KR19990087487A

KR19990087487A - 유리 시트용 수성 페인트

Info

Publication number: KR19990087487A
Application number: KR1019980706915A
Authority: KR
Inventors: 프리마카란 보아즈
Original assignee: 토마스 데주어; 포드 모터 컴파니
Priority date: 1996-03-04
Filing date: 1996-05-30
Publication date: 1999-12-27
Also published as: WO1997032935A1; JP2001500169A; AU5829596A; EP0885266A1; US5677064A; AU720726B2; CA2238051A1; CN1214066A

Abstract

본 발명은 소듐 실리케이트, 물, 수용성 염기, 금속 산화물 안료 및 접착 촉진제로서 유리 프릿을 포함하는 수성 페인트 조성물에 관한 것이다. 바람직하게는, 본 발명은 산화아연, 계면활성제 및 수산화알루미늄을 추가로 포함한다. 다른 면으로 본 발명은 조성물의 제조 방법 및 경화 페인트 필드를 갖는 유리 시트 및 이러한 유리 시트의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

유리 시트용 수성 페인트

본 발명은 유리 시트 상에 페인트 필드(field)를 제공하는데 특히 유용한 수성(water-based) 페인트 조성물에 관한 것이다.

발명의 명칭이 "유리 시트용 수성 페인트"인 미국 특허 출원 일련 번호 제08/415,951호를 참고로 한다.

자동차 및 건축 유리를 페인팅하기 위한 다양한 페인트 조성물이 숙련가들에게 공지되어 있다. 이 페인트들은 예를 들면, 자동차의 방풍 유리, 측면 채광창 및 후면 채광창으로서 사용되는 창유리(glazing)의 주변 가장자리 표면 주위에 불투명 경계를 형성하는데 사용된다.

일반적으로 이 조성물들은 유기 비히클(vehicle) 중 금속 산화물의 혼합물로부터 형성되는 세라믹 조성물이다. 금속 산화물의 혼합물은 최종적으로 제조되는 발화(fired) 세라믹 페인트를 위한 특정 색상을 얻도록 조절된다. 예를 들면, 자동차 창유리 상에 발화된 불투명 주변 가장자리 페인트 밴드는 통상 흑색이고, 산화크롬, 산화코발트 및 산화니켈과 같은 산화물을 포함할 수 있다. 이러한 조성물에 일반적으로 포함되는 유기 비히클, 예를 들면, 송유, 광유, 저분자량 석유 분획물 등은 세라믹 페인트가 브러싱(brushing), 분무 또는 스크린 프린팅(screen printing)에 의해 유리 표면에 도포되는데 사용된다. 금속 산화물은 서로에 대해 비활성일 뿐만 아니라, 종종 세라믹 페인트에 함유되는 유리 프릿과 같은 기타 물질에 대해서도 비활성이다. 이 유리 프릿은 세라믹 페인트와 함께 유리 시트에 최종적으로 용화되어 실온으로 냉각된 후 세라믹 페인트가 유리 시트에 고정되는 것을 확실히 하는 물질이다. 이 물질들이 유리 시트에 도포되는 경우 이들은 일반적으로 유리의 연화점 초과의 고온에서 가열되어 페인트를 경화시키고 페인팅된 유리 시트를 최종 고온 성형 공정 동안의 추가 조작에 적합하게 한다.

환경 및 상업적 고려의 관점에서 수성 페인트가 상기와 같은 유기 비히클 페인트의 대체품으로 개발될 수 있다면 바람직할 것이다. 또한 세라믹/유기 비히클 페인트 경화에 일반적으로 필요한 고온보다 상대적으로 저온에서 경화될 수 있는 수성 페인트를 개발하는 것이 바람직할 것이다. 페인트의 경화 동안 페인트 코팅을 갖는 유리를 고온으로 처리하면 종종 유리 시트에 바람직하지 않은 광학적 변형을 부가한다. 통상 사용되는 세라믹 페인트의 대체품으로서 적합하기 위하여 수성 페인트는 균일 코팅을 제공하고 내구력이 있고 또한 유리에 잘 접착될 필요가 있다.

본 조성물의 목적은 유리에 대해 우수한 접착성을 나타내는 수성 페인트 조성물을 제공하는 것이다. 본 발명의 추가 목적은 상대적으로 저온에서 경화될 수 있고 우수한 내구성을 나타내는 수성 페인트를 제공하는 것이다. 유리하게 본 발명의 수성 페인트 조성물은 상기 목적들을 달성하므로 종래 세라믹/유기 비히클 페인트의 단점을 극복한다.

