KR20140025328A - 수분 경화성 코팅제의 저습형 경화 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수분 경화성 결합제 물질 및 1 종 이상의 유기 용매를 포함하는 수분 경화 결합제 성분; 및 느리게 증발하는 휘발성 보습제를 포함하는 보습제 성분을 포함하는, 저습형 경화 수분 경화성 코팅 조성물에 관한 것으로서; 상기 보습제는 50% 이하의 상대 습도에서, 코팅제의 경화 속도를 높이고, 허용가능한 기계적 및 미용적 특성을 가진 경화된 코팅을 제공하기에 충분한 양으로 존재하며; 본 발명은 또한, 낮은 습도 조건에서 수분 경화성 코팅 조성물을 경화하는 방법에 관한 것이다.

Description

수분 경화성 코팅제의 저습형 경화{LOW HUMIDITY CURE FOR MOISTURE CURABLE COATINGS}

본 발명의 분야는 수분 경화성 보호용 코팅제에 관한 것으로, 일 측면에서, 아연을 포함하는 알킬 실리케이트 (아연 실리케이트) 코팅제에 관한 것이다. 보다 특히, 본 발명은 비교적 낮은 습도 조건에서 수분 경화성, 예를 들어 아연 실리케이트 코팅제를 코팅하고 경화하는 방법에 관한 것이다.

수분 경화성 코팅제는 기판을 보호하기 위한 목적으로 여러 가지 적용들에서 사용된다. 예를 들어, 실리케이트 결합제가 포함된 아연 코팅 조성물은 강철 표면이 녹슬지 않게 보호하고자 사용되어 왔다. 아연 조성물은 고온 코팅 시스템으로서 유용한 세라믹 코팅제에도 사용되어 왔다. 이러한 아연 조성물은 전형적으로, 예를 들어, 금속용 프라이머 (primer) 코팅으로서 사용될 수 있는 용매계 아연 실리케이트 코팅제의 형태로 존재한다.

용매계 아연 실리케이트 코팅제는 전형적으로, 도포된 지 30분 이내에 양호한 내우성 (resistance to rain), 및 금속 부식에 대한 양호한 보호를 나타낸다. 그러나, 이러한 아연 실리케이트 코팅제는 연성 (soft)의 취성 (friable) 코팅을 형성할 수 있거나, 또는 습도가 낮은 조건에서 경화된 경우, 박리되기 쉬울 수 있다. 이러한 코팅제는 40% (또는 그 이하)의 상대 습도 및 25℃에서 경화되는 경우 만족스런 경화를 달성하지 못하며, 경화가 연장된 후라도 연성이며 취성인 채로 남아 있을 수 있는 것으로 보고된 바 있다. 수분 경화성 화학성질을 가지는 다른 코팅제 또한, 낮은 습도 조건에서는 경화와 관련된 문제점들을 가지거나 또는 경화되기 어렵다.

이러한 경화 문제점들을 피하기 위해, 도포 시 습도가 낮을 경우 아연 실리케이트 코팅제와 같은 일부 수분 코팅제를 물과 함께 분무하거나, 또는 물을 미리 적용하는 것이 불가능할 경우 코팅제를 적절하게 경화하기에 허용가능한 습도 조건이 될 때까지 기다리는 것이 코팅 산업에서 보편적인 관행이다.

따라서, 전술한 문제점들을 야기하지 않으면서, 낮은 상대 습도 조건에서 용매계 아연 실리케이트 코팅제와 같은 수분 경화 코팅제의 만족할 만한 수준으로의 경화 달성이 요구되고 있다.

소정의 느리게 증발하는 휘발성 보습제 (또는 흡습성 (hygroscopic) 물질)를 코팅 시스템에 포함함으로써, 전술한 문제점들을 야기하지 않으면서, 저습식 경화형 아연 실리케이트 코팅제와 같은 저습형 수분 경화 코팅제를 달성할 수 있다는 것을 확인하게 되었다. 상기 보습제는 낮은 습도 조건에서 코팅제의 경화 속도를 높이고, 경화된 코팅에 허용가능한 기계적 및 미용적 특성을 제공하기에 충분한 양으로 존재한다. 일 실시 양태에서, 상기 느리게 증발하는 휘발성 보습제는 디메틸 설폭사이드 (DMSO), 디에틸렌 글리콜의 모노 에테르, 프로필렌 카르보네이트 및 이들의 혼합물로부터 선택된다. 바람직한 실시 양태에서, 상기 느리게 증발하는 휘발성 보습제는 DMSO이다.

