 개선시키면서, 미국 EPA 및 캘리포니아주를 비롯한 특정 정부 기관에 부합하는 VOC를 함유하지 않은 것으로 간주된 용매를 사용할 수 있다.

본 명세서의 측면은 (i) tert-부틸 아세테이트 용매; (ii) 유기티타네이트, 유기지르코네이트, 유기 알루미늄, 및 그들의 임의의 조합으로부터 선택된 유기금속 시약; (iii) 유기틴 화합물; (iv) 적어도 3개의 가수분해성 기를 갖는 실란; (v) 폴리유기실록산 수지; 및 (vi) 임의로, 제2 용매를 포함하는 프라이머에 관한 것이다.

본 명세서의 또다른 측면은 (i) tert-부틸 아세테이트 용매; (ii) 유기티타네이트, 유기지르코네이트, 유기 알루미늄, 및 그들의 임의의 조합으로부터 선택된 유기금속 시약; (iii) 유기틴 화합물; (iv) 적어도 3개의 가수분해성 기를 갖는 실란; (v) 폴리유기실록산 수지; 및 (vi) 임의로, 제2 용매를 포함하는 프라이머 조성물에 관한 것이다.

본 명세서의 또다른 측면은 기재를 (i) tert-부틸 아세테이트 용매; (ii) 유기티타네이트, 유기지르코네이트, 유기 알루미늄, 및 그들의 임의의 조합으로부터 선택된 유기금속 시약; (iii) 유기틴 화합물; (iv) 적어도 3개의 가수분해성 기를 갖는 실란; (v) 폴리유기실록산 수지; 및 (vi) 임의로, 제2 용매를 포함하는 프라이머로 프라이밍하는 것을 포함하는, 실리콘계 실란트의 접착력을 개선시키는 방법에 관한 것이다.

본 명세서의 또다른 측면은 기재를 (i) tert-부틸 아세테이트 용매; (ii) 유기티타네이트, 유기지르코네이트, 유기 알루미늄, 및 그들의 임의의 조합으로부터 선택된 유기금속 시약; (iii) 유기틴 화합물; (iv) 적어도 3개의 가수분해성 기를 갖는 실란; (v) 폴리유기실록산 수지; 및 (vi) 임의로, 제2 용매를 포함하는 프라이머로 프라이밍하는 것을 포함하는, 실란트 매트릭스 내에서 실리콘계 실란트의 개선된 응집 파괴 모드를 제공하는 방법에 관한 것이다.

본 명세서의 또다른 측면은 임의로, 페인팅된 기재 표면을 세정하여 오염물을 제거하고, 상기 기재 표면을 건조하는 단계 및 상기에 기재된 바와 같은 프라이머 조성물을 상기 페인팅된 기재 표면에 도포하는 단계를 포함하는, 페인팅된 기재 표면을 프라이밍하는 방법에 관한 것이다. 프라이머 조성물은 (i) tert-부틸 아세테이트 용매; (ii) 유기티타네이트, 유기지르코네이트, 유기 알루미늄, 및 그들의 임의의 조합으로부터 선택된 유기금속 시약; (iii) 유기틴 화합물; (iv) 적어도 3개의 가수분해성 기를 갖는 실란; (v) 폴리유기실록산 수지; 및 (vi) 임의로, 제2 용매를 포함한다. 방법은 또한 프라이머 조성물을 건조하는 단계 및 실리콘계 실란트를 페인팅된 기재에 도포하는 단계를 포함한다.

본 발명의 추가의 측면은 다양한 실시양태의 상세한 설명을 고려하면 본 기술 분야의 숙련인에게 명백해질 것이며, 이의 간략한 설명은 하기에 제공된다.

페인트 상용성과 관련된 에틸 아세테이트와 tert-부틸 아세테이트 간의 상당한 차이를 예증하는 첨부된 도면과 함께 고려하는 경우, 본 명세서 및 그의 다수의 실시양태는, 하기 상세한 설명을 참고로 보다 더 쉽게 이해될 바와 같이, 보다 완전하게 쉽게 인지될 것이다. 에틸 아세테이트는, 표면 블리스터(blister) 및 페인트 런-오프(run-off)에 의해서 증명되는 바와 같이, 폴리에스테르 분말 코트 페인트의 표면을 파괴하는 반면, tert-부틸 아세테이트와 접촉한 동일한 표면은 본질적으로 변화되지 않는다.

이제 본 명세서의 특징 및 이점을 구체적인 실시양태를 가끔 참조하여 설명할 것이다. 그러나, 본 발명은 상이한 형태들로 구현될 수도 있으며, 본 명세서에 개시된 실시양태에 한정되는 것으로 이해되어서는 안된다. 오히려, 이들 실시양태는 본 명세서가 빈틈없고 완벽하게 되도록 그리고 본 기술 분야의 숙련인에게 본 명세서의 범주를 충분히 전하도록 제공된다.

