KR20090013182A - 친수성 오염물-부착 감소 코팅 및 이들의 용도 - Google Patents

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KR20090013182A
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윌라드 찰슨 해밀톤
마이론 퍼맨
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이스트만 케미칼 캄파니
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Abstract

본 발명은 기판 상에 코팅 조성물을 도포하고 코팅 조성물을 경화시켜 수불용성 친수성 코팅을 수득함을 포함하는, 해양 구조물 상에서의 오염 생물체의 부착을 방지하기에 적합한 비-독성 코팅을 수득하는 방법에 관한 것으로, 이 때 상기 코팅 조성물은 하나 이상의 셀룰로즈 에스터 및 실질적으로 매끈하고 비-다공성인 코팅을 수득하기 위하여 충분히 느린 증발 속도를 갖는 하나 이상의 유기 용매를 포함한다. 본 발명은 또한 코팅 조성물중 셀룰로즈 에스터와 가교결합제를 반응시켜 물에 잠기는 기판 상의 코팅의 인성을 개선시키는 것에 관한 것이다. 본 발명은 또한 해양 환경에 노출되는 기판에 코팅 조성물을 도포하는 것에 관한 것이다. 추가의 양태에서는, 코팅 조성물을 미리 코팅된 기판에 클리어코트(clearcoat)로서 도포한다.

Description

친수성 오염물-부착 감소 코팅 및 이들의 용도{HYDROPHILIC FOULING-RELEASE COATINGS AND USES THEREOF}
본 발명은 독성 방오제를 사용하지 않고 해양 용도에서 생물학적 오염을 감소시키는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 관점에서 특히 유용한 수불용성 친수성 코팅 조성물에 관한 것이다.
수중 환경에 있는 표면에는 따개비, 홍합 및 심지어 조류 같은 해양 오염 생물체가 부착, 성장 및 축적된다. 선박의 외피, 취수 파이프, 부표 및 고정식 근해 플랫폼 같은 인간이 만든 구조체 상에 이들 생물체가 축적되면 해당 구조체의 성능 및/또는 내구성이 격감할 수 있다. 이러한 감소에는 흔히 상당한 경제적 결과가 수반된다. 예를 들어, 출항하는 선박의 표면에 부착된 오염 생물체에 의해 생기는 증가된 견인력으로 인해 속도가 상당히 감소한다. 수송 스케줄은 지켜져야 하기 때문에, 해양 오염의 결과, 적절한 속도를 유지하기 위해 연료가 더 많이 소비되고 운행 비용이 상승하게 된다. 그러한 오염을 감소시키기 위해서는, 선박을 건선거에 넣고 오염을 제거한 후 선박을 재코팅해야 한다. 이 유지 과정에 관련된 선박 운행자에 대한 직접적인 비용뿐만 아니라 선박이 운행 중지되는 동안 손실되는 수익에 관련된 간접적인 비용 또한 존재한다. 더욱 정적인 취수 파이프의 예에서는, 얼룩 홍합 같은 오염 생물체가 파이프 내에서의 유속을 상당히 감소시킬 수 있다. 이는 생활 하수 처리 설비에서의 불편한 압력 손실로부터 열전 발전 설비 또는 석유화학 공장에서의 비용이 많이 들고 재앙과 같은 냉각수 손실에 이르는 결과를 야기할 수 있다.
역사적으로는, 소위 살생물 방오 코팅을 통해 오염 생물체 또는 이러한 생물체의 군에 독성이 있는 화학약품을 사용함으로써 해양 생물체에 의한 오염을 억제해 왔다. 이러한 살생물제는 선박 및 결과적으로 그의 코팅이 노출되는 상이한 물 및 기후 조건 때문에 다양한 유형의 오염 생물체에 걸쳐 폭넓은 활성을 가질 필요가 있다. 이러한 화학약품은 구리, 주석, 아연 및 납 같은 금속의 산화물, 염 및 유기-에스터뿐만 아니라 10,10-옥시비스페녹사진, 헥사클로로펜 및 테트라클로로아이소프탈로나이트릴 같은 유기 화합물을 포함한다. 수중 구조체용 코팅 내로 혼입될 때, 이들 물질 및 다른 유사한 물질은 코팅된 표면 상의 생물 오염을 효과적으로 감소시킬 수 있다. 그러나, 이러한 물질은 흔히 코팅 조성물로부터 누출되어 상당히 부정적인 결과를 나타낸다. 이들 물질의 상기 폭넓은 독성 때문에, 이러한 유형의 코팅으로부터 누출되는 경우 이들 성분이 환경에 축적될 수 있고 바람직한 해양 생존 형태에 부정적인 영향을 끼칠 수 있다는 우려가 당연히 제기된다. 또한, 시간이 지남에 따라 오염 생물체에 대한 코팅의 효율이 상실된다는 실질적인 결과도 나타난다. 이는 전형적으로 코팅중 방오 화학약품의 농도가 유효 수준 미 만으로 감소할 때 일어난다.
살생물성 방오 코팅의 효율 상실을 해결하는 한 가지 방법은 코팅의 삭마를 조절하는 방법을 통한 것이다. 이 방법에서는, 코팅 필름의 표면이 점진적으로 (해)수에 가용성이 되어 화학적 방오제가 결핍되지 않은 새로운 표면이 노출되도록 한다. 소위 조절된 결핍 또는 자기-연마 코팅 시스템은, 내구적인 보호 코팅에 대한 요구와 화학적 방오제의 조절된 방출 요구를 조심스럽게 균형 맞추기 위하여, 매우 조심스럽게 배합되어야 한다.
미국 특허 제 4,273,833 호는 연장된 방오 활성을 제공하기 위하여 경질-표면 누출-유형의 방오 페인트 위에 도포되는 가교결합된 친수성 코팅을 개시한다. 가교결합된 친수성 코팅은 수용성 또는 수-분산성 카복실화 아크릴 중합체, 카복실화 아크릴 중합체용 가교결합제, 고급 폴리알킬렌-폴리아민(또는 그의 유도체) 및 UV-흡수제로 구성된다. 선박 또는 수중 구조체 상에서의 코팅 시스템의 가용 수명 증가도 개시되어 있다.
미국 특허 제 4,497,852 호는 해양 구조물에 도포하기 위한 소수성의 광학적으로 투명하고 비-누출성인 방오 페인트 조성물을 개시한다. 저분자량 케톤과 하이드록시-작용성 에터 또는 선형 알콜 화합물의 혼합물을 포함하는 매질 중에서 폴리올-반응성 아이소사이아네이트, 하이드록시-작용성 아크릴 중합체 및 유기 주석 중합체를 혼합함으로써 단일 성분 조성물로서 조성물을 제조한다. 유기 주석 중합체가 전체 코팅 조성물의 40 내지 60중량%를 구성하는 것이 바람직하다.
미국 특허 제 4,576,838 호는 화학식 R3SnOOCR'의 단량체로부터 유도되는 주석-함유 중합체, 친수성 성분 및 소수성 성분으로 구성된, 우수한 누출 저항성 및 결과적으로 긴 수명을 갖는 방오 페인트 조성물을 개시한다. 친수성 성분은 조성물이 그가 도포되는 물질에 접착하는 것을 돕는 것으로 개시되어 있는 한편, 소수성 성분은 조성물을 물의 용매 효과에 대해 지연성이도록 만드는데(달리 말해 덜 누출되도록 만드는데) 도움이 된다.
