KR19990072923A - 스트레이트색조의코팅조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 착색 금속 플레이크 안료를 포함하는 스트레이트 색조의 착색 코팅 조성물을 제공하고자 하는 것이다. 코팅 조성물은 외견상 각면(gonioapparent) 효과를 나타내지 않는 피막을 형성한다. 본 발명은 종래의 상응하는 색조를 갖는 코팅과 동일한 비율의 착색 안료 대 결합제로도 증가된 은폐력을 갖거나 또는 종래의 상응하는 색조를 갖는 코팅보다 낮은 비율의 착색 안료 대 결합제만으로도 동일한 은폐력을 갖는 코팅을 제조하는데 사용될 수 있다. 또한 본 발명은 종래의 상응하는 색조의 코팅 조성물보다 높은 채도의 비(非)-파스텔조의 색상 및 더 선명한 파스텔 색상을 코팅에 제공하고자 한다.

Description

스트레이트 색조의 코팅 조성물{Straight-shade Coating Composition}
본 발명은 단색(solid color) 또는 스트레이트 색조의 코팅 조성물에 관한 것으로, 특히 고 광택 탑코트(topcoat)용 조성물, 특별하게는 컬러-플러스-클리어(color-plus-clear) 복합 코팅의 베이스코트(basecoat)용 조성물에 관한 것이다.
주로 경화성(열경화성) 탑코트 코팅 조성물인 탑코트 코팅 조성물은 코팅 분야, 특히 자동차 및 산업용의 코팅 산업에서 널리 사용된다. 탑코트는 내구성을 지니며, 코팅된 물품을 보호하거나 또는 코팅된 물품을 보호하는 코팅 하도층을 돕는 것이 중요하다. 그러나, 탑코트의 주된 기능은 심미적 관심을 이끄는 것이다. 따라서, 이 코팅은 자동차 산업에 있어서 금속성 색상 및 스트레이트 색조의 색상으로서 자동차 차체 패널용으로 광범위하게 사용해 왔다. 칼라-플러스-클리어 복합 코팅은 뛰어난 광택, 색상의 짙음 및 영상의 뚜렷함을 제공하는 탑코트로서 매우 유용하다.
금속성 색상은 당업계에서 일반적으로 각면(gonioapparent) 효과를 갖는 색상으로서 정의되어 있다. 예를 들면, 문헌[American Society of Testing Methods(ASTM) 문헌 F284]에서는 금속성을 "금속 플레이크를 포함하는 각면 재료의 외관과 관련된 것"으로 정의하고 있다. 금속성 색상은 여러 각도에서 보았을때 코팅에 서로 다른 외관을 갖게 하는 특수 플레이크 안료를 포함하는 것으로서, 알루미늄 안료와 같은 금속성 플레이크 안료 또는 이산화티탄 또는 산화철이 코팅된 운모 안료와 같은 처리된 운모를 비롯한 진주빛 플레이크 안료 등이 있다. 통상의 금속성 색상은 흔히 플래쉬(flash) 각도로 불리는 검경에 가까운 각도에서 보았을 때 더 밝고, 흔히 플롭(flop) 각도로 불리는 검경으로부터 상당히 떨어진 각도에서 보았을 때 더 어두운 색상을 말한다. 예를 들면, 금속성 색상은 검경으로부터 5°내지 15°떨어진 각도에서 보았을때 명도가 더 밝게 나타나며, 검경으로부터 75°내지 110°떨어진 각도에서 보았을때 명도가 더 어둡게 나타난다. 이러한 코팅내의 플레이크 안료의 존재로 인해서 야기되는 명도차는 코팅된 물품에 일반적으로 금속성 외관을 지니게 한다. 명도차 이외에도, 채도 또는 색상의 색조 변화는 검경에 가까운 각도에서의 관찰에서 검경으로부터 멀리 떨어진 각도에서의 관찰로 이동하였을때 볼 수 있다. 착색된 알루미늄은 이와 같은 방식으로 코팅의 각면 효과를 변형시키고 코팅의 채도를 증가시키기 위해 금속성 코팅에 사용되어 왔다.
반대로, 단색(또는 스트레이트 색조의 색상)은 어느 각도로부터도 동일한 색상을 갖거나 또는 거의 동일한 색상을 갖고 외관상 금속성 외관을 갖지 않는 것을 나타낸다. 과거에 스트레이트 색조의 색상은 어떠한 플레이크 안료도 전혀 포함하지 않았었다. 예를 들면, ASTM E284에서는 단색을 "플레이크 또는 각면성 안료를 포함하지 않는 것"으로 정의하고 있다. 단색은 착색 안료에 따라서 적색, 청색, 오렌지색 및 황색과 같은 고 채도의 색상을 만들 뿐 아니라, 여러 가지 많은 색조에서의 채도 변형을 감소시키게 된다. 최근 수십 년간, 색상 견뢰도 및 색상의 높은 채도용으로 최적합하게 사용되었던 다수의 안료는 잠재적인 위생상의 문제 또는 규제 사항으로 인해 자동차용 코팅에 더이상 사용되지 않고 있다. 특히 카드뮴, 납 및 크롬산염 안료가 더이상 사용되지 않는다는 것은 주목할 만한 일이다. 이들 안료 대체물 또한 높은 채도 색상 또는 선명한 파스텔 색상의 개발을 어렵게 만드는 단점을 갖고 있다. 통상적으로 사용되고 있는 무기 안료 대체물은 내구성이 우수하나 색상 강도가 불충분하다. 높은 채도 색상을 얻기 위해, 통상적으로는 더 많은 양의 색상 강화 유기 안료가 사용된다. 유기 안료는 충분한 색도를 제공하지만, 이는 대개 일반 자동차 또는 산업용 코팅 요건에 충분한 불투명도(또는 은폐력으로 칭함)를 제공하지 못한다. 그래서, 유기 안료는 실제 필요량보다 더 많은 양으로 코팅에 포함되어야만 했고, 일반적으로 소정의 필름빌드(filmbuild)에서 충분한 은폐를 나타내는 고 채도 코팅을 얻기 위해서는 채도를 감소시키는 불투명도가 더 큰 안료를 사용하여야만 했다.
