KR20070117710A - 땀에 대한 저항성을 부여하는 전기코팅 조성물 및 이의사용 방법 - Google Patents

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Abstract

에폭시 작용성 아크릴 수지로부터 유도된 양이온성 아크릴 수지 및 IPDI 삼량체를 포함하는 전착성 코팅 조성물, 및 땀에 대한 저항성이 개선된 코팅된 기판이 개시되어 있다. 코팅물을 사용하는 방법 또한 개시되어 있다.

Description

땀에 대한 저항성을 부여하는 전기코팅 조성물 및 이의 사용 방법{ELECTROCOAT COMPOSITION IMPARTING SWEAT RESISTANCE AND METHOD FOR USING THE SAME}
본 발명은 전착성(electrodepositable) 조성물 및 이의 사용 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 전착성 조성물은 양이온성 아크릴 수지 및 아이소포론 다이아이소시아네이트의 아이소시아누레이트 삼량체를 포함한다.
코팅물 적용 방법으로서의 전착(electrodeposition)은 필름-형성 조성물을 인가된 전위의 영향하에 기판에 침착시킴을 포함한다. 기판은 그 자체로 전도성이거나, 전도성 마감재가 위에 침착되어 있다. 전착은 코팅 산업에 있어서 그 중요성이 증가되고 있는데, 이는 비-전기이동성 코팅 수단과 비교하여, 전착이 도료 이용성을 증가시키고 부식 보호를 개선시키며 환경 오염이 낮기 때문이다.
전도성 기판, 예컨대 금속, 및 전도성 마감재가 적어도 부분적으로 코팅되어진 기판은 다수의 제품을 제조하기 위해 사용된다. 이들 제품은 사람들이 종종 만지는 것들, 예컨대 배관, 손잡이 등을 포함할 수 있다. 많은 적용분야의 경우, 감 지할 만한 마모, 얼룩 등이 없이 상당한 접촉에 견딜 수 있는 코팅물을 기판에 적용하는 것이 요망된다. 이러한 코팅물은 착색된 코팅물, 및/또는 투명한 코팅물의 형태일 수 있다. 그러나, 종종 이들 코팅물은 땀에 대한 저항성을 목적하는 수준으로 나타내지 않는다. 이와 같이, 코팅물은 자국이 남거나, 흠집이 생기거나, 연해지거나, 심지어 완전히 제거될 수 있다. 따라서, 땀에 대한 저항성이 개선된 전착성 코팅물이 요망된다.
발명의 요약
본 발명은 양이온성 아크릴 수지, 및 가교결합제를 포함하는 전착성 코팅 조성물에 관한 것으로, 여기서 가교결합제는 총 고체 중량을 기준으로 코팅 조성물의 35중량% 이상을 구성하고, 가교결합제의 50% 이상은 아이소포론 다이아이소시아네이트의 아이소시아누레이트 삼량체("IPDI 삼량체")이다.
추가로, 본 발명은 에폭시 작용성 아크릴 수지로부터 유도된 양이온성 아크릴 수지(여기서, 양이온성 잔기는 설포늄 염으로부터 유도됨), 및 IPDI 삼량체를 포함하는 전착성 코팅 조성물에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 본원에 기재된 임의의 코팅 조성물을 사용하여 기판을 전기코팅하기 위한 방법에 관한 것이다. 추가로 본 발명은 코팅물이 기판에 전착되고 2주기 이상의 땀에 대한 저항성(여기서, 땀에 대한 저항성은 ANSI/BHMA A156.18-2000에 따라 결정됨)을 갖는, 땀에 대한 저항성이 개선된 코팅된 기판에 관한 것이다.
본 발명은 양이온성 아크릴 수지, 및 가교결합제를 포함하는 전착성 코팅 조성물에 관한 것으로, 여기서 가교결합제는 총 고체 중량을 기준으로 코팅 조성물의 35중량% 이상을 구성하고, 가교결합제의 50% 이상은 아이소포론 다이아이소시아네이트의 아이소시아누레이트 삼량체("IPDI 삼량체")이다. 양이온성 아크릴 수지는, 예를 들면 10,000 내지 1,500,000, 예컨대 40,000 내지 1,000,000, 또는 80,000 내지 400,000의 분자량(Mz)을 가질 수 있다.
양이온성 아크릴 수지는 에폭시 작용성 아크릴 수지로부터 유도될 수 있다. 에폭시 작용성 아크릴 수지는 당분야에 공지된 임의의 방법, 예를 들면 미국 특허출원 공개공보 제2003/0098238 A1호(이의 내용은 본원에 참고로 인용됨)에 기재된 방법에 따라 제조될 수 있다.
