KR20170130566A - 수계 코팅 조성물, 및 관련 제품 및 공정 - Google Patents

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Abstract

개선된 수계, 폴리아미드-함유 합성 폴리머 코팅 조성물 및 관련 제품 및 공정이 개시되어 있다. 코팅 조성물은 1 내지 40 건조 중량%의 폴리아미드 분말을 포함하고, 폴리아미드 및 폴리우레탄을 함유하는 유기 용매계 코팅 제품보다 더 많은 폴리아미드 함량을 함유할 수 있다. 개선된 코팅 조성물은 금속 기재, 예컨대 알루미늄 시트 및 패널의 코팅에 적합하다. 개선된 코팅 조성물은 또한 산업용 코일 코팅 공정에 적합하고, 이는 금속 기재, 예컨대 알루미늄 시트 표면에 도포되는 경우 얇고 균일한 코팅층을 형성한다. 코팅 조성물의 생성물 및 용도와 관련된 방법 및 공정뿐만 아니라 코팅 조성물을 사용하는 공정에 의해 제조된 제품, 예컨대 롤러 셔터 및 건축 패널이 기재되어 있다.

Description

수계 코팅 조성물, 및 관련 제품 및 공정
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2015년 4월 6일에 출원된 미국 특허 가출원 제62/143,340호에 대해 우선권을 주장하고, 그 전체가 본원에 참조로 포함된다.
기술분야
본 발명은 재료 과학, 재료 화학, 폴리머, 폴리머 화학, 합성 코팅 및 도료의 기술분야, 알루미늄 제품 제조 및 관련 분야에 관한 것이다. 본 발명은 신규한 폴리머 코팅 조성물 및 관련 제품과 공정을 제공하고, 이는 알루미늄 제품의 제조시 이용될 수 있다.
폴리머 기반 합성 코팅은 알루미늄 표면 상에 보호 코팅 및/또는 장식 코팅을 생성하기 위해 알루미늄 부품 및 구성품을 사용하는 산업에서 널리 사용되고 있다. 이러한 코팅의 일부 예는 건축과 자동차의 패널 및 구성품에 사용되는 도료 및 투명 코팅이다. 알루미늄 부품 및 구성품을 처리하는데 사용되는 코팅 조성물은 다양한 요구를 충족시켜야 한다. 이러한 코팅 조성물은 이들이 산업 및 소비자에게 요구되는 특정 물성 및 특성을 갖는 코팅을 생성하도록 제형화되어야 한다. 예를 들면, 코팅은 접착성이 있고, 양호한 내마모성을 나타내고, 기계적 변형성 (가요성)을 나타내고, 다양한 환경 인자, 예컨대 온도, 습도 및 자외선 방사선에 대한 노출에 대해 저항성이 있어야 한다. 연속적인 자동화 산업의 코팅 공정은 이의 자체의 요건을 생성한다. 예를 들면, 절단되거나 그렇지 않으면 성형되기 이전에, 코일화된 금속 시트를 코팅하기 위해 이용되는 코일 코팅에서 사용되는 코팅 조성물은, 코팅 라인의 높은 효율을 보장하기 위해, 큰 표면적 상에 균일한 박막으로 신속하게 도포되고, 충분히 짧은 시간 내에 건조되고 경화될 필요가 있다.
폴리아미드와 조합된 폴리에스테르, 폴리우레탄, 및/또는 다른 합성 폴리머 결합제(binder)를 이용하는 코팅 제형은 코일 코팅 응용분야, 예컨대 롤러 셔터(roller shutter) 및 건축 패널의 제조에서 선호된다. 폴리아미드의 첨가는 수득된 코팅의 가요성, 내마모성 및 자외선 노출 허용성을 향상시킨다. 그러나, 충분하게 높은 수준의 폴리아미드를 코일 코팅 응용분야에서 사용되는 합성 폴리머 코팅 제형으로 혼입하는 것은 어려운 것이다. 폴리아미드는 불용성이고 분말 형태로 첨가되기 때문에, 높은 수준의 폴리아미드는 코팅 조성물의 점도를 증가시킨다. 이는, 코일 코팅 공정에 대해 적합하지 않거나 수득된 코팅의 증가된 두께를 갖는 제형을 생성시키고, 이는 결국 코팅 특성에 부작용을 미치며, 코팅 공정의 효율을 감소시키고, 에너지 및 물질 비용을 증가시킬 수 있다.
요약
본 문서에서 사용되는 용어 "발명", "상기 발명", "이 발명" 및 "본원의 발명"은 하기 본 출원 및 청구항의 주제 모두를 광범위하게 지칭하는 것으로 의도된다. 이러한 용어를 포함하는 설명은 본원에 기재된 주제를 제한하거나 또는 하기 특허 청구범위의 의미 또는 범위를 제한하는 것으로 이해되어서는 안된다. 본 발명의 포함되는 구현예는 본 요약이 아닌 청구범위에 의해 정의된다. 본 요약은 본 발명의 다양한 양태의 높은 수준의 개요이고, 하기 상세한 설명 부분에 추가로 기재된 개념의 일부를 소개한다. 본 요약은 청구된 주제의 주요한 또는 본질적인 특징을 확인하는 것으로 의도되지 않고, 또한 청구된 주제의 범위를 결정하기 위해 별개로 사용되는 것으로 의도되지 않는다. 주제는 전체 명세서, 임의의 또는 모든 도면 및 각 청구항의 적절한 부분을 참조하여 이해되어야 한다.
개선된 폴리아미드-함유 수계, 합성 폴리머 코팅 조성물 및 관련 제품과 공정이 개시되어 있다. 개선된 수계 합성 폴리머 코팅 조성물에 대해 적합한 합성 폴리머 결합제의 일부 예는 폴리우레탄, 폴리에스테르 및 아크릴이다. 개선된 수계 코팅 조성물의 일부 예는 유기 용매계 코팅 제품보다 더 높은 함량의 폴리아미드를 가진다. 개선된 코팅 조성물은 금속 기재, 예컨대 알루미늄 패널 및 표면의 코팅에 적합하다. 상기 코팅 조성물은 다양한 유리한 특성, 예컨대 가요성, 접착성, 내마모성, 및 먼지 및 다른 환경적 인자, 예를 들면, 자외선 방사선에 대한 저항성을 갖는 코팅을 형성한다. 본원에 개시된 개선된 수계 코팅 조성물은 유기 용매계 코팅 제품과 유사한 점도를 유지하면서도 높은 폴리아미드 함량을 가지고, 산업용 코일 코팅 공정에 적합하다. 유기 용매계 제품과 비교하여, 개시된 수계 코팅 조성물은 금속 기재, 예컨대 알루미늄 시트 표면에 도포되는 경우에 더 얇은 코팅층을 형성한다. 이는 요구되는 건조 시간 및/또는 온도를 감소시킬 뿐만 아니라 코팅 조성물의 비용을 감소시킴으로써 제조 비용을 감소시키고, 코팅 공정의 효율을 증가시킨다.
코팅 조성물의 일 예는 1종 이상의 합성 폴리머 결합제, 하나 이상의 가교결합제, 1 내지 40 건조 중량%의 폴리아미드, 선택적으로 하나 이상의 첨가제, 및 선택적으로 하나 이상의 유기 용매를 포함한다.
상기 코팅 조성물에서, 1종 이상의 합성 폴리머 결합제는 하나 이상의 폴리우레탄, 폴리에스테르, 또는 아크릴을 포함할 수 있다. 본 조성물은 수계이고, 1종 이상의 합성 폴리머 결합제 중 적어도 하나는 수계 분산액으로서 제공된다. 코팅 조성물은 10 내지 40 건조 중량%의 1종 이상의 합성 폴리머 결합제를 포함할 수 있다. 코팅 조성물은 1 내지 40%, 6 내지 35%, 또는 17 내지 25 건조 중량%의 폴리아미드를 포함할 수 있다. 코팅 조성물은 1:2 이상의 폴리아미드 대 합성 폴리머 결합제의 건조 중량비를 가질 수 있다. 일부 경우에서, 폴리아미드는 2개 이상의 상이한 유형의 폴리아미드를 포함한다. 코팅 조성물에서, 폴리아미드는 폴리아미드 11, 폴리아미드 12, 또는 이들의 조합일 수 있다. 코팅 조성물에서, 하나 이상의 가교결합제는 하나 이상의 폴리이소시아네이트를 포함할 수 있다. 하나 이상의 폴리이소시아네이트는 블록화된 이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트 (HDI), 이소포론 디이소시아네이트 (IPDI), 또는 이의 2개 이상의 조합을 포함할 수 있다. 일부 예에서, 코팅 조성물은 20℃에서 4 mm DIN 컵으로 측정되는 30 내지 200 초의 점도를 가진다. 일부 예에서, 코팅 조성물은 브룩필드 점도계로 ASTM D 2196-86에 의해 측정되는 약 1 내지 8 스토크 또는 약 300 mPas 내지 4000 mPas의 점도를 가진다. 일부 예에서, 금속 기재 상에 코팅 조성물로 형성된 건조 코팅층은 2 내지 20 ㎛의 두께를 가진다. 일부 예에서, 금속 기재 상에 코팅 조성물로 형성된 건조 코팅층은 5 내지 50 단위 광택도의 광택도 수준을 가진다.
또한, 개선된 수계 합성 폴리머 코팅 조성물의 제조 및 사용에 관련된 방법과 공정이 개시되어 있다. 이러한 하나의 용도는 코일 코팅 공정에 의한 금속 기재의 코팅 또는 페인팅이다.
개시된 코팅 조성물을 제조하기 위한 예시적인 공정은 디스펜서로의 일반 교반에 의해 1종 이상의 합성 폴리머 결합제, 하나 이상의 가교결합제, 및 선택적으로 하나 이상의 첨가제를 혼합하는 단계를 포함한다. 혼합 단계 이후, 본 공정은 물 및 선택적으로 하나 이상의 유기 용매를 첨가하는 단계를 추가로 포함한다. 본 공정은 물 및 임의의 유기 용매를 첨가한 이후 교반 분산 공정에 의해 폴리아미드를 주입하는 단계를 추가로 포함한다.
