KR20100126548A - 친유성 조성물, 이를 이용한 코팅 및 이로부터 형성된 장치 - Google Patents

친유성 조성물, 이를 이용한 코팅 및 이로부터 형성된 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하나 이상의 개선된 코팅 특성을 나타내는 친유성 조성물, 이를 이용한 코팅 및 이로부터 형성된 장치에 관한 것이다. 상기 조성물은 막-형성용 결합제를 포함할 수 있고, 기판상에 적어도 부분적으로 코팅 및 경화될 때, (a) 50 내지 78 미만의 수 접촉각; 및 (b) 25 미만의 스쿠알렌 접촉각을 포함할 수 있다. 상기 코팅 조성물은 예를 들어 열경화성 아크릴계 중합체, 열가소성 아크릴계 중합체, 복사선 경화성 코팅 조성물 및 알콕사이드 조성물을 비롯한 다양한 결합제 조성물을 포함할 수 있다. 생성된 코팅은, 다양한 기판상에 침착될 때, 기존의 코팅 시스템에 비해 개선된 광택도, 개선된 오염 및 피지 저항성, 및/또는 개선된 세정 능력과 같은 하나 이상의 개선된 물성을 나타낸다.

Description

친유성 조성물, 이를 이용한 코팅 및 이로부터 형성된 장치{OLEOPHILIC COMPOSITIONS, COATINGS EMPLOYING THE SAME, AND DEVICES FORMED THEREFROM}
본 발명은 지문 오염 저항성과 같은 개선된 코팅 특성을 나타내는 친유성 조성물, 이를 이용한 코팅 및 이로부터 형성된 장치에 관한 것이다.
코팅 제형 및 이의 다양한 기판으로의 적용은 다수의 산업, 예를 들어 광학 및 코팅된 전자 디스플레이를 이용하는 산업에서 이용된다. 이들 산업에서는, 제조 이점, 개선된 코팅 특성 및/또는 개선된 표면 외관을 제공하는 코팅 조성물을 개발하는 데 상당한 노력을 기울여왔다. 예를 들어, 광학 및 디스플레이 제조 산업에서는, 제조 효율 예컨대 감소된 코팅 시간 및 비용, 및/또는 개선된 특성 예컨대 개선된 코팅 외관 및 지문 오염 저항성을 달성하면서도 하부 기판을 보호하는 다양한 기법들이 개발되어왔다. 이러한 노력으로 다양한 수계 또는 용매-계 코팅 제형, 또는 이들 코팅 조성물을 다양한 기판에 침착시키기 위한 기법들이 개발되었다.
예를 들어, 기판에 침착되어 막을 형성하는 경우 소정의 개선된 물성을 나타내는 것으로 기술된 엄격한 제형 파라미터들에 속하는 다수의 코팅 시스템이 개발되었다. 공개된 일본 특허출원 제 2004-359834 호(미쯔비시 케미칼 코포레이션(Mitsubishi Chemical Corporation))는 하나의 이와 같은 코팅 시스템을 개시하고 있다. 이 미쯔비시 참조문헌은 경화시 80°이상의 수 접촉각을 제공하는 코팅을 형성하고 우수한 경도, 스크래치 저항성, 투명성 및 저온 경화성뿐만 아니라 지문 및 피지 오염 저항성을 개선하는 것으로 기술된 특정 조성물을 교시하고 있다.
코팅된 장치의 전체적인 외관에 영향을 주는 코팅 시스템 및 이와 관련된 방법을 구성하는 데 다양한 인자들이 중요할 수 있음이 확인되었다. 예를 들어, 코팅 시스템의 구성성분, 조합 구성성분들 간의 상호작용, 사용량, 사용되는 제조 조건 등이 모두, 특히 상이한 기판 또는 복합체 표면 윤곽 및 형태에 적용되는 경우에 현저히 다른 그리고 다양한 코팅 특성을 초래할 수 있음이 확인되었다.
따라서, 수득되는 코팅이 다양한 기판에 침착되는 경우에 기존의 코팅 시스템보다 개선된 하나 이상의 물성 예컨대 개선된 광택도, 개선된 오염 및 피지 저항성, 및/또는 개선된 세정 능력을 나타내는 제형을 갖는 코팅 시스템 및 개선된 제조 방법이 요구된다.
친유성 조성물, 이를 이용한 코팅 및 이로부터 형성된 장치에 관한 다양한 비-제한적 실시양태들이 일반적으로 본원에 개시된다.
한 실시양태에서, 본 발명은 막-형성용 결합제를 포함하고, 기판상에 적어도 부분적으로 코팅 및 경화될 때, (a) 50 내지 78 미만 범위의 수 접촉각 및 (b) 25 미만의 스쿠알렌 접촉각을 포함하는 코팅 조성물을 제공한다.
또 다른 실시양태에서, 본 발명은 구성성분들과 반응물들의 블렌드 하나 이상으로부터 형성된 막-형성용 블렌드를 포함하는 막-형성용 코팅 조성물에 관한 것이다. 상기 막-형성용 결합제는 상기 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 20 중량% 이상의 양으로 존재하는, 알킬 기에 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 1종 이상의 알킬 메타크릴레이트, 및 상기 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 5 중량% 이상의 양으로 상기 조성물에 존재하는 10개 이상의 탄소 원자를 갖는 알킬 기 또는 폴리사이클로알킬 기를 갖는 1종 이상의 (메트)아크릴레이트를 포함한다. 기판상에 적어도 부분적으로 코팅 및 경화될 때, 상기 코팅 조성물은 (a) 50 내지 78 미만 범위의 수 접촉각 및 (b) 25 미만의 스쿠알렌 접촉각을 포함한다.
또 다른 실시양태에서, 본 발명은 반응물들로부터 형성되고 작용기를 가진 막-형성용 결합제 및 상기 결합제의 작용기와 반응할 수 있는 작용기를 갖는 가교결합제를 포함하는 열경화성 아크릴계 중합체 코팅 조성물을 제공한다. 상기 막-형성용 결합제는 상기 아크릴계 중합체의 총 중량을 기준으로 10 내지 40 중량% 범위의 양으로 존재하는, 알킬 기에 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 1종 이상의 알킬 메타크릴레이트 및 상기 아크릴계 중합체의 총 중량을 기준으로 30 내지 65 중량% 범위의 양으로 상기 조성물에 존재하는, 10개 이상의 탄소 원자를 갖는 알킬 기 또는 폴리사이클로알킬 기를 갖는 1종 이상의 (메트)아크릴레이트를 포함한다.
또 다른 실시양태에서, 본 발명은, 반응물들로부터 형성된 막-형성용 결합제를 포함하는, 고 분자량 열가소성 아크릴계 중합체 코팅 조성물을 제공한다. 상기 반응물은 상기 아크릴계 중합체의 총 중량을 기준으로 20 중량% 이상의 양으로 존재하는, 알킬 기에 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 1종 이상의 알킬 메타크릴레이트 및 상기 아크릴계 중합체의 총 중량을 기준으로 40 내지 60 중량% 범위의 양으로 상기 조성물에 존재하는, 10개 이상의 탄소 원자를 갖는 알킬 기 또는 폴리사이클로알킬 기를 갖는 1종 이상의 (메트)아크릴레이트를 포함한다.
또 다른 실시양태에서, 본 발명은, 상기 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 5 중량% 이상의 양으로 상기 조성물에 존재하는, 10개 이상의 탄소 원자를 갖는 알킬 기 또는 폴리사이클로알킬 기를 갖는 1종 이상의 (메트)아크릴레이트; 1종 이상의 다작용성 아크릴레이트; 및 복사선 경화 개시제를 포함하는 단량체성 구성성분들의 존재 하에 형성된 복사선 경화성 코팅 조성물에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 소정의 코팅 조성물로부터 형성된 하나 이상의 코팅층을 포함하는 기판을 포함하는 장치를 제공한다. 상기 코팅 조성물은 일반식 RxM(OR')z-x의 알콕사이드를 포함하며, 여기서 R은 유기 라디칼이고, M은 규소, 알루미늄, 티타늄, 지르코늄 및 이들의 임의의 혼합물로부터 선택되고, R'은 저분자량 알킬 라디칼로 이루어진 군으로부터 선택되고, z는 M의 원자가이고, x는 z 미만이고 M이 규소인 경우를 제외하고는 "0"일 수 있다. 기판상에 적어도 부분적으로 코팅 및 경화될 때, 상기 코팅 조성물은 20 이하의 스쿠알렌 접촉각을 포함한다.
본 발명은 상기 발명의 내용에 개시된 실시양태들에 국한되지 않으며, 특허청구범위에 정의된 바와 같이, 본 발명의 진의 및 범주 안에 드는 변형례들을 포함하는 것으로 의도됨을 이해하여야 한다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부 도면을 참조하면 더욱 잘 이해될 수 있다.
도 1은 통상의 조성물에 대한 본 발명의 다양한 실시양태들의 %헤이즈를 나타낸 그래프이다.
작동 실시예를 제외하거나 또는 달리 명백히 특정되지 않으면, 하기 명세서 부분에서의 모든 수치 범위, 양, 값 및 백분율, 예를 들어 반응의 물질, 시간 및 온도, 양의 비율, 분자량의 값(수 평균분자량("Mn") 또는 중량 평균분자량("Mw")) 및 기타의 것들은 용어 "약"이 상기 값, 양 또는 범위와 함께 명확히 기재되지 않더라도 용어 "약"에 의해 수식되는 것처럼 읽혀질 수 있다. 따라서, 달리 기재되지 않는 한, 하기 명세서 및 첨부된 특허청구범위에 개시된 수치 파라미터는 본 발명에 의해 얻고자 하는 바람직한 특성들에 따라 변할 수 있는 근사치들이다. 적어도 특허청구범위에 대한 균등론을 제한하고자 하는 것은 아니지만, 각각의 수치 파라미터는 적어도 보고된 유효숫자의 개수를 고려하여 통상의 반올림 기법을 적용함으로써 해석되어야 한다.
본 발명의 넓은 범주를 개시하는 수치 범위 및 파라미터가 근사치라 할지라도, 특정 실시예에 개시된 수치 값은 가능한 한 정확한 것으로 보고된다. 그러나, 임의의 수치 값은 본질적으로 그들 각각의 시험 측정으로부터 발견되는 표준편차로부터 필연적으로 연유하는 소정의 오차를 함유한다. 더욱이, 다양한 범위의 수치 범위가 본원에 개시되는 경우, 인용된 값들을 포함하는 그 값들의 임의의 조합이 사용될 수 있음이 고려된다. 본원에 사용된 단수 형태의 용어는 달리 기재되지 않는 한 "적어도 하나" 또는 "하나 이상"을 포함하는 것으로 의도된다.
본원에 사용된 "중합체"라는 용어는 올리고머, 및 단독중합체 및 공중합체 둘 다를 지칭함을 의미한다.
또한 분자량(Mn 또는 Mw)에 있어서, 이들 양은 당해 분야 숙련자들에게 주지된 바와 같이 그리고 그 전체가 본원에 참고로 인용되는 미국 특허 제 4,739,019 호 컬럼 4, 라인 2 내지 45에서 논의된 바와 같이 폴리스타이렌을 표준 시료로 사용하여 겔 투과 크로마토그래피에 의해 결정된다.
전체적으로 또는 부분적으로 본원에 참고로 인용되는 것으로 기술되는 임의의 특허, 공개공보 또는 기타 개시 자료는 인용된 자료가 본원에 개시된 기존의 정의, 설명 또는 기타 개시 자료와 상충되지 않는 정도로만 본원에 인용된다. 이와 같이, 본원에 명확히 개시된 내용은 본원에 참고로 인용된 임의의 상충되는 자료를 필요한 정도로만 대신한다. 본원에 참고로 인용되는 것으로 기술되지만 본원에 개시된 기존의 정의, 설명 또는 기타 개시 자료는 인용된 자료와 기존의 개시 자료 간에 어떠한 충돌도 일어나지 않는 정도로만 인용된다.
본원에 사용된 "수지 고형분의 총 중량을 기준으로", "아크릴계 중합체의 총 중량을 기준으로" 등과 같은 문구는, 코팅 조성물을 지칭하는 경우, 상기 조성물의 형성 중에 첨가된 구성성분의 양이 조성물의 형성 중에 존재하는 막 형성용 물질의 수지 고형분(비-휘발물질)의 총 중량을 기준으로 하지만, 임의의 물, 용매 또는 임의의 첨가제 고형분 예를 들어 장애 아민 안정화제, 광개시제, 착색제, 예컨대 증량제 안료 및 충전제, 유동 개질제, 촉매 및 UV 광 흡수제는 포함하지 않는다.
본원에 사용된 "~로부터 형성된"이란 "포함하는"과 같은 개방형 청구항 용어를 나타낸다. 이와 같이, 일련의 인용된 구성성분들"로부터 형성된" 조성물은 적어도 이들 인용된 구성성분들을 포함하는 조성물로서, 조성물의 형성 중에 다른 인용되지 않은 구성성분들을 추가로 포함할 수 있는 것으로 의도된다.
본원에서 조성물 예컨대 "경화된 조성물"과 함께 사용된 "경화"란 용어는 상기 조성물의 임의의 가교결합가능한 구성성분들이 적어도 부분적으로 가교결합됨을 의미한다. 본 발명의 특정 실시양태에서, 상기 가교결합가능한 구성성분들의 가교결합 밀도, 즉 가교결합의 정도는 완전한 가교결합의 5 내지 100% 범위이다. 다른 실시양태에서, 상기 가교결합 밀도는 전체 가교결합의 35 내지 85% 범위이다. 다른 실시양태에서, 가교결합 밀도는 전체 가교결합의 50 내지 85% 범위이다. 당해 분야 숙련자는 가교결합의 존재 및 정도, 즉 가교결합 밀도가 다양한 방법, 예를 들어 질소 하에서 수행된 TA 인스트루먼츠(Instruments) DMA 2980 DMTA 분석기를 사용하여 동적 기계적 열 분석(DMTA)에 의해 결정될 수 있다. 이러한 방법은 코팅 또는 중합체의 유리(free) 막의 유리전이온도 및 가교결합 밀도를 결정한다. 이들 경화된 물질의 물성은 가교결합된 네트워크의 구조와 관련이 있다.
