KR20090014331A - 장식효과 코팅 조성물 및 그것의 제조 및 사용 방법 - Google Patents

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로버트 에이치 네그리
라파엘 버리
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유나이티드 스테이츠 집섬 컴파니
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Abstract

본 발명은 일반적으로 코팅 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 단일 적용시 다색 및/또는 다형상 외관을 생성할 수 있는 장식 효과 코팅 조성물에 관한 것이다. 다색 효과는 실질적으로 서로 혼합할 수 없고 적용시 별도의 층으로 분리되는 다수의 착색 조색제를 통하여 발생한다. 두 층 사이의 색 차이는 최소한 약 0.25 델타 E 유닛이어야 한다. 추가의 장식 효과는 표면을 퍼티 칼이나 다른 도구로 전단함으로써 적용될 수 있는 한편, 코팅 조성물은 액체 및 준-액체 상태로 존재한다.
코팅 조성물, 장식 효과, 다색 외관, 다형상 외관, 퍼티 칼, 착색 조색제, 비-착색 충전제/염기 안료, 색 차이, 도료.

Description

장식효과 코팅 조성물 및 그것의 제조 및 사용 방법{DECORATIVE EFFECT COATING COMPOSITIONS AND METHODS OF MAKING AND APPLYING SAME}
본 발명은 일반적으로 코팅 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 단일 적용시 다색 및/또는 다형상 외관을 생성할 수 있는 장식 효과 코팅 조성물에 관한 것이다.
대부분의 선행 기술의 코팅 조성물은 표면에 적용된 후 단일- 또는 단조로운 색의 외관을 가지는 코팅을 생성한다. 그러므로 소비자가 다색 외관을 가지는 코팅을 생성하는 것을 원할 때에는 상이한 코팅 조성물 생성물의 다중 적용이 때로 필요하다. 또는 달리 소비자는 단일 적용시 원하는 다색 장식 효과를 제공하는 기존의 다색 코팅 조성물을 활용할 수 있다.
미국 특허 제 3,058,931호에는 단일 적용시 얼룩덜룩한 외관을 가지는 코팅을 생성하는 다색 코팅 조성물이 개시되어 있다. 코팅은 보호 콜로이드, 재질을 은폐하고 생성물의 광택 수준을 조절하기 위하여 필요한 하나 또는 그 이상의 안료, 및 에멀션 중합체를 함유하는 "수성 염기"를 포함한다. 착색된 니스 전색제는 착색된 안료를 수지상 니스 전색제로 분쇄함으로써 제조된다. 육안으로 보이는 착색된 큰 니스 입자와 그 결과의 조성물의 착색되지 않은 수성 염기 사이의 대조는 단일 적용 후에 얼룩덜룩한 외관을 가지는 코팅을 제공한다. 상기 제 3,058,931호 특허는 60보다 작은 최소한 하나의 친수성 숫자 (또는 12보다 작은 친수성/친유성 평형 ("HLB") 값)를 가지는 착색된 니스 전색제가 육안으로 보이는 소수성 니스 입자의 분해 (및 그로써 적용된 코팅의 얼룩덜룩한 외관)를 방지하기 위해 반드시 사용되어야 한다는 것을 강조하고 있다. 나아가 코팅 조성물은 단순히 얼룩덜룩한 외관을 제공할 수 있기 때문에, 소비자에게는 주문 제작된 장식용 무늬를 생성할 수 있는 능력이 제공되지 않는다.
미국 특허 제 3,811,904호에는 단일 적용시 얼룩덜룩한 외관을 가지는 코팅을 생성하는 다른 다색 코팅 조성물이 개시되어 있다. 코팅 조성물은 중합체가 교차결합되기 전에 안료의 첨가에 의해 착색된 용매화된 중합체의 "글로뷸(globule)"을 함유한다. 안정한 분산액에서 교차결합된 중합체의 글로뷸은 그것들이 상대적으로 혼합될 수 없고, 상호 간에 유착되지 않는 액체에 분산된다. 그러므로 안정한 글로뷸은 적용된 코팅에 얼룩덜룩한 외관을 제공한다. 일시적인 분산액에서는 코팅 조성물은 양립할 수 없는 중합체의 2 용액 (또는 연속적인 상과 불연속적인 상)을 함유하는데, 그것들은 일반적으로 교차결합 전에 안료의 첨가에 의해 착색된다. 분산된 상의 중합체 글로뷸은 상호 간에 유착되어 더 큰 입자를 형성하고, 그로써 얼룩덜룩한 외관을 가지는 코팅을 제공한다. 추가로, 홈이 있는 무늬는, 분산되고 연속적인 상 모두 (즉 두 개의 중합체 용액이) 혼합 없이도 유동적이기 때문에 코팅이 여전히 젖어있을 때 전단 응력이 적용된 코팅에 적용되는 경우 형성될 수 있다. 그러나 글로뷸의 성질은 그 결과의 코팅 외관이 전단 응력이 적용되는 경우 색이 불연속적인 줄무늬나 갑자기 번지는 것을 포함하는 것을 유발한다.
미국 특허 제 3,600,346호에는 딘일 적용시 나뭇결이 있거나 골동품과 같은 외관 (또는 "마감")을 가지는 코팅을 생성하는 추가의 다색 코팅 조성물이 개시되어 있다. 코팅 조성물은 오일 변형된 알키드 수지 전색제에 분산된 일차 안료를 함유한다. 코팅 조성물은 추가로 이차 안료를 포함하는데, 그것은 오일-변형된 알키드 수지 전색제와는 혼합되지 않는 수지에 의해 캡슐화되어 있다. 적용된 습식 코팅에 전단 응력을 적용하면 그것의 수지상 캡슐 (또는 "껍질")로부터 이차 안료가 방출되는 것이 유발되고, 그로써 마감에 나뭇결이 있거나 골동품과 같은 외관을 제공하게 된다. 상기 '904호 특허의 글로뷸과 유사하게 캡슐화된 이차 안료의 성질은 그 결과의 코팅 외관이 전단 응력이 적용되는 경우 불연속적인 줄무늬나 색의 갑작스러운 번짐을 포함하는 것을 유발한다.
본 발명은 최소한 하나의 착색 조색제를 함유하는 초기 단조로운 색의 코팅 조성물 또는 도료 및 그것의 제조방법을 제공한다. 초기 단조로운 색의 코팅 조성물은 착색 조색제(들)이 코팅 조성물의 나머지 성분들과 양립할 수 없고 따라서 적용된 코팅 조성물로부터 스틸-형성 (still-forming) 코팅의 외부와 만나는 표면으로 분리되고, 농축되고, 응집하고, 및/또는 부유하는 한편 코팅 조성물은 여전히 "액체 및/또는 준-액체 상태"로 존재하고 (즉 코팅 조성물이 완전히 건조되어 "코팅"을 형성하기 전), 그로써 단일 적용시 다색 및/또는 다형상 외관을 가지는 최종 (또는 형성된) 코팅을 생성할 수 있도록 제형된다. 그러므로 본 발명의 초기 단조로운 색의 코팅 조성물은 원하는 장식 효과, 이를테면 그것들에 한정되는 것은 아니지만 다색 및/또는 다형상을 나타내는 최종 코팅을 생성하기 위하여 다중 적용 단계를 수행하거나 및/또는 다중 생성물 (예컨대 다수의 단조로운 색 코팅 조성물)을 사용할 필요가 제거된다. 유익하게도, 초기 단조로운 색의 코팅 조성물은 어떠한 종래의 도료 적용 방법, 이를테면 그것에 한정되는 것은 아니지만 솔질기법 (brushing), 압연기법 (rolling), 및 분무기법 (spraying)을 통해 적용될 수 있다.
한 구체예에서, 초기 단조로운 색의 코팅 조성물은 적용된 전단 응력에 대한 반응에 의하여 단일 적용시 다색 및/또는 다형상 외관을 가지는 코팅을 형성하는 한편, 코팅 조성물은 여전히 액체 상태 및/또는 준-액체 상태로 존재한다. 이 구체예에 따르면, 전단 응력의 적용은 일반적으로 착색 조색제와 적용된 코팅 조성물의 다른 성분들과의 불안정성 또는 부적합성을 증가시키며, 따라서 최종 형성된 코팅의 특수한 위치에서 색 차이 (또는 무늬)를 형성하기 위해 선택적으로 적용될 수 있다. 보다 구체적으로 스틸-형성 코팅의 표면에 전단 응력을 적용하는 것은 착색 조색제(들)이 코팅 조성물로부터 스틸-형성 코팅 표면으로 분리되고, 농축되고, 응집되고, 및/또는 부유하는 양을 증가시키거나 및/또는 그렇게 되도록 유발하는 한편, 코팅 조성물은 여전히 액체 및/또는 준-액체 상태로 존재하고, 그로써 최종 코팅에 무늬를 형성하기 위해 및/또는 최종 코팅의 특수한 위치에 원하는 장식 효과를 생성하기 위해 스틸-형성 코팅의 특수한 영역 또는 지역에 선택적으로 적용될 수 있다. 전단 응력은 어떠한 수단에 의해서든지, 이를테면 그것들에 한정되는 것은 아니지만 금속 숟가락, 퍼티용 칼, 및 솔과 같은 수동 공구, 스폰지 및 천, 및/또는 심지어 개개인의 손 (또는 손가락)과 같은 다른 도구에 의해 적용될 수 있다.
일반적으로 용어 "액체 상태", "준-액체 상태", 및 "액체 상태 및/또는 준-액체 상태"는 본원에서 코팅 조성물이 아직은 최종 코팅을 형성하지 않은 것을 가리킬 때 사용된다. 건조 중에 코팅은 일반적으로 용매의 증발로 인해 및/또는 결합제 매질의 물리적 및/또는 화학적 반응 때문에 액체로부터 고체 상태로 변화한다 (Coatings Encyclopedic Dictionary, S. LeSota, Ed., Federation of Soc. for Coatings Technology, Blue Bell, PA., 1995).
한 구체예에서 용어 "액체 상태", "준-액체 상태", 및 "액체 상태 및/또는 준-액체 상태"는 코팅 조성물이 아직 완전히 건조되지 않았거나 "딱딱하게 건조된" 것을 의미한다. 일반적으로 코팅 산업계에서 규정되는 바와 같이, 코팅 조성물은 코팅상에 최대 하향 압력을 발휘함으로써 만들어진 어떠한 흔적이든지 부드러운 천으로 가볍게 문질러줌으로써 완전하게 제거되자마자 딱딱하게 건조된다 (그리고 최종 코팅으로 형성된다) (Coatings Encyclopedic Dictionary, 상기동일).
다른 구체예에서, 용어 "액체 상태", "준-액체 상태", 및 "액체 상태 및/또는 준-액체 상태"는 코팅 조성물이 "지촉건조 (set-to-touch 또는 dry-to-touch)" 되는 시간 전의 어떠한 시간 기간을 의미한다. 일반적으로 코팅 산업계에서 규정되는 바와 같이, 지촉건조 시간은 코팅 조성물의 내부 점착력이 코팅 조성물의 점착력 (기판 표면에 대한)을 초과할 때의 시간이다. 단순한 접촉 시험은 코팅이 지촉건조되었는지의 여부를 측정하기 위해 사용될 수 있다: 코팅은 지촉건조될 때 접촉시 "달라붙거나" 끈적거리지 않는다 (Coatings Encyclopedic Dictionary, 상기동일).
