KR20210013652A - 내후성 배리어를 포함하는 건축용 조립체, 내후성 배리어로 사용하기 위한 시트, 액체 코팅 조성물, 및 이들을 제조하는 방법 - Google Patents

내후성 배리어를 포함하는 건축용 조립체, 내후성 배리어로 사용하기 위한 시트, 액체 코팅 조성물, 및 이들을 제조하는 방법 Download PDF

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Abstract

건축용 기재의 외부 보호를 위한 내후성 배리어(weather resistive barrier)(WRB)는, 온도가 증가함에 따라 감소하는 투습도를 가질 수 있다. 일 실시예에서, WRB는, LCST 중합체를 포함하고, 제2 중합체를 추가로 포함할 수 있는 코팅을 포함한다. WRB는 건축용 조립체의 부분, 시트의 부분, 또는 시트 그 자체일 수 있고, 시트는 75 Pa의 압력에서 0.02 L/(s m2) 미만의 공기 투과도를 갖는다. 또한, 액체 코팅 조성물은 LCST 중합체와 제2 중합체를 포함할 수 있고, 액체 코팅 조성물은, 액체 코팅 조성물에 의해 형성된 고체 코팅이 75 Pa의 압력에서 0.02 L/(s m2) 미만의 공기 투과도와, 온도가 증가함에 따라 감소하는 투습도를 갖도록 조절될 수 있다.

Description

내후성 배리어를 포함하는 건축용 조립체, 내후성 배리어로 사용하기 위한 시트, 액체 코팅 조성물, 및 이들을 제조하는 방법{BUILDING ASSEMBLY INCLUDING A WEATHER RESISTANT BARRIER, A SHEET FOR USE AS A WEATHER RESISTANT BARRIER, A LIQUID COATING COMPOSITION AND METHODS OF MAKING THE FOREGOING}
본 발명은, 건축용 조립체(building assembly)를 위한 내후성 배리어(weather resistive barrier)(WRB), WRB로 사용하기 위한 시트, 액체 코팅 조성물, 및 이들을 제조하는 방법에 관한 것이다.
벽 조립체를 건설하기 위해서, 벽 공동 내의 수분 수준은, 구조적 손상과 건강 결과를 초래할 수 있는 곰팡이의 형성을 피하기 위해 제어될 수 있다. 내부 스마트 증기 배리어는, 집 안의 공기와 벽 공동의 공기 사이에서 수분 증기 투과를 제어하기 위해 외부 벽 공동의 내부 면 위에 위치될 수 있다. 이러한 유형의 증기 배리어는, 습도가 증가함에 따라 증가된 수분 증기 투과성을 갖기 때문에 스마트 배리어(smart barrier)로 흔히 불리고: 겨울과 난방 계절 동안, 벽 공동 내의 상대 습도가 낮으면, 내부 배리어는 벽 공동 내에서 낮은 수분 수준을 유지할 수 있는 반면, 여름 동안, 냉방 계절에는, 벽 공동 내의 상대 습도가 높으면, 스마트 배리어는 수분이 집 안으로 빠져나가도록 한다.
그러나, 상술한 내부 배리어 층은, 서로 다른 수분 및 온도 조건이 벽의 외부 표면에 적용되기 때문에, 실외 환경에 면한 외부 배리어 층으로 적합하지 않다. 외부 WRB를 추가 개선할 필요성이 있다.
일 실시예에 따라, 건축용 기재(building substrate)와 WRB를 포함하는 건축용 조립체로서, WRB는 75% 상대 습도(RH)에서 5℃ 내지 60℃의 온도 범위에서 온도가 증가함에 따라 감소하는 수증기 투과성을 갖는다.
다른 실시예에 따라, 코팅을 포함하는 WRB로 사용하기 위한 시트로서, 코팅은 저 임계 용해 온도(LCST) 중합체와 제 2 중합체를 포함하고; 시트는 75 Pa의 압력에서 0.02 L/(s m2) 미만의 공기 투과성을 가지며; 시트의 수증기 투과성은 75% RH에서 5℃ 내지 60℃의 온도 범위에서 온도가 증가함에 따라 감소한다.
추가 실시예에 따라, 액체 코팅 조성물은 LCST 중합체와 제 2 중합체를 포함하고, 액체 코팅 조성물은, 액체 코팅 조성물에 의해 형성된 고체 코팅이 75 Pa의 압력에서 0.02 L/(s m2) 미만의 공기 투과성을 갖도록 조절되고; 고체 코팅의 수증기 투과성은 75% RH에서 5℃ 내지 60℃의 온도 범위에서 온도가 증가함에 따라 감소한다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 더 잘 이해될 수 있고, 그 많은 특징과 이점들이 당업자에게 명백해질 수 있다.
도 1은, LCST 이하 및 LCST 이상에서 LCST 중합체의 온도 의존적 형태 변화의 예시를 포함한다.
도 2는, 일 실시예에 따라 건축용 기재 위에 도포된 일 층 코팅의 형태인 WRB의 예시를 포함한다.
도 3은, 특정 실시예에 따라 변화하는 온도 및 75% RH에서 3개의 서로 다른 LCST 중합체 코팅(건조 코팅에서 100 중량% LCST 중합체)의 수증기 투과성을 나타내는 그래프이다.
도 4는, 특정 실시예에 따라 25% RH와 75% RH 및 변화하는 온도에서 2개의 서로 다른 LCST 중합체 코팅(건조 코팅에서 100 중량% LCST 중합체)의 수증기 투과성을 나타내는 그래프이다.
도 5는, 2개의 서로 다른 LCST 중합체 코팅의 수증기 투과성을 나타내는 그래프로서, LCST 중합체는 특정 실시예에 따라 변화하는 온도 및 75% RH에서 중합체 매트릭스(건조 코팅에서 23 중량% LCST 중합체)에 분포되어 있다.
본원에 사용된 바와 같이, "포함한다(comprises)", "포함하는(comprising)", "포함한다(includes)", "포함하는(including)", "갖는다", "갖는"이라는 용어 또는 이들의 임의의 다른 변형예는, 배타적이지 않은 포함을 포괄하도록 의도된다. 예를 들어, 특징의 목록을 포함하는 공정, 방법, 물품, 또는 장치는, 반드시 이들 특징에만 제한되지는 않지만, 분명하게 나열되지 않거나 이러한 공정, 방법, 물품, 또는 장치에 고유한 다른 특징들을 포함할 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이, 분명하게 달리 기재되지 않은 한, "또는"은 포괄적 논리합을 나타내고, 배타적 논리합을 나타내지 않는다. 예를 들어, 조건 A 또는 B는 다음 중 어느 하나에 의해 충족된다: A는 참(또는 존재하는)이고 B는 거짓(또는 존재하지 않는)이며, A는 거짓(또는 존재하지 않는)이고 B는 참(또는 존재하는)이며, A와 B 모두 참(또는 존재하는)이다.
또한, 부정관사("a" 또는 "an")의 사용은 본원에 기술된 요소와 구성요소를 설명하기 위해 사용된다. 이는 단지 편의를 위해서, 그리고 본 발명의 범위의 일반적인 의미를 제공하기 위해서 수행된다. 이러한 설명은 하나 또는 적어도 하나를 포함하는 것으로 이해되어야 하고, 단수는 달리 의미하는 것이 명백하지 않은 한 복수를 또한 포함한다.
본 발명의 다양한 실시예는 이제 첨부된 도면을 참조하여 예로서만 설명될 것이다.
본 발명은, 외부 날씨 보호를 위한 건축용 기재 위에 코팅의 형태로 도포될 수 있고 수증기 투과성이 온도 증가에 따라 감소하도록 수증기 투과를 조절할 수 있는 WRB에 관한 것이다.
