KR20230035338A - 가공 전도체 코팅용 조성물 - Google Patents

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KR20230035338A
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케이블 코팅스 리미티드
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Abstract

본 발명은 용매 및 실리카, 유기적으로 개질된 실리카, 산화티타늄, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 산화철 또는 이들의 조합을 포함하는 결합제; 및 방식제를 포함하는 가공 전도체 코팅용 조성물을 제공하고, 여기서 방식제는 억제제 안료; 희생 안료; 초소수성제; 및 이들의 조합들로부터 선택된다.

Description

가공 전도체 코팅용 조성물
본 발명은 전기 가공 전도체(electric overhead conductor)들을 코팅하기 위한 방식(anti-corrosion) 조성물에 관한 것이다. 코팅들은 졸-겔법(sol-gel method)을 사용하여 생산되며, 코팅된 전도체의 부식을 방지하거나 방해할 수 있다. 이러한 코팅들은 예를 들어, 높은 부식성의 염분을 함유한 수분 또는 이슬이 밤새 또는 아침에 전도체에 형성될 수 있는, 사막 환경에서 유용할 수 있다.
다양한 상이한 유형들의 고전압 전기 가공 전도체는 철탑들 사이에 매달린 알루미늄 케이블들을 포함하는 것으로 알려져 있다. 다양한 상이한 유형들의 고전압 전기 가공 전도체들은 두 그룹(group)들로 나눌 수 있다. 제1 그룹은 80℃의 최대 동작 온도를 갖는 전도체들을 포함한다. 제2 그룹은 150 내지 250℃ 범위의 더 높은 최대 동작 온도를 갖는 전도체들을 포함한다.
가공 전도체들은 대기 조건들에 지속적으로 노출로 인해 부식을 겪게 된다. 예를 들어, 사막 환경은 사막과 바다 또는 해양으로부터의 염분으로 인해 부식성이 높을 수 있다. 특히 이슬점에 도달한 사막 환경의 밤에는, 상당한 습기가 라인들에 모일 수 있다. 그러면 수분은 가공 전도체의 코어로 들어갈 것이고 코어의 부식을 빠르게 가속화하는 역할을 할 것이다.
또한, 높은 자외선("UV") 조사, 고온(부식 역학을 가속화함) 및 NOx 및 SOx와 같은 대기 오염 물질들은 사막 환경들을 잠재적으로 높은 부식성의 환경들로 만드는 역할을 한다.
따라서, 많은 경우들에서, 알루미늄 전도체 강철 보강 케이블(ACSR) 전도체들의 강철 코어들은 빠르게 부식될 것이다. 전도체들은 또한 전도체의 가용 수명을 감소시킬 수 있는 표면 피팅(surface pitting) 및 틈새 부식(crevice corrosion)을 겪게 된다. 궁극적으로, 코어의 부식은 교체가 필요한 라인들을 초래할 것이다.
이러한 현상들은 그들이 거의 주변 온도에서 차례로 동작하기 때문에 일시적 또는 영구적으로 가벼운 부하가 걸리는 라인들에서 특히 두드러진다.
따라서 본 발명은 가공 전도체들의 부식을 방지하는 것에 관한 것이다. 이는 높은 부식성의 이슬이나 염분을 함유한 습기가 가공 전도체에서 밤새 또는 아침에 가장 먼저 형성될 수 있는, 사막들과 같은 환경들에서 특히 유용할 수 있다.
부식을 방지할 뿐만 아니라, 가공 전도체용 코팅들은 전도체의 동작 온도를 감소시킬 수 있는 한편, 불량한 광학 특성들, 시간 경과에 따른 변색 및 불량한 내식성(corrosion resistance)과 같은, 종래의 코팅들이 겪는 일부의 문제들을 겪지 않는 것이 또한 바람직하다.
따라서 본 발명은 또한 상승된 온도들(예를 들어, 150 내지 250℃의 범위)에서 동작할 수 있는 가공 전도체를 제공하는 것과 관련이 있고, 이는 먼지와 환경 오염물질들이 축적됨으로써 변색되는 경향이 적고 따라서 오랜 시간 동안 흰색으로 남아있는 전도체 덕에 의해 시간이 지남에 따라 성능의 손실이 감소하거나 무시할 수 있을 정도이다.
본 발명은 또한 용이하고 저온들에서 제조될 수 있는 코팅 조성물들, 및 장기간 지속되는 코팅들을 제공한다.
WO 2017/192864는 얼음 부착을 감소시키고 가공 전도체들 상의 얼음 축적을 최소화하는 코팅 조성물을 개시한다. 코팅 조성물은 중합체 결합제(polymeric binder)(예를 들어, 수계 플루오로에틸렌 비닐 에테르 공중합체 "FEVE") 및 필름 형성 윤활제(lubricant)를 포함한다. 필름 형성 윤활제는 수계 사이클로 실리콘 윤활제 또는 퍼플루오로알킬 사슬들을 갖는 중합체 수지를 포함할 수 있다.
WO 2015/200146은 전도체들과 같은 기판들을 위한 UV 저항성 초소수성 코팅 조성물(UV-resistant superhydrophobic coating composition)들을 개시한다. 코팅 조성물들은 플루오로폴리머 또는 에폭시 폴리머 수지를 포함하는 폴리머 결합제(polymer binder)를 포함한다.
이러한 공지된 코팅 조성물들과는 대조적으로, 본 발명의 코팅 조성물은 주로 무기 결합제(inorganic binder)를 사용하여 형성된다. 이는 유기 코팅(organic coating)에 대해 약 20년의 최대 유효 수명에 비해, 실리카와 같은 무기 코팅은 30 내지 50년 동안 지속될 가능성이 있기 때문에, 더 오래 지속되는 코팅을 달성하는 데 도움이 된다.
본 발명에서 사용되는 무기 결합제들은 졸-겔 프로세스의 이용을 통해, 저온에서, 신속하고 간단하게 생산될 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 가공 전도체 코팅용 조성물이 제공되며, 상기 조성물은:
용매 및 실리카, 유기적으로 개질된 실리카, 산화티타늄, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 산화철 또는 이들의 조합을 포함하는 결합제; 및
방식제를 포함하고, 방식제는 억제제 안료; 희생 안료; 초소수성제; 및 이들의 조합으로부터 선택된다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 경화된 코팅이 제공되며, 상기 코팅은:
실리카, 유기적으로 개질된 실리카, 산화티타늄, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 산화철 또는 이들의 조합을 포함하는 매트릭스; 및
방식제를 포함하고, 방식제는 억제제 안료; 희생 안료; 초소수성제; 및 이들의 조합으로부터 선택된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 코팅 조성물을 형성하는 방법이 제공되며, 상기 방법은:
용매 및 실리카, 유기적으로 개질된 실리카, 산화티타늄, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 산화철 또는 이들의 조합을 포함하는 결합제를 졸-겔 프로세스에 의해 형성하는 단계;
방식제를 첨가하는 단계를 포함하고, 방식제는 억제제 안료; 희생 안료; 초소수성제; 및 이들의 조합으로부터 선택된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 코팅 조성물을 형성하기 위한 졸-겔 방법이 제공되며, 상기 방법은:
(i) 실리콘 알콕사이드, 유기실란, 티타늄 알콕사이드, 알루미늄 알콕사이드, 지르코늄 알콕사이드, 철 알콕사이드 또는 이들의 조합으로부터 선택된 전구체를 적어도 부분적으로 가수분해하는 단계;
(ii) 단계 (i)의 생성물을 적어도 부분적으로 중합하여 실리카, 유기적으로 개질된 실리카, 산화티타늄, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 산화철 또는 이들의 조합을 형성하는 단계;
(iii) 방식제를 첨가하는 단계를 포함하고, 방식제는 억제제 안료; 희생 안료; 초소수성제; 및 이들의 조합으로부터 선택된다.
단계 (i) 및 (ii)는 별개의 단계로 발생하거나 단일 단계에서 함께 발생할 수 있다.
용매는 최종 제품에 존재한다. 일반적으로 전구체는 용매에 존재할 것이다. 따라서 단계 (i)는 전구체를 용매 중에서 적어도 부분적으로 가수분해하는 단계를 포함할 수 있으며, 전구체는 실리콘 알콕사이드, 유기실란, 티타늄 알콕사이드, 알루미늄 알콕사이드, 지르코늄 알콕사이드, 철 알콕사이드 또는 이들의 조합으로부터 선택된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면 코팅을 형성하는 방법이 제공되며, 이 방법은 본 발명의 코팅 조성물을 가공 전도체의 적어도 일부에 적용하고 조성물을 경화시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 키트가 제공되며, 상기 키트는:
실리콘 알콕사이드, 유기실란, 티타늄 알콕사이드, 알루미늄 알콕사이드, 지르코늄 알콕사이드, 철 알콕사이드 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 전구체 및 용매를 포함하는 제1 부분; 및
방식제를 포함하는 제2 부분을 포함하고, 방식제는 억제제 안료; 희생 안료; 초소수성제; 및 이들의 조합으로부터 선택된다.
사용 시 키트의 제1 부분은 졸-겔 프로세스를 통해 가수분해 및 중합된다. 이어서 키트의 제1 및 제2 부분을 함께 혼합하여 가공 전도체의 적어도 일부에 도포되고 경화시켜 가공 전도체의 적어도 일부 상에 코팅을 형성하는 조성물을 형성한다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 키트가 제공되며, 상기 키트는:
용매 및 실리카, 유기적으로 개질된 실리카, 산화티타늄, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 산화철 또는 이들의 조합을 포함하는 결합제를 포함하는 제1 부분; 및
방식제를 포함하는 제2 부분을 포함하고, 방식제는 억제제 안료; 희생 안료; 초소수성제; 및 이들의 조합으로부터 선택된다.
사용시, 키트의 제1 및 제2 부분을 함께 혼합하여 가공 전도체의 적어도 일부에 도포되고 경화시켜 가공 전도체의 적어도 일부 상에 코팅을 형성하는 조성물을 형성한다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명의 조성물로 적어도 부분적으로 코팅된 가공 전도체가 제공되며, 여기서 조성물은 사용시 가공 전도체의 적어도 일부 상에 코팅을 형성하도록 경화된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명의 경화 코팅으로 적어도 부분적으로 코팅된 가공 전도체가 제공된다.
본 발명의 다양한 실시예들은 예시적인 목적으로 제공된 다른 구성들과 함께 첨부된 도면들을 참조하여, 이제 단지 예로서 설명될 것이다.
도 1은 실리카의 구조를 예시한다.
도 2는 유기적으로 개질된 실리카의 구조를 예시한다.
본 발명의 양태에 따르면, 가공 전도체 코팅용 조성물이 제공되며, 상기 조성물은:
용매 및 실리카, 유기적으로 개질된 실리카, 산화티타늄, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 산화철 또는 이들의 조합을 포함하는 결합제; 및
방식제(anti-corrosion agent)를 포함하고, 여기서 방식제는 억제제 안료(inhibitor pigment); 희생 안료; 초소수성제(superhydrophobic agent); 및 이들의 조합으로부터 선택된다.
결합제
용매 뿐만 아니라, 결합제는 실리카, 유기적으로 개질된 실리카, 산화티타늄, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 산화철 또는 이들의 조합을 포함한다. 이 컴포넌트는 최종 코팅 내에서 3차원(3D) 네트워크를 형성한다는 점에서, 네트워크 형성 컴포넌트로 간주될 수 있다.
