KR20070069205A

KR20070069205A - 우레탄 아크릴레이트 타이 코트

Info

Publication number: KR20070069205A
Application number: KR1020077011149A
Authority: KR
Inventors: 서레쉬 지 사완트; 야크 하루티언 아클리언
Original assignee: 피알시-데소토 인터내쇼날, 인코포레이티드
Priority date: 2004-11-17
Filing date: 2005-11-16
Publication date: 2007-07-02
Also published as: WO2006055912A1; RU2007122452A; US20060106157A1; CN101068894A; AU2005306353A1; JP2008519901A; EP1831319A1; CA2586646A1; IL183047A0

Abstract

코팅 사이에 접착력 개선을 위한 우레탄 아크릴레이트를 포함하는 조성물, 우레탄 아크릴레이트를 포함하는 타이 코트를 사용하여 코팅 접착력을 개선하는 방법, 우레탄 아크릴레이트를 포함하는 다층 복합체 코팅, 및 시효변화된 코팅의 재마감 처리 방법이 개시된다.

Description

우레탄 아크릴레이트 타이 코트{URETHANE ACRYLATE TIE COATS}

본 발명은 코팅층 간의 접착성을 향상시키기 위한 우레탄 아크릴레이트를 포함하는 조성물, 우레탄 아크릴레이트를 포함하는 타이 코트를 사용하여 코팅 접착력을 향상시키는 방법 및 우레탄 아크릴레이트를 포함하는 다층 코팅에 관한 것이다.

다층 코팅은 항공 및 항공 우주 산업에서 널리 사용된다. 예를 들어, 항공 및 항공 우주 코팅 시스템은 방부식성 프라이머, 베이스 코트, 및 탑 코트를 포함할 수 있다. 다중 코팅이 사용되는 경우, 코팅 시스템의 일체성은 인접한 코팅 사이의 접착력에 의존한다. 따라서, 다중 코팅은 인접한 코팅에 우수한 접착력을 나타내는 것이 바람직하다.

항공기의 표면과 같은 넓은 표면이 재마감처리되는 경우, 시효변화된 코팅 위에 직접 탑 코트와 같은 새로운 코팅을 도포하는 것이 유용할 수 있다. 그러나, 시효변화된 코팅에, 예를 들어 폴리우레탄 탑 코트와 같은 특정 코팅의 접착성은 일반적으로 불량하다. 초킹, 표면 미소구체의 존재 및 포집수와 같은 시효변화된 코팅의 표면 현상은 이러한 시효변화된 코팅에의 새로운 폴리우레탄 탑 코트의 불량한 접착성의 이유가 될 수 있다.

시효변화된 코팅에의 접착력을 촉진 및/또는 향상시키기 위해, 시효변화된 코팅은 폴리우레탄 탑 코트를 도포하기 전에 기계적으로 마모될 수 있다. 시효변화된 코팅의 기계적 마모는 예를 들어, 샌딩에 의해 달성될 수 있다. 항공기의 표면과 같은 넓은 코팅된 표면의 샌딩은 고가이고, 시간 소비적이며, 새롭게 도포된 탑 코트의 균일한 접착을 촉진하기 위해 어느 정도 필요한 조절이 용이하지 않을 수 있다. 또한, 기계적 마모 공정은 잠재적으로 해롭고/해롭거나 독성인 화학 물질을 포함하는 미립자를 방출할 수 있다.

시효변화된 코팅에의 폴리우레탄 탑 코트의 접착력은 시효변화된 코팅과 이어서 도포된 탑 코트 사이에 타이 코트를 도포하여 향상될 수 있다. 염소화 폴리올레핀을 포함하는 이러한 코팅간 타이 코트의 예가 2004년 6월 30일에 출원된 미국 특허 출원 제10/822,884호에 개시되어 있다.

기계적 마모에 대한 대안으로서 시효변화된 코팅과 이어서 도포된 탑 코트 사이의 접착력을 향상시키는데 사용될 수 있는 추가의 코팅 조성물을 제공하는 것이 유용하다.

달리 언급하지 않는 한, 본원 명세서 및 특허청구범위에 사용된 성분의 양, 반응 조건 등을 나타내는 모든 숫자는 모든 경우에 "약" 이라는 의미를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 달리 언급이 없다면, 본원에 기재된 매개변수들은 수득하고자 하는 소정의 특성에 따라 다를 수 있는 근사치이다.

본원에서, 단수의 사용은 구체적으로 달리 언급되지 않는한 복수의 의미도 포함한다. 본원에서, "또는"의 사용은 달리 언급되지 않는 한 "및/또는"을 의미한다. 또한, "포함하는"의 어구의 사용은 어떠한 형태로도 제한되지 않는다.

인접하는 코팅 사이에 향상된 접착력을 제공하기 위한 타이 코트는 반응성 이소시아네이트기를 갖는 폴리이소시아네이트로부터 형성된 우레탄 아크릴레이트; 및 이소시아네이트기와 반응성인 히드록실기를 갖는 히드록시 아크릴을 포함할 수 있다. 본원에서 "반응성"이라는 용어는 적절한 반응 조건 하에 또다른 작용기와 공유 결합을 형성하는, 이소시아네이트기 및 히드록실기와 같은 작용기를 지칭한다.

본 발명에 개시된 우레탄 아크릴레이트는 하나 이상의 히드록시-아크릴을, 하나 이상의 폴리이소시아네이트와 반응시켜 제조될 수 있다. 우레탄 아크릴레이트 및 시클로지방족 폴리이소시아네이트를 형성하기 위한 반응의 예가 반응식 1에 나타나 있다.

본 발명의 코팅 조성물에 유용한 히드록시-아크릴 중합체는 이소시아네이트기와 반응할 수 있는 말단 및/또는 펜던트 히드록실기를 포함할 수 있다. 히드록시-아크릴 중합체는 공중합체를 제조하는데 사용되는 반응물 내에 하나 이상의 히드록실 작용성 단량체를 포함시킴으로써 중합체 내에 포함되는 히드록실 작용기를 포함한다. 히드록시-아크릴 중합체는 히드록시-함유 아크릴 공중합체, 예를 들어, 일에틸렌계 불포화 히드록시-함유 단량체 예컨대 히드록시알킬 아크릴레이트 또는 히드록시알킬 메타크릴레이트의 상호중합체일 수 있고, 특정 실시 양태에서 이러한 히드록시-함유 알킬 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트는 알킬기 내에 2 내지 6개의 탄소 원자를 가질 수 있고, 및 다른 에틸렌계 불포화 공중합가능한 단량체 예컨대 알킬 아크릴레이트 및 알킬 메타크릴레이트일 수 있다. 적절한 히드록시알킬 아크릴레이트 또는 히드록시알킬 메타크릴레이트의 예로서는 2-히드록시에틸 아크릴레이트, 2-히드록시-1-메틸에틸 아크릴레이트, 2-히드록시프로필 아크릴레이트, 3-히드록시프로필 아크릴레이트, 2-히드록시부틸 아크릴레이트, 4-히드록시부틸 아크 릴레이트, 2-히드록시에틸 메타크릴레이트, 2-히드록시-1-메틸에틸 메타크릴레이트, 2-히드록시프로필 메타크릴레이트, 3-히드록시프로필 아크릴레이트, 2-히드록시부틸 메타크릴레이트, 4-히드록시부틸 메타크릴레이트 등, 및 에틸렌 글리콜 및 프로필렌 글리콜의 아크릴산 또는 메타크릴산 에스테르 예컨대 디에틸렌 글리콜 아크릴레이트 등을 포함한다. 불포화산 예컨대 말레산, 푸마르산, 이타콘산 등의 히드록시-함유 에스테르 및/또는 아미드도 유용하다. 특정 실시 양태에서, 적절한 히드록시-아크릴 중합체는 총 단량체 중량에 기초하여 5 내지 35 중량%의 일에틸렌계 불포화 히드록시-함유 단량체를 포함하며, 특정 실시 양태에서 10 내지 25 중량%를 포함한다. 적절한 알킬 아크릴레이트 및 메타크릴레이트의 예로서는 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 프로필 아크릴레이트, 이소프로필 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 이소부틸 아크릴레이트, 헥실 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 노닐 아크릴레이트, 라우릴 아크릴레이트, 스테아릴 아크릴레이트, 시클로헥실 아크릴레이트, 이소데실 아크릴레이트, 페닐 아크릴레이트, 이소보닐 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 프로필 메타크릴레이트, 이소프로필 메타크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트, 이소부틸 메타크릴레이트, 헥실 메타크릴레이트, 2-에틸헥실 메타크릴레이트, 노닐 메타크릴레이트, 라우릴 메타크릴레이트, 스테아릴 메타크릴레이트, 시클로헥실 메타크릴레이트, 이소데실 메타크릴레이트, 페닐 메타크릴레이트, 이소보닐 메타크릴레이트 등을 포함한다.

