KR20090008448A - 목재 스테인 및/또는 토너로서 사용하기에 적합한 코팅 조성물 - Google Patents

목재 스테인 및/또는 토너로서 사용하기에 적합한 코팅 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 필름-형성 수지, 착색제, 장쇄 알킬기를 함유하는 중합가능한 에틸렌계 불포화 화합물, 및 희석제를 포함하는 코팅 조성물을 개시한다. 또한, 본 발명은 이러한 조성물로 적어도 부분적으로 코팅된 기재, 이러한 조성물로부터 증착되는 하나 이상의 코팅층을 포함하는 다층 복합 코팅으로 적어도 부분적으로 코팅된 기재, 및 다공질 기재에 대한 다층 복합 코팅 시스템의 접착성을 개선시키는 방법도 개시한다.

Description

목재 스테인 및/또는 토너로서 사용하기에 적합한 코팅 조성물{COATING COMPOSITIONS SUITABLE FOR USE AS A WOOD STAIN AND/OR TONER}
본 발명은, 특히 코팅 조성물, 이러한 코팅 조성물로부터 증착된 코팅층을 포함하는 다층 복합 코팅 시스템으로 적어도 부분적으로 코팅된 기재, 및 기재에 대한 다층 복합 코팅 시스템의 접착성을 개선시키는 방법에 관한 것이다.
본 출원은 본원에서 참고로 인용된, 2006년 5월 4일자로 출원된 미국 가특허출원 제 60/797,441 호를 우선권 주장하는 것이다.
캐비넷, 마루, 가구 등을 비롯한 목재 기재와 같은 기재에 대한 보호 및 장식 코팅 시스템의 기술 분야와 관련한 많은 연구가 있어 왔다. 인지하고 있는 바와 같이, 이러한 코팅 시스템은 대개는 하나 이상의 코팅층으로 이루어진다. 목재와 같은 다공질 기재는, 예를 들면, 통상적으로는 토너층, 스테인층, 밀봉제층 및 상도막층을 포함하는 다층 복합 코팅 시스템으로 코팅된다. 전형적으로, 토너층 및/또는 스테인층(들)은 착색층으로서, 즉, 그들은 색상을 제공한다. 밀봉제층은 통상적으로는 사포질하여 매끄러운 마감면을 제공하는 보호층인 반면, 상도막층은 통상적으로는 내마모성(mar resistance) 및 내스크래치성과 같은 표면 특성을 제공하는 보호층이다.
많은 경우에, 이러한 다층 복합 코팅 시스템내의 다양한 코팅층중의 하나 이상은 자외("UV") 방사선에 노출시켜 경화시킬 수 있는 수지와 같은 방사선 경화성 물질을 함유하는 코팅 조성물로부터 증착된다. 이러한 수지는 접착 특성과 같은 탁월한 특성을 나타내는 코팅을 제공할 수 있으며, 때로는 특정의 열경화성 코팅을 바람직하지 않게 만드는 목재의 열감수성으로 인하여 목재의 마무리 도장에 종종 바람직하다.
그러나, 이러한 코팅 조성물내에 특정의 방사선 경화성 물질을 사용하는 데에는 몇 가지 결점이 있다. 예를 들면, 와이핑 스테인(wiping stain) 및/또는 토너 조성물이 바람직한 경우, 독성 유출은 특정의 방사선 경화성 물질의 포함을 방해할 수 있다.
그 결과로, 방사선 경화성 물질을 포함하는 코팅층과 함께 사용되어 허용가능한 접착 특성 및 내발포성(resistance to blistering)을 비롯한 허용가능한 특성을 나타내는 다층 복합 코팅 시스템을 제공할 수 있는 와이핑 스테인 및/또는 토너로서 사용하기에 적합한 스테인 및/또는 토너 조성물과 같은 코팅 조성물을 제공하는 것이 바람직하다.
발명의 개요
특정 양태에서, 본 발명은 필름-형성 수지, 착색제, 장쇄 알킬기를 함유하는 중합가능한 에틸렌계 불포화 화합물, 및 희석제를 포함하는, 목재 스테인 및/또는 토너 조성물과 같은 코팅 조성물에 관한 것이다.
다른 양태에서, 본 발명은 필름-형성 수지, 방사선 경화 개시제, 착색제, 장쇄 알킬기를 함유하는 중합가능한 에틸렌계 불포화 화합물, 및 희석제를 포함하는, 목재 스테인 및/또는 토너 조성물과 같은 코팅 조성물에 관한 것이다.
또 다른 양태에서, 본 발명은 다공질 기재에 대한 다층 복합 코팅 시스템의 접착성을 개선시키는 방법에 관한 것이다. 이러한 본 발명의 방법은 와이핑 스테인 및/또는 토너 조성물(여기서, 이러한 조성물로부터 다층 복합 코팅 시스템의 착색제층이 증착되며, 이때 다층 코팅 시스템은 방사선 경화성 조성물로부터 증착된 하나 이상의 코팅층을 포함한다)에 방사선 경화 개시제 및 장쇄 알킬기를 함유하는 중합가능한 에틸렌계 불포화 화합물을 포함시키는 단계를 포함한다.
또 다른 양태에서, 본 발명은 착색제층, 및 밀봉제층과 상도막층중 하나 이상을 포함하는 다층 복합 코팅 시스템에 관한 것이다. 이러한 코팅 시스템의 착색제층은 필름-형성 수지, 방사선 경화 개시제, 착색제, 장쇄 알킬기를 함유하는 중합가능한 에틸렌계 불포화 화합물, 및 용매를 포함하는 코팅 조성물로부터 증착된다. 더욱이, 밀봉제층 및/또는 상도막층은 방사선 경화성 조성물로 부터 증착되며, 착색제층의 적어도 일부분상에 도포된다.
또한, 본 발명은 이러한 코팅 조성물 또는 이러한 다층 복합 코팅 시스템으로 적어도 부분적으로 코팅된 기재 뿐만 아니라 그러한 기재를 코팅하는 방법에 관한 것이다.
하기의 상세한 설명을 위하여, 특별히 구체적으로 달리 언급된 경우를 제외하고는, 본 발명이 다양한 다른 변경 및 단계 순서를 나타낼 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 더욱이, 임의의 작업예에서와 달리, 또는 별도로 달리 지적된 경우, 예를 들면, 명세서 및 특허청구의 범위에서 사용된 성분의 양을 나타내는 모든 수는 모든 경우에 "약"이라는 말로 변경되는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 달리 지적되지 않은 한, 하기 설명 및 첨부된 특허청구의 범위에서 설명하는 수치 파라미터는 본 발명에 의해 얻어지는 목적하는 특성에 따라 변할 수 있는 근사치이다. 그럼에도 불구하고, 특허청구 범위의 범주와 등가의 범주로 본 발명을 국한하려는 것이 아니라, 각각의 수치 파라미터는 적어도 보고된 유효 숫자의 수의 관점에서 및 적용되는 통상적인 주변 기법에 의해 이해되어야 한다.
본 발명의 광범위한 범주를 설명하는 수치 범위 및 파라미터가 근사치임에도 불구하고, 특정 실시예에서 설명하는 수치값은 가능한 한 정밀하게 보고된 것이다. 그러나, 임의의 수치 값은 필수적으로 그들 개개의 시험 측정시에 확인된 표준 편차에 기인한 특정 오차를 본래부터 포함한다.
또한, 본원에서 인용된 모든 수치 범위는 거기에 포함되는 모든 하위 범위를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들면, 범위 "1 내지 10"은 최소값으로 인용된 1과 최대값으로 인용된 10사이, 즉, 1 또는 그 이상의 최소 값 및 10 또는 그 이하의 최대 값을 갖는 모든 하위 범위를 포함하는 것으로 간주한다.
본 출원에서, 구체적으로 달리 언급되지 않은 한, 단수는 복수를 포함하며, 복수는 단수를 포함한다. 또한, 본 출원에서, "및/또는"이 특정한 경우에 명백하게 사용될 수 있는 경우에 조차도, "또는"은 구체적으로 달리 언급되지 않은 한은 "및/또는"을 의미한다.
특정 실시태양에서, 본 발명은 목재와 같은 다공질 기재상에 도포하기에 적합한, 스테인 또는 토너 조성물과 같은 코팅 조성물에 관한 것이다. 본원에서 사용되는 용어 "다공질 기재"는 액체 조성물이 기재의 표면을 침투할 수 있는 기공 또는 틈새를 포함하고 있는 기재를 지칭한다. 본원에서 사용되는 용어 "스테인"은 목재와 같은 다공질 기재를 착색시키면서도, 기재의 본래의 색상 및 그레인의 일부를 보이도록 할 수 있는 반투명 조성물을 지칭한다. 본원에서 사용되는 용어 "토너"는 그것이 다공질 기재를 착색시킬 수 있다는 점에서는 스테인과 유사한 기능을 수행하는 조성물을 지칭하지만, 그러나 "토너"는 전형적으로 저함량 고체 조성물(5중량% 이하의 고체 및 95중량% 이상의 용매)이며, 전형적으로는 스테인을 도포하기 전에 얇은 막 두께로 기재에 도포된다.