예를 들어, 실리카의 구조는 도 1에 도시된다. 실리카는 Si-O-Si 결합의 3D 네트워크를 포함하므로, 네트워크 형성 컴포넌트로 간주될 수 있다. 당업자가 이해할 수 있는 바와 같이, 도 1에 도시된 구조는 2D로 묘사되지만, 실제로는 Si-O-Si 결합을 포함하는 3D 구조, 즉 SiO2의 3D 네트워크일 것이다.
대안적으로, 실리카, 유기적으로 개질된 실리카, 산화티타늄, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 산화철 또는 이들의 조합은 매트릭스 상(matrix phase)으로 간주될 수 있다. 따라서, 일 양태에서 본 발명은 실리카, 유기적으로 개질된 실리카, 산화티타늄, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 산화철 또는 이들의 조합으로 이루어진 그룹로부터 선택되는 매트릭스 및 용매를 포함하는 결합제를 포함하는 것으로 간주될 수 있다.
매트릭스는 졸-겔 프로세스에 의해 형성되고, 따라서 일반적으로 산과 같은 촉매(catalyst)의 존재 하에, 전구체 물질(precursor material)들로부터 가수분해된다. 이와 같이, 결합제는 또한 전구체 물질(들)의 일부를 포함할 수 있다.
따라서 본 발명의 코팅 조성물은 용매 및 (i) 실리카, 유기적으로 개질된 실리카, 산화티타늄, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 산화철 또는 이들의 조합; 및 (ii) 컴포넌트 (i)의 전구체를 포함하는 결합제를 포함한다. 달리 말하면, 결합제는 용매 및 (i) 실리카, 유기적으로 개질된 실리카, 산화티타늄, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 산화철 또는 이들의 조합으로 이루어진 기로부터 선택되는 매트릭스; 및 (ii) 매트릭스의 전구체를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 결합제는 실리카 또는 유기적으로 개질된 실리카, 보다 바람직하게는 유기적으로 개질된 실리카를 포함한다. 즉, 바람직하게 매트릭스는 실리카 또는 유기적으로 개질된 실리카, 보다 바람직하게는 유기적으로 개질된 실리카이다.
본 발명에서 사용하기에 적합한 전구체들은 규소 알콕사이드, 적어도 2개(바람직하게는 3개)의 Si-O 결합들을 함유하는 유기실란, 티타늄 알콕사이드, 알루미늄 알콕사이드, 지르코늄 알콕사이드, 철 알콕사이드 또는 이들의 조합을 포함한다. 하나 이상의 전구체들이 사용될 수 있다.
규소 알콕사이드는 화학식 Si(OR)4를 가지며, 여기서 각 R은 독립적으로 알킬기와 같은, 임의의 적합한 유기기이다. 바람직한 R 기들은 C1-8알킬, 더 바람직하게는 C1-5알킬, 더욱 더 바람직하게는 메틸 또는 에틸을 포함한다. 특히 바람직한 규소 알콕사이드는 테트라에틸 오르토실리케이트(TEOS) 및 테트라메틸 오르토실리케이트(TMOS)를 포함한다.
본 발명에서 전구체들로 사용하기에 적합한 유기실란들은 적어도 2개의 Si-O 결합들을 포함해야 한다. 즉, 적합한 유기실란들은 2개 또는 3개, 바람직하게는 3개의 Si-O 결합들을 포함해야 한다. 예를 들어, 적합한 유기실란들은 화학식 SiR2(OR)2또는 SiR(OR)3을 가질 수 있으며, 여기서 각 R은 독립적으로 알킬, 비닐 또는 에폭시기와 같은, 임의의 적합한 유기기이다.
바람직한 유기실란들은 화학식 SiR2(OR1)2 또는 SiR(OR1)3을 가지며, 여기서 각 R1기는 독립적으로 임의의 적합한 유기기, 바람직하게는 알킬기, 더 바람직하게는 C1-8알킬, 더욱 더 바람직하게는 C1-5알킬, 및 가장 바람직하게는 메틸 또는 에틸이다. 각 R 기는 독립적으로 임의의 적합한 유기기(알킬, 비닐 또는 에폭시기와 같은)일 수 있지만, 각 R기는 16개 이상의 비수소 및 비불소 원자들을 함유하지 않는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 각 R 기는 16개 이상의 비수소 및 비불소 원자들을 함유하지 않으며, 보다 더 바람직하게는 각 R 기는 8개 이상의 비수소 및 비불소 원자들을 함유하지 않는다.
본 발명에서 전구체들로서 사용하기에 적합한 특히 바람직한 유기실란들은 메틸트리메톡시실란(MTMS), 비닐트리메톡시실란(VTMS), 트리에톡시비닐실란(TEVS), 트리메톡시페닐실란, 트리에톡시페닐실란, (3-아미노프로필)트리에톡시실란(APTES), 트리에톡시(옥틸)실란(C8-TEOS), 3(2-아미노에틸아미노)프로필디메톡시메틸실란(AEAPS), (3-글리시딜옥시프로필)트리메톡시실란(GPTMS), [3-(메타크릴로일옥시)프로필]트리메톡시실란(MAPTS), 헥사데실트리메톡시실란, (3-메르캅토프로필)트리메톡시실란(MPTMS), 1H,1H,2H,2H-퍼플루오로옥틸트리에톡시실란(FOTS), 및 1H,1H, 2H,2H-퍼플루오로데실트리에톡시실란(PFDTES)을 포함한다.
당업자가 인식하는 바와 같이, 본 발명에서 위에서 열거된 규소 알콕사이드 및 유기실란들과 같은 규소계 전구체들의 사용은 실리카 또는 유기적으로 개질된 실리카를 포함하는 결합제의 형성을 초래할 것이다.
또한, 유기적으로 개질된 실리카는 또한 유기적으로 개질된 실리카 중합체 네트워크의 일부를 형성하는 보조 수지와 함께 규소 알콕사이드(예를 들어 TEOS와 같이, 위에서 열거된 것)를 공동-가수분해함으로써 형성될 수 있다. 따라서, 다양한 실시예들에 따르면 하나 이상의 보조 수지들은 전구체에 첨가될 수 있다. 적합한 보조 수지들은 폴리디메틸실록산(PDMS)과 같은 폴리실록산들을 포함한다. 이는 약간의 탄성을 도입하여 코팅의 유연성을 증가시키는 실리카 네트워크로 교차 결합할 수 있다. 따라서, 유기적으로 개질된 실리카는 PDMS와 같은 폴리실록산과 함께 규소 알콕사이드(예를 들어 TEOS와 같이, 위에서 열거된 것들)를 공동-가수분해함으로써 형성될 수 있다.
대조적으로, 티타늄, 지르코늄, 철 또는 알루미늄계 전구체들은 개별적으로 티타늄 산화물, 알루미늄 산화물, 지르코늄 산화물 또는 철 산화물을 포함하는 결합제들을 형성하는 데 사용될 수 있다. 적합한 티타늄, 지르코늄, 철 또는 알루미늄계 전구체들의 예들은 티타늄, 지르코늄, 철 및 지르코늄 터트-부톡시드, 지르코늄 프로폭시드 및 알루미늄 이소프로폭시드와 같은, 알루미늄 알콕사이드들을 포함한다.
규소, 티타늄, 지르코늄, 철 또는 알루미늄계 전구체들의 조합은 또한 결합제를 형성하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 지르코늄계 전구체들과 규소계 전구체들의 조합은 사용될 수 있다. 이 경우에서, 결합제는 실리카 및 산화지르코늄을 포함할 것이다. 대안적으로, 조합은 알루미늄계 전구체들 및 규소계 전구체들일 수 있다. 이 경우에서, 결합제는 실리카 및 산화알루미늄을 포함할 것이다.
바람직하게, 전구체는 선택적으로 위에서 열거된 것과 같은 하나 이상의 다른 전구체와 조합된, 테트라에틸 오르토실리케이트(TEOS)를 포함한다. 예를 들어, 전구체들의 특히 바람직한 조합들은 테트라에틸 오르토실리케이트 및 트리에톡시비닐실란을 포함한다.
결합제를 형성하기 위해, 전구체(예를 들어, TEOS)는 먼저 다음과 같이 가수분해된다:
M(OR)4　+ H2O
Figure pct00001
M(OH)4　+ 4 R-OH
여기서 M은 Si, Ti, Al, Zr 또는 Fe, 바람직하게는 Si이다.
위의 반응은 종종 예를 들어 HCl과 같은 산 또는 암모니아와 같은 염기를 사용하여, 촉매된다.
둘째, 수산화물 생성물은 산화물을 형성하기 위해 응축 및 중합한다. 이 프로세스는 다음과 같이 진행된다:
M(OH)4
Figure pct00002
MO2 + 2 H2O
위의 반응은 종종 예를 들어 HCl과 같은 산 또는 암모니아와 같은 염기를 사용하여, 촉매된다.
위에서 설명한 반응들에서 별도의 단계들로 도시되지만, 가수분해 및 중합 단계들은 동시에 발생할 수 있다.
또한, 특정 전구체들을 사용함으로써, 유기 컴포넌트들은 매트릭스 상 내에 포함될 수 있다. 예를 들어, 위에서 언급된 유기실란들은 잔류 유기기들을 함유할 실리카 구조를 형성하는 데 사용될 수 있다. 이는 Si-C 결합으로 인해, 전구체의 완전한 가수분해가 불가능하기 때문이다.
예를 들어, 유기실란의 가수분해는 다음과 같이 진행될 수 있다:
SiR2(OR)2 + H2O
Figure pct00003
SiR2(OH)2 + 2 R-OH
SiR2(OH)2
Figure pct00004
유기적으로 개질된 실리카 + 2 H2O
또는
SiR(OR)3 + H2O
Figure pct00005
SiR(OH)3 + 3 R-OH
SiR(OH)3
Figure pct00006
유기적으로 개질된 실리카 + 2 H2O
유기실란 전구체를 사용하여 형성된 유기적으로 개질된 실리카 구조의 예는 도 2에 도시된다.
위에서 논의된 순수 무기 매트릭스 상들(예를 들어, 실리카, 이산화티타늄 등)에 비해 유기적으로 개질된 실리카의 이점은 유기 컴포넌트로 인한 기계적 유연성, 무기 컴포넌트로 인한 우수한 화학적 내구성 과 같은, 유기 폴리머들과 무기물들 모두의 특성들을 가질 수 있다는 점이다. 유기기(들)과 유기기(들)의 농도를 변경함으로써 유기적으로 개질된 실리카의 물리적 특성들을 튜닝하는 것이 또한 가능하다.
사용된 전구체에 관계없이, 일부 전구체는 일반적으로 불완전한 가수분해로 인해, 코팅 조성물의 결합제에 존재한다. 따라서, 위에서 논의한 바와 같이, 결합제는 용매 및 (i) 실리카, 유기적으로 개질된 실리카, 산화티타늄, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 산화철 또는 이들의 조합; 및 (ii) 컴포넌트 (i)에 대한 전구체를 포함할 수 있다.
예를 들어, 결합제는 용매, 실리카 및 규소 알콕사이드(예를 들어, TEOS)를 포함할 수 있다. 대안적으로, 결합제는 용매, 유기적으로 개질된 실리카 및 적어도 2개의 Si-O 결합들을 함유하는 유기실란(예를 들어, 트리에톡시비닐실란) 및 또한 선택적으로 규소 알콕사이드(예를 들어, TEOS)를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 코팅 조성물은 적어도 약 45중량% 또는 약 50중량% 이상의 결합제를 포함한다. 보다 바람직하게는, 조성물은 적어도 약 70중량% 이상의 결합제를 포함한다. 훨씬 더 바람직하게는, 조성물은 적어도 약 80중량% 이상의 결합제를 포함한다. 가장 바람직하게는, 조성물은 적어도 약 90중량% 이상의 결합제를 포함한다.
