KR20220047315A - 분말 코팅 조성물 및 이 조성물로 형성된 코팅 - Google Patents

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트래비스 오웬 부시
폴 더블유 브래들리
빅터 에이 몬로이
존 씨 레이징
란 덩
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피피지 인더스트리즈 오하이오 인코포레이티드
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Abstract

분말 코팅 조성물은 카복실산 작용기를 가진 폴리에스터 중합체; 폴리에스터 중합체의 카복실산 작용기와 반응성인 제1 가교결합제; 및 폴리에스터 중합체 및 제1 가교결합제와 비반응성인 플루오로중합체를 포함할 수 있다. 폴리에스터 중합체 대 플루오로중합체의 중량비가 80:20 내지 60:40이다. 분말 코팅 조성물은, 경화될 경우, 폴리에스터 중합체 및 플루오로중합체를 포함하는 단일 코팅층을 형성한다.

Description

폴리에스터 및 플루오로중합체를 포함하는 분말 코팅 조성물 및 이 조성물로 형성된 코팅
본 발명은 폴리에스터 중합체 및 플루오로중합체를 함유하는 분말 코팅 조성물, 분말 코팅 조성물로 형성된 코팅, 및 이러한 코팅으로 적어도 부분적으로 코팅된 기재에 관한 것이다.
보호 특성, 장식 특성 등을 포함하는 수많은 특성을 제공하기 위해 분말 코팅 조성물이 기재(substrate)에 적용, 즉, 도포된다. 예를 들어, 플루오로중합체 기반 분말 코팅 조성물은 통상 기재, 예컨대, 금속 기재에 도포되어 양호한 내후성을 제공한다. 플루오로중합체 기반 분말 코팅 조성물이 양호한 내후성을 제공하는 한편, 이러한 조성물은 전형적으로 다량의 플루오로중합체 성분을 필요로 한다. 그 결과, 이러한 조성물은 고비용의 플루오로중합체 원료로 인해 전형적으로 고가이다. 그와 같이, 플루오로중합체의 양을 저감시키기 위하여 다른 성분을 이용하고 양호한 물성, 예컨대, 양호한 내후성 및 내식성(corrosion resistance)을 여전히 제공하는 플루오로중합체 기반 분말 코팅 조성물을 제공하는 것이 요망된다.
본 발명은 카복실산 작용기를 갖고 적어도 15 ㎎ KOH/g의 산가를 갖는 폴리에스터 중합체; 폴리에스터 중합체의 카복실산 작용기와 반응성인 제1 가교결합제; 및 폴리에스터 중합체 및 제1 가교결합제와 반응성이 아닌 플루오로중합체를 포함하는 분말 코팅 조성물에 관한 것이다. 분말 코팅 조성물 중 폴리에스터 중합체 대 플루오로중합체의 중량비는 80:20 내지 60:40이다. 분말 코팅 조성물은, 경화된 경우, 폴리에스터 중합체와 플루오로중합체를 포함하는 단일 코팅층을 형성한다.
도 1은 (A) 탑다운도 및 (B) 단면도를 도시하는 본 발명의 경화된 분말 코팅 조성물(실시예 2)의 주사전자현미경(SEM) 이미지이다.
도 2는 본 발명의 경화된 분말 코팅 조성물(실시예 2)의 SEM/에너지-분산 X-선 분광분석(EDX) 이미지이다. 화살표는 포켓에서 발견되는 플루오린 및 염소를 나타낸다.
도 3은 (A) 탑다운 및 (B) 단면도를 나타내는 본 발명의 경화된 분말 코팅 조성물(실시예 7)의 SEM 이미지이다.
도 4는 본 발명의 경화된 분말 코팅 조성물(실시예 7)의 SEM/EDX 이미지이다. 화살표는 포켓에서 발견되는 플루오린 및 염소를 나타낸다.
하기 상세한 설명의 목적을 위하여, 본 발명은 분명하게 반대로 명시된 경우를 제외하고, 다양한 대안적인 변형 및 단계 순서를 가정할 수 있음을 이해하여야 한다. 더욱이, 임의의 작동예, 또는 달리 지시된 경우를 제외하고, 예를 들어, 명세서 및 청구범위에서 사용되는 성분의 양을 표현하는 모든 숫자는 모든 경우에 용어 "약"으로 수식됨을 이해하여야 한다. 따라서, 반대로 지시되지 않는 한, 하기 명세서 및 첨부된 청구범위에 제시된 수치 파라미터는 본 발명에 의해 얻어질 원하는 특성에 따라 변할 수 있는 근사치이다. 최소한으로, 그리고 청구범위의 범주에 대한 균등론의 적용을 제한하기 위한 시도로서가 아니라, 각각의 수치적 파라미터는 적어도 보고되는 유효숫자에 비추어 그리고 통상의 반올림 기법을 적용하는 것에 의해 해석되어야 한다.
본 발명의 넓은 범주를 제시하는 수치 범위 및 파라미터가 근사치임에도 불구하고, 특정 예에 제시된 수치값은 가능한 한 정확하게 기록되어 있다. 그러나, 임의의 수치값은 본질적으로 각각의 시험 측정에서 발견되는 표준 편차로 인해 필연적으로 소정의 오류를 포함한다.
또한, 본 명세서에서 언급된 임의의 수치 범위는 그 안에 포함되는 모든 하위 범위를 포함하는 것으로 의도됨을 이해하여야 한다. 예를 들어, "1 내지 10"의 범위는 열거된 최소값 1 내지 열거된 최대값 10의 모든 하위 범위(1과 10을 포함)를 포함하고, 즉, 최소값이 1 이상이며, 최대값은 10 이하인 것으로 의도된다.
본 출원에서, 달리 구체적으로 언급되지 않는 한, 단수의 사용은 복수를 포함하고, 복수는 단수를 포함한다. 또한, 본 출원에서, "또는"은, "및/또는"이 특정 경우에 명시적으로 사용될 수 있지만, 달리 구체적으로 기술하지 않는 한, "및/또는"을 의미한다. 또한, 본 출원에서 달리 구체적으로 언급되지 않는 한, "단수" 표현의 사용은 "적어도 하나"를 의미한다. 예를 들어, 단수의 플루오로중합체, 단수의 폴리에스터 중합체, 단수의 가교결합제 등은 임의의 이들 항목 중 하나 이상을 지칭한다.
나타낸 바와 같이, 본 발명은 카복실산 작용기를 갖는 폴리에스터 중합체, 폴리에스터 중합체의 카복실산 작용기와 반응성인 제1 가교결합제, 및 폴리에스터 중합체 및 제1 가교결합제와 비반응성인 플루오로중합체를 포함하는 분말 코팅 조성물에 관한 것으로, 여기서, 폴리에스터 중합체 대 플루오로중합체의 중량비가 80:20 내지 60:40이고, 분말 코팅 조성물은, 경화되는 경우, 폴리에스터 중합체와 플루오로중합체를 포함하는 단일 코팅층을 형성한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "분말 코팅 조성물"은 액체 형태와는 반대로 고형 미립자 형태로 구현되는 코팅 조성물을 지칭한다. 따라서, 분말 코팅 조성물을 형성하는 성분들은 조합되어 경화성 고형 미립자 분말 코팅 조성물을 형성할 수 있다. 예를 들어, 폴리에스터 중합체, 플루오로중합체, 제1 가교결합제, 및 선택적 추가의 성분이 조합되어, 자유 유동하는 경화성 고형 미립자 분말 코팅 조성물을 형성할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 경화성 고형 미립자 본 발명의 분말 코팅 조성물과 관련하여 용어 "자유 유동하는"은, 개별적인 입자들 간의 최소의 응괴(clumping) 또는 응집을 갖는 경화성 고형 미립자 분말 조성물을 지칭한다. 분말 코팅의 분무 적합성 인자 R은 시험 방법 ISO/DIS 8130-05에 따른 동일한 AS 100 유동성 인디케이터(Fluidity Indicator) 또는 AS 100 유동성 사용자 매뉴얼에 따라 측정될 수 있다. 본 발명의 분말 코팅 조성물은 140 초과(매우 양호한 등급), 또는 120 초과(양호한 등급)의 분무 적합성 인자 R을 가질 수 있다.
나타낸 바와 같이, 본 발명의 분말 코팅 조성물은 폴리에스터 중합체를 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "폴리에스터 중합체"는 단량체 단위를 연결하기 위하여 1개 이상의 에스터 작용기를 포함하는 중합체를 지칭한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "중합체"는 올리고머 및 동종중합체(예컨대, 단일의 단량체 종으로 제조됨), 공중합체(예컨대, 적어도 2가지 단량체 종으로 제조됨), 및 그라프트 중합체를 지칭한다. 용어 "수지"는 "중합체"와 호환 가능하게 사용된다.
본 발명의 분말 코팅 조성물에 사용될 수 있는 적합한 폴리에스터 중합체의 비제한적인 예는 지환식 폴리올을 포함하는 지방족 폴리올과 지방족 및/또는 방향족 폴리카복실산 및 무수물의 축합 반응에 기반한 폴리에스터 중합체를 포함한다. 용어 "지방족"은 포화 탄소 결합을 함유하는 비방향족 직쇄, 분지쇄 또는 환식 탄화수소 구조를 지칭한다. 지방족 구조의 포화 탄소 사슬 또는 사슬들은 또한 산소, 질소, 카보닐기, 및 이들의 조합을 포함하지만 이들로 제한되지 않는 다른 요소를 포함할 수 있고 이에 의해 중단될 수 있다. 따라서, 지방족 구조의 포화 탄소 사슬은, 에터기, 에스터기 및 이들의 조합을 포함할 수 있지만, 이들로 제한되지 않는다. 또한, 용어 "방향족"은 가상적으로 편재화된 구조의 것보다 (전자 비편재화로 인해) 상당히 더 많은 안정성을 갖는 환식 접합 탄화수소를 지칭한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "폴리올"은 2개 이상의 하이드록실기를 포함하는 화합물을 지칭한다. 본 발명의 분말 코팅 조성물에 유용한 폴리에스터 중합체를 제조하는데 사용될 수 있는 지방족 폴리올은 예를 들어 2 내지 12개의 탄소 원자를 포함할 수 있다. 적합한 지방족 폴리올의 비제한적인 예는 1,2-에탄다이올, 1,3-프로판다이올, 1,4-부탄다이올, 1,6-헥산다이올, 네오펜틸 글리콜, 사이클로헥산 다이메탄올, 트라이메틸올 프로판 등을 포함한다.