소정의 색상 강도를 얻기 위해 조성물에 더 많은 양의 안료를 포함시켜야 할 것이 흔히 요구되긴 하지만, 코팅의 물리적 특성을 위해서는 낮은 비율의 안료 대 결합제가 바람직하다. 또한, 선택된 채도에서의 안료 조합물은 불충분한 은폐를 제공하기 때문에 피복 조성물은 이상적인 필름빌드보다 많은 양으로 도포되는 것이 필요할 수 있으며, 이에 의해 비용이 증가되고, 새깅(sagging), 용매 포핑(popping), 결함을 보수하기 위한 최적의 특성을 제공하지 못하게 되는 점 등과 같은 잠재적인 문제점이 발생하게 된다. 전술한 ASTM의 단색에 대한 정의에 의해 입증된 바와 같이, 금속성 또는 운모 플레이크 안료는 일반적으로 각면 효과 또는 금속성 효과를 원하는 경우 자동차 코팅에만 포함되어 사용되어 왔다. 소량의 착색되지 않은 알루미늄 플레이크 안료가 백색의 베이스코트에 혼입되어 착색 및 은폐에 필요한 상당량의 이산화티탄을 부분적으로 감소시켜 왔다. 알루미늄 안료의 첨가는 카본 블랙과 같은 기타의 불투명제와 유사하게 백색 베이스코트의 채도를 감소시키므로 바람직하지 않다.
그러므로, 이러한 문제점을 피하기 위해서는 소정의 필름빌드에서 스트레이트 색조 색상의 색도를 개선시키고 및/또는 불투명도를 증가시킬 수 있는 것이 바람직하다. 마찬가지로, 필요한 안료의 총량을 감소시켜 우수한 물리적 특성을 갖는 저 비용의 코팅을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명은 스트레이트 색조의 착색 코팅 조성물 및, 착색된 금속 안료 및 바람직하게는 착색된 알루미늄 안료를 포함하는 상기 조성물로 제조된 스트레이트 색조의 착색 코팅을 제공하고자 한다. 본 발명의 코팅 및 조성물에서, 착색된 금속 안료는 각면 효과가 코팅에서 전혀 나타나지 않기에 충분한 소량으로 포함된다. 채도를 증가시키고 동일한 정도의 은폐 색조를 임의적으로 변화시키거나 또는 코팅의 동일한 채도에서 은폐를 증가시킬 수 있는 착색된 금속성 또는 착색된 알루미늄 플레이크 안료를 선택한다. 본 발명의 바람직한 구체예에서, 착색된 금속성 안료는 착색된 알루미늄 안료이다.
본 발명의 코팅 조성물은 불투명 이산화티탄, 불투명 산화철 및 흑색 안료와 같은 기존의 공지된 불투명화제를 포함하는 것과 관련된 채도의 감소없이 낮은 안료 대 결합제 비율 및 낮은 양의 필름빌드에서 은폐를 제공하도록 제제화할 수 있다. 본 발명은 은폐에 대한 자동차 제조업자의 요구 사항에 충족하는 더 강하고, 더 순수한 색상 및 더 선명한 파스텔 색상의 제제 또는 적은량의 착색 안료를 사용하여 통상의 채도 수준의 색상을 갖는 제제를 제공한다.
본 발명의 스트레이트 색조의 착색 코팅 조성물은 1 종 이상의 착색된 금속성 플레이크 안료를 포함하며, 이 코팅 조성물은 눈에 띨만한 각면 효과를 전혀 나타내지 않는 코팅을 생성한다.
본 발명의 경우, 스트레이트 색조의 색상 또는 단색은 눈에 띨만한 각면 효과 또는 금속성 외관을 갖지 않는 색상을 의미한다. 금속성과 관련하여 검경으로부터 5° 내지 15°의 각도 및 검경으로부터 75° 내지 110°의 각도에서 명도를 육안으로 관찰했을때 나타난 명도차는 분광광도계를 사용하여 45°내지 75°사이의 조명각의 ΔL*을 측정하므로써 개략적으로 측량되었다. 약 0.5 이하의 ΔL*에 대한 절대값(즉, 약 +0.5 내지 -0.5 사이)을 갖는 코팅은 외관상의 금속성 외관을 갖지 않으나, ΔL*의 절대값이 0.5 내지 0.6인 코팅은 코팅의 채도에 따라서 육안으로 검출 가능한 금속성 외관을 지닐 수 있거나 또는 지니지 않을 수도 있다, 이들 각사이의 ΔL*의 절대값이 약 0.6보다 큰 코팅은 일반적으로 금속성 색상을 갖는 것으로 간주된다. 또한, 일반적으로 스트레이트 색조의 색상은 예를 들면 알루미늄 플레이크가 충분한 정도로 존재하지 않거나 또는 각면 효과를 생성하도록 충분하게 배향되어 있지 않지만 육안으로 검출 가능하게 존재하는 경우 발생할 수 있었을 육안으로 검출 가능한 과립 형태를 지니지 않는 것이 바람직하다.
