KR20020015690A

KR20020015690A - 복합 코팅제

Info

Publication number: KR20020015690A
Application number: KR1020017014718A
Authority: KR
Inventors: 산토 랜다조
Original assignee: 추후제출; 피알시-데소토 인터내쇼날, 인코포레이티드
Priority date: 1999-05-21
Filing date: 2000-05-19
Publication date: 2002-02-28
Also published as: BR0010729A; CA2374408A1; JP2003500503A; MXPA01011927A; EP1183300A1; CN1354765A; AU5030500A; WO2000071605A1

Abstract

본 발명은 (a) 기질의 표면 위에 용착된 경화성 기본코팅 조성물로 형성된 탄성의 기본코팅; 및 (b) 기본코팅 위에 도포되고, 기본코팅과 다르며, 폴리티오에테르 물질를 포함하는 경화성 최상코팅 조성물로 형성되는 최상코팅을 포함하는 다중 성분 복합 코팅제를 제공한다. 상기 최상코팅은 복합 코팅제가 변형되는 경우, 기본코팅이 최상코팅 앞에서 갈라질 수 있어 최상코팅이 최상코팅의 보전성을 유지하면서 더 변형하도록 탄성의 기본코팅보다 높은 인장 강도 및 % 신장율을 가질 수 있다. 상기 복합 코팅제는 항공우주 연료 저장 컨테이너로부터 연료 유출을 억제하는데 유용하다.

Description

복합 코팅제{COMPOSITE COATING}

현재, 실링 통합 연료 탱크 시스템은 실란트의 접합, 표면 실링, 필렛팅 및 브러쉬 도포를 포함한다. 실란트 도포 전에, 기질 표면은 철저하게 세정되어야 하고 실란트는 숙련가에 의해 조밀하게 도포되어야 한다. 제어된 도포 공정에도 불구하고, 얻어진 코팅은 자주 검사에 의해 틈이 발견되곤 한다. 게다가, 수선 및 재실링은 예전의 실란트 물질을 기질로부터 기계적으로 제거되는 것이 요구되기 때문에 어렵다.

따라서, 통상적인 기술, 예를 들면, 분무, 브러슁, 롤러링 또는 채우고 빼내는 기술 등으로 기질에 용이한 도포를 위해 적합한 코팅제 및/또는 실란트에 대한 필요성이 존재한다. 신규한 코팅제 또는 실란트는 다양한 금속성, 복합성, 실라시어스(silaceous) 및 중합성 기질에 접착해야 하고, 기질상의 핀홀 및 결함에 덮개를 제공해야 하고, 충격 및 진동의 경우에도 그의 보전성이 유지되어야 한다.

본 발명은 일반적으로 탄성의 기본코팅(basecoat)이 복합 코팅제에 압력이 적용되는 경우 최상코팅(topcoat) 앞에서 갈라지게 할 수 있는 탄성의 다층 복합 코팅제에 관한 것이고, 상기 복합 코팅제는 연료 유출을 억제하기 위한 연료 저장 컨테이너의 내부를 코팅하는데 유용하다.

본 발명은 (a) 기질의 표면상에 용착된 경화성 기본코팅 조성물로 형성된 탄성의 기본코팅; (b) 상기 기본코팅 위에 도포된 최상코팅을 포함하고, 상기 최상코팅은 기본코팅과 다르고, 폴리티오에테르 물질를 포함하는 경화성 최상코팅 조성물로부터 형성되는 복합 코팅제를 제공한다.

본 발명의 다른 태양은 (a) 기질의 표면상에 용착되고, 폴리우레탄, 폴리설파이드, 폴리티오에테르, 공중합체 및 그의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 중합성 물질을 포함하는 경화성 기본코팅 조성물로부터 형성된 탄성의 기본코팅; (b) 기본코팅 위에 도포된 최상코팅를 포함하고, 여기서 최상코팅은 기본코팅과 다르고, 탄성의 기본코팅보다 더 높은 인장 강도와 % 신장율을 갖는다. 다중 성분 복합 코팅제로 코팅된 기질이 또한 제공된다.

본 발명의 또 다른 태양은 연료 저장 컨테이너의 내부로부터 연료 유출을 억제하는 방법이고, 이것은 (a) 연료 저장 탱크의 내부를 하기와 같은 것: (i) 기질의 표면에 용착된 경화성 기본코팅 조성물로 형성된 탄성의 기본코팅; 및 (ii) 기본코팅 위에 도포된 최상코팅을 포함하는 복합 코팅제로 코팅하는 단계를 포함하고, 상기 최상코팅은 기본코팅과 다르고, 폴리티오에테르 물질을 포함하는 경화성 최상코팅 조성물로 형성된다.

운영 실시예에서 기타 또는 다르게 지적되지 않는 이상, 본 명세서 및 청구항에서 사용된 성분의 양을 나타내는 수, 반응 조건 및 등등은 "약"이라는 용어에 의해 모든 예에서 변형될 수 있다고 이해될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용된바와 같이, "중합체"라는 용어는 올리고머, 동종중합체 및 공중합체를 의미한다.

본 발명은 기질의 표면상에 용착된 탄성의 기본코팅 및 기본코팅의 적어도 일부 위에 도포된 최상코팅을 포함하는 복합(다층) 코팅제를 제공한다.

탄성의 기본코팅은 경화되는 경우 바람직하게 탄성이 되는 하나 이상의 경화성의 중합성 물질을 포함하는 경화성 기본코팅 조성물로 형성된다. 유용한 중합성 물질로는 가교성 또는 자가-가교성 폴리설파이드, 폴리티오에테르, 폴리우레탄, 공중합체 및 그의 혼합물를 포함한다. 바람직하게, 경화성 기본코팅 조성물은 하나 이상의 폴리티오에테르 또는 폴리설파이드와 같은 황-함유 물질을 포함한다.

