KR20040030250A - 내마모성이 개선된 왁스 개질 피복 조성물 - Google Patents

내마모성이 개선된 왁스 개질 피복 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 왁스 피복된, 현탁된 미분 폴리아미드를 포함하며 내마모성이 매우 개선된, 하이드록실 관능성 결합제 및 차단된 폴리이소시아네이트를 기본으로 하는 경화성 피복 조성물에 관한 것이다.

Description

내마모성이 개선된 왁스 개질 피복 조성물{Wax-modified coating compositions with improved abrasion resistance}
현탁된 미분 폴리아미드를 포함하는, 하이드록실 관능성 결합제 및 폴리이소시아네이트 또는 폴리에스테르멜라민 수지 시스템을 기본으로 하는 경화성 피복 조성물은 공지되어 있다[참조: 유럽 특허공보 제0 047 508호]. 이들 피복 조성물은 경화하여 우수한 기계적 변형성, 우수한 내마모성 및 우수한 내화학약품성을 지니는 기후 안정성 및 광 안정성 피막을 제공한다.
현재, 주로 폴리아미드 11과 폴리아미드 12를 기본으로 하는 미세한 폴리아미드 분말이 텍스쳐링제(texturing agent) 및 특성 향상제로서 폴리우레탄계 및 폴리에스테르계 피복 재료에 사용된다. 다른 결합 시스템도 고려할 수 있다.
이들 시스템은 주로 코일 피복 산업에서 사용되지만 목재 피복재 분야에서도 사용되고, 점차적으로 일반 산업 분야에서 사용되고 있다. 예로는 바닥 도포제 또는 주방 가구[워크톱(worktop)]용 내마모성 목재 피복재가 있다.
오늘날 용도에 있어서, 예를 들면, 내마모성이 매우 우수한 폴리아미드 분말이 일광 차단 시스템[롤러 셔터 바(roller shutter bar)] 영역에서 피복 시스템의 수명을 연장시키기 위해서 특히 텍스쳐링제로서 사용된다. 코일 피복 공정에서는 알루미늄 시트 및 강 시트에 도포한 후, 절단하고 성형하여 목적하는 부품을 생성한다.
지금까지 개발된 피복 조성물은, 예를 들면, 베이킹 오븐 속에서 반응하고 경화하는 반응 시스템이며, 예를 들면, 이소시아네이트를 160℃를 초과하는 온도에서 탈차단시킨 후, 폴리에스테르의 말단 하이드록실 그룹과 반응시킨다.
폴리아미드 11 분말 및/또는 폴리아미드 12 분말을 텍스쳐링제로서 사용하여 폴리우레탄 및/또는 폴리에스테르 피복 시스템을 개선시키는 기초는 폴리아미드에 명백하게 존재하는 유리 반응성 말단 그룹, 주로 말단 카복실 그룹 및 말단 아미노 그룹과 오븐 속에서 생성된 반응성 성분들과의 반응이다. 이는 폴리아미드가 오븐 속에서 형성된 피막 필름으로 화학적으로 혼입되는 것을 수반한다.
피복 필름의 표면 품질 및 내마모성을 개선시키기 위해 적합한 또 다른 성분은 왁스, 특히 미분된 PE 왁스이다. 그러나, 성능면에서, 고 농도의 왁스는 피복 필름에 악영향을 미친다. 피막은 종종 지문에 대해 고 민감성을 나타낸다. 삼출 현상이 표면에서 일어날 수 있는데, 이는 피막의 선명도를 감소시키거나 피막을 우유빛으로 흐리게도 할 수 있다. 또한, 고비율의 PE 왁스는 피복 재료에 불완전하게 분산되는 것으로 관찰되었다. 불균질한 분포로 인해, 최종 피복 필름은 얼룩얼룩한 결을 갖는다.
