KR20120125506A - 마이크론 이하의 탄산칼슘을 포함하는 코팅 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 5 부피% 내지 임계 안료 부피 농도 이하의 안료 부피 농도를 갖는, 도포시 광택 및 불투명도를 제공하는 코팅 조성물로서, 0.05 내지 0.3 ㎛의 부피 중간 직경을 갖는 하나 이상의 분쇄된 천연 탄산칼슘 및 2.5 이상의 굴절율을 갖는 하나 이상의 안료를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅 조성물에 관한 것이다.

Description

마이크론 이하의 탄산칼슘을 포함하는 코팅 조성물{COATING COMPOSITION COMPRISING SUBMICRON CALCIUM CARBONATE}
본 발명은 마이크론 이하의 천연 분쇄 탄산칼슘을 포함하는 광택 및 불투명 코팅 조성물에 관한 것이다. 추가로, 본 발명은 마이크론 이하의 천연 분쇄 탄산칼슘을 보충한(implementing) 광택 및 불투명 코팅 조성물을 제조하는 방법, 및 광택 및 불투명 코팅 조성물에서 마이크론 이하의 천연 분쇄 탄산칼슘의 용도에 관한 것이다.
미네랄 안료는, 코팅 시스템에서, 제제화 비용을 감소시킬 뿐만 아니라 코팅 제제의 제조 또는 저장 중에, 또는 기재에 대한 코팅 제제의 도포 중에 또는 후에 코팅 제제의 일정한 특성을 더욱 더 개선시키는 데 널리 사용되고 있다. 페인트 제제의 부문에서, 코팅 시스템은 거의 언제나 이산화티탄을 보충한다.
페인트 도포라는 상황에서는, 2.5 이상의 굴절율을 지닌 안료가 크게 진가를 인정받고 있다. 이와 관련하여, 한가지 매우 바람직한 안료는 이산화티탄(TiO2), 특히 유의적인 불투명도 또는 은폐력을 제공하는 굴절율 2.7(Light Scattering by Pigmentary Rutile in Polymeric Films, Richard A. Slepetys, William F. Sullivan Ind . Eng . Chem . Prod . Res . Dev ., 1970, 9 (3), pp 266-271)를 갖는 루틸(rutile) 형태인 경우의 이산화티탄이다. 페인트 제제에 사용하기 위한 시판되는 이산화티탄 안료는, 그 물질 및 평균 입자 크기 측정 방법에 따라 좌우되는, 0.2 내지 0.6 ㎛의 중간 입자 직경과 함께 좁은 입자 크기 분포를 제공하는 것으로 잘 알려져 있다. 황화아연 및 산화아연이 유사하게 사용된다.
그러나, 이산화티탄은 비용이 비교적 높다는 점으로부터 곤란을 겪고 있는데, 이는 결과적으로 광학 및 기타 코팅 조성물 특성의 저하로 옮겨지지 않은 저-비용 TiO2 부분 대체 안료를 발견하고자 하는 지속적인 요망을 낳게 되었다.
GB1404565에는 초미세 천연 탄산칼슘 충전된 페인트 및 안료가 기술되어 있으며, 여기서 상기 천연 탄산칼슘은 0.5 내지 4 ㎛의 입자 직경을 갖고, 이산화티탄을 일부 대체하는 데 사용되고 있다. 이런 상태에서, (컴파니 Imerys에 의해 상업화된) PolcarbTM은 광택 페인트 제제에 적합한 것으로 언급되어 있으며, 0.9 ㎛의 평균 입자 크기를 갖는다. 그러나, 그러한 천연 탄산칼슘 생성물은 광택 또는 불투명도의 손실 없이 임계 안료 부피 농도 이하인 안료 부피 농도를 갖는 광택 페인트 제제에서 TiO2의 일부의 대체하는 것을 허용하지 않는다.
본 발명의 목적상, 안료 부피 농도(PVC: pigment volume concentration)는 제제의 안료 성분 + 기타 성분의 총 부피에 상대적인 안료 부피의 %로 인용된 분율을 의미하는 것으로, 즉 그것은 최종 코팅(건조된 것, 즉 물 또는 다른 용매를 배제한 것)에서 총 제제 부피에 상대적인 안료 부피를 설명한 것으로 이해된다.
