KR20200055747A - 복합 물질 및 그것의 사용 - Google Patents

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안드레아스 젠게스페익
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프라운호퍼-게젤샤프트 츄어 푀르더룽 데어 안게반텐 포르슝에.파우.
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Abstract

본 발명은 (a) 다공성 캐리어 물질 및 (b) 팽윤성 물질을 포함하는, 복합 물질, 특히 전환형 기능성 물질, 및 코팅에서 그것의 사용에 관한 것이다.

Description

복합 물질 및 그것의 사용
본 발명은 전환형(switchable) 복합 물질, 특히 기능성 코팅의 제조를 위해 코팅 조성물에 전환형 복합 물질을 사용하는 기술 분야에 관한 것이다.
특히, 본 발명은 발수성(water-repellent)이며 수증기 확산-개방성(water-vapor diffusion-open)인 코팅의 제조에 적합한 복합 물질, 및 상기 복합 물질의 사용에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 복합 물질의 제조를 위한 방법에 관한 것이다.
종래의 코팅과 비교하여 기능성 코팅은 일반적으로 기능이라고도 하는 추가의 긍정적 특성을 가진다는 것을 특징으로 한다. 따라서, 기능성 입면부(facade) 코팅은 건물 입면부를 날씨로부터 보호하는 것을 의도할 뿐만 아니라, 종종 개선된 수증기 확산 속도를 나타내거나 또는 개선된 단열을 가능하게 한다.
통상 사용되는 입면부 코팅은 도료에 기초하며, 도료는 세 가지 그룹, 즉 광물성 도료, 플라스틱 분산 도료 및 실리콘 수지 에멀젼 도료로 나눠질 수 있다.
상술한 코팅 시스템은 실제로 여전히 가장 통상적으로 사용되는 입면부 도료이다. 올바른 선택이 이루어진다면, 이들은 거의 모든 입면부를 코팅하는데 사용될 수 있다.
그러나, 상기 언급된 세 가지 그룹 내에서도 추가의 미세한 구분이 이루어져야 한다는 것이 주지되어야 한다. 광물성 도료는 일반적으로 실리케이트나 석회 결합제를 함유하며, 예를 들어 우수한 수증기 확산 특성에 최적화된 합성 분산 도료의 종류들도 있지만, 다른 종류들, 주로 탄성의 크랙-브릿징(crack-bridging) 시스템은 더 높은 내확산성을 가진다.
실리콘 수지 에멀젼 도료의 경우, 종류별로 더 비싼 실리콘 수지 결합제의 비율에 큰 차이가 있다; 최소 실리콘 함량을 명시하는 표준화는 이루어지지 않았다. 실리콘 수지 에멀젼 도료의 배합(formulation)을 위해, 축합도 또는 중합도에 특히 차이가 있는 세 가지 종류의 실리콘 또는 출발 물질이 관련된다. 실리콘의 가치는 실록산 내지 폴리실록산 또는 실리콘 수지에 비해 저분자량 실란의 사용이 증가할수록 증가한다. 중합체 분산물과 균형있게 조합된 고품질 실리콘 수지만이 훌륭한 실리콘 수지 도료를 가져온다. 이 도료는 우수한 수증기 투과성 값뿐만 아니라 높은 이산화탄소 투과성, 우수한 내후성 및 매우 우수한 발수 특성을 나타낸다.
그러나, 실리콘 수지 에멀젼 도료의 제조에는 비용이 많이 들며, 실리콘 수지 에멀젼 도료의 수증기 투과성은, 특히 입면부의 신속한 제습을 가능하게 하기 위해 더 개선될 수 있다.
광물성 도료는 매우 높은 수증기 투과성을 갖지만 발수성이 아니며, 모세관 활성이 커서 액체인 물을 흡수하고, 이것은 석조 부분으로 방출될 수 있다. 이런 이유 때문에, 광물성 도료는 일반적으로 다량의 발수제가 사용되는 경우에만 실외 용도에 적합하다. 따라서, 일반적으로 단지 부분적으로만 달성된, 모세관 소수성을 완벽하게 달성하는 것이 필요하다.
반면, 중합체 분산 도료는 주로 크랙-브릿징이 높으며, 따라서 특히 건물 입면부에 대한, 기재의 침강 균열과 같은, 기계적 응력 및 변형이 상쇄될 수 있다. 그러나, 이들은 일반적으로 발수성이며, 수증기에 대해 아주 약간 투과성이다. 이런 이유 때문에, 중합체 에멀젼 도료가 사용될 때는 입면부가 축축해질 위험이 항상 존재하며, 따라서 입면부에 곰팡이와 조류가 형성되기 좋다.
따라서, 새로운 염료 배합시 특수 필러에 의해 입면부 코팅에 새로운 또는 개선된 기능성을 도입하려는 시도가 계속 있었다.
입면부 코팅을 위한 기능성 필러는, 예를 들어 아래의 용도에 사용된다:
특허출원 WO 2011/132132 A1(DE 20 2010 005 960 A1에 해당)은 개선된 방음을 위한 기능성 필러로서 중공 마이크로스피어, 버미큘라이트 또는 폼 글라스를 가진 기능성 회반죽을 설명한다. 특히, 코팅 또는 회반죽의 다층 구조가 최적의 흡음을 달성하기 위해 권장된다.
EP 1 775 272 A2(DE 10 2005 048 538 B3에 해당)는 버미큘라이트 함량이 최대 20wt%인, 유기 결합제 성분을 완전히 제거한 인테리어용 회반죽을 설명한다. 이 코팅의 장점은 낮은 수증기 내확산성 μ에 있으며, 이것은 인테리어용 표준 분산 도료보다 10배 더 적어야 한다. 동시에, 실내 습기 중 특정량이 코팅에 저장되고 실내 공기가 건조할 때는 다시 방출된다. 기능성 코팅을 통한 수분의 신속한 흡수 및 방출과 조합된 실내 습도의 조절은 곰팡이 성장을 영구적으로 방지한다. 펄라이트, 응회암 또는 팽창 점토에 기초한 필러를 함유하는 비슷한 제품이 모세관 활성 복원용 회반죽으로 사용되며, 또한 방화용 회반죽으로도 사용된다.
WO 2013/117511 A1은 초소수성 표면 코팅을 개발하기 위한 노력의 대표격이다. 이를 위해, 실란 및 실란올에 기초한 소수성 제제의 사용 및 특히 적합한 표면 구조화에 대한 연구가 수행 중이다. 특히, 분명한 고슴도치 구조를 가진 탄산칼슘 입자가 설명되며, 이것은 물에서 140℃의 습윤각이 달성되는 것을 허용한다.
CN 103 351 817 A는 내외부용 자기-조절 에너지-저장 도료를 설명한다. 이 도료의 장점은 유익한 단열성, 낮은 물 흡수성, 방화성 및 노화에 대한 내성이다. 산화칼슘이 8 내지 16 중량부의 활성 성분으로서 기재된다.
이에 더하여, 팽창성 물질이 건설 섹터에 또한 사용된다. 팽창성 물질은 파이프 트랜짓용 팽윤성(swllable) 테이프, 수평 물 장벽 및 거닝 믹스로서 건설 섹터에 주로 사용된다. 이 목적을 위해, 초흡수제 및 벤토나이트와 같은 팽윤성 물질, 화학적으로 변성된 폴리우레탄 엘라스토머 및 부틸 고무가 사용된다. 변성 폴리우레탄에 기초한 팽윤 고무는 비교적 새로운 부류의 물질이다. 여기서 팽윤은 폴리클로로펜에 기초한 수-팽윤성 중합체 수지에 의해 수행되며, 이것은 가황에 의해 폴리클로로펜 바탕질에 분리 불가능하게 결합된다. 따라서, 팽윤 과정 동안 팽윤 수지의 "워싱 아웃"은 불가능하다.
또한, CN 103 172 785 B "초흡수성 자기-가교 에폭시 아크릴레이트 공중합체와 그것의 제조 및 적용"은 높은 물 흡수를 특징으로 하는 코팅 물질인 공중합체를 설명한다. 이 코팅은 공중합체에 기초하며, 다공성 필러 조제가 사용되고, 높은 물 흡수 및 수증기 투과성을 달성하며, 실내 영역의 습도를 조절하는데 사용될 수 있다. 그러나, 상기 코팅은 외부 코팅으로서 실링에는 적합하지 않다.
특히, 입면부 코팅의 경우, 하부 석조나 건물의 수분 조절에 대한 영향은 매우 관련이 있다.
두 가지 물리적 변수가 건물의 수분 관리에 대한 입면부 코팅의 영향을 결정한다: 이들은 코팅의 물 흡수를 결정하는 물 흡수 계수, 소위 말하는 W-값, 및 건물 구성요소에서의 수증기에 대한 내성을 표시하는 수증기 내확산성, 소위 말하는 μ-값이다. 물 흡수가 적을수록 수분과 비에 대한 보호는 더 좋다. 가열된 건물은, 특히 겨울에 안쪽에서 바깥쪽으로 온도 구배를 가진다. 따뜻한 공기는 더 많은 공기 중 습기를 흡수할 수 있고, 이것은 온도 구배의 방향으로 외부로 확산하며, 증기 장벽으로 부분적으로 작용하는 입면부 코팅에 의해 제자리에 고정된다.
이것은 입면부의 가습을 초래하고, 이어서 조류 및 진균의 형성이나 입면부 코팅의 박리와 같은 상이한 입면부 손상을 일으킬 수 있다.
따라서, 현재 기술 상황에서, 수분 침투에 대해 외부로부터 보호를 제공하면서 입면부를 건조하게 하는 입면부 코팅의 개발이 계속 시도되고 있다.
입면부 도료용 코팅의 개발에 있어서, 폴리실록산 및 실란올의 사용이 모세관 소수성을 생성하여 그렇지 않으면 낮은 수증기 확산 값을 증가시키는 분산 도료를 개발하기 위한 시도가 현재 이루어지고 있다. 그러나, 폴리실록산의 비율이 증가함에 따라 입면부 표면은 오염 및 탈색에 더 민감하게 된다.
그러나, 건물 보호를 위해, 균형잡힌 벽 수분 관리를 가능하게 하는 입면부 도료가 결정적인 중요성을 가진다. 실리케이트 분산 도료는 높은 수증기 확산 속도의 이점뿐만 아니라 높은 모세관 물 흡수의 단점을 가진다. 중합체 에멀젼 도료는 충분한 수증기 투과성을 결여한다. 실리콘 수지 에멀젼 도료는 더 좋은 수증기 확산 값을 달성하지만, 이 달성된 값은 더 개선될 필요가 있으며, 실리콘 도료의 제조는 높은 비용과 관련된다.
따라서, 현재 기술 상황에서는 발수성이며 수증기 확산-개방성인 코팅의 제조를 허용하는 시스템이 여전히 부족하다.
특히, 종래의 도료처럼 가공될 수 있지만 이들에 비해 증가된 발수 특성 및 높은 수증기 투과성을 가진 시스템은 없는 실정이다.
