KR20100017533A - 방출 코팅 조성물과 이를 제조하는 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 경화성 폴리실록산, 및 1을 초과하는 SiO4 /2 단위를 갖는 에어로졸 억제제를 포함하는 방출 코팅 조성물에 관한 것이다. 에어로졸 억제제는 중합 촉매의 존재 하에 중합되는 실록산과 고리형 폴리실록산의 중합 생성물을 포함한다. 실록산은 화학식 (SiO4 /2)(RaRb 2SiO1 /2)x의 단위를 가지며, 여기에서 Ra는 비닐 잔기이고, Rb는 알킬 잔기이며, x는 1.05 내지 4의 수이다. 방출 코팅 조성물은 에어로졸 억제제와 경화성 폴리실록산을 조합시킴으로써 생성된다. 방출 코팅 조성물은 또한 약 457 m/분으로 측정하여 50 mg/m3 미만의 연무를 생성하는 방출 코팅 방법으로 기판을 코팅하기 위해 사용된다.
Description
본 발명은, 방출 코팅 조성물과 이를 제조하는 방법에 관한 것이다. 방출 코팅 조성물은 에어로졸 억제제와 경화성 폴리실록산을 포함한다. 본 발명은 또한 기판을 방출 코팅 조성물로 코팅하는 방법에 관한 것이다.
실리콘을 포함하는 방출 코팅 조성물은 당 분야에 널리 공지되어 있으며, 단일 및 이중 측면 라이너 상에서와 같이 매우 다양한 분야에 사용된다. 단일 측면 라이너는 대표적으로 접착력의 감소 없이 일시적 유지를 필요로 하는 압력 민감성 접착제 표지를 위한 배접지를 포함한다. 이중 측면 라이너의 예는 전사지 및 접착 필름용 간지를 포함한다. 이중 측면 라이너는 테이프 및 필름에 대한 보호를 제공하고, 이들의 바람직한 풀림 특징을 보장한다.
방출 코팅 조성물은 약 305 m/분 이상의 속도로 고속 방출 코팅 공정으로 단일 및 이중 측면 라이너와 같은 기판에 도포될 수 있다. 이들 기판에 도포되는 경우, 방출 코팅 조성물은 공기 중에 미세하게 분산된 조성물의 입자를 포함하는 "연무"를 생성시키려는 경향이 있다. 이들 연무는 폐기성일 뿐만 아니라 기계 및 생산 설비의 바닥을 코팅하는 생산 방해물이다.
방출 코팅 조성물은 다양한 합성 방법을 통해 생성될 수 있다. 이들 방법은 대표적으로 수율이 낮고, 비용이 많이 들며, 고속 방출 코팅 방법에 사용될 경우에 미트스를 생성시키려는 경향이 감소된 방출 코팅 조성물을 생성시킬 수 없다.
따라서, 연무가 최소화된 고속 방출 코팅 방법으로 기판에 도포될 수 있는 방출 코팅 조성물을 제공하기 위한 요구가 여전하다. 또한, 방출 코팅 조성물을 생성하는 방법 및 방출 코팅 조성물을 기판에 도포하는 방법을 개발하기 위한 요구가 여전하다.
발명의 요약과 이점
본 발명은, 에어로졸 억제제 및 경화성 폴리실록산을 포함하는 방출 코팅 조성물을 제공하며, 에어로졸 억제제는 중합 촉매의 존재 하에 실록산과 고리형 폴리실록산의 중합 생성물에 의해 생성되는 1을 초과하는 SiO4 /2 단위를 갖는다.
본 발명은 또한 에어로졸 억제제와 경화성 폴리실록산을 조합시켜서 방출 코팅 조성물을 생성하는, 방출 코팅 조성물을 생성하는 방법을 제공한다. 본 발명은 추가로 방출 코팅 조성물을 기판에 도포시키는 것을 포함하여 방출 코팅 방법으로 기판을 코팅하는 방법을 제공한다.
본 발명의 방출 코팅 조성물은 비용 효율적 방식으로 생성되고, 연무가 감소된 다양한 기판에 도포된다. 고속 방출 코팅에 사용될 경우에, 에어로졸 억제제는 방출 코팅 조성물의 분무를 최소화시켜서 폐기물 및 방해물을 감소시킨다. 특히, 에어로졸 억제제의 1을 초과하는 SiO4 /2 단위는 상기 연무 감소 효과에 기여한다. 부가적으로, 에어로졸 억제제는 중합 촉매의 존재 하에 실록산과 고리형 폴리실록산의 중합을 통해 효과적으로 생성된다. 상기 촉매는 넓은 실록산 매트릭스 중의 SiO4 /2 단위의 혼입을 효과적으로 유도하여 에어로졸 억제제를 생성시킨다.
본 발명은, 하기에서 "조성물"로 간단히 언급되는 방출 코팅 조성물을 제공한다. 조성물은 에어로졸 억제제 및 경화성 폴리실록산을 포함한다. 어떠한 특정 이론에 결부시키려는 의도 없이, 에어로졸 억제제는 연무화되려는 조성물의 경향, 즉 공기 중의 미세 분산된 입자를 분무하고 생성시키려는 경향을 감소시키는 것으로 여겨진다. 연무화되려는 조성물의 경향은 조성물이 기판에 도포될 때에 측정된다.
