KR20080058468A - 프라이머 소부가 없는 자동차 차체의 다층 코팅 필름의형성 방법 - Google Patents

프라이머 소부가 없는 자동차 차체의 다층 코팅 필름의형성 방법 Download PDF

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제프리 더블유. 존슨
산 씨. 유안
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이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니
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Abstract

본 발명은 프라이머 표면처리제, 베이스코트 및 클리어코트 조성물을 자동차 기재에 웨트 온 웨트 온 웨트 방식으로 순서대로 적용하는 단계; 및 적용된 3개의 층들을 단일 소부 단계로 함께 동시에 경화시키는 단계를 포함하며, 상기 프라이머 표면처리제는 필름 형성 바인더, 휘발성 유기 액상 담체 및 안료(들)를 포함하며, 바람직하게는 가교 비수성 분산 수지 입자 또는 가교 마이크로겔 수지 입자 또는 이들 둘 다를 본질적으로 함유하지 않으며, 적용시 1종 이상의 비극성 유기 용매를 또한 함유하고, 상기 필름 형성 바인더는 (a) 바인더의 중량을 기준으로 약 30 중량％ 내지 80 중량％의 히드록실 관능성 폴리에스테르 수지; (b) 멜라민 수지, 블로킹된 폴리이소시아네이트 또는 이의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는, 바인더의 중량을 기준으로 약 10 중량％ 내지 30 중량％의 가교제; 및 (c) 비극성 유기 용매에 실질적으로 불용성인 아크릴 중합체의 비가교 코어, 및 비극성 유기 용매에 가용성인 거대단량체 형태의 아크릴 안정화제의 코어에 그라프팅되어 있는 한 말단을 포함하는, 바인더의 중량을 기준으로 약 10 중량％ 내지 40 중량％의 분산 그라프트 중합체를 함유하는 것인, 다층 코팅의 형성 방법에 관한 것이다. 생성된 다층 코팅 필름은 심지어 3 습식 층 적용 방법에서 형성되는 경우에도 미적 외관, 파편 내성, 흐름 내성 및 필름 구조성이 우수하다.
프라이머 표면처리제, 필름 형성 바인더, 히드록실 관능성 폴리에스테르 수지, 가교제, 분산 그라프트 중합체

Description

프라이머 소부가 없는 자동차 차체의 다층 코팅 필름의 형성 방법 {METHOD OF FORMING MULTI-LAYER COATING FILMS ON AUTOMOBILE BODIES WITHOUT A PRIMER BAKE}
<관련 특허의 상호 참조>
본 출원은 35 U.S.C. §119하에 2005년 10월 7일자로 출원된 미국 가출원 제60/725,014호의 우선권을 청구한다.
본 발명은 자동차 차체 또는 이의 부분의 다층 코팅 필름의 형성 방법, 특히 프라이머, 베이스코트 및 클리어코트 층들을 동시에 소부함으로써 최종 외관을 양호하게 할 수 있는 다층 코팅 필름의 형성 방법, 및 또한 탑코팅 필름이 사용되어 계면 번짐(bleeding)에 대한 내성이 우수하며 상기 방법에서 사용될 수 있는 프라이머 조성물에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차의 코팅 시스템은 강철 기재에 적용되는 다수의 코팅들을 포함한다. 전형적으로, 강철은 부식방지 포스페이트 층으로 처리된 후, 추가의 부식 보호를 위한 음극성 전기코트 프라이머가 적용된다. 탑코팅을 위한 표면을 평활하게 하며, 또한 일반적인 주행 동안에 코팅 시스템에 돌 파편 내성을 제공하기 위해, 프라이머 표면처리제(surfacer) (또한, 파편 내성 프라이머, 프라이머 또는 프라이머 충전제로 공지되어 있음)가 이어 사용된다. 그 후, 심지어 환경 또는 기후에의 노출이 연장되어도 자동차의 마감재의 매력적인 미적 품질이 보호 및 보존되도록, 투명한 보호 클리어코트가 이어지는 때때로 단일 색의 코트로서, 보다 종종 불투명 색 또는 플레이크 안료가 있는 베이스코트로서 탑코트 시스템이 적용된다.
일반적으로, 베이스코트 및 클리어코트의 코팅 필름 형성은 클리어코트를 적용하기 전에 베이스코트를 소부하지 않은 채 베이스코트에 클리어코트를 적용한 후 (그러나, 클리어코트를 적용하기 전에 베이스코트를 실온에서 짧은 시간 동안 플래시 건조할 수 있음), 베이스코트 및 클리어코트를 동시에 소부하여, 건조 및 경화된 마감재를 형성하는 것을 말하는 웨트 온 웨트(wet on wet) 적용에 의해 달성된다. 그러나, 다층 코팅 필름을 형성하기 위한 통상적인 방법에서는, 아래에 있는 프라이머 표면처리제 층을 소부한 후, 베이스코트 및 클리어코트로 탑코팅한다. 역사적으로, 프라이머는 탑코트가 적용되는 평활한 표면을 제공할 뿐만 아니라, 또한 계면 번짐 또는 위에 있는 베이스코트와의 혼합을 방지하며, 전체 탑코트 마감재의 외관을 훼손하는 것을 회피하기 위해 소부되었다. 혼합에 대한 내성 (때때로, "스트라이크-인(strike-in)" 내성이라 칭함)은 자동차 및 트럭에서 요새 인기있는 화려한 금속성 마감재의 외관을 위해 특히 중요하다. 프라이머 표면처리제 위에 적용된 후의 금속성 베이스코트 중 금속성 안료 플레이크 배향의 임의의 교란은 마감재의 금속성 효과를 손상시킬 것이다. 따라서, 금속 안료 플레이크가 도장 된 후 교란되지 않는 것을 확보하는 것에 주의해야 한다.
오늘날, 도장 부스 및 소부 오븐 작동시 발생되는 VOC (휘발성 유기 화합물) 방출물 및 CO2 (이산화탄소) 방출물을 감소시킴으로써 자동차 조립 플랜트의 환경 부하 또는 영향을 감소시키는 것이 또한 강력하게 요구되고 있다. 이는 도료 중 용매 함량이 더 낮게 사용되게 하며, 프라이머 표면처리제, 베이스코트 및 클리어코트를 웨트 온 웨트로 연속적으로 적용한 후 이들을 단일 소부로 모두 단번에 경화시키는 것을 가능하게 하는 3층 습식 도료 시스템을 개발하게 하였다. 이러한 단순화된 적용 방법을 사용하여, 별도의 프라이머 도장 부스 및 프라이머 오븐을 제거하는 것이 가능하며, 이는 또한 자동차 제조에 대한 비용을 실질적으로 절감시킨다. 그러나, 이러한 방법 단순화의 기술적인 장애가 상당하다. 예를 들면, 계면 번짐 및 미적 외관, 및 또한 파편 내성과 같은 특성들이 여전히 중요한 고려사항이다.
프라이머 코팅 물질의 제형을 개질함으로써 상기 문제를 해결하는 것이 시도되어 왔다. 와따나베 등(Watanabe et al)의 미국 특허 제6,863,929호에는 표준 폴리에스테르-멜라민 프라이머 코팅이 아크릴 중합체 입자를 또한 함유하도록, 즉 내부 가교 비수성 분산 (NAD) 중합체 또는 내부 가교 마이크로겔 입자의 형태로 제형화된 3층 습식 도료 공정 (또한, "3 습식" 또는 "3-코트-1-소부" 공정이라 칭함)을 사용한 다층 자동차 코팅 필름의 형성 방법이 기재되어 있다. 이러한 입자는 코팅 층들 사이의 계면에서의 혼합이 방지되도록 프라이머 표면처리제와 베이스코팅 사 이의 용해도 파라미터, 및 점도를 증가시키려는 것이다. 그러나, 이러한 가교 입자 충전 시스템을 사용하는 것은 또한 일부 결점이 있다.
예를 들면, 미세입자는 베이스코트가 여전히 흐르고 혼합될 수 있는 습식 프라이머의 표면에 공극을 생성하는 경향이 있어, 평활도, 광택도, 정면 휘도 및/또는 금속성 효과의 손상과 같은 미적 외관의 결함을 유발한다. 특히 도어, 펜더, 로커 패널 등과 같은 수직 패널에서의 코팅의 흘러내림(sagging)이 또한 문제가 된다. 이러한 입자 충전 시스템은 건조 필름 구조를 일반적인 시판 수준으로 유지하는 것을 불가능하게 한다. 따라서, NAD 또는 마이크로겔 입자가 계면으로 이동되도록 필름 구조는 감소되어야 한다. 그러나, 얇은 필름은 아래에 있는 부식 보호 전기코팅 프라이머 층에 UV 광을 과도하게 투과시켜 상기 전기코팅 프라이머 층을 열화시키는 경향이 있기 때문에 장애가 된다. 얇은 필름 또는 얇은 필름 영역은 전체 마감재의 기계적 특성 및 가시적 외관에 대해 또한 부적합하다.
따라서, 프라이머 표면처리제, 베이스코트 및 클리어코트 층들이 웨트 온 웨트 (즉, 3 습식) 방식으로 적용되는 경우 이들의 혼합을 방지하고, 필름 구조, 전체 외관 (예컨대, 높은 광택도 및 화상의 명료성) 및 코팅 시스템의 필름 특성이 또한 유지되면서, 프라이머 소부 공정을 제거하고, 코팅 시스템의 환경 영향을 감소시키는 것을 가능하게 하는, 보다 효과적인 방식을 발견할 필요가 여전히 존재한다.
본 발명은 상기한 바람직한 특성을 갖는다.
<발명의 개요>
본 발명은 프라이머 코팅, 베이스코팅 및 클리어코팅이 서로의 위에 웨트 온 웨트 (즉, 웨트 온 웨트 온 웨트) 방식으로 기재에 순서대로 적용된 후 함께 소부되는 경우, 양호한 외관, 파편 성능 및 필름 구조와 같은 오늘날의 성능 조건이 여전히 충족되면서 인접 도료 층들의 혼합, 계면 번짐, 및 각각의 코팅 층 사이의 계면에서의 역전을 제어하는 것이 가능한, 다층 코팅 필름을 형성하기 위한 프라이머 코팅 조성물 및 방법을 제공한다.