전술한 논의의 관점에서, 전단 응력은 일반적으로 코팅 조성물이 표면에 적용된 후에, 그리고 코팅 조성물이 완전히 건조되는 시간 전에 적용된다. 보다 전형적으로, 전단 응력은 코팅 조성물이 적용된 후 약 30초 후에, 약 45초 후에, 약 60초 후에, 및/또는 약 90초 후에, 및 코팅 조성물이 지촉 건조되는 시간 전에 (즉 코팅이 접촉시 달라붙거나 끈적거리는 동안에) 적용된다. 물론 코팅이 완전히 건조되거나 및/또는 지촉 건조되는 데 필요한 시간은 적용된 코팅의 두께 및 특정 기판의 성질과 다공성을 토대로 달라질 것이지만, 상기의 설명과 같이 쉽게 측정될 수 있다.
전형적으로, 습식 필름 두께가 약 1mil 내지 약 10mil인 적용된 코트는 약 0.5mil 내지 약 5mil의 건식 필름 두께를 가지는 최종 코팅을 제공한다. 그러한 적용된 코트는 대체로 정상적인 건조 조건 (77℉ 및 50% 상대 습도) 하에서 약 30분 내지 약 60분 이내에 딱딱하게 건조되며, 정상적인 건조 조건 (77℉ 및 50% 상대 습도) 하에서 약 1분 내지 약 10분 이내에 지촉 건조된다.
다른 구체예에서, 전단 응력은 코팅 조성물이 여전히 액체 및/또는 준-액체 상태에 있는 동안에 적용되지 않는다. 이 구체예에서, 초기 단조로운 색의 코팅 조성물은 건조되어 얼룩덜룩하거나, 반점이 있거나, 또는 덩어리를 이룬 외관을 가지는 최종 코팅을 형성한다. 다른 구체예 (전단 응력이 적용된 경우)에서와 같이, 관찰되는 장식 효과는 일반적으로 착색 조색제(들)과 적용된 코팅 조성물의 다른 성분들과의 부적합성에 의해 유발된다. 그러나 본 구체예에 따르는 코팅 조성물에서 착색 조색제는 초기에는 코팅 조성물의 다른 성분들과 잘 섞이지만, 코팅 조성물이 건조되기 시작함에 따라 (즉 용매가 건조하거나 및/또는 결합제 매질이 반응함에 따라) 차츰 혼합할 수 없는 것이 된다 (다른 코팅 조성물 성분들과) (Coatings Encyclopedic Dictionary, 상기동일).
그러므로 본 발명에 따르는 코팅 조성물에서 착색 조색제(들)과 적용된 코팅 조성물의 다른 성분들과의 불안정성 또는 부적합성이 이용되는 한편, 코팅 조성물은 여전히 액체 및/또는 준-액체 상태에 있어서 원하는 다색 및/또는 다형상 장식 효과를 생성할 수 있다. 상기에서 설명된 것과 같이, 어떤 구체예에서 착색 조색제(들)과 적용된 코팅 조성물의 다른 성분들과의 불안정성 또는 부적합성은 적용된 코팅 조성물에 전단 응력을 적용함으로써 (예컨대 수동 공구를 통하여) 가속화되거나 및/또는 두드러질 수 있는 한편 코팅 조성물은 여전히 액체 및/또는 준-액체 상태로 존재한다. 착색 조색제(들)과 적용된 코팅 조성물의 다른 성분들과의 불안정성 또는 부적합성은 단일 착색 조색제를 함유하는 코팅 조성물에서 얻어질 수 있지만, 가시적인 효과는 코팅 조성물이 상호 간에 혼합할 수 없는 (최소한) 첫 번째 및 두 번째 착색 조색제의 조합을 함유할 때 더욱 쉽게 증명된다. 착색 조색제 불안정성 또는 부적합성은 또한 코팅 조성물 중의 계면활성제, 분산제, 및/또는 습윤제의 양을 감소시키거나 최소화함으로써 얻어질 수 있는데, 그러한 성분들이 일반적으로 물-기저 및 오일-기저 성분들 및/또는 시스템 사이에서 착색제 적합성을 촉진하기 때문이다.
통상적인 소비자에게는 비록 일반적으로 가시적이고 인지될 수 있을만한 것이지만, 코팅 조성물의 장식 효과는 또한 종래의 분광광도계를 사용함으로써 증명될 수 있다 (그리고 측정될 수 있다). 그러한 분광광도계는 색을 "측정"할 수 있고 CIE LAB로서 알려져 있는 포맷으로 결과를 제공한다. 세 개의 매개변수 L*a*b*는 삼차원적인 "색 공간"을 규정한다. L*은 샘플의 휘도 또는 블랙-투-화이트(black-to-white) 성분이고, a* 및 b*는 샘플의 색 성분이다. 두 개의 상이한 색 (예컨대 본 발명에 따르는 다색 장식용 코팅의 두 개의 상이하게 착색된 영역) 사이의 색 차이 또는 △E의 범위는 340 내지 0 (또는 색 차이가 없음)이고, 이것은 다음과 같이 색을 측정하고 색 차이를 계산함으로써 측정될 수 있다:
식 1: △E = [(L1-L2)2 + (a1-a2)2 + (b1-b2)2]1/2
소비자들은 약 0.25의 최대한 낮은 △E 값을 검출할 수 있고, 따라서 약 0.25보다 큰 △E 값을 증명하는 다색 코팅 (또는 그것의 일부)은 발명의 내용에 따르는 장식 효과를 증명한다. 그러나 보다 더 높은 △E 값이 일반적으로 더 바람직한데, 왜냐하면 그 값은 전형적으로 통상적인 소비자에게 더 인지될 수 있고 (검출 역치 값에 비하여), 따라서 본 발명에 따르는 더욱 명백한 장식 효과를 제공한다. 그러므로 다양한 구체예에서, 코팅의 △E 값은 약 1보다 크거나, 약 2보다 크거나, 약 4보다 크거나, 및/또는 약 5보다 크다. 추가로 과도하게 높은 △E 값은 또한 언제나 바람직한 것은 아닌데, 왜냐하면 색 대조가 특정 소비자 또는 원하는 장식 효과에는 너무 심각할 수 있기 때문이다 (예컨대 보다 미묘한 색변화 또는 다형상 코팅이 바람직할 수 있다). 따라서 추가의 구체예에서 코팅의 △E 값은 약 200보다 작거나, 약 100보다 작거나, 약 75보다 작거나, 및/또는 약 50보다 작다. 나아가 다른 구체예에서는 코팅은 약 1.0 내지 약 200, 약 2 내지 약 100, 약 4 내지 약 75, 및/또는 약 5 내지 약 50의 △E 값을 나타낸다.
코팅 조성물은 일반적으로 최소한 첫 번째 착색 조색제, 농축제, 계면활성제, 및 결합제를 포함하며, 그것들은 일반적으로 하나 또는 그 이상의 종래의 유기 용매 및/또는 수성 용액에 분산된다 (또는 용해된다). 최소한 하나의 비-착색 충전제/염기 안료도 또한 전형적으로 코팅 조성물에 포함된다. 나아가 코팅 조성물은 때로 발포제거제 및/또는 습윤제를 포함하고, 또한 다른 추가의 임의 성분을 포함할 수 있다.
앞에서 설명된 것과 같이, 가시적인 효과는 코팅 조성물이 상호 간에 혼합할 수 없는 (최소한) 첫 번째 및 두 번째 착색 조색제의 조합을 포함할 때 보다 쉽게 증명된다. 그로써 코팅 조성물은 추가로 첫 번째 착색 조색제에 관련하여 상이한 물리적 특성을 가지는 두 번째 착색 조색제를 포함함으로써 첫 번째 및 두 번째 착색 조색제는 상호 간에 혼합할 수 없다. 예를 들어 첫 번째 착색 조색제는 수성 착색 조색제이고, 두 번째 착색 조색제는 비-수성 착색 조색제이다. 유사하게, 첫 번째 착색 조색제는 친수성 착색 조색제이고, 두 번째 착색 조색제는 소수성 착색 조색제일 수 있다. 다른 대체 구체예에서, 착색 조색제 중 하나는 수성 및 비-수성 코팅 조성물 둘 다에서 용매화될 수 있거나 및/또는 균일하게 분산될 수 있는 보편적인 착색 조색제일 수 있다. 착색 조색제 중 하나가 보편적인 착색 조색제일 때, 일반적으로 두 번째 착색 조색제는 코팅 조성물 전색제 (즉 코팅 조성물의 다른 성분들을 포함하는 혼합물)와 양립할 수 없는 것 (또는 혼합할 수 없는 것)이 바람직하다.
코팅 조성물 안료 부피 농도 ("PVC")는 총 비-휘발성 물질, 예컨대 안료(들) 플러스 결합제의 부피에 대한 안료(들)의 부피의 비율이고, 일반적으로 약 5% 내지 약 95%, 약 10% 내지 약 80%, 및/또는 약 15% 내지 약 65%의 범위이다. 결합제 고체에 대한 총 안료의 코팅 조성물 안료/결합제 비율은 약 25 내지 약 1, 약 20 내지 약 2, 및/또는 약 15 내지 5이다. 더 높은 안료 함량이 코팅 조성물에 추가의 마찰원을 제공하고, 그것은 원하는 장식 효과를 개발하는 것을 돕기 위해 제자리에서 활용될 수 있기 때문에, PVC 및 안료/결합체 비율 둘 다에 대해 더 높은 값이 일반적으로 바람직하다. 나아가 더 높은 값은 형성된 코팅에 불투명도를 제공하거나 및/또는 코팅의 기판 안으로의 투과성을 증가시키기 위하여 유익할 수 있다.
착색 조색제 (들)
코팅 조성물은 최소한 하나의 착색 조색제를 포함하며, 더 바람직하게는 두 개의 착색 조색제를 포함한다. 코팅 조성물은 또한 세 개 또는 그 이상의 착색 조색제를 포함할 수도 있다. 착색 조색제(들)은 수성 착색 조색제, 비-수성 착색 조색제, 소수성 착색 조색제, 친수성 착색 조색제, 또는 보편적인 착색 조색제일 수 있다. 어떤 경우에 특정 착색 조색제는 둘 또는 그 이상의 기존의 범주 내에 분류될 수 있다. 예를 들어 착색 조색제는 수성 착색 조색제 및 보편적 착색 조색제 둘 다일 수 있다. 유사하게 착색 조색제는 비-수성 착색 조색제 및 소수성 착색 조색제 둘 다이거나, 또는 수성 착색 조색제 및 친수성 착색 조색제일 수 있다. 색 차이의 정도 및 색 자체는 유익하게도 착색 조색제(들)의 선택 및 농도에 의해 조절될 수 있다.
착색 조색제(들)은 일반적으로는 그것들에 한정되는 것은 아니지만 안료 및 염료를 포함하는 착색 조색제(들)일 수 있는데, 단 최소한 하나의 착색 조색제 (또는 그것의 일부)는 습식 상태로 적용된 코팅 조성물로부터 스틸-형성 코팅의 표면으로 분리, 농축, 응집, 및/또는 부유할 수 있어서 단일 적용시 다색 및/또는 다형상 장식 효과를 가지는 최종 또는 형성된 코팅을 제공할 수 있어야 한다. 대부분 조색제는 안료 분산액을 포함한다. 본원에서 사용되는 용어 "착색 조색제"는 백색의 불투명하게 하는 안료, 예컨대 이산화 티탄 및 산화 아연 (이것들은 본원에서 "비-착색 충전제/염기 안료"로 규정된다)을 포함하지 않는다. 그러나 본 발명에 따르는 착색 조색제는 백색의 불투명하게 하는 안료 (예컨대 이산화티탄 및 산화아연)의 분산액일 수 있는데, 그것은 앞에서 설명된 것과 같이 그것들과 코팅 조성물의 다른 성분들과의 부적합성 때문에 습식 상태로 적용된 코팅 조성물로부터 스틸-형성 코팅의 표면으로 분리, 농축, 응집, 및/또는 부유할 수 있다.