하나의 이러한 페인트가 상기 언급된 미국 특허 출원 번호 제08/415951호에 개시되고 청구되었다. 제08/415951호 출원에 청구된 수성 페인트 조성물은 유리에 대해 우수한 접착성을 갖고 일반적으로 수용성 소듐 실리케이트, 물, 수용성 염기, 구리, 철, 니켈, 또는 코발트 중 하나의 미분 금속 산화물 안료 및 접착 촉진제로서 산화아연을 포함하고 임의로 유리 프릿을 포함한다.

본 발명은 유리에 대한 접착성이 우수한 수성 페인트 조성물이다. 본 발명의 조성물은 (i) 조성물의 20 내지 40 중량%를 이루는 수용성 소듐 실리케이트,

(ii) 조성물의 5 내지 25 중량%를 이루는 물,

(iii) 조성물에 약 10.5 이상의 pH를 제공하기에 충분한 양의 수용성 염기,

(iv) 구리, 철, 니켈, 코발트의 산화물 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되고 조성물의 25 내지 40 중량%를 이루는 입도 7 미크론 미만의 미분 금속 산화물 분말, 및

(v) 조성물의 10 중량% 이하를 이루는 평균 입도 10 미크론 미만의 유리 프릿 분말을 포함한다.

또한 바람직하게는 조성물은 소량의 산화아연을 포함한다. 또한, 바람직하게는 조성물은 소량의 수산화알루미늄을 포함한다. 추가로 본 발명은 성분들을 한데 합하고 혼합시키는 것을 포함하는, 상기한 수성 페인트의 제조 방법에 관한 것이다. 또 하나의 본 발명의 실시태양에 따라, 상기 개시된 조성물로부터 제조되는 경화 페인트로 적어도 일부분이 코팅된 유리 시트를 포함한다. 또 하나의 본 발명의 실시태양에 따라, 유리 시트 상에 페인트의 경화 코팅을 제공하는 방법을 포함한다.

본 발명 조성물은 방풍 유리 가장자리 주위의 "블랙 아웃(black out)" 영역을 위한 것과 같이, 유리 상의 코팅으로서 유용한 크롬 없는 수성 페인트이다. 이 조성물은 상기 개시된 바와 같이 수용성 소듐 실리케이트, 물, 수용성 염기, 페인트에 흑색 내지 회색을 제공하는 미분 금속 산화물 분말 및 접착 촉진제로서 유리 프릿 분말을 포함한다. 이는 유리에 대한 페인트의 접착성을 촉진시키기 위하여 산화아연을 추가로 포함할 수 있다. 임의 성분을 포함하여 이 성분들이 각각 상세히 후술될 것이다.

수용성 소듐 실리케이트는 본 발명 조성물의 약 20 내지 40 중량%, 보다 바람직하게는 조성물의 약 30 내지 36 중량%를 이루고, 본원에서 사용된 바와 같은 "조성물의 중량%"는 조성물 총 중량의 일부분을 의미한다. 이들은 단일 소듐 실리케이트 또는 실리케이트 혼합물을 포함할 수 있다. 본 발명 조성물에 유용한 수용성 소듐 실리케이트는 화학식 SiO₂:Na₂O로 표시될 수 있는데, 여기서 두 산화물의 몰 비는 약 2:1 내지 약 4:1이다. 수용성 소듐 실리케이트 뿐만 아니라, 유사한 화학식의 수용성 포타슘 실리케이트도 조성물에 또한 포함될 수 있다. 이들이 포함되는 경우 이들은 소량으로, 바람직하게는 조성물의 10 중량% 미만, 일반적으로는 약 5 내지 10 중량%의 양으로 통상 존재한다.

여전히 요구되는 또 하나의 조성물 성분은 총 조성물 중량의 약 5 내지 25 중량%, 바람직하게는 약 10 내지 25 중량%의 양으로 포함되는 물이다. 또한 조성물은 pH 약 10.5 이상, 바람직하게는 12.5 초과, 보다 바람직하게는 약 13.5의 페인트 조성물을 제공하기 위하여 사용되는 수용성 염기를 포함한다. pH는 목적하는 pH에 의해 나타난 바와 같이 염기 측면에서 요구된다. 이 pH를 갖는 조성물의 제공은 페인트에 바람직한 저장 수명을 부여하기 위해 필요하다. pH가 약 13 초과인 본 발명 페인트는 예를 들면, 3개월 이상을 저장하는 동안 안정하다는 것을 알게 되었다. 사용될 수 있는 수용성 염기의 예로는 수산화나트륨 및 수산화칼륨이 있지만 이에 제한되지 않으며, 수산화나트륨이 바람직하다. 사용되는 염기의 양은 예를 들면, 사용되는 특정 염기 및 농도에 따라 좌우된다. 예를 들면, 1N 수산화나트륨 염기를 사용하는 경우 일반적으로는 조성물의 약 2 내지 10 중량%, 보다 바람직하게는 약 3 내지 8 중량% 및 최적으로는 약 3 내지 6 중량%의 양으로 포함된다. 사용될 수 있는 염기의 최적의 양 및 형태는 본원을 고려하여 당업자에게 명백할 것이다.