결합제 내에서는, 용매들을 제외한 결합제 및 전구체의 총 중량에 기초하여, 결합제의 적어도 약 50중량%, 보다 바람직하게는 적어도 약 60중량%, 및 보다 더 바람직하게는 적어도 약 70중량%은 실리카, 유기적으로 개질된 실리카, 산화티타늄, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 산화철 또는 이들의 조합인 것이 바람직하다.
그러나, 실리카, 유기적으로 개질된 실리카, 산화티타늄, 산화알루미늄, 산화지르코늄 및 산화철은 고체들이기 때문에, 용매들을 제외한 결합제 및 전구체의 총 중량에 기초하여, 결합제의 약 95 중량% 미만, 더욱 바람직하게는 약 90중량% 미만은 실리카, 유기적으로 개질된 실리카, 산화티타늄, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 산화철 또는 이들의 조합인 것이 바람직하다.
따라서 결합제는 일반적으로 용매를 제외한 결합제 및 전구체의 총 중량에 기초하여, 약 5에서 약 50 중량%의 전구체, 보다 바람직하게는 약 10에서 약 30 중량%의 전구체를 포함한다.
따라서, 결합제는 (i) 및 (ii)의 총 중량에 기초하여, (i) 약 50 중량%에서 약 95 중량%의 실리카, 유기적으로 개질된 실리카, 산화티타늄, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 산화철 또는 이들의 조합; 및 (ii) 약 5 중량%에서 약 50 중량%의 컴포넌트 (i)에 대한 전구체를 포함할 수 있다.
보다 바람직하게는, 결합제는 (i) 및 (ii)의 총 중량에 기초하여, (i) 약 70 중량%에서 약 90 중량%의 실리카, 유기적으로 개질된 실리카, 산화티타늄, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 산화철 또는 이들의 조합; 및 (ii) 약 10 중량%에서 약 30 중량%의 컴포넌트 (i)에 대한 전구체를 포함한다.
결합제는 또한 용매, 바람직하게는 알코올을 포함한다. 바람직하게는, 알코올은 에탄올, 이소프로판올, 2-부톡시에탄올, 2-에톡시에탄올, 부탄올, 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 보다 바람직하게는, 알코올은 에탄올, 이소프로판올, 또는 이들의 조합이다.
일반적으로 존재하는 임의의 물은 가수분해에 사용된다. 따라서 결합제는 일반적으로 10 중량% 이하의 물, 바람직하게는 5 중량% 이하의 물, 보다 바람직하게는 1 중량% 이하의 물, 및 가장 바람직하게는 0.1 중량% 이하의 물을 포함한다.
따라서 전체 조성물은 10 중량% 이하의 물, 바람직하게는 5 중량% 이하의 물, 보다 바람직하게는 1 중량% 이하의 물, 및 가장 바람직하게는 0.1 중량% 이하의 물을 포함할 수 있다.
용매는 결합제의 총 중량에 기초하여, 일반적으로 약 50 중량%에서 약 90 중량%, 바람직하게는 약 60 중량%에서 약 80 중량% 또는 약 70 중량%에서 약 90 중량%의 양으로 결합제에 존재한다.
코팅 조성물의 총 중량에 기초하여, 용매는 약 25 중량%에서 약 90 중량%, 바람직하게는 약 45 중량%에서 약 90 중량%, 보다 바람직하게는 약 50 중량%에서 약 90 중량%, 및 가장 바람직하게는 약 60 중량%에서 약 80 중량%의 양으로 코팅 조성물에 존재할 수 있다.
위에서 논의된 바와 같이, 본 발명의 코팅 조성물은 주로 무기 결합제를 사용하여 형성된다. 따라서, 결합제는 바람직하게는 플루오로폴리머들 또는 에폭시 폴리머 수지들(예를 들어, WO 2015/200146에서 사용된 바와 같이) 및 실리콘 폴리머들(예를 들어, WO 2017/192864에서 사용된 바와 같이)을 포함하는, 유기 폴리머들을 함유하지 않는다.
보다 일반적으로, 본 발명의 코팅 조성물은 바람직하게는 약 5중량% 미만의 유기 폴리머들, 보다 바람직하게는 1 중량% 미만의 유기 폴리머들을 함유한다.
방식제
본 발명의 코팅 조성물로부터 형성된 코팅들은 내식성이다. 이는 적어도 부분적으로 코팅 조성물의 방식 컴포넌트의 존재로 인한 것이다. 하나 이상의 방식제들이 사용될 수 있다. 방식제는 억제제 안료; 희생 안료; 초소수성제; 및 이들의 조합들로부터 선택된다. 억제제 안료, 희생 안료 및 초소수성제 중 각 하나 이상이 사용될 수 있다.
각각의 경우에, 방식제는 조성물의 총 중량에 기초하여, 바람직하게는 코팅 조성물의 50 중량% 미만, 더 바람직하게는 약 0.01에서 약 20 중량%, 훨씬 더 바람직하게는 약 0.1에서 약 10 중량%, 및 가장 바람직하게는 약 0.5에서 약 2 중량%의 양으로 존재한다. 대안적으로, 방식제는 약 1에서 약 10 중량%, 바람직하게는 약 2에서 약 6 중량%, 훨씬 더 바람직하게는 약 3에서 약 5 중량%의 양으로 존재할 수 있다.
방식제는 매트릭스의 형성 후에 첨가된다. 즉, 결합제가 형성된 후 방식제가 첨가된다.
억제제 안료
억제제 안료들(억제제들이라고도 함)은 부식을 억제하는 작용제들이다.
적합한 억제제 안료들/작용제들은 산화세륨(바람직하게는 산화세륨 나노입자들), 세륨 몰리브데이트(바람직하게는 세륨 몰리브데이트 나노와이어들), 질산 세륨, 바나듐 기반 시약, 산화 아연, 니오븀, 베마이트, 몰리브덴산아연, 몰리브덴산칼슘, 몰리브덴산스트론튬, 인산아연, 인산칼슘, 칼슘 개질된 실리카, 아연 5-니트로이소프탈레이트, 수산화인산칼슘, 마그네슘 수소 오르토인산염, 칼슘 마그네슘 오르토인산염, 칼슘 스트론튬 인규산염, 아연 칼슘 스트론튬 알루미늄 오르토인산 규산염, 칼슘 알루미늄 폴리인산 규산염, 스트론튬 알루미늄 폴리인산, 아연 알루미늄 몰리브덴 오르토인산염, 아연 알루미늄 폴리인산, 및 아연 몰리브덴 오르토인산염을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다. 이들 억제제들은 단독으로 또는 조합하여 사용될 수 있다.
바람직한 억제제 안료들/작용제들은 산화 아연, 니오븀, 베마이트, 몰리브덴산아연, 몰리브덴산칼슘, 몰리브덴산스트론튬, 인산아연, 인산칼슘, 칼슘 개질된 실리카, 아연 5-니트로이소프탈레이트, 수산화인산칼슘, 마그네슘 수소 오르토인산염, 칼슘 마그네슘 오르토인산염, 칼슘 스트론튬 인규산염, 아연 칼슘 스트론튬 알루미늄 오르토인산 규산염, 칼슘 알루미늄 폴리인산 규산염, 스트론튬 알루미늄 폴리인산, 아연 알루미늄 몰리브덴 오르토인산염, 아연 알루미늄 폴리인산, 아연 몰리브덴 오르토인산염, 및 이들의 조합을 포함한다.
특히 바람직한 억제제 안료들/작용제들은 몰리브덴산아연, 몰리브덴산칼슘, 인산아연, 인산칼슘 및 이들의 조합들을 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 용어 "나노입자들"은 나노미터 규모로 존재하는 입자들, 즉 적어도 하나의 치수가 1000nm 미만, 바람직하게는 약 500nm 미만인 입자들을 의미한다. 바람직하게는, 가장 긴 치수는 1000nm 미만, 보다 바람직하게는 약 500nm 미만이다. 따라서, 바람직하게는 모든 치수들은 1000nm 미만, 보다 바람직하게는 약 500nm 미만이다. 보다 바람직하게는, 나노입자들은 1000nm 미만, 보다 바람직하게는 약 500nm 미만의 직경을 가진, 구형이다.
본 명세서에서 사용되는 용어 "나노와이어들"은 1000nm 미만, 바람직하게는 약 500nm 미만이지만 길이가 제한되지 않는, 두께 또는 직경을 갖는 구조를 의미한다. 전형적으로, 나노와이어들은 1000 이상의 길이 대 폭 비율을 갖는다.
희생 안료
희생 안료들(희생제들이라고도 함)은 하부 기판보다 우선적으로 부식되는 화합물들이다. 따라서 희생 안료를 포함하는 코팅들은 하부 기판(예를 들어, 전도체)을 부식으로부터 보호할 것이다.
적합한 희생 안료들/작용제들은 당업자에게 알려져 있을 것이다. 본 발명에 사용될 수 있는 적합한 희생 안료들/작용제들의 예들은 금속 아연 및 금속 알루미늄을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 금속 알루미늄은 박편(flake)들의 형태인 것이 바람직하다.
초소수성제
또한, 초소수성 코팅들은 코팅된 기판 상에 물이 남아 상기 기판을 부식시키는 것을 방지할 수 있기 때문에, 초소수성에 의한 부식을 감소시키는 것도 가능하다. 본 발명의 코팅들은 실질적으로 발수성을 증가시키는 컴포넌트들, 즉 초소수성제를 통합함으로써 초소수성이 될 수 있다.
본 발명에 사용될 수 있는 적합한 초소수성제들의 예들은 소수성 실란들로 표면 개질된 실리카 나노입자들을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 적합한 소수성 실란들은 당업자에게 알려져 있을 것이며, 예를 들어, 헥사메틸디실라잔(HMDS), 테트라에틸 오르토실리케이트(TEOS), 테트라메틸 오르토실리케이트(TMOS), 메틸트리메톡시 실란(MTMS), 비닐트리메톡시실란(VTMS), 트리메톡시페닐실란, (3-아미노프로필)트리에톡시실란(APTES), 트리메틸클로로실란(TMCS), 트리에톡시(옥티)실란(C8-TEOS), 3-(2-아미노에틸아미노)프로필디메톡시메틸실란(AEAPS), (3-글리시딜옥시프로필)트리메톡시실란(GPTMS), [3-(메타크릴로일옥시)프로필]트리메톡시실란 (MAPTS), 헥사데실트리메톡시실란, (3- 메르캅토프로필)트리메톡시실란(MPTMS), 트리에톡시페닐실란, 1H,1H,2H,2H-퍼플루오로옥틸트리에톡시실란, 트리클로로(1H,1H,2H,2H-퍼플루오로옥틸)실란(PFOCTS), 1H,1H,2H, 2H-퍼플루오로데실트리에톡시실란(PFDTES) 및 트리데카플루오로옥틸트리에톡시실란을 포함한다. 특히, 실리카 나노입자가 표면 처리된 후 물질들은 건식 시약으로서 조성물에 혼입될 수 있는 건식 실리카 분말을 형성하도록 건조될 수 있다. 상업적으로 이용가능한 발연 실리카는 디메틸디클로로실란("DDS")으로 처리된 후 발연 실리카인 에어로질 R 972 에보닉(RTM) 및 헥사메틸디실라잔(HMDS)으로 처리된 후 발연 실리카인 에어로질(RTM) R 812를 포함한다.
