KR20230016001A

KR20230016001A - 1-성분 분말 코팅 조성물 및 이러한 분말 코팅 조성물로 코팅된 기재

Info

Publication number: KR20230016001A
Application number: KR1020227045583A
Authority: KR
Inventors: 케빈 제프리 키틀; 앨버레즈 마리아 호세 곤잘레스
Original assignee: 아크조노벨코팅스인터내셔널비.브이.
Priority date: 2020-06-03
Filing date: 2021-06-01
Publication date: 2023-01-31
Also published as: WO2021245044A1; CN115667420B; KR20230016000A; EP4162001A1; TW202208559A; WO2021245045A1; MX2022014845A; TW202212496A; US20230287223A1; MX2022014846A; BR112022021873A2; CN115698193A; US20230257592A1; EP4162001B1; PL4162001T3; EP4161999A1; CN115698193B; CN115667420A; BR112022021876A2; EP3919573A1

Abstract

본 발명은 경화성 수지 및 이러한 경화성 수지를 경화시키기 위한 하나 이상의 경화 첨가제를 포함하는 1-성분 분말 코팅 조성물에 관한 것이며, 상기 분말 코팅 조성물은
- 경화성 수지 및/또는 하나 이상의 경화 첨가제를 포함하는 하나의 분말 코팅 성분; 및
- 1.0 내지 20 중량% 범위의, 무기 성분 i), ii) 및 iii)으로 구성된 건조-배합 무기 미립자 첨가제로서, 여기서, 성분 i)은 비코팅 알루미늄 옥사이드 또는 비코팅 실리카이며, 성분 ii)는 알루미늄 하이드록사이드 및/또는 알루미늄 옥시하이드록사이드이고, 성분 iii)은 실리카이되, 성분 i)이 비코팅 실리카인 경우. 성분 iii)은 비코팅 실리카를 포함하지 않는, 건조-배합 무기 미립자 첨가제를 포함하며,
상기 건조-배합 무기 미립자 첨가제는 50 내지 99 중량%의 무기 성분 iii)을 포함하고,
상기 건조-배합 무기 미립자 첨가제의 중량%는 하나의 분말 코팅 성분의 중량을 기준으로 하며,
상기 분말 코팅 성분은 최대 50 μm의 D_v90 및 최대 30 μm의 D_v50을 갖는 입자 크기 분포를 갖고, 상기 D_v90 및 D_v50은 ISO 13320에 따라 미에 모델(Mie model)을 사용하여 레이저 회절에 의해 결정되고,
상기 분말 코팅 성분이 D_v90이 최대 25 μm이고 D_v50이 최대 12 μm인 입자 크기 분포를 갖는 경우, 분말 코팅 조성물은 하나의 분말 코팅 성분의 중량을 기준으로 8.0 내지 20 중량% 범위의 건조-배합 무기 미립자 첨가제를 포함하며,
상기 분말 코팅 성분이 D_v90이 25 내지 50 μm 초과 범위이고 D_v50이 12 내지 30 μm 범위인 입자 크기 분포를 갖는 경우, 분말 코팅 조성물은 하나의 분말 코팅 성분의 중량을 기준으로 1.0 내지 8.0 중량%의 건조-배합 미립자 첨가제를 포함한다. 나아가, 본 발명은 이러한 분말 코팅 조성물로 코팅된 기재(substrate)에 관한 것이다.

Description

1-성분 분말 코팅 조성물 및 이러한 분말 코팅 조성물로 코팅된 기재

본 발명은 경화성 수지 및 이러한 경화성 수지를 경화시키기 위한 하나 이상의 경화 첨가제를 포함하는 경화 시스템을 포함하는 1-성분 분말 코팅 조성물, 및 이러한 분말 코팅 조성물로 코팅된 기재(substrate)에 관한 것이다.

분말 코팅 조성물은 일반적으로 고체 필름 형성 또는 결합제 중합체 또는 상이한 고체 필름 형성 중합체의 혼합물을 일반적으로 하나 이상의 안료 및 선택적으로 증량제 및 하나 이상의 성능 첨가제, 예를 들어 가소제, 안정제, 탈기제 및 유동 보조제와 함께 포함하는 고체 조성물이다. 필름 형성 중합체는 일반적으로 그 자체가 중합체일 수 있는 가교제의 존재 하에 가열 시 경화되는 열경화성 중합체이다. 일반적으로 중합체는 유리 전이 온도(Tg), 연화점 또는 용융점이 30℃ 초과이다.

통상적으로, 분말 코팅 조성물의 제조는 조성물의 성분을 용융-혼합하는 것을 포함한다. 용융 혼합은 단일 또는 이축 압출기와 같은 연속 화합기에서 건조 성분의 고속, 고강도 혼합 후 미경화 중합체의 연화 온도보다 높지만 경화 온도 미만의 온도로 혼합물을 가열하여, 용융된 혼합물을 형성하는 단계를 포함한다. 압출된 용융 혼합물을 시트 형태로 롤링하고, 냉각하여 혼합물을 고형화시킨 다음, 플레이크로 분쇄한 다음, 미세 분말로 분쇄한다. 일반적으로 분말은 분쇄, 분류, 선별, 스크리닝, 사이클론 분리, 체질 및 여과와 같은 일련의 입자 크기 조정 및 분리 작업을 거친다.

이렇게 얻어진 분말 코팅 조성물은 기재에 도포되고 가열되어 입자를 용융 및 융합시키고 코팅을 경화시킨다. 분말 코팅 조성물은 기재가 예열되고 분말의 유동층에 침지되어 고온 표면과 접촉 시 분말이 융합되고 기재에 부착되는 유동층 공정에 의해, 정전 유동층 공정에 의해, 또는 분말 코팅 입자가 유동층 내의 전극에 의해 또는 정전기 스프레이 건에 의해 정전기적으로 대전되고 접지된 기재 상에 침착되도록 유도되는 정전기 스프레이 공정에 의해 적용될 수 있다.