조성물은 산화구리, 산화철, 산화니켈, 산화코발트 및 이들의 혼합물로부터 선택된 미분 금속 산화물 안료를 추가로 포함하며 산화구리의 포함이 바람직하다. 이 안료는 페인트에 흑색을 제공하고 조성물의 25 내지 40 중량%, 바람직하게는 조성물의 약 25 내지 40 중량%를 이룬다. 미분 분말 안료의 평균 입도(입경)는 약 7 미크론 미만, 바람직하게는 약 3 내지 7 미크론, 가장 바람직하게는 약 5 미크론이다. 이 조성물들은 금속 산화물의 혼합물 및 백분율에 따라서 색상이 흑색에서 암회색으로 변화될 것이다. 바람직한 것인 산화구리는 흑색 페인트 조성물을 제공한다. 산화크롬은 유리에 대한 페인트의 접착성을 방해하기 때문에 페인트 조성물에 이를 사용하는 것은 바람직하지 않음을 알게 되었으며, 그러므로 본 발명의 페인트는 크롬이 없는 것이다.

크롬 없는 페인트 조성물의 또 하나의 필수 성분은 미량의 접착 촉진제, 즉, 유리 프릿 분말이다. 일반적으로는 본 발명 흑색 페인트 조성물의 약 10 중량% 이하, 보다 바람직하게는 약 2 내지 10 중량%, 가장 바람직하게는 약 2 내지 8 중량%를 이루는 양으로 수성 페인트 조성물에 포함된다. 가장 바람직하게는 유리 프릿은 총 조성물 중량을 기준으로 약 5 중량%의 양으로 조성물에 존재한다. 유리 프릿은 분말 형태로 페인트 조성물에 혼입되고, 평균 입경은 약 10 미크론 미만, 바람직하게는 약 3 내지 7 미크론, 가장 바람직하게는 약 7 미크론이다. 이 분말화 유리 프릿은 약 1300 ℉ 미만에서 연화하는 유리 물질이다. 본 조성물에 유용하고 종종 에나멜 프릿으로 불리는 바람직한 유리 프릿 물질의 예로는 아연, 붕소, 비스무트, 티타늄, 지르코늄 및 알루미늄과 같은 금속 및 이들의 혼합물의 실리케이트, 예를 들면 티타늄-실리케이트 유리, 아연 보로-실리케이트 유리 및 비스무트 보로-실리케이트 유리가 있다. 다수의 이 유리 프릿들은 제너럴 칼라즈 캄파니 및 오. 하멜 캄파니(General Colors Co. & O. Hommell Co.)의 제품으로서 시판되고 있다. 본 발명에 사용될 수 있는 기타 유리 프릿들은 본원을 고려하여 당업자에게 명백할 것이다. 이 프릿 재료를 유리 조성물에 포함시키는 것이 실시예에서 나타난 바와 같이 유리에 대한 페인트의 접착성을 상당히 개선한다는 것을 알게 되었다. 유리 프릿은 일반적으로 수불용성이지만, 예상외로 유리 프릿이 수성 페인트 조성물에서는 수용성인 것처럼 보인다는 것을 알게 되었다. 이는 조성물 내에서의 강염기(예, NaOH) 사용에 기인할 수 있는 것으로 여겨진다. 페인트 조성물의 기타 수용성 성분, 예를 들면 소듐 실리케이트와 함께 가용성이 되게 하는 유리 프릿의 성능은 유리 표면에 대한 경화 페인트의 접착성을 개선하기 위하여, 유리 프릿이 페인트 조성물의 기타 수용성 성분과 반응할 수 있게 한다. 이 이론은 유리 프릿의 혼입에 의해 제공되는 유리에 대한 경화 페인트 접착성의 상당한 개선을 설명하기 위해 시도되어 왔으나, 이의 정확성이나 이해가 본 발명의 수행에 필요한 것은 아니다.

