KR20210142148A - 발포성 코팅 조성물 - Google Patents

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KR20210142148A
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슈앙 마
로니 페스켄스
크리스토프 그레니어
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피피지 인더스트리즈 오하이오 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 발포성 코팅 조성물, 상기 조성물로 기재를 코팅하는 방법, 상기 조성물로 코팅된 기재, 상기 기재를 포함하는 물품, 및 배터리 및/또는 배터리를 포함하는 물품, 특히 리튬 이온 배터리를 포함하는 운송수단을 위한 화재방지를 제공하는 방법을 개시한다.

Description

발포성 코팅 조성물
본 발명은 발포성 코팅 조성물, 상기 조성물로 기재(substrate)를 코팅하는 방법, 상기 조성물로 코팅된 기재, 상기 기재를 포함하는 물품, 및 배터리 및/또는 배터리를 포함하는 물품, 특히 리튬 이온 배터리를 포함하는 운송수단을 위한 화재방지(fire protection)를 제공하는 방법에 관한 것이다.
상업적 발포성 코팅 조성물은 일반적으로 경화된 코팅의 목적하는 화재방지 및 기계적 특성, 특히 숯 강도(char strength)를 얻기 위하여 상당히 높은 양의 TiO2를 중요한 성분으로서 함유하며, 그 결과로서 얻어진 경화된 코팅은 일반적으로 백색 또는 회백색이고 용이하게 염색되지 않을 수 있다. 이러한 발포성 조성물이 일반적으로 건축 용도에서 화재방지를 위하여 사용되므로, 이것은 지금까지 단점으로 간주되지 않았다.
배터리는 오랫동안 모바일 전원으로서 사용되어 왔다. 특히 리튬 이온 배터리의 발달은 증가된 전력 밀도를 초래하였다. 그 결과, 리튬 이온 배터리의 사용은, 소비자 가전제품, 특히 휴대폰, 태블릿 및 랩탑 컴퓨터, 의료 기기, 산업용 장비, 및 특히 하이브리드/전기 운송수단(즉, 차량)을 포함하는 다양한 응용분야에 널리 보급되어 왔다.
그러나, 많은 배터리, 특히 리튬 이온 배터리는 열 폭주(thermal runaway)에 취약하고, 이러한 열 폭주 동안 열과 가스가 배터리로부터 신속하게 배출되어 화재 위험을 일으킨다. 배터리, 특별히 리튬 이온 배터리는, 배터리, 특히 리튬 이온 배터리와 연관된 화재 위험을 부가하는 가연성 유기 용매를 함유하는 전해질 조성물을 포함할 수 있다. 또한, 위에서 예시된 응용분야에서 사용된 배터리는 대부분 복수의 개별적인 배터리 셀을 포함하는 배터리 팩이다. 하이브리드 또는 전기 운송수단, 예컨대, 자동차, 버스 및 트럭용의 리튬 이온 배터리는 수천개의 개별적인 배터리 셀을 함유할 수 있다. 열 폭주는 제조 결함, 열의 축적, 내부 합선 또는 외부 충격 또는 외상에 의해 초래될 수 있다. 하나의 배터리 셀에서의 열 폭주는 인접한 배터리 셀에 영향을 미쳐, 통제 불가능한 사슬 반응을 초래할 수 있고, 그 결과로서, 전체 배터리 팩이 착화될 수 있고, 이들 배터리를 포함하는 운송수단의 경우에, 전체 운송수단에 걸쳐서 확산되어 운전자 및 승객을 위험에 처하게 할 수 있다.
배터리 팩의 열 폭주로 인해 휴대폰이나 전기차가 착화되는 최근의 사건은 배터리, 배터리 셀뿐만 아니라 핸드폰, 태블릿 또는 랩탑 컴퓨터 및 하이브리드 또는 전기 운송수단과 같은 상기 배터리를 포함하는 장치에 대해서 그리고 이들의 사용자에 대해서 더 양호한 화재방지를 제공할 필요가 있음을 명백하게 한다. 따라서, 발포성 코팅 조성물은 배터리 및 배터리, 특히 리튬 이온 배터리를 포함하는 물품에 대해서 화재방지를 제공하는데 유용할 수 있다.
화재방지를 제공하는 것 외에 건축 응용분야에서 지금까지 사용된 발포성 코팅 조성물과 비교해서, 배터리 응용분야에서 유용한 발포성 코팅 조성물에 대해서 추가의 요건이 중요할 수 있다. 이러한 코팅 조성물은 휴대폰, 태블릿 또는 랩탑 컴퓨터 또는 자동차와 같은 소비자 제품에 화재방지를 제공하는데 사용되도록 의도되므로, 코팅의 색이 백색 또는 회백색으로 제한되지 않는, 즉, 발포성 코팅 조성물이 광범위한 매력적인 색, 특히 흑색을 제공하도록 염색될 수 있고 경화된 발포성 코팅의 화재방지 및 기계적 특성을 손상시키는 일 없이 목적하는 광택, 특히 고광택 코팅을 제공하도록 제형화될 수 있는 것이 산업에서 요망되고 있다.
또한, 배터리 화재에 대해서 보호될 위에서 논의된 물품은 모바일 물품이고, 따라서 기계적 쇼크 또는 충격을 겪을 수 있다. 따라서, 발포성 코팅 조성물이 경화된 코팅의 개선된 내충격성을 나타낼 것이 산업에서 요망되고 있다.
또한, 위에서 언급된 물품 또는 상기 물품용의 배터리 케이스는 알루미늄으로 만들어질 수 있거나 또는 알루미늄 부품을 포함할 수 있고, 그 결과로서, 발포성 코팅 조성물은 알루미늄 기재 상에 적용, 즉, 도포되도록(applied) 의도된다. 따라서, 발포성 코팅 조성물이 알루미늄 기재에 경화된 코팅의 개선된 접착성을 나타내는 것이 산업에서 추가로 요망되고 있다.
따라서, 일반적인 양상에 따르면, 본 발명의 목적은 산업에서 위에서 논의된 요망들 중 하나 이상을 충족시키는 발포성 코팅 조성물을 제공하는 것이다.
본 목적 및 기타 목적은 하기를 포함하는 발포성 코팅 조성물에 의해 달성되었다:
(a) 수지 성분으로서,
- (a1) 폴리에폭시-작용성 화합물 및
선택적으로;
- (a2) (메트)아크릴산의 베타-하이드록시 에스터; 및/또는
- (a3) 화합물 (a2)와는 상이한 (메트)아크릴레이트-작용성 화합물
을 포함하는, 상기 수지 성분;
(b) 폴리에폭시-작용성 화합물의 에폭시기와 반응성인 복수의 작용기를 보유하는 적어도 1종의 화합물 (b1)을 포함하는 가교결합제 성분;
(c) 발포성 코팅 조성물의 총중량을 기준으로 5 내지 20 wt.-%의, 화학식 (I) 또는 (II)의 유기 실란 화합물 및 이들의 조합물로부터 선택된 유기 실란 화합물:
Figure pct00001
(식 중:
- n 및 m은 1 내지 3의 정수이고 o는 0 내지 2의 정수이되, n + m + o는 4이고;
- y는 1 내지 3의 정수이고 w는 0 내지 2의 정수이되, 여기서 y + w는 3이고;
- u는 적어도 1의 정수이고 z는 적어도 2의 정수이고;
- B는 다가 유기기이되, 여기서 B의 원자가는 u + z이고;
- L는 2가 유기기 또는 Y가 비닐기인 경우 결합이고;
- K는 2가 유기기 또는 결합이다.
- Y는, 만약 존재한다면, 성분 (a)의 에폭시기 및/또는 (메트)아크릴레이트기 또는 성분 (b)의 작용기와 작용성인 작용기를 포함하고;
- X는 독립적으로 각 경우에 클로로, 알콕시, 아실옥시 및 옥시미노로부터 선택되고; 그리고
- R은 하이드로카빌기임);
(d) 열 분해 시 발포 가스(expansion gas)를 제공하는 화합물
을 포함하되;
(a) 내지 (d)에 대해서 정의된 바와 같은 화합물은 서로 상이하고,
발포성 코팅 조성물은 23℃ 및 대기압에서 액체이고, 조성물의 총중량을 기준으로 5 wt.-% 미만의 물을 포함한다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 발포성 코팅 조성물을 기재에 적어도 부분적으로 적용하는 단계 및 선택적으로 적용된 코팅 조성물을 경화시키는 단계를 포함하는, 기재를 코팅하는 방법에 관한 것이다.
추가의 양상에 따르면, 본 발명은 상기 방법에 의해 코팅된 기재 및 상기 기재를 포함하는 물품에 관한 것이다.
더욱 추가의 양상에 따르면, 본 발명은,
- 배터리 또는 배터리 케이스에 대한 화재방지를 제공하기 위한 그리고/또는 배터리 또는 배터리 케이스의 임의의 부분에 적용된 경우 배터리 또는 배터리 케이스의 열 폭주를 저감시키거나 방지하기 위한; 또는
- 배터리와 물품 사이에서 배터리에 인접한 물품의 일부에 적용된 경우 배터리를 포함하는 물품에 대한 화재방지를 제공하기 위한
본 발명에 따른 발포성 코팅 조성물의 용도에 관한 것으로,
여기서 배터리는 적합하게는 리튬 이온 배터리이다.
더욱 추가의 양상에 따르면, 본 발명은 본 발명에 따라 정의된 바와 같은 경화성 발포성 코팅 조성물을 배터리의 임의의 부분에 적용하여 그 위에 코팅을 형성하고 코팅을 경화시켜 그 위에 가교결합된 발포성 코팅을 얻음으로써 배터리에 대한 화재방지를 제공하기 위한 또는 배터리의 열 폭주를 저감시키거나 방지하기 위한 방법에 관한 것이다.
더욱 추가의 양상에 따르면, 본 발명은 본 발명에 따라 정의된 바와 같은 경화성 발포성 코팅 조성물을 배터리와 배터리를 포함하는 물품 사이에서 배터리에 인접한 물품의 일부에 적용해서 그 위에 코팅을 형성하고 그 코팅을 경화시켜 그 위에 가교결합된 발포성 코팅을 얻음으로써 배터리를 포함하는 물품에 대한 화재방지를 제공하기 위한 방법에 관한 것이다. 특히 물품은 리튬 이온 배터리 및 승객실(passenger cabin)을 포함하는 운송수단일 수 있고, 가교된 발포성 코팅은 운송수단의 승객실을 배터리 화재로부터 보호하기 위하여 위치된다.
도 1은 본 발명의 예시적인 발포성 코팅을 통한 시간 경과에 따른 열의 열적 전달(thermal transfer)을 도시하는 그래프이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 발포성 코팅을 통한 시간 경과에 따른 열의 열적 전달을 도시하는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 예시적인 발포성 코팅을 통한 시간 경과에 따른 열의 열적 전달을 도시하는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 몇 가지 예시적인 발포성 코팅을 통한 시간 경과에 따른 열의 열적 전달을 도시하는 그래프이다.
임의의 작동예 이외에, 또는 달리 명시되는 경우에, 명세서 및 청구범위에서 사용되는 구성성분의 양, 반응 조건 등을 표현하는 모든 숫자는 모든 경우에 용어 "약"으로 수식되는 것으로서 이해되어야 한다. 따라서, 상반되게 명시되지 않는 한, 하기 명세서 및 첨부된 청구범위에 기술되는 수치 파라미터는 본 발명에 의해 얻어지는 원하는 특성에 따라 달라질 수 있는 근사치이다. 최소한, 그리고 청구범위에 대한 등가 원칙의 적용을 제한하려고 시도되지 않는 한, 각 수치 파라미터는 적어도 보고된 유효 자릿수에 비추어 그리고 반올림 수법을 적용함으로써 해석되어야 한다.
본 발명의 넓은 범위를 설명하는 수치 범위 및 파라미터가 근사치임에도 불구하고, 특정 예에 기술된 수치는 가능한 한 정확하게 보고된다. 그러나, 임의의 수치 값은 본질적으로 각각의 시험 측정에서 발견된 표준 편차로 인해 반드시 발생하는 소정의 오차를 포함한다.
또한, 본 명세서에 언급된 임의의 수치 범위가 그 안에 포함된 모든 하위 범위를 포함하도록 의도되는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "1 내지 10"의 범위는 인용된 최소값 1과 인용된 최대값 10 사이(경계값 포함)의, 즉, 최소값이 1 이상이고 최대값이 10 이하인 모든 하위-범위를 포함하도록 의도된다.
본 명세서 및 첨부된 청구범위에서 사용되는 바와 같이, 단수 표현은 달리 명시적으로 그리고 명백히 하나의 지시대상으로 제한되지 않는 한 복수의 지시대상을 포함한다. 예를 들어, 중합체, 경화제, 탄소 공급원, 발포제, 산 공급원, 강화섬유, 무기 첨가제, 코팅 조성물 등이 언급되더라도, 이들 성분의 임의의 것의 1종 이상이 사용될 수 있다.