특정 실시 양태에서, 히드록시-아크릴 중합체는 개질된 히드록시-아크릴 공중합체일 수 있다. 예를 들어, 히드록시-아크릴을 형성하기 위한 다양한 단량체의 반응 후, 아크릴 폴리올은 펜던트 히드록실기를 신장시키는 연속적인 반응에 의해 개질될 수 있다. 예를 들어, 히드록시-아크릴 공중합체는 펜던트 에스테르-카복실기를 발생시킬 수 있는 조건 하에 무수 디카복실산과 추가로 반응시킬 수 있다. 무수 디카복실산, 예컨대 무수 헥사히드로프탈산 및 무수 테트라히드로프탈산은, 히드록시-아크릴 상의 일부의 히드록실 작용기, 예를 들어 30 내지 100%, 특정 실시 양태에서, 40 내지 80%의 히드록실 작용기와 반응될 수 있다. 특정 실시 양태에서, 무수물은 무수 테트라히드로프탈산일 수 있다. 특정 실시 양태에서, 무수-개질된 히드록시-아크릴 상의 카복실기는 모노에폭시드 작용성 단량체, 예를 들어, 에폭시 에스테르와 후속적으로 반응할 수 있다. 에폭시 에스테르는, 예를 들어, 글리시딜 에스테르 혼합물 예컨대 9 내지 11개의 탄소 원자의 탄소 사슬 길이를 갖는 3차 모노 카복실산 블렌드의 글리시딜 에스테르인 CARDURA E (Shell Oil Company에서 시판됨)일 수 있다. 에폭시 에스테르는 일부의 카복실산기와 반응하기에 충분한 양의 무수 개질된 아크릴 폴리올과 반응될 수 있는데, 이 양은 아크릴 폴리올의 총 중량의 1 내지 25 중량%, 및 특정 실시 양태에서 5 내지 15 중량%일 수 있다.

적절한 히드록시-아크릴 중합체는 또한 중합가능한 에틸렌계 불포화 단량체로부터 제조될 수 있고, (메트)아크릴산 또는 (메트)아크릴산의 히드록실알킬 에스테르의 하나 이상의 기타 중합가능한 에틸렌계 불포화 단량체 예컨대 (메트)아크릴산 예컨대 메틸 (메트)아크릴레이트, 에틸 (메트)아크릴레이트, 부틸 (메트)아크릴레이트 및 2-에틸 헥실아크릴레이트의 알킬 에스테르와의 공중합체, 및 비닐 방향족 화합물 예컨대 스티렌, α-메틸 스티렌, 및 비닐 톨루엔일 수 있다. 본원에서, "(메트)아크릴레이트" 및 이와 유사한 용어는 아크릴레이트 및 메타크릴레이트 모두를 포함한다.

아크릴 중합체는 또한 에틸렌계 불포화, β-히드록시 에스테르 작용성 단량체로부터 제조될 수 있다. 이러한 단량체는 에틸렌계 불포화산 작용성 단량체, 예컨대 모노카복실산, 예를 들어, 아크릴산, 및 불포화산 단량체와의 자유 라디칼 개시 중합에 참가하지 않는 에폭시 화합물의 반응으로부터 유도될 수 있다. 이러한 에폭시 화합물의 예로서는 글리시딜 에테르 및 에스테르를 포함한다. 적절한 글리시딜 에테르의 예로서는 알콜 및 페놀의 글리시딜 에테르 예컨대 부틸 글리시딜 에테르, 옥틸 글리시딜 에테르, 페닐 글리시딜 에테르 등을 포함한다. 적절한 글리시딜 에스테르의 예로서는 CARDURA E1O(Shell Chemical Company에서 시판됨), 및 GLYDEXX-10(Exxon Chemical Company)을 포함한다. 특정 실시 양태에서, β-히드록시 에스테르 작용성 단량체는 에틸렌계 불포화, 에폭시 작용성 단량체, 예를 들어 글리시딜 (메트)아크릴레이트 및 알릴 글리시딜 에테르, 및 포화 카복실산 예컨대 포화 모노카복실산, 예를 들어, 이소스테아르산으로부터 제조될 수 있다.

특정 실시 양태에서, 히드록시-아크릴을 합성하는데 사용되는 에틸렌계 불포화 방향족 단량체는 스티렌 및 α-메틸 스티렌과 같은 단량체들, 예컨대 치환된 스티렌 또는 치환된 α-메틸 스티렌(여기서, 치환은 파라 위치에서 존재하며 이는 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬기임), 예를 들어, 비닐 톨루엔, 4-비닐아니솔, 및 4-비닐벤조산으로부터 선택될 수 있다. 또한, 에틸렌계 불포화 방향족 단량체는 융합된 아릴 고리를 포함할 수 있다. 예로서는 9-비닐안트라센 및 9-비닐카바졸을 포함한다.

특정 실시 양태에서, 히드록시-아크릴을 합성하는데 사용되는 에틸렌계 불포화 히드록실 작용성 단량체는 히드록시알킬 아크릴레이트 및 메타크릴레이트, 예를 들어, 히드록시에틸 아크릴레이트, 히드록시에틸 메타크릴레이트, 히드록시프로필 아크릴레이트, 히드록시프로필 메타크릴레이트, 히드록시부틸 아크릴레이트, 히드록시부틸 메타크릴레이트, 및 이들의 혼합물로부터 선택될 수 있다.

알킬 아크릴레이트 및 메타크릴레이트 이외에, 기타 에틸렌계 불포화 공중합가능한 단량체는 모노-올레핀계 및 디-올레핀계 탄화수소, 할로겐화 모노-올레핀계 및 디-올레핀계 탄화수소, 니트릴 등과 같은 에틸렌계 불포화 물질을 포함하는 히드록시알킬 아크릴레이트 및 메타크릴레이트와 공중합될 수 있다. 적절한 단량체의 예로서는 스티렌, α-메틸스티렌, α-메틸 클로로스티렌, 1,3-부타디엔, 아크릴아미드, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 비닐 부티레이트, 비닐 아세테이트, 알릴 클로라이드, 디비닐 벤젠, 디알릴 이타코네이트, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 이러한 기타의 에틸렌계 불포화 단량체는 하나 이상의 상기 언급한 알킬 아크릴레이트 및 메타크릴레이트와의 혼합물로 사용될 수 있다. 아크릴 공중합체는 또한 예를 들어, 1 내지 10 중량%의 소량의 α, β-에틸렌계 불포화 카복실산 예컨대 아크릴산 또는 메타크릴산을 포함할 수 있다.

특정 실시 양태에서, 본 발명의 코팅 조성물을 형성하는데 사용되는 히드록시-아크릴은 UCB Additive에서 시판되는 MACRYNAL 단량체일 수 있다. 다른 히드록시-아크릴로서, 예를 들어, Dow Chemical의 TONE 단량체, Lyondell의 ACRYFLOW 단 량체, 및 Degussa AG의 RESUME LTW 단량체가 시판된다.