에어로졸 억제제는 1을 초과하는 SiO4 /2 단위 (Q 단위)를 가지며, 1을 초과하는 SiO4 /2 단위의 임의의 전체 수 또는 일부를 가질 수 있다. 하나의 실시예에서, 에어로졸 억제제는 1.05 내지 4개의 SiO4 /2 단위를 갖는다. 대안적으로, 에어로졸 억제제는 2개 이상의 SiO4 /2 단위를 가질 수 있거나, 2 내지 4개의 SiO4 /2 단위를 가질 수 있다. 단지 설명을 위해, SiO4 /2 단위의 화학 구조는 하기와 같다:
에어로졸 억제제는 또한 Rb 2Si02 /2 단위 (D 단위)를 포함할 수 있다. Rb는 독립적으로 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 잔기(moiety), 아릴 잔기, 알콕시 잔기, 아크릴레이트 잔기 및 메타크릴레이트 잔기의 군으로부터 선택될 수 있다. 알킬 잔기는 메틸 잔기, 에틸 잔기, 프로필 잔기, 이소프로필 잔기 및 이들의 조합물을 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 대표적으로, Rb는 메틸 잔기이다. 단지 설명을 위해, Rb 2Si02 /2 단위는 하기와 같다:
에어로졸 억제제는 1을 초과하는 SiO4 /2 단위 각각에 결합된 하나 이상의 Rb 2Si02/2 단위를 포함할 수 있다. 대안적으로, 에어로졸 억제제는 1을 초과하는 SiO4/2 단위 각각에 결합된 (CH3)2Si02 /2 단위의 4개의 블록을 갖는다. (CH3)2Si02 /2 단 위의 블록은 20 내지 400개의 개별적 (CH3)2Si02 /2 단위를 포함할 수 있지만, 이 범위로 제한되지 않는다. 하나의 실시예에서, 에어로졸 억제제는 1을 초과하는 SiO4/2 단위 각각에 결합된 120 내지 500개의 (CH3)2Si02 /2 단위를 갖는다. 대표적으로, 에어로졸 억제제는 에어로졸 억제제가 총 1,000 내지 5,000개의 (CH3)2Si02 /2 단위를 가질 정도로 4개의 SiO4 /2 단위 및 4개의 SiO4 /2 단위 각각에 결합된 120 내지 500개의 (CH3)2 Si02 /2 단위로부터의 블록을 갖는다. 단지 설명을 위해, SiO4 /2 단위에 결합된 (CH3)2Si02 /2 단위의 사슬의 화학 구조는 하기와 같으며, 여기에서 n은 20 내지 400이다:
에어로졸 억제제는 RaRb 2Si01 /2 단위 (M 단위)를 포함한다. Rb는 상기 기술된 Rb와 동일하다. Ra는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 잔기, 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알케닐 잔기 및 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알키닐 잔기의 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다. 대표적으로, Ra는 비닐 잔기를 포함한다. 단지 설명을 위해, RaRb 2SiO1 /2 단위의 화학 구조는 하기와 같다:
대표적으로, 에어로졸 억제제는 하나 이상의 Rb 2SiO2 /2 단위 각각에 결합된 RaRb 2SiO1/2 단위를 포함하여, 에어로졸 억제제를 작용기화된 말단기로 보호한다. 상기 구조의 대표적인 화학 구조는 하기와 같다:
에어로졸 억제제는 대표적으로 에어로졸 억제제가 총 1,000 내지 5,000개의 (CH3)2Si02/2 단위를 가질 정도로 4개의 SiO4 /2 단위 및 4개의 SiO4 /2 단위 각각에 결합된 120 내지 500개의 (CH3)2 Si02 /2 단위를 갖는다. 에어로졸 억제제는 또한 바람직하게는 8개의 RaRb 2SiO1 /2 단위, 즉 8개의 (CH3)2 Si02 /2 단위 각각에 말단 결합된 단일 RaRb 2SiO1 /2 단위를 가져서, 에어로졸 억제제를 작용기화된 말단기로 보호한다. 단지 설명을 위해, 상기 특정 바람직한 에어로졸 억제제는 하기와 같다:
상기 화학식에서, n은 20 내지 400이다.
에어로졸 억제제는 25℃에서 4,500 내지 1,250,000, 대안적으로 10,000 내지 600,000, 및 대안적으로 30,000 내지 120,000 MPaㆍs(cP)의 점도를 갖는다. 점도는 에어로졸 억제제의 크기 및 구조에 최소한 부분적으로 의존한다. 그 자체로, 에어로졸 억제제는 특정 점도로 제한되지 않는 것으로 고려된다. 그러나, 에어로졸 억제제는 25℃에서 1,250,000 MPaㆍs(cP)를 초과하는 점도를 갖는 검이다.
에어로졸 억제제는 또한 바람직하게는 1,000 내지 6,000 및 대안적으로 1,000 내지 4,000의 중합도를 갖는다. 하나의 실시예에서, 에어로졸 억제제는 1,000을 초과하는 중합도를 갖는다. 또 다른 실시예에서, 에어로졸 억제제는 2,000 이상의 중합도를 갖는다. 또 다른 실시예에서, 에어로졸 억제제는 약 4,000의 중합도를 갖는다. 중합도는 중합체 사슬 중의 많은 재반복 부단위(sub-unit)의 측정값이다.
에어로졸 억제제는 조성물 100 중량부당 1 내지 10 중량부, 대안적으로 1 내지 5 중량부, 및 대안적으로 1 내지 4 중량부의 양으로 존재한다. 그러나, 에어로졸 억제제는 에어로졸 억제제가 25℃에서 4,500 MPaㆍs(cP) 미만, 대안적으로 1,000 MPaㆍs(cP) 미만의 점도를 갖는 경우에 조성물의 100 중량% 이하의 양으로 사용될 수 있음이 고려된다. 에어로졸 억제제는 상기 규정된 바와 같은 화학식 (SiO4 /2)(RaRb 2SiO1 /2)x의 단위를 갖는 실록산과 하기 기술된 바와 같은 고리형 폴리실록산의 중합 생성물을 포함한다. 실록산은 바람직하게는 0.2:99.8 내지 4:96, 대안적으로 0.5:99.5 내지 2:98, 및 대안적으로 0.6:99.4 내지 1.2:98.8의 중량비로 고 리형 폴리실록산과 중합된다.
실록산은 Ra 및 Rb가 상기 기술된 바와 같고 x가 1.05 내지 4, 및 대안적으로 1.2 내지 4인 화학식 (SiO4 /2)(RaRb 2SiO1 /2)x의 단위를 함유한다. 단지 설명을 위해, 실록산은 바람직하게는 x가 2인 2개의 (SiO4 /2)(RaRb 2SiO1 /2)x를 포함하는 하기에 나타낸 화학 구조를 갖는다:
실록산은 246 내지 2,000 g/몰의 중량 평균 분자량을 갖는다. 실록산은 또한 바람직하게는 25℃에서 20 내지 50 MPaㆍs(cP)의 점도를 갖는다.