만약 단지 하나의 착색 조색제만이 포함된다면, 착색 조색제는 수성 착색 조색제, 비-수성 착색 조색제, 소수성 착색 조색제, 친수성 착색 조색제, 또는 보편적인 착색 조색제일 수 있지만, 일반적으로 바람직하게는 착색 조색제는 다소 스틸-형성 코팅과 양립할 수 없거나 및/또는 코팅 안에서 불안정하여서 착색 조색제가 (습식 상태로) 적용된 코팅 조성물로부터 스틸-형성 코팅의 외부 표면으로 분리, 농축, 응집, 및/또는 부유할 수 있는 것이 좋다. 그러므로 일반적으로 용매- 또는 오일-기저 코팅 조성물 중의 수성 착색 조색제 및/또는 친수성 조색제 중 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하다 (그러한 착색 조색제는 또한 보편적 조색제로서 분류될 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다). 유사하게, 일반적으로 물-기저-라텍스-함유 코팅 조성물 중에 비-수성 착색 조색제 및/또는 소수성 착색 조색제를 사용하는 것이 바람직하다 (그러한 착색 조색제는 또한 보편적 조색제로서 분류될 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다).
앞에서 설명된 것과 같이, 코팅 조성물은 추가로 두 번째 착색 조색제, 세 번째 착색 조색제, 또는 더 많은 수의 착색 조색제(들)을 포함할 수 있다. 그런 모든 경우에, 두 번째 (또는 세 번째) 착색 조색제에 대하여 첫 번째 착색 조색제와 관련하여 상이한 물리적 특성을 가짐으로써 최소한 두 개의 착색 조색제가 실질적으로 상호 간에 혼합할 수 없는 것이 바람직하다 (즉 조합의 10 중량% 미만, 5 중량% 미만, 및/또는 2 중량% 미만이 혼합할 수 있다). 예를 들어 첫 번째 착색 조색제는 수성 착색 조색제이고, 두 번째 착색 조색제는 비-수성 착색 조색제일 수 있다. 추가로 첫 번째 착색 조색제는 친수성 착색 조색제이고, 두 번째 착색 조색제는 소수성 착색 조색제일 수 있다. 또는 달리 착색 조색제들 중 하나는 수성 및 비-수성 코팅 조성물 두 가지에 모두 용매화될 수 있고 및/또는 균일하게 분산될 수 있는 보편적인 착색 조색제일 수 있고, 다른 착색 조색제는 수성 또는 비-수성 시스템 중 하나에 대해 선택적일 수 있다.
착색 조색제들 중 하나가 보편적인 착색 조색제일 때, 두 번째 착색 조색제는 상대적으로 코팅 조성물의 다른 성분들과 혼합할 수 없는 것이어서, 두 번째 착색 조색제는 (습식 상태로) 적용된 코팅 조성물로부터 스틸-형성 코팅의 외부 표면으로 분리, 농축, 응집, 및/또는 부유할 수 있다. 그러므로 보편적인 착색 조색제를 포함하는 오일-기저 코팅 조성물에서 두 번째 착색 조색제로서 수성 착색 조색제 또는 친수성 착색 조색제 중 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하다. 유사하게, 보편적인 착색 조색제를 포함하는 라텍스-기저 코팅 조성물에서는, 일반적으로 두 번째 착색 조색제로서 비-수성 착색 조색제 또는 소수성 착색 조색제를 사용하는 것이 바람직하다.
유용한 착색 조색제는 많은 상업적 공급체, 이를테면 그것들에 한정되는 것은 아니지만, Degussa Corporation (New Jersey); Heucotech Ltd.(Pennsylvania); Noveon Inc. Performance Coatings (Ohio); Pflaumer Brothers, Inc. (New Jersey); Reitech Corporation (Pennsylvania); CPS Color Equipment, Inc. (North Carolina); Eagle Sales Co. (Missouri); Engelhard Corp. (New Jersey); Lanxess (구 Bayer Chemicals) (Pennsylvania); Nanostructured & Amorphous Materials, Inc. (New Mexico); Pan Technology, Inc. (New Jersey); Plasticolors Inc. (Ohio); Raffi and Swanson Inc. (Massachusetts); Ralston Colour Systems B.V. (Netherlands); Wolstenholme International, Inc. (Illinois)로부터 구할 수 있다. 다양한 구체예에서, 단조로운 색의 코팅 조성물은 약 1 중량% 내지 약 40 중량%, 약 2.5 중량% 내지 약 30 중량%, 및/또는 약 5 중량% 내지 약 20 중량%의 착색 조색제(들)을 포함한다.
적당한 소수성 착색 조색제는 일반적으로 소수성 수지 전색제에 분산된 최소한 하나의 안료를 함유한다. 유기 및 무기 안료 둘 다 소수성 수지 전색제에 효과적으로 분산될 수 있다. 한 측면으로, 소수성 착색 조색제는 약 100 중량%의 고체 함량을 가진다. 추가의 측면으로, 수지는 히드록실-기능화된 불포화 폴리에스테르이고, 그것은 유익하게도 종래의 폴리에스테르 수지 및 종래의 비닐 에스테르 수지와 부합한다. 그러나 적당한 소수성 착색 조색제의 화학적 조성은 그것이 일반적으로 수성 용액 (또는 시스템)과 혼합할 수 없는 것이라면 특별히 중요하지는 않다. 유사하게, 소수성 수지 전색제의 조성은 그것이 소수성이기만 하면 특히 중요한 것은 아니다. 소수성 착색 조색제의 실례로는 상표명 POLYTREND® (Degussa Corporation, New Jersey)로 판매되는 착색 조색제가 있다.
적당한 비-수성 착색 조색제는 일반적으로 유기 용매/수지 조합에 분산된 최소한 하나의 안료를 포함한다. 유기 및 무기 안료 둘 다 용매/수지 조합에 효과적으로 분산될 수 있다. 한 측면으로 용매는 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트와 나프톨 스피릿의 혼합물이다. 다른 측면으로 수지는 열가소성 수지, 예를 들면 열가소성 아크릴 수지이다. 적당한 비-수성 착색 조색제는 또한 하나 또는 그 이상의 계면활성제를 함유할 수 있다. 적당한 비-수성 착색 조색제는 전형적으로 많은 비-수성 코팅 시스템, 이를테면 알키드, 에폭시, 락카, 폴리에스테르, 및 폴리우레탄과 부합한다. 적당한 비-수성 착색 조색제의 화학적 조성은 그것이 일반적으로 수성 용액 (또는 시스템)과 혼합할 수 없는 것이라면 특별히 중요하지는 않다. 비-수성 착색 조색제의 실례로는 상표명 CHROMA-CHEM® (Degussa Corporation, New Jersey)으로 판매되는 착색 조색제가 있다.
적당한 보편적 조색제는 일반적으로 수성 및 비-수성 용액 (또는 시스템) 둘 다와 부합할 수 있다. 그러한 조색제는 때로 수성 용액 또는 비-수성 용액 중 하나에 분산된 최소한 하나의 안료를 포함하며, 일반적으로는 어떠한 수지도 함유하지 않는다. 유기 및/또는 무기 안료가 포함될 수 있다. 수성 및 비-수성 용액 중의 특정 조색제의 화학적 조성이 아닌 그것의 행동/성능은 그것이 보편적 조색제로 분류될 것인지의 여부를 결정한다. 보편적 조색제의 실례는 상표명 COLORTREND® (Degussa Corporation, New Jersey)로 판매되는 착색 조색제이다.
적당한 친수성 착색 조색제는 일반적으로 친수성 수지 전색제 중에 분산된 최소한 하나의 안료를 함유한다. 유기 및 무기 안료 둘 다 적당한 친수성 수지 전색제에 효과적으로 분산될 수 있다. 한 측면으로 친수성 착색 조색제는 약 100 중량%의 고체 함량을 가진다. 추가의 측면으로, 수지는 폴리아미드 또는 폴리우레탄이다. 그러나 적당한 친수성 착색 조색제의 화학적 조성은 착색 조색제가 일반적으로 비-수성 용액 (또는 시스템)과 혼합할 수 없는 것이라면 특별히 중요하지 않다. 유사하게, 친수성 수지 전색제의 조성은 그것이 친수성이기만 하면 특별히 중요하지 않다.
적당한 수성 착색 조색제는 일반적으로 수성 용액/수지 조합에 분산된 최소한 하나의 안료를 함유한다. 유기 및 무기 안료 둘 다 사용될 수 있다. 한 측면으로 수지는 아크릴계이다. 그러나 적당한 친수성 착색 조색제의 화학적 조성은 착색 조색제가 일반적으로 비-수성 용액 (또는 시스템)과 혼합할 수 없는 것이라면 특별히 중요하지 않다. 수성 착색 조색제의 실례는 상표명 AQUA-CHEM® (Degussa Corporation, New Jersey)으로 판매되는 착색 조색제이다.
농축제 (들)
하나 또는 그 이상의 농축제가 전형적으로 코팅 조성물에 포함되어 원하는 특정 유동학적 특성을 제공한다. 예를 들어 농축제는 때로 코팅 조성물에, 약 50 크렙스 유닛 (KU) 내지 약 140 KU, 약 70 KU 내지 약 120 KU, 및/또는 약 80 KU 내지 약 110 KU의 점도 값을 제공하기 위하여 첨가된다. 스토머(stormer)-형 점도계가 코팅 조성물의 점도를 측정하기 위해 사용될 수 있다. 초기 단조로운 색의 코팅 조성물에 사용하기 위해 적당한 농축제로는, 그것들에 한정되는 것은 아니지만 셀룰로오스성 농축제, 겔화 클레이, 결합성 농축제, 및 그것들의 조합이 있다.
예시적인 셀룰로오스성 농축제로는 그것들에 한정되는 것은 아니지만 분자량이 약 1000 달톤 내지 500,000 달톤인 셀룰로오스 에테르, 예를 들면 알킬 히드록시프로필 셀룰로오스 에테르, 히드록시프로필 메틸 셀룰로오스, 크산탄 검, 카르복시메틸셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스, 알긴산 나트륨 및 알긴산의 다른 염, 카라기난, 아라비아 검 (아라브산의 혼합 염), 카라야 검 (아세틸화된 다당), 트라가칸트 검 (산성 다당류의 복합 혼합물), 가티 검 (복합 다당의 칼슘 및 마그네슘 염), 구아르 검 (직쇄 갈락토만난) 및 그것의 유도체, 구주콩나무 검 (분지된 갈락토만난) 및 그것의 유도체, 타마린드 검, 질경이 씨앗 검, 모과씨 검, 낙엽송 검, 펙틴 및 그것의 유도체, 덱스트란, 및 히드록시프로필셀룰로오스가 있다. 초기 단조로운 색의 코팅 조성물은 전형적으로 약 0.01 중량% 내지 약 5 중량%, 약 0.05 중량% 내지 약 2.0 중량%, 및/또는 약 0.10 중량% 내지 약 1.0 중량%의 셀룰로오스성 농축제를 포함한다.