대안적인 초소수성제들은 강한 소수성 효과를 부여하는 기능성 폴리실록산들을 포함한다. 기능성 폴리실록산은 하나 이상의 아민 또는 플루오로 함유기들로 변형될 수 있다. 폴리실록산 첨가제들은 전체 제형의 약 1에서 약 5중량%의 양으로 첨가될 수 있고 아민 그룹들 또는 플루오로 함유 그룹들로 변형될 수 있다. 이러한 시스템들은 수성 또는 무용제일 수 있다. 상업적으로 이용가능한 예들은 실산 1300(RTM), TEGO 포브 1505(RTM) 및 RUCOSIL B-HS(RTM)를 포함한다.
다른 대안적인 초소수성제들은 폴리메틸실세스퀴옥산들을 포함한다.
위에서 언급된 방식제들 중 임의의 것을 조합하여 코팅 조성물에 사용할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 조성물들은 2개 이상의 초소수성제들을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 방식제는 적어도 하나의 초소수성제를 포함한다. 예를 들어, 방식제는 억제제 안료 및 적어도 하나의 초소수성제; 희생 안료 및 적어도 하나의 초소수성 제제; 또는 희생 안료, 억제제 안료 및 적어도 하나의 초소수성제를 포함할(또는 이로 구성될) 수 있다.
바람직하게는, 코팅 조성물은 약 1에서 약 10 중량%의 억제제 안료 또는 희생 안료(바람직하게는 억제제 안료) 및 약 0.1에서 약 5 중량%의 초소수성제를 포함한다. 보다 바람직하게는, 코팅 조성물은 약 2에서 약 6 중량%의 억제제 안료 또는 희생 안료(바람직하게는 억제제 안료) 및 약 0.5에서 약 2 중량%의 초소수성제를 포함한다.
선택적 첨가제
결합제 및 (하나 이상의) 방식제 뿐만 아니라, 본 발명의 코팅 조성물은 추가의 선택적 첨가제들의 범위를 포함할 수 있다.
충전제
코팅 조성물은 선택적으로 하나 이상의 충전제(filler)들을 포함할 수 있다. 충전제들은 미네랄 함량과 코팅의 최종 두께를 증가시키는 데 유용할 수 있다.
적합한 충전제들은 백색 충전제들을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 백색 충전제는 (i) 산화마그네슘(MgO); (ii) 산화칼슘(CaO); (iii) 산화알루미늄(Al2O3); (iv) 탄산칼슘(CaCO3); (v) 규산알루미늄(Al2SiO5); (vi) 카올린(Al2O3.2SiO2); (vii) 이산화티타늄(TiO2); 또는 (viii) 황산바륨(BaSO4)을 포함할 수 있다. 다른 적합한 충전제들은 탄산칼슘(CaCO3), 하소된 카올린(Al2O3.2SiO2) 또는 활석(예를 들어, 수화된 규산마그네슘(H2Mg3(SiO3)4 또는 Mg3Si4O10(OH)2))을 포함한다.
존재하는 경우, 임의의 충전제들의 총량은 바람직하게는 코팅 조성물의 약 1에서 약 10중량% 과 같은, 약 1에서 약 50중량%의 범위이다.
하나 이상의 충전제들은 0.1 내지 50μm의 평균 입자 크기일 수 있다. 충전제 입자들은 구형, 육각형, 박편형, 섬유 또는 리본형일 수 있다.
반사성 첨가제
코팅 조성물은 선택적으로 하나 이상의 반사성 안료들 또는 첨가제들을 포함할 수 있다. 이러한 첨가제들은 특히 케이블이 많은 양의 태양 복사에 노출되는 환경, 예를 들어, 사막에서, 케이블의 온도가 최적 이상으로 상승하지 않도록 유지하는 수단들로 유용할 수 있다. 반사성 안료는 바람직하게는 적외선 반사성("IR") 안료이다.
존재하는 경우, 임의의 반사성 안료들의 총량은 바람직하게는 코팅 조성물의 약 0.1에서 약 23 중량% 또는 약 10에서 약 22 중량%와 같은, 약 0.1에서 약 25 중량% 범위이다.
대안적으로, 임의의 반사성 안료들의 총량은 코팅 조성물의 약 0.1에서 약 10 중량% 또는 약 10에서 약 15 중량%와 같은, 약 0.1에서 약 15 중량% 범위일 수 있다.
적합한 반사성 첨가제들은 구리, 코발트, 알루미늄, 비스무트, 란탄, 리튬, 마그네슘, 네오디뮴, 니오븀, 바나듐, 철, 크롬, 아연, 티타늄, 망간, 및 니켈 기반 금속 산화물들 및 세라믹들을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 특히 바람직한 반사성 첨가제들은 금홍석 이산화티타늄(TiO2), 알루미노규산나트륨(AlNa12SiO5), 산화아연(ZnO) 및 산화구리(CuO), 가장 바람직하게는 금홍석 이산화티타늄을 포함한다.
바람직하게는, 반사성 안료는 금홍석 이산화티타늄을 포함하고, 금홍석 이산화티타늄의 총량은 코팅 조성물의 약 0.1에서 약 10중량% 또는 약 10에서 약 15중량%와 같은, 약 0.1에서 약 15중량%의 범위이다. 금홍석 이산화티탄은 바람직하게는
Figure pct00007
100nm의 평균 입자 크기("aps")를 갖는다.
바람직하게는 반사제로서 제공되는 금홍석 이산화티타늄(TiO2)은 바람직하게는 (i) 100 nm이상; (ii) 100 내지 200nm; (iii) 200 내지 300nm; (iv) 300 내지 400nm; (v) 400 내지 500nm; (vi) 500 내지 600nm; (vii) 600 내지 700nm; (viii) 700 내지 800nm; (ix) 800 내지 900nm; 또는 (x) 900 내지 1000 nm 이상의 평균 입자 크기("aps")를 갖는다.
금홍석 이산화티타늄(TiO2)은 바람직하게는 실질적으로 구형 입자들을 포함한다.
착색제
하나 이상의 착색제들은 코팅 조성물에 바람직하게는 약 0.02에서 0.2 중량%의 농도로 사용될 수 있다. 착색제들은 유기 또는 무기 안료들일 수 있으며, 이산화티타늄, 금홍석, 티타늄, 아나틴, 브루카이트, 카드뮴 옐로우, 카드뮴 레드, 카드뮴 그린, 오렌지 코발트, 코발트 블루, 세룰리안 블루, 오레오린, 코발트 옐로우, 구리 안료들, 남동석, 한 퍼플, 한 블루, 이집트 블루, 말라카이트, 파리 그린, 프탈로시아닌 블루 BN, 프탈로시아닌 그린 G. 버디그리, 비리디언, 산화철 안료, 핏빛, 카풋 모르툼, 옥사이드 레드, 레드 오커, 베네치안 레드, 프러시안 블루, 클레이 어스 안료들, 옐로우 오커, 생 시에나, 번트 시에나, 생 엄버, 번트 엄버, 마린 안료들(울트라마린, 울트라마린 그린 셰이드), 아연 안료들(예를 들어, 아연 백색, 아연 페라이트), 및 이들의 조합들을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
광촉매제
코팅은 전도체 표면에 먼지를 축적할 수 있으며, 이는 시간이 지남에 따라 바람직하지 않은 영향들을 미친다. 이를 처리하는 한 가지 방법은 코팅에 부착되었을 수 있는 임의의 유기 물질의 광촉매 전환을 가능하게 하는, 광촉매제의 추가를 포함한다. 예를 들어, 아나타제 이산화티타늄(TiO2)이 자외선에 의해 여기되면 수산기(OH-)와 과산화물(O2 -) 라디칼을 생성하여 표면 유기 물질을 이산화탄소(CO2)와 물(H2O)로 분해할 것이다..
따라서 코팅 조성물은 선택적으로 하나 이상의 광촉매 안료들을 포함할 수 있다.
적합한 광촉매제들은 바람직하게는
Figure pct00008
100nm의 평균 입자 크기를 갖는,
Figure pct00009
70 중량% 아나타제 이산화티탄(TiO2)을 포함한다.
광촉매제는
Figure pct00010
75%,
Figure pct00011
80%,
Figure pct00012
85%,
Figure pct00013
90%,
Figure pct00014
95% 또는
Figure pct00015
99% 중량% 아나타제 이산화티타늄(TiO2)을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 광촉매제는 데구사(에보닉)(RTM) P25 또는 에어로사이드(RTM) TiO2P25로 알려진 상업적으로 이용가능한 형태의 이산화티타늄(TiO2)을 포함한다. 데구사(에보닉)(RTM) P25 산화티타늄(TiO2)은 이산화티타늄(TiO2)의 종래의 분말 형태이다. P25 산화티타늄의 특성들은 자세히 조사되었으며 참고사항은 Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, 216(2-3): 179 내지 182에서 분말이 비율 아나타제:금홍석:무정형 78:14:8의 이산화티타늄(TiO2)으로 구성되어 있음을 발견했다.
데구사(에보닉)(RTM) P25는 일반적으로 70:30, 80:20 또는 85:15 아나타제:금홍석 결정들을 포함하는 것으로 보고되며 비정질 형태의 이산화티타늄(TiO2)의 존재에 대해 종종 언급되지 않는다는 점에 유의한다.
데구사(에보닉)(RTM) P25에서 아나타제 이산화티타늄(TiO2)의 평균 입자 크기("aps")는 대략 85nm이고 데구사(에보닉) (RTM) P25에서 금홍석 이산화티타늄(TiO2)의 평균 입자 크기는 약 25nm인 것으로 보고되었다.
이산화티타늄(TiO2)은 화학적으로 안정하고 생물학적으로 무해하기 때문에 유기 오염물질들의 분해를 위한 광촉매로서 특히 바람직하다. 이산화티타늄(TiO2)의 밴드 갭은 3eV(금홍석의 경우 ~3.0, 아나타제의 경우 ~3.2)보다 크므로 순수한 이산화티타늄(TiO2)이 UV 광에 대해 주로 활성화된다.
데구사(에보닉)(RTM) P25에 존재하는 이산화티타늄(TiO2)의 상이한 다형체의 특정 상 혼합물은 상승 효과를 가지며 증가된 광촉매 활성은 순수한 상들과 비교하여 관찰된다(즉, 순수한 금홍석 이산화티타늄(TiO2) 또는 순수한 아나타제 이산화티타늄(TiO2)에 비해).
또한 순수한 아나타제 이산화티타늄(TiO2)이 순수한 금홍석 이산화티타늄(TiO2)보다 더 높은 광촉매 활성을 나타내는 것으로 일반적으로 받아들여지고 있다.
아나타제 이산화티타늄(TiO2)은 금홍석 이산화티타늄(TiO2)보다 밴드 갭이 더 큰 것으로 알려져 있다. 이는 흡수될 수 있는 광을 감소시키지만, 흡착된 분자들의 산화환원(redox) 전위들에 비해 원자가 밴드 최대값을 더 높은 에너지 수준으로 높일 수 있다. 따라서, 전자들의 산화력을 증가시킬 수 있고 전자 전송은 이산화티타늄(TiO2)에서 흡착된 분자들로 용이하게 할 수 있다.
존재하는 경우, 임의의 광촉매 안료의 총량은 바람직하게는 코팅 조성물의 약 1에서 약 10중량%, 더 바람직하게는 약 1에서 약 5중량%, 보다 더 바람직하게는 약 2에서 약 4중량%, 또는 약 1에서 약 2 중량%의 범위이다.
증점제
코팅 조성물은 선택적으로 하나 이상의 증점제들을 포함할 수 있다. 이들은 코팅 조성물의 레올로지(rheology)를 개선하는데 유용할 수 있다.