본원에 사용된 "박막"이란 200 미크론 미만, 전형적으로 100 미크론 미만, 일부 실시양태에서는 3 내지 50 미크론 범위, 및 다른 실시양태에서는 5 내지 35 미크론 범위의 건조 막 두께를 갖는 필름을 지칭한다. 본원에 사용된 "막-형성용 물질"이란 문구는 자체적으로 또는 공반응성 물질, 예를 들어 가교결합제와 함께 기판의 표면상에 연속성 막을 형성할 수 있는 물질을 지칭한다.
본 발명의 실시양태는 본원에 개시된 친유성 조성물로부터 형성된 층을 하나 이상 갖는 코팅 조성물, 기판 및 장치를 제공한다. 한 실시양태에서, 상기 코팅 조성물은 기판상에 적어도 부분적으로 코팅 및 경화될 때 특히 유익한 코팅 특성을 갖는 박막 코팅층을 형성하는 막-형성용 결합제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 특정 실시양태에서, 상기 코팅 조성물은, 경화된 코팅을 형성하도록 침착 및 처리될 때, 50 내지 78 미만의 수 접촉각 및 25 미만의 스쿠알렌 접촉각을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. 하기 논의되는 바와 같이, 상기 범위의 물 및 스쿠알렌 접촉각을 나타내는 코팅 조성물은 통상의 코팅층에 대해 특정의 이점을 나타내는 것으로 확인되었다.
유익한 성능 특성을 갖는 코팅 조성물은, 예를 들어 하기에 개시되는 바와 같이, 열경화성 아크릴계 중합체, 열가소성 아크릴계 중합체, 복사선 경화성 코팅 조성물 및 알콕사이드 조성물을 비롯한 다양한 결합제 조성물을 포함할 수 있는 것으로 확인되었다.
한 실시양태에서, 본 발명은 작용기를 갖고 반응물로부터 형성되며 예를 들어 알킬 기에 1 내지 20개의 탄소원자를 갖는 하나 이상의 알킬 메타크릴레이트, 10개 이상의 탄소원자를 갖는 알킬 기 또는 폴리사이클로알킬 기를 갖는 하나 이상의 (메트)아크릴레이트를 포함하는 막-형성용 결합제, 및 상기 결합제의 작용기와 반응할 수 있는 작용기를 갖는 가교결합제를 포함하는 열경화성 아크릴계 중합체 코팅 조성물을 제공한다. 본원에 사용된 "(메트)아크릴레이트"란 용어 및 이로부터 유래된 용어는 아크릴레이트 및 메타크릴레이트 둘 다를 포함하는 것으로 의도된다.
상기 하나 이상의 알킬 메타크릴레이트는 알킬 기에 1 내지 20개의 탄소 원자를 가질 수 있고, 특정 실시양태에서는 1 내지 12개의 탄소 원자를 가질 수 있다. 당해 분야 통상의 숙련자들에게 공지된 다양한 알킬 메타크릴레이트는 예를 들어 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 프로필 메타크릴레이트, 아이소프로필 메타크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트, 아이소부틸 메타크릴레이트, 3급-부틸 메타크릴레이트, 2-에틸헥실 메타크릴레이트, 라우릴 메타크릴레이트, 사이클로헥실 메타크릴레이트, 3,3,5-트라이메틸사이클로헥실 메타크릴레이트, 하이드록시알킬 메타크릴레이트 예컨대 하이드록시프로필 메타크릴레이트, 옥시란 작용성 메타크릴레이트, 카복실산 작용성 메타크릴레이트, 및 이들 중 임의의 조합과 같은 결합제 조성물에 사용될 수 있다.
상기 하나 이상의 알킬 메타크릴레이트는 임의의 적합한 양으로 열경화성 아크릴계 중합체에 존재할 수 있고, 상기 아크릴계 중합체의 총 중량을 기준으로 10 내지 40 중량% 범위의 양으로 존재할 수 있다. 특정 실시양태에서, 상기 알킬 메타크릴레이트는 아크릴계 중합체의 총 중량을 기준으로 20 내지 30 중량% 범위의 양으로 상기 아크릴계 중합체에 존재할 수 있고, 또 다른 실시양태에서는 25 중량%의 양으로 존재할 수 있다. 상기 열경화성 아크릴계 중합체에 존재하는 알킬 메타크릴레이트의 양은 위 인용된 값들을 포함하는 위 값들의 임의의 조합 사이의 범위일 수 있다.
상기 열경화성 아크릴계 중합체 결합제는 10개 이상의 탄소 원자를 갖는 알킬 기 또는 폴리사이클로알킬 기를 갖는 하나 이상의 (메트)아크릴레이트를 추가로 포함할 수 있다. 적합한 화합물로는 예를 들어 데실(메트)아크릴레이트, 도데실(메트)아크릴레이트, 스테아릴(메트)아크릴레이트, 베헤닐(메트)아크릴레이트, 트라이사이클로데센 모노메탄올 모노(메트)아크릴레이트, 아이소보닐 아크릴레이트 및 아이소보닐 메타크릴레이트를 들 수 있다.
알킬 기 또는 폴리사이클로알킬 기를 갖는 하나 이상의 (메트)아크릴레이트는 다양한 양으로 열경화성 아크릴계 중합체에 존재할 수 있고, 상기 아크릴계 중합체의 총 중량을 기준으로 5 중량% 이상의 양으로 존재할 수 있다. 특정 실시양태에서, 알킬 기 또는 폴리사이클로알킬 기를 갖는 하나 이상의 (메트)아크릴레이트는 30 내지 65 중량% 범위의 양으로 존재할 수 있고, 다른 실시양태에서는 상기 아크릴계 중합체의 총 중량을 기준으로 45 내지 55 중량% 범위의 양으로 존재할 수 있다. 열경화성 아크릴계 중합체에 존재하는 알킬 기 또는 폴리사이클로알킬 기를 갖는 하나 이상의 (메트)아크릴레이트는 위 인용된 값들을 포함하는 위 값들의 임의의 조합 사이의 범위일 수 있다.
본 발명의 한 실시양태에서, 상기 아크릴계 중합체 결합제는 하이드록실 및/또는 카바메이트 작용기를 포함할 수 있다. 또한, 하이드록실 및/또는 카바메이트 작용기-함유 아크릴계 중합체 및/또는 폴리에스터 중합체가 사용에 적합할 수도 있다.
예를 들어, 상기 아크릴계 중합체는, 본원에 개시된 다른 아크릴계 단량체와 공중합될 수 있는 하이드록시에틸 (메트)아크릴레이트 및 하이드록시프로필 (메트)아크릴레이트와 같은 하이드록실 작용성 단량체의 사용을 통해 상기 중합체 내로 혼입될 수 있는 하이드록실 작용기를 함유할 수 있다.
본 발명의 조성물에 유용한 상기 하이드록실기-함유 아크릴계 중합체는 10 내지 150, 일반적으로 15 내지 90, 전형적으로 20 내지 50 범위의 하이드록실 가를 가질 수 있다.
펜던트 및/또는 말단 카바메이트 작용기는 상기 아크릴계 중합체를 카바메이트 작용성 비닐 단량체 예컨대 메타크릴산의 카바메이트 작용성 알킬 에스터와 공중합시킴으로써 상기 아크릴계 중합체에 혼입될 수 있다. 이들 카바메이트 작용성 알킬 에스터는, 예를 들어 암모니아와 에틸렌 카보네이트 또는 프로필렌 카보네이트의 반응 생성물과 같은 하이드록시알킬 카바메이트를 메타크릴산 무수물과 반응시킴으로써 제조될 수 있다. 다른 카바메이트 작용성 비닐 단량체는 하이드록시에틸 메타크릴레이트, 아이소포론 다이아이소시아네이트와 하이드록시프로필 카바메이트의 반응 생성물을 포함할 수 있다. 또 다른 카바메이트 작용성 비닐 단량체, 예컨대 아이소시안산(HNCO)과 하이드록실 작용성 아크릴계 또는 메타크릴계 단량체 예컨대 하이드록시에틸 아크릴레이트의 반응 생성물, 및 본원에 그 전체가 참고로 인용되는 미국 특허 제 3,479,328 호에 개시된 카바메이트 작용성 비닐 단량체들이 사용될 수 있다.
카바메이트 기는 또한 "카바모일교환(transcarbamoylation)" 반응에 의해 아크릴계 중합체 내로 혼입될 수 있으며, 여기서 하이드록실 작용성 아크릴계 중합체는 알코올 또는 글리콜 에터로부터 유도된 저 분자량 카바메이트와 반응한다. 상기 카바메이트 기는 상기 하이드록실 기와 교환되어 상기 카바메이트 작용성 아크릴계 중합체 및 상기 본래의 알코올 또는 글리콜 에터를 수득할 수 있다.
알코올 또는 글리콜 에터로부터 유도된 상기 저 분자량 카바메이트 작용성 물질은 먼저 부틸 주석산과 같은 촉매의 존재 하에 상기 알코올 또는 글리콜 에터를 우레아와 반응시킴으로써 제조될 수 있다. 적합한 알코올은 저 분자량 지방족, 환지방족 및 방향족 알코올 예컨대 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 사이클로헥산올, 2-에틸헥산올 및 3-메틸부탄올을 포함한다. 적합한 글리콜 에터는 에틸렌 글리콜 메틸 에터 및 프로필렌 글리콜 메틸 에터를 포함한다.
또한, 하이드록실 작용성 아크릴계 중합체는 아이소시안산과 반응하여 펜던트 카바메이트 기를 수득할 수 있다. 아이소시안산의 제조는 본원에 그 전체가 참고로 인용되는 미국 특허 제 4,364,913 호에 개시되어 있음에 주목한다. 마찬가지로, 하이드록실 작용성 아크릴계 중합체가 우레아와 반응하여 펜던트 카바메이트 기를 갖는 아크릴계 중합체를 수득할 수 있다.
상기 열경화성 아크릴계 중합체 코팅 조성물은 상기 아크릴계 결합제의 작용기와 반응할 수 있는 작용기를 갖는 가교결합제를 추가로 포함할 수 있다. 당해 분야 통상의 숙련자들에게 공지된 다양한 가교결합제가 본 발명의 열경화성 아크릴계 중합체 코팅 조성물에 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 작용기는 에폭시 또는 옥시란, 카복실산, 하이드록시, 폴리올, 아이소시아네이트, 캐핑된 아이소시아네이트, 아민, 메틸올, 메틸올 에터, 아미노플라스트 및 베타-하이드록시알킬아마이드를 포함하나, 이들에 국한되지 않는 임의의 적합한 작용기일 수 있다.
본 발명의 열경화성 조성물의 비-제한적 예는 결합제의 작용기가 하이드록시이고 가교결합제의 작용기가 캐핑된 폴리아이소시아네이트인 조성물이며,여기서 상기 캐핑된 폴리아이소시아네이트 가교결합제의 캐핑기는 하이드록시 작용성 화합물, 1H-아졸, 락탐, 케톡심 및 이들의 혼합물 중 1종 이상이다. 상기 캐핑기는 페놀, p-하이드록시 메틸벤조에이트, 1H-1,2,4-트라이아졸, 1H-2,5-다이메틸피라졸, 2-프로판온 옥심, 2-부탄온 옥심, 사이클로헥산온 옥심, e-카프로락탐 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 상기 캐핑된 폴리아이소시아네이트 가교결합제의 폴리아이소시아네이트는 1,6-헥사메틸렌 다이아이소시아네이트, 사이클로헥산 다이아이소시아네이트, 알파,알파'-자일릴렌 다이아이소시아네이트, 알파,알파,알파',알파'-테트라메틸자일릴렌 다이아이소시아네이트, 1-아이소시아네이토-3,3,5-트라이메틸-5-아이소시아네이토메틸사이클로헥산, 다이아이소시아네이토다이사이클로헥실메탄, 상기 폴리아이소시아네이트의 이량체, 또는 상기 폴리아이소시아네이트의 삼량체 중 1종 이상일 수 있다.
1종 이상의 가교결합제가 본 발명의 조성물에 다양한 양, 예를 들어 상기 아크릴계 중합체의 총 중량을 기준으로 5 내지 55 중량%, 일부 실시양태에서는 35 내지 45 중량% 범위의 양으로 사용될 수 있다. 본 발명의 열경화성 아크릴계 중합체에 존재하는 가교결합제의 양은 위 인용된 값들을 포함하는 위 값들의 임의의 조합 사이의 범위일 수 있다.
또 다른 실시양태에서, 본 발명은 반응물들로부터 형성된 막-형성용 결합제를 포함하는, 고 분자량 열경화성 아크릴계 중합체와 같은, 열가소성 아크릴계 중합체를 제공한다. 상기 반응물은 알킬 기에 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 하나 이상의 알킬 메타크릴레이트, 및 10개 이상의 탄소 원자를 갖는 알킬 기 또는 폴리사이클로알킬 기를 갖는 하나 이상의 (메트)아크릴레이트를 포함할 수 있다.