분말 코팅 조성물은 일반적으로 모든 성분을 함께 용융-혼합하여 제조된 소위 1성분 조성물로 제형화된다. 필름 형성 화합물(경화성 수지 및 경화 첨가제), 안료 및 성능 첨가제를 서로 근접하게 혼합하여 이들이 유착 및 경화되어 무결성 및 원하는 특성을 가진 일관된 코팅을 형성하는 것으로 여겨진다. 때때로 소량의 고체 첨가제, 일반적으로 최대 1 중량%가 특히 유동성을 개선하기 위해 용융 혼합에 의해 형성된 분말 코팅 입자와 건조-배합된다(소위 건조 유동제).

다른 미립자 첨가제, 예를 들어 실리카, 증량제, 착색 안료, 살균성 안료 및 부식 방지 안료와 같은 무광택제는 일반적으로 용융 혼합 동안 분말 코팅 입자에 혼입된다. 따라서 미립자 첨가제는 수지에 매립되어 기능에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 용융-혼합 단계에서 첨가될 수 있는 미립자 첨가제의 양은 가공성의 관점에서 제한된다. 또한, 많은 양의 미립자 첨가제는 분말 코팅의 경화 동안 허용할 수 없을 정도로 표면 유동을 감소시킬 것이다.

분말 코팅 조성물에 사용될 수 있는 예를 들어 실리카와 같은 미립자 무광택제의 양이 제한되기 때문에, 분말 코팅의 광택 감소는 전형적으로 2개의 비상용성 수지, 예를 들어 아크릴 수지 및 폴리에스테르 수지를 사용하여 달성되거나, 또는 비호환성을 생성하는 2개의 수지를 사용하여 달성된다. 초기에는 혼화성이지만 예를 들어 반응성 및 경화 시간이 다르기 때문에 경화 중에 비상용성이 되는 수지를 사용하면 비상용성이 발생할 수 있다. 필름 형성 중에 호환되지 않는 물질은 다른 상 도메인으로 분리될 수 있으며 이로 인해 무광택 효과가 발생한다. 그러나 두 가지 수지를 사용하는 것은 상대적으로 비용이 많이 들고 압출 공정의 변화에 민감하다. 더욱이, 저온에서 경화되어야 하는 분말 코팅 조성물에서, 반응성이 상이한 2개의 수지를 사용할 수 없는데, 이는 저온에서 경화하는 능력을 방해할 것이기 때문이다.

WO 00/01774에는 표준 입자 크기 분포를 갖는 필름 형성 중합체성 분말 코팅 입자를 포함하는 분말 코팅 조성물이 개시되어 있으며, 그것과 적어도 하나의 외양-변형 첨가제 및 왁스 코팅된 실리카를 포함하거나 알루미늄 하이드록사이드와 함께 알루미나로 구성된 추가 첨가제가 건조-배합된다. WO 00/01774의 외양-변형 첨가제(들)는 유색 중합체 물질, 광택 감소를 위한 중합체 물질의 미세 분말, 중합체 질감 첨가제(들), 또는 운모 안료 또는 다른 광택 안료일 수 있다.

가공성 문제 및 상기 언급된 다른 문제를 피하면서 무광택 외양, 바람직하게는 소위 데드(dead) 무광택 외양, 즉, 15 광택 단위(GU: gloss unit) 이하의 광택 수준을 갖는 코팅을 제공할 수 있는 분말 코팅 조성물이 필요하다.

기능성 또는 첨가될 수 있는 양에 영향을 미치지 않고 일반적으로 용융-혼합 단계를 통과하지 않는 미립자 첨가제는 원하는 필름 특성을 가진 일관된 필름을 달성하면서 가공성에 부정적인 영향 없이 상대적으로 많은 양으로도 분말 코팅 성분과 건조-배합될 수 있음이 이제 밝혀졌다. 상대적으로 작은 입자를 가진 분말 코팅 성분을 사용하고 실리카를 포함하여 3개의 다른 무기 성분과 함께 무기 미립자 첨가제를 상대적으로 많은 양의 실리카와 함께 건조-배합함으로써 무광택 외양을 가진 코팅이 얻어진다.

따라서, 본 발명은 제1 양태에서 경화성 수지 및 이러한 경화성 수지를 경화시키기 위한 하나 이상의 경화 첨가제를 포함하는 1-성분 분말 코팅 조성물을 제공하며,

상기 분말 코팅 조성물은

- 경화성 수지 및/또는 하나 이상의 경화 첨가제를 포함하는 하나의 분말 코팅 성분; 및

- 1.0 내지 20 중량% 범위의, 무기 성분 i), ii) 및 iii)으로 구성된 건조-배합 무기 미립자 첨가제로서, 여기서:

성분 i)은 비코팅 알루미늄 옥사이드 또는 비코팅 실리카이며;

성분 ii)는 알루미늄 하이드록사이드 및/또는 알루미늄 옥시하이드록사이드이고;

성분 iii)은 실리카이되, 성분 i)이 비코팅 실리카인 경우. 성분 iii)은 비코팅 실리카를 포함하지 않는, 건조-배합 무기 미립자 첨가제

를 포함하며,

상기 건조-배합 무기 미립자 첨가제는 50 내지 99 중량%의 무기 성분 iii)을 포함하고,

상기 건조-배합 무기 미립자 첨가제의 중량%는 하나의 분말 코팅 성분의 중량을 기준으로 하며,

상기 분말 코팅 성분은 최대 50 μm의 D_v90 및 최대 30 μm의 D_v50을 갖는 입자 크기 분포를 갖고, 상기 D_v90 및 D_v50은 ISO 13320에 따라 미에 모델(Mie model)을 사용하여 레이저 회절에 의해 결정되고,

상기 분말 코팅 성분이 D_v90이 최대 25 μm이고 D_v50이 최대 12 μm인 입자 크기 분포를 갖는 경우, 분말 코팅 조성물은 하나의 분말 코팅 성분의 중량을 기준으로 8.0 내지 20 중량% 범위의 건조-배합 무기 미립자 첨가제를 포함하며,

상기 분말 코팅 성분이 D_v90이 25 내지 50 μm 초과 범위이고 D_v50이 12 내지 30 μm 범위인 입자 크기 분포를 갖는 경우, 분말 코팅 조성물은 하나의 분말 코팅 성분의 중량을 기준으로 1.0 내지 8.0 중량%의 건조-배합 미립자 첨가제를 포함한다.