특정 실시태양에서, 본 발명의 스테인 또는 토너 조성물은 와이핑 스테인(wiping stain) 또는 와이핑 토너(wiping toner)로서 사용하기에 적합하다. 본원에서 사용되는 용어 "와이핑 스테인" 및 "와이핑 토너"는 각각, 다공질 기재에 도포하여 기재의 표면을 침투한 후에 헝겊이나 그와 유사한 장치로 과량의 물질을 안전하게 제거할 수 있는, 다공질 기재에 도포하기에 적합한 스테인 및 토너 조성물을 지칭한다. "와이핑 스테인" 및 "와이핑 토너"는, 본 발명을 위해서는, 다공질 기재에 도포되었을 때 표면상에 남아 있는 상당량의 과량 물질이 전혀 제거되지 않는 범위까지 기재 표면을 침투하는 "비-와이핑(non-wiping)" 또는 "침투성" 스테인 또는 토너와 구별되어야 한다.
또한, 용어 "와이핑 스테인" 및 "와이핑 토너"는, 본 발명을 위해서는, (하기에서 기술하는 바와 같은) 장쇄 알킬기를 포함하지 않은 (메트)아크릴레이트가 실질적으로 없는 또는, 많은 경우에는, 전혀 없는 조성물을 지칭하며, 유효량이 존재하는 경우 조성물을 그 구성원이 경화되지 않은 조성물에 노출될 수 있는 와이핑 용도에 사용하기에 적합하지 않게 만든다. 특정 실시태양에서, 본 발명의 조성물에는 실질적으로 또는 전혀 없는, 장쇄 알킬기를 포함하지 않은 (메트)아크릴레이트의 예로는 특히 메틸 (메트)아크릴레이트, 에틸 (메트)아크릴레이트, 하이드록시에틸 (메트)아크릴레이트 및 프로필 (메트)아크릴레이트가 포함된다.
본원에서 사용되는 용어 "(메트)아크릴레이트"는 아크릴레이트 및 메타크릴레이트 모두를 포함하는 것을 의미한다. 본원에서 사용되는 용어 "실질적으로 없는" 및 "실질적으로 부재한"은 논의된 물질이 만일 존재한다면 부수적인 불순물로서 조성물중에 존재하는 것을 의미한다. 달리 말하면, 이러한 물질은 조성물의 특성에 악영향을 미치지 않는다. 본원에서 사용되는 용어 "전혀 없는"은 논의된 물질이 조성물중에 전혀 존재하지 않는 것을 의미한다.
본 발명의 코팅 조성물은 필름-형성 수지를 포함한다. 본원에서 사용되는 용어 "필름-형성 수지"는 조성물중에 존재하는 임의의 희석제 또는 담체를 제거하였을 때 또는 경화시켰을 때 적어도 기재의 수평면상에서 자기-지지성 연속 필름을 형성할 수 있는 수지를 지칭한다.
본 발명의 조성물중에 사용되는 필름-형성 수지는 제한이 없으며, 예를 들면, 특정 실시태양에서 조성물이 와이핑 스테인 또는 와이핑 토너로서 사용하기에 적합하기만 하면, 당해 분야에서 전형적으로 사용되는 임의의 필름-형성 수지, 예를 들면 폴리우레탄, 아크릴, 비닐, 멜라민, 폴리비닐클로라이드, 폴리올레핀, 폴리우레아, 폴리카보네이트, 폴리에터, 폴리에스터, 에폭시, 실리콘, 폴리아마이드 등이 포함될 수 있다. 특정 실시태양에서는, 예를 들면, 필름-형성 수지는 알키드 수지를 포함한다. 본원에서 사용되는 용어 "알키드 수지"는 다염기성 산 또는 무수물, 다가 알콜 및 오일 지방산의 반응 생성물인 합성 수지를 나타낸다. 이러한 수지는 통상 다양한 다염기성 산, 다가 알콜 및 지방산의 중축합에 의해 제조된다. 본원에서 사용되는 용어 "오일 지방산"은, 예를 들면, 건조 오일, 반건조 오일 및 비-건조 오일, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 당해 분야의 숙련자들이 인지하고 있는 바와 같이, 하나 이상의 건조 오일, 하나 이상의 반건조 오일 또는 건조 오일과 반건조 오일의 혼합물이 사용되는 경우, 본 발명의 코팅 조성물은 산화적 경화될 수 있을 것이다. 이와 유사하게, 적어도 하나의 건조 오일 또는 반건조 오일과 비-건조 오일과의 혼합물이 사용되는 경우, 혼합물은 주로 건조 및/또는 반건조되며, 조성물은 또한 산화적 경화될 것이다. "주로 건조" 및/또는 "반건조"는 사용된 오일의 약 45% 이상이 건조 및/또는 반건조된 것을 의미한다. 건조 오일 및 반건조 오일은 모두 산화적 가교결합될 수 있는 탄소-탄소 이중결합을 함유하는 반면, 비건조 오일은 그러한 결합을 함유하지 않거나 또는 경화되기에 충분한 수의 그러한 결합을 함유하지 않는다.
적합한 건조 및 반건조 오일의 예로는 피마자유, 건성 피마자유, 면실유, 어유, 아마인유, 멘헤이든유, 오이티시카유, 팜 커넬유, 들기름, 홍화유, 정어리 기름, 대두유, 해바라기 기름, 톨유, 동유 및 호두 기름이 포함된다. 적합한 비-건조 오일의 예로는 발레르산, 헵탄산, 2-에틸 헥산산, 펠라곤산, 아이소노난산, 라우르산, 코코넛 오일 지방산, 스테아르산 및 18개의 탄소 원자를 함유하는 분지된 지방산이 포함된다. 통상적으로는 현저한 건조/반건조 오일이 본 발명의 스테인에 사용하기에 보다 더 적절하다.
이러한 알키드 수지의 형성시에 사용될 수 있는 적합한 다가 알콜로는 글라이세롤, 네오펜틸 글라이콜, 사이클로헥산다이메탄올, 에틸렌 글라이콜, 프로필렌 글라이콜, 펜타에리트리톨, 네오노닐 글라이콜, 다이에틸렌 글라이콜, 다이프로필렌 글라이콜, 트라이메틸렌 글라이콜, 트라이메틸프로판, 다이펜타에리트리톨, 트라이펜타에리트리톨 등이 포함된다.
이러한 알키드 수지의 형성시에 사용될 수 있는 적합한 다염기성 산으로는 폴리카복실산 및 그의 무수물이 포함된다. 적합한 폴리카복실산의 예로는 프탈산, 아이소프탈산, 테레프탈산, 테트라하이드로프탈산, 헥사하이드로프탈산, 아디프산, 아젤라산, 글루타르산, 3,3-다이에틸글루타르산, 말론산, 피멜산, 세바스산, 수베르산, 숙신산, 2,2-다이메틸숙신산, 2-메틸숙신산, 도데센일숙신산, 이타콘산, 퓨마르산, 말레산, 시트라콘산, 다이에틸 말레산, 및 트라이멜리트산이 포함되며, 이들 다염기성 산의 무수물도 또한 적합하다. 3개 이상의 산 잔기를 가진 다염기성 산 또는 고급 다작용성 알콜은 알키드 수지가 그의 제조 도중에 겔화를 야기시키는 양으로 사용되어서는 안된다.
조성물이 토너 조성물을 포함하는 특정한 경우와 같은 특정 실시태양에서, 필름-형성 수지는 셀룰로즈 수지를 포함한다. 본원에서 사용되는 용어 "셀룰로즈 수지"는 셀룰로즈의 유도체인 일반적으로 공지되어 있는 열가소성 중합체를 지칭하는 것으로, 그 예로는 나이트로셀룰로즈; 셀룰로즈 아세테이트, 셀룰로즈 프로피오네이트, 셀룰로즈 뷰티레이트 및 셀룰로즈 아세테이트 뷰티레이트와 같은 셀룰로즈의 유기 에스터 및 혼합 에스터; 및 에틸 셀룰로즈와 같은 셀룰로즈의 유기 에터가 포함된다.
코팅 조성물이 스테인을 포함하는 특정한 경우와 같은 특정 실시태양에서, 필름-형성 수지는 조성물의 총 중량을 기준으로 0.25 내지 15중량% 이하, 몇몇 실시태양에서는 9 내지 15중량% 이하, 또 다른 실시태양에서는 10 내지 12중량% 이하의 양으로 본 발명의 코팅 조성물내에 존재한다. 코팅 조성물이 토너를 포함하는 특정한 경우와 같은 다른 실시태양에서, 필름-형성 수지는 조성물의 총 중량을 기준으로 0.25 내지 5중량% 이하, 몇몇 실시태양에서는 0.5 내지 2중량% 이하, 또 다른 실시태양에서는 0.5 내지 1.5중량% 이하의 양으로 본 발명의 코팅 조성물내에 존재한다.