양이온성 아크릴 수지를 형성하기 위해 사용될 수 있는 적합한 아크릴 중합체로는 (메트)아크릴산의 1종 이상의 알킬 에스터의, 선택가능하게는 1종 이상의 다른 중합가능한 에틸렌계 불포화 단량체와의 공중합체가 포함될 수 있다. 적합한 (메트)아크릴산의 알킬 에스터로는 메틸 (메트)아크릴레이트, 에틸 (메트)아크릴레이트, 부틸 (메트)아크릴레이트, 아이소보닐 (메트)아크릴레이트 및 2-에틸 헥실 (메트)아크릴레이트가 포함된다. 적합한 다른 공중합가능한 에틸렌계 불포화 단량체로는 나이트릴, 예컨대 (메트)아크릴로나이트릴, 비닐 및 비닐리덴 할로겐화물, 예컨대 염화비닐 및 플루오르화 비닐리덴, 및 비닐 에스터, 예컨대 비닐 아세테이트가 포함된다. 산 및 무수물 작용성 에틸렌계 불포화 단량체, 예컨대 (메트)아크릴산 또는 무수물, 이타콘산, 말레산 또는 무수물, 또는 푸마르산이 사용될 수 있다. (메트)아크릴아미드 및 N-알킬 치환된 (메트)아크릴아미드를 비롯한 아미드 작용성 단량체가 또한 적합하다. 비닐 방향족 화합물, 예컨대 스타이렌, α-메틸스타이렌 및 비닐 톨루엔은, 중합체 및 생성되어진 전착된 코팅물의 광분해 저항성이 제대로 발휘되는 한 사용될 수 있다. "(메트)아크릴산" 등의 용어는 당분야에서 보편적인 바와 같이 메타크릴산 및 아크릴산 둘다를 지칭함을 이해할 것이다. 에폭사이드 작용성 기(양이온성 염 기로의 전환을 위함)는 작용성 단량체, 예컨대 글리시딜 (메트)아크릴레이트, 3,4-에폭시사이클로헥실-메틸(메트)아크릴레이트, 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸(메트)아크릴레이트, 및/또는 알릴 글리시딜 에터를 사용함으로써 아크릴 중합체내로 혼입될 수 있다. 다르게는, 에폭사이드 작용성 기는 아크릴 중합체상의 카복실 기를 에피할로하이드린 또는 다이할로하이드린, 예컨대 에피클로로하이드린 또는 다이클로로하이드린과 반응시킴으로써 아크릴 중합체내로 혼입될 수 있다.
아크릴 중합체는 전통적인 유리 라디칼 개시된 중합 기법, 예컨대 용액 또는 유화액 중합에 의해, 당분야에 공지된 바와 같이, 적합한 촉매, 예를 들면 유기 퍼옥사이드 및 아조-유형 화합물, 및 선택가능하게는 쇄 전달제, 예컨대 알파-메틸 스타이렌 이량체 및 3급 도데실 머캅탄을 사용하여 제조될 수 있다. 본 발명의 전착성 조성물에 사용되는 양이온성 수지를 형성하기에 적합한 부가 아크릴 중합체로는 미국 특허 제3,455,806호 및 제3,928,157호에 기재된 중합제가 포함된다.
양이온성 염 기는 상기 기재된 유형의 에폭시 기-함유 중합체를 적합한 염 형성 화합물과 반응시킴으로써 도입될 수 있다. 예를 들면, 설포늄 염 기는 미국 특허 제3,959,106호 및 제4,715,898호에 기재된 바와 같이 산의 존재하에 설파이드를 반응시킴으로써 도입될 수 있고; 아민 염 기는 에폭사이드 작용성 아크릴 중합체를 1차 또는 2차 아민 기가 함유된 화합물, 예컨대 메틸아민, 다이에탄올아민, 암모니아, 다이아이소프로판올아민, N-메틸 에탄올아민, 다이에틸렌트라이아민, 다이프로필렌트라이아민, 비스헥사메틸렌트라이아민, 다이에틸렌트라이아민의 다이케트이민, 다이프로필렌트라이아민의 다이케트이민, 비스헥사메틸렌트라이아민의 다이케트이민 및 이의 혼합물과 반응시킴으로써 유도될 수 있다. 아민 기는 적어도 부분적으로 산에 의해 중화될 수 있다. 적합한 산으로는 유기산 및 무기산, 예컨대 폼산, 아세트산, 락트산, 인산, 다이메틸프로피온산 및 설팜산이 포함된다. 산의 혼합물이 사용될 수 있다. 수지는 1차, 2차 및/또는 3차 아미노 기를 함유할 수 있다. 아미노 기를 함유하는 적합한 양이온성 아크릴 중합체로는 미국 특허 제3,455,806호 및 제3,928,157호, 및 미국 특허출원 공개공보 제2003/0054193호에 기재된 수지가 포함된다. 다르게는, 아민 염 기는 아미노 기-함유 단량체, 예컨대 아미노알킬(메트)아크릴레이트, 예를 들면 다이메틸아미노프로필 메타크릴레이트를 사용함으로써 직접 도입될 수 있다.
본원에 사용되는 용어로서의 "에폭시 작용성 아크릴 수지로부터 유도된 양이온성 아크릴 수지"는 적어도 일부의 에폭시 작용기가 양이온성 염을 형성하기 위해 반응된 에폭시 작용성 아크릴 수지를 지칭한다. 양이온성 아크릴 수지는 전형적으로 전착성 코팅 조성물에 총 고체 중량을 기준으로 80 내지 10중량%, 예컨대 65 내지 40중량%의 양으로 존재한다.