따라서, 본 발명의 목적은 왁스 분율이 높은 경우에도 위에서 기재한 단점이 없는 피복 조성물을 제공하는 것이다. 이러한 목적은 특허청구범위에 따라서 달성되었다.
놀랍게도, 폴리아미드 분말을 포함하는 상기 피복 조성물을 사용함으로써, 특히 본 발명에 따라서 폴리아미드 분말을 왁스로 미리 피복하는 경우, 피복 필름의 내마모성이 상당히 개선되는 것으로 밝혀졌다.
이러한 상황에서, 놀랍게도 피복 필름의 내마모성은, 왁스 피복된 폴리아미드 분말을 사용하는 경우에 최고이고, 왁스와 폴리아미드 분말을 통상적으로 별도로 피복 조성물에 가하는 경우보다 우수한 것으로 관찰되었다.
또한, 본 발명의 피복 시스템을 사용하여 고 농도의 왁스와 관련된 상기 단점들(예: 지문 민감성, 표면에서의 삼출 및/또는 우유빛 흐림)을 방지하거나 크게 감소시킬 수 있다.
피복 필름에서 폴리아미드 분말의 화학적 부착은 왁스로 피복함으로써 상당히 저해되고 폴리아미드 입자가 피복 필름으로부터 탈착될 것이라는 가설은 잘못된 것이다. 그 대신에, 놀랍게도 피복에도 불구하고 말단 폴리아미드 그룹이 베이킹 오븐 속에서 차단된 반응성 시스템에 비교적 우수하게 화학적으로 부착하는 것으로 밝혀졌다.
본 발명의 피복 조성물에 적합한 왁스는 모든 올레핀계 왁스 및/또는 피셔-트롭슈(Fischer-Tropsch) 왁스이다. 이들 왁스는 개질된 형태로도 사용될 수 있다. 개질된 왁스의 예는 PTFE 함유 PE 왁스이다. 이들 왁스는 유리하게는 융점이 90 내지 160℃이다.
다음 설명은 본 발명의 생성물 및 이의 제조방법을 예시하기 위한 것이다.
본 발명의 피복 조성물은 피복된 폴리아미드 분말을 포함한다. 이는 바람직하게는 폴리아미드 11 및/또는 폴리아미드 12를 포함하는 폴리아미드 분말로 구성된다. 사용될 수 있는 폴리아미드 분말은 폴리아미드 과립을 분쇄하여 생성시킨 분쇄된 분말 및 침강 분말을 포함한다. 독일 특허공보 제29 06 647 B1호[휠스 아게(Huls AG)]의 침강법에 의해 제조된 폴리아미드 12 분말을 사용하는 것이 특히 바람직한데, 이는 이들 분말이 매우 균질한 입자 형태 및 다공성 표면을 갖고 있기 때문이다.
피복재 분야에서 사용되는 폴리아미드 분말의 경우 평균 입자 형태(d50)는 5 내지 60㎛이지만, 특정 경우에는 d50이 약 150㎛까지의 보다 큰 입자가 또한 사용된다.
폴리아미드 분말은 왁스로 피복된다. 이러한 경우, 폴리아미드 분말 100부당 일반적으로 0.5 내지 10부의 미분 왁스가 도포된다.
폴리아미드 분말이 소결되지 않거나 함께 점착되어 더 큰 입자를 형성하지 않도록 하고 혼합기가 용융된 폴리아미드로 피복되지 않도록 하기 위해서, 혼합기속의 최고 온도가 폴리아미드 분말의 융점 미만으로 확실히 유지되도록 하면서, 왁스는 건식 블렌드 속에서 냉각 혼합으로써 폴리아미드에 도포될 수 있거나 결합에 의해 또는 다른 공지된 가열 혼합법에 의해 도포될 수 있다.
본 발명의 피복 조성물에서, 피복된 폴리아미드 분말은 0.1 내지 40중량%의 분율로 사용되고, 분율은 바람직하게는 0.5 내지 5중량%, 보다 바람직하게는 1 내지 3중량%이다.