가장 다양한 적용 조건하에서 사용될 수 있으며 일관되게 우수한 결과를 가져오는 코팅 시스템도 첨가제도 현재 기술 상황에서 알려져 있지 않다.
특히, 현재 기술 상황에서 코팅의 발수 특성이 유지되거나 심지어 개선되면서 동시에 코팅의 수증기 확산 투과성이 증가되는 방식으로 공지된 코팅 시스템의 변성을 가능하게 하는 필러는 알려져 있지 않다.
게다가, 현재 기술 상황에 비해 제조가 용이하며 개선된 수증기 확산 속도 및 발수 특성을 나타내는 코팅 시스템은 지금까지 알려져 있지 않다.
따라서, 본 발명의 과제는 현재 기술 상황과 관련된 상술한 단점을 회피하거나 적어도 완화하는 물질을 제공하는 것이다.
특히, 본 발명의 한 가지 과제는 코팅의 물 흡수 용량이 예상된 정도로 증가되지 않으면서, 즉 공지된 시스템과 비교하여 증가되지 않으면서 동시에 코팅, 특히 입면부 코팅의 수증기 투과성을 개선하고, 가능하다면 발수 특성도 개선된 물질을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 추가의 과제는 다수의 코팅에 통합될 수 있고 액체인 물의 흡수를 상쇄함과 동시에 코팅의 수증기 투과성을 증가시키는 물질을 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 양태에 따라서, 상술한 과제는 청구항 1에 따른 복합 물질에 의해 해소된다; 본 발명의 이 양태의 추가의 유익한 구체예는 각각의 종속 청구항의 주제이다.
본 발명의 제2 양태에 따른 본 발명의 추가의 주제는 청구항 14에 따른 복합 물질의 사용이다.
다시, 본 발명의 제3 양태에 따른 본 발명의 추가의 주제는 청구항 15에 따른 복합 물질의 제조 방법이다; 본 발명의 이 양태의 추가의 유익한 구체예는 각각의 종속 청구항의 주제이다.
도 1은 비-팽윤 상태의 팽윤성 물질을 가진 본 발명에 따른 복합 입자의 도식적 구조이다.
도 2는 팽윤된 상태의 팽윤성 물질을 가진 본 발명에 따른 복합 입자의 도식적 도해이다.
도 3은 본 발명에 따른 기능화된 코팅 시스템의 도식적 도해이다.
도 4는 건조된 상태의 본 발명에 따른 기능화된 코팅의 500배 확대된 광학현미경 이미지이다.
도 5는 착색된 물로 처리 후 본 발명에 따른 기능화된 코팅의 500배 확대된 광학현미경 이미지이다.
본 발명의 한 가지 양태에 대하여 설명된, 아래에, 특히 특정한 구체예 등에 언급된 특별한 특징들은 언급되지 않아도 본 발명의 다른 양태에도 적용된다.
또한, 아래 언급된 모든 상대적인 값 또는 백분율, 특히 중량-관련된, 양에 대해, 본 발명의 틀 내에서, 이들은 성분들, 첨가제들 또는 보조 물질 등의 합계가 항상 100 퍼센트 또는 100 중량 퍼센트가 되는 방식으로 당업자에 의해 선택되어야 한다는 것이 주지되어야 한다. 그러나, 이것은 당업자에게 당연한 것이다.
또한, 당업자는 본 발명의 범위를 이탈하지 않고 용도 및 개별 사례에 따라 아래 열거된 값, 범위 또는 양을 벗어날 수 있다.
또한, 아래 명시된 변수 등은 모두 표준화되거나 분명히 명시된 결정 방법에 의해 또는 당업자에게 이미 공지된 통상의 결정 방법에 의해 결정될 수 있다.
상기 조건하에서 본 발명의 주제가 아래에 더 상세히 설명된다.
본 발명의 제1 양태에 따라서, 본 발명의 주제는 복합 물질, 특히 전환형 기능성 물질, 바람직하게는
(a) 다공성 캐리어 물질, 특히 다공성 입자, 및
(b) 팽윤성 물질
을 포함하는 복합 물질이며, 여기서 상기 다공성 캐리어 물질의 공극(pore)은 팽윤성 물질을 함유한다.
본 발명에 따른 복합 물질 또는 복합 입자의 특별한 특징은 이것 또는 이것들이 바람직하게 높은 수증기 투과성을 가진다는 것이다. 동시에, 팽윤성 물질은 액체인 물과 접촉한 상태에서 팽윤하며 복합 물질의 공극이 폐쇄됨으로써 더 이상의 액체인 물이 복합 물질을 통해서 침투할 수 없게 된다. 이 방식으로, 액체, 특히 물과 접촉한 상태에서 액체는 다공성 복합 물질의 모세관 작용에 의해 더 깊은 층에 도달하지 못하며, 복합 물질 및 특히 팽윤성 물질에 의한 초기 물 흡수 후에는 바람직하게 다공성 입자 형태인 다공성 캐리어 물질의 공극이 팽윤한 팽윤성 물질에 의해 폐쇄되고, 따라서 추가의 액체, 특히 추가의 물의 진입이 방지되는 것이 보장된다.
특히, 본 발명에 따른 복합 물질은 물 투과성에 대하여 전환이 가능하도록 설계된 코팅, 특히 입면부 코팅의 제조를 가능하게 한다. 특히, 폴리아크릴레이트와 같은 소위 말하는 초흡수성 중합체(SAP)를 사용할 때 입면부 코팅의 물 흡수 계수(W-값)은, 예를 들어 세찬 비를 통한 물과의 접촉시에 본 발명에 따른 복합 물질을 함유하는 코팅의 전환성(switchability)에 의해 최소화된다.
고도로 다공성인 캐리어 물질, 특히 고도로 다공성인 필러 또는 입자의 사용을 통해서, 본 발명에 따른 복합 물질이 코팅에 통합되었을 때 코팅, 특히 입면부 코팅에 공극 시스템이 생성될 수 있으며, 이로써 코팅은 0.1m 미만의 수증기 확산-등가 공기층 두께(Sd 값)를 가지며, 따라서 고도로 확산성인 것으로 간주된다.
다공성 캐리어 물질을 팽윤성 물질, 특히 팽윤성 중합체로 기능화함으로써, 공극은 액체, 특히 물과 접촉되었을 때 팽윤하며, 따라서 표적화되고 가역적인 실링이 달성되지만, 복합 물질은 수증기에 대해 고도로 투과성이 된다.
따라서, 본 발명에 따른 복합 물질을 함유하는 코팅 조성물, 특히 도료는 외부 용도에 특히 적합하며, 입면부의 모세관 물 흡수를 최소화한다. 팽윤성 물질을 팽윤시키고 공극을 폐쇄함으로써 입면부 코팅의 공극 및 모세관을 통해서 더 깊은 층으로 물이 침투하는 것과 건물 재료들이 축축해지는 것이 방지된다.
고도로 다공성인 전환형 기능성 물질, 특히 필러로서 본 발명에 따른 복합 물질을 사용함으로써, 두 가지 상충되는 건물의 물리학적 요건, 즉 고도로 확산성인 입면부 표면과 발수 효과가 조합될 수 있다.
본 발명에 따른 복합 물질을 특징으로 하는 입면부 코팅은, 이미 언급된 대로, 높은 수증기 확산 속도를 유지하면서 액체인 물에 대한, 특히 세찬 비에 대한 전환성, 및 최소화된 모세관 물 흡수를 가진다. 특히, 초흡수성 중합체(SAP)가 사용되었을 때, 확산성 벽 도료의 모세관 물 흡수(W-값)는 처음에 0.5 kg/m2h0.5를 초과하는 값으로부터 0.05 내지 0.2 kg/m2h0.5의 범위의 전체 값으로 감소될 수 있고, 따라서 이러한 코팅은 발수성인 것으로 간주된다. 이 코팅은 일반적으로 0.01 내지 0.1m의 수증기 확산 등가 공기층 두께(Sd 값)를 가지며, 따라서 고도로 투과성이다. 현재 기술 상황에서, 수증기 확산-개방성이며 발수성인 코팅은 주로 원래는 낮은 수증기 확산 값을 증가시키기 위해 폴리실록산과 실란올을 사용하여 모세관 소수화된 분산 도료에 의해 제조된다. 그러나, 이 방식으로 얻어진 코팅은 대체로 원하는만큼 효과적이지 않고, 제조에 비용이 많이 들며, 제한된 사용을 가진다.
본 발명의 범위 내에서, 이제 건물의 수분 관리를 구체적으로 개선할 수 있는 물질을 제공하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 복합 물질, 특히 복합 입자는 다양한 코팅에서 사용될 수 있으며, 적어도 코팅의 고유한 발수 특성을 보유하면서 코팅의 수증기 투과성을 증가시킨다. 본 발명에 따른 복합 물질을 사용할 때 코팅의 기계적 특성에도 부정적인 영향을 미치지 않는다.
특히, 본 발명에 따른 복합 입자는 수증기 투과성을 개선하기 위해 플라스틱 분산 도료 또는 실리콘 수지 에멀젼 도료에 사용될 수 있다.
본 발명과 관련하여, 팽윤성 물질은 특히 흡수에 의해, 즉, 액체, 특히 액체인 물의 흡수에 의해 부피가 증가하는 물질이다. 부피의 변화는 가역적이며, 부피의 감소는 바람직하게 이미 흡수된 액체, 특히 물을 기체 형태로, 특히 수증기로서 방출함으로써 일어난다.
본 발명의 바람직한 구체예에 따라서, 복합 물질은 미립자 물질의 형태, 즉 복합 입자의 형태로 존재한다. 미립자 복합 물질, 특히 복합 입자를 사용함으로써, 본 발명에 따른 복합 물질은 다수의 코팅 또는 코팅 조성물에 훌륭한 방식으로 통합될 수 있다.
본 발명의 범위 내에서, 복합 물질이 복합 입자의 형태로 존재한다면, 복합 입자가 0.5μm 내지 5mm, 특히 0.5μm 내지 1mm, 바람직하게 1 내지 500μm, 더 바람직하게 1μm 내지 200μm, 특히 바람직하게 2 내지 100μm, 더 바람직하게 3 내지 80μm, 특히 바람직하게 5 내지 30μm의 범위의 입자 크기를 갖는 경우 성공적이라는 것이 입증되었다. 상술한 입자 크기에서, 특히 박층 코팅이 제조될 수 있고, 이로써 동시에 결합제 바탕질에서 복합 입자로 기재의 표면의 높은 로딩 밀도가 달성될 수 있으며, 그 결과 코팅의 높은 수증기 확산 속도가 얻어진다.