특정 실시태양에서, 본 발명의 코팅 조성물은 또한 방사선 경화 개시제도 포함한다. 본원에서 사용되는 용어 "방사선 경화"는 물질을 전자빔(EB), UV 광선 또는 가시광선과 같은 화학 방사선에 노출시킬 때 일어나는 중합을 지칭한다.
방사선 경화 메카니즘은 양이온 및/또는 유리 라디칼 경화 메카니즘을 포함한다. 당해 분야의 숙련자들이 인지하고 있는 바와 같이, 양이온성 경화 메카니즘에서, 화합물의 반응성 작용기는 양하전된 화학 종에 의해 반응하는 반면, 유리 라디칼 경화 메카니즘에서는, 화합물의 반응성 작용기가 유리 라디칼 (하전되지 않은) 중간 종에 의해 반응한다.
특정 실시태양에서, 방사선 경화 개시제는 양이온성 광개시제 및/또는 유리 라디칼 광개시제로부터 선택되는 광개시제를 포함한다. 본원에서 사용되는 용어 "양이온성 광개시제"는 양이온 경화 메카니즘에 의해 방사선 경화를 개시하는 광개시제를 지칭하는 반면, 용어 "유리 라디칼 광개시제"는 유리 라디칼 경화 메카니즘에 의해 방사선 경화를 개시하는 물질을 지칭한다. 예를 들면, 본 발명의 코팅 조성물이 하기에서 보다 상세하게 기술되는 바와 같이 양이온 경화에 민감한 방사선 경화성 물질을 포함하는 방사선 경화성 조성물로부터 증착된 코팅층과 함께 코팅 시스템내에 사용되는 경우, 때로는 본 발명의 코팅 조성물중에 양이온성 광개시제를 포함하는 것이 바람직하다. 그와 반대로, 본 발명의 코팅 조성물이 하기에서 보다 상세하게 기술되는 바와 같이 유리 라디칼 경화에 민감한 방사선 경화성 물질을 포함하는 방사선 경화성 조성물로 부터 증착된 코팅층과 함께 코팅 시스템내에 사용되는 경우, 때로는 본 발명의 코팅 조성물중에 유리 라디칼 광개시제를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용하기에 적합한 양이온성 광개시제의 예로는, 예를 들면, 오늄염, 착체 할라이드의 방향족 다이아조늄염, 특정의 메탈로센 및 이들의 혼합물이 포함된다.
적합한 오늄염은, 예를 들면, 화학식 R2I+MXz, R3S+MXz -, R3Se+MXz -, R4P+MXz - 및 R4N+MXz -을 갖는 것들을 포함하되, 이때 상기 식들에서, R은 각각 1 내지 30개의 탄소 원자를 가진 유기 기, 예를 들면, 6 내지 20개의 탄소 원자를 가진 방향족 카복실산 기이다. 각각의 R 기는 1 내지 4개의 1가 탄화수소 기, 예를 들면 1 내지 8개의 탄소 원자를 가진 알콕시기, 1 내지 16개의 탄소 원자를 가진 알킬기, 나이트로, 클로로, 브로모, 시아노, 카복실, 메르캅토, 또는 피리딜, 싸이오페닐 및 피라닐로 예시되는 방향족 헤테로사이클릭 기로 치환될 수 있다. MXz -는 비염기성, 비친핵성 음이온, 예를 들면 BF4 -, B(C6F5)4 -, PF6 -, AsF6 -, SbF6 -, SbCl6 -, HSO4 -, ClO4 -, FeCl4 -, SnCl6 -, 또는 BiCl5 - 과 같은 무기 음이온; 벤젠 설폰산, 도데실벤젠 설폰산 또는 3-나이트로벤젠 설폰산과 같은 유기 설폰산의 음이온; 또는 퍼플루오로알킬설폰산, 예를 들면 퍼플루오로뷰탄설폰산, 퍼플루오로에탄설폰산, 퍼플루오로옥탄설폰산의 음이온 또는 이들의 조합이다.
적합한 오늄염의 보다 구체적인 예는 설폰산의 다이아릴요오도늄염; 붕산의 다이아릴요오도늄염, 예를 들면, 톨릴 큐밀요오도늄 테트라키스(펜타플루오로페닐) 보레이트; 비스(도데실 페닐) 요오도늄 헥사플루오로아르세네이트; 비스(도데실 페닐) 요오도늄 헥사플루오로안티모네이트; 다이알킬페닐 요오도늄 헥사플루오로안티모네이트; 설폰산의 트라이아릴설포늄염; 퍼플루오로알킬설폰산의 트라이아릴설포늄염; 및 아릴설폰산의 트라이아릴설포늄염; 퍼플루오로알킬설폰산의 트라이아릴설포늄염, 또는 이들의 조합이다.
착체 할라이드의 적합한 방향족 다이아조늄염은, 예를 들면, 2,4-다이클로로벤젠다이아조늄 테트라클로로페레이트(III), p-나이트로벤젠다이아조늄 테트라클로로페레이트(III), p-모르폴리노벤젠다이아조늄 테트라클로로페레이트(III), 2,4-다이클로로벤젠다이아조늄 헥사클로로스타네이트(IV), p-나이트로벤젠다이아조늄 헥사클로로스타네이트(IV), 2,4-다이클로로벤젠다이아조늄 테트라플루오로보레이트 또는 이들의 조합을 포함한다.
특정의 메탈로센, 예를 들면 하기 화학식을 갖는 페로시늄도 또한 적합하다:
[Ra(Fe11Rb)c]d +c[X]c -d
상기 식에서,
c는 1 또는 2이고;
d는 1, 2, 3, 4 또는 5이고;
X는 비-친핵성 음이온, 예를 들면 BF4 -, PF6 -, AsF6 -, SbF6 -, SbF5(OH)-, CF3SO3 -, C2F5SO3 -, n-C3F7SO3 -, n-C4F9SO3 -, n-C6F13SO3 -, n-C8F17SO3 -, C6F5SO3 -, 포스포러스 텅스테이트, 또는 규소 텅스테이트이고;
Ra는 파이(pi)-아렌이며;
Rb는 사이클로펜타디에닐 음이온과 같은 파이-아렌의 음이온이다.
적합한 파이-아렌의 예는 톨루엔, 자일렌, 에틸벤젠, 큐멘, 메톡시벤젠, 메틸나프탈렌, 피렌, 페릴렌, 스틸벤, 다이페닐렌 옥사이드 및 다이페닐렌 설파이드이다. 가시광선 양이온성 광개시제의 예는 시바(Ciba)사로부터 상품명 이가큐어(IRGACURE) 261로 입수가능한 (
Figure 112008083353644-PCT00001
5-2,4-사이클로펜타디엔-1-일)(
Figure 112008083353644-PCT00002
6-아이소프로필벤젠)-철(II) 헥사플루오로포스페이트이다. 본 발명에서 사용하기에 적합한 다른 상업적으로 입수가능한 양이온성 광개시제는 다우 케미칼 캄파니(Dow Chemical Company)의 시라큐어(CYRACURE) UVI-6992 및 시라큐어 UVI-6976 이다.
특이 파장에 대한 광선 효율을 증가시키기 위하여 또는 양이온성 광개시제를 민감하게 하기 위하여, 개시제의 유형에 따라 증감제(sensitizer)를 사용할 수도 있다. 이러한 증감제의 예는 다환상 방향족 탄화수소 또는 방향족 케토 화합물, 예를 들면 벤조페릴렌, 1,8-다이페닐-1,3,5,7-옥타테트라엔, 또는 1,6-다이페닐-1,3,5-헥사트라이엔이다.
본 발명에서 사용하기에 적합한 유리 라디칼 광개시제의 예로는, 예를 들면, 알파-분열(alpha-cleavage) 광개시제 및 수소 분리(hydrogen abstraction) 광개시제가 포함된다. 분열-유형 광개시제의 예로는 아세토페논, α-아미노알킬페논, 벤조인 에터, 벤조일 옥심, 아실포스핀 옥사이드 및 비스아실포스핀 옥사이드, 및 이들의 혼합물이 포함된다. 분리-유형 광개시제의 예로는 벤조페논, 미칠러 케톤(Michler's ketone), 싸이옥산톤, 안트라퀴논, 캄포르퀴논, 플루오론, 케토큐마린 및 이들의 혼합물이 포함된다.
