KR102254983B1 - 내충격성 코팅 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 (a) (i) 2개 이상의 작용기를 갖는 필름-형성 수지, 및 (ii) 상기 필름-형성 수지의 작용기와 반응성인 경화제를 갖는 결합제; 및 (b) 상기 결합제와 비반응성인 고체 가황된 고무 입자를 포함하는 경화성 코팅 조성물에 관한 것이다. 상기 경화성 코팅 조성물은 고체 미립자 분말 코팅 조성물이다. 본 발명은 또한 다중-층 코팅 시스템 및 상기 경화성 코팅 조성물의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

내충격성 코팅 조성물{IMPACT RESISTANT COATING COMPOSITIONS}
본 발명은 내충격성 코팅 조성물, 상기 코팅 조성물의 제조 방법 및 상기 조성물로 적어도 부분적으로 코팅된 기재(substrate)에 관한 것이다.
금속 기재, 예컨대 스프링 및 코일에서 발견되는 냉간압연 강철은 치핑(chipping), 스크래칭(scratching) 및 다른 물리적 손상을 입기 쉽다. 이러한 손상을 예방하거나 감소시키기 위하여, 내충격성 코팅이 전형적으로 기재의 표면 상에 또는 기재에 먼저 도포된 내부식성 프라이머 상에 도포된다. 그러나, 코팅의 내충격성을 증가시킴으로써, 다른 바람직한 특성, 예컨대 화학적 내성 및 테이버(Taber resistance)에 종종 불리한 영향을 준다.
금속 기재에 대한 치핑, 스크래칭 및 다른 물리적 손상을 감소시키거나 예방하는 탑코트(topcoat)의 개발에 상당한 노력이 수행되었다. 이러한 코팅이 내충격성 및 다른 바람직한 특성을 어느 정도 제공하지만, 이들은 여전히 일부 단점을 나타낸다. 예를 들어, 현재 이용가능한 내충격성 코팅의 일부는 바람직하지 않은 외관을 나타내고, 다른 현재 이용가능한 코팅은 비-평면 기재, 예컨대 금속 스프링 및 코일의 곡률 주위의 불량한 내충격성 및 쿠셔닝(cushioning)을 나타낸다.
또한, 일부 현재 이용가능한 내충격성 코팅은 약 -40℃의 저온에서 불량한 내충격성을 나타낸다. 예를 들어, 코어-쉘(core-shell) 구조, 열가소성 수지 블렌드, 섬유질 물질 및/또는 고무 부가물을 포함하는 일부 현재 이용가능한 내충격성 코팅은 약 -40℃의 저온에서 불량한 내충격성을 나타내는 것으로 밝혀졌다.
따라서, 약 -40℃의 온도와 같은 저온에서 양호한 내충격성을 나타내는 개선된 내충격성 코팅을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명은 (a) (i) 2개 이상의 작용기를 포함하는 필름-형성 수지, 및 (ii) (i)의 작용기와 반응성인 경화제를 포함하는 결합제; 및 (b) 상기 결합제와 비반응성인 고체 가황된 고무 입자를 포함하는 경화성 코팅 조성물에 관한 것이다. 또한, 상기 경화성 코팅 조성물은은 고체 미립자 분말 코팅 조성물이다.
본 발명은 또한 경화성 코팅 조성물의 제조 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 고체 성분의 조합을 혼합하여 2개 이상의 작용기를 포함하는 필름-형성 수지; 상기 필름-형성 수지의 작용기와 반응성인 경화제; 및 상기 필름-형성 수지 및 경화제와 비반응성인 고체 가황된 고무 입자를 포함하는 혼합물을 형성함을 포함한다. 이어서, 혼합물은 용융되고, 추가로 혼합된다. 용융된 혼합물은 냉각되고, 연마되어 고체 미립자 경화성 분말 코팅 조성물을 형성한다.
본 발명은 또한 제1 코팅 층; 및 상기 제1 코팅 층 상에 침착된 제2 코팅 층을 포함하는 다중-층 코팅 시스템에 관한 것이다. 상기 제1 및/또는 제2 코팅 층은 (a) (i) 2개 이상의 작용기를 포함하는 필름-형성 수지, 및 (ii) (i)의 작용기와 반응성인 경화제를 포함하는 결합제; 및 (b) 상기 결합제와 비반응성인 고체 가황된 고무 입자를 포함하는 경화성 코팅 조성물로부터 제조된다. 또한, 제1 및/또는 제2 코팅 층을 형성하는 상기 경화성 코팅 조성물은 고체 미립자 분말 코팅 조성물이다.
하기 구체적인 기술의 목적을 위하여, 달리 명시한 경우를 제외하고, 본 발명은 다양한 대안적인 변형 및 단계의 순서를 상정할 수 있음이 이해되어야 한다. 또한, 임의의 실시예 또는 달리 지시된 경우 이외에, 예를 들어 명세서 및 청구범위에서 사용되는 성분의 양을 나타내는 모든 수치는, 모든 경우에 "약"이라는 용어로 수식된 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 달리 지시되지 않는 한, 하기 명세서 및 첨부된 청구범위에 제시된 수치 매개변수는, 본 발명에 의해 수득되어야 하는 목적하는 특성에 따라 달라질 수 있는 어림값이다. 적어도, 또한 청구범위에 대한 균등론의 적용을 제한하고자 하지 않으면서, 각각의 수치 매개변수는 적어도 보고된 유의한 수치의 숫자에 비추어 통상적인 반올림 기법을 적용함으로써 유추되어야 한다.
본 발명의 넓은 범위를 기술하는 수치 범위 및 매개변수가 어림값임에도 불구하고, 특정 실시예에 기재되는 수치 값은 가능한 한 정밀하게 보고된다. 그러나, 임의의 수치 값은 내재적으로 이들의 개별적인 시험 측정값에서 발견되는 표준 편차로부터 불가피하게 발생되는 특정 오차를 함유한다.
또한, 본원에 인용되는 임의의 수치 범위는, 그에 포함되는 모든 하위 범위를 포함하는 것으로 의도됨을 이해해야 한다. 예를 들어, "1 내지 10"의 범위는, 인용된 최소값 1과 인용된 최대값 10(을 포함하여) 사이, 즉, 1 이상의 최소값 및 10 이하의 최대값을 갖는 모든 하위 범위를 포함하는 것으로 의도된다.
본원에서, 달리 명시되지 않는 한, 단수형의 사용은 복수를 포함하며 복수형은 단수를 포함한다. 또한, 본원에서 "또는"의 사용은 달리 명시되지 않는 한 "및/또는"을 의미하되, 특정한 경우에 "및/또는"이 명시적으로 사용될 수 있다. 또한, 본원에서, 달리 명시되지 않는 한, 단수 표현의 사용은 "하나 이상"을 의미한다. 예를 들어, 필름-형성 수지, 경화제, 가황된 고무 입자 등의 단수형은 하나 이상의 임의의 이들 항목을 지칭한다.
언급된 바와 같이, 본 발명은 경화성 코팅 조성물에 관한 것이다. 코팅 조성물와 결합되어 사용되는 본원에 사용된 용어 "경화성", "경화하다" 등은 코팅 조성물을 구성하는 성분의 적어도 일부가 중합가능하고/거나 가교결합가능함을 의미한다. 본 발명의 경화성 코팅 조성물은 열에 의해 또는 화학 방사선과 같은 다른 수단에 의해 상온에서 경화될 수 있다. 본원에 사용된 "주위 조건"은 둘러싸는 환경(예컨대, 기재가 위치하는 실내 또는 외부 환경의 온도, 습도 및 기재)의 조건을 지칭한다. 용어 "화학 방사선"은 화학 반응을 개시할 수 있는 전자기적 방사선을 지칭한다. 화학 방사선은, 비제한적으로, 가시광선, 자외선(UV) 광, X-선 및 감마 방사선을 포함한다.