상기 설명된 대로, 다공성 기판 물질, 특히 다공성 입자는 본 발명에 따른 복합 물질을 위한 베이스 물질로서 본 발명과 관련하여 사용된다. 본 발명과 관련하여, 다공성 캐리어 물질은 20 내지 99%, 특히 25 내지 98%, 바람직하게 30 내지 98%의 범위의 공극률(porosity)을 갖는 경우 특히 우수한 결과가 얻어진다. 본 발명과 관련하여, 공극률은 다공성 캐리어 물질의 총 부피에 대한 다공성 캐리어 물질의 공극 부피(보이드 부피라고도 함)의 비율이다. 본 발명에 따른 복합 입자 또는 캐리어 물질 또는 캐리어 물질의 공극률은 퍼센트 단위로서 특히 수은 공극률측정법에 의해 결정되거나, 또는 BET 모델에 따라 또는 오일 넘버로서 계산함으로써 결정될 수 있다.
복합 물질의 높은 수증기 확산 속도를 보장하기 위해 캐리어 물질의 공극률이 높은 것이 바람직하다.
본 발명과 관련하여, 다공성 캐리어 물질이 대부분 개방된 공극 시스템, 즉 대부분 개방된 공극률을 포함하는 경우 특히 우수한 결과가 얻어진다. 이와 관련하여, 다공성 캐리어 물질은 개방 공극 시스템을 갖는 것이 특히 바람직하며, 즉 다공성 캐리어 물질의 공극은 적어도 대부분, 바람직하게 거의 독점적으로 개방된 공극으로부터 형성된다. 이와 관련하여, 개방 공극은 환경과 직접 접촉하고 있는 다공성 캐리어 물질의 공극으로서 정의되는 반면, 폐쇄 공극은 캐리어 물질의 내부에 위치되며 환경과 직접 접촉하지 않도록 캐리어 물질에 의해 완전히 둘러싸이고, 결과적으로 환경으로 인한 물질의 변화가 일어날 수 없는 공극이다. 개방 공극률 하에, 특히 총 공극률의 일부는 개방 공극에 의해 형성된다는 것이 이해되어야 한다.
다공성 캐리어 물질의 개방 공극 시스템, 특히 개방 공극의 높은 비율이 특히 유익하며, 이것은 특히 높은 수증기 확산 속도가 달성되는 것을 허용한다.
이와 관련하여, 다공성 캐리어 물질의 총 공극 부피의 적어도 50%, 특히 적어도 60%, 바람직하게 적어도 70%가 개방 공극에 의해 형성되는 것이 특히 바람직하다.
마찬가지로, 다공성 캐리어 물질의 총 공극 부피의 50 내지 100%, 특히 60 내지 99%, 바람직하게 70 내지 98%가 개방 공극에 의해 형성되는 경우 특히 우수한 결과가 얻어진다.
다공성 캐리어 물질의 공극의 공극 크기에 대하여, 이것은 물론 넓은 범위에 걸쳐서 변할 수 있다. 그러나, 다공성 캐리어 물질은 10nm 내지 2μm, 특히 15nm 내지 1.5μm, 바람직하게 20nm 내지 1.3μm, 더 바람직하게 25nm 내지 1μm의 범위의 공극 크기를 가진 공극을 갖는 경우 효과적이라는 것이 입증되었다. 상기 언급된 범위의 공극 크기는 우수한 수증기 투과성 및 높은 수증기 확산 속도를 허락하며, 팽윤성 물질의 포함에 의해 미리 차단되지 않는다. 다른 한편, 이들은 액체인 물이 흡수될 때 팽윤성 물질이 공극을 폐쇄하기에 충분히 좁다. 본 발명의 범위 내에서, 공극 크기의 결정은 당업자에게 통상적인 방법, 특히 예를 들어 수은 공극률측정법에 의해 또는 BET 모델에 따라서 수행될 수 있다.
본 발명의 바람직한 구체예에 따라서, 다공성 캐리어 물질은 0.4 내지 1.0 ml/g, 특히 0.5 내지 0.9 ml/g, 바람직하게 0.6 내지 0.8 ml/g의 공극 부피를 가진다.
본 발명의 바람직한 구체예에 따라서, 다공성 캐리어 물질은 필러, 특히 광물성 필러, 또는 필러들의 혼합물이다. 캐리어 물질이 고도로 다공성인 필러, 특히 고도로 다공성인 필러, 또는 필러들의 혼합물인 경우, 본 발명에 따른 복합 물질, 또는 특히 본 발명에 따른 복합 입자가 종래의 코팅 시스템에 필러로서 첨가될 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 복합 입자는 코팅 조성물에서 종래의 필러의 일부를 대체할 수 있으며, 이로써 본 발명에 따른 복합 입자의 사용은 수증기 확산 속도를 증가시키지만 코팅의 발수 특성은 개선되거나 적어도 유지되며, 동시에 코팅의 기계적 특성은 일반적으로 그대로 유지된다.
본 발명과 관련하여, 광물성 필러가 다공성 캐리어 물질로서 사용되는 경우, 광물성 필러는 일반적으로 실리카, 특히 흄드 실리카, 크세로겔, 특히 실리카 겔, 규조토, 제올라이트, 에어로겔, 펄라이트, 응회암, 팽창 점토, 버미큘라이트 및 다른 층상 실리케이트, 예컨대 각각 벤토나이트 또는 카올리나이트, 및 이들의 혼합물로부터 선택된다.
이와 관련하여, 광물성 필러가 실리카, 특히 흄드 실리카, 실리카 겔, 규조토 및 이들의 혼합물, 바람직하게 흄드 실리카, 실리카 겔 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 경우 특히 우수한 결과가 얻어진다.
팽윤성 물질에 의한 다공성 캐리어 물질의 로딩에 대하여, 이것은 각각의 요건에 따라 넓은 범위에서 변할 수 있다. 그러나, 팽윤성 물질에 의한 다공성 캐리어 물질의 로딩 정도는 바람직하게 팽윤성 물질이 팽윤된 상태에서 캐리어 물질의 공극 밖으로는 팽윤하지 않고, 따라서 예를 들어 코팅의 기계적 특성에 부정적으로 영향을 미치지 않는 방식으로 조정된다. 다공성 캐리어 물질이 0.05 내지 0.5, 특히 0.08 내지 0.4, 바람직하게 0.10 내지 0.30의 범위의 팽윤성 물질 로딩 정도를 갖는 경우 본 발명의 범위 내에서 특히 우수한 결과가 얻어진다. 로딩 정도는 다공성 캐리어 물질, 특히 필러의 질량에 대한 팽윤되지 않은 상태의 팽윤성 물질의 질량의 몫으로서 특별히 정의된다.
초흡수성 중합체(SAP)가 다공성 캐리어 물질의 존재하에 특히 그것의 공극에 형성되는 팽윤성 물질로서 사용되는 경우, 팽윤성 물질을 생성하는 모노머 용액에 의한 캐리어 물질의 로딩 정도가 0.2 내지 3, 특히 0.4 내지 2.5, 바람직하게 0.5 내지 2의 범위에서 변하게 되는 경우 성공적이라는 것이 입증되었다. 다공성 캐리어 물질에 대한 모노머 용액의 상기 언급된 중량-관련 비율에서, 공극이 폐쇄되는 것을 가능하게 할만큼 중합체에 의한 다공성 캐리어 물질의 충분히 높은 로딩을 달성하면서 상기 로딩이 높은 수증기 투과성을 달성하기에 충분히 낮은 것이 일반적으로 가능하다.
팽윤성 물질에 의한 다공성 캐리어 물질의 로딩 또는 캐리어 물질의 공극에 팽윤성 물질의 형성은 바람직하게 적어도 부분적으로 팽윤된 상태에서 수행된다. 이 방식에서, 팽윤성 물질의 너무 많은 양이 다공성 캐리어 물질의 공극에 저장되거나 또는 캐리어 물질의 공극이 팽윤되지 않은 상태에서 미리 차단되지 않는 것이 보장된다.
상기 언급된 대로, 본 발명은 일반적으로 팽윤성 물질이 액체, 특히 액체인 물을 흡수함으로써 팽윤하는 것을 제공한다.
액체, 특히 물의 흡수로 인한 팽윤성 물질의 부피의 증가에 대하여, 이런 부피 증가도 또한 넓은 범위 내에서 변할 수 있다. 그러나, 팽윤되지 않은 팽윤성 물질의 부피에 대해 팽윤 과정 동안 팽윤성 물질의 부피가 적어도 0.5배, 특히 적어도 1배, 바람직하게 적어도 2배, 더 바람직하게 적어도 3배만큼 증가하는 경우 성공적이라는 것이 입증되었다.
또한, 팽윤되지 않은 팽윤성 물질의 부피에 대해 팽윤 과정 동안 팽윤성 물질의 부피가 0.5 내지 10배, 특히 1 내지 8배, 바람직하게 2 내지 7배, 더 바람직하게 3 내지 6배만큼 증가하는 경우 유익하다는 것이 입증되었다.
팽윤되지 않은 팽윤성 물질에 대한 출발 값은 DIN ISO 291:2008-08에 따른 표준 조건하에서, 즉 23℃, 65%의 공기 습도 및 0.86 bar 내지 1.06 bar의 공기 압력 하에서 비-팽윤 상태인 팽윤성 물질의 부피이다.
팽윤성 물질이 1 내지 10, 특히 1 내지 8, 바람직하게 1.5 내지 7, 더 바람직하게 2 내지 6의 팽윤도를 갖는 경우 본 발명의 범위 내에서 특히 우수한 결과가 얻어진다. 본 발명과 관련하여, 팽윤성 물질의 팽윤도는 팽윤되지 않은 팽윤성 물질의 질량에 대한 팽윤된 중합체, 특히 흡수된 물의 질량의 몫인 것으로 이해된다.
팽윤성 물질의 선택에 대하여, 모든 적합한 물질이 선택될 수 있으며, 적합한 물질은 당업자에게 알려져 있다. 특히, 팽윤성 물질은 천연 중합체, 합성 중합체, 광물성 물질 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 것이 가능하다. 이와 관련하여, 팽윤성 물질이 천연 및 합성 중합체 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 경우 우수한 결과가 얻어지며, 합성 중합체가 바람직하다. 초흡수성 중합체(SAP), 소위 말하는 초흡수제가 사용되는 경우 본 발명과 관련하여 특히 우수한 결과가 얻어진다.
본 발명과 관련하여, 천연 중합체가 팽윤성 물질로서 사용되는 경우, 천연 중합체는 알기네이트, 알긴산, 아밀로오스, 아밀로펙틴, 아가, 젤라틴, 칼로오스, 카라게난, 셀룰로오스, 키틴, 키토산, 덱스트란, 글루론산, 이눌린, 라미나린, 리케닌, 풀룰란, 푸스툴란, 녹말, 녹말 유도체, 크산탄 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 경우 효과적이라는 것이 입증되었다.
그러나, 합성 중합체가 본 발명과 관련하여 선택되는 경우, 합성 중합체는 (메트)아크릴레이트, 폴리(메트)아크릴산, 폴리(메트)아크릴산의 염, 폴리아크릴아미드, 폴리알코올뿐만 아니라 이들의 공중합체 및 터폴리머 및 혼합물로부터 선택되는 경우 성공적이라는 것이 입증되었다. 특히, 가교제의 존재하에 제조되거나 또는 제조 후 추가로 가교된 합성 중합체가 바람직하다. 이와 관련하여, 디아크릴레이트 에스테르, 알릴 메타크릴레이트, 트리알릴아민, 테트라알릴옥시에탄 및 다관능성 비닐 모노머가 가교제로서 사용될 수 있다.