실시예에서, WRB의 코팅은 LCST 중합체를 포함할 수 있고 제 2 중합체를 더 포함할 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, "LCST 중합체"와 "제 2 중합체"라는 용어는, 하나 이상의 LCST 중합체 및 하나 이상의 제 2 중합체와 같은, 단수 형태와 복수 형태 모두를 의미한다.
본원에 사용된 바와 같이, LCST 중합체라는 용어는, 특정 온도에서 그 3차원 구조의 변화를 겪을 수 있는 열 반응성 중합체를 의미하는 것으로 의도되고, LCST라고도 또한 불린다. 본 명세서에서, LCST 중합체 및 열 반응성 중합체라는 용어는 교환 가능하게 사용된다.
열 반응성 중합체의 LCST 거동은 용해 상태로 관찰될 수 있다: LCST 이하에서, 열 반응성 중합체는 용액에 완전히 혼화되지만, 특정 온도에서는 (LCST) 중합체가 무너지기 시작하여 불용성이 된다. 용해 상태에서 LCST 거동을 갖는 것으로 알려진 중합체는 이러한 열 반응 특성에 관해서 고체 상에서 잘 연구되지 않는다. 이론에 얽매이지는 않지만, 고체 코팅과 같이, 고체 매트릭스 내에 분포된 LCST 중합체의 형태적 변화는 고체 매트릭스의 다공성 구조와 친수성 특성의 변화와 관련될 수 있어서, 수증기 투과성의 변화를 일으킬 수 있는 것으로 추측된다. 도 1에 나타난 바와 같이, 중합체 매트릭스 내에 분포된 LCST 중합체는 그 LCST에서 형태적 변화를 거쳐, LCST 이상에서는, LCST 이하의 온도에서 수증기 투과성에 비해 수증기 투과성의 감소를 일으키는 더 조밀한 구조가 형성되는 것으로 가정된다.
본원에 사용된 바와 같이, 모든 수증기 투과성 값은 US perm 단위를 갖고, 1 US perm은 0.659045 미터(metric) perms(m.p.)으로 변환된다.
본원에 사용된 바와 같이, 코팅(coating)이라는 용어는, 건조 후 액체 코팅 조성물로 기재에 도포된 단일 코팅 층 또는 다층 코팅을 의미하는 것으로 의도된다. 실시예에서, 코팅이라는 용어는 또한 얇은 시트 또는 필름, 예를 들어, 중합체 매트릭스 내에 분포된 LCST 중합체를 포함하는 압출된 필름(extruded film)과 관련될 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이, 중합체 매트릭스라는 용어는, LCST 중합체와 다른 제 2 중합체에 의해 형성된 중합체 네트워크를 의미하는 것으로 의도된다. LCST 중합체는 제 2 중합체의 중합체 매트릭스 내에 분포될 수 있다. 본 발명에서, 중합체 매트릭스라는 용어는, "제 2 중합체" 또는 "매트릭스 중합체"라는 용어와 교환 가능하게 사용된다.
일 실시예에서, LCST 중합체는 화학 결합을 형성하지 않고 제 2 중합체와 혼합될 수 있다. 특정 실시예에서, LSCT 중합체와 제 2 중합체 각각은 동종 중합체(homopolymer), 공중합체의 부분일 수 있고, 또는 중합체들의 조합일 수 있다. 다른 실시예에서, LCST 중합체는 중합체 매트릭스의 제 2 중합체 상에 화학 결합을 통해 그래프트될 수 있다.
실시예에서, 본 발명의 WRB 코팅에 함유된 LCST 중합체는, 히드록시알킬 셀룰로오스, 폴리(알킬아크릴아미드), 폴리(비닐 메틸 에테르), 폴리에테르아민, 폴리에테르; 알킬글리시딜에테르; 폴리포스프에스테르(polyphosphester); 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다.
특정 실시예에서, 본 발명의 WRB 코팅의 LCST 중합체는, 히드록시프로필셀룰로오스, 폴리(N-이소프로필아크릴아미드), 폴리(N-(tert-부틸)아크릴아미드), 폴리(에틸렌 프로필렌) 공중합체의 모노아민 {예를 들어, 헌츠만 코포레이션(미국, 텍사스, 우드랜즈)으로부터 구입 가능한 제파민(Jeffamine) M-2005™-브랜드 중합체}, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
본 발명의 WRB 코팅에 적합할 수 있는 LCST-중합체의 다른 비 제한적인 예는, N-치환 폴리(아크릴 아미드); 폴리(메타크릴아미드)(PMAAm); 폴리(N-에틸아크릴아미드)(PEAAm); 폴리(N-에틸메타크릴아미드)(PEMAm); 폴리(N,N-에틸메틸아크릴아미드); 폴리(N,N-디에틸아크릴아미드)(PDEAAm); 폴리(N-n-프로필아크릴아미드)(PnPAAm); 폴리(N-n-프로필메타크릴아미드)(PnPMAAm); 폴리(N-이소프로필아크릴아미드)(PNIPAM); 폴리(N-이소프로필메타크릴아미드)(PNIPMAm); 폴리(N-시클로프로필아크릴아미드)(PcPAAm); 폴리(N-(L)-(1-히드록시메틸)프로필메타크릴아미드)(P(L-HMPMAAm)); 폴리(N-아크릴로일피롤리딘); 폴리(N-아크릴로일피페리딘)(PAOPip); 폴리(N-비닐 카프로락탐)(PVCL); 폴리(N-비닐 프로필아세트아미드); 폴리(N-비닐-5-메틸-2-옥사졸리돈); 폴리(N-비닐 이소부티르아미드)(PViBAm); 폴리(메틸 2-알킬아미도아크릴레이트); 폴리(메틸 2-프로피온아미도아크릴레이트); 폴리(메틸 2-이소부티르아크릴레이트); 폴리(2-치환-2-옥사졸린); 폴리(2-에틸-2-옥사졸린)(PEOz); 폴리(2-n-프로필-2-옥사졸린)(PnPOz); 폴리(2-이소프로필-2-옥사졸린)(PiPOz); 폴리(에틸렌옥사이드)(PEO); 폴리(에틸렌 글리콜)(PEG) 폴리(프로필렌 옥사이드)(PPO); 폴리(프로필렌 글리콜) PPG; 폴리(비닐에테르)(PVEth); 폴리(메틸비닐에테르)(PMVEth); 폴리(2-메톡시에틸비닐에테르)(PMOVEth); 폴리(2-에톡시에틸비닐에테르)(PEOVEth); 폴리(2-(2-에톡시)에톡시에틸비닐에테르); 폴리(4-히드록시부틸비닐에테르); 폴리(메틸 글리시딜 에테르); 폴리(에틸 글리시딜 에테르); 폴리(에톡시에틸 글리시딜 에테르); 폴리(2-에톡시-2-옥소-1,3,2-디옥사포스포란); 폴리(에틸 에틸렌 호스페이트); 폴리(2-이소프로폭시-2-옥소-1,3,2-디옥사포스포란); 폴리(이소프로필 에틸렌 포스페이트); 폴리(N-메틸아크릴아미드)(PMAAm); 폴리(N,N-디메틸아크릴아미드)(PDMAAm); 히드록시기를 갖는 폴리(N-알킬(메트)아크릴아미드); 폴리(N-에틸메타크릴아미드)(PNEMAAm); 폴리(N,N-에틸메틸아크릴아미드)(PNNEMAAm); 폴리(N-n-프로필아크릴아미드)(PnPAAm); 