달리 표시되거나 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술 및 과학 용어는 본 발명이 속하는 분야의 숙련인이 일반적으로 이해하는 것과 동일한 의미를 갖는다. 본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정 실시양태를 설명하기 위한 것이며, 한정하는 것으로 의도되는 것은 아니다.

본 명세서 전체에서 사용되는 바와 같은 용어 "주변 조건"은 달리 특정되지 않는 한, 대략 대기압, 약 50% 상대 습도, 및 약 25℃ 하의 주위 조건을 나타낸다.

달리 지시되지 않는 한, 본 명세서 및 특허청구범위에서 사용된 바와 같은 성분의 양, 특성, 예컨대 분자량, 중량%, 반응 조건 등을 나타내는 모든 수치는 모든 경우에 용어 "약"으로 수식되는 것으로서 이해되어야 한다. 따라서, 달리 지시되지 않는 한, 본 명세서 및 특허청구범위에 개시된 수치적 특성은 본 명세서의 실시양태에서 얻고자 하는 원하는 특성에 따라 달라질 수 있는 근사치이다. 본 명세서의 넓은 범주를 개시하는 수치적 범위 및 파라미터가 근사치임에도 불구하고, 구체예에서 개시되는 수치값은 가능한 한 정확하게 보고된다. 그러나, 임의의 수치 값들은 그의 각각의 측정에서 발견되는 오차로부터 필연적으로 생기는 오차를 본질적으로 포함한다.

달리 특정되지 않는 한, 모든 백분율, 부 및 비는 프라이머 조성물의 총 중량을 기준으로 하고, 상기에 따른 임의의 프라이머 조성물의 총 중량은 100 중량%이다.

본 명세서는 각종 건축 응용에서 사용하기 위한 프라이머 조성물에 관한 것이다. 프라이머 조성물은 실리콘계 실란트를 도포하기 전에, 페인팅된 기재, 예컨대 금속 기재를 처리하는데 사용될 수 있다. 프라이머 조성물은 (i) tert-부틸 아세테이트 용매; (ii) 유기티타네이트, 유기지르코네이트, 유기 알루미늄, 및 그들의 임의의 조합으로부터 선택된 유기금속 시약; (iii) 유기틴 화합물; (iv) 적어도 3개의 가수분해성 기를 갖는 실란; (v) 폴리유기실록산 수지; 및 (vi) 임의로, 제2 용매를 포함할 수 있다. 프라이머 조성물은 약 20 내지 약 99.5 중량%의 성분 (i), 또는, 대안적으로는, 약 50 내지 약 95 중량%의 성분 (i) 또는, 대안적으로는, 약 70 내지 약 95 중량%의 성분 (i)을 포함할 수 있다. 프라이머 조성물은 약 0.05 내지 약 5 중량%의 성분 (ii) 또는, 대안적으로는, 약 0.5 내지 약 4 중량%의 성분 (ii)를 포함할 수 있다. 프라이머 조성물은 약 0.05 내지 약 10%의 성분 (iii) 또는, 대안적으로는, 약 2 내지 약 10 중량%의 성분 (iii)을 포함할 수 있다. 프라이머 조성물은 약 0.05 내지 약 10 중량%의 성분 (iv) 또는, 대안적으로는, 약 0.5 내지 약 4 중량%의 성분 (iv)를 포함할 수 있다. 프라이머 조성물은 약 0.1 내지 약 5 중량%의 성분 (v) 또는, 대안적으로는, 약 0.5 내지 약 4 중량%의 성분 (v)를 포함할 수 있다. 프라이머 조성물은 약 0 내지 약 80 중량%의 성분 (vi)을 포함할 수 있다. 그러나, 전형적으로, 성분 (vi)이 존재하는 경우, 이것은 성분 (i): 성분 (vi)의 비가 70:30 내지 95:5이도록 존재한다. 본 발명에서 임의의 프라이머 조성물의 총 중량은 100 중량%이다.

본 명세서에 따른 프라이머 조성물은 투명한 액체일 수 있다. 프라이머 조성물은 매우 낮은 온도 및 매우 높은 온도 모두에서 안정할 수 있다. 본 명세서에 따른 프라이머 조성물은 VOC 함량이 약 250 g/l 미만이도록 구성될 수 있다. 대안적으로는, 본 명세서에 따른 프라이머 조성물은 VOC 함량이 약 100 g/l 미만이도록 구성될 수 있다.