상기 하나 이상의 알킬 메타크릴레이트는 본원에 개시된 임의의 알킬 메타크릴레이트를 포함할 수 있고, 알킬 기에는 1 내지 20개의 탄소 원자, 특정 실시양태에서는 1 내지 12개의 탄소 원자를 가질 수 있다. 상기 열경화성 아크릴계 중합체의 알킬 메타크릴레이트와 마찬가지로, 상기 열가소성 아크릴계 중합체에 사용될 수 있는 알킬 메타크릴레이트는 당해 분야 통상의 숙련자들에게 공지된 임의의 적합한 구성성분일 수 있고, 예를 들면 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 프로필 메타크릴레이트, 아이소프로필 메타크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트, 아이소부틸 메타크릴레이트, 3급-부틸 메타크릴레이트, 2-에틸헥실 메타크릴레이트, 라우릴 메타크릴레이트, 사이클로헥실 메타크릴레이트, 3,3,5-트라이메틸사이콜로헥실 메타크릴레이트, 하이드록시알킬 메타크릴레이트, 예컨대 하이드록시프로필 메타크릴레이트, 옥시란 작용성 메타크릴레이트 및 카복실산 작용성 메타크릴레이트를 들 수 있다.
알킬 기에 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 상기 하나 이상의 알킬 메타크릴레이트는 임의의 적합한 양으로 상기 열가소성 아크릴계 중합체의 막-형성용 결합제에 존재할 수 있다. 예를 들어, 상기 하나 이상의 알킬 메타크릴레이트는 상기 아크릴계 중합체의 총 중량을 기준으로 20 중량% 이상의 양으로 상기 막-형성용 결합제에 존재할 수 있고, 상기 아크릴계 중합체의 총 중량을 기준으로 20 내지 30 중량%의 양으로 존재할 수 있다. 상기 열가소성 아크릴계 중합체에 존재하는 알킬 메타크릴레이트의 양은 위 인용된 값들을 포함하는 위 값들의 임의의 조합 사이의 범위일 수 있다.
상기 열경화성 아크릴계 중합체의 결합제는 10개 이상의 탄소 원자를 갖는 알킬 기 또는 폴리사이클로알킬 기를 갖는 1종 이상의 (메트)아크릴레이트를 추가로 포함할 수 있다. 본원에 개시된 열경화성 아크릴계 중합체와 마찬가지로, 적합한 결합제 구성성분은 예를 들어 데실(메트)아크릴레이트, 도데실(메트)아크릴레이트, 스테아릴(메트)아크릴레이트, 베헤닐(메트)아크릴레이트, 트라이사이클로데센 모노메탄올 모노(메트)아크릴레이트, 아이소보닐 아크릴레이트 및 아이소보닐 메타크릴레이트를 포함한다.
알킬 기 또는 폴리사이클로알킬 기를 갖는 상기 하나 이상의 (메트)아크릴레이트는 임의의 적합한 양으로 상기 열가소성 아크릴계 중합체에 존재할 수 있고, 상기 아크릴계 중합체의 총 중량을 기준으로 40 내지 70 중량%의 양으로 존재할 수 있다. 특정 실시양태에서, 알킬 기 또는 폴리사이클로알킬 기를 갖는 상기 하나 이상의 (메트)아크릴레이트는 상기 아크릴계 중합체의 총 중량을 기준으로 45 내지 65 중량%의 양으로 상기 아크릴계 중합체에 존재할 수 있다. 상기 열가소성 중합체에 존재하는 알킬 기 또는 폴리사이클로알킬 기를 갖는 (메트)아크릴레이트의 양은 위 인용된 값들을 포함하는 위 값들의 임의의 조합 사이의 범위일 수 있다.
특정 실시양태에서, 상기 열가소성 아크릴계 중합체는 고 분자량 중합체로서, 상기 열가소성 아크릴계 중합체의 Mw는 8,000을 초과한다. 다른 실시양태에서, 상기 열가소성 아크릴계 중합체의 Mw는 10,000 내지 30,000 범위일 수 있다.
또 다른 실시양태에서, 본 발명은 단량체 구성성분들의 존재 하에 형성된 복사선 경화성 코팅 조성물을 제공하고, 수지 고형분의 총 중량을 기준으로 5 중량% 이상의 양으로 상기 조성물에 존재하는 10개 이상의 탄소 원자를 갖는 알킬 기 또는 폴리사이클로 알킬 기를 갖는 1종 이상의 (메트)아크릴레이트, 1종 이상의 다작용성 아크릴레이트, 및 복사선 경화 개시제를 포함한다. 상기 단량체 구성성분들은 기판 위로의 침착을 위한 복사선 경화성 혼합물 내로 블렌딩되어, 하기에 개시되는 바와 같이, 복사선 경화시 반응 생성물을 형성할 수 있다.
10개 이상의 탄소 원자를 갖는 알킬 기 또는 폴리사이클로알킬 기를 갖는 상기 하나 이상의 (메트)아크릴레이트는 본원에 개시된 임의의 (메트)아크릴레이트 치환체일 수 있다. 예를 들어, 본원에 개시된 열경화성 아크릴계 중합체와 마찬가지로, 10개 이상의 탄소 원자를 갖는 알킬 기 또는 폴리사이클로알킬 기를 갖는 적합한 (메트)아크릴레이트는 예를 들어 데실(메트)아크릴레이트, 도데실(메트)아크릴레이트, 스테아릴 (메트)아크릴레이트, 베헤닐 (메트)아크릴레이트, 트라이사이클로데센 모노메탄올 모노(메트)아크릴레이트, 아이소보닐 아크릴레이트 및 아이소보닐 메타크릴레이트를 포함한다.
알킬 기 또는 폴리사이클로알킬 기를 갖는 상기 하나 이상의 (메트)아크릴레이트는 임의의 적합한 양으로 상기 복사선 경화성 코팅 조성물에 존재할 수 있고, 수지 고형분의 총 중량을 기준으로 5 중량% 이상의 양으로 존재할 수 있다. 특정 실시양태에서, 알킬 기 또는 폴리사이클로알킬 기를 갖는 상기 하나 이상의 (메트)아크릴레이트는 수지 고형분의 총 중량을 기준으로 20 내지 30 중량%의 양으로 상기 복사선 경화성 코팅 조성물에 존재할 수 있다. 상기 복사선 경화성 코팅 조성물에 존재하는 알킬 기 또는 폴리사이클로알킬 기를 갖는 (메트)아크릴레이트의 양은 위 인용된 값들을 포함하는 위 값들의 임의의 조합 사이의 범위일 수 있다.
상기 복사선 경화성 코팅 조성물은 1종 이상의 다작용성 아크릴레이트를 추가로 포함할 수 있다. 본원에 사용된 "다작용성 아크릴레이트"란 용어는 1.0 초과, 예컨대 2.0 이상의 아크릴레이트 작용성을 갖는 단량체 또는 올리고머를 지칭한다. 본 발명의 조성물에 사용하기에 적합한 다작용성 아크릴레이트는 예를 들어 170 내지 5000 g/mol, 예컨대 170 내지 1500 g/mol의 상대적 몰 질량을 갖는 것들을 포함한다. 본 발명의 조성물에서, 다작용성 아크릴레이트는 복사선 경화성인 반응성 희석제로서 작용할 수 있다. 복사선에 노출시, 단량체 또는 올리고머를 갖는 다작용성 아크릴레이트의 라디칼 유도된 중합이 유도됨으로써 상기 반응성 희석제를 상기 코팅 매트릭스 내로 혼입시킨다.
본 발명의 복사선 경화성 조성물에 사용하기에 적합한 다작용성 아크릴레이트는 비-제한적으로 2작용성, 3작용성, 4작용성, 5작용성, 6작용성 (메트)아크릴레이트 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
적합한 다작용성 아크릴레이트의 대표적인 예는, 비-제한적으로, 에틸렌 글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 1,3-부틸렌 글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 1,4-부탄다이올 다이아크릴레이트, 2,3-다이메틸프로판, 1,3-다이아크릴레이트, 1,6-헥산다이올 다이(메트)아크릴레이트, 다이프로필렌 글리콜 다이아크릴레이트, 에촉실화된 헥산다이올 다이(메트)아크릴레이트, 프로폭실레이트화된 헥산다이올 다이(메트)아크릴레이트, 네오펜틸 글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 알콕실화된 네오펜틸 글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 헥실렌 글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 다이에틸렌 글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 트라이프로필렌 글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 티오다이에틸렌글리콜 다이아크릴레이트, 트라이메틸렌 글리콜 다이메타크릴레이트, 펜타에리트리톨 트라이(메트)아크릴레이트, 트라메틸올프로판 트라이(메트)아크릴레이트, 다이트라이메틸올프로판 테트라(메트)아크릴레이트, 글리세롤프로폭시 트라이(메트)아크릴레이트, 에톡실화된 트라이메틸올프로판 트라이(메트)아크릴레이트, 테트라에틸렌 글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 및 이들의 혼합물을 포함한다.
특정 실시양태에서, 본 발명의 복사선 경화성 조성물은 수지 고형분의 총 중량을 기준으로 90 중량% 미만의 다작용성 아크릴레이트를 포함하거나, 또는 일부 실시양태에서는 85 중량% 미만, 또는 다른 실시양태에서는 20 내지 80 중량%, 또는 또 다른 실시양태에서는 35 내지 65 중량%의 다작용성 아크릴레이트를 포함할 수 있다. 본 발명의 복사선 경화성 조성물에 존재하는 다작용성 아크릴레이트의 양은 위 인용된 값들을 포함하는 위 값들의 임의의 조합 사이의 범위일 수 있다.
특정 실시양태에서, 상기 복사선 경화성 조성물은 복사선 경화 개시제를 포함할 수 있다. 반응성 작용기로서 존재할 수 있는 유용한 복사선-경화성 기는 불포화 기 예컨대 비닐 기, 아크릴레이트 기, 메타크릴레이트 기, 에타크릴레이트 기, 에폭시 기 예컨대 환지방족 에폭시 기를 포함한다. 한 실시양태에서, 상기 복사선 경화성 기는 UV 경화성일 수 있고 아크릴레이트 기, 말레이민, 푸마레이트 및 비닐 에터를 포함할 수 있다. 그 전체가 본원에 참고로 인용되는 미국 특허 제 7,053,149 호에 제공된 것들과 같은 조성물은 본 발명에 사용하기에 적합한 복사선 경화성 코팅 조성물을 제공한다. 상기 복사선 경화성 조성물이 UV 조사에 의해 경화되는 실시양태에서, 본 발명의 조성물은 광개시제를 포함할 수 있다. 당해 분야 숙련자들이라면 알 수 있는 바와 같이, 광개시제는 경화 도중에 복사선을 흡수하고 이를 중합에 이용가능한 화학 에너지로 변환한다. 광개시제는 작동 모드에 따라 두 가지 주요 군으로 분류되며, 이들 중 어느 하나 또는 둘 다가 본 발명의 조성물에 사용될 수 있다. 분열-형(cleavage-type) 광개시제는 아세토페논, α-아미노알킬페논, 베조인 에터, 벤조일 옥심, 아실포스핀 옥사이드 및 비스아실포스핀 옥사이드 및 이들의 혼합물을 포함한다. 추출-형(abstraction-type) 광개시제는 벤조페논, 미힐러(Michler) 케톤, 티오잔톤, 안트라퀴논, 캠포귀논, 플루오론, 케토쿠마린 및 이들의 혼합물을 포함한다. 광개시제 및 감광제의 다른 예는 그 전체가 본원에 참고로 인용되는 미국 특허 제 4,017,652 호에서 확인할 수 있다.
본 발명의 복사선 경화성 조성물에 사용될 수 있는 광개시제의 특정의 비-제한적 예는 벤질, 벤조인, 벤조인 메틸 에터, 벤조인 아이소부틸 에터 벤조페놀, 아세토페논, 벤조페논, 4,4'-다이클로로벤조페논, 4,4'-비스(N,N'-다이메틸아미노)벤조페논, 다이에톡시아세토페논, 플루오론, 예를 들어 스펙트라 그룹 리미티드(Spectra Group Ltd.)로부터 입수가능한 H-Nu 개시제 시리즈, 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 1-하이드록시사이클로헥실 페닐 케톤, 2-아이소프로필티오잔톤, α-아미노알킬페논, 예컨대 2-벤질-2-다이메틸아미노-1-(4-모폴리노페닐)-1-부탄온, 아실포스핀 옥사이드, 예컨대 2,6-다이메틸벤조일다이페닐 포스핀 옥사이드, 2,4,6-트라이메틸벤조일다이페닐포스핀 옥사이드, 비스(2,4,6-트라이메틸벤조일) 페닐 포스핀 옥사이드, 2,6-다이클로로벤조일다이페닐포스핀 옥사이드, 2,6-다이메톡시벤조일다이페닐포스핀 옥사이드, 비스아실포스핀 옥사이드, 예컨대 비스(2,6-다이메톡시벤조일)-2,4,4-트라이메틸펜틸포스핀 옥사이드, 비스(2,6-다이메틸벤조일)-2,4,4-트라이메틸펜틸포스핀 옥사이드, 비스(2,4,6-트라이메틸벤조일)-2,4,4-트라이메틸펜틸포스핀 옥사이드, 비스(2,6-다이클로로벤조일)-2,4,4-트라이메틸펜틸포스핀 옥사이드, 및 이들의 혼합물을 포함한다.
특정 실시양태에서, 본 발명의 복사선 경화성 조성물은 0.01 내지 15 중량%의 광개시제, 또는 일부 실시양태에서는 0.01 내지 10 중량%, 또는 다른 실시양태에서는 0.01 내지 5 중량%의 광개시제를 포함할 수 있다. 상기 복사선 경화성 조성물에 존재하는 광개시제의 양은 위 인용된 값들을 포함하는 위 값들의 임의의 조합 사이의 범위일 수 있다.
상기 복사선 경화성 코팅 조성물은 원하는 적용 및 처리에 따라 다양한 고형분 양을 가질 수 있다. 예를 들어, 특정 실시양태에서, 상기 복사선 경화성 코팅 조성물은 30 중량% 이상의 고형분, 특정 실시양태에서는 50 중량% 이상의 고형분, 다른 실시양태에서는 50 내지 60 중량%의 고형분을 포함할 수 있다.