폴리(N-이소프로필아크릴아미드)(PiPAAm); 폴리(N-비닐이소부티르아미드)(PViBAm); 폴리(2-n-프로필-2-옥사졸린)(PnPOz); 폴리(2-이소프로필-2-옥사졸린)(PiPOz); 폴리루신(PLeu); 폴리(비닐피롤리돈)(PVP); 폴리(N-아크릴로일모르폴린)(PAOM); 폴리(N-tert-부틸아크릴아미드); 폴리(2-치환-2-옥사졸린); 폴리(비닐알코올)(PVA); 폴리(비닐아세테이트)(PVAc); 폴리(프로필렌옥사이드)(PPO); 폴리[2-(2-에톡시에톡시)에틸아크릴레이트](PEEO2A); 폴리[2-(2-메톡시에톡시)에틸메타크릴레이트]](PMEO2MA); 폴리(2-[2-(2-메톡시에톡시)에톡시]에틸메타크릴레이트)(PMEO3MA); 8개 또는 9개의 에틸렌 옥사이드 단위의 측쇄를 갖는 폴리[올리고(에틸렌글리콜)메타크릴레이트](POEGMA); 폴리(2-히드록시프로필아크릴레이트)(PHPA); 폴리(2-히드록시에틸메타크릴레이트)(PHEMA); 알킬알돈아미드 측쇄를 갖는 N-치환된 폴리메타크릴아미드; 폴리(아미도히드록시우레탄)(PAmHU); 트리메틸올에탄과 트리메틸올프로판과 같은 트리올을 갖는 1,4-부탄디올 디글리시딜 에테르; 에틸렌 글리콜, 디(에틸렌 글리콜), 트리(에틸렌 글리콜), 1,2-프로판디올, 및 글리세롤을 갖는 1,2,7,8-디에폭시옥탄; 올리고(에틸렌 옥사이드)-그래프트된 폴리락티드; 메톡시-말단의 덴드론화된 폴리메타크릴레이트; 이소부티르아미드-말단 폴리(아미도아민)덴드리머; 폴리(에틸렌 옥사이드)와 아미노산 에스테르의 2개의 측기(side group)를 갖는 폴리(유기포스파젠); 폴리[6-(아크릴로일옥시메틸)우라실]; 폴리(메틸비닐에테르)(PMVEth); 폴리(메타크릴아미드)(PMAAm); 폴리(N-아크릴릴글리신아미드); 및 폴리(N-메타크릴릴글리신아미드) 일 수 있다. LCST 중합체의 추가 기는, 예를 들어, 구조 (폴리(VPGXG)(여기서, V는 L-발린, P는 L-프롤린, G는 글리신, X는 프롤린을 제외한 임의의 천연 아미노산임)의 단백질계 LCST 중합체; 폴리(L-프롤린)(PPro); 폴리(N-아크릴로일-L-프롤린 메틸 에스테르)(PAProMEs); 및 폴리(N-아크릴로일-4-트랜스-히드록시-L-프롤린 메틸 에스테르)(PAHProMEs) 일 수 있다.
상기 기재된 중합체 종류에 속하는 모든 중합체가 LCST 중합체, 즉, 용해 상태에서 상술한 열 반응성 거동을 갖는 중합체가 아님을 주목해야 한다. 특정 화합물을 LCST 중합체로 확인하기 위해서는, 문헌 출판물에서 이미 공지되어 있지 않으면, 그 LCST 거동은 규정된 시스템 파라미터를 사용하는 실제 실험에 의해 확인될 수 있고, 예측하기 어렵다. 중합체의 잠재적인 LCST 특성을 연구하기 위해 적합한 실험은 구름점(cloud point) 측정으로, 가용성 화합물이 용해 상태에서 응고를 시작하여 용액을 흐리게 만드는 온도로서, 본 발명의 실험부에서 또한 보다 상세히 기술된다.
용해 상태에서 열 반응성 거동을 나타내는 LCST 중합체는, 건조된 코팅과 같은 고체 중합체 매트릭스 내에 분포되어 있으면 동일한 열 반응성 거동을 갖거나 갖지 않을 수 있다. 이론에 얽매이지는 않지만, 고체 코팅 내에서 열 반응성 거동은 여러 인자들에 의존할 수 있다. 이러한 인자의 비 제한적인 예는, LCST 중합체가 분포되어 있는 중합체 매트릭스(제 2 중합체)의 유형, 코팅에서 LCST 중합체의 양, 코팅의 두께, 코팅의 밀도, 습도, 또는 이러한 인자의 임의의 조합일 수 있다.
실시예에서, LCST 중합체가 분포될 수 있는 중합체 매트릭스는, 아크릴 중합체, 아크릴 공중합체, 스티렌 아크릴 공중합체, 비닐 아세테이트 중합체, 비닐 아세테이트 에틸렌 공중합체, 올레핀 왁스, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 염화 비닐리덴 중합체, 스티렌-부타디엔 공중합체, 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 다른 특정 양상에서, 제 2 중합체는 또한 LCST 중합체일 수 있다.
특정 실시예에서, WRB 코팅에서 LCST 중합체의 양은, 코팅의 총 중량을 기준으로, 적어도 0.5 중량%, 예를 들어, 적어도 1 중량%, 적어도 5 중량%, 적어도 10 중량%, 또는 적어도 20 중량%일 수 있다. 다른 실시예에서, 코팅에서 LCST 중합체의 양은, 코팅의 총 중량을 기준으로, 99 중량% 이하, 예를 들어, 90 중량% 이하, 80 중량% 이하, 또는 50 중량% 이하일 수 있다. 코팅에서 LCST 중합체의 양은, 상기 기재된 임의의 최대 및 최소 값들 내의 값, 예를 들어, 코팅의 총 중량을 기준으로 0.5 중량% 내지 99 중량%, 3 중량% 내지 85 중량%, 또는 15 중량% 내지 50 중량%일 수 있는 것으로 인식될 것이다.
코팅의 제 2 중합체는 코팅의 총 중량을 기준으로 적어도 1.0 중량%, 예를 들어, 적어도 10 중량%, 적어도 20 중량%, 적어도 30 중량%, 또는 적어도 40 중량%의 양으로 포함될 수 있다. 다른 실시예에서, 코팅에서 제 2 중합체의 양은, 코팅의 총 중량을 기준으로, 99 중량% 이하, 예를 들어, 95 중량% 이하, 90 중량% 이하, 85 중량% 이하, 또는 80 중량% 이하일 수 있다. 코팅에서 LCST 중합체의 양은 상기 기재된 임의의 최대 및 최소 값들 내의 값, 예를 들어, 코팅의 총 중량을 기준으로, 1.0 중량% 내지 99 중량%, 5 중량% 내지 95 중량%, 또는 35 중량% 내지 90 중량%일 수 있는 것으로 인식될 것이다.
다른 실시예에서, WRB의 코팅은, UV 흡수제, 충전제, 염료, 소포제, 점성도 조절제, 분산제, 계면활성제, 또는 이들의 임의의 조합 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 본 발명의 WRB 코팅은, 적어도 10㎛, 예를 들어, 적어도 20㎛, 적어도 50㎛, 또는 적어도 100㎛의 두께를 가질 수 있다. 또 다른 실시예에서, 코팅은 800㎛ 이하, 예를 들어, 700㎛ 이하, 600㎛ 이하, 또는 500㎛ 이하의 두께를 가질 수 있다. 코팅의 두께는, 상기 기재된 임의의 최대 및 최소 값들 내의 값, 예를 들어, 10㎛ 내지 800㎛, 15㎛ 내지 650㎛, 또는 20㎛ 내지 550㎛일 수 있는 것으로 인식될 것이다.