일 측면에서, 본 발명은 수분 경화성 결합제 물질 및 1종 이상의 유기 용매를 포함하는 수분 경화 결합제 성분; 및 느리게 증발하는 휘발성 보습제를 포함하는 보습제 성분을 가지는 수분 경화성 코팅 조성물에 관한 것으로서; 상기 보습제는 50% 이하의 상대 습도에서, 코팅제의 경화 속도를 높이고, 허용가능한 기계적 및 미용적 특성을 가진 경화된 코팅을 제공하기에 충분한 양으로 존재한다. 본 발명의 실시 양태에서, 상기 보습제는 40% 이하, 30% 이하, 20% 이하, 또는 10% 이하의 상대 습도에서, 코팅제의 경화 속도를 높이고, 허용가능한 기계적 및 미용적 특성을 가진 경화된 코팅을 제공하기에 충분한 양으로 존재한다.

일 실시 양태에서, 결합제 물질은 보습제가 존재하는 경우 형성되지 않는데, 즉, 코팅에 사용되는 수분 경화성 결합제를 형성하는 반응 매질은 보습제를 포함하지 않는다. 이러한 경우, 보습제 및 수분 경화성 결합제 물질은 코팅 조성물에 각각 따로 첨가된다. 본 발명의 실시 양태에서, 상기 결합제 성분은 상기 보습제를 실질적으로 포함하지 않거나 또는 전혀 포함하지 않는다. 이러한 실시 양태에서, 상기 보습제는, 결합제 성분이 제조된 후, 상기 결합제 성분과 조합될 수 있다. 일 실시 양태에서, 상기 보습제는, 예를 들어, 코팅제가 도포될 부위에서 조합 및 혼합되는 다중-파트 코팅 시스템으로, 코팅제를 사용하기 직전에 결합제 성분과 조합될 수 있다. 본 발명의 실시 양태에서, 상기 수분 경화성 코팅 조성물은 콜로이드형 실리카를 약 2 중량% 이하, 또는 1 중량% 이하로 포함하거나, 또는 실질적으로 포함하지 않거나, 또는 전혀 포함하지 않는다.

일 실시 양태에서, 수분 경화성 결합제 물질은 알킬 실리케이트계 물질, 하이브리드 유기 알콕시실란계 물질, 수분 경화를 통해 폴리우레아를 제공하는 폴리이소시아네이트계 물질, 에폭사이드 또는 이소시아네이트와의 반응을 위해 수분 경화를 통해 자유 아민을 제공하는 폴리케타민계 물질, 및 이소시아네이트가, 코팅을 적절하게 경화하기 위해 (폴리우레아를 제공하는) 이소시아네이트의 수분 경화가 요구되는 정도로 충분히 폴리올보다 다량으로 존재하는 이소시아네이트와 폴리올의 폴리우레탄 조성물로부터 선택된다. 일 실시 양태에서, 상기 수분 경화성 결합제 물질은 알킬실리케이트계 물질이다. 본 발명의 실시 양태에서, 수분 경화성 결합제 물질의 유형에 따라, 코팅 조성물은 프라이머 또는 탑코트 (topcoat)로부터 선택되는 유형의 보호용 코팅제일 수 있다.

일 실시 양태에서, 본 발명은 제1 알킬 실리케이트 성분 (파트 A) 및 제2 아연 성분 (파트 B)을 포함하는, 2 파트 (two part) 아연 실리케이트 코팅 조성물에 관한 것이다. 파트 A는 알킬 실리케이트 가수분해물 중간체, 글리콜 에테르 또는 알코올 용매, 및 보습제를 포함하며, 상기 가수분해물 중간체는 알킬 실리케이트와 1종 이상의 수 혼화성 알코올 관능성 용매의 반응 산물이며, 상기 글리콜 에테르 또는 알코올 용매는 중간체의 경화 속도를 높이는 유형이며 그러한 양으로 존재한다. 일 실시 양태에서, 상기 가수분해물 중간체는 보습제의 부재 하에 형성되며, 상기 보습제는 파트 A의 마지막 성분으로서 첨가된다. 상기 보습제는 전술한 보습제들로부터 선택될 수 있다. 본 발명의 실시 양태에서, 파트 A는 콜로이드형 실리카를 약 2 중량% 이하, 또는 1 중량% 이하로 포함하거나, 또는 실질적으로 포함하지 않거나, 또는 전혀 포함하지 않는다. 일 실시 양태에서, 글리콜 에테르 또는 알코올 용매는 프로필렌 글리콜 에테르이다. 파트 B는 금속성 아연 분말 또는 더스트 (dust)를 포함한다.