임계 안료 부피 농도(CPVC: critical pigment volume concentration)는, 초과되는 경우, 코팅 제제의 수지 성분이 코팅에서 모든 안료 입자를 전체 코팅하기에 더 이상 충분하지 않게 된다는 것에 관한 안료 부피 농도로서 정의된다. CPVC 이상에서, 제제는 일반적으로 매트한 마무리감(matt finish)을 제공한다. 대조적으로, 광택 페인트 제제는 CPVC 이하인 PVC를 보충한다.
US 5,171,631에는 적당한 기재 상에 은폐성을 전개시키기 위한 코팅 조성물이 개시되어 있으며, 그 코팅 조성물은 임계 안료 부피 농도(CPVC) 이하인 안료 부피 농도(PVC)를 가지며, 안료 시스템은 이산화티탄 약 70-89 부피% 및 약 0.2 ㎛의 중간 입자 크기를 갖는 ATH(aluminium trihydrate) 스페이서/증량제(extender) 안료 약 2-30 부피%를 포함한다. US 5,171,631의 도 1은 대략 2.7의 d98/d50 비율 값을 도시한 것이고, 그 값은 비교적 좁은 입자 크기 분포에 해당한다. 이러한 ATH가 TiO2의 중간 입자 크기 및 입자 크기 분포 곡선과 일반적으로 유사한 중간 입자 크기 및 입자 크기 분포를 갖는다는 전제 하에, TiO2의 일부는 은폐성의 손실 없이 동일 부피의 ATH에 의해 대체될 수 있는 것으로 언급되어 있지만, US 5,171,631의 도 2는 ATH-TiO2 함유 페인트 제제는 일반적으로 TiO2를 단독으로 포함하는 대조 페인트 제제와 동일한 불투명도 값을 달성하지 못하게 된다.
천연 분쇄 탄산칼슘(GCC: natural ground carbonate)는, 그 합성 카운터파트, 침전 탄산칼슘(PCC: precipitated calcium carbonate)와 대조되는 바와 같이, 본 출원의 분야에서, 넓은 입자 크기 분포 및 불규칙 입자 형상으로 곤란을 겪고 있다. 실제로, 천연 분쇄 탄산칼슘이 채광된 방해석, 대리석, 백악 또는 석회석 함유 암석을 분쇄함으로써 제조되기 때문에, 이들 암석은 매우 균일한 입자 크기를 갖는 미세 입자를 형성하도록 궁극적으로 분해된다는 점을 보장하기가 어렵다.
이와 대조적으로, PCC는 핵형성 부위 주위에 결정을 형성하는 공정에 의해 형성된다. PCC 침전 동안, 핵형성 및 입자 크기 성장을, 특히 수 마이크로미터 이하에 있는 크기 영역에서, 제어하는 것은 수년에 걸쳐 잘 연구된 과학이 되고 있으며, 작고 매우 균일한 입자 크기 및 형상을 갖는 PCC 입자는 현재 널리 이용가능하다. 미국 5,171,631에서와 같이, 이산화티탄 스페이스로서 균일한 입자 크기 생성물을 사용하는 이점은 공지되어 있다. 이러한 영역에서, Specialty Minerals는 Albafil PCC, 미세한 0.7 마이크론 프리즘형 방해석 및 일련의 초미세 또는 나노 PCC, 즉 Calofort S PCC, Calofort U PCC, Ultra-Pflex PCC 및 Multifex MM PCC(이들 각각은 0.07 마이크론의 중간 직경을 보유함)를 광고하며, 침전 탄산칼슘(PCC)은 이산화티탄 TiO2에 대한 증량제로서 페인트에서 가장 일반적으로 사용되고 있다는 점을 언급하고 있다. 작고 좁게 분포된 PCC의 입자는 개별 TiO2 입자를 이격하고 그 은폐력을 최대화하는 데 도움을 준다.
상기 선행 기술의 교시내용을 비추어 볼 때, 주목할만하게도, 본 출원인은 본 영역에서 이전에 제공되었던 분쇄된 천연 탄산칼슘 생성물보다 더 미세한 분쇄된 천연 탄산칼슘이, 그러한 분쇄된 천연 탄산칼슘이 비교적 넓은 입자 크기 분포 및/또는 대체될 수 있는 안료의 것과는 상이한 중간 직경을 특색으로 하는 경우에도, 2.5 이상의 굴절율을 지닌 안료, 특히 TiO2에 대한 대체 또는 보충 안료로서 사용될 수 있다는 점을 발견하게 되었다. ATH에 의해 달성된 US 5,171,631의 결과와는 대조적으로, 본 발명에 사용되는 분쇄된 천연 탄산칼슘은 일정한 PVC에서 TiO2와 같은 제제 안료의 일부를 대체하는데 사용될 때 페인트 제제의 광택 및 불투명도를 보다 충분히 유지할 뿐만 아니라 그것은 심지어는 광택 및/또는 불투명도 개선을 유도할 수 있다.