본 발명의 WRB는 건축용 기재의 외부 날씨 보호에 적합할 수 있고, 수증기 흐름을 조절하여, 5℃ 내지 85℃의 온도 범위에서, 특히 5℃ 내지 60℃의 온도 범위 내에서, 온도가 증가함에 따라 수증기 투과성이 감소하는 원하는 이점을 가질 수 있다. 특정 실시예에서, 본 발명의 WRB 코팅의 수증기 투과성은 온도가 5℃에서 60℃로 증가함에 따라 적어도 50%의 감소를 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 수증기 투과성은 온도가 5℃에서 60℃로 증가할 때 적어도 55%, 예를 들어, 60%, 70%, 80%, 또는 90% 감소할 수 있다.
WRB 코팅의 수증기 투과성의 감소는 전체 온도 범위에서 연속적이지 않을 수 있지만, 특히, LCST 중합체의 구름점 온도에 가까운, 투과성의 특정한 하락으로 발생할 수 있다.
특정 실시예에서, 25℃ 이하의 온도에서 코팅의 수증기 투과성은, 적어도 10 US perms (6.59 m.p.), 예를 들어, 적어도 15 US perms (9.8 m.p.), 적어도 20 US perms (13.2 m.p.), 적어도 30 US perms (19.8 m.p.), 적어도 50 US perms (32.9 m.p.), 또는 적어도 100 US perms (65.9 m.p.)일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 45℃ 이상의 온도에서 수증기 투과성은, 5 US perms (3.29 m.p.) 이하, 예를 들어, 4 US perms (2.64 m.p.) 이하, 3 US perms (1.98 m.p.) 이하, 2 US perms (1.32 m.p.) 이하, 또는 1 US perm (0.66 m.p.) 이하일 수 있다.
본 발명의 WRB의 수증기 투과성은 그 환경의 상대 습도에 더 좌우될 수 있다. 놀랍게도, WRB 코팅의 열 반응성 거동은 75% RH 또는 95% RH와 같은 높은 습도에서 일어날 수 있지만, 25% RH와 같은 낮은 습도에서도 반드시 그렇지는 않다는 것이 관찰되었다. 이론에 얽매이기를 바라지는 않지만, 물의 존재는 매트릭스를 더 친수성으로 만들어서 중합체 매트릭스에서 LCST 중합체의 보다 용이한 형태적 변화를 허용하는 것으로 보인다.
본 발명의 WRB 코팅은 건축용 조립체를 형성하기 위해 건축용 기재에 부착되거나 코팅될 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 건축용 기재라는 용어는, 제어된 수증기 흐름으로부터 이익을 얻을 건물의 건설에 적합한 임의의 구조일 수 있고, 구체적으로 이 곳에서는 상대 습도가 증가함에 따라 수증기 투과성의 감소를 갖는 것이 요구된다. 건축용 기재의 비 제한적인 예는, 예를 들어, 벽 조립체, 보드, 사이딩(siding), 시트 물품, 또는 패널일 수 있다. 특정 실시예에서, 건축용 기재는 석고를 포함하는 보드일 수 있다.
일 실시예에서, 본 발명의 WRB는 건축용 기재의 적어도 하나의 외부 표면과 직접 접촉하는 일 층 코팅일 수 있다 (도 2 참조).
본 발명은 또한 WRB로 사용하기 위한 시트에 관한 것이다. 실시예에서, 시트는 다공성 기재와 상술한 코팅의 복합체일 수 있고, 여기에서 코팅은 다공성 기재의 적어도 제 1 표면 위에 놓일 수 있다. 특정 실시예에서, 접착층은 다공성 기재의 제 2 대향 표면 위에 놓일 수 있고, 제거 가능한 라이너가 시트의 접착층에 부착될 수 있다. 특정 실시예에서, 시트는 건축용 기재의 외부 보호를 위한 자체 접착 시트일 수 있다. 다른 특정 실시예에서, 본 발명의 시트는 코팅에 의해서만, 예를 들어, 얇은 압출된 필름 형태로 형성될 수 있다.
실시예에서, 본 발명의 시트는 75 Pa의 압력에서 0.02 L/(s m2) 미만의 공기 투과성을 가질 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 공기 투과성을 언급할 때, 기재된 모든 공기 투과성 값은 ASTM E2178(2013)에 명시된 시험 절차 하에서 얻어진다.
본 발명은 또한 WRB의 상술한 코팅을 제조하기에 적합한 액체 코팅 조성물에 관한 것이다. 실시예에서, 액체 코팅 조성물은 적어도 제 1 중합체와 제 2 중합체를 포함할 수 있고, 이에 의해 제 1 중합체는 LCST 중합체를 포함할 수 있다. 액체 코팅 조성물은, 액체 코팅 조성물에 의해 형성된 고체 코팅이 75 Pa의 압력에서 0.02 L/(s m2)를 초과하는 공기 투과성을 갖도록 조절될 수 있다.
LCST 중합체와 제 2 중합체는 WRB 코팅에 관해서 상술한 바와 같이 선택될 수 있다.
실시예에서, 액체 코팅 조성물은, 액체 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로, 적어도 5 중량%, 예를 들어, 적어도 10 중량%, 적어도 15 중량%, 또는 적어도 20 중량%의 양으로 물을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 액체 코팅 조성물에서 물의 양은 95 중량% 이하, 예를 들어, 90 중량% 이하, 80 중량% 이하, 또는 70 중량% 이하일 수 있다. 액체 코팅 조성물의 물 함량은, 상기 기재된 임의의 최대 및 최소 값들 내의 값, 예를 들어, 5 중량% 내지 95 중량%, 20 중량% 내지 85 중량%, 또는 25 중량% 내지 75 중량%일 수 있다.
다른 실시예에서, 액체 코팅 조성물은 물과 다른 용매, 또는 물과 다른 용매의 혼합물을 함유할 수 있다.
실시예에서, 본 발명의 액체 코팅 조성물은, UV 흡수제, 충전제, 염료, 소포제, 점성도 조절제, 분산제, 계면활성제, 또는 이들의 임의의 조합 중 적어도 하나를 선택적으로 더 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 액체 코팅 조성물의 충전제는 무기 재료, 유기 재료 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 특정 충진제는, 점토, 몬모릴로나이트, 탄산 칼슘, 황산 바륨, 벤토나이트, 백운모, 일라이트, 쿡케이트, 카올로나이트, 녹니석, 석고, 실리카, 활석, 카본 블랙, 규조토, 알루미나, 티타니아, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 충전제는 경화된 코팅에서 보강을 제공하거나, 경화된 코팅에서 난연성을 제공하거나, 또는 경화된 코팅의 물리적 특성을 향상시킬 수 있다 {예를 들어, 충전제를 함유하지 않는 경화된 조성물의 CLTE와 비교해서 선형 열팽창 계수(CLTE)를 감소}. 특정 실시예에서, 충전제는, 액체 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로, 0 중량% 내지 30 중량% 범위로 액체 코팅 조성물에 존재할 수 있다.
특정 예에서, 액체 코팅 조성물은 하나 이상의 살생물제(biocidal agent)를 포함할 수 있다. 살생물제는 건축용 기재의 코팅 및/또는 표면 상에서 유기물의 성장을 억제 또는 방지하는 데 효과적일 수 있다. 일부 실시예에서, 살생물제제는 기재의 표면에서 곰팡이 또는 다른 균류의 성장을 방지하기 위한 살진균제, 예를 들어, 곰팡이 제거제(moldicide)로서 효과적일 수 있다. 다른 실시예에서, 살생물제제는 기재의 표면에서 박테리아, 이끼, 조류(algae) 또는 다른 유기물의 성장을 방지하는 데 효과적일 수 있다. 존재하는 경우, 살생물제는 생물 유기물의 성장을 억제 또는 방지하기 위한 유효량으로 존재할 수 있다.