적합한 증점제들은 소수성으로 개질된 에틸렌옥사이드 우레탄 레올로지 개질제("HUER"), 유기점토들, 폴리아미드들 및 발연 실리카들을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
존재하는 경우, 임의의 증점제의 총량은 바람직하게는 코팅 조성물의 약 1에서 약 3중량%의 범위이다.
습윤제/분산제
코팅 조성물은 선택적으로 하나 이상의 습윤제들 및/또는 분산제들을 포함할 수 있다.
적합한 습윤제들 및/또는 분산제들은 폴리아크릴산, 폴리우레탄, 폴리아크릴레이트, 인산 에스테르 또는 개질된 지방산을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 적합한 습윤제 및/또는 분산제의 일례는 DeCAL 2076(RTM)이다.
존재하는 경우, 임의의 습윤제 및/또는 분산제의 총량은 바람직하게는 코팅 조성물의 약 0.5에서 약 3 중량%의 범위이다.
계면활성제
하나 이상의 계면활성제들은 또한 바람직하게는 약 0.05에서 약 0.5 중량%의 농도로 코팅 조성물에 사용될 수 있다. 적합한 계면활성제들은 양이온성, 음이온성, 또는 비이온성 계면활성제들, 및 지방산 염을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
소포제
하나 이상의 소포제들은 또한 바람직하게는 약 0.5에서 약 3 중량%의 농도로, 코팅 조성물에 사용될 수 있다. 적합한 소포제들은 당업자에게 알려져 있고 폴리실록산계, 광유계, 식물성 기름계 또는 중합체계 소포제들을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
UV 경화제
코팅 조성물은 선택적으로 하나 이상의 UV 경화제들을 포함할 수 있다. 이들은 경화 반응을 전파하는 데 유용할 수 있다.
적합한 UV 경화제들은 당업자에게 알려져 있을 것이며, 메틸-1[4-(메틸티오)페닐]-2-모폴리노프로판-1-하나 (옴니라드 907, IGM)와 같은 α-아미노케톤 광개시제, 벤조페논(BP)과 같은 감광제, 및 트리페닐포스핀과 같은 탈산소제를 포함하는 3개의 컴포넌트 시스템을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
존재하는 경우, 임의의 UV 경화제의 총량은 바람직하게는 코팅 조성물의 약 5에서 약 7중량%의 범위이다. UV 경화제 내의 각 컴포넌트는 일반적으로 동일한 양으로 존재한다. 따라서, UV 경화제는 상기 열거된 3개의 컴포넌트들의 각각의 약 2중량%를 포함할 수 있다. 따라서 전체적으로 UV 경화제는 코팅 조성물의 약 6중량%의 양으로 존재할 것이다.
화학적 경화 촉매
코팅 조성물은 선택적으로 하나 이상의 화학적 경화 촉매를 포함할 수 있다. 이들은 전구체의 가수분해-축합 반응(hydrolysis-condensation reaction)을 전파하는 데 유용할 수 있다.
적합한 화학적 경화 촉매는 당업자에게 알려져 있을 것이며, 디부틸주석 디라우레이트를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 디부틸주석 디라우레이트는 2개의 실란올 말단 그룹들 사이의 가수분해-축합 반응을 위한 촉매로 작용할 수 있다. 이는 알콕시 실란, 플루오로알킬실란 및 실란올 말단 폴리디메틸실록산과 같은 하이드록실 말단 폴리머들을 포함할 수 있다.
존재하는 경우, 임의의 화학적 경화 촉매의 총량은 바람직하게는 코팅 조성물의 약 0.1에서 약 1중량%의 범위이다.
UV 안정화제
코팅 조성물은 선택적으로 하나 이상의 UV 안정화제들을 포함할 수 있다.
적합한 UV 안정화제들은 당업자에게 알려져 있을 것이며, 2-(2H-벤조트리아졸-2-일)-p-크레졸, 2-[4,6-비스-(2,4-디메틸페닐)-1,3,5-트리아진-2-일]-5-(옥틸옥시)페놀, 및 비스(1-옥틸옥시-2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)세바케이트 및 비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜)세바케이트와 같은 장애 아민 광 안정제("HALS")들을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
존재하는 경우, 임의의 UV 안정화제의 총량은 바람직하게는 코팅 조성물의 약 0.5에서 약 5중량%의 범위이다.
프라이머
본 발명의 코팅을 위한 하부 기재는 바람직하게는 알루미늄 금속이다. 이러한 기판에 대한 접착력은 금속 프라이머에 직접 에틸 실리케이트와 같은 프라이머를 사용하여 개선할 수 있다.
조성물의 형성 방법
위에서 논의된 바와 같이, 본 발명의 조성물들은 졸-겔 프로세스를 사용하여 형성된다.
제1 단계는 결합제를 형성하기 위한, 전구체의 가수분해 및 후속 중합을 포함한다. 상기 논의된 바와 같이, 이 단계에서 결합제는 용매 및 실리카, 유기적으로 개질된 실리카, 산화티타늄, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 산화철 또는 이들의 조합뿐만 아니라 일부 잔류 전구체를 포함할 수 있다.
이 단계에서, 전구체의 가수분해는 일반적으로 약 70 내지 90% 완료와 같이, 약 70 내지 95% 완료된다. 완전한 완료는 실리카, 유기적으로 개질된 실리카, 산화티타늄, 산화알루미늄, 산화지르코늄 및/또는 산화철의 고체 필름의 형성을 초래한 후, 케이블에 적용될 수 없다.
이 단계에서, 방식제(들) 및 위에서 논의된 것과 같은 임의의 다른 선택적 컴포넌트들은 조성물에 첨가될 수 있다.
따라서 본 발명은 코팅 조성물 형성을 위한 졸-겔 방법을 제공하고, 상기 방법은:
용매 및 실리카, 유기적으로 개질된 실리카, 산화티타늄, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 산화철 또는 이들의 조합을 포함하는 바인더를 졸-겔 프로세스에 의해 형성하는 단계;
방식제를 첨가하는 단계를 포함하고, 여기서 상기 방식제는 억제제 안료; 희생 안료; 초소수성제; 및 이들의 조합들로부터 선택된다.
달리 말하면, 본 발명은 코팅 조성물 형성을 위한 졸-겔 방법을 제공하고, 상기 방법은:
(i) 실리콘 알콕사이드, 유기실란, 티타늄 알콕사이드, 알루미늄 알콕사이드, 지르코늄 알콕사이드, 철 알콕사이드 또는 이들의 조합으로부터 선택된 전구체를 적어도 부분적으로 가수분해하는 단계;
(ii) 실리카, 유기적으로 개질된 실리카, 산화티타늄, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 산화철 또는 이들의 조합을 형성하기 위해 단계 (i)의 생성물을 적어도 부분적으로 중합하는 단계;
(iii) 방식제를 첨가하는 단계를 포함하고, 상기 방식제는 억제제 안료; 희생 안료; 초소수성제; 및 이들의 조합들부터 선택된다.
단계들 (i) 및 (ii)는 별개의 단계로 발생하거나, 또는 단일 단계에서 함께 발생할 수 있다.
위에서 논의된 바와 같이, 코팅 조성물 내의 전구체의 가수분해는 일반적으로 약 70 내지 95% 또는 70 내지 90% 완료된다. 따라서 상기 기재된 방법들에서 "전구체를 적어도 부분적으로 가수분해하는" 단계는 바람직하게는 전구체를 부분적으로(그러나 완전히는 아님) 가수분해하는 단계를 포함한다. 바람직하게는, 이 단계는 전구체의 약 50에서 약 80중량%, 보다 바람직하게는 전구체의 약 70에서 약 95중량% 또는 약 70에서 약 90중량%를 가수분해하는 단계를 포함한다.
졸-겔 프로세스는 HCl과 같은, 산의 존재하에 또는 암모니아와 같은, 염기의 존재하에 행해질 수 있다.
코팅의 형성 방법
졸-겔 조성물을 형성한 후, 조성물은 가공 전도체에 적용될 수 있고 최종 필름 또는 코팅을 형성하도록 경화할 수 있다.
따라서, 본 발명은 필름 또는 코팅을 형성하는 방법을 제공하며, 이 방법은 본 발명의 코팅 조성물을 가공 전도체의 적어도 일부에 적용하고, 조성물을 경화시키는 것을 포함한다.
코팅 조성물을 적용하기 위한 적합한 방법들은 당업자에게 잘 알려져 있을 것이다. 예를 들어, 코팅 조성물은 분무 코팅, 침지 코팅 또는 브러시 또는 롤러로 적용될 수 있다.
적합한 가공 전도체들은 알루미늄 전도체 강철 보강("ACSR") 케이블들, 알루미늄 전도체 강철 지지("ACSS") 케이블들, 알루미늄 전도체 복합 코어("ACCC") 케이블들, 모든 알루미늄 합금 전도체("AAAC") 케이블들, 및 복합 케이블들을 포함한다. 전도체들의 와이어들은 원형 및 사다리꼴을 포함하여 다양한 단면 모양들을 가질 수 있다.
하나 이상의 전처리 프로세스들은 전도체의 표면 또는 코팅을 위한 하나 이상의 전도성 와이어들을 준비하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 전도체 또는 하나 이상의 전도성 와이어들은 화학적 처리, 가압 공기 세정, 열수 처리, 증기 세정, 브러시 세정, 열 처리, 샌드 블라스팅, 초음파, 눈부심 제거, 용매 와이프, 플라즈마 처리 등을 거칠 수 있다.
하나 이상의 가공 전도체들의 표면은 샌드 블라스팅에 의해 눈부심이 없어질 수 있다. 가공 전도체는 코팅 또는 필름을 위한 전도체 또는 하나 이상의 전도성 와이어들의 표면을 준비하기 위한 열처리 프로세스의 일부로 230 내지 250°C 사이의 온도들로 가열될 수 있다. 온도는 코팅 또는 필름에 따라 선택될 수 있다.
경화
일단 기판에 적용되면, 졸-겔 코팅 조성물은 습도, 열 경화 및 UV 경화를 포함하는, 3가지 상이한 경화 방법들 중 하나에 의해 경화될 수 있다.
적용되면, 조성물은 <1시간, 1 내지 2시간, 2 내지 3시간, 3 내지 4시간, 4 내지 5시간, 5 내지 6시간, 6 내지 7시간, 7 내지 8시간, 8 내지 9시간, 9 내지 10시간, 10 내지 11시간, 11 내지 12시간, 12 내지 13시간, 13 내지 14시간, 14 내지 15시간, 15 내지 16시간, 16 내지 17시간, 17 내지 18시간 , 18 내지 19시간, 19 내지 20시간, 20 내지 21시간, 21 내지 22시간, 22 내지 23시간, 23 내지 24시간 또는 >24시간의 기간 동안 경화될 수 있다.
경화 프로세스 동안, 코팅 조성물에 존재하는 대부분의 남아있는 전구체는 가수분해 및 중합되어, 전구체를 거의 함유하지 않는 코팅을 형성할 것이다. 예를 들어, 최종 코팅에서 전구체의 양은 약 1중량% 미만, 바람직하게는 약 0.5중량% 미만일 수 있다.
또한, 결합제에 존재하는 임의의 용매는 경화 또는 필름 형성 프로세스 중에 증발할 것이다. 경화 또는 필름 형성 프로세스 중에 존재하는 잔류 수분은 위에서 논의한 가수분해 및 응축 프로세스를 촉진함으로써, 졸-겔 프로세스가 계속되도록 한다. 따라서 경화 단계 동안, 50% 이상의 상대 습도를 갖는 것이 바람직하고, 그렇지 않으면 물이 경화 공정이 완료되기 전에 증발하여, 부분적으로 필름들 또는 코팅들이 형성되기 때문이다.