따라서, 본 발명의 제1 목적은 2.5 이상의 굴절율을 지닌 안료의 코팅 조성물과 동일하거나 훨씬 더 개선된 광택 및 불투명도를 갖는 코팅 조성물이고, 그러나 여기에서 그 안료의 함량은 동일 PVC에서 감소되어 있다.
본 발명에 따라 그런 문제점을 해결하는 방안은 5 부피% 내지 임계 안료 부피 농도(CPVC) 이하의 안료 부피 농도(PVC)를 갖는 코팅 조성물로서, 0.05 내지 0.3 ㎛의 부피 중간 직경 d50을 갖는 하나 이상의 분쇄된 천연 탄산칼슘(이후에는 마이크론 이하의 분쇄된 천연 탄산칼슘(SMGCC: submicron ground natural calcium carbonate)이라고 칭함), 및 2.5 이상의 굴절율을 갖는 하나 이상의 안료를 포함하는 코팅 조성물에 있다.
본 발명의 목적상, CPVC는 이후 실시예 섹션에서 주어진 측정 방법에 따라 측정한다.
본 발명의 목적상, 부피 중간 직경 d50(d50(Mal)) 및 d98(d98((Mal))은 이후 실시예 섹션에서 제공된 Malvern 측정 방법에 따라 측정한다.
이와 관련하여, d50 및 d98 값은 각각 측정된 입자의 50 부피%가 d50 보다 더 작은 직경을 갖고 측정된 입자의 98 부피%가 d98 값보다 더 작은 직경을 갖는다는 점에서 직경을 정의한다.
바람직하게는, 코팅 조성물은 10 내지 30 부피%, 보다 바람직하게는 15 내지 25 부피%, 훨씬 더 바람직하게는 17 내지 21 부피%, 예를 들면 19 부피%의 PVC를 갖는다.
바람직하게는, 상기 SMGCC는 0.08 내지 0.3 ㎛, 바람직하게는 0.1 내지 0.2 ㎛, 예를 들면 0.15 ㎛의 부피 중간 직경 d50을 갖는다.
따라서, 본 발명에 따르면, 마이크론 이하의 입자를 사용하는 것이 유일하게 바람직한 것이 아니고, 낮은 나노미터 범위에 있는 부피 중간 직경 d50을 갖는 SMGCC 입자를 사용하는 것이 심지어는 가능하고 유리하다.
하나의 실시양태에서, 상기 SMGCC는 3 이상의 d98/d50를 갖는다. 상기 나타낸 바와 같이 그리고 종래 기술과는 대조적으로, 그러한 분쇄된 천연 탄산칼슘은, 임의 실시양태에서, 조성물에 사용된 상기 2.5 이상의 굴절율을 갖는 안료의 입자 크기 분포보다 더 넓고 비유사한 입자 크기 분포를 가질 수 있다. 실제로, 심지어는 이정(bimodal) 또는 다정(multimodal) SMGCC 입자 크기 분포가 고려될 수 있다.
이하 실시예 섹션에 나타낸 바와 같이, 상기 SMGCC는 상기 2.5 이상의 굴절율을 갖는 안료의 부피 중간 직경 d50과 등가인 부피 중간 직경 d50을 갖는 것이 반드시 필요하지 않지만, 그렇다고 해서 이러한 실시양태는 본 발명으로부터 배제되는 것은 아니다. 그 SMGCC의 부피 중간 직경 d50은 상기 2.5 이상의 굴절율을 갖는 안료의 부피 중간 직경 d50과는 대략 0.4 ㎛ 이하로, 바람직하게는 0.3 ㎛ 이하로, 특히 0.2 ㎛ 이하로 상이할 수 있다.
더구나, 이하 실시예 섹션에 나타난 바와 같이, 상기 SMGCC는 2.5 이상의 굴절율을 갖는 상기 안료의 입자 크기 분포에 상대적인 넓고 심지어는 불균일한 입자 크기 분포를 특색으로 할 수 있지만, 그럼에도 불구하고 이는 마찬가지로 SMGCC의 입자 크기 분포 및 상기 2.5 이상의 굴절율을 갖는 안료의 입자 크기 분포가 폭에 있어서 유사한 경우를 배제하지 않는다.