더 특히, 본 발명은
프라이머 코팅 조성물, 베이스코팅 조성물 및 클리어코팅 조성물을 웨트 온 웨트 방식으로, 바람직하게는 전착 코팅 필름이 형성되어 있는 자동차 기재, 예컨대 전체 자동차 차체 또는 이의 부분에 순서대로 적용하는 단계; 및 적용된 3개의 층들을 소부하여 동시에 경화시키는 단계를 포함하며,
상기 프라이머 코팅 조성물은 필름 형성 바인더 및 유기 액상 담체, 및 임의이지만 바람직하게는 안료(들)를 포함하며, 바람직하게는 가교 NAD 또는 가교 마이크로겔 수지 입자 또는 이들 둘 다를 본질적으로 함유하지 않거나 전혀 함유하지 않고,
상기 필름 형성 바인더는 (a) 바인더의 중량을 기준으로 약 30 중량％ 내지 80 중량％의 히드록실 관능성 폴리에스테르 수지; (b) 멜라민 수지, 블로킹된 폴리이소시아네이트 수지 또는 멜라민 및 블로킹된 이소시아네이트의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는, 바인더의 중량을 기준으로 약 10 중량％ 내지 30 중량％의 가교제; 및 (c) 비극성 유기 용매에 실질적으로 불용성인 아크릴 중합체의 비가 교 골격 (또는, 코어), 및 각각이 비극성 유기 용매에 가용성이고 안정화제 분자의 한 말단이 코어에 그라프팅되어 있는, 코어에 그라프팅된 실질적으로 선형인 복수의 아크릴 안정화제 성분들을 포함하며, 중량 평균 분자량이 약 10000 내지 100000인, 바인더의 중량을 기준으로 약 10 중량％ 내지 40 중량％의 분산 그라프트 공중합체 (용매 감응성 분산액 (SRD)이라 칭함)를 함유하는 것인,
프라이머 소부가 필요없고 일반적인 시판 수준 미만으로 필름 구조를 감소시킬 필요가 없는 기재에서의 자동차 품질 및 외관의 다층 코팅 필름의 형성 방법을 제공한다.
또한, 조성물은 적용시 전체 고체 함량이 약 40 중량％ 내지 70 중량％인 VOC 저함유 고체 고함유 조성물로서 바람직하게 제형화된다.
본 발명은 프라이머 조성물에서 비교적 고분자량인 특정 SRD 분지형 아크릴 중합체를 사용하는 것이 통상적인 소부 프라이머와 동등한 미적 외관 및 필름 특성 (예컨대, 파편 내성, 고체 함량 및 필름 구조)이 여전히 제공되면서, 이어진 베이스코트가 웨트 온 웨트 방식으로 프라이머 위에 적용되는 경우 프라이머 및 베이스코팅 층들의 혼합이 효과적으로 방지된 조성물을 가능하게 함을 발견한 것을 기초로 한다.
또한, 본 발명은 상기한 다층 코팅 필름의 형성 방법에서 사용하기 위한, 상기한 성분 (a) 내지 (c)를 포함하는 고체 고함유 용매계 프라이머 코팅 조성물을 제공한다. 프라이머가 소부되지 않음에도 불구하고, 상기한 프라이머의 거동은 높은 필름 구조성, 우수한 외관 (예를 들면, 광택도, 화상의 명료성 및 금속 또는 진 주광택(pearlescent)과 같은 목적하는 가시적 효과가 높음) 및 우수한 파편 내성 (SAE J-400을 사용하여 최소 평점 5)을 가능하게 한다.
또한, 본원에 개시하는 방법에 의해 코팅된, 그리고 본원에 개시하는 코팅 조성물로 코팅된 기재, 예컨대 자동차 차체 또는 이의 부분이 본 발명의 범위 내에 포함된다.
본 발명은 자동차 및 트럭의 전체 외부 차체 및 이의 부분을 마감하는데 특히 유용하다.
도 1은 본 발명에 따른 3층 습식 도료 적용 방법의 개략도이다.
도 2는 별도의 프라이머 분무 부스 및 프라이머 소부 공정이 필요한 통상적인 자동차 코팅 방법의 개략도이다.
본원에서, 다수의 용어 및 약어가 사용된다. 다음 정의를 제공한다.
"웨트 온 웨트"는 아래에 있는 코트를 경화 (즉, 소부)시키거나 완전 건조하지 않고 아래의 코트에 위의 코트를 적용하는 것을 의미한다.
본원에서 "3층 습식", "3 습식" 및 "3-코트-1-소부"와 상호교환가능하게 사용되는 "웨트 온 웨트 온 웨트"는 프라이머 층, 베이스코트 층 및 클리어코트 층을 웨트 온 웨트 방식으로 연속적으로 적용하는 것을 의미한다.
프라이머 코팅에 대해 "본질적으로 함유하지 않는"은 프라이머 코팅 조성물이 특정 성분을 조성물의 전체 중량을 기준으로 1 중량％ 미만, 바람직하게는 0 중량％ 함유하는 것을 의미할 것이다.
"고체 고함유 조성물"은 전체 고체 함량이 조성물의 전체 중량을 기준으로 40 중량％ 이상, 바람직하게는 40 중량％ 내지 70 중량％의 범위인 용매 저함유 코팅 조성물을 의미한다. "전체 고체"는 조성물 중 비휘발성 성분의 전체 양을 말하지만, 심지어 성분의 일부가 실온에서 고체가 아닌 비휘발성 액체일 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
"SRD"는 중합체를 위한 1종 이상의 비용매(non-solvent) 중에 분산되어 있는 분산 중합체로 해석되는 용매 감응성 분산액을 의미한다. SRD 중합체는 내부 가교가 없다는 점에서 마이크로겔 및 비수성 분산액과 구별된다.
프라이머 코팅 층
본 발명의 다층 코팅 필름의 형성 방법에서, 프라이머 표면처리제 코팅 조성물 위에 웨트 온 웨트 적용되는 경우 탑코팅 층의 혼합을 방지하는 능력이 있는 신규한 프라이머 표면처리제 코팅 조성물이 사용된다. 이러한 프라이머 표면처리제, 프라이머 충전제 또는 파편 내성 프라이머 (이하, "프라이머")는 양호한 최종 외관, 양호한 파편 성능 및 양호한 필름 구조를 희생하지 않고 본원에 기재하는 3층 습식 도료 방법에서 사용될 수 있다.
용매계 프라이머 조성물은 웨트 온 웨트 적용 방법에서 유용할 뿐만 아니라, 이는 VOC 함량 (휘발성 유기물 함량)이 낮도록 제형화될 수 있으며, 가리기 쉬운 회색 또는 유색 조성물로 제형화될 수 있으며, 경질이지만 여전히 가요성인 마감재를 형성하며, 다양한 기재, 예컨대 냉간 압연 강철, 포스페이트화 강철, 전기코팅에 의해 적용되는 전기코트 프라이머로 처리된 포스페이트화 강철, 예비 프라이머 처리되거나 프라이머 처리되지 않을 수 있는 플라스틱 기재, 예컨대 폴리에스테르 강화 섬유 유리, 반응 사출 성형 우레탄, 부분 결정질 폴리아미드 및 다른 플라스틱 기재에 대한 접착력이 우수하며, 통상적인 탑코트가 접착될 표면을 제공한다.
프라이머 처리된 금속 및 플라스틱 기재의 표면에서 결함이 커버되도록 표면처리제 또는 충전제로서 프라이머 조성물이 사용될 수 있기 때문에, 프라이머 조성물은 상기한 기재에서 특히 유용하다. 예를 들면, 금속 기재를 프라이머로 전기코팅하는 것은 종종 결함이 적은 마감재를 생성하여, 결함이 없는 평활하며 광택이 있는 마감재를 형성하기 위해 이러한 조성물이 적용될 수 있다. 또한, 플라스틱 기재, 예컨대 섬유 유리를 사용하여 강화된 폴리에스테르인 SMC (시트 성형 화합물)는 표면 결함이 많으며, 표면처리제로 코팅되어야 한다.
일반적으로, 본 발명의 신규한 프라이머 조성물은 필름 형성 바인더, 및 통상적으로 바인더를 위한 용매인 휘발성 유기 액상 담체를 함유한다. 일반적으로, 조성물을 VOC 저함유 조성물로서 제형화하는 것이 요구된다. 따라서, VOC 저함유 조성물을 위해, 프라이머 조성물은 전형적으로 필름 형성 바인더 함량이 약 40 중량％ 내지 85 중량％이며, 이에 상응하게 휘발성 유기 액상 담체가 약 15 중량％ 내지 60 중량％이다. 일반적으로, 조성물은 약 1:100 내지 150:100의 안료 대 바인더 중량 비율로 안료를 또한 함유한다.
상기한 본 발명의 프라이머 조성물의 필름 형성 부분은 "바인더" 또는 "바인더 고체"라 칭한다. 일반적으로, 바인더는 경화 조성물의 고체 유기 부분에 기여하는 모든 필름 형성 성분을 포함한다. 일반적으로, 촉매, 안료 및 하기한 안정화제와 같은 비중합체 화학 첨가제는 바인더 고체의 일부로 여겨지지 않는다. 통상적으로, 안료가 아닌 비바인더(non-binder) 고체의 양은 조성물의 약 5 중량％ 내지 15 중량％를 초과하지 않는다. 본원에서, 용어 "바인더" 또는 "바인더 고체"는 또한 하기한 필름 형성 히드록실 관능성 폴리에스테르 수지, 멜라민 또는 폴리이소시아네이트 가교제, 아크릴 SRD 중합체, 및 모든 다른 임의적인 필름 형성 성분을 말한다.