상기 언급된 대로, 팽윤성 물질이 소위 말하는 초흡수성 중합체인 경우 본 발명의 범위 내에서 특히 우수한 결과가 얻어진다.
본 발명의 범위 내에서, 복합 입자는 500 내지 1,500 g/l, 특히 600 내지 1,250 g/l, 바람직하게 750 내지 1,100 g/l, 더 바람직하게 800 내지 1,000 g/l의 범위의 벌크 밀도를 갖는 것이 일반적으로 의도된다.
본 발명의 제2 양태에 따라서, 본 발명의 추가의 주제는 코팅, 특히 입면부 코팅, 부식 보호 코팅, 빙결 방지 코팅 및/또는 목재 보호 코팅에서 상기 설명된 복합 물질, 특히 복합 입자의 사용이다.
상기 설명된 복합 물질은 기재의 수분 함량을 조절하기 위해 사용되는 모든 코팅 시스템에 통합되기에 탁월하게 적합하다. 이미 설명된 발수성이며 수증기 확산-개방성인 입면부 코팅에 더하여, 복합 물질은 또한 부식 보호 코팅에 통합되기에 특히 적합한데, 도료층에서의 균형잡힌 수분 함량이 코팅에 온도 차이가 있는 경우 응축수의 형성을 방지하고, 따라서 부식 보호 코팅을 손상으로부터 보호하기 때문이다.
복합 물질은 또한 빙결 방지 코팅에서도 성공적으로 사용될 수 있으며, 이로써 표면 수분의 흡수가 지연되고, 아마도 코팅 위에 얼음 형성을 방지할 것이다.
복합 입자는 또한 목재 보호 코팅, 특히 목재 보호 니스(varnish)에 성공적으로 사용될 수 있으며, 이 방식으로 변성된 코팅은 목재의 수분 함량을 일정하게 유지하고, 따라서 목재 기재의 수축이나 팽창으로 인한 장력의 발생을 방지한다.
따라서, 본 발명의 목적은 코팅에 의해 기재의 수분 균형을 조절하기 위한, 상기 설명된 복합 물질, 특히 복합 입자의 사용이다.
본 발명의 이 양태에 대한 추가의 상세한 설명은, 본 발명에 따른 복합 물질에 대한 상기 설명을 참조할 수 있으며, 이것은 본 발명에 따른 사용에 관해서 상응하여 적용된다.
본 발명의 제3 양태에 따라서, 본 발명의 추가의 주제는 복합 물질, 특히 복합 입자의 제조 방법이며, 여기서
(a) 제1 공정 단계에서, 다공성 담지 물질이 제공되고,
(b) 제1 공정 단계 (a) 후 제2 공정 단계에서, 팽윤성 물질이 다공성 캐리어 물질의 공극에 도입되고 및/또는 다공성 캐리어 물질의 공극에 형성된다.
팽윤성 물질은, 예를 들어 다공성 캐리어 물질과 접촉하게 될 수 있고, 용해되거나 미세하게 분산된 형태로 다공성 캐리어 물질의 공극에 도입될 수 있다. 그러나, 다공성 캐리어 물질의 공극에서 직접 팽윤성 물질을 합성하는 것도 가능하다. 이것은 팽윤성 물질이 초흡수성 중합체와 같은 합성 중합체인 경우 특히 유용하다.
본 발명의 바람직한 구체예에 따라서, 공정 단계 (a)에서, 다공성 캐리어 물질은 벌크 상태로 또는 분산물로서 제공된다. 본 발명과 관련하여, 다공성 캐리어 물질은 벌크 상태로, 즉 분말층의 형태로 제공되고, 이어서 팽윤성 물질과 접촉되는 것이 바람직하다. 분말층 또는 분말 벌크로서 다공성 캐리어 물질, 특히 다공성 입자의 사용은 다공성 캐리어 물질의 공극 시스템이 팽윤성 물질이나 그것의 전구체를 함유하는 용액 또는 분산물에 자유롭게 접근할 수 있다는 이점을 가진다. 그러나, 다공성 캐리어 물질은 분산물의 형태로 제공된 다음, 예를 들어 반응물들이 분산물에 첨가되어 팽윤성 물질을 생성하는 것도 가능하다.
본 발명과 관련하여, 분산물은 액체 분산제를 함유하는 것이 일반적으로 의도된다. 제1 공정 단계 (a)에서, 다공성 캐리어 물질이 분산물의 형태로 존재한다면, 일반적으로 고체 다공성 캐리어 물질이 액체 분산 매질 또는 분산 매질에 제공되고, 이로써 액체 중 고체 분산물이 얻어진다. 본 발명과 관련하여, 분산물은 특히 용해하지 않거나 화학적으로 서로 합쳐지지 않아서(또는 거의 용해하지 않거나 서로 합쳐지지 않아서) 2상 혼합물을 형성하는 적어도 두 물질의 불균질한 혼합물로서 이해되어야 한다. 일반적으로 하나 이상의 물질, 소위 말하는 분산상 또는 분산된 상은 다른 연속성 물질, 소위 말하는 분산 매질 또는 분산제에 미세하게 분산된다. 본 발명과 관련하여 바람직하게 사용되는 액체 중 고체 분산물은 현탁액이라고도 한다.
본 발명의 바람직한 구체예에 따라서, 공정 단계 (b)에서, 팽윤성 물질 또는 팽윤성 물질의 전구체가, 특히 용액 또는 분산물로서, 다공성 캐리어 물질에 액체 형태로 첨가된다.
이와 관련하여, 공정 단계 (a)에서와 동일한 용매 또는 분산제가 사용되는 경우 특히 유용하다는 것이 입증되었다. 본 발명과 관련하여 바람직하게 사용된 용매 또는 분산제는 물이다. 물의 사용은 팽윤성 물질이 팽윤된 상태로 캐리어 물질의 공극에 도입되거나 또는 거기서 합성되는 것을 허용하며, 이로써 팽윤성 물질로부터 용매 또는 분산제의 제거 후, 다공성 캐리어 물질의 공극 시스템은 차단되지는 않지만 특히 수증기에 대해 투과성을 유지하는 것이 보장된다.
공정 단계 (a)에서, 다공성 캐리어 물질이 제공되고, 팽윤성 중합체의 용액 또는 분산물 또는 모노머 용액이 서서히 첨가됨으로써 다공성 캐리어 물질이 팽윤성 물질로 가능한 균일하게 로딩되는 경우 본 발명의 범위 내에서 특히 우수한 결과가 얻어진다. 모노머 용액이 사용되는 경우, 이들은 이어서 예를 들어 후속 라디칼 중합에 의해 중합된다. 특히, 모노머 용액을 사용함으로써, 다공성 캐리어 물질의 공극을 팽윤성 물질로 가능한 균일하게 코팅하는 것이 가능하다.
이와 관련하여, 사용된 모노머 용액은 모노머 용액을 기준으로 60 내지 95 wt%, 바람직하게 70 내지 90 wt%의 용매 또는 분산제, 바람직하게 물을 함유하는 경우 특히 우수한 결과가 얻어진다.
본 발명과 관련하여, 바람직하게 초흡수성 중합체(SAP) 형태의 팽윤성 물질이 다공성 캐리어 물질의 공극에서 합성된다. 상기 언급된 대로, 아크릴레이트-기반 초흡수성 중합체가 생성되는 경우 특히 우수한 결과가 얻어진다. 특히, 아크릴산에 기초한 초흡수성 중합체가 가교제로서 N,N'-메틸렌비스아크릴아미드를 사용하여 합성되는 경우 성공적이라는 것이 입증되었다. 본 발명과 관련하여, 모노머 용액을 사용하여 다공성 캐리어 물질의 공극에서 팽윤성 물질을 생성하는 경우, 모노머를 함유하는 용액은 용액 중 물질의 총량에 대하여 1 내지 10 mol-%, 특히 2 내지 8 mol-%, 바람직하게 3 내지 7 mol-%, 더 바람직하게 4 내지 6 mol-%,의 모노머 비율을 갖는 경우 효과적이라는 것이 입증되었다.
또한, 모노머 용액이 적어도 하나의 가교제를 더 함유하는 경우 본 발명의 범위 내에서 우수한 결과가 얻어진다. 모노머 용액이 가교제를 함유하는 경우, 모노머 용액은 모노머 용액 중 물질의 총량을 기준으로 0.1 내지 10 mol-%, 바람직하게 0.5 내지 8 mol-%, 더 바람직하게 1 내지 7 mol-%, 특히 바람직하게 2.5 내지 6 mol-%의 양으로 가교제를 함유한다. 상기 언급된 화합물 및 화합물 부류가 가교제로서 특히 적합한다.
아크릴산에 기초한 초흡수성 중합체가 생성되어야 하는 경우, 0%의 중합도를 설정하는 것이 바람직하다.
상기 언급된 조건하에서 초흡수성 중합체를 생성함으로써, 팽윤성 물질이 다공성 캐리어 물질의 밖으로 팽윤하지 않는 방식으로 다공성 캐리어 물질의 공극을 커버하는 것이 가능하다. 이에 더하여, 다공성 캐리어 물질에 모노머 용액을 첨가한 후, 중합 반응을 개시하여 중합을 개시하기 위한 적어도 하나의 스타터를 가진 추가의 용액 또는 분산물이 첨가되는 것이 가능하다.
팽윤성 물질의 제조와 캐리어 물질의 공극 내에 통합 양쪽을 위한 분산물 또는 용액의 사용은 다공성 캐리어 물질의 공극에서 팽윤성 물질 또는 전구체의 매우 빠른 혼합 및 균질한 분포를 허락한다.
본 발명의 범위 내에서, 제2 공정 단계 (b) 후 제3 공정 단계 (c)에서, 팽윤성 물질로 로딩된 캐리어 물질이 분리되고, 필요하다면 이어서 세척 및 건조되는 것이 또한 제공될 수 있다. 로딩된 캐리어 물질은 특히 당업자에게 이미 공지된 모든 기술에 의해, 특히 여과, 체질 과정 또는 증류에 의한 용매 또는 분산제의 제거에 의해 분리될 수 있으며, 간단한 실행성으로 인해 여과 및 체질 과정이 바람직하다.
분리된 로딩된 캐리어 물질을 세척함으로써, 바람직하지 않은 반응 잔류물이나 미반응 모노머 용액 또는 첨가제가 복합 물질로부터 제거될 수 있다. 반응에 사용된 용매 또는 분산제가 일반적으로 세척을 위해 사용된다.
분리된 복합 물질이 건조되는 경우, 복합 물질은 20 내지 100℃, 특히 30 내지 90℃, 바람직하게 40 내지 80℃, 더 바람직하게 50 내지 70℃의 범위의 온도에서 건조되는 경우 성공적이라는 것이 입증되었다.