미국 특허 제 5,302,192 호는 해양 살생물제 및 가수분해가능한 필름-형성 해수-부식 중합체인 결합제를 포함하는 방오 코팅 조성물을 개시하는데, 이 때 상기 중합체는 설폰산기를 4급 암모늄 염 형태로 함유한다. 산화구리가 해양 살생물 안료로서 개시되어 있다.
살생물성 방오 코팅에 대한 더욱 환경 친화적인 대안은 소위 오염물 부착 감소(fouling release) 코팅이다. 이러한 물질은 오염을 억제하는데 살생물제를 사용하지 않고 그보다는 오염 생물체가 표면에 부착하는 것을 최소화하는 "비점착(non-stick)" 원리에 의존한다. 이러한 시스템에서는, 오염물의 중량 및/또는 선박의 이동에 의해 발생하는 유체역학적 힘이 해양 생물체를 제거하기에 충분할 정도로, 표면에 대한 생물 부착력이 약한 것이 이상적이다. 통상적으로, 오염 부착물질과 기판의 가능한 물리적, 화학적 및 기계적 상호작용이 최소화되어야 하는 것으로 받아들여진다. 현재의 기술은, 코팅 조성물이 매우 낮은 표면 에너지를 갖는 경우(즉, 매우 소수성인 경우) 오염 부착물질의 물리적 부착력이 최소화된다고 제안한다. 이러한 생물 부착물질은 전형적으로 폴리펩타이드 또는 폴리사카라이드이고, 특성상 매우 극성이다. 브래디(Brady) 등[Langmuir 2004, 20, 2830-2836]은 실제로 (오염물 부착 감소 코팅에 사용되는) 물질의 부착 감소 특성이 주로 발수성을 야기하는 유형의 표면 자유 에너지에 의해, 즉 물질의 소수성 정도에 의해 조절된다고 언급하고 있다. 코팅 조성물이 오염 부착물질의 구성성분과 공유 반응할 수 있는 작용기를 함유하지 않도록 함으로써 화학적 상호작용을 최소화한다. 예를 들어, 폴리펩타이드-계 부착물질은 코팅 내의 카복실산 및/또는 아민 작용기와 반응할 것으로 예측되는데, 이들이 부착물질을 형성하는 반응성 기와 화학적으로 매우 유사하기 때문이다. 매우 매끈하고 흠이 없는 표면을 만듦으로써 물리적 상호작용을 최소화한다. 표면 조도 또는 다공성(미시적인 수준일지라도)은 오염 생물체가 해양 코팅에 기계적으로 결합하기에 충분할 수 있다.
미국 특허 제 4,025,693 호는 실리콘유와 저온-경화되는 실리콘 고무의 혼합물을 포함하는 해양 표면용 코팅 조성물을 개시한다. 상기 코팅 조성물은 방오 효과를 갖는 것으로 추가로 개시되어 있다. 실리콘 고무-실리콘유 코팅은 단순히 해양 표면상의 방오 코팅일 수 있거나, 또는 이는 독성 화합물, 예컨대 독성 유기 금속 화합물을 함유하는 방오 조성물의 표준 코팅의 상부에 있는 탑코팅(topcoating)일 수 있다.
미국 특허 제 5,218,059 호는 반응-경화성 실리콘 수지 및 반응-경화성 실리콘 수지와 반응할 수 없는 알콕시기-함유 실리콘 수지를 포함하는 비-독성 방오 코팅을 개시한다. 알콕시기-함유 실리콘 수지를 코팅 표면에 삼출시킴으로써 코팅의 방오 특징을 향상시킨다. 실리콘 수지를 알콕시 개질시키면 코팅 표면으로의 수지의 삼출 속도 조절을 개선시킨다. 이 삼출된 층은 생물 오염 생물체(들)가 부착된 기부(base)를 파괴함으로써 우수한 방오 특성을 제공한다.
미국 특허 제 6,265,515 호는 매우 낮은 표면 에너지(10 dynes/cm 정도로 낮음)를 제공할 수 있는 플루오르화된 실리콘 수지 조성물 및 오염물 부착 감소 코팅으로서의 그의 용도를 개시한다. 이는, 극성(즉, 친수성) 표면이 극성 생물 중합체 부착물질과 표면 사이의 수소 결합을 통해 해양 생물체가 용이하게 부착하도록 하기 때문에, 매우 비-극성(즉, 소수성)인 표면이 오염물 부착 감소 코팅에 필요함을 추가로 개시한다.
미국 특허 공개 제 2003/0113547 호는 플루오르화된 폴리우레탄 엘라스토머를 기판에 도포함을 포함하는 해양 오염 감소 방법을 개시한다. 플루오르화된 폴리우레탄 엘라스토머는 다작용성 아이소사이아네이트, 폴리올 및 플루오르화된 폴리올의 반응 생성물로서 개시되어 있다. 상기 발명에서 설명되는 폴리우레탄 엘라스토머는 30다인/cm 미만의 표면 에너지를 갖는다.
상기 기재된 바와 같이, 극성 또는 친수성 코팅은 통상적으로 허용할만한 오염물 부착 감소 성능을 제공하는 특징을 갖는 것으로 생각되지 않지만, 이러한 코팅 시스템은 수중 환경에서 견인력-감소 또는 윤활 효과를 나타내는 것으로 밝혀졌다.
미국 특허 제 3,990,381 호는 물을 통해 이동하는 표면 또는 물이 흐르는 표면용의 친수성 견인력-감소 코팅을 개시한다. 앞서 기재된 것과 같은 종래의 유기 또는 무기 방오제가 상기 발명의 방오 코팅 조성물에 필요한 성분임이 또한 개시되어 있다.
미국 특허 제 7,008,979 호는 물 또는 수용액에 노출될 때 마찰계수를 상당히 감소시키는, 우수한 접착력 및 내구성을 갖는 친수성의 윤활성 유기 코팅을 개시한다. 코팅 조성물은 수계 폴리우레탄, N-비닐 피롤리돈으로부터 유도되는 수용성 중합체 또는 공중합체, 수성 콜로이드성 금속 산화물 및 가교결합제로 구성된다. 살생물제, 농약, 방오제 및 살조류제를 추가로 포함하는 코팅 조성물도 개시되어 있다.
발명의 개요
본 발명의 한 양태는 (a) 셀룰로즈 아세테이트, 셀룰로즈 트라이아세테이트, 셀룰로즈 아세테이트 프탈레이트, 셀룰로즈 아세테이트 뷰티레이트, 셀룰로즈 뷰티레이트, 셀룰로즈 트라이뷰티레이트, 셀룰로즈 프로피온에이트, 셀룰로즈 트라이프로피온에이트, 셀룰로즈 아세테이트 프로피온에이트, 카복시메틸셀룰로즈 아세테이트, 카복시메틸셀룰로즈 아세테이트 프로피온에이트, 카복시메틸셀룰로즈 아세테이트 뷰티레이트, 셀룰로즈 아세테이트 뷰티레이트 석신에이트 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 셀룰로즈 에스터; 및 (b) 알콜, 에스터, 케톤, 글라이콜 에터 또는 글라이콜 에터 에스터를 포함하는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 유기 용매를 포함하는 코팅 조성물을 표면에 도포하고; 상기 코팅 조성물을 경화시켜, 실질적으로 매끈하고 비-다공성인 수불용성 친수성 코팅을 제공함을 포함하는, 수중 표면 상에서의 오염을 억제하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 다른 양태는 코팅 조성물의 셀룰로즈 에스터를 가교결합제와 반응시켜, 물에 잠겨있는 표면 상의 코팅으로서 사용하기 위한 개선된 인성을 제공함에 관한 것이다.