유용한 폴리설파이드는 유기 라디칼 사이에 반복하는 폴리설파이드 연결을 포함하고, 각각의 유기 라디칼은 디설파이드 연결에의 결합을 위해 적어도 하나 이상의 일차 탄소 원자를 갖는다. 유용한 중합체는 다음과 같은 구조를 갖는 유니트를 하나 이상 포함한다.

여기서, R은, 이것으로 제한되는 것은 아니지만, 알킬, 알킬렌 또는 디에틸포말과 같은 옥시히드로카본을 포함하는 이가 또는 다가 유기 라디칼이고; m은 2 이상의 수이고, 바람직하게는 2 내지 4이고, 중합체의 황 등급으로 알려져 있고; 및 n은 1 이상의 정수이고, 바람직하게는 5 내지 50이다. R은 선택적으로 유사한펜던트(pendant)기를 포함한다.

유용한 고형의 폴리설파이드는 바람직하게 폴리스티렌 표준을 사용한 겔투과 크로마토그래피에 의해 결정된 바와 같이 약 100,000 이상의 수평균 분자량을 갖는다. 바람직한 폴리설파이드는 약 300 내지 15,000의 수평균 분자량을 갖고, 주변 온도(약 25℃) 및 대기압(약 760mmHg)에서 일반적으로 액체이다. 보다 바람직하게, 폴리설파이드 중합체의 수평균 분자량은 약 500 내지 10,000이다. 폴리설파이드는 선택적으로 하나 이상의 터미날 또는 펜던트 히드록시 또는 메르캅탄 관능기를 갖는다. 바람직하게, 폴리설파이드는 메르캅탄 터미날 관능기를 갖는다.

바람직한 폴리설파이드는 Morton International로부터 시판되는 LP 폴리설파이드 중합체, 예를 들면 LP-2, LP-3 및 LP-32 및 미국 특허 제1,962,460호 및 제4,623,711호에 기재된 바와 같은 폴리설파이드를 포함하고, 이것은 참조로서 본 명세서에 인용한다.

유용한 폴리티오에테르 물질은 하기 구조 Ⅰ의 유니트를 하나 이상 갖는 것을 포함한다.

여기서, R¹, R², R³및 R⁴는 각각 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 지방족기로부터 독립적으로 선택되고, x, y 및 n은 각각 1과 동일한 또는 1보다 큰 정수로부터 독립적으로 선택된다. 지방족기의 하나 이상은 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 치환 또는 비치환 지방족기, 고리지방족기 및 아릴기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 펜던트 기를 더 포함할 수 있다. 치환된 지방족기는 1 내지 12개의 탄소 원자 및 산소, 질소 및 황으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 이종원자를 포함할 수 있다. 바람직하게, 라디칼 R¹, R², R³및 R⁴는 각각 독립적으로 C₁-C₃지방족 기이다. 보다 바람직하게, R², R³및 R⁴는 에틸이고, R¹는 이소프로필이다. 더욱 바람직하게, y는 x보다 크고, n은 폴리티오에테르의 수평균 분자량이 약 300 내지 15,000 사이에 있도록 및 폴리티오에테르가 주변 온도 및 대기압에서 액체가 되도록 정한다. 상기 폴리티오에테르 물질은 하나 이상의 펜던트 또는 터미날 관능기, 예를 들면, 히드록시, 메르캅탄 또는 알킬을 포함할 수 있다.

유용한 폴리티오에테르 물질은 미국 특허 제 4,366,307호; 제5,912,319호 및 제5,959,071호에 기재된 것(이들 각각은 본 명세서에 참조를 위해 포함된다)을 포함하고, 및 PRC-DeSoto International로부터 시판되는 PERMAPOL P-3 및 855 중합체를 포함한다. 바람직한 폴리티오에테르-함유 조성물은 PR-2911이고, 이것은 PRC-DeSoto로부터 시판된다.

유용한 폴리우레탄은 하나 이상의 폴리올을 하나 이상의 폴리이소시아네이트로 반응시키는 것으로 제조된 것을 포함한다. 유용한 폴리올은 폴리에스테르 폴리올, 폴리에테르 폴리올 뿐만 아니라 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 부틸렌 글리콜, 글리세롤 및 트리메티롤프로판과 같은 디올 또는 트리올을 포함한다. 유용한폴리이소시아네이트는 지방족 폴리이소시아네이트, 고리지방족 폴리이소시아네이트 또는 방향족 폴리이소시아네이트를 포함한다.

상기 논의된 중합성 물질의 혼합물 및 공중합체가 사용될 수 있다.

바람직하게, 중합성 물질은 경화성 기본코팅 조성물의 전체 중량에 기초하여 경화성 기본코팅 조성물의 약 30 내지 55중량%를 포함하고, 보다 바람직하게는 약 40 내지 50중량%이다.

바람직하게, 경화성 기본코팅 조성물은 하나 이상의 경화제를 더 포함한다. 적합한 경화제의 비제한 실예로는 폴리아민, 폴리올, 폴리이소시아네이트, 금속 산화물, 폴리에폭사이드 및 그의 혼합물을 포함한다.

유용한 폴리아민으로는 일차 또는 이차 디아민 또는 질소원자에 부착된 라디칼이 포화 또는 불포화, 지방족, 지환식, 방향족, 방향족-치환 지방족 및 지방족-치환 방향족일 수 있는 폴리아민을 포함한다. 적합한 지방족 및 지환식 디아민의 실예로는 1,2-에틸렌 디아민, 이소포론 디아민을 포함한다. 적합한 방향족 디아민으로는 디에틸톨루엔 디아민 및 메틸렌 디페닐 디아민(MDA)을 포함한다. 유용한 트리아민은 디에틸렌 트리아민을 포함한다.