본 발명의 경화성 코팅 조성물은 결합제를 포함한다. 본원에 사용된 "결합제"는 기재에 도포된 경화성 코팅 조성물의 경화시 모든 성분을 함께 유지하는 주된 구성요소 물질을 지칭한다. 상기 결합제는 하나 이상, 예컨대 2개 이상의 필름-형성 수지를 포함한다. 본원에 사용된 "필름-형성 수지"는, 상기 조성물 내에 존재하는 임의의 희석제 또는 담체의 제거시 또는 경화시, 기재의 적어도 가로 표면 상에 자립형(self-supporting) 연속 필름을 형성할 수 있는 수지를 지칭한다. 또한, 본원에 사용된 용어 "수지"는 "중합체"와 상호교환적으로 사용되고, 용어 "중합체"는 올리고머 및 단독중합체(예컨대, 단일 단량체 종으로부터 제조됨), 공중합체(예컨대, 2개 이상의 단량체 종으로부터 제조됨), 삼원중합체(예컨대, 3개 이상의 단량체 종으로부터 제조됨) 및 그래프트 중합체를 지칭한다.
상기 필름-형성 수지는 당업계에 공지된 임의의 다양한 열경화성 필름-형성 수지를 포함할 수 있다. 본원에 사용된 용어 "열경화성"은, 중합체성 성분의 중합체 쇄가 공유결합에 의해 함께 연결되어, 경화 또는 가교결합시 비가역적으로 "굳는" 수지를 지칭한다. 이 특성은 일반적으로, 예를 들어 열 또는 방사선에 의해 흔히 유도되는 조성물 구성성분의 가교 반응과 관련된다. 경화 또는 가교 반응은 또한, 주위 조건 하에 수행될 수 있다. 일단 경화되거나 가교되면, 열경화성 수지는 열의 적용에 따라 용융되지 않을 것이고, 용매에 불용성이다.
일부 예에서, 상기 필름-형성 수지는 열가소성 수지를 포함한다. 본원에 사용된 용어 "열가소성"은, 공유결합에 의해 연결되지 않은 중합체성 성분을 포함하며, 따라서 가열시 액체 흐름을 겪을 수 있으며 특정 용매에 가용성인 수지를 지칭한다.
다르게는, 본 발명의 경화성 코팅 조성물은 열가소성 수지를 실질적으로 포함하지 않거나, 본질적으로 포함하지 않거나, 전혀 포함하지 않는다. 용어 "열가소성 수지를 실질적으로 포함하지 않다"는 경화성 코팅 조성물이 조성물의 총 중량을 기준으로 1,000 ppm(중량 기준 백만 당 부) 미만의 열가소성 수지를 함유함을 의미하고, "열가소성 수지를 본질적으로 포함하지 않다"는 경화성 코팅 조성물이 조성물의 총 중량을 기준으로 100 ppm 미만의 열가소성 수지를 함유함을 의미하고, "열가소성 수지를 전혀 포함하지 않다"는 경화성 코팅 조성물이 조성물의 총 중량을 기준으로 20 ppb(중량 단위 십억 당 부) 미만의 열가소성 수지를 함유함을 의미한다(열가소성 수지의 부재를 포함함).
적합한 필름-형성 수지의 비제한적인 예는 (메트)아크릴레이트 수지, 폴리우레탄, 폴리에스터, 폴리아미드, 폴리에터, 폴리실록산, 에폭시 수지, 비닐 수지, 이들의 공중합체 및 이들의 조합을 포함한다. 본원에 사용된 "(메트)아크릴레이트" 및 유사 용어는 아크릴레이트 및 상응하는 메트아크릴레이트를 둘 다 지칭한다. 상기 필름-형성 수지는, 비제한적으로, 카복실산 기, 아민 기, 에폭사이드 기, 하이드록실 기, 티올 기, 카바메이트 기, 아미드 기, 우레아 기, 이소시아네이트 기(블록 이소시아네이트 기를 포함함) 및 이들의 조합을 비롯한 임의의 다양한 반응성 작용기를 가질 수 있다.
언급된 바와 같이, 결합제를 형성하는데 사용된 수지는, 비제한적으로, 에폭시 수지를 포함한다. 에폭시 수지는 2개 이상의 에폭사이드 작용기를 포함할 수 있다. 에폭사이드 작용기는 중합체 쇄 상에서 말단 및/또는 펜던트일 수 있다. 본원에 사용된 "펜던트 기"는 중합체의 골격에 부착되고 이로부터 연장되는 작용기를 지칭한다. 에폭시 수지는 또한 상기 기재된 임의의 추가적인 작용기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 에폭시 수지는 하나 이상의 하이드록실 기를 포함할 수 있다. 하이드록실 기 및 임의의 다른 추가적인 작용기는 중합체 쇄 상에서 말단 및/또는 펜던트일 수 있다. 에폭시 수지의 비제한적인 예는, 비제한적으로, 비스페놀 A의 다이글리시딜 에터, 다가 알코올의 폴리글리시딜 에터, 폴리카복실산의 폴리글리시딜 에스터, 및 이들의 조합을 포함한다. 적합한 에폭시 수지의 비제한적인 예는 또한 난야 플라스틱스(NanYa Plastics)로부터 상표 NPES-903 하에 시판 중이고, 헥시온(Hexion)으로부터 상표 에폰(EPON)TM 2002 및 에폰 2004TM 하에 시판 중이다.
에폭시 수지는 500 이상 또는 700 이상의 당량을 가질 수 있다. 에폭시 수지는 또한 1,000 이하 또는 5,100 이하의 당량을 포함할 수 있다. 에폭시 수지는 500 내지 5,100 또는 700 내지 1,000의 당량을 포함할 수 있다. 본원에 사용된 "당량"은 작용기의 수로 나누어진 수지의 중량 평균 분자량을 지칭한다. 따라서, 에폭시 수지의 당량은 에폭시 수지의 중량 평균 분자량을 에폭사이드 기 및 에폭사이드가 아닌 임의의 다른 선택적인 작용기의 총 수로 나눔으로써 결정된다. 또한, 중량 평균 분자량은 워터스(Waters) 410 시차 굴절계가 장착된 워터스 2695 분리 모듈(RI 검출기)에 의해 측정된 800 내지 900,000 달톤의 선형 폴리스티렌 표준을 기준으로 하는 겔 투과 크로마토그래피에 의해 결정된다. 테트라하이드로퓨란(THF)이 1 mL·분-1 유량으로 용리제로서 사용되고, 2개의 PLgel Mixed-C(300 x 7.5 mm) 컬럼이 분리를 위해 사용된다.
본 발명의 코팅 조성물을 형성하기 위해 사용된 결합제는 또한 2개 이상의 에폭시 수지를 포함한다. 예를 들어, 결합제는 2개 이상의 별개의 상이한 에폭시 수지를 포함할 수 있고, 이때 각각의 에폭시 수지는 독립적으로 2개 이상의 에폭사이드 작용기, 및, 선택적으로, 상기 기술된 임의의 다른 작용기, 예컨대 하나 이상 하이드록실 기를 포함한다. 다수의 에폭시 수지는 동일하거나 상이한 당량을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 에폭시 수지는 제2 에폭시 수지의 당량보다 큰 당량을 가질 수 있다.
2개의 별개의 에폭시 수지가 본 발명의 코팅 조성물과 사용될 때, 제2 에폭시 수지는 500 이상 또는 700 이상의 당량을 포함할 수 있다. 제2 에폭시 수지는 또한 1,000 이하 또는 5,000 이하의 당량을 포함할 수 있다. 제2 에폭시 수지는 500 내지 5,000 또는 700 내지 1,000의 당량 범위를 포함할 수 있다.
또한, 제1 에폭시 수지는 800 이상 또는 900 이상의 당량을 포함할 수 있다. 제1 에폭시 수지는 또한 5,100 이하 또는 1,100 이하의 당량을 포함할 수 있다. 제1 에폭시 수지는 800 내지 5,100 또는 900 내지 1,100의 당량 범위를 포함할 수 있다.
결합제를 형성하는데 사용된 필름-형성 수지는 35℃ 이상 또는 40℃ 이상의 유리 전이 온도(Tg)를 포함할 수 있다. Tg는 시차 주사 열량계(DSC)를 사용하여 측정된다.