"폴리카복실산"은 2개 이상의 카복실산기를 갖는 유기 화합물, 또는 산의 무수물을 지칭한다. 폴리카복실산 또는 무수물은 방향족 및/또는 환식 폴리카복실산 또는 이의 무수물일 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "환식 폴리카복실산"은 2개 이상의 카복실산기 또는 산의 무수물을 갖는 적어도 하나의 닫힌 고리 구조, 예컨대, 탄소환, 예를 들어 방향족 고리 구조를 포함하는 성분을 지칭한다. 환식 폴리카복실산, 전형적으로 환식 이산(cyclic diacid)은, 방향족 환식 폴리카복실산, 지방족 환식 폴리카복실산, 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 방향족 환식 폴리카복실산, 또는 이들의 무수물의 비제한적인 예는 테레프탈산, 아이소프탈산, 오쏘프탈산, 무수 프탈산, 트라이멜리트산, 무수 트라이멜리트산, 및 이들의 조합물을 포함한다. 지방족 비방향족 환식 폴리카복실산, 또는 이들의 무수물의 비제한적인 예는, 1,4-사이클로헥산다이카복실산, 1,3-사이클로헥산다이카복실산, 데카하이드로나프탈렌 다이카복실산, 1,3-사이클로펜탄다이카복실산, 1,1-사이클로프로판다이카복실산, 테트라하이드로프탈산, 헥사하이드로프탈산, 무수 헥사하이드로프탈산, 및 이들의 조합물을 포함한다. 기타 적합한 폴리카복실산 및 무수물은 선형 지방족 폴리카복실산, 예컨대, 석신산, 아디프산, 아젤라산, 세바스산, 및 이러한 산의 무수물을 포함한다. 폴리올 및 폴리카복실산은 카복실산 작용성을 가진 폴리에스터를 형성하기 위하여 폴리올에 비해서 몰 과잉의 폴리카복실산과 반응할 수 있다. 적합한 폴리에스터 중합체는 또한 상표명 REAFREE® 하에 Arkema로부터 그리고 상표명 URALAC® 하에 Royal DSM 로부터 상업적으로 입수 가능하다.
분말 코팅 조성물과 사용되는 폴리에스터 중합체는 열경화성 중합체이다. "열경화성 중합체"란, 그 자체로 그리고/또는 가교결합제와 반응성인 작용기를 갖는 중합체를 의미하고, 이러한 반응(경화라 지칭됨) 시, 중합체는 비가역적 공유 결합을 형성한다. 열경화성 중합체는, 일단 경화되거나 가교결합되는 경우, 열의 적용 시 용융되지 않을 것이고 용매 중에서 불용성이다.
코팅 조성물과 관련하여 사용되는 바와 같이 용어 "경화성", "경화" 등은 코팅 조성물을 구성하는 성분의 적어도 일부분이 중합 가능 및/또는 가교 가능함을 의미한다. 본 발명의 코팅 조성물은 주위 조건에서 열에 의해, 또는 화학 방사선과 같은 다른 수단에 의해 경화될 수 있다. 용어 "화학 방사선"은 화학 반응을 개시할 수 있는 전자기 방사선을 지칭한다. 화학 방사선은 가시광선, 자외선(UV), X-선, 및 감마 방사선을 포함하지만, 이들로 제한되지 않는다. 또한, 본 명세서에 사용되는 바와 같은, "주위 조건"은 주변 환경의 조건(예를 들어, 기재가 위치된 방 또는 외부 환경의 온도, 습도 및 압력, 예컨대, 23℃의 온도 및 35% 내지 75%의 공기 중의 상대습도)을 지칭한다.
분말 코팅 조성물과 사용되는 폴리에스터 중합체는, 본 명세서에 추가로 상세하게 기재되는 제1 가교결합제와 반응성인 카복실산 작용기를 포함한다. 분말 코팅 조성물과 사용되는 폴리에스터 중합체는, 또한, 예를 들어, 에폭사이드기, 하이드록실기, 아민기, 알콕시기, 티올기, 카바메이트기, 아마이드기, 유레아기, 및 이들의 조합과 같은 추가의 작용기를 포함할 수 있다. 본 발명과 사용되는 폴리에스터 중합체에는 또한 앞서 기재된 추가의 작용기 중 어느 하나가 없을 수 있다.
본 발명의 분말 코팅 조성물과 사용되는 폴리에스터 중합체는, 분말 코팅 조성물의 총고형물 중량을 기준으로 적어도 1 중량%, 적어도 5 중량%, 적어도 10 중량%, 적어도 20 중량%, 30 중량%, 적어도 35 중량%, 적어도 40 중량%, 적어도 50 중량%, 또는 적어도 60 중량% 차지할 수 있다. 본 발명의 코팅 조성물과 사용되는 폴리에스터 중합체는 코팅 조성물의 총고형물 중량을 기준으로 최대 95 중량%, 최대 90 중량%, 최대 80 중량%, 또는 최대 70 중량%를 차지할 수 있다. 폴리에스터 중합체는 또한 코팅 조성물의 총고형물 중량을 기준으로, 예컨대, 1 내지 95 중량%, 5 내지 95 중량%, 10 내지 90 중량%, 20 내지 80 중량%, 30 내지 80 중량%, 40 내지 80 중량%, 또는 60 내지 80 중량%의 범위를 차지할 수 있다.
폴리에스터 중합체는 적어도 10 ㎎ KOH/g, 적어도 15 ㎎ KOH/g, 적어도 20 ㎎ KOH/g, 또는 적어도 30 ㎎ KOH/g의 산가를 가질 수 있다. 폴리에스터는 최대 70 ㎎ KOH/g, 최대 60 ㎎ KOH/g, 또는 최대 50 ㎎ KOH/g의 산가를 가질 수 있다. 폴리에스터는, 예컨대, 10 내지 70 ㎎ KOH/g, 20 내지 70 ㎎ KOH/g, 또는 20 내지 50 ㎎ KOH/g의 범위의 산가를 가질 수 있다. 산가는 고형물에 대해서 표현된다.
폴리에스터 중합체의 산가는 임의의 적합한 방법에 의해 측정될 수 있다. 산가를 측정하는 방법은 당업자에게 잘 알려져 있을 것이다. 적합하게는, 산가는 0.1M 메탄올성 수산화칼륨(KOH) 용액에 의한 적정에 의해 결정된다. 고형 폴리에스터의 샘플(전형적으로, 0.1 내지 3g)을 삼각 플라스크에 정확하게 칭량하고, 적절하다면, 약한 가열 및 교반을 이용해서, 페놀프탈레인 지시약을 함유하는 25ml의 다이메틸폼아마이드에 용해시킨다. 이어서, 이 용액을 실온까지 냉각시키고, 0.1M 메탄올성 수산화칼륨으로 적정한다. 얻어진 산가는 ㎎ KOH/g의 단위로 표현되고 이하의 식을 이용해서 계산된다:
Figure pct00001
분말 코팅 조성물과 사용되는 폴리에스터 중합체는 20 ㎎ KOH/g 미만, 14 ㎎ KOH/g 미만, 10 ㎎ KOH/g 미만, 7 ㎎ KOH/g 미만, 또는 5 ㎎ KOH/g 미만의 수산기가를 가질 수 있다. 폴리에스터 중합체는 0 내지 20 ㎎ KOH/g, 0 내지 10 ㎎ KOH/g, 0 내지 5 ㎎ KOH/g, 0 내지 2 ㎎ KOH/g, 2 내지 10 ㎎ KOH/g, 또는 3 내지 7 ㎎ KOH/g의 범위 내의 수산기가를 가질 수 있다.
본 발명에 따라 사용되는 폴리에스터 중합체는 적어도 10℃, 적어도 25℃, 또는 적어도 45℃의 유리전이온도("Tg")를 가질 수 있다. 폴리에스터 중합체는 최대 100℃, 최대 85℃, 또는 최대 70℃의 Tg를 가질 수 있다. 폴리에스터 중합체는, 예컨대, 10 내지 100℃, 25 내지 85℃, 또는 45 내지 70℃의 범위의 Tg를 가질 수 있다. 본 명세서에 보고된 바와 같은 유리전이온도("Tg")는, 달리 나타내지 않는 한, ASTM D3418-15에 따른 시차주사열량법에 의해 측정되었다.
폴리에스터 중합체는 적어도 5 Pa·s, 적어도 7 Pa·s, 또는 적어도 9 Pa·s의 165℃에서의 용융 점도를 가질 수 있다. 폴리에스터 중합체는 최대 100 Pa·s, 최대 85 Pa·s, 또는 최대 70 Pa·s의 165℃에서의 용융 점도를 가질 수 있다. 폴리에스터 중합체는, 예컨대, 5 내지 100 Pa·s, 7 내지 85 Pa·s, 또는 9 내지 70 Pa·s의 범위의 165℃에서의 용융 점도를 가질 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용융 점도는 Research Equipment (London) Ltd에서 제작된 원추 평판형 점도계에 의해 측정된다. 기준은 ASTM D 4287로 만들어질 수 있다.
폴리에스터 중합체는 적어도 1,000 g/㏖, 적어도 3,000 g/㏖, 또는 적어도 6,000 g/㏖의 중량 평균 분자량(Mw)을 가질 수 있다. 폴리에스터 중합체는 최대 50,000 g/㏖, 최대 30,000 g/㏖, 최대 18,000 g/㏖, 또는 최대 10,000 g/㏖의 Mw를 가질 수 있다. 폴리에스터 중합체는, 예컨대, 1,000 내지 50,000 g/㏖, 3,000 내지 30,000 g/㏖, 1,000 내지 10,000 g/㏖, 또는 6,000 내지 18,000 g/㏖의 범위 내의 Mw를 가질 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, Mw는 달리 나타내지 않는 한 ASTM D6579-11에 따라서 폴리스타이렌 표준품을 이용해서 겔 침투 크로마토그래피에 의해 측정된다(Waters 2414 시차 굴절계(RI 검출기)와 Waters 2695 분리 모듈을 이용해서 수행되었고; 테트라하이드로퓨란(THF)이 1 ㎖/분의 유속으로 용리액으로서 사용되었고, 2개의 PLgel Mixed-C(300×7.5㎜) 칼럼이 실온에서 분리를 위하여 사용되었으며; 중합체 샘플의 중량 및 수평균 분자량은 800 내지 900,000 Da의 선형 폴리스타이렌 표준품에 대해서 겔 침투 크로마토그래피에 의해 측정될 수 있다).