유용한 폴리올은 폴리옥시알킬렌 폴리올, 폴리에스테르 폴리올, 폴리옥시테트라 메틸렌 폴리올, 폴리우레탄 폴리올 및 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 부틸렌 글리콜, 글리세롤 및 트리메티롤프로판과 같은 디올 또는 트리올을 포함한다.

유용한 폴리이소시아네이트는 블록화된 또는 블록화되지 않은 폴리이소시아네이트를 포함하고, 이들은 방향족 디이소시아네이트; 지방족 디이소시아네이트,예를 들면 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트; 및 고리지방족 디이소시아네이트, 예를 들면 이소포론 디이소시아네이트 및 4,4'-메틸렌-비스(시클로헥실 이소시이네이트)를 포함한다. 폴리이소시아네이트에 대한 적합한 블록킹제의 실예로는 메탄올과 같은 저급 지방족 알코올, 메틸 에틸 케토사민과 같은 옥심 및 카프로락탐과 같은 락탐을 포함한다.

유용한 금속 산화물은 이산화망간(예를 들면, Eastman Chemical Co.로부터 시판되는 AT-407), 산화납, 과산화 칼슘, 과산화 바륨 및 산화아연을 포함한다.

유용한 폴리에폭사이드는 분자마다 적어도 두개의 에폭시기를 포함한다. 유용한 폴리히드릭 알코올의 폴리글리시딜 에테르는 에피할로히드린을 폴리히드릭 알코올, 예를 들면 디히드릭 알코올로 알카리성 응축 및 탈수소할로겐화 촉매, 예를 들면 수산화 나트륨 또는 수산화 칼륨의 존재하에서 반응시켜 형성될 수 있다. 적합한 폴리히드릭 알코올은 방향족, 지방족 또는 고리지방족일 수 있다. 적합한 방향족 폴리히드릭 알코올의 비제한 실예로는 페놀을 포함하고, 이것은 바람직하게 적어도 디히드릭 페놀이다. 본 발명에서 유용한 방향족 폴리히드릭 알코올의 비제한 실예는 디히드록시벤젠, 예를 들면 레조르시놀 및 히드로퀴논; 비스(4-히드록시페닐)-1,1-이소부탄; 4,4-디히드록시벤조페논; 비스(4-히드록시페닐)-1,1-에텐; 비스(2-히드록시페닐)메탄; 1,5-히드록시나프탈렌; 4-이소프로필리덴 비스(2,6-디브로모페놀); 1,1,2,2-테트라(p-히드록시 페닐)-에탄; 1,1,3-트리스(p-히드록시페닐)-프로판; 노볼락 수지; 비스페놀 F; 긴-사슬 비스페놀; 및 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판, 예를 들면 비스페놀 A(이것이 바람직하다)을 포함한다.

지방족 폴리히드릭 알코올의 비제한 실예는 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 1,2-프로필렌 글리콜, 1,4-부틸렌 글리콜, 2,3-부틸렌 글리콜, 펜타메틸렌 글리콜, 폴리옥시알킬렌 글리콜과 같은 글리콜; 소르비톨, 글리세롤, 1,2,6-헥산트리올, 에리스리톨 및 트리메티롤프로판과 같은 폴리올; 및 이들의 혼합물을 포함한다.

적합한 에폭시-관능 물질은 지시약으로서 메틸 바이올렛을 사용하고 과염소산으로 적정하는 것으로 측정된 바와 같이, 약 150 내지 200의 에폭시 당량(epoxy equivalent weight)을 갖는다. 적합한 시판되는 에폭시 관능 물질의 실예는 EPON?828 에폭시 수지이고, 이것은 비스페놀-A 및 에피클로로히드린으로부터 제조된 비스페놀 A의 에폭시 관능 디글리시딜 에테르이고, Shell Chemical Company로부터 시판된다.

바람직하게, 경화제는 도포 전에 즉시 경화성 기본코팅 조성물에 첨가된다. 경화제의 선택은 기본코팅 조성물 중의 중합성 물질의 터미날 관능성에 따른다. 예를 들면, 이소시아네이트는 폴리아민 또는 폴리올의 경화를 유도하고; 및 에폭시, 금속 산화물 및 금속 과산화물은 각각 티올기의 경화를 유도한다. 기본코팅 조성물의 경화는 중합성 물질을 경화제와 철처하게 혼합하고, 조성물을 경화에 도움을 주기 위한 분위기 및 온도 조건에 놔두는 것으로 성취된다. 바람직하게, 중합성 물질은 주변 공기에서 경화제의 존재하에서 경화한다. 전형적으로, 경화는 약 10 내지 150℃ 사이의 온도에서 일어난다. 바람직하게, 경화제의 농도 및 식별은주변 온도 및 대기압에서 몇 시간내에 경화를 강요하기 위해 선택된다. 경화를 위해 요구된 시간은 특별한 형식 및 경화 촉매의 특성 및 농도에 일부 의존한다.

일반적으로 경화제는 경화성 기본코팅 조성물의 전체 중량에 기초하여 경화성 기본코팅 조성물의 약 9 내지 100중량%를 포함할 수 있고, 바람직하게 약 9.3 내지 100중량%이다.

바람직하게, 경화성 기본코팅 조성물은 안료, 가소제, 충전제, 접착 촉진제, 용매 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 첨가제를 더 포함한다.

유용한 안료로는 카본 블랙 또는 산화철 및 이산화티탄과 같은 금속 산화물을 포함한다. 일반적으로 안료는 기본코팅 조성물의 전체 중량에 기초하여 약 3 내지 6중량%를 포함한다. 바람직하게, 탄성의 코팅 조성물이 이중 부분 시스템인 경우, 다른 색의 안료가 균질한 혼합을 촉진하기 위해 각각의 부분에 첨가된다.