또한, 개선된 코팅 조성물로 코팅된 금속 기재를 개시하고 있다. 금속 기재는 알루미늄 기재 또는 강철 기재일 수 있다. 기재의 비제한적인 예는 건축 시장에서 사용되거나 또는 외부 노출, 예컨대 건축 패널에 대해 적합한 임의의 제품 또는 롤러 셔터이다.
또한, 코팅 조성물에 의해 금속 기재를 처리하는 공정이 개시되어 있다. 이러한 공정은 금속 기재에 코팅 조성물을 도포하고, 이후 코팅 조성물을 건조시키는 단계를 포함한다. 또한, 코팅 조성물로 알루미늄 기재를 처리하는 공정이 개시되어 있다. 이러한 공정은 코일화된 알루미늄 시트로서 알루미늄 기재를 제공하고 코일화된 알루미늄 시트를 풀며, 풀기 이후 알루미늄 기재에 코팅 조성물을 도포하고, 코팅 조성물의 도포 이후 알루미늄 기재를 건조시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 공정은 분당 160 내지 200 m의 코팅된 알루미늄 시트를 제조할 수 있다. 금속 기재 또는 알루미늄 기재를 처리하는 상기 공정의 일부 예에서, 건조 단계는 5 내지 100초 동안 150 내지 280℃의 최대 금속 온도(Peak Metal Temperature)의 온도에서 실시될 수 있다.
도 1은 롤러 셔터의 개략적인 예시이다. 패널 A는 설치되고 롤링된 롤러 셔터를 나타낸다. 패널 B는 롤러 셔터의 단면을 나타낸다.
도 2는 전처리 코팅(2), 도료 코팅(3), 투명 코팅(4)를 포함하는 다수의 코팅을 갖는 알루미늄 기재(1)의 단면의 개략적인 예시이다.
도 3은 코일-코팅 라인의 개략적인 예시이다. 패널 A는 하나의 코팅 룸(삽도)을 갖는 라인을 개략적으로 예시하고 있고, 이는 패널 B에서 보다 상세하게 나타나 있다.
조성물
단수 또는 복수의 형태로 "제형", "도료", "코트", "코트 도료", "니스", "코팅" 또는 다른 관련 용어로 지칭될 수 있는 개선된 수계 합성 폴리머 코팅 조성물이 개시되어 있다. 개선된 코팅 조성물은 수계이고, 이는, 일반적으로 주요 용매로서 비수성 유기 용매를 이용하는 유기 용매계 코팅 조성물과 대조적으로, 주요 용매로서 물을 함유하는 것을 의미한다. 수계 코팅 조성물은 또한 물 이외에 비수성 유기 용매를 포함할 수 있다. 개선된 코팅 조성물은 "합성 폴리머" 코팅 조성물로서 한정되고, 이는 기재 상에 조성물에 의해 형성된 코팅이 합성 폴리머 결합제 분자를 함유하는 것을 의미한다. 또한, 개선된 코팅 조성물은 건조 코팅 제형의 약 1 내지 약 40 중량%의 양 ("건조 중량")으로 하나 이상의 폴리아미드를 포함한다.
용어 "건조 중량"은 본 문헌에서 물 및 비수성 유기 용매 이외에 코팅 조성물에 존재하는 특정 성분의 함량 또는 양을 특징짓기 위해 사용된다. 일부 경우에서, "건조 중량"은 조성물의 총 중량에 대해 논의되는 성분의 고형물의 비 (이는 백분율로서 표현될 수 있음)를 의미하고, 여기서 물 및 유기 용매의 중량은 총 중량에서 배제된다. 예를 들면, 폴리아미드를 참조하면, "건조 중량"은 조성물에 존재하는 성분의 총 중량에 대한 폴리아미드 분말 중량의 비를 의미하고, 여기서 총 중량은 물 및 유기 용매의 중량을 포함하지 않는다. 수계 액체 현탁액으로서 통상적으로 제공되는 폴리우레탄 및 다른 합성 폴리머 결합제를 참조하면, 건조 중량은 조성물의 총 중량에 대한 현탁액에 존재하는 결합제 고형물 (현탁액의 중량이 아님)의 비를 의미하고, 여기서 총 중량은 물 및 다른 용매의 중량을 포함하지 않는다. 일부 다른 경우에서, 즉, 논의되는 성분이 액체 또는 반액체 화합물인 경우, "건조 중량"은 조성물에 존재하는 성분의 총 중량에 대한 액체 또는 반액체 화합물의 중량의 비를 의미할 수 있고, 여기서 총 중량은 물 및 다른 용매의 중량을 포함하지 않는다. 조성물에서의 물 및 유기 용매의 함량은 건조 중량이 아닌 최종 조성물의 중량에 대한 물 또는 유기 용매의 중량의 비 (이는 백분율로서 표현될 수 있음)로서 기재되고, 최종 조성물의 중량은 물 및/또는 유기 용매 또는 용매들을 포함한다.
개선된 수계 합성 폴리머 코팅 조성물의 일부 예는 종래에 공지된 유기 용매계 합성 폴리머 코팅 제품보다 더 높은 함량의 폴리아미드를 가진다. 개선된 코팅 조성물은 또한 가교결합제 및 하나 이상의 다른 성분 (이는 "첨가제" 또는 "첨가제들"로 명명될 수 있음), 예컨대 소포제, 습윤제, 촉매 (예를 들면, 폴리우레탄 형성을 위한 촉매, 예컨대 아민 화합물 또는 금속 착물), 왁스, 소광제 및 기타 첨가제를 포함할 수 있다. 본 발명의 개선된 코팅 조성물은 금속 기재, 예컨대 알루미늄 기재의 코팅에 적합하다. (1) 금속 기재 상으로의 코팅 조성물의 도포, (2) 건조, 및 (3) 경화의 단계를 포함하는 코팅 공정 이후, 코팅 조성물은 금속 기재 상에 보호 및/또는 장식 코팅을 형성한다. 개선된 코팅 조성물은 다양한 유리한 특성, 예컨대 가요성, 접착성, 내마모성, 및 먼지 및 다른 환경 영향, 예컨대 자외선 방사선에 대한 저항성을 갖는 코팅을 형성한다. 개선된 코팅 조성물에서, 하나 이상의 이러한 특성은 종래에 공지된 유기 용매계 폴리아미드-함유 코팅과 비교하여 유리하게 개선된다. 개선된 코팅 조성물은 유기 용매계 코팅 제품에 의해 형성된 코팅보다 더 얇은 금속 기재 상의 코팅을 형성할 수 있다. 개선된 코팅 조성물에 의해 형성된 코팅의 두께에 있어서의 감소는 코팅 공정의 생산성을 증가시키고, 비용을 감소시키고, 에너지를 절감시킬 수 있다. 개선된 코팅 조성물 및 이러한 조성물에 의해 부여된 이점은 추가로 하기에 논의되어 있다.
본 문헌에서 사용되는 용어 "합성 폴리머", "결합제", "합성 폴리머 결합제", "필름 형성제" 및 관련 용어는 (1) 기재 상으로의 코팅 조성물의 도포, (2) 건조, 및/또는 (3) 경화의 단계에 의해 코팅 조성물에 의해 형성된 코팅에서 필름을 형성하는 합성 폴리머를 지칭한다. 또한, 합성 폴리머 결합제는 코팅 조성물의 필름-형성 성분으로서 기재될 수 있다. 일부 경우에서, 합성 폴리머 결합제는 또한 "수지", "수지들", 또는 관련 용어로서 지칭될 수 있다. 기재 상으로의 코팅 조성물의 도포시, 결합제는 건조 또는 경화의 공정 과정에서 필름을 형성한다. 건조가 용매 또는 시너의 증발을 지칭할 수 있지만, 이는 종종 결합제의 산화적 가교결합으로 지칭되고, 본 용어는 용어 "경화"와 구분없이 사용될 수 있다. 코팅 조성물은 건조 또는 경화 과정에서 필름-형성 성분에서 일어나는 중합 또는 가교결합 과정에 의존적일 수 있다. 촉매, 가교결합제, 유도제 및 다른 유형의 제제를 포함하는 경화제는, 본 문헌에서 추가로 설명되고 관련 공정의 설명에 의해 예시되는 바와 같이, 경화를 유도하거나 촉진하기 위해 이용될 수 있다.
코팅 조성물은 적어도 하나의 합성 폴리머 결합제 성분을 함유할 필요성이 있는 한편, 일부 경우에서, 하나 초과의 (하나 이상의) 합성 폴리머 결합제 성분, 예컨대 2개 이상, 3개 이상, 또는 4개 이상의 성분이 이용될 수 있다. 코팅 조성물의 필름-형성 성분은 접착력 및 코팅 조성물에 의해 형성된 코팅의 다른 특성, 예컨대 광택도, 가요성, 및 내마모성에 영향을 준다. 일부 예에 따른 코팅 조성물의 필름-형성 성분은 수계 조성물에 이용될 수 있는 합성 폴리머 결합제를 포함한다. 개선된 코팅 조성물에 대해 적합한 합성 결합제의 일부 비제한적인 예는, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 폴리아크릴레이트 (또한 아크릴레이트 폴리머 또는 아크릴로서 공지됨), 알키드, 비닐-아크릴, 비닐 아세테이트-에틸렌, 폴리비닐 아세테이트, 스티렌 폴리머 및 코폴리머 (예컨대 스티렌 아크릴 코-코폴리머), 멜라민 수지, 및 에폭시 수지이다. 합성 폴리머 결합제는 수계 분산액, 예를 들면, 수계 아크릴, 폴리우레탄, 또는 폴리에스테르 분산액으로서 공급될 수 있으며, 이는 개시된 코팅 조성물의 제조시 사용될 수 있다. 개선된 코팅 조성물은 대략 건조 중량으로 10 내지 70% (예를 들면, 10 내지 60%, 15 내지 45%, 15 내지 40%, 20 내지 40%, 20 내지 35%, 또는 20 내지 30%)의 합성 폴리머 결합제 성분을 함유할 수 있다. 예를 들면, 개선된 코팅 조성물은 15, 20, 35 또는 40 건조 중량%의 폴리우레탄을 함유할 수 있다. 다른 예에서, 개선된 코팅 조성물은 대략 5 내지 15 건조 중량%의 폴리에스테르 (예를 들면, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 또는 15%) 및/또는 2 내지 10 건조 중량%의 아크릴 (예를 들면, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 또는 10%)을 함유한다.
