KR20230004639A - 발포성 코팅제 - Google Patents

발포성 코팅제 Download PDF

Info

Publication number
KR20230004639A
KR20230004639A KR1020227039940A KR20227039940A KR20230004639A KR 20230004639 A KR20230004639 A KR 20230004639A KR 1020227039940 A KR1020227039940 A KR 1020227039940A KR 20227039940 A KR20227039940 A KR 20227039940A KR 20230004639 A KR20230004639 A KR 20230004639A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery
weight
source
coating composition
present
Prior art date
Application number
KR1020227039940A
Other languages
English (en)
Inventor
슈앙 마
케빈 헐세보스
Original Assignee
피피지 인더스트리즈 오하이오 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 피피지 인더스트리즈 오하이오 인코포레이티드 filed Critical 피피지 인더스트리즈 오하이오 인코포레이티드
Publication of KR20230004639A publication Critical patent/KR20230004639A/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/18—Fireproof paints including high temperature resistant paints
    • C09D5/185—Intumescent paints
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D7/00—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
    • B05D7/02—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials to macromolecular substances, e.g. rubber
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D7/00—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
    • B05D7/14—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials to metal, e.g. car bodies
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/04—Carbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/32—Phosphorus-containing compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34—Silicon-containing compounds
    • C08K3/36—Silica
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/38—Boron-containing compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/16—Nitrogen-containing compounds
    • C08K5/21—Urea; Derivatives thereof, e.g. biuret
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/16—Nitrogen-containing compounds
    • C08K5/34—Heterocyclic compounds having nitrogen in the ring
    • C08K5/3467—Heterocyclic compounds having nitrogen in the ring having more than two nitrogen atoms in the ring
    • C08K5/3477—Six-membered rings
    • C08K5/3492—Triazines
    • C08K5/34922—Melamine; Derivatives thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/49—Phosphorus-containing compounds
    • C08K5/51—Phosphorus bound to oxygen
    • C08K5/52—Phosphorus bound to oxygen only
    • C08K5/521—Esters of phosphoric acids, e.g. of H3PO4
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D163/00—Coating compositions based on epoxy resins; Coating compositions based on derivatives of epoxy resins
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40—Additives
    • C09D7/60—Additives non-macromolecular
    • C09D7/61—Additives non-macromolecular inorganic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40—Additives
    • C09D7/60—Additives non-macromolecular
    • C09D7/63—Additives non-macromolecular organic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40—Additives
    • C09D7/70—Additives characterised by shape, e.g. fibres, flakes or microspheres
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/117—Inorganic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/117—Inorganic material
    • H01M50/119—Metals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/121—Organic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/124—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/233—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions
    • H01M50/24—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions adapted for protecting batteries from their environment, e.g. from corrosion
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/249—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders specially adapted for aircraft or vehicles, e.g. cars or trains
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2227—Oxides; Hydroxides of metals of aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2237—Oxides; Hydroxides of metals of titanium
    • C08K2003/2241—Titanium dioxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/32—Phosphorus-containing compounds
    • C08K2003/321—Phosphates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/38—Boron-containing compounds
    • C08K2003/387—Borates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

총 고체 중량을 기준으로 5중량% 내지 20중량%의 양의 TiO2, 20중량% 내지 55중량%의 양의 포스페이트 공급원, 및 보레이트 공급원, 알루미늄 공급원 및/또는 실리카 공급원을 포함하는 발포성 코팅 조성물, 이러한 조성물을 사용하는 방법 및 이로 코팅된 기재가 개시된다.