제2 양태에서, 본 발명은 본 발명의 제1 양태에 따른 분말 코팅 조성물로 코팅된 기재를 제공한다.

본 발명에 따른 분말 코팅 조성물은 경화성 수지 및 이러한 경화성 수지를 경화시키기 위한 하나 이상의 경화 첨가제를 포함하는 경화 시스템을 포함한다.

본원에서 경화 첨가제에 대한 언급은 경화성 수지와 가교하는 경화제와 같이 경화성 수지의 경화에 필요한 화합물, 또는 경화 촉매, 열 라디칼 개시제 또는 광개시제와 같은 자유-라디칼 개시제, 촉진제 또는 저해제와 같이 경화 반응의 속도에 영향을 미치는 화합물을 의미한다. 본원에서 경화 촉매에 대한 언급은 경화성 수지와 가교 경화제 사이의 가교 반응을 촉매하거나, 자가-가교성 경화성 수지의 경우 자가-가교 반응을 촉매화하는 화합물을 의미한다.

경화성 수지를 경화시키기 위한 하나 이상의 경화 첨가제는 바람직하게는 경화성 수지 및/또는 경화 촉매와 가교하는 경화제를 포함한다. 가교 경화제는 그 자체로 수지, 예를 들어 카르복실-작용성 폴리에스테르 수지와 가교되는 에폭시 수지 또는 에폭시 수지와 가교되는 폴리아민 수지일 수 있다. 경화성 수지 및 수지 자체인 경화제를 갖는 경화 시스템의 경우, 두 수지 중 임의의 것이 경화성 수지 또는 경화 첨가제로 간주될 수 있음을 이해할 것이다.

분말 코팅 조성물은 경화성 수지 및 하나 이상의 경화 첨가제를 포함하는 1-성분 분말 코팅 조성물이다. 따라서, 분말 코팅 조성물에는 임의의 추가의 분말 코팅 성분이 없다.

본원에서 분말 코팅 성분에 대한 언급은 압출기와 같은 화합기에서 적어도 2개의 분말 코팅 성분을 용융-혼합함으로써 얻어지는 분말 코팅 입자를 의미한다. 분말 코팅 성분은 용융 혼합에 의해 얻어지기 때문에, 배합기에서 연화될 수 있는, 즉 용융될 수 있는 중합체를 포함한다. 이 중합체는 경화성 수지 및/또는 이러한 경화성 수지가 그 자체로 수지인 경우 경화제일 수 있다. 분말 코팅 성분은 선택적으로 추가 분말 코팅 성분, 예컨대 안료, 증량제, 또는 성능 첨가제(들), 예를 들어 용융 유동제, 탈기제 또는 분산제를 포함한다.

본 발명의 분말 코팅 조성물이 1-성분 분말 코팅 조성물이기 때문에, 하나의 분말 코팅 성분은 모든 경화성 수지 및 하나 이상의 경화 첨가제를 포함한다.

분말 코팅 성분은 작은 입자를 가지며, 즉 표준 입자 크기의 분말 코팅 입자보다 작다. 분말 코팅 성분은 최대 50 μm의 D_v90 및 최대 30 μm의 D_v50, 바람직하게는 최대 45 μm의 D_v90 및 최대 25 μm, 바람직하게는 최대 20 μm의 D_v50을 갖는 입자 크기 분포를 갖는다. 실용적인 이유로, D_v90은 3 μm 이상이고, D_v50은 1 μm 이상이다.

D_v90은 총 입자 부피의 90%가 해당 값 미만의 입자 크기를 갖는 입자 크기 값이다. 따라서, D_v50은 입자의 전체 부피의 50%가 그 값보다 작은 입자 크기를 갖는 입자 크기 값이다. 본원에서 D_v90 또는 D_v50에 대한 언급은 미에 모델을 사용하여 ISO 13320에 따라 레이저 회절에 의해 결정된 D_v90 또는 D_v50을 의미한다.

바람직하게는, 분말 코팅 성분은 D_v50에 대한 D_v90의 비가 1.5 내지 4.0이 되게 하는 입자 크기 분포를 갖는다.

일 구현예에서, 분말 코팅 성분의 입자 크기 분포는 D_v90이 최대 25 μm, 바람직하게는 최대 20 μm이고 D_v50이 최대 12 μm가 되도록 한다. 이러한 작은 입자는 일반적으로 제트 밀링에 의해 얻어진다. 이러한 작은 분말 코팅 입자를 포함하는 분말 코팅 조성물은 더 나은 유동 및 레벨링을 통해 경화된 코팅의 더 나은 미관을 제공하는 것으로 밝혀졌다. 더욱이, 더 얇은 필름이 분무될 수 있다.

경화 시스템은 경화성 수지 및 분말 코팅 조성물에 적합한 것으로 알려진 하나 이상의 경화 첨가제를 포함하는 임의의 경화 시스템일 수 있다. 이러한 경화 시스템은 당업계에 잘 알려져 있다.

적합한 경화성 수지는 예를 들어 카르복실-작용성 폴리에스테르, 폴리에스테르-아미드 또는 (메트)아크릴레이트-기초 수지와 같은 카르복실-작용성 수지; 폴리아미드 또는 폴리에스테르-아미드 수지와 같은 아민-작용성 수지; 하이드록실-작용성 수지; 에폭시 또는 글리시딜-작용성 수지; 무수물-작용성 수지; 및 불포화 폴리에스테르와 같은 불포화 결합을 갖는 수지이다.

이러한 경화성 수지를 경화시키기 위한 가교 경화제 또는 경화 촉매와 같은 경화 첨가제는 당업계에 잘 알려져 있다. 카르복실-작용성 수지를 경화시키기에 적합한 경화 첨가제는 예를 들어 β-하이드록시알킬아미드 또는 트리글리시딜 이소시아누레이트와 같은 폴리이소시아네이트이다.