상기 요구되는 성분 뿐만 아니라, 페인트 조성물은 임의적이지만 바람직하게는 또 하나의 접착 촉진제로서 산화아연을 포함한다. 바람직하게 이는 조성물 중량을 기준으로 약 2 내지 10 중량%, 바람직하게는 약 3 내지 6 중량%, 가장 바람직하게는 약 4 내지 6 중량%의 양으로 조성물에 포함된다. 최적으로, 조성물은 산화아연을 약 6 중량% 포함하는 것이 바람직하다. 페인트 조성물에 제공되는 산화아연의 평균 입도는 약 2 내지 3 미크론이 바람직하지만 입도가 중요한 것은 아니다. 이론에 구속되는 것을 바라지 않지만, 본 발명자는 산화아연이 실리케이트 페인트 조성물의 팽창 계수를 낮추고 유리 조성물의 팽창 계수에 보다 근접하게 부합시키는 것이라 생각한다. 따라서, 유리의 가열 및 냉각 동안 유리 및 페인트가 열팽창 계수에 합리적으로 근접하게 부합하기 때문에 페인트에는 보다 작은 응력이 생긴다. 페인트에서의 보다 작은 응력은 유리 지지체에 대한 페인트의 양호한 접착성을 일으키는 것으로 여겨진다. 그러나 본 발명의 수행을 위해서 이 이론의 이해 또는 정확성이 필요한 것은 아니다.

본 발명의 흑색 페인트 조성물에 포함되는 또 하나의 임의적이지만 바람직한 성분은 계면활성제이다. 계면활성제는 잘 알려져 있는 물질이고 도포하고자 하는 지지체에 대해 액체 페인트의 습윤 특성을 개선하기 위하여 종종 페인트에 첨가된다. 이 물질의 예로는 3M 캄퍼니제 "FC-171"이 있다. 기타 계면활성제들은 당업자에게 공지되어 있다. 바람직하게는 페인트 조성물의 약 0.1 내지 1.0 중량%, 보다 바람직하게는 약 0.25 내지 0.5 중량%를 이룬다. 또 하나의 임의적이지만 바람직한 성분은 조성물의 약 5 중량% 이하로 조성물에 바람직하게 포함되는 수산화알루미늄이다. 일반적으로 이는 수산화알루미늄 수화물로서 페인트에 첨가되며, 페인트의 저장 수명을 증가시키고 유리 시트에 대한 페인트의 접착성을 증가시킬 수 있음을 알게 되었다.

조성물을 제조하기 위하여, 성분들은 일반적으로 함께 첨가된 후 최종 조성물에서 유리 프릿 및 산화아연의 바람직한 입도를 갖는, 성분들의 실질적으로 균일한 혼합물이 얻어질 때까지 볼 분쇄(ball milling)한다. 이를테면, 몇몇 경우 이 성분들은 초기에 보다 큰 입도로 혼합물에 첨가된 후 성분들의 분쇄 동안 보다 작은 입자로 축소될 수 있다. 이 혼합은 일반적으로 실온에서 수행된다. 종종, 염기는 볼 분쇄 후 또는 분쇄의 최종 단계에서 첨가된다. 알칼리 실리케이트, 물, 염기 및 산화크롬 및 산화구리와 같은 안료를 함유하는 수성 페인트 조성물, 즉, 세람-뷰(CERAM-VUE, CV1-112 Black, Industrial Control Development, Inc., 벤쿠버, WA)가 시판되고 있다. 이 제품이 경화되는 경우 유리 프릿 분말 및 바람직하게는 본원에서 논의된 산화아연 분말이 첨가될 때 유리에 대한 접착력이 보다 커진다. 그러나 이 제품은 유리에 대한 접착성을 방해하는 것으로 밝혀진 산화크롬을 함유하기 때문에 본 발명의 조성물의 제조에는 유용하지 않다.

본 발명 조성물을 제조한 후, 이는 임의 기술에 의하여 지지체, 특히 유리 지지체에 도포될 수 있다. 유리 시트는 유리 제조 분야에 일반적으로 알려진 임의 형태의 유리로부터 제조할 수 있다. 본 발명에 따른 용도를 위해 의도된 통상적인 유리 시트는 일반적으로 잘 알려져 있는 플로트(float) 유리 공정에 의해 제조되는 소다-석회-실리카 자동차 및 건축 창유리이다.