바람직한 실시양태에서, 조성물에서 사용되는 바인더 또는 필름 형성 성분은 일반적으로 약 30 중량％ 내지 80 중량％의 상기 히드록실 관능성 폴리에스테르 수지, 약 10 중량％ 내지 30 중량％의 아미노플라스트 수지 및/또는 블로킹된 폴리이소시아네이트 가교제; 및 약 10 중량％ 내지 40 중량％의 상기 아크릴 SRD 중합체를 포함한다. 필요에 따라, 아미노플라스트의 일부 또는 전부를 대체하도록 블로킹된 폴리이소시아네이트 가교제를 사용할 수 있음을 알아야 한다. 그러나, 블로킹된 폴리이소시아네이트는 조성물의 전체 비용을 증가시키는 것으로 알려져 있어, 덜 바람직하다. 대부분의 사용에 대해, 조성물은 전형적으로 약 30 중량％ 내지 50 중량％의 폴리에스테르 수지; 약 15 중량％ 내지 25 중량％의 멜라민 수지; 및 약 20 중량％ 내지 30 중량％의 SRD 중합체를 함유한다. 물론, 바인더에서 사용되는 성분들의 전체 양은 100％이며, 따라서 1종의 특정 성분의 양이 최소량 또는 최대량과 같거나 이에 근접하게 사용되는 경우 나머지 성분들의 상대적인 양이 그에 따라 조정되어야 한다.
목적하는 필름 특성 및 코팅 필름의 내수성을 수득하기 위해, 본원에서 전형적으로 사용되는 폴리에스테르 수지는 Mw (중량 평균 분자량)가 바람직하게는 약 1200 내지 2400, 더 바람직하게는 약 1500 내지 2100이며, 히드록실가가 바람직하게는 약 50 내지 200, 더 바람직하게는 약 75 내지 175이며, 산가가 바람직하게는 0 mg KOH/g 내지 25 mg KOH/g, 더 바람직하게는 0 mg KOH/g 내지 15 mg KOH/g이다.
본원에 개시한 모든 분자량은 표준물로서 폴리스티렌을 사용한 겔 투과 크로마토그래피에 의해 결정된다.
일반적으로, 폴리에스테르 수지는 다가 카르복실산과 같은 산 성분 및/또는 산 무수물을 다가 알코올과 중축합 반응시킴으로서 제조될 수 있다.
다가 카르복실산 및/또는 산 무수물의 예에는 이소프탈산, 이소프탈산 무수물, 프탈산, 프탈산 무수물, 테트라히드로프탈산, 테트라히드로프탈산 무수물, 헥사히드로프탈산, 헥사히드로프탈산 무수물, 메틸테트라히드로프탈산, 메틸테트라히드로프탈산 무수물, 힘산 무수물, 트리멜리트산, 트리멜리트산 무수물, 피로멜리트산, 피로멜리트산 무수물, 테레프탈산, 말레산, 말레산 무수물, 푸마르산, 이타콘산, 아디프산, 아젤라산, 세바크산, 숙신산, 숙신산 무수물, 도데세닐 숙신산 및 도데세닐 숙신산 무수물이 포함되지만, 이에 제한되지 않는다.
다가 알코올의 예에는 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 네오펜틸 글리콜, 1,2-부탄 디올, 1,3-부탄 디올, 1,4-부탄 디올, 2,3-부탄 디올, 1,5-펜탄 디올, 1,6-헥산 디올, 1,4-시클로헥산 디올, 2,2-디메틸-3-히드록시프로필-2,2-디메틸-3- 히드록시프로피오네이트, 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄 디올, 폴리테트라메틸렌 에테르 글리콜, 폴리카프로락톤 폴리올, 글리세린, 소르비톨, 아니톨, 트리메틸올에탄, 트리메틸올프로판, 트리메틸올부탄, 헥산 트리올, 펜타에리트리톨 및 디펜타에리트리톨이 포함되지만, 이에 제한되지 않는다.
중축합 반응을 위해, 상기한 다가 카르복실산 및/또는 산 무수물 및 다가 알코올 이외에, 모노카르복실산, 히드록시카르복실산, 락톤 등이 사용될 수 있다. 건조 오일, 반건조 오일 및 이들의 지방산이 또한 사용될 수 있다. 이들의 구체적인 예에는 모노에폭사이드 화합물, 예컨대 카르두라(Cardura) E(등록상표) (쉘 케미칼사(Shell Chemical Co.) 제조), 및 락톤이 포함된다. 상기한 락톤은 다가 알코올 및 폴리카르복실산의 폴리에스테르와 개환 부가 반응하여, 그라프트 사슬을 형성할 수 있으며, 베타-프로피오락톤, 디메틸프로피오락톤, 부티로락톤, 감마-발레로락톤, 입실론-카프로락톤, 감마-카프로락톤, 감마-카프릴락톤, 크로토락톤, 델타-발레로락톤 및 델타-카프로락톤이 포함되지만, 이에 제한되지 않는다. 입실론-카르로락톤이 이들 중 가장 바람직하다.
1종의 바람직한 폴리에스테르 중합체는 네오펜틸 글리콜 약 30 중량％ 내지 40 중량％, 트리메틸올프로판 약 7 중량％ 내지 12 중량％, 아디프산 약 8 중량％ 내지 20 중량％, 이소프탈산 약 10 중량％ 내지 25 중량％, 및 프탈산 무수물 약 20 중량％ 내지 30 중량％를 함유하며, 히드록실가가 115 내지 160이며, 산가가 0 내지 5이다.
폴리에스테르 수지 성분 이외에, 프라이머 조성물은 필름 형성 바인더의 일부로서 가교제를 또한 함유한다. 조성물에서 사용되는 가교제는 아미노플라스트 수지 또는 블로킹된 폴리이소시아네이트 수지, 또는 이들 둘의 혼합물이다. 일반적으로, 아미노플라스트 수지, 예컨대 멜라민 포름알데히드 축합물이 바람직하다. 일반적으로, 아미노플라스트 수지는 멜라민, 우레아, 벤조구안아민 또는 유사 화합물의 알데히드 축합 생성물이다. 통상적으로, 사용되는 알데히드는 포름알데히드이지만, 유용한 생성물이 다른 알데히드, 예컨대 아세트알데히드, 크로톤알데히드, 아크롤레인, 벤즈알데히드, 푸르푸랄 등으로부터 제조될 수 있다. 멜라민 또는 우레아의 축합 생성물이 가장 통상적이고 바람직하지만, 하나 이상의 아민기가 존재하는 다른 아민 및 아미드의 생성물이 또한 사용될 수 있다.
멜라민 축합물 중에서, 일부 또는 전부 알킬화된 단량체 또는 중합체 멜라민 포름알데히드 축합 수지가 일반적으로 바람직하다. 이러한 바람직한 수지는 유기 용매 가용성이며, 미국 뉴저지주 웨스트 패터슨 소재의 시텍 인더스트리즈사(Cytec Industries, Inc.)에서 상품명 시멜(Cymel, 등록상표)하에 시판된다. 1종의 바람직한 가교제는 중합도가 약 1 내지 3인 메틸화 및 부틸화 또는 이소부틸화 멜라민 포름알데히드 수지이다. 일반적으로, 이러한 멜라민 포름알데히드 수지는 부틸화기 또는 이소부틸화기 약 50％ 및 메틸화기 50％를 함유한다. 양호한 특성의 조화를 위한 또다른 바람직한 멜라민은 시멜 1156(등록상표)로 공지된 전부 부틸화된 수지이다.
물론, 다른 가능한 가교제, 예컨대 우레아 포름알데히드, 벤조쿠안아민 포름알데히드 및 블로킹된 또는 비블로킹된 폴리이소시아네이트, 또는 임의의 상기 가교제들의 상용성 혼합물이 또한 사용될 수 있다.
예를 들면, 상기한 아미노플라스트 가교제(들)는 필름 특성의 향상을 위한 임의의 통상적인 블로킹된 폴리이소시아네이트 가교제로 대체될 수 있거나, 임의로는 이와 합해질 수 있다. 전형적인 블로킹제는 알코올, 케티민, 옥심, 피라졸 등이다.
폴리이소시아네이트의 전형적인 예로는 분자 당 이소시아네이트기가 2개 내지 4개인 이소시아네이트 화합물, 예컨대 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트, 2,4-톨루엔 디이소시아네이트, 디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트, 디시클로헥실메탄-4,4'-디이소시아네이트, 테트라메틸크실리덴 디이소시아네이트 등이 있다. 이소시아누레이트 구조 단위체가 있는 폴리이소시아네이트, 예컨대 미국 펜실베니아주 피츠버그 소재의 바이엘사(Bayer Corporation)에서 상품명 데스모두르(Desmodur, 등록상표) N-3390하에 시판되는 헥사메틸렌 디이소시아네이트의 이소시아누레이트, 바이엘사에서 데스모두르(등록상표) Z-4470하에 시판되는 이소포론 디이소시아네이트 (이소시아누레이트)의 이소시아누레이트 등이 또한 사용될 수 있다.
임의의 상기 유기 폴리이소시아네이트 및 폴리올로부터 형성되는 폴리이소시아네이트 관능성 부가물이 또한 사용될 수 있다. 폴리올, 예컨대 트리메틸올 프로판 또는 에탄과 같은 트리메틸올 알칸이 사용될 수 있다. 1종의 유용한 부가물은 테트라메틸크실리덴 디이소시아네이트 및 트리메틸올 프로판의 반응 생성물이며, 상품명 시테인(Cythane, 등록상표) 3160하에 시판된다. 본 발명의 가교성 수지가 외부 코팅에서 사용되는 경우, 내후성 및 내황변성의 관점에서 방향족 이소시아네이트를 사용하는 것보다 지방족 또는 지환족 이소시아네이트를 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명의 시스템에서 사용될 수 있는 적합한 블로킹된 이소시아네이트의 예로는 바이엘사에서 시판되는 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트의 피라졸 블로킹된 폴리이소시아네이트가 있다.
본 발명의 프라이머 코팅 조성물은 본원에서 SRD (용매 감응성 분산) 중합체라 칭하는 1종 이상의 분산 중합체를 또한 포함한다. 본 발명은 일반적으로 SRD의 한 특정 유형과 관련하여 논의할 것이다. 본 발명에서 다른 유형의 SRD가 또한 사용될 수 있음은 당업계의 숙련자에게 자명할 것이다.