본 명세서에서의 용어 "하이드로카빌"은 탄소 원자와 수소 원자를 포함하는 기를 지칭한다.
본 명세서에서의 용어 "장쇄 탄화수소 치환체"는 적어도 6개의 탄소 원자를 갖는 하이드로카빌을 지칭한다.
청구범위 및 명세서 전체를 통해서 본 명세서에서 이용되는 바와 같은 용어 "배터리"는, 개별적인 배터리 셀뿐만 아니라, 복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 팩을 지칭한다.
본 발명의 일반적인 양상에 따르면, 발포성 코팅 조성물은,
(a) 수지 성분으로서,
- (a1) 폴리에폭시-작용성 화합물 및
선택적으로;
- (a2) (메트)아크릴산의 베타-하이드록시 에스터; 및/또는
- (a3) 화합물 (a2)와는 상이한 (메트)아크릴레이트-작용성 화합물
을 포함하는, 상기 수지 성분;
(b) 폴리에폭시-작용성 화합물의 에폭시기와 반응성인 복수의 작용기를 보유하는 적어도 1종의 화합물 (b1)을 포함하는 가교결합제 성분;
(c) 발포성 코팅 조성물의 총중량을 기준으로 5 내지 20 wt.-%의, 화학식 (I) 또는 (II)의 유기 실란 화합물 및 이들의 조합물로부터 선택된 유기 실란 화합물:
Figure pct00002
(식 중:
- n 및 m은 1 내지 3의 정수이고 o는 0 내지 2의 정수이되, n + m + o는 4이고;
- y는 1 내지 3의 정수이고 w는 0 내지 2의 정수이되, 여기서 y + w는 3이고;
- u는 적어도 1의 정수이고 z는 적어도 2의 정수이고;
- B는 다가 유기기이되, 여기서 B의 원자가는 u + z이고;
- L는 2가 유기기 또는 Y가 비닐기인 경우 결합이고;
- K는 2가 유기기 또는 결합이다.
- Y는, 만약 존재한다면, 성분 (a)의 에폭시기 및/또는 (메트)아크릴레이트기 또는 성분 (b)의 작용기와 작용성인 작용기를 포함하고;
- X는 독립적으로 각 경우에 클로로, 알콕시, 아실옥시 및 옥시미노로부터 선택되고; 그리고
- R은 하이드로카빌기임);
(d) 열 분해 시 발포 가스를 제공하는 화합물
을 포함하되;
(a) 내지 (d)에 대해서 정의된 바와 같은 화합물은 서로 상이하고,
발포성 코팅 조성물은 23℃ 및 대기압에서 액체이고, 조성물의 총중량을 기준으로 5 wt.-% 미만의 물을 포함한다.
수지 성분 (a)
폴리에폭시-작용성 화합물 (a1)은 특별히 제한되지 않는다. 이것은 복수의 에폭시 작용기를 보유하는 올리고머성 또는 중합체성 화합물, 예를 들어, 에폭시 수지를 포함하지만, 이들로 제한되지 않는다.
수지 성분 (a1)용의 적합한 에폭시 수지는 적어도 1종의 폴리에폭사이드를 포함한다. 폴리에폭사이드는 적어도 2개의 1,2-에폭시기를 갖는다. 통상 폴리에폭사이드의 에폭시 당량은 80 내지 6000, 전형적으로 100 내지 700의 범위이다. 에폭시 화합물은 포화 또는 불포화, 환식, 지방족, 지환식, 방향족 또는 복소환식일 수 있다. 이들은 치환체(들), 예컨대, 할로겐, 하이드록시 및 에터기를 포함할 수 있다.
폴리에폭사이드의 예는, 예를 들어, 폴리페놀의 폴리글리시딜 에터, 예컨대, 2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판(비스페놀 A), 레조르시놀, 하이드로퀴논, 벤젠다이메톨, 플로로글루시놀(phloroglucinol), 비스페놀 F 및 카테콜; 또는 폴리올, 예컨대, 지환식 폴리올의 폴리글리시딜 에터, 예컨대, 1,2-사이클로헥산 다이올, 1,4-사이클로헥산 다이올, 2,2-비스(4-하이드록시사이클로헥실)프로판, 1,1-비스(4-하이드록시사이클로헥실)에탄, 2-메틸-1,1-비스(4-하이드록시사이클로헥실)프로판, 2,2-비스(4-하이드록시-3-tert-부틸사이클로헥실)프로판, 1,3-비스(하이드록시메틸)사이클로헥산 및 1,2-비스(하이드록시메틸)사이클로헥산이다. 지방족 폴리올의 예는, 특히, 트라이하이드록시메틸펜탄 다이올, 에틸렌 글리콜, 다이에틸렌 글리콜, 트라이에틸렌 글리콜, 1,2-프로필렌 글리콜, 1,4-부틸렌글리콜, 1,5-펜탄다이올, 1,2,6-헥산트라이올, 사이클로헥산다이메탄올, 글리세롤, 트라이메틸올프로판, 수소화 비스페놀 A, 수소화 비스페놀 F 또는 폴리에터 글리콜, 예를 들어, 폴리(옥시테트라메틸렌) 글리콜, 폴리(옥시에틸렌) 글리콜, 폴리(옥시프로필렌) 글리콜 및 네오펜탄 다이올을 포함한다.
특히 적합한 폴리에폭사이드는 300 g/당량 미만의 에폭시 당량을 갖는다. 그 예는 Hexion Inc.로부터 상업적으로 입수 가능한 EPON 828을 포함한다.
적합한 에폭시 수지의 다른 기는, 에폭시 화합물, 예컨대, 에피클로로하이드린과 지방족 또는 방향족 폴리카복실산, 예컨대, 옥살산, 석신산, 글루타르산, 테레프탈산, 2,6-나프탈렌 다이카복실산, 또는 이량체화된 리놀레산과의 반응에 의해 형성된 폴리카복실산의 폴리글리시딜 에터를 포함한다.
본 발명에 따라 사용될 수 있는 다른 적합한 에폭시 수지는 에폭사이드화 올레핀성 불포화 지환식 재료, 예컨대, 에폭시 지환식 에터 및 에스터, 옥시알킬렌기를 함유하는 에폭시 수지, 알데하이드의 1가 또는 다가 페놀에 의한 축합 생성물과 에피할로하이드린을 반응함으로써 제조된 에폭시 노볼락 수지, 예컨대, 에폭시 페놀 노볼락 수지 또는 에폭시 크레졸 노볼락 수지를 포함한다.
또한, 본 발명에 따르면, 본 발명의 발포성 코팅 조성물의 폴리에폭시-작용성 화합물 (a1)로서 가요성 폴리에폭사이드 수지를 이용하는 것이 유리할 수 있다. 이러한 수지는 일반적으로 본질적으로 선형 재료이지만, 소량의 분지화 재료가 허용된다. 예시적인 적합한 재료는 예폭사이드화된 대두유, 이량체 산-기재 재료, 예컨대, BASF SE(독일 루트비히스하펜 소재)로부터 상업적으로 입수 가능한 EMPOL 1010 수지 및 고무-변성 폴리에폭사이드 수지, 예컨대, 비스페놀 A의 폴리글리시딜 에터 및 산-작용성 폴리부타다이엔으로부터 제조된 제품이다.
본 발명에 따라 사용하기 위한 가요성 폴리에폭사이드의 기타 적합한 예는 가요성 산-작용성 폴리에스터와 폴리에폭사이드로부터 제조된 에폭시-작용성 부가체를 포함한다.
산-작용성 폴리에스터는, 일반적으로 ASTM 974-87에 의해 결정된 바와 같은, 적어도 10 ㎎ KOH/g, 일반적으로 약 140 내지 약 350 ㎎ KOH/g, 적합하게는 약 180 내지 약 260 mg KOH/g의 산가를 갖는다.
선형 폴리에스터는 본 명세서에서 사용하기 위한 분지형 폴리에스터보다 더 적합하다. 산-작용성 폴리에스터는 유기 폴리카복실산 또는 이의 무수물의 유기 폴리올에 의한 폴리에스터화에 의해 제조될 수 있다. 통상, 폴리카복실산 및 폴리올은 지방족 또는 방향족 이염기산(dibasic acid) 및 다이올이다.
폴리에스터를 제조하는데 통상 사용되는 다이올은 알킬렌 글리콜, 예컨대, 에틸렌 글리콜, 다이에틸렌 글리콜, 네오펜틸 글리콜 및 기타 다이올, 예컨대, 수소화 비스페놀 A, 사이클로헥산다이올, 사이클로헥산다이메탄올, 카프로락톤다이올, 예를 들어, 엡실론-카프로락톤과 에틸렌 글리콜의 반응 생성물, 하이드록시-알킬화 비스페놀, 폴리에터 글리콜, 예를 들어, 폴리(옥시테트라메틸렌) 글리콜, 폴리(옥시에틸렌) 글리콜, 폴리(옥시프로필렌) 글리콜 등을 포함한다. 다이올이 더욱 적합하지만 고차 작용성의 폴리올이 또한 사용될 수 있다. 그 예는 트라이메틸올프로판, 트라이메틸올에탄, 펜타에리트리톨, 글리세롤, 아이소소르바이드, 테트라메틸 사이클로부탄 다이올 등뿐만 아니라, 저분자량 폴리올을 옥시알킬화에 의해 제조된 것들과 같은 더욱 고분자량 폴리올도 포함한다.
폴리에스터의 산 성분은 분자당 2 내지 36개의 탄소 원자를 갖는 단량체성 다이카복실산 또는 무수물을 포함한다. 산 중에서 유용한 것은 프탈산, 아이소프탈산, 테레프탈산, 테트라하이드로프탈산, 헥사하이드로프탈산, 아디프산, 아젤라산, 세바스산, 말레산, 글루타르산, 클로렌드산(chlorendic acid), 테트라클로로프탈산, 테트라브로모프탈산, 데칸이산, 도데칸이산, 로진산, 다이페놀산, 갈산, 및 다양한 유형의 기타 다이카복실산, 예를 들어, 불포화 C18 지방산의 딜스-알더(Diels-Alder) 부가체이다.
폴리에스터는 미량의 일염기산, 예컨대, 벤조산, 스테아르산, 아세트산, 하이드록시스테아르산 및 올레산을 포함할 수 있다. 또한, 고차 폴리카복실산, 예컨대, 트라이멜리트산을 이용할 수 있다. 산이 위에서 언급되는 경우, 무수물을 형성하는 이들 산의 무수물이 산 대신에 사용될 수 있는 것이 이해된다. 또한, 산의 저급 알킬 에스터, 예컨대, 다이메틸 글루타레이트 및 다이메틸 테레프탈레이트가 사용될 수 있다.
본 발명에 따르면, 에폭시-작용성 부가체를 제조하는데 사용되는 폴리에스터는 7 내지 16개의 탄소 원자를 갖는 폴리카복실산 또는 산의 혼합물을 포함하는 폴리카복실산 성분과 다이에틸렌 글리콜의 일부를 포함하는 폴리올 성분으로부터 제조될 수 있다.
가요성 산-작용성 폴리에스터 및 폴리에폭사이드의 에폭시-작용성 부가체를 제조하는데 사용되는 폴리에폭사이드는 본 발명에 따른 폴리에폭사이드-작용성 성분에 대해서 위에서 정의된 바와 같은 것들로부터 선택될 수 있다.
기타 적합한 폴리에폭시-작용성 화합물은 에폭시 작용성 아크릴 수지이다. 이러한 수지는, 선택적으로 비닐 단량체 또는 적어도 1개의 탄소-탄소 이중 결합을 포함하는 기타 단량체와 조합하여, (메트)아크릴 단량체의 자유-라디칼 부가 중합에 의해 제조될 수 있으며, 여기서 단량체 조성물은 1개의 탄소-탄소 이중 결합을 갖는 적어도 1종의 에폭시 작용성 화합물을 포함한다.