유용한 가소제는 수소화된 터페닐 및 디- 또는 트리-이소데실프탈레이트를 포함한다. 바람직하게, 가소제는 전체 기본코팅 조성물 중량의 약 0 내지 5중량%의 양으로 기본코팅 조성물 중에 존재한다.

유용한 충전제는 카본 블랙, 탄화칼슘, 이산화티탄 및 발연된 실리카(fumed silica)를 포함한다. 바람직하게, 충전제는 전체 기본코팅 조성물 중량의 약 20 내지 30중량%의 양으로 기본코팅 조성물 중에 존재한다.

접착 촉진제는 기질에의 결합을 촉진하기 위해 기본코팅 조성물에 포함될 수 있다. 유용한 접착 촉진제는 실란, 페놀류, 티탄류, 에폭시류를 포함한다. 바람직하게, 접착 촉진제는 전체 기본코팅 조성물 중량의 약 2 내지 5중량%의 양으로 기본코팅 조성물 중에 존재한다.

용매는 조성물의 점도를 낮추고 분무 도포를 촉진하기 위해 기본코팅 조성물에 첨가될 수 있다. 유용한 용매는 메틸 에틸 케톤, 톨루엔 및 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트를 포함한다. 존재하는 경우, 기본코팅 조성물 중의 용매량은 기본코팅 조성물의 전체 중량에 기초하여 약 20 내지 30중량% 일 수 있다.

바람직하게, 탄성의 기본코팅은 ASTM-D-412-617(이것은 참조로서 본 명세서에 포함된다)에 따라 측정된 약 50 내지 600 psi(pounds per square inch)의 범위의 인장 강도와 50밀(mils)(1.27mm)의 코팅 두께에서 약 50 내지 800% 범위의 % 신장율을 갖는다. 본 명세서에 사용된 "인장 강도"라는 용어는 ASTM-D-412-617에 의해 측정된 바와 같이 물질의 비변형된 영역에 기초하여 물질의 변형에 대한 최대 저항을 의미한다. 본 명세서에 사용된 "신장율"은 ASTM-D-412-617에 의해 측정된 바와 같이 물질의 분열 전의 최대의 지속적인 스트레인을 의미한다.

바람직하게, 탄성의 기본코팅은 이것이 140℉(60℃)에서 2주동안 Jet Reference Fluid(JRF)에 노출시키는 경우 50부피% 미만으로 팽윤하는 연료 내성(fuel resistance)을 갖는다. JRF은 약 30부피% 톨루엔, 60부피% 시클로헥산, 10부피% 이소옥탄 및 1부피% t-부틸디설파이드의 혼합물이다. 또한, 탄성의 기본코팅이 가수분해적으로 안정해질 수 있는 것이 바람직하고, 예를 들면, 이것은 158℉(70℃)에서 물중에 한달 동안 있은 후에 원래 인장 강도 및 신장율의 적어도 40% 만이 남는다.

기본코팅 조성물은 통상적인 도포 기술, 예를 들면, 이 분야의 당업자에게 잘 알려진 분무, 브러쉬, 롤러, 통상적인 채우고 빼는 기술에 의해 기질의 표면 상에 도포되는 것이 바람직하다.

전형적으로, 기본코팅 조성물은 약 3 내지 30밀(0.07 내지 0.76㎜)의 범위의 건조 두께를 갖는 층을 제공하기 위해 기질에 도포되고, 바람직하게는 약 10 내지 20밀(0.25 내지 0.5㎜)이다. 기본코팅 두께는 기본코팅 조성물의 단일 도포 또는 다중 도포를 통해 형성될 수 있다는 것이 이해되어진다. 기본 탄성의 코팅 두께가 다중 도포을 통해 구성되는 경우의 예에서, 경화는 선택적으로 또 다른 층의 도포 전에 유도된다. 바람직하게, 기본 탄성의 코팅은 단일 도포를 통해 적용된다.

기본코팅 조성물은 최상코팅 조성물이 도포되기 전에 공기중 온도(바람직하게 약 10 내지 100℃)에서 경화될 수 있다.

본 발명에 의해 코팅되는 기질은 하나 이상의 중합성, 복합성 또는 금속성 물질 또는 그들의 조합으로부터 형성될 수 있다. 유용한 금속성 물질로는 알루미늄, 스틸, 티타늄 및 그의 합금을 포함한다. 유용한 중합성 물질로는 폴리우레탄, 니트릴 또는 버나 "N" 고무 및 섬유 복합재를 포함한다. 본 발명의 복합 코팅제는 평면의 기질 뿐만 아니라 복잡한 기하학적 기질상에 도포될 수 있다. 본 발명의 설명이 단단한 또는 유연한 연료 저장 컨테이너에 대해서 직접적이지만, 본 발명은 구조물에서의 연결부, 차도, 항공우주 응용을 포함한 다양한 기질을 코팅하는데 뿐만 아니라 전기적 와이어, 호스, 저장 탱크, 선박 및 연료 전달 파이프라인을 포함한 다양한 기질을 코팅하는데 이용할 수 있다는 것이 이해되어진다.

선택적으로, 기질 표면은 기본코팅 조성물의 도포 전에 외부의 그리스 및 파편을 제거하기 위해 세정될 수 있다. 연료 탱크 개조의 경우에서, 본 발명은 존재하는 표면 실란트를 방해함 없이 이용될 수 있다.