착색된 금속성 플레이크 안료는 착색된 알루미늄 안료인 것이 바람직하다. 착색된 금속성 또는 알루미늄 안료를 포함하면 채도가 증가된 색상을 제공할 수 있다. "채도가 증가된"이란 해당 필름빌드에서의 은폐가 착색되지 않은 알루미늄 불투명화제를 사용하여 얻어지는 종래의 공지된 코팅 조성물에 비해서 본 발명의 코팅이 상응하는 필름빌드에서 은폐와 동시에 채도를 증가시키는 것을 의미한다. 이와 같이 종래에 사용된 불투명화제의 예로는 이산화티탄, 불투명 산화철 및 카본 블랙 등이 있다. 채도를 증가시키는 것 이외에, 착색된 알루미늄 안료는 또한 코팅 조성물 및 이로부터 생성된 코팅의 색조를 개질시키는데 사용될 수 있다.
또한, 착색된 금속성 또는 알루미늄 안료를 포함하면 은폐력이 증가된 코팅 및 코팅 조성물을 제공할 수 있게 된다. 일반적으로 코팅의 은폐력 측정은 코팅 조성물을 흑색 및 백색 차트 또는 흑색 및 회색 차트와 같은 장기판 차트 위에서 두께가 증가된 쐐기(wedge)내에서 도포하고, 그 아래에 있는 차트가 더이상 검출될 수 없는 지점의 코팅 두께를 측정하므로써 이루어진다. "증가된 은폐력"이란 본 발명 코팅 조성물의 은폐력이 우수하다는 것으로서, 즉 착색된 금속성 또는 알루미늄 안료를 포함하지 않는 유사한 색조 및 채도의 종래의 코팅 조성물에 비하여 낮은 양의 필름빌드에서 은폐된다는 것을 나타낸다. 또한, 종래의 코팅 조성물에 비해 은폐에 필요한 동일한 필름빌드에 대해 더 낮은 비율의 안료 대 결합제로 본 발명의 코팅 조성물을 제제화시킬 수 있기 때문에 증가된 은폐력이 제공될 수 있다. 예를 들면, 착색된 알루미늄 안료는 종래에 사용되어온 불투명화제 뿐 아니라 일부의 매스스톤 안료 대체물로서 사용되므로써 더 낮은 비율의 안료 대 결합제로도 은폐에 대해서 소정의 필름빌드에서 동일한 채도를 지니는 코팅 조성물을 제조 가능케 한다.
금속성 플레이크 안료는 당업계에 공지되어 있으며, 알루미늄, 구리, 동, 아연, 스테인레스 스틸 등이 있다. 금속성 플레이크 안료는 당업계에 공지된 방법에 의해 착색될 수 있다. 착색된 금속성 플레이크 안료는 착색된 알루미늄 안료인 것이 바람직하다. 착색된 알루미늄 안료가 다양한 색상으로 시판되고 있으며 코팅 조성물의 제조에 사용된 대부분의 착색된 금속성 플레이크 안료이기 때문에 본 발명의 명세서에서 착색된 알루미늄 안료를 특정하여 기재하고 있을지라도, 기타의 착색된 금속 플레이크 안료 또한 동일한 방식으로 사용될 수 있는 것으로 이해해야만 한다. 자동차 코팅에 사용된 착색된 알루미늄 플레이크 안료는 착색된 비-박편형 알루미늄 안료인 것이 바람직하다.
일반적으로 금속성 플레이크 안료는 여러 가지 다른 등급의 미세도에 따라 분류되며, 이러한 안료는 거친 안료, 중간 정도의 안료 또는 미세한 안료로 분류된다. 본 발명에 있어서, 미세 등급의 알루미늄 안료는 조성물에서 더 낮은 량(%)의 알루미늄 안료를 사용하면서도 은폐력을 더 크게 하므로 바람직하다. 또한, 각면 효과는 미세한 플레이크에 비해서 입자 크기가 더 큰 플레이크를 적은 량으로 사용하는 경우에서 명백히 나타난다. 미세한 플레이크 안료는 평균 직경이 약 30 미크론 이하인 것을 특징으로 할 수 있다. 알루미늄 안료는 평균 직경이 바람직하게는 약 25 미크론 이하, 더욱 바람직하게는 약 20 미크론 이하, 더더욱 바람직하게는 15 미크론 이하, 특히 바람직하게는 약 10 미크론 이하이다. 알루미늄 안료는 그 사용량에서 금속성 효과가 코팅 조성물에서 나타나지 않을 정도로 충분히 좁은 입자 크기 분포를 지녀야 한다.