이러한 피복 조성물은 유럽 공개특허공보 제0 047 508 A2호에 기재되어 있는 성분들을 추가로 포함한다. 당해 피복 시스템은 폴리이소시아네이트의 이소시아네이트 그룹과 반응하는 하이드록실 관능성 결합제를 기본으로 한다. 이의 예는 폴리에스테르, 폴리올, 폴리에테르, 폴리우레탄, 폴리글리콜, 폴리아크릴레이트, 멜라민 수지, 비닐 수지, 에폭시 수지, 페놀계 수지, 우레아 수지, 또는 하이드록실 그룹을 함유하는 유사한 중합체이며, 또한 예를 들면, 아민, 폴리아미노 아미드 등과 같은 활성 수소원자를 함유하는 다른 관능성 그룹이다.
본 발명의 피복 조성물은 차단된 폴리이소시아네이트와 하이드록실 함유 결합제를 총 10 내지 60중량%, 바람직하게는 20 내지 40중량% 함유하며, 유럽 공개특허공보 제0 047 508 A2호에 기재되어 있는 바와 같이, 이들 두 성분간의 비는 0.5:1 내지 5:1로 달라질 수 있다.
당해 피복 조성물은 각종 용매를 추가로 포함할 수 있고, 염료, 안료 및 추가로 통상적인 첨가제(예: UV 안정화제)를 또한 포함할 수 있다. 상응하는 화합물은 유럽 공개특허공보 제0 047 508 A2호에도 기재되어 있다.
본 발명의 피복 조성물은 통상적인 방법으로 각각의 표면에 도포될 수 있으며, 이러한 방법으로는 비제한적 예로서 분무 피복법, 롤러 피복법, 스트립 피복법(코일 피막), 유동 피복법 및 나이프 피복법이 언급될 수 있다.
본 발명의 피복 조성물이 제공된 표면은 이후에 반응성 시스템이 결합제 및 폴리아미드 분말의 관능성 그룹들과 반응할 수 있는 온도로 가열한다. 당해 가열 과정에, 피복 조성물은 유동하여 피복 필름을 형성하고 경화한다. 가열은 오븐(강제 열풍 오븐) 속에서 수행되거나 열 공급원을 사용한 조사 또는 유도에 의해 수행될 수 있다.
다음 실시예는 본 발명을 이들로 한정하려는 것이 아니라 예시하기 위한 것이다.
대표적인 피복 폴리아미드의 제조
독일 특허공보 제29 06 647 B1호에 따라서 제조되고 평균 입자 분포 d10이 7㎛, d50이 21㎛ 및 d90이 38㎛인 폴리아미드 12 침강 분말 100부를 각각 10ℓ헨쉘(Henschel) 고속 혼합기에서 600rpm으로 3분 동안 표 1에 따르는 각종 왁스와 격렬하게 혼합한다. 혼합기의 전력 소비량은, 각각의 경우, 약 3.4 ×104W이다.
투명 피막 재료용 폴리아미드 분말
생성물 왁스 유형 왁스 분율
폴리아미드 A 베스토왁스(VESTOWAX) 1012 5부
폴리아미드 B 란코-왁스(Lanco-Wax) TF 1778 5부
폴리아미드 C 코모뮬러스(Comomulus) VP 45 5부
폴리아미드 D 란코 PE1500 SF 5부
폴리아미드 E - 0부
또한, 폴리아미드 E라고 표지된 폴리아미드 12 침강 분말을 비교 실시예로서 왁스없이 사용한다. 폴리아미드 분말을 사용하여 표 2에 기재된 바와 같은 투명 피막 재료를 생성시킨다.