본 명세서는 또한 기재를 (i) tert-부틸 아세테이트 용매; (ii) 유기티타네이트, 유기지르코네이트, 유기 알루미늄, 및 그들의 임의의 조합으로부터 선택된 유기금속 시약; (iii) 유기틴 화합물; (iv) 적어도 3개의 가수분해성 기를 갖는 실란; (v) 폴리유기실록산 수지; 및 (vi) 임의로, 제2 용매를 포함하는 프라이머로 프라이밍하는 것을 포함하는, 실리콘계 실란트의 접착력을 개선시키는 방법에 관한 것이다. 본 명세서에 따른 프라이머의 도포는, 접착 증진제를 포함하지 않은 본 기술 분야에서 일반적으로 입수가능한 프라이머의 도포보다 더 큰 접착력을 유발한다.

본 명세서에 따른 프라이머를 기재에 도포하는 것은 실란트 매트릭스 내에서 실리콘계 실란트의 응집 파괴 모드를 개선시킨다. 본 명세서에 따른 프라이머를 기재에 도포함으로써 응집 파괴 모드가 약 70%를 초과하게 증가될 수 있다.

본 명세서의 또다른 측면은 임의로, 페인팅된 기재 표면을 세정하여 오염물을 제거하고, 상기 기재 표면을 건조하는 단계 및 프라이머 조성물을 상기 페인팅된 기재 표면에 도포하는 단계를 포함하는, 페인팅된 기재 표면을 프라이밍하는 방법에 관한 것이다. 프라이머 조성물은 (i) tert-부틸 아세테이트 용매; (ii) 유기티타네이트, 유기지르코네이트, 유기 알루미늄, 및 그들의 임의의 조합으로부터 선택된 유기금속 시약; (iii) 유기틴 화합물; (iv) 적어도 3개의 가수분해성 기를 갖는 실란; (v) 폴리유기실록산 수지; 및 (vi) 임의로, 제2 용매를 포함한다. 방법은 또한 프라이머 조성물을 건조하는 단계 및 실리콘계 실란트를 페인팅된 기재에 도포하는 단계를 포함한다.

본 명세서에 따른 프라이머 조성물을 도포할 수 있는 매우 다양한 페인팅된 기재가 존재한다. 프라이머는 페인팅된 금속 기재에 도포될 수 있다. 금속에는 알루미늄, 알루미늄 합금, 주철(cast iron), 강철 합금, 스테인레스강, 구리, 아연, 마그네슘, 아연도금 강철(galvanized steel), 및 다수의 다른 것이 포함될 수 있다.

이러한 기재에 도포되어 페인팅된 기재를 제조할 수 있는 매우 다양한 유형의 페인트가 존재한다. 페인트의 구체적인 예에는 라텍스 페인트, 고무계 페인트, 텍스쳐링된 페인트, 알키드 수지 페인트, 아크릴, 폴리비닐리덴 플루오라이드 (PVF2), 폴리에스테르 분말 등이 포함된다.

전형적으로는, 프라이머를 도포하기 전에, 페인팅된 기재의 표면을 세정하고, 건조해야 한다. 표면은 다양한 상이한 방법을 사용하여 세정될 수 있다. 한 방법은 먼저 기재의 표면 상에서 임의의 루즈(loose) 재료를 브러싱하고, 이어서 거칠지 않은 옷감 상의 적절한 용매를 사용하여 닦는 것을 포함할 수 있다. 세정 직후에 표면을 닦아서 건조해야 한다.

이어서, 본 명세서에 따른 프라이머를 기재에 적용해야 한다. 프라이머는 다양한 상이한 방식으로 도포될 수 있다. 한 방법은 프라이머를 린트 무함유 옷감으로 도포하여 프라이머 피복률을 최대화하고, 일정한 막 두께를 수득하는 것을 포함한다. 본 기술 분야의 숙련인에게 공지된 브러쉬 또는 임의의 다른 허용가능한 툴(tool)을 사용하여 본 명세서에 따른 프라이머를 도포하는 것이 또한 가능하다. 도포 이후에, 프라이머를 건조해야 한다. 전형적으로, 프라이머는 주변 조건에서 약 5 내지 약 60분 이하 이내에 건조될 수 있다. 그러나, 건조 시간은 tert-부틸 아세테이트의 및 임의적인 제2 용매의 양 또는 첨가된 용매의 혼합물에 따라서 달라질 수 있다. 하기에 추가로 상세히 논의된 바와 같이, 적절한 제2 용매를 선택하여 목적하는 응용에 따라서 건조 시간을 조정할 수 있다.

본 발명에 따른 프라이머는 도면에서 인지될 수 있는 바와 같이, 페인트의 최소한의 런-오프 또는 무시할만한 런-오프를 유발한다. 따라서, 본 명세서에 따른 프라이머를 페인팅된 기재에 도포하는 것은 페인트가 온전하게 남아있게 하고, 페인트의 표면 손상 또는 런-오프를 유발하지 않는다.