본 발명의 분말 코팅 조성물은 또한 플루오로중합체를 포함한다. 플루오로중합체는 열가소성 중합체일 수 있다. "열가소성 중합체"는 가열되어 유연하게 되거나 성형 가능하게 되고 냉각시 재응고될 수 있는 중합체를 지칭한다. 플루오로중합체가 폴리에스터 중합체 또는 제1 가교결합제와 반응하지 않는 것이 이해된다. 또한, 플루오로중합체는, 해당 플루오로중합체가 그러한 성분과 화학적으로 결합되지 않도록 분말 코팅 조성물 중 임의의 다른 선택적 성분과 반응하지 않을 수 있다. 그와 같이, 플루오로중합체는 비활성 성분일 수 있다.
본 발명의 분말 코팅 조성물의 하나의 비제한적인 실시형태에서, 플루오로중합체는, 당해 플루오로중합체가 적어도 부분적으로 가교결합되도록 제2 가교결합제와 반응성일 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "플루오로중합체"는 하나 이상의 단량체와 적어도 하나의 펜던트 플루오린 치환체를 갖는 단량체 중 적어도 하나로부터 유래된 중합체를 지칭한다. 예를 들어, 플루오로중합체는 클로로트라이플루오로에틸렌, 테트라플루오로에틸렌, 퍼플루오로(메틸 비닐 에터), 퍼플루오로(프로필 비닐 에터), 퍼플루오로(에틸 비닐 에터), 비닐리덴 플루오라이드, 헥사플루오로프로필렌, 및 이들의 조합물로부터 선택된1개 이상의 단량체 반복 단위(들)를 갖는 중합체를 포함할 수 있다. 플루오로중합체는 또한 테트라플루오로에틸렌 옥사이드, 헥사플루오로프로필렌 옥사이드, 및 이들의 조합물로부터 선택된 단량체 반복 단위 를 갖는 중합체를 포함할 수 있다.
본 발명의 코팅 조성물과 사용될 수 있는 적합한 플루오로중합체의 비제한적인 예는 플루오로폴리에터, 퍼플루오로폴리에터, 클로로트라이플루오로에틸렌 중합체, 폴리비닐리덴 플루오라이드 중합체, 테트라플루오로에틸렌 중합체, 폴리헥사플루오로프로필렌, 폴리테트라플루오로에틸렌, 및 공중합체 및/또는 이들의 조합물을 포함한다. 적합한 플루오로폴리에터 중합체는 플루오로에틸렌 비닐 에터 공중합체를 포함하지만, 이들로 제한되지 않는다. 적합한 플루오로중합체는 또한 상표명 LUMIFLON® 하에 Asahi Glass Co.로부터 그리고 상표명 KYNAR® 하에 Arkema로부터 상업적으로 입수 가능하다.
또한, 앞서 언급된 바와 같이, 플루오로중합체는 폴리에스터 중합체 및 제1 가교결합제와 비반응성이다. 그와 같이, 플루오로중합체는 폴리에스터 중합체 또는 제1 가교결합제의 작용기와 반응성이고 이에 화학적으로 결합할 수 있는 작용기를 포함하지 않는다. 플루오로중합체는 반응성 작용기를 가질 수 있고, 단 반응성 작용기는 폴리에스터 중합체 또는 제1 가교결합제와 반응성이 아니고 이와 결합하지 않는 것을 이해해야 한다. 플루오로중합체는 제2 가교결합제와 반응성인 작용기를 포함할 수 있고, 여기서 제2 가교결합제는 제1 가교결합제와는 상이하다. 반응성 작용기의 비제한적인 예는 하이드록실기, 티올기, (메트)아크릴레이트기, 아민기, 카바메이트기, 아마이드기, 유레아기, 및 이들의 조합을 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "(메트)"는 메타크릴레이트 및 아크릴레이트를 둘 다 지칭한다. 플루오로중합체는 또한 앞서 기재된 반응성 작용기 중 어느 하나가 없을 수 있다.
본 발명의 코팅 조성물과 사용되는 플루오로중합체 는, 분말 코팅 조성물의 총고형물 중량을 기준으로 적어도 1 중량%, 적어도 5 중량%, 적어도 10 중량%, 적어도 15 중량%, 적어도 20 중량%, 30 중량%, 적어도 40 중량%, 적어도 50 중량%, 또는 적어도 60 중량% 차지할 수 있다. 본 발명의 코팅 조성물과 사용되는 플루오로중합체는 코팅 조성물의 총고형물 중량을 기준으로 최대 95 중량%, 최대 90 중량%, 최대 80 중량%, 최대 70 중량%, 최대 60 중량%, 최대 50 중량%, 최대 40 중량%, 최대 30 중량%, 또는 최대 25 중량%를 차지할 수 있다. 플루오로중합체는 또한, 예컨대, 코팅 조성물의 총고형물 중량을 기준으로 1 내지 95 중량%, 5 내지 95 중량%, 10 내지 90 중량%, 15 내지 80 중량%, 15 내지 50 중량%, 또는 20 내지 40 중량%의 범위를 차지할 수 있다.
플루오로중합체는 적어도 10℃, 적어도 25℃, 또는 적어도 34℃의 유리전이온도(Tg)를 가질 수 있다. 플루오로중합체는 최대 100℃, 최대 85℃, 또는 최대 70℃의 Tg를 가질 수 있다. 플루오로중합체는, 예컨대, 10 내지 100℃, 25 내지 85℃, 또는 34 내지 70℃의 범위의 Tg를 가질 수 있다.
플루오로중합체는 적어도 1,000 g/㏖, 적어도 5,000 g/㏖, 또는 적어도 7,000 g/㏖의 중량 평균 분자량(Mw)을 가질 수 있다. 플루오로중합체는 최대 75,000 g/㏖, 최대 50,000 g/㏖, 최대 40,000 g/㏖의 Mw를 가질 수 있다. 플루오로중합체는, 예컨대, 1,000 내지 75,000 g/㏖, 5,000 내지 50,000 g/㏖, 또는 7,000 내지 40,000 g/㏖의 범위 내의 Mw를 가질 수 있다.
분말 코팅 조성물 중 폴리에스터 중합체의 양은 분말 코팅 조성물의 총 수지 고형물 중량을 기준으로 플루오로중합체의 양보다 많을 수 있다. 분말 코팅 조성물은 94:6 내지 20:80, 예컨대, 85:15 내지 35:65, 80:20 내지 60:40, 80:20 내지 55:45, 또는 76:24 내지 65:35의 폴리에스터 중합체 대 플루오로중합체의 중량비를 가질 수 있다.
본 발명의 분말 코팅 조성물은, 코팅을 형성하도록 경화되는 경우, 폴리에스터 중합체와 플루오로중합체를 포함하는 단일 코팅층을 형성할 수 있는 것으로 밝혀졌다. 플루오로중합체와 폴리에스터 중합체는, 주사전자현미경에 의해 관찰되는 바와 같이, 별도의 층들이 형성되지 않도록 단일 층 코팅 전체를 통해서 분산된다. 폴리에스터 중합체와 플루오로중합체를 포함하는 단일 코팅층은 상 분리를 포함할 수 있고, 단 플루오로중합체를 포함하는 상과 폴리에스터 중합체를 포함하는 상이 단일 층 전체를 통해서 분산된다. 예를 들어, 단일 코팅층은 폴리에스터 중합체를 포함하는 상 전체를 통해서 분산된 플루오로중합체를 포함하는 상의 포켓을 포함할 수 있다. 단일 코팅층은 비균질성 코팅층일 수 있다. 본 발명의 분말 코팅 조성물은, 경화 시, 폴리에스터 중합체와 플루오로중합체가 둘 다 기재와 직접 접촉하도록 기재에 도포될 수 있다. 본 발명의 분말 코팅 조성물은, 경화되는 경우 층-분리되지 않고 이중층 구조를 갖는 경화된 막을 제공하지 않도록 기재에 적용될 수 있다.
나타낸 바와 같이, 코팅 조성물은 또한 폴리에스터 중합체의 카복실산 작용기와 반응성인 제1 가교결합제를 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "가교결합제"는 다른 작용기와 반응성이고 화학 결합을 통해서 2가지 이상의 단량체 또는 중합체 분자를 연결 가능한 분자를 2개 이상의 작용기를 포함하는 분자를 지칭한다. 본 발명의 폴리에스터 중합체는 폴리에스터 중합체의 카복실산 작용기와 제1 가교결합제의 작용기 간의 반응을 통해서 경화될 수 있음이 이해될 것이다.
적합한 제1 가교결합제의 비제한적인 예는 페놀성 화합물, 에폭시 화합물, 트라이글리시딜 아이소사이아누레이트(TGIC), (메트)아크릴 화합물, 하이드록시알킬 아마이드 화합물, 알킬화 카바메이트 수지, 폴리산, 무수물, 유기금속성 산-작용성 재료, 폴리아민, 폴리아마이드, 아미노플라스트, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 그와 같이, 제1 가교결합제는, 에폭사이드기, 산기, 무수물기, 하이드록실기, 아미노기, 예컨대, 1차 및 2차 아미노기, 아마이드기, 아미노플라스트 기반 화합물, 및 이들의 조합을 포함하는 화합물을 포함할 수 있지만, 이들로 제한되지 않는다.
(메트)아크릴 가교결합제의 비제한적인 예는 에폭시 작용성 (메트)아크릴 화합물, 예컨대, 글리시딜 작용성 (메트)아크릴 화합물, 또는 폴리에스터 중합체의 카복실산과 반응성인 작용기를 갖는 기타 (메트)아크릴 화합물을 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "(메트)아크릴"은 메타크릴 및 아크릴 둘 다를 지칭한다. 적합한 에폭시 작용성 (메트)아크릴 화합물의 예는 Estron Chemical로부터 상업적으로 입수 가능한 ISOCRYL EP-575®이다.