본 발명의 특정 실시양태의 전착성 코팅 조성물은 추가로 35중량%의 가교결합제, 예컨대 39중량%의 가교결합제를 포함하고, 이의 50% 이상은 IPDI 삼량체이다. 중량%는 조성물의 총 고체 중량을 기준으로 한다. IPDI 삼량체는 적어도 부분적으로 블로킹될 수 있다. "블로킹된(blocked)"이라는 용어는, 생성된 블로킹된 아이소시아네이트 기가 주위 온도에서 활성 수소에 대해 안정하지만 상승된 온도, 일반적으로 90℃ 내지 200℃, 예컨대 16O℃ 이하, 또는 140℃ 이하의 온도에서 활성 수소와 반응하도록 아이소시아네이트 기가 화합물과 반응하는 것을 의미한다. 특정 실시양태에서, IPDI 삼량체는 실질적으로 비-유리 아이소시아네이트 기로 완전히 블로킹된다. 적합한 블로킹제로는 미국 특허 제3,984,299호(2 단락, 53줄 내지 3 단락 15줄), 미국 특허출원 공개공보 제2003/0054193 A1호(문단 [0093], [0094], [0127] 및 [0128]), 및 문헌[Blocked isocyanates III: Part A. Mechanisms and chemistry, Wicks and Wicks Jr., Progress in Organic Coatings, 36 (1999) pp 148-172]에 기재된 블로킹제가 포함된다. 바람직하게는, 블로킹제는 옥심, 예컨대 메틸 에틸 케톡심, 피라졸, 예컨대 3,5-다이메틸피라졸 또는 환형 아미드, 예컨대 카프로락탐이다. 특정 실시양태에서, 실질적으로 모든 가교결합제는 IPDI 삼량체를 포함하고; "실질적으로 모든"이라 함은 95% 이상, 예컨대 99% 이상을 의미한다. 적합한 IPDI 삼량체는 데구사(Degussa)로부터 베스타나트(VESTANAT) B1358로서 상업적으로 입수가능하다. 나머지 가교결합제는, 예를 들면 양이온성 아크릴 수지와 반응할 수 있는 임의의 적합한 가교결합제를 포함할 수 있다. 특정 실시양태에서, 나머지 가교결합제는 적어도 부분적으로 블로킹된 폴리아이소시아네이트, 예컨대 지방족 폴리아이소시아네이트, 지환족 또는 방향족 폴리아이소시아네이트, 또는 이의 혼합물을 포함한다. 특정 실시양태에서, 나머지 가교결합제는 적어도 부분적으로 블로킹된 지방족 폴리아이소시아네이트를 포함한다.
경화제로서 사용하기에 적합한 방향족 폴리아이소시아네이트의 예는 다이아이소시아네이트, 예컨대 2,4-톨루엔 다이아이소시아네이트, 2,6-톨루엔 다이아이소시아네이트, 메틸렌 다이페닐 다이아이소시아네이트, 올리고머성 메틸렌 다이페닐 다이아이소시아네이트, 및 이의 혼합물이다. 경화제로서 사용하기에 적합한 지환족 및 지방족 폴리아이소시아네이트로는 다이아이소시아네이트, 예컨대 1,6-헥사메틸렌 다이아이소시아네이트, 아이소포론 다이아이소시아네이트, 비스-(아이소시아네이토사이클로헥실)메탄, 노보네인 다이아이소시아네이트, 테트라메틸 자일렌 다이아이소시아네이트, 및 이의 혼합물이 포함된다. 특정 실시양태에서, 고급 폴리아이소시아네이트, 예컨대 아이소시아누레이트, 알로포네이트 또는 다이아이소시아네이트의 뷰렛(biuret)이 다이아이소시아네이트 대신에 또는 이와 함께 사용될 수 있다. 아이소시아네이트 예비중합체, 예를 들면 폴리아이소시아네이트와 폴리올, 예컨대 네오펜틸 글리콜 또는 트라이메틸올 프로판과의 반응 생성물, 또는 중합체성 폴리올, 예컨대 폴리카프로락톤 디올 또는 트리올과의 반응 생성물이 사용될 수 있다. 적합한 폴리아이소시아네이트로는, 예를 들면 완전히 블로킹된 폴리아이소시아네이트, 예컨대 미국 특허 제3,984,299호(1 단락 57줄 내지 3 단락 15줄)에 기재된 폴리아이소시아네이트, 또는 중합체 주쇄와 반응하는 부분적으로 블로킹된 지방족 폴리아이소시아네이트, 예컨대 미국 특허 제3,947,338호(2 단락 65줄 내지 4 단락 30줄)에 기재된 폴리아이소시아네이트가 포함된다. 본 발명의 실시양태에서, 나머지 가교결합제는 중합체성 1,6-헥사메틸렌 다이아이소시아네이트, 아이소포론 다이아이소시아네이트, 및 이의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 완전히 블로킹된 폴리아이소시아네이트를 포함할 수 있다. 본 발명의 다른 실시양태에서, 나머지 가교결합제는 베이어 코포레이션(Bayer Corporation)으로부터 데스모듀어(DESMODUR) N3300으로서 입수가능한 헥사메틸렌 다이아이소시아네이트의 완전히 블로킹된 삼량체를 포함할 수 있다.
추가로 본 발명은 에폭시 작용성 아크릴 수지로부터 유도된 양이온성 아크릴 수지(여기서 양이온성 잔기는 설포늄 염으로부터 유도됨), 및 IPDI 삼량체를 포함하는 전착성 코팅 조성물에 관한 것이다. 특정 실시양태에서, IPDI 삼량체는 20중량% 이상, 예컨대 30중량% 이상, 또는 39중량% 이상(조성물의 총 고체 중량을 기준으로 함)의 양으로 존재할 수 있다.