실록산은 예를 들어 약 1 몰의 (C2H5O)4Si를 약 1 몰의 ((CH2CH)(CH3)2Si)2O 및 약 0.0005 몰의 트리플루오로메탄 술폰산을 반응시킴으로써 생성될 수 있다. 화학양론적 과량의 물이 또한 실록산을 생성하는 데에 사용될 수 있다. 실록산의 생성은 상기 언급된 시약으로 제한되지 않으며, 본원에 참고문헌으로 인용된 미국 특허 제 6,147,243호에 기술된 방법에 의해서와 같이 당분야에 공지된 임의의 적합한 반응 및 임의의 적합한 시약에 의해 생성될 수 있다.
에어로졸 억제제를 생성하는 데에 사용되는 고리형 폴리실록산은 대표적으로 이작용성 실록시 단위를 포함한다. 하나의 실시예에서, 고리형 폴리실록산 이작용성 실록시 단위는 하나 이상의 알킬 잔기를 포함한다. 알킬 잔기의 적합한 비제한적 예는 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸 및 이소부틸을 포함한다. 대표적으로, 고리형 폴리실록산은 이작용성이고, 메틸 잔기를 포함한다. 고리형 폴리실록산은 3 내지 10개의 Ra 2Si02 /2 단위 (D 단위)를 포함하며, 여기에서 Ra는 상기 기술된 바와 같다. 고리형 폴리실록산은 3 내지 6개의 반복 Ra 2Si02 /2 단위를 갖는 디알킬실록산 고리일 수 있으며, 여기에서 각각의 Ra는 메틸이다. 고리형 폴리실록산은 시클로트리실록산, 옥타메틸시클로테트라실록산과 같은 시클로테트라실록산, 데카메틸시클로펜타실록산과 같은 시클로펜타실록산, 시클로헥사실록산 및 이들의 조합물의 군으로부터 선택된다. 단지 설명을 위해, 데카메틸시클로펜타실록산 및 옥타메틸시클로테트라실록산의 화학 구조는 하기와 같다:
(데카메틸시클로펜타실록산)
(옥타메틸시클로테트라실록산)
고리형 폴리실록산은 대표적으로 100 내지 750 g/몰, 대안적으로 150 내지 500 g/몰, 및 대안적으로 275 내지 375 g/몰의 분자량을 갖는다. 고리형 폴리실록산은 Dow Corning® 244 Fluid 및 Dow Corning® 245 Fluid의 상표명 하에 미시건 미들랜드의 다우 코닝 코포레이션(Dow Corning Corporation)으로부터 시판된다.
에어로졸 억제제를 생성시키기 위해, 실록산 및 고리형 폴리실록산은 중합 촉매의 존재 하에 중합된다. 에어로졸 억제제를 생성하는 반응의 유형은 선택되는 특정 촉매에 의존하는 산 촉매 또는 염기 촉매 반응이다. 그 자체로, 중합 촉매는 강산 촉매, 강염기 촉매 및 이들의 조합물의 군으로부터 선택될 수 있다. 강산 촉매는 트리플루오로메탄 술폰산 등일 수 있다. 중합 촉매는 대표적으로 강염기 촉매이다. 대표적으로, 강염기 촉매는 포스파젠 염기 촉매이다. 포스파젠 염기 촉매는 당분야에 공지된 임의의 것일 수 있지만, 대표적으로 하기 화학식을 갖는다:
상기 화학식에서, Rc 및 Rd는 독립적으로 수소 원자, 탄화수소 및 이들의 조합물의 군으로부터 선택되며, t는 1 내지 3의 수이다. Rc가 탄화수소인 경우, 탄화수소는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는다. 각각의 Rc는 각각의 위치에서 동일하거나 상이할 수 있으며, 2개의 Rc 기는 동일한 질소 (N)에 결합되고, 5 또는 6개의 원소를 갖는 것이 바람직한 이종 고리를 완성하도록 결합될 수 있다. Rd가 탄화수소인 경우, 탄화수소는 1 내지 20개의 탄소 원자, 대안적으로 1 내지 10개의 탄소 원자를 갖는다.
대안적으로, 포스파젠 염기 촉매는 염(salt)일 수 있거나, 하기 대안적 화학식 중 하나를 갖는다:
상기 화학식에서, Rc, Rd 및 t는 상기 기술된 바와 같고, s는 1 내지 4의 수이다. A는 음이온이고, 플루오르화물, 수산화물, 실라놀레이트, 알콕시화물, 탄산염 및 중탄산염의 군으로부터 선택된다. 하나의 실시예에서, 포스파젠 염기는 아미노포스파제늄 수산화물이다. 실록산 및 고리형 폴리실록산은 조성물 백만 중량부당 0.1 내지 100 중량부, 대안적으로 1 내지 50 중량부, 및 대안적으로 5 내지 20 중량부의 포스파젠 염기 촉매의 존재 하에 중합된다.
에어로졸 억제제 이외에, 조성물은 또한 당분야에 공지된 임의의 것일 수 있는 경화성 폴리실록산을 포함한다. 대표적으로, 경화성 폴리실록산은 50 내지 500, 대안적으로 100 내지 300, 및 대안적으로 약 160의 중합도를 갖는다. 경화성 폴리실록산은 하나 이상의 SiO4 /2 단위, 15개 이상의 Ra 2SiO2 /2 단위 및 하나 이상의 RaRb 2SiO1/2 단위를 포함하는 측쇄 실록산을 포함할 수 있다. 경화성 폴리실록산은 본원에 참고문헌으로 인용된 미국 특허 제 6,806,339호에 기술된 것일 수 있다. 경화성 폴리실록산은 폴리디유기실록산으로서 미국 특허 제 4,609,574호 및 유기 규소로서 WO 03/093369에 기술되어 있으며, 이들은 모두 참고문헌으로 인용되어 있다.