일 구현예에서, 경화성 수지는 카르복실-작용성 폴리에스테르 또는 카르복실-작용성 폴리아크릴레이트, 바람직하게는 카르복실-작용성 폴리에스테르이고, 하나 이상의 경화 첨가제는 가교제, 바람직하게는 β-하이드록시알킬아미드 또는 폴리이소시아네이트, 바람직하게는 트리글리시딜 이소시아누레이트를 포함한다. 바람직하게는, 경화성 수지는 카르복실-작용성 폴리에스테르이고, 하나 이상의 경화 첨가제는 가교제로서 β-하이드록시알킬아미드를 포함한다.

다른 구현예에서, 경화 시스템은 적합하게는 에폭시-폴리에스테르 시스템 또는 에폭시-아민 시스템일 수 있다. 에폭시-폴리에스테르 경화 시스템에서, 하나 이상의 경화 첨가제는 에폭시 수지이고, 경화성 수지는 가교 가능한 작용기를 갖는 폴리에스테르 수지이다. 에폭시 수지는 폴리에스테르 수지의 작용기와 가교한다. 에폭시-아민 경화 시스템에서, 하나 이상의 경화 첨가제는 폴리아민 수지이고, 경화성 수지는 에폭시 수지이다. 폴리아민 수지는 에폭시 수지를 가교시키는 경화제 역할을 한다.

저온에서 경화되는 분말 코팅 조성물로도 저광택 코팅이 얻어질 수 있다는 것이 본 발명에 따른 분말 코팅 조성물의 이점이다. 분말 코팅의 광택 감소는 일반적으로 두 개의 호환되지 않는 수지 또는 예를 들어 반응성 및 경화 시간이 다르기 때문에 경화 중에 호환되지 않는 두 개의 수지를 사용하여 달성된다. 저온에서 경화되는 경화 시스템에서 수지는 반응성이 높다. 이러한 수지를 반응성이 낮은 수지와 결합하면 저온에서 경화하는 능력이 저하된다. 본 발명에 따른 분말 코팅 조성물을 사용하면 반응성이 다른 경화성 수지를 사용할 필요 없이 무광택 코팅을 얻을 수 있다.

따라서 일 구현예에서, 경화 시스템은 160℃ 미만, 바람직하게는 140℃ 미만의 온도에서 경화할 수 있다. 이러한 경화 시스템은 당업계에 잘 알려져 있다.

분말 코팅 조성물은 1.0 내지 20 중량% 범위의 건조-배합 무기 미립자 첨가제를 포함한다. 건조-배합 무기 미립자 첨가제는 무기 성분 i), ii) 및 iii)으로 구성되며, 여기서:

성분 i)은 비코팅 알루미늄 옥사이드 또는 비코팅 실리카이고;

성분 iii)은 실리카이다.

성분 i)이 비코팅 실리카인 경우, 성분 iii)은 비코팅 실리카를 포함하지 않는다.

실리카가 상대적으로 풍부한 무기 미립자 첨가제를 배합함으로써, 무광택 외양이 얻어질 수 있는 것으로 밝혀졌다. 특정 광택 수준을 얻기 위해 필요한 건조-배합 무기 미립자 첨가제의 양은 비표면적 및 따라서 분말 코팅 입자의 입자 크기에 크게 좌우된다. 무기 입자에 의해 분말 코팅 입자가 덮이면 코팅이 무광택화된다. 입자가 작을수록 표면적이 커지고 무광택 외양에 필요한 건조-배합 무기 미립자 첨가제의 양이 많아진다. 분말 코팅 성분의 임의의 입자 크기 분포에 대해, 건조-배합 무기 미립자 첨가제의 양, 보다 특히 실리카의 양은 얻어지는 코팅의 광택 수준을 결정할 것이다.

분말 코팅 성분의 D_v90이 25 μm 이하이고 D_v50이 12 μm 이하인 경우, 건조-배합 첨가제의 양은 최대 20 중량%일 수 있으며, 여전히 우수한 표면 외양과 우수한 코팅 무결성을 얻을 수 있다. 분말 코팅 성분의 D_v90이 25 μm 이하이고 D_v50이 12 μm 이하인 경우, 건조-배합 무기 미립자 첨가제의 양은 무광택 외양을 갖는 코팅을 얻기 위해 8.0 내지 20 중량% 범위이다.

분말 코팅 성분이 25 내지 50 μm 범위의 D_v90 및 12 내지 30 μm 범위의 D_v50을 갖는 경우, 건조-배합 무기 미립자 첨가제의 양은 무광택 외양을 갖는 코팅을 얻기 위해 1.0 내지 8.0 중량%, 보다 더 바람직하게는 1.2 내지 5.0 중량% 범위이다.

본원에서 건조-배합 무기 미립자 첨가제의 중량%에 대한 모든 언급은 하나의 분말 코팅 성분의 중량을 기준으로 한 중량%를 의미한다.

무기 미립자 첨가제는 하나의 분말 코팅 성분과 건조-배합된다. 무기 미립자 첨가제는 무기 성분 i), ii) 및 iii)의 혼합물로서 또는 별도의 무기 성분으로서 분말 코팅 성분과 건조-배합될 수 있다. 바람직하게는, 적어도 성분 i) 및 ii)는 무기 미립자 첨가제 C를 분말 코팅 성분과 건조-배합하기 전에 사전-혼합한다. 무기 성분 iii)은 분말 코팅 성분과 건조-배합하기 전에 무기 성분 i) 및 ii)와 적어도 부분적으로 사전-혼합될 수 있거나 분말 코팅 성분과 개별적으로 건조-배합될 수 있다.

무기 미립자 첨가제 - (부분적으로) 사전-혼합되거나 별도의 무기 성분 i), ii) 및 iii)으로서 - 는 임의의 적합한 방식으로, 예를 들어:

- 압출된 용융-혼합 분말 성분이 원하는 입자 크기로 밀링되는 밀(mill)에서 분말 성분에 미립자 첨가제를 주입하는 단계;

- 밀링 후 체질 단계에서 분말 성분에 미립자 첨가제를 첨가하는 단계;

- 미립자 첨가제를 분말 코팅 성분에 분말 텀블러, 예를 들어 Turbula® 혼합기 또는 다른 적합한 혼합 장치에서 후첨가(post-adding)하는 단계

에 의해 분말 코팅 성분과 건조-배합될 수 있다.