기본코팅 조성물은 기질에 직접 도포되는 것이 바람직하지만, 기본코팅 조성물층의 바닥 표면과 기질 사이의 중간층 또는 프라이머 코팅이 선택적으로 제공되는 것이 인식되어진다. 중간층 및 프라이머 코팅이 존재하는 경우, 이들은 탄성의 기본코팅과 기질 사이에 접착 촉진제로서 기능한다. 유용한 중간층 코팅 물질은 선택적으로 PR-148, PR-1826, PR-182 및 PR-1861을 포함하고, 이것은 각각 티타네이트-, 에폭시-, 실란-, 및 에폭시계 프라이머이고, 이것은 PRC-DeSoto로부터 시판된다.

최상코팅 조성물은 적어도 부분적으로 경화된 기본코팅 위에 도포된다. 최상코팅은 기본코팅과 다르며, 예를 들면, 이것은 기본코팅의 성분과 화학적으로 다른 적어도 하나의 성분 또는 기본코팅에 존재하는 동일한 성분과 다른 양으로 존재하는 적어도 하나의 성분을 포함한다.

최상코팅은 탄성의 코팅인 것이 바람직하고, 테스트를 위해 분리적으로 각각의 물질로 제조된 플로우(flow)을 가지고 ASTM D-412-617에 따라 결정된 바와 같이 기본코팅과 비교해서 높은 인장 강도 및/또는 % 신장율을 갖는다. 바람직하게, 최상코팅은 약 1000 내지 3000 psi(pounds per square inch)(70 내지 120㎏/㎠)의 범위의 인장 강도와 코팅 두께 50밀(1.27㎜)에서 약 500% 내지 1000%의 범위내의 % 신장율을 갖는다. 바람직하게, 최상코팅의 인장 강도는 기본 탄성 코팅의 비교될수 있는 값보다 100% 이상 높다. 따라서, 변형, 진동, 기계적 압력하에서, 기본코팅은 바람직하게 끊어질 것이고, 이것에 의해 최상코팅층은 연료 밀폐의 보전성을 유지하면서 흐르고 신장되게 된다.

최상코팅은 기본코팅 조성물의 중합성 물질에 대해 위에서 상술한 바와 같이 하나 이상의 폴리티오에테르 물질를 포함하는 경화성 최상코팅 조성물로 형성된다. 바람직하게, 폴리티오에테르 물질은 주변 온도 및 압력에서 액체이다. 유용한 폴리티오에테르 물질은 PERMAPOL P-3 및 855 중합체를 포함하고, 이것은 PRC-DeSoto International로부터 시판된다. 일반적으로, 폴리티오에테르 물질은 경화성 최상코팅 조성물의 전체 중량에 기초하여 경화성 최상코팅 조성물의 약 40 내지 60중량%를 포함한다.

바람직하게, 경화성 최상코팅 조성물은 추가로 하나 이상의 경화제를 포함한다. 적합한 경화제는 탄성의 기본코팅에 대한 경화제로서 상기에서 논의된 것을 포함한다. 바람직하게, 경화제는 경화성 최상코팅 조성물의 전체 중량에 기초하여 경화성 최상코팅 조성물의 약 2 내지 3중량%를 포함한다. 바람직하게, 폴리티오에테르 물질은 주변 공기에서 경화제의 존재하에서 경화한다.

경화성 기본코팅 조성물은 안료, 가소제, 충전제, 접착 촉진제, 용매 및 그의 혼합물과 같은 첨가제를 하나 이상 추가로 포함할 수 있다. 유용한 첨가제의 실예로는 유사한 양으로 탄성의 기본코팅에 대한 첨가제로서 상기에서 논의된 것을 포함한다.

최상코팅은 바람직하게 제 1안료 및 기본코팅과 다른 색깔의 제 2안료를 포함하고, 이것에 의해 최상코팅에 의해 기본코팅이 완전히 덮여지는 것을 용이하게 하기 위해 탄성의 기본코팅과 비교되어지는 다른 색깔이 최상코팅에 부여된다. 최상코팅은 분무, 브러쉬, 롤러에 의해 또는 통상적인 채우고 빼는 기술에 의해 적층체에 도포되어 건조 두께 약 10(0.25㎜) 내지 약 20밀(0.76㎜)를 얻고, 바람직하게 약 10(0.25㎜) 내지 약 20밀(0.5㎜)을 얻는다. 최상코팅은 습기하에서 또는 주변에서 또는 열적으로 경화될 수 있고, 경화온도는 바람직하게 약 10 내지 100℃의 범위이다.

다중 성분 복합 코팅제는 또한 최상코팅의 적어도 일부 위에 도포된 하나 이상의 오버코팅(overcoat)을 더 포함할 수 있다. 적합한 오버코팅은 페인팅 및 프라이머를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 바람직한 구현예에서, 다중 성분 복합 코팅제는 기질의 표면상에 용착된 경화성 기본코팅 조성물로 형성된 탄성의 기본코팅을 포함한다. 경화성 기본코팅 조성물은 폴리우레탄, 폴리설파이드, 폴리티오에테르, 공중합체 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 중합성 물질을 포함한다. 최상코팅은 기본코팅 위에 도포되고, 최상코팅은 기본코팅과 다르고, 탄성의 기본코팅보다 더 높은 인장 강도 및 % 신장율을 갖는다.