본 발명의 일 실시 양태에서, 보습제는 빠르게 경화하는 알킬 실리케이트 조성물의 파트 A, 예컨대 International Paint 사에서 시판되는 Interzinc 22, QHA285에 첨가된다. 그런 다음, 상기 Interzinc 22 파트 A와 보습제는 아연 성분, 파트 B, 예컨대 International Paint 사에서 시판되는 Interzinc 22, QHA027과 혼합되어, 저습식 경화형 아연 실리케이트 코팅 조성물을 형성할 수 있다.

DMSO와 같은 보습제는 DMSO가 포함된 결합제 성분 (파트 A)을 기준으로, 약 1 중량% 내지 약 8 중량%, 약 2 중량% 내지 약 7 중량%, 또는 약 3 중량% 내지 약 6 중량%, 또는 약 4 중량% 내지 약 5 중량% 범위의 양으로 첨가될 수 있다.

일 실시 양태에서, 아연 실리케이트 코팅 조성물은 3 파트 시스템의 형태로 존재하며, 보습제는 보습제 조성물 (파트 C)을 통해 첨가된다. 일 실시 양태에서, 보습제 조성물은 하나 이상의 유기 용매 또는 물을 포함한다. 이러한 3 파트 시스템에서, 상기 보습제가 DMSO인 경우, 파트 C는 일반적으로, DMSO의 빙점을 낮추기 위해 물 또는 용매를 포함할 것이다. 이러한 실시 양태에서, 보습제 (예를 들어, DMSO) 조성물의 빙점을 낮추기 위해 물이 DMSO와 조합되는 경우, 물의 양은 보습제 조성물 (파트 C)을 기준으로, 약 10 중량% 내지 약 18 중량%, 또는 약 14 중량% 내지 약 18 중량%의 범위로 존재한다.

다른 측면에서, 본 발명은 낮은 습도 조건에서 수분 경화성 코팅 조성물을 경화하는 방법에 관한 것이다. 일 실시 양태에서, 상기 방법은: 충분히 높은 상대 습도에서는 경화할 수 있지만, 50% 이하의 상대 습도에서는 허용가능한 기계적 및 미용적 특성을 가진 경화된 코팅을 형성하지 못하는 고습형 수분 경화성 코팅 조성물을 제공하는 단계; 느리게 증발하는 휘발성 보습제를, 50% 이하의 상대 습도에서 코팅제의 경화 속도를 높이고 상기 조건들에서 경화된 경우 허용가능한 기계적 및 미용적 특성을 가진 경화된 코팅을 제공하기에 충분한 양으로, 고습형 수분 경화성 코팅제에 첨가하는 단계; 상기 보습제를 포함하는 생성된 조성물을 혼합하여 저습형 경화 코팅 조성물을 제공하는 단계; 상기 저습형 경화 코팅 조성물을 기판에 코팅하는 단계; 및 상대 습도가 50% 이하인 조건에서 상기 기판의 코팅제를 경화하는 단계를 포함한다. 상기 수분 경화성 코팅 조성물은 전술한 수분 경화성 코팅 조성물의 유형들로부터 선택되는 일 유형일 수 있다.

본 발명의 실시 양태에서, 고습형 수분 경화성 코팅 조성물은 40% 이하, 30% 이하, 20% 이하, 또는 10% 이하의 상대 습도에서 경화된 경우, 허용가능한 기계적 및 미용적 특성을 가진 경화된 코팅을 형성하지 못하며, 기판의 저습형 경화 코팅제는 각각의 상대 습도 조건에서 경화된 경우, 허용가능한 기계적 및 미용적 특성을 가진 경화된 코팅을 제공한다.

후술하는 상세한 설명을 바탕으로 당해 기술분야의 당업자는 부가적인 목적, 이점 및 신규 특징에 대해 이해하게 될 것이다.