바람직하게는, 미립자 첨가제는 분말 텀블러 또는 다른 적합한 혼합 장치에서 분말 코팅 성분에 후첨가된다.

임의의 이론에 얽매이지 않고, 건조-배합 무기 미립자 첨가제는 분말 코팅 성분의 전하 및 첨가제 내 실리카의 전하를 제어하고, 실리카 및 분말 코팅 성분 입자의 안정하고 고르게 분포된 배열을 제공하는 데 도움이 되어, 2개 유형의 입자가 고르게 분무되고 일관되고 고른 무광택 외양을 초래할 수 있도록 하는 것으로 여겨진다.

무기 성분(i)은 방전 기능을 가지며 분말 코팅 입자와 전자를 교환할 수 있다. 이는 표면에 루이스 산과 루이스 염기 부위를 가지고 있어서, 전자를 수용하고 공여할 수 있다. 이러한 방전 특성을 갖기 위해 무기 성분(i)은 비코팅된다.

무기 성분 i)은 알루미늄 옥사이드 또는 비코팅 실리카일 수 있다. 알루미늄 옥사이드가 바람직하지만, 알루미늄 옥사이드가 바람직하지 않은 분말 코팅 용도, 예를 들어 음용수 튜브의 내부 표면용 코팅과 같이 음용수와 직접 접촉하는 코팅의 경우 비코팅 실리카가 대신 사용될 수 있다. 무기 성분 i)이 알루미늄 옥사이드인 경우, 바람직하게는 결정질 알루미늄 옥사이드이다. 알루미늄 옥사이드의 임의의 구조 형태(다형체)가 사용될 수 있다. 선택적으로 델타-알루미늄 옥사이드와 조합된 감마-알루미늄 옥사이드가 특히 바람직하다.

성분 i)이 비코팅 실리카인 경우, 이는 임의의 유형의 비코팅 실리카, 예를 들어 발연 실리카(발열성 실리카라고도 함), 미분화된 비정질 실리카(Grace에서 Syloid®로 상업적으로 입수 가능), 침강 실리카, 혼합 금속-실리콘 옥사이드, 및 천연 발생 실리카, 예컨대 규조토일 수 있다. 바람직하게는, 실리카는 비정질 실리카이다. 미분화된 비정질 실리카가 특히 바람직하다.

무기 성분 ii)는 알루미늄 하이드록사이드 및/또는 알루미늄 옥시하이드록사이드, 바람직하게는 결정질 알루미늄 하이드록사이드 및/또는 알루미늄 옥시하이드록사이드이다. 알파-알루미늄 옥시하이드록사이드, 알파-알루미늄 하이드록사이드, 감마-알루미늄 옥시하이드록사이드, 또는 감마-알루미늄 하이드록사이드, 바람직하게는 감마-알루미늄 옥시하이드록사이드 또는 감마-알루미늄 하이드록사이드와 같은 알루미늄 하이드록사이드 또는 알루미늄 옥시하이드록사이드의 임의의 구조적 형태(다형체)가 사용될 수 있다. 무기 성분 ii)는 성분의 고결(caking)을 방지하기 위해 표면 처리(코팅)될 수 있다. 무기 성분 ii)는 건조-배합 첨가제에서 다른 무기 성분을 분산시키는 것을 돕는다. 또한 성분 ii)가 무기 성분 i) 및 iii) 농도에 덜 민감하게 작용한다는 점에서 완충 기능을 갖는다.

무기 성분 iii)은 실리카이다. 발연 실리카(발열성 실리카라고도 함), 침강 실리카, 미분화된 비정질 실리카, 혼합 금속-실리콘 옥사이드, 예를 들어 규조토와 같은 천연 발생 실리카를 포함하는 임의의 유형의 실리카가 사용될 수 있다. 바람직하게는, 실리카는 비정질 실리카이다. 실리카는 표면 처리(코팅)되어 양의 또는 음의 마찰 대전을 제공할 수 있다. 예를 들어 디메틸디클로로실란, 헥사메틸디실라잔, 폴리디메틸실록산 또는 이들의 혼합물과 같은 유기실란으로 실리카 표면을 처리함으로써 음의 마찰 대전이 제공될 수 있다. 예를 들어 아미노 또는 암모늄 말단기가 있는 유기실란으로 실리카 표면을 처리함으로써 양성 마찰 대전을 제공할 수 있다. 음의 또는 양의 마찰 대전을 갖는 표면 처리된 발연 실리카는 예를 들어 HDK® 발연 실리카 범위, 예를 들어 Wacker Chemie AG로부터 상업적으로 입수 가능하다. 마찰 대전은 q/m 미터(meter)(예를 들어 독일 Epping GmbH)에서 철 운반체 입자에서 실리카 입자를 날려 측정할 수 있다.

바람직하게는, 무기 성분 iii)은 음의 마찰 대전을 갖는 코팅된 실리카를 포함하거나 이로 구성된다.

건조-배합 무기 미립자 첨가제는 왁스-코팅된 실리카를 포함할 수 있다. 왁스-코팅된 실리카는 음의 또는 양의 마찰 대전을 가진 실리카로 간주되지 않는다. 바람직하게는 분말 코팅 조성물에는 임의의 왁스-코팅된 실리카가 없다. 바람직하게는 분말 코팅 조성물에는 임의의 왁스-코팅된 실리카가 없다.

건조-배합 무기 미립자 첨가제는 상이한 제1 및 제2 실리카를 포함할 수 있다. 2개의 상이한 실리카가 사용되는 경우, 바람직하게는 제1 실리카는 음의 마찰 대전을 갖는 표면 처리된 실리카이고 제2 실리카는 비코팅된 실리카 또는 양의 마찰 대전을 갖는 표면 처리된 실리카로부터 선택되는 양의 마찰 대전을 갖는 실리카이다. 음의 마찰 대전을 갖는 표면 처리된 실리카와 비코팅 실리카의 이러한 조합 또는 양의 마찰 대전을 갖는 표면 처리된 실리카가 특히 바람직한데, 왜냐하면 실리카의 이러한 조합은 분말 코팅 입자를 감싸는 실리카에 의해 또는 실리카 입자와 분말 코팅 입자 사이의 입자-입자 접촉을 통해 분말 코팅 입자를 마찰 대전시킴으로써 분말 코팅 입자의 전하를 균형화시키는 것으로 여겨진다.