본 발명의 코팅 조성물에 사용될 수 있는 유리 라디칼 광개시제의 특정의 비제한적 예로는 벤질, 벤조인, 벤조인 메틸 에터, 벤조인 아이소뷰틸 에터 벤조페놀, 아세토페논, 벤조페논, 4,4'-다이클로로벤조페논, 4,4'-비스(N,N'-다이메틸아미노)벤조페논, 다이에톡시아세토페논, 플루오론, 예를 들면, 스펙트라 그룹 리미티드(Spectra Group Ltd.)로부터 입수가능한 H-Nu 계열의 개시제, 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 1-하이드록시사이클로헥실 페닐 케톤, 2-아이소프로필싸이옥산톤, α-아미노알킬페논, 예를 들면 2-벤질-2-다이메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)-1-뷰탄온, 아실포스핀 옥사이드, 예를 들면 2,6-다이메틸벤조일다이페닐 포스핀 옥사이드, 2,4,6-트라이메틸벤조일다이페닐포스핀 옥사이드, 비스(2,4,6-트라이메틸벤조일) 페닐 포스핀 옥사이드, 2,6-다이클로로벤조일다이페닐포스핀 옥사이드 및 2,6-다이메톡시벤조일다이페닐포스핀 옥사이드, 비스아실포스핀 옥사이드, 예를 들면 비스(2,6-다이메틸옥시벤조일)-2,4,4-트라이메틸펜틸포스핀 옥사이드, 비스(2,6-다이메틸벤조일)-2,4,4-트라이메틸펜틸포스핀 옥사이드, 비스(2,4,6-트라이메틸벤조일)-2,4,4-트라이메틸펜틸포스핀 옥사이드 및 비스(2,6-다이클로로벤조일)-2,4,4-트라이메틸펜틸포스핀 옥사이드, 및 이들의 혼합물이 포함된다.
특정 실시태양에서, 방사선 경화 개시제는 조성물의 총 중량을 기준으로 0.01 내지 10중량% 이하, 몇몇 실시태양에서는 0.01 내지 5중량% 이하, 또 다른 실시태양에서는 0.01 내지 2중량% 이하의 양으로 본 발명의 코팅 조성물내에 존재한다.
본 발명의 코팅 조성물의 특정 실시태양은 또한 착색제도 포함한다. 본원에서 사용되는 용어 "착색제"는 조성물에 색상 및/또는 다른 불투명성 및/또는 또 다른 시각적 효과를 부여하는 임의의 물질을 의미한다. 착색제는 불연속 입자, 분산액, 용액 및/또는 플레이크와 같은 임의의 적합한 형태로 코팅에 첨가될 수 있다. 단일의 착색제 또는 2가지 이상의 착색제의 혼합물이 본 발명의 코팅에 사용될 수 있다.
예시적인 착색제로는 페인트 산업에서 사용되고/되거나 DCMA(Dry Color Manufacturers Association)에 열거되어 있는 바와 같은 안료, 염료 및 틴트(tint) 뿐만 아니라 특이 효과 조성물이 포함된다. 착색제에는, 예를 들면, 불용성이지만 사용 조건하에서는 습윤화가능한 미분된 고체 분말이 포함될 수 있다. 착색제는 유기성 또는 무기성일 수 있으며, 응집되거나 응집되지 않을 수 있다. 착색제는 아크릴계 연마 비히클과 같은 연마 비히클을 사용하여 코팅내에 혼입시킬 수 있으며, 이러한 연마 비히클의 용도에 대해서는 당해 분야의 숙련자들은 잘 알고 있을 것이다.
예시적인 안료 및/또는 안료 조성물로는 카바졸 다이옥사진 조 안료, 아조, 모노아조, 디스아조, 나프톨 AS, 염 유형(레이크), 벤즈이미다졸론, 축합물, 금속 착체, 아이소인돌리논, 아이소인돌린 및 다환상 프탈로시아닌, 퀴나크리돈, 페릴렌, 페리돈, 다이케토피롤로 피롤, 싸이오인디고, 안트라퀴논, 인단트론, 안트라피리미딘, 플라반트론, 피란트론, 안단트론, 다이옥사진, 트라이아릴카보늄, 퀴노프탈론 안료, 다이케토 피롤로 피롤 레드("DPPBO red"), 이산화티탄, 카본블랙 및 이들의 혼합물이 포함되지만, 그들로 국한되는 것은 아니다. 용어 "안료" 및 "착색된 충진제"는 호환적으로 사용될 수 있다.
예시적인 염료로는 프탈로 그린 또는 블루, 산화철, 비스무트 바나데이트, 안트라퀴논, 페릴렌, 알루미늄 및 퀴나크리돈과 같은 용매계 및/또는 수성 염료가 포함되지만, 그들로 국한되는 것은 아니다.
예시적인 틴트로는 데구사, 인코포레이티드(Degussa, Inc)로부터 상업적으로 입수가능한 AQUA-CHEM 896, 및 이스트만 케미칼, 인코포레이티드(Eastman Chemical, Inc.)의 애큐리트 디스퍼젼스 디비젼(Accurate Dispersions division)으로부터 상업적으로 입수가능한 CHARISMA COLORANTS 및 MAXITONER INDUSTRIAL COLORANTS 와 같은 수계 또는 수혼화성 담체내에 분산된 안료가 포함되지만, 그들로 국한되는 것은 아니다.
상기에서 언급된 바와 같이, 착색제는 나노입자 분산액을 비롯한 분산액의 형태일 수 있지만, 그로 국한되는 것은 아니다. 나노입자 분산액은 목적하는 가시색 및/또는 불투명도 및/또는 시각 효과를 나타내는 하나 이상의 고분산된 나노입자 착색제 및/또는 착색제 입자를 포함할 수 있다. 나노입자 분산액은 150nm 미만, 예를 들면 70nm 미만, 또는 30nm 미만의 입경을 갖는 안료 또는 염료와 같은 착색제를 포함할 수 있다. 나노입자는 0.5mm 미만의 입경을 갖는 연마 매질을 사용하여 원료 유기 또는 무기 안료를 분쇄하여 제조할 수 있다. 예시적인 나노입자 분산액 및 그들을 제조하기 위한 방법이 본원에서 참고로 인용된 미국 특허 6,875,800 B2에 나타나 있다. 나노입자 분산액은 또한 결정화, 침전, 기상 응축 및 화학적 마손(chemical attrition)(즉, 부분 용해)에 의해 제조할 수도 있다. 코팅내에서의 나노입자의 재응집을 최소화하기 위하여, 수지-코팅된 나노입자의 분산액이 사용될 수 있다. 본원에서 사용되는 용어 "수지-코팅된 나노입자의 분산액"은 나노입자 및 나노입자상의 수지 코팅을 포함하는 분산된 "복합 나노입자"인 연속상을 지칭한다. 예시적인 수지-코팅된 나노입자의 분산액 및 그들을 제조하기 위한 방법이, 또한 각각 본원에서 참고로 인용된, 2004년 6월 24일자 출원된 미국 특허출원 공개 제 2005-0287348 A1 호, 2003년 6월 24일자 출원된 미국 가특허출원 제 60/482,167 호, 및 2006년 1월 20일자 출원된 미국 특허출원 제 11/337,062 호에 나타나 있다.
본 발명의 조성물에 사용될 수 있는 예시적인 특이 효과 조성물은 반사율, 광택성, 금속 광택, 인광성, 형광성, 광변색성(photochromism), 감광성, 온도변색성(thermochromism), 각도변색성(goniochromism) 및/또는 색상 변화와 같은 하나 이상의 외관 효과를 나타내는 안료 및/또는 조성물을 포함한다. 추가적인 특이 효과 조성물은 불투명성 또는 촉감과 같은 다른 지각 특성을 제공할 수 있다. 비제한적 실시태양에서, 특이 효과 조성물은 코팅을 다른 각도에서 바라보았을 때 코팅의 색상이 변하도록 하는 색상 이동(color shift)을 나타낼 수 있다. 예시적인 색상 효과 조성물이 본원에서 참고로 인용된 미국 특허 제 6,894,086 호에 나타나 있다. 추가적인 색상 효과 조성물은 투명 코팅된 운모 및/또는 합성 운모, 코팅된 실리카, 코팅된 알루미나, 투명한 액정 안료, 액정 코팅, 및/또는 간섭이 물질내에서의 굴절률 차이로부터 유발되고 물질의 표면과 공기사이의 굴절률 차이에 기인하지 않는 임의의 조성물을 포함할 수 있다.
특정 실시태양에서, 착색제는 조성물의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 30중량% 이하, 몇몇 실시태양에서는 1 내지 6중량% 이하의 양으로 본 발명의 코팅 조성물내에 존재한다.
또한, 본 발명의 코팅 조성물의 특정 실시태양은 희석제를 포함한다. 적합한 희석제로는 유기 용매, 물 및/또는 물/유기 용매 혼합물이 포함된다. 적합한 유기 용매의 예로는, 예를 들면, 알콜, 케톤, 방향족 탄화수소, 글라이콜 에터, 에스터 또는 이들의 혼합물이 포함된다. 특정 실시태양에서, 희석제는 조성물의 총 중량을 기준으로 5 내지 80중량% 이하, 예를 들면 30 내지 50중량% 이하의 양으로 본 발명의 코팅 조성물내에 존재한다.
또한, 본 발명의 코팅 조성물은 장쇄 알킬기를 함유하는 중합가능한 에틸렌계 불포화 화합물도 포함한다. 본원에서 사용되는 용어 "장쇄 알킬기"는 5개 이상, 몇몇 경우에는 8개 이상의 탄소 원자를 포함하는 알킬기를 지칭한다. 이러한 장쇄 알킬기는 선형, 환상 또는 분지형일 수 있다.