본 발명의 코팅 조성물을 형성하는데 유용한 폴리이소시아네이트는 지방족 폴리이소시아네이트, 시클로지방족 폴리이소시아네이트, 방향족 폴리이소시아네이트, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 본 발명의 개시에서 폴리이소시아네이트는 지방족, 시클로지방족, 및/또는 방향족 구조물에 부착되는 반응성 이소시아네이트기를 포함하는 임의의 유기 폴리이소시아네이트를 포함할 수 있다. 본원에서, "반응성 이소시아네이트"라는 용어는 반응되지 않은 이소시아네이트기, 즉, 우레탄 결합(-NH-C(O)-O-)과 같은 결합을 형성하기 위해 히드록실기와 같은 활성 수소기와 반응할 수 있는 -NCO기를 지칭한다. 특정 실시 양태에서, 폴리이소시아네이트는 분자당 2 내지 5개의 이소시아네이트기를 갖는 것들을 포함할 수 있고, 특정 실시 양태에서, 폴리이소시아네이트는 분자당 2개의 이소시아네이트기를 갖는 디이소시아네이트를 포함한다. 시클로지방족 폴리이소시아네이트는 경화된 코팅 조성물의 UV 안정성을 향상시키는데 유용할 수 있다.

특정 실시 양태에서, 폴리이소시아네이트는 지방족 디이소시아네이트, 시클로지방족 디이소시아네이트, 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 유용한 지방족 디이소시아네이트의 예로서는 1,4-테트라메틸렌 디이소시아네이트, 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트, 트리메틸렌 디이소시아네이트, 테트라메틸렌 디이소시아네이트, 테트라메틸크실렌 디이소시아네이트, 펜타메틸렌 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 1,2-프로필렌 디이소시아네이트, 1,2-부틸렌 디이소시아네이트, 2,3-부틸렌 디이소시아네이트, 1,3-부틸렌 디이소시아네이트, 1,2-에틸렌 디이소시 아네이트, 1,4-테트라메틸렌 디이소시아네이트, 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트, 2,2,4- 또는 2,4,4-트리메틸-1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트, 1,12-도데칸 디이소시아네이트, 3'-디이소시아네이토-디프로필 에테르 등을 포함한다. 특정 실시 양태에서, 지방족 디이소시아네이트는 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트이다. 적절한 지방족 디이소시아네이트는 Rhodia PPMC로부터 TOLONATE HDT-90와 같은 TOLONATE 단량체로서 시판된다.

유용한 방향족 디이소시아네이트의 예로서는 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 1,3-페닐렌 디이소시아네이트, 및 톨루엔 디이소시아네이트를 포함한다. 적절한 방향족 디이소시아네이트는 Bayer USA, Inc.로부터 예를 들어, MONDUR 단량체로서 시판된다.

유용한 시클로지방족 디이소시아네이트의 예로서는 1,1'-메틸렌 비스(4-이소시아네이토시클로헥산), α,α-크실렌 디이소시아네이트, 1-이소시아네이토-3,3,5-트리메틸-5-이소시아네이토메틸-시클로헥산(이소포론 디이소시아네이트), 1,3- 및 1,4-시클로헥산 디이소시아네이트, 및 4,4'-디이소시아네이토디시클로헥실-메탄, 시클로부탄 1,3-디이소시아네이트, 2,2- 및 2,6-디이소시아네이토-1-메틸-시클로헥산, 2,5- 및 3,5-비스(이소시아네이토메틸)-8-메틸-1,4-메타노-데카히드로-나프탈렌, 1,5-, 2,5-, 1,6- 및 2,6-비스(이소시아네이토메틸)-4,7-메타노헥사히드로인단, 1,5-, 2,5-, 1,6- 및 2,6- 비스(이소시아네이토)-4,7-메타노헥사히드로인단, 디시클로-헥실 2,4'- 및 4,4'-디이소시아네이트 등을 포함한다. 특정 실시 양태에서, 시클로지방족 디이소시아네이트는 디시클로헥실메탄 디이소시아네이트이다. 적 절한 시클로지방족 디이소시아네이트는 예를 들어, Bayer USA, Inc.로부터 DESMODUR 단량체로서 시판된다.

상기 그리고 기타 적절한 폴리이소시아네이트는 미국 특허 제4,046,729호에 보다 상세히 기술되어 있으며(컬럼 5:26행 - 컬럼 6:28행), 이는 본원에 참고로서 포함된다.

본 발명의 개시에서 우레탄 아크릴레이트는 하나 이상의 히드록시-아크릴과 하나 이상의 폴리이소시아네이트를 반응시켜 제조된다. 히드록시 아크릴의 혼합물 및/또는 폴리이소시아네이트의 혼합물이 사용될 수 있다. 특정 실시 양태에서, 폴리이소시아네이트 성분 대 히드록시-아크릴 성분의 이소시아네이트 대 히드록실 당량비는 0.5 내지 5, 및 특정 실시 양태에서 3 내지 4 범위일 수 있다. 히드록실-아크릴 성분의 반응성 히드록실기의 수에 대한 폴리이소시아네이트 성분 중의 반응성 이소시아네이트기의 몰비는 0.5 : 10 내지 10 : 0.5 범위일 수 있다. 특정 실시 양태에서, 본 발명의 개시에서 우레탄 아크릴레이트는 반응되지 않은 히드록실기를 포함한다. 반응되지 않은 히드록실기는 예를 들어, 인접하는 코팅과의 공유 결합, 수소 결합, 및 극성 상호작용을 증가시킴으로써 인접하는 코팅으로의 우레탄 아크릴레이트를 포함하는 코팅 조성물의 접착력을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 코팅 조성물은 하나 이상의 용매를 추가로 포함할 수 있다. 용매는 수성 용매, 유기 용매, 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 유용한 유기 용매의 예로서는 지방족 용매, 방향족 및/또는 알킬화 방향족 용매 예컨대 톨루엔, 크실렌, 및 SOLVESSO 100 (ExxonMobil Chemical으로부터 시판됨), 알콜 예컨대 이소프로판 올, 아세테이트예컨대 메톡시 프로판올 아세테이트, 부틸 아세테이트, 및 이소부틸 아세테이트, 에스테르, 케톤, 글리콜 에테르, 글리실 에테르 에스테르, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 특정 실시 양태에서, 본 발명의 미경화된 코팅 조성물은 미경화된 코팅 조성물의 총 중량에 대하여, 25 내지 70 중량%, 및 특정 실시 양태에서, 35 내지 55 중량%의 용매량을 포함할 수 있다. 특정 실시 양태에서, 본 발명의 코팅 조성물은 낮은 수준의 휘발성 유기물질 화합물("VOC")을 가질 수 있다. VOC는 코팅 조성물의 형성을 포함하는 용액 및/또는 분산액의 양을 지칭한다. 예를 들어, 특정 실시 양태에서, 코팅 조성물은 700 g/L 미만, 및 특정 실시 양태에서, 600 g/L 미만의 VOC를 가질 수 있다.

본 발명의 코팅 조성물은 표면 코팅 조성물의 당업계에 공지된 기타 물질, 예컨대 안료, 가소화제, 습윤제, 계면활성제, 유량조절제, 촉매, 유동성 제어 및/또는 개선제, 틱소트로픽제, 충전제, 탈기방지제, 살균제, 진균제, 산화방지제, UV광 흡수제, 유기 공용매, 추가의 필름-형성 중합체, 중합체 미립자, 촉매, 및 필름 형성 수지를 포함하는 유기 코팅 조성물에서의 사용을 위한 일반적으로 공지된 물질을 추가로 포함할 수 있다. 특정 실시 양태에서, 상기한 것들 및 다른 첨가제들은 코팅 조성물의 총 고체 중량에 대해 0 내지 40 중량%, 및 특정 실시 양태에서 5 내지 20 중량% 범위로 본 발명의 코팅 조성물 내에 존재할 수 있다.

특정 실시 양태에서, 본 발명의 코팅 조성물은 코팅 조성물의 총 고체 중량에 대해 0 내지 5 중량%, 및 특정 실시 양태에서, 0 내지 2 중량% 범위의 양으로 유동성 개선제, 틱소트로픽제 및/또는 유량조절제를 포함할 수 있다. 적절한 유동 성 개선제, 틱소트로픽제, 및/또는 틱소트로픽제로서는 점토, 폴리아미드, 불포화 폴리아민 아미드의 염, 훈증 실리카, 비정질 실리카, 크산탄 검 등을 포함한다.