Description

발포성 코팅제
본 발명은 발포성(intumescent) 코팅 조성물, 상기 조성물로 기재를 코팅하는 방법, 상기 조성물로 코팅된 기재, 배터리를 비롯한 상기 기재를 포함하는 물품에 관한 것이다.
발포성 코팅제는 셀룰로오스 화재 및 탄화수소 화재 모두로부터 보호하기 위해 다양한 구조적 적용에 사용되어 왔다. 이러한 코팅제는 강한 열에 노출 시 탄소질 숯을 형성하여 보호 기능을 제공한다. 화재에서 형성되는 숯은 숯이 최적의 두께로 팽창하여 기재에 부착되고/되거나 숯에 균열을 남기는 것과 같이 직접적인 화염 타격이 숯의 무결성을 손상시키지 않는 두께로 숯이 형성될 때 최적의 보호를 제공한다. 예를 들어, 화재 시 극도의 열에 노출될 수 있는 호텔, 공항, 콘서트 홀 또는 해안 현장, 화학 공장, 석유 굴착 장치 등과 같은 상업 및 운송 기반 시설에서 사용되는 구조적 건물 구성요소를 포함하여 수많은 기재가 이러한 코팅제로 코팅되면 이익을 얻을 수 있다. 리튬 이온 배터리와 같은 배터리도 또한 이러한 강한 열에 노출될 수 있으며; 많은 배터리, 특히 리튬 이온 배터리는 배터리로부터 열과 가스가 빠르게 방전되어 화재 위험이 발생하는 열 폭주(thermal runaway)에 취약하다. 기존의 단일 팩 방화 코팅제는 풍화에 대해 내구성이 없는 반면, 2팩 방화 코팅제는 너무 점성이 있어 얇은 두께로 도포할 수 없고; 따라서 배터리에 사용되는 코팅제를 비롯한 개선된 내화 코팅제가 필요하다.
본 발명은 a) 필름-형성 성분; b) 포스페이트 공급원; c) 보레이트 공급원; 알루미늄 공급원; 및/또는 실리카 공급원; d) TiO2; 및 e) 가스 공급원을 포함하는 코팅 조성물에 관한 것이되; 조성물의 총 고체 중량을 기준으로 한 중량%로, TiO2는 5중량% 내지 20중량%, 예컨대, 9중량% 내지 15중량%의 양으로 존재하고, 포스페이트 공급원은 20중량% 내지 55중량%, 예컨대, 25중량% 내지 40중량% 또는 40중량% 내지 55중량%의 양으로 존재하며, 성분 c가 보레이트 공급원을 포함하는 경우, 이는 5중량% 내지 20중량%, 예컨대, 9중량% 내지 15중량%의 양으로 존재하고, 성분 c가 알루미늄 공급원을 포함하는 경우, 이는 0.1중량% 내지 10중량%, 예컨대, 0.2중량% 내지 8중량%의 양으로 존재하며, 성분 c가 실리카 공급원을 포함하는 경우, 이는 0.1중량% 내지 5중량%, 예컨대, 0.4중량% 내지 1중량%의 양으로 존재한다. 조성물은 자립형(self-supporting) 필름 또는 시트로 형성될 수 있다. 본 명세서에 기재된 바와 같은 본 발명에 따른 코팅 조성물 또는 이로부터 형성된 필름 또는 시트를 사용하는 기재 코팅 방법 및 이에 의해 코팅된 기재뿐만 아니라 본 발명의 자립형 필름 또는 시트를 포함하는 본 발명의 조성물 및 배터리로 적어도 부분적으로 코팅된 배터리 부품 및 배터리를 포함하여 첨부된 청구범위에 제시된 이러한 코팅된 기재/필름 또는 시트를 포함하는 물품도 또한 본 발명의 범위 내에 있다.
본 발명은 아래에서 보다 상세하게 논의될 것이다
표 1은 코팅된 기재가 10분 동안 1200±50℃ 토치 화재에 노출된 후, 제형 1 내지 제형 13의 실험 또는 비교 발포성 코팅 조성물로 코팅된 기재의 사진을 포함한다. 제형 6은 또한 토치 화재에 노출된 후 코팅된 패널의 측면도를 포함한다.
본 발명은 a) 필름-형성 성분; b) 포스페이트 공급원; c) 보레이트 공급원; 알루미늄 공급원; 및/또는 실리카 공급원; d) TiO2; 및 e) 가스 공급원을 포함하는 코팅 조성물에 관한 것이되; 조성물의 총 고체 중량을 기준으로 한 중량%로, TiO2는 5중량% 내지 20중량%, 예컨대, 9중량% 내지 15중량%의 양으로 존재하고, 포스페이트 공급원은 20중량% 내지 55중량%, 예컨대, 25중량% 내지 40중량% 또는 40중량% 내지 55중량%의 양으로 존재하며, 성분 c가 보레이트 공급원을 포함하는 경우, 이는 5중량% 내지 20중량%, 예컨대, 9중량% 내지 15중량%의 양으로 존재하고, 성분 c가 알루미늄 공급원을 포함하는 경우, 이는 0.1중량% 내지 10중량%, 예컨대, 0.2중량% 내지 8중량%의 양으로 존재하며, 성분 c가 실리카 공급원을 포함하는 경우, 이는 0.1중량% 내지 5중량%, 예컨대, 0.4중량% 내지 1중량%의 양으로 존재한다. 경화되지 않은 경우 조성물의 총 고체 중량은 경화된 경우와 동일할 것이라는 것이 이해될 것이다.
본 발명의 코팅 조성물은 발포성 코팅제를 형성하는 데 사용될 수 있다. 즉, 코팅제는 화재 중에 경험하는 고온과 같은 열에 노출될 때 팽창하고 탄화된다. 본 발명자들 위에 주어진 범위에서 TiO2 및 포스페이트 공급원과 함께 보레이트 공급원, 알루미늄 공급원 및/또는 실리카 공급원을 사용하는 것이 놀랍게도 기재에 대한 바람직한 접착력과 함께 바람직한 숯 형성을 갖는 발포성 코팅제를 제공한다는 것을 발견하였다. "바람직한 숯 형성"은 숯이 직접적인 화염 취입에 의해 쉽게 갈라지거나 또는 제거될 수 없으며, 숯의 두께와 코팅막의 두께 사이의 비인 팽창 계수는 5 내지 25, 예컨대, 7 내지 20일 수 있음을 의미한다. "바람직한 접착력"은 숯이 직접적인 화염 취입 동안 실질적으로 온전하게 남아 있고, 화재 테스트 동안 또는 후에 기재로부터 숯의 명백한 분리가 발생하지 않을 것임을 의미한다. 따라서, 본 발명에 따른 코팅 조성물은 통상적인 발포성 코팅 조성물에 비해 이점을 제공한다.
코팅 조성물은 필름-형성 성분을 포함한다. "필름-형성"은 건조 및/또는 경화 시, 조성물이 표면 상에 연속적인 필름을 형성할 수 있음을 의미한다. 필름-형성 성분은, 예를 들어, 필름-형성 수지 및 이를 위한 가교제를 포함할 수 있다. 임의의 필름-형성 수지가 본 발명에 따라 사용될 수 있다. 이러한 수지는 자체적으로 반응할 수 있으며, 즉, 자가-가교 반응을 일으키거나 또는 가교제와 반응하여 필름을 형성할 수 있다. 이러한 반응은 주위 또는 승온에서 발생할 수 있다. "가교제" 및 유사한 용어, 경화제(curing agent 및 hardener)는 본 명세서에서 상호교환적으로 사용될 수 있다.
임의의 적합한 수지 또는 수지의 조합이 에폭시 수지, 아크릴 수지, 폴리실록세인 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리우레아 수지, 폴리바이닐 수지, 페놀 수지, 우레아-폼알데하이드 수지, 폴리이미드 수지, 멜라민 수지, 폴리에스터 수지 및 사이아네이트 수지를 포함하지만 이들로 제한되지 않는 필름-형성 성분에 사용될 수 있다. 이들 수지 중에서, 에폭시 수지, 아크릴 수지 및/또는 폴리우레탄 수지가 특히 적합하다.
본 발명에 따라 사용되는 필름-형성 수지는 서로 반응하거나 또는 가교제 상의 작용기와 반응하는 하나 이상의 작용기를 포함한다. 적합한 작용기의 예는, 예를 들어, 케톤, 하이드라지드, 카보다이이미드, 옥사졸린, 에폭시, 아민, 바이닐, 아마이드, 카바메이트, 우레아, 머캅탄, 카복실산, (메트)아크릴로일, 아이소사이아네이트, 알콕시실릴, 무수물, 하이드록실 및 알콕시기, 작용기 및 이들의 조합을 포함한다.
서로 반응할 수 있는 적합한 작용기는, 예를 들어, N-메틸올아마이드기; 규소 결합된 가수분해성 또는 축합성 기를 갖는 실레인기, 예를 들어, 클로로, 하이드록시, 알콕시, 아세톡시 및/또는 케톡시모 기; 예를 들어, 산화 건조가 가능한 에틸렌계 불포화 지방산 기; 아조메틴기; 아제티딘기; 및 열적으로 가역적인 Diels-Alder 반응이 가능한 기, 예를 들어, 퓨란/말레이미드를 포함한다. 수지가 서로 반응할 수 있는 작용기를 포함하는 경우, 이는 자가-가교로 간주되며, 본 발명의 발포성 조성물을 수득하기 위해 경화제의 존재가 필요하지 않다.
수지는 또한 서로 반응할 수 있는(자가-가교) 작용기와 경화제의 작용기와 반응성인 작용기의 조합을 포함할 수 있다. 이러한 경우, 경화제가 존재할 수 있고; 경화 시, 두 가지 가교 메커니즘 - 가교제와 수지 상의 작용기 사이의 반응 및 수지 자체의 자가-가교 반응이 발생할 것이다.
본 발명에 사용하기에 적합한 에폭시 수지는 적어도 하나의 폴리에폭사이드를 포함한다. 폴리에폭사이드는 전형적으로 적어도 2개의 1,2-에폭시기를 갖는다. 폴리에폭사이드의 에폭시 당량은 80 내지 6000, 예컨대, 100 내지 700의 범위일 수 있다. 에폭시 화합물은 포화 또는 불포화, 고리형, 지방족, 지환족, 방향족 또는 헤테로고리형일 수 있다. 이들은 치환기(들), 예컨대, 할로겐, 하이드록시 및 에터 기를 포함할 수 있다.
적합한 폴리에폭사이드의 예는 1개 이상 또는 일반적으로 2개의 1,2-에폭시 당량; 즉, 분자당 평균 2개의 에폭시기를 갖는 폴리에폭사이드를 갖는 것들이다. 가장 일반적으로 사용되는 폴리에폭사이드는, 예를 들어, 폴리페놀의 폴리글리시딜 에터, 예컨대, 2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로페인(비스페놀 A), 레조르시놀, 하이드로퀴논, 벤젠다이메탄올, 플로로글루시놀, 비스페놀 F 및 카테콜; 또는 폴리올의 폴리글리시딜 에터, 예컨대, 지방족 폴리올, 예컨대, 1,2-사이클로헥세인 다이올, 1,4-사이클로헥세인 다이올, 2,2-비스(4-하이드록시사이클로헥실)프로페인, 1,1-비스(4-하이드록시사이클로헥실)에테인, 2-메틸-1,1-비스(4-하이드록시사이클로헥실)프로페인, 2,2-비스(4-하이드록시-3-tert-뷰틸사이클로헥실)프로페인, 1,3-비스(하이드록시메틸)사이클로헥세인 및 1,2-비스(하이드록시메틸)사이클로헥세인이다. 지방족 폴리올의 예는 특히 트라이하이드록시메틸펜테인 다이올, 에틸렌 글리콜, 다이에틸렌 글리콜, 트라이에틸렌 글리콜, 1,2-프로필렌 글리콜, 1,4-뷰틸렌글리콜, 1,5-펜테인다이올, 1,2,6-헥세인트라이올, 사이클로헥세인다이메탄올, 글리세롤, 트라이메틸올프로페인, 경화 비스페놀 A, 경화 비스페놀 F 또는 폴리에터 글리콜, 예를 들어, 폴리(옥시테트라메틸렌) 글리콜, 폴리(옥시에틸렌) 글리콜, 폴리(옥시프로필렌) 글리콜 및 네오펜테인 다이올을 포함한다.
적합한 에폭시 수지의 또 다른 기는 에폭시 화합물, 예컨대, 에피클로로하이드린과 지방족 또는 방향족 폴리카복실산, 예컨대, 옥살산, 석신산, 글루타르산, 테레프탈산, 2,6-나프탈렌 다이카복실산 또는 이량체화된 리놀레산과의 반응에 의해 형성되는 폴리카복실산의 폴리글리시딜 에터를 포함한다. 이러한 수지는 EPIKOTE 및 EPON 라인으로 헥시온 인크.(Hexion Inc.)로부터 상업적으로 입수 가능하다.
본 발명에 따라 사용될 수 있는 다른 적합한 에폭시 수지는 에폭시화된 올레핀계 불포화 지환족 물질, 예컨대, 에폭시 지환족 에터 및 에스터, 옥시알킬렌기를 포함하는 에폭시 수지, 에피할로하이드린을 알데하이드와 1가 또는 다가 페놀, 예컨대, 에폭시 페놀 노볼락 수지 또는 에폭시 크레졸 노볼락 수지의 축합 생성물과 반응시킴으로써 제조되는 에폭시 노볼락 수지를 포함한다.
또한, 본 발명에 따라 본 발명의 발포성 조성물의 폴리에폭시-작용성 화합물로서 가요성 폴리에폭사이드 수지를 사용하는 것이 유리할 수 있다. 이러한 수지는 일반적으로 본질적으로 선형 물질이지만, 소량의 분지형 물질이 허용된다. 적합한 물질의 예는 에폭시화된 대두 오일, 바스프 에스이(BASF SE)(독일 루트비히스하펜 소재)로부터 상업적으로 입수 가능한 EMPOL 1010 수지와 같은 이량체 산계 물질 및 비스페놀 A의 폴리글리시딜 에터와 산-작용성 폴리뷰타다이엔으로부터 제조된 생성물과 같은 고무-개질된 폴리에폭사이드 수지이다.
본 발명에 따라 사용하기 위한 가요성 폴리에폭사이드의 다른 적합한 예는 가요성 산-작용성 폴리에스터 및 폴리에폭사이드로부터 제조되는 에폭시-작용성 부가물을 포함한다. 산-작용성 폴리에스터는 ASTM 974-87에 의해 결정된 바와 같이 적어도 10㎎ KOH/g, 예컨대, 140㎎ KOH/g 내지 350㎎ KOH/g 또는 180㎎ KOH/g 내지 260㎎ KOH/g의 산가(acid value)를 가질 수 있다.
선형 폴리에스터는 본 명세서에서 사용하기 위해 분지형 폴리에스터보다 더 적합할 수 있다. 산-작용성 폴리에스터는 유기 폴리카복실산 또는 이의 무수물과 유기 폴리올의 폴리에스터화에 의해 제조될 수 있다. 폴리카복실산 및 폴리올은 지방족 또는 방향족 이염기산 및 다이올일 수 있다.
폴리에스터를 제조하는 데 사용될 수 있는 다이올은 알킬렌 글리콜, 예컨대, 에틸렌 글리콜, 다이에틸렌 글리콜, 네오펜틸 글리콜 및 다른 다이올, 예컨대, 경화 비스페놀 A, 사이클로헥세인다이올, 사이클로헥세인다이메탄올, 카프로락톤다이올, 예를 들어, 엡실론-카프로락톤과 에틸렌 글리콜의 반응 생성물, 하이드록시-알킬화된 비스페놀, 폴리에터 글리콜, 예를 들어, 폴리(옥시테트라메틸렌) 글리콜, 폴리(옥시에틸렌) 글리콜, 폴리(옥시프로필렌) 글리콜 등을 포함한다. 다이올이 더 적합할 수 있지만, 더 높은 작용성의 폴리올이 사용될 수 있다. 예는 트라이메틸올프로페인, 트라이메틸올에테인, 펜타에리트리톨, 글리세롤, 아이소소르비드, 테트라메틸 사이클로뷰테인 다이올 등뿐만 아니라 저분자량 폴리올을 옥시알킬화시킴으로써 생성되는 것과 같은 고분자량 폴리올을 포함한다.
폴리에스터의 산 성분은 분자당 2개 내지 36개의 탄소 원자를 갖는 단량체성 다이카복실산 또는 무수물을 포함할 수 있다. 적합한 산은, 예를 들어, 프탈산, 아이소프탈산, 테레프탈산, 테트라하이드로프탈산, 헥사하이드로프탈산, 아디프산, 아젤라산, 세바신산, 말레산, 글루타르산, 클로렌드산, 테트라클로로프탈산, 테트라브로모프탈산, 데케인다이오산, 도데케인다이오산, 로진산, 다이페놀산, 갈산 및 다양한 유형의 기타 다이카복실산, 예를 들어, 불포화 C18 지방산의 Diels-Alder 부가물을 포함한다.
폴리에스터는 소량의 일염기 산, 예컨대, 벤조산, 스테아르산, 아세트산, 하이드록시스테아르산 및 올레산을 포함할 수 있다. 또한, 트라이멜리트산과 같은 고급 폴리카복실산이 사용될 수 있다. 산이 위에서 언급된 경우, 무수물을 형성하는 산의 무수물이 산 대신에 사용될 수 있는 것으로 이해된다. 또한, 다이메틸 글루타레이트 및 다이메틸 테레프탈레이트와 같은 산의 저급 알킬 에스터가 사용될 수 있다.
본 발명에 따르면, 에폭시-작용성 부가물을 제조하는 데 사용되는 폴리에스터는 폴리카복실산 또는 7개 내지 16개의 탄소 원자를 갖는 산의 혼합물을 포함하는 폴리카복실산 성분 및 다이에틸렌 글리콜의 일부를 포함하는 폴리올 성분으로부터 제조될 수 있다.
가요성 산-작용성 폴리에스터 및 폴리에폭사이드의 에폭시-작용성 부가물을 제조하는 데 사용될 수 있는 폴리에폭사이드는 본 발명에 따른 폴리에폭사이드-작용성 성분에 대해 위에 정의된 바와 같은 것들로부터 선택될 수 있다.