실행에 있어서, 통상적인 페인트 도포 방법, 예를 들면 고무롤러(squeegee)에 의해 페인트가 스크린을 가로질러 분무되어 패턴을 통하여 유리 시트 상에 페인팅되는 스크린 프린팅에 의해 페인트는 소정 패턴으로 유리 시트 표면에 균일 층으로서 도포된다. 실크 스크린에 의해 자동차 창유리의 표면에 페인트의 밴드를 도포하는 것은 페인팅 분야에 잘 알려져 있다. 이 경우 스크린 공정 동안에 페인트 주변에 습한 환경을 유지하는 것이 특히 바람직하다. 최적으로는 습한 환경이 본 발명의 바람직한 페인트 조성물과 함께 약 80 + 5 % rh를 유지하는 것이다. 습한 환경의 유지는 도포를 위한 바람직한 점성도에서 페인트의 수분 함량을 유지하여 페인트 도포 스크린계를 연장 사용하게 한다. 이 환경은 예를 들면, 1994년 8월 25일자로 보아즈(Boaz)가 출원하고 본 발명과 함께 양도된 미국 특허 출원 일련 번호 제08/295,574호에 기재된 발명에 의해 최적으로 제공될 수 있다. 이는 발명의 명칭이 "유리에 코팅을 도포하기 위한 장치 및 방법"이다.

페인트가 유리 시트에 도포될 수 있는 소정 패턴은 예를 들면, 자동차 창유리의 주변 가장자리 표면 상에 위치한 불투명 은폐 밴드를 포함할 수 있다. 이 은폐 밴드는 자동차 오프닝에 창유리를 장착하는데 사용되는 접착제가 태양 복사에 의해 파괴되는 것을 방지하고 창유리 연부 하단에 놓여 있는 접착 하드웨어 및 구조 성분을 은폐하는데 유용한 것으로서 자동차 창유리의 분야에 잘 알려져 있다. 밴드는 일반적으로 창유리의 연부까지 확대되고 하단에 놓이는 접착제 및 구조 성분을 은폐하기에 충분한 두께를 가지나, 자동차의 점유자에게 최고의 시야를 충분히 제공하도록 좁다. 명백하게는 다양한 페인트 필드가 유리 표면에 도포되는 경우 기타 소정 패턴이 경화 페인트 필드를 위한 최종 목적에 따라 사용될 수 있다.

"블랙 아웃"으로서 자동차 유리에 도포되는 코팅의 경우 바람직하게는 코팅은 약 12-16 미크론의 두께로 제공된다. 코팅은 임의의 두께로 도포될 수 있으나 최적 두께는 요구되는 특정 적용에 의해 결정된다.

본 발명의 경화성 조성물은 지지체에 도포된 후, 코팅을 경화시키는 물을 제거하기에 충분한 시간 동안 승온에서 베이킹(baking)함으로써 쉽게 경화된다. 이 단계는 임의 온도에서 수행될 수 있으나, 유리의 연화점 미만의 온도가 바람직하다. 물의 증발 및 경화는 중온, 예를 들면 약 400 ℃ 미만, 약 100 ℃ 내지 200 ℃의 온도에서도 바람직하게 수행될 수 있기 때문에, 페인팅된 유리는 연화되지 않으므로 중온 동안 변형으로부터 방지된다.

이는 페인트를 경화시키기 위해 유리의 연화점 초과의 온도에서 가열이 필요한 통상적인 유기 비히클 페인트와는 대조적이다. 유리 시트에 도포된 페인트 조성물은 페인팅된 유리가 추가 공정을 위한 조작, 즉, 페인팅된 유리 시트를 목적하는 최종 모양으로 벤딩(bending)하는데 유용하도록 일반적으로 먼저 경화된다. 유기 비히클 페인트를 경화시키기 위해 유리의 연화점 초과의 온도에서 유리를 가열하는 것은 유리에 변형이 생기는 기회를 제공한다. 다시 이 고온의 제2의 발화에서 페인팅된 유리를 후속적으로 벤딩하는 것은 유리 제품에 포함되는 제2의 변형 기회를 제공한다. 따라서, 본 발명 페인트는 유리 연화점 미만의 상대적으로 낮은 온도에서 경화될 수 있기 때문에, 유리 제품에 포함될 수 있는 변형을 바람직하게 최소화한다.

수성 흑색 페인트 조성물의 건조 및 경화는 임의 수단에 의해 수행될 수 있다. 특히 바람직한 두 수단은 유리에 도포된 페인트를 적외선 복사 또는 마이크로파 오븐 내에서와 같이 마이크로파 복사 처리하는 것을 포함한다. 후자가 상대적으로 작은 크기의 소형 유닛으로서 제공될 수 있고 보다 적은 에너지를 소모하고 일반적으로 적은 유지비를 필요로 하기 때문에, 가장 특히 바람직하다.