본 발명의 추가의 양태는 (a) 및 (b)를 포함하는 코팅 조성물을 해양 환경에 노출되는 기판에 도포함에 관한 것이다. 추가적인 양태에서, 상기 코팅 조성물은 미리 코팅된 기판에 클리어코트(clearcoat)로서 도포된다.
본 발명은 하기 발명의 상세한 설명 및 그에 포함된 실시예를 참조함으로써 더욱 용이하게 이해될 수 있다.
본 발명의 물질 조성물 및 방법을 개시 및 기재하기 전에, 달리 표시되지 않는 한 본 발명이 특정 합성 방법 또는 특정 배합물로 한정되지 않고 그 자체로 개시내용으로부터 변화될 수 있음을 알아야 한다. 또한, 사용되는 용어는 특정 실시양태만을 기재하기 위한 것이고 본 발명의 영역을 한정하고자 하지 않음을 알아야 한다.
단수 형태는 문맥상 명백하게 달리 해석되지 않는 한 복수 형태를 포함한다.
임의적인 또는 임의적으로는 후속 기재되는 사건 또는 상황이 일어날 수 있거나 일어나지 않을 수 있음을 의미한다. 이 기재는 사건 또는 상황이 일어나는 경우 및 사건 또는 상황이 일어나지 않는 경우를 포함한다.
범위는 본원에서 대략 하나의 특정 값으로부터 및/또는 다른 하나의 특정 값까지로 표현될 수 있다. 이러한 범위가 표시되는 경우, 다른 실시양태는 하나의 특정 값으로부터 및/또는 나머지 하나의 특정 값까지인 것으로 이해되어야 한다.
특허 또는 간행물이 인용되는 경우, 이들 인용문헌의 개시내용은 본 발명이 속하는 기술 분야의 상태를 더욱 자세하게 기재하기 위하여 본원에 참고로 인용하고자 한다.
해양 생물체가 표면에 부착하기(즉, 표면을 오염시키기) 위해서는, 생물체가 사용하는 생물 부착물질이 그 표면 상에 물리적으로 흡착되어야 한다. 이는 해당 표면을 적절하게 습윤시키는 생물 부착물질의 능력에 관련된 것으로 널리 생각되고 있다. 그 때문에, 앞서 기재된 것과 같은 다수의 비-독성 오염물 부착 감소 코팅은 플루오르화된 중합체, 폴리실록세인 및 이들의 조합 같은 매우 소수성인 물질을 기제로 한다. 이들은 물 및 전형적으로는 극성 생물 부착물질 둘 다에 대해 습윤되기 어려운 기판을 제공한다. 그러나, 오염 생물체를 해양 표면에 부착시킴에 있어서 흔히 간과되는 중요한 요소는, 효과적인 부착을 위해 생물 부착물질이 상기 표면을 습윤시켜야 할 뿐만 아니라 표면과 결합되어 있는 물을 옮겨야 한다는 것이다. 매우 소수성인 표면 코팅의 경우, 이러한 물질이 전형적으로 예시하는 매우 낮은 표면 에너지에 의해 입증되는 바와 같이 해양 환경의 물과 코팅 필름 사이의 상호작용이 본질적으로 존재하지 않는다. 본 발명은 생물학적 부착물질이 코팅 필름의 표면으로부터 해양 환경의 물을 효과적으로 옮길 수 없을 정도로 해양 환경의 물이 단단하게 결합된 매우 친수성인 코팅을 기재한다. 이 때문에, 오염 생물체의 물리적 흡착을 통한 부착이 매우 약하다. 그러나, 본 발명의 친수성 코팅은 보호되는 기판으로부터 완전히 용해 및/또는 이층되는 것을 방지하기 위하여 반드시 수불용성이거나 또는 용이하게 수불용성이 된다.
본 발명의 한 양태는 수중 표면의 생물학적 오염을 억제하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 물에 잠기는 기판 상에 코팅 조성물을 도포하고 코팅 조성물을 경화시켜 수불용성 친수성 코팅을 수득함을 포함하며, 이 때 상기 코팅 조성물은 하나 이상의 셀룰로즈 에스터 및 하나 이상의 유기 용매를 포함한다.
셀룰로즈 에스터는 약한 오염 부착력을 제공하는 친수성과 해양 환경에서 필름 일체성을 제공하는 내구성의 독특한 균형을 갖는 코팅을 제공한다. 전형적으로, 셀룰로즈 에스터는 셀룰로즈(예컨대, 목재 펄프로부터의)와 다양한 카복실산 무수물의 반응으로부터 생성된다. 한 실시양태에서, 본 발명의 수불용성 친수성 코팅 조성물에 유용한 셀룰로즈 에스터는 셀룰로즈와 카복실산 무수물 또는 카복실산 무수물의 혼합물의 반응으로부터 제조되며, 이 때 상기 무수물(들)은 4개 이하의 탄소를 함유한다. 이러한 제한은 본 발명의 수불용성 코팅이 생물 오염 부착물질의 물리적 흡착을 최소화하기에 충분히 친수성이도록 하기 위해 필요하다.
적합하게는, 임의의 셀룰로즈 에스터를 본 발명에 따른 코팅 조성물에 사용할 수 있다. 예를 들어, 셀룰로즈 에스터는 셀룰로즈의 C1-C20 에스터, 또는 셀룰로즈의 C2-C20 에스터, 또는 셀룰로즈의 C2-C10 에스터, 또는 심지어 셀룰로즈의 C2-C4 에스터를 포함한다. 적합하게는 2급 및 3급 셀룰로즈 에스터도 사용할 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 적합한 셀룰로즈 에스터는 셀룰로즈 아세테이트, 셀룰로즈 트라이아세테이트, 셀룰로즈 아세테이트 프탈레이트, 셀룰로즈 아세테이트 뷰티레이트, 셀룰로즈 뷰티레이트, 셀룰로즈 트라이뷰티레이트, 셀룰로즈 프로피온에이트, 셀룰로즈 트라이프로피온에이트, 셀룰로즈 아세테이트 프로피온에이트, 카복시메틸셀룰로즈 아세테이트, 카복시메틸셀룰로즈 아세테이트 프로피온에이트, 카복시메틸셀룰로즈 아세테이트 뷰티레이트, 셀룰로즈 아세테이트 뷰티레이트 석신에이트 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
적합하게는, 본 발명의 한 실시양태에서, 셀룰로즈 에스터는 셀룰로즈 아세테이트, 셀룰로즈 뷰티레이트, 셀룰로즈 프로피온에이트, 셀룰로즈 트라이아세테이트, 셀룰로즈 아세테이트 프로피온에이트, 셀룰로즈 아세테이트 뷰티레이트, 셀룰로즈 아세테이트 프탈레이트 또는 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다.
다른 실시양태에서, 셀룰로즈 에스터는 해양 생물 부착물질과 반응성인 작용기를 실질적으로 갖지 않는다. 일반적으로, 임의의 이론에 얽매이지 않으면서, 하이드록실기는 생물 부착물질과 반응성이 아니다. 이로 인해, 본 실시양태에서는, 카복실기 또는 아민기를 실질적으로 갖지 않는 임의의 셀룰로즈 에스터가 사용하기 적합하다. 예를 들어, 이들 실시양태에서, 셀룰로즈 에스터는 셀룰로즈 아세테이트, 셀룰로즈 뷰티레이트, 셀룰로즈 프로피온에이트, 셀룰로즈 트라이아세테이트, 셀룰로즈 아세테이트 프로피온에이트, 또는 셀룰로즈 아세테이트 뷰티레이트, 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
또 다른 실시양태에서, 셀룰로즈 에스터(들)는 조성물의 총 중량을 기준으로 10 내지 70중량%, 예컨대 15 내지 60중량% 또는 20 내지 50중량%를 구성한다.