특정 실시태양에서, 장쇄 알킬기를 함유하는 중합가능한 에틸렌계 불포화 화합물은 특히 알킬 부위에 5 내지 18개의 탄소 원자를 함유하는 알킬 (메트)아크릴레이트, 예를 들면 펜틸 (메트)아크릴레이트, 헥실 (메트)아크릴레이트, 헵틸 (메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실 (메트)아크릴레이트, 라우릴 (메트)아크릴레이트, 스테아릴 (메트)아크릴레이트, 아이소데실 (메트)아크릴레이트, 및/또는 아이소보닐 (메트)아크릴레이트를 포함한다.
특정 실시태양에서, 장쇄 알킬기를 함유하는 중합가능한 에틸렌계 불포화 화합물은 하기 화학식 1을 갖는 (메트)아크릴레이트를 포함한다:
Figure 112008083353644-PCT00003
상기 식에서,
R1은 H 또는 CH3이고;
R2는
Figure 112008083353644-PCT00004
또는
Figure 112008083353644-PCT00005
이고;
R3은 H 또는 알킬기이고;
R4는 알킬기이며,
R5는 4개 이상의 탄소 원자를 함유하는 알킬기이다.
이러한 화합물은 (메트)아크릴산을 상업적으로 입수가능한 하기 화학식의 에폭시화된 알파 올레핀과 반응시켜 제조할 수 있다:
Figure 112008083353644-PCT00006
상기 식에서,
R6은 6개 이상의 탄소 원자, 몇몇 경우에는 8개 이상의 탄소 원자를 가진 분지된 알킬기를 포함한다.
특정 실시태양에서, 그의 에스터화하는 기내의 말단기는 (메트)아크릴산 및 카듀라(CARDURA) E(미국 텍사스주 휴스톤에 소재한 레졸루션 퍼포먼스 프로덕츠(Resolution Performance Products)사로부터 상업적으로 입수가능한 베르사틱 산(Versatic acid)의 글라이시딜 에스터)의 반응 생성물을 사용한 경우와 같이 에스터기를 포함한다. 베르사틱 산은 9 내지 11개의 탄소 원자를 가진 포화 3차 알킬 모노산의 이성체의 합성 블렌드이다. 이러한 반응에서는 하기 화학식 2를 갖는 화합물이 수득된다:
Figure 112008083353644-PCT00007
상기 식에서,
R1, R3, R4 및 R5는 상기에서 정의된 바와 같다.
결과적으로, 본 발명의 특정 실시태양에서, 장쇄 알킬기를 함유하는 중합가 능한 에틸렌계 불포화 화합물은 상기 화학식을 가진 화합물을 포함한다. 다른 실시태양에서, 에스터-함유 말단기를 가진 (메트)아크릴레이트는 글라이시딜 (메트)아크릴레이트와 베르사틱 산, 네오도데카노산 또는 아이소스테아르산과 같은 장쇄 유기산과의 반응으로 부터 제조될 수 있다.
본 발명자들은 놀라웁게도 비교적 소량의 전술된 장쇄 알킬기를 함유하는 중합가능한 에틸렌계 불포화 화합물을 전술된 광개시제와 함께 첨가하는 경우에 조차도 목재 기재에 대한 이러한 조성물로부터 형성된 코팅의 접착성 및 연속하여 도포된 방사선 경화성 조성물의 접착성을 상당히 개선시킬 수 있으며, 또한 이러한 조성물의 내발포성도 개선시킬 수 있다는 사실을 발견하였다. 결과적으로, 특정 실시태양에서, 장쇄 알킬기를 함유하는 중합가능한 에틸렌계 불포화 화합물은 조성물의 총 중량을 기준으로 0.01 내지 10중량% 이하, 몇몇 실시태양에서는 0.01 내지 5중량% 이하, 또 다른 실시태양에서는 0.01 내지 2중량% 이하의 양으로 본 발명의 코팅 조성물내에 존재한다.
특정 실시태양에서, 본 발명의 조성물은 본 발명의 발명자들이 본 발명의 조성물로부터 형성된 코팅에 대한 니켈 내스크레이프성(scrape resistance)을 부여하는데 도움을 줄 수 있는 것으로 확인한, 유기 실란과 같은, 유기-규소 또는 유기-불소 함유 분자 또는 중합체를 포함하는 첨가제를 포함한다. 적합한 유기 실란의 비제한적인 예로는 비닐 및 알릴 할로, 알콕시, 아미노 유기, 아크릴옥시 또는 메타크릴레이트 실란, 그들의 가수분해 생성물 및 가수분해 생성물의 중합체, 및 임의의 이들 물질의 혼합물이 포함된다. 이들 실란중의 몇 가지가 미국 특허 제 2,688,006 호; 제 2,688,007 호; 제 2,723,211 호; 제 2,742,378 호; 제 2,754,237 호; 제 2,776,910 호; 및 제 2,799,598 호에 개시되어 있다. 특정 실시태양에서, 본 발명의 코팅 조성물은 아미노 실란, 에폭시 실란, 또는 몇몇 경우에는, 이들의 혼합물을 포함한다.
본 발명의 조성물내에 사용하기에 적합한 아미노 실란의 비제한적인 예로는 모노아미노 및 다이아미노 실란, 예를 들면 γ-아미노프로필트라이에톡시실란, N-(트라이메톡시실릴프로필)에탄 다이아민 아크릴아마이드 및 다른 유사한 모노 및 다이아미노 실란이 포함된다. 윤활제 개질된 아미노 실란도 또한 사용될 수 있다. 특정 실시태양에서, 이러한 모노아미노 실란은 하기 화학식으로 표시되는 아미노 작용기를 갖는다:
Figure 112008083353644-PCT00008
상기 식에서,
R은 2 내지 8개의 탄소 원자를 가진 알킬렌 라디칼이며,
R1은 1 내지 5개의 탄소 원자, 예를 들면 1 내지 2개의 탄소 원자를 가진 저급 알킬 라디칼 또는 수소이다.
적합한 아미노 실란의 추가적인 예로는 아미노메틸트라이에톡시실란, 아미노프로필트라이메톡시실란, γ-아미노프로필트라이메톡시실란, 아미노에틸아미노프로필트라이메톡시실란, 다이아미노프로필다이에톡시실란, 트라이아미노프로필에톡시실란 등이 포함된다.
하기 화학식으로 표시되는 바와 같은 에폭시 실란도 또한 본 발명의 조성물내에 사용하기에 적합하다:
Figure 112008083353644-PCT00009
상기 식에서,
R1은 상술된 바와 같으며,
y는 1 내지 6 범위의 값을 갖는 정수이다.
이러한 에폭시 실란의 대표적인 예로는 β-하이드록시에틸트라이에톡시실란, γ-하이드록시프로필트라이클로로실란, 비스-(△-하이드록시뷰틸)다이메톡시실란, △-하이드록시뷰틸트라이메톡시실란, 2,3-에폭시프로필트라이메톡시실란, 3,4-에폭시뷰틸트라이에톡시실란, 비스-(2,3-에폭시프로필)다이메톡시실란, 글리시독시프로필트라이메톡시실란, 및 3,4-에폭시사이클로헥실트라이에톡시실란이 포함된다.
적합한 유기-규소 함유 중합체는 단독중합체, 공중합체 또는 블록 중합체를 포함하며, 분자가 코팅 조성물의 목적하는 특성을 방해하지 않는 한 실질적으로는 임의의 길이 및 복잡도를 가질 수 있다. 중합체는 아크릴, 폴리에스터, 폴리에터, 폴리실록산, 우레탄 또는 이들의 조합일 수 있지만, 그들로 국한되는 것은 아니다. 특정 실시태양에서, 중합체는 하나 이상의 단량체(여기서, 하나 이상의 단량체는 펜던트 실릴기를 갖는다)의 반응 생성물을 포함한다. 중합체는 실릴기-함유 아크릴 단량체의 단독중합체 또는 2개 이상의 아크릴 단량체의 공중합체(여기서, 아크릴 단량체중의 하나는 펜던트 실릴기를 포함한다)일 수 있다. 펜던트 실릴기를 포 함하는 적합한 아크릴 단량체는 γ-메타크릴옥시프로필트라이메톡시실란(오에스아이 스페셜티즈 인코포레이티드(OSI Specialties Inc.)로 부터 상업적으로 입수가능한 SILQUEST® A-174 실란)이다. 이러한 단량체를 아크릴 단량체, 예를 들면 메틸 (메트)아크릴레이트, 에틸 (메트)아크릴레이트, 뷰틸 (메트)아크릴레이트, 에틸헥실 (메트)아크릴레이트, 스테아릴 (메트)아크릴레이트, 벤질 (메트)아크릴레이트, 사이클로헥실 (메트)아크릴레이트, 라우릴 (메트)아크릴레이트, 아이소보닐 (메트)아크릴레이트, 하이드록시프로필 (메트)아크릴레이트, 하이드록시에틸 (메트)아크릴레이트, 하이드록시뷰틸 (메트)아크릴레이트, 트라이플루오로에틸 (메트)아크릴레이트, 펜타플루오로프로필 (메트)아크릴레이트, 퍼플루오로사이클로헥실 (메트)아크릴레이트, (메트)아크릴로나이트릴, 글라이시딜 (메트)아크릴레이트, 다이메틸아미노에틸 (메트)아크릴레이트, 다이에틸아미노에틸 (메트)아크릴레이트, (메트)아크릴아마이드, 알파-에틸 (메트)아크릴아마이드, N-뷰톡시메틸 (메트)아크릴아마이드, N,N-다이메틸 아크릴아마이드, N-메틸 아크릴아마이드, 아크릴로일 모르폴린 및 N-메틸올 (메트)아크릴아마이드 또는 이들의 조합과 같은 적합한 비닐 단량체와 반응시킬 수 있다.