본 문헌에서 사용되는 용어 "폴리우레탄" (PU) 또는 폴리우레탄 분산액 (PUD) 및 관련 용어는 폴리이소시아네이트 (각각의 분자상에 복수개의 (2개 이상의) 이소시아네이트 (NCO) 기를 가지는 이소시아네이트를 의미함) 및 폴리올 (복수개의 (2개 이상의) 작용성 히드록실기를 갖는 화합물을 의미함) 예컨대 디올로부터 제조된 코폴리머를 지칭한다. 다양한 유형의 폴리이소시아네이트는 PU 형성시 이용될 수 있다. PU 중합 반응은 폴리이소시아네이트의 NCO 기 및 폴리올의 히드록실기를 통해 진행된다. PU-기반 코팅 조성물은 NCO 기가 보호 모이어티로 블록화되고, 이에 따라 보호 모이어티를 제거하기 위해 이들이 가열될 때까지 코팅 조성물의 중합을 방지하는 "블록화된" 폴리이소시아네이트로 제형화될 수 있다. 고온은 NCO 기를 "탈블록화시키고", 이는 폴리올과의 중합 반응이 진행되게 하고, 이는 PU 분자의 형성을 야기한다. 이에 따라, "블록화된" 폴리이소시아네이트에 기초한 PU는 기재 상에 폴리이소시아네이트 및 폴리올 성분을 포함하는 조성물의 도포 이후 중합될 수 있다. 중합은 NCO 기를 "탈블록화"하기 위해 가열함으로써 시작되고, 이에 따라 보호 모이어티를 제거한다. 또한, 코팅 조성물은 과량의 폴리이소시아네이트를 폴리올 또는 폴리올의 혼합물 (예를 들면, 폴리에스테르 폴리올, 폴리에테르 폴리올, 또는 폴리카보네이트 폴리올)과 반응시켜 예비중합체를 형성하여 제조되는 반응된 PU 제형으로 제형화될 수 있다. 예를 들면, 개선된 코팅 조성물은 PUD로서 지칭되는 완전하게 반응된 PU의 수계 분산액으로서 제형화될 수 있다. PUD는 물에 분산된 PU의 소입자 (예를 들면, 크기에 있어서 0.1 내지 3.0 ㎛)로서 제공되어 화학적으로 그리고 콜로이드성으로 안정한 분산액을 형성한다. 분산액은 외부 에멀젼화제에 의해 또는 폴리머 내에 친수성 센터 (예컨대 양이온성 또는 음이온성 기)를 포함시켜 안정화될 수 있다. 개시된 조성물에 포함시키기에 적합한 PUD의 일부의 예는 친수성 센터에 의해 안정화된 폴리카보네이트계 또는 폴리에스테르계 PU의 수계 분산액이다. PUD 이외에, 개시된 조성물은 "블록화된" 이소시아네이트 성분을 갖는 PU를 포함할 수 있다. 이러한 블록화된 PU는 "경화제" 또는 "가교결합제"로서 지칭될 수 있고, 이는 금속 기재 상에의 코팅 조성물의 도포시 및 이후 가열시 예비중합체 분자와 반응한다. 개시된 조성물은 하나 초과 (2개, 3개, 4개 등)의 유형의 PU, 하나 초과 (2개, 3개, 4개 등)의 유형의 PUD, 및 하나 초과 (2개, 3개, 4개 등)의 유형의 이소시아네이트를 포함할 수 있다.
본 문헌에서 사용되는 용어 "폴리에스테르" (PE) 또는 폴리에스테르 분산액 (PED) 및 관련 용어는 개시된 코팅 조성물을 제형화시키기 위해 사용될 수 있는 결합제 성분 중 하나를 지칭한다. 본 용어는 이의 주사슬에서 에스테르 작용기를 함유하는 한 부류의 폴리머를 지칭한다. 다양한 유형의 PE, 예컨대 지방족 또는 방향족 PE는 개선된 코팅 조성물에서 이용될 수 있다. 용어 "아크릴레이트", "폴리아크릴레이트", "아크릴" 및 관련 용어는 아크릴산 및 관련 화합물로부터 유도된 폴리머를 지칭한다. 일부 경우에서, 다른 화합물과의 상기 화합물의 유도체 또는 코폴리머는 개시된 코팅 조성물에서 이용될 수 있다.
본 문헌에서 사용되는 용어 경화제 및 가교결합제 및 관련 용어는 하나의 폴리머 사슬을 다른 것에 연결하는 화합물을 지칭한다. 이는 개시된 코팅 조성물에 혼입될 수 있다. 예를 들면, 다양한 유형의 이소시아네이트는 가교결합제로서 이용될 수 있다. 이러한 이소시아네이트는 지방족 디이소시아네이트 모노머를 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 가열시 중합하는 2성분 PU 시스템에서 이용되는 블록화된 폴리이소시아네이트는 "경화제"로서 지칭될 수 있고, 개시된 코팅 조성물에 혼입될 수 있다. 다른 예에서, 멜라민 가교결합제가 이용될 수 있다.
본 문헌에서 이용되는 용어 "폴리아미드" (PA)는 아미드 작용기를 갖는 폴리머를 지칭한다. 본 발명의 조성물에 적절하게 혼입될 수 있는 PA의 일부 예는 PA 12 및 PA 11이다. PA 12는 각각의 아미드 연결기 사이에 12개의 탄소를 함유하는 탄화수소 사슬을 갖는 폴리아미드이고, 한편 PA 11은 각각의 아미드 연결기 사이에 11개의 탄소를 가진다. PA 11 및 PA 12 모두는 유사한 특성, 예컨대 낮은 수분 흡수력 및/또는 내마모성을 나타낸다. 본 발명에 대한 조성물에 적합한 PA 12의 일부 예는 Arkema®에 의해 공급되는 Orgasol® 또는 Evonik®에 의해 공급되는 Vestosint®이다. 적합한 PA 11의 예는 Arkema®에 의해 공급되는 Rilsan®이다. 본 발명의 조성물에 적합하게 혼입될 수 있는 PA의 다른 예는 일반 명칭 "나일론(Nylon)"으로 알려진 PA이다. 예를 들면, ω-아미노라우르산 모노머 또는 라우로락탐 모노머의 폴리머는 나일론 12로 지칭될 수 있다. 코팅 조성물에 포함되는 PA는 통상적으로 불용성이고, 분말 형태로 조성물에 혼입된다. 본 발명의 조성물에 혼입될 수 있는 PA 분말은 분쇄된 분말 및 침강성 분말을 포함한다. PA는 통상적으로 분말 형태로 제공된다 ("전달된다"). PA 분말은 "입자 크기" 또는 "평균 입자 크기"로 기재될 수 있고, 이는 대략 1 내지 대략 100㎛의 범위일 수 있는 "평균 입자 직경" 또는 d50을 의미한다. 개시된 조성물은 하나 초과 (2개, 3개, 4개 등)의 유형의 PA 분말, 예컨대 상이한 PA의 분말 또는 이의 혼합물 또는 상이한 평균 입자 크기의 분말을 포함할 수 있다. 코팅 조성물에서, PA 성분 또는 성분들은 텍스처링제(texturing agent)로서 작용할 수 있다. 또한, PA 분자는 반응성 말단기, 예컨대 말단 카복실 및 말단 아미노기를 함유하고, 이는 코팅 공정 과정에서 코팅 조성물의 다른 성분들과 반응한다. 예를 들면, 코팅 조성물에서, 이소시아네이트의 NCO 기는 PA의 말단 카복실 및 말단 아미노기와 그리고 PUD 및/또는 PE의 히드록실기와 반응한다. 본원에 개시된 수계 코팅 조성물은 유기 용매계 코팅 제품에 비해서 유리하게는 더 많은 양의 PA의 혼입 및 유리하게는 다른 성분, 예컨대 합성 결합제, 예를 들면 PU에 대한 PA의 더 높은 비를 가능하게 한다. 환언하면, 개시된 수계 조성물에서, (1) 중량 기준의 PA 함량 및 (2) 조성물의 다른 성분, 예컨대 합성 폴리머 결합제 중 하나 이상의 함량에 대한 PA 함량의 비 중 하나 또는 둘 모두는 금속 기재의 코팅에 적합한 종래에 공지된 유기 용매계 코팅 제품보다 더 높을 수 있다. 일부 예에 따른 수계 코팅 조성물은 약 1 내지 40%, 5 내지 30%, 5 내지 35%, 5 내지 40%, 15% 이상, 15 내지 25%, 15 내지 30%, 15 내지 35%, 15 내지 40%, 17% 이상, 17 내지 25%, 17 내지 30%, 17 내지 35%, 17 내지 40%, 20% 이상, 20 내지 25%, 20 내지 30%, 20 내지 35%, 또는 20 내지 40%, 예를 들면, 약 17%, 약 35%, 약 30%, 약 20%, 약 15%, 약 10% 또는 약 6 건조 중량%의 PA의 양으로 PA를 포함할 수 있다. 본원에 개시된 수계 코팅 조성물은 예를 들면 건조 중량 기준으로 약 1:5 내지 약 5:1, 약 1:3 내지 약 5:1, 약 1:1 내지 약 1.5:1, 약 1:1 내지 약 2.5:1, 1:1 내지 1:3 이상, 1:2.5 이상, 1:2 이상, 1:1.5 이상, 1:1 이상, 1.5:1 이상, 약 5:1, 4:1, 3:1, 2:1, 1.4:1, 1.1:1, 1:1, 1:3, 1:4 또는 1:5의 PA 대 결합제 (예를 들면, PU, PE 또는 아크릴 중 하나 이상)의 다양한 비를 함유할 수 있다. 본 맥락에서 사용되는 경우의 용어 "비"는 조성물의 단위 중량으로 PA 분말의 중량 대 고형물 결합제, 예컨대 PU, PE, 또는 아크릴 중 하나 이상의 중량의 비를 의미한다. 비교하자면, 금속 기재에 대한 공지된 유기 용매계 코팅 제품은 최대 15 건조 중량%의 PA 및 1:3의 최대 PA/PU 건조 중량비의 혼입을 가능하게 한다.