기재하는 SRD 중합체는 골격 (또는, 코어), 및 이에 그라프팅된 측쇄 (소위, "팔(arm)")가 있으며, 부분 중 하나 (팔 또는 골격)가 실질적으로 코팅 조성물에서 사용되는 용매 혼합물에 완전 불용성이도록 형성된 그라프트 공중합체이다. 골격 (또는, 코어) 부분은 가장 바람직하게는 불용성 상이도록 선택되며, SRD의 그라프트 팔은 가장 바람직하게는 용매 혼합물에 가용성이도록 선택된다. 상기는 동등한 분자량의 용액 중합체와 비교하여 점도가 더 낮은 분산 중합체를 생성한다. 또다른 유용한 SRD는 용매 혼합물에 골격은 가용성이며 그라프트 팔은 불용성인 것이다.
모든 경우, 분무 적용시, 코팅 조성물은 증발로 인해 대부분의 SRD 비용매를 손실한다. 결과적으로, 그라프트 공중합체는 가용성이 되며, 점도가 분산액보다 더 높다. 이러한 점도의 증가는 웨트 온 웨트로 적용되는 경우 베이스코트와 프라이머의 혼합을 방지하는데 도움이 된다. 따라서, SRD는 이러한 혼합을 방지하기에 충분한 양으로 사용되어야 한다. 당업계의 숙련자에게 자명한 바와 같이, 광범위한 SRD 수지가 사용될 수 있으며, 본 발명에서 특히 충족되는 것으로 발견된 것은 아크릴 및 스티렌화 아크릴 SRD 중합체를 포함한다.
임의의 특정 메카니즘에 얽매이고자 하는 것은 아니지만, 상기 SRD 아크릴 중합체를 포함시키는 것은 증점제로서 작용하여 습식 프라이머 층과 베이스코팅 층의 혼합을 방지하는 것으로 여겨진다. 주로 SRD에 대해 비용매인 용매 혼합물을 함유하는 코팅 조성물 중에 포함되는 경우, SRD는 꼬이고 단단하게 패킹된 입자인 것으로 여겨진다. 이때, 프라이머 코팅은 상당한 양의 휘발성 용매를 사용할 필요 없이, 용이한 적용 (예컨대, 분무에 의한 적용)이 가능하도록 충분하게 낮은 점도를 가질 것이다. 분무 적용 동안에 그리고 기재에 코팅된 후에, 먼저 코팅으로부터 휘발성 비용매가 증발하여, SRD 입자가 남은 용매 중에서 풀어진다. 이때, 이러한 SRD의 풀림은 중합체가 높은 분자량을 나타내게 하고 코팅 조성물을 증점시켜, 그 안에서 베이스코트의 번짐 또는 혼합을 방지하기에 충분하게 코팅의 점도를 증가시키는 것으로 여겨진다.
상기한 바와 같이, 광범위한 SRD 수지가 사용될 수 있으며, 본 발명은 일반적으로 골격이 불용성 부분인 아크릴 또는 스티렌화 아크릴 SRD 수지와 관련하여 논의할 것이다.
골격 (또는, 코어)이 불용성 부분인 이러한 SRD 중합체의 제조에서, 먼저 최종 용매 조성물에 가용성인 거대단량체 (이는 최종적으로 팔을 형성함)를 제조한다. 그 후, 바람직하게는 자유 라디칼 공중합으로 골격 단량체(들)를 거대단량체와 공중합하여, 최종 그라프트 공중합체를 제조한다. 바람직하게는, 골격, 거대단량체 또는 이들 둘 다를 형성하는데 사용되는 단량체의 약 5 중량％ 이상은 코팅 조성물에 존재하는 필름 형성 성분과 반응하여 SRD 중합체가 최종 필름 네트워크의 영구적인 부분이 되는 것을 가능하게 하는 관능기, 예컨대 히드록실기를 함유한다. 이러한 구조는 필름 접착력을 향상시키고, 일반적인 코팅 필름의 전체 기계적 특성을 개선하며, SRD 중합체에 미반응 성분이 남아 있는 경우 일어날 수 있는, 노화시 필름의 열화 및 탈층을 방지한다.
본 발명에서 사용되는 그라프트 공중합체의 중량 평균 분자량은 약 10000 내지 100000, 바람직하게는 약 35000 내지 85000이다. 그라프트 공중합체는 각각 그라프팅을 위한 말단 불포화 부분이 있는 거대단량체의 존재하에 에틸렌계 불포화 단량체를 중합함으로써 제조될 수 있다. 생성된 중합체는 복수의 거대단량체 "팔"이 부착되어 있는 골격으로 이루어진 것으로 나타낼 수 있다.
본 발명에서 사용되는 그라프트 공중합체의 바람직한 제조 방법에서, 코발트 사슬 이동제는 2 단계 방법의 제1 단계에서 사용된다. 전형적으로, 이러한 제1 단계는 불활성 유기 용매 중에서 촉매적 사슬 이동제 (바람직하게는, Co+2 또는 Co+3을 함유함)를 사용하여 에틸렌계 불포화 단량체들의 혼합물을 중합하여 거대단량체를 수득하는 것에 관한 것이다.
상기한 바와 같이, 바람직한 촉매적 사슬 이동제는 Co+2 또는 Co+3을 함유하는 화합물이다. 코발트 킬레이트의 예로는 전체가 본원에 참조로 도입되는 야노비츠 등(Janowicz et al.)의 미국 특허 제4,680,352호 및 야노비츠의 미국 특허 제4,722,984호에 기재되어 있는 것이 있다. 가장 바람직한 킬레이트는 펜타시아노코발테이트(Ⅱ), 디아쿠아비스(보론디플루오로디메틸글리옥시메이토)코발테이트(Ⅱ) 및 디아쿠아비스(보론디플루오로디페닐글리옥시메이토)코발테이트(Ⅱ)이다. Co+3 촉매는 또한 본원에 참조로 도입되는 PCT 특허 출원 WO 제87/03605호에 기재되어 있다. 통상적으로, 이러한 사슬 이동제는 단량체의 중량을 기준으로 5 ppm 내지 250 ppm의 농도로 사용된다.
전형적으로, 단량체와 유기 액체의 혼합물을 바람직하게는 제어의 용이성을 위해 환류 온도로 가열하고, 혼합물에 선택한 촉매적 사슬 이동제를 첨가한다. 추가의 단량체, 용매 및 아조 개시제를 경시 첨가하여, 거대단량체 용액을 생성한다. 일반적으로, 분자량 (Mw)은 약 5000 내지 40000, 바람직하게는 약 25000 내지 40000이다. 사용될 수 있는 용매는 방향족 및 지방족 탄화수소, 에스테르, 케톤, 알코올 및 이의 혼합물이다.
그라프트 공중합체의 바람직한 제조 방법에서, 제2 단계는 상기 사전에 제조된 거대단량체의 존재하에 유기 용매 중에서 에틸렌계 불포화 단량체들의 또다른 혼합물을 중합하여 중합체 골격을 형성하는 것에 관한 것이다. 그라프트 중합체의 골격이 형성되는 이러한 중합은 임의의 자유 라디칼 또는 비닐 부가 중합 반응 방법을 사용할 수 있으며, 사슬 이동제가 반드시 필요한 것은 아니다. 통상적으로, 전형적인 비닐 부가 중합 반응은 약 80℃ 내지 약 160℃, 바람직하게는 90℃ 내지 130℃ 범위 내의 온도에서 수행된다.
골격의 중합 동안, 일반적으로 광범위한 물질들로부터 선택되는 자유 라디칼 개시제가 존재한다. 적합한 물질들의 종류는 퍼옥사이드, 히드로퍼옥사이드 및 아조 개시제를 포함한다. 이러한 종류의 개시제의 예에는 디-3차부틸퍼옥사이드, 디쿠밀퍼옥사이드; 아밀 퍼옥시아세테이트; 쿠멘히드로퍼옥사이드; 2,5-디메틸-2,5-비스(3차부틸퍼옥시)헥산; 헥신-3-3차부틸 쿠밀퍼옥사이드; 3차아밀 퍼옥사이드; 2,5-디히드록시퍼옥시-2,5-디메틸헥산, 디-(n-프로필)퍼옥시디카르보네이트 및 2,2'-아조비스(2,4-디메틸-4-메톡시발레로니트릴)이 포함된다. 개시제의 양은 광범위하게 다양할 수 있지만, 통상적으로 비닐 단량체 성분의 전체 중량을 기준으로 약 1 중량％ 내지 약 8 중량％ 범위의 양으로 존재한다.
일반적으로, 비닐 부가 중합 동안 바람직한 반응 온도의 유지를 보조하는 용매가 또한 존재한다. 전형적인 용매 및 희석제는 톨루엔, 크실렌, 부틸 아세테이트, 아세톤, 메틸 이소부틸 케톤, 메틸 에틸 케톤, 에틸 아밀 케톤, 메탄올, 이소프로판올, 부탄올, 헥산, 아세톤, 에틸렌 글리콜, 모노에틸 에테르, VM 및 P 나프타, 미네랄 스피릿, 헵탄 및 다른 지방족, 지환족, 방향족 탄화수소, 방향족 페트롤륨 증류액, 에스테르, 에테르 및 케톤 등을 포함한다. 용매는 불용성 상의 조성에 따라 선택될 것이다. 전형적으로, 중합을 위해 선택되는 용매는 골격에 대해 비용매일 것이다. 통상적으로 골격은 실질적으로 비극성 용매에 완전 불용성이도록 제형화되기 때문에, 통상적으로 지방족 및 방향족 탄화수소와 같은 비극성 용매가 선택된다.
이러한 그라프트 공중합체는 알킬기의 탄소 원자수가 1 내지 18인 알킬 메타크릴레이트 또는 알킬 아크릴레이트 또는 이의 혼합물의 공중합 단량체를 더 포함할 수 있다. 임의로는, 아크릴 중합체는 스티렌, 알파 메틸 스티렌, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 아크릴아미드, 메타크릴아미드와 같은 다른 성분을 약 0.1 중량％ 내지 50 중량％의 양으로 함유할 수 있다. 히드록실 관능기는, 중합하는 동안에 알킬기의 탄소 원자수가 1 내지 8인 히드록시 알킬 아크릴레이트 또는 히드록시 알킬 메타크릴레이트 또는 이의 혼합물의 단량체 혼합물을 혼입함으로써 목적하는 세그먼트에 도입될 수 있다.