하이드록실알킬 아마이드 가교결합제의 비제한적인 예는 베타-하이드록실알킬아마이드 화합물, 예컨대, 베타-하이드록시에틸아마이드 화합물을 포함한다. 적합한 하이드록실알킬아마이드 화합물의 예는 DKSH로부터 상업적으로 입수 가능한 LUNAMER 552®이다.
제1 가교결합제는 폴리에스터 중합체의 카복실산기와 반응성인 단지 1종의 가교결합제, 2종의 가교결합제, 또는 2종 초과의 가교결합제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 분말 코팅 조성물은 하이드록실알킬 아마이드 화합물, 에폭시 작용성 화합물, 예컨대, 에폭시 작용성 (메트)아크릴 화합물, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 분말 코팅 조성물은 제1 가교결합제로서 하이드록실알킬 아마이드 화합물 및 작용성 (메트)아크릴 화합물, 예컨대, 에폭시 작용성 (메트)아크릴 화합물을 둘 다 포함할 수 있다, 분말 코팅 조성물 중 작용성 (메트)아크릴 화합물의 양은, 분말 코팅 조성물의 총고형물 중량을 기준으로 하이드록실알킬 아마이드 화합물의 양보다 더 많을 수 있다. 분말 코팅 조성물 중 하이드록실알킬 아마이드 가교결합제 대 작용성 (메트)아크릴 가교결합제의 비는 1:14 내지 6:1, 1:10 내지 5:1, 1:7 내지 4:1, 1:14 내지 1:1, 1:10 내지 1:1, 1:7 내지 1:1, 또는 1:5 내지 1:3일 수 있다. 작용성 (메트)아크릴 가교결합제는 얻어지는 코팅의 광택을 저감시키기 위하여 소광제 및 가교결합제 둘 다로서 분말 코팅 조성물과 함께 사용될 수 있다.
제1 가교결합제(들)는 코팅 조성물의 총고형물 중량을 기준으로 분말 코팅 조성물 적어도 1 중량%, 적어도 2 중량%, 또는 적어도 5 중량%를 차지할 수 있다. 제1 가교결합제(들)는 코팅 조성물의 총고형물 중량을 기준으로 코팅 조성물의 최대 30 중량%, 최대 20 중량%, 또는 최대 15 중량%, 최대 10 중량%, 또는 최대 7 중량%를 차지할 수 있다. 제1 가교결합제(들)는 또한 예컨대 코팅 조성물의 총고형물 중량을 기준으로 코팅 조성물의 1 내지 30 중량%, 1 내지 20 중량%, 또는 2 내지 15 중량%, 2 내지 10 중량%, 또는 2 내지 7 중량%의 범위 내의 양으로서 차지할 수 있다.
또한, 제1 가교결합제는 또한 제1 가교결합제 상의 반응성 작용기 대 폴리에스터 중합체 상의 반응성 작용기의 당량비가 0.75:1 내지 1.5:1, 0.90:1 내지 1.4:1, 또는 1.05:1 내지 1.25:1이 되도록 코팅 조성물에 첨가될 수 있다. 예를 들어, 제1 가교결합제는 하이드록실기를 포함할 수 있고 폴리에스터 중합체는 총하이드록실 당량 대 총카복실산 당량의 비가 0.75:1 내지 1.5:1, 0.90:1 내지 1.4:1, 또는 1.05:1 내지 1.25:1이 되도록 카복실산기를 포함할 수 있다.
본 발명의 분말 코팅 조성물은 플루오로중합체와 반응성인 제2 가교결합제를 더 포함할 수 있다. 제2 가교결합제의 사용은 증대된 내용제성을 나타내는 분말 코팅 조성물을 초래할 수 있다. 제2 가교결합제는 아이소사이아네이트 작용성 가교결합제, 예컨대, 블로킹된 아이소사이아네이트일 수 있다. 아이소사이아네이트 작용성 가교결합제는 코팅 조성물의 총고형물 중량을 기준으로 분말 코팅 조성물의 적어도 1 중량%, 적어도 2 중량%, 적어도 4 중량%, 또는 적어도 4.5 중량%를 차지할 수 있다. 아이소사이아네이트 작용성 가교결합제는 코팅 조성물의 총고형물 중량을 기준으로 코팅 조성물의 최대 10 중량%, 최대 7 중량%, 또는 최대 5 중량%를 차지할 수 있다. 아이소사이아네이트 작용성 가교결합제는, 예컨대, 코팅 조성물의 총고형물 중량을 기준으로 코팅 조성물의 1 내지 10 중량%, 2 내지 5 중량%, 4 내지 5 중량%, 또는 4.5 내지 5 중량%의 범위 내의 양을 차지할 수 있다.
선택적 제2 가교결합제는 플루오로중합체의 작용기, 예컨대, 하이드록실기와 제2 가교결합제의 작용기의 반응을 통해서 플루오로중합체와 반응성일 수 있다. 본 발명의 분말 코팅 조성물의 하나의 비제한적인 실시형태에서, 제2 가교결합제는, 해당 플루오로중합체가 플루오로중합체 및 제2 가교결합제의 작용기의 화학량론에 의해 결정된 바, 완전히 가교결합되지 않도록 플루오로중합체의 작용기의 일부와만 반응할 수 있다. 제2 가교결합제는, 제2 가교결합제 상의 반응성 작용기 대 플루오로중합체 상의 반응성 작용기의 당량비가 2:1 미만, 1.5:1 미만, 1.4:1 미만, 1:1 미만, 0.95:1 미만, 0.9:1 미만, 0.85:1 미만, 0.8:1 미만, 또는 0.75:1 미만이 되도록 코팅 조성물에 첨가될 수 있다. 제2 가교결합제는 제2 가교결합제 상의 반응성 작용기 대 플루오로중합체 상의 반응성 작용기의 당량비가 적어도 0.5:1, 적어도 0.6:1, 적어도 0.65:1, 적어도 0.7:1, 적어도 0.75:1, 또는 적어도 1:1이 되도록 코팅 조성물에 첨가될 수 있다. 예를 들어, 제2 가교결합제는 아이소사이아네이트기를 포함할 수 있고, 플루오로중합체는 총 아이소사이아네이트 당량 대 총 하이드록실기 당량의 비가 0.5:1 내지 2:1, 0.6:1 내지 1.5:1, 0.65:1 내지 1.4:1, 0.65:1 내지 1:1, 또는 0.65:1 내지 0.9:1이 되도록 하이드록실기를 포함할 수 있다.
분말 코팅 조성물에는 제2 가교결합제가 없을 수 있다. 본 발명의 분말 코팅 조성물에는 아이소사이아네이트 작용성 가교결합제가 실질적으로 없을 수 있거나, 본질적으로 없을 수 있거나 또는 완전히 없을 수 있다. 본 맥락에서 사용되는 바와 같은 용어 "실질적으로 없는"은, 분말 코팅 조성물이 코팅 조성물의 총고형물 중량을 기준으로 1000 ppm(parts per million) 미만의 아이소사이아네이트 작용성 가교결합제를 함유하는 것을 의미하고, "본질적으로 없는"은 코팅 조성물의 총고형물 중량을 기준으로 100 ppm 미만의 아이소사이아네이트 작용성 가교결합제를 의미하고, "완전히 없는"은 코팅 조성물의 총고형물 중량을 기준으로 20 ppb(parts per billion) 미만의 아이소사이아네이트 작용성 가교결합제를 의미한다.
본 발명의 코팅 조성물은 또한 소광제를 포함할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "소광제"는 조성물로 형성된 코팅의 광택을 저감시키기 위하여 코팅 조성물에 첨가된 재료를 지칭한다. 용어 "소광제"는 용어 "소광제(flatting agent)"와 호환 가능하다. 소광제는 또한 최종 코팅에 기타 특성을 제공할 수 있다. 예를 들어, 소광제는 또한 내마모성, 내마찰성 및/또는 내찰상성을 개선할 수 있고; 점도를 제어할 수 있고; 그리고/또는 최종 코팅에 연질 감촉 특성을 증대시킬 수 있다. 적합한 소광제의 비제한적인 예는 금속 하이드록사이드, 금속 옥사이드, 실리카, 발열성 실리카, 왁스-처리된 실리카, 미분화된 왁스, 폴리에터 축합물, 폴리아마이드 마이크로비드, 폴리우레탄 마이크로비드, 실리콘 마이크로비드, (메트)아크릴 화합물, 및 이들의 혼합물을 포함한다.
본 발명과 함께 사용되는 제1 가교결합제는 또한 소광제로서 기능할 수 있다. 예를 들어, 코팅 조성물은, 소광제로서도 기능하는 작용성 (메트)아크릴 화합물, 예컨대, 에폭시 작용성 (메트)아크릴 화합물을 이용할 수 있다. 작용성 (메트)아크릴 화합물은, 폴리에스터 중합체의 카복실산기와 반응하거나 이를 가교시키지 않는 다른 소광제와 비교해서 내후성 성능을 포함하지만 이로 제한되지 않는, 소광제로서 더 양호한 기능을 제공하는 것으로 밝혀져 있었다.
본 발명의 코팅 조성물은 또한 다른 선택적 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 코팅 조성물은 또한 착색제를 포함할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은, "착색제"는 조성물에 색 및/또는 다른 불투명함 및/또는 다른 시각적 효과를 부여하는 임의의 물질을 지칭한다. 착색제는 임의의 적합한 형태, 예컨대, 별개의 입자, 분산물, 용액 및/또는 플레이크로 코팅에 첨가될 수 있다. 단일 착색제 또는 2종 이상의 착색제의 혼합물은 본 발명의 코팅에서 사용될 수 있다.
착색제의 예는 도료 산업에서 사용되고/되거나 드라이 칼라 제조업자 협회(Dry Color Manufacturers Association: DCMA)에 열거된 것과 같은 안료(유기 또는 무기), 염료 및 틴트(tint)뿐만 아니라, 특수 효과 조성물을 포함한다. 착색제는, 예를 들어 사용 조건 하에서 불용성이지만 습윤성인 미분된 고형 분말을 포함할 수 있다. 착색제는 유기 또는 무기일 수 있고 응집될 수 있거나 응집되지 않을 수 있다. 착색제는, 그의 용도가 당업자에게 친숙한 그라인드 비히클, 예컨대, 아크릴 그라인드 비히클의 사용에 의해 코팅에 혼입될 수 있다.