"블랙 아웃" 밴드로서 표면의 일부분에 도포되는 본 발명 페인트 조성물의 실시태양을 갖는 방풍 유리형 12" × 12" 샘플의 경우 코팅은 적외선 오븐 중 150 ℃에서 약 1분 내에 또는 마이크로파 오븐(4 KW 전력) 내에서 약 1분 미만에 경화될 수 있음을 알게 되었다. 사용된 페인트 조성물의 특정 실시태양 및 코팅된 영역은 본 발명 페인트를 경화시키는데 유용한 최적의 특정 요소들을 제시한다.

명백한 바와 같이 본 발명의 중온 경화성 조성물은 경화시키는데 상당한 승온을 필요로 하는 조성물과 비교하여 주목할 만한 에너지 절약을 제공한다는 점에서 상당히 유리하다. 또한, 상기 논의된 바와 같이 지지체가 유리인 경우 통상적인 유기 비히클 유리 코팅의 경화에 필요한 바와 같이 상당한 승온에 노출될 때 광학적 변형이 유리 시트에 포함될 수 있다. 본 발명 조성물은 페인트의 경화에 승온을 필요로 하는 종래 코팅 기술의 단점을 극복한다. 한편, 상기된 바와 같이 페인트는 유리 상에 특정 유용성을 갖고, 또한 예를 들면, 금속 또는 플라스틱을 포함하는 기타 지지체를 페인팅하는데 사용될 수 있다.

일반적으로 코팅된 자동차 유리는 후속적으로 레어(lehr) 내에서 550 ℃ 이상의 고온으로 유리를 처리하는 것을 포함하는 성형법으로 처리할 것이다. 비록 지지체 상에 내구적이고 접착적인 코팅의 제공이 필요한 것은 아니지만, 이는 코팅을 추가로 경화시킬 것이다.

하기 실시예는 본 발명의 설명을 위하여 제시되고 발명자에 의해 의도된 최고의 방식을 나타내기 위해 제공하지만, 이에 제한되는 것으로 이해해서는 안된다.

하기 세 실시예는 본 발명에 따라 제조된 페인트 조성물의 실시태양이다. 모든 성분의 양은 총 페인트 조성물의 중량%이다.

페인트 번호	1	2	3
소듐 실리케이트	32	32	25
포타슘 실리케이트	4	4.5	13
물	20	19	16
수산화나트륨 (1N)	8	6	4
산화구리	32	32	34
산화아연	2	4.0	4.0
프릿 (아연 보로실리케이트)	1.8	2.0	3.7
계면활성제 (FC-171, 3M 캄퍼니)	0.2	0.5	0.3

상기 흑색 페인트 조성물을 스크린 프린팅에 의해 두께 12 미크론으로 유리(소다-석회-실리카) 시트에 도포하고 120 ℃에서 3분 동안에 걸쳐 적외선으로 경화시켰다.

페인팅된 유리를 60 ℃의 고온 수조에서 5일 동안 처리함으로써 나타난 바와 같이 흑색 경화 페인트는 균일 코팅 및 유리에 대한 우수한 접착성을 나타내어 페인트는 층간 분리되지 않았다. 유리 프릿 접착 촉진제가 없는 유사한 페인트 조성물(따라서 본 발명에 따른 것이 아님)은 유사한 시험 조건하에 층간 분리가 일어났다.

하기 시험에 의하여 페인트를 우레탄형 접착제에 대한 접착성에 대하여 또한 시험한 것은 이 접착 물질을 종종 자동차에 탑재되는 유리와 접촉하여 사용하기 때문이다.

<우레탄 접착제/페인트/유리 접착성 시험>

유리 패널의 표면을 페인팅하고, 페인트를 550 ℃ 이상으로 유리를 가열하는 오븐에 통과시킴으로써 완전히 경화시켰다. 페인팅된 표면의 일부분(스트라이프)을 우레탄 접착성을 위해 엑세스(Essex) 유리 프라이머(Prep. No. 43519)의 코팅을 먼저 도포하여 제조하였다. 제조된 표면 상에 또 하나의 엑세스 유리 프라이머 제43520A번 층을 도포하였다. 프라이머를 실온에서 약 10분 동안 건조시킨 후 엑세스 우레탄 중합체 접착제의 "비드(bead)"를 프라이머 코팅 상에 도포하였다. 제2의 유리 패널을 우레탄 접착제가 도포되지 않는 것을 제외하고는 동일한 방식으로 제조하였다. 이어서 두 유리 패널을 압축 접촉시켜 우레탄 접착제가 제2 패널의 프라이머에 접촉되며 패널의 페인팅된 표면 사이는 약 0.25'가 되었다. 한 쌍을 공기중에서 72시간 동안 경화시켰다. 접착성 시험에 합격하기 위해서, 접착제 표면이 아닌 우레탄은 패널들이 서로에 대해 꼬일 때 절단되어야 한다. 접착성의 신뢰도는 접착된 쌍을 선택된 시간 동안 150 ℉에서 물에 침전시킨 후에 시험하였다. 상기 페인트 조성물들은 모두 우수한 접착성을 나타내었고 우레탄 접착성 시험을 성공적으로 합격하였다.