유용한 알킬 히드록시프로필 셀룰로오스의 알킬기는 9개까지의 탄소 원자를 함유할 수 있지만, 통상 알킬기는 1 내지 3개의 탄소 원자를 함유한다. 무수글루코오스 단위당 약 2개의 히드록시프로필 및/또는 메톡시프로필기를 가지는 히드록시프로필 메틸 셀룰로오스가 때로 사용된다. 20℃에서 약 2 중량%의 적당한 알킬 히드록시프로필 셀룰로오스를 함유하는 수성 용액의 점도는 Ubbelohde 튜브 모세관 점도계로 측정되는 바, 약 60,000 센티푸아즈 (cps)이다. 또는 달리 유사한 측정이 약 2.5rpm과 5rpm 사이의 속도에서 Brookfield 회전 점도계를 사용하여 이루어질 수 있다. 한 실례에서, 초기 단조로운 색의 코팅 조성물은 약 0.25 중량%의 알킬 히드록시프로필 셀룰로오스 에테르를 함유한다. 물론 다른 유형의 셀룰로오스성 농축제도 사용될 수 있으며, 더 낮은 점도의 농축제가 사용된다면 더 많은 양이 필요할 수도 있다 (그 역도 가능하다). 예시적인 알킬 히드록시프로필 셀룰로오스 에테르는 상표명 METHOCEL® (The Dow Chemical Company, Michigan)로 시판되는 것이다.
코팅 조성물에 사용하기에 적당한 겔화 클레이는 팔면체로 배위결합된 알루미나, 산화 마그네슘, 실리케이트, 및/또는 필로실리케이트의 평행 쉬트에 사면체로 배위결합된 실리카의 천연 및/또는 합성 차원적으로 층을 이룬 쉬트 구조를 포함하는 호마이트(hormite) 클레이이다. 그러한 겔화 클레이로는, 그것들에 한정되는 것은 아니지만 아타풀가이트, 세피올라이트, 벤토나이트, 라포나이트, 논트로나이트, 베이델라이트, 야콘토바이트, 진크실라이트, 볼콘스코이트, 헥토라이트, 사포나이트, 페로사포나이트, 사우코나이트, 스와인포르다이트, 피멜라이트, 소보카이트, 스테벤사이트, 스빈포르다이트, 베르미큘라이트, 물-팽창성 합성 클레이, 스멕타이트, 예컨대 몬트모릴로나이트, 특히 나트륨 몬트모릴로나이트, 마그네슘 몬트모릴로나이트, 및 칼슘 몬트모릴로나이트, 일라이트, 혼합 층 일라이트/스멕타이트 미네랄, 예컨대 렉토라이트, 타로소바이트, 및 레디카이트, 마그네슘 알루미늄 실리케이트, 및 상기에서 열거한 클레이들의 혼합물이 있다. 팔리고르스카이트 아타풀가이트 클레이가 일반적으로 바람직하다. 초기 단조로운 색의 코팅 조성물은 전형적으로 약 0.01 중량% 내지 약 10 중량%, 약 0.05 중량% 내지 약 5.0 중량%, 및/또는 약 0.10 중량% 내지 약 2.0 중량%의 겔화 클레이를 포함한다. 유용한 겔화 클레이는 상표명 MIN-U-GEL® (Floridin Company, FL)로 판매되는 것들과 상표명 ATTAGEL® (Engelhard Corporation, NJ)로 시판되는 것들이다. 그러한 클레이가 상이한 입자 크기로 활용가능하다.
코팅 조성물에 사용하기에 적당한 결합성 농축제로는 소수성으로 변형된 에톡실화된 우레탄 (HEUR), 소수성으로 변형된 알칼리-팽창성 에멀션 (HASE), 및 스티렌-말레산 무수물 테르중합체 (SMAT)가 있다. HEUR 농축제 (보통 폴리우레탄 또는 PUR 결합성 농축제로도 알려져 있다)는 일반적으로 수성, 라텍스-기저 코팅 조성물에 바람직하다. 에틸 아크릴레이트와 메타크릴산의 산성 아크릴레이트 공중합체 (교차결합됨), 및 에틸 아크릴레이트, 메타크릴산, 및 비이온성 우레탄 계면활성제 단량체의 아크릴 테르종합체 (교차결합됨)가 또한 결합성 농축제로서 사용될 수 있다. 하나 또는 그 이상의 적당한 결합성 농축제가 사용될 때, 농축 반응은 부분적으로는 결합성 농축제와 코팅 조성물의 최소한 하나의 다른 입자 (예컨대 안료 입자 또는 수지 입자) 또는 다른 결합성 농축제 분자 사이의 결합에 의해 유발된다. 다양한 구체예에서 초기 단조로운 색의 코팅 조성물은 전형적으로 약 0.01 중량% 내지 약 10 중량%, 약 0.05 중량% 내지 약 5.0 중량%, 및/또는 약 0.50 중량% 내지 약 3.5 중량%의 결합성 농축제를 포함한다. 유용한 결합성 농축제는 상표명 ALCOGUM® (Alco Chemical Company, TN)으로 시판되는 것들과 상표명 VISCALEX® (Ciba Specialty Chemcals, NY), 및 상표명 ACRYSOL® (Rohm & Hass, PA)로 시판되는 것들이다.
한 구체예에서, 농축제는 HEUR과 셀룰로오스 에테르, 예컨대 알킬 히드록시프로필 셀룰로오스 에테르를 포함한다. 어떠한 이론에 구속되는 것을 의도하지는 않지만, 결합성 농축제와 셀룰로오스 에테르의 조합은 코팅 조성물에 개선된 적용 및 저장 특성을 제공하는 것으로 여겨진다. 예를 들어 코팅 조성물의 평활성과 평평함은 (기판에 적용될 때) 그러한 결합성 농축제와 셀룰로오스 에테르의 조합을 사용함으로써 개선될 수 있다. 추가로 그러한 조합은 코팅 조성물의 다양한 안료가 경화되는 것 (코팅 조성물이 다량으로 보관되는 경우)을 방지하는 것을 보조할 수 있다. 코팅 조성물 농축제는 추가로 겔화 클레이를 포함할 수 있다.
농축제 시스템은 일반적으로 알칼리 조건하에서 최상으로 수행된다. 그러므로 일반적으로 코팅 조성물에는 최종 코팅 조성물의 pH가 최소한 약 8.0이 되도록 염기성 물질이 포함되는 것이 바람직하다. 다양한 염기성 물질이 pH를 증가시키기 위해 사용될 수 있는데, 예를 들면 암모니아, 가성 소다 (수산화 나트륨), 트리에틸아민 (TEA), 및 2-아미노-2-메틸-1 프로판올 (AMP)이 있다. 다양한 구체예에서 초기 단조로운 색의 코팅 조성물은 약 0.001 중량% 내지 약 5 중량%, 약 0.01 중량% 내지 약 0.5 중량%, 및/또는 약 0.025 중량% 내지 약 0.50 중량%의 염기성 물질을 포함한다.
계면활성제(들)
일반적으로 9 아래의 친수성/친유성 평형 (HLB)값을 가지는 계면활성제가 친유성인 것으로, 11 내지 20 사이의 값을 가지는 것들이 일반적으로 친수성으로 간주되며, 9와 11 사이의 값을 가지는 것들은 일반적으로 중간체로 간주된다. 때로 본 발명의 코팅 조성물에는 (단일 계면활성제 분자보다는) 둘 또는 그 이상의 비이온성 계면활성제의 혼합물이 포함되는 것이 바람직하다. 계면활성제의 HLB 값은 부가적이며, 따라서 계면활성제 혼합물의 HLB 값은 쉽게 측정될 수 있다. 예를 들어 HLB 값이 약 15인 40 중량%의 첫 번째 계면활성제 부분과 HLB 값이 약 4.3인 두 번째 계면활성제 부분 60 중량%의 혼합물의 HLB 값은 [15.0×0.4]+[4.3×0.6] 또는 8.8이다.
코팅 조성물이 물-기저, 라텍스-함유 조성물인 경우 일반적으로 HLB 값이 약 9 아래인 계면활성제 (또는 계면활성제 혼합물)를 포함한다. 전형적으로 계면활성제는 실질적으로 특성상 비-이온성이며, 예컨대 계면활성제 부분의 60 중량% 이상, 70 중량% 이상, 80 중량% 이상, 및/또는 90 중량% 이상이 비이온성이다. HLB 값이 약 9 아래, 약 7 아래, 및/또는 약 5 아래인 계면활성제 (또는 계면활성제 혼합물)이 일반적으로 물-기저, 라텍스-함유 코팅 조성물에 바람직한데, 왜냐하면 그것들은 용액에서 보다 작은 미셸을 형성하고, 그에 따라 미셸과 코팅 조성물의 착색 조색제와의 "가용화" 및/또는 "유화" 상호작용이 보다 쉽게 붕괴되기 때문이다. 그러한 미셸을 붕괴하는 것은 앞서 용해된 조색제(들)을 코팅 조성물 자체로부터 해방시켜서 조색제(들)이 (습식 상태로) 적용된 코팅 조성물로부터 스틸-형성 코팅의 외부 표면으로 분리, 농축, 응집, 및/또는 부유할 수 있게 되고, 그로써 최종 코팅의 색 차이의 발생에 기여하게 된다.
역으로, 코팅 조성물은 일반적으로 코팅 조성물이 오일-기저 조성물일 때 약 11보다 큰 HLB 값을 가지는 계면활성제를 포함한다. 약 11보다 큰, 약 13보다 큰, 및/또는 약 15보다 큰 HLB 값을 가지는 계면활성제 (또는 계면활성제 혼합물)이 일반적으로 오일-기저 코팅 조성물에 바람직한데, 왜냐하면 그것들이 오일-기저 코팅 조성물에 전형적으로 사용된 비극성 용매에서 더 작은 미셸을 형성하고, 그러므로 그것들과 코팅 조성물의 착색 조색제와의 가용화 또는 유화 상호작용이 보다 쉽게 붕괴되기 때문이다.
라텍스- 및 오일-기저 코팅 조성물에서 모두, 코팅 조성물에 사용되는 계면활성제(들)의 상한 양은 원하는 육안 효과를 제공하기 위하여, 아래에서 보다 상세하게 논의되는 것과 같이 최소화된다. 일반적으로, 코팅 조성물은 미셸 형성 (코팅 조성물의 액체 형태에서)을 허용하기 위하여, 그리고 기저 코팅 조성물을 안정하게 하기 위하여 (즉 액체 코팅 조성물에 실질적으로 분산된 및/또는 용해된 코팅 조성물의 조색제 및/또는 비-착색 충전제/염기 안료(들)을 유지하기 위하여) 최소한 충분한 계면활성제를 포함해야 한다. 그러나 코팅 조성물은 전체 색 전개를 제공하기 위하여 충분한 계면활성제의 양을 포함할 필요는 없다. 즉 코팅 조성물은 그것의 전체 착색 가능성을 이루기 위하여 착색 조색제(들)이 첨가되는 것을 허용할 정도로 충분한 양을 포함하지 않아도 된다. 그러므로 종래의 코팅 조성물과 관련하여, 개시된 코팅 조성물은 "계면활성제-고갈된" 것으로 언급될 수 있다. 일반적으로 계면활성제는 액체 형태의 코팅 조성물의 중량을 토대로, 약 0.01 중량% 내지 약 5 중량% 사이, 약 0.01 중량% 내지 약 3.0 중량% 사이, 및/또는 약 0.1 중량% 내지 약 1 중량% 사이의 양으로 존재한다.