본 발명에 따른 방법에 대한 추가의 상세한 설명은, 본 발명에 따른 복합 물질 및 그것의 사용에 대한 상기 설명을 참조할 수 있으며, 이것은 복합 물질의 제조를 위한 본 발명에 따른 방법에 상응하여 적용된다.
상기 설명된 복합 물질 또는 복합 입자는 기능성 코팅, 바람직하게 발수성 확산-개방 코팅의 제조를 위한 코팅 조성물에 탁월하게 적합하다.
특히, 기능성 코팅, 바람직하게 발수성 확산-개방 코팅을 제조하기 위한 코팅 조성물은 바람직하게
(A) 상기 설명된 복합 물질, 특히 복합 입자, 및
(B) 결합제
를 포함한다.
이제, 코팅 조성물이 복합 물질을 함유하는 양에 대해서, 이것은 물론 넓은 범위 내에서 변할 수 있다. 그러나, 코팅 조성물이 코팅 조성물을 기준으로 5 내지 60 wt%, 특히 7 내지 50 wt%, 바람직하게 10 내지 40 wt%, 더 바람직하게 15 내지 25 wt%의 양으로 복합 물질을 함유하는 경우 유용하다는 것이 입증되었다.
유사하게, 코팅 조성물이 코팅 조성물을 기준으로 5 내지 50 wt%, 특히 7 내지 40 wt%, 바람직하게 10 내지 30 wt%, 더 바람직하게 15 내지 35 wt%의 양으로 결합제를 함유하는 것이 제공될 수 있다.
특히, 결합제가 중합체 또는 중합체들의 혼합물일 때 우수한 결과가 얻어진다. 이와 관련하여, 결합제가 유기 중합체 또는 유기 중합체들의 혼합물인 경우 효과적이라는 것이 입증되었다.
또한, 중합체는 폴리우레탄, 폴리스티렌, 폴리비닐 아세테이트, 폴리비닐 에스테르 및/또는 폴리아크릴레이트뿐만 아니라 이들의 블렌드 및 공중합체로부터 선택되는 것이 바람직하다. 이와 관련하여, 중합체가 폴리비닐 아세테이트-에틸렌-아크릴레이트 공중합체인 것이 특히 바람직하다.
바람직한 결합제 시스템은 산성 pH 값을 가지며, 예컨대 비닐 아세테이트-에틸렌아크릴레이트 공중합체이다. 이러한 결합제 또는 결합제 시스템에서, 일반적으로 표면이 산성인 필러가 복합 입자 중의 초흡수제를 팽윤 또는 응집시키지 않고 쉽게 통합될 수 있다. 비닐 아세테이트-에틸렌-아크릴레이트 공중합체는 복합 입자의 전환성을 유지하며, 코팅의 빠른 실링을 가능하게 한다. 이에 더하여, 비닐 아세테이트-에틸렌-아크릴레이트 공중합체에 기초한 결합제는 일반적으로 특히 낮은 수준의 휘발성 유기 화합물(VOC)을 특징으로 한다.
따라서, 코팅 조성물이 3 내지 6, 특히 4 내지 5의 범위에서 pH 값을 갖는 것이 제공될 수 있다.
코팅 조성물에 사용된 중합체의 최소 필름 형성 온도(MFT)에 대하여, 이것은 구체적인 요건에 따라 폭넓게 변할 수 있다. 그러나, 중합체가 -40 내지 20℃, 바람직하게 -20 내지 10℃, 더 바람직하게 -10 내지 0℃의 범위의 낮은 최소 필름 형성 온도를 갖는 경우 유익하다는 것이 입증되었다. 상기 언급된 최소 필름 형성 온도를 가진 중합체는 넓은 범위의 적용 가능성을 허용하는 한편, 균일한, 폐쇄된 코팅의 형성을 또한 허용한다.
일반적으로, 코팅 조성물은 분산물, 특히 액체 중 고체 분산물의 형태이다.
코팅 조성물이 분산물의 형태인 경우, 코팅 조성물은 분산제를 함유하는 것이 일반적으로 의도된다. 코팅 조성물은 코팅 조성물을 기준으로 20 내지 80 wt%, 특히 30 내지 70 wt%, 바람직하게 35 내지 60 wt%, 더 바람직하게 40 내지 50 wt%의 양으로 분산제를 함유하는 경우 특히 우수한 결과가 얻어진다.
분산제는 각각의 요건에 따라 물 또는 통상의 유기 용매 또는 물과 유기 용매의 혼합물로부터 선택될 수 있다. 그러나, 물이 분산제로서 바람직하게 사용되는데, 물은 저렴하게 이용할 수 있고, 또한 환경 및 작업 수명 측면에서 무해하기 때문이다.
코팅 조성물은 적어도 하나의 추가의 필러를 함유하는 것이 바람직하다. 코팅 조성물이 추가의 필러를 함유하는 경우, 코팅 조성물은 코팅 조성물을 기준으로 0.01 내지 50 wt%, 바람직하게 0.05 내지 35 wt%, 더 바람직하게 0.1 내지 30 wt%, 특히 바람직하게 0.1 내지 25 wt%, 매우 특히 바람직하게 1 내지 10 wt%의 양으로 추가의 필러를 함유하는 경우 효과적이라는 것이 입증되었다.
유사하게, 추가의 필러는 무기 필러, 특히 미립자 무기 필러인 경우 효과적이라는 것이 입증되었다.
이와 관련하여, 추가의 필러가 탄산칼슘, 알루미나, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 황산바륨, 황산칼슘, 석영, 규산칼슘 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 경우 특히 우수한 결과가 얻어지며, 탄산칼슘이 바람직하다. 추가의 필러를 사용함으로써, 비용 집약적인 결합제의 사용이 최소화될 수 있고, 결과의 코팅의 기계적 특성이 조정될 수 있다.
또한, 코팅 조성물은 적어도 하나의 안료를 함유하는 것이 의도될 수 있다. 코팅 조성물이 안료를 함유하는 경우, 코팅 조성물은 코팅 조성물을 기준으로 1 내지 30 wt%, 바람직하게 2 내지 25 wt%, 더 바람직하게 3 내지 20 wt%, 특히 바람직하게 5 내지 15 wt%의 양으로 안료를 함유하는 경우 특히 우수한 결과가 얻어진다. 특히 상기 언급된 양으로 안료의 사용은 결과의 코팅의 착색이 목표한 방식으로 조정될 수 있도록 한다. 상기 설명된 코팅 조성물이 액체인 물에 대하여 전환형 기능성 코팅인 거의 모든 색의 코팅을 생성하기 위해 사용될 수 있다는 것은 특별한 특징이다.
당업자에게 공지된 다수의 안료가 본 발명의 범위 내에서 사용될 수 있다. 그러나, 안료가 이산화티타늄, 산화아연, 산화철, 산화크로뮴, 황화카드뮴, 황화아연 및 크로메이트 및 이들의 혼합물, 바람직하게 이산화티타늄 및 산화아연 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 경우 특히 우수한 결과가 얻어진다.
코팅 조성물 중 입자의 양에 대하여, 이것은 물론 넓은 범위에 걸쳐서 변할 수 있다. 그러나, 코팅 조성물은 코팅 조성물의 부피를 기준으로, 특히 복합 물질 형태의, 입자, 추가의 필러 및 안료의 총 함량이 74 vol.% 미만, 특히 60 vol.% 미만인 경우 성공적이라는 것이 입증되었다.
유사하게, 코팅 조성물을 기준으로, 특히 복합 물질 형태의, 입자, 추가의 필러 및 안료의 총 함량이 10 내지 74 vol.%, 특히 20 내지 65 vol.%, 바람직하게 25 내지 60 vol.%, 더 바람직하게 35 내지 60 vol.%인 코팅 조성물이 제공될 수 있다.
코팅 조성물은 입자 또는 필러를 74 vol.%를 초과하여 함유해서는 안되는데, 필러의 비율이 높을수록 필러가 결과의 코팅 밖으로 빨리 용해되기 때문이다(코팅 쵸크).
그러나, 낮은 Sd 값을 달성하기 위해, 코팅 조성물 중 복합 입자의 비율은, 74%의 결정적 안료 부피 농도까지, 가능한 높은 것이 유익하다. 그러나, 66 vol.%를 넘는 필러 농도의 증가는 모세관 물 흡수를 극적으로 악화시킨다. 코팅 조성물을 기준으로 20 내지 60 vol.%, 특히 35 내지 55 vol.%의 복합 입자의 부피 농도가 유익한 것으로 입증되었다.
또한, 코팅 조성물은 적어도 하나의 소수화제(hydrophobing agent), 특히 실란화제를 함유하는 것이 유익하다.
코팅 조성물이 소수화제를 함유하는 경우, 코팅 조성물은 일반적으로 코팅 조성물을 기준으로 0.01 내지 10 wt%, 바람직하게 0.1 내지 7.5 wt%, 바람직하게 0.5 내지 5 wt%, 특히 바람직하게 1 내지 3 wt%의 양으로 소수화제를 함유한다.
바람직하게, 소수화제, 특히 실란화제는 실란, 올리고머 실란, 실란올, 실록산, 실리코네이트 및 이들의 혼합물, 특히 올리고머 실란, 실란올, 실록산 및 이들의 혼합물로부터 선택된다. 이와 관련하여, 가수분해성 실란 또는 그것의 올리고머, 즉 실록산이 특히 바람직하다. 이와 관련하여, 소수화제가 알킬디메톡시실란, 디알킬디메톡시실란, 페닐트리에톡시실란 및 디페닐디메톡시실란 및 이들의 혼합물 및 축합 생성물, 특히 메틸트리메톡시실란, 옥틸트리에톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 디메틸디메톡시실란, 디페닐디에톡시실란 및 이들의 혼합물 및 올리고머로부터 선택되는 경우 특히 우수한 결과가 얻어진다.
코팅 조성물과 관련하여, 코팅 조성물이, 특히 첨가제 및/또는 필러 형태의, 적어도 하나의 추가 성분을 갖는 것이 일반적으로 제공된다.
이와 관련하여, 추가의 성분은 일반적으로 유동성 첨가제, 보존제, 안정제, 결합성 증점제, 산 및/또는 염기, 계면활성제, 탈산성화 화합물, 필름 형성제, 왁스, UV 흡수제, 생물기원(biogenic) 활성 성분, pH 안정제, pH 조정제 및 염료의 군으로부터 선택된다. 추가의 성분, 특히 첨가제 및 보조 물질의 사용은 코팅 조성물의 특성, 특히 가공 및 저장과 관련된 코팅 조성물의 특성은 물론 결과의 코팅의 특성이 목표한 방식대로 조정될 수 있도록 한다.
코팅 조성물이 추가의 성분을 함유하는 경우, 코팅 조성물은 일반적으로 코팅 조성물을 기준으로 0.01 내지 15 wt%, 특히 0.05 내지 10 wt%, 바람직하게 0.1 내지 8 wt%, 더 바람직하게 0.1 내지 5 wt%의 양으로 추가의 성분을 함유한다.