다른 적합한 폴리에폭시-작용성 화합물은 에폭시-작용성 아크릴 수지이다. 이러한 수지는 선택적으로 바이닐 단량체 또는 적어도 하나의 탄소-탄소 이중 결합을 포함하는 다른 단량체와 조합하여 (메트)아크릴 단량체의 자유-라디칼 부가 중합에 의해 제조될 수 있되, 단량체 조성물은 적어도 하나의 탄소-탄소 이중 결합을 갖는 적어도 하나의 에폭시-작용성 화합물을 포함한다.
적합한 에폭시-작용성 에틸렌계 불포화 단량체는, 예를 들어, 글리시딜(메트)아크릴레이트, 알릴 글리시딜에터, 바이닐 글리시딜에터, 바이닐 사이클로헥센 옥사이드, 리모넨 옥사이드, 2-에틸글리시딜아크릴레이트, 2-에틸글리시딜메타크릴레이트, 2-(n-프로필)글리시딜아크릴레이트, 2-(n-프로필)글리시딜메타크릴레이트, 2-(n-뷰틸)글리시딜아크릴레이트, 2-(n-뷰틸)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, 바이닐-3,4-에폭시헵틸에터, 3,4-에폭시헵틸바이닐에터, 6,7-에폭시헵틸바이닐에터, o-바이닐벤질글리시딜에터, m-바이닐벤질글리시딜에터, p-바이닐벤질글리시딜에터, 3-바이닐 사이클로헥센 옥사이드, 알파-메틸 글리시딜 메타크릴레이트, 3,4-에폭시사이클로헥실메틸(메트)아크릴레이트 및 이들의 조합물을 포함한다.
에폭시-작용성 아크릴 수지의 제조에 적합한 추가적인 단량체는, 예를 들어, 에틸렌계 불포화 나이트릴 화합물; 바이닐 방향족 단량체; 에틸렌계 불포화 산의 알킬 에스터; 하이드록시에틸렌계 불포화 산의 알킬 에스터; 에틸렌계 불포화 산의 아마이드; 에틸렌계 불포화 산; 에틸렌계 불포화 설폰산 단량체 및/또는 에틸렌계 불포화 인-함유 산 단량체; 바이닐 카복실레이트; 접합된 다이엔; 적어도 2개의 에틸렌계 불포화 기를 갖는 단량체; 및 이들의 조합물을 포함한다.
에폭시-작용성 아크릴 수지의 제조에 사용될 수 있는 에틸렌계 불포화 나이트릴 단량체의 예는 아세틸 또는 추가적인 나이트릴 기로 치환될 수 있는 선형 또는 분지형 배열로 2개 내지 4개의 탄소 원자를 포함하는 중합 가능한 불포화 지방족 나이트릴 단량체를 포함한다. 이러한 나이트릴 단량체는 아크릴로나이트릴, 메타크릴로나이트릴, 알파-사이아노에틸 아크릴로나이트릴, 퓨마로나이트릴 및 이들의 조합물을 포함하며, 아크릴로나이트릴이 특히 적합하다.
대표적인 적합한 바이닐-방향족 단량체는, 예를 들어, 스타이렌, α-메틸스타이렌, p-메틸스타이렌, t-뷰틸스타이렌 및 바이닐톨루엔을 포함한다.
에폭시-작용성 아크릴 수지의 제조에 사용될 수 있는 (메트)아크릴산의 에스터는 알킬기가 1개 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 아크릴 또는 (메트)아크릴산의 n-알킬 에스터, 아이소-알킬 에스터 또는 tert-알킬 에스터, 메타크릴산과 버사트산, 네오데칸산 또는 피발산과 같은 네오산의 글리시딜 에스터 및 하이드록시알킬(메트)아크릴레이트 및 알콕시알킬(메트)아크릴레이트 단량체의 반응 생성물을 포함한다.
(메트)아크릴산의 적합한 알킬 에스터는, 예를 들어, C1-C20 알킬(메트)아크릴레이트, 예컨대, C1-C10-알킬(메트)아크릴레이트를 포함할 수 있다. 이러한 아크릴레이트 단량체의 예는 n-뷰틸 아크릴레이트, 2차 뷰틸 아크릴레이트, 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 헥실 아크릴레이트, tert-뷰틸 아크릴레이트, 2-에틸-헥실 아크릴레이트, 아이소옥틸 아크릴레이트, 4-메틸-2-펜틸 아크릴레이트, 2-메틸뷰틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 뷰틸 메타크릴레이트, n-뷰틸 메타크릴레이트, 아이소뷰틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 아이소프로필 메타크릴레이트, 헥실 메타크릴레이트, 사이클로헥실 메타크릴레이트 및 세틸 메타크릴레이트를 포함한다. (메트)아크릴산의 에스터, 예컨대, 메틸(메트)아크릴레이트, 에틸(메트)아크릴레이트, 프로필(메트)아크릴레이트, 뷰틸(메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메트)아크릴레이트 및 이들의 조합물이 특히 적합하다.
에폭시-작용성 아크릴 수지의 제조에 사용될 수 있는 하이드록시 알킬(메트)아크릴레이트 단량체는, 예를 들어, 하이드록시알킬 아크릴레이트 및 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드 및 고급 알킬렌 옥사이드 또는 이들의 혼합물을 기반으로 한 메타크릴레이트 단량체를 포함한다. 예는 하이드록시에틸 아크릴레이트, 하이드록시프로필 아크릴레이트, 하이드록시에틸 메타크릴레이트, 하이드록시프로필 메타크릴레이트 및 하이드록시뷰틸 아크릴레이트이다. 2-하이드록시 에틸(메트)아크릴레이트가 특히 적합하다.
에폭시-작용성 아크릴 수지의 제조에 사용될 수 있는 에틸렌계 불포화 산의 아마이드는, 예를 들어, 아크릴아마이드, 메타크릴아마이드 및 다이아세톤 아크릴아마이드를 포함한다.
에폭시-작용성 아크릴 수지를 제조하는 데 사용될 수 있는 바이닐 에스터 단량체는 바이닐 아세테이트, 바이닐 프로피오네이트, 바이닐 뷰티레이트, 바이닐 벤조에이트, 바이닐-2-에틸헥사노에이트, 바이닐 스테아레이트 및 버사트산의 바이닐 에스터를 포함한다.
에폭시-작용성 아크릴 수지의 제조에 적합한 에틸렌계 불포화 카복실산 단량체는, 예를 들어, 모노카복실산 및 다이카복실산 단량체 및 다이카복실산의 모노에스터를 포함한다. 3개 내지 5개의 탄소 원자를 포함하는 에틸렌계 불포화 지방족 모노- 또는 다이카복실산 또는 무수물이 특히 적합하다. 모노카복실산 단량체의 예는 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산을 포함하고, 다이카복실산 단량체의 예는 퓨마르산, 이타콘산, 말레산 및 말레산 무수물을 포함한다. 다른 적합한 에틸렌계 불포화 산의 예는 바이닐 아세트산, 바이닐 락트산, 바이닐 설폰산, 2-메틸-2-프로펜-1-설폰산, 스타이렌 설폰산, 아크릴아미도메틸 프로페인 설폰산 및 이들의 염을 포함한다. 적합한 에틸렌계 불포화 카복실산 단량체는 (메트)아크릴산, 크로톤산, 이타콘산, 말레산, 퓨마르산 및 이들의 조합물을 포함한다.
에폭시-작용성 아크릴 수지의 제조에 적합한 접합된 다이엔 단량체는 접합된 다이엔 단량체, 예컨대, 1,3-뷰타다이엔, 아이소프렌, 2,3-다이메틸-1,3-뷰타다이엔, 2,3-다이메틸-1,3-뷰타다이엔, 2-클로로-1,3-뷰타다이엔, 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-뷰타다이엔, 4,5-다이에틸-1,3-옥타다이엔, 3-뷰틸-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-뷰타다이엔, 2-아밀-1,3-뷰타다이엔, 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-뷰타다이엔 및 2-메틸-3-아이소프로필-1,3-뷰타다이엔 및 1,3-사이클로헥사다이엔 및 이들의 조합물을 포함한다.
또한, 2개 이상, 예컨대, 3개 이상 또는 4개 이상의 상이한 폴리에폭시-작용성 화합물을 임의의 위에 개시된 것들과 같은 필름-형성 성분에 조합하여 사용하는 것이 가능하다.
본 발명에 따라 사용되는 적합한 폴리에폭시-작용성 화합물은, 예를 들어, 비스페놀 A의 다이리시딜 에터, 비스페놀 F의 다이리시딜 에터, 레조르시놀 다이리시딜 에터, 에폭시 페놀 노볼락 수지, 에폭시 크레졸 노볼락 수지, 에폭시작용성(폴리)실록세인, 에폭시작용성 폴리설파이드, 산-작용성 폴리에스터와 폴리에폭사이드의 에폭시-작용성 부가물, 예를 들어, 위에 기재된 것들을 포함할 수 있다. 본 발명에서 사용되는 아크릴 수지는, 예를 들어, 아크릴산 또는 메타크릴산의 하나 이상의 알킬 에스터의 공중합체를, 선택적으로 하나 이상의 다른 중합 가능한 에틸렌계 불포화 단량체와 함께 포함할 수 있다. 아크릴산 또는 메타크릴산의 유용한 알킬 에스터는, 예를 들어, 알킬기에 1개 내지 30개, 예컨대, 4개 내지 18개의 탄소 원자를 포함하는 지방족 알킬 에스터를 포함한다. 비제한적인 예는, 예를 들어, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 뷰틸 메타크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 뷰틸 아크릴레이트 및 2-에틸 헥실 아크릴레이트를 포함한다. 적합한 다른 공중합 가능한 에틸렌계 불포화 단량체는, 예를 들어, 바이닐 방향족 화합물, 예컨대, 스타이렌 및 바이닐 톨루엔; 나이트릴, 예컨대, 아크릴로나이트릴 및 4-메타크릴로나이트릴; 바이닐 및 바이닐리덴 할라이드, 예컨대, 바이닐 클로라이드 및 바이닐리덴 플루오라이드 및 바이닐 에스터, 예컨대, 바이닐 아세테이트를 포함한다.
아크릴 공중합체는 하이드록실-작용기를 포함할 수 있으며, 이는 종종 공중합체를 생성하는 데 사용되는 반응물에 하나 이상의 하이드록실-작용성 단량체를 포함시킴으로써 중합체에 혼입된다. 유용한 하이드록실-작용성 단량체는 전형적으로 하이드록시알킬기에 2개 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 하이드록시알킬 아크릴레이트 및 메타크릴레이트, 예컨대, 하이드록시에틸 아크릴레이트, 하이드록시프로필 아크릴레이트, 4-하이드록시뷰틸 아크릴레이트, 카프로락톤 및 하이드록시알킬 아크릴레이트의 하이드록시-작용성 부가물 및 상응하는 메타크릴레이트뿐만 아니라 아래 기재된 베타-하이드록시 에스터-작용성 단량체를 포함한다. 아크릴 중합체는 또한 N-(알콕시메틸) 아크릴아마이드 및 N-(알콕시메틸) 메타크릴아마이드로 제조될 수 있다.
베타-하이드록시 에스터-작용성 단량체는 에틸렌계 불포화, 에폭시-작용성 단량체 및 5개 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 카복실산으로부터 또는 에틸렌계 불포화 산-작용성 단량체 및 에틸렌계 불포화 산 작용성 단량체와 중합할 수 없는 적어도 5개의 탄소 원자를 포함하는 에폭시 화합물로부터 제조될 수 있다.
본 발명에서 사용되는 필름 형성 수지의 중합체는 또한 폴리우레탄일 수 있다. 사용될 수 있는 폴리우레탄 중에는 위에 언급된 것들과 같은 폴리에스터 폴리올 또는 아크릴 폴리올을 OH/NCO 당량비가 1:1을 초과하도록 폴리아이소사이아네이트와 반응시킴으로써 생성물에 유리 하이드록실기가 존재하도록 제조된 중합체 폴리올이 있다.
본 발명에 따르면, 필름-형성 성분은, 예를 들어, US 5,108,832 또는 US 5,070,119에 개시된 바와 같은 에폭시 수지와 아크릴 수지 또는 에폭시 수지와 폴리우레탄 수지의 조합을 포함할 수 있다.
필름-형성 성분이 경화제로서 에폭시 수지 및 폴리아민 및/또는 폴리티올-작용성 화합물을 포함하는 경우, 아래에 논의되는 바와 같이, 필름-형성 성분은 (i) (메트)아크릴산의 베타-하이드록시 에스터; (ii) 화합물 (i)과 상이한 (메트)아크릴레이트-작용성 화합물; 또는 이들의 조합물을 추가로 포함할 수 있다.
(메트)아크릴산의 베타-하이드록시 에스터는 폴리에폭사이드와 (메트)아크릴산의 반응으로부터 생성된 (메트)아크릴 에스터기의 복수의 베타-하이드록시 에스터를 포함할 수 있다. 폴리에폭사이드는 1:0.1 내지 1:1.2, 적합하게는 1:0.5 내지 1:1.2, 보다 적합하게는 1:1 내지 1:1.05의 에폭시-카복실산 당량비로 (메트)아크릴산과 반응될 수 있다. 특히 적합한 (메트)아크릴산의 베타-하이드록시 에스터는 EPIKOTE 828(비스페놀 A와 에피클로로하이드린의 반응 생성물)과 아크릴산(EBECRYL 3720으로 올넥스(Allnex)로부터 상업적으로 입수 가능함)의 반응 생성물이다.
폴리에폭사이드와 (메트)아크릴산의 반응 생성물에 사용될 수 있는 폴리에폭사이드는 위에 개시된 바와 같은 폴리에폭사이드일 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로 (메트)아크릴산의 베타-하이드록시 에스터 (i)에, 화합물 (i)과 상이한 (메트)아크릴레이트-작용성 화합물 (ii)가 필름-형성 성분에 존재할 수 있다. 이에 의해 본 발명의 발포성 조성물의 점도가 조정될 수 있다. 따라서, 선택적 성분 (ii)는 본 발명의 발포성 조성물에서 반응성 희석제로서 기능하는 것으로 여겨진다. 본 발명의 발포성 조성물의 선택적 (메트)아크릴레이트-작용성 성분 (ii)는, 예를 들어, 1,4-뷰테인다이올, 네오펜틸 글리콜, 에틸렌 글리콜, 1,2-프로페인다이올, 1,3-프로페인다이올, 2,2,4-트라이메틸-1,3-펜테인다이올, 1,6-헥세인다이올, 1,4-사이클로헥세인 다이메탄올, 파라-자일렌 글리콜, 1,4-사이클로헥세인 다이올, 트라이메틸올에테인, 트라이메틸올프로페인, 펜타에리트리톨, 폴리에터 글리콜, 예를 들어, 폴리(옥시테트라메틸렌) 글리콜, 폴리(옥시에틸렌) 글리콜, 폴리(옥시프로필렌) 글리콜 및 이들의 조합물의 폴리(메트)아크릴레이트를 포함할 수 있다.
위에 언급한 바와 같이, 필름-형성 성분은 또한 가교제를 포함할 수 있다. 임의의 적합한 가교제가 본 발명에 따라 사용될 수 있으며, 필름-형성 수지의 작용기와 반응하도록 당업자에 의해 선택될 것이다. 적합한 가교제는, 예를 들어, 폴리아민, 예를 들어, 폴리에터아민, 폴리아마이드, 폴리에폭사이드, 아미노플라스트 수지, 페놀 수지, 폴리아이소사이아네이트, 폴리티올 및 폴리올 등을 포함한다.
경화제는 또한 잠재성(latent) 또는 차단된 경화제일 수 있되, 필름-형성 수지의 작용기와 반응성인 실제 작용기는 승온과 같은 경화 조건에서 탈차단 반응(deblocking reaction)에서 생성 또는 복원된다. 상기 유형의 적합한 경화제는, 예를 들어, 차단된 폴리아이소사이아네이트이다. 따라서, 본 명세서에서 사용되는 용어 폴리아이소사이아네이트는 차단 및 유리 폴리아이소사이아네이트를 포함한다. 잠재성 또는 차단된 경화제는 적용 및 경화 전 충분한 보관 안정성 및 가사 시간(pot life)을 확보하기 위해 단일 성분 조성물을 제공하는 데 특히 적합하다.
폴리아민 경화제는, 예를 들어, 지방족 폴리아민, 방향족 폴리아민, 폴리아민 아마이드, 폴리에터아민, 예를 들어, 헌츠맨 코포레이션(Huntsman Cooperation)(텍사스주 우드랜드 소재)으로부터 상업적으로 입수 가능한 것들, 폴리실록세인 아민, 폴리설파이드 아민 또는 이들의 조합물을 포함할 수 있다. 예는 다이에틸렌 트라이아민, 3,3-아미노-비스-프로필아민, 트라이에틸렌 테트라아민, 테트라에틸렌 펜타민, m-자일릴렌다이아민, 아이소포론 다이아민, 1,3-비스(아미노에틸)사이클로헥세인, 비스(4-아미노사이클로헥실)메테인, N-아미노에틸 피페라진, 4,4'-다이아미노다이페닐 메테인, 4,4'-다이아미노-3,3'-다이에틸 다이페닐 메테인 및 다이아미노 다이페닐설폰을 포함하고, 바스프(BASF)가 상표명 VERSAMID로 판매하는 일련의 물질과 같은 폴리아민과 지방족 지방산의 반응 생성물이 사용될 수 있으며, 후자가 특히 적합하다.