코팅 조성물이 그것의 전체 착색 가능성을 이루기 위해 착색 조색제의 첨가를 허용하기에 충분한 양의 (즉 너무 많은 양의) 계면활성제를 포함하는 경우, 추가의 혼합 또는 전단 응력 (기본적인 양의 혼합이 이미 수행된 후에)은 액체 코팅 조성물의 색을 변화시키지 않을 것이다. 유사하게, 특별한 코팅 조성물은 간단한 마찰 시험 (예컨대 습식 상태로 적용된 코팅 조성물이 종이 기판에 적용되고 적용 후 약 5초, 약 10초, 약 20초, 및/또는 약 30초 후에 문지른다)이 인지할만한 색 차이를 생성하지 않는 경우 (문지르지 않은 부분과 관련하여) 너무 많은 양의 계면활성제를 가진다. 나아가 고해상도의 초음파 분광계 분석 (HR-US)은 주어진 코팅 조성물에서 미셸 형성에 필요한 결정적인 계면활성제 (또는 계면활성제 혼합물) 농도 (계면활성제에 대한 최상한선보다 크거나 같다)를 측정하기 위해 사용될 수 있다.
약 9 아래의 HLB 값을 가지는 적당한 비-이온성 계면활성제로는 옥틸페놀 에톡실레이트 및 노닐페놀 에톡실레이트가 있으며, 그것들에 한정되지 않는다. 약 9보다 작은 HLB 값을 가지는 유용한 비-이온성 계면활성제는 상표명 TRITONTM 및 TERGITOLTM (The Dow Chemical Company, Michigan)로 시판된다. 약 11보다 큰 HLB 값을 가지는 적당한 비-이온성 계면활성제로는 옥틸페놀 에톡실레이트와 노닐페놀 에톡실레이트가 있는데, 그것들은 약 9보다 아래의 HLB 값을 가지는 비-이온성 계면활성제보다 더 많은 에틸렌 옥사이드 단위를 가진다. 약 11보다 큰 HLB 값을 가지는 유용한 계면활성제는 또한 상표명 TRITONTM (The Dow Chemical Company, Michigan)으로 시판된다. 다른 계면활성제들도 또한 그 계면활성제(들)(의 혼합물)의 HLB 값이 라텍스- 또는 오일-기저 코팅 조성물에 대하여 앞에서 설명된 것과 같기만 하다면 사용될 수 있다.
결합제
코팅 조성물은 전형적으로 결합제를 포함한다. 결합제는 코팅 조성물이 적용되는 표면에 고체 필름을 형성할 수 있고 안료와 함께 결합할 수 있는 어떠한 적당한 필름-형성 수지일 수 있다. 적당한 결합제로는 라텍스 에멀션 매질과 오일-기저 매질이 있으며 이것들에 한정되지 않는다. 본 발명에 따르는 코팅 조성물에 사용하기에 적당한 라텍스 에멀션 매질로는, 그것들에 한정되는 것은 아니지만 비닐 아세테이트, 예를 들면 에틸렌 비닐 아세테이트, 및 아크릴, 예컨대 비닐 아크릴 및 스티렌화된 아크릴이 있다. 적당한 오일-기저 매질로는 카르복실- 및 히드록실-기능화된 아크릴, 알키드, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 및 에폭시가 있다. 초기 단조로운 색의 코팅 조성물은 전형적으로 약 1 중량% 내지 약 40 중량%, 약 5 중량% 내지 약 30 중량%, 또는 약 10 중량% 내지 약 20 중량%의 결합제를 포함한다 (결합제 중량%는 고체만을 포함한다).
유용한 라텍스 에멀션 매질은 상표명 UCARTM 및 NEOCARTM (The Dow Chemical Company, Michigan)로 시판되는 아크릴 중합체, 비닐 아크릴 중합체, 예를 들면 비닐 아세테이트-부틸 아크릴레이트 공중합체, 스티렌 아크릴 중합체, 및 비닐 아세테이트 중합체, 예컨대 UCARTM 367; 상표명 VINREZ® (Halltech, Inc., Ontario)로 시판되는 에멀션 중합체; 상표명 PLIOWAY® (Eliokem, Ohio)로 시판되는 비닐 아크릴 중합체; 상표명 AQUAMACTM (Resolution Specialty Materials, LLC, Illinois)으로 시판되는 스티렌 아크릴 라텍스 중합체를 포함한다. 예시적인 비닐 아크릴 수지는 VINREZ® 663 V15로, 그것은 약 18℃의 유리 온도를 가지며 평균 입자 크기는 약 0.35 미크론이다. 다른 예시적인 비닐 아크릴 공중합체 전색제는 제품 확인 번호 HP-31-496 (Halltech, Inc., Ontario)으로 시판되며 약 0℃의 유리 온도를 가진다.
적당한 기능화된 아크릴, 알키드, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 및 에폭시는 많은 상업적 공급체로부터 얻어질 수 있다. 유용한 아크릴은 상표명 ACRYLOIDTM (Rohm & Haas, Co., Pennsylvania)하에 시판되며; 유용한 에폭시 수지는 상표명 EPONTM (Resolution Specialty Materials, LLC, Illinois)으로 시판되고; 유용한 폴리에스테르 수지는 상표명 CYPLEX® (Cytec Industries, New Jersey)하에 시판되며; 유용한 비닐 수지는 상표명 UCARTM (The Dow Chemical Company, Michigan)하에 시판된다.
비-착색 충전제/염기 안료(들)
비-착색 충전제/염기 안료는 일반적으로 초기 단조로운 색의 코팅 조성물을 감지할 수 있을 정도로 착색하지 않지만, 일반적으로 조성물에 대한 바탕색을 제공하며, 그로써 착색 조색제 비용을 최소화하고 및/또는 코팅 조성물의 특정한 특성 (예컨대 은폐력, 내마모성, 세척성, 마찰가능성, 흡수성 (또는 기판으로의 투과성), 및 건조 시간)을 변형 또는 증진시키기 위해 사용될 수 있다. 그러므로 비-착색 충전제/염기 안료는 본 발명의 다색 장식 효과 코팅을 생성할 필요가 없다. 일반적으로 어떠한 고형의 비활성 미네랄 또는 미네랄-유사 충전제/안료 물질은, 그것의 입자 크기가 코팅 조성물의 흐름 특성에 해로운 영향을 미치지 않을 수 있도록 충분히 크기만 하면 첨가될 수 있다. 그러나 입자 크기는 전형적으로 분무하는 동안에 문제를 피하기 위하여 제한된다. 초기 단조로운 색의 코팅 조성물에 사용하기 위해 적당한 비-착색 충전제/염기 안료의 실례로는, 그것에 한정되는 것은 아니지만, 탈크, 석고 (즉 수화된 황산 칼슘), 탄산 칼슘, 하석 섬장암(nepheline syenite), 운모, 하소 고령토, 박리 고령토, 이산화 티탄, 리소폰(lithophone), 규회석, 및 비스무스 옥시클로라이드가 있다. 초기 단조로운 색의 코팅 조성물에 사용하기에 적당한 추가의 비-착색 충전제/염기 안료는 이산화티탄 및 산화아연과 같은 불투명화 안료를 포함한다.
다양한 실례에서, 비-착색 충전제/염기 안료의 평균 입자 크기는 약 0.1 미크론 내지 약 150 미크론, 약 0.5 미크론 내지 약 60 미크론, 및/또는 약 0.6 미크론 내지 약 25 미크론이다. 다양한 구체예에서, 초기 단조로운 색의 코팅 조성물은 전형적으로 약 1 중량% ("wt%") 내지 약 45 중량%, 약 15 중량% 내지 약 40 중량%, 및/또는 약 20 중량% 내지 약 35 중량%의 비-착색 충전제/염기 안료(들)(총)를 포함한다. 그러나 일반적으로 초기 단조로운 색의 코팅 조성물은 약 1 중량% ("wt%") 내지 약 30 중량%, 약 2 중량% 내지 약 20 중량%, 및/또는 약 3 중량% 내지 약 10 중량%의 어떠한 특수한 비-착색 충전제/염기 안료를 포함한다.
유용한 운모는 10 미크론 내지 150 미크론 사이의 평균 입자 크기 (또는 동등한 구형 직경)을 가져야 하며, 전형적으로는 평평한 플레이트의 형태를 가진다. 적당한 운모는 상표명 P-80F (United States Gypsum Company, Illinois) 하에 활용가능하다. 운모의 평균 입자 크기는 대체로 약 50 미크론이다. 추가로 운모 중의 약 97.5 중량%의 입자는 약 150 미크론보다 작은 입자 크기를 가진다. 입자 크기는 침강 분석, 예를 들면 SEDIGRAPHTM 입자 크기 분석기 (Micromeritics Instrument Corporation, GA)를 사용하여, 또는 레이저 회절 분석에 의해, 예를 들면 SYMPATECTM 입자 크기 분석기 (Sympatec Inc., NJ)를 사용함으로써 측정될 수 있다.
유용한 하석 섬장암은 전형적으로 결절성 입자이다. 적당한 하석 섬장암은 상표명 MINEX® (예컨대 MINEX® 7)(Unimin Corporation, Connecticut)하에 시판된다. 다른 적당한 비-착색 충전제/염기 안료로는 그것들에 한정되는 것은 아니지만, 상표명 MISTRON®하에 시판되는 탈크, 이를테면 MISTRON® ZSC (Luzenac North America, Colorado); 상표명 OMYACARB®, 이를테면 OMYACARB® 6PT 및 OMYACARB® UF (Omya Inc, Vermont)하에 시판되는 분쇄된 탄산 칼슘; 상표명 HUBER®, 이를테면 HUBER® 70-C (Huber Engineered Materials, Georgia)하에 시판되는 하소 고령토; 상표명 ASP®, 이를테면 ASP®-400 (Engelhard Corporation, New Jersey)하에 시판되는 함수성 알루미노실리케이트; 상표명 M-60 (Mississippi Lime Company, Illinois)으로 시판되는 침전된 탄산 칼슘; 및 상표명 DURAMITE® (Imerys, Georgia)으로 시판되는 분쇄된 탄산 칼슘이 있다.
이산화티탄은 빛의 양호한 반사물이고 코팅 조성물에 개선된 은폐력을 제공한다. 불투명화 안료, 예컨대 이산화 티탄을 사용하는 것은 또한 계약자가 취업 현장에서 코팅 조성물의 색을 조정하는 것을 가능하게 함으로써 최종 장식 도료의 원하는 색을 맞출 수 있다. 금홍석 이산화티탄은 일반적으로 불투명화 안료로서 사용하기에 바람직하지만, 예추석 이산화티탄 및 다른 불투명화 안료도 사용될 수 있다. 유용한 이산화티탄으로는 상표명 TIPURE® (DuPont Company, Wilmington, DE), TIONA® (Millennium Chemicals, Maryland), 및 TRONOX® (Tronox Incorporated, Oklahoma) 하에 시판되는 것들이 있다. 적당한 이산화티탄은 TIONA® TR-90 및 TRONOX® 821이다. 존재하는 경우, 초기 단조로운 색의 코팅 조성물은 전형적으로 약 0 중량% 내지 약 20 중량%, 약 3 중량% 내지 약 16 중량%, 또는 약 5 중량% 내지 약 12 중량%의 불투명화 안료(들)을 포함한다. 코팅 조성물은 또한 다른 비-착색 충전제/염기 안료(들)을 함유할 수 있어서 비-착색 충전제/염기 안료(들)의 총 양은 상기에서 제공된 것과 같다.