특정 실시 양태에서, 본 발명의 코팅 조성물은 코팅 조성물의 총 고체 중량에 대해 0 내지 5 중량%, 및 특정 실시 양태에서, 1 내지 3 중량%의 양으로 습윤제 및/또는 계면활성제를 포함할 수 있다. 적절한 습윤제 및/또는 계면활성제의 예로서는 저분자량 불포화 폴리카복실산, 플루오르화 화합물, 설포닐 등을 포함한다.

특정 실시 양태에서, 본 발명의 코팅 조성물은 코팅 조성물의 총 고체 중량에 대해 0 내지 20 중량%, 및 특정 실시 양태에서, 5 내지 15 중량%의 양으로 충전제를 포함할 수 있다. 적절한 충전제의 예로서는 소수성 훈증 실리카, 탄산칼슘, 탈크, 탄산칼슘, 아연 알루미늄 오르소포스페이트 히드레이트 등을 포함한다.

본 발명의 코팅 조성물은 또한 경화 반응, 예를 들어, 히드록시-아크릴레이트의 반응성 히드록실기와 폴리이소시아네이트의 반응성 이소시아네이트기 사이의 반응을 촉진시키기 위한 촉매를 포함할 수 있다. 특정 실시 양태에서, 미경화된 본 발명의 코팅 조성물은 코팅 조성물의 총 중량에 대해 0 내지 1 중량%, 및 특정 실시 양태에서, 0 내지 0.1 중량%의 양으로 촉매를 포함할 수 있다. 적절한 촉매의 예로서는 디-부틸 주석 디라우레이트, 디부틸 주석 산화물, 페놀 촉매 예컨대 DMP-30로서 시판되는 2,4,6-트리디메틸아미노메틸 페놀 등을 포함한다. 특정 실시 양태에서, 코팅 조성물은 아민 촉매 예컨대 Bayer(USA)로부터 시판되는 DESMORAPID(상표명)과 같은 것을 포함할 수 있다.

특정 실시 양태에서, 본 발명의 코팅 조성물은 코팅 조성물의 총 고체 중량 에 대해 0 내지 0.1 중량%, 및 특정 실시 양태에서, 0 내지 0.02 중량%의 양으로 UV 안정화제를 포함할 수 있다.

특정 실시 양태에서, 본 발명의 코팅 조성물은 코팅 조성물의 총 고체 중량에 대해 0 내지 0.5 중량%, 및 특정 실시 양태에서, 0 내지 0.2 중량%의 양으로 희석제를 포함할 수 있다. 적절한 희석제의 예로서는 글리시딜 에테르 및/또는 글리시딜 에스테르, 예컨대 글리시딜 네오데카노에이트 에폭시드 수지, 및 CARDURA E1O이라는 상표명 하에 Shell Chemical Company로부터 시판되는 유사한 화합물, 및 GLYDEXX-10이라는 상표명 하에 Exxon Chemical Company로부터 시판되는 유사한 화합물을 포함한다. 본 발명의 코팅 조성물은 색상을 제공하기 위해 하나 이상의 염료 및/또는 안료를 포함할 수 있다. 특정 실시 양태에서, 미경화된 본 발명의 코팅 조성물은 코팅 조성물의 총 고체 중량에 대해 0 내지 1 중량%, 및 특정 실시 양태에서, 0 내지 0.5 중량%의 양으로 염료 및/또는 안료를 포함할 수 있다. 염료 및/또는 안료의 예로서는 이산화티타늄, 금속성 안료, 무기 안료, 탈크, 운모, 산화철, 산화납, 산화크롬, 크롬산납, 카본 블랙, 전기 전도성 안료 예컨대 전도성 카본 블랙 및 탄소 피브릴, 및 나노물질을 포함한다.

특정 실시 양태에서, 본 발명의 코팅 조성물은 코팅 조성물의 총 고체 중량에 대해 1 내지 25 중량%, 및 특정 실시 양태에서, 5 내지 15 중량%의 양으로 히드록시-아크릴을 포함할 수 있다.

특정 실시 양태에서, 본 발명의 코팅 조성물은 코팅 조성물의 총 고체 중량에 대해 55 내지 95 중량%, 및 특정 실시 양태에서, 65 내지 85 중량%의 양으로 폴 리이소시아네이트를 포함할 수 있다.

본 발명의 코팅 조성물은 필름-형성 조성물일 수 있다. "필름-형성"이라는 것은 코팅이 주위 또는 상승된 온도에서 경화 및 용매 제거시 기판의 적어도 수평 표면 상에 자기 지지 연속 필름을 형성할 수 있는 특성을 지칭한다.

특정 실시 양태에서, 본 발명의 우레탄 아크릴레이트 코팅 조성물은 도포 전에 혼합되는 3성분 시스템으로서 제공될 수 있다. 3성분 시스템에서, 제1 성분은 하나 이상의 폴리이소시아네이트 수지, 및 하나 이상의 용매를 포함할 수 있다. 특정 실시 양태에서, 하나 이상의 폴리이소시아네이트는 하나 이상의 지방족 폴리이소시아네이트 수지 예컨대, 예를 들어, TOLONATE HDT 90 (Rhodia로부터 시판됨), 하나 이상의 시클로지방족 폴리이소시아네이트 수지 예컨대, 예를 들어, DESMODUR W (Bayer로부터 시판됨), 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 시클로지방족 폴리이소시아네이트의 사용은 경화된 우레탄 아크릴레이트 코팅의 UV 저항성을 향상시킬 수 있다. 특정 실시 양태에서, 용매는 부틸 아세테이트, 크실렌, 메톡시 프로판올 아세테이트, 에톡시에틸 프로피오네이트, 방향족 탄화수소 용매, 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 제1 성분은 추가로 첨가제 및/또는 충전제를 포함할 수 있다.

3성분 시스템에서, 제2 성분은 하나 이상의 히드록시-아크릴 수지, 및 하나 이상의 용매를 포함할 수 있다. 히드록시-아크릴의 예로서는, RESINE LTW, MACRYNAL SM 600/60XBAC, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 특정 실시 양태에서, 용매는 부틸 아세테이트, 크실렌, 메톡시 프로판올 아세테이트, 에톡시에틸 프로피오네 이트, 방향족 탄화수소 용매, 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 제2 성분은 추가로 첨가제 및/또는 충전제를 포함할 수 있다.

3성분 시스템에서, 제3 성분은 하나 이상의 용매를 포함할 수 있다. 용매의 예로서는 방향족 용매 예컨대 SOLVESSO 100 (ExxonMobil Chemical), 크실렌, 이소부틸 아세테이트, 부틸 아세테이트, 및 이들의 혼합물을 포함한다.

3성분 시스템에서, 우레탄 아크릴레이트를 형성하는데 사용되는 제1, 제2, 및 제3 성분의 중량%는 폴리이소시아네이트의 반응성 이소시아네이트기 및 히드록실-아크릴의 반응성 히드록실기의 화학량론에 기초하여 선택될 수 있다. 세 성분의 중량%는 또한 적어도 부분적으로는 우레탄 아크릴레이트 조성물을 도포하는 방법에 의해 결정될 수 있는 소정의 용매 함량에 의해 결정될 수 있다.

본 발명의 미경화된 코팅 조성물 내의 용매량은 코팅 조성물의 표면에의 중합 반응 및 도포를 촉진시키는데 충분한 양일 수 있다. 임의량의 용매는 폴리이소시아네이트와 히드록시-아크릴 성분의 중합을 촉진시키고, 표면에 코팅 조성물의 도포를 촉진하기 위해 코팅 조성물 내에 포함될 수 있다. 특정 실시 양태에서, 본 발명의 미경화된 코팅 조성물의 총량은 코팅 조성물의 총 (고체 및 용매) 중량에 대하여, 25 중량% 내지 75 중량%, 및 특정 실시 양태에서, 35 중량% 내지 55 중량% 범위일 수 있다.