본 발명의 추가적인 실시양태에서, 셀룰로즈 에스터는 부분적으로 가수분해될 수 있다. 이 부분적인 가수분해로부터 생성되는 하이드록실기는 수불용성 친수성 코팅의 친수성을 추가로 증가시키고 코팅의 오염물 부착 감소 특징을 개선시킨다. 한 실시양태에서, 부분적으로 가수분해된 셀룰로즈 에스터의 에스터 치환도는 카복실산 무수물(들)을 사용한 셀룰로즈의 완전 에스터화의 경우 이론적인 최대 치환도 3.0을 기준으로 1.0 내지 2.95일 수 있다. 예를 들어, 한 실시양태에서, 셀룰로즈 에스터는 1.0 내지 2.0, 예컨대 1.6 내지 1.8의 아세틸 치환도를 갖는 셀룰로즈 아세테이트이다. 다른 실시양태에서, 셀룰로즈 에스터는 0.1 내지 2.1의 아세틸 치환도 및 0.5 내지 2.5의 프로피온일 치환도를 갖는 셀룰로즈 아세테이트 프로피온에이트이다. 또 다른 실시양태에서, 셀룰로즈 에스터는 0.3 내지 2.1의 아세틸 치환도 및 0.75 내지 2.6의 뷰티릴 치환도를 갖는 셀룰로즈 아세테이트 뷰티레이트이다.
본 발명의 코팅 조성물은 또한 수불용성 친수성 코팅의 실질적으로 매끈하고 비-다공성인 표면을 제공할 필요가 있다. 이는 거칠고/거칠거나 결함 있는 표면 상에서 일어날 수 있는 생물 오염 생물체의 기계적 부착을 최소화하기 위해 필요하다.
뿐만 아니라, 본 발명에 따라, 임의의 통상적인 방법을 이용하여 코팅 조성물의 평활도(smoothness)를 측정할 수 있다. 예를 들어, 평균 외피 조도(Average Hull Roughness; AHR)를 이용하여 본 발명의 조성물의 평활도를 측정할 수 있다. 전형적으로, 외피 조도가 증가하면, 선박을 물을 통해 밀어내는데 더 많은 동력이 요구된다. 따라서, 낮은 AHR 값은 매끈하고 효율적인 표면을 반영한다. AHR은 최저 주상해분(trough) 높이에 대한 평균 최대 피크로서 측정된다. 일부 경우, 오염물 부착 감소 조성물의 성능은 AHR 및 파장의 함수일 수 있다. 예를 들어, 더 높은 AHR 및 더 짧은 파장은 더욱 폐쇄된 텍스쳐를 갖는 코팅을 나타낼 수 있고, 더 긴 파장과 함께 더 낮은 AHR은 보다 개방된 텍스쳐를 갖는 코팅을 나타낼 수 있다. 따라서, 최장 파장 및 최저 AHR을 제공하는 코팅은 매끈한 기판 표면을 나타낼 수 있다. 이 때문에, 건조되거나 경화된 코팅 조성물을 갖는 기판은 본 발명에 따라 500마이크론 이하, 예컨대 200마이크론 이하, 또는 150마이크론 이하, 또는 100마이크론 이하, 또는 심지어 50마이크론 이하의 평균 외피 조도를 가질 것으로 예상될 수 있다. 또한, 표면 평활도에 대한 합리적인 척도를 제공하는 원자력간 현미경법 같은 진단 방법에 의해 결정되는 제곱 평균 또는 RMS 조도를 이용하여서도, 코팅된 기판의 표면 평활도를 측정할 수 있다. RMS 조도의 더 낮은 값은 더 매끈한 표면의 지표이다.
적합하게는, 임의의 유기 용매가 본 발명에 따라 사용하기 적합하다. 그러나, 본원에 기재된 유형의 용매계 코팅의 경우, 코팅 조성물의 용매 성분(들)의 선택에 의해 코팅 표면의 품질이 상당히 영향을 받는다. 용매의 증발 속도는 코팅 조성물이 유동하여 평평하게 될 기회를 가짐으로써 실질적으로 매끈하고 비-다공성인 수불용성 친수성 코팅을 수득하기에 충분히 느려야 한다. 또한, 용매가 적당한 시간 내에 코팅된 구조체를 취급하고/하거나 다시 작동하도록 하기에 충분히 신속하게 증발하는 것도 중요하다. 한 실시양태에서는, 알콜, 에스터, 케톤, 글라이콜 에터 또는 글라이콜 에터 에스터로 이루어진 군으로부터 선택되는 용매가 특히 유용하다. 전형적으로, 용매는 조성물의 총 중량을 기준으로 30 내지 85중량%의 양으로 포함될 수 있다.
적절한 증발 속도를 수득하고 코팅 조성물중 셀룰로즈 에스터 성분의 적절한 용해도를 제공하기 위하여, 코팅 조성물이 하나 이상의 주용매(서서히 증발하는 용매)와 하나 이상의 보조용매(신속하게 증발하는 용매)의 혼합물인 용매를 포함하는 것이 추가적인 실시양태이다. 주용매(들)는 대기압 하에서 130 내지 230℃의 비점을 가짐을 특징으로 한다. 예시적인 주용매는 2-에틸헥산올, 다이아세톤 알콜, 메틸 아밀 케톤, 메틸 아이소아밀 케톤, 아이소뷰틸 아이소뷰티레이트, 2-에틸헥실 아세테이트, 다이에틸렌 글라이콜 모노뷰틸 에터, 에틸렌 글라이콜 모노뷰틸 에터, 에틸렌 글라이콜 2-에틸헥실 에터, 다이에틸렌 글라이콜 모노뷰틸 에터 아세테이트, 에틸렌 글라이콜 모노뷰틸 에터 아세테이트 또는 프로필렌 글라이콜 모노메틸 에터 아세테이트를 포함하지만, 이들로 한정되지는 않는다. 보조용매(들)는 대기압 하에서 60 내지 130℃의 비점을 가짐을 특징으로 한다. 예시적인 보조용매는 메탄올, 에탄올, n-프로판올, 아이소프로판올, 뷰탄올, 아세톤, 메틸 에틸 케톤, 메틸 프로필 케톤, 메틸 아이소뷰틸 케톤, 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, n-프로필 아세테이트, 아이소프로필 아세테이트, n-뷰틸 아세테이트, 3급-뷰틸 아세테이트, n-프로필 프로피온에이트 또는 프로필렌 글라이콜 모노메틸 에터를 포함하지만, 이들로 국한되지는 않는다. 한 실시양태에서, 주용매(들)는 용매 혼합물의 총 중량을 기준으로 50 내지 90중량%의 양으로 포함될 수 있다. 추가적인 실시양태에서, 보조용매(들)는 용매 혼합물의 총 중량을 기준으로 50중량% 이하의 양으로 포함될 수 있다.