다른 성분 및 첨가제
때로 코팅 조성물에 착색 조색제 및/또는 비-착색 충전제/염기 안료(들)을 적절하게 분산시키기 위하여 분산제를 포함하는 것이 유용하다. 분산제는 전형적으로 친수성 공중합체 염, 소수성 공중합체 염, 및/또는 폴리산 염을 포함한다. 유용한 분산제는 상표명 TAMOL® (Rohm anf Haas Company, Pennsylvania)로 시판된다. 친수성 공중합체 염, 예컨대 TAMOL® 1124는 일반적으로 라텍스-기저 조성물에 바람직하다. 유사하게, 소수성 공중합체 염은 일반적으로 오일-기저 조성물에 바람직하다.
트리폴리포스페이트 염 및 4칼륨 피로포스페이트는 또한 코팅 조성물에 착색 조색제 및/또는 비-착색 충전제/염기 안료(들)을 적절하게 분산시키기 위하여 사용될 수 있다. 적당한 트리폴리포스페이트 염은 칼륨 트리폴리포스페이트 (Innophos, NJ)이다.
코팅 조성물은 임의로 다른 첨가제, 이를테면 그것들에 한정되는 것은 아니지만 살생물제, 살진균제, 습윤제, 및 다른 적당한 첨가제를, 첨가된 성분(들)이 착색 조색제 불안정성에 해로운 영향을 미치지 않는다면 함유할 수 있다. 달리 표현하면, 다색 장식 효과는 이들 첨가제가 포함되는 경우 최종 코팅 조성물에서 인식할 수 있어야 한다.
일반적으로 코팅 조성물에는 살균제 및/또는 살진균제를 사용하는 것이 바람직하다. 유용한 살진균제는 상표명 FUNGITROL® (International Specialty Products, New Jersey)하에 시판된다. 다가 알코올을 포함하는 습윤제, 이를테면 그것들에 한정되는 것은 아니지만 글리콜, 예컨대 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜 (DEG), 트리에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜, 및 폴리에틸렌 글리콜이 코팅 조성물의 건조를 더디게 하고 보다 일관된 마감을 제공하기 위하여 코팅 조성물에 사용되는 것이 바람직하다. 글리콜은 또한 조성물에 냉동 해동 안정성을 제공한다.
다양한 구체예에서, 코팅 조성물은 약 15 중량% 내지 약 55 중량%, 약 20 중량% 내지 약 45 중량%, 또는 약 25 중량% 내지 약 35 중량%의 물을 함유할 수 있다. 그러나 일반적으로 가능한 한 높은 고체 수준을 유지하는 것이 바람직하다.
기판 및 적용 방법
초기 단조로운 색의 코팅 조성물은 유익하게도 종래의 도료 적용 방법, 이를테면 그것들에 한정되는 것은 아니지만 솔질기법, 압연기법, 및 분무기법을 통해 기판 표면에 적용될 수 있다. 적용에 적당한 기판으로는, 그것들에 한정되는 것은 아니지만 새롭거나 기존의 (이미 정립된) 무기 벽판 패널, 예컨대 내부, 외장, 및 습식 적용을 위해 제형된 석고 벽판, 화장판 회반죽, 콘크리트 패널, 및 천장용 패널이 있다. 적당한 벽판 패널은 상표명 FIBEROCK® 및 SHEETROCK® (United States Gypsum Company, Illinois)으로 시판되는 것들이다. 물론 다른 기판 표면도 또한 본 발명의 코팅 조성물로 장식될 수 있다.
앞에서 설명된 것처럼, 종래의 도료 적용 방법, 예컨대 솔질기법, 압연기법, 및 분무기법은 코팅 조성물을 기판 표면에 적용하기 위해 사용될 수 있다. 분무기법이 일반적으로 바람직한데, 왜냐하면 그것이 균일한 코팅이 비교적 신속하게 적용되는 것을 가능하게 하기 때문이다. 보통, 분무기법에 의해 적용된 코팅의 습식 두께는 최소한 약 3 내지 약 6mil 습식 필름 두께 ("WFT")이다. 그러나, 약 60mil까지의 습식 두께를 가지는 적용된 코팅은 최종 코팅이 형성되기 전에 번짐 또는 처짐이 나타나는 일 없이 (적용된 코팅 조성물에서) 기판 표면 위에 침착될 수 있다.
코팅 조성물은 분무 팁이 갖춰져 있는 에어리스(airless) 분무 총을 사용하여 기판에 적용될 수 있다. 그러한 장치는 소비자가 약 1mil 내지 약 10mil의 최소 습식 필름 두께 (WFT)를 가지는 코트를 전체 적용범위에 적용하는 것을 가능하게 하며, 그 결과 건조 필름 두께 (DFT)가 약 0.5mil 내지 약 5mil인 코팅이 형성된다. 그러한 적용된 코트는 정상적인 건조 조건 (77℉ 및 50% 상대 습도)하에서 약 30분 내지 약 60분 이내에 건조된다. 더 높은 습도 및/또는 색 온도는 더 긴 건조 시간을 필요로 할 수 있다. 적용범위는 코팅 조성물이 약 1mil 내지 약 10mil의 WFT (약 0.5mil 내지 약 5mil의 DFT)에서 적용될 때 갤론당 대략 200 내지 400 피트2이다. 실제의 적용범위는 기판 표면 조건, 분무 기법 및 과정, 및 코팅의 균일성 및 두께와 같은 인자들에 크게 좌우될 수 있다.
본 발명에 따르는 초기 단조로운 색의 코팅 조성물은 다음의 실시예의 관점에서 더욱 잘 이해될 수 있다. 그러나 전술한 설명 및 다음의 실시예들은 단순히 예시적인 것이고, 따라서 수많은 변형 및 수정이 당업자들에게 일어날 것으로 예측되기 때문에 전술한 설명과 다음의 실시예들로부터 불필요한 제한이 없다는 것이 인지되어야 한다.
실시예 1
하기 표 1은 4개의 착색 조색제를 포함하여 코팅 조성물을 제공하는데, 그것들 중 하나는 일반적으로 다른 세 개의 각각과 혼합할 수 없다. 하기 표 1에 표시된 코팅 조성물에서, 하나의 착색 조색제는 비-수성 착색 조색제이고 다른 세 개의 착색 조색제는 보편적인 수성 착색 조색제이다. 비수성 조색제는 열가소성 아크릴 수지 및 유기 용매를 포함한 담체에 분산된 최소한 하나의 안료를 포함한다. 세 가지 수성 착색 조색제는 상호 간에 혼합할 수 있다. 수성 착색 조색제는 다가 알코올 (예컨대 글리콜)을 포함하는 수용액에 분산된 최소한 하나의 안료를 포함하고, 일반적으로는 친수성이다.
하기 표 1에 표시된 원료 물질의 양을 초기 단조로운 색의 장식 효과 코팅 조성물을 생성하기 위해 표시된 순서대로 혼합하였다. 액체 코팅 조성물은 황갈색을 띤 외관을 가졌고, 혼합 후에는 즉시 사용할 준비가 되었다. 코팅 조성물의 중량은 갤론당 약 12.1 내지 약 12.2 파운드였고, 약 50 중량% 내지 약 55 중량%의 고체를 함유하였다. 코팅 조성물은 약 110 내지 120 크렙스 유닛의 점도를 가졌다.
표 1
원료 물질 화학적 기능 중량, 파운드 %
물 용매 369.18 29.72%
디프로필렌 글리콜 공용매 33.39 2.69%
칼륨 트리폴리포스페이트 분산제 0.46 0.04%
가성 소다 pH 조정제 0.46 0.04%
TAMOL® 1124 계면활성제/분산제 2.78 0.22%
TRITONTM X-45 습윤제 2.78 0.22%
METHOCEL® J75MSN 셀룰로오스성 농축제 3.25 0.26%
RM-12W (Rohm & Haas Company, PA) 결합성 농축제 25.97 2.09%
ATTAGEL® 40 겔화 클레이 1.86 0.15%
TIONA® TR-90 불투명화 안료 139.14 11.20%
DREWPLUS® L-475 발포제거제 5.12 0.41%
FUNGITROL® 159 살생물제-살진균제 0.93 0.07%
TROYSAN® 174 살생물제-살균제 0.93 0.07%
MISTRON® ZSC 비-착색 충전제/염기 안료 83.48 6.72%
OMYACARB® 6PT 비-착색 충전제/염기 안료 231.90 18.67%
MINEX® 7 비-착색 충전제/염기 안료 46.38 3.73%
Mica P-80F 비-착색 충전제/염기 안료 60.29 4.85%
HUBER® 70-C 비-착색 충전제/염기 안료 1.86 0.15%
ASP®-400 비-착색 충전제/염기 안료 1.86 0.15%
M-60 비-착색 충전제/염기 안료 1.86 0.15%
VINREZ®HP-31 496 결합제 193.87 15.61%
COLORTREND® 888-1810C (노란색 산화물) 착색 조색제 2.3 0.19%
COLORTREND® 888-1572B (갈색 산화물) 착색 조색제 2 0.16%
COLORTREND® 888-2009L (밤색 원료) 착색 조색제 10 0.81%
CHROMA-CHEM® 844-2075 (밤색 원료) 착색 조색제 20 1.61%
총 1,239.57 100.00%
실시예 2
하기 표 2는 5개의 착색 조색제를 포함하는 코팅 조성물을 제공하는데, 그 중 두 개는 상호 간에 혼합할 수 있지만, 일반적으로 다른 세 가지와는 각각 혼합할 수 없다. 표 2에 표시된 코팅 조성물에서, 두 개의 착색 조색제는 일반적으로 소수성의 비-수성 착색 조색제이고, 상호 간에 혼합할 수 있다. 소수성 착색 조색 제는 히드록실 기능화된 불포화 폴리에스테르 수지 담체에 분산된 안료를 포함하며, 그것은 유익하게도 100 중량% 고체로 제형될 수 있다.
다른 세 개의 착색 조색제는 보편적인 수성 착색 조색제이고, 그것은 상호 간에 혼합할 수 있고 및/또는 부분적으로 혼합할 수 있다 (그러나 다른 두 개의 착색 조색제와는 혼합하지 않는다). 수성 착색 조색제는 다가 알코올을 포함하는 수성 용액 중에 분산된 최소한 하나의 안료를 포함하고, 일반적으로는 친수성이다.
하기 표 2에 표시된 원료 물질의 양을 초기 단조로운 색의 장식 효과 코팅 조성물을 생성하기 위해 표시된 순서대로 혼합하였다. 액체 코팅 조성물은 적색을 띤 황갈색 외관을 가졌고, 혼합 후에는 즉시 사용할 준비가 되었다. 코팅 조성물의 중량은 갤론당 약 12.1 내지 약 12.2 파운드였고, 약 50 중량% 내지 약 55 중량%의 고체를 함유하였다. 코팅 조성물은 약 110 내지 120 크렙스 유닛의 점도를 가졌다.
분무 팁이 갖춰진 에어리스 분무 총을 사용하여, 약 3mil의 습식 필름 두께 (WFT)를 가지는 코트를 애벌칠되고, 이음매 처리된 석고 패널 기판에 적용하였다. 적용 후 약 1분 내지 5분 이내에 전단 응력을 (퍼티 칼을 사용하여) 스틸-형성 코팅의 일부에 적용하여서 두 번째 부분이 어떠한 전단 응력도 경험하지 못하도록 하였다. 첫 번째 부분과 두 번째 부분 사이의 총 색 차이 (△E)를 ColorQuest® 45/0 LAV 분광광도계 (HunterLab, Virginia)를 사용하여 측정한 결과 약 7.7이었다.