또한, 제공되는 것은 연료 저장 컨테이너의 내부로부터 연료 유출을 억제하는 방법이고, 상기 방법은 상기 설명된 복합 코팅제 시스템의 어느 하나로 연료 저장 탱크의 내부를 코팅하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다중-성분 복합 코팅제는 기질로부터 또는 두개의 기질 사이의 연결부로부터 액체의 유출을 억제하는데 유용한 코팅제 및 실란트를 제공한다. 본 발명의 기본코팅이 접착 손실, 예를 들면 부식, 나쁜 도포 또는 충격 손상과 같은 것을 경험하는 경우, 낮은 인장 강도 및 낮은 신장율의 경화된 탄성의 기본코팅은 높은 인장 강도 및 높은 신장율의 최상코팅 앞에서 갈라지는 것이 바람직하고, 이것으로 전체 코팅의 보전성이 유지되면서 매장되어 있는 기질의 노출을 방지할 수 있다. 항공기 연료 컨테이너에서, 본 발명은 더 유연하고 진동에 강한 연료 컨테이너를 제공할 수 있고, 이는 경화된 탄성의 기본코팅이 항공기 작동 동안 직면하는 팽창 및 수축과 관련된 주된 스트레스를 흡수할 수 있기 때문이다. 본 발명은 노화하는 항공기 연료 탱크를 재실링하는데 유용하고, 이는 존재하는 실란트를 방해하지 않으면서 존재하는 틈을 밀폐하기 위해 노화된 실란트가 다중 성분 복합 코팅제로 재코팅될 수 있기 때문이다. 대신, 단순한 마모 및 최적 용매 세정은 본 발명에 따른 복합 코팅제를 수용할 수 있는 존재하는 실란트를 제공한다.

본 발명의 이점을 더욱 완전히 나타내기 위해, 하기 실시예를 제시한다. 이어지는 것은 실예일 뿐 이것으로 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.

실시예

에폭시/그라파이트 복합 판넬 6인치×6인치×0.084인치(15.24×15.24×0.21㎝)(177℃에서 경화되고, 49.2 내지 50.2%의 섬유 용적을 갖는 Hercules AW193-PW/3501-6S)를 메틸 에틸 케톤(MEK) 용매로 세정하고, PR-148 컨디셔너(PRC-DeSoto) 층을 스크러빙 또는 브러싱으로 도포하여 박막을 형성하였다. 그라파이트 판넬의 두께는 2.108 내지 2.134㎜의 범위에 있다. 최상의 결과는 다음과 같이 본발명에 따라 얻어졌다.

기본코팅 층을 세정되고 컨디셔닝된 판넬 표면상에 형성하고 다음과 같은 두개의-성분 폴리설파이드-함유 기본코팅 조성물을 도포하는 것으로 형성하였다.

		성분의 중량 %
성분 A	이산화망간¹	59%
	가소제²	29%
	안료³	3%
	충전제⁴	3%
	디페닐 구아니딘	6%
성분 B	폴리설파이드 중합체⁵	49%
	충전제⁶	24.5%
	용매⁷	24.5%
	접착 촉진제⁸	2%
	접착 촉진제⁹	0.2%

주석)

1 : Eastman Chemical Co.에서 시판되는 AT-407 이산화망간.

2 : Monsanto Co.에서 시판되는 HB-40 수소화된 터페닐 가소제.

3 : R & T Vanderbilt로부터 시판되는 THERMAX N-911 카본 블랙.

4 : R & T Vanderbilt로부터 시판되는 탈크-IT-3X 탈크.

5 : Morton International로부터 시판되는 LP-32 폴리설파이드 폴리머.

6 : Solvay perfarmance Chemical로부터 시판되는 SOCAL 2G 31 UF 탄산칼슘.

7 : 메틸에틸케톤(Ashland Chemical) 및 Amsco Solvent L-541 톨루엔 용매(Union Carbide Corp.)의 혼합물.

8 : Occidental Chemical Corp로부터 시판되는 METHYLON 수지75108(4.8중량%), DUREZ 10694(27중량%) 및 31513 페놀성 수지(68중량%)의 혼합물.

9 : OSI Speicialties로부터 시판되는 SILQUEST A-186 에폭시 실란(50중량%) 및 R & T Vanderbilt로부터 시판되는 아밀 지메이트(50중량%)의 혼합물.

성분 A 대 성분 B의 비율은 전체 중량에 기초하여 9.3:100이다. 기본코팅 제형은 대략적으로 PR-2094(PRC-DeSoto)이다.

기본코팅 조성물은 그라파이트 판넬상에 분무에 의해 도포되고, 주변 조건(25℃±5℃)에서 6시간 동안 경화시켜 건조두께 0.015인치(0.38㎜)로 하였다. 경화된 기본코팅은 ASTM-D-412-617에 따라 측정된 바와 같이 인장 강도 350psi(24.7㎏/㎠) 및 250% 신장율을 갖는다.

최상코팅 조성물은 기본코팅 위에 분무하였다. 최상코팅의 성분은 다음과 같다.

		성분의 중량%
성분 A	아민¹⁰(PK_b≥4)	4.6%
	충전제¹¹	7.5%
	용매¹²	86%
	안료¹³	2%
	페라고닌산¹⁴	0.2%
성분 B	PERMAPOL 855	85%
성분 B	용매¹⁵	14%

주석)

10 : Ethyl Chemicals Corp.에서 시판되는 디에틸톨루엔 디아민.

11 : Pacific Coast Chemicals에서 시판되는 CAB-O-SIL TS-720 발연된 실리카 충전제.

12 : Eastman Chemicals Corp.에서 시판되는 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트.

13 : Cabot Corp에서 시판되는 REGAL 660R 카본 블랙.

14 : Henkel Chemicals에서 시판되는 EMERY 1202.

15 : Eastman Chemical Corp.에서 시판되는 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트.

성분 A 대 성분 B의 비율은 전체 중량을 기초하여 90:10이다.

상기 최상코팅은 분무에 의해 도포되어 약 0.035인치(1.14㎜)의 건조두께로 되고, 주변조건(25℃±5℃)에서 약 168시간 동안 경화되었다.

상기 최상코팅은 0.05인치(0.0127㎜)의 두께의 최상코팅 물질 주조(cast)를 단독으로 사용하여 1800psi(127㎏/㎠) 이상의 인장 강도와 신장율 900%을 갖는다.