적합한 에폭시-작용성 에틸렌성 불포화 단량체는 글리시딜 (메트)아크릴레이트, 알릴 글리시딜에터, 비닐 글리시딜에터, 비닐 사이클로헥센 옥사이드, 리모넨 옥사이드, 2-에틸글리시딜아크릴레이트, 2-에틸글리시딜메타크릴레이트, 2-(n-프로필)글리시딜아크릴레이트, 2-(n-프로필)글리시딜메타크릴레이트, 2-(n-부틸)글리시딜아크릴레이트, 2-(n-부틸)글리시딜메타크릴레이트, 글리시딜메틸메타크릴레이트, 글리시딜아크릴레이트, (3',4'-에폭시헵틸)-2-에틸아크릴레이트, (3',4'-에폭시헵틸)-2-에틸메타크릴레이트, (6',7'-에폭시헵틸)아크릴레이트, (6',7'-에폭시헵틸)메타크릴레이트, 알릴-3,4-에폭시헵틸에터, 6,7-에폭시헵틸알릴에터, 비닐-3,4-에폭시헵틸에터, 3,4-에폭시헵틸비닐에터, 6,7-에폭시헵틸비닐에터, o-비닐벤질글리시딜에터, m-비닐벤질글리시딜에터, p-비닐벤질글리시딜에터, 3-비닐 사이클로헥센 옥사이드, 알파-메틸 글리시딜 메타크릴레이트, 3,4-에폭시사이클로헥실메틸 (메트)아크릴레이트 및 이들의 조합물로부터 선택될 수 있다. 글리시딜 (메트)아크릴레이트는 특히 적합하다.
에폭시-작용성 아크릴 수지의 제조를 위한 적합한 추가의 단량체는 하기로부터 선택될 수 있다:
- 에틸렌성 불포화 나이트릴 화합물;
- 비닐 방향족 단량체;
- 에틸렌성 불포화 산의 알킬 에스터;
- 에틸렌성 불포화 산의 하이드록시알킬 에스터;
- 에틸렌성 불포화 산의 아마이드;
- 에틸렌성 불포화 산;
- 에틸렌성 불포화 설폰산 단량체 및/또는 에틸렌성 불포화 인-함유 산 단량체;
- 비닐 카복실레이트;
- 공액 다이엔;
- 적어도 2개의 에틸렌성 불포화 기를 갖는 단량체; 및
- 이들의 조합물.
에폭시-작용성 아크릴 수지의 제조에 사용될 수 있는 에틸렌성 불포화 나이트릴 단량체의 예는 2 내지 4개의 탄소 원자를 선형 또는 분지형 배열로 함유하는 중합성 불포화 지방족 나이트릴 단량체를 포함하는데, 이는 아세틸 또는 추가의 나이트릴기에 의해 치환될 수 있다. 이러한 나이트릴 단량체는 아크릴로나이트릴, 메타크릴로나이트릴, 알파-사이아노에틸 아크릴로나이트릴, 퓨마로나이트릴 및 이들의 조합물을포함하는데, 아크릴로나이트릴이 특히 적합하다.
대표거인 비닐-방향족 단량체는, 예를 들어, 스타이렌, α-메틸스타이렌, p-메틸스타이렌, t-부틸스타이렌 및 비닐톨루엔을 포함한다. 적합하게는, 비닐-방향족 단량체는 스타이렌, 알파-메틸 스타이렌 및 이들의 조합물로부터 선택된다.
에폭시-작용성 아크릴 수지의 제조에 사용될 수 있는 (메트)아크릴산의 에스터는, 알킬기가 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖고, 메타크릴산과 네오산, 예컨대, 버사트산, 네오데칸산 또는 피발산의 글리시딜 에스터의 반응 생성물인, 아크릴산 또는 (메트)아크릴산의 n-알킬 에스터, 아이소-알킬 에스터 또는 tert-알킬 에스터, 및 하이드록시알킬 (메트)아크릴레이트 및 알콕시알킬 (메트)아크릴레이트 단량체이다.
일반적으로, (메트)아크릴산의 적합한 알킬 에스터는 C1-C20 알킬 (메트)아크릴레이트, 적합하게는 C1-C10-알킬 (메트)아크릴레이트로부터 선택될 수 있다. 이러한 아크릴레이트 단량체의 예는 n-부틸 아크릴레이트, 2차 부틸 아크릴레이트, 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 헥실 아크릴레이트, tert-부틸 아크릴레이트, 2-에틸-헥실 아크릴레이트, 아이소옥틸 아크릴레이트, 4-메틸-2-펜틸 아크릴레이트, 2-메틸부틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트, n-부틸 메타크릴레이트, 아이소부틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 아이소프로필 메타크릴레이트, 헥실 메타크릴레이트, 사이클로헥실 메타크릴레이트 및 세틸 메타크릴레이트를 포함한다. 메틸 (메트)아크릴레이트, 에틸 (메트)아크릴레이트, 프로필 (메트)아크릴레이트, 부틸 (메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실 (메트)아크릴레이트 및 이들의 조합물로부터의 (메트)아크릴산의 에스터를 선택하는 것이 특히 적합하다.
에폭시-작용성 아크릴 수지의 제조에 사용될 수 있는 하이드록시 알킬(메트)아크릴레이트 단량체는, 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드 및 고차 알킬렌 옥사이드 또는 이들의 혼합물에 기초한 하이드록시알킬 아크릴레이트 및 메타크릴레이트 단량체를 포함한다. 그 예는 하이드록시에틸 아크릴레이트, 하이드록시프로필 아크릴레이트, 하이드록시에틸 메타크릴레이트, 하이드록시프로필 메타크릴레이트 및 하이드록시부틸 아크릴레이트이다. 적합하게는, 하이드록시 알킬(메트)아크릴레이트 단량체는 2-하이드록시 에틸 (메트)아크릴레이트로부터 선택된다.
에폭시-작용성 아크릴 수지의 제조에 사용될 수 있는 에틸렌성 불포화 산의 아마이드는 아크릴아마이드, 메타크릴아마이드, 및 다이아세톤 아크릴아마이드를 포함한다. 특히 적합한 아마이드 단량체는 (메트)아크릴아마이드이다.
에폭시-작용성 아크릴 수지를 제조하는데 사용될 수 있는 비닐 에스터 단량체는 비닐 아세테이트, 비닐 프로피오네이트, 비닐 부티레이트, 비닐 벤조에이트, 비닐-2-에틸헥사노에이트, 비닐 스테아레이트, 및 버사트산의 비닐 에스터를 포함한다. 특히 적합한 비닐 에스터는 비닐 아세테이트이다.
에폭시-작용성 아크릴 수지의 제조에 적합한 에틸렌성 불포화 카복실산 단량체는 모노카복실산 및 다이카복실산 단량체 및 다이카복실산의 모노에스터를 포함한다. 본 발명을 수행할 때, 3 내지 5개의 탄소 원자를 함유하는 에틸렌성 불포화 지방족 모노- 또는 다이카복실산 또는 무수물을 사용하는 것이 특히 적합하다. 모노카복실산 단량체의 예는 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산을 포함하고, 다이카복실산 단량체의 예는 푸마르산, 이타콘산, 말레산 및 말레산 무수물을 포함한다. 기타 적합한 에틸렌성 불포화 산의 예는 비닐 아세트산, 비닐 락트산, 비닐 설폰산, 2-메틸-2-프로펜-1-설폰산, 스타이렌 설폰산, 아크릴아미도메틸 프로판 설폰산 및 이들의 염을 포함한다. 적합하게는, 에틸렌성 불포화 카복실산 단량체는 (메트)아크릴산, 크로톤산, 이타콘산, 말레산, 푸마르산 및 이들의 조합물로부터 선택된다.
에폭시-작용성 아크릴 수지의 제조에 적합한 공액 다이엔 단량체는 1,3-부타다이엔, 아이소프렌, 2,3-다이메틸-1,3-부타다이엔, 2,3-다이메틸-1,3-부타다이엔, 2-클로로-1,3-부타다이엔, 1,3-펜타다이엔, 1,3-헥사다이엔, 2,4-헥사다이엔, 1,3-옥타다이엔, 2-메틸-1,3-펜타다이엔, 2,3-다이메틸-1,3-펜타다이엔, 3,4-다이메틸-1,3-헥사다이엔, 2,3-다이에틸-1,3-부타다이엔, 4,5-다이에틸-1,3-옥타다이엔, 3-부틸-1,3-옥타다이엔, 3,7-다이메틸-1,3,6-옥타트라이엔, 2-메틸-6-메틸렌-1,7-옥타다이엔, 7-메틸-3-메틸렌-1,6-옥타다이엔, 1,3,7-옥타트라이엔, 2-에틸-1, 3-부타다이엔, 2-아밀-1,3-부타다이엔, 3, 7-다이메틸-1,3,7-옥타트라이엔, 3,7-다이메틸-1,3,6-옥타트라이엔, 3,7,11-트라이메틸-1,3,6,10-도데카테트라엔, 7,11-다이메틸-3-메틸렌-1,6,10-도데카트라이엔, 2,6-다이메틸-2,4,6-옥타트라이엔, 2-페닐-1,3-부타다이엔 및 2-메틸-3-아이소프로필-1,3-부타다이엔 및 1,3-사이클로헥사다이엔으로부터 선택된, 공액 다이엔 단량체를 포함한다. 1,3-부타다이엔, 아이소프렌 및 이들의 조합물은 특히 적합한 공액 다이엔이다.
위에서 개시된 바와 같은 것들로부터 선택될 수 있는 수지 성분 (a1) 중의 2종 이상, 예컨대, 3종 이상 또는 4종 이상의 상이한 폴리에폭시-작용성 화합물의 조합물을 사용하는 것이 또한 가능하다.
본 발명에 따른 적합한 폴리에폭시-작용성 화합물은 비스페놀 A의 다이글리시딜 에터, 비스페놀 F의 다이글리시딜 에터, 레조르시놀 다이글리시딜 에터, 에폭시 페놀 노볼락 수지, 에폭시 크레졸 노볼락 수지, 에폭시 작용성 (폴리)실록산, 에폭시 작용성 폴리설파이드, 산-작용성 폴리에스터 및 폴리에폭사이드의 에폭시-작용성 부가체, 예를 들어, 위에서 기재된 것들로부터 선택될 수 있다.
본 발명의 발포성 코팅 조성물의 수지 성분 (a)에 선택적으로 존재하는 (메트)아크릴산의 베타-하이드록시 에스터 (a2)는 폴리에폭사이드와 (메트)아크릴산의 반응에 기인하는 (메트)아크릴산 에스터기의 복수의 베타-하이드록시 에스터를 포함할 수 있다. 폴리에폭사이드는 1:0.1 내지 1:1.2, 적합하게는 1:0.5 내지 1:1.2 이상, 적합하게는 1:1 내지 1:1.05의 에폭시-카복실산 당량비로 (메트)아크릴산과 반응할 수 있다.
폴리에폭사이드와 (메트)아크릴산의 반응 생성물에 사용될 수 있는 폴리에폭사이드는 본 발명의 발포성 코팅 조성물의 성분 (a1)에 관하여 위에서 개시된 바와 같은 폴리에폭사이드로부터 선택될 수 있다. 본 발명에 따른 발포성 코팅 조성물의 (메트)아크릴산의 베타-하이드록시 에스터(성분 (a2))를 제조하는데 사용될 수 있는 특히 적합한 에폭사이드는 비스페놀 A의 다이글리시딜 에터, 비스페놀 F의 다이글리시딜 에터, 에폭시 페닐 노볼락 수지, 에폭시 크레졸 노볼락 수지, 에폭시-작용성 아크릴 수지, 에폭시-작용성 폴리에스터 또는 이들의 조합물로부터 선택된다.
특히 적합한 (메트)아크릴산의 베타-하이드록시 에스터는, EBECRYL 3720으로서 Allnex로부터 상업적으로 입수 가능한, EPIKOTE 828(비스페놀 A와 에피클로로하이드린의 반응 생성물)과 아크릴산의 반응 생성물이다.
(메트)아크릴산의 베타-하이드록시 에스터 (a2)에 부가적으로 또는 대안적으로, 화합물 (a2)와는 상이한 (메트)아크릴레이트-작용성 화합물 (a3)은 수지 성분 (a)에 존재할 수 있다. 이에 의해서, 본 발명의 발포성 코팅 조성물의 점도는 적합하게는 조절될 수 있다. 따라서, 선택적 성분 (a3)은 본 발명의 발포성 코팅 조성물에서 반응성 희석제로서 기능하는 것으로 여겨진다. 본 발명의 발포성 코팅 조성물의 선택적 (메트)아크릴레이트-작용성 성분 (ii)는 1,4-부탄다이올, 네오펜틸 글리콜, 에틸렌 글리콜, 1,2-프로판다이올, 1,3-프로판다이올, 2,2,4-트라이메틸-1,3-펜탄다이올, 1,6-헥산다이올, 1,4-사이클로헥산 다이메탄올, 파라-자일렌 글리콜, 1,4-사이클로헥산 다이올, 트라이메틸올에탄, 트라이메틸올프로판, 펜타에리트리톨, 폴리에터 글리콜, 예를 들어, 폴리(옥시테트라메틸렌) 글리콜, 폴리(옥시에틸렌) 글리콜, 폴리(옥시프로필렌) 글리콜 및 이들의 조합물의 폴리(메트)아크릴레이트로부터 선택될 수 있다.