또 다른 실시양태에서, 본 발명은 일반식 RxM(OR')z-x의 알콕사이드인 코팅 조성물을 제공하며, 여기서 R은 유기 라디칼이고, M은 규소, 알루미늄, 티타늄, 지르코늄 및 이들의 임의의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되고, R'은 저분자량 알킬 라디칼로 이루어진 군으로부터 선택되고, z는 M의 원자가이고, x는 z 미만이고 M이 규소인 경우를 제외하고는 "0"일 수 있으며, 기판상에 적어도 부분적으로 코팅 및 경화될 때, 상기 코팅 조성물은 20 이하의 스쿠알렌 접촉각을 포함한다. 적합한 유기 라디칼의 예는 알킬, 비닐, 메톡시알킬, 페닐, γ-글리시독시 프로필 및 γ-메타크릴옥시 프로필을 포함하나, 이들에 국한되지 않는다. 상기 알콕사이드는 당해 분야에 공지된 다른 화합물 및/또는 중합체와 추가로 혼합 및/또는 반응할 수 있다. 특히 적합한 것은 상기 화학식에 속하는 것과 같은 오가노알콕시실란을 적어도 부분적으로 가수분해함으로부터 형성된 실록산을 포함하는 조성물이다. 적합한 알콕사이드-함유 화합물 및 이의 제조 방법의 예는 미국 특허 제 6,355,189 호, 제 6,264,859 호, 제 6,469,119 호, 제 6,180,248 호, 제 5,916,686 호, 제 5,401,579 호, 제 4,799,963 호, 제 5,344,712 호, 제 4,731,264 호, 제 4,753,827 호, 제 4,754,012 호, 제 4,814,017 호, 제 5,115,023 호, 제 5,035,745 호, 제 5,231,156 호, 제 5,199,979 호 및 제 6,106,605 호에 기술되어 있으며, 이들을 본원에 참고로 인용한다.
특정 실시양태에서, 상기 알콕사이드는 글리시독시[(C1-C3)알킬]트라이(C1-C4)알콕시실란 단량체와 테트라(C1-C6)알콕시실란 단량체의 조합물을 포함할 수 있다. 본 발명의 코팅 조성물에 사용하기에 적합한 글리시독시[(C1-C3)알킬]트라이(C1-C4)알콕시실란 단량체는 글리시독시메틸트라이에톡시실란, α-글리시독시에틸-트라이에톡시실란, β-글리시독시에틸트라이메톡시실란, β-글리시독시에틸-트라이에톡시실란, α-글리시독시-프로필트라이메톡시실란, α-글리시독시프로필트라이에톡시실란, β-글리시독시프로필트라이메톡시실란, β-글리시독시프로필트라이에톡시실란, γ-글리시독시프로필트라이메톡시실란, 이들의 가수분해물, 또는 이와 같은 실란 단량체들의 혼합물을 포함한다.
본 발명의 코팅 조성물에서 상기 글리시독시[(C1-C3)알킬]트라이(C1-C4)알콕시실란과 함께 사용될 수 있는 적합한 테트라(C1-C6)알콕시실란은, 예를 들어 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 테트라프로폭시실란, 테트라부톡시실란, 테트라펜틸옥시실란, 테트라헥실옥시실란 및 이들의 임의의 혼합물과 같은 물질을 포함한다.
특정 실시양태에서, 본 발명의 코팅 조성물에 사용되는 글리시독시[(C1-C3)알킬]트라이(C1-C4)알콕시실란 및 테트라(C1-C6)알콕시실란 단량체는 글리시독시[(C1-C3)알킬]트라이(C1-C4)알콕시실란 대 테트라(C1-C6)알콕시실란의 중량비가 0.5:1 내지 100:1, 예컨대 0.75:1 내지 50:1, 일부 예에서는 1:1 내지 5:1로 존재한다.
특정 실시양태에서, 상기 알콕사이드(또는 상술된 것들의 둘 이상의 조합)는 수지 고형분의 총 중량을 기준으로 5 내지 75 중량%, 예컨대 10 내지 70 중량%, 또는 일부 경우에서는 20 내지 65 중량%, 또는 다른 경우에서는 25 내지 60 중량%의 양으로 상기 코팅 조성물에 존재한다.
실록산-함유 코팅 제형과 같은 알콕사이드 코팅 조성물은 실란 화합물의 가수분해 및 응축에 의해 수득될 수 있고 일반적으로 졸-겔로서 상업적으로 알려져 있다.
이 실시양태에서, 규소 첨가제를 실질적으로 함유하지 않는 본원에 개시된 바와 같은 알콕사이드는 하기 개시되는 바와 같은 특히 유용한 표면 코팅 특성을 제공하는 것으로 확인되었다. 본원에 사용된 "실질적으로 함유하지 않는"이란 용어는 상기 물질이, 있다손 하여도, 부수적인 불순물로서 조성물에 존재함을 의미한다. 즉, 상기 물질이 조성물에 의도적으로 첨가된 것이 아니라 미량 또는 중요하지 않은 수준으로 존재할 수 있는데, 왜냐하면 이는 의도된 조성물 구성성분의 일부로서의 불순물로서 동반되기 때문이다. 특정 실시양태에서, 예를 들어 규소가 0.1 중량% 미만, 또는 일부 경우에는 0.05 중량% 미만, 또 다른 실시양태에서는 0.01 중량% 미만의 양으로 본 발명의 조성물에 존재할 수 있다. 일부 실시양태에서는, 예를 들어 본 발명의 조성물은 규소를 함유하지 않는다.
착색제 및 충전제와 같은 다른 구성성분들은 본원에 개시된 코팅 조성물의 실시양태로 존재할 수 있다. 본원에 사용된 "착색제"란 용어는 조성물에 색상 및/또는 다른 불투명도 및/또는 다른 시각적 효과를 부여하는 임의의 물질을 의미한다. 착색제는 임의의 적합한 형태 예를 들어 불연속 입자, 분산물, 용액 및/또는 플레이크 형태로 상기 코팅에 첨가될 수 있다. 단일 착색제 또는 둘 이상의 착색제의 혼합물이 본 발명의 코팅에 사용될 수 있다.
착색제의 예는 안료, 염료 및 색조 예를 들어 페인트 산업에서 사용되는 것들 및/또는 드라이 컬러 매뉴팩쳐스 어쏘시에이션(Dry Color Manufactures Association; DCMA)에 열거된 것들뿐만 아니라 특수 효과 조성물을 포함한다. 착색제는 예를 들어 사용 조건 하에서 불용성이나 습윤가능한 미분된 고체 분말을 포함할 수 있다. 착색제는 유기 또는 무기일 수 있고 응집되거나 응집되지 않을 수 있다. 착색제는 분쇄 비히클(vehicle) 예컨대 아크릴계 분쇄 비히클의 사용에 의해 상기 코팅 내로 혼입될 수 있으며, 이의 사용은 당해 분야 숙련자에게 익숙할 것이다.
예시적 안료 및/또는 안료 조성물은 카바졸 다이옥사진 조질 안료, 아조, 모노아조, 디스아조, 나프톨 AS, 염 형태(레이크(lake)), 벤즈이미다졸온, 응축물, 금속 착체, 아이소인돌린온, 아이소인돌린 및 다환형 프탈로시아닌, 퀴나크리돈, 페릴렌, 페린온, 다이케토피롤로 피롤, 티오인디고, 안트라퀴논, 인단트론, 안트라피리미딘, 플라반트론, 피란트론, 안탄트론, 다이옥사진, 트라이아릴카보늄, 퀴노프탈온 안료, 다이케토 피롤로 피롤 레드("DPPBO 레드"), 티타늄 다이옥사이드, 카본 블랙 및 이들의 혼합물을 포함하나, 이들에 국한되지 않는다. "안료" 및 "착색된 충전제"란 용어는 상호교환적으로 사용될 수 있다.
예시적 안료는 용매 및/또는 수계인 것들 예컨대 프탈로 그린 또는 블루, 철 옥사이드, 비스무트 바나데이트, 안트라퀴논, 페릴렌, 알루미늄 및 퀴나크리돈을 포함하나, 이들에 국한되지 않는다.
예시적 색조는 수계 또는 수-혼화성 담체에 분산된 안료 예를 들어 데구싸 인코포레이티드(Degussa, Inc.)로부터 상업적으로 입수가능한 아쿠아-켐(AQUA-초드 896, 이스트만 케미칼 인코포레이티드(Eastman Chemical, Inc.)의 애큐리트 디스퍼젼스(Accurate Dispersions)부로부터 상업적으로 입수가능한 카리스마 컬러런츠(CHARISMA COLORANTS) 및 맥시토너 인더스트리얼 컬러런츠(MAXITONER INDUSTRIAL COLORANTS)를 포함하나, 이들에 국한되지 않는다.
상기 기재된 바와 같이, 착색제는 나노입자 분산물을 포함하나, 이에 국한되지 않은 형태로 존재할 수 있다. 나노입자 분산물은, 원하는 가시 색상 및/또는 불투명도 및/또는 시각적 효과를 생성하는 하나 이상의 고도로 분산된 나노입자 착색제 및/또는 착색제 입자들을 포함할 수 있다. 나노입자 분산물은 150 nm 미만, 예컨대 70 nm 미만, 또는 30 nm 미만의 입자 크기를 갖는 안료 또는 염료와 같은 착색제를 포함할 수 있다. 나노입자들은 0.5 mm 미만의 입자 크기를 갖는 분쇄용 매질에 의해 스톡(stock) 유기 또는 무기 안료들을 밀링함으로써 제조될 수 있다. 예시적 나노입자 분산물 및 이의 제조 방법은 미국 특허 제 6,875,800 호 B2에 개시되어 있으며, 이를 본원에 참고로 인용한다. 나노입자 분산물은 또한 결정화, 침전, 기상 응축 및 화학적 마모(즉, 부분적 분해)에 의해 제조될 수 있다. 코팅 내의 나노입자들의 재-응축을 최소화하기 위해, 수지-코팅된 나노입자들의 분산물을 사용할 수 있다. 본원에 사용된 "수지-코팅된 나노입자들의 분산물"이란 나노입자 및 나노입자상의 수지 코팅을 포함하는 분산된 불연속적인 "복합체 나노입자"인 연속상을 지칭한다. 수지-코팅된 나노입자 및 이의 제조 방법의 예는 2004년 6월 24일자로 출원된 미국 특허출원 공개 제 2005-0287348 호 A1, 2003년 6월 24일자로 출원된 미국 가출원 제 60/482,167 호, 및 2006년 1월 20일자로 출원된 미국 특허출원 제 11/337,062 호에서 확인할 수 있으며, 이들 또한 본원에 참고로 인용한다.
사용될 수 있는 특수 효과 조성물의 예는 하나 이상의 외관 효과 예를 들어 반사율, 진주광택, 금속성 광택, 인광성, 발광성, 광변색성, 감광성, 열변색성, 각변색성 및/또는 색-변화를 나타내는 안료 및/또는 조성물을 포함한다. 추가적인 특수 효과 조성물은 다른 인지가능한 특성 예컨대 불투명도 또는 텍스쳐를 제공할 수 있다. 비-제한적 실시양태에서, 특수 효과 조성물은 색상 변이를 나타낼 수 있으므로, 상기 코팅을 상이한 각도에서 보았을 때 코팅 색상이 변한다. 컬러 효과 조성물의 예는 본원에 참고로 인용되는 미국 특허 제 6,894,086 호에서 확인할 수 있다. 추가적인 컬러 효과 조성물은 투명 코팅된 운모 및/또는 합성 운모, 코팅된 실리카, 코팅된 알루미나, 투명 액정 안료, 액정 코팅, 및/또는 상기 물질의 표면과 공기 간의 굴절률 차이 때문이 아닌 상기 물질 내의 굴절률 차이로 인해 간섭을 유발하는 임의의 조성물을 포함할 수 있다.
특정 비-제한적 실시양태에서, 하나 이상의 광원에 노출될 때 그의 색상이 가역적으로 변하는 감광성 조성물 및/또는 광변색성 조성물이 본 발명의 코팅에 사용될 수 있다. 광변색성 및/또는 감광성 조성물은 특정 파장의 복사선 노출에 의해 활성화될 수 있다. 상기 조성물이 여기되는 경우, 분자 구조가 변하고 변화된 구조는 상기 조성물의 본래 색상과는 다른 새로운 색상을 나타낸다. 복사선에 대한 노출이 제거되는 경우, 상기 광변색성 및/또는 감광성 조성물은 휴지 상태로 복귀되며, 이때 상기 조성물의 본래 색상이 돌아온다. 하나의 비-제한적 실시양태에서, 상기 광변색성 및/또는 감광성 조성물은 비-여기된 상태에서 무색일 수 있고 여기된 상태의 색상을 나타낼 수 있다. 풀 컬러-변화가 밀리초 내지 수분 사이, 예컨대 20초 내지 60초 사이에 나타날 수 있다. 광변색성 및/또는 감광성 조성물의 예는 광변색성 염료를 포함한다.
비-제한적 실시양태에서, 상기 광변색성 및/또는 감광성 조성물은 중합가능한 구성성분의 중합체 및/또는 중합체성 물질과, 예를 들어 공유 결합에 의해, 회합되고/되거나 적어도 부분적으로 결합될 수 있다. 상기 감광성 조성물이 상기 코팅으로부터 이동하여 상기 기판으로 결정화할 수 있는 일부 코팅과는 달리, 본 발명의 비-제한적 실시양태에 따른 중합체 및/또는 중합가능한 구성성분과 회합되고/되거나 적어도 부분적으로 결합된 상기 광변색성 및/또는 감광성 조성물은 상기 코팅으로부터의 최소의 이동을 가진다. 광변색성 및/또는 감광성 조성물 및 이의 제조 방법의 예는 본원에 참고로 인용되는 2004년 7월 16일자로 출원된 미국 특허출원 제 10/892,919 호에서 확인된다.