2개의 상이한 실리카의 중량비는 바람직하게는 10:90 내지 90:10, 보다 바람직하게는 20:80 내지 80:20, 더욱 바람직하게는 30:70 내지 70:30이고, 더욱 바람직하게는 40:60 내지 60:40이다.

성분 i)이 비코팅 실리카인 경우, 성분 iii)은 비코팅 실리카를 포함하지 않는다. 이 경우, 성분 iii)의 실리카는 코팅되며, 바람직하게는 코팅되어 음의 마찰 대전을 얻는다. 무기 입자와 관련하여 코팅 및 표면 처리라는 용어는 본 명세서에서 상호교환적으로 사용된다.

성분 i)이 알루미늄 옥사이드인 경우, 알루미늄 옥사이드 입자의 D_v50은 바람직하게는 최대 0.2 μm이다. 무기 성분 ii)의 알루미늄 하이드록사이드 및/또는 알루미늄 옥시하이드록사이드 입자의 D_v50은 바람직하게는 0.5 내지 3.0 μm, 보다 바람직하게는 0.9 내지 2.5 μm이다.

무기 성분 iii) 및 존재하는 경우 성분 i)에서 실리카의 D_v50은 바람직하게는 최대 20 μm, 보다 바람직하게는 0.01 내지 15 μm 범위이다.

원하지 않는 정전기 현상을 피하기 위해, 분말 코팅 조성물은 일반적으로 조성물의 총 중량을 기준으로 1.0 중량% 이상의 알루미늄 옥사이드를 포함하지 않는다. 바람직하게는, 알루미늄 옥사이드의 양은 0.01 내지 0.4 중량% 범위이다. 분말 코팅 조성물 중 성분 ii)의 양은 일반적으로 조성물의 총 중량을 기준으로 5.0 중량%를 초과하지 않는다. 바람직하게는, 성분 ii)의 양은 0.01 내지 3 중량%, 보다 바람직하게는 0.02 내지 1 중량% 범위이다. 무기 성분 i)이 알루미늄 옥사이드인 경우, 건조-배합 첨가제에서 무기 성분 i) 및 ii)의 중량비는 바람직하게는 1:99 내지 80:20, 보다 바람직하게는 10: 90 내지 60:40, 더욱 바람직하게는 20:80 내지 50:50이다.

건조-배합 무기 미립자 첨가제에서 성분 iii)의 백분율은 50 내지 99 중량%, 바람직하게는 60 내지 98 중량% 범위이다. 성분 iii), 즉, 실리카의 백분율이 더 낮은 경우, 데드 무광택 외양(60°에서 측정 시 15 광택 단위 이하의 광택 수준)은 달성되지 않는다.

분말 코팅 조성물은 알루미늄 옥사이드, 실리카, 알루미늄 하이드록사이드 또는 알루미늄 옥시하이드록사이드 중 임의의 것을 포함하지 않는 추가의 건조-배합 무기 미립자 첨가제를 포함할 수 있다. 분말 코팅 조성물 내 건조-배합 무기 미립자 첨가제의 총량은 건조-배합 첨가제(들)가 없는 분말 코팅 조성물의 중량을 기준으로 40 중량%를 초과하지 않으며, 바람직하게는 35 중량%를 초과하지 않고, 더 바람직하게는 30 중량%를 초과하지 않는다.

이러한 추가의 건조-배합 무기 미립자 첨가제는 분말 코팅 조성물에 기능성을 제공할 수 있는 임의의 무기 미립자 물질, 예를 들어 무기 유색 안료, 금속성 효과를 갖는 무기 안료, 살균성 안료, 방식성 안료, 증량제, 불투명 안료, 전도성 또는 정전기 방지 안료, 적외선 흡수 안료, 방사선 차폐 안료, 유리 플레이크, 내마모제, 또는 이들 중 2개 이상의 임의의 조합일 수 있다.

일 구현예에서, 분말 코팅 조성물에는 금속 효과가 있는 임의의 안료가 없다.

바람직하게는 코팅 조성물은 임의의 추가의 건조-배합 무기 첨가제가 없다. 임의의 추가의 건조-배합 첨가제가 없는 경우, 코팅 조성물은 무기 성분 i), ii) 및 iii)과 함께 건조-배합 무기 미립자 첨가제 및 하나의 분말 코팅 성분으로 구성된다.

기재는 분말 코팅에 적합한 임의의 기재, 예를 들어 금속 기재일 수 있다. 분말 코팅 조성물이 비교적 낮은 온도, 즉 140℃ 이하에서 경화되는 조성물인 경우, 기재는 높은 경화 온도에 노출될 수 없는 기재, 예를 들어 목재, 공학 목재 또는 플라스틱일 수 있다.

본 발명에 따른 분말 코팅 조성물을 적용하기 전에, 기재 표면은 임의의 오염물을 제거하고/하거나 기재의 내부식성을 개선하기 위해 표면 처리에 의해 처리될 수 있다. 이러한 표면 처리는 당업계에 잘 알려져 있으며 일반적으로 분말 코팅으로 코팅될 표면에 적용된다.

본 발명에 따른 분말 코팅 조성물은 분말 코팅 조성물의 제1 층 위에 탑코트로서 도포될 수 있다. 그러면 제1 층은 본 발명에 따르지 않는 분말 코팅 조성물일 수 있다. 따라서, 일 구현예에서, 기재는 분말 코팅 조성물의 제1 층으로 코팅된 후, 본 발명의 제1 양태에 따른 분말 코팅 조성물의 상부 층으로 코팅된다.

분말 코팅 성분의 상대적으로 작은 입자 크기로 인해, 본 발명의 분말 코팅 조성물은 비교적 얇은 층으로 도포될 수 있다. 얇은 층으로 적용되더라도 온전하고 일관되게 고른 무광택 외양을 갖는 코팅이 얻어지는 것으로 밝혀졌다.

분말 코팅 조성물은 유동층 도포 또는 분무 도포, 바람직하게는 코로나 건을 사용한 분무 도포와 같은 당업계에 공지된 임의의 도포 기술로 도포될 수 있다.