본 발명의 코팅 조성물은 또한 코팅 조성물의 총 고체 중량을 기준으로 15 중량% 이상, 30 중량% 이상, 50 중량% 이상, 60 중량% 이상 또는 75 중량% 이상의 하나 이상의 필름-형성 수지를 포함할 수 있다. 본 발명의 코팅 조성물은 코팅 조성물의 총 고체 중량을 기준으로 90 중량% 이하 또는 93 중량% 이하의 하나 이상의 필름-형성 수지를 포함할 수 있다. 본 발명의 코팅 조성물은 또한 코팅 조성물의 총 고체 중량을 기준으로 15 내지 93 중량%, 50 내지 93 중량%, 또는 60 내지 90 중량%와 같은 범위의 하나 이상의 필름-형성 수지를 포함할 수 있다.
상기 언급된 바와 같이, 본원에 인용된 임의의 범위는 이러한 범위 내에 함유되는 임의의 하위 범위를 포함한다.
결합제는 또한 필름-형성 수지의 작용기와 반응성인 경화제를 포함할 수 있다. 본원에 사용된 "경화제"는 수지 상의 화학적 기와 반응하여 수지 물질을 경화시키거나 가교결합할 수 있는 화학적 화합물을 지칭한다. 경화제 페놀계 화합물, 예컨대 페놀계 하이드록실 작용성 화합물, 에폭시 화합물, 트라이글리시딜 이소시아누레이트, 베타-하이드록시 (알킬) 아미드, 알킬화된 카바메이트, 이소시아네이트, 폴리산, 무수물, 유기금속성 산-작용성 물질, 폴리아민, 폴리아미드, 폴리작용성 폴리올, 아미노플라스트, 우레트다이온, 예컨대 폴리우레트다이온, 붕소 트라이플루오라이드 착물 및 이들의 조합을 포함한다. 경화제는 비제한적이고, 필름-형성 수지 상의 하나 이상의 작용기와 반응성인 임의의 경화제를 포함할 수 있다.
일부 예에서, 본 발명의 결합제는 2개 이상의 에폭사이드 작용기를 갖는 에폭시 수지 및 에폭시 수지의 에폭사이드 기와 반응성인 경화제를 포함할 수 있다. 에폭시 수지와 반응성인 경화제는 하나 이상, 예컨대 2개 이상의 에폭사이드 기와 반응성인 상기 기술된 경화제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 경화제는 페놀계 하이드록실 작용성 화합물을 포함할 수 있다. 적합한 페놀계 하이드록실 작용성 경화제의 비제한적인 예는 헥시온에서 상표 에피쿠어(EPIKURE)TM P-201 및 P-202 하에 시판 중이다. 에폭시 수지의 에폭사이드 기와 반응성인 적합한 경화제의 다른 예는 또한 미국특허공보 제6,521,706호(본원에 참고로서 혼입됨)의 컬럼 7, 라인 16 내지 35에 개시되어 있다.
언급된 바와 같이, 결합제는 필름-형성 수지 상의 동일하거나 상이한 작용기와 반응성인 다수의 경화제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 결합제는 (1) 2개 이상의 에폭사이드 기 및 하나 이상의 하이드록실 작용기를 포함하는 에폭시 수지; 및 (2) 제1 경화제가 에폭사이드 작용기와 반응성이고 제2 경화제가 하이드록실 기와 반응성인 2개 이상의 경화제를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 제2 경화제는 수지 상의 하나 이상의 하이드록실 기와 반응하여 우레탄 연결기를 형성하도록 선택될 수 있다. 이러한 경화제는, 비제한적으로, 이소시아네이트, 우레트다이온 및 이들의 혼합물을 포함한다. 제2 경화제는 또한 제1 경화제와 에폭사이드 작용기 사이의 반응으로부터 형성되는 작용기와 반응하도록 선택될 수 있다.
본 발명의 코팅 조성물은 코팅 조성물의 총 고체 중량을 기준으로 3 중량% 이상, 10 중량% 이상 또는 15 중량% 이상의 하나 이상의 경화제를 포함할 수 있다. 본 발명의 코팅 조성물은 코팅 조성물의 총 고체 중량을 기준으로 35 중량% 이하 또는 30 중량% 이하의 하나 이상의 경화제를 포함할 수 있다. 본 발명의 코팅 조성물은 또한 코팅 조성물의 총 고체 중량을 기준으로 3 내지 35 중량%, 5 내지 32 중량%, 10 내지 30 중량% 또는 15 내지 30 중량%와 같은 범위의 하나 이상의 경화제를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 경화성 코팅 조성물을 형성하는데 사용되는 결합제는 고체일 수 있다. 이와 같이, 필름-형성 수지, 및 결합제를 구성하는 필름-형성 수지와 반응성인 경화제는 고체 형태일 수 있다. 결합제를 형성하는 임의의 성분이 액체 및/또는 분산액으로서 초기에 제공되고, 이어서 당해 분야에 공지된 기술을 사용하여 고체로 가공될 수 있음이 인정된다.
본 발명의 결합제는 코팅 조성물의 총 고체 중량을 기준으로 15 중량% 이상, 30 중량% 이상, 50 중량% 이상, 60 중량% 이상 또는 75 중량% 이상을 구성할 수 있다. 본 발명의 결합제는 코팅 조성물의 총 고체 중량을 기준으로 90 중량% 이하, 93 중량% 이하 또는 96 중량% 이하를 구성할 수 있다. 본 발명의 결합제는 또한 코팅 조성물의 총 고체 중량을 기준으로 15 내지 96 중량%, 50 내지 96 중량%, 60 내지 96 중량%, 또는 75 내지 90 중량%를 구성할 수 있다.
본 발명의 경화성 코팅 조성물은 또한 결합제와 비반응성인 가황된 고무 입자를 포함한다. 본원에 사용된 "가황된 고무 입자"는 탄성체 물질을 구성하는 중합체 쇄를 가교결합하는 결합을 포함하는 탄성체 물질로 제조된 입자를 지칭한다. 예를 들어, 가황된 고무 입자는 황 결합을 통해, 예컨대 과산화물, 금속 산화물, 알릴계 염소-함유 화합물, 페놀-포름알데하이드 수지, p-벤조퀴논다이옥심 또는 이들의 조합과의 유리 라디칼 가교결합을 통해 가교결합될 수 있다. 가황된 고무 입자는 또한 다양한 탄성체 물질로부터 제조될 수 있다. 적합한 고무의 비제한적인 예는 니트릴 고무, 부틸 고무, 실리콘 고무, 에틸렌 프로필렌 고무, 에틸렌 프로필렌 다이엔 삼원중합체 고무, 스티렌 부타다이엔 고무, 천연 고무, 폴리부타다이엔 또는 이들의 조합을 포함한다.
가황된 고무 입자는 재활용된 고무 물질로부터 수득될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 경화성 코팅 조성물에 사용되는 가황된 고무 입자는 재활용된 타이어로부터 수득될 수 있다. 따라서, 가황된 고무 입자는 추가적인 성분, 예컨대 카본 블랙, 및 타이어의 고무 물질에서 전형적으로 발견되는 다른 충전제를 포함할 수 있다.
가황된 고무 입자는 다양한 형상 및 크기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 가황된 고무 입자는 10 μm 이상, 15 μm 이상 또는 25 μm 이상의 평균 입자 크기를 포함할 수 있다. 가황된 고무 입자는 85 μm 이하, 80 μm 이하 또는 75 μm 이하의 평균 입자 크기를 포함할 수 있다. 가황된 고무 입자는 10 내지 85 μm, 15 내지 80 μm 또는 25 내지 75 μm의 평균 입자 크기 범위를 포함할 수 있다. 본원에 사용된 "평균 입자 크기"는 베크만-쿨터(Beckman-Coulter) LSTM 13 320 매뉴얼에 기술된 설명에 따라 베크만-쿨터 LSTM 13 320 레이저 회절 입자 크기 분석기에 의해 측정된 샘플 내의 입자의 총량의 평균 입자 크기를 지칭한다. 또한, 평균 입자 크기를 측정하는데 사용되는 샘플 내의 입자의 총량의 입자 크기 범위는 5 내지 175 μm, 5 내지 110 μm 또는 5 내지 90 μm의 범위를 포함할 수 있고, 이는 또한 베크만-쿨터 LSTM 13 320 매뉴얼에 기술된 설명에 따라 베크만-쿨터 LSTM 13 320 레이저 회절 입자 크기 분석기에 의해 측정된다.