특히 유익한 코팅 조성물은 각각 코팅 조성물을 기준으로,
(A) 5 내지 60 wt%의 양의 복합 물질,
(B) 5 내지 50 wt%의 양의 결합제,
(C) 20 내지 80 wt%의 양의 분산제, 특히 물,
(D) 0.01 내지 50 wt%의 양의 적어도 하나의 추가의 필러,
(E) 1 내지 30 wt%의 양의 적어도 하나의 안료,
(F) 0.01 내지 10 wt%의 양의 소수화제, 및
(G) 0.01 내지 15 wt%의 양의 보조 물질 및/또는 첨가제
를 포함한다.
모든 상기 변수 및 특징은 이 바람직한 코팅 조성물에 상응하여 적용될 수 있다.
일반적으로 코팅 조성물은 코팅 조성물을 기준으로 30 내지 70 wt%, 특히 35 내지 60 wt%, 바람직하게 40 내지 55 wt%의 범위의 고형분 함량을 가진다.
코팅 조성물의 점성에 대하여, 이것은 의도된 용도 및 이용되는 적용 형태에 따라 넓은 범위에 걸쳐서 변화될 수 있다. 그러나, 일반적으로 코팅 조성물은 100 내지 50,000 mPas, 특히 500 내지 30,000 mPas, 바람직하게 1,000 내지 20,000 mPas, 더 바람직하게 2,000 내지 15,000 mPas, 특히 바람직하게 3,000 내지 10,000 mPas, 매우 특히 바람직하게 4,000 내지 8,000 mPas의 범위에서 20℃에서의 브룩필드(Brookfield) 동적 점도를 가진다.
코팅 조성물은 당업자에게 공지된 임의의 적합한 방법에 의해 기재에 적용될 수 있다. 그러나, 일반적으로 코팅 조성물은 브러싱, 롤링, 스크래핑 및/또는 스프레잉에 의해 기재, 특히 건물 입면부 위에 적용된다.
코팅 조성물의 적용에 대하여, 코팅 조성물은 기재, 특히 건물 입면부에 20 내지 600μm, 특히 50 내지 500μm, 바람직하게 100 내지 350μm, 더 바람직하게 100 내지 200μm의 범위의 층 두께로 적용되는 경우 유익하다는 것이 입증되었다.
유사하게, 코팅 조성물은 기재에 1 내지 10, 특히 1 내지 5, 바람직하게 2 내지 3개의 층으로 적용되는 경우 효과적이라는 것이 또한 입증되었다.
또한, 코팅 조성물은 100 내지 500 g/m2, 특히 150 내지 400 g/m2, 바람직하게 150 내지 350 g/m2, 더 바람직하게 150 내지 250 g/m2의 양으로 기재에 적용되는 것이 의도될 수 있다.
상기 설명된 복합 물질 또는 코팅 조성물을 사용하여 새로우며 특히 고성능인 코팅에 접근할 수 있다.
특히 건물 입면부를 코팅하기 위한, 특히 유익한 코팅은:
(A) 상기 설명된 복합 물질; 및
(B) 경화 결합제
를 포함한다.
일반적으로 코팅은 20 내지 500μm, 특히 50 내지 400μm, 바람직하게 100 내지 300μm, 더 바람직하게 150 내지 250μm의 범위의 두께를 가진다.
이에 더하여, 코팅은 90 내지 200 g/m2, 특히 100 내지 190 g/m2, 바람직하게 110 내지 180 g/m2, 더 바람직하게 120 내지 180 g/m2의 표면 중량을 갖는 것이 의도될 수 있다.
또한, 본 발명의 범위 내에서 코팅은 발수성이며, 특히 세찬 비에 대해 불투과성인 것이 제공될 수 있다. 그러나, 코팅은 수증기의 확산에 대해 개방성인 것이 또한 제공될 수 있다.
코팅은 발수성이며, 특히 세찬 비에 대해 불투과성이고, 수증기에 대해 확산-개방성인 것이 바람직하다. 설명된 코팅의 특별한 특징은 그것이 발수성과 수증기의 확산에 대한 개방성을 둘 다 가질 수 있다는 것이다.
코팅은 0.001 내지 0.5, 특히 0.005 내지 0.4, 바람직하게 0.01 내지 0.3, 더 바람직하게 0.01 내지 0.1의 범위에서, DIN EN ISO 1062-3에 따라서 결정된, 모세관 물 흡수를 갖는 경우 성공적이라는 것이 입증되었다.
바람직하게 코팅은 0.001 내지 0.5, 특히 0.001 내지 0.3, 바람직하게 0.005 내지 0.2, 더 바람직하게 0.01 내지 0.1의 범위에서, DIN EN ISO 7783-2에 따라서 결정된, 수증기 확산-등가 공기층 두께를 가진다. 따라서, 코팅은 바람직하게 고도로 투과성이다.
유사하게, 코팅은 크랙-브릿징인 것이 의도될 수 있다. 크랙-브릿징 코팅에서는, 석조물에서 불균일성과 장력이 코팅 균열 없이 그리고 기능 감소 없이 상쇄될 수 있다. 사용된 결합제의 높은 탄성이 입면부 도료의 크랙-브릿징 효과를 생성하며, 추기로 건조 균열을 방지한다.
일반적으로 코팅은 최대 500%, 특히 400%, 바람직하게 350%의 DIN 5350 EN에 따른 파단시 신장을 갖는 것이 의도된다. 유사하게, 코팅은 70 내지 500%, 특히 80 내지 400%, 바람직하게 100 내지 350%의 범위의 DIN 5350 EN에 따른 파단시 신장을 갖는 것이 또한 의도될 수 있다.
상술한 본 발명의 복합 물질 및 코팅 조성물에서, 상기 설명된 것과 같은 코팅을 포함하는 코팅 시스템은 기재에 적용이 용이하다.
본 발명과 관련하여, 코팅과 기재 사이에 프라이머 층을 제공하는 것이 유익할 수 있다.
프라이머가 기재와 코팅 사이에 위치되었을 때, 프라이머는 코팅 및/또는 기재와 직접 접촉하는 것이 의도될 수 있다. 이와 관련하여, 프랄이머 층은 코팅 및 기재와 직접 접촉하는 것이 특히 바람직하다.
프라이머 층은 적어도 하나의 유기 중합체 및 적어도 하나의 유기규소 화합물에 기초하는 것이 가능하다.
이와 관련하여, 중합체는 폴리아크릴레이트 및 폴리에스테르 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 것이 제공될 수 있다.
유기규소 화합물에 대하여, 이것은 전형적으로 실란, 실란올 및 실록산으로부터 선택된다.
특히, 유기규소 화합물이 알킬트리메톡시실란, 디알킬디메톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 디페닐디메톡시실란 및 이들의 혼합물 및 올리고머의 군으로부터 선택될 때 우수한 결과가 얻어진다. 특히, 유기규소 화합물이 메틸트리메톡시실란, 옥틸트리에톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 디메틸디메톡시실란, 디페닐디메톡시실란 및 이들의 올리고머로 구성되는 군으로부터 선택되는 것이 제공될 수 있다.
상기 언급된 프라이머 코팅에서, 설명된 코팅 또는 설명된 코팅 조성물의 밀착성은 매우 유리하지 않은 기재에 대해서도 보장될 수 있다.
특히, 유기규소 화합물을 상기 언급된 높은 비율로 가진 프라이머 층은 또한 프라이머 층 및 결과적으로 전체 코팅 시스템의 높은 수증기 확산 투과성을 보장한다.
그러나, 또는 달리, 기재에 1개 층으로 적용되는 코팅 조성물을 형성하기 위해 상술한 본 발명의 코팅 조성물에 최대 10 wt%의 상업적으로 이용가능한 딥 베이스 또는 최대 10 wt%의 상술한 유기규소 화합물이 첨가되는 것이 또한 제공될 수 있다. 이어서, 코팅 조성물의 추가의 층들이 딥 베이스 또는 다량의 유기규소 화합물 없이 적용된다. 이것은 주로 특별한 프라이머 층을 제거하는 것을 허용한다.
프라이머 층의 층 두께에 대하여, 프라이머 층은 10 내지 100μm, 특히 20 내지 80μm, 바람직하게 20 내지 70μm, 더 바람직하게 20 내지 50μm의 범위의 층 두께를 갖는 경우 성공적이라는 것이 입증되었다.
또한, 본 발명에 따른 복합 물질은, 특히 건물 입면부의 코팅을 위한, 코팅 시스템의 제조 방법에 대한 접근을 허용하며, 여기서 코팅 조성물은 기재, 특히 건물 입면부에 적용되고, 경화되거나 가교됨으로써 코팅이 얻어진다.
코팅 조성물은 브러싱, 롤링, 스크래핑 및/또는 스프레잉, 특히 브러싱, 롤링 및/또는 스크래핑에 의해 기재에 적용되는 것이 일반적으로 제공된다.
코팅 조성물의 건조 시간에 대하여, 코팅 조성물이 1 내지 24시간, 특히 4 내지 20시간, 바람직하게 6 내지 16시간, 더 바람직하게 8 내지 12시간의 기간에 걸쳐서 경화 또는 가교되는 경우, 특히 건조되는 경우 가장 좋다는 것이 입증되었다.
특히 프라이머 조성물 형태의, 프라이머 층이 코팅 조성물이 적용되기 전에 기재에 적용되는 것이 바람직하다.
이와 관련하여, 프라이머 조성물이 분산물, 특히 수성 분산물에 기초하는 경우 특히 우수한 결과가 얻어진다.
코팅 시스템과 관련하여 상기 언급된 대로, 프라이머 조성물이 적어도 하나의 유기 중합체 및 적어도 하나의 유기규소 화합물을 포함하는 경우 특히 우수한 결과가 얻어진다.
유기규소 화합물이 실란, 실란올 및 실록산으로부터 선택될 때 특히 우수한 결과가 얻어지며, 상기 구체적인 실란 또는 이들의 올리고머의 사용이 바람직하다. 유기규소 화합물이 알콕시실란 및 알콕시실록산, 특히 메틸트리메톡시실란, 옥틸트리에톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 디메틸디메톡시실란, 디페닐디메톡시실란 및 이들의 올리고머의 군으로부터 선택될 때 특히 우수한 결과가 얻어진다.
일반적으로, 프라이머 조성물은 베이스 조성물을 기준으로 0.5 내지 25 wt%, 특히 1 내지 15 wt%, 바람직하게 1 내지 10 wt%의 양으로 유기규소 화합물을 포함하는 것이 의도된다. 이것은 특히 특별한 프라이머 조성물이 사용되는 경우 적용된다.
그러나, 상기 언급된 대로, 앞서 설명된 코팅 조성물은 10 내지 15 wt%의 상업적으로 이용가능한 딥 베이스를 첨가하거나 최대 10 wt%의 실란 또는 실록산 또는 실란올을 첨가함으로써 변성될 수 있고, 코팅 시스템의 하부층으로 사용될 수 있는 것이 또한 가능하다. 다음에, 미변성 코팅 조성물이 이 층에 적용된다.