네 개의 기타 페인트 조성물을 하기와 같이 제조하였다.

페인트 번호	4	5	6	7
소듐 실리케이트	32	32	32	32
포타슘 실리케이트	3.8	4.0	0.8	0.9
물	20.0	20.0	20.0	20.0
산화구리	36.0	33.8	32.0	33.0
프릿 (아연 보로실리케이트)	0.0	2.0	2.0	7.0
산화아연	0.0	0.0	5.0	0.0
수산화나트륨	8.0	8.0	10.0	7.0
계면활성제 (FC-171, 3M 캄퍼니)	0.2	0.2	0.2	0.1

본 발명의 실시태양에 따른 세 페인트 조성물(5번, 6번 및 7번)과 본 발명에 따른 것이 아닌 하나의 비교 페인트(4번)를 상기된 바와 같은 우레탄 중합체 접착제에 대한 접착성 뿐만 아니라 하기된 바와 같이 폴리비닐 부티랄(방풍 유리에 중간층으로서 사용됨)에 대한 접착성에 대하여 시험하였다.

<비닐/페인트/유리 접착성 "퍼멜(Pummel) 시험">

3" 경계의 페인트에 폴리비닐 부티랄 중간층과 접촉하는 표면 상의 페인트를 유리 패널의 적층된 쌍으로 제공하였다. 적층물을 냉각시키고 -10 ℃에서 4시간 동안 안정화시켰다. 최종 4시간째, 적층물을 빠르게 제거하고 페인팅된 부분을 모루(anvil) 상에 놓은 후, 이 부분을 무거운 해머로 5분 연속 강타하였다. 이 온도에서 비닐은 경질이고 분쇄 유리 입자에 대해 불량한 접착성을 가졌다. 비닐에 대한 유리 입자의 접착성을 # 1 내지 # 10으로 정의된 표준치와 비교하여 평가하였는데, # 1은 비닐/페인트/유리 사이의 접착성의 완전한 손실을 나타내고 # 10은 비닐/페인트/유리 사이의 완전한 접착성을 나타내었다.

<비닐/페인트/유리의 퍼멜 시험 결과>

4번 페인트: # 1 - # 2 퍼멜 시험

5번 페인트: # 4 - # 6 퍼멜 시험

6번 페인트: # 6 - # 8 퍼멜 시험

7번 페인트: # 6 - # 8 퍼멜 시험

<우레탄/페인트/유리 접착성 시험의 결과>

	4시간 후	24시간 후	48시간 후	120시간 후
4번 페인트	불합격	-	-	-
5번 페인트	합격	합격	합격	불합격
6번 페인트	합격	합격	합격	합격
7번 페인트	합격	합격	합격	합격

상기 시험의 결과로부터 페인트 조성물내의 유리 프릿의 포함은 유리에 대한 페인트 접착성을 현저하게 개선하였고, 이는 페인트 조성물에 산화아연을 추가로 포함시켜 개선된다는 것을 알 수 있다. 페인트 조성물내에서 유리 프릿을 2 %에서 7 %로 증가시키는 것은 유리에 대한 경화 페인트 조성물의 접착성을 또한 증가시킨다. 그러나, 본 발명 조성물에 규정된 양 이상으로 양을 증가시키는 것은 페인트로서 부적합하며 "겔"이 되는 경향이 있음을 알게 되었다.