유기금속 시약 (성분 (ii))

본 명세서에 따른 프라이머 조성물에서 사용될 수 있는 유기금속 시약에는 유기티타네이트, 유기지르코네이트, 알루미늄 유기금속 화합물, 및 그들의 임의의 조합이 포함된다. 유기티타네이트에는 테트라부틸 티타네이트, 테트라프로폭시 티타네이트, 테트라에톡시 티타네이트, 테트라아밀 티타네이트, 티타늄 다이-아이소프로폭시 비스 에틸아세토아세테이트, 다이-아이소프로폭시 비스 아세틸아세토네이트, 및 그들의 임의의 조합이 포함될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 유기지르코네이트에는 지르코늄 아세틸아세토네이트가 포함될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 알루미늄 유기금속 화합물에는 알루미늄 아세틸아세토네이트가 포함될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

유기틴 화합물 (성분 (iii))

본 명세서에 따른 프라이머에서 사용되는 유기틴 화합물에는 알킬틴 에스테르 화합물, 예컨대 다이부틸틴 다이옥토에이트, 다이부틸틴 다이말레에이트, 부틸틴 2-에틸헥소에이트 다이메틸 틴 다이-네오데실 에스테르, 또는 다이부틸틴 다이라우레이트, 다이부틸 틴 라우레이트, 다이부틸 틴 아세테이트 및 다이부틸 틴 2-에틸 헥사노에이트, 및 그들의 임의의 조합이 포함될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

실란 (성분 (iv))

본 명세서에 따른 프라이머 조성물에서 사용되는 실란은 반응성인, 분자 당 적어도 3개의 가수분해성 기를 갖는 실란을 포함하며, 실란이 분자 당 3개의 규소-결합된 가수분해성 기를 갖는 경우; 네번째 기는 적합하게는 비-가수분해성의 규소-결합된 유기 기이다. 이러한 규소-결합된 유기 기는 적합하게는 불소 및 염소와 같은 할로겐으로 선택적으로 치환된 하이드로카르빌 기이다. 그러한 네번째 기의 예에는 알킬 기 (예를 들어, 메틸, 에틸, 프로필, 및 부틸); 사이클로알킬 기 (예를 들어, 사이클로펜틸 및 사이클로헥실); 알케닐 기 (예를 들어, 비닐 및 알릴); 아릴 기 (예를 들어, 페닐 및 톨릴); 아르알킬 기 (예를 들어, 2-페닐에틸) 및 전술한 유기 기 내의 수소 중 전부 또는 일부를 할로겐으로 대체하여 얻은 기가 포함된다. 그러나, 바람직하게는, 네번째 규소-결합된 유기 기는 메틸이다.

본 명세서에 따른 프라이머 조성물에서 사용되는 실란의 구체적인 예에는 알킬트라이알콕시실란, 예컨대 메틸트라이메톡시실란 (MTM), 에틸트라이메톡시실란 및 메틸트라이에톡시실란, 알케닐트라이알콕시 실란, 예컨대 비닐트라이메톡시실란 및 비닐트라이에톡시실란, 아이소부틸트라이메톡시실란 (iBTM)이 포함되지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 다른 적합한 실란에는 페닐트라이메톡시실란, 알콕시트라이옥시모실란, 알케닐트라이옥시모실란, 3,3,3-트라이플루오로프로필트라이메톡시실란, 메틸트리스(메틸에틸케톡시모)실란, 비닐-트리스-메틸에틸케톡시모)실란, 메틸트리스(메틸에틸케톡시미노)실란, 메틸트리스(아이소프로페녹시)실란, 비닐트리스(아이소프로페녹시)실란, (에틸렌다이아민프로필)트라이메톡시실란, 비닐 트라이메톡시실란, 일반 화학식 SiOR₄를 갖는 테트라알킬오르토실리케이트, 테트라에톡시실란, 메르캅토 작용성-실란, 글리시딜옥시프로필 트라이메톡시실란, 및 그들의 임의의 조합이 포함되지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

폴리유기실록산 수지 (성분 (v))

본 명세서에 따른 프라이머 조성물에서 사용되는 폴리유기실록산 수지는 일반적으로 하기 기의 하기 일반 화학식 (R¹R²R³SiO_1/2)_a(R⁴R⁵SiO_2/2)_b(R⁶SiO_3/2)_c(SiO_4/2)_d (종종 각각 M, D, T, 또는 Q 단위라 지칭됨)를 사용하여 도시될 수 있으며, 여기서, (a, b, c 및 d가 몰분율인 경우) 0<a<1, b≥0, c≥0, 0<d<1, a+b+c+d=1, 및 0.2<a/d<3.5이고, 수지는 표준 폴리스티렌을 기준으로 겔 투과 크로마토그래피에 의한 중량-평균 분자량이 약 1,000 내지 약 100,000이다.