안료 및/또는 안료 조성물의 예는 카바졸 다이옥사진 조질의 안료, 아조, 모노아조, 다이아조, 나프톨 AS, 염 형태(플레이크), 벤즈이미다졸론, 아이소인돌린온, 아이소인돌린 및 다환식 프탈로사이아닌, 퀴나크리돈, 페릴렌, 페리논, 다이케토피롤로 피롤, 티오인디고, 안트라퀴논, 인단트론, 안트라피리미딘, 플라반트론, 피란트론, 안탄트론, 다이옥사진, 트라이아릴카보늄, 퀴노프탈론 안료, 다이케토 피롤로 피롤 레드("DPPBO 레드"), 이산화티타늄, 카본 블랙 및 이들의 혼합물을 포함하지만, 이들로 제한되지 않는다. 용어 "안료" 및 "착색된 충전제"는 호환 가능하게 사용될 수 있다.
안료의 예는 용매 및/또는 수계 염료, 예컨대, 프탈로 그린 또는 블루, 산화철, 비스무트 바나데이트, 안트라퀴논, 및 페릴렌 및 퀴나크리돈을 포함하지만, 이들로 제한되지 않는다.
예시적인 틴트는 수계 또는 수 혼화성 담체에 분산된 안료, 예컨대, Degussa, Inc.로부터 상업적으로 입수 가능한 AQUA-CHEM 896, Eastman Chemical, Inc.의 정밀 분산물 사업부(Accurate Dispersions Division)로부터 상업적으로 입수 가능한 CHARISMA COLORANTS 및 MAXITONER INDUSTRIAL COLORANTS를 포함하지만, 이들로 제한되지 않는다.
분말 코팅 조성물과 함꼐 사용되는 착색제는 소정의 영역에서 소정의 기재와 사용하기 위하여 선택될 수 있음이 이해된다. 예를 들어, 착색제는 건축용 베이스 기재와 사용하기 위하여 당업자에 의해 결정된 바와 같이 선택될 수 있다. 건축 산업에서 사용될 수 있는 착색제의 비제한적인 예는 카본블랙, C.I. Pigment Black 28, C.I. Pigment Red 101, C.I. Pigment Brown 24, 이산화티타늄, 운모-기반 안료, 황산바륨, 또는 이들의 조합물을 포함한다.
착색제(들)는 코팅 조성물의 총고형물 중량을 기준으로 분말 코팅 조성물의 적어도 1 중량%, 적어도 2 중량%, 또는 적어도 3 중량%를 차지할 수 있다. 착색제(들)는 코팅 조성물의 총고형물 중량을 기준으로 코팅 조성물의 최대 50 중량%, 최대 40 중량%, 또는 최대 30 중량%를 차지할 수 있다. 착색제(들)는 또한 코팅 조성물의 총고형물 중량을 기준으로 코팅 조성물의 1 내지 50 중량%, 2 내지 40 중량%, 또는 3 내지 30 중량%의 범위 내의 양을 차지할 수 있다.
분말 코팅 조성물은 다양한 기타 첨가제를 포함할 수 있다. 본 발명의 분말 코팅 조성물과 함께 사용될 수 있는 재료의 비제한적인 예는 가소제, 항산화제, 유동 및 표면 제어제, 예컨대, 왁스(예컨대, 아마이드 왁스), 유동 및 레벨링 제어제, 예컨대, 아크릴 및/또는 실리카 제제, 틱소트로피제, 슬립 조제, 촉매, 예컨대, 금속 촉매(예컨대, 주석 촉매), 가스화방지제(anti-gassing agent), 예컨대, 벤조인, 반응 저해제, 텍스처화제, 및 기타 관례적인 보조제를 포함한다.
본 발명에 따른 분말 코팅 조성물 및/또는 코팅 시스템에는 또한 트라이글리시딜 아이소사이아누레이트(TGIC)가 실질적으로 없을 수 있거나, 본질적으로 없을 수 있거나 또는 완전히 없을 수 있다. 본 맥락에서 사용되는 바와 같은 용어 "실질적으로 없는"은, 분말 코팅 조성물이 성분 코팅 조성물의 총고형물 중량을 기준으로 1000 ppm 미만을 함유하는 것을 의미하고, "본질적으로 없는"은, 성분 코팅 조성물의 총고형물 중량을 기준으로 100 ppm 미만을 의미하고, "완전히 없는"은 성분 코팅 조성물의 총고형물 중량을 기준으로 20 ppb 미만을 의미한다. 또한, 분말 코팅 조성물에는 엡실론-카프로락탐이 실질적으로 없을 수 있거나, 본질적으로 없을 수 있거나 또는 완전히 없을 수 있다. 더욱이, 분말 코팅 조성물에는 (위에서 정의된 바와 같이) 유기 자외선 흡수제가 실질적으로 없을 수 있거나, 본질적으로 없을 수 있거나 또는 완전히 없을 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 "자외선 흡수제"는, 재료의 자외선 열화를 저감시키도록 자외 방사선을 흡수하는 화합물을 지칭한다. 유기 자외선 흡수제의 비제한적인 예는 살리실레이트, 벤조트라이아졸, 벤조페논 또는 사이아노아크릴레이트 화합물을 포함한다. 분말 코팅 조성물에는 (위에서 정의된 바와 같이) 무기 자외선 흡수제가 실질적으로 없을 수 있거나, 본질적으로 없을 수 있거나 또는 완전히 없을 수 있다. 무기 자외선 흡수제의 비제한적인 예는 산화세륨 및 산화아연을 포함한다. 분말 코팅 조성물에는 (위에서 정의된 바와 같이) 힌더드 아민 광 안정제가 실질적으로 없을 수 있거나, 본질적으로 없을 수 있거나 또는 완전히 없을 수 있다.
본 발명의 분말 코팅 조성물은, 필요한 경우, 앞서 기재된 폴리에스터 중합체, 플루오로중합체, 제1 가교결합제, 및 선택적 추가의 성분을 혼합함으로써 제조될 수 있다. 성분들은 당업계에 인지된 기술 및 장비를 이용해서, 예를 들어, 프리즘 고속 믹서로 혼합될 수 있다. 고형 코팅 조성물이 형성되는 경우, 그 다음에 혼합물이 용융되고 더욱 혼합된다. 혼합물은 이축 압출기 또는 당업계에 공지된 유사한 장치로 융융될 수 있다. 용융 과정 동안, 온도는 혼합물을 경화시키는 일 없이 고형 혼합물을 용융 혼합하도록 선택될 것이다. 혼합물은 40℃ 내지 125℃, 예컨대, 50℃ 내지 100℃의 온도로 또는 약 75℃에서 설정된 영역을 가진 이축 압출기에서 용융 혼합될 수 있다. 용융 혼합 후, 혼합물은 냉각되고 재응고된다. 이어서, 재응고된 혼합물은, 예컨대, 분쇄 과정에서 분쇄되어 고형 미립자 경화성 분말 코팅 조성물을 형성한다.
재응고된 혼합물은 임의의 목적하는 입자 크기로 분쇄될 수 있다. 예를 들어, 재응고된 혼합물은 Malvern Mastersizer 3000 매뉴얼에 기재된 설명서에 따라서 Malvern Mastersizer 3000 레이저 회절 입자 크기 분석기로 결정된 바 적어도 10 미크론 또는 적어도 20 미크론, 최대 100 미크론까지의 평균 입자 크기로 분쇄될 수 있다. 분말은 평균 입자 크기 15 내지 150 미크론, 예컨대, 20 내지 50 미크론, 25 내지 40 미크론, 30 내지 45 미크론, 30 내지 40 미크론, 또는 35 내지 40 미크론을 가질 수 있다. 또한, 평균 입자 크기를 결정하는데 사용되는 샘플에서 입자의 총량의 입자 크기 범위는 또한 Malvern Mastersizer 3000 매뉴얼에 기재된 설명서에 따라서 Malvern Mastersizer 3000 레이저 회절 입자 크기 분석기로 결정된 1 미크론 내지 200 미크론, 또는 5 미크론 내지 180 미크론, 또는 10 미크론 내지 150 미크론의 범위를 포함할 수 있다.
본 발명의 코팅 조성물을 형성한 후에, 조성물은 코팅 산업에 공지된 광범위한 범위의 기재에 적용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 코팅 조성물은 자동차 기재 및 부품(예컨대, 승용차, 버스, 트럭, 트레일러 등을 포함하지만, 이들로 제한되지 않는 자동차), 산업 기재, 항공기 및 항공기 부품, 해양 기재 및 부품, 예컨대, 배, 선박 및 육상 및 근해 시설, 저장 탱크, 풍차, 원자력 시설, 중장비(예컨대, 헤비 머신, 대형트럭(heavy truck), 건설 장비, 대형 차량(heavy vehicle), 대형 유압장치(heavy hydraulics) 등), 패키징 기재, 목재 바닥재 및 가구, 의복, 가정용 및 회로 기판을 비롯한 전자장치, 유리 및 투명 제품, 골프공을 비롯한 스포츠 장비, 경기장, 빌딩, 교량 등에 적용될 수 있다. 이들 기재는, 예를 들어, 금속성 또는 비금속성일 수 있다.
금속성 기재는 주석, 강철(특히, 전기아연도금강, 냉간압연강, 용융아연도금강, 강합금, 또는 블라스팅/프로파일 강을 포함함), 알루미늄, 알루미늄 합금, 아연-알루미늄 합금, 아연-알루미늄 합금으로 코팅된 강, 및 알루미늄 도금 강을 포함하지만, 이들로 제한되지 않는다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 블라스팅 또는 프로파일 강은 연마 블라스팅 처리를 받고 압축 공기를 사용하거나 또는 원심 임펠러에 의해 고속으로 연마 입자를 이용하여 강철 기재에 연속적으로 충격을 가함으로써 기계적 세정을 수반하는 강철을 지칭한다. 연마재는 전형적으로 재활용/재사용되는 재료이며 공정은 밀 스케일(mill scale) 및 녹을 효율적으로 제거할 수 있다. 연마 블라스트 세정을 위한 표준 청결 등급은 BS EN ISO 8501-1에 따라 수행된다.