경화성 폴리실록산은 추가로 교차결합제, 포스파젠 염기 촉매와는 상이한 촉매, 개시제, 방출력 변형제 및 이들의 조합물을 포함할 수 있다. 교차결합제는 경화성 폴리실록산 중의 Si-H 잔기의 총수 대 경화성 폴리실록산 중의 지방족 불포화 탄화수소 잔기의 수의 비가 0.9:1 내지 3:1, 대안적으로 1.1:1 내지 2.5:1, 및 대안적으로 1.2:1 내지 2:1이 될 정도의 양으로 존재하는 유기수소폴리실록산일 수 있다. 대표적으로, 교차결합제는 3개 이상의 Si-H 잔기를 포함하며, 하기화학식을 가질 수 있다:
상기 화학식에서, 각각의 Rg는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬 잔기 및 수소 원자의 군으로부터 선택되고, i는 0 이상의 수이고, j는 i + j가 8 내지 100 이 되도록 하는 수이다.
경화성 폴리실록산 중의 촉매는 VIII족 금속, 예를 들어 백금, 루테늄, 로듐, 팔라듐, 오스뮴 및 이리듐의 착물 또는 화합물을 포함할 수 있다. 대표적 촉매는 염화백금산, 백금 아세틸아세토네이트, 백금 할로겐화물과 불포화 화합물, 예를 들어 에틸렌, 프로필렌, 유기비닐실록산 및 스티렌과의 착물, 헥사메틸디플라티늄, PtCl2, PtCl3 및 Pt(CN)3을 포함하는 백금 화합물 및 착물을 포함한다. 대안적으로, 촉매는 RhCl3(Bu2S)3와 같은 로듐 착물일 수 있다.
경화성 폴리실록산 중의 억제제는 에틸렌계 및/또는 방향족 불포화 아민, 아세틸렌 화합물, 에틸렌계 불포화 이소시아네이트, 올레핀계 실록산, 불포화 탄화수소 디에스테르, 콘쥬게이트 에네인, 과산화물, 디아지디리딘의 아질산염, 메틸 부티놀, 디메틸 헥시놀 아에티닐 시클로헥산올, 트리메틸(3,5-디메틸-헥신-3-옥시)실란, 비스(2-메톡시-1-메틸에틸)말레에이트와 같은 말레산염, 디메틸푸마레이트와 같은 푸마르산염, 벤질 알코올, 1-옥탄올 및/또는 에틸렌 시클로헥실-1-올을 포함하는 푸마르산염/알코올 혼합물 및 이들의 조합물을 포함할 수 있다. 당분야에 공지된 바와 같이, 억제제는 조성물의 경화가 예정된 온도 미만에서 일어나는 것을 방지하거나 지연시키기 위해 사용된다. 억제제는 조성물 중에 필요하지 않으며 억제제의 부재 하에 조성물이 주변 온도에서 경화될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
경화성 폴리실록산 중의 방출력 변형제는 알케닐화된 실리콘, 알케닐화된 폴 리디유기실록산, 또는 14 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 하나 이상의 일차 알켄 및/또는 10개 이상의 탄소 원자를 갖는 하나 이상의 측쇄 알켄을 포함할 수 있다. 알케닐화된 실리콘은 하나 이상의 알케닐화된 MQ 수지를 포함할 수 있으며, 여기에서 M 단위 및 Q 단위는 임의의 적절한 비로 존재할 수 있다. M 단위는 트리알킬 실록시 및/또는 디알킬 알케닐 실록시 잔기를 포함할 수 있다. 알케닐 잔기는 시클로헥세닐, 비닐, 프로페닐, 부테닐, 펜테닐 및/또는 헥세닐 잔기일 수 있다. 대표적으로, 알케닐 잔기는 비닐 또는 헥세닐 잔기이다. 알킬 잔기는 임의의 적합한 알킬 잔기일 수 있지만, 가장 바람직하게는 메틸 잔기이다. 알케닐화된 폴리디유기실록산은 대표적으로 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 잔기 및/또는 비닐 또는 헥세닐 잔기를 포함하는 D 단위를 포함하는 알케닐디알킬 실릴 말단 폴리유기실록산을 포함한다. 하나 이상의 일차 알켄은 테트라데센 및 옥타데센과 같은 10 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 임의의 일차 알켄을 포함할 수 있다.
방출력 변형제로로서 측쇄 알켄은 하기의 화학식을 가질 수 있다:
상기 화학식에서, l은 메틸렌 잔기의 수이고, m은 l 및 m이 각각 0 내지 20이 될 정도의 측쇄 알킬 잔기의 수이며, l 및 m은 불규칙하게 분포된다. 부가적으로, o, p 및 q는 1 내지 12의 수이다. 대표적으로, 각각의 측쇄 알켄 중의 탄소 원자의 총수는 20 이상이다. 대표적으로, 경화성 폴리실록산은 경화성 폴리실록산 100 중량부당 15 내지 75 중량부의 방출력 변형제를 포함한다.
조성물은 디알킬 알케닐 실릴 말단 폴리디유기실록산, 반응성 희석제, 접착 촉진제, 용매, 방향제, 방부제, 배쓰 수명 연장제, 및 실리카, 석영 및 백악과 같은 충전제를 추가로 포함할 수 있다. 배쓰 수명 연장제의 적합한 예는 일차 또는 이차 알코올, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 페놀 및 시클로헥산올과 같은 10개 미만의 탄소 원자를 갖는 지방족 및 방향족 알코올, 카르복실산, 고리형 에테르 및 이들의 조합물을 포함한다.
본 발명은 또한 조성물을 생성하는 방법을 제공한다. 방법은 에어로졸 억제제와 경화성 폴리실록산을 조합시켜서 조성물을 생성하는 것을 포함한다.