하나 이상의 결합제, PA 및 물 이외에, 개시된 코팅 조성물은 다양한 다른 성분, 예컨대, 가교결합제 및/또는 촉매 (예를 들면, PU 또는 PE 필름 형성용), 소포제, 습윤제, 왁스, 소광제, 안정제, 염료, 안료, 및/또는 유기 용매를 함유할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 코팅 조성물로 혼입될 수 있는 성분의 일부의 비제한적인 예는 하기에 기재되어 있다. 소포제는 기포 라멜라(foam lamellae)를 관통하여 이를 탈안정화시키고 이를 터트리는 낮은 표면 장력을 갖는 제제이다. 일부 광범위한 부류의 소포제는 실리콘 소포제, 오일-기반 소포제 또는 폴리머-기반 소포제이다. 개시된 조성물에 이용되는 소포제의 하나의 예는 폴리에테르 실록산 코폴리머이다. 개시된 조성물에 이용되는 습윤제의 일부의 예는 폴리에테르 개질된 실록산, 다작용성 실록산 계면활성제, 및 알콕실레이트이다. 왁스는 표면의 글라이드 특성(glide property)을 개선하고, 긁힘 저항성을 개선하기 위해 사용될 수 있다. 적합한 왁스의 일부의 비제한적인 예는 카나우바 왁스, 폴리에틸렌 왁스, 폴리올레핀 왁스, 폴리테트라플루오르에틸렌 왁스, 및 아미드 왁스이다. 코팅 조성물이 수계인 것은 물이 주요 용매로서 사용되는 것을 의미하는 반면, 비수성 수혼화성 유기 용매, 예컨대, 에스테르, 예를 들면, 부틸글리콜 또는 로디아소브(Rhodiasov)는 본 발명의 조성물에 포함될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 소광제, 예컨대 미분화된 소광 폴리우레아가 또한 포함될 수 있다.
[표 1] 개선된 코팅 조성물의 예시적인 제형
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하기 및 표 1에 제공된 설명은 예시적인 코팅 조성물의 제형을 예시하고 있다. 하기 및 표 1에 열거되고 조성물에서 "제공되는 것"으로서 기재된 성분의 목록은 비제한적인 것이다. 본 발명의 조성물의 일부의 예는 열거된 성분을 포함하나, 또한 다른 성분이 포함될 수 있다. 일부 다른 예는 열거된 성분만으로 구성되거나 또는 이를 기본으로 하여 구성될 수 있다. 성분의 함량 범위가 영(0)의 하한값을 가지는 경우, 이는 성분의 존재가 일부의 조성물에서 적어도 필요로 되지 않는 것 (즉, 이는 선택적인 것임)을 의미한다. 조성물의 일부 예는 하기와 같다. 일부 예에서, 결합제 (하나 이상의 결합제를 의미함)는 10 내지 60, 15 내지 40 또는 20 내지 30 건조 중량%의 양으로 존재한다. 일부 다른 예에서, 제1 결합제는 PU, PE, 또는 아크릴 중 하나 이상이고, 10 내지 60, 15 내지 40 또는 20 내지 30 건조 중량%의 양으로 존재한다. 제2 결합제는 0 내지 10, 0 내지 5 또는 1 내지 5 건조 중량%의 양으로 존재한다. 가교결합제 (하나 이상의 가교결합제를 의미함), 예컨대, 비제한적으로 이소시아네이트 또는 멜라민 중 하나 이상은 5 내지 30, 5 내지 20 또는 5 내지 10 건조 중량%의 양으로 존재한다. PA (하나 이상의 PA를 의미함), 예컨대, 비제한적으로, PA 11 또는 12 중 하나 또는 둘 모두는 1 내지 40, 5 내지 30 또는 15 내지 25 건조 중량%의 양으로 존재한다. 왁스 (하나 이상의 왁스를 의미함)는 0 내지 10, 0 내지 3 또는 0 내지 1 건조 중량%의 양으로 존재한다. 소포제 (하나 이상의 소포제를 의미함)은 0 내지 8, 0 내지 1 또는 0 내지 0.5 건조 중량%의 양으로 존재한다. 습윤제 (하나 이상의 습윤제를 의미함)는 0 내지 8, 0 내지 1 또는 0 내지 0.5 건조 중량%의 양으로 존재한다. 촉매 (하나 이상의 촉매를 의미함)는 0 내지 8, 0 내지 1 또는 0 내지 0.5 건조 중량%의 양으로 존재한다. 안료 (하나 이상의 안료를 의미함)는 0 내지 30, 0 내지 20 또는 0 내지 5 건조 중량%의 양으로 존재한다. 물은 1 내지 80, 5 내지 80, 10 내지 60, 20 내지 70 또는 30 내지 50 중량%/최종 조성물의 중량의 양으로 존재한다. 유기 용매는 0 내지 50, 0 내지 20 또는 5 내지 10 중량%/최종 조성물의 중량의 양으로 존재한다.
다른 예시적인 조성물은 10 내지 60 건조 중량%의 합성 폴리머 결합제, 5-30 건조 중량%의 가교결합제, 1 내지 40 건조 중량%의 PA, 0 내지 10 건조 중량%의 왁스, 0 내지 8 건조 중량%의 소포제, 0 내지 8 건조 중량%의 습윤제, 0 내지 8 건조 중량%의 촉매, 0 내지 30 건조 중량%의 안료, 0 내지 50 중량%/최종 조성물의 중량의 유기 용매, 및 1 내지 80 중량%/최종 조성물의 중량의 물을 포함한다. 하나의 예시적인 조성물은 10 내지 60 건조 중량%의 제1 합성 폴리머 결합제(여기서 제1 합성 폴리머 결합제는 PU, PE 또는 아크릴 중 하나 이상임), 0 내지 10%의 제2 합성 폴리머 결합제, 5 내지 30 건조 중량%의 가교결합제, 1 내지 40 건조 중량%의 PA, 0 내지 10 건조 중량%의 왁스, 0 내지 8 건조 중량%의 소포제, 0 내지 8 건조 중량%의 습윤제, 0 내지 8 건조 중량%의 촉매, 0 내지 30 건조 중량%의 안료, 0 내지 50 중량%/최종 조성물의 중량의 유기 용매, 및 1 내지 80 중량%/최종 조성물의 중량의 물을 포함한다. 다른 조성물은 15 내지 40 건조 중량%의 합성 폴리머 결합제, 5-20 건조 중량%의 가교결합제, 5 내지 35 건조 중량%의 PA, 0 내지 3 건조 중량%의 왁스, 0 내지 1 건조 중량%의 소포제, 0 내지 1 건조 중량%의 습윤제, 0 내지 1 건조 중량%의 촉매, 0 내지 20 건조 중량%의 안료, 0 내지 20 중량%/최종 조성물의 중량의 유기 용매, 및 10 내지 60 중량%/최종 조성물의 중량의 물을 포함한다. 다른 예시적인 조성물은 15 내지 40 건조 중량%의 제1 합성 폴리머 결합제 (여기서 제1 결합제는 PU, PE 또는 아크릴 중 하나 이상임), 0 내지 5 건조 중량%의 제2 결합제, 5-20 건조 중량%의 가교결합제, 5 내지 35 건조 중량%의 PA, 0 내지 3 건조 중량%의 왁스, 0 내지 1 건조 중량%의 소포제, 0 내지 1 건조 중량%의 습윤제, 0 내지 1 건조 중량%의 촉매, 0 내지 20 건조 중량%의 안료, 0 내지 20 중량%/최종 조성물의 중량의 유기 용매, 및 10 내지 60 중량%/최종 조성물의 중량의 물을 포함한다. 다른 예시적인 조성물은 20 내지 30 건조 중량%의 합성 폴리머 결합제, 5 내지 10 건조 중량%의 가교결합제, 17 내지 35 건조 중량%의 PA, 0 내지 1 건조 중량%의 왁스, 0 내지 0.5 건조 중량%의 소포제, 0 내지 0.5 건조 중량%의 습윤제, 0 내지 0.5 건조 중량%의 촉매, 0 내지 5 건조 중량%의 안료, 5 내지 10 중량%/최종 조성물의 중량의 유기 용매, 및 30 내지 50 중량%/최종 조성물의 중량의 물을 포함한다. 다른 예시적인 조성물은 20 내지 30 건조 중량%의 제1 합성 폴리머 결합제(여기서 제1 결합제는 PU, PE 또는 아크릴 중 하나 이상임), 0 내지 5 건조 중량% 또는 1 내지 5 건조 중량%의 제2 합성 폴리머 결합제, 5 내지 10 건조 중량%의 가교결합제, 17 내지 35 건조 중량%의 PA, 0 내지 1 건조 중량%의 왁스, 0 내지 0.5 건조 중량%의 소포제, 0 내지 0.5 건조 중량%의 습윤제, 0 내지 0.5 건조 중량%의 촉매, 0 내지 5 건조 중량%의 안료, 5 내지 10 중량%/최종 조성물의 중량의 유기 용매, 및 30 내지 50 중량%/최종 조성물의 중량의 물을 포함한다.
일부 코팅 조성물은 상대적으로 높은 시각적 투명도를 갖는 층을 의미하는 "투명" 코팅층을 생성하기 위해 사용된다. 이러한 투명 코팅층은 도료 코팅의 도포 이후 최종 보호층으로서 금속 기재 상에 도포될 수 있다. 그러나, 도료 코팅은 도포될 필요가 없으며, "투명" 코팅층은 금속 기재 상에 직접적으로 또는 하나 이상의 전처리 또는 프라이머 코팅의 도포 이후에 도포될 수 있다. 심지어, 조성물이 "투명" 코팅을 생성하도록 의도되는 경우, 이는 안료 또는 틴트(tint)를 함유할 수 있다. 코팅 조성물의 일부의 다른 예는 불투명한 또는 착색된 코팅을 생성하기 위해 사용되고, 다양한 안료, 틴트 또는 충전재를 함유하여 해당하는 시각적 효과를 생성할 수 있다.