본 발명자들은 (메트)아크릴산의 베타-하이드록시 에스터 (a2) 및/또는 이와는 상이한 (메트)아크릴레이트-작용성 화합물 (a3)의 첨가가 코팅 조성물의 경화 속도의 상당한 증가를 초래하는 것을 발견하였다.
이론에 의해 얽매이길 원치 않지만, 경화 속도의 이러한 증가는 (메트)아크릴산의 베타-하이드록시 에스터 (i) 또는 이와는 상이한 (ii) (메트)아크릴레이트-작용성 화합물 (ii)의 아크릴기와 폴리아민 및/또는 폴리티올-작용성 화합물 간의 마이클 부가 반응(Michael addition reaction)에 기인한 것으로 여겨진다.
본 발명의 발포성 코팅 조성물에서, 폴리에폭시-작용성 화합물 (a1)은 20 내지 95 wt.-%, 적합하게는 40 내지 95 wt.-%의 양으로 존재할 수 있고, (메트)아크릴산의 베타-하이드록시 에스터 (a2)는 5 내지 80 wt.-%, 적합하게는 5 내지 60 wt.-%의 양으로 존재할 수 있으며, 여기서 중량 퍼센트는 폴리에폭시-작용성 화합물 (a1) 및 (메트)아크릴산 (a2)의 베타-하이드록시 에스터(들)의 총중량을 기준으로 한다.
또한, 본 발명의 발포성 코팅 조성물에서, 폴리에폭시-작용성 화합물 (a1)은 25 내지 95 wt.-%, 적합하게는 40 내지 95 wt.-%의 양으로 존재할 수 있고, (메트)아크릴산의 베타-하이드록시 에스터 (a2)는 5 내지 75 wt.-%, 적합하게는 5 내지 60 wt.-%의 양으로 존재할 수 있고, 화합물 (a2)와는 상이한 (메트)아크릴레이트-작용성 화합물 (a3)은 0 내지 50 wt.-%, 적합하게는 5 내지 30 wt.-%의 양으로 존재할 수 있으며, 여기서 중량 퍼센트는 화합물 (a1), (a2) 및 (a3)의 총중량을 기준으로 한다.
본 발명의 발포성 코팅 조성물에서, 수지 성분 (a)의 양은, 발포성 코팅 조성물의 총 고형분 중량을 기준으로, 10 내지 40 wt.-%, 예컨대, 15 내지 38 wt.-%, 22 내지 36 wt.-%, 또는 23 내지 30 wt.-%일 수 있다. 대안적으로, 본 발명의 코팅 조성물 중 중합체의 양은 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 wt.-% 내지 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40 wt.-%일 수 있다. 상기 범위의 종점은 본 발명의 발포성 코팅 조성물 중의 중합체의 양을 규정하기 위하여 임의로 조합될 수 있다.
가교결합제 성분 (b)
본 발명에 따른 경화성 발포성 코팅 조성물에 사용되는 가교결합제 성분 (b)은, 폴리에폭시-작용성 화합물 (a1)의 에폭시기와 반응성인 복수의 작용기를 보유하는 적어도 1종의 화합물 (b1)을 함유하는 한, 이에 대한 특별한 제한은 없다. 경화는 주위 온도에서 또는 열의 인가 시에 일어날 수 있는데, 주위 온도에서의 경화가 본 발명에 따른 발포성 코팅 조성물에 대해서 특히 적합하다.
적합한 화합물 (b1)은 하기로부터 선택될 수 있다:
- 적합하게는 지방족 폴리아민, 방향족 폴리아민, 폴리(아민-아마이드), 및 이들의 조합물로부터 선택된 폴리아민-작용성 화합물: 또는
- 적합하게는 폴리설파이드 티올, 폴리에터 티올, 폴리에스터 티올, 펜타에리트리톨 기반 티올로부터 선택된 폴리티올-작용성 화합물; 또는
- 이들의 조합물.
폴리아민 경화제는 지방족 폴리아민, 방향족 폴리아민, 폴리아민 아마이드, 폴리에터아민, 예를 들어, Huntsman Cooperation(텍사스주 더 우드랜즈 소재)로부터 상업적으로 입수 가능한 것들, 폴리실록산 아민, 폴리설파이드 아민 또는 이들의 조합물로부터 선택될 수 있다. 그 예는 다이에틸렌 트라이아민, 3,3-아미노-비스-프로필아민, 트라이에틸렌테트라민, 테트라에틸렌 펜타민, m-자일릴렌다이아민, 아이소포론다이아민, 1,3-비스(아미노에틸)사이클로헥산, 비스(4-아미노사이클로헥실)메탄, N-아미노에틸 피페라진, 4,4'-다이아미노다이페닐 메탄, 4,4'-다이아미노-3,3'-다이에틸 다이페닐 메탄 및 다이아미노 다이페닐설폰 및 폴리아민과 지방족 지방산의 반응 생성물, 예컨대, 상표명 VERSAMID 하에 BASF에 의해 판매되는 일련의 재료가 사용될 수 있으며, 후자가 특히 적합하다.
또한, 상기 폴리아민의 임의의 것의 부가체가 또한 사용될 수 있다. 폴리아민의 부가체는 폴리아민과 적합한 반응성 화합물, 예컨대, 에폭시 수지를 반응시킴으로써 형성된다. 이 반응은 경화제 중 유리 아민의 함량을 저감시켜, 저온 및/또는 고습 환경에서 더욱 유용하게 할 것이다.
경화제로서, 각종 폴리에터아민, 예컨대, Huntsman Corp.로부터 입수 가능한 각종 JEFFAMINE, 예컨대, 제한 없이, JEFFAMINE D-230, JEFFAMINE D-400, JEFFAMINE 600, JEFFAMINE 1000, JEFFAMINE 2005 및 JEFFAMINE 2070 등이 또한 사용될 수 있다.
경화제로서, 각종 폴리아마이드가 또한 사용될 수 있다. 일반적으로, 폴리아마이드는 이량체 지방산과 폴리에틸렌아민의 반응 생성물, 및 소량의 단량체 지방산을 함유한다. 이량체 지방산은 단량체 지방산의 올리고머화에 의해 제조된다. 폴리에틸렌아민은 임의의 고차 폴리에틸렌아민, 예컨대, 다이에틸렌트라이아민, 트라이에틸렌테트라아민, 테트라에틸렌펜타아민 등일 수 있으며, 가장 통상적으로 사용되는 것은 다이에틸렌트라이아민이다. 폴리아마이드가 경화제로서 사용되는 경우, 이것은 코팅이 내식성과 방수성 간에 양호한 균형을 갖게 할 수 있다. 또한, 폴리아마이드는 또한 코팅이 양호한 가요성, 적절한 경화 속도 및 기타 유리한 인자를 갖게 할 수 있다.
폴리티올 화합물은 폴리설파이드 티올, 폴리에터 티올, 폴리에스터 티올, 펜타에리트리톨 기반 티올; 또는 이들의 조합물로부터 선택될 수 있다. 특히 적합한 폴리티올 화합물은 Akzo Nobel Functional Chemicals GmbH&Co KG(독일 그라이츠 소재)로부터 상업적으로 입수 가능한 Thioplastⓒ G4이다.
본 발명의 발포성 코팅 조성물에서, 성분 (a) 중의 에폭시기 및 (메트)아크릴레이트기와 같은 조합된 작용기 대 화합물 (b1)의 작용기의 당량비는 2:1 내지 1:2, 적합하게는 1.05:1.0 내지 1:2, 특히 적합하게는 1:1.4 내지 1:2일 수 있다.
본 발명의 발포성 코팅 조성물에서, 화합물 (b1)의 양은, 발포성 코팅 조성물의 총 고형분 중량을 기준으로, 전형적으로 10 내지 30 wt.-%, 예컨대, 15 내지 20 wt.-%, 16 내지 19 wt.-%, 또는 17 내지 19 wt.-%이다. 대안적으로, 본 발명의 코팅 조성물 중 화합물 (b1)의 양은 10, 11, 12, 13, 14 또는 15 wt.-% 내지 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24 또는 25 wt.-%일 수 있다. 상기 범위의 종점은 본 발명의 발포성 코팅 조성물 중의 각종 경화체의 양을 규정하기 위하여 임의로 조합될 수 있다.
본 발명의 발포성 코팅 조성물은 또한 경화 촉진제를 포함할 수 있다. 경화 촉진제는 수지의 경화를 가속시킬 수 있고, 경화 온도를 낮출 수 있고, 경화 시간을 단축시킬 수 있는 일종의 재료이다. 전형적인 경화 촉진제는 지방족 아민 촉진제, 예컨대, 트라이에탄올아민, 트라이에틸렌다이아민 등; 무수물 촉진제, 예컨대, BDMA, DBU 등; 폴리에터아민 촉매; 아연 촉진제, 예컨대, 다이부틸주석 다이라우레이트, 옥토산주석(stannous octoate) 등을 포함한다. 본 발명의 일 실시형태에서, 경화 촉진제는 Air Products로부터 상업적으로 입수 가능한 ANCAMINE K54이다.
경화 촉진제의 적합한 양은 발포성 코팅 조성물의 총 고형분 중량을 기준으로 0.1 내지 5 wt.-%, 더 적합하게는 1 내지 3 wt.-%이다.
본 발명의 발포성 코팅 조성물의 가교결합제 성분 (b)는 선택적으로 수분의 존재 하에 본 발명의 발포성 코팅 조성물의 유기 실란 화합물 (c)의 Si-X 작용성과 축합 반응을 겪을 수 있는 화합물 (b2)를 더 포함할 수 있다. 적합한 화합물 (b2)는 하기 화학식 (III) 또는 (IV)의 실란으로부터 선택될 수 있다:
Figure pct00003
식 중, R'는 1 내지 20개의 탄소 원자, 더 적합하게는 1 내지 4개의 탄소 원자의 알킬기로서 정의되고, R 및 X는 이하에 논의될 (c)에 대한 특히 적합한 실시형태를 포함하는 본 발명에 따른 발포성 코팅 조성물의 유기 실란 화합물 (c)에 대해서 정의되고,
k는 0 내지 2의 정수이고, l은 2 내지 4의 정수이며, k + l의 합계는 4이다.
m 및 n은 0 내지 2의 정수이고, m+n은 3 이하이다.
특히 적합한 화합물 (b2)는 테트라알콕시 실란, 하이드로카빌 트라이알콕시 실란 및 다이하이드로카빌 다이알콕시 실란으로부터 선택될 수 있는데, 여기서 하이드로카빌기는 적합하게는 C1-C4 알킬 및 페닐로부터 선택될 수 있고, 알콕시기는 적합하게는 C1-C4 알콕시로부터 선택될 수 있다.
화합물 (b2)는 발포성 코팅 조성물의 총 고형분 중량을 기준으로 0 내지 5 wt.-% 적합하게는 0.1 내지 4 wt.-%, 더욱 적합하게는 0.5 내지 4 wt.-%, 더욱더 적합하게는 0.5 내지 3 wt.-%의 양으로 존재할 수 있다. 이것은, 화합물 (b2)가 존재하지 않을 경우, 특히 적합하다.
유기 실란 화합물 (c):
본 발명에 따른 발포성 코팅 조성물에 유용한 유기 실란 화합물 (c)는 위에서 정의되어 있다. 본 발명의 발포성 코팅 조성물에 존재하는 적합한 유기 실란 화합물 (c)는 화학식 (I) 또는 (II)의 유기 실란 화합물로부터 선택될 수 있는데, 여기서,
- L은 1 내지 10개의 탄소 원자, 적합하게는 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌기 및 사이클로알킬렌기 및 Y가 비닐기인 경우 결합으로부터 선택되고; 그리고/또는
- K는 1 내지 10개의 탄소 원자, 적합하게는 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌기 및 사이클로알킬렌기 및 결합으로부터 선택되고; 그리고/또는
- Y는 에폭시 함유 기, 아미노기, 폴리아미노기, 아미도기, 티올기, 카복실산기, 하이드록시기, (메트)아크릴옥시기 및 비닐기로부터 선택되고; 그리고/또는
- X는 적합하게는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알콕시기, 클로로, 아실옥시 및 옥시아미노기로부터, 적합하게는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알콕시기로부터 선택되고; 그리고/또는
- R은 C1 내지 C4 알킬기이고; 그리고/또는
- B는 다가 알킬기이고; 그리고/또는
- n은 1이고, o는 0이고, m은 3이고; 그리고/또는
- u는 1이고 z는 2이다.