표 2
원료 물질 화학적 기능 중량, 파운드 %
물 용매 370.14 29.19%
디프로필렌 글리콜 공용매 33.48 2.64%
칼륨 트리폴리포스페이트 분산제 0.47 0.04%
가성 소다 pH 조정제 0.47 0.04%
TAMOL® 1124 계면활성제/분산제 2.79 0.22%
TRITONTM X-45 습윤제 2.79 0.22%
METHOCEL® J75MSN 셀룰로오스성 농축제 3.26 0.26%
RM-12W (Rohm & Haas Company, PA) 결합성 농축제 26.04 2.05%
ATTAGEL® 40 겔화 클레이 1.86 0.15%
TIONA® TR-90 불투명화 안료 139.50 11.00%
DREWPLUS® L-475 발포제거제 5.13 0.40%
FUNGITROL® 159 살생물제-살진균제 0.93 0.07%
TROYSAN® 174 살생물제-살균제 0.93 0.07%
MISTRON® ZSC 비-착색 충전제/염기 안료 83.70 6.60%
OMYACARB® 6PT 비-착색 충전제/염기 안료 232.50 18.33%
MINEX® 7 비-착색 충전제/염기 안료 46.50 3.67%
Mica P-80F 비-착색 충전제/염기 안료 60.45 4.77%
HUBER® 70-C 비-착색 충전제/염기 안료 1.86 0.15%
ASP®-400 비-착색 충전제/염기 안료 1.86 0.15%
M-60 비-착색 충전제/염기 안료 1.86 0.15%
VINREZ®HP-31 496 결합제 194.37 15.33%
COLORTREND® 888-1810C (노란색 산화물) 착색 조색제 14.00 1.10%
COLORTREND® 888-1572B (갈색 산화물) 착색 조색제 4.30 0.34%
COLORTREND® 888-2009L (밤색 원료) 착색 조색제 2.00 0.16%
POLYTREND® 850-1840 (밤색 원료) 착색 조색제 30.00 2.37%
POLYTREND® 850-1040 (적색 산화 철) 착색 조색제 7.00 0.55%
총 1,268.18 100.00%
실시예 3
하기 표 3은 5개의 착색 조색제를 포함하는 코팅 조성물을 제공하는데, 그 중 두 개는 상호 간에 혼합할 수 있지만, 일반적으로 다른 세 가지와는 각각 혼합할 수 없다. 표 3에 표시된 코팅 조성물에서, 두 개의 착색 조색제는 일반적으로 소수성의 비-수성 착색 조색제이고, 상호 간에 혼합할 수 있다. 소수성 착색 조색제는 히드록실 기능화된 불포화 폴리에스테르 수지 담체에 분산된 안료를 포함하며, 그것은 유익하게도 100 중량% 고체로 제형될 수 있다.
다른 세 개의 착색 조색제는 보편적인 수성 착색 조색제이고, 그것은 상호 간에 혼합할 수 있고 및/또는 부분적으로 혼합할 수 있다 (그러나 다른 두 개의 착색 조색제와는 혼합하지 않는다). 수성 착색 조색제는 다가 알코올을 포함하는 수성 용액 중에 분산된 최소한 하나의 안료를 포함하고, 일반적으로는 친수성이다.
하기 표 3에 표시된 원료 물질의 양을 초기 단조로운 색의 장식 효과 코팅 조성물을 생성하기 위해 표시된 순서대로 혼합하였다. 액체 코팅 조성물은 적색을 띤 황갈색 외관을 가졌고, 혼합 후에는 즉시 사용할 준비가 되었다. 코팅 조성물의 중량은 갤론당 약 12.1 내지 약 12.2 파운드였고, 약 50 중량% 내지 약 55 중량%의 고체를 함유하였다. 코팅 조성물은 약 110 내지 120 크렙스 유닛의 점도를 가졌다. 표 2에 표시된 코팅 조성물에서, 두 개의 착색 조색제는 일반적으로 소수성의 비-수성 착색 조색제이고, 상호 간에 혼합할 수 있다. 소수성 착색 조색제는 히드록실 기능화된 불포화 폴리에스테르 수지 담체에 분산된 안료를 포함하며, 그것은 유익하게도 100 중량% 고체로 제형될 수 있다.
다른 세 개의 착색 조색제는 보편적인 수성 착색 조색제이고, 그것은 상호 간에 혼합할 수 있고 및/또는 부분적으로 혼합할 수 있다 (그러나 다른 두 개의 착색 조색제와는 혼합하지 않는다). 수성 착색 조색제는 다가 알코올을 포함하는 수성 용액 중에 분산된 최소한 하나의 안료를 포함하고, 일반적으로는 친수성이다.
분무 팁이 갖춰진 에어리스 분무 총을 사용하여, 약 3mil의 습식 필름 두께 (WFT)를 가지는 코트를 애벌칠되고, 이음매 처리된 석고 패널 기판에 적용하였다. 적용 후 약 1분 내지 5분 이내에 전단 응력을 (퍼티 칼을 사용하여) 스틸-형성 코팅의 일부에 적용하여서 두 번째 부분이 어떠한 전단 응력도 경험하지 못하도록 하였다. 첫 번째 부분과 두 번째 부분 사이의 총 색 차이 (△E)를 ColorQuest® 45/0 LAV 분광광도계를 사용하여 측정한 결과 약 2.8이었다.
표 3
원료 물질 화학적 기능 중량, 파운드 %
물 용매 369.34 26.48%
디프로필렌 글리콜 공용매 33.41 2.39%
칼륨 트리폴리포스페이트 분산제 0.46 0.03%
가성 소다 pH 조정제 0.46 0.03%
TAMOL® 1124 계면활성제/분산제 2.78 0.20%
TRITONTM X-45 습윤제 2.78 0.20%
METHOCEL® J75MSN 셀룰로오스성 농축제 3.25 0.23%
RM-12W (Rohm & Haas Company, PA) 결합성 농축제 25.98 1.86%
ATTAGEL® 40 겔화 클레이 1.86 0.13%
TIONA® TR-90 불투명화 안료 139.20 9.98%
DREWPLUS® L-475 발포제거제 5.12 0.37%
FUNGITROL® 159 살생물제-살진균제 0.93 0.07%
TROYSAN® 174 살생물제-살균제 0.93 0.07%
MISTRON® ZSC 비-착색 충전제/염기 안료 83.52 5.99%
OMYACARB® 6PT 비-착색 충전제/염기 안료 232.00 16.63%
MINEX® 7 비-착색 충전제/염기 안료 46.40 3.33%
Mica P-80F 비-착색 충전제/염기 안료 60.32 4.32%
HUBER® 70-C 비-착색 충전제/염기 안료 1.86 0.13%
ASP®-400 비-착색 충전제/염기 안료 1.86 0.13%
M-60 비-착색 충전제/염기 안료 1.86 0.13%
VINREZ®HP-31 496 결합제 193.95 13.90%
COLORTREND® 888-1810C (노란색 산화물) 착색 조색제 54.00 3.87%
COLORTREND®® 888-0836R (외부 적색) 착색 조색제 36.00 2.58%
COLORTREND® 888-0422 L (자홍색) 착색 조색제 16.00 1.15%
POLYTREND® 850-9440 (Quinacridone) 착색 조색제 80.00 5.73%
POLYTREND® 850-9902 (반짝이는 검은색) 착색 조색제 0.73 0.05%
총 1,395.01 100.00%
실시예 4
하기 표 4는 단일한 착색 조색제를 포함하는 코팅 조성물을 제공한다. 표 4에 표시된 코팅 조성물에서, 착색 조색제는 히드록실 기능화된 불포화 폴리에스테르 수지 담체에 분산된 안료를 포함하는 소수성 착색 조색제이다. 소수성 착색 조 색제는 100 중량% 고체이다.
하기 표 4에 표시된 원료 물질의 양을 초기 단조로운 색의 장식 효과 코팅 조성물을 생성하기 위해 표시된 순서대로 혼합하였다. 액체 코팅 조성물은 푸른색 외관을 가졌고, 혼합 후에는 즉시 사용할 준비가 되었다. 코팅 조성물의 중량은 갤론당 약 12.1 내지 약 12.2 파운드였고, 약 50 중량% 내지 약 55 중량%의 고체를 함유하였다. 코팅 조성물은 약 110 내지 120 크렙스 유닛의 점도를 가졌다.
분무 팁이 갖춰진 에어리스 분무 총을 사용하여, 약 3mil의 습식 필름 두께 (WFT)를 가지는 코트를 애벌칠되고, 이음매 처리된 석고 패널 기판에 적용하였다. 적용 후 약 1분 내지 5분 이내에 전단 응력을 (퍼티 칼을 사용하여) 스틸-형성 코팅의 일부에 적용하여서 두 번째 부분이 어떠한 전단 응력도 경험하지 못하도록 하였다. 첫 번째 부분과 두 번째 부분 사이의 총 색 차이 (△E)를 ColorQuest® 45/0 LAV 분광광도계를 사용하여 측정한 결과 약 11.2였다.
표 4
원료 물질 화학적 기능 중량, 파운드 %
물 용매 369.34 30.07%
디프로필렌 글리콜 공용매 33.41 2.72%
칼륨 트리폴리포스페이트 분산제 0.46 0.04%
가성 소다 pH 조정제 0.46 0.04%
TAMOL® 1124 계면활성제/분산제 2.78 0.23%
TRITONTM X-45 습윤제 2.78 0.23%
METHOCEL® J75MSN 셀룰로오스성 농축제 3.25 0.26%
RM-12W (Rohm & Haas Company, PA) 결합성 농축제 25.98 2.12%
ATTAGEL® 40 겔화 클레이 1.86 0.15%
TIONA® TR-90 불투명화 안료 139.20 11.33%
DREWPLUS® L-475 발포제거제 5.12 0.42%
FUNGITROL® 159 살생물제-살진균제 0.93 0.08%
TROYSAN® 174 살생물제-살균제 0.93 0.08%
MISTRON® ZSC 비-착색 충전제/염기 안료 83.52 6.80%
OMYACARB® 6PT 비-착색 충전제/염기 안료 232.00 18.89%
MINEX® 7 비-착색 충전제/염기 안료 46.40 3.78%
Mica P-80F 비-착색 충전제/염기 안료 60.32 4.91%
HUBER® 70-C 비-착색 충전제/염기 안료 1.86 0.15%
ASP®-400 비-착색 충전제/염기 안료 1.86 0.15%
M-60 비-착색 충전제/염기 안료 1.86 0.15%
VINREZ®HP-31 496 결합제 193.95 15.79%
POLYTREND® 850-7240 (프탈로시아닌 블루 RS) 착색 조색제 20.00 1.63%
총 1228.2746 100.00%
실시예 5
하기 표 5는 2개의 착색 조색제를 포함하는 코팅 조성물을 제공하는데, 그 R것들은 일반적으로 상호 간에 혼합할 수 없다. 표 5에 표시된 코팅 조성물에서, 하나의 착색 조색제는 일반적으로 소수성의 비-수성 착색 조색제이다. 소수성 착색 조색제는 히드록실 기능화된 불포화 폴리에스테르 수지 담체에 분산된 안료를 포함하며, 그것은 유익하게도 100 중량% 고체로 제형될 수 있다.
다른 착색 조색제는 보편적인 수성 착색 조색제이다. 수성 착색 조색제는 다가 알코올을 포함하는 수성 용액 중에 분산된 최소한 하나의 안료를 포함하고, 일 반적으로는 친수성이다.
하기 표 5에 표시된 원료 물질의 양을 초기 단조로운 색의 장식 효과 코팅 조성물을 생성하기 위해 표시된 순서대로 혼합하였다. 액체 코팅 조성물은 적색을 띤 황갈색 외관을 가졌고, 혼합 후에는 즉시 사용할 준비가 되었다. 코팅 조성물의 중량은 갤론당 약 12.1 내지 약 12.2 파운드였고, 약 50 중량% 내지 약 55 중량%의 고체를 함유하였다. 코팅 조성물은 약 110 내지 120 크렙스 유닛의 점도를 가졌다.