저습형 경화 아연 실리케이트 코팅제와 같은 저습형 수분 경화 코팅제는 느리게 증발하는 휘발성 보습제를, 낮은 습도 조건에서, 코팅제의 경화 속도를 높이고, 경화된 코팅에 대해 허용가능한 기계적 및 미용적 특성을 제공하기에 충분한 양으로 포함한다. "느리게 증발하는 휘발성 보습제"란, 적절하게 높은 습도, 즉, 결합제가 보습제 없이 경화하는 상대 습도에서, 보습제 증발 속도가 수분 경화성 결합제의 경화 속도와 같거나 그보다 느리며, 보습제가 명시된 상대 습도에서 수분 경화성 코팅제가 경화되도록 하며 이러한 조건에서 경화된 경우 허용가능한 기계적 및 미용적 특성을 가진 경화된 코팅을 제공함을 의미한다. "허용가능한 기계적 및 미용적 특성"이란, 코팅이 표준 건조 시험 ASTM D1640 및 D5895에 따라 시험되는 경우 특정의 원하는 적용을 위한 최소의 산업적인 건조 표준을 충족시키거나 능가하며; ASTM D4541에 따라 시험되는 경우 4 MPa (580 psi) 이상의 부착력 (pull-off strength)을 가지며; 아연 실리케이트 코팅제의 경우, ASTM D4752에 따른 용매 문지름 시험 (solvent rub test)에서 주위 온도 (즉, 약 20℃ 내지 25℃)에서 24시간 경화되는 동안 4 이상의 값에 도달하며; 기타 수분 경화 코팅제의 경우, ASTM D5402에 따른 용매 문지름 시험에서 주위 온도 (즉, 약 20℃ 내지 25℃)에서 24시간 경화되는 동안 4 이상의 값에 도달할 뿐만 아니라, 소정의 탑코트 적용을 위한 최소의 광택 수준과 같은, 특정의 원하는 적용을 위한 최소의 산업적인 미용 표준을 충족시킴을 의미한다.

본 발명의 일 실시 양태에서, 저습형 경화 아연 실리케이트 코팅제는 알킬 실리케이트 성분 (파트 A)을 아연 성분 (파트 B)과 혼합해서 제조한 2 파트 코팅제이다.

일 실시 양태에서, 파트 A는 다음과 같이 제조된다: 알킬 실리케이트를 알코올 관능성 용매(들)와 반응시킬 수 있는 산의 존재 하에 알킬 실리케이트를 1 종 이상의 수 혼화성 알코올 관능성 용매와 반응시켜, 가수분해물 중간체를 형성함으로써, 알킬 실리케이트 가수분해물 중간체가 먼저 만들어진다. 일 실시 양태에서, 상기 알킬 실리케이트는 에틸 실리케이트이다. 일 실시 양태에서, 상기 수 혼화성 알코올 관능성 용매는 에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르 (EB 용매), 에틸렌 글리콜 모노프로필 에테르 (EP 용매) 또는 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다. 일 실시 양태에서, 상기 산은 황산 또는 염산으로부터 선택된다. 일 실시 양태에서, 상기 가수분해 반응물은, 알킬 실리케이트와 반응하여, 적용된 필름 형성 및 최종 코팅제의 경화 속도를 개선하는 물을 선택적으로 포함한다. 그런 다음, 상기 가수분해물 중간체는 DMSO와 같은 보습제와 혼합하여, 코팅제의 파트 A를 형성할 수 있다.

파트 A의 선택적인 성분은, 에틸 셀룰로오스를 용해하는 적합한 용매와 함께 새그 조절 (sag control)용 에틸 셀룰로오스; 필요하다면, 새그 및 세틀링 (settling) 조절용 캐스터 왁스 (castor wax) 또는 유기 점토 (예를 들어, Bentone 브랜드 유기 점토)와 같은 요변학적 첨가제; 점토, 장석 또는 활석과 같은 익스텐더 무기 안료 (extender mineral pigment); 및 황색 또는 적색 산화철과 같은 착색 안료를 포함할 수 있다. 일 실시 양태에서, 에틸 셀룰로오스를 용해하는 데 유용한 용매는 에틸 벤젠, 자일렌 및 이들의 혼합물로부터 선택될 수 있다.

에틸 셀룰로오스가 포함되는 일 실시 양태에서, 에틸 셀룰로오스는 용매(들) 중에 용해될 수 있고, 충분한 양의 가수분해물 중간체는 용해된 에틸 셀룰로오스와 혼합되어, 전술한 다른 선택적인 성분을 분산시키기 위한 양호한 고속의 디스펜서 와동 (good high speed dispenser vortex)을 형성할 수 있다. 그런 다음, 선택적인 성분들을 분산시킨 후, 잔여의 가수분해물 중간체를 첨가할 수 있다. 이후, 일 실시 양태에서, 적합한 렛 다운 (let down) 용매를 첨가하고, 다른 성분들과 혼합한 다음, 보습제를 파트 A의 최종 성분으로서 첨가한다. 일 실시 양태에서, 상기 렛 다운 용매는 중간체의 경화 속도를 높일 수 있는 글리콜 에테르 또는 알코올 용매이다. 일 실시 양태에서, 상기 글리콜 에테르 또는 상기 알코올 용매는 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 (PM 용매)이다. 일 실시 양태에서, 에틸 셀룰로오스를 용해하는 데 사용되는 다른 용매(들)와 함께, 소량의 렛 다운 용매를 에틸 셀룰로오스에 첨가할 수 있고, 렛 다운 용매 중 나머지는 전술한 바와 같이 첨가할 수 있다.