또한, 플레이크 안료는 여러 가지 형태를 지닐 수 있다. 알루미늄 플레이크 안료의 제조에서, 액체 알루미늄은 분무화되고, 개개의 펠릿으로 고형화될 수 있다. 펠릿은 분쇄되거나 처리되어 여러 개의 얇은 주름진 플레이크("콘플레이크형" 플레이크) 또는 두껍고 둥글고 평평한 플레이크("동전형" 플레이크)를 생성할 수 있다. 콘플레이크형 플레이크는 동전형 플레이크에 비해서 가격이 더 저렴하며, 각면 효가 적고, 더 얇으며, 분해되기 쉽고, 코팅 필름 층에서 더 무작위로 배향된다. 또한, 콘 플레이크형 플레이크는 동전형 플레이크보다 굴절 및 산란이 더 크게 되는 경향이 있다. 더 얇고, 더 무작위로 배향되고, 더 크게 굴절되는 콘 플레이크형 플레이크가 바람직한데, 이는 이들 플레이크가 1 g당 은폐력이 더 크고, 어떠한 눈에 띨만한 어떠한 각면 효과도 나타내지 않으면서 대량으로 코팅에 포함될 수 있기 때문이다. 물론, 기타의 형태 및/또는 기타의 제조 방법을 사용할 수 있다. 금속성 플레이크 안료는 스탬프 밀, 건식형 볼 밀, 습식형 볼 밀 또는 진동 볼 밀과 같은 기계 수단에 의해 금속의 미세 조각 또는 과립을 분쇄시켜 제조할 수 있다. 금속성 플레이크 제조의 또다른 방법은 1986년 1월 21일자로 허여된 윌리엄즈 주니어 등의 미국 특허 제4,565,716호와 같은 문헌에 기재되어 있다.
색상은 당업계에 공지된 여러 가지 임의의 방법에 의해 금속성 또는 알루미늄 안료에 부여될 수 있다. 예를 들면, 안료는 알루미늄 플레이크의 표면상에 증착될 수 있다. 착색된 안료 플레이크는 수지 층내에서 캡슐화될 수 있다. 기타의 방법으로는, 알루미늄 표면의 산화 공정에 의해, 예를 들면 양극산화에 의해 플레이크에 색상을 부여될 수 있다. 예를 들면 나드카르니의 미국 특허 제5,261,955호에는 무기 금속 산화물 착색 안료를 포함하는 졸-겔 코팅으로 알루미늄 플레이크 안료와 같은 금속 플레이크를 착색시키는 방법이 기재되어 있다. 쉬미드 및 므론가의 미국 특허 제5,662,738호에는 금속 산화물을 무색 또는 선택적으로 흡수한 제1층 및 제3층, 탄소, 금속 또는 금속 산화물을 비선택적으로 흡수한 제2층을 포함하는 3층형 코팅으로 금속성 안료를 코팅시키는 것이 기재되어 있다.
금속성 플레이크 안료는 사실상 임의의 유기 또는 무기 착색 안료를 사용하여 착색시킬 수 있다. 특히, 알루미늄 안료는 적색, 청색, 녹색, 황색 또는 황금색, 오렌지색, 자주색, 백색 또는 흑색을 비롯한 어떠한 색조로도 착색될 수 있다. 사용가능한 적절한 유형의 유기 안료로서 비제한적인 예로는 금속화 및 비금속화 아조 안료, 아조메틴 안료, 메틴 안료, 안트라퀴논 안료, 프탈로시아닌 안료, 페리논 안료, 페릴렌 안료, 디케토피롤로피롤 안료, 티오인디고 안료, 이미노이소인돌린 안료, 이미노이소인돌리논 안료, 퀴나크리돈 안료, 예컨대 퀴나크리돈 레드 및 바이올렛, 플라반트론 안료, 인단트론 안료, 안트라피리미딘 안료, 카르바졸 안료, 모노아크릴리드 및 디아크릴리드 옐로우, 벤즈이미다졸론 옐로우, 톨릴 오렌지, 나프톨 오렌지 및 퀴노프탈론 안료 등이 있다. 유용한 착색 안료의 비제한적인 예로는 퀴나크리돈 안료, 예컨대 C.I. 피그먼트 레드 202, C.I. 피그먼트 바이올렛 19 및 C.I. 피그먼트 레드 122; 페릴렌 안료, 예컨대 C.I. 피그먼트 레드 179; 아조 축합 안료, 예컨대 C.I. 피그먼트 레드 170, C.I. 피그먼트 레드 144 및 C.I. 피그먼트 브라운 23; 이소인돌리논 안료, 예컨대 C.I. 피그먼트 오렌지 61, C.I. 피그먼트 옐로우 109 및 C.I. 피그먼트 옐로우 310; 디케토피롤로피롤 안료, 예컨대 C.I. 피그먼트 레드 254, C.I. 피그먼트 레드 255, C.I. 피그먼트 레드 264, C.I. 피그먼트 오렌지 71 및 C.I. 피그먼트 오렌지 73; 구리 프탈로시아닌 안료, 예컨대 C.I. 피그먼트 블루 15; 및 안트라퀴논 안료, 예컨대 C.I. 피그먼트 블루 60, C.I. 피그먼트 레드 177 및 C.I. 피그먼트 옐로우 147 등이 있다.
또한, 알루미늄 안료는 무기 안료를 사용하여 착색시킬 수 있다. 적절한 무기 안료의 비제한적인 예로는 옥시드 안료, 예컨대 이산화티타늄, 카본 블랙, 산화철, 예컨대 적색 산화철, 흑색 산화철 및 갈색 산화철, 녹색 산화크롬, 페로시안화 제2철(프러시안 블루), 군청색, 크롬산납 등이 있다.
알루미늄 플레이크를 착색시키기 위해 선택된 특정의 안료는 당업계에 공지된 바와 같은 소정의 색상 및 특성에 따라 선택된다.