일반적으로, 상기 착색제는 원하는 시각적 및/또는 색상 효과를 부여하기에 충분한 양으로 존재할 수 있다. 다양한 양의 유용한 충전제, 예를 들어 바륨 설페이트, 마그네슘 실리케이트, 칼슘 카보네이트 및 실리카가 또한 사용될 수 있다. 착색제 및 충전제는 상기 코팅 조성물의 총 고형분 100 중량부를 기준으로 최대 60 중량% 이하의양으로 존재할 수 있다.
다른 임의적인 구성성분으로는 산화방지제, UV-흡수제 및 장애 아민 광 안정화제 예를 들어 장애 페놀, 벤조페논, 벤조트라이아졸, 트라이아졸, 트라이아진, 벤조에이트, 피페리디닐 화합물 및 이들의 혼합물을 들 수 있다. 이들 구성성분은 전형적으로 상기 조성물의 수지 고형분의 총 중량을 기준으로 최대 2 중량%의 양으로 첨가된다. 다른 임의적인 구성성분으로는 수 혼화성 물질, 반응성 희석제, 공-용매, 유착 보조제, 소포제, 가소제, 회합성 증점제, 살균제 등을 들 수 있다. 본 발명의 코팅 조성물은 또한 용매 예컨대 당해 분야에 공지된 통상적인 지방족 및 방향족 용매 또는 희석제를 함유할 수 있다.
원하는 적용 및 의도된 용도에 따라, 본 발명의 코팅 조성물은 다양한 코팅 조성물 내로 혼입될 수 있을 것으로 생각된다. 예를 들어, 본원에 개시된 코팅 조성물은 다양한 통상적인 코팅 조성물, 예컨대 펜실베니아주 피츠버그 소재 피피지 인더스트리즈 인코포레이티드(PPG Industries, Inc.)로부터 상업적으로 입수가능한 스펙트라크론(SPECTRACRON), 졸가드(SOLGARD), 하이-가드(HI-GARD), 듀어에탄(DURETHANE) 및 레이크론(RAYCRON) 코팅 조성물 내로 혼입될 수 있다. 이하에 기술되는 바와 같이, 상기 코팅 조성물의 %고형분 및 상기 기판에 적용된 코팅 조성물의 두께는 다양한 인자, 예를 들어 상기 코팅 조성물로부터 형성된 특정의 코팅 유형, 즉 상기 코팅 조성물이 프라이머, 베이스코트, 탑코트, 클리어코트 또는 이들의 조합, 또는 모노코트 조성물로서 사용되는지 여부; 및 상기 기판의 유형 및 상기 기판의 의도된 최종 용도에 따라 변할 수 있다. 본 발명의 특정 실시양태에서, 상기 코팅 조성물은 본원에 개시된 바와 같은 열경화성 아크릴계 중합체, 고 분자량 열가소성 중합체, 복사선 경화성 조성물 또는 알콕사이드 코팅 조성물을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 코팅 조성물은 본원에 개시된 그런 임의의 기판을 비롯한 기판으로의 적용을 위한 다층 복합체 코팅을 형성하는 데 사용될 수 있을 것으로 생각된다. 예를 들어, 본 발명의 실시양태는 본원에 개시된 실시양태를 다층 복합체 코팅의 1층 이상에 사용될 수 있을 것으로 생각된다. 가교결합제가 본 발명의 실시양태에 사용되는 경우, 가교결합제는 막-형성 구성성분의 작용기와 반응할 수 있다. 가교결합제는 또한 자기-가교결합성일 수 있는데, 즉 이는 서로 반응하여 가교결합된 네트워크를 형성할 수 있는 반응성 기를 함유한다.
코팅된 기판상의 개선된 지문 및 피지 저항성 및 광택 특성을 달성하기 위해, 상기 막 형성 구성성분은 하기 제공된 바와 같이 경화성 또는 열고정성일 수 있다. 상기 막-형성 물질이 자기-가교결합성일 수 있으나, 외부 가교결합제가 사용될 수도 있다.
본원에 개시된 임의의 적합한 코팅 조성물은 본 발명의 다양한 기판상에 침착될 수 있다. 본 발명의 코팅 조성물은 당해 분야 통상의 숙련자들에게 공지된 임의의 방식으로 임의의 적합한 기판상에 침착될 수 있다. 본원에 사용된 기판 "상에 침착된" 또는 "으로 침착된" 및 이와 유사한 용어들은 위에 또는 걸쳐서 침착되거나 제공되는 것으로서 반드시 기판의 표면에 인접할 필요는 없음을 의미한다. 예를 들어, 코팅은 기판 위에 직접적으로 침착되거나 또는 하나 이상의 다른 코팅이 그들 사이에 적용될 수도 있다. 특정 실시양태에서, 상기 코팅 조성물은 기판으로 분무가능한 것일 수 있다. 본원에 사용된 "분무가능한"이란 용어는 분무 건과 같은 장치를 통해 미분화시켜 균일하게 적용될 수 있는 조성물을 지칭한다. 당해 분야 숙련자에 의해 이해되는 바와 같은 분무가능성은 소정 물질의 점도의 함수이다.
적합한 기판은 예를 들어 금속, 유리, 세라믹, 중합체성 물질, 가죽, 셀룰로오스 물질 예컨대 목재, 목재 섬유-함유 물질, 목재 복합체, 목재 라미네이트, 복재 베니어 및 이들의 임의의 조합과 같은 물질을 포함한다. 이와 관련하여, 본원에 사용된 "금속", "유리", "세라믹", "목재" 및 "중합체성"과 같은 물질을 지칭하는 용어는 이들 물질로부터 형성된 다양한 복합체 물질 및 실질적으로 솔리드(solid) 또는 순수한 조성물을 갖는 물질을 포함함을 의미한다. 당해 분야 통상의 숙련자들에게 공지된 다른 적합한 기판을 또한 사용할 수 있다. 일부 실시양태에서, 기판은 기판 물질 예를 들어 유리 물질, 중합체성 물질 및 이들의 조합으로부터 형성될 수 있다. 본원에 사용된 "투명 물질"이란 반-투명한, 실질적으로 투명한 및 완전히 투명한 물질을 포함함을 의미한다.
예를 들어, 특정 실시양태에서, 본 발명의 조성물은 예컨대 침지 코팅, 스핀 코팅, 직접 롤 코팅, 역 롤 코팅, 커튼 코팅, 분무 코팅, 브러쉬 코팅, 정전 분무 코팅 및 이들의 임의의 조합에 의해 당해 분야 통상의 숙련자들에게 공지된 임의의 적합한 코팅 공정에 의해 기판 표면상에 또는 이전에 형성된 중합체성 하층으로 침착될 수 있다. 기판에 코팅 조성물을 적용하기 위한 방법 및 장치는 기판 물질의 구성 및 유형에 의해 부분적으로 결정된다. 이와 관련하여, 본 발명의 코팅은 이들 적용 방법에 의해 본원에 개시된 기판으로 침착될 수 있다. 플라스틱 기판으로 적용되는 경우, 본 발명의 조성물은 상기 플라스틱의 열 변형 온도보다 낮은 온도에서 적어도 부분적으로 경화된다. 본원에 개시된 코팅 조성물은 모노코트로서 기판상에 침착되거나 또는 다중-코트 복합체로 사용되어 기판상에 침착될 수 있다. 후자 예에서, 본원에 제공된 코팅 조성물은 상기 복합체 코팅의 하나 이상의 층으로 혼입되어, 제 1 층이 기판을 적어도 부분적으로 코팅하도록 침착되고 제 2 층이 제 1 층을 적어도 부분적으로 코팅하도록 침착될 수 있도록 한다. 이와 같이, 본 발명은 둘 이상의 코팅 조성물로부터 침착된 둘 이상의 코팅층을 갖는 코팅 복합체를 고려하고 있으며, 이때 하나 이상의 코팅 조성물은 다른 코팅 조성물(들)과 동일하거나 상이할 수 있다. 후자 예에서, 제 1 코트는 제 2 코트를 그 위에 침착시키기 전에 하기 제공되는 바와 같이 임의의 방식으로 건조 또는 경화될 수 있으나 그럴 필요는 없다.
기판상에 코팅 조성물을 코팅하거나 침착시킨 후, 본 발명의 코팅 조성물은 박막 필름을 형성하기에 적합한 당해 분야 통상의 숙련자들에게 공지된 다양한 경화 기법에 적용될 수 있다. 경화는 또한 기판 구성에 따라 선택적인 방식으로 수행될 수 있으며, 이때 경화 기법의 하나 이상의 형태가 상이한 기판 영역에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 특정 실시양태에서, 임의의 적합한 이온화 및/또는 화학선 경화 기법 예컨대 UV 복사선을 사용하여 본 발명의 코팅 조성물을 경화시킬 수 있다.
상기 코팅 조성물은 예를 들어 통상의 공정에 의해 처리 및 경화될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 코팅 조성물은 예컨대 UV 복사선에 의해 복사선 경화되거나, 또는 예컨대 다양한 방법에 의해 막의 표면으로부터 물 및 용매(존재하는 경우)를 증발시키거나, 또는 막을 건조시키기에 충분한 기간 동안 주위(약 25℃) 또는 고온에서 공기 건조시키는 것과 같은 통상의 공정에 의해 적어도 부분적으로 건조될 수 있다. 적합한 건조 조건은 주위 습도에서 코팅 조성물의 구성성분들에 의존할 것이지만, 일반적으로 60℃의 온도에서 30분의 건조 시간이 적당할 수 있다. 건조 온도는 40℃, 전형적으로 40 내지 80℃ 범위일 수 있다.
추가로 또는 통상의 공기 건조에 대한 대안으로, 본 발명의 코팅 조성물은 이온화 복사선에 의해 적어도 부분적으로 처리될 수 있다. 본원에 사용된 "이온화 복사선"이란 고 에너지 복사선 및/또는 상기 원자 또는 다른 입자 에너지를 중성자 또는 감마 복사선으로 전환시킬 때 생성되는 2차 에너지를 의미하며, 이때 상기 에너지는 30,000 전자볼트 이상이고 50,000 내지 300,000 전자볼트 범위일 수 있다. X-선, 감마 및 베타선과 같은 다양한 유형의 이온화 복사선이 이러한 목적에 적합하지만, 가속된 고 에너지 전자 또는 전자 빔 장치에 의해 생성된 복사선이 특정 실시양태에 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 조성물을 경화하기 위한 라드(rad) 단위의 이온화 복사선의 양은 코팅 제형의 구성성분, 기판 위 코팅의 두께, 코팅 조성물의 온도 등과 같은 인자들에 따라 변할 수 있다. 일반적으로, 본 발명에 따른 코팅 조성물의 1 밀(25 ㎛) 두께의 습윤 막은 0.5 내지 5 메가라드의 이온화 복사선에 노출시 무-점착 상태로 그의 두께를 통해 산소의 존재 하에 경화될 수 있다. 본 발명의 코팅 조성물은 또한 공기, 질소 또는 CO2의 존재 하에 경화될 수 있다.
"화학선"은 자외선("UV") 범위로부터 가시선 범위를 통해 적외선("IR") 범위까지 전자기선의 파장을 갖는 광이다. 본 발명의 코팅 조성물을 경화하는 데 사용될 수 있는 화학선은 일반적으로 150 내지 2,000 나노미터(nm) 범위의 전자기선의 파장을 갖고, 250 내지 1,500 nm 범위일 수 있다. UV 복사선은 일반적으로 150 내지 400 nm 범위의 전자기선의 파장을 갖는다. 적합한 자외선 광원의 예는 수은 아크, 카본 아크, 저압, 중압 또는 고압 수은 램프, 선회류 플라즈마 아크 및 자외선 발광 다이오드를 포함한다. 적합한 자외선 발광 램프는 램프 관의 길이를 따라 200 내지 600 와트/인치(79 내지 237 와트/센티미터) 범위의 출력을 갖는 중압 수은 증기 램프이다. 일반적으로, 본 발명에 따른 코팅 조성물의 1 밀(25 ㎛) 두께의 습윤 막은 상기 습윤 막의 평방센티미터당 200 내지 8,000 밀리줄의 4개의 중압 수은 증기 램프의 노출 하에서 상기 막을 5 내지 1,000 피트/분(1.5 내지 300 미터/분)의 속도로 통과시킴으로써 화학선에 노출시 무-점착 상태로 그의 두께를 통해 경화될 수 있다.
IR의 세 가지 카테고리는 0.75 내지 2.5 미크론("u")(750 내지 2,500 나노미터)의 근-IR(짧은 파장); 2,5 내지 4 미크론(2,500 내지 4,000 나노미터)의 피크 파장을 갖는 중간-IR(중간 파장); 및 4 내지 1,000 미크론(4,000 내지 100,000 나노미터)의 피크 파장을 갖는 원-IR(긴 파장)이다. IR의 이들 카테고리의 임의의 조합 또는 모두가 상기 코팅을 처리하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 특정 실시양태에서, IR 처리는 피크 온도 범위에서 750 내지 100,000 나노미터 범위의 강도 수준으로 상기 코팅 조성물에 적용될 수 있다. 특정의 다른 실시양태에서, IR 처리는 피크 온도 범위에서 5,000 내지 25,000 나노미터 범위의 강도 수준으로 상기 코팅 조성물에 적용될 수 있다.
적외선은 내부 처리 챔버에 배치된 복수 개의 이미터(emitter)에 의해 방출될 수 있다. 각각의 이미터는 고 강도 적외선 램프, 예컨대 텅스텐 필라멘트를 갖는 석영관 램프일 수 있다. 유용한 짧은 파장(0.76 내지 2 마이크로미터)의 고 강도 램프는 제너럴 일렉트릭 캄파니(General Electric Co.), 실바니아(Sylvania), 필립스(Phillips), 헤라우스(Heraeus) 및 유시오(Ushio)로부터 상업적으로 입수가능한 모델 번호 T-3 램프를 포함하고, 상기 광원에서 75 내지 100 와트/선형 인치의 방출 속도를 가진다. 중간 파장(2 내지 4 마이크로미터) 램프가 또한 사용될 수 있고 동일한 공급처로부터 입수가능하다. 각각의 중간 파장 이미터는 중간 강도 적외선 램프, 예컨대 카본 필터 필라멘트를 갖는 석영관 램프일 수 있다.