각각의 R¹ 내지 R⁶은 1가 탄화수소 기, 카르비놀 기, 알콕시 기 (바람직하게는 메톡시 또는 에톡시) 또는 아미노 기로부터 독립적으로 선택된다. 적합한 예시적인 1가 탄화수소 기에는 알킬 기, 예컨대 메틸, 에틸, 프로필, 펜틸, 옥틸, 운데실, 및 옥타데실; 알케닐 기; 사이클로알킬 기, 예컨대 사이클로펜틸 및 사이클로헥실; 및 아릴 기, 예컨대 페닐, 톨릴, 자일릴, 벤질 및 2-페닐에틸, 및 그들의 임의의 조합이 포함되지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 일 실시양태에서, 유기폴리실록산은 할로겐 원자를 함유하지 않는다. 또다른 실시양태에서, 유기폴리실록산은 하나 이상의 할로겐 원자를 포함한다. 할로겐화 탄화수소 기에는 3,3,3-트라이플루오로프로필, 3-클로로프로필, 다이클로로페닐, 및 6,6,6,5,5,4,4,3,3-노나플루오로헥실 기; 및 그들의 조합이 포함되지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 시아노-작용기에는 시아노알킬 기, 예컨대 시아노에틸 및 시아노프로필 기, 및 그들의 조합이 포함될 수 있다.

적합한 알케닐 기는 2개의 탄소 원자 내지 약 6개의 탄소 원자를 함유하고, 비닐, 알릴 및 헥세닐로 예시될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 이러한 성분 내의 알케닐 기는 말단 위치, 펜던트 위치 (비-말단) 또는 말단 위치와 펜던트 위치 모두에 위치할 수 있다. R¹ 내지 R⁶은 아크릴레이트 작용기를 포함하지 않는다. 본 발명에 특히 바람직한 임의의 수지는 실질적으로 M 단위 (R¹R²R³SiO_1/2)및 Q 단위 (SiO_4/2) 만을 포함하는 MQ 수지이다. 그러나, 소량의 D 단위 (R⁴R⁵SiO_2/2) 및/또는 T 단위 (R⁶SiO_3/2)를 함유할 수 있다.폴리유기실록산 수지는 표준 폴리스티렌을 기준으로 겔 투과 크로마토그래피에 의한 중량-평균 분자량이 약 1,000 내지 약 100,000일 수 있다. 폴리유기실록산 수지는 규소 원자에 결합된 하이드록실 기를 약 0.7% 미만 가질 수 있다.

용매 (성분 (vi))

다양한 용매가 본 명세서에 따른 프라이머에서 사용될 수 있다. VOC 비함유 상태로 수득된 용매가 사용될 수 있다. 사용될 수 있는 용매에는 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, n-부틸 아세테이트, 메틸 포르메이트, 에틸 포르메이트, 및 그들의 임의의 조합이 포함되지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 그러나, 전형적으로, 성분 (vi)이 존재하는 경우, 이것은 성분 (i): 성분 (vi)의 비가 70:30 내지 95:5이도록 존재한다. 보다 신속한 건조 시간을 성취하기 위해서, 더 큰 비율의 임의적인 제2 용매 (vi)가 사용된다.

본 명세서에서 사용되는 임의적인 제2 용매는 프라이머 조성물에서 사용되는 다른 성분 - 유기금속 시약, 유기틴 화합물, 실란, 및 폴리유기실록산 수지와 완전히 혼화성일 수 있다.

실리콘계 실란트

본 명세서에 따른 프라이머로 프라이밍한 후, 다양한 상이한 실리콘계 실란트를 페인팅된 기재에 도포할 수 있다.

전형적으로, 실리콘계 실란트는 하기 성분을 함유하는 1액형(one part) 또는 2액형(two part) 조성물을 포함할 것이다:

(A) 분자 당 적어도 2개의 가수분해성 기를 함유하는 유기폴리실록산 중합체 및 분자 당 적어도 2개의 가수분해성 기를 함유하는 말단 기를 함유하는 규소를 갖는 텔레켈릭 중합체(telechelic polymer)로부터 선택된 중합체

(B) (A) 내의 가수분해성 기와 반응할 수 있는, 분자 당 적어도 3개의 기를 갖는 실록산 및/또는 실란 가교결합제;

(C) 1종 이상의 보강 충전제(reinforcing filler) 및

(D) 축합 촉매.