상기 기술된 입자 크기는 가황된 고무 물질을 연마함으로써, 예컨대 재활용된 고무 물질을 연마함으로써 수득될 수 있다. 목적 입자 크기를 갖는 연마된 가황된 고무는 이러한 작은 입자 크기를 달성하기 위해 당업자에게 공지된 임의의 방법에 의해 제조될 수 있다. 일부 예에서, 가황된 고무 입자는 초저온 연마 기술을 사용하여 목적 입자 크기로 제조된다. 목적 입자 크기를 갖는 가황된 고무의 제조 방법의 비제한적인 예는 또한 미국특허공보 제6,521,706호(본원에 참고로 혼입됨)의 컬럼 6, 라인 9 내지 33에 기술되어 있다.
가황된 고무 입자는 -40℃ 미만의 유리 전이 온도(Tg)를 가질 수 있다. 가황된 고무 입자는 또한 -45℃ 미만 또는 -50℃ 미만의 Tg를 가질 수 있다. Tg는 상기 기술된 DSC를 사용하여 측정된다. 가황된 고무 입자는 상이한 Tg를 갖는 입자의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 경화성 코팅 조성물은 독립적으로 상기 기술된 임의의 Tg를 포함하는 가황된 고무 입자를 포함할 수 있다.
또한, 가황된 고무 입자는 결합제를 형성하는 성분과 반응하지 않는 작용기를 포함할 수 있다. 따라서, 가황된 고무 입자는 결합제를 형성하는 필름-형성 수지 및 경화제와 반응하지 않는다. 작용성 가황된 고무 입자는, 비제한적으로, 작용기가 결합제의 필름-형성 수지 및 경화제 상에서 발견되는 작용기와 반응하지 않는 한, 필름-형성 수지에 관하여 상기 기술된 임의의 작용기를 포함할 수 있다. 가황된 고무 입자는 또한 본 발명의 경화성 코팅 조성물과 함께 사용된 임의의 다른 성분과 반응하지 않는다. 가황된 고무 입자가 경화성 코팅 조성물의 다른 성분과 반응하지 않으므로, 가황된 고무 입자는 부가물, 코어-쉘 구조 또는 임의의 다른 공유 결합된 배열을 형성하는 이들 성분과 반응하지 않을 수 있다. 일부 예에서, 본 발명의 코팅 조성물은 수지 및 경화제와의 결합을 형성하는 탄성체 물질, 예컨대 고무 입자를 포함하지 않는다.
본 발명의 경화성 코팅 조성물와 함께 사용되는 가황된 고무 입자는 또한 고체일 수 있다. 이와 같이, 가황된 고무 입자는, 비제한적으로, 고체 재활용된 가황된 고무 물질을 비롯한 고체 탄성체 물질로부터 형성될 수 있다. 일부 예에서, 고체 가황된 고무 입자는 고체 미립자 분말이다. 예를 들어, 가황된 고무 입자는 ASTM D5603-01(2015)(이의 전체 내용이 본원에 참고로 혼입됨)에 의해 정의된 재활용된 고무 물질로부터 제조된 분말을 포함할 수 있다.
본 발명의 코팅 조성물은 코팅 조성물의 총 고체 중량을 기준으로 1 중량% 이상, 5 중량% 이상 또는 10 중량% 이상의 가황된 고무 입자를 포함할 수 있다. 본 발명의 코팅 조성물은 또한 코팅 조성물의 총 고체 중량을 기준으로 40 중량% 이하, 25 중량% 이하 또는 20 중량% 이하의 가황된 고무 입자를 포함할 수 있다. 본 발명의 코팅 조성물은 또한 코팅 조성물의 총 고체 중량을 기준으로 1 내지 40 중량%, 5 내지 25 중량% 또는 10 내지 20 중량%의 범위의 가황된 고무 입자를 포함할 수 있다.
비반응성 가황된 고무 입자의 첨가가 본 발명의 경화성 코팅 조성물로부터 형성된 코팅의 내충격성을 개선함이 밝혀졌다. 코팅은 또한 다른 바람직한 특성, 예컨대 양호한 가용성, 외관, 테이버 내성, 칩 내성 및 화학적 내성을 나타낸다.
경화성 코팅 조성물은 또한 안료 입자를 포함할 수 있다. 본원에 사용된 "안료 입자"는 코팅 조성물에 색을 부여하기 위해 사용되는 입자를 지칭한다. 용어 "착색제"는 용어 "안료 입자"와 상호교환적으로 사용된다. 안료 입자의 비제한적인 예는 드라이 컬러 매뉴팩쳐스 어소시에이션(DCMA)에 나열된 것들을 포함한다. 안료 및/또는 안료 조성물의 예는, 비제한적으로, 카바졸 다이옥사진 크루드 안료, 아조, 모노아조, 다이아조, 아프톨 AS, 염 유형(플레이크), 벤즈이미다졸론, 이소인돌리논, 이소인돌린 및 다환식 프탈로시아닌, 퀴나크리돈, 페릴렌, 페리논, 다이케토피롤로 피롤, 티오인디고, 안트라퀴논, 인단트론, 안트라피리미딘, 플라반트론, 피란트론, 안탄트론, 다이옥사진, 트라이아릴카보늄, 퀴노프탈론 안료, 다이케토 피롤로 피롤 레드("DPPBO 레드"), 카본 블랙, 특정 금속 산화물 및 이들의 혼합물을 포함한다.
본 발명의 코팅 조성물은 코팅 조성물의 총 고체 중량을 기준으로 0.25 내지 50 중량%, 0.5 내지 50 중량%, 1 내지 40 중량% 또는 5 내지 30 중량%의 하나 이상 안료 입자를 포함할 수 있다.
본 발명의 코팅 조성물과 함께 사용될 수 있는 물질의 다른 비제한적인 예는 가소제, 충전제, 예컨대 비제한적으로, 활석, 운모, 규회석, 그래파이트, 칼슘 카보네이트, 운모상 철 산화물, 바륨 설페이트, 점토, 산화방지제, 유동 및 표면 조절제, 요변제, 슬립 보조제, 촉매, 반응 억제제, 텍스쳐화제 및 다른 통상적인 보조제를 포함한다.
본 발명의 경화성 코팅 조성물과 함께 사용될 수 있는 특히 유용한 충전제는 편상(platy) 무기 충전제, 침상(needle-shaped) 무기 충전제 또는 이들의 조합을 포함한다. 본원에 사용된 "편상 무기 충전제"는 편상 형태의 무기 물질을 지칭한다. 용어 "편상"은 하나의 치수가 구조의 2개의 다른 치수보다 실질적으로 작아서 평평한 유형의 외관을 야기하는 구조를 지칭한다. 편상 무기 충전제는 일반적으로 적층된 라멜러, 시트, 플레이틀릿, 또는 상대적으로 현저한 부등성(anisometry)을 갖는 판의 형태이다. 용어 "침상 무기 충전제"는 하나의 치수가 구조의 다른 2개의 치수보다 실질적으로 커서 바늘 유형의 외관을 야기하는 구조를 지칭한다. 편상 무기 충전제 및 침상 무기 충전제는 또한 생성된 코팅의 충격 성능을 개선할 수 있다.