조성물이 임의의 성분들 이외에 에어로졸 억제제와 경화성 폴리실록산을 단순히 조합시킴으로써 생성되는 경우에는, 분리 부분 또는 패키지, 즉 킷의 형태로 조성물을 제조하는 것이 더욱 바람직하다. 이러한 경우에, 에어로졸 억제제, 경화성 폴리실록산 및 임의의 성분들은 조성물이 기판에 도포될 때에 조합된다. 킷은 에어로졸 억제제를 포함하는 제 1 부분 및 경화성 폴리실록산을 포함하는 제 2 부분을 포함할 수 있으며, 제 1 부분 및/또는 제 2 부분에 임의의 성분들이 모두 포함된다.
본 발명은 추가로 방출 코팅 방법으로 기판을 코팅하는 방법을 제공한다. 기판을 코팅하는 방법은 조성물을 생성시킨 후, 조성물을 기판에 도포시키는 방법을 포함한다. 적합한 기판의 예는 종이, 금속, 플라스틱, 판지, 직물, 필름 및 이들의 조합물을 포함한다. 필름은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴레에스테르, 폴리스티렌, 배향된 폴리프로필렌, 이축 배향 폴리프로필렌 및 이들의 조합물을 포함할 수 있다.
조성물은 대표적으로 305 m/분의 속도로 기판에 도포되지만, 바람직하다면 당업자에 의해 더 느린 속도로 도포될 수 있다. 조성물은 용매 없이, 용매 중에서 또는 수중유 에멀션의 일부로서 도포될 수 있다. 대표적으로, 조성물은 실질적으로 용매를 함유하지 않는다. 용어 "실질적으로 함유하지 않는"은 조성물의 0.5 중량% 미만인 공정 중의 용매의 양을 포함한다.
조성물은 미시건, 베이 시티의 유클리드 툴 앤드 머샌즈 (Euclid Tool and Machines)에 의해 제조되는 실험실 2-롤 코팅기 및 미네소타, 세인트 폴의 티에스아이 코포레이션 (TSI Corporation)에 의해 제조되는 어태치드 모델 8520 더스트트랙(DustTrak)® 에어로졸 모니터 인스트루먼트를 사용하여 결정되는 바와 같이 분당 약 475 미터에서 측정하여 50 mg/m3 미만, 대안적으로 20 mg/m3 미만, 대안적으로 15 mg/m3 미만, 및 대안적으로 5 mg/m3 미만의 연무를 생성시킨다. 연무의 측정은 환경 변수에 민감하기 때문에, 측정 연무에 대한 전체 장치는 실험실 후드에 배열되어 연무의 측정시에 공기 교류의 임의의 영향을 최소화시킨다. 연무를 측정 지점을 통과하면 청소해내기 위해 각각의 로울 표면 상에 진공 청소기가 부착된다. 일관된 결과를 얻기 위해, 상부 블레이드 및 상부 로울어의 압력 세팅은 바람직하게는 각각 약 70,000 Pa 및 약 345,000 Pa로 유지되며, 바닥 블레이드는 바람직하게는 닥터링 블레이드로서 사용되어 상부 및 바닥 로울에 노출되는 조성물의 양을 조절한 다.
연무가 생성된 후, 조성물의 공수 입자는 더스트트랙® 에어로졸 모니터로 송풍되고 분석된다. 더스트트랙® 모니터는 설정된 샘플 시간에 대해 분당 약 3 리터를 통해 송풍되는 공기의 샘플 중의 에어로졸 입자의 총수를 측정할 수 있다. 하기의 실시예에서, 연무는 32번째 샘플 시간 동안 측정에 의해 결정된다.
예
일련의 에어로졸 억제제(억제제 1-6)를 생성시켰다. 억제제 1-6 각각에 대해, 실록산, 고리형 폴리실록산 및 희석제를 25℃에서 반응 용기 내에서 조합시키고 혼합물을 생성시켰다. 그 다음, 포스파젠 염기 촉매를 25℃에서 골고루 혼합시킨 혼합물에 첨가하였다. 생성된 혼합물을 약 140 내지 150℃의 바람직한 반응 온도에 이르게 하고, 이 온도에서 생성 억제제 1-6의 점도를 안정화시키기에 충분한 시간 동안 혼합시켰다. 이어서, 임의의 착화제를 반응의 완결시에 첨가하여 포스파젠 염기 촉매의 활성을 억제하고 억제제 1-6을 안정화시켰다. 반응물 각각의 화학적 동일성 및 양을 표 1에 기재하였으며, 여기에서 모든 양은 중량부이다. 부가적으로, 억제제 1-6 및 실록산 자체를 각각 평가하여 % 비닐 농도, 점도 (cs), 중량 평균 분자량, 다분산성, M 대 Q 단위의 비 및 SiO4 /2 단위 대 디메틸실록산 단위의 당량비를 결정하였다. 이들 평가의 결과를 또한 하기의 표 1에 기재하였다.
[표 1]
| 성분 | 억제제 1 | 억제제 2 | 억제제 3 | 억제제 4 | 역제제 5 | 역제제 6 | |
| 실록산 | 2.7 | 2 | 1.6 | 2.7 | 9 | 7.5 | --- |
| 고리형 폴리실록산 | 297.3 | 298 | 298.4 | 297.3 | 1991 | 1992.5 | --- |
| 포스파젠 염기 촉매 | 0.005 | 0.005 | 0.005 | 0.005 | 0.02 | 0.02 | --- |
| 희석제 | 0.06 | 0.06 | 0.06 | 0.03 | 0.03 | 0.03 | --- |
| 착화제 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.009 | 0.04 | 0.04 | --- |
| % 비닐 농도 | 0.197 | 0.146 | 0.101 | 0.17 | 0.086 | 0.071 | 19.5 |
| 25℃에서의 점도 (mPaㆍs)(cP) | 15,240 | 29,760 | 121,600 | 21,600 | 315,200 | 1,230,000 | 120 |
| 중량 평균 분자량 (g/몰) | --- | --- | --- | 53,100 | 93,400 | 103,000 | --- |
| 다분산성 | --- | --- | --- | 9.3 | 10.66 | 11.7 | --- |
| M 대 Q 단위의 비 | --- | --- | --- | --- | --- | --- | 1.91 |
| SiO4 /2 단위 대 디메틸실록산 단위의 표준 당량비 | 1:367 | 1:502 | 1:619 | 1:367 | 1:751 | 1:967 | --- |
실록산을 208.33 g (1 몰)의 (C2H5O)4Si를 186.40 g (1 몰)의 ((CH2CH)(CH3)2Si)2O 및 0.08 g (0.0005 몰)의 트리플루오로메탄 술폰산과 반응시킨 후, 36.93 g (2.05 몰)의 H2O를 첨가함으로써 생성시켰다.