본 발명의 전착성 코팅 조성물을 배합하는데 있어서, IPDI 삼량체는 적어도 부분적으로 적합한 블로킹제, 예를 들면 알킬 알코올, 옥심, 글리콜 에터, 카프로락탐 또는 다이알킬아민으로 블로킹될 것임을 이해할 것이다. 따라서, IPDI 삼량체는 통상의 방식으로, 예를 들면 경화제를 유기 용액중에서 양이온성 아크릴 수지와 혼합한 다음, 혼합물을 분산시킴으로써 코팅 조성물내로 혼입될 수 있다. 분산 매질은 바람직하게는 물이다. 분산 단계는 중화되거나 부분적으로 중화된 수지를 분산 매질과 합함으로써 달성될 수 있다. 중화 및 분산은 수지 및 분산 매질을 합함으로써 1단계로 달성될 수 있다. 수지(또는 그의 염)가 분산 매질에 첨가될 수 있거나 분산 매질이 수지(또는 그의 염)에 첨가될 수 있다. 특정 실시양태에서, 분산액의 pH는 4 내지 9의 범위에 속한다. 분산액은 코팅물에 적합한 고체의 양, 예를 들면 총 고체 중량을 기준으로 5 내지 15중량%로 형성될 수 있거나, 이는 보다 높은 고체의 양, 예를 들면 총 고체 중량을 기준으로 20 내지 45중량%로 형성되어, 저장되거나 수송될 필요가 있는 물질의 중량 및 부피를 최소화한다. 이어서, 분산액은 사용전 코팅물에 적합한 고체 수준으로 조정될 수 있다. 다르게는, 가교결합제와 선택가능하게 블렌딩된 수지는 유기 용액으로서 저장되고 수송될 수 있고, 사용하기전 단기간내에 분산될 수 있다. 이러한 안정한 분산액을 형성하기에 적합한 조건은 실시예에 나타난 조건을 포함한다.
본 발명의 조성물은 추가로 양이온성 아크릴 수지에 더하여 1종 이상의 중합체를 포함할 수 있다. 적합한 중합체로는 폴리에폭사이드 중합체, 폴리유레탄 중합체, 아크릴 중합체 및 폴리에스터 중합체가 포함된다. 중합체는 선택가능하게 양이온성 기를 함유할 수 있다. 부가 중합체는 수지 고체를 기준으로 0 내지 20중량%, 예를 들면 2 내지 15중량% 또는 4 내지 8중량%로 존재할 수 있다. 부가 수지의 특히 유용한 군은 양이온성 에폭시 수지, 예를 들면 미국 특허 제4,715,898호에 기재된 수지이다.
본 발명의 조성물은 당분야에 보편적인 1종 이상의 첨가제, 예컨대 융합(coalescencing) 용매, 가소화제, 분산제, 습윤제, 광 안정화제, 계면활성제 및 촉매를 추가로 포함할 수 있다. 이러한 부가제는, 사용될 경우, 전형적으로 조성물의 총 고체 중량을 기준으로 0.001 내지 5중량%를 구성한다.
특정 실시양태에서, 본 발명의 조성물은 투명하다. 본원에서 "투명한"이라 함은, 일단 경화되면 기판의 가시성(visibility)을 허용하는 코팅물을 지칭한다. 따라서, 투명함은 투명한 코팅물 뿐만 아니라, 예를 들면 투명한 염료를 포함하는 코팅물(여기서, 코팅물은 착색되지만 기판은 관찰될 수 있음) 둘다를 내포함을 이해할 것이다. 본 발명의 특정 실시양태에서, 코팅물은 추가로 착색제를 포함한다. 본원에서 "착색제"라는 용어는 조성물에 색상 및/또는 다른 불투명도 및/또는 다른 시각 효과를 부여하는 임의의 물질을 의미한다. 착색제는 임의의 적합한 형태로, 예컨대 별도의 입자, 분산액, 용액 및/또는 플레이크 형태로 코팅물에 첨가될 수 있다. 단일 착색제 또는 2종 이상의 착색제의 혼합물이 본 발명의 코팅물에 사용될 수 있다.
착색제의 예로는 안료, 염료 및 틴트, 예컨대 도료 산업에서 사용되고/되거나 건성 색 제조 협회(Dry Color Manufactures Association: DCMA)에 열거된 것들, 뿐만 아니라 특수 효과 조성물이 포함된다. 착색제는, 예를 들면 불용성이지만 사용 조건하에 습윤성인 미분된 고체 분말을 포함할 수 있다. 착색제는 유기성 또는 무기성일 수 있고, 응집되거나 응집되지 않을 수 있다.
안료 및/또는 안료 조성물의 예로는, 제한되는 것은 아니지만, 카바졸 다이옥사진 조질 안료, 아조, 모노아조, 디스아조, 나프톨 AS, 염-유형(레이크스; lakes), 벤즈이미다졸론, 축합물, 금속 착체, 아이소인돌리논, 아이소인돌린 및 다환식 프탈로시아닌, 퀴나크리돈, 페릴렌, 페리논, 다이케토피롤로 피롤, 티오인디고, 안트라퀴논, 인단트론, 안트라피리미딘, 플라반트론, 피란트론, 안탄트론, 다이옥사진, 트라이아릴카보늄, 퀴노프탈론 안료, 다이케토 피롤로 피롤 레드("DPPBO 레드"), 이산화티탄, 카본 블랙 및 이의 혼합물이 포함된다. "안료" 및 "착색된 충전제"라는 용어는 상호교환적으로 사용될 수 있다.
염료의 예로는, 제한되는 것은 아니지만, 용매 및/또는 수성계 염료, 예컨대 프탈로 그린 또는 블루, 산화철, 비스무쓰 바나데이트, 안트라퀴논, 페릴렌, 알루미늄 및 퀴나크리돈이 포함된다.
틴트의 예로는, 제한되는 것은 아니지만, 수성계 또는 수혼화성 담체에 분산된 안료, 예컨대 데구사 인코포레이티드(Degussa, Inc)로부터 시판되는 아쿠아-켐(AUA-CHEM) 896, 이스트만 케미칼 인코포레이티드(Eastman Chemical, Inc.)의 자회사인 애큐레이트 디스퍼즌스(Accurate Dispersions)로부터 시판되는 카리스마 컬러런츠(CARISMA COLORANTS) 및 맥시토너 인더스트리얼 컬러런츠(MAXITONER INDUSTRIAL COLORANTS)가 포함된다.