본 발명의 실시 양태에서, 아연 실리케이트 코팅제의 총 양을 기준으로, 에틸 실리케이트와 같은 알킬 실리케이트는 약 5 중량% 내지 약 25 중량%, 약 7 중량% 내지 약 23 중량, 또는 약 9 중량% 내지 약 21 중량%의 양으로 존재하며; 수 혼화성 알코올 관능성 용매는 약 1 중량% 내지 약 15 중량%, 약 1.5 중량% 내지 약 12 중량%, 또는 약 2 중량% 내지 약 10 중량%의 양으로 존재하며; 물은 약 0 중량% 내지 약 3 중량%, 0 중량% 내지 약 2.5 중량%, 또는 0 중량% 내지 약 2 중량%의 양으로 존재한다. 산은, 존재하는 알킬 실리케이트, 물 및 알코올 관능성 용매의 반응을 촉진하기 위한 촉매량으로 존재할 수 있다.

본 발명의 실시 양태에서, 아연 실리케이트 코팅제 (즉, 파트 A와 파트 B 모두)의 총 양을 기준으로, 에틸 셀룰로오스는 0 중량% 내지 약 2 중량%, 0 중량% 내지 약 1.5 중량%, 또는 0 중량% 내지 약 1 중량%의 양으로 존재하며; 에틸 셀룰로오스를 용해하기 위한 용매(들)는 0 중량% 내지 약 15 중량%, 0 중량% 내지 약 12 중량%, 또는 0 중량% 내지 약 10 중량%의 양으로 존재하며; 요변학적 첨가제는 0 중량% 내지 약 3 중량%, 0 중량% 내지 약 2.5 중량%, 또는 0 중량% 내지 약 2 중량%의 양으로 존재하며; 익스텐더 무기 안료는 0 중량% 내지 약 30 중량%, 0 중량% 내지 약 28 중량%, 또는 0 중량% 내지 약 26 중량%의 양으로 존재하며; 착색 안료는 0 중량% 내지 약 0.9 중량%, 0 중량% 내지 약 0.7 중량%, 또는 0 중량% 내지 약 0.5 중량%의 양으로 존재하고; 렛 다운 용매는 0 중량% 내지 약 15 중량%, 0 중량% 내지 약 12 중량%, 또는 0 중량% 내지 약 10 중량%의 양으로 존재한다. 보습제는, 보습제가 포함된 결합제 성분 (파트 A)을 기준으로, 약 1 중량% 내지 약 8 중량%, 약 2 중량% 내지 약 7 중량%, 약 3 중량% 내지 약 6 중량%, 또는 약 4 중량% 내지 약 5 중량% 범위의 양으로 존재한다.

일 실시 양태에서, 파트 B는 평균 입자 크기가 5 미크론 내지 8 미크론인 금속성 아연 분말을 포함한다. 일 실시 양태에서, 상기 아연 분말은 아연 실리케이트 코팅제의 총 양을 기준으로, 약 25 중량% 내지 약 75 중량%, 약 30 중량% 내지 약 70 중량%, 또는 약 35 중량% 내지 약 68 중량% 범위의 양으로 존재한다.

본 발명의 일 실시 양태에서, 중간체 가수분해물은 느리게 증발하는 휘발성 보습제가 실질적으로 존재하지 않는 경우에 형성된다. "실질적으로 존재하지 않는다"란, 보습제가 존재한다 하더라도, 50% RH 이하 또는 약 40% RH 이하와 같이 명시된 낮은 상대 습도 (RH) 조건에서 코팅제가 경화되고 허용가능한 기계적 및 미용적 특성을 가지게 하기에는 불충분한 양으로 존재함을 의미한다. 일 실시 양태에서, 상기 중간체 가수분해물은 보습제가 존재하지 않는 경우에 형성된다.