이미터의 개수 및 이들의 배향은 방출되는 에너지의 목표 강도 및 처리 기간에 따라 달라질 수 있다. 내부 처리 챔버 내 기판의 구성 및 위치와 같은 이자에 따라, 상기 이미터 램프를 마이크로프로세서에 의해 독립적으로 제어하여, 기판의 표면으로부터 가장 먼 이미터 램프가 기판의 표면에 가장 가까운 램프보다 더 센 강도로 조명되어 균일한 처리를 제공할 수 있도록 한다.
전형적으로, 최종 건조 및 경화 후 코팅 조성물의 코팅 두께는 0.2 내지 2.0 밀(5.1 내지 50.8 마이크로미터) 범위이고 0.4 내지 1.0 밀(10.2 내지 25.4 마이크로미터) 범위일 수 있다.
경화 후, 상기 코팅 조성물은 공지의 코팅 조성물보다 유익한 특정 성질, 예컨대 광택도 및 지문 또는 피지 저항성을 나타낸다. 특히, 하기 표 1에 개시된 바와 같이, 본원에 개시된 코팅 조성물은 개선된 투명성 및 청결성을 위해 오일의 습윤성에 유익한 물, 스쿠알렌 및/또는 포름아마이드에 대한 특정 접촉각을 나타낸다. 본원에 제공된 바와 같이, 실시예에서, 본 발명의 실시양태는, 기판상에 적어도 부분적으로 코팅 및 경화될 때, 50 내지 78 범위의 수 접촉각, 및 25 미만의 스쿠알렌 접촉각을 포함하도록, 막-형성 결합제를 포함한다. 특정 실시양태에서, 수 접촉각은 60 내지 76 범위이고, 다른 실시양태에서, 수 접촉각은 64 내지 76 범위이다. 특정 실시양태에서, 스쿠알렌 접촉각은 20 미만이고, 15 미만일 수 있으며, 다른 실시양태에서 스쿠알렌 접촉각은 13 미만이고, 10 이하일 수 있으며, 다른 실시양태에서는 스쿠알렌 접촉각이 9 이하이다. 본 발명의 특정 실시양태에서, 본원에 개시된 조성물은 포름아마이드의 유리한 접촉각을 나타낸다. 예를 들어, 특정 실시양태에서, 본 발명의 코팅 조성물은 40 초과의 포름아마이드 접촉각을 포함하고, 다른 실시양태에서는 50 초과의 포름아마이드 접촉각을 포함한다.
본 발명의 실시양태는 다수의 용도에 사용하기 위한 다양한 기판상에 코팅으로서 사용될 수 있다. 본원에서 논의되는 바와 같이, 기판은 복합체이거나, 또는 다양한 물 예컨대 금속, 유리, 중합체성 물질, 셀룰로오스-계 물질 예컨대 목재 또는 목재 보합체 및 이들의 임의의 조합으로 부분적으로 또는 전체적으로 형성될 수 있다. 기판을 사용하여 다양한 장치, 예를 들어 광학 장치를 포함하나, 이에 국한되지 않는 기판을 형성할 수 있다. 본원에 사용된 "광학"이란 용어는 광 및/또는 시각에 관한 것이거나 그와 관련된 것을 의미한다. 예를 들어, 본원에 개시된 다양한 비-제한적 실시양태에 따르면, 광학 소자 또는 장치는 안과 소자 및 장치, 디스플레이 소자 및 장치, 창, 미러, 및 능동 및 수동 액정 셀 소자 및 장치로부터 선택될 수 있다. 본원에 사용된 "안과"란 용어는 눈 및 시각에 관한 것이거나 그와 관련된 것을 의미한다. 안과 소자의 비-제한적 예는 분절되거나 비-분절된 다초점 렌즈(예컨대, 이초점 렌즈, 삼초점 렌즈 및 누진 다초점 렌즈 등)일 수 있는 단초점 또는 다초점 렌즈를 비롯한 보정용 및 비-보정용 렌즈, 및, 비-제한적으로, 콘텍트 렌즈, 안내 렌즈, 확대경, 및 보호용 렌즈 또는 바이저(visor)를 비롯한 시력을 (미용적으로 또는 달리) 교정, 보호 또는 증진하는 데 사용되는 다른 소자를 포함한다. 본원에 사용된 "디스플레이"란 용어는 정보를 언어, 숫자, 기호, 디자인 도는 도면으로 가시적이거나 기계-판독가능한 표시 형태로 나타내는 것을 의미한다. 디스플레이 소자 및 장치의 비-제한적 예는 스크린, 모니터 및 안전 소자 예컨대 안전 기호를 포함한다. 본원에 사용된 "윈도우(window)"란 용어는 이를 통한 복사선의 투과를 허용하도록 개조된 개구를 의미한다. 윈도우의 비-제한적 예는 빌딩 창 및 문, 자동차 및 항공기 투명창, 필터, 셔터 및 광학 스위치를 포함한다. 본원에 사용된 "미러"란 용어는 입사광의 많은 분획을 거울과 같이 반사하는 표면을 의미한다. 다양한 목재 또는 목재 복합체 물질로는 예를 들어 가구를 들 수 있다.
상기 개시된 장치 중 어느 하나는 본원에 개시된 코팅 조성물 중 임의의 하나 이상으로부터 형성된 하나 이상의 코팅층을 포함하는 기판을 포함할 수 있다.
특정 실시양태에서, 상기 경화된 코팅은 본 발명의 조성물을 사용하지 않는 그런 코팅 조성물보다 개선된 청결성과 함께 개선된 광택도 및 헤이즈 특성, 오염 및 지문 저항성을 나타내는 것으로 확인되었다. 상기 경화된 코팅은 본원에 개시된 측정된 접촉각에서 물 및 스쿠알렌에 대해 개선된 흐름 및 평활성을 나타낸다. 이러한 접촉각 범위 안에서는, 광택도, 지문방지, 얼룩방지 및 청결성이 통상의 코팅 조성물에 비해 특히 유리함을 확인하였다. 이는 본원에 개시된 코팅 상의 지문 잔사가 박층(예컨대, "웨-아웃(wet out)")으로 분포하고 다른 각도로 광을 반사 및 산란시키는 오일 액적을 형성하는 것보다 오히려 더 투명해 보이기 때문이다. 본원에 개시된 파라미터 안에서, 상기 오일 층은 대부분의 시야각으로부터 덜 가시적이고 더 청결해 보인다.
예를 들어, 규소 첨가제를 실질적으로 함유하지 않는 본원에 제공된 알콕사이드 조성물의 경우, 소정의 코팅 시스템으로부터 규소를 제거하여 개질된 하드코트 제형, 예컨대 UV 경화 개질된 졸-겔 하드코트 제형을 형성함으로써, 친유성 경화된 표면이 발달되며, 이때 스쿠알렌 접촉각은 40°에서 10°미만으로 감소하여, 상업적으로 입수가능한 하드코트에 비해 얼룩에 덜 민감한 투명한 하드코트을 제공하는 것을 확인하였다. 또한, 본원에 개시된 코팅 조성물이 예를 들어 차량 전면유리 및 항공기 투명창 내부에서 응축하는 가소제와 같은, 기판에 침착될 수 있는 다른 유형의 오일로 개조될 수 있고, 상기 코팅 조성물이 예를 들어 유리 창 및 문과 같은 장치에 침착되는 경우에 특히 유익할 수 있는, 유리 기판에 감소된 연무 및 헤이즈 효과를 나타낼 수 있음을 확인하였다.
예를 들어 저 광택 코팅 적용에 사용되는 특정의 다른 실시양태에서, 본 발명의 실시양태는 지문방지 특성을 나타내며, 이때 생성되는 코팅은 취급시 "글로스-업(gloss-up)"으로 나타나지 않는다. 마찬가지로, 예를 들어 고 광택 코팅 적용에 사용되는 특정 코팅 실시양태에서, 본 발명의 실시양태는 지문방지 특성을 나타내며, 이때 생성되는 코팅은 취급시 "글로스-다운(gloss-down)"으로 나타나지 않는다.
본 발명의 코팅 조성물을 포함하는 코팅은 하나 이상의 바람직한 특성들, 예컨대 종래의 코팅 조성물에 비해 개선된 광택도, 헤이즈, 지문 및 피지 저항성 및/또는 개선된 청결성을 갖는 프라이머/실러 서페이서(primer/sealer surfacer), 베이스코트, 탑코트, 클리어코트 및 모노코트 코팅을 제공할 수 있다.
본 발명은 하기 실시예를 참고로 하여 추가로 기술된다. 하기 실시예는 단순히 본 발명을 예시하는 것으로 제한적이지 않다. 달리 기재되지 않는 한, 모든 부(part)는 중량에 의한다.
실시예
자외선 코팅 제형( 실시예 1 내지 7)
실시예 1
베이스 UV 경화성 코팅을 하기와 같이 제형화하였다:
1 파인트(pint)들이 캔에, 110.15 g의 다-충전 조성물을 저속 교반기 진탕 하에 첨가하였다. 상기 다-충전 조성물을 하기와 같이 제조하였다:
충전물 1 pbw (g)
베스타나트(VESTANAT) T-1890La 1212.75
이오놀(IONOLb) 2.61
다이부틸틴 다이라우레이트 1.31
트라이페닐 포스파이트 6.53
충전물 2
SR-9003c 390.44
하이드록실 에틸 아크릴레이트 390.44
충전물 3
1,6-헥산다이올 99.51
충전물 4
SR-9003 339.51
충전물 5
부틸 아세테이트 340.94
a 데구싸(현재는 뉴저지주 파시파니 소재 에보닉 데구싸 코포레이션(Evonik Degussa Corporation))로부터 입수가능한 폴리아이소시아네이트
b 텍사스주 휴스톤 소재 쉘 케미칼즈(Shell Chemicals)로부터 입수가능한 2,6-다이-t-부틸-p-크레졸
c 펜실베니아주 엑스톤 소재 사토머 캄파니(Sartomer Company)로부터 입수가능한 프로폭실레이트화된 글리콜 다이아크릴레이트
공기 구동 진탕기 교반 블레이드, 열전대 및 첨가 포트가 갖춰진 5리터들이 환저 플라스크에 충전물 1을 가하고 약 70℃까지 가열하였다. 충전물 2를 약 45분에 걸쳐 가하면서 온도를 70 내지 75℃로 유지하였다. 충전물 2의 첨가 완료시, 반응을 80℃로 가열하고 1시간 유지하였다. 이 유지 기간 후, 충전물 3을 가하고 반응을 IR 중의 아이소시아네이트 피크가 사라질 때까지 약 80℃로 유지하였다. 반응 완료시, 충전물 4 및 5를 가하였다. 반응를 냉각시키고 방류시켰다. 조성물의 특성은 다음과 같다. 1 시간/110℃에서의 고형분 함량: 71.6%; GPC로 측정한 중량 평균 분자량: 4088
상기 다-충전 조성물에, 7.36 g의 다로큐어(DAROCUR) 1173(뉴욕주 태리타운 소재 시바 스페셜티 케미칼즈 코포레이션(Ciba Specialty Chemicals Corporation)으로부터 입수가능)을 저속 진탕 하에 첨가하였다. 이어서, 이 혼합물에 1.46 g의 이르가큐어(IRGACURE) 184(뉴욕주 태리타운 소재 시바 스페셜티 케미칼즈 코포레이션으로부터 입수가능)를 고속 진탕 하에 첨가하였다. 이어서, 이 혼합물에 83.51 g의 사토머(SARTOMER) 399(펜실베니아주 엑스톤 소재 사토머 캄파니로부터 입수가능)를 고속 진탕 하에 첨가하였다. 이어서, 이 혼합물에 44.22 g의 사토머 454(펜실베니아주 엑스톤 소재 사토머 캄파니로부터 입수가능)를 저속 진탕 하에 첨가하였다. 이어서, 이 혼합물에 1.51 g의 제노큐어(Genocure) MBF(일리노이주 오로라 소재 란 유에스에이 코포레이션(Rahn USA Corporation)으로부터 입수가능)를 저속 진탕 하에 첨가하였다. 이 혼합물이 투명하고 균질해질 때까지 저속 혼합을 계속하였다.
실시예 2
33.33 g의 실시예 1의 조성물을 2 온스들이 단지(jar)에 첨가하였다. 이 조성물에 1.55 g의 아이소데실 아크릴레이트(펜실베니아주 엑스톤 소재 사토머 캄파니로부터 입수가능)를 첨가하였다. 단지를 밀봉하고 용액이 균질해 보일 때까지 격렬히 진탕시켰다.
실시예 3
33.33 g의 실시예 1의 조성물을 2 온스들이 단지에 첨가하였다. 이 조성물에 1.55 g의 아이소보닐 아크릴레이트(펜실베니아주 엑스톤 소재 사토머 캄파니로부터 입수가능)를 첨가하였다. 단지를 밀봉하고 용액이 균질해 보일 때까지 격렬히 진탕시켰다.
실시예 4
33.33 g의 실시예 1의 조성물을 2 온스들이 단지에 첨가하였다. 이 조성물에 1.55 g의 스테아릴 아크릴레이트(펜실베니아주 엑스톤 소재 사토머 캄파니로부터 입수가능)를 첨가하였다. 단지를 밀봉하고 격렬히 진탕시켰다. 용액은 완전 투명해 보이지 않았다.
실시예 5
33.33 g의 실시예 1의 조성물을 2 온스들이 단지에 첨가하였다. 이 조성물에 1.55 g의 옥틸/데실 아크릴레이트(펜실베니아주 엑스톤 소재 사토머 캄파니로부터 입수가능)를 첨가하였다. 단지를 밀봉하고 격렬히 진탕시켰다. 용액은 완전 투명해 보이지 않았다.