또한, 임의의 위의 폴리아민의 부가물이 또한 사용될 수 있다. 폴리아민의 부가물은 폴리아민을 에폭시 수지와 같은 적합한 반응성 화합물과 반응시킴으로써 형성된다. 이러한 반응은 경화제 내의 유리 아민의 함량을 감소시켜, 저온 및/또는 높은 습도 환경에서 더욱 유용하게 만든다.
경화제로서, Jeffamine D-230, Jeffamine D-400, Jeffamine 600, Jeffamine 1000, Jeffamine 2005 및 Jeffamine 2070 등을 포함하지만 이들로 제한되지 않는 헌츠맨 코포레이션으로부터 입수 가능한 다양한 Jeffamine과 같은 다양한 폴리에터아민이 또한 사용될 수 있다.
경화제로서, 다양한 폴리아마이드가 또한 사용될 수 있다. 일반적으로, 폴리아마이드는 이량체 지방산 및 폴리에틸렌아민 및 소량의 단량체 지방산의 반응 생성물을 포함한다. 이량체 지방산은 단량체 지방산의 올리고머화에 의해 제조된다. 폴리에틸렌아민은 다이에틸렌트라이아민, 트라이에틸렌테트라아민, 테트라에틸렌펜타민 등과 같은 임의의 고급 폴리에틸렌아민일 수 있으며, 여기서 가장 일반적으로 사용되는 것은 다이에틸렌트라이아민이다. 폴리아마이드가 경화제로서 사용되는 경우, 이는 코팅제에 내식성, 내수성 및/또는 우수한 유연성과 같은 하나 이상의 바람직한 특성을 부여할 수 있다.
경화제로서 유용한 폴리티올 화합물은 폴리설파이드 티올, 폴리에터 티올, 폴리에스터 티올, 펜타에리트리톨계 티올; 또는 이들의 조합물을 포함할 수 있다. 특히 적합한 폴리티올 화합물은 아크조 노벨 펑셔널 케미칼스 게엠베하 운트 코 카게(Akzo Nobel Functional Chemicals GmbH&Co KG)(독일 그라이츠 소재)로부터 상업적으로 입수 가능한 Thioplast G4이다.
위에 언급한 바와 같이, 필름-형성 수지가 에폭시 수지, 폴리아민을 포함하는 경우, 폴리티올 화합물 또는 이들의 조합물이 가교제로서 사용될 수 있다.
본 발명의 코팅 조성물에서, 에폭시 수지가 사용되는 경우 에폭시기와 같은 필름-형성 수지 내 결합된 작용기 대 경화제 내 작용기의 당량비는 2:1 내지 1:2, 예컨대, 1.05:1.0 내지 1:2 또는 1:1.4 내지 1:2일 수 있다.
코팅 조성물은 필름-형성 성분을 임의의 적합한 양으로 포함할 수 있다. 예를 들어, 코팅 조성물은 20중량% 이상, 예컨대, 30중량% 이상 또는 40중량% 이상의 필름-형성 성분을 포함할 수 있다. 코팅 조성물은, 예를 들어, 60중량% 이하, 예컨대, 50중량% 이하 또는 40중량% 이하의 필름-형성 성분을 포함할 수 있다. 코팅 조성물은, 예를 들어, 위에 언급된 값 중 임의의 범위, 예컨대, 20중량% 내지 60중량%, 20중량% 내지 40중량% 또는 30중량% 내지 50중량%의 양으로 필름-형성 성분을 포함할 수 있다. 본 명세서에 보고된 중량%는 달리 표시되지 않는 한 조성물의 총 고체 중량을 기준으로 한다.
본 발명의 코팅 조성물은 포스페이트 공급원을 추가로 포함한다. 본 명세서에 사용된 바와 같은 포스페이트 공급원은 인산 또는 이의 축합 또는 탈수 생성물(산화물 포함), 또는 임의의 전술한 것의 염, 에스터, 아마이드 또는 기타 유도체를 포함하는 임의의 인-함유 물질을 의미한다. 포스페이트 공급원은, 예를 들어, 인산, 모노- 및 다이암모늄 포스페이트, 트라이페닐 포스페이트, 트리스-(2-클로로에틸)포스페이트, 트라이(2-클로로아이소프로필)포스페이트, 인-함유 아마이드, 예컨대, 포스포릴아마이드 및 멜라민 피로포스페이트와 같은 다양한 물질을 포함할 수 있다. 적합하게는, 인의 공급원은 화학식(NH4)n+2 Pn O3n+1로 표시되는 암모늄 폴리포스페이트이고, 여기서 n은 적어도 2의 정수이고, 적합하게는 n은 적어도 50의 정수이다. 본 발명의 발포성 조성물은, 예를 들어, 25중량% 이상 또는 30중량% 이상, 35중량% 이상 또는 40중량% 이상과 같은 20중량% 이상의 양으로 포함할 수 있다. 코팅 조성물은 포스페이트 공급원을 55중량% 이하, 예컨대, 50중량% 이하, 또는 45중량% 이하, 또는 40중량% 이하 또는 35중량% 이하의 양으로 포함할 수 있다. 코팅 조성물은 포스페이트 공급원을 위에 언급된 값 중 임의의 범위, 예컨대, 20중량% 내지 55중량%, 예를 들어, 25중량% 내지 40중량% 또는 40중량% 내지 55중량%의 양으로 포함할 수 있다. 본 명세서에 보고된 중량%는 각각 조성물의 총 고체 중량을 기준으로 한다. 인은 발포성 조성물에서 숯 촉진제로서 기능하는 것으로 여겨진다.
본 발명의 코팅 조성물은 보레이트 공급원, 알루미늄 공급원 및/또는 실리카 공급원 중 적어도 하나를 추가로 포함한다. 따라서, 본 발명의 코팅 조성물은, 예를 들어, 보레이트 공급원, 알루미늄 공급원 또는 실리카 공급원 중 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 코팅 조성물은 성분 c로서 보레이트 공급원을 포함할 수 있다. 대안적으로, 코팅 조성물은 성분 c로서 알루미늄 공급원 또는 실리카 공급원을 포함할 수 있다. 다른 한편으로, 코팅 조성물은 또한 보레이트 공급원, 알루미늄 공급원 및/또는 실리카 공급원 중 2개 이상의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 코팅 조성물은 알루미늄 공급원 및 실리카 공급원을 포함할 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같은 보레이트 공급원은 붕산 또는 이의 축합 또는 탈수 생성물(산화물 포함), 또는 임의의 전술한 것의 염 또는 에스터를 포함하는 임의의 붕소-함유 물질을 의미한다. 적합한 보레이트 공급원은, 예를 들어, 암모늄 펜타보레이트, 붕산, 금속 보레이트, 예컨대, 아연 보레이트, 붕소 옥사이드, 보레이트, 예컨대, 소듐 보레이트, 포타슘 보레이트 및 암모늄 보레이트, 보레이트 에스터, 예컨대, 뷰틸 보레이트 또는 페닐 보레이트 및 이들의 조합물을 포함한다. 본 명세서에 사용된 바와 같은 알루미늄 공급원은 임의의 알루미늄-함유 물질을 의미한다. 전형적으로, 알루미늄 공급원은 알루미늄 화합물, 특히 무기 알루미늄 화합물일 수 있다. 적합한 알루미늄 공급원은, 예를 들어, 알루미늄 하이드록사이드, 알루미늄 옥사이드(알루미나), 알루미늄 클로라이드, 알루미늄 염 및 이들의 조합물을 포함한다. 예를 들어, 알루미늄 공급원은 알루미늄 하이드록사이드 및/또는 알루미늄 옥사이드를 포함할 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같은 실리카 공급원은 폴리실록세인, 실레인, 규산, 이들의 축합 또는 탈수 생성물(산화물 포함), 또는 임의의 전술한 것의 염 또는 에스터를 포함하는 임의의 물질 실리콘-함유 물질을 의미한다. 적합한 실리카 공급원은, 예를 들어, 150㎛ 미만의 입자 크기를 갖는 것과 같은 흄드 실리카 또는 석영, 또는 벤톤 또는 카올린과 같은 실리카를 포함하는 물질을 포함한다.
본 발명의 발포성 조성물은 사용되는 경우 5중량% 이상, 예컨대, 6중량% 이상, 예컨대, 7중량% 이상, 예컨대, 8중량% 이상, 예컨대, 9중량% 이상, 예컨대, 10중량% 이상의 양으로 보레이트 공급원을 포함할 수 있다. 코팅 조성물은 20중량% 이하, 예컨대, 19중량% 이하 또는 18중량% 이하 또는 15중량% 이하의 양으로 보레이트 공급원을 포함할 수 있다. 코팅 조성물은 위에 언급된 값 중 임의의 범위, 예컨대, 5중량% 내지 20중량%, 또는 6중량% 내지 15중량% 또는 9중량% 내지 15중량%의 양으로 보레이트 공급원을 포함할 수 있다. 본 발명의 발포성 조성물은 사용되는 경우 0.1중량% 이상, 예컨대, 0.2중량% 이상, 또는 0.3중량% 이상, 또는 0.5중량% 이상, 또는 1중량% 이상, 또는 3중량% 이상 또는 5중량% 이상의 양으로 알루미늄 공급원을 포함할 수 있다. 코팅 조성물은 10중량% 이하, 예컨대, 9중량% 이하, 또는 8중량% 이하, 또는 5중량% 이하, 또는 3중량% 이하, 또는 1중량% 이하 또는 0.7중량% 이하의 양으로 알루미늄 공급원을 포함할 수 있다. 조성물은 위에 언급된 값 중 임의의 범위, 예컨대, 0.1중량% 내지 10중량%, 예컨대, 0.2중량% 내지 8중량% 또는 0.3중량% 내지 1중량%의 양으로 알루미늄 공급원을 포함할 수 있다. 본 발명의 발포성 조성물은 사용되는 경우 0.1중량% 이상, 예컨대, 0.2중량% 이상, 또는 0.3중량% 이상, 또는 0.4중량% 이상 또는 0.5중량% 이상의 양으로 실리카 공급원을 포함할 수 있다. 코팅 조성물은 5중량% 이하, 예컨대, 3중량% 이하, 또는 2중량% 이하, 또는 1중량% 이하 또는 0.8중량% 이하의 양으로 실리카 공급원을 포함할 수 있다. 조성물은 위에 언급된 값 중 임의의 범위, 예컨대, 0.1중량% 내지 5중량%, 예컨대 0.4중량% 내지 1중량%의 양으로 실리카 공급원을 포함할 수 있다. 위에 보고된 중량%는 각각 조성물의 총 고체 중량을 기준으로 한다.
본 발명의 조성물은 티타늄 다이옥사이드(TiO2)를 추가로 포함한다. 본 발명에 따른 조성물은 5중량% 이상, 예컨대, 6중량% 이상, 또는 7중량% 이상, 또는 8중량% 이상, 또는 9중량% 이상 또는 10중량% 이상의 양으로 TiO2를 포함할 수 있다. 코팅 조성물은 20중량% 이하, 예컨대, 19중량% 이하, 또는 18중량% 이하, 또는 17중량% 이하, 또는 15중량% 이하, 또는 13중량% 이하 또는 10중량% 이하의 양으로 TiO2를 포함할 수 있다. 조성물은 위에 언급된 값 중 임의의 범위, 예컨대, 5중량% 내지 20중량%, 예컨대, 5중량% 내지 10중량% 또는 10중량% 내지 18중량%의 양으로 TiO2를 포함할 수 있다. 위에 보고된 중량%는 각각 조성물의 총 고체 중량을 기준으로 한다.
위에 언급한 바와 같이, 본 발명자들은 TiO2 및 포스페이트 공급원과 함께 보레이트 공급원, 알루미늄 공급원 및/또는 실리카 공급원을 위에 주어진 범위에서 사용하면 기재에 대한 바람직한 접착력과 함께 바람직한 숯 형성을 갖는 발포성 코팅을 제공한다는 것을 발견하였다. 따라서, 본 발명의 조성물은 하나 이상의 인용된 요소가 누락되고/되거나 인용된 범위를 벗어나 사용되는 유사한 조성물에 비해 이점을 제공한다.
본 발명의 코팅 조성물은 가스 공급원을 추가로 포함한다. "가스 공급원"은 열분해 시 팽창 가스를 제공하는 화합물을 지칭한다. 팽창 가스는 고온 또는 화염에 노출될 때 발포성 조성물이 거품을 일으키고 팽창하도록 하는 역할을 한다. 이러한 팽창의 결과로 생성된 숯은 하부 기재를 절연시키고 보호하는 역할을 하는 두꺼운 다층의 물질이다. 질소-함유 물질과 같은 팽창 가스의 임의의 적합한 공급원이 본 발명의 발포성 조성물에 사용될 수 있다. 적합한 질소-함유 물질의 예는 멜라민, 인산염, 구아니딘, 메틸올화된 멜라민, 헥사메톡시메틸 멜라민, 우레아, 다이메틸우레아, 멜라민 피로포스페이트, 다이사이안다이아마이드, 구아닐우레아 포스페이트 및 글리신을 포함한다. 이산화탄소를 방출하는 물질과 같은 다른 기존의 팽창 가스의 공급원이 또한 사용될 수 있다. 예는 칼슘 카보네이트 또는 마그네슘 카보네이트와 같은 알칼리 토금속이다. 가열 시 분해될 때 수증기를 방출하는 화합물, 예를 들어, 칼슘 하이드록사이드, 마그네슘 다이하이드록사이드 또는 알루미늄 트라이하이드록사이드가 또한 팽창성 흑연과 같이 사용될 수 있다. 이러한 화합물의 다른 예는 또한 보레이트 공급원, 예컨대, 붕산 및 붕산 유도체, 예컨대, 붕산 에스터 및 금속 보레이트이다. 멜라민과 같은 가스 공급원은 본 발명의 발포성 조성물에 1중량% 이상, 예컨대, 2중량% 이상 또는 3중량% 이상의 양으로 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 조성물은 가스 공급원을, 예를 들어, 10중량% 이하, 또는 8중량% 이하, 또는 7중량% 이하 또는 5중량% 이하의 양으로 포함할 수 있다. 조성물은 가스 공급원을 위에 언급된 값 중 임의의 범위, 예컨대, 1중량% 내지 10중량%, 예컨대, 3중량% 내지 7중량%의 양으로 포함할 수 있다. 보고된 중량%는 각각 조성물의 총 고체 중량을 기준으로 한다.
본 발명의 코팅제는 발포성 코팅제에 사용하기에 적합한 1종 이상의 추가적인 첨가제를 포함할 수 있다. 이러한 첨가제의 예는 아연 공급원, 산 공급원, 금속 산화물, 예를 들어, 예비-가수분해된 테트라에틸오쏘실리케이트, 티타늄 아이소프로폭사이드, 탄소 공급원, 무기 충전제, 유리 섬유 및/또는 미네랄 섬유, 예를 들어, 피피지(PPG)의 CHOPVANTAGE, 라피너스(Lapinus)의 Coatforce 또는 Roxul 섬유, 유동성 첨가제, 유기 용매, 안료, 거품 안정화제 및 이들의 조합물을 포함한다.
아연의 선택적 공급원은 다양한 물질을 포함할 수 있다. 아연 물질은 숯에서 작은 셀 구조의 형성에 기여할 수 있는 것으로 여겨진다. 숯의 작은 셀은 기재의 더 나은 절연을 제공할 수 있고, 숯의 무결성을 더 잘 유지하고 기재에 부착될 수 있다. 따라서, 숯의 균열 및 기재로부터 숯의 분리가 최소화되며, 하부 기재에 더 큰 보호 조치가 제공된다. 아연 공급원인 적합한 물질의 예는 아연 옥사이드, 아연 염, 예컨대, 아연 보레이트 및 아연 포스페이트, 아연 카보네이트를 포함하며; 아연 금속도 또한 사용될 수 있다.
산 공급원은 암모늄 포스페이트, 암모늄 폴리포스페이트, 다이암모늄 다이포스페이트, 다이암모늄 펜타보레이트, 인산-생성 물질, 붕산, 금속 또는 유기 보레이트 및 이들의 조합물로부터 선택될 수 있다.
본 발명의 조성물의 많은 성분이 조성물에서 하나 이상의 기능을 할 수 있음을 이해하여야 한다. 예를 들어, 인, 아연, 붕소 및 팽창 가스는 각각 별도의 공급원 물질에 의해 제공될 수 있거나, 또는 대안적으로 단일 물질이 이들 성분 중 하나 이상의 공급원일 수 있다. 예를 들어, 멜라민 피로포스페이트는 인과 팽창 가스 둘 다의 공급원을 제공할 수 있고, 아연 보레이트는 아연의 공급원과 보레이트의 공급원을 제공할 수 있으며; 아연 포스페이트는 아연의 공급원과 포스페이트의 공급원 등을 제공할 수 있다.