조성물에 포함될 수 있는 다른 성분에는 비-보강 충전제, 조성물의 경화를 가속화시키기 위한 공-촉매(co-catalyst), 예컨대 아민 및 카르복실산의 금속 염; 증량제 및/또는 가소제, 레올로지 개질제; 접착 촉진제, 안료, UV 안정제, 쇄 연장제, 살진균제 및/또는 살생물제 등 (이들은 적합하게는 0 내지 0.3 중량%의 양으로 존재할 수 있음), 수분 스캐빈저(water scavenger) (전형적으로는 가교 결합제 또는 실라잔으로서 사용되는 것과 동일한 화합물임)이 포함되지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 일부 첨가제는 하나를 초과하는 첨가제 항목에 포함됨을 알 것이다. 그러한 첨가제는 언급된 상이한 방식 모두로 기능할 수 있는 능력을 가질 것이다.

상기에 기재된 실리콘계 실란트의 각각의 성분의 예는 미국 특허 제US20080284106호에 상술되어 있으며, 이것은 참고로 본 발명에 포함된다.

실시예

이들 실시예는 본 발명을 본 기술 분야의 숙련인에게 예시하고자 하는 것이며, 특허청구범위에 기술된 본 발명의 범주를 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 달리 언급되지 않는 한, 모든 측정 및 실험은 25℃에서 수행하였다.

이제 본 명세서의 특징 및 이점을 구체적인 실시양태를 가끔 참조하여 설명할 것이다. 그러나, 본 명세서는 상이한 형태로 구현될 수도 있으며, 본 명세서에 개시된 실시양태에 한정되는 것으로 이해되어서는 안된다. 오히려, 이들 실시양태는 본 명세서가 빈틈없고 완벽하게 되도록 그리고 본 기술 분야의 숙련인에게 본 명세서의 범주를 충분히 전하도록 제공된다.

실시예 1 내지 실시예 5

하기 표 1a는 실시예 1 내지 5에 대한 조성물을 나타낸다. 실시예 1은 선행 기술 프라이머 제제에서 일반적으로 사용되는 용매 혼합물을 나타내는 n-헥산 및 아이소프로필 알코올 (IPA)을 포함하는 프라이머 조성물의 제제를 포함하였다. 생성된 프라이머를 페인팅된 알루미늄 기재 상에 도포하였다. 이어서, 상기에 기재된 바와 같은 프라이머로 예비 처리된 페인팅된 알루미늄 표면에 대한 실란트의 접착 품질을 표준 인장 접착 특성 시험 방법 JIS A 1439에 따라서 평가하였다. 프라이머를 23℃, 50% 상대 습도에서 30분 동안 에이징하였다. 타입 H 시험 시편 (12 mm × 12 mm × 50 mm)을 초기 데이터를 위해서 7일 동안 23℃, 50% 상대 습도에서 에이징하고, 50℃에서 7일 동안 에이징하였다.

실시예 2 및 3을 tert-부틸 아세테이트 용매로 제제화하였다. 생성된 제제를 페인팅된 알루미늄 기재 상에 도포하였다. 이어서, 접착력 스펙트럼을 상기에 기재된 바와 같이 평가하였다.

실시예 4를 에틸 아세테이트 용매로 제제화하였다. 생성된 제제를 페인팅된 알루미늄 기재 상에 도포하였다. 이어서, 접착력 스펙트럼을 상기에 기재된 바와 같이 평가하였다.

실시예 5를 n-부틸 아세테이트로 제제화하였다. 생성된 제제를 페인팅된 알루미늄 기재 상에 도포하였다. 이어서, 접착력 스펙트럼을 상기에 기재된 바와 같이 평가하였다.

접착력 평가, 즉 표 1b에 나타낸 결과에서, 타입 H 시험 시편을 텐시오미터(tensiometer)로 시험하였고, 파괴 모드를 하기와 같이 등급매겼다:

AF: 접착 파괴 ― 불량한 접착력

BF: 경계 또는 혼합 모드 (접착/응집) 파괴 ― 허용가능한 접착력

CF: 응집 파괴 - 우수한 접착력

[표 1a]

여기서

[표 1b]

프라이밍된 페인팅된 알루미늄 표면을 25℃에서 점도가 80,000 mPa.s인 다이메틸 하이드록실 말단화 다이메틸 실록산 중합체, 불포화 지방산의 C8 내지 C18 혼합물로 처리된 탄산칼슘 충전제, 25℃에서 점도가 100 mPa.s인 트라이메틸실록시 말단화 다이메틸 실록산 가소제, 알킬 트라이메톡시실란과 아릴 트라이메톡시실란 가교결합제의 혼합물, 및 다이메틸틴다이네오데실 에스테르 촉매를 포함하는 실리콘 실란트로 코팅하였다. 점도 측정은 콘 플레이트 스핀들(cone plate spindle)이 장치된 브룩필드(Brookfield)^® HB DV-II + PRO을 사용하여 5 rpm의 속도에서 수행하였다.