착색된 알루미늄 안료는 미국 뉴저지주 마운트 올리브에 소재하는 바스프 코포레이션(상표명 PALIOCROM); 독일연방공화국에 소재하는 에카트(ALUCOLOR 및 ALOXAL); 미국 뉴저지주 플레밍턴에 소재하는 유나이티드 스테이츠 알루미늄, 인코포레이티드; 일본에 소재하는 쇼와; 일본 오사카시 히가시쿠에 소재하는 도요 알루미늄 가부시키가이샤; 및 미국 펜실베이니아주 타마쿠아에 소재하는 실버라인 매뉴팩춰링 컴패니, 인코포레이티드와 같은 여러 회사에서 시판하고 있다.
또한, 본 발명의 코팅 조성물은 1 종 이상의 착색 안료를 포함한다. 착색 안료의 비제한적인 예로는 금속 플레이크 안료를 착색시키기에 적절한 것으로 상기에 제시된 무기 안료 및 유기 안료 등이 있다. 착색 안료는 당업계에 공지되어 있는 방법에 따라 선택되고 조합된다. 일반적으로, 착색 안료는 코팅 조성물에 첨가되기 이전에 안료 페이스트에 분산시킨다. 통상적으로, 안료 페이스트의 예로는 수지 또는 분산제, 1 종 이상의 안료 및 액체 매질, 예컨대 극성 공용매와의 물 또는 유기 용매 등이 있다.
본 발명은 임의의 색상을 갖는 코팅을 제조하는데 사용할 수 있다. 코팅 분야에 있어서 이용 가능한 색상 영역은 색상이 통상의 적색, 오렌지색, 황색, 청록색, 녹색, 청색 및 자주색의 영역으로 나뉘어지는 것으로 간주할 수 있다. "통상의"이라는 것은 주어진 색상 영역 내에서 고려할 수 있는 모든 색상이 포함된다는 것을 의미한다. 예를 들면, 통상의 적색 색상은 청색조의 적색 및 황색조의 적색 등이 있으며, 통상의 황색 색상은 녹색조의 황색 및 적색조의 황색 등이 있다. 물론, 이들 영역사이의 경계가 있을 수 있어서 예를 들면 적색조 황색조의 오렌지색이 서로 이웃할 수 있다. 본 발명은 통상의 적색, 통상의 오렌지색, 통상의 황색, 통상의 청록색, 통상의 녹색, 통상의 청색 및 통상의 자주색 뿐 아니라 백색 및 흑색인 색상의 임의의 색조를 띠는 색상을 제조하는데 이용될 수 있다. 본 발명은 선명하고 채도가 높은 색상을 제조하는데 특히 유용하다.
전술한 바와 같이 알루미늄 안료를 선택 사용하면 은폐력이 증가될 뿐 아니라, 채도가 증가되고 및/또는 코팅의 색조를 개질될 수 있다. 알루미늄 안료는 동일한 색조에서 채도를 증가시킬 수 있거나 또는 색조를 변화시킬 수 있을 뿐 아니라 채도를 증가시킬 수 있다. 예를 들면, 에카트로부터 시판되는 STAPA ALOXAL PM 3010 알루미늄, 양극 산화된 베이지 색상의 알루미늄을 바나듐산비스무트와 같은 반투명 무기 황색으로 착색된 황색 조성물에 첨가하여 밝게 채색된 녹색조 황색을 얻을 수 있다. SBT 353YG를 비롯한 반투명의 무기 적색조 또는 청색조 황색으로 착색된 황색 조성물의 경우, 실버라인에서 시판하는 황색으로 착색된 알루미늄이 은폐력 및 채도가 개선된 밝은 녹색조의 황색을 생성한다. 바스프 코포레이션에서 시판하는 PALIOCROME L2022, 황금색으로 알루미늄 플레이크는 DPP, 퀴나크리돈 및 산화철 안료를 포함하는 적색 조성물과 함께 사용되어 은폐력이 개선된 밝게 채색된 황색조의 적색을 생성하거나 또는 바나듐산비스무트와 같은 반투명 무기 황색을 갖는 황색 조성물을 사용하여 밝게 채색된 적색조의 황색을 생성할 수 있다. DPP, 퀴나크리돈 및 산화철 안료를 포함한 기타의 적색 조성물을 바스프 코포레이션에서 시판하는 PALIOCROME L2800, 오렌지색으로 착색된 알루미늄 플레이크로 개질시켜 밝게 채색된 진적색 내지 황색조의 적색을 생성하거나 또는 실버라인에서 시판하는 SBT 554RD와 같은 적색으로 착색된 알루미늄 안료 또는 도요에서 시판하는 97-4071 RE를 사용하여 밝게 채색된 청색조의 적색을 생성할 수 있다. 프탈로시아닌, 인돌리논 및 무기 청색 안료 및, 백색 안료와 이들의 혼합물을 포함하는 청색 조성물은 은폐력이 증가된 밝은 청색으로 변화될 수 있으며, 도요에서 시판하는 97 4077 BL과 같은 청색으로 착색된 알루미늄 안료를 첨가하여 UV 투과율을 감소시킬 수 있다. 기타의 색상도 유사하게 상응하는 착색된 알루미늄을 사용하여 색조를 변화시킬 수 있다.
알루미늄 안료는 코팅 조성물로 직접 교반시킬 수 있으나, 일반적으로는 첨가 전에 용매 또는 수지 용액 내에서 슬러리를 형성시킨다. 알루미늄 안료는 조성물의 은폐력 또는 채도를 증가시키기에 충분한 함량으로 첨가되지만, 각면 효과, 즉 색상이 금속성 색상이 아닌 효과를 나타내지 않는 정도로 소량으로 첨가된다. 일반적으로 알루미늄 플레이크 안료는 착색 안료의 총 중량을 기준으로 하여 약 3 중량% 이하, 바람직하게는 약 2.5 중량% 이하, 더욱 바람직하게는 약 2 중량% 이하로 포함된다. "착색 안료의 총 중량"이란 습관적으로 코팅 조성물의 색상에 첨가되는 모든 물질을 포함하는 것을 의미한다. 이들 물질은 주로 착색 안료 및 플레이크 안료를 포함한다. 여기서 점토 또는 실리케이트와 같은 유동 첨가제 또는 증량제 등의 코팅 조성물의 기타의 불용성 성분은 총 중량 계산에서 제외되었다.