본 발명은 하기 비제한적 구현예에 의해 추가로 설명된다.

실시예

표 1에는 실시예에 사용된 건조-배합 첨가제의 조성이 표시되어 있다.

표 1 - 실시예에 사용된 건조-배합 첨가제(성분은 중량%로 표시)

성분		건조-배합 첨가제 조성물 (중량%)
		1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
알루미늄 옥사이드^a	i)	3.3	1.8	2	6.7	6.7	10	20	14	20	15
알루미늄 하이드록사이드^b	ii)	10.0	5.5	6	20	20	30	60	56	60	45
코팅된 발연 실리카 (음의 마찰 대전)^c	iii)	86.7	92.7	42	73.3	40	60	20			40
비코팅된 실리카 (양의 마찰 대전)^d	iii)			50						10
코팅된 발연 실리카 (양의 마찰 대전)^e	iii)					33.3			30	10

^a AEROXIDE® Alu C: 발연 알루미늄 옥사이드; 표면 처리 없음(비코팅).

^b MARTINAL OL 107C: 표면 처리된 알루미늄 하이드록사이드.

^c HDK® H3004(예를 들어 Wacker): 헥사메틸디실라잔으로 표면 처리된 발연 실리카; D_v50 < 20 μm.

^d Syloid® C811(예를 들어 Grace): 미분화된 비정질 다공성 실리카; 표면 처리 없음; 평균 입자 크기 11 μm.

^e HDK® H2150VP(예를 들어 Wacker): 양의 마찰 대전을 제공하기 위해 아미노 및 암모늄 말단기가 있는 유기 실란으로 표면 처리된 발연 실리카; D_v50 < 20 μm.

모든 성분을 압출기에서 표 2에 나타낸 바와 같이 용융 혼합하여 분말 코팅 성분을 제조하였다. 압출된 분말 코팅 성분의 일부를 밀링하고 표준 입자 크기 분포(110 μm의 D_v90 및 35 μm의 D_v50)로 체질하고, 다른 부분을 밀링하고 D_v90이 40 μm 및 D_v50인 입자 크기 분포로 체질하였다. D_v90이 20 μm이고 D_v50이 8 μm인 입자 크기 분포를 얻기 위해 추가 부분을 제트 밀링하고 체질하였다.

표 2 - 분말 코팅 성분

	중량%
카르복실-작용성 폴리에스테르	90
하이드록시알킬아미드 가교제¹	3.8
벤조인 (탈기제)	0.4
용융 유동제²	1.3
청색 안료³	4.5

¹ Primid XL-552

² BYK-LP G21191

³ Irgalite® Blue PG (PB 15:3)

실시예 1 내지 13

분말 코팅 조성물은 Turbula 분말 혼합기에서 30분 동안 표 3에 주어진 양(분말 코팅 성분의 총 중량을 기준으로 한 중량%)의 첨가제 1 내지 10 중 하나를 분말 코팅 성분과 건조-배합하여 제조하였다. 비교 분말 코팅 조성물 11 및 12에는 건조-배합 첨가제가 없었다. 추가 비교 분말 코팅 조성물 13은 첨가제 3의 5 중량%를 표준 입자 크기 분포를 갖는 분말 코팅 성분에 건조-배합하여 제조하였다.

분말 코팅 조성물 1 내지 5, 10c, 12 및 13을 코로나 스프레이 건으로 금속 패널에 스프레이 도포하였다. 분무 안정성을 시험하기 위해, 분말 코팅 조성물 6, 7a, 7b, 8a, 8b, 9, 10a 및 10b를 코로나 건을 사용하여 2개의 전극에 분무 도포하였다: 하나는 +30 kV에서 다른 하나는 -30 kV에서.

2개의 전극을 대류 오븐에서 200℃로 15분 동안 경화시켰다. 2개의 전극은 색상과 무광택 외양 둘 다에서 유사하였다.

분말 코팅 조성물 1 내지 3 및 10c는 10 μm의 필름 두께를 가졌고; 분말 코팅 조성물 4 내지 9, 10a, 10b 및 12의 분무 코팅은 35 μm의 필름 두께를 가졌다. 분말 코팅 조성물 11은 분말의 유동성이 좋지 않아 분무할 수 없으므로 조성물 11의 샘플을 200℃의 열판에서 15분 동안 녹였다. 분무 코팅된 패널을 컨벤션 오븐에서 200℃에서 15분 동안 경화시켰다.

금속 패널 및 전극 상의 경화된 코팅의 광택은 Rhopoint Instruments의 광택계를 사용하여 60° 각도에서 광 반사에 의해 측정되었다. 광택 수준(광택 단위(GU))은 표 3에 제시되어 있다. 분말 코팅 조성물 13은 소결되었고 경화를 위해 가열될 때 필름으로 유동하지 않았다. 금속 패널에서 코팅이 벗겨져 광택을 확인할 수 없었다.

분말 코팅 조성물 2 내지 6으로부터의 경화된 코팅은 완전히 유동하고 평탄화되었으며, 전체 표면에 대해 일관된 무광택 외양을 갖는 일체형 무광택(최대 15 광택 단위) 중합체 필름이 얻어졌다. 실리카는 완전히 결합되었고; 메틸 에틸 케톤으로 문질러도 제거할 수 없었다.

결과는 매우 작은 입자(20 μm의 D_v90; 8 μm의 D_v50)를 갖는 분말 코팅 성분을 갖는 분말 코팅 조성물에 대해 6 중량%의 건조-배합 무기 미립자 첨가제의 첨가로는, 이러한 첨가제가 높은 실리카 함량을 가지더라도(분말 코팅 조성물 1), 무광택 외양이 얻어지지 않는다는 것을 보여준다. 이러한 첨가제의 비율이 높을수록 무광택 코팅이 얻어진다(분말 코팅 조성물 2 및 3). 실리카 함량이 40 중량%에 불과한 건조-배합 무기 미립자 첨가제를 사용하면 첨가제(조성물 10c)를 10 중량% 첨가하더라도 무광택 코팅이 얻어지지 않는다.