3성분 시스템에서, 세 성분은 완전히 혼합될 수 있고, 혼합 후에 5분 이내에 표면에 도포될 수 있다.

특정 실시 양태에서, 우레탄 아크릴레이트 조성물은 도포 전에 혼합되는 2성 분 시스템으로서 제공될 수 있다. 2성분 시스템에서, 제1 성분은 하나 이상의 폴리이소시아네이트 수지, 및 하나 이상의 용매를 포함할 수 있다. 특정 실시 양태에서, 하나 이상의 우레탄은 하나 이상의 지방족 폴리이소시아네이트 수지 예컨대, 예를 들어, TOLONATE HDT 90, 하나 이상의 시클로지방족 폴리이소시아네이트 수지 예컨대, 예를 들어, DESMODUR W, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 시클로지방족 폴리이소시아네이트의 사용은 우레탄 아크릴레이트 타이 코트의 UV 저항성을 향상시킬 수 있다. 특정 실시 양태에서, 용매는 부틸 아세테이트, 크실렌, 메톡시 프로판올 아세테이트, 에톡시에틸 프로피오네이트, 방향족 탄화수소 용매, 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 제1 성분은 추가로 첨가제 및/또는 충전제를 포함할 수 있다.

2성분 시스템에서, 제2 성분은 하나 이상의 히드록실-말단 아크릴 수지, 및 하나 이상의 용매를 포함할 수 있다. 히드록실-말단 아크릴의 예로서는, RESINE LTW, MACRYNAL SM 600/60XBAC, 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 용매는 방향족 용매 예컨대 SOLVESSO 100 크실렌, 이소부틸 아세테이트, 부틸 아세테이트, 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 제2 성분은 추가로 첨가제 및/또는 충전제를 포함할 수 있다.

2성분 시스템에서, 우레탄 아크릴레이트를 형성하는데 사용되는 제1 및 제2 성분의 중량%는 폴리이소시아네이트 및 히드록시-아크릴 성분의 화학량론을 유지하도록 선택된다. 두 성분의 중량%는 또한 적어도 부분적으로는 우레탄 아크릴레이트 조성물을 도포하는 방법에 의해 결정될 수 있는 소정의 용매 함량에 의해 결정될 수 있다.

본 발명의 코팅 조성물은 인접하는 코팅의 접착력을 향상시키기 위해 타이 코트로서 사용될 수 있다. 특히, 본 발명의 코팅 조성물은 시효변화된 코팅과 탑 코트 사이의 접착력을 향상시키기 위해 타이 코트로서 사용될 수 있다. 인접하는 코팅은 프라이머 코팅, 유색 코팅, 탑 코트, 투명 코트 등일 수 있다. 인접하는 코팅은 본 발명의 코팅 조성물의 사용에 의해 코팅 접착력이 향상되는 임의의 코팅 제제 및/또는 수지 조성물을 포함할 수 있다.

특정 실시 양태에서, 본 발명의 코팅 조성물은 하부 코팅과 상부 코팅 사이에 위치될 수 있다. 특정 실시 양태에서, 하부 코팅은 프라이머 코팅 및/또는 하부코트일 수 있으며, 특정 실시 양태에서, 하부 코팅은 폴리우레탄 수지를 포함할 수 있다. 하부 코팅은 시효변화된 코팅일 수 있으며, 시효변화된 탑 코트의 영역, 시효변화된 하부코트의 영역, 및/또는 시효변화된 프라이머 코팅의 영역을 포함할 수 있다. 하부 코팅은 또한 코팅이 시효변화되지 않은 영역을 포함한다. 특정 실시 양태에서, 상부 코팅은 탑 코트일 수 있고, 상부 코팅은 폴리우레탄 수지를 포함할 수 있다.

하나 이상의 우레탄 아크릴레이트를 포함하는 코팅 조성물은 시효변화된 하부 코팅과 탑 코트 사이의 향상된 접착력을 제공하기 위해 타이 코트로서 사용될 수 있다. 본원에서, 타이 코트 및 이와 유사한 용어는 하부 코팅, 예컨대 시효변화된 코팅, 및 상부 탑 코트 사이의 접착력을 촉진 또는 향상시키려 의도된 중간 코팅을 지칭한다. 타이 코트로서 사용되는 경우, 하나 이상의 우레탄 아크릴레이트를 포함하는 조성물은 수성 또는 비수성 용매 중에 분산될 수 있다. 우레탄 아크릴레이트 조성물은 예를 들어, 본원에 개시된 임의의 우레탄 아크릴레이트를 비롯하여 임의의 적절한 우레탄 아크릴레이트를 포함할 수 있으며, 특정 실시 양태에서, 용매는 휘발성인 비양성자성 유기 용매 예컨대 크실렌, 톨루엔, 디이소부틸아세테이트, 이소부틸아세테이트, 메톡시프로판올 아세테이트, 등, 및 이들의 혼합물일 수 있다.

코팅은 미립자 및 표면 필름을 제거할 수 있는 임의의 방법에 의해 우레탄 아크릴레이트 타이 코트 도포 전에 처리될 수 있다. 예를 들어, 특정 실시 양태에서, 표면은 휘발성인 용매 예컨대 에탄올, 메탄올 나프타, 미네랄 스피리트, 메틸 이소부틸 케톤, 메틸 에틸 케톤, 아세톤, 또는 기타 적절한 용매를 보유하는 보풀이 없는 직물을 사용하여 용매 와이핑될 수 있다. 특정 실시 양태에서, 시판되는 세척 용매, 예컨대 DESOCLEAN 120 (PRC-DeSoto International, Inc.)이 사용될 수 있다. 접착력 개선을 위해 본 발명의 우레탄 아크릴레이트 타이 코트의 도포 전 또는 후에 시효변화된 코팅을 반드시 기계적으로 마모시킬 필요는 없다.

우레탄 아크릴레이트 함유 타이 코트는 적어도 부분적으로는 우레탄 아크릴레이트 함유 타이 코트 분산액의 중량% 및 용매에 의존하는 임의의 적절한 방법에 의해 도포될 수 있다. 예를 들어, 우레탄 아크릴레이트 함유 타이 코트는 브러슁, 분무, 디핑, 롤링, 플로잉(flowing) 등에 의해 도포될 수 있다. 분무 방법은 압축 공기 분무 및 정전기적 분무를 포함하며, 수동 및 자동 방법을 포함하고, 특정 실시 양태에서, 타이 코트는 예를 들어 타이 코트 조성물 내에 적신 천과 같은 물질 로 표면을 와이핑함으로써 도포될 수 있다. 본 발명의 낮은 VOC 함량의 우레탄 아크릴레이트 타이 코트 조성물은, 분무 코팅에 특히 유용한 조성물을 만든다.

우레탄 아크릴레이트 타이 코트는 하부 및 상부 코팅 사이에 접착력을 제공하기 위해 임의의 적절한 건조 필름 두께로 도포될 수 있다. 특정 실시 양태에서, 우레탄 아크릴레이트 타이 코트의 건조 필름 두께는 0.05 내지 1 밀(mil), 및 특정 실시 양태에서, 0.2 내지 0.8 밀 범위일 수 있다.

특정 실시 양태에서, 우레탄 아크릴레이트 함유 타이 코트의 하나 이상의 코팅이 코팅에 도포될 수 있다. 하나 이상의 타이 코트 층은 동일하거나 상이한 중량%의 우레탄 아크릴레이트를 갖는 조성물로부터 도포될 수 있고/있거나, 다른 타이 코트 층으로서 상이한 우레탄 아크릴레이트를 포함할 수 있다. 후속 우레탄 아크릴레이트 타이 코트는 이미 도포된 타이 코트가 자가 접착성을 개선하기에 충분한 시간 후에 이미 도포된 타이 코트에 도포될 수 있다. 다중 우레탄 아크릴레이트 타이 코트는 미리 도포된 우레탄 아크릴레이트 코팅이 점성인 경우에 일반적으로 자가 접착될 수 있다. 특정 실시 양태에서, 제2 우레탄 아크릴레이트 코팅은 제1 코팅의 도포 후에 15분 내지 5시간 범위에서 제1 우레탄 아크릴레이트 코팅에 도포될 수 있다.