착색된 알루미늄 안료 및 착색 안료는 일반적으로 결합제 성분의 총 고형분 중량을 기준으로 하여 약 0.25 중량% 내지 약 110 중량%의 함량(즉, 약 0.025 내지 약 1.1의 착색 안료 대 결합제의 비)으로 조성물에 사용된다.
본 발명의 코팅 조성물로 자동차용 오리지날 피니쉬(OEM) 또는 리피니쉬 코팅으로 사용될 수 있다.
본 발명의 코팅 조성물은 임의의 적절한 수지 또는 수지의 조합물을 포함할 수 있다. 자동차용 코팅 조성물은 열경화성인 것이 바람직하다. 이러한 조성물은 자동 경화 또는 자동 가교 수지를 포함할 수 있으나, 일반적으로 2 이상의 가교기를 갖는 1 가지의 가교성 수지 및 1 종의 가교제 또는, 가교성 수지와 반응성을 갖는 2 이상의 기를 갖는 경화제를 포함한다. 가교성 작용성 기의 유용한 비제한적인 예로는 히드록시, 이소시아네이트, 아민, 옥시란(에폭시드), 에틸렌형 불포화, 실란, 산, 말단 카르바메이트 또는 우레아 및 아세토아세테이트 기 등이 있다. 수지의 비제한적인 예로는 아크릴, 비닐, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 알키드, 폴리카보네이트, 폴리실록산 및 에폭시 수지 등이 있다. 수지는 아크릴 및 폴리우레탄이 바람직하다. 수지는 수성 분산액이 될 수 있거나 또는 수분산성 수지가 될 수 있다. 탑코트에 적절한 수분산성 중합체의 예로는 미국 특허 제4,794,147호, 제4,791,168호 및 제4,518,724호에 기재된 것이 있다. 가교제의 비제한적인 예로는 아미노플라스트 수지, 예컨대 멜라민-포름알데히드 수지, 폴리아민, 폴리산, 폴리에폭시드, 폴리이소시아네이트 및 블록킹된 폴리이소시아네이트 등이 있다. 물론, 가교제는 수지의 가교성 작용성 기와 반응성을 갖는 기를 갖도록 선택된다.
본 발명의 코팅 조성물은 또한 용매를 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 용매는 조성물의 성분에 대해서 용매로서 작용하도록 해야만 한다. 일반적으로 용매는 유기 용매 및/또는 물이 될 수 있다. 바람직한 구체예에서, 용매는 유기 용매이며, 코팅 조성물은 용매 함유 코팅 조성물이다. 용매는 극성 지방족 용매 또는 극성 방향족 용매로부터 선택되는 것이 바람직하다. 용매는 케톤, 에스테르, 아세테이트, 비양성자성 아미드, 비양성자성 설폭시드, 비양성자성 아민 또는 이들 중 임의의 것의 조합물인 것이 더욱 바람직하다. 유용한 용매의 비제한적인 예로는 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤, 아밀 아세테이트, 에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르 아세테이트, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트, 크실렌, N-메틸피롤리돈, 방향족 탄화수소의 혼합물 및 이들의 혼합물 등이 있다. 다른 바람직한 구체예에서, 용매는 물 또는 소량의 공용매와 물의 혼합물이다. 수계용으로 적절한 공용매는 당분야에 공지되어 있으며, 이의 예로는 에틸렌 및 프로필렌 글리콜 에테르 및 에테르 아세테이트, 알콜, N-메틸피롤리돈 등이 있다.
본 발명의 실시에 사용되는 열경화성 코팅 조성물은 경화 반응을 촉진시키는 촉매를 포함할 수 있다. 예를 들면, 아미노 플라스트 화합물, 특히 단량체성 멜라민을 경화제로서 사용하는 경우, 강산 촉매를 사용하여 경화 반응을 촉진시킬 수 있다. 이러한 촉매는 당업계에 널리 알려져 있으며, 이의 비제한적인 예로는 p-톨루엔설폰산, 디노닐나프탈렌 디설폰산, 도데실벤젠설폰산, 페닐 산 포스페이트, 모노부틸 말레에이트, 부틸 포스페이트 및 히드록시 포스페이트 에스테르 등이 있다. 강산 촉매는 예를 들면 아민으로 블록킹될 수 있다. 본 발명의 조성물에 유용할 수 있는 기타의 촉매의 예로는 루이스산, 아연염 및 주석염 등이 있다.
코팅 조성물에 통상적으로 첨가되는 기타의 성분이 본 조성물에 포함될 수 있다. 통상적으로 첨가되는 물질의 예로는 계면활성제, 충전제, 안정화제, 수화제, 분산제, 접착 증진제, UV 흡수제, HALS, 유동 조절제, 가소제 등이 있다.
본 발명의 코팅 조성물은 당업계에 공지된 다수의 임의의 기술로 물품상에 코팅될 수 있다. 이들 기술의 예로는 분무 코팅, 침지 코팅, 롤 코팅, 커튼 코팅 등이 있다. 자동차 차체 패널의 경우 분무 코팅이 바람직하다.