선택적 보강 충전제는 다른 충전제에 비해 적합할 수 있는 섬유상(fibrous) 보강재 및 판상(platelet) 보강재를 포함하여 통상적으로 사용되는 물질의 큰 어레이 중에서 선택될 수 있다. 섬유상 보강재의 예는 유리 섬유, 세라믹 섬유, 예를 들어, 알루미늄 옥사이드/실리콘 옥사이드, 흑연 섬유, 미네랄 섬유 및 현무암 섬유를 포함한다. 판상 보강재는 해머-밀 유리 플레이크, 운모 및 규회석을 포함한다. 다른 적합한 충전제는 금속 산화물, 점토, 활석, 실리카, 규조토, LAPINUS 섬유 및 다양한 안료를 포함한다. 보강 충전제는 생성된 숯이 단단하고 균일하도록 숯 형성 전 및 동안에 방화 조성물의 팽창을 조절하는 데 도움이 되는 것으로 여겨진다. 존재하는 경우, 유리 섬유 및/또는 미네랄 섬유와 같은 보강 충전제는 일반적으로 발포성 조성물의 총 고체 중량을 기준으로 조성물에 5.0중량% 이하, 예컨대, 4중량% 이하, 예컨대, 3중량% 이하의 양으로 존재한다. 본 발명에 따른 조성물은, 예를 들어, 보강 충전제를 0.1중량% 이상, 예컨대, 0.2중량% 이상, 0.5중량% 이상 또는 1중량% 이상의 양으로 포함할 수 있다. 조성물은 보강 충전제를 위에 언급된 값 중 임의의 범위, 예컨대, 0.1중량% 내지 5.0중량% 또는 1중량% 내지 4중량%의 양으로 포함할 수 있다. 보고된 중량%는 각각 조성물의 총 고체 중량을 기준으로 한다.
본 발명의 발포성 조성물은 또한 다양한 통상적인 첨가제, 예컨대, 유동성 첨가제, 유기 용매, 거품 안정화제, 안료, 화염 확산 제어제 등을 포함할 수 있다. 이러한 성분은 선택적이며, 다양한 양으로 첨가될 수 있다. 전형적으로, 추가적인 첨가제가 사용되는 경우, 이들은 1중량% 이상, 예컨대, 2중량% 이상, 또는 5중량% 이상 또는 10중량% 이상의 총량으로 존재한다. 사용되는 경우, 추가적인 첨가제는, 예를 들어, 본 발명에 따른 조성물에 20중량% 이하, 예컨대, 15중량% 이하 또는 12중량% 이하의 양으로 존재할 수 있다. 조성물은 선택적인 추가 첨가제를 위에 언급된 값 중 임의의 범위, 예컨대, 1중량% 내지 20중량%, 예컨대, 2중량% 내지 20중량% 또는 5중량% 내지 15중량%의 양으로 포함할 수 있다. 보고된 중량%는 각각 조성물의 총 고체 중량을 기준으로 한다.
발포성 조성물은 1성분("1K") 또는 2성분("2K") 또는 그 이상과 같은 다성분 조성물일 수 있다. 1K 조성물은 모든 코팅 성분이 제조 후, 보관 동안 등에서 동일한 용기에 유지되는 조성물을 지칭하는 것으로 이해될 것이다. 1K 조성물은 기재에 적용되고, 가열, 강제 공기(forced air) 등에 의해서와 같이 임의의 통상적인 수단에 의해 경화될 수 있다. 본 발명의 조성물은 또한 다성분일 수 있으며, 이는 적용 직전까지 다양한 성분이 별도로 유지되는 조성물로서 이해될 것이다. 본 발명의 조성물은 열가소성 또는 열경화성일 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 조성물은 제1 패키지(A)에 필름-형성 수지 그리고 제2 패키지(B)에 이에 대한 경화제를 포함하는 2K 시스템으로서 패키징될 수 있으며, 이에 의해 코팅 조성물에 사용된 다른 모든 성분은 패키지(A) 또는 패키지(B) 또는 둘 다에서 임의의 조합으로 사용되거나, 또는 일부 또는 전부가 하나 이상의 추가 패키지(C)에 있을 수 있다. 개별 패키지는 발포성 조성물을 사용하기 전에 혼합된다.
본 발명의 경화성 발포성 조성물은 유향수지(mastic)와 같은 두꺼운 물질의 형태일 수 있다. 조성물이 무용매이고 분무-도포되는 것이 특히 적합하다. 원하는 경우, 희석은 자일렌, 메틸렌 클로라이드 또는 1,1,1-트라이클로로에테인과 같은 다양한 통상적인 용매를 사용하여 달성될 수 있다.
본 발명의 경화성 발포성 코팅 조성물은 목적하는 바와 같이 다양한 건조 필름 두께를 제공하기 위해 적용될 수 있다. 적합한 건조 필름 두께는 10마이크론 내지 20,000마이크론, 예컨대, 50마이크론 내지 5000마이크론, 예컨대, 100마이크론 내지 2000마이크론의 범위일 수 있다. 목적하는 건조 필름 두께("DFT(dry film thickness)")는 적용 분야에 따라 달라질 수 있다. 구조적 구성요소를 구축하는 데 사용하기 위해, 200마이크론 내지 20,000마이크론, 예컨대, 300마이크론 내지 1000마이크론 또는 3000마이크론 내지 15000마이크론 범위의 DFT가 적합할 수 있다. 리튬 배터리에 사용하기 위해, 200마이크론 내지 5000마이크론, 예컨대, 200마이크론 내지 1000마이크론 또는 1000마이크론 내지 5000마이크론 범위의 DFT가 적합할 수 있다.
대안적으로, 본 발명의 발포성 조성물은 자가-지지형(self-supported) 필름 또는 시트로 형성될 수 있다. 자가-지지형 필름 또는 시트는 가교된 발포성 자가-지지형 필름 또는 시트를 형성하기 위해 후속적으로 경화될 수 있다. 일반적으로, 본 발명의 경화성 발포성 조성물은 당업자에게 잘 알려진 임의의 기법, 예를 들어, 캐스트 성형 공정에 의해, 코팅 등으로 메쉬를 함침시킴으로써 필름 또는 시트로 형성될 수 있다. 필름 또는 시트는 가교된 발포성 자가-지지형 필름 또는 시트를 기재에 적용하기 전에 가교된 발포성 자가-지지형 필름 또는 시트를 형성하기 위해 경화될 수 있다. 형성 단계 후에 미경화된 필름 또는 시트를 기재에 적용한 다음 후속적으로 경화시켜 본 발명에 따른 가교된 발포성 층을 얻는 것도 본 발명의 범위 내에 있다. 필름 또는 시트는 접착제를 통해 기재에 적용될 수 있다.
본 발명의 조성물 및 자립형 시트 또는 필름 당업계에 공지된 임의의 기재, 예를 들어, 자동차 기재, 해양 기재, 산업 기재, 중장비 장비, 포장 기재, 목재, 목재 바닥 및 가구, 의류, 하우징 및 회로 기판을 포함하고 컴퓨터, 노트북, 스마트폰, 태블릿, 텔레비전, 게임 장비, 컴퓨터 장비, 컴퓨터 부속품, MP3 플레이어 등의 하우징과 같은 소비자 전자 제품을 포함하는 전자 제품, 유리 및 투명 필름, 골프공을 포함하는 스포츠 장비 등에 적용될 수 있다. 이러한 기재는, 예를 들어, 금속 또는 비금속일 수 있다. 금속 기재는 주석, 강철, 주석-도금 강철, 크로뮴 부동타화 강철, 아연 도금 강철, 알루미늄 및 알루미늄 포일을 포함한다. 본 명세서에 사용된 바와 같은 금속 시트는 평평한 금속 시트 및 코일을 감고, 코팅을 위해 코일을 푼 다음, 제조업체에 배송하기 위해 다시 감긴 코일형 금속 시트를 지칭한다. 비금속 기재는 중합체, 플라스틱, 폴리에스터, 폴리올레핀, 폴리아마이드, 셀룰로오스, 폴리스타이렌, 폴리아크릴, 폴리(에틸렌 나프탈레이트), 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 나일론, EVOH, 폴리락트산, 다른 "녹색(green)" 중합체 기재, 폴리(에틸렌테레프탈레이트)("PET"), 폴리카보네이트, 폴리카보네이트 아크릴로뷰타다이엔 스타이렌("PC/ABS"), SMC, 탄소 섬유, 폴리아마이드, 목재, 베니어판, 목재 합성물, 파티클 보드, 중밀도 섬유판, 시멘트, 석재, 유리, 종이, 판지, 직물, 합성 및 천연 가죽 등을 포함한다. 기재는 구조물의 일부 또는 운송 수단의 일부일 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 "구조물"은 건물, 교량, 운송 기반 시설, 석유 굴착용 장치, 석유 굴착용 플랫폼, 급수탑, 송전탑, 지지 구조물, 풍력 터빈, 벽, 교각, 부두, 제방, 댐, 선적용 컨테이너, 트레일러의 임의의 일부 및 부식 환경에 노출된 임의의 금속 구조물을 지칭한다. 본 명세서에서 사용되는 "운송 수단(vehicle)"은 가장 넓은 의미에서 자동차, 트럭, 버스, 트랙터, 수확기, 중장비 장비, 밴, 골프 카트, 오토바이, 자전거, 철도 차량, 지하철 차량, 비행기, 헬리콥터, 모든 크기의 보트 등과 같지만 이들로 제한되지 않는 모든 유형의 운송 수단을 지칭한다.
기재는 시각적 및/또는 색상 효과를 부여하는 것과 같은 어떤 방식으로 이미 처리된 것일 수 있다. 예를 들어, 기재는 코팅 조성물의 적용 전에 알칼리 세정(cleaned), 탈산, 기계적 세정, 초음파 세정, 용매 와이핑(wiped), 조면화(roughened), 플라스마 세정 또는 에칭, 화학 기상 증착에 노출, 접착 촉진제로 처리, 도금, 양극 산화, 어닐링, 클래딩되거나 또는 임의의 이들의 조합으로 처리될 수 있다. 기재는 코팅 조성물을 적용하기 전에 세정제 및/또는 탈산제 수조에 기재를 침지시키는 것과 같이 코팅 조성물의 적용 전에 임의의 이전에 기재된 방법을 사용하여 처리될 수 있다. 기재는 또한 코팅 조성물을 적용하기 전에 도금될 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "도금"은 기재의 표면 위에 금속을 증착하는 것을 지칭한다. 기재는 또한 3D 인쇄될 수 있다.
위에 논의된 바와 같이, 기재는 배터리 또는 배터리 부품을 포함할 수 있다. 배터리는, 예를 들어, 전기 자동차 배터리일 수 있고, 배터리 부품은 전기 자동차 배터리 부품일 수 있다. "배터리 부품"은 리튬 이온 배터리와 같은 배터리에서 발견되는 임의의 성분일 수 있다. 배터리 부품은, 예를 들어, 전극, 배터리 셀, 배터리 셸, 배터리 모듈, 배터리 팩, 배터리 박스, 배터리 셀 케이싱, 팩 셸, 배터리 덮개 및 트레이, 열 관리 시스템, 배터리 하우징, 모듈 하우징, 모듈 랙킹(module racking), 배터리 측판, 배터리 셀 인클로저, 냉각 모듈, 냉각 튜브, 냉각 핀, 냉각 플레이트, 버스 바, 배터리 프레임, 전기 연결, 금속 와이어 또는 구리 또는 알루미늄 도체 또는 케이블을 포함할 수 있다.
따라서, 본 발명은 또한 본 발명의 코팅 조성물로 적어도 부분적으로 코팅된 물품에 관한 것이다. 본 발명의 코팅 조성물은 코팅 조성물 또는 가교된 발포성 자가-지지형 필름 또는 시트와 같은 임의의 형태로 물품에 적용될 수 있다. 필름 또는 시트를 언급할 때 "~에 적용된" 및 이의 임의의 변형은 필름/시트가, 예컨대, 접착제 층에 의해 물품에 부착될 수 있거나 또는, 예컨대, 물품의 고정된 또는 이동 가능한 부재에 인접하여 물품 내에 위치되거나 또는 물품 내에 배치되는 것을 의미한다. 물품은 구조물일 수 있다. 물품은 자동차일 수 있다. 물품은 리튬 이온 배터리와 같은 배터리 부품 또는 배터리일 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 코팅 조성물 또는 가교된 자가-지지형 필름 또는 시트는 본 발명에 따른 배터리를 얻기 위해 배터리, 특히 리튬 이온 배터리의 임의의 구조적 요소에 적용될 수 있다. 배터리는 하우징을 정의하는 외부 벽 요소 및 선택적으로 내부 벽 요소를 포함할 수 있되, 가교된 발포성 코팅 또는 가교된 발포성 자가-지지형 필름 또는 시트는 존재하는 경우 임의의 외부 벽 요소의 외부 및/또는 내부 측면 및/또는 임의의 내부 벽 요소의 임의의 측면에 적어도 부분적으로 적용된다. 외부 벽 및/또는 내부 벽 요소는, 예를 들어, 복합재, 강철, 알루미늄 및/또는 폴리카보네이트를 포함할 수 있다. 본 발명의 코팅 조성물은 상대적으로 작은 팽창으로 강한 숯을 형성하여 배터리 모듈과 케이스 사이의 제한된 갭 공간에 적합하도록 하기 때문에 배터리에 사용하기에 특히 적합할 수 있다.
배터리, 특히 리튬 이온 배터리는 복수의 개별 배터리 셀을 포함하는 배터리 팩일 수 있되, 본 발명의 코팅 또는 가교된 발포성 자가-지지형 필름 또는 시트는 2개의 배터리 셀 사이에서와 같이 팽창되고 선택적으로 숯이 된 상태에서 개별 배터리 셀의 적어도 일부를 서로로부터 열적으로 절연하도록 위치된다. 또한, 경화성 발포성 코팅 조성물 또는 가교된 발포성 자가-지지형 필름 또는 시트는 위에 논의된 바와 같이 배터리 팩의 하우징 벽 및 내부 분할 벽에 적용되거나 또는 이에 인접하게 배치될 수 있다.
배터리 내부 및/또는 주변에서 하나 이상의 추가 난연성 물질 및/또는 화재 완화 수단을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 단열 물질 또는 고강도 물질 등은 배터리 셀 사이에 또는 배터리 하우징의 주변 또는 내부 주위에 감겨지거나 또는 그렇지 않으면 이에 위치될 수 있다. 이러한 물질의 예는 유리 섬유, 미네랄 울, 실리카/실리카 섬유, 알루미나, Kevlar, Nomex, 칼슘-실리케이트 또는 칼슘 실리케이트 섬유를 포함하고; 이러한 물질은, 예를 들어, 시트 또는 기타 자가 지지 형태일 수 있다. 난연제가 포함된 폴리우레탄/폴리우레아 폼과 같은 폼도 사용될 수 있다. 배터리 셀, 운모 보드, 에어로겔 블랭킷 및/또는 미네랄/유리/탄소 섬유-함유 블랭킷 사이에 삽입된 냉각 핀과 같은 물리적 장벽도 또한 사용될 수 있다.
배터리 및 이의 사용자를 포함하는 물품에 대한 방화를 제공하기 위해, 경화성 발포성 코팅 조성물 또는 가교된 발포성 자가-지지형 필름 또는 시트를 배터리와 물품 사이의 배터리에 인접한 물품의 일부에 적용하여 물품을 배터리로부터 절연시키는 것도 또한 본 발명의 범위 내이다. 이러한 경우, 통상적인 배터리 또는 본 발명에 따른 배터리가 사용될 수 있다. 물품은, 예를 들어, 휴대폰, 태블릿 또는 랩톱 컴퓨터일 수 있다.
대안적으로, 물품은 차량, 예컨대, 하이브리드 또는 전기 자동차, 버스 또는 트럭일 수 있다. 이러한 차량에서, 배터리, 특히 리튬 이온 배터리는 차체, 예를 들어, 자동차 차체의 바닥 부분 아래에 평평한 배터리 팩으로서의 무게로 인해 위치하는 것이 일반적이다. 이러한 경우, 본 발명의 코팅제 또는 가교된 발포성 자가-지지형 필름 또는 시트는 배터리와 차체 사이의 배터리에 인접한 차량의 바닥 부분에 적용될 수 있다. 이에 의해, 배터리의 열 폭주 또는 배터리 화재의 경우, 자동차 차체, 특히 객실(passenger cabin)은 본 발명의 코팅 층/필름에 의해 보호되어 화재가 객실로 확산되지 않을 것이며, 이러한 사고가 발생한 경우 승객이 차량으로부터 안전하게 탈출할 수 있도록 충분한 시간 동안 객실의 예열이 제한될 것이다.
본 발명의 조성물은 로봇 적용을 포함하여 전기코팅, 분무, 정전 분무, 침지 롤링, 브러싱 등과 같은 당업계 표준의 임의의 수단에 의해 적용될 수 있다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 달리 명시적으로 명시되지 않는 한, 값, 범위, 양 또는 백분율을 표현하는 것과 같은 모든 숫자는 용어가 명시적으로 나타나 있지 않더라도 "약"이라는 단어가 앞에 붙은 것처럼 읽을 수 있다. 또한, 본 명세서에 인용된 임의의 수치 범위는 그 안에 포함된 모든 하위 범위를 포함하도록 의도된다. 단수는 복수를 포함하며, 그 반대도 마찬가지이다. 예를 들어, 본 명세서에서 "필름-형성 성분", "필름-형성 수지", "포스페이트 공급원", "보레이트 공급원, "실리카 공급원, "알루미늄 공급원", "가스 공급원" 등에 대한 언급이 이루어지지만, 이들 각각 및 임의의 다른 구성요소 중 하나 이상이 사용될 수 있다. 또한, 본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "중합체"는 예비중합체, 올리고머 및 단독중합체와 공중합체 둘 다를 지칭하는 것을 의미하며; 접두사 "폴리"는 둘 이상을 지칭한다. 범위가 주어졌을 때, 그 범위의 임의의 종점 및/또는 그 범위 내의 숫자는 본 발명의 범위와 조합될 수 있다. "포함하는", "~와 같은", "예를 들어" 및 이와 유사한 용어는 "포함하지만/~와 같지만/예를 들지만 이들로 제한되지 않는"을 의미한다. 용어 "아크릴" 및 "아크릴레이트"는(그렇게 하는 경우 의도된 의미가 변경되지 않는 한) 상호교환적으로 사용되며, 달리 명시되지 않는 한 아크릴산, 무수물 및 이의 유도체, 저급 알킬-치환된 아크릴산, 예를 들어, C1-C2 치환된 아크릴산, 예컨대, 메타크릴산, 에타크릴산 등 및 이들의 C1-C6 알킬 에스터 및 하이드록시알킬 에스터를 포함한다.