표 3 - 무광택 코팅용 분말 코팅 조성물

분말 코팅 조성물	D_v90; D_v50 (μm)	첨가제	첨가제의 양	60°에서의 광택 (GU)
1*	20; 8	1	6 중량%	40
2	20; 8	2	11 중량%	10
3	20; 8	3	10 중량%	5
4	40; 15	4	3 중량%	1
5	40; 15	5	3 중량%	5
6	40; 15	6	2 중량%	5
7a*	40;15	7	0.3 중량%	85
7b*	40;15	7	1 중량%	분무 시 분리
8a*	40;15	8	1 중량%	65
8b*	40;15	8	3 중량%	분무 시 분리
9*	40;15	9	6 중량%	25
10a*	40;15	10	2 중량%	분무 시 분리
10b*	40;15	10	6 중량%	분무 시 분리
10c*	20;8	10	10 중량%	20
11*	20; 8	없음	-	90
12*	40; 15	없음	-	90
13*	110; 35	3	5 중량%	측정 불가능함

* 비교 분말 코팅 조성물

D_v90이 40 μm이고 D_v50이 15 μm인 입자를 갖는 분말 코팅 성분을 갖는 분말 코팅 조성물의 경우, 무광택 코팅은 실리카 함량이 높은 소량의 건조-배합 무기 미립자 첨가제만으로 얻어진다(분말 코팅 조성물 4 6). 실리카 비율이 낮은 건조-배합 무기 미립자 첨가제가 사용된 경우(첨가제 7 내지 10), 분무 안정성 무광택 코팅을 얻을 수 없었다.

Claims

경화성 수지 및 이러한 경화성 수지를 경화시키기 위한 하나 이상의 경화 첨가제를 포함하는 1-성분 분말 코팅 조성물로서,
상기 분말 코팅 조성물은
- 경화성 수지 및 하나 이상의 경화 첨가제를 포함하는 하나의 분말 코팅 성분; 및
- 1.0 내지 20 중량% 범위의, 무기 성분 i), ii) 및 iii)으로 구성된 건조-배합 무기 미립자 첨가제로서, 여기서:
성분 i)은 비코팅 알루미늄 옥사이드 또는 비코팅 실리카이고;
성분 ii)는 알루미늄 하이드록사이드 및/또는 알루미늄 옥시하이드록사이드이며;
성분 iii)은 실리카이되, 성분 i)이 비코팅 실리카인 경우. 성분 iii)은 비코팅 실리카를 포함하지 않는, 건조-배합 무기 미립자 첨가제
를 포함하고,
상기 건조-배합 무기 미립자 첨가제는 50 내지 99 중량%의 무기 성분 iii)을 포함하며,
상기 건조-배합 무기 미립자 첨가제의 중량%는 하나의 분말 코팅 성분의 중량을 기준으로 하며,
상기 분말 코팅 성분은 최대 50 μm의 D_v90 및 최대 30 μm의 D_v50을 갖는 입자 크기 분포를 갖고, 상기 D_v90 및 D_v50은 ISO 13320에 따라 미에 모델(Mie model)을 사용하여 레이저 회절에 의해 결정되고,
상기 분말 코팅 성분이 D_v90이 최대 25 μm이고 D_v50이 최대 12 μm인 입자 크기 분포를 갖는 경우, 분말 코팅 조성물은 하나의 분말 코팅 성분의 중량을 기준으로 8.0 내지 20 중량% 범위의 건조-배합 무기 미립자 첨가제를 포함하며,
상기 분말 코팅 성분이 D_v90이 25 초과 내지 50 μm 범위이고 D_v50이 12 초과 내지 30 μm 범위인 입자 크기 분포를 갖는 경우, 분말 코팅 조성물은 하나의 분말 코팅 성분의 중량을 기준으로 1.0 내지 8.0 중량%의 건조-배합 미립자 첨가제를 포함하는,
분말 코팅 조성물.
제1항에 있어서,
상기 건조-배합 무기 미립자 첨가제는 건조-배합 무기 미립자 첨가제의 중량을 기준으로 60 내지 98 중량%의 무기 성분 iii)을 포함하는, 분말 코팅 조성물.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 무기 성분 i)은 알루미늄 옥사이드이고,
상기 건조-배합 첨가제 내 무기 성분 i) 대 ii)의 중량비는 10:90 내지 60:40 범위인, 분말 코팅 조성물.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 무기 성분 iii)은 음의 마찰 대전(tribocharge)을 갖는 코팅된 실리카를 포함하는, 분말 코팅 조성물.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 분말 코팅 조성물에는 왁스-코팅된 실리카가 없는, 분말 코팅 조성물.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 무기 성분 iii)은 제1 실리카 및 제2 실리카를 포함하고,
상기 제1 실리카는 음의 마찰 대전을 갖는 표면-처리된 실리카이며,
상기 제2 실리카는 비코팅된 실리카 또는 양의 마찰 대전을 갖는 표면-처리된 실리카인, 분말 코팅 조성물.
제6항에 있어서,
상기 제1 실리카 대 상기 제2 실리카의 중량비는 10:90 내지 90:10, 바람직하게는 20:80 내지 80:20의 범위인, 분말 코팅 조성물.
제7항에 있어서,
상기 제1 실리카 대 상기 제2 실리카의 중량비는 30:70 내지 70:30, 바람직하게는 40:60 내지 60:40인, 분말 코팅 조성물.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 경화성 수지는 카르복실-작용성 폴리에스테르 또는 카르복실-작용성 폴리아크릴레이트이고,
상기 하나 이상의 경화 첨가제는 가교제, 바람직하게는 β-하이드록시알킬아미드 또는 폴리이소시아네이트, 바람직하게는 트리글리시딜 이소시아누레이트를 포함하는, 분말 코팅 조성물.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 경화 시스템은 160℃ 미만, 바람직하게는 140℃ 미만의 온도에서 경화될 수 있는, 분말 코팅 조성물.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 분말 코팅 조성물로 코팅된 기재(substrate).
제11항에 있어서,
상기 기재는 분말 코팅 조성물의 제1 층으로 코팅된 다음,
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 분말 코팅 조성물의 상부 층으로 코팅되는, 기재.