전형적으로, 셀룰로즈 에스터는 흔히 110℃보다 높은, 높은 유리 전이 온도를 갖는다. 그 결과, 이들로부터 제조된 얇은 필름 또는 코팅은 경질일 수 있고 흔히 다소 깨지기 쉬울 수 있다. 더욱 침략적인 해양 용도에 사용하기에 충분한 가요성 및 인성을 갖는 수불용성 친수성 코팅을 수득하기 위하여, 코팅 조성물이 셀룰로즈 에스터용의 가소화제를 하나 이상 포함하는 것이 본 발명의 추가적인 실시양태이다. 가소화제는 본원에 인용된 문헌["Handbook of Plasticizers", 와이피치(Wypych, George) 편집, ChemTec Publishing (2004)]에 기재되어 있다. 본 발명에 유용한 가소화제는 수불용성 친수성 코팅의 표면으로의 가소화제의 삼출이 최소화되도록 셀룰로즈 에스터와 양립가능해야 한다. 이는 수불용성 친수성 코팅의 가요성, 결과적으로는 내구성이 코팅의 예상 수명에 걸쳐 유지되도록 하기 위해서뿐만 아니라, 표면의 친수성이 삼출되는 가소화제의 얇은 층에 의해 손상되지 않도록 하기 위해서 필요하다. 본 발명에 사용하기 적합한 가소화제의 예는 다이메틸 프탈레이트, 다이에틸 프탈레이트, 다이뷰틸 프탈레이트, 다이옥틸 프탈레이트, 다이아이소노닐 프탈레이트, 뷰틸 벤질 프탈레이트, 뷰틸 프탈릴 뷰틸 글라이콜레이트, 트리스(2-에틸 헥실) 트라이멜리테이트, 트라이에틸 포스페이트, 트라이페닐 포스페이트, 트라이크레실 포스페이트, p-페닐렌 비스(다이페닐 포스페이트), 및 다른 포스페이트 유도체, 다이아이소뷰틸 아디페이트, 비스(2-에틸 헥실) 아디페이트, 트라이에틸 시트레이트, 아세틸 트라이에틸 시트레이트, 시트르산 함유 가소화제[예를 들어, 시트로플렉스(Citroflex TM) 가소화제, 몰피엑스(Morfiex) 제품], 트라이아세틴, 트라이프로피오닌, 트라이뷰티린, 슈크로즈 아세테이트 아이소뷰티레이트, 글루코즈 펜타프로피온에이트, 트라이에틸렌 글라이콜-2-에틸헥사노에이트, 폴리에틸렌 글라이콜, 폴리프로필렌 글라이콜, 폴리프로필렌 글라이콜 다이벤조에이트, 폴리에틸렌 글루타레이트, 폴리에틸렌 석신에이트, 폴리알킬 글라이코사이드, 2,2,4-트라이메틸-1,3-펜테인다이올 아이소뷰티레이트, 다이아이소뷰티레이트, 프탈산 공중합체, 1,3-뷰테인다이올, 지방족 에폭사이드에 의해 말단-캡핑된 1,4-뷰테인다이올, 비스(2-에틸헥실) 아디페이트, 에폭시화 대두유, 및 이들의 혼합물을 포함하지만, 이들로 한정되지는 않는다. 한 실시양태에서, 가소화제는 조성물중 셀룰로즈 에스터의 총 중량을 기준으로 25중량% 이하의 양으로 포함될 수 있다.
본 발명의 수불용성 친수성 코팅의 내구성 및 저항 특징을 추가로 향상시키기 위하여, 상기 코팅을 가교결합시킬 수 있는 것이 추가적인 실시양태이다. 가교결합제는 바람직하게는 코팅 조성물에 존재하는 부분적으로 가수분해된 셀룰로즈 에스터의 주쇄를 따라 이용가능한 하이드록실기와 반응성이다. 한 실시양태에서, 수불용성 친수성 코팅용 가교결합제는 멜라민-폼알데하이드 수지, 우레아-폼알데하이드 수지, 벤조구아나민-폼알데하이드 수지, 글라이콜우릴-폼알데하이드 수지, 및 폴리아이소사이아네이트중 하나 이상으로부터 선택된다. 적합한 가교결합제의 예는 헥사메톡시메틸멜라민[시멜(Cymel) 303, 사이텍 인더스트리즈(Cytec Industries)], 뷰틸화 멜라민-폼알데하이드 수지(시멜 1156, 사이텍 인더스트리즈), 메틸화/뷰틸화 멜라민 폼알데하이드 수지(시멜 324, 사이텍 인더스트리즈), 메틸화 우레아-폼알데하이드 수지(시멜 U-60), n-뷰톡시메틸 메틸올 우레아(시멜 U-610, 사이텍 인더스트리즈), 메톡시메틸 에톡시메틸 벤조구아나민-폼알데하이드 수지(시멜 1123, 사이텍 인더스트리즈), 뷰틸화 글라이콜우릴-폼알데하이드 수지(시멜 1170, 사이텍 인더스트리즈), 톨루엔 다이아이소사이아네이트, 다이페닐메테인 다이아이소사이아네이트, 다이아이소데실 다이아이소사이아네이트, 헥사메틸렌 다이아이소사이아네이트(뷰렛 및 삼량체 포함), 또는 아이소포론 다이아이소사이아네이트를 포함하지만, 이들로 한정되지는 않는다.
추가의 실시양태에서, 본 발명의 코팅 조성물은 하나 이상의 보조 코팅 수지를 임의적으로 함유할 수 있다. 상기 보조 코팅 수지는 본 발명의 수불용성 친수성 코팅에 가요성, 내충격성 또는 내약품성 같은 특징을 부여하기 위해 존재한다. 보조 코팅 수지는 폴리에스터, 폴리아마이드, 폴리우레탄, 폴리에터, 폴리에터 폴리올 또는 폴리아크릴중 하나 이상으로부터 선택된다. 대부분의 보조 코팅 수지가 수불용성 친수성 코팅의 셀룰로즈 에스터와 비교할 때 비교적 소수성이기 때문에, 최종 코팅이 오염 생물체의 효과적인 부착 감소를 제공하기에 충분히 친수성이도록 하기 위하여 코팅 배합물에 존재하는 보조 코팅 수지의 양을 최소화할 필요가 있다. 결과적으로, 한 실시양태에서 보조 코팅 수지는 조성물의 총 중량을 기준으로 30중량% 미만을 구성할 수 있다. 예를 들어, 한 실시양태에서 보조 코팅 수지는 조성물의 총 중량을 기준으로 15중량% 미만을 차지할 수 있다.
본 발명의 추가적인 양태로서, 본 발명의 코팅 조성물은 하나 이상의 코팅 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 이러한 첨가제는 통상 조성물의 총 중량을 기준으로 하여 0.1 내지 15중량%로 존재한다. 이러한 코팅 첨가제의 예는 실리콘 또는 탄화플루오르 같은 평탄화제, 레올로지 조절제 및 유동 조절제; 증량제; 소광제; 안료 습윤 및 분산제 및 계면활성제; 자외선(UV) 흡수제; UV 광 안정화제; 채색 안료; 착색제; 소포제 및 발포 방지제; 침강 방지제, 늘어짐 방지제(anti-sag agent) 및 보형제(bodying agent); 피막 방지제; 침수 방지제 및 부상 방지제(anti-floating agent); 부식 억제제; 또는 증점제를 포함하지만, 이들로 국한되지는 않는다.
이러한 첨가제의 구체적인 예는 문헌[Raw Materials Index, 미국 도장 협회(National Paint & Coatings Association) 발간, 워싱턴 디.씨. 20005 엔.더블유. 로드 아일랜드 애비뉴 1500]에서 찾아볼 수 있다.