졸-겔 코팅들은 상승된 온도들에서 경화될 수 있고, 이는 빠른 경화를 보장할 수 있다. 그러나, 다른 코팅 조성물들과는 대조적으로, 상승된 온도들은 완전한 경화를 달성하기 위해 요구되지 않는다. 이는 코팅 조성물이 가공 케이블에 적용되면 코팅 조성물을 가열하는 것이 어려울 수 있기 때문에 유리하다.
위에서 논의한 경화 프로세스 반응은 Si-O 결합의 가수분해를 통해 진행되기 때문에, 50% 이상의 상대 습도를 갖는 환경은 이 반응이 완료하는데 용이할 것이다. 이는 예를 들어, 개조 인스턴스들과 같이 열 경화가 이용가능하지 않은 상황에서 중요하다.
예를 들어, 열경화를 필요로 하는 코팅으로 코팅된 새로운 가공 전도체들은 제조 프로세스의 일부로서 열경화 단계를 거칠 수 있지만, 열경화는 경화되어 가공 전도체용 코팅을 형성하는 조성물을 갖는 기존 가공 전도체를 개량하고자 하는 경우 상당한 실용적이고 경제적인 문제들을 야기한다는 것이 명백할 것이다. 실제로, 예를 들어, 24시간의 기간동안 150℃에서 최대 300℃의 온도에서 적용된 코팅들을 경화함으로써 대형 가공 전도체 네트워크를 개조하도록 시도하는 것은 많은 상황들에서 비실용적이다. 따라서 본 발명의 졸-겔 코팅 조성물들이 다른 수단들에 의해 주위 온도에서 경화될 수 있다는 것이 매우 유용하다.
조성물이 광경화될 수 있도록 컴포넌트들을 코팅 조성물에 통합하는 것이 또한 가능하다. 이는 처리 에너지와 시간을 감소시킬 수 있으며 전도체들의 코팅들을 경화하기 위한 빠른 한 단계의, 저에너지 프로세스를 초래한다.
광중합(photopolymerization)은 광졸-겔 중합을 생성하여 달성될 수 있다. 이는 광염기 생성기, 감광제(photosensitizer), 및 산소 제거제에 의해 시작된다. 감광제는 예를 들어, 벤조페논을 함유한 옴니라드 907, α-아미노케톤을 포함할 수 있다. 산소 제거제는 트리페닐포스핀을 포함할 수 있다.
상기 논의된 바와 같이, 경화 프로세스 동안 코팅 조성물에 존재하는 모든 남아있는 전구체는 제품(즉, 매트릭스)으로 전환될 것이며, 이에 따라 기판(예를 들어, 가공 케이블) 상에 건조 코팅 또는 필름을 형성할 것이다. 따라서 최종 코팅은 본질적으로 전구체를 포함하지 않을 것이며, 대신에 실리카, 유기적으로 개질된 실리카, 산화티타늄, 산화알루미늄, 산화지르코늄 및/또는 산화철, 및 방식 컴포넌트(즉, 방식제)를 포함하는(바람직하게는 이들로 이루어진) 매트릭스만을 포함할 것이다.
따라서 본 발명은 경화된 코팅을 제공하고, 상기 코팅은:
실리카, 유기적으로 개질된 실리카, 산화티타늄, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 산화철 또는 이들의 조합을 포함하는 매트릭스; 및
방식제를 포함하고, 상기 방식제는 억제제 안료; 희생 안료; 초소수성제; 및 이들의 조합으로부터 선택된다.
따라서 본 발명은 또한 적어도 부분적으로 경화된 코팅으로 코팅된 가공 케이블을 제공하며, 상기 코팅은:
실리카, 유기적으로 개질된 실리카, 산화티타늄, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 산화철 또는 이들의 조합을 포함하는 매트릭스; 및
방식제를 포함하고, 여기서 상기 방식제는 억제제 안료; 희생 안료; 초소수성제; 및 이들의 조합들로부터 선택된다.
매트릭스는 바람직하게는 적어도 약 50 중량%, 바람직하게는 적어도 약 70 중량%, 더 바람직하게는 적어도 약 80 중량%, 가장 바람직하게는 적어도 약 90 중량%의 양으로 본 발명의 경화된 코팅에 존재한다.
코팅은 1 내지 10㎛, 10 내지 20㎛, 20 내지 30㎛, 30 내지 40㎛, 40 내지 50㎛, 50 내지 60㎛, 60 내지 70㎛, 70 내지 80 ㎛, 80 내지 90㎛, 90 내지 100㎛, 100 내지 110㎛, 110 내지 120㎛, 120 내지 130 ㎛, 130 내지 140㎛ 또는 140 내지 150㎛의 범위의 두께를 가질 수 있다.
경화 후, 코팅은 바람직하게는 약 20에서 약 120㎛, 보다 바람직하게는 약 30에서 약 100㎛, 훨씬 더 바람직하게는 약 35에서 약 70㎛, 및 가장 바람직하게는 약 40에서 약 60㎛의 두께를 갖는다.
코팅된 전도체의 특징들
이해할 수 있는 바와 같이, 단일 코팅의 적용은 방식 특성들을 포함하는 다수의 우수한 특징들을 갖는 가공 전도체들과 같은, 케이블들을 제공한다. 즉, 본 발명의 코팅은 다른 알려진 코팅들에 비해 내식성이 우수하다. 이는 선행 기술에서 종종 사용된 순수한 유기 코팅이 아니라, 주로 무기인 코팅으로 인해 적어도 부분적이다.
방식 특성들 외에도, 코팅은 전도체 또는 하나 이상의 전도성 와이어들의 외부 주위에 균일한 두께를 갖는 가공 케이블을 제공할 수 있다. 즉, 코팅의 적용은 케이블의 다양한 양의 불균일을 보상할 수 있다.
코팅은 또한 베어(bare) 전도체에 비해 증가된 기계적 강도를 갖는 전도체 또는 하나 이상의 전도성 와이어들을 제공할 수 있다. 예를 들어, 다양한 실시예들에 따르면 단일 코팅 전도체(400) 또는 하나 이상의 전도체 와이어들은 10MPa의 최소 인장 강도를 가질 수 있고 50% 이상의 최소 파단 연신율을 가질 수 있다.
또 다른 이점으로서, 코팅은 WO 2015/105972에 개시된 배열들과 유사한 방식으로, 전도체 또는 하나 이상의 전도성 와이어들에서 새장에 대한 보호 레이어 역할을 할 수 있다. 인식할 수 있는 바와 같이, 베어 또는 액체 코팅된 전도체들은 시간이 지남에 따라 그들의 구조적 무결성을 잃을 수 있으며 전도체 와이어 가닥들 사이의 임의의 공간들에서 새장에 취약해질 수 있다. 대조적으로, 본 발명의 코팅에 의해 코팅된 전도체 또는 하나 이상의 전도성 와이어들은 차폐되고 새장 문제들을 제거할 수 있다.
또 다른 이점으로서, 초소수성제와 결합된 코팅은 수분 침투를 제거할 수 있고, 얼음 및 먼지 축적을 감소시킬 수 있으며 코로나 저항성을 향상시킬 수 있다.
또 다른 이점으로서, 코팅으로 코팅된 전도체 또는 하나 이상의 전도성 와이어들은 증가된 열전도율, 증가된 방사율 및 감소된 흡수율 특징들을 가질 수 있다.
추가적인 이점으로서, 코팅은 140 내지 150℃, 150 내지 160℃, 160 내지 170℃, 170 내지 180℃, 180 내지 190℃, 190 내지 200℃, 200 내지 210℃, 210 내지 220℃, 220 내지 230℃, 230 내지 240℃, 240 내지 250℃, 250 내지 260℃, 260 내지 270℃, 270 내지 280℃, 280 내지 290℃, 290 내지 300℃ 또는 >300℃의 온도들을 포함하는 고온들에서 열 변형 저항을 가질 수 있다.
유리하게는, 코팅은 더 낮은 온도들에서 유연성을 유지할 수 있고 더 낮은 온도 범위에서 개선된 수축 및 저열팽창을 가질 수 있다.
코팅의 추가는 가공 전도체에 상대적으로 적은 무게를 첨가할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단일 코팅 가공 전도체의 중량 증가는 <5%, 5 내지 10%, 10 내지 15% 또는 15 내지 20%일 수 있다.
본 발명은 바람직한 실시예들을 참조하여 설명되었으나, 첨부된 청구범위들에 기재된 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 형태 및 세부 사항에 있어서 다양한 변경들이 이루어질 수 있음은 당업자에게 이해될 것이다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "포함하다(comprises)" 및 "포함하는(comprising)"은 "본질적으로 구성되다" 및 "본질적으로 구성되는", 또는 "으로 구성되다" 및 "으로 구성되는"을 포함한다. 따라서, 특정 요소들을 "포함"하는 여기서 제공된 임의의 목록은 또한 상기 요소들을 "본질적으로 구성"하거나 "구성"할 수 있다.
예
본 발명의 방식 코팅들의 범위는 제조되고 성능 및 내구성에 대해 시험되었다. 그 다음 다음의 테스트들은 각 샘플에 대해 수행되었다:
접착력(adhension): 코팅 접착력 테스트는 크로스해칭 블레이드(crosshatch blade)로 표면에 크로스해칭을 생성하는 것과 관련된다. 이 다음, 테이프는 얼마나 많은 물질이 테이프 테스트로부터 제거되었는지 분석하기 위해 크로스해칭 위에 적용되었다. 테스트는 ASTM D 3359에 따라 알루미늄 Q-패널에서 수행되었다.
온도 안정성: 알루미늄 Q-패널 상에 코팅 샘플은 생성되었다. 샘플은 150°C로 설정된 오븐에 7일 동안 넣어졌다. 코팅은 필름 변색, 균열, 벗겨짐 또는 치핑이 없는 경우 이 테스트에서 통과를 달성했다.
산 안정성: 전력선들은 고온에서 동작하며 습기나 비를 통해 고습도의 환경들에 노출된다. 대기의 오염물질들, 특히 이산화황의 높은 수치의 지역에서는, 이 비의 pH가 낮아지고 산성이 될 수 있다. 코팅들이 분해되지 않고 산 습격에 상응하는 pH로 습기에 안정적임을 입증하는 것이 중요하다. 정상적인 비는 일반적으로 5 내지 5.5의 pH를 갖는다. 산성비는 일반적으로 약 4의 pH를 갖는다.
알루미늄 Q-패널 상에 코팅 샘플이 생성된다. 샘플은 밀폐된 수조에 넣어진다. 물의 pH는 pH가 4에 도달할 때까지 10% 수성 염산으로 낮춰졌다. pH는 매 24시간마다 모니터링되었다. 그 후 플레이트를 7일 동안 침수시켰다. 그런 다음 플레이트는 열화를 위해 검사되었다. 코팅은 필름 변색, 균열, 벗겨짐 또는 치핑이 없는 경우 이 테스트에서 통과를 달성했다.
부식 안정성: 많은 지역들의 대기는 특히 사막과 해안 대기들에서, 부식성이 높을 수 있다. 높은 염분 함량에 대한 안정성을 입증하기 위해, 코팅은 7일의 기간 동안 10% NaCl 염수 용액에 완전히 담궈졌다. 코팅은 필름 변색, 균열, 벗겨짐 또는 치핑이 없는 경우 이 테스트에서 통과를 달성했다.