액체 코팅 조성물은 또한 바람직한 점성도를 가질 수 있다. 예를 들어, 특정 실시예에서, 조성물은 21℃의 온도에서 1 s-1의 전단 속도(shear rate)에서 적어도 약 1000 cps의 점성도를 가질 수 있다. 추가 실시예에서, 조성물은 21℃의 온도에서 1000 s-1의 전단 속도에서 약 1000 cps 이하의 점성도를 가질 수 있다. 또한, 조성물은 21℃의 온도에서 1 s-1의 전단 속도에서 적어도 약 5000 cps의 점성도를 가질 수 있고, 21℃의 온도에서 1000 s-1의 전단 속도에서 약 1000 cps 이하의 점성도를 가질 수 있다.
액체 코팅 조성물은 경화 후 특성으로 또한 기술될 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 경화된 액체 코팅 조성물이 코팅으로 지칭되고, WRB의 주요 부분이거나 또는 본 발명의 완전한 WRB를 확립할 수 있다. 특정 실시예에서, 코팅은 특정 코팅 중량을 가질 수 있다. 예를 들어, 코팅은 적어도 약 10 g/m2, 적어도 약 20 g/m2, 또는 심지어 적어도 약 40 g/m2의 코트 중량(coat weight)을 가질 수 있다. 추가 실시예에서, 코팅은 약 120 g/m2 이하의 코트 중량을 가질 수 있다. 코트 중량은, 상기 제공된 임의의 최대 및 최소 값들의 범위 내의 값, 예를 들어, 약 10 g/m2 내지 약 120 g/m2, 또는 약 40 g/m2 내지 약 100 g/m2 범위 내의 값을 가질 수 있는 것으로 인식될 것이다.
본 발명은 또한 상술한 WRB 또는 건축용 조립체를 제조하는 방법에 관한 것이다.
특정 실시예에서, 방법은, 건축용 기재를 제공하는 단계와, 건축용 기재의 적어도 하나의 외부 표면 위에 상술한 액체 코팅 조성물을 도포하는 단계를 포함할 수 있다. 액체 코팅 조성물은, 예를 들어, 메이어 로드(Mayer rod), 브러시 또는 블레이드를 통한 분무, 딥 코팅(deep-coating) 또는 코팅에 의해 건축용 기재 위에 도포될 수 있다. 도포된 액체 코팅 조성물은 공기 건조, 적외선 건조, 또는 85℃까지 상승된 온도에서 건조될 수 있다.
아래 기술된 예에 나타나 있는 바와 같이, LCST 중합체를 포함하는 고체 배리어 코팅을 개발 및 제조하는 것이 가능하였고, 코팅은 온도 증가에 따라 수증기 투과성이 감소하는 원하는 특징을 갖는다. 이러한 거동은 본 발명의 코팅을 건축용 조립체를 위한 외부 WRB에 사용하기 적합하게 한다. 겨울에, 벽 공동 내의 온도와 상대 습도가 차고 건조한 실외 공기에 비해 높으면, 막은 투과성이 있고 수증기가 벽 공동을 빠져나가도록 허용할 수 있는 반면, 여름에는, 벽 공동 내의 온도와 상대 습도 수준이 뜨겁고 습한 외부 환경에 비해 낮으면, 막은 배리어로 작용하고 실외 수분이 벽 내로 침투하는 것을 허용하지 않을 수 있다.
많은 다른 양상과 실시예가 가능하다. 이들 양상과 실시예 중 일부가 본원에 기술된다. 이 명세서를 읽은 후에, 당업자는 이러한 양상들과 실시예들이 단지 예시적이고 본 발명의 범위를 제한하지 않는 것으로 이해할 것이다. 실시예들은 아래 나열된 실시예들 중 임의의 하나 이상에 따를 수 있다.
실시예
실시예 1. 건축용 기재와 WRB를 포함하는 건축용 조립체에 있어서, WRB는 75% 상대 습도(RH)에서 5℃ 내지 60℃의 온도 범위에서 온도가 증가함에 따라 감소하는 수증기 투과성을 갖는, 건축용 조립체.
실시예 2. 제 1 실시예에 있어서, WRB는, LCST 중합체를 포함하는 코팅을 포함하는, 건축용 조립체.
실시예 3. 제 2 실시예에 있어서, 코팅은, LCST 중합체와 다른 제 2 중합체를 더 포함하는, 건축용 조립체.
실시예 4. 제 1 실시예에 있어서, WRB는 LCST 중합체 및 LCST 중합체와 다른 제 2 중합체를 포함하는 코팅을 포함하는, 건축용 조립체.
실시예 5. 제 2 실시예, 제 3 실시예, 또는 제 4 실시예 중 어느 하나의 실시예에 있어서, LCST 중합체는, 히드록시알킬 셀룰로오스, 폴리(알킬아크릴아미드), 폴리(비닐 메틸 에테르), 폴리에테르아민, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 건축용 조립체.
실시예 6. 제 5 실시예에 있어서, LCST 중합체는, 히드록시프로필셀룰로오스, 폴리(N-이소프로필아크릴아미드), 폴리(N-(tert-부틸)아크릴아미드), 폴리(에틸렌 프로필렌) 공중합체의 모노아민, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 건축용 조립체.
실시예 7. 제 2 실시예 내지 제 6 실시예 중 어느 하나의 실시예에 있어서, 코팅에서 LCST 중합체의 양은, 코팅의 총 중량을 기준으로 적어도 0.5 중량%인, 건축용 조립체.
실시예 8. 제 3 실시예 내지 제 7 실시예 중 어느 하나의 실시예에 있어서, 제 2 중합체는, 아크릴 중합체, 아크릴 공중합체, 스티렌 아크릴 공중합체, 비닐 아세테이트 중합체, 비닐 아세테이트 에틸렌 공중합체, 올레핀 왁스, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 염화 비닐리덴 중합체, 스티렌-부타디엔 공중합체, 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 건축용 조립체.
실시예 9. 제 7 실시예 내지 제 8 실시예 중 어느 하나의 실시예에 있어서, WRB는, UV 흡수제, 충전제, 염료, 소포제, 점성도 조절제, 분산제, 계면활성제, 또는 이들의 임의의 조합 중 적어도 하나를 더 포함하는, 건축용 조립체.
실시예 10. 제 1 실시예 내지 제 9 실시예 중 어느 하나의 실시예에 있어서, WRB의 코팅은, 10㎛ 내지 500㎛의 두께를 갖는, 건축용 조립체.
실시예 11. 제 1 실시예 내지 제 10 실시예 중 어느 하나의 실시예에 있어서, WRB는, 적어도 45℃의 온도에서, 5 US perms (3.29 m.p.) 이하, 예를 들어, 3 US perms (1.98 m.p.) 이하 또는 1 US perm (0.66 m.p.) 이하의 수증기 투과성을 갖는, 건축용 조립체.
실시예 12. 제 1 실시예 내지 제 11 실시예 중 어느 하나의 실시예에 있어서, WRB는, 25℃ 이하의 온도에서, 적어도 10 US perms (6.59 m.p.), 예를 들어, 적어도 15 US perms (9.88 m.p.), 적어도 20 US perms (13.2 m.p.), 또는 적어도 30 US perms (19.8 m.p.)의 수증기 투과성을 갖는, 건축용 조립체.
실시예 13. 제 2 실시예 내지 제 12 실시예 중 어느 하나의 실시예에 있어서, 코팅은 일 층 코팅이고, 코팅은 건축용 기재의 적어도 하나의 외부 표면과 직접 접촉하는 건축용 조립체.