개시된 조성물은 금속 기재의 코팅에 사용되는 조성물에 바람직한 특성 및 사양, 예컨대 점도를 가진다. 예를 들면, 개시된 수계 코팅 조성물은 DIN EN ISO 2431에 따라 4 mm 컵으로 측정하는 경우에 20℃에서 측정되는 약 30 내지 200초의 범위의 점도를 가질 수 있다. 예를 들면, 조성물은 2:1 PA/PU 비, 약 40 건조 중량%의 PA 12를 가질 수 있고, 약 120초의 점도를 가진다. 비교하자면, 동일한 PA 함량에 대해, 용매 기반-코팅은 더 높은 점도를 나타낸다. 개시된 조성물과 동일한 점도 및 비슷한 PU 함량을 갖는 유기 용매계 코팅 생성물은 최대 약 15 건조 중량%의 PA 12를 가질 수 있다. 이론에 구속되는 것으로 의도함 없이, 유기 용매계 코팅에서의 PA는 용매를 흡수하고 팽윤되어, 점도가 증가한다. 반면, 개시된 수계 코팅, PA 11 및/또는 PA 12는 물을 흡수하지 않고, 이로써 이의 첨가로 점도가 증가하지 않는다. 유기 용매계 코팅에 있어서, 15 건조 중량% 이하의 PA 11 및/또는 PA 12는 응집체의 생성없이 첨가될 수 있다. 수득된 점도는 매우 높아서 (상기 기재된 표준에 따라 측정되는 경우에 120초 초과임), 코일 코팅을 위해 수득된 제형을 사용하는 것이 불가능하다.
하기 설명에 구속됨을 바라지 않고, 더 낮은 PA 함량을 갖는 유기 용매계 코팅 생성물과 유사한 점도를 유지하면서 더 높은 PA 함량을 보유하는 개시된 수계 조성물의 능력은 유기 용매에서 보다 물에서 덜 팽윤되는 것을 나타내는 PA 분말의 과립의 결과일 수 있다. 그러나, 상기 메커니즘은 이와 같이 구체적으로 언급되지 않는 한 제한적인 것으로 의도되지 않는다. 관련된 메커니즘과 무관하게, 개시된 코팅 조성물에서의 PA 함량, 및/또는 PA 대 다른 성분, 예컨대 합성 폴리머 결합제 (예를 들면, PU, PE, 또는 아크릴 중 하나 이상)의 비는 개시된 조성물 및 수득된 코팅 및 코팅된 생성물에 예상 외의 유리한 특성, 예컨대, 코팅의 가요성, 이의 내마모성, 소광 (낮은 광택도) 표면 및 먼지 저항성을 부여하나, 이에 제한되지 않는다. 개시된 조성물에 의해 형성된 코팅은 유리하게는 환경 영향, 예를 들면, UV 방사선에 저항적이다.
개시된 조성물의 특성 및 이점은 다양한 시험 과정 및 프로토콜에 의해 결정되는 정량적 값을 참조하여 기재될 수 있다. 표준에 대한 DIN 참조 번호 "표준(norm)"으로서 지칭될 수 있는 일부의 시험 및 프로토콜은 DIN 독일 표준협회 (표준에 대한 독일 협회), 베를린, 독일에 의해 발표되어 있다. 일부의 다른 시험 및 프로토콜 ASTM 참조 번호는 ASTM 국제기관 (USA)에 의해 발표되어 있다. 따라서, 표준은 DIN 독일 표준협회 또는 ASTM 국제기관에 의한 해당하는 공보에 기재되어 있다. 예를 들면, 코팅의 표면 광택도는 광택계를 사용하여 정반사를 측정함으로써 결정될 수 있다. 본원에 개시된 조성물에 의해 형성된 코팅의 광택도는 표준 DIN EN 13523-2 분석을 사용하여 60°각도 하에 측정되는 5 내지 50 단위 광택도의 범위일 수 있다. 코팅의 가요성은 코팅된 시험 패널을 구부리는 경우의 균열 또는 접착력의 손실을 관찰함으로써 금속 기재 상에의 유기 코팅의 접착력 및 가요성을 평가하는 방법인 DIN EN 13523-7, 폴딩 T의 분석을 사용하여 평가될 수 있다. 폴딩 T의 분석에 있어서, 개시된 조성물에 의해 형성된 코팅은 0 내지 0.5 T의 범위의 성능을 나타낼 수 있다.
내마모성은 표준 ASTM D 4060-90을 사용하는 Taber 시험에 의해 평가될 수 있고, 이는 각각의 휠에 적용된 500 g 중량을 갖는 CS-10 유형의 2개의 베어링 휠의 1000, 2000, 3000 또는 다른 수의 특정 회전 (사이클) 이후 코팅의 중량 및 두께의 손실을 측정한다. Taber 시험에 대해, 개시된 조성물에 의해 형성된 코팅은 1000 회전에 대해 20mg 이하의 내마모성을 나타낼 수 있다. UV 저항성은 표준 DIN EN 13523-4를 사용하여 상이한 유형 및 수준의 UV 방사선에 코팅을 노출시켜 결정된다. 예를 들면, 2개의 상이한 시험에서 60℃의 온도 및 주위 습도에서 4시간 동안, 이후 50℃에서 100% 상대 습도에서 4시간 동안, 샘플이 UV-A 저항 시험에 대한 341 nm UV 방사선 및 UV-B 저항 시험에 대한 313 nm UV 방사선에 노출되는 과정에서 UV-A 및 UV-B 저항성 시험이 수행될 수 있다. 개시된 조성물에 의해 형성된 코팅은 1000 시간 UV-A 이후 남아있는 적어도 70% 광택도의 UV 저항성을 나타낼 수 있다. 일부 예에 따른 코팅은 500 시간의 UV-B 노출 이후에 남아있는 적어도 80% 광택도를 나타낼 수 있다.
개시된 코팅 조성물의 다른 이점은 금속 기재에의 도포시의 (습윤) 코팅층의 두께의 감소뿐만 아니라 형성된 건조 코팅층의 감소된 두께이다. 예를 들면, 개시된 조성물에 의해 금속 기재 상에 형성된 건조 코팅층의 두께는 약 2 내지 20㎛일 수 있다. 개시된 코팅은 근사한 또는 유사한 합성 폴리머 결합제 함량을 갖는 용매계 도료로부터의 건조 코팅보다 더 적은 두께를 갖는 이러한 영역에서 개선된 특성을 나타낸다. 다른 예에서, 개시된 조성물에 의해 형성된 건조 코팅층의 두께는 2 내지 20 ㎛일 수 있고, 근사한 또는 유사한 합성 폴리머 결합제 함량을 갖는 유기 용매계 코팅과 비교하는 경우, 건조 코팅층은 또한 다른 개선된 특성, 예컨대 본 문헌에 기재된 것을 나타낼 수 있다. 비교하자면, 비슷한 PA 및 결합제 함량을 갖는 유기 용매계 생성물로부터 형성된 통상적인 건조 코팅층은 약 10 내지 30 ㎛의 두께를 가진다.
개시된 조성물에 의해 형성된 건조 코팅층의 감소된 두께는 다수의 이점을 생성한다. 예를 들면, 코팅의 도포시의 감소된 두께는, 도포 이후 코팅층의 건조 시간을 감소시킨다. 건조 시간의 감소는 결국 코팅 공정의 효율을 증가시킨다. 예를 들면, 산업용 코일 코팅 라인 (하기에 보다 상세하게 논의됨)은 본원에 개시된 수계 코팅 조성물이 유기 용매계 코팅 제품을 대체하는 경우에 가공 속도에 있어서, 35% 증가가 일어날 수 있다. 또한, 수계 조성물의 감소된 두께는 재료의 비용(표면적 당 소량의 코팅 조성물을 도포하는 것이 요구되기 때문임) 및 에너지 비용(감소된 건조 시간에 기인함)의 감소를 통해 비용 감소를 야기할 수 있다.
본원에 개시된 조성물은 알루미늄 기재에 대해 개선된 접착력을 나타내고, 이는 이러한 조성물이 그리스가 제거되고, 크롬 전처리 또는 크롬-무함유 전처리로 전처리된 알루미늄 기재에 직접적으로 도포될 수 있게 한다. 개시된 조성물은 단층 코팅으로서 이러한 기재 상에 직접적으로 도포될 수 있다. 조성물은 또한 탑 코트를 형성하기 위해 프라이머 또는 기저 코트 상에 도포될 수 있다.
제조 방법
또한, 개선된 수계, 폴리아미드 및 폴리우레탄 함유 코팅 조성물을 수득하거나 또는 제조하기 위한 예시적인 방법 및 공정이 개시되어 있다. 개시된 제조 방법에서, 합성 폴리머 결합제는 분산기로의 일반 교반을 사용하여 다른 성분 (예컨대 첨가제)과 혼합된다. 물 및 용매가 이후 첨가된다. PA 분말은 마지막으로 주입되고, 예컨대 통상적으로 도료 제조자에 의해 사용되는 것과 같은 일반 교반 분산 공정에 의해 첨가된다. 비슷한 용매계 제형은 통상적으로 PA를 도료에 혼입하기 위해 블레이드 전기 믹서로 집중적인 분산을 필요로 한다. 비슷한 용매계 제형을 제조하기 위한 공정과 대조적으로, 개시된 조성물의 제조 방법에서, 응집체를 생성하지 않고 제형으로 용이하게 분산되기 때문에 PA 분말을 혼입하기 위해 급속 교반은 필요하지 않다.
사용 방법 및 수득된 제품
또한, 개선된 수계 합성 폴리머 코팅 조성물뿐만 아니라 개선된 수계, 폴리아미드- 및 폴리우레탄-함유 코팅 조성물을 사용하여 얻은 생성물의 사용에 관련된 예시적인 방법 및 공정이 개시되어 있다. 개선된 코팅 조성물은 금속 표면 또는 기재의 처리, 예컨대 코팅 또는 페인팅을 위해 사용된다. 따라서, 개시된 코팅 조성물을 사용하는 방법 또는 공정은 코팅, 처리, 또는 페인팅하기 위한 방법 또는 공정으로서 또는 해당하는 용도와 관련될 수 있다. 개선된 코팅 조성물은 다양한 이유로, 예를 들면, 보호를 위해, 외관의 개선을 위해, 내부식성의 개선을 위해, 또는 기타 이유로 이용될 수 있다. 개선된 코팅 조성물을 사용하는 것과 관련된 방법 및 공정은, 달리 구체적으로 언급하지 않는 한, 상기 이유로 또는 얻은 결과로 제한되는 것으로 의도되지 않는다.