보습제가 포함된 파트 A를 기준으로 DMSO가 8 중량% 이상의 양으로 파트 A에 첨가되는 경우, 경화 동안의 RH가 >30% 일 때, 머드 균열 현상 (mud cracking appearnace) 및 접착 상실 (loss of adhesion)이 관찰되었음이 밝혀진 바 있다. 또한, 파트 A에 8% 이상의 DMSO가 사용되는 경우, (비딩 (beading)보다는) 경화된 필름 안으로 물이 쉽게 빨려들어감으로써 적용된 프라이머 필름에 더 많은 다공이 드러나게 되며, 한편, 더 많은 DMSO가 존재하고, 8% DMSO가 사용된 경우에 비해 더 많은 DMSO가 증발된 경우, 더 분명한 체적의 고체가 나타났다. 8% 이하의 DMSO를 사용하는 경우에 비해, 더 많은 DMSO가, 증발 시 프라이머 필름에 더 많은 보이드 (void)를 형성하는 것으로 생각된다. 마찬가지로, 증발되는 다른 수분 경화 코팅제에서, 결합제에 있는 8% 이상의 DMSO가 블러싱 (blushing) 및 탑코트 광택의 상실을 야기하는 것으로 관찰된 바 있다.

본 발명의 실시 양태에서, 저습형 경화 아연 실리케이트 코팅제는 50% RH 이하, 45% RH 이하, 40% RH 이하, 또는 그보다 낮은 RH, 예를 들어, 10% RH 이하의 습도에서 양호한 경화 및 최종 (경화된) 코팅 특성을 달성한다.

실시예

하기 실시예는 본 발명에 따른 조성물 및 공정의 일부 실시 양태를 예시하고자 수행되었다.

아연 실리케이트 조성물에 대한 실험은 아연 실리케이트 코팅제의 파트 A 성분으로서 Interzinc 22, QHA285 (International Paint 사에서 시판됨), 및 파트 B 성분으로서 Interzinc 22, QHA027 (International Paint 사에서 시판됨)에 대한 제형을 사용하여 수행하였다. 파트 A에, 하기의 표에 나타낸 바와 같이 다양한 양의 DMSO 및 물에 첨가하였다.

경화에 대한, DMSO 와 물 첨가, 및 습도의 시험

25℃ 및 20%RH에서 (전술한) 코팅 시스템의 경화에 대한 DMSO 및 물을 첨가한 효과를, (MEK 문지름의 경우) ASTM D4752 에 따라 시험하였다. 또한, 제시한 시험 시간에 챔버 문을 열어 두었을 때, 습도가 33-35%RH로 상승했음을 주지한다. 파트 A의 중량%를 기준으로, 여러 가지 DMSO 및 물의 양에 대한 결과를 하기 표 1에 나타낸다.

20%RH에서 DMSO 및 물의 영향
시간	3h	5h	7h	22h
Interzinc 22 (QHA285/QHA027)	0	0+	1	3
+ 4% DMSO	3+	3+/4	3+/4	4/4+
+ 4% 물	0+	2+	3	3/3+
+ 4% DMSO + 4% 물	3	3+/4	4	4

표 1을 검토한 결과, DMSO의 첨가는, DMSO는 포함하지 않고 물만 첨가한 아연 실리케이트 시스템에 비해, 25℃ 및 20%RH에서 아연 실리케이트 코팅 시스템의 경화를 개선하는 것으로 나타난다.

5℃ 및 20%RH, 그리고 25℃ 및 10%RH 모두에서 (전술한) 코팅 시스템의 경화에 대한 DMSO 및 물을 첨가한 효과를 ASTM D4752에 따라 시험하였다. 결과에 영향을 줄 수 있는, 패널에서의 응축 (condensation)을 피하기 위해, 챔버 조건을 일시적으로 25℃ 및 0%RH로 바꾼 후, 시험 시에는 문을 열어두었다. 또한, 더 높은 습도를 도입하여, 낮은 RH에서 경화 속도가 느린 샘플이 나중에 습도가 더 높은 경우에 (지시된 시간 이내에) 경화될 수 있는지 확인하였다. 파트 A의 중량%를 기준으로, 여러 가지 DMSO 및 물의 양에 대한 결과를 하기 표 2 및 3에 나타낸다.