편상 및 침상 무기 충전제는 높은 종횡 비를 가질 수 있다. 적합한 높은 종횡 비의 편상 및 침상 무기 충전제는, 비제한적으로, 질석, 운모, 활석, 규회석, 클로라이트, 금속 플레이크, 편상 점토 및 편상 실리카를 포함한다. 이러한 충전제는 전형적으로, 비제한적으로, 1 내지 100 μm, 2 내지 25 μm 또는 2 내지 50 μm의 직경을 갖는다. 이러한 충전제의 종횡 비는 5:1 이상, 예컨대 10:1 또는 20:1 이상일 수 있다. 예를 들어, 운모 플레이크는 20:1의 종횡 비를 가질 수 있고, 활석은 10:1 내지 20:1의 종횡 비를 가질 수 있고, 질석은 200:1 내지 10,000:1의 종횡 비를 가질 수 있다.
일부 예에서, 본 발명의 경화성 코팅 조성물은 섬유유리를 실질적으로 포함하지 않거나, 본질적으로 포함하지 않거나, 전혀 포함하지 않는다. 본원에 사용된 용어 "섬유유리"는 미세한 필라멘트로 압출될 수 있는 유리 섬유의 연속적인 가닥을 지칭한다. 또한, 용어 "섬유유리를 실질적으로 포함하지 않다"는 경화성 코팅 조성물이 조성물의 총 중량을 기준으로 1,000 ppm 미만을 섬유유리를 함유함을 의미하고, "섬유유리를 본질적으로 포함하지 않다"는 경화성 코팅 조성물이 조성물의 총 중량을 기준으로 100 ppm 미만의 섬유유리를 함유함을 의미하고, "섬유유리를 전혀 포함하지 않다"는 경화성 코팅 조성물이 조성물의 총 중량을 기준으로 20 ppb 미만의 섬유유리를 함유함을 의미한다. 일부 예에서, 경화성 코팅 조성물 중 섬유유리의 부재는 더욱 양호한 시각적인 외관 및/또는 내충격성을 갖는 경화된 코팅을 제공하도록 돕는다.
상기 기술된 결합제, 가황된 고무 입자 및 선택적인 추가의 성분은 조합되어 분말 코팅 조성물을 형성할 수 있다. "분말 코팅 조성물"은 액체 형태와 반대인 고체 미립자 형태에 포함되는 코팅 조성물을 지칭한다. 따라서, 상기 기술된 성분은 조합되어 경화성 고체 미립자 분말 코팅 조성물을 형성할 수 있다. 예를 들어, 결합제, 가황된 고무 입자 및 선택적인 추가의 성분은 조합되어 자유 유동하는 경화성 고체 미립자 분말 코팅 조성물을 형성할 수 있다. 본 발명의 경화성 고체 미립자 분말 코팅 조성물에 관하여, 본원에 사용된 용어 "자유 유동하는"은 개별 입자 사이의 최소의 응집 또는 집적을 갖는 경화성 고체 미립자 분말 조성물을 지칭한다.
경화성 고체 미립자 분말 코팅 조성물은 고체 형태로 결합제, 결합제와 비반응성인 가황된 고무 입자, 및 선택적인 추가의 성분을 혼합함으로써 제조될 수 있다. 일부 선택적인 첨가제가 액체 또는 분산액으로 제공되고 고체 물질로 형성될 수 있음이 인정될 수 있다. 고체 성분은 혼합되어 균질한 혼합물이 형성된다. 고체 성분은 당해 분야에서 인정되는 기술 및 장비, 예컨대 프리즘(Prism) 고속 혼합기를 사용하여 혼합될 수 있다. 이어서, 균질한 혼합물은 용융되고, 추가로 혼합된다. 혼합물은 이축 압축기 또는 당해 분야에 공지된 유사한 장치로 용융될 수 있다. 용융 공정 중에, 온도는 혼합물의 경화 없이 고체 균질 혼합물을 용융 혼합하도록 선택될 수 있다. 일부 예에서, 균질 혼합물은 40 내지 60℃, 예컨대 45 내지 55℃의 온도로 설정된 제1 대역 및 70 내지 110℃, 예컨대 75 내지 100℃의 온도로 설절된 제2, 제3 및 제4 대역을 갖는 이축 압출기에서 용융 혼합될 수 있다. 용융 혼합 후, 혼합물은 냉각되고, 재응고된다. 이어서, 재응고된 혼합물은, 예컨대 분쇄 공정에서 연마되어 고체 미립자 경화성 분말 코팅 조성물을 형성한다. 재응고된 혼합물은 임의의 목적 입자 크기로 연마될 수 있다. 예를 들어, 정전기 코팅 적용례에서, 재응고된 혼합물은, 베크만-쿨터 LSTM 13 320 매뉴얼에 기술된 설명에 따라 베크만-쿨터 LSTM 13 320 레이저 회절 입자 크기 분석기에 의해 측정된, 10 μm 이상 또는 20 μm 이상 및 100 μm 이하의 평균 입자 크기로 연마될 수 있다. 또한, 평균 입자 크기를 측정하는데 사용되는 샘플 중 입자의 총량의 입자 크기 범위는 1 내지 200 μm, 5 내지 180 μm 또는 10 내지 150 μm의 범위를 포함할 수 있고, 이는 또한 베크만-쿨터 LSTM 13 320 매뉴얼에 기술된 설명에 따라 베크만-쿨터 LSTM 13 320 레이저 회절 입자 크기 분석기에 의해 측정된다.
본 발명의 경화성 코팅 조성물은 코팅 산업에 공지된 다양한 기재에 도포될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 코팅 조성물은 자동차용 기재, 산업용 기재, 항공기 및 항공기 부품, 포장재 기재, 나무 바닥재 및 가구, 의류, 전자기기(하우징 및 회로판 포함), 유리 및 창, 스포츠 장비(골프 공 포함) 등에 도포될 수 있다. 이 기재들은, 예를 들어, 금속 또는 비금속일 수 있다. 금속 기재는, 비제한적으로, 주석, 강철(특히, 전기아연도금 강철, 냉간압연 강철, 용융-도금된 아연도금 강철), 알루미늄, 알루미늄 합금, 아연-알루미늄 합금, 아연-알루미늄 합금으로 코팅된 강철, 및 알루미늄 도금된 강철을 포함한다. 비금속 기재는 중합체, 플라스틱, 폴리에스터, 폴리올레핀, 폴리아미드(나일론), 셀룰로스, 폴리스티렌, 폴리아크릴, 폴리(에틸렌 나프탈레이트), 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, EVOH, 폴리락트산, 다른 "그린(green)" 중합체 기재, 폴리(에틸렌테레프탈레이트)(PET), 폴리카보네이트, 폴리카보네이트/아크릴로니트릴-부타다이엔 스티렌 공중합체 블렌드(PC/ABS), 나무, 베니어판, 목재 복합재, 파티클보드, 중간밀도 파이버보드, 시멘트, 석조, 유리, 종이, 카드보드, 직물, 가죽(합성 및 천연 둘 다) 등을 포함한다.
본 발명의 경화성 코팅 조성물은, 금속 기재 또는 사전처리된 금속 기재에 직접 도포될 때 특히 이롭다. 예를 들어, 본 발명의 경화성 코팅 조성물은 금속 스프링 또는 코일, 예컨대 냉간압연 강철 코일, 아연도금 강철 코일 및 알루미늄 코일에 도포될 때 특히 이롭다.
본 발명의 경화성 코팅 조성물은 임의의 당업 분야 표준 방법, 예컨대 분사, 정전 분사 등에 의해 도포될 수 있다. 본 발명의 코팅 조성물로부터 형성된 코팅은 2 내지 1,800 μm, 50 내지 1,000 μm 또는 300 내지 800 μm의 건조 필름 두께로 도포될 수 있다.