본원에 사용되는 용어 "금속 기재"는 일반적으로 일정 양의 금속, 예컨대 알루미늄 합금, 또는 금속 기재, 물품 또는 대상물의 외부 부분을 의미한다. 용어 "금속 기재"는 본 발명의 개선된 수계 코팅에 의해 처리되는, 예컨대 피복되거나, 페인팅되거나, 또는 코팅될 수 있는 임의의 표면, 대상물, 물질 또는 물품을 포함하는 것으로 의도된다. 용어 "금속 기재" 또는 "금속 표면"은 이용되는 금속의 유형에 의해 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 개선된 수계 코팅에 의한 처리에 적합한 금속 표면 또는 기재는 다양한 원소, 예컨대 Si, Mg, Cu 등과 합금된 알루미늄뿐만 아니라 실질적으로 순수 알루미늄으로 구성된 표면 또는 기재로 구성될 수 있다. 이러한 경우, 금속 표면 또는 기재는 "알루미늄 합금 표면", "알루미늄 합금 기재", "알루미늄 표면", "알루미늄 기재" 또는 다른 관련 용어로 지칭될 수 있다. 용어 "알루미늄 표면", "알루미늄 기재" 또는 다른 관련 용어는 이용되는 알루미늄의 유형, 알루미늄이 합금되거나 또는 합금되지 않는지 여부에 의해 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 개시된 코팅 조성물은 또한 강철 기재 상에 사용될 수 있다.
개선된 코팅 조성물로 처리되는 금속 기재의 비제한적인 예는 추가적인 절단 및 성형이 가해지지 않은 코일화된 금속 시트를 포함하는 금속 시트; 절단 및 임의로 다른 형태의 성형 (예컨대 천공, 스탬핑 또는 압착)에 의해 형성된 금속 시트; 실질적으로 평면형인 또는 3차원으로 형상화된 금속 패널; 금속 물품 또는 대상물 (금속 시트 및/또는 패널로부터 조립되거나 또는 이를 포함하는 물품 또는 대상물을 포함함)이다. 보다 일반적으로, 개선된 코팅 조성물로 처리된 금속 기재는 금속 표면, 또는 물품 및 금속 표면을 포함하는 다른 제품 또는 부품을 포괄한다. 금속 기재, 예컨대 상기 논의된 예들은 비금속 부품을 비롯하여 구체적으로 논의된 것 이외의 또는 그와는 다른 부품을 포함할 수 있다. 금속 기재의 하나의 예는 롤러 셔터이고, 이는 또한 롤 셔터(roll shutter), 롤-다운 셔터(roll-down shutter), 또는 다른 관련 용어로 지칭될 수 있다. 이러한 그리고 관련된 용어는 일반적으로 롤-성형되거나 압출될 수 있는 알루미늄 패널 또는 프로파일로 구성된 커튼-유사 구조물로 지칭된다. 롤러 셔터(100)의 예는 도 1에 예시되어 있다. 알루미늄 패널(110) 이외에, 롤러 셔터는 비금속 부품을 포함하는 다른 부품, 예컨대 절연체(120)를 포함할 수 있다. 롤러 셔터는 보호, 절연, 및 다른 목적을 위해 창문 및 문 개구부, 또는 다른 유형의 개구부에 설치될 수 있다. 예를 들면, 롤러 셔터는 파단시 보호(break-in protection), 시야 보호, 자외선 차단, 내후성, 방음, 온도 또는 광 조절 등을 위해 설치될 수 있다. 롤러 셔터 또는 롤러 셔터의 패널은 "기재"로서 설명될 수 있다. 금속 기재의 다른 예는 기계 (예컨대 자동차, 선박, 또는 항공기에 대한 부품 또는 패널)에서 사용되는 부품 또는 패널; 기구, 주방 설비, 하드웨어, 실험실 장비, 또는 산업용 장비에서 사용되는 부품 또는 패널; 전자장치 하우징 부품; 건설용 부품; 건축용 부품 또는 패널; 또는 임의의 다른 적합한 응용분야에서 사용되는 부품 또는 패널을 포함한다. 예를 들면, 개선된 수계 코팅은 건설용 패널, 예컨대 사이딩, 또는 전체 파사드 커버링(facade covering)을 처리하기 위해 사용될 수 있다. 용어 "알루미늄 기재"를 포함하는 "금속 기재"는 넓은 범위의 물품, 대상물, 또는 제품을 포괄할 수 있고, 임의의 크기 또는 두께의 것일 수 있다. 기재는 임의의 두께, 예를 들면, 약 0.1 mm 내지 4 mm (0.1, 0.5, 1.0 1.5, 2.0, 2.5, 3.0, 3.5, 4.0 mm)의 두께를 가질 수 있다. 또한, 개선된 코팅 조성물로 코팅된 금속 기재는 온도 및 습도 범위를 포함하는 넓은 범위의 환경 또는 조건에서 사용될 수 있고, 실내뿐만 아니라 실외 조건에서 사용될 수 있다.
용어 "기재" 또는 "표면"은 처리되거나 또는 미처리된 금속 기재 또는 표면을 의미할 수 있다. 이 용어 및 관련 용어는 또한 처리 이전에, 이후에, 또는 그 과정에서의 기재 또는 표면을 의미할 수 있다. 또한, 다양한 유형의 처리 및 코팅은 개선된 수계 코팅에 부가하여 기재 또는 표면에 사용되거나 그 위에 도포될 수 있다. 다른 처리 및 코팅은 개선된 수계 코팅의 도포 이전에, 이후에, 또는 그 사이에 적용될 수 있다. 예를 들면, 금속 기재 또는 표면에 그리스 제거, 평활화, 텍스처링, 샌딩, 샌드-블라스팅, 에칭, 프라이밍, 페인팅, 니스칠, 또는 다른 처리를 할 수 있다. 각각의 하기 중 하나 이상이 기재에 적용될 수 있다: 전처리 코팅, 프라이머, 도료 코팅, 투명 코팅, 또는 니스(varnish). 다수의 코팅을 갖는 알루미늄 기재의 예는 도 2에 개략적으로 예시되어 있다. 도 2에서, 알루미늄 기재(210)는 크롬을 포함할 수 있거나 크롬을 함유하지 않을 수 있는 전처리 코팅(220)으로 코팅된다. 전처리 코팅(220)은 폴리에스테르 또는 폴리우레탄을 포함할 수 있는 기저 코트(230)로 코팅된다. 기저 코트(230)는 폴리우레탄/폴리아미드 블렌드일 수 있는 투명 코트(240)로 코팅된다.
또한, 개선된 코팅 조성물을 사용하는 공정이 개시되어 있다. 개선된 코팅 조성물이 금속 기재를 처리하는데 사용되는 경우, 코팅 조성물은 금속 기재 상에 안정한 코팅의 형성을 야기하는 조건 하에 금속 표면 또는 기재 상에 다양하고 적절한 방법 및 기술에 의해 도포된다. 예를 들면, 상기 도포는 함침, 브러쉬 코팅, 분무 (분무 코팅), 플로우 코팅, 나이프 코팅, 또는 코일 코팅으로도 공지된 롤러 코팅에 의해 도포될 수 있다.
용어 "코일 코팅", "롤러 코팅" 및 관련 용어는 금속 시트가 절단되거나 그렇지 않으면 성형되기 이전에 코일화된 금속 시트를 효율적으로 코팅하기 위한 연속적인 자동화된 산업용 공정을 지칭하는데 상호교환적으로 사용될 수 있다. 코일 코팅은 금속 시트의 전체 표면의 처리를 가능하게 하고, 이는 단단하게 결합된 마감 및 균일한 코팅을 제공한다. 예비-페인팅으로도 지칭될 수 있는 코일 코팅된 금속 표면은 대개 성형 또는 형상화 이후 페인팅된 금속 표면 (후페인팅된 금속)보다 내구성 및 내부식성이 더 좋다. 코일 코팅 공정은 하기와 같이 일반적으로 기재될 수 있으나, 하기 비제한적인 설명으로부터의 변형 또는 수정이 가능하다. 산업용 코일 코팅 라인(300)은 도 3, 패널 A에 개략적으로 예시되어 있다. 코일 코팅 과정에서, 금속 기재, 예컨대 강철 또는 알루미늄 시트는 코일화된 스트립(310)의 형태로 제공되고, 이는 또한 코일화된 시트 또는 코일로서 기재될 수 있다. 금속 코일(310)은 코팅 라인(300)의 초반에 위치되고, 이는 비제한적으로 언코일러(320), 유입 어큐뮬레이터(330), 세정 및/또는 컨버젼 코팅을 위한 전처리 영역(340), 건조기(350), 프라임 코팅기(360), 경화 오븐(370), 탑 코팅기(380), 마감 커버(390), 켄칭 수조(400), 배출 어큐뮬레이터(410), 컷오프(420), 리코일러(430)를 포함할 수 있다. 하나의 연속식 공정에서, 코일을 풀고, 세정하고, 처리하고, 프라이밍하고, 다른 단부 상에서 리코일링되기 이전에 페인팅하고, 선적을 위해 패키징한다. 코일 코팅 라인은 고속으로, 예를 들면, 적어도 160 m/min, 또는 최대 200 m/min으로 금속 시트를 처리할 수 있다. 코일 코팅 공정은 하기 단계 또는 관련 단계 중 일부 또는 모두의 조합을 포함할 수 있다: "스티칭(stitching)"으로서 지칭될 수 있는 라인에서 이전 시트에 라인으로 유입되는 금속 시트를 부착하는 단계; 코일을 푸는 단계 (언코일링하는 단계); 스트립을 평탄화하는 단계; 스트립을 세정하는 단계; 화학물질로 금속 기재를 전처리하는 단계; 건조 단계; 프라이머 또는 기저 코팅을 금속 스트립의 일면 또는 양면에 도포하는 단계; 하나 이상의 경화 단계; 냉각 단계; 하나 이상의 코팅층을 도포하는 단계; 냉각 단계; 및 코팅된 시트를 되감는 단계. 상기 단계는 제한적인 것으로 의도되지 않고, 다른 (또는 몇몇) 단계들이 수반될 수 있다.