수분 안정성: 전력선들은 일반적으로 60°C 이상의 온도에서 동작한다. 비로 인해 국부적으로 습기가 있는 경우, 고온과 습기에 동시 노출은 많은 코팅들을 손상시킬 수 있다. 이에 대한 안정성을 테스트하기 위해, 샘플은 7일동안 80°C의 수조에 넣어졌다. 코팅은 필름 변색, 균열, 벗겨짐이 없는 경우 이 테스트에서 통과를 달성했다.
참조 예 1
결합제 A: 에틸 실리케이트(TEOS)는 증류수, 10% aq HCL 및 IPA를 용매로 사용하여 90% 가수분해 수준으로 가수분해되었다. 이 혼합물은 사용하기 전에 24시간 동안 교반되도록 두었다.
예 2
35.5g의 결합제 A는 0.51g의 루코실 BLS 관능화 폴리실록산 소수화제와 혼합되었다.
8.2g의 Mattex Pro Calcined Kaolin, 1.51g Huecphos CMP 억제제 방식 안료(Heubach GmbH 제품), 3.30g Silanos 290 실리카 및 0.75g Garamite 7305 증점제(BYK-Chemie GmbH 제품)의 건조 안료 혼합물은 균일해질 때까지 8000rpm의 고속 분산기로 첨가되고 분산되었다.
이 혼합물은 샌드 블라스팅 및 용매 세척된 알루미늄 판에서 150μm 습식 필름 두께로 끌어내려졌다.
그런 다음 위에서 기재한 테스트들은 수행되었다.
테스트 결과
접착성 5B
온도 안정성 통과.사전가중치:100.13
사후가중치: 100.13
변색, 균열, 또는 치핑 없음.
산 안정성 통과.사전가중치:100.99
사후가중치:100.92
변색, 균열, 또는 치핑 없음.
부식 안정성 통과사전가중치:100.12
사후가중치:100.17
변색, 균열, 또는 치핑 없음.
수분 안정성 통과
사전가중치:100.93
사후가중치:100.79
변색, 균열, 또는 치핑 없음.
예 3
35.5g의 결합제 A는 0.82g의 루코실 BLS 관능화 폴리실록산 소수화제와 혼합되었다.
Mattex Pro Calcined Kaolin 3.2g, 400nm Rutile Titanium Dioxide 1g, Huecphos CMP 부식 방지제(Heubach GmbH 제품) 3g, Silanos 290 실리카 3.30g 및 Garamite 7305 증점제(BYK-Chemie GmbH 제품) 0.12g 및 0.1g 셰퍼드 컬러 블랙 10P950의 건조 안료 혼합물은 균일해질 때까지 8000rpm에서 고속 분산기로 첨가되고 분산되었다.
이 혼합물은 샌드 블라스팅 및 용매 세척된 알루미늄 판에서 150μm 습식 필름 두께로 끌어내려졌다.
그런 다음 위에서 기재한 테스트들은 수행되었다.
테스트 결과
접착성 5B
온도 안정성 통과.사전가중치: 100.64
사후가중치: 100.60
변색, 균열, 또는 치핑 없음.
산 안정성 통과사전가중치: 101.13
사후가중치: 100.11
변색, 균열, 또는 치핑 없음.
부식 안정성 통과사전가중치: 100.74
사후가중치: 100.92
변색, 균열, 또는 치핑 없음.
수분 안정성 통과
사전가중치: 101.16
사후가중치: 100.63
변색, 균열, 또는 치핑 없음.
예 4
35.5g의 결합제 A는 0.75g의 루코실 BLS 관능화 폴리실록산 소수화제와 혼합되었다.
Mattex Pro Calcined Kaolin 3.2g, 400nm Rutile Titanium Dioxide 1g, Silanos 290 silica 3.30g 및 Garamite 7305 증점제 0.12g(BYK-Chemie GmbH 제품)의 건조 안료 혼합물이 균일해질 때까지 8000rpm에서 고속 분산기로 첨가되고 분산되었다. 그런 다음 14.27g의 아연 가루(ASTM 유형 II)는 균질한 혼합물이 형성될 때까지 교반하면서 첨가되었다.
이 혼합물은 샌드 블라스팅 및 용매 세척된 알루미늄 판에서 150μm 습식 필름 두께로 끌어내려졌다.
그런 다음 위에서 기재한 테스트들은 수행되었다.
테스트 결과
접착성 5B
온도 안정성 통과.사전가중치: 101.70
사후가중치: 101.70
변색, 균열, 또는 치핑 없음.
산 안정성 통과사전가중치: 100.83
사후가중치: 100.89
변색, 균열, 또는 치핑 없음.
부식 안정성 통과사전가중치: 101.33
사후가중치: 100.40
변색, 균열, 또는 치핑 없음.
수분 안정성 통과
사전가중치: 100.93
사후가중치: 100.76
변색, 균열, 또는 치핑 없음.
예 5
다음의 코팅 조성물들(A 내지 H)은 샌드블라스팅된 알루미늄 또는 강철 패널에 적용되었다. 임의의 테스트를 시작하기 전에 코팅은 주변 조건에서 48시간 동안 경화되었다.
부식을 테스트하기 위해, 십자형은 메스를 사용하여 필름으로 절단되었다. 패널들은 지정된 온도(60.0℃)로 설정된 밀폐된 인클로저(수조)에 배치되었고, ~40℃ 및 90% 상대 습도(%RH)의 헤드스페이스의 대기를 제공했다. 패널들은 물 위에 매달려졌고 결코 물에 잠기지 않았다.
패널들은 스프레이 병을 사용하여 주기적으로(약 30분마다) 염 용액(5% w/w NaCl(aq))이 뿌려졌다. 염수 용액은 패널에 직접 분사되지 않고 대기 중으로 분사되었지만, 테스트를 가속화하기 위해 패널에 침전되도록 허용되었다. 패널들은 3회 습식-건조 사이클들을 거쳤고 부식의 정도는 표준과 비교하여 평가되었다. 비교는 실험실 색 공간을 활용하여 샘플과 표준 사이의
Figure pct00016
E2000을 평가하도록 수행되었다.
다음의 제형들에 주어진 백분율들은 코팅 조성물의 습윤 중량에 기초한 중량%이다.
각각의 경우에, 실리케이트 졸-겔 결합제는 IPA를 용매로 하여, 증류수 및 HCl을 사용하여 TEOS(에틸 실리케이트)를 80 내지 95% 가수분해하여 제조되었다. 실리케이트 졸-겔 결합제 내의 용매의 양은 70 내지 90 중량%였다.
조성물 A
금홍석 이산화티타늄(11.7%), 황산바륨(1.0%), 소성 카올린(0.7%), 아나타제 이산화티타늄(1.7%), 실리카(4.3%) 및 인산아연(4.9%)은 고속 분산기를 사용하여 밀베이스를 형성하기 위해 이소프로판올(23.7%)에 실리콘 아크릴레이트 공중합체 기반 계면활성제(0.1%), 산성 공중합체 기반 분산제(0.7%) 및 친유기성 점토 레올로지제(1.3%)의 슬러리에 첨가되었다. 별도로, 실리케이트 졸-겔 결합제(48.7%)는 폴리실록산 소수성제(1.1%)가 첨가되고 고속 혼합기를 사용하여 혼합한 후, 밀베이스는 균일한 분산이 이루어질 때까지 추가 혼합하도록 첨가되었다.
조성물 B
금홍석 이산화티타늄(10.8%), 황산바륨(1.0%), 소성 카올린(0.7%), 아나타제 이산화티타늄(1.6%), 실리카(3.9%) 및 아연 칼슘 스트론튬 알루미늄 오르토포스페이트 실리케이트 수화물(4.9%)은 고속 분산기를 사용하여 밀베이스를 형성하기 위해 이소프로판올(21.9%)에 실리콘 아크릴레이트 공중합체계 계면활성제(0.1%), 산성 공중합체계 분산제(0.7%) 및 친유기성 점토 레올로지제(1.2%)의 슬러리에 첨가되었다. 별도로, 폴리실록산 소수성제(1.0%)는 실리케이트 졸-겔 결합제(52.2%)에 첨가되고 고속 혼합기를 사용하여 혼합한 후, 밀베이스는 균일한 분산이 이루어질 때까지 추가 혼합하도록 첨가되었다.
조성물 C
금홍석 이산화티타늄(10.1%), 황산바륨(0.9%), 하소 카올린(0.6%), 아나타제 이산화티타늄(1.5%), 실리카(3.7%), 아연 칼슘 스트론튬 알루미늄 오르토포스페이트 실리케이트 수화물(4.5%) 및 산화아연과 아연 5-니트로이소프탈레이트(0.5%)의 혼합물은 고속 분산기를 사용하여 밀베이스를 형성하기 위해 이소프로판올(20.4%)에 실리콘 아크릴레이트 공중합체 기반 계면활성제(0.1%), 산성 공중합체 기반 분산제(0.6%) 및 친유기성 점토 레올로지제(1.1%)의 슬러리에 첨가되었다. 별도로, 폴리실록산 소수성제(1.0%)는 실리케이트 졸-겔 결합제(54.9%)에 첨가되고 고속 혼합기로 혼합한 후, 밀베이스는 균일한 분산이 이루어질 때까지 추가 혼합하도록 첨가되었다.
조성물 D
금홍석 이산화티타늄(10.6%), 황산바륨(0.9%), 하소 카올린(0.7%), 아나타제 이산화티타늄(1.5%), 실리카(3.9%) 및 인산칼슘(5.0%)은 고속 분산기를 사용하여 밀베이스를 형성하기 위해 이소프로판올(21.5%) 중의 실리콘 아크릴레이트 공중합체 기반 계면활성제(0.1%), 산성 공중합체 기반 분산제(0.6%) 및 친유기성 점토 레올로지제(1.2%)의 슬러리에 첨가되었다. 별도로, 폴리실록산 소수성제(1.0%)는 실리케이트 졸-겔 결합제(52.9%)에 첨가되고 고속 혼합기를 사용하여 혼합한 후, 밀베이스는 균일한 분산이 이루어질 때까지 추가 혼합하도록 첨가되었다.
조성물 E
금홍석 이산화티타늄(10.3%), 황산바륨(0.9%), 하소 카올린(0.6%), 아나타제 이산화티타늄(1.5%), 실리카(3.8%) 및 산화아연(4.9%)은 고속 분산기를 사용하여 밀베이스를 형성하기 위해 이소프로판올(20.9%)에 실리콘 아크릴레이트 공중합체 기반 계면활성제(0.1%), 산성 공중합체 기반 분산제(0.6%) 및 친유기성 점토 레올로지제(1.1%)의 슬러리에 첨가되었다. 별도로, 폴리실록산 소수성제(1.0%)은 실리케이트 졸-겔 결합제(54.2%)에 첨가되고 고속 혼합기를 사용하여 혼합한 후, 밀베이스는 균일한 분산이 이루어질 때까지 추가 혼합하도록 첨가되었다.
조성물 F
금홍석 이산화티타늄(10.5%), 황산바륨(0.9%), 소성 카올린(0.7%), 아나타제 이산화티타늄(1.5%), 실리카(3.8%), 비스(트리메틸실릴)아민(HMDS)-기능화 발연 실리카(1.0 %), 인산아연(3.0%)은 고속 분산기를 사용하여 밀베이스를 형성하기 위해 이소프로판올(21.3%)에 실리콘 아크릴레이트 공중합체 기반 계면활성제(0.1%), 산성 공중합체 기반 분산제(0.7%) 및 친유기성 점토 레올로지제(1.2%)의 슬러리에 첨가되었다. 별도로, 폴리실록산 소수성제(1.1%)은 실리케이트 졸-겔 결합제(54.3%)에 첨가되고 고속 혼합기를 사용하여 혼합한 후, 밀베이스는 균일한 분산이 이루어질 때까지 추가 혼합하도록 첨가되었다.