상기 코팅 조성물은 기재에 도포되어 모노코트(monocoat)를 형성할 수 있다. 본원에 사용된 "모노코트"는 추가적인 코팅 층이 없는 단층 코팅 시스템을 지칭한다. 따라서, 코팅 조성물은 기재에 직접 도포되고 경화되어 단일 층 코팅, 즉 모노코트를 형성할 수 있다. 경화성 코팅 조성물이 기재에 도포되어 모노코트를 형성하는 경우, 코팅 조성물은 다른 바람직한 특성을 제공하는 추가적인 성분을 포함할 수 있다. 예를 들어, 경화성 코팅 조성물은 또한 부식 억제제로서 작용하는 무기 성분을 포함할 수 있다. 본원에 사용된 "부식 억제제"는 금속 또는 금속 합금 기재 상의 표면의 부식의 속도 또는 심각성을 감소시키는 재료, 물질, 화합물 또는 복합재와 같은 성분을 지칭한다. 부식 억제제로서 작용하는 무기 성분은, 비제한적으로, 알칼리 금속 성분, 알칼리토 금속 성분, 전이 금속 성분 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
용어 "알칼리 금속"은 화학 원소의 주기율표의 1족 원소(국제 순수 및 응용 화학 연합(International Union of Pure and Applied Chemistry: IUPAC))를 지칭하고, 예를 들어 세슘(Cs), 프란슘(Fr), 리튬(Li), 칼륨(K), 루비듐(Rb) 및 나트륨(Na)을 포함한다. 용어 "알칼리토 금속"은 화학 원소의 주기율표의 2족 원소(IUPAC)를 지칭하고, 예컨대 바륨(Ba), 베릴륨(Be), 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg) 및 스트론튬(Sr)을 포함한다. 용어 "전이 금속"은 화학 원소의 주기율표의 3 내지 12족 원소(IUPAC)를 지칭하고, 예컨대, 특히 티타늄(Ti), 크로뮴(Cr) 및 아연(Zn)을 포함한다.
부식 억제제로서 작용하는 무기 성분의 비제한적인 특정 예는 마그네슘 옥사이드, 마그네슘 하이드록사이드, 마그네슘 카보네이트, 마그네슘 포스페이트, 마그네슘 실리케이트, 아연 옥사이드, 아연 하이드록사이드, 아연 카보네이트, 아연 포스페이트, 아연 실리케이트, 아연 더스트 및 이들의 조합을 포함한다.
다르게는, 경화성 코팅 조성물은 기재 상에 침착된 제1 코팅 층 상에 도포되어 다중-층 코팅 시스템을 형성할 수 있다. 예를 들어, 코팅 조성물은 프라이머 층으로서 기재에 도포될 수 있고, 상기 기술된 경화성 코팅 조성물은 탑코트로서 프라이머 층 상에 도포될 수 있다. 본원에 사용된 "프라이머"는, 보호용 또는 장식용 코팅 시스템의 도포를 위한 표면을 준비하기 위해 기재 상에 언더코팅(undercoating)이 침착될 수 있는 코팅 조성물을 지칭한다. 베이스코트(basecoat)가 또한 다중-층 코팅 시스템과 함께 사용될 수 있다. "베이스코트"는 프라이머 상에 및/또는 직접 기재 상에 코팅이 침착되는 코팅 조성물을 지칭하고, 이는 선택적으로 색상에 변화를 주고/거나 다른 시각적 변화를 제공하며 보호용 및 장식용 탑코트로 오버코팅(overcoating)될 수 있는 성분(예컨대, 안료)을 포함한다.
일부 예에서, 제1 코팅 층, 예컨대 프라이머 층은 기재 상에 직접 도포되어 부식으로부터 기재를 보호할 수 있고, 상기 기술된 경화성 코팅 조성물은 제1 코팅 층 상에 도포되어 적어도 내충격성을 제공할 수 잇다. 이와 같이, 제1 코팅 층은 필름-형성 수지, 예컨대, 비제한적으로, 상기 기술된 임의의 필름-형성 수지, 선택적으로, 경화제, 예컨대, 비제한적으로, 상기 기술된 임의의 경화제, 부식 억제제로서 작용하는 무기 성분, 및, 선택적으로, 상기 기술된 다른 첨가제를 포함할 수 있다. 부식 억제제로서 작용하고 제1 코팅 층과 함께 사용될 수 있는 무기 성분는, 비제한적으로, 상기 기술된 임의의 무기 부식 억제 성분을 포함할 수 있다.
고체 가황된 고무 입자를 포함하는 경화성 코팅 조성물이 다중-층 코팅 시스템에서 제1 코팅 층으로서 사용될 수 있음이 인정된다. 제1 층으로서 사용되는 경우, 경화성 코팅 조성물은 상기 기술된 무기 부식 억제 성분과 같은 추가적인 성분을 포함할 수 있다. 제1 코팅 층 상에 도포된 제2 코팅 층은 가황된 고무 입자를 포함하는 경화성 코팅 조성물로부터 제조되는 코팅을 포함할 수 있다. 제2 코팅 층은 또한 당해 분야에 공지된 바와 같은 상이한 코팅 조성물로부터 제조될 수 있다.
본 발명의 경화성 코팅 조성물은, 금속 기재에 도포되고 경화되어 코팅을 형성하는 경우, 양호한 내충격성, 가요성 및 가시적인 외관을 제공함이 밝혀졌다. 경화성 코팅 조성물은 또한, 다중-층 코팅 시스템에서 탑코트로서 사용되는 경우, 양호한 내충격성, 가요성 및 가시적인 외관을 제공하는 것으로 밝혀졌다.
하기 실시예는 본 발명의 일반 원리를 입증하기 위해 제시된다. 본 발명은 제시된 특정 실시예로 제한된다고 간주되어서는 안 된다. 실시예에서 모든 부 및 백분율은, 달리 지시되지 않는 한 중량 기준이다. 또한, 하가 실시예에 열거된 표에 관하여, 약어 "비교예"는 "비교 실시예"를 의미한다.
실시예 1 내지 7
*경화성 코팅 조성물의 제조
7개의 경화성 코팅 조성물을 표 1에 열거된 성분으로부터 제조하였다.
[표 1]
Figure 112021012895024-pat00001
1 약 700 내지 750의 당량을 갖는 비스페놀 A의 다이글리시딜 에터를 기반으로 하는 에폭시 수지(난야 플라스틱스에서 시판 중).
2 약 875 내지 975의 당량을 갖는 비스페놀 A의 다이글리시딜 에터를 기반으로 하는 에폭시 수지(비스페놀 A 및 에피클로로하이드린으로부터 형성됨)(헥시온에서 시판 중).
3 비스페놀 A의 고체 다이글리시딜 에터 및 액체 고무의 부가물(에머랄드 퍼포먼스 머트리얼즈(Emerald Performance Materials)에서 시판 중).
4 아크릴계/실리카 유동 및 레벨링(leveling) 제어제(control agent)(에스트론 케미칼(Estron Chemical)에서 시판 중).
5 벤조인(미츠비시 케미칼 코포레이션(Mitsubishi Chemical Corp.)에서 시판 중).
6 에폭시 수지 제형의 고온 경화를 위한 가속제(알츠 켐(ALZ Chem)에서 시판 중).
7 카본 블랙(캐봇(Cabot)에서 시판 중).
8 가속제를 함유하는 페놀계 하이드록실 종결된 고체 플레이크화 경화제(헥시온에서 시판 중).
9 베크만-쿨터 LSTM 13 320 매뉴얼에 기술된 설명에 따라 베크만-쿨터 LSTM 13 320 레이저 회절 입자 크기 분석기에 의해 측정된 10 내지 85 μm의 평균 입자 크기 범위를 갖는 ASTM D5603-01(2015)에 의해 정의된 재활용된 가황된 고무 물질로부터 제조된 자유 유동 흑색 분말.
10 차단제가 없는 지환족 폴리우레트다이온(바이엘(Bayer)에서 시판 중).