코일 코팅 공정에 수반되는 특정 단계 및 조건은 다양한 인자, 예컨대 코일 코팅 장비의 유형, 코팅의 유형, 및/또는 코팅되는 금속 기재의 유형으로 결정된다. 예를 들면, 코일 코팅 공정에 가해지는 알루미늄 기재는 임의의 코팅의 도포 이전에 그리스가 제거될 필요가 있을 수 있고/거나 세정될 필요가 있을 수 있다. 전처리 코팅이 이후 적용되어 내부식성을 개선하는 것 이외에 금속과 후속 코팅 사이의 결합을 개선한다. 크롬 또는 티탄계 제품이 전처리로서 사용될 수 있다. 전처리 이후, 알루미늄 기재가 건조되고, 이후 기재의 일면 또는 양면 상에 예를 들어 롤러에 의해 프라이머가 도포될 수 있다. 알루미늄 기재는 이후 적절한 시간 동안 예를 들면 5 내지 100초 동안 고온에서 예를 들면 150 내지 280℃에서 오븐에서 경화될 수 있다. 오븐에서 배출시, 알루미늄 기재는 예를 들면 공기 및/또는 물에 의해 냉각된다. 코팅 조성물은 이후 도 3, 패널 B에 개략적으로 예시된 바와 같이 도포되고, 이후 경화 오븐에서 경화된다. 도 3b는 금속 스트립(460)에 액체 코팅(450)을 도포하는 롤러(440)를 예시하고 있다. 코팅된 알루미늄 시트는 이후 경화 오븐(470)을 통과한다. 기재는 이후 냉각된다. 따라서, 다수의 코팅 또는 코팅층의 도포가 수반되는 코일 코팅 공정 및 라인은 상응하는 개수의 코팅 룸과 오븐 및 상응하는 개수의 코팅 적용 단계와 경화 단계를 요구한다. 탑 코트의 도포 이후, 알루미늄 기재는 특정 시각적 효과를 생성하기 위해 추가적으로 인쇄되고, 박리되고, 엠보싱화될 수 있다. 처리 이후, 알루미늄 기재는 리코일링될 수 있고 및/또는 예를 들면 절단에 의해 추가로 가공될 수 있다. 상기 기재된 공정 단계가 알루미늄 기재의 처리에 적용가능한 경우, 이는 또한 다른 기재, 예컨대 강철의 처리에 채택될 수 있다.
초기에 논의한 바와 같이, 개선된 코팅 조성물은, 유기 용매계 제형과 비교하여, 금속 기재 상에 도포되는 경우에 금속 기재 상에 더 얇은 코팅층을 생성한다. 예를 들면, 개시된 조성물에 의해 형성되는 코팅층은 약 5 내지 8㎛ 두께일 수 있거나 또는 유기 용매계 제품에 의해 형성된 코팅층과 비교하여 두께에 있어서 40 내지 45% 감소될 수 있다. 코팅의 감소된 두께는 코팅 공정에 유리하게 영향을 준다. 예를 들면, 감소된 두께는 도포 이후의 코팅층의 감소된 건조 시간을 가능하게 하고 및/또는 더 낮은 건조 또는 경화 온도를 가능하게 한다. 건조 및/또는 경화 시간 또는 온도에 있어서의 감소는 결국 코팅 공정 속도를 증가시킨다. 예를 들면, 산업용 코일 코팅 라인 (하기에 보다 상세하게 논의됨)은 공정 속도에서의 30 내지 35% 증가가 일어날 수 있고, 이는 본원에 개시된 바와 같이 수계 코팅 조성물이 유기 용매계 코팅 제품을 대체하는 경우에 160 내지 200 m/min의 속도를 달성할 수 있다. 또한, 수계 조성물로부터의 코팅층의 감소된 두께는 재료의 비용(표면적 당 보다 소량의 코팅 조성물을 도포하는 것이 요구되기 때문임) 및 에너지 비용(감소된 건조 시간 및/또는 온도에 기인함)의 감소를 통해 비용 감소를 야기할 수 있다. 본 발명에 기재된 코팅의 경화 시간은 150℃ 내지 280℃로 변화되는 최대 금속 온도 (PMT)에서 5 내지 100초일 수 있다. 하기 실시예는 이의 임의의 제한을 구성함 없이 단지 예시를 위한 것이다. 본원의 상세한 설명을 읽은 이후에 다양한 구현예, 수정 및 이의 동등물은 본 발명의 사상을 벗어남 없이 본 기술분야의 당업자에게 제시될 수 있다.
[표 2] 코팅 조성물의 실험 제형
Figure pct00002
실시예
실시예 1
실험 제형 및 코팅 조성물의 시험
코팅 조성물을 표 2에 예시된 제형에 따라 제조하였다. 조성물을 제조하고, 실온 (15 내지 35℃)에서 혼합하였다. 제형의 성분을 표 2에 열거된 순서로 첨가하였다. 단지 짧은 평균 교반 기간 (예를 들면, 10 내지 20 m/s에서 15분)이 이후 원료를 혼입하기 위해 필요로 된다. PA가 매우 용이하게 분산되는 것이 관찰되었다.
실험 제형에서 이용되고, 표 2에 열거된 성분을 하기와 같이 제공하였다. PU 1 및 PU 2를 2개의 상이한 공급처로부터의 2개의 수계 폴리우레탄 분산액으로서 제공하였다. 아크릴을 수계 분산물로서 제공하였다. 이소시아네이트 1 및 2를 2개의 상이한 공급처로부터의 2개의 수계 블록화된 이소시아네이트로서 제공하였다. PE 1 및 2를 2개의 상이한 폴리에스테르로서 제공하였다. 소포제는 수계 소포제 첨가제이었다. 습윤제는 수계 습윤 첨가제이었다. 왁스는 수계 왁스이었다. 물은 탈염수이었다. 유기 용매 1 및 2는 높은 비등점을 갖는 물과 상용가능한 2개의 용매이었다. PA는 PA 11, PA 12, 또는 이 둘의 혼합물이었다.
적합한 이소시아네이트의 예는 헥사메틸렌 디이소시아네이트; 2,2,4-트리메틸-1,6-헥산 디이소시아네이트; 사이클로헥실-1,4-디이소시아네이트; 이소포론 디이소시아네이트; 디사이클로헥실메탄-4-4'-디이소시아네이트; 1,3,5-트리메틸(2,4-ω-디이소시아나토메틸) 벤젠; 톨루엔 디이소시아네이트; 및 디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트를 포함하나, 이에 제한되지 않는다. 적합한 폴리우레탄의 예는 디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트 등과 함께 1,4-부탄디올의 1개의 분자 및 이소포론 디이소시아네이트 또는 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 디사이클로헥실메탄-4,4'-디이소시아네이트, 1,3,5-트리메틸 (2,4-ω-디이소시아네이트메틸) 벤젠, 톨루엔 디이소시아네이트 중의 2개의 분자의 부가물이다. 히드록실-작용성 결합제는 예를 들면 선택적으로 블록킹화된 디- 또는 폴리이소시아네이트의 이소시아네이트기와 반응된다. 적절한 왁스는 폴리에틸렌에 기초한 것일 수 있다. 적합한 폴리아미드는 폴리아미드 6, 11, 및 12를 포함하나, 이에 제한되지 않는다.
앞서 세척되고, 세정되고, 전처리되고, PE계 (백색) 또는 PU계 (갈색) 기저 코트로 코팅된 알루미늄 기재 상에 제형 1 내지 6을 도포하였다. 제형을 바 코터로 기재 상에 도포하였고, 이후 220 내지 245℃의 PMT에 도달되도록 오븐에서 경화시켰다. 경화시, 다양한 특성, 예컨대 가요성(flexibility), 내마모성, UV 저항성 및/또는 내부식성을 측정하기 위해 코팅을 시험하였다. 비슷한 결합제 함량을 갖는 유기 용매계 제형과 비교하여 상기 제형은 개선된 특성을 나타내었다. 상이한 PA 함량을 갖는 표 2의 제형은 상이한 구조, 광택도 및 내마모성을 나타내었다. 예를 들면, 백색 PE 기저 코팅 상의 10 ㎛의 두께 (최종 건조 코팅 두께)로 도포되는 경우에 제형 3은 60°로 측정되는 20 단위의 광택도 수준을 나타내었다. 1000 시간의 UV-B에의 노출 이후, 투명한 코트가 여전히 최초 광택도의 80%를 유지하였다. 제형 3은 양호한 접착력 및 내부-코트 접착력, 0.5 T의 가요성 및 1000 Taber 회전 이후 4 mg 손실을 갖는 양호한 내마모성을 나타내었다. 마찬가지로, 백색 PE 기저 코팅 상의 8㎛의 두께 (최종 건조 코팅 두께)로 도포되는 경우에 제형 1은 60°로 측정되는 20 단위의 광택도 수준을 나타내었다. 1000 시간의 UV-B에의 노출 이후, 투명한 코트가 여전히 최초 광택도의 100%를 유지하였고, 2000 시간의 UV-B에의 노출 이후, 투명한 코트는 여전히 최초 광택도의 80%를 유지하였다. 제형 1은 양호한 접착력 및 내부-코트 접착력, 0.5 T의 가요성 및 1000 Taber 회전 이후 3 mg 손실을 갖는 양호한 내마모성을 나타내었다.