분무 팁이 갖춰진 에어리스 분무 총을 사용하여, 약 3mil의 습식 필름 두께 (WFT)를 가지는 코트를 애벌칠되고, 이음매 처리된 석고 패널 기판에 적용하였다. 적용 후 약 1분 내지 5분 이내에 전단 응력을 (퍼티 칼을 사용하여) 스틸-형성 코팅의 일부에 적용하여서 두 번째 부분이 어떠한 전단 응력도 경험하지 못하도록 하였다. 첫 번째 부분과 두 번째 부분 사이의 총 색 차이 (△E)를 ColorQuest® 45/0 LAV 분광광도계를 사용하여 측정한 결과 약 9.3이었다.
표 5
원료 물질 화학적 기능 중량, 파운드 %
물 용매 369.34 26.48%
디프로필렌 글리콜 공용매 33.41 2.39%
칼륨 트리폴리포스페이트 분산제 0.46 0.03%
가성 소다 pH 조정제 0.46 0.03%
TAMOL® 1124 계면활성제/분산제 2.78 0.20%
TRITONTM X-45 습윤제 2.78 0.20%
METHOCEL® J75MSN 셀룰로오스성 농축제 3.25 0.23%
RM-12W (Rohm & Haas Company, PA) 결합성 농축제 25.98 1.86%
ATTAGEL® 40 겔화 클레이 1.86 0.13%
TIONA® TR-90 불투명화 안료 139.20 9.98%
DREWPLUS® L-475 발포제거제 5.12 0.37%
FUNGITROL® 159 살생물제-살진균제 0.93 0.07%
TROYSAN® 174 살생물제-살균제 0.93 0.07%
MISTRON® ZSC 비-착색 충전제/염기 안료 83.52 5.99%
OMYACARB® 6PT 비-착색 충전제/염기 안료 232.00 16.63%
MINEX® 7 비-착색 충전제/염기 안료 46.40 3.33%
Mica P-80F 비-착색 충전제/염기 안료 60.32 4.32%
HUBER® 70-C 비-착색 충전제/염기 안료 1.86 0.13%
ASP®-400 비-착색 충전제/염기 안료 1.86 0.13%
M-60 비-착색 충전제/염기 안료 1.86 0.13%
VINREZ®HP-31 496 결합제 193.95 13.90%
COLORTREND® 888-7214E (노란색 산화물) 착색 조색제 54.00 3.87%
POLYTREND® 850-7240 RS (프탈로시아닌 블루) 착색 조색제 20.00 1.63%
총 1228.2746 100.00%
전술한 설명은 단지 이해를 분명히 하기 위하여 제공된 것이고, 따라서 본 발명의 범주 내에서 변형이 당업자들에게 일어날 것으로 예측되기 때문에 전술한 설명으로부터 불필요한 제한이 없다는 것이 인지되어야 한다.
본 발명의 초기 단조로운 색의 코팅 조성물은 원하는 장식 효과, 이를테면 다색 및/또는 다형상을 나타내는 최종 코팅을 생성하기 위하여 다중 적용 단계를 수행하거나 및/또는 다중 생성물 (예컨대 다수의 빽빽하게 착색된 코팅 조성물)을 사용할 필요가 제거된다. 유익하게도, 초기 단조로운 색의 코팅 조성물은 어떠한 종래의 도료 적용 방법을 사용하여서 적용될 수 있다.

Claims (25)

  1. 초기 단조로운 색 코팅 조성물로서,
    첫 번째 착색 조색제,
    농축제,
    약 9보다 작거나 약 11보다 큰 친수성/친유성 평형 (HLB) 값을 가지는 계면활성제 또는 계면활성제 혼합물; 및
    결합제를 포함하고,
    이것들은 각각 액체에 분산되거나 또는 용해되며,
    코팅 조성물의 필름이 기판 표면에 적용된 후에, 첫 번째 착색 조색제가 코팅 조성물과 양립할 수 없게 됨으로써 첫 번째 착색 조색제의 일부가 필름의 바깥쪽을 향한 표면으로 이동하는 한편, 코팅 조성물은 여전히 액체 상태로 존재하여, 상호 관련하여 약 0.25보다 큰 색 변화 값 (△E)을 나타내는 두 개의 상이하게 착색된 영역을 가지는 최종 코팅이 제공되는 것을 특징으로 하는 초기 단조로운 색 코팅 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 첫 번째 착색 조색제는 수성 착색 조색제이고, 유체는 최소한 하나의 유기 용매를 포함하는 것을 특징으로 하는 초기 단조로운 색 코팅 조성물.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 첫 번째 착색 조색제는 친수성 착색 조색제이고, 유체는 최소한 하나의 유기 용매를 포함하는 것을 특징으로 하는 초기 단조로운 색 코팅 조성물.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 첫 번째 착색 조색제는 비-수성 착색 조색제이고, 유체는 수성 용액을 포함하는 것을 특징으로 하는 초기 단조로운 색 코팅 조성물.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 첫 번째 착색 조색제는 소수성 착색 조색제이고, 유체는 수성 용액을 포함하는 것을 특징으로 하는 초기 단조로운 색 코팅 조성물.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 조성물이 추가로 두 번째 착색 조색제를 포함하는 것을 특징으로 하는 초기 단조로운 색 코팅 조성물.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 두 번째 착색 조색제가 첫 번째 착색 조색제와는 상이한 물리적 특성을 가지고 있어서 첫 번째 및 두 번째 착색 조색제가 실질적으로 상호 간에 혼합되지 않는 것을 특징으로 하는 초기 단조로운 색 코팅 조성물.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 농축제가 셀룰로오스성 농축제와 결합성 농축제를 포함하는 것을 특징으로 하는 초기 단조로운 색 코팅 조성물.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 셀룰로오스성 농축제는 약 0.01 중량% 내지 약 5 중량%의 양으로 존재하고, 결합성 농축제는 약 0.01 중량% 내지 약 10 중량%의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 초기 단조로운 색 코팅 조성물.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 조성물이 추가로 약 0.001 중량% 내지 약 5 중량%의 양으로 염기성 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 초기 단조로운 색 코팅 조성물.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 계면활성제 또는 계면활성제 혼합물이 실질적으로 비-이온성 특성을 가지는 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 초기 단조로운 색 코팅 조성물.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 계면활성제 또는 계면활성제 혼합물이 옥틸페놀 에톡실케이트, 노닐페놀 에톡실케이트, 및 그것들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 계면활성제를 포함하는 것을 특징으로 하는 초기 단조로운 색 코팅 조성물.
  13. 제 1항에 있어서, 상기 조성물이 추가로 HLB 값을 가지는 분산제를 포함하고, 계면활성제 또는 계면활성제 혼합물과 분산제의 조합이 약 9보다 작은 HLB 값을 가지는 것을 특징으로 하는 초기 단조로운 색 코팅 조성물.
  14. 제 1항에 있어서, 상기 계면활성제가 약 0.01 중량% 내지 약 5 중량%의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 초기 단조로운 색 코팅 조성물.
  15. 제 1항에 있어서, 상기 결합제가 라텍스 에멀션 매질 및 오일-기저 매질로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 초기 단조로운 색 코팅 조성물.
  16. 제 1항에 있어서, 상기 결합제가 약 1 중량% 내지 약 40 중량%의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 초기 단조로운 색 코팅 조성물.
  17. 제 1항에 있어서, 상기 액체가 수성 용액이고 계면활성제 또는 계면활성제 혼합물이 약 9보다 작은 친수성/친유성 평형 값을 가지는 것을 특징으로 하는 초기 단조로운 색 코팅 조성물.
  18. 제 1항에 있어서, 상기 조성물이 추가로 최소한 하나의 비-착색 충전제/염기 안료를 포함하는 것을 특징으로 하는 초기 단조로운 색 코팅 조성물.
  19. 제 18항에 있어서, 상기 비-착색 충전제/염기 안료가 약 1 중량% 내지 약 45 중량%의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 초기 단조로운 색 코팅 조성물.
  20. 제 19항에 있어서, 상기 비-착색 충전제/염기 안료가 불투명화 안료를 포함하는 것을 특징으로 하는 초기 단조로운 색 코팅 조성물.
  21. 초기 단조로운 색 도료 조성물로서,
    농축제;
    약 9보다 작거나 약 11보다 큰 친수성/친유성 평형 값을 가지는 계면활성제 또는 계면활성제 혼합물;
    첫 번째 착색 조색제; 및
    두 번째 착색 조색제를 포함하고,
    이것들은 각각 액체에 분산되거나 용해되며, 상기 첫 번째 및 두 번째 착색 조색제가 실질적으로 상호 간에 혼합되지 않는 것을 특징으로 하는 초기 단조로운 색 도료 조성물.
  22. 초기 단조로운 색 도료 조성물로서,
    첫 번째 착색 조색제;
    농축제;
    약 9보다 작거나 약 11보다 큰 친수성/친유성 평형 값을 가지고 있어서 코팅 조성물의 액체 형태에서 미셸 형성을 가능하게 하지만, 코팅 조성물의 전체 색 전개를 제공하기에는 충분하지 않은 계면활성제 또는 계면활성제 혼합물; 및
    결합제를 포함하고,
    이것들은 각각 액체에 용해되거나 분산되는 것을 특징으로 하는 초기 단조로운 색 도료 조성물.
  23. 도료 용기로서,
    첫 번째 착색 조색제, 농축제, 약 9보다 작거나 약 11보다 큰 친수성/친유성 평형 값을 가지는 계면활성제 또는 계면활성제 혼합물, 및 결합제를 포함하고, 이것들은 각각 액체에 분산되거나 용해되어 있는 초기 단조로운 색 코팅 조성물; 및
    전단 응력이 적용된 코팅 조성물의 필름의 일부에 적용되어야 하는 한편, 코팅 조성물은 상호 관련하여 약 0.25보다 큰 색 변화 값 (△E)을 나타내는 두 개의 상이하게 착색된 영역을 가지는 최종 코팅이 제공될 수 있도록 여전히 액체 상태로 존재하는 것을 나타내는 표지를 포함하는 도료 용기.
  24. 기판 표면을 장식하는 방법으로서, 상기 방법은
    첫 번째 착색 조색제, 농축제, 약 9보다 작거나 약 11보다 큰 친수성/친유성 평형 값을 가지는 계면활성제 또는 계면활성제 혼합물, 및 결합제를 포함하고, 이것들은 각각 액체에 분산되거나 용해되어 있는 초기 단조로운 색 도료를 그림 도구에 부하하는 단계; 그리고
    기판 표면에 도료의 필름을 적용하는 단계로 이루어지며, 이 단계에서 필름이 적용된 후 첫 번째 착색 조색제는 코팅 조성물과 양립할 수 없게 되어서 첫 번 째 착색 조색제의 일부가 필름의 바깥으로 향하는 표면으로 이동하는 한편, 코팅 조성물은 여전히 액체 상태로 존재하여 상호 관련하여 약 0.25보다 큰 색 변화 값 (△E)을 나타내는 두 개의 상이하게 착색된 영역을 가지는 최종 코팅이 제공되는 것을 특징으로 하는 기판 표면의 장식 방법.
  25. 제 24항에 있어서, 상기 방법이 추가로 코팅 조성물이 완전히 건조되기 전에 필름에 전단 응력이 적용되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 표면의 장식 방법.
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