코팅에 우레탄 아크릴레이트 타이 코트를 도포한 후, 타이 코트는 건조될 수 있다. 타이 코트는, 용매를 증발시키고 타이 코트가 적절한 접착 특성을 개선하도록 충분한 시간 동안 건조될 수 있다. 특정 타이 코트를 건조하는 시간은, 적어도 부분적으로는 도포되는 용매의 양, 타이 코트의 두께, 용매의 증기압, 온도와 습도 및 표면에서의 공기 흐름에 따라 다를 수 있다. 특정 실시 양태에서, 타이 코트는 그 위에 도포된 탑 코트가 건조 접착 시험을 통과하는 경우 적합한 접착 특성을 개선시킬 수 있다. 예를 들어, 타이 코트는 그 위에 도포된 탑 코트가 실온에서 1시간 경화된 후 BSS 7225 규격에 따른 평행 45°스크라이브 시험(parallel 45-degree scribe test)을 통과하는 경우 적합한 접착력을 개선하게 된다. 특정 실시 양태에서, 본 발명의 타이 코트는 무점착인 경우 건조 상태이다. 본원에서, "무점착"이란 접촉하였을 때 더 이상 끈적이지 않는 코팅 조성물의 특성을 지칭한다. 특정 실시 양태에서, 본 발명의 코팅 조성물은 도포 후 15분 내에 건조된다.

특정 실시 양태에서, 우레탄 아크릴레이트 타이 코트는 상부 코팅이 도포되기 전에 15분 내지 24시간 또는 이보다 더 긴 시간 동안 건조될 수 있다. 특정 실시 양태에서, 탑 코트는 타이 코트가 도포된 후 48시간 이내에 타이 코트에 도포될 수 있다.

우레탄 아크릴레이트 타이 코트가 무점착이고 적합한 접착 특성을 개선시킨 후, 예를 들어, 본원에 개시된 임의의 탑 코트를 비롯한 하나 이상의 탑 코트는 타이 코트에 도포될 수 있다. 탑 코트는 본원에 개시된 임의의 적절한 코팅 방법을 사용하여 타이 코트에 도포될 수 있다. 각각의 하나 이상의 탑 코트는 임의의 적절한 건조 필름 두께로 도포될 수 있다. 예를 들어, 특정 실시 양태에서 폴리우레탄 탑 코트의 건조 필름 두께는 0.25 내지 5 밀, 특정 실시 양태에서 0.5 내지 4 밀, 및 특정 실시 양태에서 0.5 내지 2 밀 범위일 수 있다. 탑 코트는 실온에서의 절차를 비롯한 권고된 절차에 따라 경화될 수 있다.

특정 실시 양태에서, 탑 코트 조성물은 경화성 폴리우레탄 코팅 조성물을 포함할 수 있다. 특정 표면, 예컨대 항공기 및 항공 우주선 표면을 마감 및 재마감 처리하는데 사용되는 탑 코트는 경도, 물과 용매에 대한 저항성을 나타내고, 도포하기가 용이하고/하거나 고광택의 필름을 유도하기 때문에 유용할 수 있다. 히드록실-작용성 중합체 예컨대 폴리에스테르 또는 아크릴 중합체 및 폴리이소시아네이트를 포함하는 코팅 조성물은 이러한 용도에 사용될 수 있다. 2성분 폴리우레탄 코팅 조성물은 보통 "이소시아네이트 성분"으로 본원에서 지칭되는 제1 성분 내에 유기 폴리이소시아네이트, 및 제2 성분 내에 히드록실-함유 중합체 예컨대 폴리에스테르 폴리올, 폴리에테르 폴리올 또는 히드록실-함유 아크릴 중합체를 포함할 수 있다. 상기 제2 성분은 보통 "폴리올 성분"으로 지칭된다. 두 성분은 도포 직전까지 별도로 유지된다. 도포 후, 폴리이소시아네이트 및 중합체 폴리올은 반응하여 경화된 폴리우레탄 코팅을 형성한다. 히드록실-작용성 중합체 및 폴리이소시아네이트 사이의 반응은 실온에서 일어날 수 있으며, 촉매가 반응을 촉진하기 위해 첨가될 수 있다. 기타 성분들 예컨대 안료, 용매, 촉매, 첨가제 등도 두 성분 중 하나로 제제화될 수 있다. 2성분 폴리우레탄 코팅 및 접착제는 공지되어 있으며(예를 들어, 미국 특허 제4,341,689호 참조) 시판된다. 시판되는 2성분 폴리우레탄 코팅 조성물로서 DESOTHANE CA 2000 (PRC-DeSoto International, Inc., Burbank, California)이 있다.

단일-성분 수분 경화 폴리우레탄 조성물은 또한 고품질의 코팅을 제조하는데 사용될 수 있다. 수분 경화 폴리우레탄 중합체는 화학량론 초과의 유기 폴리이소시 아네이트를, 중합체 폴리올, 예컨대 폴리에스테르 폴리올, 폴리에테르 폴리올 또는 폴리이소시아네이트 중합체를 형성하기 위한 히드록실-함유 아크릴 중합체와 반응시켜 제조될 수 있다. 폴리이소시아네이트 중합체는 용매, 안료, 첨가제 등으로 제제화되어 코팅 조성물을 형성할 수 있다. 시판되는 수분-경화된 폴리우레탄 코팅으로는 DESMODUR E 폴리이소시아네이트 (Bayer Corporation, Pittsburgh, Pennsylvania)가 있다.

2성분 및 단일-성분 폴리우레탄 코팅 조성물은 수성계 또는 유기 용매계 제제로서 제공될 수 있다. 특정 실시 양태에서, 유기 용매는 지방족 또는 방향족 탄화수소 예컨대 톨루엔 또는 크실렌, 알콜 예컨대 부탄올 또는 이소프로판올, 에스테르 예컨대 부틸 아세테이트 또는 에틸 아세테이트, 케톤 예컨대 아세톤, 메틸 이소부틸 케톤, 또는 메틸 에틸 케톤, 에테르, 에테르-알콜, 또는 에테르-에스테르, 또는 임의의 상기한 것들의 혼합물일 수 있다. 폴리우레탄 코팅 조성물은 단일 유형의 폴리우레탄 중합체를 포함할 수 있거나, 또는 상이한 유형의 폴리우레탄 중합체의 혼합물을 포함할 수 있다.

하나 이상의 폴리우레탄 탑 코트 및 하나 이상의 우레탄 아크릴레이트 타이 코트를 포함하는 코팅 시스템의 접착력은 임의의 적절한 방법에 의해 측정될 수 있다. 예를 들어, 접착력은 BSS 7225(Boeing Specification Support Standard, 보우잉 기체 표준 규격)에 따른 건조 접착력 시험, 7일 습윤 접착력 시험, 및/또는 36일 습윤 접착력 시험을 사용하여 측정될 수 있다. 훨링 암 레인 내부식성 시험 (BSS 7225)도 코팅의 접착 특성을 평가하는데 사용될 수 있다. 코팅 시스템의 용매 저항성은 예를 들어, 스카이드롤(Skydrol) 용매 저항성 시험 (BMS3-11)을 사용하여 측정될 수 있다. 상기 시험 방법들은 본원에 기술되어 있다.

본 발명의 실시 양태는 본 발명의 화합물의 제조 및 본 발명의 화합물을 사용한 분석을 상세히 기술하는 하기 실시예를 참조로 추가로 규정될 수 있다. 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명의 물질 및 방법 모두에 다양한 변형을 가할 수 있음은 당업자에게는 자명할 것이다.

접착력 시험

본원에 개시된 코팅, 중간층, 및 탑 코트의 접착력을 건조 접착력, 습윤 접착력, 및 훨링 암 레인 내부식성 시험 방법을 이용하여 평가하였다.