고리형 폴리실록산은 데카메틸시클로펜타실록산이었다.
포스파젠 염기 촉매는 트리메틸 아민 수산화물 포스파젠이었다.
희석제는 칼륨 실라놀레이트이고, 10,000의 칼륨당 당량을 가졌다.
착화제는 트리메틸 실릴 포스페이트이고, 트리스(트리메틸실릴)포스페이트의 상표명 하에 펜실바니아 모리스빌의 겔레스트 인코포레이티드 (Gelest, Inc.)로부터 시판된다.
% 비닐 농도는 중량 기준으로 억제제 1-6 및 실록산 중의 비닐기의 비율을 나타내고, 당분야에 널리 공지된 요오드 적정을 사용하여 계산하였다.
억제제 1-6 및 실록산의 점도는 실온에서 LV 4 스핀들을 사용하여 브룩필드 점도계를 사용하여 측정하였다.
억제제 1-6 및 실록산의 중량 평균 분자량은 당분야에 널리 공지된 겔 투과 크로마토그래피 방법을 사용하여 결정하였다.
억제제 1-6 및 실록산의 다분산성은 당분야에 널리 공지된 겔 투과 크로마토그래피 방법을 사용하여 결정하였다.
억제제 1-6 및 실록산 중의 M 대 Q 단위의 비는 당분야에 널리 공지된 29Si NMR 방법을 사용하여 결정하였다.
부가적으로, 2가지의 비교 에어로졸 억제제, 비교 억제제 1 및 2를 또한 생성시켰다. 비교 억제제 1 및 2는 각각 25℃에서 메틸하이드로겐실록산 (A), 알케닐 실록산 (B), 불포화 유기 화합물 (C) 및 촉매 (D)를 포함하여 함께 혼합물을 생성시켰다. 혼합물의 온도를 반응 온도로 상승시키고, 혼합물을 이 온도에서 모든 비닐기를 완전히 수소규소화시키기에 충분한 시간 동안 그리고 점도를 안정화시키기 위해 혼합시켰다. 반응의 완결시에, 억제제(E)를 혼합물에 첨가하여 촉매 (D)의 활성을 억제하고 측쇄 실리콘 중합체를 안정화시켰다. 상기 언급된 반응물 각각의 화학적 동일성 및 양을 표 2에 기재하였으며, 여기에서 모든 양은 다른식으로 기재하지 않는 한은 중량부이다. 반응 조건, 실란기 (SiH) 대 비닐기의 비 및 비교 억제 제 1 및 2의 점도를 또한 표 2에 기재하였다. 비교 억제제 1 및 2는 각각 미국 특허 제 6,805,914호에 추가로 기술되어 있다.
[표 2]
| 성분 | 비교 억제제 1 | 비교 억제제 2 |
| 메틸하이드로겐실록산 (A) | 59.7 | 59.1 |
| 알케닐 실록산 (B1) | 21 | --- |
| 알케닐 실록산 (B2) | --- | 20.6 |
| 불포화 유기 화합물 (C) | 8.4 | 9.7 |
| 촉매 (D) | 0.05 | 0.05 |
| 억제제(E) | 0.1 | 0.1 |
| SiH:비닐 비 | 7.7:1 | 219:1 |
| 반응 시간 (시간) | 1 | 1 |
| 반응 온도 (℃) | 80 | 100 |
| 25℃에서의 점도 (mPaㆍs) (cP) | 750 | 1130 |
메틸하이드로겐실록산 (A)는 실록산 사슬 상의 약 50 몰% 메틸하이드로겐 잔기와의 약 10의 전체 평균 중합도 및 25℃에서 약 5 mPaㆍs(cP)의 점도를 갖는 트리메틸실록시 말단 폴리디메틸실록산-폴리메틸하이드로겐실록산 공중합체이다.
알케닐 실록산 (B1)은 약 5의 평균 중합도 및 25℃에서 약 3 mPaㆍs(cP)의 점도를 갖는 디메틸비닐실록시 말단 폴리디메틸실록산 중합체이다.
알케닐 실록산 (B2)은 25℃에서 약 130의 평균 중합도 및 약 300 mPaㆍs(cP)의 점도를 갖는 디메틸비닐실록시 말단 폴리디메틸실록산이다.
불포화 유기 화합물 (C)는 미주리 세인트 루이스의 시그마 알드리치 코포레이션(Sigma Aldrich Corporation)으로부터 구입 가능한 알파-메틸스티렌이다.
촉매 (D)는 염화백금산 및 디비닐테트라메틸디실록산으로부터 생성되는 0.67 중량%를 함유하는 가용성 백금 착물이다.
억제제(E)는 비스(2-메톡시-l-메틸에틸)말레에이트이다.
억제제 1-6 및 비교 억제제 1 및 2의 생성 후에, 억제제 1-6과 비교 억제제 1 및 2 각각의 샘플을 경화성 폴리실록산과 조합시켜서 조성물 (조성물 1-9)의 샘플 및 비교 조성물 (1 및 2)의 샘플을 생성시켰다.