실시예 1 내지 7에 대해 표 1에 열거된 각각의 성분을 용기 중에서 칭량하고, 3,500 RPM으로 30초 동안 프리즘 고속 혼합기에서 혼합하여 건조 균질 혼합물을 수득하였다. 이어서, 혼합물을 베르너 플라이더러(Werner Pfleiderer) 19 mm 이축 압출기 중에서 응집성 스크류 원심분리 및 500 RPM의 속도를 사용하여 용융 혼합하였다. 제1 대역은 50℃로 설정되었고, 제2, 제3 및 제4 대역은 80℃로 설정되었다. 공급 속도는 장비 상에서 50 내지 60%의 토크가 관찰되도록 하는 속도였다. 혼합물을 한 세트의 칠 롤(chill roll)에 적하하여 냉각하고 혼합물을 고체 칩으로 재응고시켰다. 상기 칩을 미크로(Mikro) ACM®-1 에어 클래시파일 밀(Air Classifying Mill)에서 분쇄하여 10 내지 100 μm의 평균 입자 크기를 수득하였다. 실시예 1 내지 7 각각에 대해 생성된 코팅 조성물은 자유 유동하는 고체 미립자 분말 코팅 조성물였다.
실시예 8
고체 미립자 분말 코팅의 도포
에폭시 수지, 상기 에폭시 수지와 반응성인 경화제, 및 아연 성분을 포함하는 제1 분말 코팅 조성물을 여러가지 고 인장 강도 강철 코일 스프링 상에 도포하였다. 제1 분말 코팅 조성물을 375℉에서 약 25 내지 35분 동안 예열된 기재 상으로 25 내지 100 μm의 두께로 도포하여 제1 코팅 층을 형성하였다. 이어서, 실시예 1 내지 7의 각각의 고체 미립자 분말 코팅 조성물을 제1 코팅 층 상에 정전기적으로 분사하였고, 이때 제1 코팅 층은 여전히 뜨거웠다. 실시예 1 내지 7의 고체 미립자 분말 코팅 조성물을 350 내지 1,000 μm의 두께로 도포하고, 375℉에서 약 35분 동안 베이킹(baking)하였다.
실시예 9
내충격성의 평가
실시예 1 내지 7의 조성물로부터 제조된 각각의 다중-층 코팅을 프라이머 + 탑코트의 최종 건조 필름 두께 및 내충격성에 대해 평가하였다. 만들어진 필름을 엘코미터(Elcometer)로부터의 건조 필름 게이지 모델 번호 415로 측정하였다. 각각의 코팅 시스템의 내충격성을 -40℃에서 ISO 4532에 따라 측정하였다. "피스톨" 시험 기기를 90 N의 로드(load)로 설정하였다. 코일 스프링을 냉동기에 -40℃에서 24시간 동안 방치하고, 이어서 제거하고, 냉동기로부터 제거되는 30초 이내에 코일 스프링 표면에 대해 90° 각도로 충격을 주었다.
상기 기술된 시험을 사용하여 각각의 코팅을 내충격성에 대해 여러번 시험하였다. 물리적 손상, 예컨대 치핑을 나타냈던 코팅을 실패로서 기록하였다. 이어서 % 실패를 각각의 유형의 코팅에 대해 투여된 시험의 총 횟수를 기준으로 측정하였다. 결과는 표 2에 제시된다.
[표 2]
Figure 112021012895024-pat00002
표 2에 제시된 바와 같이, 실시예 6 및 7(본 발명에 따른 탑코트를 포함하였음)의 코팅 조성물로부터 제조된 코팅은 최저 실패율을 갖는 최선의 내충격성을 나타냈다. 또한, 비교 실시예 4(비스페놀 A의 고체 다이글리시딜 에터 및 액체 고무의 부가물을 포함하였음) 및 비교 실시예 5(분쇄된 섬유유리를 포함하였음)의 코팅 조성물로부터 제조된 코팅을 둘 다 100% 실패를 나타냈다.
본 발명은 또한 하기 양상을 포함한다.
양상 1: (a) (i) 2개 이상의 작용기를 포함하는 필름-형성 수지; 및 (ii) (i)의 작용기와 반응성인 경화제를 포함하는 결합제; 및 (b) 상기 결합제와 비반응성인 고체 가황된 고무 입자를 포함하는 경화성 코팅 조성물로서, 고체 미립자 분말 코팅 조성물인 경화성 코팅 조성물.
양상 2: 제1 양상에 있어서, 필름-형성 수지가 35℃ 이상, 예컨대 40℃ 이상의 유리 전이 온도(Tg)를 갖는, 경화성 코팅 조성물.
양상 3: 제1 양상 또는 제2 양상에 있어서, 필름-형성 수지가 2개 이상의 에폭사이드 기를 갖는 에폭시 수지를 포함하고, 경화제가 상기 에폭사이드 기와 반응성인, 경화성 코팅 조성물.
양상 4: 제3 양상에 있어서, 에폭시 수지가 하나 이상의 하이드록실 기를 추가로 포함하는, 경화성 코팅 조성물.
양상 5: 제4 양상에 있어서, 하이드록실 기와 반응성인 제2 경화제를 추가로 포함하는 경화성 코팅 조성물.
양상 6: 제3 양상 내지 제5 양상 중 어느 한 양상에 있어서, 에폭시 수지가 500 내지 5,100의 당량을 갖는, 경화성 코팅 조성물.
양상 7: 제1 양상 또는 제2 양상에 있어서, 경화성 코팅 조성물이 각각 독립적으로 2개 이상의 에폭사이드 기를 포함하는 제1 에폭시 수지 및 제2 에폭시 수지를 적어도 포함하고, 경화제가 상기 에폭사이드 기와 반응성이고, 상기 제1 에폭시 수지가 상기 제2 에폭시 수지의 당량보다 큰 당량을 갖는, 경화성 코팅 조성물.
양상 8: 제5 양상 또는 제7 양상에 있어서, 제1 및/또는 제2 에폭시 수지가 하나 이상의 하이드록실 기를 추가로 포함하는, 경화성 코팅 조성물.
양상 9: 제7 양상 또는 제8 양상에 있어서, 제1 에폭시 수지가 800 내지 5,100, 예컨대 900 내지 1,100의 당량을 갖고, 제2 에폭시 수지가 500 내지 5,000, 예컨대 700 내지 1,000의 당량을 갖는, 경화성 코팅 조성물.
양상 10: 제1 양상 내지 제9 양상 중 어느 한 양상에 있어서, 고체 가황된 고무 입자가 85 μm 이하, 예컨대 10 내지 85 μm, 15 내지 80 μm 또는 25 내지 75 μm의 평균 입자 크기를 갖는, 경화성 코팅 조성물.
양상 11: 제1 양상 내지 제10 양상 중 어느 한 양상에 있어서, 고체 가황된 고무 입자가 코팅 조성물의 총 고체 중량을 기준으로 코팅 조성물의 40 중량% 이하, 예컨대 1 내지 40 중량%, 바람직하게는 5 내지 25 중량%, 더욱 바람직하게는 10 내지 20 중량%를 구성하는, 경화성 코팅 조성물.
양상 12: 제1 양상 내지 제11 양상 중 어느 한 양상에 있어서, 가황된 고무 입자가 -40℃ 미만, 예컨대 -45℃ 미만 또는 -50℃ 미만의 유리 전이 온도(Tg)를 갖는, 경화성 코팅 조성물.
양상 13: 제1 양상 내지 제12 양상 중 어느 한 양상에 있어서, 안료 입자를 추가로 포함하는 경화성 코팅 조성물.
양상 14: 제1 양상 내지 제13 양상 중 어느 한 양상에 있어서, 조성물의 총 중량을 기준으로 1,000 ppm 미만의 섬유유리, 바람직하게는 100 ppm 미만의 섬유유리를 포함하고, 더욱 바람직하게는 섬유유리를 전혀 포함하지 않는, 경화성 코팅 조성물.
양상 15: 제1 양상 내지 제14 양상 중 어느 한 양상에 있어서, 편상 무기 충전제, 침상 무기 충전제 또는 이들의 조합을 추가로 포함하는 경화성 코팅 조성물.
양상 16: 제1 양상 내지 제15 양상 중 어느 한 양상에 있어서, 조성물의 총 중량을 기준으로 1,000 ppm 미만의 열가소성 수지, 바람직하게는 100 ppm 미만의 열가소성 수지를 포함하고, 더욱 바람직하게는 열가소성 수지를 전혀 포함하지 않는 경화성 코팅 조성물.