소광제의 예는 더블유. 알. 그레이스 앤드 캄파니(W. R. Grace & Company)의 데이비슨 케미칼 디비젼(Davison Chemical Division)에서 상표명 실로이드(SYLOID; 등록상표)로 구입가능한 합성 실리카; 헤르큘레스 인코포레이티드(Hercules Inc.)에서 상표명 허코플랫(HERCOFLAT; 등록상표)으로 구입가능한 폴리프로필렌; 제이. 엠. 휴버 코포레이션(J. M. Huber Corporation)에서 상표명 제올렉스(ZEOLEX; 등록상표)로 구입가능한 합성 실리케이트를 포함한다.
분산제 및 계면활성제의 에는 소듐 비스(트라이데실) 설포설신에이트, 다이(2-에틸 헥실) 소듐 설포석신에이트, 소듐 다이헥실설포석신에이트, 소듐 다이사이클로헥실 설포석신에이트, 다이아밀 소듐 설포석신에이트, 소듐 다이아이소뷰틸 설포석신에이트, 다이소듐 아이소-데실 설포석신에이트 등을 포함한다.
점도, 현탁 및 유동 조절제의 예는 폴리아미노아마이드 포스페이트, 폴리아민 아마이드의 고분자량 카복실산 염, 및 불포화 지방산의 알킬 아민 염을 포함하며, 이들 모두는 비와이케이 케미 유.에스.에이.(BYK Chemie U.S.A.)에서 상표명 안티 테라(ANTI TERRA; 등록상표)로 구입가능하다. 추가의 예는 폴리실록세인 공중합체, 하이드록시에틸 셀룰로즈, 소수성-개질된 하이드록시에틸 셀룰로즈, 하이드록시프로필 셀룰로즈, 폴리아마이드 왁스, 폴리올레핀 왁스 또는 폴리에틸렌 옥사이드를 포함한다.
몇 가지 독점적인 발포 방지제는 예를 들어 버크맨 래보러토리즈 인코포레이티드(Buckman Laboratories Inc.)에서 상표명 브러브리크(BRUBREAK)로; 비와이케이 케미, 유.에스.에이.에서 상표명 비와이케이(등록상표)로; 헹켈 코포레이션/코팅 케미칼즈(Henkel Corp./Coating Chemicals)에서 상표명 포매스터(FOAMASTER; 등록상표) 및 노프코(NOPCO; 등록상표)로; 애쉴랜드 케미칼 캄파니(Ashland Chemical Company)의 드류 인더스트리얼 디비젼(Drew Industrial Division)에서 상표명 드류플러스(DREWPLUS; 등록상표)로; 트로이 케미칼 코포레이션(Troy Chemical Corporation)에서 상표명 트로이졸(TROYSOL; 등록상표) 및 트로이키드(TROYKYD; 등록상표)로; 또한 유니온 카바이드 코포레이션(Union Carbide Corporation)에서 상표명 새그(SAG; 등록상표)로 시판중이다.
한 실시양태에서, 본 발명의 코팅 조성물은 하나 이상의 UV 흡수제 또는 하나 이상의 UV 광 안정화제를 추가로 포함하고, 해양 기판에 클리어코트로서 도포된다.
UV 흡수제 및 UV 광 안정화제의 예는 어메리칸 사이아나마이드 캄파니(American Cyanamide Company)에서 상표명 사이아솔브(Cyasorb) UV로 시판중이고 또한 시바 가이기(Ciba Geigy)에서 상표명 티누빈(TINUVIN)으로 시판중인 치환된 벤조페논, 치환된 벤조트라이아졸, 장애 아민, 및 장애 벤조에이트; 및 다이에틸-3-아세틸-4-하이드록시-벤질-포스폰에이트, 4-도데실옥시-2-하이드록시 벤조페논, 또는 레조르시놀 모노벤조에이트를 포함한다.
본 발명에 의해 계획되는 코팅 조성물에 사용하기 적합한 안료는 표면 코팅 분야의 숙련자에게 널리 공지되어 있는 전형적인 유기 및 무기 안료, 특히 문헌[Colour Index, 제3판, 2d Rev., 1982, 미국 섬유 화학 염색자 협회(American Association of Textile Chemists and Colorists)와 관련된 염색 전문가 협회(Society of Dyers and Colourists) 출간]에 기재되어 있는 것이다. 예로는 씨아이 피그먼트 화이트(CI Pigment White) 6(이산화티탄); 씨아이 피그먼트 레드(CI Pigment Red) 101(적색 산화철); 씨아이 피그먼트 옐로우(CI Pigment Yellow) 42, 씨아이 피그먼트 블루(CI Pigment Blue) 15, 15:1, 15:2, 15:3, 15:4(코퍼 프탈로사이아닌); 씨아이 피그먼트 레드 49:1; 또는 씨아이 피그먼트 레드 57:1이 있으나, 이들로 국한되지는 않는다.
본 발명의 코팅 조성물은 해양 환경에 노출되는 임의의 기판에 도포될 수 있다. 본 발명의 코팅된 기판을 제조하기 위하여, 셀룰로즈 에스터를 함유하는 배합된 코팅 조성물을 기판에 도포할 수 있고 공기 건조시키거나 소성시킬 수 있다. 기판은 예컨대 목재; 플라스틱; 알루미늄 또는 강 같은 금속; 유리; 또는 유리 섬유일 수 있다.
한 실시양태에서, 코팅되는 기판은 금속, 플라스틱 또는 유리 섬유로 이루어진 군으로부터 선택된다. 다른 실시양태에서는, 본 발명의 코팅 조성물을 미리 코팅된 기판에 도포한다. 이 실시양태에서, 적합하게는 기판에 미리 도포된 코팅은 적절하게 준비된 기판에 직접 도포된 프라이머(primer) 및 프라이머에 도포된 베이스코트(basecoat) 또는 타이코트(tiecoat)로 이루어질 수 있다. 예컨대 분무, 롤링, 솔질 또는 침지 같은, 이러한 코팅을 도포하는데 전형적인 방법을 이용하여, 코팅 조성물을 도포할 수 있다.
본 개시내용의 다른 부분에 다른 용어가 존재하지 않으면 하기 용어는 표시된 의미를 갖는다:
"용매"는 유기 용매를 의미한다.
"유기 용매"는 탄소 및 수소를 포함하지만 이들로 한정되지는 않는 액체를 의미하며, 이 때 상기 액체는 1기압에서 280℃ 이하의 비점을 갖는다.
중합체 비히클, 배합된 코팅 조성물 또는 이들의 성분과 관련하여 "용해된"이란, 용해된 물질이 미립자 형태로 액체에 존재하지 않음을 의미하며, 여기에서 단일 분자보다 더 큰 입자는 광 산란에 의해 검출될 수 있다.
"가용성"은 액체에 부분적으로 또는 완전히 용해될 수 있는 액체 또는 고체를 의미한다.
"혼화성"은 상호 가용성을 갖는 액체를 의미한다.
본 발명의 오염물 부착 감소 코팅으로서의 수불용성 친수성 셀룰로즈 에스터의 가능한 효율을 결정하기 위하여, 코팅이 수중 환경에 노출될 때 코팅의 친수성을 측정할 필요가 있다. 해밀턴의 수중 옥테인 접촉각 방법[J. Colloid Interface . Sci . 1972, 40, 219-222]을 이용하여 이를 달성한다. 코팅된 기판을 코팅된 면이 아래로 향하게 하여 물에 침지시키고 48시간 이상동안 평형화되도록 둔다. 이어, 옥테인 한 방울을 고체 표면 아래로부터 방출시킨다. 물보다 밀도가 더 낮아서, 옥테인은 코팅된 표면 위로 부상하여 계면을 형성한다. 이어, 코팅 표면 상에서의 옥테인 방울의 접촉각을 측정한다. 더 높은 접촉각은 더욱 친수성인(즉, 옥테인보다 물과 더욱 상호작용하는) 코팅 조성물을 나타낸다. 임의의 이론에 얽매이지 않으면서, 조성물이 더욱 친수성일수록 코팅 표면에서의 물이 생물 오염 부착물질에 의해 우선적으로 옮겨질 가능성이 더 적다. 셀룰로즈 에스터계 수불용성 친수성 코팅이 80°보다 큰 수중 옥테인 접촉각을 나타내는 것이 본 발명의 한 실시양태이다. 상기 코팅이 100°보다 큰 수중 옥테인 접촉각을 나타내는 것이 본 발명의 추가적인 실시양태이다.