바람직한 실시양태에서, 상기 SMGCC는 1 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 0.6 ㎛ 이하, 예를 들면 0.5 ㎛, 휠씬 더 바람직하게는 0.4 ㎛ 이하, 예를 들면 0.3 ㎛의 d98를 갖는다.
바람직하게는, 상기 SMGCC는 대략 1.4 내지 1.8, 보다 바람직하게는 약 1.5 내지 1.7, 예를 들면 1.6의 굴절율을 갖는다.
다른 바람직한 실시양태에서, 상기 2.5 이상의 굴절율을 갖는 안료는 이산화티탄, 황화아연 및 산화아연을 포함하는 군 중 하나 이상으로부터 선택된다. 보다 바람직한 실시양태에서, 상기 2.5 이상의 굴절율을 갖는 안료는 이산화티탄이다. 2.5 이상의 굴절율을 갖는 안료가 이산화티탄인 경우, 이산화티탄:SMGCC 중량비는 70:30 내지 98:2를 갖는 것이 바람직하고, 이산화티탄:SMGCC 중량비는 75:25 내지 90:10를 갖는 것이 훨씬 더 바람직하며, 이산화티탄:SMGCC 중량비는 80:20 내지 85:15, 예를 들면 88:12를 갖는 것이 가장 바람직하다.
대안적인 실시양태에서, 본 발명에 따른 코팅 조성물은 점토, 탈크, 탄산마그네슘, 침전 탄산칼슘(PCC), 황산바륨, 마이카 및 벤토나이트를 포함하는 군으로부터 선택된 하나 이상의 물질을 추가로 포함한다. 탄산마그네슘이 SMGCC와 조합으로 보충되는 경우, 이는 돌로마이트의 형태로 존재할 수 있다.
본 발명의 매우 바람직한 실시양태에서, 본 발명에 따른 코팅 조성물의 광택 및/또는 불투명도는 0.05 내지 0.3 ㎛의 d50를 갖는 상기 분쇄된 천연 탄산칼슘 대신에 상기 2.5 이상의 굴절율을 갖는 안료의 동일 량을 보충한 동일 조성물의 광택 및/또는 불투명도와 동일하거나 더 크다.
본 발명의 목적상, 기재에 도포된 코팅 조성물의 광택은 이하 실시예 섹션에서 제공된 측정 방법에 따라 측정한다.
본 발명의 목적상, 기재에 도포된 코팅 조성물의 불투명도는 이하 실시예 섹션에서 제공된 측정 방법에 따라 측정한다.
매우 바람직한 실시양태에서, 본 발명의 코팅 조성물은 조성물의 광택이, SMGCC가 5 부피% 내지 CPVC 이하의 범위에 있는 일정한 PVC 값에서 상기 2.5 이상의 굴절율을 갖는 안료에 의해 전부 대체되는 조성물의 광택의 ± 10% 범위 내에 있는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 코팅 조성물의 광택은 SMGCC가 상기 2.5 이상의 굴절율을 갖는 안료에 의해 전부 대체되는 조성물의 광택의 ± 5%의 범위 내에, 보다 바람직하게는 ± 3% 범위 내에 있다.
코팅 조성물의 광택은 SMGCC가 상기 2.5 이상의 굴절율을 갖는 안료에 의해 전부 대체되는 조성물의 광택에 상대적으로 1% 이상으로 증가되는 것이 매우 바람직하다. 이 실시양태와는 상대적으로, 본 발명의 코팅 조성물의 광택은 SMGCC가 상기 2.5 이상의 굴절율을 갖는 안료에 의해 전부 대체되는 조성물의 광택에 상대적으로 5% 이상으로 증가되는 것이 바람직하다.
바람직한 실시양태에서, 상기 SMGCC는 하나 이상의 분산제에 의해 분산된다. 당업자에게 공지된 통상적인 분산제가 사용될 수 있다. 그 분산제는 음이온성, 양이온성 또는 비이온성일 수 있다. 바람직한 분산제는 폴리아크릴산을 주성분으로 한다.
상기 코텅 조성물은 콘크리트, 목재, 종이, 금속 및 판지(이들에 국한되는 것은 아님)를 비롯한 다양한 기재 상에 도포될 수 있다.