투명 피막 재료의 조성
폴리에스테르 수지, 오일 비함유 45%
폴리이소시아네이트, 차단 15%
폴리아크릴레이트 1%
DBTL(촉매) 0.2%
폴리아미드 12 분말(폴리아미드 A-E) 0 내지 10%
용매 혼합물(방향족 탄화수소) 100%로 되도록 하는 잔여량
몇몇 피복 재료는 미분 왁스를 1% 추가로 함유한다[참조: 표 3].
피복 재료를 사용하여 알루미늄 시트에 건조 필름 두께가 20㎛인 샘플 피막을 생성시킨다. 테이버어브레이저(Taberabraser)를 사용하여 2 ×50g CS 10롤(roll) 3000 회전수에서 DIN ISO 53754에 따라서 내마모성을 측정한다. 마모도 값을 표 3a 및 표 3b에 기재한다.
실시예 폴리아미드 분말 미분 왁스 마모도[mg]
1 (블랭크 샘플) - - 90
2 (비교 실시예) 10% 폴리아미드 E - 72
3 10% 폴리아미드 A - 58
4 10% 폴리아미드 B - 62
5 10% 폴리아미드 C - 62
6 10% 폴리아미드 D - 57
실시예 폴리아미드 분말 미분 왁스 마모도[mg]
7 (블랭크 샘플) - 1.5% 베스토왁스 1012 52
8 (비교 실시예) 10% 폴리아미드 E 1.5% 베스토왁스 1012 53
9 10% 폴리아미드 A 1% 베스토왁스 1012 30
왁스로 피복된 폴리아미드 분말을 포함하는 본 발명의 피복 조성물을 사용하는 경우, 왁스 분율이 높은 경우에도 왁스와 관련된 단점들을 방지하거나 크게 감소시키면서 내마모성이 상당히 개선된 피복 필름을 제공할 수 있다.

Claims (14)

  1. 현탁된 미분 폴리아미드를 포함하는, 하이드록실 관능성 결합제와 폴리이소시아네이트를 기본으로 하는 경화성 피복 조성물로서,
    폴리아미드 분말이 왁스로 피복됨을 특징으로 하는 경화성 피복 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 올레핀계 왁스 및/또는 피셔-트롭슈(Fischer-Tropsch) 왁스가 왁스로서 사용되는 경화성 피복 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 융점이 90 내지 160℃인 왁스가 사용되는 경화성 피복 조성물.
  4. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 폴리아미드 분말이 폴리아미드 11 및/또는 폴리아미드 12를 포함하는 경화성 피복 조성물.
  5. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서, 폴리아미드 분말이 폴리아미드 12 침강 분말을 포함하는 경화성 피복 조성물.
  6. 알루미늄 코일 및 철 코일을 피복시키기 위한, 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 따르는 경화성 피복 조성물의 용도.
  7. 목재 표면을 피복시키기 위한, 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 따르는 경화성 피복 조성물의 용도.
  8. 바닥 표면을 피복시키기 위한, 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 따르는 경화성 피복 조성물의 용도.
  9. 폴리아미드 분말을 피복 조성물에 가하기 전에 폴리아미드 분말을 왁스로 피복시킴을 포함하는, 현탁된 미분 폴리아미드를 포함하는, 하이드록실 관능성 결합제 및 차단된 폴리이소시아네이트를 기본으로 하는 경화성 피복 조성물의 제조방법.
  10. 왁스로 피복된, 제1항에 따르는 경화성 피복 조성물에 사용하기 위한 폴리아미드 분말.
  11. 제10항에 있어서, 올레핀계 왁스 및/또는 피셔-트롭슈 왁스가 왁스로서 사용되는 폴리아미드 분말.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 융점이 90 내지 160℃인 왁스가 사용되는 폴리아미드 분말.
  13. 제10항 내지 제12항 중의 어느 한 항에 있어서, 폴리아미드 11 및/또는 폴리아미드 12를 포함하는 폴리아미드 분말.
  14. 제10항 내지 제13항 중의 어느 한 항에 있어서, 폴리아미드 12 침강 분말을 포함하는 폴리아미드 분말.
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