실시예 6
33.33 g의 실시예 1의 조성물을 2 온스들이 단지에 첨가하였다. 이 조성물에 0.30 g의 BYK 3710(독일 베젤 비와이케이-케미 게엠베하(BYK-Chemie GmbH)로부터 입수가능)을 첨가하였다. 단지를 밀봉하고 용액이 투명해 보일 때까지 격렬히 진탕시켰다.
실시예 7
33.33 g의 실시예 1의 조성물을 2 온스들이 단지에 첨가하였다. 이 조성물에 0.25 g의 DAROCUR 1173(뉴욕주 태리타운 소재 시바 스페셜티 케미칼즈 코포레이션으로부터 입수가능)을 첨가하였다. 이어서, 4.50 g의 아이소보닐 아크릴레이트(펜실베니아주 엑스톤 소재 사토머 캄파니 인코포레이티드로부터 입수가능)를 첨가하였다. 단지를 밀봉하고 용액이 투명해 보일 때까지 격렬히 진탕시켰다.
실시예 1 내지 7의 시험
음성 대조군은 펜실베니아주 피츠버그 소재 피피지 인더스트리즈로부터 입수가능한 샘플 XPC70031 U.V. 하이 글로스 클리어코트 시스템으로 하였다. 사용된 기판은 미시건주 멜빈데일 소재 스탠다드 플라크(Standard Plaque)로부터 입수가능한 PC/ABS 사이콜로이(Cycoloy) MC8002-701이었다. 패널을 아이소프로판올로 닦고 분무 도포 전에 건조시켰다. 코팅 제형을, 약 0.45 밀의 건조 막 구조에 50 psi의 선 압력을 갖는 빙크스(Binks) 95 건(gun)을 사용하여 핸드 분무하고 5분 동안 공기 건조하였다. 이어서, 분무된 패널을 10분 동안 140℉에서 오븐에 두었다. 이어서, 코팅된 패널을 오븐에서 꺼내어, 약 550 mJ/cm의 에너지 강도 및 약 400 mW/㎠의 전력 강도를 갖는 U.V. 큐어 유닛에 두었다.
상기 패널을 디지털 각도계를 사용하여 정량적으로 시험하여 물, 메틸렌 요오다이드, 포름아마이드 및 스쿠알렌의 액체 접촉각을 측정하였다. 상기 패널을 또한 지문 오염을 통해 정량적으로 시험한 후, 비-마모성 건조 페이퍼 타월로 닦고 상기 패널에 잔류하는 지문 잔사를 관찰하였다.
하기 표 1에 제시된 바와 같이, XPC70031 대조군 샘플 및 실시예 6은 최악의 잔류 지문 잔사를 가졌지만, 실시예 7은 최고로 개선된 지문 저항성을 가졌다.
Figure pct00001
2K 코팅 제형
실시예 8
1 파인트들이 캔에, 176.92 g의 다-충전 조성물을 저속 교반기 진탕 하에 첨가하였다. 상기 다-충전 조성물을 하기와 같이 제조하였다:
충전물 1 pbw (g)
부틸 아세테이트 1186.0
충전물 2
아이소보닐 메타크릴레이트 623.6
부틸 메타크릴레이트 779.6
하이드록실 에틸 메타크릴레이트 156.0
충전물 3
부틸 아세테이트 296.3
바조(VAZO)-67d 38.9
충전물 4
부틸 아세테이트 98.8
루페록스(LUPEROX) 575e 15.6
d 델라웨어주 윌밍턴 소재 듀퐁 드 네무어 앤드 코포레이션(DuPont de Nemours & Co.)로부터 입수가능.
e 펜실베니아주 필라델피아 소재 아케마 인코포레이티드(Arkema Inc.)로부터 입수가능.
공기 구동 진탕기 교반 블레이드, 열전대 및 첨가 포트가 갖춰진 5리터들이 환저 플라스크에 충전물 1을 가하고 가열하여 약 120℃에서 환류시켰다. 환류시, 충전물 2 및 3을 2 시간에 걸쳐 동시에 그리고 균일하게 가하였다. 환류 조건을 첨가하는 동안 유지하였다. 충전물 2 및 3의 첨가를 완료한 후, 충전물 4를 60분에 걸쳐 가한 다음, 반응을 60분 동안 유지시켰다. 반응를 냉각시키고 반응기로부터 방류시켰다. 조성물의 특성은 다음과 같다. 1 시간/110℃에서의 고형분 함량: 48.97%; GPC로 측정한 중량 평균 분자량: 8971; 가드너 버블(Gardner Bubble) 튜브로 측정한 점도: 0.83 초
상기 다-충전 조성물에, 0.10 g의 폼레즈(FOMREZ) UL-24(코네티컷주 윌톤 소재 모멘티브 퍼포먼스 머티리얼즈(Momentive Performance Materials)으로부터 입수가능)을 저속 진탕 하에 첨가하였다. 이어서, 이 혼합물에 50 g의 메틸 아밀 케톤(테네시주 킹스포트 소재 이스트만 케미칼 캄파니로부터 입수가능)를 온화한 진탕 하에 첨가하였다. 이어서, 19.67 g의 자일렌(텍사스주 휴스턴 소재 엑손모빌 케미칼 캄파니로부터 입수가능)을 가하고 약 1분 동안 온화한 진탕 하에 혼합하였다. 이어서, 13.31 g의 데스모듀어(DESMODUR) N3300A(펜실베니아주 피츠버그 소재 바이엘 머티리얼 사이언스 엘엘씨로부터 입수가능)을 가하고 약 1분 동안 온화한 진탕 하에 혼합하였다.
실시예 8의 시험
음성 대조군은 펜실베니아주 피츠버그 소재 피피지 인더스트리즈로부터 입수가능한 XPC60036 듀어에탄(Durethane) 하이 글로스 클리어코트 시스템으로 하였다. 사용된 기판은 미시건주 멜빈데일 소재 스탠다드 플라크로부터 입수가능한 PC/ABS 사이콜로이 MC8002-701이었다. 패널을 아이소프로판올로 닦고 분무 도포 전에 건조시켰다. 코팅 제형을, 약 0.90 밀의 건조 막 구조에 50 psi의 선 압력을 갖는 빙크스 95 건을 사용하여 핸드 분무하고 5분 동안 공기 건조한 후 오븐에서 베이킹하였다. 이어서, 분무된 패널을 30분 동안 180℉에서 오븐에 두었다. 이어서, 코팅된 패널을 오븐에서 꺼내어 실온으로 냉각시켰다.
상기 패널을 반-정량적으로 시험하여, 물 액적이 표면에 맺히지 않는지 여부 및 스쿠알렌 액적이 XPC60036 대조군에 비해 표면을 습윤시키는지 여부를 결정하였다. 스쿠알렌 및 물은 XPC60036 대조군보다 더 우수하게 실시예 8의 조성물의 표면을 습윤시켰다. 상기 패널을 또한 지문 오염을 통해 정량적으로 시험한 후, 비-마모성 건조 페이퍼 타월로 닦고 상기 패널에 잔류하는 지문 잔사를 관찰하였다. XPC60036 대조군은 실시예 8의 조성물에 비해 불량한 잔류 지문 잔사를 가졌다.
졸-겔 제형
실시예 9
1.05 g의 70% 질산을 7000.00 g의 탈이온수과 혼합하여 희석된 질산 용액을 제조하였다. 깨끗한 반응 용기에서, 326.4 g의 글리시독시프로필트라이메톡시실란과 186.0 g의 테트라메틸오르토실리케이트를 혼합하였다. 이 내용물을 얼음/물 욕조로 냉각시켰다. 반응 용기 내의 실란 혼합물의 온도가 10 내지 15℃에 도달하였을 때, 80.5 g의 예비-희석된 질산 용액을 반응 용기에 교반하면서 신속히 첨가하였다. 발열 반응의 결과로 증가된 온도가 관찰되었다. 얼음/물 욕조를 사용하여 15 내지 20℃의 최대 반응 온도를 유지하였다. 최대 온도는 산 용액의 첨가 후 5 내지 10분 후에 도달되었다. 최대 온도에 도달한 후, 추가적인 80.5 g의 예비-희석된 질산 용액을 교반 하에 반응 용기에 첨가하였다. 최대 온도는 산 용액의 두 번째 충전 후 5 내지 10분 후에 도달되었다. 얼음/물 욕조를 이용하여 20 내지 25℃의 최대 반응 온도를 유지하였다. 최대 온도에 도달한 후, 물 욕조를 제거하고 반응 용기를 3시간 동안 실온에서 교반하였다. 이 시간 후, 혼합물의 pH를 1.9 내지 2.0이었다. 이어서, 메탄올 중의 테트라메틸암모늄 하이드록사이드 용액 25%의 몇 방울을 반응 용기에 서서히 가하여 pH를 5.5로 조정하였다. pH 조정 후, 프로필렌 카보네이트 중의 264.5 g의 다우와놀(DOWANOL) PM(미시건주 미들랜드 소재 다우 케미칼 캄파니) 및 12.1 g의 50% 트라이아릴설포늄 헥사플루오로포스페이트 염 용액을 양이온성 광-개시제로서 반응 용기에 첨가하고, 그 반응 혼합물을 실온에서 10 내지 20분 동안 교반하였다.
개별 용기에서, 42.40 g의 나노크릴(NANOCRYL) C 140(사우쓰 캐롤라이나주 힐톤 헤드 아일랜드 소재 한제 케미 유에스에이 인코포레이티드(Hanse Chemie USA Inc.)), 42.40 g의 다우와놀 PM 및 590.00 g의 다이아세톤 알코올을 혼합하였다. 이어서, 이 혼합물을 반응 용기에 가하고, 그 반응 혼합물을 실온에서 추가 30분 동안 교반하였다. 이어서, 코팅 용액을 0.45 미크론 공칭 캡슐 필터를 통해 1회 여과시켰다.
실시예 9의 시험
매크롤온(MAKROLON) 투명 폴리카보네이트 기판(독일 레버쿠젠 소재 바이엘 아게)을 세척하고 2-프로판올로 닦았다. 코팅을 비-프라임처리된 기판에 스핀 적용하고 공기 하에 6 내지 89 J/㎠의 UVA 조사량을 갖는 D 벌브로 경화하였다. 최종 건조 막 두께는 3 내지 5 ㎛이었다. 코팅된 샘플의 표면 접촉각은 하기 표 2에 제시된 바와 같이 측정되었다.

 접촉각(°)17 지문 세정의
용이성 여부18
H2O 스쿠알렌
실시예 9 58.2 8.0 예
표준 하드코트 76.8 32.9 아니오
17 3가지 다른 접촉 지점에서 6회 측정한 값의 평균
18 지문을 적용하고 닦아내었다. 샘플 청정도를 시각적으로 평가하였다.
연무방지 시험
실시예 10
수개의 기판을 본원에 개시된 조성물로 코팅된 기판에 대한 연무방지 특성에 대해 시험하였다. 시험 기판은 다음과 같다. (1) 코팅을 하지 않은 유리; (2) (실시예 7에 개시된) UV 경화된 하이 글로스 클리어코트로 제형화된 아이소보닐 아크릴레이트; (3) (실시예 8에 제시된) 30분 동안 180℃에서 아이소시아네이트로 경화된 아크릴산 폴리올로 코팅된 유리; 및 (4) 피피지 인더스트리스 인코포레이티드로부터 아쿠아펠(AQUAPEL) 유리 처리로서 상업적으로 입수가능한 플루오르화된 폴리실록산 코팅으로 코팅된 유리. 후자 코팅은 (수 접촉각에 의해 측정된) 소수성의 정도를 연무방지 특성의 효과를 평가하는 데 사용할 수 없다는 점을 보여주기 위해 포함시켰다.
이 시험은, 최소 헤이즈를 유발하면서 달성가능한 최소 접촉각, 바람직하게는 최대 분포를 갖는 물질(가소제 또는 지문)의 "초 습윤성"의 경우 5°미만을 확인하기 위해 수행되었다. 이상적으로, 상기 코팅 및 가소제/지문의 표면 에너지를 측정하고 비교하였다. 유사한 표면 에너지는 최적의 효과를 나타낼 것이다. 이 시험은 표면 에너지 측정이 아닌 접촉각 측정을 결정하기 위한 것을 의미한다.
기판 2 및 3의 투명 중합체성 코팅은, 지문을 완전히 습윤시키고 시각적으로 사라지게 하는 친유성 표면을 갖도록 고안되었다. 이 개념은 상기 코팅의 표면 에너지와 바디 오일의 표면 에너지를 일치시키는 것이다. 이들 코팅은 휴대폰 하우징 및 폴리카보네이트에 적용될 수 있다. 또한, 이러한 코팅은 큰 지문 영역, 예컨대 슬라이딩 유리문에 적용되거나, 또는 자동차 전면유리의 내측에서 응축하는 가소제와 같은, 유리 표면을 마모시키는 다른 유형의 오일로 개조될 수 있다.
이 시험의 목적은 자동차 유리문 상의 내부 자동차 물질의 연무 특성을 감소시키는 데 코팅을 어떻게 수행할 것인가를 결정하는 데 있다. 이와 같은 코팅은, 상기 헤이즈가 유리문에서 응축하는 유기 물질로 인해 헤이즈가 최소화하고 직접 조명 조건에서, 운전자에게 훨씬 더 깨끗한 시야를 제공함에 따라, 운전자의 안전에 긍정적으로 작용하는 것으로 생각된다. 유리문에서 응축하는 유기물질의 1차 공급원은, 자동차의 내부에서 제형화되는 가소제 및 저 분자량 물질이다. 시험 목적상 다이옥틸프탈레이트(DOP)를 선택하는데, 그 이유는 이것이 자동차 내부 비닐 부분에서 사용되는 매우 통상적인 가소제이고 또한 연무를 일으키는 선도 물질 중 하나이기 때문이다.