하기 표 2에서, 5종의 상이한 금속 기재를 5종의 상이한 용매로 닦아서, 페인팅된 표면에 대한 손상량 및 손상 정도를 비교하였다. 각각 주변 조건에서 10초 동안 닦았다. 이어서, 각각의 용매를 "+++" 내지 "---" (여기서, "+++"는 페인팅된 표면에 대해서 손상을 나타내지 않거나 또는 달리 부정적인 효과를 나타내지 않은 것에 사용되며, "---"는 용매가 페인트를 완전히 제거하여 금속이 드러나는 상황을 나타내는데 사용됨)의 스케일로 등급매겼다.

[표 2]

상기 표 2에서 인지되는 바와 같이, 5가지 유형의 페인트 모두에 적용된 경우, tert-부틸 아세테이트가 페인트에 대한 손상이 없거나 또는 손상이 최소인 최상의 결과를 가졌다. 모든 다른 용매는 일관된 결과를 나타내지 않았다. 더욱이, 모든 다른 용매는 백색 폴리에스테르 페인트에 대해서 상당한 손상을 유발하였고, 용매 중 3종 ― 에틸 아세테이트, 메틸 아세테이트, 및 메틸 포르메이트 ―은 페인트를 완전히 제거하였다. 추가로, 다른 용매 모두는 또한 PPG 다크 브리아르 선스톰 UC106694 포함 알루미늄 페인트를 상당히 손상시켰다.

본 명세서는 다양한 변형 및 대안적인 형태가 가능하지만, 구체적인 실시양태가 실시예에서 예로서 나타내어져 있고 본 명세서에 상세하게 기재되었다. 그러나, 본 명세서를 개시된 특정 형태에 한정시키고자 하는 것은 아님을 이해해야 한다. 오히려, 본 명세서는 첨부된 특허청구범위에 의해 규정되는 바와 같이 본 명세서의 사상 및 범주 내에 있는 모든 변형, 등가물 및 대안을 포함하는 것이다.