상기 주지된 바와 같이, 착색제는 제한되는 것은 아니지만 나노입자 분산액을 비롯한 분산액의 형태일 수 있다. 나노입자 분산액은 1종 이상의 고도로 분산된 나노입자 착색제 또는 목적하는 가시성 색상 및/또는 불투명성 및/또는 시각 효과를 나타내는 착색제 입자를 포함할 수 있다. 나노입자 분산액은 착색제, 예를 들면 약 150nm 미만, 예컨대 70nm 미만, 또는 30nm 미만의 입자 크기를 갖는 안료 및 염료를 포함할 수 있다. 나노입자는 스톡 유기 또는 무기 안료를 0.5mm 미만의 입자 크기를 갖는 연마 매질로 밀링(milling)함으로써 생성될 수 있다. 나노입자 분산액의 예 및 이의 제조 방법은 본원에 참고로 인용된 미국 특허출원 공개공보 제2003/0125417호에서 확인된다. 나노입자 분산액은 결정화, 침전, 기체 상 축합 및 화학적 연마(즉, 부분적 용해)에 의해 생성될 수도 있다. 코팅물내의 나노입자의 재-응집을 최소화하기 위해, 수지-코팅된 나노입자의 분산액을 사용할 수 있다. 본원에서, "수지-코팅된 나노입자의 분산액"은 나노입자 및 나노입자상의 수지 코팅물을 포함하는 별개의 "복합 마이크로입자"가 분산되어 있는 연속 상을 지칭한다. 수지-코팅된 나노입자의 분산액의 예 및 이의 제조 방법은 본원에 참고로 인용된 미국 특허출원 일련번호 제10/876,315호(2004년 6월 24일자로 출원됨), 및 본원에 참고로 또한 인용된 미국 임시 특허출원 제60/482,167호(2003년 6월 24일자로 출원됨)에서 확인된다.
본 발명의 코팅물에 사용될 수 있는 특수 효과 조성물의 예로는 1종 이상의 외관 효과, 예컨대 반사, 진주광택, 금속 광택, 인광, 형광, 광색성(photochromism), 감광성, 열변색성(thermochromism), 각변색성(goniochromism) 및/또는 색-변화를 나타내는 안료 및/또는 조성물을 포함한다. 추가의 특수 효과 조성물은 다른 지각가능한 특성, 예컨대 불투명도 또는 텍스쳐(texture)를 제공할 수 있다. 비제한적 실시양태에서, 특수 효과 조성물은 색 전이를 나타낼 수 있어서, 코팅물이 상이한 각도에서 관찰될 경우 코팅물의 색상이 변하도록 한다. 색상 효과 조성물의 예는 본원에 참고로 인용된 미국 특허출원 공개공보 제2003/0125416호에서 확인된다. 추가의 색상 효과 조성물로는 투명한 코팅된 운모 및/또는 합성 운모, 코팅된 실리카, 코팅된 알루미나, 투명한 액정 안료, 액정 코팅물, 및/또는 물질의 표면과 공기 사이의 굴절 지수의 차이에 의해서가 아니라 물질내의 굴절 지수의 차이로부터 간섭이 일어나는 임의의 조성물이 포함된다.
특정 비제한적 실시양태에서, 감광성 조성물 및/또는 광색성 조성물(이는 하나 이상의 광원에 노출될 경우 그의 색상을 가역적으로 변화시킴)은 본 발명의 코팅물에 사용될 수 있다. 광색성 및/또는 감광성 조성물은 특정 파장의 방사선에 노출됨으로써 활성화될 수 있다. 조성물이 여기될 경우, 분자 구조는 변하고, 변경된 구조는 조성물의 본래의 색상과 상이한 새로운 색상을 나타낸다. 방사선으로의 노출이 제거될 경우, 광색성 및/또는 감광성 조성물은 휴지 상태로 돌아올 수 있고, 이때 조성물의 본래의 색상이 돌아온다. 한 비제한적 실시양태에서, 광색성 및/또는 감광성 조성물은 비-여기된 상태에서 무색이고 여기된 상태에서 임의의 색상을 나타낼 수 있다. 완전한 색상 변화가 밀리초 내지 수분내에, 예컨대 20초 내지 60초 이내에 나타날 수 있다. 광색성 및/또는 감광성 조성물의 예로는 광색성 염료가 포함된다.
한 비제한적 실시양태에서, 감광성 조성물 및/또는 광색성 조성물은, 예컨대 공유 결합에 의해, 중합체 및/또는 중합가능한 성분의 중합체 물질과 회합되고/되거나 적어도 부분적으로 이에 결합될 수 있다. 감광성 조성물이 코팅물 밖으로 이동하여 기판에 결정화될 수도 있는 몇몇 코팅물과는 대조적으로, 본 발명의 비-제한적 실시양태에 따라 중합체 및/또는 중합가능한 성분과 회합되고/되거나 적어도 부분적으로 이에 결합된 감광성 조성물 및/또는 광색성 조성물은 코팅물 밖으로의 이동이 최소화된다. 감광성 조성물 및/또는 광색성 조성물의 예 및 이의 제조 방법은 본원에 참고로 인용된 미국 특허출원 일련번호 제10/892,919호(2004년 7월 16일자로 출원됨)에서 확인된다.
일반적으로, 착색제는 목적하는 시각 및/또는 색상 효과를 부여하기에 충분한 양으로 코팅 조성물에 존재할 수 있다. 착색제는 조성물의 총 중량을 기준으로 본 발명의 조성물의 1 내지 65중량%, 예컨대 3 내지 40중량% 또는 5 내지 35중량%를 구성할 수 있다.
본 발명의 전착성 코팅 조성물은 전형적으로 수성 분산액의 형태일 것이고, 즉 수지 및 가교결합제는 분산된 상에 존재하고 물은 연속 상에 존재한다.