적합한 유기 실란 화합물은 비닐 트라이알콕시실란, 3-글리시독시프로필 트라이알콕시실란, 3-(메트)아크릴옥시프로필 트라이알콕시실란, 아미노알킬 트라이알콕시실란, 아미노알킬 다이알킬 모노알콕시실란, 비스-(아미노알킬) 다이알콕시실란, 티올알킬 트라이알콕시실란, 티올알킬 알킬 다이알콕시실란, 티올알킬 다이알킬 모노알콕시실란 및 이들의 조합물로부터 선택될 수 있다. 기타 적합한 유기 실란 화합물은, 또한 상업적으로 입수 가능한 다이포달(dipodal) 실란으로서 당업자에게 공지된 z가 2인 화학식 (II)에 따른 화합물이다. 특히 적합한 실란 화합물 (c)는 비닐 트라이메톡시실란, 비닐 트라이에톡시실란, 비닐 트라이아세톡시 실란, 비닐트리스(2-부틸리덴아미노옥시)실란, 3-글리시독시프로필 트라이메톡시실란, 3-글리시독시프로필 트라이에톡시 실란, 3-(메트)아크릴옥시프로필 트라이메톡시실란, 3-(메트)아크릴옥시프로필 트라이에톡시실란, 3-아미노프로필 트라이메톡시실란, 3-아미노프로필 트라이에톡시실란, 3-아미노프로필 다이메틸 메톡시실란, 비스-(3-아미노프로필) 다이메톡시실란, 티올에틸 트라이메톡시실란, N-[3-(트라이메톡시실릴)프로필] 에틸렌다이아민, N-[3-(트라이메톡시실릴)프로필]다이에틸렌트라이아민, β-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸 트라이메톡시실란, 비스[3-(트라이메톡시실릴)프로필]아민으로부터 선택될 수 있다.
선행하는 양상들 중 임의의 양상의 코팅 조성물에서, 유기 실란 화합물 (c)의 양은 발포성 코팅 조성물의 총중량을 기준으로 5 내지 18 wt.-%, 적합하게는 10 내지 18 wt.-%이다. 유기 실란 화합물 (c)의 양의 범위에 대한 적합한 하한은 발포성 코팅 조성물의 총중량을 기준으로 적어도 5, 적어도 5,5, 적어도 6, 적어도 6.5, 적어도 7, 적어도 7.5, 적어도 8, 적어도 8.5, 적어도 9,5, 적어도 10, 적어도 10.5, 적어도 11, 적어도 11.5, 적어도 12, 적어도 12.5, 적어도 13, 적어도 13.5, 적어도 14, 적어도 14.5, 적어도 15 wt.-%일 수 있다. 유기 실란 화합물 (c)의 야의 범위에 대한 적합한 상한은 발포성 코팅 조성물의 총중량을 기준으로 최대한 20, 최대한 19,5, 최대한 19, 최대한 18.5, 최대한 18, 최대한 17.5, 최대한 17, 최대한 16.5, 최대한 16, 최대한 15.5, 최대한 15, 최대한 14.5, 최대한 14, 최대한 13.5, 최대한 13, 최대한 12.5, 최대한 12, 최대한 11.5, 최대한 11, 최대한 10.5, 최대한 10 wt.-%일 수 있다. 당업자라면 본 명세서에 개시된 상기 하한치들 중 어느 하나와 상기 상한치들 중 어느 하나에 의해 정의된 임의의 범위가 본 명세서에 개시되는 것을 이해할 것이다.
본 발명의 발포성 코팅 조성물은, 성분 (d)로서, 열 분해 시 발포 가스를 제공하는 화합물을 더 포함한다.
발포 가스는, 화재 방지용 발포성 조성물로 하여금 고온의 화염에 노출되는 경우 발포되어 팽윤되게 하는 역할을 한다. 이 팽창의 결과로서, 형성된 숯은 두껍고 멀티셀화된 재료인데, 이는 밑에 있는 기재를 절연하고 보호하는 역할을 한다. 본 발명의 발포성 코팅 조성물에 사용될 수 있는 발포 가스의 공급원은 질소-함유 재료이다. 적합한 질소-함유 재료의 예는 멜라민, 인산의 염, 구아니딘, 메틸올화 멜라민, 헥사메톡시메틸 멜라민, 우레아, 다이메틸우레아, 멜라민 피로포스페이트, 다이사이안다이아마이드, 구아닐우레아 포스페이트 및 글리신을 포함한다. 적합하게는, 멜라민이 사용된다. 이산화탄소를 유리시키는 재료와 같은 발포 가스의 기타 적합한 공급원이 또한 사용될 수 있다. 그 예는 알칼리 토금속, 예컨대, 탄산칼슘 또는 탄산마그네슘이다. 가열 시 분해됨에 따라서 수증기를 방출시키는 화합물, 예를 들어, 수산화칼슘, 이수산화마그네슘 또는 삼수산화알루미늄이 또한 사용될 수 있다. 이러한 화합물의 기타 예는 붕산 및 붕산 유도체, 예컨대, 붕산 에스터 및 금속 붕산염이다.
본 발명의 발포성 코팅 조성물 중 성분 (d)의 적합한 양은, 0.1 내지 25 wt.-%, 적합하게는 1 내지 10 wt.-%의 범위일 수 있는데, 여기서 중량 퍼센트는 조성물의 총 고형분 중량을 기준으로 한다.
본 발명의 발포성 코팅 조성물은 인 공급원, 붕소 공급원, 아연 공급원, 산 공급원, 금속 산화물, 예를 들어, 사전-가수분해된 테트라에틸오쏘실리케이트, 산화알루미늄, 티타늄 아이소프로폭사이드, 탄소 공급원, 무기 충전제, 광물 섬유, 예를 들어, PPG로부터의 CHOPVANTAGE, Lapinus로부터의 Coatforce 또는 Roxul 섬유, 레올로지 첨가제, 유기 용매, 안료, 발포 안정제, 및 이들의 조합물로부터 선택되는 선택적 첨가제 (f)를 포함할 수 있다.
선택적인 인 공급원은 각종 재료, 예를 들어, 인산, 모노- 및 다이인산암모늄, 트리스-(2-클로로에틸)포스페이트, 인-함유 아마이드, 예컨대, 포스포릴아마이드, 및 멜라민 피로포스페이트로부터 선택될 수 있다. 적합하게는, 인 공급원은 화학식 (NH4)n+2 Pn O3n+1(여기서 n은 적어도 2의 정수이고, 적합하게는 n은 정수 of 적어도 50의 정수임)로 표시된 폴리인산암모늄이다. 본 발명의 발포성 코팅 조성물은 코팅 조성물의 총 고형분 중량을 기준으로 0.05 내지 30 wt.-%, 적합하게는 0.5 내지 10 wt.-%의 범위로 인의 양을 함유할 수 있다. 인은 발포성 조성물에서 숯 촉진제(char promoter)로서 기능하는 것으로 여겨진다.
선택적 인 공급원은 각종 재료로부터 선택될 수 있다. 아연 재료는 숯에서의 소형-셀 구조의 형성에 기여하는 것으로 여겨진다. 숯의 소형 셀은 기재의 더 양호한 절연을 제공하고, 더욱 숯의 온전성을 보유하고 외부 보강 재료의 부재 시에서도 기재에 접착할 수 있게 한다. 따라서, 숫의 균열 및 기재로부터 벗어난 그의 파괴가 최소화되어, 더 큰 보호 대책이 하부 강철에 제공된다. 아연 공급원인 적합한 재료의 예는 산화아연, 아연염, 예컨대, 붕산아연 및 인산아연, 탄산아연을 포함하고; 또한 아연 금속이 사용될 수 있다. 적합하게는, 붕산아연이 이용된다. 본 발명의 발포성 코팅 조성물은, 조성물의 총 고형분 중량을 기준으로 0.1 내지 25 wt.-%, 적합하게는 0.5 내지 12 wt.-%의 범위의 아연의 양을 함유할 수 있다.
붕소 공급원은 오붕산암모늄 또는 붕산아연, 산화붕소, 붕산염, 예컨대, 붕산나트륨, 붕산칼륨 및 붕산암모늄, 보레이트 에스터, 예컨대, 부틸 보레이트 또는 페닐 보레이트 및 이들의 조합물로부터 선택될 수 있다. 본 발명의 발포성 코팅 조성물은, 0.1 내지 10 wt.-%, 적합하게는 1 내지 6 wt.-%의 범위의 붕소의 양을 함유할 수 있는데, 여기서 중량 퍼센트는 조성물의 총 고형분 중량을 기준으로 한다.
산 공급원은 인산암모늄, 폴리인산암모늄, 이인산이암모늄, 오붕산이암모늄, 인산-발생 재료, 붕산, 금속 또는 유기 붕산염 및 이들의 조합물로부터 선택될 수 있다. 산 공급원의 총량은, 존재할 경우, 코팅 조성물의 총 고형분 중량을 기준으로 5 내지 30 wt.-%일 수 있다.
본 발명의 발포성 코팅 조성물은 탄소 공급원을 더 포함한다. 탄소 공급원은 화재 또는 열에 노출 시 숯으로 변화되고, 이에 의해서 기재 상에 방화층(anti-fire protective layer)을 형성한다. 본 발명에 따르면, 탄소 공급원은, 예를 들어, 방향족 화합물 및/또는 톨유 지방산(TOFA) 및/또는 폴리하이드록시 화합물, 예컨대, 펜타에리트리톨, 다이펜타에리트리톨, 글리세롤, 올리고머성 글리세롤, 자일리톨, 만니톨, 소르비톨 및 중합체, 예컨대, 폴리아마이드, 폴리카보네이트, 폴리우레탄, 및 이들의 조합물일 수 있다. 본 발명의 발명자들은, 놀랍게도, 방향족 화합물 및/또는 톨유 지방산을 포함하는 탄소 공급원이 본 발명의 발포성 코팅 조성물 중의 탄소 공급원으로서 사용될 경우, 결과적인 발포성 코팅은 저온을 겪은 후 이들 요구되는 특성을 유지할 수 있을 뿐만 아니라 유사한 유형의 발포성 코팅과 견줄 만하거나 또는 심지어 양호한 방화 특성도 가질 것임을 발견하였다. 중합체가 또한 탄소 공급원일 수 있는 것 또한 이해될 것이다.
본 발명의 발포성 코팅 조성물에서, 탄소 공급원의 양은 발포성 코팅 조성물의 총중량을 기준으로 최대 18 wt.-%, 예컨대, 5 내지 18 wt.-%, 11 내지 17 wt.-%, 또는 12 내지 16 wt.-%일 수 있다. 대안적으로, 본 발명의 코팅 조성물 중 탄소 공급원의 양은 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 wt.-% 내지 15, 16, 17, 18 wt.-%일 수 있다. 상기 범위의 종점은 본 발명의 발포성 코팅 조성물 중 각종 탄소 공급원의 양을 정의하도록 임의로 배합될 수 있다.
인, 아연, 붕소 및 발포 가스가 각각 별도의 공급원 재료에 의해 제공되거나, 또는 대안적으로 단일 재료가 위에서 열거된 추가의 성분 중 하나 초과의 공급원일 수 있는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 멜라민 피로포스페이트는 인과 발포 가스 둘 다의 공급원을 제공할 수 있다.
선택적 강화 충전제 (e)는, 다른 충전제에 비해서 적합한 섬유 강화재 및 판상 강화재(platelet reinforcement)를 비롯하여 통상적으로 이용되는 재료의 커다란 어레이로부터 선택될 수 있다. 섬유 강화재의 예는 유리 섬유, 세라믹 섬유, 예컨대, 산화알루미늄/산화규소 및 흑연 섬유를 포함한다. 판상 강화재는 해머-밀 유리 플레이크(hammer-mill glass flake), 운모 및 규회석을 포함한다. 기타 적합한 충전제는 금속 산화물, 산화티타늄, 점토, 탤크, 실리카, 규조토, lapinus® 섬유 및 각종 안료를 포함한다. 강화 충전제는, 얻어지는 숯이 단단하고 균일하게 되도록, 숯 형성 전에 그리고 숯 형성 동안 화재방지 조성물의 발포를 제어하는 것을 돕는 것으로 여겨진다.
본 발명의 하나의 이점은, 발포성 코팅 조성물이 경화된 발포성 코팅의 화재방지 및 기계적 특성에 상충하는 일 없이 염색 가능하다는 점이다. 특히 강화 충전제, 예를 들어, 백색 강화 충전제는 단단하고 균일한 숯을 제공하기 위하여 존재할 필요는 없다. 따라서, 발포성 코팅 조성물에서, 산화알루미늄, 산화규소, 운모, 규회석, 산화티타늄, 점토, 탤크 및 규조토 화합물로부터 선택된 백색 안료 및/또는 충전제의 양은, 조성물의 총중량을 기준으로 2 wt.-% 미만, 적합하게는 0 내지 0.1 wt.-%일 수 있고, 착색 안료, 특히 흑색 안료의 양은 조성물의 총중량을 기준으로 적어도 0.5 wt.-%, 적합하게는 1 내지 5 wt.-%일 수 있다.