하나 이상의 아미노기 또는 에폭시기로 치환된 하나 이상의 유기 기를 함유하는 임의 갯수의 다른 실란도 또한 본 발명 조성물의 특정 실시태양에서 사용될 수도 있다. 특정 실시태양에서, 본 발명의 코팅 조성물은 조성물의 총 중량을 기준으로 2중량% 이하의 유기 실란, 몇몇 실시태양에서는 0.1 내지 2중량% 이하의 유기 실란을 포함한다.
또한, 본 발명의 코팅 조성물은 당해 분야에 알려져 있는 자외선 흡수제, 안료 및 억제제를 비롯한 다른 임의 성분을 함유할 수 있다. 또한, 다양한 충진제, 가소제, 흐름 조절제, 계면활성제 및 다른 공지된 제형화 첨가제도 사용될 수 있다. 또한, 맨켐 리미티드(Manchem Ltd.)사에서 제조한 ALUSEC 510 에틸 아세토아세테이토-다이-2-에톡시 알루미늄 또는 듀퐁(DuPont)사에서 제조한 TYZOR TPT 테트라아이소프로필 티타네이트와 같은 알루미늄 또는 티타늄 킬레이트화 가교결합제도 또한 본 발명의 코팅 조성물의 특정 실시태양에서 유용하다. 특정 실시태양에서는, 예를 들면, 메틸 에틸 케톡심과 같은 안티스킨제(antiskin agent)를 첨가하여 포장 안정성을 개선시킬 수 있다. 몇몇 경우에는, 점토, 활석, 실리카 등과 같은 충진제 및 평탄화제가 첨가될 수 있다. 적합한 실리카는 더블유. 알. 그레이스 앤드 캄파니(W. R. Grace and Company)사의 상품명 SYLOID 169 및 데구사 코포레이션(DeGussa Corporation)사의 상품명 AEROSIL 972로서 상업적으로 입수가 가능하다. 이스트만 케미칼스사의 셀룰로즈 아세테이트 뷰티레이트 551-0.2와 같은 처짐 방지 첨가제(sag resistance additive)도 또한 물성을 향상시키는 기타 첨가제일 수 있기 때문에 포함될 수 있다. 다양한 첨가제는, 사용된 경우에, 전형적으로는 조성물의 총 중량을 기준으로 코팅 조성물의 30중량% 이하, 예를 들면 10중량% 이하를 차지한다.
본 발명의 코팅 조성물은 다양한 종류의 기재에 도포될 수 있다. 그러나, 특정 실시태양에서, 본 발명의 코팅 조성물은 종이, 판지, 파티클 보드(particle board), 섬유판(fiber board), 목재, 목재 베니어, 및 목제품(wood product)과 같 은 다공질 기재에 도포된다. 본 발명 조성물로 착색될 수 있는 다양한 목재의 예로는, 예를 들면, 오크, 체리, 소나무, 및 단풍나무가 포함된다. 이러한 유형의 목재는, 예를 들면, 부엌 찬장, 욕실 찬장, 테이블, 데스크, 경대 및 기타 가구 뿐만 아니라 경재로 만든 마루 및 쪽마이 세공 마루(hardwood and parquet flooring)와 같은 마루의 제조시에 사용된다.
본 발명의 코팅 조성물은 당해 분야에 알려진 임의 수단을 사용하여 도포될 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 코팅 조성물은 브러싱, 딥핑, 흐름 코팅, 롤 코팅 및 재래식 및 정전식 분무에 의해 도포될 수 있다.
도포되었을 때, 본 발명의 코팅 조성물의 특정 실시태양은 예정된 시간 동안 다공질 기재내로 흡수시키며, 조성물이 와이핑 스테인 또는 토너로서 매립된 본 발명의 특정 실시태양에서는 과량의 스테인을 와이핑한다. 다수의 층이 도포될 수 있다. 본 발명의 코팅 조성물이 상술된 바와 같은 알키드 수지를 포함하는 목재 스테인을 포함하는 경우, 이어서 코팅된 기재를 주변온도 또는 승온 조건에 노출시킴으로써 성취되는 산화적 경화에 의해 스테인을 경화시킬 수 있다. 예를 들면, 주변온도 또는 승온 조건은 일반적으로는 "공기 건조(air dry)" 또는 "강제 건조(force dry)" 조건으로 간주되는 조건일 수 있다. 이는 약 13℃ 내지 250℃, 예를 들면 20℃ 내지 150℃ 또는 50℃ 내지 90℃ 범위의 온도에서 일어난다. 가속 조건 부재하에서의 산화적 경화는 수일 내지 수주간에 걸쳐 일어날 수 있다.
인지하고 있는 바와 같이, 특히 목재 기재의 처리시에, 밀봉제 및/또는 상도막과 같은 부수적인 층이 스테인 및/또는 토너층의 상부에 도포될 수 있다. 따라 서, 본 발명의 특정 실시태양은 다층 복합 코팅 시스템으로 적어도 부분적으로 코팅된 기재에 관한 것이다. 본원에서 사용되는 용어 "다층 복합 코팅 시스템"은 다공질 기재와 같은 기재상에 연속적으로 도포된 2개 이상의 코팅층을 함유하는 코팅 시스템을 지칭한다.
본 발명의 코팅 시스템은 (i) 임의의 본 발명의 상기 코팅 조성물로부터 증착된 착색제층 및 (ii) 상기 착색제층의 적어도 일부분상에 도포된, 방사선 경화성 조성물로부터 증착된 밀봉제 및 상도막층중 하나 이상을 포함한다. 본원에서 사용되는 용어 "방사선 경화성 조성물"은 방사선 경화성 물질을 포함하는 조성물을 지칭한다. 본원에서 사용되는 용어 "방사선 경화성 물질"은 상기에서 언급된 화학 방사선원중 하나 이상에 노출시킴으로써 중합시킬 수 있는 반응성 성분을 갖는 물질을 지칭한다. 특정 실시태양에서, 본 발명의 코팅 시스템은 (i) 임의의 본 발명의 상기 코팅 조성물로부터 증착된 토너층, (ii) 상기 토너층의 적어도 일부분상에 증착된, 임의의 본 발명의 상기 코팅 조성물로부터 증착된 스테인층, (iii) 상기 스테인층 및/또는 토너층의 적어도 일부분상에 증착된, 방사선 경화성 조성물로부터 증착된 밀봉제 및 (iv) 상기 밀봉제의 적어도 일부분상에 증착된, 방사선 경화성 조성물로부터 증착된 상도막을 포함한다. 특정 실시태양에서, 상기 방사선 경화성 조성물(여기서, 밀봉제 및 상도막중 하나 이상이 상기 조성물로부터 증착된다)은 수계 조성물을 포함한다. 다른 실시태양에서, 상기 방사선 경화성 조성물(여기서, 밀봉제 및 상도막중 하나 이상이 상기 조성물로부터 증착된다)은 본원에서 참고로 인용된 미국 특허출원 공개 제 2006/0030634 A1의 단락 [0020] 내지 [0047]에 기술된 분무가능한 조성물과 같은, 일작용성의 반응성 희석제 및/또는 불활성 용매를 실질적으로 함유하지 않은 조성물을 포함한다.
본원에서 사용되는 용어 "밀봉제"는 토너 및/또는 스테인과 같은 착색제층에 직접 도포된 보호 코팅을 지칭하는 반면, "상도막"은 밀봉제에 직접 도포된 보호 코팅을 지칭한다. 본 발명의 코팅 시스템에서, 밀봉제 및/또는 상도막은 양이온 및/또는 유리 라디칼 경화에 민감한 방사선 경화성 물질을 포함하는 조성물과 같은 방사선 경화성 조성물로부터 증착된다. 예를 들면, 특정 실시태양에서, 밀봉제 및/또는 상도막은 본원에서 참고로 인용된 미국 특허출원 공개 제 2004-0013895 A1호의 단락 [0005] 내지 [0022]에 기술되어 있는 바와 같은, 알키드 부분 및 유리 라디칼 경화성 부분을 포함하는 중합체를 포함하는 조성물로부터 증착된다.