또한, 비금속성 기재는 중합체성 및 플라스틱 기재, 예컨대, 폴리에스터, 폴리올레핀, 폴리아마이드, 셀룰로스, 폴리스타이렌, 폴리아크릴, 폴리(에틸렌 나프탈레이트), 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 나일론, EVOH, 폴리락트산, 기타 "그린" 중합체성 기재, 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)(PET), 폴리카보네이트, 폴리카보네이트 아크릴로부타다이엔 스타이렌(PC/ABS), 폴리아마이드, 목재, 베니어, 목재 복합체, 파티클 보드, 중밀도 섬유판, 시멘트, 스톤, 유리, 종이, 판지, 직물, 합성 피혁 및 천연 피혁 둘 다를 포함하는 피혁 등을 포함한다. 코팅 조성물은, 앞서 기재된 임의의 기재의 각종 영역에 도포되어, 예컨대, 기재의 본체 및 에지 위에 연속 고형 코팅을 형성할 수 있고 본 명세서에 기재된 우수한 특성을 제공하는 것이 이해된다.
본 발명의 코팅은 건축 용도에 적용될 경우 특히 유용하다. 예를 들어, 본 발명의 코팅은, 기재, 예컨대, 창, 지붕, 사이딩(siding), 도어 프레임, 레일(railing) 등에 적용될 수 있다.
본 발명의 코팅 조성물은 당업계에서의 임의의 표준 수단, 예컨대, 분무, 정전기식 분무 등에 의해 적용될 수 있다. 코팅 조성물이 기재에 적용된 후에, 조성물은 주위 조건에서, 열로 또는 다른 수단, 예컨대, 화학 방사선으로 경화되어 코팅, 예컨대, 단일 코팅층을 형성할 수 있다.
본 발명의 코팅 조성물로 형성된 코팅은 8 mils 미만, 6 mils 미만, 5 mils 미만, 4 mils 미만, 또는 3 mils 미만, 예컨대, 2.5 mils의 건조 막 두께에 적용될 수 있다.
코팅 조성물은 기재에 적용되어 모토코트를 형성할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "모노코트"는 추가의 코팅층이 없는 단일 층 코팅 시스템을 지칭한다. 따라서, 코팅 조성물은 임의의 중간 코팅층 없이 기재에 직접 적용되고 경화되어 단일 층 코팅, 즉, 모노코트를 형성할 수 있다.
대안적으로, 코팅 조성물은 추가의 코팅층, 예컨대, 제2 코팅층과 함께 제1 코팅층으로서 기재에 적용되어, 다층 코팅 시스템을 형성할 수 있다. 다층 코팅은 다수의 코팅층, 예컨대, 2개 이상, 또는 4개 이상 또는 5개 이상의 코팅층을 포함할 수 있는 것이 이해된다. 예를 들어, 본 발명의 앞서 기재된 코팅 조성물은 프라이머층으로서 기재에 적용될 수 있고, 제2 및 제3 코팅층, 및 선택적으로, 추가의 코팅층이 베이스코트 및/또는 탑코트로서 프라이머층 위에 적용될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "프라이머"는 보호 또는 장식 코팅 시스템의 적용을 위하여 표면을 제조하기 위하여 언더코팅이 기재 상에 침착될 수 있는 코팅 조성물을 지칭한다. "베이스코트"는, 컬러에 영향을 미치고/미치거나 다른 시각적 영향을 제공하고 보호 및 장식 탑 코트로 오버코팅될 수 있는 성분(예컨대, 안료)을 포함하는 코팅이 프라이머 상에 그리고/또는 기재 상에 직접 침착되는 코팅 조성물을 지칭한다. 대안적으로, 본 발명의 코팅 조성물은 프라이머층 위에 베이스코트 및/또는 탑코트로서 적용될 수 있다. 본 발명의 코팅 조성물은, 코팅 시스템의 내후성을 증대시킬 수 있는 또 다른 코팅 시스템 위에 적용될 수 있다.
본 발명의 분말 코팅 조성물은 기재에 적용되어, 이용 가능한 광범위한 광택 범위를 갖는 코팅을 갖도록 경화될 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 기재된 분말 코팅 조성물로 형성된 코팅은, BYK Gardner micro-TRI-광택계를 사용한 ASTM D523-14 시험 방법에 의해 측정된 바, 낮은 60도, 예컨대, 40도 미만, 30도 미만, 20도 미만, 또는 10도 미만의 광택을 나타낼 수 있다. 그러나, 본 명세서에 기재된 분말 코팅 조성물로 형성된 코팅은 또한 높은 60도, 예컨대, 적어도 70도, 또는 적어도 80도의 광택을 나타낼 수 있다. 본 발명의 코팅 조성물은 소광제의 존재 유무에 따라 양호한 내구성을 유지시키도록 제형화되어, 경화된 코팅에서 광범위한 광택을 허용한다.
본 발명의 분말 코팅 조성물은 양호한 접착성, 내충격성, 내식성 및 습도 저항에 의해 나타낸 바와 같이 내구성 코팅을 제공하도록 기재에 적용될 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 기재된 분말 코팅 조성물로 형성된 코팅은 하기 중 하나 또는 하나 초과 또는 전부를 나타내는 것으로 밝혀졌다: ASTM D3359-09 시험 방법 B에 의해 측정된 바, 건식 접착성 시험에서 제거된 5 면적% 미만, 예컨대, 제거된 0 면적%; ASTM AAMA 2605-17A Section 8.4.1.2 및 ASTM D3359-09 시험 방법 B에 의해 측정된 바, 비등 접착 시험에서 제거된 15 면적%, 예컨대, 제거된 10 면적% 미만, 예컨대, 제거된 0 면적%; AAMA 2605-17A Section 8.5에서 측정된 바, 정방향 내충격성 시험에서 합격; 전처리가 사용되는 일 없이 0.025×3×6 인치 알루미늄 패널 및 코팅의 대향 측면에 충격이 가해진 경우 AAMA 2605-17A Section 8.5에 의해 측정된 바, 역방향 충격 시험에서 제거된 10 면적% 미만, 예컨대, 제거된 5 면적% 미만; AAMA 2605-17A Section 8.8.2 및 ASTM G85, 부록 A5 및 ASTM D 1654에 의해 측정된 바, 순환 내식성 시험(Cyclic Corrosion Resistance test)에서 1㎜ 미만, 예컨대, 0.5㎜의 평균 스크라이브 크립률(average scribe creepage); ASTM B368 및 ASTM D 1654에 의해 측정된 바, 250시간 구리 가속 아세트산염 분무 부식 시험에서의 1㎜ 미만, 예컨대, 0.5㎜ 미만의 평균 스크라이브 크립률 및 AAMA 2605-17A Section 8.8.1 및 ASTM D4585-13에 의해 측정된 바 습도 저항 시험에서 기포 없음의 관찰.
따라서, 본 명세서에 기재된 분말 코팅 조성물은 양호한 내후성 및 내식성, 및 코팅에서 요망되는 다른 특성을 가진 코팅을 형성하도록 기재에 적용될 수 있다. 또한, 코팅 조성물은 가교결합된 코팅을 형성하도록 폴리에스터 중합체를 사용하고, 이에 따라서 코팅 조성물에 요구되는 플루오로중합체의 양을 낮추고, 요구되는 원료의 비용을 저감시킨다.
이상의 내용을 감안해서, 본 발명은, 특히 제한 없이, 이하의 항목에 관한 것이다.
항목 1: 분말 코팅 조성물로서, 카복실산 작용기를 포함하고 적어도 15 mg/KOH의 산가를 갖는 폴리에스터 중합체; 폴리에스터 중합체의 카복실산 작용기와 반응성인 제1 가교결합제; 및 폴리에스터 중합체 및 제1 가교결합제와 비반응성인 플루오로중합체를 포함하되, 폴리에스터 중합체 대 플루오로중합체의 중량비가 80:20 내지 60:40이고, 분말 코팅 조성물은, 경화되는 경우, 폴리에스터 중합체와 플루오로중합체를 포함하는 단일 코팅층을 형성한다.
항목 2: 항목 1의 분말 코팅 조성물에 있어서, 폴리에스터 중합체는, 분말 코팅 조성물의 총고형물 중량을 기준으로 적어도 20 중량%, 적어도 30 중량%, 적어도 35 중량%, 적어도 40 중량%, 적어도 50 중량%, 또는 적어도 60 중량% 차지한다.
항목 3: 항목 1 또는 2의 분말 코팅 조성물에 있어서, 플루오로중합체는, 분말 코팅 조성물의 총고형물 중량을 기준으로 40 중량% 이하, 30 중량% 이하, 또는 25 중량% 이하 차지한다.
항목 4: 항목 1 내지 3 중 어느 하나의 분말 코팅 조성물은, 분말 코팅 조성물의 총고형물 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%, 1 내지 20 중량%, 또는 2 내지 15 중량%의 양의 제1 가교결합제를 포함한다.
항목 5: 항목 1 내지 4 중 어느 하나의 분말 코팅 조성물에 있어서, 폴리에스터 중합체는 적어도 20 내지 최대 70 ㎎ KOH/g, 예컨대, 적어도 20 내지 최대 50 ㎎ KOH/g의 범위 내의 산가를 갖는다.
항목 6: 항목 1 내지 5 중 어느 하나의 분말 코팅 조성물에 있어서, 폴리에스터 중합체는 10 내지 100℃, 25 내지 85℃, 또는 45 내지 70℃의 범위 내의 유리전이온도를 갖는다.
항목 7: 항목 1 내지 6 중 어느 하나의 분말 코팅 조성물에 있어서, 폴리에스터 중합체는 5 내지 100 Pa·s, 7 내지 85 Pa·s, 또는 9 내지 70 Pa·s의 범위 내에서 165℃에서 용융 점도를 갖는다.
항목 8: 항목 1 내지 7 중 어느 하나의 분말 코팅 조성물에 있어서, 플루오로중합체는 플루오로폴리에터 중합체, 폴리비닐리덴 플루오라이드 중합체, 또는 이들의 조합물을 포함한다.
항목 9: 항목 8의 분말 코팅 조성물에 있어서, 플루오로중합체는 플루오로폴리에터 중합체, 예컨대, 플루오로에틸렌 비닐 에터 공중합체를 포함한다.
항목 10: 항목 8의 분말 코팅 조성물에 있어서, 플루오로중합체는 폴리비닐리덴 플루오라이드 중합체를 포함한다.
항목 11: 항목 1 내지 10 중 어느 하나의 분말 코팅 조성물에 있어서, 플루오로중합체는 10 내지 100℃, 25 내지 85℃, 또는 34 내지 70℃의 범위 내의 유리전이온도를 갖는다.