바람직한 실시양태에서, 상기 코팅 조성물은 40 내지 400 ㎛, 바람직하게는 100 내지 350 ㎛, 보다 바람직하게는 150 내지 300 ㎛, 예를 들면 200 내지 250 ㎛의 두께를 갖는 층을 형성하도록 한 양으로 기재에 도포된다.
기재에 대한 도포를 수행한 후, 상기 코팅 조성물은 DIN 67 530에 따라 60°에서 측정된 광택을 70% 이상, 바람직하게는 70% 이상, 보다 바람직하게는 75% 이상, 특히 80% 이상으로 제공하는 것이 바람직하다.
기재에 대한 도포를 수행한 후, 상기 코팅 조성물은 ISO 6504/3에 따라 측정된 불투명도(콘트라스트비)를 95% 이상, 보다 바람직하게는 97% 이상, 특히 98% 이상으로 제공하는 것이 바람직하다.
상기 코팅 조성물은 수지, 예컨대 라텍스 또는 아크릴레이트계 바인더, 바람직하게는 수성 에멀션의 형태의 것; 안료, 예컨대 이산화티탄; 첨가제, 예컨대 소포제, 균염제, 소광제(flatting agent), 보존제, 광택제, 광 안정화제 및 유동 첨가제, 예컨대 점증제, 분산제; 용매, 예컨대 글리콜 에테르 및 충전제, 예컨대 중공형 구상 중합체 안료(RopaqueTM)를 포함하는 군으로부터 선택된 하나 이상의 성분을 추가로 포함할 수 있다.
일반적으로, 수계 코팅에 일반적으로 사용될 수 있고 해당 기술 분야에 잘 알려져 있는 임의의 첨가제가 본 발명에 사용될 수 있다. 그러한 첨가제로는 바인더, 예컨대 순수 아크릴 화합물, 스티렌 아크릴 화합물, 비닐 아크릴 화합물, 스트렌 부타디엔, 에틸렌 비닐 아세테이트, 비닐 아세테이트, 폴리비닐 아세테이트, 전분 중합체 등을 주성분으로 할 수 있는 라텍스; 알키드, 예를 들면 수계 환원성 유화 유형의 것, 예컨대 대두유, 톨유(tall oil)(이것은 실리콘 변성, 폴리우레탄 변성될 수 있음) 등; 폴리우레탄(용매를 함유할 수 있거나 용매를 함유하지 않을 수도 있음)(이들에 국한되는 것은 아님)이 포함된다.
추가 첨가제로는 이산화티탄(루틸형 또는 아나타제형), 및 일반적인 안료 및/또는 충전제, 예컨대 산화아연, 네프린 사이나이트(nephelene syenite), 규조토, 알루미늄 실리케이트, 하소된 점토, 볼 점토, 수비 점토(water washed clay), 황산바륨, 마그네슘 실리케이트, 석영, 마이카, 및 규회석 뿐만 아니라 유색 무기 및 유기 안료가 포함된다.
본 발명에 유용할 수 있는 추가 점가제로는 용매, 예컨대 방향족 및 지방족 탄화수소, 미네랄 스피릿, 나프타, 프로필렌 및 에틸렌 글리콜 등; 합체 용매(coalescing solvent), 예컨대 텍산올, 부틸 카르비톨, 부틸 디글리콜, 부틸 셀로솔브, 디에틸렌 글리콜 모노 메틸/부틸/헥실/에틸 에테르 등; 가소제, 예컨대 다양한 프탈레이트, 예컨대 디부틸, 디에틸, 디옥틸, 디메틸, 벤질, 디알킬 프탈레이트 등; 침전 방지제, 예컨대 아타풀지트(attapulgite) 점토, 셀룰로즈계 점증제(예, HEC, HMEC, HMPC 등); 분산제, 예컨대 폴리아크릴레이트(이것은 나트륨, 암모늄 및/또는 칼륨 중화될 수 있고/있거나, 소수성 개질될 수 있음); 계면활성제, 예컨대 음이온성 또는 비이온성 계면활성제; 유동 조절제, 예컨대 회합성 및 비회합성 아크릴, 및 폴리우레탄; 소포제(이것은 미네랄 오일계, 실리콘계 등일 수 있음); 살생제, 예를 들면 캔 보존에서 일반적으로 사용된 것들; 방미제, 예를 들면 건조된 페인트의 곰팡이에 대한 내성에 일반적으로 사용되는 것들; 건조제, 특히 유화 알키드/물 환원성 알키드와 전형적으로 사용된 것들; 광범위한 금속, 예컨대 코발트, 아연, 지르코늄, 칼슘, 마그네슘 등; UV-흡수제, 예컨대 UV 경화 시스템에서 또는 일부 목재 변형 및 마감질에서 전형적으로 사용된 것들; 안정화제, 예컨대 장애형 아민 광 안정화제, 예를 들면 UV 경화 시스템에서 또는 일부 목재 변형 및 마감질에서 UV 흡수제와 함께 전형적으로 사용되는 것들이 포함된다.