특정 실시양태에서, 본 발명의 코팅 조성물은 ANSI/BHMA A156.18-2000에 따라 측정될 경우 1주기 이상, 예컨대 2주기 이상의 땀에 대한 저항성을 가질 것이다.
본 발명은 추가로 본원에 기재된 임의의 코팅 조성물을 기판에 적용함을 포함하는, 기판을 전기코팅하는 방법에 관한 것이다. 전착이 전도성을 필요로 하므로, 기판은 그 자체로 전도성이거나, 적어도 부분적으로 전도성 마감재를 이에 적용해야 한다. 예를 들면, 전도성 기판은 금속, 예컨대 황동, 청동, 크롬, 강철, 스테인레스 스틸, 은 및/또는 알루미늄의 형태일 수 있다. 비금속성 기판으로는, 예를 들면 적어도 부분적으로 전도성 마감재로 코팅되어진 플라스틱, 세라믹, 목재 및/또는 유리가 포함될 수 있다. 전도성 마감재로는, 예를 들면 금속성 마감재, 또는 전도성 안료 또는 전도성 금속 단편을 갖는 임의의 코팅물을 사용하여 달성된 마감재가 포함될 수 있다.
임의의 적합한 전기코팅 방법, 예컨대 당분야에 공지된 방법이 본 발명에 따라 사용될 수 있다. 유사하게, 전착된 코팅물의 경화는 당분야에 공지된 경화 파라미터를 사용하여 수행될 수 있다. 경화된 코팅물의 건조 필름 두께는, 예를 들면 0.2 내지 2 마이크론, 예컨대 0.4 내지 1.2 마이크론의 범위일 수 있다
추가로 본 발명은 땀에 대한 개선된 저항성을 갖는 코팅된 기판에 관한 것이다. 이러한 기판은 ANSI/BHMA A156.18-2000에 따라 측정될 경우 2주기 이상의 땀에 대한 저항성을 갖는 코팅물을 기판상에 전착시킴으로써 제조될 수 있다. 다시, 전착이 사용되므로, 기판은 전도성이거나 이의 적어도 일부에 전도성 마감재가 적용되어 있음을 이해할 것이다. 땀에 대한 저항성 파라미터를 충족하는 본원에 기재된 임의의 조성물이 사용될 수 있다.
본 발명의 조성물 및 방법은, 예를 들면 땀에 대해 저항성인 착색된 코팅물 및/또는 투명한 코팅물을 갖는 기판을 생성할 수 있다.
본원에서, 별도로 명백히 특정화되지 않는 한, 모든 수, 예컨대 값, 범위, 양 또는 백분율을 나타내는 수는 "약"이라는 용어가 명백히 나타나지 않은 경우에도 이 단어가 전제되어 있는 것으로 이해될 수 있다. 본원에 인용된 임의의 수치 범위는 그 내에 내포된 모든 하위 범위를 포함하는 것으로 의도된다. 복수는 단수를 내포하고, 그 역도 성립한다. 예를 들면, 본 발명에서 하나의 에폭시 작용성 아크릴 수지로부터 유도된 "하나의" 양이온성 아크릴 수지라고 기재되어 있지만, 이러한 수지의 혼합물이 사용될 수 있다. 또한, 본원에서 "중합체"라는 용어는 예비중합체, 올리고머, 및 단독중합체와 공중합체 둘다를 지칭함을 의미하고, 접두어 "폴리"는 둘 이상의 지칭한다.
하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명을 어떠한 방식으로도 제한하려는 것이 아님을 알아야 한다.
실시예 1
각각의 구성성분의 양을 그램으로 제공하는 하기 표 1에 제시된 구성성분을 사용하여 샘플 1-19를 제조하였다.
Figure 112007079260948-PCT00001
Figure 112007079260948-PCT00002
Figure 112007079260948-PCT00003
Figure 112007079260948-PCT00004
Figure 112007079260948-PCT00005
Figure 112007079260948-PCT00006
Figure 112007079260948-PCT00007
수지 샘플 1-6 및 8-19를 다음과 같이 제조하였다:
성분 A를 질소 유입구, 교반기, 응축기 및 열전쌍이 구비된 플라스크에 투입하였다. 환류가 시작할 때까지 온도를 증가시켰다. 이어서, 성분 B를 균일한 속도로 30분에 걸쳐 첨가하였다. 추가의 30분 후, 성분 C를 균일한 속도로 150분에 걸쳐 첨가하였다. 30분 후, 성분 C의 50%를 약 5분에 걸쳐 첨가하였다. 30분 후, 성분 C의 나머지를 약 5분에 걸쳐 첨가하였다. 이러한 반응 단계를 통해, 일정한 환류를 유지하도록 온도를 조정하였다.
열 원을 제거하고, 온도를 약 120℃로 낮추고, 성분 E로부터의 티오다이에탄올을 첨가하였다. 온도가 100℃ 미만으로 낮아지면, 성분 E의 나머지를 첨가하였다. 이어서, 열 원을 다시 위치시키고, 온도를 85℃로 조정하였다. 상기 온도를 3시간 30분 동안 유지시켰다. 이어서, 성분 F 및 G를 첨가하고, 온도를 다시 85℃로 상승시켰다. 수지 및 가교결합제의 균질한 용액이 달성되면, 성분 H를 첨가하고, 추가의 20분 동안 교반을 지속하였다.
별도의 용기에서, 성분 I를 40℃로 가열하였다. 이어서, 수지 및 가교결합제 용액을 신속한 진탕하에 첨가하였다. 1시간 후, 성분 J를 첨가하였다. 수지 분산액을 30℃ 미만으로 냉각시킨 후 교반을 중단하였다. 분산액의 고체 함량은 표 2에 제공되어 있다.