특정 실시태양에서, 밀봉제 및/또는 상도막은 양이온 경화에 민감한 방사선 경화성 물질을 포함하는 방사선 경화성 조성물로부터 증착된다. 이러한 경우, 하나 이상의 착색제 층이 증착되는 코팅 조성물내에 양이온성 광개시제를 포함하는 것이 바람직하다. 본 발명의 다른 실시태양에서, 밀봉제 및/또는 상도막은 유리 라디칼 경화에 민감한 방사선 경화성 물질을 포함하는 방사선 경화성 조성물로부터 증착된다. 이러한 경우, 하나 이상의 착색제 층이 증착되는 코팅 조성물내에 유리 라디칼 광개시제를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 특정 실시태양에서, 토너 및/또는 스테인이 기재에 도포된다. 스테인 및/또는 토너는 밀봉제 및/또는 상도막의 도포전에 산화적 경화될 수 있거나 경화되지 않을 수 있다(경화되지 않은 스테인 및/또는 토너에 밀봉제 및/또는 상도 막을 도포하는 것을 당해 분야의 숙련자들은 "웨트-온-웨트(wet-on-wet)" 도포로서 알고 있을 것이다). 밀봉제 및/또는 상도막을 도포한 후, 이들 층을 적어도 부분적으로 경화시킨다. 이론에 국한시키려는 것은 아니지만, 밀봉제/상도막 방사선 경화성 조성물내에 존재하는 일부의 방사선 경화성 단량체가 도포 도중에 및 경화전에 스테인층, 토너층, 및/또는 다공질 기재내로 이주할 수 있는 것으로 생각된다. 스테인층, 토너층, 및/또는 다공질 기재내의 방사선 경화성 개시제의 존재로 인하여 그들내로 이주된 방사선 경화성 단량체가 밀봉제 및/또는 상도막의 경화 도중에 경화될 수 있다. 결과적으로, 층간 결합이 일어나며, 층간 접착성 뿐만 아니라 기재에 대한 접착성이 개선되었다. 그러나, 지적된 바와 같이, 본 발명이 이러한 메카니즘으로 국한되는 것은 아니다. 결과적으로, 본 발명의 다층 복합 코팅은 많은 특히 바람직한 수준의 접착성, 인성, 내발포성, 외관, 촉감 및/또는 스테인/용매 내성을 제공할 수 있다. 본원에서 사용되는 용어 "부분 경화"는 완전히 경화된 단계와 전혀 경화되지 않은 단계사이의 임의의 경화 단계를 지칭한다.
특정 실시태양에서, 본 발명의 기재는 50% 이상의 테이트 접착성을 나타내는 다층 복합 코팅으로 코팅되며, 이때 테이프 접착 시험은 ASTM D-359에 따라 실시한다. 특정 실시태양에서, 이러한 코팅은 85% 이상, 몇몇 경우에는 100%의 테이프 접착성을 나타낸다.
특정 실시태양에서, 본 발명의 기재는 8 이상의 니켈 내스크레이프성을 나타내는 다층 복합 코팅으로 코팅된다. 니켈 내스크레이프성은 둥글게 잘라내는데 대한 코팅 시스템의 저항의 평가치이다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 니켈 내스크 레이프성은 단일 샘플에 대해 5개의 복제품을 사용하여 시험하며, 그 결과를 대조용 코팅 시스템과 비교하여 기록한다. 이러한 시험은 표면을 심하게 손상시키지 않고서도 미국의 5센트짜리 동전을 사용하여 실시할 수 있다. 니켈을 엄지 손가락과 집게 손가락 사이에 쥐고, 중간 내지 강한 압력을 이용하여 니켈의 엣지를 코팅된 표면상에서 스크레이핑한다. 코팅된 표면을 둥글게 잘라내는데 요구되는 압력 # 는 1 내지 10의 정수로 나누며, 이때 1은 최소 작용력이고 10은 최대 작용력이다.
인지하고 있는 바와 같이, 본 발명은 또한 앞에서 기술한 테이프 접착성 시험에 의해 측정될 수 있는, 다공질 기재에 대한 다층 복합 코팅 시스템의 접착성을 개선하는 방법에 관한 것이다. 이러한 본 발명의 방법은 방사선 경화성 조성물로부터 증착된 하나 이상의 코팅층을 포함하는 다층 복합 코팅 시스템의 착색제층이 증착되는 와이핑 스테인 및/또는 토너 조성물내에 방사선 경화 개시제 및 장쇄 알킬기를 함유하는 중합가능한 에틸렌계 불포화 화합물을 포함시키는 단계를 포함한다.
본 발명은 또한 다공질 기재를 다층 복합 코팅 시스템으로 적어도 부분적으로 코팅하는 방법을 제공한다. 이러한 방법은 (a) 다공질 기재에 착색제층을 도포하는 단계; 및 (b) 방사선 경화성 조성물로부터 증착된, 밀봉제 및 상도막중 하나 이상을 착색제층의 적어도 일부분상에 도포하는 단계를 포함한다. 이러한 본 발명의 방법에서, 착색제층은 본 발명의 코팅 조성물로부터 증착된다. 이어서, 밀봉제 및/또는 상도막 코팅 조성물을 경화시킬 수 있다. 따라서, 예를 들면, 밀봉제 및/ 또는 상도막 조성물은 당해 분야의 숙련자들에게 공지되어 있는 바와 같이 화학 방사선을 조사하여 경화시킬 수 있다. 특정 실시태양에서, 경화는 1분 이내에 완결될 수 있다.
특정 실시태양에서는, 180 내지 4000nm의 파장 범위를 가진 자외선 광원을 사용하여 밀봉제 및/또는 상도막 조성물을 경화시킬 수 있다. 예를 들면, 일광, 수은 램프, 아크등, 크세논 램프, 갈륨 램프 등이 사용될 수 있다. 일례로서, 밀봉제 및/또는 상도막 조성물은 미국 버어지니아주 스털링시에 소재한 EIT 인코포레이티드(EIT Inc.)로부터 상업적으로 입수가능한 POWERMAP UV 복사계(radiometer)로 측정하였을 때 100 내지 2000mJ/㎠, 예를 들면 500 내지 1000mJ/㎠의 총 노출시간 동안 48 내지 360W/cm의 강도를 갖는 중간 압력 수은 램프를 사용하여 경화시킬 수 있다.
지금까지 본 발명의 특정 실시태양을 예시 목적으로 상술하였지만, 당해 분야의 숙련자들은 첨부된 특허청구의 범위에서 정의된 본 발명의 범주를 벗어나지 않고서도 본 발명을 다양하게 변경할 수 있음을 잘 알고 있을 것이다.
하기 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 것으로, 본 발명이 그러한 상세한 내용으로 국한되는 것으로 간주되어서는 안된다. 모든 부 및 백분율(%)은 달리 지적되지 않은 한은 하기 실시예 뿐만 아니라 명세서 전반에 걸쳐서 중량에 의한다.
실시예 1
하기 표 1에 나타난 성분 및 양(g)을 사용하여 샘플 A-D를 제조하였다. 이들 샘플은 물질을 블렌딩 용기에 첨가한 다음 20 내지 30분 동안 카울스 블레이드(Cowles blade)가 장착된 공기 기관(air motor)을 사용하여 교반함으로써 제조하였다:
물질 토너 A 토너 B 스테인 C 스테인 D
아이소뷰틸 아세테이트 91.399 91.399 -- --
프로필렌 글라이콜 모노메틸 에터 아세테이트 18.287 18.287 -- --
미네랄 스피릿 -- -- 429.580 429.580
벤톤(Bentone) SD-11 -- -- 8.149 8.149
벡코솔(Beckosol) 1247-T-702 -- -- 36.294 36.294
사이멜(Cymel) U-803 -- -- 3.718 3.718
카올린 점토4 -- -- 28.178 28.178
메틸 에틸 케톡심 -- -- 1.213 1.213
파라로이드(Paraloid) B-665 9.668 9.668 -- --
2,4,6-트라이메틸벤조일-다이페닐 포스핀 옥사이드 2.625 2.625 -- --
에탄올 182.739 182.739 4.067 4.067
에틸 아세테이트 125.049 125.049 -- --
아세톤 246.049 246.049 -- --
틴트(Tint)-AYD AL 519 구운 엄버 (Burnt Umber)6 -- -- 124.490 124.490
AL673 딥 유기 레드 틴트 (Deep Organic Red Tint)-AYD7 -- -- 12.449 12.449
AL317H 틴팅 블랙 틴트(Tinting Black Tint)-AYD8 -- -- 2,385 2.385
틴트-AYD AL 620 레드 옥사이드 라이트9 -- -- 4.084 4.084
네오자폰 블랙(Neozapon Black) NBX5110 -- -- 5.727 5.727
VM&P 나프타(Naptha) HT11 -- -- 37.261 37.261
아이소프로판올 -- -- 45.000 45.000
네오자폰 레드 NB 335 A12 4.582 4.582 -- --
네오자폰 오렌지 NB 251 A13 1.542 1.542 -- --
이가스퍼스 예로우(Irgasperse Yellow) 2R-U14 2.863 2.863 -- --
이가스퍼스 브라운 4R-U15 1.947 1.947 -- --
6N1216 구운 엄버 나이트로셀룰로즈 페이스트16 27.369 27.369 -- --
6R305D 퀸 마룬 나이트로셀룰로즈 페이스트17 4.301 4.301 -- --
장쇄 알킬기를 함유하는 중합가능한 에틸렌계 불포화 화합물18 -- 7.184 -- 7.426
1 엘리멘티스 스페셜티스, 인코포레이티드(Elementis Specialties, Inc.)에서 공급하는 유기점토. 2 리치홀드 케미칼스, 인코포레이티드(Reichhold Chemicals, Inc.)에서 공급하는 단유 대두 알키드 수지. 3 사이텍 인더스트리즈, 인코포레이티드에서 공급하는 뷰틸화된 우레아-포름알데하이드 수지. 4 바스프 카탈리스츠, 엘엘씨(BASF Catalysts, LLC)에서 공급하는 함수 알루미늄 실리케이트. 5 롬 앤드 하아스 캄파니(Rohm & Haas Co)에서 공급하는 아크릴 중합체. 6 엘리멘티스 스페셜티스, 인코포레이티드에서 공급하는 장유 알키드계 틴트 페이스트. 7 엘리멘티스 스페셜티스, 인코포레이티드에서 공급하는 장유 알키드계 틴트 페이스트. 8 엘리멘티스 스페셜티스, 인코포레이티드에서 공급하는 장유 알키드계 틴트 페이스트. 9 엘리멘티스 스페셜티스, 인코포레이티드에서 공급하는 장유 알키드계 틴트 페이스트. 10 바스프 코포레이션에서 공급하는 크롬 III 계 흑색 염료. 11 셸 케미칼 캄파니(Shell Chemical Company)에서 공급. 12 바스프 코포레이션에서 공급하는 크롬 III 계 레드 122 염료. 13 바스프 코포레이션에서 공급하는 크롬 III 계 오렌지 54 염료. 14 시바 피그멘츠(Ciba Pigments)에서 공급하는 C.I. 액시드 옐로우 220 염료. 15 시바 피그멘츠에서 공급하는 C.I. 액시드 브라운 282 염료. 16 펜 컬러(Penn Color)에서 공급하는 나이트로셀룰로즈계 틴트 페이스트. 17 펜 컬러에서 공급하는 나이트로셀룰로즈계 틴트 페이스트. 18 미국 특허 제 6,458,885 호의 컬럼 3의 19행 내지 51행에 기술되어 있는 바와 같은, (메트)아크릴산 및 CARDURA E의 반응 생성물.