본원에 개시된 폴리우레탄 코팅의 접착력은 BSS 7225 (보우잉 기체 표준 규격)에 기술된 절차를 사용하여 평가하였다. 건조 접착력 시험 (I형)에서, 시험편을 예를 들어, 1인치로 분리된 두 평행한 스크라이브 및 45±5°(BSS 7225, Parallel Plus 45 Degree Scribes - Class 3)의 각에서 평행한 스크라이브를 교차하는 단일 스크라이브를 만들어 내기 위해 스타일러스로 스크라이빙하였다. ASTM D 330 방법 A에 따라 시험되는 경우, 60 oz/인치의 최소 박리 강도를 갖는 고무 또는 아크릴 접착제를 갖는 1인치 넓이의 마스킹 테입을, 평행한 스크라이브에 수직하게 스크라이빙된 시험편의 표면 상에 가압하여 평행한 스크라이브들 사이의 영역에 45°스크라이브를 덮도록 하였다. 재빠른 한 움직임에서, 테입을 시험편에 수직으로 잡아당 겼다. 이후 시험 영역 및 테입을 임의의 제거된 코팅에 대해 검사하였다. 접착력 시험을 통과한 코팅은 BSS 7225에서 등급 10 및 9로 나타난 바와 같이, 스크라이브 의 코팅 손실이 거의 없거나 전혀 없었다. 등급 10은 스크라이브를 따라 페인트의 손실이 없음에 해당하며, 등급 9는 스크라이브 상에 매우 적은 페인트 손실에 해당한다. 접착력 부족은 BSS 7225에 규정된 바와 같이 등급 8 내지 1에 해당한다.

중간층 및 탑 코트의 습윤 접착력은 BSS 7225, 습윤 접착력, 침지 방법 (III형)에 기술된 절차를 사용하여 평가하였다. 시험편을 증류수에 7일 또는 36일 동안 침지시켰다. 규정된 시간의 종료시에, 시험편을 물로부터 제거하고 건조 와이핑하고, 건조 접착력 시험에 기술된 바와 같이 코팅의 접착력을 평가하였다.

중간층 및 탑 코트의 접착력은 또한 훨링 암 레인 내부식성 시험을 이용하여 평가하였다. 3 인치 x 6 인치 x 0.032 인치의 치수를 갖는 구부러진 호일 형태의 알루미늄 2024-T3 시험 패널을 MIL-C-5541 Class1 A에 따른 크롬산염 전환 코팅으로 예비처리하였다. 이후 시험 패널을 용매 와이핑하고 코팅의 도포 전에 건조시켰다. 코팅을 도포하고 건조시킨 후, 시험 패널을 시험 전 25℃에서 16시간 내지 24시간 동안 물에 침지시켰다. 물로부터 제거 후 1시간 동안, 시험 패널을 훨링 암 고정판에 고정시켰다. 이후 시험편을 1 내지 4 mm의 액적 크기를 특징으로 하는 385 마일/시간의, 3 내지 4 인치/시간의 물 스프레이에 30분간 노출시켰다. 시험 패널의 선두 가장자리로부터 0.25 인치 이상 임의의 코팅이 박리되는 경우 부족한 것으로 나타났다.

스카이드롤 용매 저항성 시험

스카이드롤 용매 저항성 시험을 스카이드롤 제트 항공 연료 내에 코팅 시스템을 갖는 시험 패널을 70℃에서 최소 30일간 침지시켜 수행하였다. 코팅 시스템을 갖는 시험 패널을 제거하고, 건조시켰다. 이후 코팅 시스템의 연필 경도를 측정하였다. 연필 경도가 "H" 이상인 경우 코팅 시스템은 스카이드롤 용매 저항성 시험을 통과한다.

실시예 1

3성분 우레탄 아크릴레이트 타이 코트 조성물을 하나 이상의 폴리이소시아네이트를 포함하는 성분 A, 하나 이상의 히드록시 아크릴을 포함하는 화합물 B , 및 용매를 포함하는 성분 C를 혼합하여 제조하였다.

성분 A를 0.1 중량%의 안료, 66.5 중량%의 폴리이소시아네이트, 및 33.4 중량%의 용매를 혼합하여 제조하였으며, 여기서 중량%는 성분 A의 총 중량에 기초한 것이다.

성분 B를 0.41 중량%의 유동성 개선제, 5.3 중량%의 습윤제, 32 중량%의 충전제, 0.08 중량%의 촉매, 0.22 중량%의 희석제, 0.06 중량%의 UV 안정화제, 28 중량%의 아크릴, 및 34 중량%의 유기 용매를 혼합하여 제조하였으며, 여기서 중량%는 성분 B의 총 중량에 기초한 것이다.

성분 C를 유기 용매들을 혼합하여 제조하였다.

성분 A, B, 및 C는 1년이 지난 후에 저장 수명 안정성을 나타내었다.

실시예 2

먼저 알루미늄 2024-T3 시험 패널을 CA 8000 폴리우레탄 코팅 (PRC-DeSoto International, Inc.로부터 시판됨)으로 코팅하고, 12O℉에서 6시간 이상 경화시켰다. 이후 폴리우레탄 코팅을 메틸에틸 케톤 (MEK) 또는 DESOCLEAN 120 (PRC-DeSoto International로부터 시판됨) 용매 와이핑을 사용하여 처리하였다. 타이 코트 조성물을 실시예 1에서 제조된 성분 A, 성분 B, 및 성분 C를, 각각 3 : 1 : 1 중량부의 비율로 혼합하여 제조하였다. 혼합할 때, 타이 코트 조성물은 48 중량%의 고체 함량, 500 g/L의 VOC를 가지며, 약 4시간 이하의 유용한 가사 시간(pot life)을 나타낸다. 성분 A, B, 및 C를 완전히 혼합하고 약 5분 후 분무 코팅을 준비한다. 타이 코트 경화된 폴리우레탄 코팅 상에 약 0.5 밀의 건조 필름 두께로 분무 코팅하였다. 도포된 타이 코트 층의 무광택 마감처리(matte finish)는 타이 코트 층이 도포된 영역들 및 비코팅된 영역들 사이의 구별을 더욱 뚜렷이 하였다. 이후 타이 코트에 대해 25℃에서 15분 내지 24시간 이상의 시간 동안 유지하였다. 우레탄 아크릴레이트 타이 코트는 25℃에서 약 15분 후에 무점착이 되었다. 타이 코트를 무점착이 될 때까지 놔두고, CA 8000 폴리우레탄 탑 코트를 도포하여 0.5 내지 4 밀의 건조 필름 두께를 갖는 탑 코트를 제조하였다.

CA 8000 폴리우레탄 프라이머 코팅, 우레탄 아크릴레이트 타이 코트, 및 CA 8000 폴리우레탄 탑 코트를 포함하는 코팅 시스템은, 본원에 기술된 바와 같이 건조 접착력, 습윤 접착력, 훨링 암 레인 내부식성 시험, 및 스카이드롤 용매 저항성 시험을 통과하였다.

실시예 3

CA 8000 폴리우레탄 하부코트, 우레탄 아크릴레이트 타이 코트, 및 CA 8000 폴리우레탄 탑 코트의 코팅 시스템을 갖는 시험 패널을 실시예 2에 기술된 바와 같이 제조하였다. 코팅 시스템을 실온 및 주위 습도에서 18개월 동안 시효변화시키거나, 또는 140℉의 온도에서 14일 동안 열적으로 시효변화시켰다. 시효변화된 코팅을 실시예 2에 기술된 바와 같이 처리하고 타이 코트 및 폴리우레탄 탑 코트를 도포하였다. 시효변화된 코팅 시스템은 훨링 암 시험을 통과하였다. 시효변화된 코팅 시스템 또한 스카이드롤 용매 저항성 시험을 통과하였다.