전술한 내용을 고려하여, 본 개시내용은 특히 하기 양태에 관한 것이지만 이에 제한되지 않는다:
제1 양태에서, 코팅 조성물이 개시되며, 코팅 조성물은
a) 필름-형성 성분;
b) 포스페이트 공급원;
c) 보레이트 공급원, 알루미늄 공급원 및/또는 실리카 공급원 중 적어도 하나;
d) TiO2; 및
e) 가스 공급원
을 포함하되; 조성물의 총 고체 중량을 기준으로 중량%로, TiO2는 5중량% 내지 20중량%의 양으로 존재하고, 포스페이트 공급원은 20중량% 내지 55중량%의 양으로 존재하며, 성분 c가 보레이트 공급원을 포함하는 경우, 이는 5중량% 내지 20중량%의 양으로 존재하고, 성분 c가 알루미늄 공급원을 포함하는 경우, 이는 0.1중량% 내지 10중량%의 양으로 존재하며, 성분 c가 실리카 공급원을 포함하는 경우, 이는 0.1중량% 내지 5중량%의 양으로 존재한다.
제2 양태는 제1 양태에 따른 코팅 조성물에 관한 것이며, TiO2는 조성물의 총 고체 중량을 기준으로 9중량% 내지 15중량%의 양으로 존재한다.
제3 양태는 제1 양태 또는 제2 양태에 따른 코팅 조성물에 관한 것이며, 포스페이트 공급원은 25중량% 내지 40중량%의 양으로 존재한다.
제4 양태는 제1 양태 또는 제2 양태에 따른 코팅 조성물에 관한 것이며, 포스페이트 공급원은 조성물의 총 고체 중량을 기준으로 40중량% 내지 55중량%의 양으로 존재한다.
제5 양태는 제1 양태 내지 제4 양태 중 어느 하나에 따른 코팅 조성물에 관한 것이며, 성분 c는 보레이트 공급원을 포함하되, 보레이트 공급원은 조성물의 총 고체 중량을 기준으로 바람직하게는 9중량% 내지 15중량%의 양으로 존재한다.
제6 양태는 제1 양태 내지 제5 양태 중 어느 하나에 따른 코팅 조성물에 관한 것이며, 성분 c는 알루미늄 공급원을 포함하되, 알루미늄 공급원은 조성물의 총 고체 중량을 기준으로 바람직하게는 0.2중량% 내지 8중량%의 양으로 존재한다.
제7 양태는 제1 양태 내지 제6 양태 중 어느 하나에 따른 코팅 조성물에 관한 것이며, 성분 c는 실리카 공급원을 포함하되, 실리카 공급원은 조성물의 총 고체 중량을 기준으로 바람직하게는 0.4중량% 내지 1중량%의 양으로 존재한다.
제8 양태는 제1 양태 내지 제7 양태 중 어느 하나에 따른 코팅 조성물에 관한 것이며, 필름-형성 성분은 조성물의 총 고체 중량을 기준으로 20중량% 내지 60중량%의 양으로 존재한다.
제9 양태는 제1 양태 내지 제8 양태 중 어느 하나에 따른 코팅 조성물에 관한 것이며, 가스 공급원은 조성물의 총 고체 중량을 기준으로 한 중량%로 1중량% 내지 10중량%의 양으로 존재한다.
제10 양태는 제1 양태 내지 제9 양태 중 어느 하나에 따른 코팅 조성물에 관한 것이며, 코팅 조성물은 조성물의 총 고체 중량을 기준으로 최대 4중량%의 양으로 섬유, 예컨대, 유리 섬유 및/또는 미네랄 섬유를 추가로 포함한다.
제11 양태는 제1 양태 내지 제10 양태 중 어느 하나에 따른 코팅 조성물에 관한 것이며, 코팅 조성물은 조성물의 총 고체 중량을 기준으로 한 중량%로 2중량% 내지 20중량%의 총량으로 1종 이상의 첨가제를 추가로 포함한다.
제12 양태는 제1 양태 내지 제11 양태 중 어느 하나에 따른 코팅 조성물에 관한 것이며, 필름-형성 성분은 필름-형성 수지 및 선택적으로 이를 위한 가교제, 예컨대, 에폭시 수지 및 아민 가교제를 포함한다.
제13 양태는 제1 양태 내지 제12 양태 중 어느 하나에 따른 코팅 조성물에 관한 것이며, 포스페이트 공급원은 암모늄 포스페이트, 트라이페닐 포스페이트 및/또는 트라이(2-클로로아이소프로필)포스페이트를 포함하고, 바람직하게는 암모늄 폴리포스페이트를 포함한다.
제14 양태는 제1 양태 내지 제13 양태 중 어느 하나에 따른 코팅 조성물에 관한 것이며, 보레이트 공급원은 사용되는 경우 금속 보레이트 암모늄 펜타보레이트 및/또는 붕산을 포함한다.
제15 양태는 제1 양태 내지 제14 양태 중 어느 하나에 따른 코팅 조성물에 관한 것이며, 알루미늄 공급원은 사용되는 경우 알루미늄 하이드록사이드 및/또는 알루미늄 옥사이드를 포함한다.
제16 양태는 제1 양태 내지 제15 양태 중 어느 하나에 따른 코팅 조성물에 관한 것이며, 실리카 공급원은 사용되는 경우 흄드 실리카를 포함한다.
제17 양태는 제1 양태 내지 제16 양태 중 어느 하나에 따른 코팅 조성물에 관한 것이며, 가스 공급원은 멜라민, 우레아 및/또는 팽창성 흑연을 포함한다.
제18 양태는 제1 양태 내지 제17 양태 중 어느 하나에 따른 코팅 조성물로부터 형성된 자가-지지형 필름 또는 시트에 관한 것이다.
제19 양태에서, 기재의 적어도 일부에 제1 양태 내지 제17 양태 중 어느 하나에 따른 코팅 조성물 또는 제18 양태에 따른 필름 또는 시트를 적용하는 단계를 포함하는, 기재를 코팅하는 방법이 또한 기재된다.
제20 양태는 제19 양태에 따른 방법에 관한 것이며, 기재는 금속, 예컨대, 알루미늄 또는 강철 또는 플라스틱, 예컨대, 폴리카보네이트를 포함한다.
제21 양태에 있어서, 제19 양태 또는 제20 양태에 따른 방법에 따라 코팅된 기재가 개시된다.
제22 양태는 또한 제21 양태에 따른 기재를 포함하는 물품에 관한 것이다.
제23 양태는 제22 양태에 따른 물품에 관한 것이며, 물품은 자동차 또는 구조물을 포함한다.
제24 양태는 제22 양태에 따른 물품에 관한 것이며, 물품은 리튬 이온 배터리를 포함한다.
제25 양태는 제24 양태에 따른 물품에 관한 것이며, 배터리는 하우징으로 정의되는 외부 벽 요소 및 선택적으로 내부 벽 요소를 포함하되, 코팅 조성물 또는 필름 또는 시트는 존재하는 경우 임의의 외부 벽 요소의 외부 및/또는 내부 측면 및/또는 임의의 내부 벽 요소의 임의의 측면에 적어도 부분적으로 적용된다.
제26 양태는 제25 양태에 따른 물품에 관한 것이며, 임의의 외부 벽 및/또는 내부 벽 요소는 복합재, 강철, 알루미늄 및/또는 폴리카보네이트를 포함한다.
제27 양태는 제24 양태 내지 제26 양태 중 어느 하나에 따른 물품에 관한 것이며, 배터리는 복수의 개별 배터리 셀을 포함하는 배터리 팩이되, 코팅 조성물 또는 필름 또는 시트는 팽창되고 선택적으로 숯이 된 상태에서 서로로부터 적어도 2개의 개별 배터리 셀을 열 절연시키도록 위치되고; 배터리는 선택적으로 1종 이상의 추가적인 난연성 물질 및/또는 화재 완화 수단을 포함한다.
제28 양태에서, 배터리 부품이 개시되며, 배터리 부품은 제1 양태 내지 제17 양태 중 어느 하나에 따른 코팅 조성물로 적어도 부분적으로 코팅되거나 또는 제18 양태에 따른 필름 또는 시트가 적용된 것이다.
제29 양태는 제28 양태에 따른 배터리 부품에 관한 것이며, 배터리 부품은 전기 자동차 배터리 부품을 포함한다.
추가의 양태는 제28 양태 또는 제29 양태에 따른 배터리 부품에 관한 것이며, 배터리 부품은 배터리 셀, 배터리 셸, 배터리 모듈 배터리 팩, 배터리 박스, 배터리 셀 케이싱, 팩 셸, 배터리 뚜껑 및 트레이, 열 관리 시스템, 배터리 하우징, 모듈 하우징, 모듈 랙킹, 배터리 측면 플레이트, 배터리 셀 인클로저, 냉각 모듈, 냉각 튜브, 냉각 핀, 냉각 플레이트, 버스 바, 배터리 프레임, 전기 연결, 금속 와이어, 구리 또는 알루미늄 도체 또는 케이블 또는 임의의 이들의 조합물을 포함한다.
실시예
하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 어떤 식으로든 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
실시예
다중 코팅 제형(제형 1 내지 제형 13)을 아래 나타낸 성분을 사용하여 제조하였다. 각 코팅 제형에 대한 베이스는 제형 입자의 크기가 100마이크론 미만이 될 때까지 높은 회전 속도로 분산 기계하에서 모든 성분을 분산시킴으로써 제조하였다. 각 코팅 제형에 대한 경화제는 제형 입자의 크기가 100마이크론 미만이 될 때까지 높은 회전 속도로 분산 기계하에 모든 성분을 분산시킴으로써 제조하였다. 분산 속도 및 분산판의 크기는 각각 2000rpm 및 80㎜였으며, 용기 직경은 180㎜였다. 적용 직전에, 베이스 및 경화제를 아래 표에 표시된 상대적 양으로 혼합하였다. 베이스 및 경화제를 혼합물의 색상이 균일하고 덩어리가 없어질 때까지 믹서 또는 주걱으로 혼합하였다. 코팅 제형을 무공기 분무(airless spray) 적용으로 150×75×1.2㎜ 알루미늄 패널에 각각 적용하고, 이렇게 형성된 코팅제를 10분 동안 2바의 가스 압력 및 30㎜의 버너 직경으로 1200±50℃ 토치 화재에 대해 테스트하였다. 알루미늄 패널 후면의 온도를 모니터링하였다. 팽창된 코팅과 초기 코팅 두께 사이의 비로 정의되는 코팅제의 팽창 계수, 형성된 숯 및 이의 기재에 대한 접착력을 평가하였다. 결과는 아래 표 1에 요약되어 있다.
제형 1: (APP:보레이트:TiO 2 = 15.2:31.2:0) - 비교예
제형 1 - 베이스(베이스:경화제 = 4:1)
Figure pct00001
제형 1 - 경화제(베이스:경화제 = 4:1)
Figure pct00002
제형 2: (APP:보레이트:TiO 2 = 15.2:29.4:2.7) - 비교예
제형 2 - 베이스(베이스:경화제 = 3:1)
Figure pct00003
제형 2 - 경화제(베이스:경화제 = 3:1)
Figure pct00004
제형 3: (APP:보레이트:TiO 2 = 15.2:27.5:4.6) - 비교예
제형 3 - 베이스(베이스:경화제 = 3:1)
Figure pct00005
제형 3 - 경화제(베이스:경화제 = 3:1)
Figure pct00006
제형 4: (APP:보레이트:TiO 2 = 15.7:18.5:5.9) - 비교예
제형 4 - 베이스(베이스:경화제 = 7:3)
Figure pct00007
제형 4 - 경화제(베이스:경화제 = 7:3)
Figure pct00008
제형 5: (APP:보레이트:TiO 2 = 29.3:19.6:5.9)
제형 5 - 베이스(베이스:경화제 = 4:1)
Figure pct00009
제형 5 - 경화제(베이스:경화제 = 4:1)
Figure pct00010
제형 6: (APP:보레이트:TiO 2 = 35.3:10.3:9.2)
제형 6 - 베이스(베이스:경화제 = 4:1)
Figure pct00011
제형 6 - 경화제(베이스:경화제 = 4:1)
Figure pct00012
제형 7: (APP:보레이트:TiO 2 = 40.7:14.5:13.3)
제형 7 - 베이스(베이스:경화제 = 2:1)
Figure pct00013
제형 7 - 경화제(베이스:경화제 = 2:1)
Figure pct00014
제형 8: (APP:보레이트:TiO 2 = 52.1:0:7.2) - 비교예
제형 8 - 베이스(베이스:경화제 = 4:1)
Figure pct00015
제형 8 - 경화제(베이스:경화제 = 4:1)
Figure pct00016
제형 9: (APP:Al(OH) 3: TiO 2 = 51.9:0.2:7.2)
제형 9 - 베이스(베이스:경화제 = 4:1)
Figure pct00017
제형 9 - 경화제(베이스:경화제 = 4:1)
Figure pct00018
제형 10: (APP:Al(OH) 3: TiO 2 = 42.6:9.5:7.2)
제형 10 - 베이스(베이스:경화제 = 4:1)
Figure pct00019
제형 10 - 경화제(베이스:경화제 = 4:1)
Figure pct00020
제형 11: (APP:Al 2 O 3: TiO 2 = 51.9:0.2:7.2)
제형 11 -베이스(베이스:경화제 = 4:1)
Figure pct00021
제형 11 - 경화제(베이스:경화제 = 4:1)
Figure pct00022
제형 12: (APP:SiO 2: TiO 2 = 51.6:0.5:7.2)
제형 12 - 베이스(베이스:경화제 = 4:1)
Figure pct00023
제형 12 - 경화제(베이스:경화제 = 4:1)
Figure pct00024
제형 13: (APP:SiO 2 :Al 2 O 3 :TiO 2 = 51.1:0.5:0.5:7.2)
제형 13 - 베이스(베이스:경화제 = 4:1)
Figure pct00025
제형 13 - 경화제(베이스:경화제 = 4:1)
Figure pct00026
Figure pct00027
Figure pct00028
Figure pct00029
위의 결과로부터 알 수 있듯이, 보레이트를 포함하지만 TiO2를 포함하지 않고 APP가 20중량% 미만인 제형 1은 충분히 팽창하지 않으며 팽창 후 기재에 부착되지 않는 허용할 수 없는 숯을 제공하였다. 5중량% 미만의 TiO2 및/또는 20중량% 미만의 APP가 사용된 제형 2, 제형 3 및 제형 4에 대해서도 유사한 결과가 나타났으며; 거기에서의 숯은 적절한 팽창을 하지 못하였으며 노출된 기재에서 숯의 잔류물이 발견되지 않았고, 이는 숯의 불량한 기재 접착력을 나타낸다. TiO2를 포함하지만 보레이트를 포함하지 않는 제형 8도 또한 팽창이 너무 광범위하여 숯의 밀도가 낮고, 결과적으로 토치 화염 취입에 의해 숯 층이 제거되는 허용할 수 없는 결과를 제공하였다. 총 고체 중량을 기준으로, TiO2 및 보레이트의 양이 5중량% 내지 20중량% 범위 내이고, APP가 20중량% 내지 55중량% 범위 내인 제형 5, 제형 6 및 제형 7은 15㎜ 토치 직경에서 2바의 화염 취입 압력에서도 허용 가능한 숯과 허용 가능한 접착력을 모두 제공하였다. "양호한 접착력"의 명확한 예는 숯의 단면이 나타나 있는 제형 6의 두 번째 사진에 있을 수 있으며; 숯은 조밀하였고 기재로부터의 명확한 분리는 보이지 않았다. 인용된 양의 TiO2, APP, 알루미늄 공급원 및/또는 실리카 공급원을 포함하는 제형 9 내지 제형 13은 또한 허용 가능한 숯 및 접착력 결과를 제공하였다.
본 발명의 특정 실시예가 예시의 목적으로 위에서 설명되었지만, 본 발명의 세부사항에 대한 다양한 변형이 첨부된 청구범위에 정의된 바와 같은 본 발명을 벗어나지 않고 이루어질 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다.