본 발명의 발포성 코팅 조성물은 또한 각종 통상의 첨가제, 예컨대, 레올로지 첨가제, 유기 용매, 발포 안정제, 안료, 화염 확산 제어제 등을 함유할 수 있다. 이들 성분은 선택적이고, 다양한 양으로 첨가될 수 있다. 특히 본 발명에 따른 발포성 코팅 조성물은 23℃ 및 대기압(즉, 1bar)에서 액체이고, 실질적으로 비수성이며, 즉, 발포성 코팅 조성물의 총중량을 기준으로 5 wt.-% 미만, 적합하게는 3 wt.-% 미만, 더 적합하게는 1 wt.-% 미만을 함유하거나 또는 심지어 의도적으로 첨가된 물이 없다.
위에서 언급된 바와 같이 가교결합된 발포성 코팅은 화합물 (c)의 열 분해를 유도하는 활서오하 온도보다 높은 온도에서 팽창되고 선택적으로 숯으로 된다. 열 및 화재의 작용 시, 팽창된 발포물이 숯으로 되기 시작하는데, 여기서 수지 재료 및 선택적으로 존재하는 추가의 탄소 공급원은, 배터리 또는 개별적인 배터리 셀의 열 폭주를 연장된 시간 기간 동안 방지 또는 적어도 저해하기 위하여, 고온에서 안정성을 나타내고 단열을 제공하는 다공성 탄소 네트워크를 형성한다.
발포성 코팅 조성물은 2-패키지 시스템으로서 구성될 수 있는데, 여기서
성분 (a)는 제1 패키지 (A)에 포함되고;
성분 (b)는 제2 패키지 (B)에 포함되고;
화합물 (c)는 제3 패키지 (C)에 포함되거나 또는 Y-가 성분 (a) 중의 화합물과 반응성인 작용기인 경우, 화합물 (c)가 제2 패키지 (B)에 존재하거나, 또는 Y-가 성분 (b) 중의 화합물과 반응성인 작용기인 경우, 화합물 (c)는 제1 패키지 (A)에 존재한다.
열 분해 시 발포 가스를 제공하는 화합물 (d)와, 존재할 경우 첨가제 (e) 및 (f) 중 어느 하나는 패키지 (A), (B) 또는 (C) 중 어느 하나에 또는 이들 패키지의 임의의 조합에 임의의 조합으로 포함되거나 또는 하나 이상의 추가의 패키지 (D)에 포함되며; 여기서 패키지들은 코팅 조성물의 적용 직전에 혼합된다.
조성물이 용매-무함유하고 분무-도포되는 것이 특히 적합하다. 필요한 경우, 각종 통상의 용매, 예컨대, 자일렌, 메틸렌 클로라이드 또는 1,1,1-트라이클로로에탄으로 묽어짐(thinning)이 완수될 수 있다.
본 발명의 발포성 코팅 조성물은 필요에 따라 각종 건조 코팅 두께를 제공하기 위하여 적용될 수 있다. 적합한 건조 코팅 두께는 10 내지 20,000 마이크론, 예컨대, 50 내지 5000 마이크론, 예컨대, 100 내지 2000 마이크론의 범위일 수 있다.
기재를 코팅하는 방법에서, 본 발명의 발포성 코팅 조성물은 기재에 적어도 부분적으로 적용되고, 이어서 선택적으로 경화된다. 적합한 기재는, 적합하게는 알루미늄 및 강철 기재로부터 선택된 금속 기재 또는 적합하게는 폴리카보네이트로부터 선택된 플라스틱 기재로부터 선택될 수 있다.
특히, 본 발명의 발포성 코팅 조성물은 배터리, 특히 리튬 이온 배터리의 구조 요소에 적용될 수 있다. 배터리는 하우징을 획정하는 외벽 요소와, 선택적으로 내벽 요소를 포함할 수 있는데, 여기서 발포성 코팅 조성물은 외벽 요소들 중 어느 하나의 외측면 및/또는 내측면에 그리고/또는 존재할 경우 내벽 요소들 중 어느 하나의 임의의 측면에 적어도 부분적으로 적용된다. 외벽 및/또는 내벽 요소는 복합재, 강철, 알루미늄 및 폴리카보네이트 중 임의의 것으로부터 선택된 재료를 포함할 수 있다.
배터리, 특히 리튬 이온 배터리는, 복수의 개별적인 배터리 셀을 포함하는 배터리 팩일 수 있고, 여기서 가교결합된 발포성 코팅은 발포된 그리고 선택적으로 숯으로 된 상태에서 서로 개별적인 배터리 셀 중 적어도 일부를 열 절연시키도록 위치된다. 또한, 발포성 코팅 조성물은 위에서 논의된 바와 같은 배터리 팩의 하우징 벽 및 내부 분할벽에 적용될 수 있다.
배터리를 포함하는 물품 및 이의 사용자에 대해서 화재방지를 제공하기 위하여, 물품을 배터리로부터 절연하기 위하여 배터리와 물품 사이에서 배터리에 인접한 물품의 부분에 발포성 코팅 조성물을 적용하는 것은 또한 본 발명의 범위 내이다. 이러한 경우에, 본 발명에 따른 통상의 배터리 또는 배터리가 이용될 수 있다. 물품은, 예를 들어, 휴대폰, 태블릿 또는 랩탑 컴퓨터일 수 있다.
대안적으로, 물품은 하이브리드 또는 전기차, 버스 또는 트럭과 같은 운송수단일 수 있다. 이러한 운송수단에서, 운송수단 본체, 예를 들어, 차체의 바닥 부분 아래쪽에 평탄한 배터리 팩으로서 그의 중량으로 인해 배터리, 특별히 리튬 이온 배터리를 위치시키는 것이 통상적이다. 이러한 경우에, 본 발명의 발포성 코팅은 배터리와 운송수단 본체 사이에서 배터리에 인접한 운송수단의 바닥 부분에 적용될 수 있다. 이에 의해서, 배터리 또는 배터리 화재의 열 폭주의 사건에서, 차체, 특별히 승객실은 가교결합된 발포성 코팅에 의해 보호되므로 화재는 승객실 내로 확산되지 않을 것이고, 승객실의 가열은 연장된 시간 기간 동안 제한될 것이므로 승객은 이러한 사건의 경우에 운송수단으로부터 안전하게 도피하는데 충분한 시간을 가질 것이다.
본 발명은 하기 양상들에 의해 정의된다:
1. 발포성 코팅 조성물로서,
(a) 수지 성분으로서,
- (a1) 폴리에폭시-작용성 화합물 및
선택적으로;
- (a2) (메트)아크릴산의 베타-하이드록시 에스터; 및/또는
- (a3) 화합물 (a2)와는 상이한 (메트)아크릴레이트-작용성 화합물
을 포함하는, 수지 성분;
(b) 폴리에폭시-작용성 화합물의 에폭시기와 반응성인 복수의 작용기를 보유하는 적어도 1종의 화합물 (b1)을 포함하는 가교결합제 성분;
(c) 발포성 코팅 조성물의 총중량을 기준으로 5 내지 20 wt.-%의, 하기 화학식 (I) 또는 (II)의 유기 실란 화합물 및 이들의 조합물로부터 선택된 유기 실란 화합물:
Figure pct00004
(식 중:
- n 및 m은 1 내지 3의 정수이고 o는 0 내지 2의 정수이되, n + m + o는 4이고;
- y는 1 내지 3의 정수이고 w는 0 내지 2의 정수이되, 여기서 y + w는 3이고;
- u는 적어도 1의 정수이고 z는 적어도 2의 정수이고;
- B는 다가 유기기이되, B의 원자가는 u + z이고;
- L는 2가 유기기 또는 Y가 비닐기인 경우 결합이고;
- K는 2가 유기기 또는 결합이다.
- Y는, 만약 존재한다면, 성분 (a)의 에폭시기 및/또는 (메트)아크릴레이트기 또는 성분 (b)의 작용기와 작용성인 작용기를 포함하고;
- X는 독립적으로 각 경우에 클로로, 알콕시, 아실옥시 및 옥시미노로부터 선택되고; 그리고
- R은 하이드로카빌기임);
(d) 열 분해 시 발포 가스를 제공하는 화합물
을 포함하되;
(a) 내지 (d)에 대해서 정의된 바와 같은 화합물은 서로 상이하고,
발포성 코팅 조성물은 23℃ 및 대기압에서 액체이고, 조성물의 총중량을 기준으로 5 wt.-% 미만의 물을 포함한다.
2. 양상 1의 코팅 조성물에 있어서,
화학식 (I) 또는 (II)의 유기 실란 화합물의 경우,
- L은 1 내지 10개의 탄소 원자, 적합하게는 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌기 및 사이클로알킬렌기 및 Y가 비닐기인 경우 결합으로부터 선택되고; 그리고/또는
- K는 1 내지 10개의 탄소 원자, 적합하게는 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌기 및 사이클로알킬렌기 및 결합으로부터 선택되고; 그리고/또는
- Y는 에폭시 함유 기, 아미노기, 폴리아미노기, 아미도기, 티올기, 카복실산기, 하이드록시기, (메트)아크릴옥시기 및 비닐기로부터 선택되고; 그리고/또는
- X는 적합하게는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알콕시기로부터 선택되고; 그리고/또는
- R은 C1 내지 C4 알킬기이고; 그리고/또는
- B는 다가 알킬기이고; 그리고/또는
- n은 1이고, o는 0이고, m은 3이고; 그리고/또는
- u는 1이고 z는 2이다.
3. 양상 2의 코팅 조성물에 있어서, 유기 실란 화합물은 비닐 트라이알콕시실란, 3-글리시독시프로필 트라이알콕시실란, 3-(메트)아크릴옥시프로필 트라이알콕시실란, 아미노알킬 트라이알콕시실란, 아미노알킬 다이알킬 모노알콕시실란, 비스-(아미노알킬) 다이알콕시실란, 티올알킬 트라이알콕시실란, 티올알킬 알킬 다이알콕시실란, 티올알킬 다이알킬 모노알콕시실란, N-[3-(트라이메톡시실릴)프로필] 에틸렌다이아민, β-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸 트라이메톡시실란 및 이들의 조합물로부터 선택된다.
4. 선행하는 양상들 중 어느 하나의 코팅 조성물에 있어서, 유기 실란 화합물의 양은 발포성 코팅 조성물의 총중량을 기준으로 5 내지 18 wt.-%, 적합하게는 10 내지 18 wt.-%이다.
5. 선행하는 양상들 중 어느 하나의 코팅 조성물에 있어서, 폴리에폭시-작용성 화합물 (a1)은 비스페놀 A의 다이글리시딜 에터, 비스페놀 F의 다이글리시딜 에터, 에폭시 페놀 노볼락 수지, 에폭시 크레졸 노볼락 수지, 에폭시 작용성 아크릴 수지, 에폭시 작용성 폴리에스터 또는 이들의 조합물을 포함한다.
6. 선행하는 양상들 중 어느 하나의 코팅 조성물에 있어서, (메트)아크릴산의 베타-하이드록시 에스터 (a2)가 존재하고, 비스페놀 A의 다이글리시딜 에터, 비스페놀 F의 다이글리시딜 에터, 에폭시 페놀 노볼락 수지, 에폭시 크레졸 노볼락 수지, 에폭시 작용성 아크릴 수지, 에폭시 작용성 폴리에스터 또는 이들의 조합물로부터 선택된 폴리에폭사이드와 (메트)아크릴산의 반응에 기인한 복수의 베타-하이드록시 (메트)아크릴산 에스터기를 포함하고, 적합하게는 (메트)아크릴산의 베타-하이드록시 에스터 (a2)는 1:0.1 내지 1:1.015의 에폭시 카복실산 당량비의 폴리에폭사이드와 (메트)아크릴산의 반응 생성물을 포함한다.
7. 선행하는 양상들 중 어느 하나의 코팅 조성물에 있어서, (메트)아크릴레이트-작용성 화합물 (a3)이 존재하고 폴리(메트)아크릴레이트 of 1,4-부탄다이올, 네오펜틸 글리콜, 에틸렌 글리콜, 1,2-프로판다이올, 1,3-프로판다이올, 2,2,4-트라이메틸-1,3-펜탄다이올, 1,6-헥산다이올, 1,4-사이클로헥산 다이메탄올, 파라-자일렌 글리콜, 1,4-사이클로헥산 다이올, 트라이메틸올에탄, 트라이메틸올프로판, 펜타에리트리톨 및 이들의 조합물로부터 선택된다.