분지형 아크릴 중합체를 형성하는데 사용될 수 있는 전형적인 알킬 아크릴레이트 및 메타크릴레이트는 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 프로필 메타크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트, 펜틸 메타크릴레이트, 헥실 메타크릴레이트, 옥틸 메타크릴레이트, 데실 메타크릴레이트, 라우릴 메타크릴레이트, 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 프로필 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 옥틸 아크릴레이트, 노닐 아크릴레이트, 데실 아크릴레이트, 라우릴 아크릴레이트 등이다. 아크릴 중합체를 형성하는데 사용될 수 있는 다른 성분은 아크릴아미드 및 메타크릴아미드, 아크릴로니트릴 및 메타크릴로니트릴이다. 전형적인 히드록시 알킬 아크릴레이트 및 메타크릴레이트는 2-히드록시에틸 메타크릴레이트, 3-히드록시프로필 메타크릴레이트, 4-히드록시부틸 메타크릴레이트, 2-히드록시에틸 아크릴레이트, 3-히드록시프로필 아크릴레이트, 4-히드록시부틸 아크릴레이트 등이다. 기능적인 양의 SRD 중합체가 해당 제형물에서 사용되며, 선택되는 특정 바인더 및 가교 수지 및 또한 이들의 분자량 및 상대적인 비율에 따라 광범위하게 다양할 것이다. 당업계의 숙련자에게 자명한 바와 같이, SRD 중합체의 특정 농도는 상기 변수를 고려하여 선택될 것이지만, 일반적으로 양은 제형물 중 바인더 고체의 중량을 기준으로 약 10 중량％ 내지 40 중량％일 것이다. 전형적으로, 양이 10 중량％ 미만인 경우에는 코팅 필름의 일반적인 외관이 열악해질 수 있고 베이스코트 플레이크 부정합(misalignment)이 발생할 수 있으며, 40 중량％를 초과하는 경우에는 접착력 및 파편 내성이 악화될 수 있다. 바람직하게는, 양은 20 중량％ 내지 30 중량％이다.
임의로는, 상기 필름 형성 바인더 성분 이외에, 조성물은 다른 필름 형성 바인더 수지 및/또는 가교 수지, 예컨대 아크릴 수지, 아크릴로우레탄 수지, 알키드 수지, 에폭시 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리에스테르 우레탄 수지 등을 또한 함유할 수 있다. 그러나, 상기한 바와 같이, 조성물은 필름 형성 바인더의 일부로서 가교 마이크로겔 수지 입자 (예를 들면, 아크릴 마이크로겔을 기재로 하는 것), 및 가교 NAD 수지 입자 (예를 들면, 아크릴 NAD를 기재로 하는 것)를 본질적으로 함유하지 않거나 전혀 함유하지 않는 것이 일반적으로 바람직하다.
필름 형성 바인더 성분 이외에, 본 발명의 코팅 조성물은 소량의 비바인더 고체를 또한 포함할 수 있다. 일반적으로, 촉매, 안료 또는 안정화제와 같은 화학 첨가제는 바인더 고체의 일부로 여겨지지 않는다. 통상적으로, 안료가 아닌 비바인더 고체의 양은 조성물의 약 5 중량％ 내지 15 중량％를 초과하지 않는다. 물론, 이러한 추가의 첨가제는 코팅 조성물의 의도하는 용도에 따라 좌우될 것이다.
예를 들면, 경화시 조성물의 가교 속도를 증가시키기 위해, 촉매가 조성물에 첨가될 수 있다. 일반적으로, 바인더의 중량을 기준으로 약 0 중량％ 내지 3 중량％의 촉매가 사용된다. 전형적인 이러한 촉매는 블로킹된 산 촉매이다. 전형적으로 유용한 블로킹된 산 촉매는 아미노 메틸 프로판올 또는 디메틸 옥사졸린으로 블로킹된 방향족 술폰산이다. 전형적으로 유용한 방향족 술폰산은 파라-톨루엔 술폰산, 도데실 벤젠 술폰산, 데실 벤젠 술폰산이다. 1종의 바람직한 촉매는 아미노 메틸 프로판올로 블로킹된 도데실 벤젠 술폰산이다.
조성물의 실외 내후성을 개선하고 조기 분해로부터 코팅된 기재를 보호하기 위해, 전형적으로 조성물은 자외선 광 안정화제 (이 용어는 자외선 광 흡수제, 차단제 및 켄칭제를 포함함)를 바인더의 중량을 기준으로 약 0.01 중량％ 내지 2 중량％ 함유한다. 전형적인 자외선 광 안정화제는 벤조페논, 트리아진, 트리아졸, 벤조에이트, 장애형 아민 및 이의 블렌드를 포함한다.
조성물에서 사용될 수 있는 전형적인 안료는 충전제 안료, 예를 들면 활석, 중국 점토, 중정석, 카르보네이트 및 실리케이트, 및 유색 안료, 예를 들면 이산화티탄, 아연 옥사이드 및 철 옥사이드와 같은 금속성 옥사이드, 카본 블랙, 및 유기 유색 안료 및 염료이다. 생성된 프라이머 조성물은 안료 대 바인더 중량 비율이 약 1:100 내지 150:100이다.
안료는 통상적인 기술, 예컨대 샌드 그라인딩, 볼 밀링 또는 아트리터(attritor) 그라인딩에 의해 아크릴 공중합체 분산제 또는 또다른 상용성 중합체 또는 분산제가 있는 밀 베이스(mill base)를 먼저 형성함으로써 프라이머 조성물에 혼입될 수 있다. 밀 베이스는 조성물에서 사용되는 다른 성분과 블렌딩된다.
일반적으로, 주요 안료로서 카본 블랙 및 이산화티탄을 사용하여 제조된 회색 프라이머가 전형적으로 사용된다. 그러나, 다양한 색, 예를 들면 차후에 바로 위에 적용되는 유색 베이스코트 층과 유사한 색조를 갖는 색을 제공하기 위해, 다양한 색 안료가 사용될 수 있다. 이는 유색 베이스코트가 가능한 가장 얇은 필름 구조로 완전하게 가려질 수 있도록 수행된다. 또한 일반적으로, 코팅 필름의 파편 내성을 개선하기 위해 조성물에 소량의 활석을 포함시키는 것이 바람직하다.
액상 담체로서, 임의의 통상적인 유기 용매 또는 용매 블렌드가 프라이머 조성물을 형성하는데 사용될 수 있되, 단 용매는 중합체 바인더 성분이 상용성이며 고품질 프라이머 코팅을 생성하도록 선택된다. 전형적으로, SRD의 골격 물질을 위한 1종 이상의 비용매 (전형적으로, 비극성 용매)를 포함하는 용매 블렌드가 선택된다. 바람직하게는, 코팅 조성물은 비극성 용매 (또는, SRD를 위한 비용매)가 전체 용매의 중량을 기준으로 50 중량％ 이상, 바람직하게는 약 60 중량％ 내지 90 중량％ 포함된 극성 용매와 비극성 용매의 블렌드를 함유한다.
조성물을 제조하는데 사용될 수 있는 용매의 예로는 극성 용매, 예컨대 메틸 에틸 케톤, 메틸 아밀 케톤, 메틸 이소부틸 케톤, 아세톤, 에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르 아세테이트, 및 다른 에스테르, 에테르 및 케톤; 및 비극성 용매, 예컨대 톨루엔, 크실렌, 및 통상적으로 사용되는 지방족 및 방향족 탄화수소 용매가 있다. 물론, 코어 조성물을 위한 비용매 대 용매의 비율은 다양할 수 있으며, 분산액의 점도 및 입자 크기에 영향을 미치도록 조정될 수 있다. 전형적으로, 비용매의 양을 증가시키는 것은 입자 크기를 더 작게 하고, 용액의 점도를 더 낮게 한다. 적용 동안에 충분히 낮은 분무 점도 및 양호한 유동이 유지되도록, 약 500 nm 이하, 바람직하게는 200 nm 내지 400 nm 범위의 분산 입자 크기가 일반적으로 바람직하다.
상기 성분 이외에, 조성물은 다른 통상적인 제형화 첨가제, 예컨대 강인화제(toughening agent), 및 유동 제어제, 예를 들면 레시플로우(Resiflow, 등록상표) S (폴리부틸아크릴레이트), 비크(BYK, 등록상표) 320 및 325 (고분자량 폴리아크릴레이트)를 또한 포함할 수 있다. 물론, 이러한 추가의 첨가제는 코팅 조성물의 목적하는 최종 특성에 따라 좌우될 것이며, 이는 당업계의 숙련자에게 자명할 것이다. 또한, 혼합 내성의 향상을 위해, 통상적인 유동학상 활성인 작용제, 예컨대 가라마이트(Garamite, 등록상표) 점토, 퓸드 실리카, 우레아 흐름(sag) 제어제 등이 또한 사용될 수 있다.
상기한 바와 같이, 고체 고함유 프라이머 조성물은 일반적으로 본 발명의 다층 코팅 방법에서 사용하기에 바람직하다. 바람직하게는, 최소 수준으로 공기 오염을 유지하기 위해, 프라이머 코팅 조성물은 적용시 전체 고체 함량 (％ 비휘발성 물질)이 코팅 조성물의 전체 중량을 기준으로 약 40 중량％ 내지 70 중량％, 바람직하게는 50 중량％ 내지 65 중량％이다. 고체 고함유 코팅은 고체 저함유 액체 코팅과 같이 거동하지만, 용매 함량이 더 낮고 방출물이 현저하게 감소되는 추가의 이점이 있다. 전형적으로, 이러한 고체 함량에서의 휘발성 유기 함량은 ASTM D3960에 제공된 절차하에 결정하였을 때 경화성 조성물 갤론 당 유기 용매가 약 3.5 파운드 미만인 것으로 판독된다.
그러나, 분무 점도를 조정하고, 코팅의 유동성 및 평활성(leveling)을 제어하고, 다른 바람직한 특성을 제공하기 위해, 적용시 필요에 따라 추가의 용매가 첨가될 수 있음을 이해해야 하며, 이는 당업계의 숙련자에게 자명할 것이다.
프라이머 조성물은 통상적인 기술, 예컨대 분무, 정전기 분무, 침액, 브러싱, 유동코팅 등에 의해 플라스틱 또는 금속 기재에 적용될 수 있다.