Claims

유리에 대한 접착성이 우수하고,

i) 조성물의 20 내지 40 중량%를 이루는 수용성 소듐 실리케이트,

ii) 5 내지 25 중량%를 이루는 물,

iii) 조성물에 10.5 이상의 pH를 제공하기에 충분한 양의 수용성 염기,

iv) 구리, 철, 니켈, 코발트의 산화물 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되고 조성물의 25 내지 40 중량%를 이루는 평균 입도 7 미크론 미만의 미분 금속 산화물 분말, 및

(v) 조성물의 10 중량% 이하를 이루는 평균 입도 10 미크론 미만의 유리 프릿 분말을 포함하는 수성 페인트 조성물.
제1항에 있어서, 조성물의 총중량을 기준으로 산화아연을 약 10 중량% 이하의 양으로 추가로 포함하는 수성 페인트 조성물.
제1항 또는 제2항에 있어서, 포타슘 실리케이트를 추가로 포함하는 수성 페인트 조성물.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 유리 프릿이 상기 조성물의 2 내지 10 중량%를 이루는 것인 수성 페인트 조성물.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 계면활성제를 0.1 내지 1.0 중량%의 양으로 추가로 포함하는 수성 페인트 조성물.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 수산화알루미늄을 약 5 중량% 이하의 양으로 추가로 포함하는 수성 페인트 조성물.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 유리 프릿이 아연, 붕소, 비스무트, 티타늄, 지르코늄 및 알루미늄, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속의 실리케이트로부터 선택되는 것인 수성 페인트 조성물.
유리에 대한 접착성이 우수하고,

i) 조성물의 30 내지 36 중량%를 이루는 수용성 소듐 실리케이트,

ii) 10 내지 25 중량%를 이루는 물,

iii) 조성물에 10.5 이상의 pH를 제공하기에 충분한 양의 수용성 염기,

iv) 조성물의 25 내지 40 중량%를 이루는 평균 입도 3 내지 7 미크론의 미분 산화구리 분말,

v) 아연, 붕소, 비스무트, 티타늄, 지르코늄 및 알루미늄, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속의 실리케이트인, 조성물의 2 내지 8 중량%를 이루는 평균 입경 약 3 내지 7 미크론의 유리 프릿, 및

vi) 조성물의 0.1 내지 1.0 중량%를 이루는 계면활성제를 포함하는 수성 페인트 조성물.
제8항에 있어서, 수산화알루미늄을 추가로 포함하는 페인트 조성물.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항 기재의 수성 페인트 조성물의 경화 코팅을 적어도 일부분에 포함하는 유리 시트.
i) 조성물의 20 내지 40 중량%를 이루는 수용성 소듐 실리케이트,

ii) 5 내지 20 중량%를 이루는 물,

iii) 조성물에 10.5 이상의 pH를 제공하기에 충분한 양의 수용성 염기,

iv) 구리, 철, 니켈, 코발트의 산화물 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되고 조성물의 25 내지 40 중량%를 이루는 입도 7 미크론 미만의 미분 금속 산화물 분말, 및

(v) 조성물의 10 중량% 이하를 이루는 유리 프릿을 포함하는 성분을 함께 첨가하는 단계, 및

상기 성분들을 볼 분쇄하여 페인트 조성물을 제조하는 단계를 포함하는, 유리에 대한 접착성이 우수한 수성 페인트 조성물의 제조 방법.
제11항에 있어서, 상기 성분들과 함께 상기 조성물의 총중량을 기준으로 산화아연 프릿 약 2 내지 10 중량%를 혼합하는 것을 추가로 포함하는 방법.
표면이 있는 유리 시트를 제공하는 단계;

i) 조성물의 20 내지 40 중량%를 이루는 수용성 소듐 실리케이트,

ii) 5 내지 25 중량%를 이루는 물,

iii) 조성물에 10.5 이상의 pH를 제공하기에 충분한 양의 수용성 염기,

iv) 구리, 철, 니켈, 코발트의 산화물 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되고 조성물의 25 내지 40 중량%를 이루는 입경 7 미크론 미만의 미분 금속 산화물 분말, 및

(v) 조성물의 10 중량% 이하를 이루는 평균 입경 10 미크론 미만의 유리 프릿을 포함하는 수성 페인트 조성물을 상기 표면의 적어도 일부분에 도포하는 단계;

상기 페인트 조성물에 존재하는 실질적으로 모든 물을 제거하고 상기 페인트 조성물을 경화시키고 접착성 코팅을 제공하기에 충분한 유리 시트의 연화점 미만의 온도로 마이크로파 또는 적외선에 의해 유리 시트 및 그 위의 페인트를 가열하는 단계;

페인팅된 유리 시트를 냉각시키는 단계; 및

목적하는 모양으로 유리 시트를 성형하기에 충분한 온도로 상기 페인팅된 유리 시트를 가열하는 단계를 포함하는, 창유리에 접착되는 경화된 수성 페인트 필드를 갖는 자동차 또는 건축용 성형 창유리의 제조 방법.