본 발명에 의한 코팅 조성물은 고 광택 단일층 탑코트 코팅에 사용되거나 및/또는 고광택 복합 컬러-플러스-클리어 코팅의 베이스코트로서 사용되는 것이 바람직하다. 본 발명에 사용된 고 광택 코팅은 광택도(ASTM D523-89)가 20°이거나 또는 DOI(ASTM E430-91)가 80 이상인 코팅이다. 단일층 탑코트 코팅은 약 0.5 밀 내지 3.5 밀, 바람직하게는 약 1.4 밀 내지 약 2.8 밀, 더욱 바람직하게는 약 1.5 밀 내지 약 2.5 밀의 필름빌드를 포함할 수 있다.
본 발명에 의한 코팅 조성물이 복합 컬러-플러스-클리어 코팅의 베이스코트로서 사용되는 경우, 클리어코트 조성물은 당업계에 공지된 임의의 다양한 유형이 될 수 있으며, 상세한 설명은 본 명세서에 기재하지 않는다. 클리어코트 중합체는 열가소성이 될 수 있으나, 가교성인 것이 바람직하며, 전술한 바와 같은 1 종 이상의 가교성 작용성 기를 포함한다. 이와 같은 조성물에 유용할 것으로 당업계에 공지된 중합체 및 가교제는 본 발명의 착색 코팅 조성물의 수지 및 가교제와 관련하여 전술된 것을 포함한다. 바람직한 중합체의 예로는 아크릴 및 폴리우레탄 등이다. 본 발명의 바람직한 구체예에서, 클리어코트 조성물은 카르바메이트 작용성 아크릴 중합체를 이용한다.
베이스코트 코팅은 0.4 밀 내지 2.0 밀, 바람직하게는 약 0.4 밀 내지 약 1.5 밀, 더욱 바람직하게는 약 0.5 밀 내지 약 1.2 밀의 필름빌드를 포함할 수 있다. 클리어코트 코팅은 약 0.5 밀 내지 3.5 밀, 바람직하게는 약 1.4 밀 내지 약 2.8 밀, 더욱 바람직하게는 약 1.5 밀 내지 약 2.5 밀의 필름빌드를 포함할 수 있다.
본 명세서에 기재된 코팅 조성물은 코팅 층을 경화시키는 조건으로 처리하는 것이 바람직하다. 다양한 경화 방법을 사용할 수 있을지라도, 열 경화가 바람직하다. 일반적으로 열 경화는 주로 방사선 열 공급원에 의해 공급되는 고온으로 코팅된 물품을 노출시켜 실시할 수 있다. 경화 온도는 경화제에 사용된 특정 블록킹 기에 따라 다르지만, 일반적으로는 93℃ 내지 177℃ 범위 내가 된다. 본 발명에 의한 제1 화합물은 비교적 낮은 경화 온도에서조차 반응성을 갖는 것이 바람직하다. 그래서, 바람직한 구체예에서는, 경화 온도가 블록킹된 산 촉매화계의 경우 바람직하게는 115℃ 내지 150℃, 더욱 바람직하게는 115℃ 내지 138℃이다. 블록킹되지 않은 산 촉매화계의 경우, 경화 온도는 82℃ 내지 99℃인 것이 바람직하다. 경화 시간은 사용된 특정의 성분 및 층의 두께와 같은 물리적 변수에 따라 달라지나, 통상의 경화 시간은 블록킹된 산 촉매화계의 경우에는 15 내지 60분, 바람직하게는 15 내지 25 분이며, 블록킹되지 않은 산 촉매화계의 경우에는 10 내지 20 분이다.
본 발명은 하기의 실시예에서 추가로 기재될 것이다. 본 실시예는 예시용일 뿐이며, 명세서 및 특허청구의 범위에 기재된 본 발명의 범위를 어떠한 방법으로도 제한하지 않는다. 모든 부는 특별한 언급이 없는 한 중량부를 나타낸다.
실시예
모든 %는 중량을 기준으로 한다.
스트레이트 색조의 베이스코트 조성물
다양한 베이스코트 코팅 조성물을 제조하였다. 베이스코트는 멜라민-포름알데히드 가교제 및 아크릴 수지의 비이클을 포함하는 용매 함유 조성물이다. 착색 안료 및 착색 안료 대 결합제 비는 하기 표 1에 제시되어 있다. 실시예 1 내지 3은 본 발명의 예이며, 실시예 A 내지 C는 비교예이다.
흑색 및 백색 차트를 사용하는 테스트 방법 TF022에 따라 각각의 베이스코트 조성물에 대해 은폐를 얻는데 필요한 필름빌드가 측정되었다. 그리고 나서, 은폐에 충분한 필름빌드로 프라임 처리된 알루미늄 패널에 베이스코트 조성물을 도포했다. 베이스코트를 약 2 분 동안 플래쉬(건조) 처리한 후, 미국 미시간주 사우쓰필드에 소재하는 바스프 코포레이션에서 시판하는 통상의 하이 솔리드 클리어코트 조성물을 약 1.8 내지 2.0 밀의 두께로 베이스코트에 도포하고, 패널을 약 30 분동안 약 250 ℉에서 경화시켰다.
X-Rite 분광광도계를 사용하여 45°내지 75°사이의 조명각에서 ΔL*을 측정하여 코팅 패널을 평가하였다. 테스트 결과를 하기 표 1에 기재하였다.