5℃ 및 20%RH에서 DMSO 및 물의 영향
시간	19h	48h	25℃/50% RH 에서 +15.5h
Interzinc 22 (QHA285/QHA027)	0	2	5
+ 4% 물	1	4	5
+ 1% DMSO + 4% 물	2+	4	5
+ 4% DMSO	3	4+	5
+ 4% DMSO + 4% 물	3+	5	5
+ 3% DMSO + 1% 물	2+	3	3+/4
+ 3% DMSO + 3% 물	3	3+	3+/4

25℃ 및 10%RH에서 DMSO 및 물의 영향
시간	6h	19h	24℃/44% RH 에서 +5h
Interzinc 22 (QHA285/QHA027)	0	1	3
+ 1% DMSO	0+	2	4
+ 1% DMSO + 1% 물	1	2+	4+/5
+ 1% DMSO + 4% 물	2	3/3+	5
+ 4% DMSO	2+	3+	5
+ 4% DMSO + 4% 물	2+/3	4+	5

표 2 및 표 3을 검토한 결과, 충분한 양의 DMSO가 코팅제의 경화를 개선하며, DMSO와 함께 사용한 물의 양은 경화에 유의한 영향을 가지지 않는 것으로 나타난다. 또한, 낮은 RH 시험을 한 후, RH를 증가시킨 후에, 코팅제는 일반적으로 계속해서 경화되었다.

본 발명에 따른 하이브리드 유기 알콕시실란 (폴리실록산) 및 이소시아네이트 수분 경화 조성물에 대한 시험을 또한 수행하였다.

하이브리드 유기 알콕시실란 ( 폴리실록산 ) 실시예

Interfine 1080 (International Paint LLC 사에서 시판됨) 싱글 팩 수분 경화 아크릴 폴리실록산 마감 코트를 2-3 mils dft로 도포하였다. DMSO를 첨가하면서 부가적인 마감 코트를 하기와 같이 도포하였다: 코팅제는 각각 Interfine 1080 중 4% 및 10% DMSO로 도포됨. 모든 패널을 20℃ 및 30% RH에서 벤치탑에서 나란히 경화시켰다. Interfine 1080의 중량%를 기준으로, 여러 가지 DMSO의 양에 대한 결과를 하기 표 4에 나타낸다.

20℃ 및 30%RH에서 DMSO의 영향
코팅	터치 드라이	표면 드라이	택 프리 (tack free )	하드 드라이
Interfine 1080	3h	>4h	-	-
+ 4% DMSO	1.5h	2.25h	2h	4h
+ 10% DMSO	1h	1.75h	2.25h	3h*
*저 광택을 야기하는 하드 드라이의 경우 블러싱됨 (Blushed)

표 4를 검토한 결과, DMSO가 이들 조건에서 Interfine 1080의 경화를 가속화하고, 10% DMSO는 4% DMSO보다 경화를 더 가속화하는 것으로 나타난다. 그러나, 10% DMSO는 너무 많은 양이며 광택 상실을 야기할 수 있는 것으로 나타났다.

이소시아네이트 수분 경화 실시예

0.1% 디부틸 주석 디라우레이트 촉매가 포함된 Tolonate HDT-LV2의 HDI계의 폴리이소시아네이트 하이 솔리드 클리어코트를 2-3mils dft로 도포하였다. 유사한 코팅제를 각각 Tolonate HDT-LV2 중 4% 및 10% DMSO로 도포하였다. 모든 패널을 20℃ 및 30% RH에서 벤치탑에서 나란히 경화시켰다. Tolonate HDT-LV2의 중량%를 기준으로, 여러 가지 DMSO의 양에 대한 결과를 하기 표 5에 나타낸다.

20℃ 및 30%RH에서 DMSO의 영향
코팅	터치 드라이	표면 드라이	택 프리	하드 드라이
HDI 클리어코트	5.5h	7h	>9h	-
+ 4% DMSO	4h	4.5h	7h	9h
+ 8% DMSO	3.5h	4h	6h	9h
+ 10% DMSO	3h	3.5h	5h	7.5h*
*하드 드라이의 경우 약간의 광택 저하가 나타남

표 5를 검토한 결과, DMSO가 이들 조건에서 수분 경화 이소시아네이트 시스템의 경화를 가속화하고, 더 높은 DMSO 농도가 더 낮은 농도일 때보다 경화 속도를 더 높이는 것으로 나타난다. 그러나, 너무 많은 양의 DMSO는 광택 상실을 야기할 수 있다.