본 발명에 사용될 수 있는 추가 첨가제는 코팅 및 페인트 제제에서 일반적으로 사용되는 임의의 하나이고, 해당 기술 분야에서 당업자에게 공지된 상응하는 교본 및 지침, 예컨대 문헌[VdL-Richtlinie "Bautenanstrichstoffe"(VdL-RL 01 / Juni 2004; published by Verband der deutschen Lackindustrie e.V.)]에서 확인할 수 있다.
바람직하게는, 코팅 조성물은 이하 실시예 섹션에서 제공된 측정 방법에 따라 측정할 때 200 내지 500 mPaㆍs, 보다 바람직하게는 250 내지 400 mPaㆍs, 예를 들면 300 mPaㆍs의 브룩필드 점도를 갖는다.
본 발명의 추가 목적은 본 발명에 따른 코팅 조성물을 제조하는 공정에 있다.
따라서, 또한 본 발명은 5 부피% 내지 CPVC 이하의 PVC를 갖는 코팅 조성물을 제조하는 공정에 관한 것으로, 상기 공정은 다음의 단계들;
(a) 0.05 내지 0.3 ㎛의 부피 중간 입자 직경 d50를 갖는 하나 이상의 분쇄된 천연 탄산칼슘(SMGCC)을 제공하는 단계,
(b) 2.5 이상의 굴절율을 갖는 하나 이상의 안료를 제공하는 단계,
(c) 상기 단계 (a)의 SMGCC를 상기 단계 (b)의 안료와 혼합하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 단계 (a)의 SMGCC는 수성 현탁액, 수성 분산액 또는 건조 분말의 형태로 제공될 수 있다. 바람직한 실시양태에서, 상기 단계 (a)의 SMGCC는 수성 현탁액 또는 분산액의 형태로 제공된다.
더구나, 추가적으로, 하나 이상의 수지가 제공되는데, 이것은 상기 단계 (a)의 SMGCC 및 상기 단계 (b)의 안료와 혼합된다.
상기 수지는 라텍스 및/또는 아크릴계 바인더인 것이 바람직하고, 상기 아크릴레이트계 바인더는 수성 에멀션의 형태로 존재하는 것이 바람직하다.
더구나, 본 발명의 제3 양태는 2.5 이상의 굴절율을 갖는 하나 이상의 안료를 포함하고 5 부피% 내지 CPVC 이하의 범위에 있는 PVC를 갖는 코팅 조성물에서, 0.05 내지 0.3 ㎛의 부피 중간 입자 직경 d50를 갖는 하나 이상의 분쇄된 천연 탄산칼슘의 용도에 있다.
이와 관련하여, 본 발명의 조성물의 광택 및/또는 투명도는 SMGCC가 상기 2.5 이상의 굴절율을 갖는 안료에 의해 전부 대체되는 조성물의 광택 및/또는 투명도와 동일하거나 더 큰 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 목적은 본 발명의 코팅 조성물을 포함하는 페인트이다.
실시예
현탁액 또는 분산액 고체 함량(% 당량 건조 중량)
현탁액 또는 분산액 중의 고체 물질의 중량은 현탁액의 수성 상을 증발시키고 얻어진 물질을 일정 중량으로 건조시킴으로써 얻어지는 고체 물질을 평량하여 측정한다.
미립자 물질의 입자 크기 분포( 직경 ＜ x를 지닌 입자 부피%) 및 부피 중간 입자 직경 d 50 및 d 98 (입자의 98 부피%가 d 98 보다 더 미세한 직경 )
부피 중간 입자 직경 d50는 Malvern Mstersizer 2000(Fraunhofer)를 사용하여 평가하였다. Malvern Mastersizer 2000를 사용하여 측정된 d98 값은 입자의 98 부피%가 그러한 값보다 적은 직경을 갖도록 한 직경 값을 나타낸다.