실험실 장치는 연료 탱크의 조건을 시뮬레이션 하도록 충격 손상 전 및 후에 코팅된 및 비코팅된 판넬의 투과성을 테스트하기 위해 고안하였다. 시험 장치는 시험되는 판넬을 수용하기 위해 한쪽 말단이 개방된 실린더로 구성하였다. 실린더의 반대 말단에는 연료로 지그를 채우기 위해 사용되는 밸브 및 개구부를 장착하였다. 압력 조절기는 시험 지그의 내부를 0.35㎏/㎠의 일정압력으로 유지하기 위해 설치하였다. 시험 견본을 15.2㎠로 규격화하고, 1, 2, 4, 7, 8 및 12 발-파운드(foot-pounds)로 충격을 가했다. 최소 세개 시험 판넬이 각각의 조건에서 충격을 받았고, 이어서 각각의 판넬을 지그에 설치하였다. 1㎏의 TT-S-735 Type VII 제트 참조 연료(jet reference fue; JRF)를 각각의 지그에 개구부를 통해부과하고 이어서 개구부를 닫았다. 상기 지그를 질소로 0.35㎏/㎠로 가압하고, 연료 유출 검출 분말을 충격받은 영역과 손상된 영역에서 누출을 모니터하기 위해 가시적인 보조수단으로서 가스켓 둘레에 분무하고, 개구부 실링 가스켓의 성능을 조사하였다. 시험 기간은 4주일 동안이며, 첫번째 일주일 동안 얻어진 중량 손실이 일정했다. 가장 크게 손상된 판넬에 대한 시험 기간은 실패까지 수초 내지 수일의 범위였다.

상기에서 제조되고 전체 코팅 두께가 0.045인치(1.14㎜)를 갖는 시험 판넬은 충격 손상후 연료 투과성에 대해 시험하였다. 3 판넬의 평균 시험 결과는 하기 표 1에 나타냈다.

충격 손상 전 및 후에 에폭시/그라파이트 복합재의 연료 투과성
충격발-1Bs.(J)	비코팅된 판넬중량 손실(gms/day)	코팅된 판넬중량 손실(gms/day)
0(0)	0	0
1.0(1.4)	0.7	0
2.0(7.7)	11	0
4.0(5.4)	53	0.01
8.0(10.8)	31kgs	0.12
12.0(16.3)	6336kgs	0.13

상기 설명된 복합 코팅제를 6인치×6인치×0.04인치(15.24×15.24×0.1㎝) 크기의 알루미늄 판넬(MI:L-S-5541 당 처리된 합금 7075)에 0.01인치(0.25㎜) 건조두께로 도포하고, MEK로 세정한 후에 PR-148로 프라이밍하였다. 기본코팅을 6시간 동안 경화한 후에, 상기 설명된 최상코팅을 0.035인치(0.89)의 건조 두께로 도포하였다. 최상코팅을 75℉(24℃)에서 168시간 동안 경화하고, 이들 판넬을 충격 손상 후에 연료 투과성에 대해 시험하였다. 따라서, 얻어진 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

충격 손상 전 및 후에 에폭시/그라파이트 복합재의 연료 투과성
충격발-1Bs.(J)	비코팅된 판넬중량 손실(gms/day)	적층된 판넬 0.035인치(0.80㎜)중량 손실(gms/day)
4.0(5.4)	0	0
8.0(10.8)	144	0
12.0(16.3)	6100kgs	0.03

본 명세서에서 보여주고 설명된 것에 덧붙여 본 발명의 다양한 변형이 상기 설명으로부터 당업자에게 명백할 것이다. 이런 변형은 첨부된 청구항의 범위내에 또한 있다.

Claims

(a) 기질의 표면상에 용착된 경화성 기본코팅 조성물로 형성된 탄성의 기본코팅; 및

(b) 기본코팅 위에 도포된 최상코팅를 포함하고, 여기서 상기 최상코팅은 기본코팅과 다르고, 폴리티오에테르 물질를 포함하는 경화성 최상코팅 조성물로 형성되는 복합 코팅제.
제 1항에 있어서, 상기 경화성 기본코팅 조성물은 폴리우레탄, 폴리설파이드, 폴리티오에테르, 공중합체 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 중합성 물질를 포함하는 복합 코팅제.
제 1항에 있어서, 상기 기본코팅 조성물은 폴리설파이드를 포함하는 복합 코팅제.
제 2항에 있어서, 상기 중합성 물질은 경화성 기본코팅 조성물의 전체 중량에 기초하여 경화성 기본코팅 조성물의 40 내지 60중량%를 포함하는 것인 복합 코팅제.
제 2항에 있어서, 상기 경화성 기본코팅 조성물은 경화제를 더 포함하는 것인 복합 코팅제.
제 5항에 있어서, 상기 경화제는 폴리아민, 폴리올, 폴리이소시아네이트, 금속 산화물, 폴리에폭사이드 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것인 복합 코팅제.
제 5항에 있어서, 상기 경화제는 경화성 기본코팅 조성물의 전체 중량에 기초하여 경화성 기본코팅 조성물의 4 내지 6중량%를 포함하는 것인 복합 코팅제.
제 5항에 있어서, 상기 중합성 물질은 주변 공기에서 경화제의 존재로 경화하는 것인 복합 코팅제.
제 1항에 있어서, 상기 경화성 기본코팅 조성물은 안료, 가소제, 충전제, 접착 촉진제, 용매 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 첨가제를 더 포함하는 것인 복합 코팅제.
제 1항에 있어서, 상기 탄성의 기본코팅은 50밀의 두께에서 50 내지 600psi의 인장 강도를 갖는 복합 코팅제.
제 1항에 있어서, 상기 경화성 최상코팅 조성물의 폴리티오에테르 물질은 하기 구조 I을 갖는 유니트를 하나 이상 포함하는 것인 복합 코팅제.