항목 12: 항목 1 내지 11 중 어느 하나의 분말 코팅 조성물에 있어서, 분말 코팅 조성물 중 폴리에스터 중합체의 양은 플루오로중합체의 양보다 많고, 상기 양은 분말 코팅 조성물의 총고형물 중량을 기준으로 한다.
항목 13: 항목 12의 분말 코팅 조성물에 있어서, 폴리에스터 중합체 대 플루오로중합체의 중량비는 80:20 내지 55:45 또는 76:24 내지 65:35이다.
항목 14: 항목 1 내지 13 중 어느 하나의 분말 코팅 조성물에 있어서, 제1 가교결합제는 하이드록실알킬 아마이드 화합물, 에폭시 작용성 화합물 또는 이들의 조합물을 포함한다.
항목 15: 항목 14의 분말 코팅 조성물에 있어서, 제1 가교결합제는 하이드록실알킬 아마이드 화합물 및 에폭시 작용성 (메트)아크릴 화합물을 둘 다 포함한다.
항목 16: 항목 15의 분말 코팅 조성물에 있어서, 분말 코팅 조성물 중 에폭시 작용성 (메트)아크릴 화합물의 양은 하이드록실알킬 아마이드 화합물의 양보다 많고, 상기 양은 분말 코팅 조성물의 총고형물 중량을 기준으로 한다.
항목 17: 항목 15의 분말 코팅 조성물에 있어서, 하이드록실알킬 아마이드 화합물 대 에폭시 작용성 아크릴 화합물의 중량비는 1:14 내지 6:1, 1:10 내지 5:1, 1:7 내지 4:1, 1:14 내지 1:1, 1:10 내지 1:1, 1:7 내지 1:1, 또는 5:1 내지 3:1이다.
항목 18: 항목 1 내지 17 중 어느 하나의 분말 코팅 조성물에 있어서, 분말 코팅 조성물은 안료를 더 포함한다.
항목 19: 항목 1 내지 18 중 어느 하나의 분말 코팅 조성물에 있어서, 분말 코팅 조성물에는 엡실론-카프로락탐 및/또는 트라이글리시딜 아이소사이아누레이트가 실질적으로 없거나, 본질적으로 없거나 또는 완전히 없다.
항목 20: 항목 1 내지 19 중 어느 하나의 분말 코팅 조성물에 있어서, 분말 코팅 조성물에는 유기 자외선 흡수제가 실질적으로 없거나, 본질적으로 없거나 또는 완전히 없다.
항목 21: 항목 1 내지 20 중 어느 하나의 분말 코팅 조성물에 있어서, 폴리에스터 중합체는 지방족 폴리올과 폴리카복실산 또는 무수물의 반응으로부터 유래된다.
항목 22: 항목 21의 분말 코팅 조성물에 있어서, 폴리카복실산은 환식 폴리카복실산이다.
항목 23: 항목 21 또는 22 중 어느 하나의 분말 코팅 조성물에 있어서, 폴리카복실산은 방향족 폴리카복실산이다.
항목 24: 항목 21 내지 23 중 어느 하나의 분말 코팅 조성물에 있어서, 폴리카복실산은 이산이다.
항목 25: 항목 21 내지 24 중 어느 하나의 분말 코팅 조성물에 있어서, 폴리카복실산은 아이소프탈산이다.
항목 26: 항목 21 내지 25 중 어느 하나의 분말 코팅 조성물에 있어서, 지방족 폴리올은 2 내지 12개의 탄소 원자를 포함하고, 예를 들어, 1,2-에탄다이올, 1,3-프로판다이올, 1,4-부탄다이올, 1,6-헥산다이올, 네오펜틸 글리콜, 사이클로헥산 다이메탄올, 트라이메틸올 프로판 또는 전술한 임의의 것의 조합물로부터 선택된다.
항목 27: 항목 1 내지 26 중 어느 하나의 분말 코팅 조성물에 있어서, 분말 코팅 조성물은 소광제를 포함한다.
항목 28: 항목 1 내지 27 중 어느 하나의 분말 코팅 조성물에 있어서, 제1 가교결합제는 트라이글리시딜 아이소사이아누레이트를 포함한다.
항목 29: 항목 1 내지 28 중 어느 하나의 분말 코팅 조성물에 있어서, 단일 코팅층은 폴리에스터 중합체를 포함하는 상 전체를 통해서 분산된 플루오로중합체를 포함하는 상의 포켓을 포함한다.
항목 30: 항목 1 내지 29 중 어느 하나의 분말 코팅 조성물에 있어서, 분말 코팅 조성물에는 아이소사이아네이트 작용성 가교결합제가 실질적으로 없거나, 본질적으로 없거나 또는 완전히 없다.
항목 31: 항목 1 내지 30 중 어느 하나의 분말 코팅 조성물에 있어서, 플루오로중합체는 열가소성 중합체이다.
항목 32: 항목 1 내지 31 중 어느 하나의 분말 코팅 조성물에 있어서, 분말 코팅 조성물은 플루오로중합체와 반응성인 제2 가교결합제를 더 포함한다.
항목 33: 항목 32의 분말 코팅 조성물에 있어서, 분말 코팅 조성물 중 제2 가교결합제의 양이 코팅 조성물의 총고형물 중량을 기준으로 코팅 조성물의 1 내지 10 중량%, 2 내지 5 중량%, 4 내지 5 중량%, 또는 4.5 내지 5 중량%의 범위 내이다.
항목 34: 항목 32 또는 33의 분말 코팅 조성물에 있어서, 제2 가교결합제는 아이소사이아네이트 작용성 가교결합제를 포함한다.
항목 35: 항목 32 내지 34 중 어느 하나의 분말 코팅 조성물에 있어서, 제2 가교결합제는 아이소사이아네이트기를 포함하고, 플루오로중합체는, 총 아이소사이아네이트 당량 대 총 하이드록실기 당량의 비가 0.65:1 내지 2:1, 0.5:1 내지 2:1, 0.6:1 내지 1.5:1, 0.65:1 내지 1.4:1, 0.65:1 내지 1:1, 또는 0.65:1 내지 0.9:1이 되도록 하이드록실기를 포함한다.
항목 36: 항목 1 내지 35 중 어느 하나의 분말 코팅 조성물에 있어서, 제1 가교결합제는 트라이글리시딜 아이소사이아누레이트를 포함하고, 분말 코팅 조성물은 플루오로중합체와 반응성인 제2 가교결합제를 더 포함하고, 제2 가교결합제는 아이소사이아네이트 작용성 가교결합제를 포함한다.
항목 37: 항목 1 내지 36 중 어느 하나의 분말 코팅 조성물에 있어서, 폴리에스터 중합체는 20 ㎎ KOH/g 미만, 14 ㎎ KOH/g 미만, 10 ㎎ KOH/g 미만, 7 ㎎ KOH/g 미만, 또는 5 ㎎ KOH/g 미만의 수산기가를 갖는다.
항목 38: 항목 1 내지 37 중 어느 하나의 분말 코팅 조성물로 형성된 코팅으로 적어도 부분적으로 코팅된 기재.
항목 39: 항목 38의 기재에 있어서, 항목 1 내지 37 중 어느 하나의 분말 코팅 조성물로 형성된 코팅은 단일 코팅층을 포함하고, 이는 예를 들어 기재의 표면 위에 직접 형성될 수 있다.
항목 40: 항목 38 또는 39의 기재에 있어서, 폴리에스터 중합체와 플루오로중합체는 둘 다 기재와 직접 접촉하지 않는다.
항목 41: 항목 1 내지 37 중 어느 하나의 분말 코팅 조성물을 기재에 도포하는 단계 및 코팅 조성물을 경화시키는 단계를 포함하는, 기재를 코팅하는 방법.
실시예
하기 실시예는 본 발명의 일반적인 원리를 입증하기 위해 제시된다. 본 발명은 제시된 구체적인 실시예로 제한되는 것으로 간주되어서는 안 된다. 실시예에서 모든 부 및 백분율은, 달리 표시되지 않는 한, 중량이다.
실시예 1 내지 7
경화성 코팅 조성물의 제조
일곱(7)가지 경화성 코팅 조성물이 표 1에 열거된 성분으로 제조되었다.
Figure pct00002
Figure pct00003
실시예 1 내지 5 및 7의 경우에, 표 1에 열거된 성분의 각각을 플라스틱 백에서 칭량하고, 30초 동안 해당 백에서 격렬하게 진탕시킴으로써 혼합하여 건조 균질 혼합물을 형성하였다. 실시예 6의 경우, 표 1에 열거된 처음 11가지 성분은 중간 고형 미립자 분말 코팅 조성물을 형성하는데 사용되었다. 이 중간 고형 미립자 분말 코팅 조성물을 표 1에서 최종 2가지 성분과 함께 플라스틱 백에서 칭량하고, 30초 동안 해당 백에서 격렬하게 진탕시킴으로써 혼합하여, 자유 유동하는 최종 고형 미립자 분말 코팅 조성물을 수득하였다.
각 혼합물을 500 RPM의 속도로 중간 어그레시브 스크루 구성(moderately aggressive screw configuration)을 가진 Theysohn 30mm 이축 압출기에서 용융 혼합하였다. 제1 압출기 영역은 50℃로 설정하고, 제2 영역은 100℃로 설정하였다. 공급 속도는, 30 내지 35%의 토크가 장비에서 관찰되도록 하였다. 이 혼합물을 냉각롤의 세트에 낙하시켜 이 혼합물을 고형 칩으로 냉각 및 재응고시켰다. 칩을 커피 분쇄기를 사용해서 분쇄하고, 104 미크론 체를 통해서 체질하여 35 내지 40 미크론의 질량 중앙 직경 입자 크기를 얻었다. 실시예 1 내지 7의 각각에 대해서 얻어진 코팅 조성물은 자유 유동하는 고체 미립자 분말 코팅 조성물이었다.
실시예 1 내지 7로부터의 모든 분말 코팅 조성물을 수 개의 크로메이트 전처리된 0.025인치×3인치×6인치 알루미늄 패널 위에 표 1에 나타낸 막 두께로 도포하고 400℉에서 15분 동안 가열하였다. 이들 코팅된 패널 상에 수행된 시험에 의해 결정된, 경화된 코팅의 각종 특성은 표 2에 나타낸다.