경화성 폴리실록산을 21.6 g의 (비닐(CH3)2SiO1 /2)4)(SiO4 /2) 폴리실록산을 592 g의 옥타메틸시클로테트라실록산 및 1.2 g의 트리플루오로메탄 술폰산과 조합시켜서 반응 혼합물을 생성시킴으로써 생성시켰다. 반응 혼합물을 80 내지 90℃의 온도에서 6시간 동안 교반시킨 후, 실온으로 냉각시켰다. 약 1 g의 탄산 칼슘을 첨가하고 혼합물을 3시간 동안 교반시켰다. 최종적으로, 혼합물을 약 150℃의 온도 및 40 밀리바에서 2시간 동안 스트립핑시켰다.
조성물 1-9 및 비교 조성물 1 및 2 중에 존재하는 억제제 1-6 및 비교 억제제 1 및 2의 양을 각각 하기의 표에 기재하였으며, 여기에서 모든 양은 다른식으로 제시하지 않는 한 중량부이다.
[표 3]
| 조성물 1 | 조성물 2 | 조성물 3 | 조성물 4 | 조성물 5 | 조성물 6 | 조성물 7 | 조성물 8 | 조성물 9 | 비교 조성물 1 | 비교 조성물 2 | |
| 억제제 1 | 16 | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| 억제제 2 | --- | 16 | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| 억제제 3 | --- | --- | 16 | 8 | --- | --- | 4 | --- | --- | --- | --- |
| 억제제 4 | --- | --- | --- | --- | 4 | --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| 억제제 5 | --- | --- | --- | --- | --- | 4 | --- | 4 | --- | --- | --- |
| 억제제 6 | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | 4 | --- | --- |
| 비교 억제제 1 | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | 8 | --- |
| 비교 억제제 2 | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | 8 |
| 경화성 폴리실록산 | 384 | 384 | 384 | 392 | 396 | 396 | 396 | 396 | 396 | 392 | 392 |
생성 후에, 조성물 1-9 및 비교 조성물 1을 약 457 m/분으로 2-롤 코팅기의 로울러에 도포하고 연무화에 대해 시험하였다. 조성물 1-9 및 비교 조성물 1 및 2 각각의 연무화의 양을 결정하기 위해, 연무의 10회 분리 측정값을 기록하고 평균을 내었다. 조성물 1-9 및 비교 조성물 1 및 2 각각에 대해 표준편차를 포함하는 평균 측정값을 하기의 표 4에 기재하였다. 비교 조성물 1을 4회 분리 실험으로 연무에 대해 시험하고, 연무의 40회 측정값의 전체 평균 및 표준편차를 하기의 표 4에 기재하였다.
[표 4]
| 조성물 1 | 조성물 2 | 조성물 3 | 조성물 4 | 조성물 5 | 조성물 6 | 조성물 7 | 조성물 8 | 조성물 9 | 비교 조성물 1 | 비교 조성물 2 | |
| 평균연무 (mg/m2) | 15.5 | 13.9 | 7.7 | 13.5 | 12.9 | 14.1 | 16 | 18.2 | 13.6 | 21.4 | >150* |
| 표준편차 | 0.7 | 0.4 | 0.4 | 0.8 | 0.4 | 0.6 | 0.6 | 0.9 | 0.7 | 2 | N/A |
* 더스트트랙® 모니터의 측정 능력을 초과하는 단일 측정값
평균 연무의 측정의 결과는 본 발명의 조성물 1-9가 비교 조성물 1 및 2와 비교하여 감소된 연무로 기판에 도포될 수 있음을 입증한다. 이러한 감소는 생성 방해물을 감소시키고 조성물의 폐기물을 감소시켜서 생성 비용을 감소시킨다.
명백하게, 본 발명의 많은 변형 및 변동이 상기 설명에 비추어 가능하다. 본 발명은 첨부된 특허청구의 범위 내에서 특정하게 기술된 것과는 다른 식으로 실시될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은, 방출 코팅 조성물과 이를 제조하는 방법을 제공하고, 기판을 방출 코팅 조성물로 코팅하는 방법을 제공하는데 사용된다.
Claims (25)
- 방출 코팅 조성물(release coating composition)로서,A. 1을 초과하는 화학식 SiO4 /2 단위를 갖고,(1) 화학식 (SiO4 /2)(RaRb 2SiO1 /2)x의 단위를 함유하는 실록산 (Ra는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 잔기, 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알케닐 잔기 및 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알키닐 잔기로 구성된 군으로부터 선택되고, Rb는 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 잔기, 아릴 잔기, 알콕시 잔기, 아크릴레이트 잔기 및 메타트릴레이트 잔기로 구성된 군으로부터 선택되며, x는 1.05 내지 4의 수임)과(2) 고리형 폴리실록산의중합 생성물(상기 실록산과 상기 폴리실록산은 중합 촉매의 존재 하에 중합됨)을 포함하는 에어로졸 억제제와,B. 경화성 폴리실록산을포함하는, 방출 코팅 조성물.
- 제 1항에 있어서, 상기 중합 촉매는 강산 촉매, 강염기 촉매 및 이들의 조합물로 구성된 군으로부터 선택되는, 방출 코팅 조성물.
- 제 2항에 있어서, 상기 강산 촉매는 트리플루오로메탄 술폰산으로서 추가 한정되는, 방출 코팅 조성물.
- 제 2항에 있어서, 상기 강염기 촉매는 포스파젠 염기 촉매로서 추가 한정되는, 방출 코팅 조성물.
- 제 1항에 있어서, 상기 에어로졸 억제제는 1.05 내지 4개의 SiO4 /2 단위를 갖는, 방출 코팅 조성물.
- 제 5항에 있어서, 상기 에어로졸 억제제는 2 내지 4개의 SiO4 /2 단위를 갖는, 방출 코팅 조성물.
- 제 1항에 있어서, 상기 에어로졸 억제제는 1을 초과하는 상기 SiO4 /2 단위 각각에 결합된 Rb 2SiO2 /2 단위를 추가로 함유하는, 방출 코팅 조성물.
- 제 7항에 있어서, 상기 에어로졸 억제제는 1을 초과하는 상기 SiO4 /2 단위 각각에 결합된 (CH3)2SiO2 / 2 의 4개의 블록을 갖는, 방출 코팅 조성물.