실시예 2
코일-코팅 라인 상에서의 코팅 조성물의 제조 및 도포
400 kg의 수계 투명 코트를 실시예 1에 논의된 제형 1에 따라 제조하였고, 롤링된 알루미늄 시트를 코팅하는 코팅 라인 상에서 사용하였다. 도료를 백색 기저 코트 상에 분당 160 미터로 도포하여, 대략 6 내지 10 ㎛의 건조 두께를 갖는 코팅을 형성하였다. 수득된 코팅은 시각적 황변 및 결함이 없는 균일한 구조의 필름으로서 나타났다. 코팅은 기저 코트에 대한 양호한 접착력을 나타내었고, 기저 코트 및 기재로부터 투명한 코트를 제거하는 것이 어려웠고, 광택도 수준은 25 단위인 것으로 측정되었다. 알루미늄 페인팅된 제품 특성은 실험 결과와 유사하였다.
모든 특허, 특허 출원, 공보, 및 상기 언급된 요약은 그 전문이 참조로 본원에 포함되어 있다. 본 발명의 다양한 구현예는 본 발명의 다양한 목적을 충족하는 것으로 기재되어 있다. 이러한 구현예는 본 발명의 원리를 단순히 예시하는 것으로 인식하여야 한다. 수많은 변형예 및 이의 적용은 하기 청구범위에 정의된 본 발명의 사상 및 범위를 벗어남 없이 본 기술분야의 당업자에게 용이하게 자명할 것이다.

Claims (20)

1종 이상의 합성 폴리머 결합제, 가교결합제, 및 1 내지 40 건조 중량%의 폴리아미드를 포함하는 코팅 조성물.
제1항에 있어서, 하나 이상의 유기 용매를 추가로 포함하는 코팅 조성물.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 1종 이상의 합성 폴리머 결합제는 폴리우레탄, 폴리에스테르, 또는 아크릴을 포함하는 코팅 조성물.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 10 내지 40 건조 중량%의 1종 이상의 합성 결합제를 포함하는 코팅 조성물.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 6 내지 35 건조 중량%의 폴리아미드를 포함하는 코팅 조성물.
제5항에 있어서, 17 내지 35 건조 중량%의 폴리아미드를 포함하는 코팅 조성물.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 1:2 이상의 폴리아미드 대 결합제의 건조 중량비를 갖는 코팅 조성물.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴리아미드는 폴리아미드 11, 폴리아미드 12, 또는 이들의 조합을 포함하는 코팅 조성물.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가교결합제는 하나 이상의 폴리이소시아네이트를 포함하는 코팅 조성물.
제9항에 있어서, 상기 하나 이상의 폴리이소시아네이트는 적어도 하나의 블록화된 이소시아네이트 모이어티를 포함하는 코팅 조성물.
제10항에 있어서, 상기 적어도 하나의 블록화된 이소시아네이트 모이어티는 블록화된 이소시아네이트 모이어티를 갖는 폴리우레탄, 헥사메틸렌 디이소시아네이트 (HDI), 이소포론 디이소시아네이트 (IPDI), 또는 이들의 조합을 포함하는 코팅 조성물.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 20℃에서 4 mm DIN 컵으로 측정되는 30 내지 200초의 점도를 갖는 코팅 조성물.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 코팅 조성물로부터 형성된 코팅층을 포함하는 기재.
제13항에 있어서, 상기 코팅층은 건조되고, 2 내지 20㎛의 두께를 포함하는 기재.
제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 코팅층은 5 내지 50 광택도 단위의 광택도 수준을 가지는 기재.
제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기재는 금속을 포함하는 기재.
제15항에 있어서, 상기 금속이 알루미늄 또는 강철을 포함하는 기재.
1종 이상의 합성 폴리머 결합제, 가교결합제, 및 1 내지 40 건조 중량%의 폴리아미드를 포함하는 조성물을 알루미늄 기재에 도포하는 단계 및 조성물을 건조하여 코팅된 알루미늄 기재를 생성하는 단계를 포함하는, 기재에의 코팅의 도포 방법.
제18항에 있어서, 상기 기재는 코일링되지 않은 알루미늄 시트인 방법.
제18항 또는 제19항에 있어서, 상기 건조 단계는 5 내지 100초 동안 150 내지 280℃의 피크 금속 온도에서 실시되는 방법.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10052655B2 (en) * 2014-12-17 2018-08-21 Whirlpool Corporation Transparent tinted coating for appliance exterior panels to allow for tinted surface patterns and a process for application of coating
TW202028373A (zh) * 2018-10-08 2020-08-01 美商陶氏全球科技有限責任公司 生產經塗佈之基板的方法
CN113717653B (zh) * 2021-10-13 2023-09-19 常州正邦数码科技有限公司 一种银行卡表层带胶膜用的耐候涂层及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0047508A2 (de) * 1980-09-06 1982-03-17 Schramm Lacke GmbH Hitzehärtbares Beschichtungsmittel und dessen Verwendung
KR20040030250A (ko) * 2002-08-06 2004-04-09 데구사 악티엔게젤샤프트 내마모성이 개선된 왁스 개질 피복 조성물
US20110042623A1 (en) * 2008-02-15 2011-02-24 Basf Coatings Gmbh Aqueous coating composition, method for production of the same, and use thereof

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3644264A (en) * 1969-08-01 1972-02-22 Du Pont N-alkyl pyrrolidone-plasticized copolylactam compositions
JPS527204A (en) * 1975-06-26 1977-01-20 Fuji Photo Film Co Ltd Magnetic recording medium manufacturing method
AU515845B2 (en) * 1977-04-25 1981-05-07 Ici Ltd. Multiple layer coating process
US4253848A (en) 1980-01-21 1981-03-03 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Method for determining oxidative status of unsaturated lipids and method for evaluating antioxidant effectiveness in lipid-polypeptide layers
AU555040B2 (en) * 1981-12-24 1986-09-11 Astral Societe De Peintures Et Vernis Liquid coating composition for metal surfaces
US4546045A (en) * 1984-12-27 1985-10-08 Ppg Industries, Inc. Method for reducing temperature rise of heat sensitive substrates
DE3510688A1 (de) 1985-03-23 1986-09-25 Hüls AG, 4370 Marl Beschichtungspulver fuer das schmelzueberzugsverfahren auf der basis von polyamiden und haftverbessernden zusaetzen
DE4028386A1 (de) * 1990-09-07 1992-03-12 Basf Lacke & Farben Verfahren zur herstellung eines mehrschichtigen schuetzenden und/oder dekorativen ueberzugs und wasserverduennbare beschichtungszusammensetzungen
DE4028836A1 (de) 1990-09-11 1992-03-12 Siemens Ag Nichtlinear-optische medien
FR2707659B1 (fr) 1993-06-30 1995-09-22 Atochem Elf Sa Composition en poudre à base de polyamide pour le revêtement de substrats métalliques.
FR2731005B1 (fr) 1994-12-29 1997-04-04 Atochem Elf Sa Composition en poudre a base de polyamide pour le revetement de substrats metalliques
DE19607914A1 (de) * 1996-03-01 1997-09-04 Basf Lacke & Farben Pulverlack für Verpackungsbehälter
US5939491A (en) * 1997-08-01 1999-08-17 Ppg Industries Ohio, Inc. Curable compositions based on functional polysiloxanes
JP4342119B2 (ja) * 2000-04-06 2009-10-14 株式会社神戸製鋼所 孔開け加工時の保護用あて板及びそれを使用したプリント配線基板の孔開け加工方法
JP2001316633A (ja) * 2000-05-11 2001-11-16 Kansai Paint Co Ltd 水性メタリック塗料
AU9628501A (en) * 2000-09-22 2002-04-02 Ppg Ind Ohio Inc Curable polyurethanes, coatings prepared therefrom, and method of making the same
KR100879723B1 (ko) * 2001-10-26 2009-01-22 가부시끼가이샤 쓰리본드 셀프 록킹제 조성물 및 그것을 이용한 셀프 록킹 부재
DE10218866A1 (de) † 2002-04-26 2003-11-13 Ge Bayer Silicones Gmbh & Co Verwendung einer wässrigen Beschichtungszusammensetzung für die Herstellung von Oberflächenbeschichtungen von Dichtungen
US8349929B2 (en) * 2003-08-25 2013-01-08 Dow Global Technologies Llc Coating composition and articles made therefrom
US7475786B2 (en) 2005-08-03 2009-01-13 Ppg Industries Ohio, Inc. Can coatings, methods for coating can and cans coated thereby
DE102008009481A1 (de) * 2008-02-15 2009-08-20 Basf Coatings Ag Wässrige Beschichtungszusammensetzung, Verfahren zur Herstellung und ihre Verwendung
CN101845267B (zh) * 2009-12-16 2013-01-23 上海蓝欧化工科技有限公司 一种汽车玻璃密封件的水基涂层组合物的制备方法
EP2495106B1 (de) 2011-03-02 2015-05-13 Hydro Aluminium Rolled Products GmbH Aluminiumband für lithografische Druckplattenträger mit Wasser basierenden Beschichtungen
US9752044B2 (en) * 2013-08-16 2017-09-05 Ppg Industries Ohio, Inc. Aqueous-based coating composition containing an oleoresinous component
US20130052380A1 (en) * 2011-08-29 2013-02-28 Ppg Industries Ohio, Inc. Coating compositions for food and beverage containers
DE102012207173A1 (de) * 2012-04-30 2013-10-31 Evonik Degussa Gmbh Beschichteter Metallgegenstand
SG11201503981UA (en) 2012-11-20 2015-07-30 Du Pont A waterborne anticorrosion coating composition and process for providing a corrosion-resistant coating on a metal surface
EP2956495B1 (en) 2013-02-13 2017-11-08 Lubrizol Advanced Materials, Inc. Waterborne polyamide-urethane dispersions
PL3060617T3 (pl) * 2013-10-25 2019-09-30 Ppg Industries Ohio, Inc. Wodna kompozycja powłokowa zawierająca polibutadien zakończony grupami hydroksylowymi

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0047508A2 (de) * 1980-09-06 1982-03-17 Schramm Lacke GmbH Hitzehärtbares Beschichtungsmittel und dessen Verwendung
KR20040030250A (ko) * 2002-08-06 2004-04-09 데구사 악티엔게젤샤프트 내마모성이 개선된 왁스 개질 피복 조성물
US20110042623A1 (en) * 2008-02-15 2011-02-24 Basf Coatings Gmbh Aqueous coating composition, method for production of the same, and use thereof

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