베이스코팅 층
본 발명에 따른 다층 코팅 필름의 형성 방법에서, 베이스코팅 층을 형성하기 위해 유색 베이스코팅 물질이 사용된다. 베이스코팅 층은 하기한 클리어코팅 층과 함께 탑코팅 필름을 형성한다. 경화 코팅 조성물에 반짝임, 진주광택, 발광 및/또는 금속성 외관과 같은 특수한 가시적 효과를 제공하거나 색의 심도를 증가시키기 위해, 이러한 베이스코팅 조성물은 필름 형성 수지, 통상적으로 경화제, 유색 안료, 및 임의로는 효과 안료를 함유한다.
통상적으로 공지된 임의의 베이스코트 조성물이 본 발명의 방법에서 사용될 수 있다. 일반적으로, 베이스코트의 조성물은 본 발명에 의해 제한되지 않는다. 베이스코팅 조성물은 용매 유형 또는 수계 유형일 수 있다.
베이스코팅 물질 중에 함유되는 필름 형성 수지의 예에는 폴리에스테르 수지, 아크릴 수지, 알키드 수지, 에폭시 수지, 우레탄 수지 등이 포함되지만 이에 제한되지 않으며, 수지는 단독으로 또는 배합물로 사용될 수 있다. 필름 형성 수지는 경화제와의 배합물로 사용될 수 있다. 전형적인 경화제의 예에는 아미노 수지, 예컨대 멜라민 포름알데히드 축합물 및/또는 블로킹된 이소시아네이트 수지가 포함된다.
유색 안료, 임의적인 알루미늄 플레이크 및 UV 흡수제 이외에, 전형적인 고체 고함유 용매계 베이스코트의 일 예는 조성물의 중량을 기준으로 유동성 제어를 위한 마이크로겔 약 10％, 멜라민 포름알데히드 수지 21％, 분지형 폴리에스테르 수지 15％, 히드록시 관능성 아크릴 수지 5％, 도데실 벤질 술폰산 촉매 1％, 및 상기한 중합체를 분산 및/또는 희석시키고 분무 적용을 촉진하기 위한 용매 40％를 포함한다.
클리어코팅 층
클리어코팅 층의 형성을 위해, 클리어코팅 조성물이 사용된다. 클리어코팅 조성물은 특별히 제한되지 않으며, 필름 형성 수지, 경화제 등을 함유하는 클리어코팅 물질일 수 있다. 클리어코팅 물질은 용매 유형, 수계 유형 또는 분말 유형일 수 있다.
일반적으로, VOC (휘발성 유기 함량)가 낮으며 현행 오염 규정에 부합하는 고체 고함유 용매계 클리어코트가 바람직하다. 전형적으로 유용한 용매계 클리어코트에는 이소시아네이트로 가교된 폴리올 중합체들의 2K (2 성분) 시스템 및 멜라민으로 가교된 아크릴 폴리올의 1K 시스템 또는 폴리올 및 멜라민과 배합된 1K 아크릴로실란 시스템이 포함되지만, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 방법에서 사용될 수 있는 적합한 1K 용매계 아크릴로실란 클리어코트 시스템은 본원에 참조로 도입되는 미국 특허 제5,162,426호에 개시되어 있다. 적합한 1K 용매계 아크릴/멜라민 클리어코트 시스템은 본원에 참조로 도입되는 미국 특허 제4,591,533호에 개시되어 있다.
에폭시 산 시스템이 또한 사용될 수 있다. 이러한 마감재는 자동차 및 트럭에 높은 광택도 및 DOI (화상의 명료성)를 비롯한 매력적인 미적 외관을 갖는, 거울같은 외부 마감재를 제공한다.
기재
본 발명의 코팅 필름의 형성 방법은 다양한 기재, 예컨대 금속, 플라스틱 및 발포 물체, 및 이의 조합물, 바람직하게는 금속 표면 및 성형물, 더 바람직하게는 양이온 전착 코팅 필름이 형성된 금속 제품에 적용될 수 있다.
금속 기재의 예에는 철, 구리, 알루미늄, 주석, 아연 등, 및 이들 금속을 함유하는 합금, 예컨대 강철이 포함된다. 특정 제품은 승용차, 트럭, 오토바이 및 버스와 같은 자동차의 차체 및 부분을 포함한다.
특히 바람직한 금속 기재는 사전에 포스페이트 염, 크로메이트 염 등으로 성형 처리된 것이다.
기재는 성형 처리된 표면 위에 전착 코팅 필름을 가질 수 있다. 전착 코팅 필름은 음이온 또는 양이온 전착 코팅 물질로부터 형성될 수 있다. 그러나, 부식 내성이 우수하기 때문에, 양이온 전착 코팅 물질이 바람직하다.
본 발명의 방법에 따라 코팅될 수 있는 플라스틱 기재의 예에는 본원에 기재한 코팅 방법에 의한 처리 전에 프라이머 처리될 수 있거나 프라이머 처리되지 않을 수 있거나 또한 다르게 처리할 수 있는 폴리에스테르 강화 섬유유리, 반응 사출 성형 우레탄, 부분 결정질 폴리아미드 등, 또는 이의 혼합물이 포함된다. 이러한 플라스틱 기재는 종종 특정 자동차 차체 부분, 예컨대 펜더, 범퍼 및/또는 트림 부분의 제조에 사용된다.
코팅 필름의 형성 방법
도 1에 도시한 본 발명의 다층 코팅 필름의 형성 방법에 따라, 프라이머 코팅 조성물을 사용하여 기재 (도 1에 나타낸 자동차 차체 (10))에 프라이머 코팅 층 (12)를 형성한 후, 웨트 온 웨트 방식으로 순서대로 베이스코팅 물질을 사용하여 베이스코팅 층 (14)를 형성하고, 클리어코팅 물질을 사용하여 클리어코팅 층 (16)을 형성한다.
본 발명에 따라, 상기한 3가지 코팅 조성물이 자동차 차체에 적용되는 경우, 통상적인 코팅 방법, 예컨대 분무, 정전기 분무, 고속 회전 정전기 벨 등이 수행될 수 있다. 모든 3가지 코팅을 적용하기 위한 바람직한 기술은 정전기가 강화되거나 강화되지 않는 공기 아토마이징 분무, 및 고속 회전 아토마이징 정전기 벨이며, 이는 전형적으로 현재의 자동차 및 트럭 조립 플랜트에서 사용되기 때문이다.
본 발명에 따라 프라이머 코팅 조성물이 자동차 차제에 적용되는 경우, 임의의 상기한 기술이 사용될 수 있다.
프라이머 코팅 물질은 두께가 통상적으로 0.3 밀 내지 2.5 밀 (7 ㎛ 내지 60 ㎛), 바람직하게는 0.5 밀 내지 1.5 밀 (12 ㎛ 내지 36 ㎛)인 건조 코팅 층을 형성하지만, 이는 의도하는 용도에 따라 다양할 수 있다. 두께가 상한보다 큰 경우, 화상 선명도가 악화되거나, 불균등함 또는 흘러내림과 같은 문제가 적용시 발생할 수 있다. 두께가 하한보다 더 작은 경우, 전기 프라이머 처리된 기재는 가려질 수 없고 필름 불연속이 발생할 수 있으며, 더 아래에 있는 전기코트 층에 과도하게 UV가 투과되고 상기 전기코트 층이 분해될 수 있다.
비경화 프라이머 코팅 층 위에 베이스코팅 물질 및 클리어코팅 물질이 웨트 온 웨트 방식으로 적용되어, 베이스코팅 층 및 클리어코팅 층이 형성된다.
베이스코팅 물질은, 프라이머 코팅 물질과 같이, 공기 정전기 분무 코팅 또는 회전 아토마이징 정전기 벨을 사용하여, 건조 두께가 0.4 밀 내지 1.2 밀 (10 ㎛ 내지 30 ㎛)이 되도록 적용될 수 있다.
그 후, 광택이 있는 유색 안료의 존재로 인해 발생하는 거칠음을 평활하게 하거나 반짝이게 하고, 베이스코팅 층의 표면을 보호하기 위해, 베이스코팅 층 위에 클리어코팅 물질이 적용된다. 클리어코팅 물질은, 베이스코팅 물질과 같이, 회전 아토마이징 정전기 벨을 사용하여 적용될 수 있다.
클리어코팅 층은 바람직하게는 건조 두께가 약 1.0 밀 내지 3.0 밀 (25 ㎛ 내지 75 ㎛)이도록 형성된다.
그 후, 도 1에 나타낸 바와 같이, 상기한 바와 같이 수득되는 다층의 코팅 층들은 층 코팅 필름이 형성되도록 동시에 경화 (즉, 소부)된다. 이는 "3-코트-1-소부 방법"이라 하는 것이다. 이러한 방법은 베이스코팅하기 전에 프라이머 코팅 층을 건조시키기 위한 오븐 (도 2에 나타낸 통상적인 공정에서 필요한 것임)이 불필요하며, 경제적 및 환경적 관점에서 바람직하다.
그 후, 3층 코팅된 필름은 가교 밀도가 높은 경화 코팅 필름이 수득되도록 경화 오븐에서 100℃ 내지 180℃, 바람직하게는 130℃ 내지 160℃ 범위의 경화 온도에서 경화된다. 경화 시간은 경화 온도에 따라 다양할 수 있지만, 경화 온도가 130℃ 내지 16O℃인 경우 10분 내지 30분의 경화 시간이 적합하다.
본 발명의 방법에 따라, 다층 코팅 필름은 두께가 3 밀 내지 5 밀 (75 ㎛ 내지 120 ㎛)이도록 형성된다. 얇은 필름 구조는 외관, 기계적 특성 및 아래에 있는 층들로의 UV 투과의 양에 영향을 미치기 때문에, 본 발명의 각각의 층들이 적합한 필름 구조를 갖는 것이 중요하다. 너무 얇은 필름 구조는 UV 방사선을 전기코팅 층으로 침투시킬 수 있다. 대부분의 전기코트 층들은 UV 흡수제와 제형화되지 않으며, UV 분해에 매우 취약한 경향이 있다.