실시예 4

우레탄 아크릴레이트 타이 코트의 자가 접착력을, 실시예 2에 기술된 바와 같이, CA8000 폴리우레탄 코팅을 포함하는 시험 패널에 우레탄 아크릴레이트 타이 코트 층을 도포하여 평가하였다. 15분 후 우레탄 아크릴레이트 타이 코트 층은 무점착이었다. 제1 타이 코트 층의 도포 후 15분 내지 5시간의 다양한 시간 간격에서, 0.5 밀 두께의 우레탄 아크릴레이트 제2 타이 코트 층을 제1 타이 코트 층에 도포하였다. 제2 타이 코트 층을 적절히 건조한 후, CA 8000 폴리우레탄 탑 코트를 제2 타이 코트 층 위에 분무 코팅하였다. 제2 타이 코트 층을 제1 타이 코트 층의 도포 후 15분 내지 5시간 도포하는 경우, 코팅 시스템은 본원에 기술된 바와 같이 건조 접착력, 습윤 접착력, 훨링 암 레인 내부식성 시험, 및 스카이드롤 용매 저항성 시험을 통과하였다.

본원의 다른 실시 양태들도 본원의 상세한 설명 및 본원 발명의 실시를 고려할 때 당업자에게 자명할 것이다. 본원의 상세한 설명 및 실시예는 예시적인 것으로만 고려되어야 하며, 본원의 진정한 권리 범위 및 그 개념은 하기 특허청구범위 에 기술된다.

Claims

하나 이상의 우레탄 아크릴레이트를 포함하는 코팅 조성물로서, 상기 하나 이상의 우레탄 아크릴레이트가 반응성 이소시아네이트기를 포함하는 하나 이상의 경화성 폴리이소시아네이트; 및 반응성 히드록실기를 포함하는 하나 이상의 히드록시 아크릴을 포함하고, 상기 우레탄 아크릴레이트가 반응되지 않은 히드록실기를 포함하는 것인 코팅 조성물.
제1항에 있어서, 히드록실기에 대한 이소시아네이트기의 비율이 0.5 내지 10 범위인 코팅 조성물.
제1항에 있어서, 히드록실기에 대한 이소시아네이트기의 비율이 3 내지 4 범위인 코팅 조성물.
제1항에 있어서, 상기 코팅 조성물이 하나 이상의 첨가제, 및 하나 이상의 충전제 중 하나 이상을 추가로 포함하는 코팅 조성물.
제1 코팅에 하나 이상의 우레탄 아크릴레이트를 포함하는 타이 코트를 도포하는 단계;

상기 타이 코트를 무점착이 될 때까지 세팅하는 단계; 및

상기 타이 코트에 제2 코팅을 도포하는 단계를 포함하며,

상기 제1 코팅과 제2 코팅 사이의 접착력이 타이 코트가 없는 동일한 제1 코팅과 제2 코팅 사이의 접착력에 비해 향상되는, 제1 코팅과 제2 코팅 사이의 접착력을 향상시키는 방법.
제5항에 있어서, 상기 하나 이상의 우레탄 아크릴레이트가, 반응성 이소시아네이트기를 포함하는 하나 이상의 경화성 폴리이소시아네이트; 및 반응성 히드록실기를 포함하는 하나 이상의 히드록시 아크릴을 반응시켜 형성되며, 상기 우레탄 아크릴레이트가 반응되지 않은 히드록실기를 포함하는 방법.
제5항에 있어서, 상기 경화된 코팅이 BSS 7225 규격에 따른 훨링 암 레인 내부식성 시험(whirling arm rain erosion resistance test)을 통과하는 방법.
제5항에 있어서, 상기 경화된 코팅이 BSS 7225 규격에 따른 훨링 암 레인 내부식성 시험, 건조 접착력 시험, 습윤 접착력 시험, 내충격성 시험, 및 고온 스카이드롤 저항성 시험(hot Skydrol resistance test)을 통과하는 방법.
제5항에 있어서, 상기 제1 코팅이 시효변화된 코팅을 포함하는 방법.
제5항에 있어서, 상기 제2 코팅이 폴리우레탄 탑 코트를 포함하는 방법.
제1 코팅; 제2 코팅; 및 제1 코팅과 제2 코팅 사이에 배치된 하나 이상의 우레탄 아크릴레이트를 포함하는 타이 코트를 포함하는 다층 코팅.
제11항에 있어서, 상기 하나 이상의 우레탄 아크릴레이트가, 반응성 이소시아네이트기를 포함하는 하나 이상의 경화성 폴리이소시아네이트; 및 반응성 히드록실기를 포함하는 하나 이상의 히드록시 아크릴을 반응시켜 형성되며, 상기 우레탄 아크릴레이트가 반응되지 않은 히드록실기를 포함하는 다층 코팅.
제11항에 있어서, 상기 타이 코트의 건조 필름 두께가 0.05 내지 1 밀(mil) 범위인 다층 코팅.
제11항에 있어서, 상기 타이 코트의 건조 필름 두께가 0.2 내지 0.8 밀 범위인 다층 코팅.
제11항에 있어서, 상기 타이 코트가, 제1 코팅 및 제2 코팅 사이에 타이 코트가 없는 동일한 제1 코팅과 동일한 제2 코팅 사이의 접착력에 비해 보다 향상된 접착력을 제공하는 다층 코팅.
제11항에 있어서, 상기 제1 코팅이 시효변화된 코팅을 포함하는 다층 코팅.
제11항에 있어서, 상기 제2 코팅이 폴리우레탄 탑 코트를 포함하는 다층 코팅.
제11항에 있어서, 상기 다층 복합체 코팅이 BSS 7225 규격에 따른 훨링 암 레인 내부식성 시험을 통과하는 다층 코팅.
제11항에 있어서, 상기 다층 복합체 코팅이 BSS 7225 규격에 따른 훨링 암 레인 내부식성 시험, 건조 접착력 시험, 습윤 접착력 시험, 내충격성 시험, 및 고온 스카이드롤 저항성 시험을 통과하는 다층 코팅.
시효변화된 코팅에 하나 이상의 우레탄 아크릴레이트를 포함하는 타이 코트를 도포하는 단계;

상기 타이 코트를 무점착이 될 때까지 세팅하는 단계;

상기 타이 코트에 경화성 폴리우레탄 탑 코트를 도포하는 단계; 및

상기 경화성 폴리우레탄 탑 코트를 경화시키는 단계

를 포함하는 시효변화된 코팅의 재마감처리 방법.
제20항에 있어서, 상기 하나 이상의 우레탄 아크릴레이트가, 반응성 이소시아네이트기를 포함하는 하나 이상의 경화성 폴리이소시아네이트; 및 반응성 히드록 실기를 포함하는 하나 이상의 히드록시 아크릴을 반응시켜 형성되며, 상기 우레탄 아크릴레이트가 반응되지 않은 히드록실기를 포함하는 방법.
제20항에 있어서, 상기 타이 코트가 700 g/L 미만의 함량의 휘발성 유기물을 갖는 용액으로부터 도포되는 방법.
제20항에 있어서, 상기 시효변화된 코팅이 상기 타이 코트의 도포 전에 기계적으로 마모되지 않는 방법.
제20항에 있어서, 상기 타이 코트가, 시효변화된 코팅과 폴리우레탄 탑 코트 사이에 타이 코트가 없는 동일한 시효변화된 코팅과 동일한 폴리우레탄 탑 코트 사이의 접착력에 비해 보다 향상된 접착력을 제공하는 방법.
제20항에 있어서, 상기 재마감처리된 코팅이 BSS 7225 규격에 따른 훨링 암 레인 내부식성 시험을 통과하는 방법.
제20항에 있어서, 상기 재마감처리된 코팅이 BSS 7225 규격에 따른 훨링 암 레인 내부식성 시험, 건조 접착력 시험, 습윤 접착력 시험, 내충격성 시험, 및 고온 스카이드롤 저항성 시험을 통과하는 방법.
제20항에 있어서, 상기 시효변화된 코팅이 항공기 또는 우주선의 표면 상에 존재하는 방법.
제20항에 있어서, 상기 타이 코트의 건조 필름 두께가 0.05 내지 1 밀 범위인 방법.
제20항에 있어서, 상기 타이 코트의 건조 필름 두께가 0.2 내지 0.8 밀 범위인 방법.
제20항에 있어서, 상기 시효변화된 코팅이 시효변화된 폴리우레탄 코팅을 포함하는 방법.