8. 선행하는 양상들 중 어느 하나의 코팅 조성물에 있어서, 성분 (a)는,
20 내지 100 wt.-%, 적합하게는 40 내지 95 wt.-%의 상기 폴리에폭시-작용성 화합물 (a1);
0 내지 75 wt.-%, 적합하게는 5 내지 60 wt.-%의 상기 (메트)아크릴산의 베타-하이드록시 에스터 (a2); 및
0 내지 50 wt.-%, 적합하게는 5 내지 30 wt.-%의, 화합물 (a2)와는 상이한 (메트)아크릴레이트-작용성 화합물 (a3)을 포함하되, 중량 퍼센트는 화합물 (a1), (a2) 및 (a3)의 총중량을 기준으로 한다.
9. 선행하는 양상들 중 어느 하나의 코팅 조성물에 있어서, 성분 (b)는,
- 적합하게는 지방족 폴리아민, 방향족 폴리아민, 폴리(아민-아마이드), 및 이들의 조합물로부터 선택된 폴리아민-작용성 화합물: 또는
- 적합하게는 폴리설파이드 티올, 폴리에터 티올, 폴리에스터 티올, 펜타에리트리톨 기반 티올로부터 선택된 폴리티올-작용성 화합물; 또는
- 이들의 조합물
을 포함한다.
10. 선행하는 양상들 중 어느 하나의 코팅 조성물에 있어서, (a) 중의 조합된 에폭시기와 (메트)아크릴레이트 대 (b) 중의 작용기의 당량비는 2:1 내지 1:2, 적합하게는 1.3:1.0 내지 1.0:1.3이다.
11. 안료 및/또는 충전제 (e)를 포함하는 선행하는 양상들 중 어느 하나의 코팅 조성물에 있어서,
- 산화알루미늄, 산화규소, 운모, 규회석, 산화티타늄, 점토, 탤크 및 규조토 화합물로부터 선택된 백색 안료 및/또는 충전제의 종량은 상기 조성물의 총중량을 기준으로 2 wt.-% 미만, 적합하게는 0 내지 0.1 wt.-%이고, 그리고
- 착색 안료, 특히 블랙 안료의 양은 상기 조성물의 총량을 기준으로 적어도 0.5 wt.-%, 적합하게는 1 내지 5 wt.-%이다.
12. 선행하는 양상들 중 어느 하나의 코팅 조성물은, 인 공급원, 붕소 공급원, 아연 공급원, 산 공급원, 탄소 공급원, 레올로지 첨가제, 유기 용매, 안료, 발포 안정제, 접착 촉진제, 부식 저해제, UV 안정제 및 이들의 조합물로부터 선택된 첨가제 (f)를 더 포함한다.
13. 선행하는 양상들 중 어느 하나의 코팅 조성물은, 멀티-패키지 코팅 조성물이되,
성분 (a)는 제1 패키지 (A)에 포함되고;
성분 (b)는 제2 패키지 (B)에 포함되고;
화합물 (c)는 제3 패키지 (C)에 포함되거나, 또는 Y-가 성분 (a) 내의 상기 화합물과 반응성인 작용기인 경우, 화합물 (c)는 제2 패키지 (B)에 존재하거나 또는 Y-가 성분 (b) 내의 화합물과 반응성인 작용기인 경우, 화합물 (c)는 제1 패키지 (A)에 존재하고,
열 분해 시 발포 가스를 제공하는 화합물 (d)와, 존재할 경우 첨가제 (e) 및 (f) 중 어느 하나는, 패키지 (A), (B) 또는 (C) 중 어느 하나에 또는 이들 패키지의 임의의 조합에 임의의 조합으로 포함되거나 또는 하나 이상의 추가의 패키지 (D)에 포함되고; 패키지들은 코팅 조성물의 적용 직전에 혼합된다.
14. 양상 1 내지 13 중 어느 하나에 따른 발포성 코팅 조성물을 기재에 적어도 부분적으로 적용하는 단계 및 선택적으로 적용된 코팅 조성물을 경화시키는 단계를 포함하는, 기재를 코팅하는 방법.
15. 양상 14의 방법에 있어서, 기재는 적합하게는 알루미늄 기재 및 강철 기재로부터 선택된 금속 기재 또는 적합하게는 폴리카보네이트로부터 선택된 플라스틱 기재를 포함한다.
16. 양상 14 또는 15 중 어느 하나의 방법에 의해 코팅된 기재.
17. 양상 16의 기재를 포함하는 물품.
18. 양상 17의 물품은 배터리, 적합하게는 리튬 이온 배터리 또는 배터리 케이스이다.
19. 양상 17의 물품은 배터리, 적합하게는 리튬 이온 배터리 또는 배터리 케이스를 포함하되, 배터리와 물품 사이에서 배터리에 인접한 물품의 일부에 양상 1 내지 양상 13 중 어느 하나에 정의된 바와 같은 발포성 코팅 조성물이 적용된다.
20. 양상 17의 물품에 있어서, 물품은 리튬 이온 배터리 또는 배터리의 세트를 가진 배터리 케이스 및 승객실을 포함하는 운송수단이고, 발포성 코팅 조성물은 배터리와 운송수단 본체 사이에서 배터리에 인접한 운송수단의 바닥 부분의 적어도 일부에 적용된다.
21. - 배터리 또는 배터리 케이스에 대한 화재방지를 제공하기 위한 그리고/또는 배터리 또는 배터리 케이스의 임의의 부분에 적용된 경우 상기 배터리 또는 상기 배터리 케이스의 열 폭주를 저감시키거나 방지하기 위한; 또는
- 배터리와 물품 사이에서 상기 배터리에 인접한 상기 물품의 일부에 적용된 경우 상기 배터리를 포함하는 물품에 대한 화재방지를 제공하기 위한
양상 1 내지 13 중 어느 하나의 발포성 코팅 조성물의 용도로서,
배터리는 적합하게는 리튬 이온 배터리이다.
22. 양상 21의 용도에 있어서, 물품은 리튬 이온 배터리 및 승객실을 포함하는 운송수단이고, 경화성 발포성 코팅 조성물이 배터리 화재로부터 운송수단의 승객실을 보호하는데 사용된다.
23. 양상 1 내지 13 중 어느 하나의 발포성 코팅 조성물을 배터리의 임의의 부분에 적용하여 그 위에 코팅을 형성함으로써 배터리에 대한 화재방지를 제공하기 위한 또는 배터리의 열 폭주를 저감시키거나 방지하기 위한 방법으로서, 배터리는 적합하게는 리튬 이온 배터리이다.
24. 양상 1 내지 13 중 어느 하나의 발포성 코팅 조성물을 배터리를 포함하는 물품과 배터리 사이에서 배터리에 인접한 물품의 일부에 적용해서 그 위에 코팅을 형성함으로써 배터리를 포함하는 물품에 대한 화재방지를 제공하기 위한 방법.
25. 양상 24의 방법에 있어서, 물품은 리튬 이온 배터리 및 승객실을 포함하는 운송수단이고, 운송수단의 승객실을 배터리 화재로부터 보호하기 위하여 가교결합된 발포성 코팅이 위치된다.
이하의 실시예는 본 발명을 예시하는 것으로 의도되며 제한이 되도록 의도되지 않는다.
실시예:
실시예 1
이하의 기제 및 경화제 성분은 배합되고 철저하게 혼합되었다:
기제:
Figure pct00005
경화제:
Figure pct00006
상기 혼합물을 두께가 0.8㎜인 알루미늄 패널(유형 5005 H24)에 적용하고, 최소 7일 동안 23℃에서 경화되게 한다. 경화된 코팅의 코팅 두께는 150㎛였다.
코팅된 샘플의 이면 상에, 샘플을 통해 온도를 모니터링하기 위하여 중앙 지점에 열전쌍을 부착하였다. 이어서, 코팅된 패널의 중앙을, 토치의 방향으로 가교결합된 발포성 코팅을 가진 프로판 토치(직경 3.5㎝, 프로판)로부터 4㎝의 거리에 위치시켰다. 화염의 온도는 화염의 기저부에 가까이 위치된 제2 열전쌍을 통해서 모니터링하였고, 900 내지 1000℃에서 안정적으로 유지되는 것으로 확인되었다. 코팅된 기재의 이면에서의 온도는 연장된 시간 기간 동안 측정하였다. 그 결과는 도 1에 도시되어 있다.
실시예 2
이하의 기제 및 경화제 제형이 사용된 것을 제외하고, 실시예 1을 반복하였다:
기제:
Figure pct00007
경화제:
Figure pct00008
결과는 도 2에 도시되어 있다.
실시예 3
이하의 기제 및 경화제 제형이 사용된 것을 제외하고, 실시예 1을 반복하였다:
기제:
Figure pct00009
경화제:
Figure pct00010
결과는 도 3에 도시되어 있다.
실시예 4:
혼합비(wt): 기제/경화제 = 45.7/54.3
총 조성물 중 실란 함량 (wt%): 11.62 wt%
기제:
Figure pct00011
경화제:
Figure pct00012
실시예 5:
혼합비(wt): 기제/경화제 = 44.8/55.2
총 조성물 중 실란 함량 (wt%): 9.11 wt%
기제:
Figure pct00013
경화제:
Figure pct00014
실시예 6:
혼합비(wt): 기제/경화제 = 44.1/55.9
총 조성물 중 실란 함량 (wt%): 6.82 wt%
기제:
Figure pct00015
경화제:
Figure pct00016
실시예 7 (비교예):
혼합비(wt): 기제/경화제 = 43.2/56.8
경화물 중의 실란 함량 (wt%): 4.17 wt%
기제:
Figure pct00017
경화제:
Figure pct00018
실시예 8 (비교예):
혼합비(wt): 기제/경화제 = 42.5/57.5
총 조성물 중 실란 함량 (wt%): 2.01 wt%
기제:
Figure pct00019
경화제:
Figure pct00020
실시예 9 (비교예)
혼합비(wt): 기제/경화제 = 42.1/57.9
경화물 중 실란 함량 (wt%): 0.81 wt%
기제:
Figure pct00021
경화제:
Figure pct00022
실시예 4 내지 9의 발포성 코팅 조성물을 알루미늄 패널에 적용하고 실시예 1에 대해서 기재된 바와 같이 시험하였다. 그 결과는 도 4에 도시되어 있다.

Claims (25)

  1. 발포성 코팅 조성물로서,
    (a) 수지 성분으로서,
    - (a1) 폴리에폭시-작용성 화합물 및
    선택적으로;
    - (a2) (메트)아크릴산의 베타-하이드록시 에스터; 및/또는
    - (a3) 화합물 (a2)와는 상이한 (메트)아크릴레이트-작용성 화합물
    을 포함하는, 상기 수지 성분;
    (b) 상기 폴리에폭시-작용성 화합물의 에폭시기와 반응성인 복수의 작용기를 보유하는 적어도 1종의 화합물 (b1)을 포함하는 가교결합제 성분;
    (c) 상기 발포성 코팅 조성물의 총중량을 기준으로 5 내지 20 wt.-%의, 하기 화학식 (I) 또는 (II)의 유기 실란 화합물 및 이들의 조합물:
    Figure pct00023

    (식 중:
    - n 및 m은 1 내지 3의 정수이고 o는 0 내지 2의 정수이되, n + m + o는 4이고;
    - y는 1 내지 3의 정수이고 w는 0 내지 2의 정수이되, 여기서 y + w는 3이고;
    - u는 적어도 1의 정수이고 z는 적어도 2의 정수이고;
    - B는 다가 유기기이되, B의 원자가는 u + z이고;
    - L는 2가 유기기 또는 Y가 비닐기인 경우 결합이고;
    - K는 2가 유기기 또는 결합이다.
    - Y는, 만약 존재한다면, 성분 (a)의 에폭시기 및/또는 (메트)아크릴레이트기 또는 성분 (b)의 작용기와 작용성인 작용기를 포함하고;
    - X는 독립적으로 각 경우에 클로로, 알콕시, 아실옥시 및 옥시미노로부터 선택되고; 그리고
    - R은 하이드로카빌기임); 및
    (d) 열 분해 시 발포 가스를 제공하는 화합물
    을 포함하되;
    (a) 내지 (d)에 대해서 정의된 바와 같은 화합물은 서로 상이하고,
    상기 발포성 코팅 조성물은 23℃ 및 대기압에서 액체이고, 상기 조성물의 총중량을 기준으로 5 wt.-% 미만의 물을 포함하는, 발포성 코팅 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 (I) 또는 (II)의 유기 실란 화합물의 경우,
    - L은 1 내지 10개의 탄소 원자, 적합하게는 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌기 및 사이클로알킬렌기 및 Y가 비닐기인 경우 결합으로부터 선택되고; 그리고/또는
    - K는 1 내지 10개의 탄소 원자, 적합하게는 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌기 및 사이클로알킬렌기 및 결합으로부터 선택되고; 그리고/또는
    - Y는 에폭시 함유 기, 아미노기, 폴리아미노기, 아미도기, 티올기, 카복실산기, 하이드록시기, (메트)아크릴옥시기 및 비닐기로부터 선택되고; 그리고/또는
    - X는 적합하게는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알콕시기로부터 선택되고; 그리고/또는
    - R은 C1 내지 C4 알킬기이고; 그리고/또는
    - B는 다가 알킬기이고; 그리고/또는
    - n은 1이고, o는 0이고, m은 3이고; 그리고/또는
    - u는 1이고 z는 2인, 발포성 코팅 조성물.