Claims (19)

  1. 코팅 조성물로서,
    a) 필름-형성 성분;
    b) 포스페이트 공급원;
    c) 보레이트 공급원; 알루미늄 공급원; 및/또는 실리카 공급원;
    d) TiO2; 및
    e) 가스 공급원
    을 포함하되; 상기 조성물의 총 고체 중량을 기준으로 한 중량%로, 상기 TiO2는 5중량% 내지 20중량%, 예컨대, 9중량% 내지 15중량%의 양으로 존재하고, 상기 포스페이트 공급원은 20중량% 내지 55중량%, 예컨대, 25중량% 내지 40중량% 또는 40중량% 내지 55중량%의 양으로 존재하며, 상기 성분 c가 보레이트 공급원을 포함하는 경우, 이는 5중량% 내지 20중량%, 예컨대, 9중량% 내지 15중량%의 양으로 존재하고, 상기 성분 c가 알루미늄 공급원을 포함하는 경우, 이는 0.1중량% 내지 10중량%, 예컨대, 0.2중량% 내지 8중량%의 양으로 존재하며, 상기 성분 c가 실리카 공급원을 포함하는 경우, 이는 0.1중량% 내지 5중량%, 예컨대, 0.4중량% 내지 1중량%의 양으로 존재하는, 코팅 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 조성물의 총 고체 중량을 기준으로 한 중량%로, 상기 필름-형성 성분은 20중량% 내지 60중량%의 양으로 존재하고/하거나 상기 가스 공급원은 1중량% 내지 10중량%의 양으로 존재하는, 코팅 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 조성물의 총 고체 중량을 기준으로 한 중량%로 최대 4중량%의 양으로 섬유, 예컨대, 유리 섬유 및/또는 미네랄 섬유를 추가로 포함하는, 코팅 조성물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물의 총 고체 중량을 기준으로 한 중량%로 2중량% 내지 20중량%의 총량으로 1종 이상의 첨가제를 추가로 포함하는, 코팅 조성물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필름-형성 성분은 에폭시 수지 및 아민 가교제를 포함하고, 상기 포스페이트 공급원은 암모늄 포스페이트, 트라이페닐 포스페이트 및/또는 트라이(2-클로로아이소프로필)포스페이트를 포함하며, 보레이트 공급원은 사용되는 경우 금속 보레이트, 암모늄 펜타보레이트 및/또는 붕산을 포함하고, 상기 가스 공급원은 멜라민, 우레아 및/또는 팽창성 흑연을 포함하며, 상기 알루미늄 공급원은 사용되는 경우 알루미늄 하이드록사이드 및/또는 알루미늄 옥사이드를 포함하고, 상기 실리카 공급원은 사용되는 경우 흄드 실리카를 포함하는, 코팅 조성물.
  6. 자가-지지형 필름 또는 시트로서, 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항으로부터 형성되는, 자가-지지형 필름 또는 시트.
  7. 기재를 코팅하는 방법으로서, 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 코팅 조성물 또는 제6항의 필름 또는 시트를 상기 기재의 적어도 일부에 적용하는 단계를 포함하는, 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 기재는 금속, 예컨대, 알루미늄 또는 강철 또는 플라스틱, 예컨대, 폴리카보네이트를 포함하는, 방법.
  9. 기재로서, 제7항 또는 제8항의 방법에 따라 코팅된, 기재.
  10. 물품으로서, 제9항의 기재를 포함하는, 물품.
  11. 제10항에 있어서, 상기 물품은 리튬 이온 배터리를 포함하는, 물품.
  12. 제11항에 있어서, 상기 배터리는 하우징을 정의하는 외부 벽 요소 및 선택적으로 내부 벽 요소를 포함하되, 상기 코팅 조성물 또는 필름 또는 시트는 존재하는 경우 임의의 상기 외부 벽 요소의 외부 및/또는 내부 측면 및/또는 임의의 상기 내부 벽 요소의 임의의 측면에 적어도 부분적으로 적용되는, 물품.
  13. 제12항에 있어서, 상기 임의의 외부 벽 및/또는 내부 벽 요소는 복합재, 강철, 알루미늄 및/또는 폴리카보네이트를 포함하는, 물품.
  14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배터리는 복수의 개별 배터리 셀을 포함하는 배터리 팩이되, 상기 코팅 조성물 또는 필름 또는 시트는 팽창되고 선택적으로 숯이 된 상태에서 서로로부터 적어도 2개의 개별 배터리 셀을 열 절연시키도록 위치되고; 상기 배터리는 선택적으로 1종 이상의 추가적인 난연성 물질 및/또는 화재 완화 수단을 포함하는, 물품.
  15. 제10항에 있어서, 상기 물품은 자동차를 포함하는, 물품.
  16. 제10항에 있어서, 상기 물품은 구조물을 포함하는, 물품.
  17. 제10항에 있어서, 상기 물품은 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 코팅 조성물로 적어도 부분적으로 코팅되거나 또는 제6항의 필름 또는 시트가 적용된 배터리 부품인, 물품.
  18. 제17항에 있어서, 상기 배터리 부품은 전기 자동차 배터리 부품을 포함하는, 배터리 부품.
  19. 제17항 또는 제18항에 있어서, 상기 배터리 부품은 배터리 셀, 배터리 셸, 배터리 모듈 배터리 팩, 배터리 박스, 배터리 셀 케이싱, 팩 셸, 배터리 뚜껑 및 트레이, 열 관리 시스템, 배터리 하우징, 모듈 하우징, 모듈 랙킹(module racking), 배터리 측면 플레이트, 배터리 셀 인클로저, 냉각 모듈, 냉각 튜브, 냉각 핀, 냉각 플레이트, 버스 바, 배터리 프레임, 전기 연결, 금속 와이어, 구리 또는 알루미늄 도체 또는 케이블 또는 임의의 이들의 조합물을 포함하는, 물품 또는 배터리 부품.
KR1020227039940A 2020-05-01 2021-04-30 발포성 코팅제 KR20230004639A (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US202063018812P 2020-05-01 2020-05-01
US63/018,812 2020-05-01
US202163161214P 2021-03-15 2021-03-15
US63/161,214 2021-03-15
PCT/US2021/030061 WO2021222685A1 (en) 2020-05-01 2021-04-30 Intumescent coatings