샘플 7을 다음과 같이 제조하였다:
성분 A를 질소 유입구, 교반기, 응축기 및 열전쌍이 구비된 플라스크에 투입하였다. 환류가 시작할 때까지 온도를 증가시켰다. 이어서, 성분 B를 균일한 속도로 30분에 걸쳐 첨가하였다. 추가의 30분 후, 성분 C를 균일한 속도로 150분에 걸쳐 첨가하였다. 30분 후, 성분 C의 50%를 약 5분에 걸쳐 첨가하였다. 30분 후, 성분 C의 나머지를 약 5분에 걸쳐 첨가하였다. 이러한 반응 단계를 통해, 일정한 환류를 유지하도록 온도를 조정하였다.
열 원을 제거하고, 온도를 약 110℃로 낮추고, 성분 E를 첨가하였다. 발열 반응에 의해 온도가 120℃로 상승하였다. 이어서, 열 원을 다시 위치시키고, 온도를 120℃에서 90분 동안 유지시켰다. 이어서, 온도를 90℃로 낮추고, 성분 F 및 G를 첨가하고, 온도를 다시 85℃로 조정하였다. 수지 및 가교결합제의 균질한 용액이 달성되면, 성분 H를 첨가하고, 추가의 20분 동안 교반을 지속하였다.
별도의 용기에서, 성분 I를 40℃로 가열하였다. 이어서, 수지 및 가교결합제 용액을 신속한 진탕하에 첨가하였다. 1시간 후, 성분 J를 첨가하였다. 수지 분산액을 30℃ 미만으로 냉각시킨 후 교반을 중단하였다.
실시예 2
수지 샘플 1-19를 각각 사용하여 전착성 코팅물 1-19를 제조하였다. 코팅물을 표 2에 지시된 바와 같이 하기 방법중 하나에 의해 제조하였다.
방법 1. 23-40중량%의 비-휘발성 물질을 함유하도록 제조된 수지 분산액을 플라스틱 비이커에 투입하고, 고-양력(high-lift) 블레이드를 사용하여 진탕을 개시하였다. 25-100%의 2-헥속시 에탄올, 25-100%의 2-부톡시 에탄올, 및 25-100%의 2-부톡시 에탄올로 이루어진 용매 블렌드를 수지 고체에 대해 5-20% 수준으로 첨가하고, 이 동안 고-양력 블레이드에 의한 진탕을 지속하였다. 5분 동안 교반한 후, 탈이온수를 지속되는 진탕하에 혼합물에 천천히 첨가하였다. 분산액을 10-15중량%의 비휘발성 물질을 함유하도록 탈이온수로 희석하여, 점도가 50 cps 미만이고, pH가 4.2-4.9이며, 전도성이 300 내지 500 마이크로지멘스(microsiemens)인 코팅 욕조를 수득하였다. 10-15% 고체 욕조는 입자 침전 또는 응집의 시각적 징후를 전혀 나타내지 않았다.
방법 2. 23-40중량%의 비-휘발성 물질을 함유하도록 제조된 수지 분산액을 플라스틱 비이커에 투입하고, 고-양력 블레이드를 사용하여 진탕을 개시하였다. 이어서, 탈이온수를 연속적인 진탕하에 천천히 첨가하였다. 분산액을 10-15중량%의 비휘발성 물질을 함유하도록 탈이온수로 희석하여, 점도가 50 cps 미만이고, pH가 4.2-4.9이며, 전도성이 300 내지 500 마이크로지멘스인 코팅 욕조를 수득하였다. 10-15% 고체 욕조는 입자 침전 또는 응집의 시각적 징후를 전혀 나타내지 않았다.
방법 3. 23-40중량%의 비-휘발성 물질을 함유하도록 제조된 수지 분산액을 플라스틱 비이커에 투입하고, 고-양력 블레이드를 사용하여 진탕을 개시하였다. 분산액을 10-15중량%의 비휘발성 물질을 함유하도록 탈이온수로 희석하였다. 수지 고체에 대해 5-10%의 비-휘발성 물질을 함유하도록 에폭시 수지 분산액*을 후속적으로 첨가한 다음, 2-부톡시 에탄올, 2-헥속시 에탄올, 2-부톡시에톡시 에탄올, 또는 2-부톡시-1-프로판올을 수지 고체에 대해 5-20%의 양으로 기존의 도료 욕조에 첨가하여, 점도가 50 cps 미만이고, pH가 4.2-4.9이며, 전도성이 300 내지 500 마이크로지멘스인 코팅 욕조를 수득하였다. 이 욕조는 입자 침전 또는 응집의 시각적 징후를 전혀 나타내지 않았다. (*는 프로필렌 글리콜 모노부틸 에터를 프로필렌 글리콜 부틸 에터 및 프로필렌 글리콜 메틸 에터의 4:1(중량) 혼합물로 대체하고, 충분량의 탈이온수를 첨가하여 고체 함량을 30.6%로 감소시킴을 제외하고, 미국 특허 제4,715,898호의 실시예 4에 기재된 바와 같이 제조하였다.)
방법 4. 방법 2에 따라 10-15중량%의 비-휘발성 물질을 함유하도록 제조된 분산액을 고-양력 블레이드로 교반하였다. 고-양력 블레이드로 연속적으로 진탕하면서, 2-부톡시 에탄올, 2-헥속시 에탄올, 2-부톡시에톡시 에탄올, 또는 2-부톡시-1-프로판올(또는 모노알킬 또는 모노아릴-치환된 EG, DEG, PG, 또는 DPG 에터)을 수지 고체에 대해 5-20%의 양으로 기존의 도료 욕조에 첨가하여, 점도가 50 cps 미만이고, pH가 4.2-4.9이며, 전도성이 300 내지 500 마이크로지멘스인 코팅 욕조를 수득하였다. 이 욕조는 입자 침전 또는 응집의 시각적 징후를 전혀 나타내지 않았다.