- 제 7항에 있어서, 상기 에어로졸 억제제는 1,000 내지 5,000개의 (CH3)2SiO2/2 단위를 갖는, 방출 코팅 조성물.
- 제 1항에 있어서, 상기 에어로졸 억제제는 8개의 RaRb 2SiO1 /2 단위를 갖는, 방출 코팅 조성물.
- 제 1항에 있어서, 상기 에어로졸 억제제는 1,000 내지 4,000의 중합도를 갖는, 방출 코팅 조성물.
- 제 1항에 있어서, 상기 에어로졸 억제제는 상기 조성물 100 중량부당 1 내지 5 중량부의 양으로 존재하는, 방출 코팅 조성물.
- 제 1항에 있어서, 상기 실록산은 0.2:99.8 내지 4:96의 중량비로 상기 고리형 폴리실록산과 중합되는, 방출 코팅 조성물.
- 제 1항에 있어서, 약 457 m/분으로 기판에 도포될 때에 50 mg/m3 미만의 연무를 생성하는, 방출 코팅 조성물.
- 제 1항에 있어서, 상기 에어로졸 억제제는 4개의 SiO4 /2 단위, 상기 4개의 SiO4/2 단위 각각에 결합된 360 내지 1,600개의 (CH3)2SiO2 /2 단위 및 상기 (CH3)2SiO2/2 단위 4개에 말단 결합된 8개의 (CH3)2(CH2CH)SiO1 /2 단위를 갖고, 상기 조성물 100 중량부당 1 내지 5 중량부의 양으로 존재하며, 상기 Ra는 비닐 잔기이고, Rb는 메틸 잔기이며, 상기 실록산은 0.2:99.8 내지 4:96의 중량비로 상기 고리형 폴리실록산과 중합되고, 상기 고리형 폴리실록산은 데카메틸시클로펜타실록산, 옥타메틸시클로테트라실록산 및 이들의 조합물로 구성된 군으로부터 선택되고, 상기 중합 촉매는 화학식의 포스파젠 염기 촉매이며, 여기에서 Rc 및 Rd는 독립적으로 수소 원자, 탄화수소 및 이들의 조합물로 구성된 군으로부터 선택되고, t는 1 내지 3의 수이며, 상기 조성물은 약 457 m/분으로 기판에 도포될 때에 50 mg/m3 미만의 연무를 생성하는, 방출 코팅 조성물.
- 방출 코팅 조성물을 생성하는 방법으로서,A. 화학식 (SiO4 /2)(RaRb 2SiO1 /2)x의 단위를 갖는 실록산 (Ra는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 잔기, 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알케닐 잔기 및 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알키닐 잔기로 구성된 군으로부터 선택되고, Rb는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 잔기, 아릴 잔기, 알콕시 잔기, 아크릴레이트 잔기 및 메타트릴레이트 잔기로 구성된 군으로부터 선택되며, x는 1.05 내지 4의 수임)을 중합 촉매의 존재 하에 고리형 폴리실록산과 중합시켜서 1을 초과하는 SiO4 /2 단위를 갖는 에어로졸 억제제를 생성하는 단계와,B. 상기 에어로졸 억제제와 경화성 폴리실록산을 조합시켜서 방출 코팅 조성물을 생성하는 단계를포함하는, 방출 코팅 조성물을 생성하는 방법.
- 제 16항에 있어서, 상기 중합 촉매는 강산 촉매, 강염기 촉매 및 이들의 조합물로 구성된 군으로부터 선택되는, 방출 코팅 조성물을 생성하는 방법.
- 제 16항에 있어서, 상기 중합 촉매는 포스파젠 염기 촉매로서 추가 한정되는, 방출 코팅 조성물을 생성하는 방법.
- 제 16항에 있어서, 상기 에어로졸 억제제는 1.05 내지 4개의 SiO4 /2 단위를 갖는, 방출 코팅 조성물을 생성하는 방법.
- 제 16항에 있어서, 상기 조성물은 약 457 m/분으로 기판에 도포될 때에 50 mg/m3 미만의 연무를 생성하는, 방출 코팅 조성물을 생성하는 방법.
- 방출 코팅 방법으로 기판을 코팅하는 방법으로서,A. 화학식 (SiO4 /2)(RaRb 2SiO1 /2)x의 단위를 갖는 실록산 (Ra는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 잔기, 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알케닐 잔기 및 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알키닐 잔기로 구성된 군으로부터 선택되고, Rb는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 잔기, 아릴 잔기, 알콕시 잔기, 아크릴레이트 잔기 및 메타트릴레이트 잔기로 구성된 군으로부터 선택되며, x는 1.05 내지 4의 수임)을 중합 촉매의 존재 하에 고리형 폴리실록산과 중합시켜서 1을 초과하는 SiO4 /2 단위를 갖는 에어로졸 억제제를 생성하는 단계와,B. 상기 에어로졸 억제제와 경화성 폴리실록산을 조합시켜서 방출 코팅 조성물을 생성하는 단계와,C. 상기 방출 코팅 조성물을 방출 코팅 방법으로 기판에 도포하는 단계를포함하는, 방출 코팅 방법으로 기판을 코팅하는 방법.
- 제 21항에 있어서, 상기 중합 촉매는 강산 촉매, 강염기 촉매 및 이들의 조합물로 구성된 군으로부터 선택되는, 방출 코팅 방법으로 기판을 코팅하는 방법.
- 제 21항에 있어서, 상기 중합 촉매는 포스파젠 염기 촉매로서 추가 한정되는, 방출 코팅 방법으로 기판을 코팅하는 방법.
- 제 21항에 있어서, 상기 에어로졸 억제제는 1.05 내지 4개의 SiO4 /2 단위를 갖는, 방출 코팅 방법으로 기판을 코팅하는 방법.
- 제 21항에 있어서, 약 457 m/분으로 기판에 도포될 때에 50 mg/m3 미만의 연무를 생성하는, 방출 코팅 방법으로 기판을 코팅하는 방법.
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