Claims

(i) tert-부틸 아세테이트 용매;
(ii) 유기티타네이트, 유기지르코네이트, 유기알루미늄, 및 그들의 임의의 조합으로부터 선택된 유기금속 시약;
(iii) 유기틴 화합물;
(iv) 적어도 3개의 가수분해성 기를 갖는 실란;
(v) 폴리유기실록산 수지; 및
(vi) 임의로 제2 용매를 포함하는 프라이머(primer) 조성물.
◈청구항 2은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제1항에 있어서, 20 중량% 내지 99.5 중량%의 성분 (i) 및 0 중량% 내지 80 중량%의 성분 (vi)을 포함하는 프라이머 조성물.
◈청구항 3은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제1항에 있어서, 0.05 중량% 내지 5 중량%의 성분 (ii) 및/또는 0.05 중량% 내지 10 중량%의 성분 (iii) 및/또는 0.05 중량% 내지 10 중량%의 성분 (iv) 및/또는 0.1 중량% 내지 5 중량%의 성분 (v)를 포함하는 프라이머 조성물.
◈청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 성분 (vi)이 VOC 비함유 용매 또는 그들의 임의의 조합으로부터 선택되는 프라이머 조성물.
◈청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 성분 (ii)가 테트라부틸 티타네이트, 테트라프로폭시 티타네이트, 지르코늄 아세틸아세토네이트, 테트라에톡시 티타네이트, 테트라아밀 티타네이트, 티타늄 다이-아이소프로폭시 비스 에틸아세토아세테이트, 다이-아이소프로폭시 비스 아세틸아세토네이트, 알루미늄 아세틸아세토네이트, 및 그들의 임의의 조합으로부터 선택되는 프라이머 조성물.
◈청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 성분 (iii)이 다이메틸 틴 다이-네오데실 에스테르, 또는 다이부틸틴 다이라우레이트, 다이부틸 틴 라우레이트, 다이부틸 틴 아세테이트 및 다이부틸 틴 2-에틸 헥사노에이트, 및 그들의 임의의 조합으로부터 선택되는 프라이머 조성물.
◈청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 성분 (iv)가 페닐트라이메톡시실란 및 (에틸렌다이아민프로필)트라이메톡시실란을 포함하는 프라이머 조성물.
◈청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 성분 (iv)가 페닐트라이메톡시실란, (에틸렌다이아민프로필)트라이메톡시실란, 비닐 트라이메톡시실란, 일반 화학식 SiOR₄를 갖는 테트라알킬오르토실리케이트, 테트라에톡시실란, 메르캅토 작용성-실란, 글리시딜옥시프로필 트라이메톡시실란, 및 그들의 임의의 조합으로부터 선택되는 프라이머 조성물.
◈청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제1항에 있어서, 성분 (v)가 하기 일반 화학식의 화합물이고:
(R¹R²R³SiO_1/2)_a(R⁴R⁵SiO_2/2)_b(R⁶SiO_3/2)_c(SiO_4/2)_d
[여기서, 0<a<1, b≥0, c≥0, 0<d<1, a+b+c+d=1, 및 0.2<a/d<3.5이고; a, b, c 및 d는 몰분율이고, R¹ 내지 R⁶은 1가 탄화수소 기, 카르비놀 기, 알콕시 기 또는 아미노 기로부터 독립적으로 선택됨];
성분 (v)는 표준 폴리스티렌을 기준으로 겔 투과 크로마토그래피에 의한 중량-평균 분자량이 1,000 내지 100,000인 프라이머 조성물.
◈청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제9항에 있어서, 성분 (v) 내의 b 및 c가 0의 값을 갖고/거나 R¹ 내지 R⁶이 아크릴레이트 작용기를 포함하지 않는 프라이머 조성물.
◈청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 성분 (v)가 규소 원자에 결합된 하이드록실 기를 0.7% 미만 갖는 폴리유기실록산 수지를 포함하는 프라이머 조성물.
◈청구항 12은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 250 g/l 미만의 VOC 함량을 갖도록 구성된 프라이머 조성물.
◈청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제1항에 있어서, 100 g/l 미만의 VOC 함량을 갖도록 구성된 프라이머 조성물.
◈청구항 14은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 페인팅된 기재에 대한 상기 프라이머의 도포가 상기 페인트가 온전하게 남아있도록 구성되고, 상기 페인트의 표면 손상 또는 런-오프(run-off)를 유발하지 않는 프라이머 조성물.
◈청구항 15은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 성분 (i) 및 (vi)이 단독 또는 조합의 성분 (ii), (iii), (iv), 및 (v)와 완전히 혼화성인 프라이머 조성물.
페인팅된 기재를 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 정의된 조성물로 프라이밍하는 것을 포함하는, 페인팅된 기재에 대한 실리콘계 실란트의 접착력을 개선시키는 방법.
기재를 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 정의된 조성물로 프라이밍하는 것을 포함하는, 실란트 매트릭스 내에서 실리콘계 실란트의 개선된 응집 파괴 모드(cohesive failure mode)를 제공하는 방법.
기재를 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 정의된 조성물로 프라이밍하는 것을 포함하는, 실란트 매트릭스 내에서 실리콘계 실란트의 응집 파괴 모드를 70%를 초과하게 증가시키는 방법.
임의로, 페인팅된 기재 표면을 세정하여 오염물을 제거하고, 상기 기재 표면을 건조하는 단계;
(i) tert-부틸 아세테이트 용매;
(ii) 유기티타네이트, 유기지르코네이트, 알루미늄, 및 그들의 임의의 조합으로부터 선택된 유기금속 시약;
(iii) 유기틴 화합물;
(iv) 적어도 3개의 가수분해성 기를 갖는 실란;
(v) 폴리유기실록산 수지; 및
(vi) 임의로, VOC 비함유 용매로부터 선택된 제2 용매를 포함하는 프라이머 조성물을 상기 페인팅된 기재 표면에 도포하는 단계;
상기 프라이머 조성물을 건조하는 단계; 및 실리콘계 실란트를 상기 페인팅된 기재에 도포하는 단계를 포함하는, 페인팅된 기재 표면을 프라이밍하는 방법.
(i) tert-부틸 아세테이트 용매;
(ii) 유기티타네이트, 유기지르코네이트, 알루미늄, 및 그들의 임의의 조합으로부터 선택된 유기금속 시약;
(iii) 유기틴 화합물;
(iv) 알콕시-작용성 실란;
(v) 하기 일반 화학식을 갖는 폴리유기실록산 수지:
(R¹R²R³SiO_1/2)_a(R⁴R⁵SiO_2/2)_b(R⁶SiO_3/2)_c(SiO_4/2)_d
[여기서, 0<a<1, b≥0, c≥0, 0<d<1, a+b+c+d=1, 및 0.2<a/d<3.5이고; a, b, c 및 d는 몰분율이고, R¹ 내지 R⁶은 1가 탄화수소 기로부터 독립적으로 선택되고, R¹ 내지 R⁶은 아크릴레이트 작용기를 포함하지 않음]; 및
(vi) 임의로, VOC 비함유 용매 또는 그들의 임의의 조합으로부터 선택된 제2 용매를 포함하고;
상기 수지는 표준 폴리스티렌을 기준으로 겔 투과 크로마토그래피에 의한 중량-평균 분자량이 1,000 내지 100,000인 프라이머 조성물.