본 발명의 바람직한 실시양태의 하기 실시예에 의해 본 발명을 추가로 예시할 수 있으나, 이들 실시예는 예시 목적으로만 포함되며 구체적으로 달리 표시되지 않는 한 본 발명의 영역을 한정하고자 하지 않음을 알게 될 것이다.
실시예 1
다이아세톤 알콜(62.3g), 에틸 알콜(10.5g) 및 아세톤(11.6g)으로 이루어진 용매 혼합물로 셀룰로즈 다이아세테이트[이스트만 CA 398-3, 이스트만 케미칼 캄파니(Eastman Chemical Company) 제품] 14.8g을 용해시킴으로써 코팅 조성물을 제조하였다. 셀룰로즈 다이아세테이트를 완전히 용해시킨 후, 가소화제[케임브리지 인더스트리즈(Cambridge Industries), 레조플렉스(Resoflex) R296] 0.8g을 용액에 첨가하였다.
실시예 2
다이아세톤 알콜(62.3g), 에틸 알콜(10.5g) 및 아세톤(11.6g)으로 이루어진 용매 혼합물로 셀룰로즈 다이아세테이트(이스트만 CA 398-6, 이스트만 케미칼 캄파니 제품) 14.8g을 용해시킴으로써 코팅 조성물을 제조하였다. 셀룰로즈 다이아세테이트를 완전히 용해시킨 후, 가소화제(케임브리지 인더스트리즈, 레조플렉스 R296) 0.8g을 용액에 첨가하였다.
실시예 3
다이아세톤 알콜(62.3g), 에틸 알콜(10.5g) 및 아세톤(11.6g)으로 이루어진 용매 혼합물로 셀룰로즈 아세테이트 뷰티레이트(이스트만 CAB 551-0.2, 이스트만 케미칼 캄파니 제품) 14.8g을 용해시킴으로써 코팅 조성물을 제조하였다. 셀룰로즈 다이아세테이트를 완전히 용해시킨 후, 가소화제(케임브리지 인더스트리즈, 레조플렉스 R296) 0.8g을 용액에 첨가하였다.
실시예 4
실시예 1 내지 3의 코팅 조성물을 개방 주형에서 캐스팅시키고 주위 온도에서 건조시켰다. 각각의 셀룰로즈 에스터 필름 및 겔-코팅된 유리 섬유 대조용에 대하여, 앞서 기재된 해밀턴의 방법을 이용하여 옥테인/물/코팅 접촉각을 결정하였으며, 이를 표 1에 보고한다.
코팅 실시예 옥테인 접촉각
1 118
2 120
3 105
이들 데이터는 셀룰로즈 에스터 코팅이 생물 오염 생물체의 기판 표면으로의 부착을 지연시키기에 충분히 친수성임을 암시한다.
실시예 5
실시예 4에 기재된 셀룰로즈 에스터 필름을 알루미늄 받침판에 기계적으로 부착시키고 노쓰 캐롤라이나주 윌밍턴 소재의 타이드 마리나(Tide's Marina)에 있는 인터코스탈 워터웨이(Intercoastal Waterway)에 두었다. 겔-코팅된 유리 섬유 패널을 대조용으로서 포함시켰다. 이들 패널을 평가하기 전 6개월 이상동안 물에 담근채로 건드리지 않고 유지시켰다. 다음 두 방법에 의해 부착된 따개비의 제거의 용이성에 대하여 패널을 평가하였다: 1) 따개비에 약간 옆쪽으로 손가락으로 압력을 가함, 및 2) 코팅된 패널에 적당한 물 스트림(예컨대 거주지의 급수 호스로부터의)을 가함. 겔-코팅된 유리 섬유 대조용은 어느 방법에 의해서도 제거되지 않는 따개비로 심하게 덮였다. 실제로, 하부 기판에 손상을 주어서야 제거할 수 있었다. 실시예 1 및 2로부터의 셀룰로즈 다이아세테이트 필름 및 실시예 3의 셀룰로즈 아세테이트 뷰티레이트 필름은 둘 다 최소한의 조류 및 따개비로 오염되었다. 부착된 따개비는 손가락으로 약간의 압력을 가하였을 때 기판으로부터 쉽게 제거될 수 있었다. 적당한 수압으로 조류 성장이 용이하게 제거되었다. 셀룰로즈 다이아세테이트 필름으로부터 따개비를 제거하기가 다소 더 용이하였는데, 이는 생물 오염 생물체의 부착력을 최소화함에 있어서 친수성 표면의 중요성을 추가로 암시한다.
바람직한 실시양태를 구체적으로 참조하여 본 발명을 상세하게 기재하였으나, 본 발명의 원리 및 영역 내에서 변화 및 변형시킬 수 있음을 알 것이다. 구체적인 용어가 사용되더라도, 이들 용어는 포괄적이고 설명하는 의미로만 사용되고 한정하기 위해서 사용되지는 않으며, 본 발명의 영역은 하기 청구의 범위에 기재된다.