실시예 착색 P/B 은폐시의 필름 두께(밀) ΔL*(45° 내지 75°) 매스스톤으로부터의 색상 변화
1 98 % L11122% L2020 1.0 1.0 0.03 적색이 짙음
2 98 % L11122%Aloxal 3010 1.0 1.1 0.13 녹색이 짙음
A 100 % L1112 0.66 5.0 0.05 (매스스톤)
B 98 % L11122% 7000 AR 1.0 0.7 0.38 회색 및 녹색이 짙음
3 98 % 착색 I 0.25 0.7 실시예 C에 비하여 채도가 더 짙은 적색
C 100 % 착색 0.25 1.1-1.2
L1112는 바스프 코포레이션에서 시판하는 바나듐산비스무트 안료임L2020은 바스프 코포레이션에서 시판하는 착색 알루미늄임Aloxal 3010은 엑카트에서 시판하는 착색 알루미늄임7000 AR은 실버라인에서 시판하는 알루미늄 안료임실시예 3 및 비교예 C의 착색 I는 시바 가이기 코포레이션의 레드 BO(적색 디케토피롤로피롤 안료) 8.5 중량부, 바스프 코포레이션의 F2RK70(적색 디케토피롤로피롤 안료) 6.67 중량부, 퀴나크리돈(자홍색) 5.9 중량부, 불투명 레드 옥시드 2.2 중량부 및 이산화티탄 2.16 중량부임
본 발명은 바람직한 구체예에 관하여 상세하게 기재하였다. 그러나, 본 발명의 정신 및 범위 내에서 변형예 및 수정예가 가능한 것으로 이해해야 한다.
본 발명의 코팅 조성물은 낮은 비율의 안료 대 결합제를 포함하여 채도의 감소없이 각면 효과를 나타내지 않는 스트레이트 색조의 코팅 조성물이다.

Claims (21)

1 종 이상의 착색된 금속성 플레이크 안료 및 필름 형성 결합제를 포함하며, 금속성 플레이크 안료는 코팅 조성물이 눈에 띨만한 각면(gonioapparent) 효과를 전혀 나타내지 않는 코팅을 생성하는 표면 형상 및 입자 크기를 갖도록 선택되는 스트레이트 색조의 착색 코팅 조성물.
제1항에 있어서, 착색된 금속성 플레이크 안료는 착색된 알루미늄 안료인 것인 스트레이트 색조의 착색 코팅 조성물.
제2항에 있어서, 알루미늄 안료는 코팅 조성물의 채도를 증가시키는 것인 스트레이트 색조의 착색 코팅 조성물.
제2항에 있어서, 알루미늄 안료는 코팅 조성물의 색조를 변화시키는 것인 스트레이트 색조의 착색 코팅 조성물.
제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 코팅 조성물은 용매계 베이스코트 코팅 조성물인 것인 스트레이트 색조의 착색 코팅 조성물.
제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 코팅 조성물은 수계 베이스코트 조성물인 것인 스트레이트 색조의 착색 코팅 조성물.
제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서, 코팅 조성물은 단일층 탑코트용 탑코트 조성물인 것인 스트레이트 색조의 착색 코팅 조성물.
제2항에 있어서, 착색된 알루미늄 안료는 평균 직경이 30 미크론 이하인 것인 스트레이트 색조의 착색 코팅 조성물.
제2항에 있어서, 착색된 알루미늄 안료는 평균 직경이 20 미크론 이하인 것인 스트레이트 색조의 착색 코팅 조성물.
제2항에 있어서, 착색된 알루미늄은 착색 안료 총 중량의 3 중량% 이하인 것인 스트레이트 색조의 착색 코팅 조성물.
제2항에 있어서, 착색된 알루미늄은 착색 안료 총 중량의 2 중량% 이하인 것인 스트레이트 색조의 착색 코팅 조성물.
제1항 내지 제11항 중 어느 하나의 항에 있어서, 코팅 조성물은 통상의 청색, 적색, 황색, 오렌지색, 녹색, 청록색 또는 자주색인 것인 스트레이트 색조의 착색 코팅 조성물.
제1항 내지 제12항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 조성물은 2 종 이상의 착색된 알루미늄 안료를 포함하는 것인 스트레이트 색조의 착색 코팅 조성물.
제1항 내지 제13항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 조성물은 자동차용 오리지날 피니쉬(finish) 코팅 조성물인 것인 스트레이트 색조의 착색 코팅 조성물.
제1항 내지 제14항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 조성물은 자동차용 리피니쉬(refinish) 코팅 조성물인 것인 스트레이트 색조의 착색 코팅 조성물.
착색된 금속성 안료를 포함하는 스트레이트 색조의 착색 코팅.
제16항에 있어서, 착색된 금속성 플레이크 안료는 착색된 알루미늄 안료인 것인 스트레이트 색조의 착색 코팅.
제17항에 있어서, 알루미늄 안료는 코팅 조성물의 채도를 증가시키는 것인 스트레이트 색조의 착색 코팅.
제17항에 있어서, 착색된 알루미늄은 착색 안료 총 중량의 약 3 중량% 이하인 것인 스트레이트 색조의 착색 코팅.
제17항에 있어서, 착색된 알루미늄은 착색 안료 총 중량의 약 2 중량% 이하인 것인 스트레이트 색조의 착색 코팅.
제16항에 있어서, 통상의 적색, 황색, 청색, 오렌지색, 녹색, 청록색 또는 자주색을 갖는 것인 스트레이트 색조의 착색 코팅.
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