접촉각 측정에 따르면, DOP는 지문방지 코팅 2(실시예 7) 및 코팅 3(실시예 8)을 가장 잘 습윤시키되, 코팅 3이 코팅 2보다 더 잘 습윤시키는 것으로 나타났다. 이상적으로, 5°이하의 접촉각이 바람직한데, 이는 가장 우수한 분포를 보이고 가장 낮은 헤이즈를 갖는 물질의 '초 습윤'을 유발하기 때문이다. 상기 각각의 코팅의 경우 물 및 DOP에 대한 평균 접촉각을 하기 표 3에 제시하였다.
기판 물의 평균 접촉각(°) 다이옥틸프탈레이트의
평균 접촉각(°)
(1) 28.2±2.4 24.0±2.4
(2) 82.8±5.519 12.4±3.6
(3) 87.6±0.419 8.5±1.0
(4) 98.1±5.720 71.0±1.4
19 수 접촉각은 샘플 제조 후 24시간 후에 측정하였다. DOP 연구 이전에 표면상의 이동 중의 오염물 픽업이 있을 수 있기 때문에, 물의 평균 접촉각은, 상기 샘플들을 그 제조 후 바로 시험하는 경우, 표 3에 특정된 것들보다 작을 것이다.
20 아쿠아펠에 대한 수 접촉각은 95 내지 120°이고, 평균은 110 내지 115°이다.
본원에 그 전체가 참고로 인용되는 SAE J1756 "내부 자동차 물질의 연무 특성"을 내부 자동차 물질의 연무 특성을 평가하기 위한 표준 시험법으로 정하였다. 일반적으로, 상기 시험법에 대한 제원은 자동차 제조업자에 의해 정해진다. 시험을 하기와 같이 변형시켰다. 3 인치 × 3 인치 코팅된 유리 샘플과 8 온스 광폭 장착된 단지(2 내지 7/8 인치 직경)를 탈이온수 및 물 중의 50% 아이소프로필 알코올로 세정하였다. 상기 샘플들을 고온 플레이트 상에 다이옥틸 프탈레이트를 함유하는 유리 단지에 대해 전면을 아래로 하고 주위 온도와 평행시킨 후 헤이즈 데이터를 수집하였다. 시험 전 후 비와이케이 가드너 헤이즈가드 플러스(BYK Gardner HAZEGARD Plus) 헤이즈 측정기를 사용하여 %헤이즈를 모니터링하였다. 결과를 하기 표 4 및 도 1의 그래프로 제공하였다.
Figure pct00002
표 4 및 도 1에 개시된 바와 같이, 지문방지 코팅(2 및 3)에 대한 %헤이즈 변화는 본질적으로 없었지만, 투명 유리(1)의 경우에는 헤이즈가 약 0.10%에서 6.63%로 증가하였고 플루오르화된 폴리실록산 코팅된 유리(4)의 경우에는 약 0.10%에서 3.56%로 증가하였다. 이러한 결과는 상기 지문방지 코팅이 연무방지 특성을 지닌다는 것을 보여준다.
본 발명의 폭넓은 발명적 개념을 벗어나지 않고 상기 기술된 실시양태들을 변화시킬 수 있음을 당해 분야 숙련자들은 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 개시된 특정 실시양태들에 국한되지 않고 첨부된 특허청구범위에 정의된 바와 같은 발명의 진의 및 범주 안에 드는 변형례들을 포함하는 것으로 의도됨을 이해해야한다.

Claims (41)

  1. 막-형성용 결합제를 포함하고,
    기판상에 적어도 부분적으로 코팅 및 경화될 때,
    (a) 50 내지 78 미만의 수(water) 접촉각; 및
    (b) 25 미만의 스쿠알렌(squalene) 접촉각
    을 포함하는, 코팅 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 수 접촉각이 60 내지 76인, 코팅 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 수 접촉각이 64 내지 76인, 코팅 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 스쿠알렌 접촉각이 15 이하인, 코팅 조성물.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 스쿠알렌 접촉각이 13 이하인, 코팅 조성물.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 수 접촉각이 60 내지 76이고, 상기 스쿠알렌 접촉각이 9 이하인, 코팅 조성물.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 코팅 조성물이 40 초과의 포름아마이드 접촉각을 추가로 포함하는, 코팅 조성물.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 포름아마이드 접촉각이 50 초과인, 코팅 조성물.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합제가 열경화성 아크릴계 중합체, 열가소성 아크릴계 중합체, 복사선 경화성 중합체, 일반식 RxM(OR')z-x의 알콕사이드(상기 식에서, R은 유기 라디칼이고, M은 규소, 알루미늄, 티타늄, 지르코늄 및 이들의 임의의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되고, R'은 저 분자량 알킬 라디칼로 이루어진 군으로부터 선택되고, z는 M의 원자가이고, x는 z 미만이고 M이 규소인 경우를 제외하고는 "0"일 수 있다), 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는. 코팅 조성물.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 열가소성 아크릴계 중합체의 Mw가 8,000 초과인, 코팅 조성물.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합제가, 10개 이상의 탄소 원자를 갖는 알킬 기 또는 폴리사이클로알킬 기를 갖는 1종 이상의 (메트)아크릴레이트를 포함하는, 코팅 조성물.
  12. 제 11 항에 있어서,
    10개 이상의 탄소 원자를 갖는 알킬 기 또는 폴리사이클로알킬 기를 갖는 1종 이상의 (메트)아크릴레이트가, 수지 고형분의 총 중량을 기준으로, 5 중량% 이상의 양으로 상기 결합제에 존재하는, 코팅 조성물.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 결합제가 아이소보닐 아크릴레이트 및 아이소보닐 메타크릴레이트 중 하나 이상을 포함하는, 코팅 조성물.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합제가, 알킬 기에 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 1종 이상의 알킬 메타크릴레이트를 포함하는, 코팅 조성물.
  15. 제 14 항에 있어서,
    알킬 기에 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 1종 이상 알킬 메타크릴레이트가, 수지 고형분의 총 중량을 기준으로, 20 중량% 이상의 양으로 존재하는, 코팅 조성물.
  16. 제 14 항에 있어서,
    알킬 기에 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 1종 이상의 알킬 메타크릴레이트가, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 프로필 메타크릴레이트, 아이소프로필 메타크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트, 아이소부틸 메타크릴레이트, 3급-부틸 메타크릴레이트, 2-에틸헥실 메타크릴레이트, 라우릴 메타크릴레이트, 사이클로헥실 메타크릴레이트, 3,3,5-트라이메틸사이클로헥실 메타크릴레이트, 하이드록시알킬 메타크릴레이트, 옥시란 작용성 메타크릴레이트, 및 카복실산 작용성 메타크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는, 코팅 조성물.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합제가,
    알킬 기에 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 1종 이상의 알킬 메타크릴레이트; 및
    10 이상의 탄소 원자를 갖는 알킬 기 또는 폴리사이클로알킬 기를 갖는 1종 이상의 (메트)아크릴레이트
    를 포함하는, 코팅 조성물.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 코팅 조성물이 규소를 실질적으로 함유하지 않는, 코팅 조성물.
  19. 제 1 항의 코팅 조성물을 포함하는 하나 이상의 코팅층을 포함하는 코팅된 기판.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 기판이, 금속, 유리, 중합체성 물질, 셀룰로오스-계 물질, 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 물질인, 기판.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 기판이, 유리 물질, 중합체성 물질 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 투명 물질인, 기판.
  22. 제 1 항의 코팅 조성물을 포함하는 하나 이상의 코팅층으로 적어도 부분적으로 코팅된 기판을 하나 이상 갖는 장치.
  23. 수지 고형분의 총 중량을 기준으로 20 중량% 이상의 양으로 존재하는, 알킬 기에 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 1종 이상의 알킬 메타크릴레이트; 및
    수지 고형분의 총 중량을 기준으로 5 중량% 이상의 양으로 조성물에 존재하는, 10개 이상의 탄소 원자를 갖는 알킬 기 또는 폴리사이클로알킬 기를 갖는 1종 이상의 (메트)아크릴레이트
    를 포함하는, 구성성분들과 반응물들의 블렌드 하나 이상으로부터 형성된 막-형성용 결합제를 포함하고,
    기판상에 적어도 부분적으로 코팅 및 경화될 때,
    (a) 50 내지 78 미만의 수 접촉각; 및
    (b) 25 미만의 스쿠알렌 접촉각
    을 포함하는, 막-형성용 코팅 조성물.
  24. 제 23 항에 있어서,
    10개 이상의 탄소 원자를 갖는 알킬 기 또는 폴리사이클로알킬 기를 갖는 1종 이상의 (메트)아크릴레이트가, 수지 고형분의 총 중량을 기준으로, 20 중량% 이상의 양으로 상기 조성물에 존재하는, 막-형성용 코팅 조성물.
  25. 제 23 항에 있어서,
    10개 이상의 탄소 원자를 갖는 알킬 기 또는 폴리사이클로알킬 기를 갖는 1종 이상의 (메트)아크릴레이트가, 수지 고형분의 총 중량을 기준으로, 30 중량% 이상의 양으로 상기 조성물에 존재하는, 막-형성용 코팅 조성물.
  26. 제 23 항에 있어서,
    10개 이상의 탄소 원자를 갖는 알킬 기 또는 폴리사이클로알킬 기를 갖는 1종 이상의 (메트)아크릴레이트가, 수지 고형분의 총 중량을 기준으로, 40 중량% 이상의 양으로 상기 조성물에 존재하는, 막-형성용 코팅 조성물.
  27. 제 23 항에 있어서,
    10개 이상의 탄소 원자를 갖는 알킬 기 또는 폴리사이클로알킬 기를 갖는 1종 이상의 (메트)아크릴레이트가, 수지 고형분의 총 중량을 기준으로, 50 중량% 이상의 양으로 상기 조성물에 존재하는, 막-형성용 코팅 조성물.
  28. 제 23 항에 있어서,
    상기 코팅 조성물이 60 내지 76의 수 접촉각을 포함하는, 막-형성용 코팅 조성물.
  29. 제 23 항에 있어서,
    상기 코팅 조성물이 15 이하의 스쿠알렌 접촉각을 포함하는, 막-형성용 코팅 조성물.
  30. 제 23 항에 있어서,
    상기 코팅 조성물이 13 이하의 스쿠알렌 접촉각을 포함하는, 막-형성용 코팅 조성물.
  31. 제 23 항의 코팅 조성물을 포함하는 하나 이상의 코팅층을 포함하는 기판.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 기판이, 금속, 유리, 중합체성 물질, 셀룰로오스-계 물질, 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 물질인, 기판.
  33. 제 31 항에 있어서,
    상기 기판이, 유리 물질, 중합체성 물질 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 투명 물질인, 기판.
  34. 제 23 항의 코팅 조성물을 포함하는 하나 이상의 코팅층으로 적어도 부분적으로 코팅된 기판을 하나 이상 갖는 장치.
  35. 아크릴계 중합체의 총 중량을 기준으로 10 내지 40 중량%의 양으로 존재하는, 알킬 기에 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 1종 이상의 알킬 메타크릴레이트;
    아크릴계 중합체의 총 중량을 기준으로 30 내지 65 중량%의 양으로 조성물에 존재하는, 10개 이상의 탄소 원자를 갖는 알킬 기 또는 폴리사이클로알킬 기를 갖는 1종 이상의 (메트)아크릴레이트
    를 포함하는 반응물들로부터 형성되고 작용기를 가진 막-형성용 결합제; 및
    상기 결합제의 작용기와 반응할 수 있는 작용기를 갖는 가교결합제
    를 포함하는, 열경화성 아크릴레이트계 중합체 코팅 조성물.
  36. 아크릴계 중합체의 총 중량을 기준으로 20 중량% 이상의 양으로 존재하는, 알킬 기에 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 1종 이상의 알킬 메타크릴레이트; 및
    아크릴계 중합체의 총 중량을 기준으로 40 내지 70 중량%의 양으로 조성물에 존재하는, 10개 이상의 탄소 원자를 갖는 알킬 기 또는 폴리사이클로알킬 기를 갖는 1종 이상의 (메트)아크릴레이트
    를 포함하는 반응물들로부터 형성된 막-형성용 결합제를 포함하는, 고 분자량 열가소성 아크릴계 중합체 코팅 조성물.
  37. 제 36 항에 있어서,
    상기 열가소성 아크릴계 중합체의 Mw가 8,000 초과인, 코팅 조성물.
  38. 수지 고형분의 총 중량을 기준으로 5 중량% 이상의 양으로 조성물에 존재하는, 10개 이상의 탄소 원자를 갖는 알킬 기 또는 폴리사이클로 알킬 기를 갖는 1종 이상의 (메트)아크릴레이트;
    1종 이상의 다작용성 아크릴레이트; 및
    복사선 경화 개시제
    를 포함하는 단량체성 구성성분들의 존재 하에 형성된 복사선 경화성 코팅 조성물.
  39. 제 38 항에 있어서,
    상기 코팅 조성물이 UV 복사선 경화성인, 코팅 조성물.
  40. 제 38 항에 있어서,
    상기 코팅 조성물이 30 중량% 이상의 고형분을 포함하는, 코팅 조성물.
  41. 일반식 RxM(OR')z-x의 알콕사이드(상기 식에서, R은 유기 라디칼이고, M은 규소, 알루미늄, 티타늄, 지르코늄 및 이들의 임의의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되고, R'은 저 분자량 알킬 라디칼로 이루어진 군으로부터 선택되고, z는 M의 원자가이고, x는 z 미만이고 M이 규소인 경우를 제외하고는 "0"일 수 있다)를 포함하는 코팅 조성물로부터 형성된 코팅층을 하나 이상 포함하는 기판을 포함하는 장치로서,
    상기 코팅 조성물이, 상기 기판상에 적어도 부분적으로 코팅 및 경화될 때, 20 이하의 스쿠알렌 접촉각을 포함하는, 장치.
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