다음 실시예는 본 발명을 더 예시하지만, 이는 본 발명을 이의 세부사항으로 제한하는 것으로 해석되면 안 된다. 달리 명시하지 않는 한, 모든 부 및 백분율은 중량 기준이다. 본원에 개시한 모든 분자량은 표준물로서 폴리스티렌을 사용한 GPC (겔 투과 크로마토그래피)에 의해 결정된다. 달리 명시하지 않는 한, 모든 화학물질 및 시약은 미국 위스콘신주 밀워키 소재의 알드리치 케미칼사(Aldrich Chemical Company)에서 구입할 수 있다.
다음 SRD 분산액을 제조한 후, 본 발명의 3 습식 프라이머 코팅 조성물을 형성하는데 사용하였다.
실시예 1
SRD 를 위한 거대단량체의 제조
BMA/EHMA/IBOMA/HEMA, 45/30/15/10 중량％
교반기, 응축기, 가열 맨틀, 질소 주입구, 열전대 및 첨가 포트를 구비한 5 ℓ 플라스크에 부틸 메타크릴레이트 99.0 gms, 2-에틸헥실 메타크릴레이트 66.0 gms, 이소보닐 메타크릴레이트 33.0 gms, 히드록시에틸 메타크릴레이트 22.0 gms, 부틸 아세테이트 317 gms 및 에틸 아세테이트 477.9 gms를 첨가하였다. 혼합물을 교반하고, 질소하에서 환류로 가열하였다. 그 후, 한 포트에서 상기에 바조(Vazo, 등록상표) 52 2.2 gms, 에틸 아세테이트 129.0 gms, 및 비스(보론디플루오로디페닐글리옥시메이트)코발테이트(Ⅱ) 17.2 gms 및 0.07 gms의 용액의 예비 혼합물을 첨가하였다. 이어서, 환류시키면서 부틸 메타크릴레이트 891.0 gms, 2-에틸헥실 메타크릴레이트 594.1 gms, 이소보닐 메타크릴레이트 297.0 gms, 히드록시에틸 메타크릴레이트 198.0 gms 및 에틸 아세테이트 44.8 gms의 용액의 예비 혼합물을 180분에 걸쳐 첨가하였다. 바조 52 19.8 gms 및 에틸 아세테이트 435.7 gms의 용액을 330분에 걸쳐 동시에 첨가하였다. 이어서 30분 동안 유지하고, 환류시키면서 3차부틸 퍼옥토에이트 1.1 gms 및 에틸 아세테이트 52 gms의 예비 혼합 용액을 15분에 걸쳐 첨가하였다. 그 후, 30분 동안 배치를 환류로 더 유지하였다. 유지 시간이 완료된 후, 에틸 아세테이트 70.3 gms를 첨가하였다. 그 후, 반응 혼합물을 냉각시켰다.
이로써 상기 제조된 거대단량체는 GPC에 의해 결정된 수 평균 분자량이 17027이었으며, 중량 평균 분자량이 36450이었다. 고체 함량은 58.6％였으며, 25℃에서 측정한 가드너 홀츠(Gardner Holdt) 점도 (ASTM D1545-98)는 X + ¼이었다.
실시예 2
용매 감응성 분산 ( SRD ) 중합체의 제조
[64]MMA/MA/AN/Sty 60/32/5/3 중량％//[36]BMA/EHMA/IBOMA/HEMA 45/30/15/10 중량％
교반기, 응축기, 가열 맨틀, 질소 주입구, 열전대 및 첨가 포트를 구비한 5 ℓ 플라스크에 실시예 1의 거대단량체 839.9 gms, 미네랄 스피릿 166.9 gms, 헵탄 442.6 gms, 에틸 아세테이트 14.6 gms 및 스티렌 8.2 gms를 첨가하고, 질소하에서 환류로 온도를 상승시켰다. 환류로 온도를 유지하면서, 상기에 메틸 메타크릴레이트 532.6 gms, 메틸 아크릴레이트 284.4 gms, 스티렌 26.9 gms, 아크릴로니트릴 44.4 gms, 3차부틸 퍼옥토에이트 13.4 gms, 에틸 아세테이트 23.7 gms 및 미네랄 스피릿 72.9 gms의 예비 혼합 용액을 210분에 걸쳐 첨가하였다. 이어서 120분 동안 유지하고, 용매 180 gms를 증류로 제거하였다. 그 후, 반응 혼합물을 실온으로 냉각시켰다.
겔 투과 크로마토그래피를 통한 중량 평균 분자량은 83000인 것으로 측정되었다. 고체 함량은 62.2％였다.
실시예 3
용매 감응성 분산 ( SRD ) 중합체의 제조
[55]MMA/MA/AN/Sty 60/32/5/3 중량％//[45]BMA/EHMA/IBOMA/HEMA 45/30/15/10 중량 ％
교반기, 응축기, 가열 맨틀, 질소 주입구, 열전대 및 첨가 포트를 구비한 5 ℓ 플라스크에 실시예 1의 거대단량체 1044.2 gms, 미네랄 스피릿 166.9 gms, 헵탄 442.6 gms, 에틸 아세테이트 14.6 gms 및 스티렌 15.7 gms를 첨가하고, 질소하에서 환류로 온도를 상승시켰다. 환류로 온도를 유지하면서, 상기에 메틸 메타크릴레이트 459.1 gms, 메틸 아크릴레이트 245.1 gms, 스티렌 23.2 gms, 아크릴로니트릴 38.3 gms, 3차부틸 퍼옥토에이트 20.0 gms, 에틸 아세테이트 23.7 gms 및 미네랄 스피릿 72.9 gms의 예비 혼합 용액을 210분에 걸쳐 첨가하였다. 이어서 120분 동안 유지하고, 용매 180 gms를 증류로 제거하였다. 그 후, 반응 혼합물을 실온으로 냉각시켰다. 겔 투과 크로마토그래피를 통한 중량 평균 분자량은 61724인 것으로 측정되었다. 고체 함량은 59.5％였다.
실시예 4
상기 SRD 를 함유하는 3 습식 프라이머의 제조
다음 성분들을 적합한 혼합 용기에서 명시한 순서로 함께 혼합함으로써 회색의 프라이머 표면처리제 조성물을 제조하였다.
성분 중량부
폴리에스테르 수지1 21.52
부틸 아세테이트2 8.72
유동 첨가제3 0.11
백색 안료 분산액4 31.42
카본 블랙 안료 분산액5 0.50
멜라민 포름알데히드 수지6 10.20
SRD-PL53917 9.00
SRD-PL54798 9.00
활석 안료 분산액9 8.27
산 촉매 용액10 1.26
전체 100.00
표 각주 1 히드록실가가 130이며, 메틸 이소부틸 케톤 용매 중 고형분이 75％인 분지형 폴리에스테르 폴리올 수지. 본 폴리에스테르 수지는 네오펜틸 글리콜/트리메틸올프로판/아디프산/이소프탈산/프탈산 무수물 39.1/9.4/12.2/13.8/25.5 중량％로 이루어지고, 산가가 13.5임. 2 부틸 아세테이트 용매. 3 부틸 아세테이트 중 50 중량％:50 중량％의 이소부틸 아크릴레이트 및 이소부틸 메타크릴레이트의 아크릴 공중합체 50 중량％. 4 에스테르 용매 중 아크릴 수지 중에 분산된 68％ 고형분의 이산화티탄 안료. 5 전체 고형분이 18.10％이고 콜럼비안 케미칼스사(Columbian Chemicals Company) 제조의 안료 카본 블랙 레이벤(Raven) 500 울트라 II(등록상표)가 16.20 중량％인 카본 블랙 안료 분산액. 6 서피스 스페셜티즈사(Surface Specialties Inc.) 제조의 단량체 멜라민 포름알데히드 수지인 레시멘(Resimene, 등록상표) CE 4514. 7 상기 실시예 2의 SRD-PL5391. 8 상기 실시예 3의 SRD-PL5479. 9 아크릴 수지 용액 및 방향족 탄화수소 용매 중 9％ 고형분의 활석 안료 분산액. 10 미국 코네티컷주 노워크 소재의 킹 인더스트리즈(King Industries) 제조의 방향족 술폰산인 48％ 나큐어(Nacure, 등록상표) XP-221.
생성된 3 습식 프라이머 표면처리제 조성물은 이론 고체 함량이 69.5％였으며, 분무 고체 함량은 52 중량％였다.
실시예 5 및 비교 실시예
통상적인 소부 프라이머와 비교한, 상기 제조된 3 습식 프라이머를 사용한 3 습식 코팅 방법
(1) 상기 제조된 프라이머 (실시예 3)을 사용하여 3 습식 코팅 방법을 사용한 방식; 및 (2) 대조군으로서 표준 소부 프라이머 (비교 실시예)를 사용하여 통상적인 프라이머 소부 방법을 사용한 방식의 2가지 상이한 방식으로, 포스페이트화 강철 패널을 코팅하였다.
실시예 5에서, 경화 음극성 에폭시 수지 기재 전착 프라이머 (미국 델라웨어주 윌밍톤 소재의 듀폰사 제조의 코르맥스(Cormax, 등록상표) 6 ED)로 코팅된 3개의 별도의 포스페이트화 강철 패널에 실시예 4의 프라이머 표면처리제를 분무 적용하여, 23 ㎛의 필름 구조물을 형성하였다. 55 톱니형 벨 컵을 사용하여 패널에 프라이머 표면처리제 층들 및 모든 이어진 층들을 적용하였다. 프라이머 표면처리제를 적용한 후, 패널을 실온에서 3분 동안 공기 플래시 건조시킨 다음, 3분 동안 플래시 건조한 2 코트의 실버 버치(Silver Birch) 용매계 베이스코트 (듀폰사 판매 코드 647A01111)를 적용하여 18 ㎛의 필름 구조물을 수득한 다음, 3분 동안 플래시 건조시키고, 아크릴로실란 클리어코트 (미국 델라웨어주 윌밍톤 소재의 듀폰사 제조의 겐(Gen, 등록상표) 4 ES)를 적용하여 40 ㎛의 필름 구조물을 수득하고, 10분 동안 플래시 건조시키고, 본 연구를 위한 수직 및 수평 위치에서 140℃에서 30분 동안 소부하였다.
상기 3 습식 프라이머 표면처리제 조성물을, 베이스코트 적용 전에 프라이머를 소부하는 단계가 있는 통상적인 방법을 사용한 듀폰사 제조의 시판 티타늄 프로스트 투인원(Titanium Frost 2 in 1) 소부 프라이머 708-DN079 (비교 실시예 1)와 비교 적용하였다.