실시예 14. 제 1 실시예 내지 제 13 실시예 중 어느 하나의 실시예에 있어서, 건축용 기재는 보드, 패널, 또는 사이딩인, 건축용 조립체.
실시예 15. 제 14 실시예에 있어서, 건축용 기재는 석고를 포함하는 보드인, 건축용 조립체.
실시예 16. 제 1 실시예 내지 제 15 실시예 중 어느 하나의 실시예에 있어서, WRB의 수증기 투과성은, 5℃부터 60℃까지의 온도 증가에서 적어도 50% 감소하는, 건축용 조립체.
실시예 17. 제 1 실시예 내지 제 16 실시예 중 어느 하나의 실시예에 있어서, 25℃ 이하의 온도에서 수증기 투과성은 적어도 12 US perms (7.9 m.p.)이고, 45℃를 초과하는 온도에서 수증기 투과성은 6 US perms (3.95 m.p.) 이하인, 건축용 조립체.
실시예 18. 코팅을 포함하는 WRB로 사용하기 위한 시트에 있어서, 코팅은 LCST 중합체와 제 2 중합체를 포함하고; 시트는 75 Pa의 압력에서 0.02 L/(s m2) 미만의 공기 투과성을 가지며; 시트의 수증기 투과성은 75% RH의 상대 습도에서 5℃ 내지 60℃의 온도 범위에서 온도가 증가함에 따라 감소하는, 시트.
실시예 19. 제 18 실시예에 있어서, 코팅은 다공성 기재의 제 1 표면 위에 놓인, 시트.
실시예 20. 제 18 실시예 또는 제 19 실시예에 있어서, 시트는 다공성 기재의 제 2 표면 위에 놓인 접착층을 더 포함하는, 시트.
실시예 21. 제 20 실시예에 있어서, 시트는 접착층에 부착된 제거 가능한 라이너를 포함하는, 시트.
실시예 22. 제 18 실시예 내지 제 20 실시예 중 어느 하나의 실시예에 있어서, 시트는 자체 접착 시트인, 시트.
실시예 23. 제 18 실시예에 있어서, 시트는 압출된 필름인, 시트.
실시예 24. 제 18 실시예 내지 제 23 실시예 중 어느 하나의 실시예에 있어서, LCST 중합체는, 하이드로 알킬 셀룰로오스, 폴리(알킬아크릴아미드), 폴리(비닐 메틸 에테르), 폴리에테르아민, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 시트.
실시예 25. 제 24 실시예에 있어서, LCST 중합체는, 히드록시프로필셀룰로오스, 폴리(N-이소프로필아크릴아미드), 폴리(N-(tert-부틸)아크릴아미드), 폴리(에틸렌 프로필렌) 공중합체의 모노아민, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 시트.
실시예 26. 제 18 실시예 내지 제 25 실시예 중 어느 하나의 실시예에 있어서, 시트는, 적어도 45℃의 온도에서, 5 US perms (3.29 m.p.) 이하, 예를 들어, 3 US perms (1.98 m.p.) 이하, 또는 1 US perm (0.66 m.p.) 이하의 수증기 투과성을 갖는, 시트.
실시예 27. 제 18 실시예 내지 제 25 실시예 중 어느 하나의 실시예에 있어서, 시트는, 25℃ 이하의 온도에서, 적어도 10 US perms (6.59 m.p.), 예를 들어, 적어도 20 US perms (13.2 m.p.), 적어도 30 US perms (19.8 m.p.), 또는 적어도 40 US perms (26.4 m.p.)의 수증기 투과성을 갖는, 시트.
실시예 28. 제 18 실시예 내지 제 27 실시예 중 어느 하나의 실시예에 있어서, WRB의 수증기 투과성은 5℃부터 60℃까지의 온도 증가에서 적어도 50% 감소하는, 시트.
실시예 29. 제 18 실시예 내지 제 25 실시예 또는 제 28 실시예 중 어느 하나의 실시예에 있어서, 25℃ 이하의 온도에서 수증기 투과성은 적어도 12 US perms (7.9 m.p.)이고, 45℃를 초과하는 온도에서 수증기 투과성은 6 US perms (3.95 m.p.) 이하인, 시트.
실시예 30. 건축용 기재를 제공하는 단계와; 건축용 기재의 적어도 하나의 외부 표면에 WRB를 부착시키는 단계를 포함하는, 건축용 구성요소를 제조하는 방법에 있어서, WRB는 LCST 중합체와 제 2 중합체를 포함하는 코팅을 포함하는, 방법.
실시예 31. 제 30 실시예에 있어서, LCST 중합체와 제 2 중합체를 포함하는 수성 코팅 용액을 제조하는 단계와; 수성 코팅 용액을 건축용 기재의 적어도 하나의 외부 표면에 도포하는 단계와; 수성 코팅 용액을 건조시켜 코팅을 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
실시예 32. 제 30 실시예 또는 제 31 실시예에 있어서, 건축용 기재는 보드, 패널, 또는 사이딩인, 방법.
실시예 33. 제 32 실시예에 있어서, 건축용 기재는 석고를 포함하는 보드인, 방법.
실시예 34. 제 30 실시예 내지 제 33 실시예 중 어느 하나의 실시예에 있어서, WRB는, 5℃ 내지 85℃, 예를 들어, 5℃ 내지 75℃, 또는 5℃ 내지 60℃의 온도 범위에서 온도가 증가함에 따라 감소하는 수증기 투과성을 갖는, 방법.
실시예 35. 제 30 실시예 내지 제 34 실시예 중 어느 하나의 실시예에 있어서, WRB는, 적어도 45℃의 온도에서, 5 US perms (3.29 m.p.) 이하, 예를 들어, 3 US perms (1.98 m.p.) 이하, 또는 1 US perm (0.66 m.p.) 이하의 수증기 투과성을 갖는, 방법.
실시예 36. 제 30 실시예 내지 제 35 실시예 중 어느 하나의 실시예에 있어서, WRB는, 25℃ 이하의 온도에서, 적어도 10 US perms (6.59 m.p.), 예를 들어, 적어도 20 US perms (13.2 m.p.), 적어도 30 US perms (19.8 m.p.), 또는 적어도 40 US perms (26.4 m.p.)의 수증기 투과성을 갖는, 방법.
실시예 37. 제 1 중합체와 제 2 중합체를 포함하는 액체 코팅 조성물에 있어서, 제 1 중합체는 LCST 중합체를 포함하고, 액체 코팅 조성물은, 액체 코팅 조성물에 의해 형성된 고체 코팅이 75 Pa의 압력에서 0.02 L/(s m2) 미만의 공기 투과성을 갖고, 75% RH의 상대 습도에서 5℃ 내지 60℃의 온도 범위에서 온도가 증가함에 따라 고체 코팅의 수증기 투과성이 감소하도록 조절되는, 액체 코팅 조성물.
실시예 38. 제 37 실시예에 있어서, 코팅 조성물은 적어도 5 중량%의 양의 물을 포함하는, 액체 코팅 조성물.
실시예 39. 제 37 실시예 또는 제 38 실시예에 있어서, LCST 중합체는, 히드록시알킬셀룰로오스, 폴리(알킬아크릴아미드), 폴리(비닐 메틸 에테르), 폴리에테르아민, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 액체 코팅 조성물.
실시예 40. 제 39 실시예에 있어서, LCST 중합체는, 히드록시프로필셀룰로오스, 폴리(N-이소프로필아크릴아미드), 폴리(N-(tert-부틸)아크릴아미드), 폴리(에틸렌 프로필렌) 공중합체의 모노아민, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 액체 코팅 조성물.
실시예 41. 제 37 실시예 내지 제 40 실시예 중 어느 하나의 실시예에 있어서, 제 2 중합체는 에멀션 중합체인, 액체 코팅 조성물.