프라이머 조성물의 점성에 대하여, 프라이머 조성물은 80 내지 2,500 mPas, 특히 85 내지 1,500 mPas, 바람직하게 85 내지 1,000 mPas, 더 바람직하게 90 내지 700 mPas, 특히 바람직하게 100 내지 500 mPas의 범위의 20℃에서의 브룩필드 동적 점도를 갖는 것이 확립되었다.
일반적으로 프라이머 조성물은 브러싱, 롤링, 스크래핑 및/또는 스프레잉에 의해 기재에 적용되는 것이 의도된다.
유사하게, 프라이머 조성물은 10 내지 150μm, 특히 20 내지 120μm, 바람직하게 20 내지 100μm, 더 바람직하게 20 내지 80μm의 범위의 층 두께로 기재에 적용되는 것이 의도될 수 있다.
본 발명의 주제는 도면 설명 및 실시예에 의해 바람직한 구체예에 기초하여 비제한적 방식으로 아래 더 설명된다.
도 1은 바람직하게 개방 공극(2)에 의해 형성된, 공극 시스템을 가진 복합 입자(1) 형태의 본 발명에 따른 복합 물질의 도식적 구조를 도시한다. 복합 입자(1)의 캐리어 물질은 바람직하게 10 내지 60μm의 범위의 입자 크기를 가진 실리카겔 또는 규산으로 구성된다. 복합 입자(1)의 공극(2)의 벽에는 팽윤성 물질(3), 바람직하게 아크릴레이트-기반 초흡수성 중합체가 로딩되거나 코팅되며, 팽윤성 물질(3)은 도 1에 도시된 대로 비-팽윤 상태에서는 복합 물질(1)의 공극(2)을 폐쇄하지 않는다. 따라서, 복합 입자(1)는 높은 수증기 확산 속도를 나타내며, 즉 그것은 기체상 물에 대해 고도로 투과성이다. 복합 입자가 통합된 코팅에도 동일한 내용이 적용된다.
도 2는 액체 물(4)과의 접촉 후, 본 발명에 따른 복합 물질, 특히 복합 입자(1)의 도식적 도해를 도시한다. 액체 물(4)과의 접촉을 통해서 도 1에 도시된 팽윤성 물질(3)은 복합 입자(1)의 공극(2)에서 도 5에 도시된 팽윤된 상태(5)로 변하며, 이것은 복합 물질(1)의 공극(2)을 폐쇄하고, 이로써 복합 물질(1)의 공극을 통해서 물은 더 이상 흡수될 수 없게 된다.
본 발명에 따른 복합 물질(1)은 특히 팽윤된 중합체(5)에 흡수된 액체 물(4)이 기체상 형태로 다시 방출될 수 있고, 이로써 팽윤된 팽윤성 물질, 특히 팽윤된 초흡수성 중합체가 도 1에 도시된 대로 비-팽윤 상태(3)로 되돌아갈 수 있다는 사실을 특징으로 한다. 따라서, 본 발명에 따른 복합 물질(1)은 수증기에 대해 고도로 투과성이지만 액체 물과의 접촉시 그것의 공극이 폐쇄됨으로써 상기 물질이 발수성이 되는 전환형 기능성 물질의 제조를 허락한다. 팽윤 과정으로 인해, 본 발명에 따른 복합 물질을 가진 코팅은 처음에, 특히 물과 접촉하고 최초 반 시간 이내에는 높은 모세관 물 흡수를 나타내지만, 팽윤된 중합체에 의해 공극이 폐쇄된 후에는, 이것이 종래의 코팅보다 훨씬 아래의 값으로 떨어지며, 따라서 본 발명에 따른 복합 물질을 사용하여 제조된 코팅은 전체적으로 발수성이다.
또한, 도 3은 기재(7)에 적용된, 본 발명에 따른 복합 물질을 함유하는 코팅 시스템(6)을 도시한다. 기재(7)는 바람직하게 건물 입면부 또는 건물 벽이다. 코팅 시스템(4)은 전환형 복합 입자(1), 및 프라이머 층(9)을 함유하는, 코팅, 특히 기능성 코팅(8)으로 구성된다. 코팅(7)은 복합 입자(1)를 함유하며, 따라서 수증기에 대해 고도로 투과성이지만, 액체 물과의 접촉시에는 발수성이다.
코팅(8)의 결합제는 일반적으로 중합성 비닐아세테이트-에틸렌-아크릴레이트 결합제이고, 이것은 고도로 발수성인 한편, 최대 330%의 뛰어난 파단시 신장을 가지며, 이로써 코팅(8)은 또한 기재(7)의 열 유도 변화 및 장력을 손상 없이 상쇄할 수 있다.
프라이머 층(9)은 일반적으로 중합성 결합제, 특히 아크릴레이트 결합제에 기초하며, 이것은 최대 10 wt%의 가수분해성 실란, 실록산 또는 실란올을 함유한다. 실란, 실록산 및 실란올의 사용은 프라이머 층(9)과 거기에 적용된 코팅(8)의 기재(7)에 대한 밀착성을 개선하는 한편, 프라이머 층(9)의 높은 수증기 투과성을 보장한다. 이 방식에서, 수분은 항상 기재, 특히 석조물로부터 환경으로 방출될 수 있으며, 곰팡이의 형성을 효과적으로 방지한다.
도 4는 500배 확대한 비-팽윤 상태의 본 발명에 따른 복합 입자를 가진 코팅의 광학현미경 이미지를 도시한다. 도시된 코팅은 55%의 복합 입자의 부피 분율을 가진다. 복합 입자는 실리카겔과 아크릴산 및 메틸렌비스아크릴아미드를 반응시킴으로써 생성되었다. 도 4에서, 코팅 중의 개별 복합 입자를 분명히 볼 수 있다.
도 5는 코팅이 착색된 물로 처리된 후, 특히 물과 접촉된 후, 500배 확대된 광학현미경 이미지 형태의 도 4와 동일한 코팅을 도시한다. 코팅에 의해 흡수되지 않은 과잉의 물은 사진을 촬영하기 전에 제거되었다. 복합 입자에 물이 흡수된 것을 도 5에서 매우 분명히 볼 수 있으며, 이것은 복합 입자의 진한 염색에 의해 인식될 수 있다. 액체 물의 흡수로 인해, 초흡수성 중합체는 다공성 캐리어 물질의 공극에서 팽윤하며, 이로써 필러의 모세관 활성에 의해 액체 물은 더 이상 흡수될 수 없다. 따라서, 코팅은 발수성이 된다.
실시예:
1. 기능화된 복합 입자의 제조
아래에 본 발명에 따른 복합 입자의 제조가 실리카겔 캐리어 물질 및 아크릴레이트에 기반한 초흡수성 중합체를 사용하여 설명된다.
2개의 용액, 모노머 용액과 스타터 용액을 다음의 조성대로 제조한다:
모노머 용액
64g 아크릴산(모노머)
8.4g N,N'-메틸렌비스아크릴아미드(가교제)
325.6g 물
4.8 mol%의 모노머 함량, 6.1 mol%의 가교제 함량 및 0%의 중화도를 가진 모노머 용액 400g을 제조한다.
스타터 용액
0.32g 광산화중황산암모늄
0.32g 메타중아황산나트륨
5ml 물
계속해서, 0.040 내지 0.063mm의 입자 크기를 가진 실리카겔 516g을 제공한다. 스타터 용액과 모노머 용액을 소량씩 분할하고, 필러에 첨가하기 전에 함께 혼합하여 모노머 용액의 조기 중합을 방지한다.
합친 용액을 연동 펌프를 사용하여 U = 10rpm 및 대략 5 ml/min의 투입량으로 60분의 기간에 걸쳐서 고체 물질에 첨가한다. 모노머 용액을 교반하면서 첨가하며, 자유-유동 생성물이 남는다.
교반은 고정 교반기를 사용하여 100rpm 미만으로 수행된다.
실리카겔은 로딩이 제한되며, 이것은 생성물이 더 이상 분진이 아니며 분말 상태이지만 축축한 컨시스턴시를 가진다는 것을 의미한다. 다음에, 반응 용기를 질소로 세척하고, 1시간 동안 교반하에 60℃에서 수조에서 중합을 수행한다.
불충분한 혼합으로 인해 중합 동안 주변 영역에 응집물이 형성될 수 있지만, 이들은 비교적 쉽게 용해될 수 있다. 얻어진 생성물을 60℃에서 건조 오븐에서 하룻밤 건조시킨다. 약간의 응집이 가능하지만, 쉽게 부서질 수 있다.
2. 코팅 조성물의 제조
아래 표 1은 바람직한 코팅 조성물의 조성을 나타낸다.
VEA 공중합체 분산물에 기초한 코팅 조성물
기능 성분/제품 비율(wt%)
중합성 결합제 Mowilith LDM1865WP
비닐 아세테이트-에틸렌-아크릴레이트
공중합체
고형분 함량: 53.5 wt%		 29.5
팽윤성 필러 복합 입자 17.5
그 외의 필러 OMYACARB 2,
탄산칼슘
SOCAI P3,
침전 탄산칼슘		 1

1.5
안료 Kronos 2190,
이산화티타늄		 15.0
실란화제 소수화제 1.2
보조 물질 pH 조절제
분산제
증점제
거품제거제
바이오시드		 0.2
0.2
1
0.3
0.1
분산제 물 32.5
표 1에 나타낸 대로 1000ml 규모의 코팅 조성물을 제조하기 위해, 물 250ml와 복합 입자 175g을 교반하면서 750 내지 500rpm에서 용해장치에서 혼합한다. 다음에, 물 65ml를 더 첨가하고 5분 더 교반한다.
다음에, 2.0g 분산제와 175g 이산화티타늄을 1500 내지 2000rpm에서 용해장치에서 교반하면서 첨가한다.
계속해서, 25g 탄산칼슘을 1500 내지 2000rpm에서 용해장치에서 교반하면서 첨가한 후, 10.0g 알루미늄 실리케이트를 1500 내지 2000 rpm에서 용해장치에서 교반하면서 첨가한다. 다음에, 혼합물을 10분간 교반한다.
혼합물에 3.0g 거품제거제를 10분 동안 500 내지 750rpm에서 용해장치에서 교반하면서 첨가한다.
다음에, 295g 비닐 아세테이트/에틸렌/아크릴산 결합제를 빠르게 첨가하고 2000rpm에서 용해장치에서 교반한다. 혼합물에 10ml 물과 1.0g 증점제를 첨가한 후, 10분 동안 2000rpm에서 용해장치에서 더 교반한다.
1.0g 바이오시드를 혼합물에 첨가하고, 혼합물을 5분 동안 750rpm에서 용해장치에서 교반한다.
3. 기재의 코팅
3.1. 표면 준비
코팅 시스템을 도포하기 전에 결함있는 코팅을 기계적으로 또는 압력 물 분출에 의해 제거함으로써 기재를 전처리한다. 기재는 1차 코팅을 도포하기 전에 건조되어야 한다.