Figure 112007079260948-PCT00008
Figure 112007079260948-PCT00009
우선 맥머레이 메탈스(McMurray Metals)(텍사스주 75226, 달라스, 엘름 스트리트 3000)로부터 수득된 폴리싱된(polished) 황색 황동(CDA 260)을 표 3에 따라 제조한 다음, 온도가 80℉이고 전압이 30-125V인 욕조를 사용하여 15 내지 60초의 기간에 걸쳐 표 2의 양이온성 도료로 전기이동적으로 코팅하였다. 이어서, 코팅된 패널을 탈이온수로 세정하고, 전기 오븐에서 320℉하에 30분 동안 가열함으로써 경화시켜 중합체 코팅물을 가교결합하였다. 경화된 패널에 대하여 피셔스코프(Fisherscope) MMS 기기를 사용하여 측정된 건성 필름 두께는 0.40 내지 1.20mil이었다. 코팅물은 시각적으로 평활하고, 투명하며, 광택이 높고, 영상이 뚜렷하였다.
이어서, 전기이동적으로 코팅되고 경화된 패널에 대하여, 미국 규격 협회(American National Standard Institute; 뉴욕)로부터 입수가능한 재료 및 마감재에 대한 미국 규격(American National Standard for Materials and Finishes), ANSI/BHMA A156.18-2000에 기재된 바와 같이 발한 저항성 시험을 수행하였다. 이 시험 결과는 표 2에 제시되어 있다. LVH 코팅스(LVH Coatings)(영국 버밍햄 B46 1HT)로부터 입수가능한 클리어클래드(ClearClad) HSR에 의해 제조되고 코팅된 비교용 패널은 발한 저항성 시험의 1주기도 통과하지 못했다.
본 발명의 특정 실시양태는 예시할 목적으로 상기에 기재되었지만, 당분야의 숙련가라면 첨부된 청구의 범위에서 한정된 바와 같은 본 발명으로부터 벗어나지 않고 본 발명의 세부사항에 대한 다수의 변형이 이루어질 수 있음을 잘 알 것이다.

Claims (22)

  1. a) 양이온성 아크릴 수지; 및
    b) 코팅 조성물의 총 고체 중량을 기준으로 35중량% 이상의 가교결합제
    를 포함하되,
    상기 가교결합제의 50% 이상이 아이소포론 다이아이소시아네이트의 아이소시아누레이트 삼량체인,
    전착성(electrodepositable) 코팅 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 양이온성 아크릴 수지가 에폭시 작용성 아크릴 수지로부터 유도되는 전착성 코팅 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 양이온성 잔기가 설포늄 염으로부터 유도되는 전착성 코팅 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    실질적으로 모든 가교결합제가 아이소포론 다이아이소시아네이트의 아이소시아누레이트 삼량체인 전착성 코팅 조성물.
  5. 제 1 항에 있어서,
    투명하지 않은 전착성 코팅 조성물.
  6. 제 1 항에 있어서,
    투명한 전착성 코팅 조성물.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 양이온성 아크릴 수지가 스타이렌 잔기를 포함하는 전착성 코팅 조성물.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 아크릴 수지가 에틸 아크릴레이트 잔기를 포함하는 전착성 코팅 조성물.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 아크릴 수지가 4-하이드록시부틸 아크릴레이트 잔기를 포함하는 전착성 코팅 조성물.
  10. a) 에폭시 작용성 아크릴 수지로부터 유도된 양이온성 아크릴 수지; 및
    b) 아이소포론 다이아이소시아네이트의 아이소시아누레이트 삼량체
    를 포함하되,
    상기 양이온성 잔기가 설포늄 염으로부터 유도된,
    전착성 코팅 조성물.
  11. 제 10 항에 있어서,
    투명하지 않은 전착성 코팅 조성물.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 아이소시아누레이트가 코팅 조성물의 20중량% 이상을 구성하는 전착성 코팅 조성물.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 아이소시아누레이트가 코팅 조성물의 30중량% 이상을 구성하는 전착성 코팅 조성물.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 아이소시아누레이트가 코팅 조성물의 39중량% 이상을 구성하는 전착성 코팅 조성물.
  15. 제 10 항에 있어서,
    투명한 전착성 코팅 조성물.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 아이소시아누레이트가 코팅 조성물의 20중량% 이상을 구성하는 전착성 코팅 조성물.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 아이소시아누레이트가 코팅 조성물의 30중량% 이상을 구성하는 전착성 코팅 조성물.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 아이소시아누레이트가 코팅 조성물의 39중량% 이상을 구성하는 전착성 코팅 조성물.
  19. 제 1 항에 따른 코팅 조성물을 기판상에 전착시킴을 포함하는, 기판을 전기코팅하는 방법.
  20. 제 10 항에 따른 코팅 조성물을 기판상에 전착시킴을 포함하는, 기판을 전기 코팅하는 방법.
  21. 코팅물이 전착되어 있고, 2주기 이상의 땀에 대한 저항성을 갖되, 땀에 대한 저항성이 ANSI/BHMA A156.18-2000에 따라 결정되는, 코팅된 기판.
  22. 제 1 항에 있어서,
    39중량% 이상의 가교결합제를 포함하는 전착성 코팅 조성물.
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