  3. 제2항에 있어서, 상기 유기 실란 화합물은 비닐 트라이알콕시실란, 3-글리시독시프로필 트라이알콕시실란, 3-(메트)아크릴옥시프로필 트라이알콕시실란, 아미노알킬 트라이알콕시실란, 아미노알킬 다이알킬 모노알콕시실란, 비스-(아미노알킬) 다이알콕시실란, 티올알킬 트라이알콕시실란, 티올알킬 알킬 다이알콕시실란, 티올알킬 다이알킬 모노알콕시실란, N-[3-(트라이메톡시실릴)프로필] 에틸렌다이아민, β-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸 트라이메톡시실란 및 이들의 조합물로부터 선택되는, 발포성 코팅 조성물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유기 실란 화합물의 양이 상기 발포성 코팅 조성물의 총중량을 기준으로 5 내지 18 wt.-%, 적합하게는 10 내지 18 wt.-%인, 발포성 코팅 조성물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴리에폭시-작용성 화합물 (a1)은 비스페놀 A의 다이글리시딜 에터, 비스페놀 F의 다이글리시딜 에터, 에폭시 페놀 노볼락 수지, 에폭시 크레졸 노볼락 수지, 에폭시 작용성 아크릴 수지, 에폭시 작용성 폴리에스터 또는 이들의 조합물을 포함하는, 발포성 코팅 조성물.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 (메트)아크릴산의 베타-하이드록시 에스터 (a2)가 존재하고, 비스페놀 A의 다이글리시딜 에터, 비스페놀 F의 다이글리시딜 에터, 에폭시 페놀 노볼락 수지, 에폭시 크레졸 노볼락 수지, 에폭시 작용성 아크릴 수지, 에폭시 작용성 폴리에스터 또는 이들의 조합물로부터 선택된 폴리에폭사이드와 (메트)아크릴산의 반응에 기인한 복수의 베타-하이드록시 (메트)아크릴산 에스터기를 포함하고, 적합하게는 상기 (메트)아크릴산의 베타-하이드록시 에스터 (a2)는 1:0.1 내지 1:1.015의 에폭시 카복실산 당량비의 폴리에폭사이드와 (메트)아크릴산의 반응 생성물을 포함하는, 발포성 코팅 조성물.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 (메트)아크릴레이트-작용성 화합물 (a3)이 존재하고 1,4-부탄다이올, 네오펜틸 글리콜, 에틸렌 글리콜, 1,2-프로판다이올, 1,3-프로판다이올, 2,2,4-트라이메틸-1,3-펜탄다이올, 1,6-헥산다이올, 1,4-사이클로헥산 다이메탄올, 파라-자일렌 글리콜, 1,4-사이클로헥산 다이올, 트라이메틸올에탄, 트라이메틸올프로판, 펜타에리트리톨 및 이들의 조합물의 폴리(메트)아크릴레이트로부터 선택되는, 발포성 코팅 조성물.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 성분 (a)는,
    20 내지 100 wt.-%, 적합하게는 40 내지 95 wt.-%의 상기 폴리에폭시-작용성 화합물 (a1);
    0 내지 75 wt.-%, 적합하게는 5 내지 60 wt.-%의 상기 (메트)아크릴산의 베타-하이드록시 에스터 (a2); 및
    0 내지 50 wt.-%, 적합하게는 5 내지 30 wt.-%의, 화합물 (a2)와는 상이한 상기 (메트)아크릴레이트-작용성 화합물 (a3)을 포함하되, 상기 중량 퍼센트는 화합물 (a1), (a2) 및 (a3)의 총중량을 기준으로 하는, 발포성 코팅 조성물.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 성분 (b)는,
    - 적합하게는 지방족 폴리아민, 방향족 폴리아민, 폴리(아민-아마이드), 및 이들의 조합물로부터 선택된 폴리아민-작용성 화합물: 또는
    - 적합하게는 폴리설파이드 티올, 폴리에터 티올, 폴리에스터 티올, 펜타에리트리톨 기반 티올로부터 선택된 폴리티올-작용성 화합물; 또는
    - 이들의 조합물
    을 포함하는, 발포성 코팅 조성물.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, (a) 중의 조합된 에폭시기와 (메트)아크릴레이트 대 (b) 중의 작용기의 당량비는 2:1 내지 1:2, 적합하게는 1.3:1.0 내지 1.0:1.3인, 발포성 코팅 조성물.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 안료 및/또는 충전제 (e)를 더 포함하되,
    - 산화알루미늄, 산화규소, 운모, 규회석, 산화티타늄, 점토, 탤크 및 규조토 화합물로부터 선택된 백색 안료 및/또는 충전제의 종량은 상기 조성물의 총중량을 기준으로 2 wt.-% 미만, 적합하게는 0 내지 0.1 wt.-%이고, 그리고
    - 착색 안료, 특히 블랙 안료의 양은 상기 조성물의 총량을 기준으로 적어도 0.5 wt.-%, 적합하게는 1 내지 5 wt.-%인, 발포성 코팅 조성물.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 인 공급원, 붕소 공급원, 아연 공급원, 산 공급원, 탄소 공급원, 레올로지 첨가제, 유기 용매, 안료, 발포 안정제, 접착 촉진제, 부식 저해제, UV 안정제 및 이들의 조합물로부터 선택된 첨가제 (f)를 더 포함하는, 발포성 코팅 조성물.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 멀티-패키지 코팅 조성물이되,
    성분 (a)는 제1 패키지 (A)에 포함되고;
    성분 (b)는 제2 패키지 (B)에 포함되고;
    화합물 (c)는 제3 패키지 (C)에 포함되거나, 또는 Y-가 성분 (a) 내의 상기 화합물과 반응성인 작용기인 경우, 화합물 (c)는 제2 패키지 (B)에 존재하거나 또는 Y-가 성분 (b) 내의 상기 화합물과 반응성인 작용기인 경우, 화합물 (c)는 제1 패키지 (A)에 존재하고,
    상기 열 분해 시 발포 가스를 제공하는 화합물 (d)와, 존재할 경우 첨가제 (e) 및 (f) 중 어느 하나는, 패키지 (A), (B) 또는 (C) 중 어느 하나에 또는 이들 패키지의 임의의 조합에 임의의 조합으로 포함되거나 또는 하나 이상의 추가의 패키지 (D)에 포함되고; 상기 패키지들은 상기 코팅 조성물의 적용(application) 직전에 혼합되는, 발포성 코팅 조성물.
  14. 기재를 코팅하는 방법으로서, 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 발포성 코팅 조성물을 기재에 적어도 부분적으로 적용하는 단계 및 선택적으로 적용된 코팅 조성물을 경화시키는 단계를 포함하는, 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 기재는 적합하게는 알루미늄 기재 및 강철 기재로부터 선택된 금속 기재 또는 적합하게는 폴리카보네이트로부터 선택된 플라스틱 기재를 포함하는, 방법.
  16. 제14항 또는 제15항의 방법에 의해 코팅된 기재.
  17. 제16항의 기재를 포함하는 물품.
  18. 제17항에 있어서, 배터리, 적합하게는, 리튬 이온 배터리 또는 배터리 케이스인, 물품.
  19. 제17항에 있어서, 배터리, 적합하게는, 리튬 이온 배터리 또는 배터리 케이스를 포함하되, 상기 배터리와 상기 물품 사이에서 상기 배터리에 인접한 상기 물품의 일부에 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 정의된 바와 같은 발포성 코팅 조성물이 적용되는, 물품.
  20. 제17항에 있어서, 상기 물품은 리튬 이온 배터리 또는 배터리의 세트를 가진 배터리 케이스 및 승객실을 포함하는 운송수단이고, 상기 발포성 코팅 조성물은 상기 배터리와 상기 운송수단 본체 사이에서 상기 배터리에 인접한 상기 운송수단의 바닥 부분의 적어도 일부에 적용되는, 물품.
  21. - 배터리 또는 배터리 케이스에 대한 화재방지(fire protection)를 제공하기 위한 그리고/또는 배터리 또는 배터리 케이스의 임의의 부분에 적용된 경우 상기 배터리 또는 상기 배터리 케이스의 열 폭주(thermal runaway)를 저감시키거나 방지하기 위한; 또는
    - 배터리와 물품 사이에서 상기 배터리에 인접한 상기 물품의 일부에 적용된 경우 상기 배터리를 포함하는 물품에 대한 화재방지를 제공하기 위한
    제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 발포성 코팅 조성물의 용도로서,
    상기 배터리는 적합하게는 리튬 이온 배터리인, 용도.
  22. 제21항에 있어서, 상기 물품은 리튬 이온 배터리 및 승객실을 포함하는 운송수단이고 경화성 발포성 코팅 조성물이 배터리 화재로부터 상기 운송수단의 상기 승객실을 보호하는데 사용되는, 용도.
  23. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 발포성 코팅 조성물을 배터리의 임의의 부분에 적용하여 그 위에 코팅을 형성함으로써 배터리에 대한 화재방지를 제공하기 위한 또는 배터리의 열 폭주를 저감시키거나 방지하기 위한 방법으로서, 상기 배터리는 적합하게는 리튬 이온 배터리인, 방법.
  24. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 발포성 코팅 조성물을 배터리를 포함하는 물품과 상기 배터리 사이에서 상기 배터리에 인접한 상기 물품의 일부에 적용해서 그 위에 코팅을 형성함으로써 상기 배터리를 포함하는 물품에 대한 화재방지를 제공하기 위한 방법.
  25. 제24항에 있어서, 상기 물품은 리튬 이온 배터리 및 승객실을 포함하는 운송수단이고, 상기 운송수단의 상기 승객실을 배터리 화재로부터 보호하기 위하여 가교결합된 발포성 코팅이 위치되는, 방법.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022536411A (ja) * 2019-06-10 2022-08-16 ロジャーズ・コーポレイション 膨張性電池パッド
US20210296718A1 (en) * 2020-03-19 2021-09-23 Guangzhou Automobile Group Co., Ltd. Method and Device for Preventing Battery Thermal Runaway, and Battery System
EP4002566A1 (en) * 2020-11-12 2022-05-25 Crompton Technology Group Limited Electrical housing
AU2022346823A1 (en) * 2021-09-16 2024-04-11 Ppg Coatings Europe B.V. Curing of intumescent coating compositions by application of pulsed infrared radiation
EP4194516A1 (en) 2021-12-09 2023-06-14 Jotun A/S Coatings
WO2024006470A1 (en) * 2022-06-30 2024-01-04 Certainteed Llc Expandable foam formulations, expanded foam materials, and methods of making and using the same

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5087286A (en) * 1989-03-20 1992-02-11 Kansai Paint Co., Ltd. Heat-curable resinous coating composition
DE4013161A1 (de) * 1990-04-25 1991-11-07 Schott Glaswerke Flammfeste polyorganosiloxanmasse
US5298536A (en) * 1992-02-21 1994-03-29 Hercules Incorporated Flame retardant organosilicon polymer composition, process for making same, and article produced therefrom
JP4693953B2 (ja) * 2000-02-29 2011-06-01 東レ・ダウコーニング株式会社 水性塗料組成物の製造方法
JP3632601B2 (ja) * 2001-02-02 2005-03-23 荒川化学工業株式会社 コーティング剤組成物、コーティング剤硬化膜およびその製造方法
TWI317749B (en) * 2002-02-15 2009-12-01 Kaneka Corp Graft copolymers and impact-resistant flame-retardant resin compositions containing the same
CN101205441B (zh) * 2007-12-06 2010-12-01 同济大学 一种以自交联硅丙复合乳液为基体的钢结构防火涂料及其制备方法
AU2009315777B2 (en) * 2008-11-11 2014-08-21 Akzo Nobel Coatings International B.V. Intumescent composition
CA2784796C (en) * 2010-01-05 2015-02-24 The Sherwin-Williams Company Primers comprising cerium phosphate
US9012062B2 (en) * 2010-06-07 2015-04-21 Bluefin Robotics Corporation Method of protecting battery cells and batteries which contain battery cells and protected battery cells and batteries which contain battery cells
US9745476B2 (en) * 2013-07-16 2017-08-29 Akzo Nobel Coatings International B.V. Intumescent composition
MX2020000893A (es) * 2017-07-24 2020-07-22 Ppg Coatings Europe Bv Composiciones de revestimiento intumescentes de curado rapido.

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