Claims (12)

1. 저습형 수분 경화성 코팅 조성물로서,
   a) 하기를 포함하는 수분 경화 결합제 성분:
   i) 수분 경화성 결합제 물질, 및
   ii) 1 종 이상의 유기 용매; 및
   b) 느리게 증발하는 휘발성 보습제를 포함하는 보습제 성분을 포함하며,
   상기 보습제는 50% 이하의 상대 습도에서 코팅제의 경화 속도를 높이고, 50% 이하의 상대 습도에서 경화되는 경우, 허용가능한 기계적 및 미용적 특성을 가진 경화된 코팅을 제공하기에 충분한 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는, 코팅 조성물.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 수분 경화성 결합제 물질이, 알킬 실리케이트계 물질; 하이브리드 유기 알콕시실란계 물질; 수분 경화를 통해 폴리우레아를 제공하는 폴리이소시아네이트계 물질; 에폭사이드 또는 이소시아네이트와의 반응을 위해 수분 경화를 통해 자유 아민을 제공하는 폴리케타민계 물질; 및 이소시아네이트가, 코팅을 적절하게 경화하기 위해 (폴리우레아를 제공하는) 이소시아네이트의 수분 경화가 요구되는 정도로 충분히 폴리올보다 다량으로 존재하는 이소시아네이트와 폴리올의 폴리우레탄 조성물로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 코팅 조성물.
3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
   상기 수분 경화성 코팅 조성물이 수분 경화성 결합제 및 보습제 성분 외에도 아연 성분을 더 포함하는 2 파트 (two part)의 아연 실리케이트 코팅 조성물이며;
   상기 수분 경화성 결합제 물질이 알킬 실리케이트 가수분해물 중간체이고, 상기 가수분해물 중간체가 알킬 실리케이트와 1 종 이상의 수 혼화성 알코올 관능성 용매의 반응 산물이며;
   상기 유기 용매가 글리콜 에테르 또는 알코올 용매이고, 상기 글리콜 에테르 또는 상기 알코올 용매가 중간체의 경화 속도를 높이는 유형이며 중간체의 경화 속도를 높이는 양으로 존재하며;
   상기 아연 성분이 아연 분말, 산화아연 또는 이들의 혼합물로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 코팅 조성물.
4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 보습제가 디메틸 설폭사이드 (DMSO)인 것을 특징으로 하는, 코팅 조성물.
5. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 보습제가 30% 이하의 상대 습도에서 코팅제의 경화 속도를 높이고, 허용가능한 기계적 및 미용적 특성을 가지는 경화된 코팅을 제공하기에 충분한 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는, 코팅 조성물.
6. 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 코팅 조성물이 코팅 조성물을 기준으로 물을 0 중량% 내지 약 4 중량%의 양으로 포함하는 것을 특징으로 하는, 코팅 조성물.
7. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 보습제가 결합제 성분과 보습제 성분의 조합을 기준으로 약 1 중량% 내지 약 8 중량%의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는, 코팅 조성물.
8. a) 충분히 높은 상대 습도에서는 경화할 수 있지만, 50% 이하의 상대 습도에서는 허용가능한 기계적 및 미용적 특성을 가진 경화된 코팅을 형성하지 못하는, 고습형 수분 경화성 코팅 조성물을 제공하는 단계;
   b) 느리게 증발하는 휘발성 보습제를, 50% 이하의 상대 습도에서 코팅제의 경화 속도를 높이고, 상기 습도 조건에서 경화된 경우 허용가능한 기계적 및 미용적 특성을 가진 경화된 코팅을 제공하기에 충분한 양으로, 상기 고습형 수분 경화성 코팅제에 첨가하는 단계;
   c) 보습제를 포함하는 생성된 조성물을 혼합하여, 저습형 경화 코팅 조성물을 제공하는 단계;
   d) 상기 저습형 경화 코팅 조성물을 기판에 코팅하는 단계; 및
   e) 상대 습도가 50% 이하인 조건에서, 상기 기판에서 코팅제를 경화하는 단계를 포함하는, 낮은 습도 조건에서 수분 경화성 코팅 조성물을 경화하는 방법.
9. 제8 항에 있어서,
   상기 고습형 수분 경화성 코팅 조성물이 충분히 높은 상대 습도에서는 경화할 수 있지만, 30% 이하의 상대 습도에서는 허용가능한 기계적 및 미용적 특성을 가진 경화된 코팅을 형성하지 못하는 것을 특징으로 하는, 방법.
10. 제8 항 또는 제9 항에 있어서,
    상기 보습제가 DMSO인 것을 특징으로 하는, 방법.
11. 제8 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수분 경화성 코팅 조성물이 결합제 성분 파트 A 및 아연 성분 파트 B를 포함하는 2 파트 아연 실리케이트 코팅제이며,
    상기 결합제 성분 파트 A는 고습형 코팅 조성물이고,
    상기 아연 성분 파트 B를 단계 c)의 저습형 경화 코팅제에 첨가하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
12. 제11 항에 있어서,
    상기 보습제가 단계 c)의 저습형 경화 코팅 조성물을 기준으로 약 1 중량% 내지 약 8 중량%의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는, 방법.