BET 비표면적 (m 2 /g)
BET 비표면적 값은 ISO 9277에 따른 BET 방법 및 질소를 사용하여 측정한다.
코팅된 표면의 광택
광택 값은 콘트라스트 카드 상에 150 내지 300 ㎛의 코터 갭으로 제조되는 도장된 표면 상에서 DIN 67 530에 따라 열거된 각으로 측정한다.
코팅된 표면의 콘트라스트비 (불투명도)
콘트라스트비 값은 7.5 m2/L의 전연 속도로 ISO 6504/3에 따라 측정한다.
현탁액 또는 분산액 브룩필드 점도( mPas )
브룩필드 점도는 회전 속도 100 rpm 및 실온(20±3℃)에서 LV-3 스핀들이 구비된 브룩필드 DV-II 점도계로 측정한다.
안료 부피 농도( PVC , %)
안료 부피 농도는 문헌["Fuellstoff", Detlef Gysau(Hannover: Vincentz Network 2005)]의 섹션 6.2.3에 기술된 바와 같이 계산한다.
{(페인트 내의 모든 안료 + 증량제의 총 부피 합)/(페인트 내의 모든 고체 성분의 총 부피 합)} × 100
임계 안료 부피 농도( CPVC , %)
임계 안료 부피 농도는 페인트 산업에서 잘 알여진 농도이다. 전형적인 코팅에서 CPVC는 안료를 습윤시키에 단지 충분한 바인더이고 혼합물이 이론적으로 제로 다공도를 나타내는, 바인더에 관련한 안료의 부피인 것으로 고려된다[참조, 예를 들면 문헌("Estimation of Critical Pigment Volume Concentration in Latex Paint Systems Using Gas Permeation, Manouchehr Khorassani, Saeed Pourmahdian, Faramarz Afshar-Taromi, and Amir Nourhani, Iranian Polymer Journal 14 (11), 2005, 1000-1007)]. 그 CPVC 및 ISO 4618에 따른 그 측정 방법은 문헌["Fuellstoff", Detlef Gysau (Hannover: Vincentz Network 2005)]에서 논의되어 있다.
물질
SMGCC
다음의 실시예들에서 사용된 SMGCC 분산액은 하기 표에 제시된 입자 크기 특성 및 부피 중간 입자 크기 d50를 갖는 분쇄된 천연 탄산칼슘(Vermont으로부터 유래된 대리석)이었다.
SMGCC 고체 중량%) SSA
(m2/g)		 부피% < 1 ㎛ 부피% < 0.5 ㎛ 부피% < 0.2 ㎛ d 98
(㎛)		 d 50
(㎛)		 d 98/d 50
1 60 36.0 98.3 94.3 65.1 0.53 0.120 5.0
2 49 37.7 98.3 94.8 65.7 0.55 0.122 4.5
3 46 38.6 97.7 94.8 69.5 0.31 0.128 2.4
이산화티탄
이하 실시예에 사용된 이산화티탄은 순수 루틸형 TiO2 95 중량%와 알루미나, 지르코니아 및 유기 표면 처리제의 표면 처리에 해당하는 나머지 중량%로 구성된다. 이 안료는 대략 0.55 ㎛의 부피 중간 직경 d50 및 1.98의 d98/d50(Mal)을 특징으로 하고, 75 중량%의 고체 함량을 갖는 수성 페이스트의 형태로 제공된다. 주사 전자 현미경 영상에 의하면, 그 입자는 0.2 내지 0.25 ㎛의 범위에 있는 것으로 나타난다. TiO2의 굴절율은 2.7이다.
실시예 1:
다음 실시예는 비교 페인트 조성물 및 본 발명에 따른 페인트 조성물을 예시한 것이다. 제제화된 페인트는 광택 및 불투명도를 모두 측정하기 위해서 필요한 양으로 콘트라스트 카드에 도포하였다.
Figure pct00001
상기 표의 결과는 TiO2의 일부를 본 발명에 따른 SMGCC로 대체하고 2.4 내지 5 범위에 있는 d50/d98 값을 갖게 하는 것이 동등한 PVC를 갖지만 오직 TiO2만을 갖는 비교 제제와 실질적으로 동일한 불투명도(콘트라스트비)를 갖는 코팅을 결과로 생성한다는 점을 보여준다. 광택 값은 동등한 PVC를 갖지만 TiO2만을 갖는 비교 제제와 비교하여 동등하거나 개선된 것으로 관찰된다.