실시예 42. 제 37 실시예 내지 제 41 실시예 중 어느 하나의 실시예에 있어서, 제 2 중합체는, 아크릴 중합체, 아크릴 공중합체, 스티렌 아크릴 공중합체, 비닐 아세테이트 중합체, 비닐 아세테이트 에틸렌 공중합체, 올레핀 왁스, 폴리 우레탄, 염화 비닐리덴 중합체, 스티렌-부타디엔 공중합체, 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 액체 코팅 조성물.
실시예
다음의 비 제한적인 예는 본원에 기술된 것과 같은 개념을 예시한다.
예 1
2개의 서로 다른 LCST 중합체인, 히드록시프로필 셀룰로오스(HPC)와 폴리(N-이소프로필아크릴아미드)(PNIPAAM)의 구름점은 다양한 농도의 수용액에서 시험되었다. 구름점은, 용해된 중합체가 응고되고 용액에서 분리되기 시작하여, 용액의 흐림(cloudiness)을 일으키는 열 반응성 중합체의 온도와 관련된다. 구름점은 연구된 열 반응성 중합체의 LCST의 표시일 수 있다.
구름 시험(cloud test)은, 25℃의 초기 온도에서 시작되었고, 중합체 용액의 온도는 5분마다 약 2℃의 속도로 천천히 증가되었다. 시험은, 응고된 중합체가 다시 용해되는 투명점(clearing point)을 결정하기 위해 역방향으로 또한 수행되었다. 온도의 감소는 5분마다 2℃의 속도로 조절되었다. 시험 평가를 위해, 흐림과 투명함이 시작된 온도뿐만 아니라, 용액이 완전히 흐려지거나 완전히 투명해진 온도가 기록되었다.
구름 시험 결과의 요약은, PNIPAAM에 대해서는 표 1에, HPC에 대해서는 표 2에 나타나 있다. PNIPAAM은 31℃ 내지 33℃ 범위의 구름점을 갖는 반면, HPC는 46℃ 내지 48℃ 범위의 구름점을 가짐을 알 수 있다. 양쪽 물질은 가역적인 흐림 효과를 나타내어서, 투명점의 온도는 흐림점(clouding point)의 온도보다 약간 낮았다. 서로 다른 농도는 흐림점 온도의 변화를 이끌지 않았다.
[표 1]
Figure pat00001
[표 2]
Figure pat00002
예 2
다양한 온도에서 LCST 중합체 코팅(건조 코팅에서 100% LCST 중합체)의 투과성 시험:
각각 다음의 LCST 중합체 중 하나를 포함하는, 3개의 수성 액체 코팅 용액이 제조되었다: 1) 폴리[2-(2-에톡시에톡시)에틸아크릴레이트]{알드리치(Aldrich)의 PEEO2A}; 2) 폴리비닐알코올{쿠라레이(Kuraray)의 PVA LM25}; 및 3) 폴리프로필렌 글리콜(PPG4000)과 이소시아네이트{데스모두르(Desmodur)의 N75MPA}로 제조된 폴리우레탄.
액체 코팅 용액은 코팅되지 않은 갈색의 크라프트 용지(80g/m2) 위에 메이어 로드를 통해 도포되고 건조되었다. 모든 시료에 대해 생성된 건조 코팅 두께는 100㎛였고, 코팅의 총 중량을 기준으로 100 중량%의 LCST 중합체를 함유하였다.
건조된 시료는 5개의 서로 다른 온도, 10℃; 20℃; 30℃; 40℃; 및 50℃에서 75% RH에서 이들의 수증기 투과성에 관해서 분석되었다.
준비된 코팅 시료와 측정된 수증기 투과성의 요약은 표 3과 도 3에서 보일 수 있다. 모든 LCST 중합체 코팅 층에 대해서, 온도 상승에 따른 수증기 투과성의 감소가, 시험된 온도 범위에서 관찰될 수 있었다.
[표 3]
Figure pat00003
예 3
다양한 온도 및 2개의 서로 다른 습도에서 LCST 중합체 코팅(건조 코팅에서 100% LCST 중합체)의 투과성 시험:
LCST 중합체로서 피셔 사이언티픽(Fisher Scientific)의 히드록시프로필 셀룰로오스(HPC), 및 시그마 알드리치(Sigma Aldrich)의 폴리(N-이소프로필아크릴아미드)(PNIPAAM)이 사용된 것을 제외하고, 예 2에 기술된 것과 동일한 절차에 따라 코팅된 종이 시료가 제조되었다. 수증기 투과성은 2개의 서로 다른 습도, 예를 들어, 25% RH와 75% RH에서 측정되었다. 각 습도에 대해, 투과성 측정을 위해 2개의 서로 다른 온도, 20℃와 60℃가 선택되었다. 표 4와 도 4에서 알 수 있는 바와 같이, PNIPAAM 층은, 양쪽 습도 조건, 25% RH와 75% RH에서, 온도가 증가함에 따라 수증기 투과성의 감소를 나타내었다. HPC 층의 경우에, 수증기 투과성의 감소는 75% RH에서 관찰되었지만, 25% RH에서는 관찰되지 않았다.
[표 4]
Figure pat00004
예 4:
중합체 매트릭스에 함유된 LCST 중합체를 갖는 코팅의 투과성 시험:
고체 코팅은 중합체 매트릭스에 함유된 LCST 중합체 HPC 또는 PNIPAAM으로 제조되었다. 매트릭스 중합체(제 2 중합체)로서, 스티렌 부타디엔계 중합체인 라텍스 XU31591{트린지오(Trinseo)}; 부타디엔-염화비닐리덴계 중합체인 라텍스 XU31904{트린지오(Trinseo)}, 및 완전한 아크릴 중합체인 리파크릴(Lipacryl) MB-364{다우 케미컬 컴퍼니(Dow Chemical Company)}가 사용되었다. 코팅은 LCST 중합체의 양, 매트릭스 중합체의 양, 및 건조 코팅의 두께가 변화한다 (표 5 참조). 투과성 측정은, 25% RH와 75% RH 및 2개의 서로 다른 온도인 20℃와 60℃에서 수행되었다.
HPC에 대해, 중합체 매트릭스 XU31591에서 전형적인 LCST 효과는 23 중량%의 농도에서 관찰된 반면, 저 농도(1 및 5 중량%)는 이러한 온도 관련 거동을 나타내지 않았다. 이와 대조적으로, PNIPAAM은 모든 시험된 농도에서, 중합체 매트릭스 XU31591의 1 중량%, 5 중량%, 및 23 중량%에서 LCST 효과를 보여주었다.
고온(60℃)에서 가장 낮은 수증기 투과성 값이 140㎛의 코팅 두께에서 라텍스 XU31904로 관찰되었다. 이 조합은 또한 온도 증가(20℃ 내지 60℃)에 따른 수증기 투과성의 가장 큰 감소를 가졌다. 도 5 참조.
리파크릴(Lipacryl) MB-304의 사용은 XU31591과 XU31904와 비교해서 시험된 LCST 중합체의 활성의 감소를 가져왔다. PNIPAAM은 코팅의 20 중량%에서만 LCST 효과를 나타내고, 5 중량%의 저 농도에서는 나타내지 않은 반면, HPC는 리파크릴(Lipacryl) MB-304의 어떠한 시험 농도(5 및 20 중량%)에서도 LCST 거동을 나타내지 않았다.
HPC 또는 PNIPAAM과 결합된 3개의 모든 시험된 매트릭스 중합체에 대해서, LCST 거동은 75% RH에서만 관찰되었고, 25% RH에서는 관찰되지 않았다.