Claims (34)

  1. (a) 셀룰로즈 아세테이트, 셀룰로즈 트라이아세테이트, 셀룰로즈 아세테이트 프탈레이트, 셀룰로즈 아세테이트 뷰티레이트, 셀룰로즈 뷰티레이트, 셀룰로즈 트라이뷰티레이트, 셀룰로즈 프로피온에이트, 셀룰로즈 트라이프로피온에이트, 셀룰로즈 아세테이트 프로피온에이트, 카복시메틸셀룰로즈 아세테이트, 카복시메틸셀룰로즈 아세테이트 프로피온에이트, 카복시메틸셀룰로즈 아세테이트 뷰티레이트, 셀룰로즈 아세테이트 뷰티레이트 석신에이트 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 셀룰로즈 에스터; 및 (b) 알콜, 에스터, 케톤, 글라이콜 에터, 글라이콜 에터 에스터 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 유기 용매를 포함하는 코팅 조성물을 표면에 도포하고; 상기 코팅 조성물을 경화시켜, 실질적으로 매끈하고 비-다공성인 수불용성 친수성 코팅을 제공함을 포함하는, 수중 표면 상에서의 오염을 억제하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 수불용성 친수성 코팅이 80°보다 큰 수중 옥테인 접촉각을 갖는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 수불용성 친수성 코팅이 100°보다 큰 수중 옥테인 접촉각을 갖는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 셀룰로즈 에스터가 셀룰로즈 아세테이트, 셀룰로즈 트라이아세테이트, 셀룰로즈 아세테이트 프탈레이트, 셀룰로즈 아세테이트 뷰티레이트, 셀룰로즈 뷰티레이트, 셀룰로즈 트라이뷰티레이트, 셀룰로즈 프로피온에이트, 셀룰로즈 트라이프로피온에이트, 셀룰로즈 아세테이트 프로피온에이트, 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 셀룰로즈 에스터가 셀룰로즈 아세테이트, 셀룰로즈 아세테이트 프탈레이트, 셀룰로즈 트라이아세테이트, 셀룰로즈 아세테이트 프로피온에이트, 셀룰로즈 아세테이트 뷰티레이트, 셀룰로즈 프로피온에이트, 셀룰로즈 뷰티레이트, 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 셀룰로즈 에스터가 셀룰로즈 아세테이트, 셀룰로즈 트라이아세테이트, 셀룰로즈 아세테이트 프로피온에이트, 셀룰로즈 아세테이트 뷰티레이트, 셀룰로즈 프로피온에이트, 셀룰로즈 뷰티레이트, 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 셀룰로즈 에스터가 셀룰로즈 아세테이트, 셀룰로즈 트라이아세테이트, 셀룰로즈 아세테이트 프로피온에이트, 셀룰로즈 아세테이트 뷰티레이트, 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 셀룰로즈 에스터(들)가 조성물의 총 중량을 기준으로 10 내지 70중량%를 구성하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 셀룰로즈 에스터(들)가 조성물의 총 중량을 기준으로 15 내지 60중량%를 구성하는 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 셀룰로즈 에스터(들)가 조성물의 총 중량을 기준으로 20 내지 50중량%를 구성하는 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 셀룰로즈 에스터(들)중 하나 이상이 부분적으로 가수분해된 것인 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 용매가 하나 이상의 주용매 및 하나 이상의 보조용매를 포함하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 주용매가 130 내지 230℃의 비점을 갖는 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 주용매가 2-에틸헥산올, 다이아세톤 알콜, 메틸 아밀 케톤, 메틸 아이소아밀 케톤, 아이소뷰틸 아이소뷰티레이트, 2-에틸헥실 아세테이트, 다이에틸렌 글라이콜 모노뷰틸 에터, 에틸렌 글라이콜 모노뷰틸 에터, 에틸렌 글라이콜 2-에틸헥실 에터, 다이에틸렌 글라이콜 모노뷰틸 에터 아세테이트, 에틸렌 글라이콜 모노뷰틸 에터 아세테이트, 또는 프로필렌 글라이콜 모노메틸 에터 아세테이트중 하나 이상인 방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 보조용매가 60 내지 130℃의 비점을 갖는 방법.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 보조용매가 메탄올, 에탄올, n-프로판올, 아이소프로판올, 뷰탄올, 아세톤, 메틸 에틸 케톤, 메틸 프로필 케톤, 메틸 아이소뷰틸 케톤, 메틸 아세테이 트, 에틸 아세테이트, n-프로필 아세테이트, 아이소프로필 아세테이트, n-뷰틸 아세테이트, 3급-뷰틸 아세테이트, n-프로필 프로피온에이트, 또는 프로필렌 글라이콜 모노메틸 에터중 하나 이상인 방법.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 코팅 조성물이 가소화제를 추가로 포함하는 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 가소화제가 다이메틸 프탈레이트, 다이에틸 프탈레이트, 다이뷰틸 프탈레이트, 다이옥틸 프탈레이트, 다이아이소노닐 프탈레이트, 뷰틸 벤질 프탈레이트, 뷰틸 프탈릴 뷰틸 글라이콜레이트, 트리스(2-에틸 헥실) 트라이멜리테이트, 트라이에틸 포스페이트, 트라이페닐 포스페이트, 트라이크레실 포스페이트, p-페닐렌 비스(다이페닐 포스페이트), 및 다른 포스페이트 유도체, 다이아이소뷰틸 아디페이트, 비스(2-에틸 헥실) 아디페이트, 트라이에틸 시트레이트, 아세틸 트라이에틸 시트레이트, 시트르산 함유 가소화제, 트라이아세틴, 트라이프로피오닌, 트라이뷰티린, 슈크로즈 아세테이트 아이소뷰티레이트, 글루코즈 펜타프로피온에이트, 트라이에틸렌 글라이콜-2-에틸헥사노에이트, 폴리에틸렌 글라이콜, 폴리프로필렌 글라이콜, 폴리프로필렌 글라이콜 다이벤조에이트, 폴리에틸렌 글루타레이트, 폴리에틸렌 석신에이트, 폴리알킬 글라이코사이드, 2,2,4-트라이메틸-1,3-펜테인다이올 아이소뷰티레이트, 다이아이소뷰티레이트, 프탈산 공중합체, 1,3-뷰테인다이올, 지방족 에폭사이드에 의해 말단-캡핑된 1,4-뷰테인다이올, 비스(2-에틸헥실) 아디페이트, 또는 에폭시화 대두유중 하나 이상인 방법.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 가소화제가 조성물중 셀룰로즈 에스터의 총 중량을 기준으로 25중량% 이하의 양으로 포함되는 방법.
  20. 제 1 항에 있어서,
    상기 코팅 조성물이 상기 셀룰로즈 에스터중 하나 이상과 반응성인 가교결합제를 추가로 포함하는 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 가교결합제가 멜라민-폼알데하이드 수지, 우레아-폼알데하이드 수지, 벤조구아나민-폼알데하이드 수지, 글라이콜우릴-폼알데하이드 수지 또는 폴리아이소사이아네이트중 하나 이상으로부터 선택되는 방법.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 가교결합제가 멜라민-폼알데하이드 수지, 우레아-폼알데하이드 수지 또는 폴리아이소사이아네이트중 하나 이상으로부터 선택되는 방법.
  23. 제 1 항에 있어서,
    상기 코팅 조성물이 하나 이상의 보조 코팅 수지를 추가로 포함하는 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 보조 코팅 수지가 폴리에스터, 폴리아마이드, 폴리우레탄, 폴리에터, 폴리에터 폴리올 또는 폴리아크릴중 하나 이상인 방법.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 보조 코팅 수지가 조성물의 총 중량의 30% 미만을 구성하는 방법.
  26. 제 23 항에 있어서,
    상기 보조 코팅 수지가 조성물의 총 중량의 15% 미만을 구성하는 방법.
  27. 제 1 항에 있어서,
    상기 코팅 조성물을 목재, 금속, 플라스틱 또는 유리 섬유로 이루어진 군으로부터 선택되는 기판에 도포하는 방법.
  28. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판이 미리 코팅된 것인 방법.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 미리 도포된 코팅이 하나 이상의 프라이머(primer) 및 하나 이상의 베이스코트(basecoat)로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법.
  30. 제 1 항에 있어서,
    상기 코팅 조성물을 클리어코트(clearcoat)로서 도포하는 방법.
  31. 제 1 항에 있어서,
    상기 코팅 조성물을 분무, 롤링, 솔질 또는 침지에 의해 기판에 도포하는 방법.
  32. 제 1 항에 있어서,
    상기 코팅 조성물을 주위 조건하에서 또는 승온에서 경화시키는 방법.
  33. 제 1 항에 있어서,
    상기 조성물이 평탄화제, 레올로지 조절제 및 유동 조절제; 소광제; 안료 습윤 및 분산제; 계면활성제; 자외선(UV) 흡수제; UV 광 안정화제; 채색 안료; 소포제 및 발포 방지제; 침강 방지제, 늘어짐 방지제(anti-sag agent) 및 보형제(bodying agent); 피막 방지제; 침수 방지제 및 부상 방지제(anti-floating agent); 살진균제 및 방미제(mildewcide); 부식 억제제; 또는 증점제중 하나 이상 을 추가로 포함하는 코팅 조성물.
  34. 제 1 항에 있어서,
    상기 경화된 코팅 조성물을 갖는 기판이 500마이크론 이하의 평균 외피 조도(average hull roughness)를 갖는 코팅 조성물.
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