Claims (17)

  1. 5 부피% 내지 임계 안료 부피 농도(CPVC: critical pigment volume concentration) 이하의 안료 부피 농도(PVC: pigment volume concentration)를 갖는 코팅 조성물로서,
    - 0.05 내지 0.3 ㎛의 부피 중간 입자 직경(volume median particle diameter) d50를 갖는 하나 이상의 마이크론 이하의 분쇄된 천연 탄산칼슘(SMGCC: submicron ground natural calcium carbonate), 및
    - 2.5 이상의 굴절율을 갖는 하나 이상의 안료
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 코팅 조성물은 10 내지 30 부피%, 바람직하게는 15 내지 25 부피%, 보다 바람직하게는 17 내지 21 부피%, 에를 들면 19 부피%의 PVC를 갖는 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 SMGCC는 0.08 내지 0.3 ㎛, 바람직하게는 0.1 내지 0.2 ㎛, 예를 들면 0.15 ㎛의 부피 중간 직경 d50를 갖는 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 SMGCC는 3 이상의 d98/d50를 갖는 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 SMGCC는 1 ㎛ 이하, 바람직하게는 0.8 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 0.6 ㎛ 이하, 훨씬 더 바람직하게는 0.4 ㎛ 이하, 예를 들면 0.3 ㎛의 d98를 갖는 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 2.5 이상의 굴절율을 갖는 안료는 이산화티탄, 황화아연 및 산화아연을 포함하는 군 중 하나 이상으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
  7. 제6항에 있어서, 안료가 이산화티탄인 경우, 이산화티탄:SMGCC 중량비는 70:30 내지 98:2, 바람직하게는 75:25 내지 90:10, 보다 바람직하게는 80:20 내지 85:15, 예를 들면 88:12인 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 있어서, 조성물의 광택은 SMGCC가 5 부피% 내지 CPVC 이하의 범위에 있는 일정한 PVC 값에서 상기 2.5 이상의 굴절율을 갖는 안료에 의해 전부 대체되는 조성물의 광택의 ±10% 범위 이내에, 바람직하게는 ± 5 범위 이내에, 보다 바람직하게는 ±3% 범위 이내에 있는 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 하나의 항에 있어서, 조성물의 광택은 SMGCC가 상기 2.5 이상의 굴절율을 갖는 안료에 의해 전부 대체되는 조성물의 광택에 상대적으로 1% 이상으로, 바람직하게는 5% 이상으로 증가되는 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
  10. 5 부피% 내지 CPVC 이하의 PVC를 갖는 코팅 조성물을 제조하는 방법으로서,
    (a) 0.05 내지 0.3 ㎛의 부피 중간 입자 직경 d50를 갖는 하나 이상의 분쇄된 천연 탄산칼슘(SMGCC)을 제공하는 단계,
    (b) 2.5 이상의 굴절율을 갖는 하나 이상의 안료를 제공하는 단계,
    (c) 상기 단계 (a)의 SMGCC를 상기 단계 (b)의 안료와 혼합하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 단계 (a)의 SMGCC는 수성 현탁액 또는 분산액의 형태로 제공되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 하나 이상의 수지가 추가로 제공되어 상기 단계 (a)의 SMGCC 및 상기 단계 (b)의 안료와 혼합되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 수지는 라텍스 및/또는 아크릴계 바인더이고, 상기 아크릴레이트계 바인더는 바람직하게는 수성 에멀션의 형태로 존재하는 것인 특징으로 하는 방법.
  14. 2.5 이상의 굴절율을 갖는 하나 이상의 안료를 포함하고 5 부피% 내지 CPVC 이하의 범위에 있는 PVC를 갖는 코팅 조성물에서의, 0.05 내지 0.3 ㎛의 부피 중간 입자 직경 d50를 갖는 하나 이상의 분쇄된 천연 탄산칼슘의 용도.
  15. 제14항에 있어서, 조성물의 광택 및/또는 불투명도는 SMGCC가 상기 2.5 이상의 굴절율을 갖는 안료에 의해 전부 대체되는 조성물의 광택 및/또는 불투명도와 동일하거나 더 큰 것을 특징으로 하는 용도.
  16. 제1항 내지 제9항 중 어느 하나의 항에 따른 코팅 조성물로 코팅되는 것을 특징으로 하는 콘크리트, 목재, 종이, 금속 또는 판지.
  17. 제1항 내지 제9항 중 어느 하나의 항에 따른 코팅 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 페인트.
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