결과는, 중합체 매트릭스에서 LCST 중합체의 원하는 열 반응성 거동은 여러 인자들, 예를 들어, 코팅에서 LCST의 양, LCST 중합체가 분포되어 있는 중합체 매트릭스의 유형, 코팅의 두께, 및 상대 습도에 의존한다.
[표 5]
Figure pat00005
예 5:
교차 결합 폴리우레탄에 그래프트된 LCST 중합체
실온에서 50 중량%의 에틸 아세테이트(용매), 2.5 중량%의 에틸렌 글리콜; 31.5 중량%의 데스모두르(Desmodur) N75MPA{코베스트로(Covestro)의 이소시아네이트}, 및 16 중량%의 제파민(Jeffamine) M2005™-브랜드 LCST 중합체를 혼합하여 액체 코팅 조성물이 제조되었다. 예 2에 기술된 것과 동일한 절차에 따라 코팅 용지 시료가 제조되었다. 75% RH 및 20℃ 내지 50℃ 범위의 다양한 온도에서 건조된 시료에 대해 수증기 투과성이 측정되었다. 수증기 투과성은 20℃ 내지 40℃의 시험 범위에서 온도가 증가함에 따라 감소하고, 40℃에서 플래토(plateau)에 도달하는 것으로 표 6에서 볼 수 있다. 이론에 얽매이지는 않지만, 결과는, LCST 중합체가 매트릭스 중합체에(본 예에서는 폴리우레탄에) 화학적으로 결합되면, LCST 중합체는 LCST 효과, 즉, 온도가 증가함에 따라 수증기 투과성을 감소시키는 것을 제공할 수 있음을 보여준다.
[표 6]
Figure pat00006
서로 다른 온도와 서로 다른 습도에서 수증기 투과성의 측정
모든 코팅된 용지 시료의 25% RH와 75% RH에서 수증기 투과성은, 컵 시험 방법으로도 불리는, ASTM E96 (2014)에 따라 측정되었다.
시험 챔버(testing chamber)는 먼저 20℃와 50% RH로 설정되었다. 이는 각각 건식 및 습식 컵을 기준으로 25% RH와 75% RH 모두에서 LCST 이하의 수증기 투과성 값의 측정을 허용하였다. 데이터 점(컵 중량)은 1-2시간마다 측정되었다. 건식 컵의 포화는 24시간 내에 일어날 수 있기 때문에, 24시간 프레임 내에 적어도 6개의 데이터 점들이 취해져야만 했다. 일단 20℃에서 충분한 데이터 점들이 얻어졌으면, 챔버는 60℃와 50% RH로 설정되었다. 이는, 25% RH와 75% RH 모두에서 LCST 이상의 투과성 값의 결정을 허용하였다. 더 높은 온도에서는, 건식 컵의 포화가 5-6시간 이내에 일어날 수 있고, 적어도 6개의 데이터 점들이 이러한 시간 프레임 이내에 취해져야 하기 때문에, 데이터 점들은 30-45분마다 취하여졌다.
측정된 모든 투과성 값들은 2개의 독립적인 코팅 시료의 평균 값이다.
상술한 명세서에서, 개념들은 특정 실시예를 참조하여 설명되었다. 그러나, 당업자는, 아래 청구범위에 기술된 바와 같이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서 다양한 수정 및 변경이 이루어질 수 있음을 인식한다. 따라서, 명세서와 도면은 제한적인 의미보다는 예시적인 의미로 간주되어야 하고, 이러한 모든 수정들은 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 의도된다.

Claims (15)

  1. 건축용 기재(building substrate)와 내후성 배리어(weather resistive barrier)(WRB)를 포함하는 건축용 조립체(building assembly)로서,
    상기 WRB는 저 임계 용해 온도(LCST) 중합체 및 상기 LCST 중합체와는 다른 제2 중합체를 포함하는 코팅을 포함하고, 여기서 상기 WRB는 75% 상대 습도(RH)에서 5℃ 내지 60℃의 온도 범위에서 온도가 증가함에 따라 감소하는 투습도(water vapor permeability)를 갖는, 건축용 조립체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 WRB는 75 Pa의 압력에서 0.02 L/(s m2) 미만의 공기 투과도(air permeability)를 포함하는, 건축용 조립체.
  3. 제1항에 있어서, 상기 LCST 중합체는 히드록시알킬 셀룰로오스, 폴리(알킬아크릴아미드), 폴리(비닐 메틸 에테르), 폴리에테르아민, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 건축용 조립체.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 LCST 중합체는 히드록시프로필셀룰로오스, 폴리(N-이소프로필아크릴아미드), 폴리(N-(tert-부틸)아크릴아미드), 폴리(에틸렌 프로필렌) 공중합체의 모노아민, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 건축용 조립체.
  5. 제1항에 있어서, 상기 코팅에서 상기 LCST 중합체의 양은, 상기 코팅의 총 중량을 기준으로 적어도 0.5 중량%인, 건축용 조립체.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제2 중합체는 아크릴 중합체, 아크릴 공중합체, 스티렌 아크릴 공중합체, 비닐 아세테이트 중합체, 비닐 아세테이트 에틸렌 공중합체, 올레핀 왁스, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 염화 비닐리덴 중합체, 스티렌-부타디엔 공중합체, 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 건축용 조립체.
  7. 제1항에 있어서, 상기 WRB의 상기 코팅은 적어도 10㎛ 및 500㎛ 이하의 두께를 갖는, 건축용 조립체.
  8. 제1항에 있어서, 상기 WRB의 투습도는 5℃로부터 60℃로의 온도 증가에서 적어도 50%만큼 감소하는, 건축용 조립체.
  9. 제1항에 있어서, 25℃ 미만의 온도에서의 투습도는 적어도 12 US perms(7.9 m.p.)이고, 45℃를 초과하는 온도에서의 투습도는 6 US perms(3.95 m.p.) 이하인, 건축용 조립체.
  10. 제1항에 있어서, 상기 건축용 기재는 보드, 패널 또는 사이딩(siding)인, 건축용 조립체.
  11. 제10항에 있어서, 상기 건축용 기재는 석고를 포함하는 보드인, 건축용 조립체.
  12. 코팅을 포함하는 WRB로 사용하기 위한 시트로서,
    상기 코팅은 LCST 중합체와 제2 중합체를 포함하고; 상기 시트는 75 Pa의 압력에서 0.02 L/(s m2) 미만의 공기 투과도(air permeability)를 가지며; 상기 시트의 투습도는 75% 상대 습도(RH)에서 5℃ 내지 60℃의 온도 범위에서 온도가 증가함에 따라 감소하는, 시트.
  13. 제12항에 있어서, 상기 시트는 다공성 기재를 포함하고, 상기 코팅은 상기 다공성 기재의 제1 표면 위에 놓이는, 시트.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 WRB의 투습도는 5℃로부터 60℃로의 온도 증가에서 적어도 50%만큼 감소하는, 시트.
  15. LCST 중합체와 제2 중합체를 포함하는 액체 코팅 조성물로서,
    상기 액체 코팅 조성물은, 상기 액체 코팅 조성물로부터 형성된 고체 코팅이 75 Pa의 압력에서 0.02 L/(s m2) 미만의 공기 투과도를 갖고, 75% 상대 습도(RH)에서 5℃ 내지 60℃의 온도 범위에서 온도가 증가함에 따라 상기 고체 코팅의 투습도가 감소하도록 조절되는, 액체 코팅 조성물.
KR1020217002554A 2015-12-31 2016-12-28 내후성 배리어를 포함하는 건축용 조립체, 내후성 배리어로 사용하기 위한 시트, 액체 코팅 조성물, 및 이들을 제조하는 방법 KR20210013652A (ko)

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