양상 17: 제1 양상 내지 제16 양상 중 어느 한 양상에 있어서, 전이 금속 성분, 알칼리 금속 성분, 알칼리토 금속 성분 또는 이들의 조합을 포함하는 무기 부식 억제 성분을 추가로 포함하는 경화성 코팅 조성물.
양상 18: 제1 양상 내지 제17 양상 중 어느 한 양상에 있어서, 코팅 조성물의 총 고체 중량을 기준으로 15 내지 93 중량%, 30 내지 90 중량%, 40 내지 85 중량%, 50 내지 85 중량% 또는 60 내지 80 중량%의 하나 이상의 필름-형성 수지를 포함하는 경화성 코팅 조성물.
양상 19: 제1 양상 내지 제18 양상 중 어느 한 양상에 있어서, 코팅 조성물의 총 고체 중량을 기준으로 3 내지 35 중량%, 5 내지 32 중량%, 10 내지 30 중량% 또는 15 내지 25 중량%의 하나 이상의 경화제를 포함하는 경화성 코팅 조성물.
양상 20: 제1 양상 내지 제19 양상 중 어느 한 양상에 있어서, 20 내지 100 μm의 평균 입자 크기를 갖는 입자로 이루어진 경화성 코팅 조성물.
양상 21: (a) 고체 성분의 조합을 혼합하여 i) 2개 이상의 작용기를 포함하는 필름-형성 수지; ii) i)의 작용기와 반응성인 경화제; 및 iii) i)의 필름-형성 수지 및 ii)의 경화제와 비반응성인 가황된 고무 입자를 포함하는 혼합물을 제조하는 단계; (b) (a)에서 제조된 혼합물을 용융시키고 추가로 혼합하는 단계; (c) 용융된 혼합물을 냉각하는 단계; 및 (d) 고체 성분의 혼합물을 연마하여 고체 미립자 경화성 분말 코팅 조성물을 제조하는 단계를 포함하는, 제1 양상 내지 제20 양상 중 어느 한 양상에 따른 경화성 코팅 조성물의 제조 방법.
양상 22: (a) 제1 코팅 층; 및 (b) 상기 제1 코팅 층 상에 침착된 제2 코팅 층을 포함하되, 상기 제1 코팅 층 및/또는 제2 코팅 층이 제1 양상 내지 제20 양상 중 어느 한 양상에 따른 경화성 코팅 조성물로부터 제조되는, 다중-층 코팅 시스템.
양상 23: 제22 양상에 있어서, 제1 코팅 층이 전이 금속 성분, 알칼리 금속 성분, 알칼리토 금속 성분 또는 이들의 조합을 포함하는 무기 부식 억제 성분을 포함하는, 다중-층 코팅 시스템.
설명을 위하여 본 발명의 특정 양태가 상기 기술되었지만, 본 발명의 세부 사항의 수많은 변형이 첨부된 청구범위에 정의된 발명에서 벗어나지 않고 이루어질 수 있음은 당업자에게 자명하다.

Claims (21)

  1. 경화성 코팅 조성물로 적어도 부분적으로 코팅된 기재로서, 상기 경화성 코팅 조성물이
    (a) (i) 2개 이상의 작용기를 포함하는 필름-형성 수지; 및 (ii) (i)의 작용기와 반응성인 경화제를 포함하는 결합제; 및
    (b) 상기 결합제와 비반응성인 고체 가황된 고무 입자
    를 포함하고,
    상기 경화성 코팅 조성물이 고체 미립자 분말 코팅 조성물이고,
    상기 고체 가황된 고무 입자는 코어-쉘 구조의 성분이 아닌, 기재.
  2. 제 1 항에 있어서,
    기재가 금속 기재를 포함하는, 기재.
  3. 제 1 항에 있어서,
    기재가 스프링 및/또는 코일을 포함하는, 기재.
  4. 제 3 항에 있어서,
    스프링 및/또는 코일이 냉간압연 강철, 아연도금 강철, 알루미늄 또는 이의 조합을 포함하는, 기재.
  5. 제 1 항에 있어서,
    기재가 비-평면 기재를 포함하는, 기재.
  6. 제1항에 있어서,
    고체 가황된 고무 입자가 10 내지 85 μm의 평균 입자 크기를 갖는, 기재.
  7. 제 1 항에 있어서,
    기재가 다중-층 코팅 시스템으로 적어도 부분적으로 코팅된 기재로서,
    상기 다중-층 코팅 시스템이 제1 코팅 층; 및 상기 제1 코팅 층 상에 침착된 제2 코팅 층을 포함하고,
    상기 제2 코팅 층이 상기 경화성 코팅 조성물로부터 제조되는, 기재.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1 코팅 층이 필름-형성 수지 및 부식 억제제를 포함하는 조성물로부터 제조되는, 기재.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 부식 억제제가 전이 금속 성분, 알칼리 금속 성분, 알칼리토 금속 성분 또는 이들의 조합을 포함하는, 기재.
  10. 제 1 항에 있어서,
    필름-형성 수지가 2개 이상의 에폭사이드 기를 갖는 에폭시 수지를 포함하고, 경화제가 상기 에폭사이드 기와 반응성인, 기재.
  11. 제 10 항에 있어서,
    에폭시 수지가 하나 이상의 하이드록실 기를 추가로 포함하는, 기재.
  12. 제 1 항에 있어서,
    고체 가황된 고무 입자가 -40℃ 미만의 유리 전이 온도(Tg)를 갖는, 기재.
  13. 제 1 항에 있어서,
    고체 가황된 고무 입자가 경화성 코팅 조성물의 총 고체 중량을 기준으로 경화성 코팅 조성물의 40 중량% 이하를 구성하는, 기재.
  14. 제 1 항에 있어서,
    경화성 코팅 조성물이 섬유유리를 전혀 포함하지 않는, 기재.
  15. 경화성 코팅 조성물로 적어도 부분적으로 코팅된 스프링으로서, 상기 경화성 코팅 조성물이
    (a) (i) 2개 이상의 작용기를 포함하는 필름-형성 수지; 및 (ii) (i)의 작용기와 반응성인 경화제를 포함하는 결합제; 및
    (b) 상기 결합제와 비반응성인 고체 가황된 고무 입자
    를 포함하고,
    상기 경화성 코팅 조성물이 고체 미립자 분말 코팅 조성물이고,
    상기 고체 가황된 고무 입자는 코어-쉘 구조의 성분이 아닌, 스프링.
  16. 경화성 코팅 조성물을 기재에 적용하는 것을 포함하는, 기재의 내충격성을 개선시키는 방법으로서,
    상기 경화성 코팅 조성물이
    (a) (i) 2개 이상의 작용기를 포함하는 필름-형성 수지; 및 (ii) (i)의 작용기와 반응성인 경화제를 포함하는 결합제; 및
    (b) 상기 결합제와 비반응성인 고체 가황된 고무 입자
    를 포함하고,
    상기 경화성 코팅 조성물이 고체 미립자 분말 코팅 조성물이고,
    상기 고체 가황된 고무 입자는 코어-쉘 구조의 성분이 아닌, 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    기재가 금속 기재를 포함하는, 방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    기재가 스프링 및/또는 코일을 포함하는, 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    스프링 및/또는 코일이 냉간압연 강철, 아연도금 강철, 알루미늄 또는 이의 조합을 포함하는, 방법.
  20. 제 16 항에 있어서,
    기재가 비-평면 기재를 포함하는, 방법.
  21. 경화성 코팅 조성물로 적어도 부분적으로 코팅된 코일로서, 상기 경화성 코팅 조성물이
    (a) (i) 2개 이상의 작용기를 포함하는 필름-형성 수지; 및 (ii) (i)의 작용기와 반응성인 경화제를 포함하는 결합제; 및
    (b) 상기 결합제와 비반응성인 고체 가황된 고무 입자
    를 포함하고,
    상기 고체 가황된 고무 입자는 코어-쉘 구조의 성분이 아니고,
    상기 경화성 코팅 조성물이 고체 미립자 분말 코팅 조성물인, 코일.
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