Figure pct00004
표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 7의 코팅 조성물로 제조된 코팅은 넓은 광택 범위, 양호한 접착성, 내충격성, 내식성, 및 습도 저항을 나타낸다.
도 1 및 도 3은 각각 실시예 2 및 7의 경화된 코팅에 대해서 주사전자현미경(SEM) 이미지를 도시한다. 이미지에 표시된 바와 같이, 경화된 코팅은 폴리에스터 중합체 및 플루오로중합체를 포함하는 단일 코팅층을 형성한다. 단일 코팅층은 상 분리와 함께 비균질성이다.
2개의 1"×1" 정사각형 구획을 잘라내어, 코팅된 패널로부터 제거하였다. 이러한 구획은, 탑다운 SEM/에너지-분산 X-선 분광(EDX) 분석을 위하여, 탄소 테이프를 이용해서 샘플을 SEM 스터브(stub) 상에 놓고 대략 15초 동안 Au/Pd로 스퍼터링 코팅함으로써 제조하였다. 상기 구획은 또한 단면 SEM/EDX 분석을 위하여, 에폭시 중에 샘플을 마운팅하여 하룻밤 경화시키고, 마운팅된 샘플을 샌딩 및 폴리싱 처리하고, 대략 15초 동안 Au/Pd로 스퍼터링 코팅함으로써 제조하였다.
도 2 및 도 4는 각각 실시예 2 및 7의 코팅 조성물에 대한 단면 SEM/EDX 이미지를 도시한다. 원소 매핑은 탄소(C), 산소(O), 플루오린(F), 알루미늄(Al), 규소(Si), 염소(Cl), 티타늄(Ti) 및 망간(Mn)에 대해서 표시되어 있다. 알루미늄과 망간은 기재로부터 유래된 것이다. 플루오린과 염소는 포켓에서 발견될 수 있는데, 이는 플루오로중합체와 폴리에스터 중합체 사이의 상 분리가 있는 것을 나타낸다. 원소 매핑은 도 1B 및 도 3B에서의 더 어둡게 착색된 상이 플루오로중합체를 함유하고 더 밝게 착색된 상이 폴리에스터 중합체를 함유하는 것을 나타낸다. 플루오로중합체를 함유하는 포켓은 폴리에스터 중합체를 함유하는 상 전체를 통해서 분산되어 단일 코팅층을 형성하고 층 분리는 초래하지 않는다. 플루오로중합체와 폴리에스터 중합체는 둘 다 기재와 직접 접촉된다.
실시예 8 내지 11
경화성 코팅 조성물의 제조
네(4)가지 경화성 코팅 조성물이 표 3에 열거된 성분들로 제조되었다.
Figure pct00005
실시예 8 내지 11에 대해서 표 3에 열거된 각 성분을 플라스틱 백에서 칭량하고, 30초 동안 해당 백에서 격렬하게 진탕시킴으로써 혼합하여 건조 균질 혼합물을 형성하였다. 이 혼합물을 450 RPM의 속도 및 중간 어그레시브 스크루 구성을 가진 Werner & Pfleiderer 30mm 이축 압출기에서 용융 혼합하였다. 제1 압출기 영역은 75℃로 설정하고, 제2 영역은 75℃로 설정하였다. 공급 속도는, 30 내지 35%의 토크가 장비에서 관찰되도록 하였다. 이 혼합물을 냉각롤의 세트에 낙하시켜 이 혼합물을 고형 칩으로 냉각 및 재응고시켰다. 칩을 커피 분쇄기를 사용해서 분쇄하고, 104 미크론 체를 통해서 체질하여 35 내지 40 미크론의 질량 중앙 직경 입자 크기를 얻었다. 실시예 8 내지 11의 각각에 대해서 얻어진 코팅 조성물은 자유 유동하는 고체 미립자 분말 코팅 조성물이었다.
실시예 8 내지 11로부터의 각 분말 코팅 조성물을 수 개의 크로메이트 전처리된 0.025인치×3인치×6인치 알루미늄 패널 위에 표 1에 나타낸 막 두께로 도포하고 425℉에서 15분 동안 가열하였다. 이들 코팅된 패널 상에 수행된 시험에 의해 결정된, 경화된 코팅의 각종 특성은 표 4에 나타낸다.
Figure pct00006
표 4에 나타낸 바와 같이, 실시예 8 내지 11의 조성물로 형성된 코팅은 모두 양호한 접착성, 내충격성, 내식성 및 습도 저항을 나타내었다.
본 발명의 특정 실시형태가 예시 목적을 위하여 기재되었지만, 본 발명의 상세의 많은 변경이 첨부된 청구범위에 정의된 바와 같이 본 발명으로부터 벗어나는 일 없이 이루어질 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다.

Claims (25)

  1. 분말 코팅 조성물로서,
    카복실산 작용기를 포함하고 적어도 15 ㎎ KOH/g의 산가를 가진 폴리에스터 중합체;
    상기 폴리에스터 중합체의 상기 카복실산 작용기와 반응성인 제1 가교결합제; 및
    상기 폴리에스터 중합체 및 제1 가교결합제와 비반응성인 플루오로중합체
    를 포함하되,
    상기 폴리에스터 중합체 대 상기 플루오로중합체의 중량비가 80:20 내지 60:40이고, 그리고
    상기 분말 코팅 조성물은 경화되는 경우, 상기 폴리에스터 중합체와 상기 플루오로중합체를 포함하는 단일 코팅층을 형성하는, 분말 코팅 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 폴리에스터 중합체는 상기 분말 코팅 조성물의 총고형물 중량을 기준으로 적어도 20 중량% 차지하는, 분말 코팅 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 플루오로중합체는 상기 분말 코팅 조성물의 총고형물 중량을 기준으로 40 중량% 이하 차지하는, 분말 코팅 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 폴리에스터 중합체는 20 내지 70 ㎎ KOH/g의 범위 내의 산가를 갖는, 분말 코팅 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 폴리에스터 중합체는 10 내지 100℃의 범위 내의 유리전이온도를 갖는, 분말 코팅 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 폴리에스터 중합체는, ASTM D 4287에 따른 원추 평판형 점도계에 의해 측정된 바, 5 내지 100 Pa·s의 범위 내에서 165℃에서의 용융 점도를 갖는, 분말 코팅 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 상기 플루오로중합체는 플루오로폴리에터 중합체, 폴리비닐리덴 플루오라이드 중합체, 또는 이들의 조합물을 포함하는, 분말 코팅 조성물.
  8. 제7항에 있어서, 상기 플루오로중합체는 플루오로폴리에터 중합체를 포함하는, 분말 코팅 조성물.
  9. 제8항에 있어서, 상기 플루오로폴리에터 중합체는 플루오로에틸렌 비닐 에터 공중합체인, 분말 코팅 조성물.
  10. 제7항에 있어서, 상기 플루오로중합체는 폴리비닐리덴 플루오라이드 중합체를 포함하는, 분말 코팅 조성물.
  11. 제1항에 있어서, 상기 플루오로중합체는 10 내지 100℃의 범위 내의 유리전이온도를 갖는, 분말 코팅 조성물.
  12. 제1항에 있어서, 상기 제1 가교결합제는 하이드록실알킬 아마이드 화합물, 에폭시-작용성 화합물, 또는 이들의 조합물을 포함하는, 분말 코팅 조성물.
  13. 제13항에 있어서, 상기 제1 가교결합제는 하이드록실알킬 아마이드 화합물 및 에폭시 작용성 (메트)아크릴 화합물을 둘 다 포함하는, 분말 코팅 조성물.
  14. 제14항에 있어서, 상기 분말 코팅 조성물 중 에폭시 작용성 (메트)아크릴 화합물의 양이 상기 하이드록실알킬 아마이드 화합물의 양보다 많고, 상기 양은 상기 분말 코팅 조성물의 총고형물 중량에 기초하는, 분말 코팅 조성물.
  15. 제1항에 있어서, 상기 분말 코팅 조성물은 안료를 더 포함하는, 분말 코팅 조성물.
  16. 제1항에 있어서, 상기 분말 코팅 조성물에는 엡실론-카프로락탐 및/또는 트라이글리시딜 아이소사이아누레이트가 실질적으로 없는, 분말 코팅 조성물.
  17. 제1항에 있어서, 상기 분말 코팅 조성물에는 유기 자외선 흡수제가 실질적으로 없는, 분말 코팅 조성물.
  18. 제1항에 있어서, 상기 분말 코팅 조성물에는 아이소사이아네이트 작용성 가교결합제가 실질적으로 없는, 분말 코팅 조성물.
  19. 제1항에 있어서, 상기 분말 코팅 조성물은 상기 플루오로중합체와 반응성인 1 내지 10 중량%의 제2 가교결합제를 더 포함하고, 상기 제2 가교결합제는 아이소사이아네이트 작용성 가교결합제를 포함하는, 분말 코팅 조성물.
  20. 제1항에 있어서, 상기 분말 코팅 조성물은 상기 플루오로중합체와 반응성인 제2 가교결합제를 포함하고, 상기 제2 가교결합제는 아이소사이아네이트기를 포함하고, 상기 플루오로중합체는 총 아이소사이아네이트 당량 대 총 하이드록실기 당량의 비가 0.65:1 내지 2:1이 되도록 하이드록실기를 포함하는, 분말 코팅 조성물.
  21. 제1항에 있어서, 상기 제1 가교결합제는 트라이글리시딜 아이소사이아누레이트를 포함하고, 상기 분말 코팅 조성물은 상기 플루오로중합체와 반응성인 제2 가교결합제를 더 포함하고, 상기 제2 가교결합제는 아이소사이아네이트 작용성 가교결합제를 포함하는, 분말 코팅 조성물.
  22. 제1항에 있어서, 상기 폴리에스터 중합체는 10 ㎎ KOH/g 미만의 수산기가를 갖는, 분말 코팅 조성물.
  23. 제1항의 분말 코팅 조성물로 형성된 코팅으로 적어도 부분적으로 코팅된 기재(substrate).
  24. 제23항에 있어서, 상기 분말 코팅 조성물로 형성된 코팅은 상기 기재의 표면 바로 위에 형성된 단일 코팅층을 포함하는, 기재
  25. 제24항에 있어서, 상기 폴리에스터 중합체와 상기 플루오로중합체는 둘 다 상기 기재와 직접 접촉되는, 기재.
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