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230004639A true KR20230004639A (ko) 2023-01-06

Family

ID=76012043

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020227039940A KR20230004639A (ko) 2020-05-01 2021-04-30 발포성 코팅제

Country Status (9)

Country Link
US (1) US20230183496A1 (ko)
EP (1) EP4143265A1 (ko)
JP (1) JP2023524073A (ko)
KR (1) KR20230004639A (ko)
CN (2) CN115485340B (ko)
CA (1) CA3175422A1 (ko)
MX (1) MX2022013721A (ko)
TW (1) TW202208560A (ko)
WO (1) WO2021222685A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024020483A1 (en) * 2022-07-22 2024-01-25 Ppg Industries Ohio, Inc. Fire retardant coatings
KR20240058526A (ko) * 2022-10-26 2024-05-03 주식회사 케이씨씨 도료 조성물

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4879320A (en) * 1989-03-15 1989-11-07 Hastings Otis Intumescent fire-retardant coating material
GB2246136A (en) * 1990-07-18 1992-01-22 Prometheus Developments Ltd Intumescent coating compositions
US5070119A (en) 1990-09-28 1991-12-03 Ppg Industries, Inc. Flexible intumescent coating composition
US5108832A (en) 1990-09-28 1992-04-28 Ppg Industries, Inc. Flexible intumescent coating composition
GB9215184D0 (en) 1992-07-17 1992-09-02 Alcan Int Ltd Intumescent systems
EP1404766A1 (en) * 2001-06-01 2004-04-07 W. & J. Leigh & Co. Coating compositions
US20040002559A1 (en) * 2002-04-10 2004-01-01 Malisa Troutman Flame retardant coatings
GB0428005D0 (en) * 2004-12-21 2005-01-26 W & J Leigh & Co Intumescent coating compositions
CN101857756B (zh) * 2010-07-08 2012-07-25 内蒙古兴泰建筑有限责任公司 一种钢结构防火涂料
CN102108236A (zh) * 2010-12-30 2011-06-29 北京虹霞正升涂料有限责任公司 一种用于超薄型钢结构的防火防腐涂料
WO2013179218A1 (en) * 2012-05-28 2013-12-05 L-M-J Nation Security Llc Fire resistant paint for application to an outdoor or indoor surface, articles of manufacture, an apparatus for manufacture and a process for manufacture thereof
EP3055365B1 (en) * 2013-10-11 2018-06-27 Huntsman International LLC Polyisocyanate-based intumescent coating
CN105694620B (zh) * 2016-04-03 2018-05-11 北京化工大学 一种高固含量水性超薄膨胀型防火涂料及其制备方法
SG11202101846UA (en) * 2018-08-28 2021-03-30 Ppg Ind Ohio Inc Battery comprising an intumescent layer
GB201816974D0 (en) * 2018-10-18 2018-12-05 Advanced Insulation Ltd A mixture curable to provide an intumescent coating material

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021222685A1 (en) 2021-11-04
MX2022013721A (es) 2022-12-13
EP4143265A1 (en) 2023-03-08
JP2023524073A (ja) 2023-06-08
US20230183496A1 (en) 2023-06-15
TW202208560A (zh) 2022-03-01
CN117487389A (zh) 2024-02-02
CN115485340B (zh) 2023-12-08
CA3175422A1 (en) 2021-11-04
CN115485340A (zh) 2022-12-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7427017B2 (ja) 膨張性コーティング組成物
JP7399946B2 (ja) 膨張層を備える電池
CN105358634B (zh) 膨胀组合物
KR20230004639A (ko) 발포성 코팅제
EP2668233B1 (en) High heat resistant composition
CN105358633A (zh) 膨胀型涂料组合物
EP2880094B1 (en) High heat resistant composition
AU2022346823A1 (en) Curing of intumescent coating compositions by application of pulsed infrared radiation
WO2024020483A1 (en) Fire retardant coatings
AU2022286632A1 (en) Composition