실시예 2 내지 5
고체 체리 목재의 4개의 단편을 180번 사포로 사포질한 다음, 하기 표 2에 기술되어 있는 바와 같은 토너 및 스테인의 조합으로 코팅하였다. 토너는 약 10 미크론으로 도포하였으며, 스테인은 약 100 미크론으로 도포하였다. 스테인을 도포한 후 즉시, 목재 단편을 헝겊으로 잘 닦아내어 목재의 표면으로부터 스테인을 제거하였다. 스테인을 닦아낸 후, 목재의 단편을 140℉에서 15분 동안 경화시켰다. 이러한 경화시간이 경과한 후, 다시 단편을 PPG에서 R1782Z49라는 상품명으로 상업적으로 입수가능한 밀봉제를 사용하여 10 내지 15 미크론 두께로 밀봉하였다. 밀봉된 단편을 800mJ의 UV 광선으로 즉시 경화시켰다. 밀봉제의 UV 경화 후, 단편을 초미세 사포로 사포질한 다음, 피피지 인더스트리즈, 인코포레이티드(PPG Industries, Inc.)에서 상업적으로 입수가능한 A1385Z83을 75 내지 85 미크론 두께로 코팅하였다. 이어서, 단편을 140℉에서 8분 동안 탈수시킨 다음, 800mJ의 UV 광선으로 경화시켰다. 모든 페인트는 크렘린 HTI 분무건(Kremlin HTI spray gun)을 사용하여 도포하였다.
실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5
사용된 토너 A A B B
사용된 스테인 C D C D
UV 경화 60분 후, ASTM D3359에 따라 단편의 접착성을 시험하였다. 이러한 시험의 결과가 하기 표 3에 나타나 있다.
실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5
접착성 0B 2B 4B 4B
당해 분야의 숙련자들은 광범위한 본 발명의 개념을 벗어나지 않고서도 상술된 실시태양을 변화시킬 수 있다는 사실을 인지하고 있을 것이다. 따라서, 본 발명이 개시된 특정 실시태양으로 국한되는 것이 아니라 첨부된 특허청구의 범위에서 정의된 바와 같은 발명의 진의 및 범주내의 변용을 포함하는 것으로 이해하여야 한다.

Claims (17)

  1. (a) 필름-형성 수지,
    (b) 착색제,
    (c) 장쇄 알킬기를 함유하는 중합가능한 에틸렌계 불포화 화합물, 및
    (d) 희석제
    를 포함하는, 목재 스테인(wood stain) 또는 목재 토너(wood toner) 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    와이핑 스테인(wiping stain) 또는 와이핑 토너(wiping toner)인 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    필름-형성 수지가 알키드 수지 및/또는 셀룰로즈 수지를 포함하는 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    (e) 방사선 경화 개시제를 더 포함하는 조성물.
  5. 제 4 항에 있어서,
    방사선 경화 개시제가 양이온성 광개시제 및/또는 유리 라디칼 광개시제중에서 선택되는 광개시제를 포함하는 조성물.
  6. 제 5 항에 있어서,
    광개시제가 2,4,6-트라이메틸벤조일다이페닐포스핀 옥사이드를 포함하는 조성물.
  7. 제 1 항에 있어서,
    유기-규소 및/또는 유기-불소를 함유하는 분자 및/또는 중합체를 포함하는 첨가제를 더 포함하는 조성물.
  8. 제 7 항에 있어서,
    유기-규소를 함유하는 분자 및/또는 중합체가 유기 실란을 포함하는 조성물.
  9. 제 8 항에 있어서,
    유기 실란이 아미노 실란, 에폭시 실란 또는 그들의 혼합물을 포함하는 조성물.
  10. 제 1 항에 있어서,
    장쇄 알킬기를 함유하는 중합가능한 에틸렌계 불포화 화합물이 8개 이상의 탄소 원자를 포함하는 알킬기를 포함하는 조성물.
  11. 제 1 항에 있어서,
    장쇄 알킬기를 함유하는 중합가능한 에틸렌계 불포화 화합물이 알킬 부분에 4 내지 18개의 탄소 원자를 함유하는 알킬 (메트)아크릴레이트를 포함하는 조성물.
  12. 제 1 항에 있어서,
    장쇄 알킬기를 함유하는 중합가능한 에틸렌계 불포화 화합물이 하기 화학식 1을 갖는 (메트)아크릴레이트를 포함하는 조성물:
    화학식 1
    Figure 112008083353644-PCT00010
    상기 식에서,
    R1은 H 또는 CH3이고;
    R2는
    Figure 112008083353644-PCT00011
    또는
    Figure 112008083353644-PCT00012
    이고;
    R3은 H 또는 알킬기이고;
    R4는 알킬기이며,
    R5는 4개 이상의 탄소 원자를 함유하는 알킬기이다.
  13. 제 12 항에 있어서,
    장쇄 알킬기를 함유하는 중합가능한 에틸렌계 불포화 화합물이 하기 화학식 2를 갖는 (메트)아크릴레이트를 포함하는 조성물:
    화학식 2
    Figure 112008083353644-PCT00013
    상기 식에서,
    R1, R3, R4 및 R5는 제 12 항에서 정의된 바와 같다.
  14. 제 1 항에 있어서,
    장쇄 알킬기를 함유하는 중합가능한 에틸렌계 불포화 화합물이 조성물의 총 중량을 기준으로 0.01 내지 5중량% 이하의 양으로 조성물내에 존재하는 조성물.
  15. 제 14 항에 있어서,
    장쇄 알킬기를 함유하는 중합가능한 에틸렌계 불포화 화합물이 조성물의 총 중량을 기준으로 0.01 내지 1중량% 이하의 양으로 조성물내에 존재하는 조성물.
  16. 방사선 경화성 조성물로부터 증착되는 하나 이상의 코팅층을 포함하는 다층 복합 코팅 시스템의 착색제 층이 증착되는 와이핑 스테인 및/또는 와이핑 토너 조성물내에 방사선 경화 개시제 및 장쇄 알킬기를 함유하는 중합가능한 에틸렌계 불포화 화합물을 포함시킴을 포함하는, 다층 복합 코팅 시스템의 다공질 기재에 대한 접착성을 개선시키는 방법.
  17. 필름-형성 수지, 방사선 경화 개시제, 착색제, 장쇄 알킬기를 함유하는 중합가능한 에틸렌계 불포화 화합물, 및 용매를 포함하는 코팅 조성물로부터 증착되는 착색제층, 및
    상기 착색제층의 적어도 일부분상에 도포된, 방사선 경화성 조성물로부터 증착되는 밀봉제층 및 상도막층중 하나 이상
    을 포함하는, 다층 복합 코팅 시스템.
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