여기서, R¹, R², R³및 R⁴는 각각 독립적으로 1 내지 6개의 탄소원자를 갖는 지방족기로부터 선택되고, x, y 및 n은 각각 1과 동등한 또는 1보다 큰 정수에서 선택된다.
제 11항에 있어서, 지방족 기의 하나 이상은 1 내지 12개의 탄소원자를 갖는 치환 또는 비치환 지방족기, 고리지방족기 및 아릴기로 이루어진 군에서 하나 이상 선택된 하나 이상의 펜던트 기를 더 포함하는 것인 복합 코팅제.
제 12항에 있어서, 상기 치환 지방족 기는 1 내지 12개의 탄소 원자를 포함하고, 산소, 질소 및 황으로 이루어진 군에서 선택된 이종원자를 포함하는 것인 복합 코팅제.
제 1항에 있어서, 상기 폴리티오에테르는 경화성 최상코팅 조성물의 전체 중량에 기초하여 경화성 최상코팅 조성물의 40 내지 60중량%를 포함하는 것인 복합 코팅제.
제 1항에 있어서, 상기 폴리티오에테르 물질은 주변 온도 및 압력에서 액체인 복합 코팅제.
제 1항에 있어서, 상기 경화성 최상코팅 조성물은 경화제를 더 포함하는 것인 복합 코팅제.
제 16항에 있어서, 상기 경화제는 폴리아민, 폴리올, 폴리이소시아네이트, 금속 산화물, 폴리에폭사이드 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것인 복합 코팅제.
제 16항에 있어서, 상기 경화제는 경화성 최상코팅 조성물의 전체 중량에 기초하여 경화성 최상코팅 조성물의 2 내지 3중량%를 포함하는 것인 복합 코팅제.
제 16항에 있어서, 상기 폴리티오에테르 물질은 주변 공기에서 경화제의 존재하에서 경화하는 것인 복합 코팅제.
제 1항에 있어서, 상기 경화성 최상코팅 조성물은 안료, 가소제, 충전제, 접착 촉진제, 용매 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 첨가제를 더 포함하는 것인 복합 코팅제.
제 1항에 있어서, 상기 최상코팅은 50밀의 두께에서 1000 내지 3000psi 범위의 인장 강도를 갖는 것인 복합 코팅제.
제 1항에 있어서, 상기 최상코팅은 탄성의 기본코팅의 인장 강도보다 더 큰 인장 강도를 갖는 것인 복합 코팅제.
제 22항에 있어서, 상기 최상코팅은 탄성의 기본코팅의 인장 강도보다 40% 더 높은 인장 강도를 갖는 것인 복합 코팅제.
제 1항에 있어서, 상기 최상코팅은 탄성의 기본코팅의 % 신장율보다 더 큰 % 신장율을 갖는 것인 복합 코팅제.
제 1항에 있어서, 상기 탄성의 기본코팅은 제 1안료를 더 포함하고, 최상코팅은 제 2안료를 더 포함하고, 이것으로 탄성의 기본코팅과 비교되도록 최상코팅에 다른 색깔이 부여되는 것인 복합 코팅제.
제 1항에 있어서, 다중 성분 복합 코팅제는 탄성의 기본코팅과 최상코팅 사이에 위치된 중간코팅을 더 포함하는 것인 복합 코팅제.
제 1항에 있어서, 상기 다중 성분 복합 코팅제는 최상코팅의 적어도 일부 위에 도포된 오버코팅을 더 포함하는 것인 복합 코팅제.
(a) 기질의 표면상에 용착된, 폴리우레탄, 폴리설파이드, 폴리티오에테르, 공중합체 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 중합성 물질을 포함하는 경화성 기본코팅 조성물로 형성된 탄성의 기본코팅; 및

(b) 기본코팅 위에 도포되고, 기본코팅과 다르며, 탄성의 기본코팅 보다 더 높은 인장 강도와 % 신장율을 갖는 최상코팅;을 포함하는 복합 코팅제.
(a) 기질의 표면상에 용착된 경화성 기본코팅 조성물로 형성된 탄성의 기본코팅; 및

(b) 기본코팅 위에 도포되고, 기본코팅과 다르며, 폴리티오에테르 물질을 포함하는 경화성 최상코팅 조성물로 형성된 최상코팅;을 포함하는 다중 성분 복합 코팅제가 표면의 적어도 일부에 도포되는 코팅된 기질.
(a) 기질의 표면 상에 용착된, 폴리우레탄, 폴리설파이드, 폴리티오에테르, 공중합체 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 중합성 물질를 포함하는 경화성 기본코팅 조성물로 형성된 탄성의 기본코팅; 및

(b) 기본코팅의 적어도 일부에 도포되고, 기본코팅과 다르며, 탄성의 기본코팅보다 더 높은 인장 강도와 % 신장율을 갖는 최상코팅;을 포함하는 다중 성분 복합 코팅제가 표면 위에 도포되는 코팅된 기질.
(a) 하기와 같은 것을 포함하는 다중 성분 복합 코팅제로 연료 저장 탱크의 내부를 코팅하는 단계를 포함하는 연료 저장 컨테이너의 내부로부터 연료 유출을 억제하는 방법.

(i) 기질의 표면상에 용착된 경화성 기본코팅 조성물로 형성된 탄성의 기본코팅; 및

(ii) 기본코팅의 적어도 일부 위에 도포되고, 기본코팅과 다르며, 폴리티오에테르 물질를 포함하는 경화성 기본코팅 조성물로 형성되는 최상코팅.