시험 결과를 하기 표에 요약하였다.
표에서, 다음 절차에 따라 플롭, 접착력, 파편 및 전체 외관을 시험하였다.
플롭 (마감재의 금속성 효과의 품질을 측정함) - 15°, 45°, 및 110° 각도에서 각각의 휘도 특성을 계산하는 엑스-라이트사(X-Rite Inc.) 제조의 엑스-라이트(등록상표) 기계에 의해 결정한 측정값으로부터 계산하였다. 각 각도에서 3회 판독의 평균값을 구하였으며, 플롭을 계산하는데 다음 수학식을 사용하였다.
Figure 112008032176955-PCT00001
접착력 - 시험 방법 ASTM D3359에 따라 0 내지 5의 접착력을 결정하였다. 적어도 4B의 평점이 허용가능한 최소값이었다.
경질 물질 (가장 통상적으로는, 지나가는 자동차의 휠에 의해 자동차로 튀거나, 로커 패널의 경우 자동차의 휠에 의해 동일한 그 자동차로 튀는 돌 또는 자갈)의 충격으로부터의 물리적 손상에 대해 견디는 코팅 시스템의 능력을 측정한 파편 내성 - 그라벨로미터(gravelometer)를 사용하여 측정하였으며, 시험 방법 SAE J-400에 기재된 절차에 따랐다. 적어도 5의 평점이 사용가능한 최소값이었다.
외관 - 비크 가드너(Byk Gardner) 제조의 웨이브스캔(WaveScan) DOI 기기를 사용하여 외관을 결정하였다. 상기 웨이브스캔 DOI 기기에서 수득되는 측정값으로 외관이 자동차 품질인지의 여부, 즉 코팅의 미적 외관이 자동차 마감재의 표준에 부합하는지의 여부를 결정하였다. 상기 기기는 오렌지 필(orange peel)로서 통상적으로 공지된 조건을 표시하는 더 긴 파장, 및 또한 소위 "화상의 명료성" 또는 DOI를 정량화하는 더 짧은 파장에서 관찰함으로써 마감재의 가시적 외관을 측정한다. (웨이브스캔 CF 판독에 의해) 조합으로 수득되는 이들 파라미터는 자동차 마감재의 전체 가시적 외관을 정량화하는데 사용될 수 있다. 자동차 용도를 위해, 수평 60 및 수직 50의 최소값이 바람직하다.
3 습식 프라이머 및 3 습식 방법에 대한 708 라인 프라이머 및 통상적인 방법을 사용한 패널의 물리적인 특성
프라이머 방법 접착력 파편 (SAE J-400) 플롭 외관 (CF)
비교 실시예 708DN079 통상법 5 (탈락 없음) 5A 14.84 55.6
실시예 3 실시예 2의 3 습식 SRD 프라이머 3 습식법 5 (탈락 없음) 5A 13.45 34.0
요약하면, 결과는 통상적인 소부 방법에 의해 적용된 통상적인 소부 프라이머와 동일하거나 유사한 특성을 갖는 자동차 품질 외관이 3-코트-1-소부 (즉, 3 습식) 방법으로 본 발명의 프라이머 코팅 조성물을 사용하여 수득될 수 있음을 나타냈다.
당업계의 숙련자는 본 발명의 취지 및 범위에서 벗어나지 않는 본 발명의 방법 및 조성물의 성분의 다양한 다른 개질, 변형, 첨가 또는 대체를 알 것이다. 본 발명은 본원에 나타낸 예시적인 실시양태로 제한되지 않으며, 하기 청구의 범위에 의해 규정된다.

Claims (20)

  1. 프라이머 코팅 조성물, 베이스코팅 조성물 및 클리어코팅 조성물을 기재에 순서대로 적용하는 단계; 및 적용된 3개의 층들을 소부하여 동시에 경화시키는 단계를 포함하며,
    상기 프라이머 코팅 조성물은 필름 형성 바인더 및 유기 액상 담체를 포함하며, 임의로는 약 1:100 내지 150:11의 안료 대 바인더 중량 비율로 안료(들)를 포함하고,
    상기 필름 형성 바인더는 (a) 바인더의 중량을 기준으로 약 30 중량％ 내지 80 중량％의 히드록실 관능성 폴리에스테르 수지; (b) 멜라민 수지, 블로킹된 폴리이소시아테이트 수지 또는 이의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는, 바인더의 중량을 기준으로 약 10 중량％ 내지 30 중량％의 가교제; 및 (c) 비극성 유기 용매에 실질적으로 불용성인 아크릴 중합체의 비가교 골격 (또는, 코어), 및 각각이 비극성 유기 용매에 가용성이고 안정화제 분자의 한 말단이 코어에 그라프팅되어 있는, 코어에 그라프팅된 실질적으로 선형인 복수의 아크릴 안정화제 성분들을 포함하며, 중량 평균 분자량이 약 10000 내지 100000인, 바인더의 중량을 기준으로 약 10 중량％ 내지 40 중량％의 그라프트 중합체를 함유하는 것인,
    다층 코팅 필름의 형성 방법.
  2. 제1항에 있어서, 조성물이 적용시 1종 이상의 비극성 유기 용매를 포함하는 것인 방법.
  3. 제1항에 있어서, 프라이머 조성물이, 비수성 분산 수지 및/또는 가교 마이크로겔 수지의 입자를 전혀 함유하지 않거나 본질적으로 함유하지 않는 것인 방법.
  4. 제1항에 있어서, 전착 코팅 필름이 형성되어 있는 예비 프라이머 처리된 기재상에서 수행되는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 기재가 자동차 차체 또는 이의 부분인 방법.
  6. 제1항의 조성물인 프라이머 표면처리제;
    안료화 베이스코트; 및
    상기 베이스코트 위에 적용된 클리어코트
    를 포함하는 다층 코팅.
  7. 제6항에 있어서, 아래에 있는 프라이머 표면처리제가 전착 프라이머 코팅인 다층 코팅.
  8. 제6항에 있어서, 자동차 및 트럭의 외부 마감재인 다층 코팅.
  9. 필름 형성 바인더 및 유기 액상 담체를 포함하며, 임의로는 약 1:100 내지 150:11의 안료 대 바인더 중량 비율로 안료(들)를 포함하고,
    상기 필름 형성 바인더는 (a) 바인더의 중량을 기준으로 약 40 중량％ 내지 80 중량％의 히드록실 관능성 폴리에스테르 수지; (b) 멜라민 수지, 블로킹된 폴리이소시아테이트 수지 또는 이의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는, 바인더의 중량을 기준으로 약 10 중량％ 내지 30 중량％의 가교제; 및 (c) 비극성 유기 용매에 실질적으로 불용성인 아크릴 중합체의 비가교 골격 (또는, 코어), 및 각각이 비극성 유기 용매에 가용성이고 안정화제 분자의 한 말단이 코어에 그라프팅되어 있는, 코어에 그라프팅된 실질적으로 선형인 복수의 아크릴 안정화제 성분들을 포함하며, 중량 평균 분자량이 약 10000 내지 100000인, 바인더의 중량을 기준으로 약 10 중량％ 내지 40 중량％의 그라프트 중합체를 함유하는 것인,
    프라이머 코팅 조성물.
  10. 제9항에 있어서, 적용시 1종 이상의 비극성 유기 용매를 포함하는 프라이머 조성물.
  11. 제9항에 있어서, 분지형 공중합체가, 히드록실 관능기가 약 5 중량％ 이상인 에틸렌계 불포화 아크릴 단량체를 중합함으로써 형성되며 비극성 유기 용매에 불용성인 코어를 갖고, 유기 용매에 가용성인 거대단량체 형태의 아크릴 안정화제의 한 말단이 코어에 그라프팅되어 있는 것인 프라이머 조성물.
  12. 제9항에 있어서, 아미노플라스트 수지가 일부 또는 전부 알킬화된 단량체 또는 중합체 멜라민 포름알데히드 축합물인 프라이머 조성물.
  13. 제9항에 있어서, 바인더의 중량을 기준으로 약 0.1 중량％ 내지 6 중량％의 블로킹된 산 촉매를 또한 함유하는 프라이머 조성물.
  14. 제9항에 있어서, 필름 형성 중합체로서의 가교 비수성 분산 수지 및/또는 가교 마이크로겔 수지 및/또는 폴리에스테르 수지의 입자를 전혀 함유하지 않거나 본질적으로 함유하지 않는 프라이머 조성물.
  15. 제9항에 있어서, 전체 고체 농도가 40％ 이상인 프라이머 조성물.
  16. 제9항 또는 제14항에 있어서, 복합 베이스코트/클리어코트 마감재 아래에 있는 프라이머 표면처리제인 프라이머 조성물.
  17. 제9항 또는 제14항의 조성물의 건조 및 경화된 층으로 코팅된 기재.
  18. 제17항에 있어서, 자동차 차제 또는 이의 부분인 기재.
  19. (a) 기재에 제9항의 프라이머 표면처리제 조성물을 적용하는 단계;
    (b) 상기 프라이머 표면처리제 위에 베이스코트 조성물을 웨트 온 웨트로 적용하는 단계;
    (c) 상기 베이스코트 위에 클리어코트 조성물을 웨트 온 웨트로 적용하는 단계; 및
    (d) 적용된 3개의 물질 층들을 단일 소부로 함께 경화시키는 단계
    를 포함하는, 프라이머 소부 없이 3층 습식 도료 시스템을 사용하여 자동차 기재의 일반적인 필름 구조를 수득하는 방법.
  20. 용매(들); 히드록실 관능성 폴리에스테르 수지와, 멜라민 수지, 블로킹된 폴리이소시아네이트 수지 또는 이의 혼합물로 이루어진 군으부터 선택되는 이에 따른 가교제를 포함하는 필름 형성 바인더; 및 안료(들)를 포함하며, 프라이머 조성물에서 NAD 또는 가교 마이크로겔 수지 입자 대신에 SRD (용매 감응성 분산) 중합체 입자를 사용하는 것을 특징으로 하는 3층 습식 프라이머 코팅 조성물.
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