3.2. 프라이머 코트
최대 10 wt% 딥 프라이머를 2에서 설명된 코팅 조성물에 첨가함으로써 대부분의 경우 추가의 프라이머 층이 제거될 수 있다.
3.3. 프라이머, 중간 및 최종 코트
코팅 조성물은 바람직하게 기재, 특히 건물 입면부에 초벌, 가능한 중간 및 최종 도장에 의해 2회 또는 3회 코트로 도포된다. 이것은 바람직하게 브러시나 롤러에 의해 도포된다.
프라이머 코트의 경우, 프라이머 코트를 도포하지 않는다면, 상기 언급된 대로, 최대 10 wt% 딥 프라이머가 코팅 조성물에 첨가될 수 있다.
프라이머 또는 중간 코트는 최대 10 wt% 물로 희석되어야 한다. 거친 표면에 대해서는, 구조 및 흡수도에 따라, 중간 및 최종 코트가 약간 더 희석되고 잘 치대져야 한다. 희석 정도는 테스트 코트에 의해 결정될 수 있다.
불균일하게 벗겨진 회반죽을 평평하게 하고 회반죽의 미세한 균열을 막기 위해 최대 5 내지 10 wt% 물로 희석된 중간 코트가 도포될 수 있다.
최종 코트는 최대 5 내지 10 wt% 물로 희석될 수 있다. 특히, 중요한 컬러인 경우, 최종 코트는 스트립이 없는 표면을 달성하기 위해 10 wt% 물로 희석되어야 한다.
코트 중간에 적어도 12시간의 건조 시간이 허용되어야 한다. 대략 150 내지 200 ml/m2의 코팅 조성물이 일반적으로 매끄러운 기재에 대한 코트로 충분하다. 거친 표면에 대해서는 그에 따라 소모량도 증가한다. 정확한 소모량은 테스트 코팅에 의해 결정될 수 있다.
4. 현재 기술의 코팅과의 비교
본 발명에 따른 복합 입자를 함유하는 코팅 및 상업용 실리케이트 도료, 플라스틱 분산 도료 및 실리콘 수지 도료에 기초한 코팅을 동일한 조건하에서 시험한다. 결과를 표 2에 나타낸다.
본 발명에 따른 복합 물질로 기능화된 코팅과 상업적으로 이용가능한 코팅의 비교
입면부 도료 Sd-값
[m]1 		μ-값 W-값
[kg/m2*h0.5]2 		역-건조
[3h]2 		모세관
활성 건조
[24h]2
실리콘 수지 도료 0.14 1500 0.08 3% 8%
실리케이트 도료 0.01 50 1.0 4% 22%
플라스틱 분산 도료 0.70 4000 0.03 5% 18%
플라스틱 에멀젼 도료 +
기능화된 충전제
(본 발명에 따른)		 0.01~0.3 150 0.05~0.2 19% 35%
1: DIN EN 7783에 따른 값
2: DIN EN 1062에 따른 값
표 2는 상이한 입면부 도료의 어떤 중요한 착색 특성을 나타내며, 여기서 실리콘 수지 도료는 현재 기술 상황에서 지금까지 최고의 표준이며, 낮은 모세관 물 흡수와 가장 높은 가능한 수증기 확산 속도의 최상의 조합을 제공한다.
본 발명에 따른 기능화된 필러를 가진 플라스틱 분산 도료는 이들 값을 더 개선한다.
이에 더하여, 기능화된 필러의 사용은 비에 노출 후 입면부 표면이 더 빨리 건조되는 것을 가능하게 한다: 24시간 소킹 기간 후(DIN EN 1062-3에 따라서), 재건조 속도는 변성 필러, 즉 본 발명에 따른 복합 입자를 사용함으로써 처음 1시간 내에 5%에서 19%까지 증가했다.
본 발명에 따른 친수성 조정된 입면부 도료는 표면 수분의 전파와 더 빨리 증발시킬 수 있는 균일한 수분 필름의 형성을 가져온다. 이것은 표면 수분의 형태에서 미생물 침입을 위한 기초를 제거한다. 이것은 입면부 코팅의 높은 확산성에 의해 더 증진된다.
이에 더하여, 축축한 광물성 기재에 대한 모세관-활성 건조 효과가 관찰되며, 이것은 기재에서 모세관-결합된 물이 표면에 흡수되고 더 빨리 건조될 수 있도록 보장한다. 이것은 실리콘 수지 도료와 비교하여 개선된 건조를 가져왔다. 이후, 24시간 동안 DIN EN 1062-3에 따라서 물에 도료를 보관함으로써 재건조를 중량 측정 방식으로 결정했다. 24시간 후, 본 발명에 따른 기능화된 입면부 도료로 코팅된 규회 벽돌(sand-lime brick)은 실리콘 수지 코팅에서의 18 중량%와 비교하여 35 중량% 물 방출을 나타냈다.
초흡수성 중합체(SAP)로 다공성 필러를 기능화함으로써, 본 발명에 따른 기능화된 확산성 벽 도료의 모세관 물 흡수(W-값)은 초기의 0.5 kg/m2h0.5를 초과하는 값에서 0.005 kg/m2h0.5 미만의 값으로 감소될 수 있으며, 이로써 0.1 내지 0.03 kg/m2h0.5의 범위의 전체적인 W-값이 얻어지고, 본 발명에 따른 기능화된 입면부 도료는 발수성인 것으로 간주된다. 모세관 물 흡수는 DIN 1062 EN에 따라서 결정된다. 특히 측정을 시작할 때 최대 4시간의 측정 시간까지, 본 발명에 따른 복합 입자를 함유하는 입면부 코팅은 플라스틱 분산 도료에 기초한 상업적으로 이용가능한 코팅보다 더 많은 물을 흡수한다는 것이 분명하다. 물 흡수는 본 발명에 따른 복합 입자를 함유하는 코팅의 공극이 SAP의 팽윤으로 인해 폐쇄되도록 하고, 물 흡수 속도는 현저히 떨어진다.
이것은 건조 상태에서의 높은 수증기 확산성을 유지한 상태에서 달성된다. 본 발명에 따른 기능화된 벽 도료는 0.01 내지 0.1m의 수증기 확산과 등가인 수증기 확산 등가 공기층 두께(Sd 값)를 가지며, 따라서 고도로 투과성인 것으로 간주된다.
참조부호
1 복합 입자 6 코팅 시스템
2 공극 7 기재
3 팽윤성 물질 8 코팅
4 액체 물 9 프라이머 코트
5 팽윤된 팽윤성 물질

Claims (17)

  1. (a) 다공성 캐리어 물질, 특히 다공성 입자, 및
    (b) 팽윤성 물질
    을 포함하는 복합 물질, 특히 전환형 기능성 물질, 바람직하게 복합 입자로서, 다공성 캐리어 물질의 공극이 팽윤성 물질을 함유하고 있는, 복합 물질.
  2. 제 1 항에 있어서, 복합 물질은 미립자 물질인 것을 특징으로 하는 복합 물질.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 복합 입자는 0.5μm 내지 5mm, 특히 0.5μm 내지 1mm, 바람직하게 1 내지 500μm, 바람직하게 1 내지 200μm, 더 바람직하게 2 내지 100μm, 특히 바람직하게 3 내지 80μm, 특히 바람직하게 5 내지 30μm의 범위의 입자 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 복합 물질.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 다공성 캐리어 물질은 대부분 개방된 공극 시스템, 특히 개방 공극 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 물질.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 다공성 캐리어 물질은 필러, 특히 광물성 필러 또는 필러들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 복합 물질.
  6. 제 5 항에 있어서, 광물성 필러는 실리카, 특히 흄드 실리카, 크세로겔, 특히 실리카겔, 규조토, 제올라이트, 에어로겔, 펄라이트, 응회암, 팽창 점토, 버미큘라이트 및 추가의 층상 실리케이트, 특히 벤토나이트 및/또는 카올리나이트, 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 복합 물질.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 광물성 필러는 실리카, 특히 흄드 실리카, 실리카겔, 규조토 및 이들의 혼합물, 바람직하게 흄드 실리카, 실리카겔 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 복합 물질.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 팽윤성 물질의 부피는 팽윤되지 않은 팽윤성 물질의 부피에 대하여, 적어도 0.5배, 특히 적어도 1배, 바람직하게 적어도 2배, 더 바람직하게 적어도 3배만큼 팽윤 과정 동안 증가하고, 및/또는 팽윤성 물질의 부피는 팽윤되지 않은 팽윤성 물질의 부피에 대하여 팽윤 과정 동안 0.5 내지 10배, 특히 1 내지 8배, 바람직하게 2 내지 7배, 더 바람직하게 3 내지 6배만큼 증가하는 것을 특징으로 하는 복합 물질.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 팽윤성 물질은 1 내지 10, 특히 1 내지 8, 바람직하게 1.5 내지 7, 더 바람직하게 2 내지 6의 팽윤도를 갖는 것을 특징으로 하는 복합 물질.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 팽윤성 물질은 천연 중합체, 합성 중합체, 광물성 물질 및 이들의 혼합물, 특히 천연 및 합성 중합체 및 이들의 혼합물, 바람직하게 합성 중합체로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 복합 물질.
  11. 제 10 항에 있어서, 천연 중합체는 알기네이트, 알긴산, 아밀로오스, 아밀로펙틴, 아가, 젤라틴, 칼로오스, 카라게난, 셀룰로오스, 키틴, 키토산, 덱스트란, 글루론산, 이눌린, 라미나린, 리케닌, 풀룰산, 푸스툴란, 녹말, 녹말 유도체, 크산탄 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 복합 물질.
  12. 제 10 항에 있어서, 합성 중합체는 (메트)아크릴레이트, 폴리(메트)아크릴산, 폴리(메트)아크릴산의 염, 폴리아크릴아미드, 폴리알코올 및 이들의 공중합체 및 터폴리머 및 혼합물로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 복합 물질.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 팽윤성 물질은 초흡수성 중합체인 것을 특징으로 하는 복합 물질.
  14. 코팅, 특히 입면부 코팅, 부식 보호 코팅, 결빙 방지 코팅 및/또는 목재 보호 코팅에서 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 복합 물질, 특히 복합 입자의 사용.
  15. 복합 물질, 특히 복합 입자의 제조 방법으로서,
    (a) 제1 공정 단계에서, 다공성 캐리어 물질이 제공되고,
    (b) 제1 공정 단계 (a) 후 제2 공정 단계에서, 팽윤성 물질이 다공성 캐리어 물질의 공극에 도입되고 및/또는 다공성 캐리어 물질의 공극에서 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 공정 단계 (a)에서 다공성 캐리어 물질은 벌크 상태로 또는 분산물로서 도입되는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서, 공정 단계 (b)에서 팽윤성 물질 또는 팽윤성 물질의 전구체는, 특히 용액 또는 분산물로서, 다공성 캐리어 물질에 액체 형태로 첨가되는 것을 특징으로 하는 방법.
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