조성물 G
금홍석 이산화티타늄(12.1%), 황산바륨(1.1%), 소성 카올린(0.8%), 아나타제 이산화티타늄(1.8%), 실리카(4.4%) 및 산화아연(2.9%)은 고속 분산기를 사용하여 밀베이스를 형성하기 위해 이소프로판올(24.6%)에 실리콘 아크릴레이트 공중합체 기반 계면활성제(0.1%), 산성 공중합체 기반 분산제(0.8%) 및 친유기성 점토 레올로지제(1.3%)의 슬러리에 첨가되었다. 별도로, 폴리실록산 소수성제(1.0%)은 실리케이트 졸-겔 결합제(49.0%)에 첨가되고 고속 혼합기를 사용하여 혼합한 후, 밀베이스는 균일한 분산이 이루어질 때까지 추가 혼합하도록 첨가되었다.
조성물 H
금홍석 이산화티탄(11.4%), 황산바륨(1.0%), 하소 카올린(0.7%), 아나타제 이산화티타늄(1.7%), 실리카(4.2%), 수산화인산칼슘과 오르토인산수소마그네슘의 혼합물(2.7%), 산화아연과 아연 5-니트로이소프탈레이트(0.3%)의 혼합물은 고속 분산기를 사용하여 밀베이스를 형성하기 위해 이소프로판올(23.1%)에 실리콘 아크릴레이트 공중합체 기반 계면활성제(0.1%), 산성 공중합체 기반 분산제(0.7%) 및 친유기성 점토 레올로지제(1.3%)의 슬러리에 첨가되었다. 별도로, 폴리실록산 소수성제(1.0%)은 실리케이트 졸-겔 결합제(51.9%)에 첨가되고 고속 혼합기를 사용하여 혼합한 후, 밀베이스는 균일한 분산이 이루어질 때까지 추가 혼합하도록 첨가되었다.
대조 제형
금홍석 이산화티타늄(12.7%), 황산바륨(1.1%), 소성 카올린(0.8%), 아나타제 이산화티타늄(1.9%) 및 실리카(4.6%)은 고속 분산기를 사용하여 밀베이스를 형성하기 위해 이소프로판올(25.7%)에 실리콘 아크릴레이트 공중합체 기반 계면활성제(0.1%), 산성 공중합체 기반 분산제(0.8%) 및 친유기성 점토 레올로지제(1.4%)의 슬러리에 첨가되었다. 별도로, 폴리실록산 소수성제(1.1%)는 실리케이트 졸-겔 결합제(50.1%)에 첨가되고 고속 혼합기를 사용하여 혼합한 후, 밀베이스는 균일한 분산이 이루어질 때까지 추가 혼합하도록 첨가되었다.
부식 방지 결과(강철 기판)
조합물
Figure pct00017
E2000 (사전 및 사후 테스트)*
Figure pct00018
E2000 (표준에 대한 비교)
Figure pct00019
대조(방식제 없음) 34.55 -
A 8.89 28.52
B 15.90 23.31
C 9.88 28.10
D 5.45 32.18
E 5.09 31.16
F 3.86 33.01
G 4.92 31.99
H 12.61 25.65
* 사전 및 사후 테스트 샘플을 비교할 때, 낮은
Figure pct00020
E2000은 샘플의 색상 변화가 적고, 따라서 부식 방지가 향상되었음을 나타낸다.
Figure pct00021
두 개의 사후 테스트 샘플을 비교할 때, 하나는 부식 방지제를 포함하고, 다른 하나는 동일하지 않은 경우, 높은
Figure pct00022
E2000은 둘 사이에 상당한 색상 차이를 나타내며, 이 경우에는, 부식 방지제가 없는 샘플은 항상 더 높은 수준의 부식을 도시하므로 원래 상태에서 벗어나기 때문에, 부식 방지제가 있는 샘플에 대한 증가된 부식 방지의 척도로 취해야한다.
알루미늄 패널들에서, 변색 블리스터링, 크랙 또는 필링은 관찰되지 않았다.
바람직한 실시예:
실시예 1. 가공 전도체 코팅용 조성물로서:
용매 및 실리카, 유기적으로 개질된 실리카, 산화티타늄, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 산화철 또는 이들의 조합을 포함하는 결합제; 및
방식제를 포함하고, 방식제는 억제제 안료; 희생 안료; 초소수성제; 및 이들의 조합으로부터 선택된다.
실시예 2. 실시예 1의 조성물로서, 조성물은 약 50중량% 이상의 결합제를 포함한다.
실시예 3. 실시예 2의 조성물로사, 조성물은 적어도 70중량% 결합제를 포함한다.
실시예 4. 실시예 3의 조성물로서, 조성물은 약 80중량% 이상의 결합제를 포함한다.
실시예 5. 실시예 4의 조성물로서, 조성물은 약 90중량% 이상의 결합제를 포함한다.
실시예 6. 임의의 전술한 실시예의 조성물로서, 결합제는 용매를 제외한 결합제의 중량을 기준으로 적어도 약 50 중량%의 실리카, 유기적으로 개질된 실리카, 산화티타늄, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 산화철 또는 이들의 조합을 포함한다.
실시예 7. 임의의 전술한 실시예의 조성물로서, 결합제는 용매를 제외한 결합제 중량을 기준으로 약 95중량% 미만의 실리카, 유기적으로 개질된 실리카, 산화티타늄, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 산화철 또는 이들의 조합을 포함한다.
실시예 8. 임의의 전술한 실시예의 조성물로서, 조성물은 조성물의 총 중량을 기준으로 약 5 내지 약 25 중량%의 실리카, 유기적으로 개질된 실리카, 산화티타늄, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 산화철 또는 이들의 조합을 포함한다.
실시예 9. 실시예 8의 조성물로서, 조성물은 약 10 내지 약 25 중량%의 실리카, 유기적으로 개질된 실리카, 산화티타늄, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 산화철 또는 이들의 조합을 포함한다.
실시예 10. 실시예 9의 조성물로서, 조성물은 약 15 내지 약 25 중량%의 실리카, 유기적으로 개질된 실리카, 산화티타늄, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 산화철 또는 이들의 조합을 포함한다.
실시예 11. 실시예 10의 조성물로서, 조성물은 약 17 내지 약 23 중량%의 실리카, 유기적으로 개질된 실리카, 산화티타늄, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 산화철 또는 이들의 조합을 포함한다.
실시예 12. 임의의 전술한 실시예의 조성물로서, 조성물은 50 중량% 미만의 방식제를 포함한다.
실시예 12a. 실시예 12의 조성물로서, 조성물은 약 1 내지 약 10 중량%의 방식제를 포함한다.
실시예 12b. 실시예 12a의 조성물로서, 조성물은 약 2 내지 약 6 중량% 방식제를 포함한다.
실시예 12c. 실시예 12b의 조성물로서, 조성물은 약 3 내지 약 5 중량% 방식제를 포함한다.
실시예 13. 임의의 전술한 실시예의 조성물로서, 결합제는 용매 및 실리카 또는 유기적으로 개질된 실리카를 포함한다.
실시예 14. 임의의 전술한 실시예의 조성물로서, 조성물은 10 중량% 이하의 물을 포함한다.
실시예 14a. 실시예 14의 조성물로서, 조성물은 5 중량% 이하의 물을 포함한다.
실시예 15. 실시예 14a의 조성물로서, 조성물은 1 중량% 이하의 물을 포함한다.
실시예 16. 실시예 15의 조성물로서, 조성물은 0.1 중량% 이하의 물을 포함한다.
실시예 17. 임의의 전술한 실시예의 조성물로서, 결합제는 용매를 제외한 결합제의 중량을 기준으로 약 5 내지 약 50 중량%의 실리카, 유기적으로 개질된 실리카, 산화티타늄, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 산화철 또는 이들의 조합의 전구체를 포함한다.
실시예 18. 임의의 전술한 실시예의 조성물로서, 결합제는 용매 및 (i)와 (ii)의 총 중량을 기준으로 (i) 약 70 중량% 내지 약 90 중량%의 실리카, 유기적으로 개질된 실리카, 산화티타늄, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 산화철 또는 이들의 조합; 및 (ii) 성분 (i)에 대한 전구체 약 10 중량% 내지 약 30 중량%을 포함한다.
실시예 18a. 실시예 17 또는 18의 조성물로서, 전구체는 실리콘 알콕사이드, 적어도 2개(바람직하게는 3개)의 Si-O 결합을 함유하는 유기실란, 티타늄 알콕사이드, 알루미늄 알콕사이드, 지르코늄 알콕사이드, 철 알콕사이드 또는 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
실시예 18b. 실시예 18a의 조성물로서, 실리콘 알콕사이드는 화학식 Si(OR)4를 가지며, 각각의 R은 독립적으로 임의의 적합한 유기기, 바람직하게는 알킬기이다.
실시예 18c. 실시예 18b의 조성물로서, 각각의 R은 독립적으로 C1-8알킬, 더 바람직하게는 C1-5알킬, 더욱 더 바람직하게는 메틸 또는 에틸이다.
실시예 18d. 실시예 18a의 조성물로서, 유기실란은 화학식 SiR2(OR)2또는 SiR(OR)3을 가지며, 여기서 각각의 R은 독립적으로 알킬, 비닐 또는 에폭시기와 같은 임의의 적합한 유기기이다.
실시예 18e. 실시예 18d의 조성물로서, 유기실란은 화학식 SiR2(OR1)2 또는 SiR(OR1)3을 가지며, 여기서 각각의 R1기는 독립적으로 임의의 적합한 유기기이고, 여기서 각각의 R기는 독립적으로 임의의 적합한 유기 그룹(예를 들어, 알킬, 비닐 또는 에폭시 그룹)이다.
실시예 18f. 실시예 18e의 조성물로서, 각각의 R1기는 알킬기이다.
실시예 18g. 실시예 18e의 조성물로서, 각각의 R1기는 C1-8알킬기이다.
실시예 18h. 실시예 18e의 조성물로서, 각각의 R1기는 C1-5알킬기이다.
실시예 18i. 실시예 18e의 조성물로서, 각각의 R1기는 메틸 또는 에틸이다.
실시예 18j. 실시예 18e 내지 18i 중 임의의 것의 조성물로서, 각 R기는 16개 이상의 비수소 및 비불소 원자를 함유하지 않는다.
실시예 18k. 실시예 18j의 조성물로서, 각각의 R기는 8개보다 많은 비수소 및 비불소 원자를 함유하지 않는다.
실시예 18l. 실시예 18e의 조성물로서, 상기 유기실란은 메틸트리메톡시 실란(MTMS), 비닐트리메톡시실란(VTMS), 트리에톡시비닐실란(TEVS), 트리메톡시페닐실란, 트리에톡시페닐실란, (3아미노프로필)트리에톡시실란(APTES), 트리에톡시(옥틸)실란(C8-TEOS), 3 (2 아미노에틸아미노)프로필디메톡시메틸실란(AEAPS), (3 글리시딜옥시프로필)트리메톡시실란(GPTMS), [3(메타크릴로일옥시)프로필]트리메톡시실란(MAPTS), 헥사데실트리메톡시실란, (3 메르캅토프로필)트리메톡시실란(MPTMS), 1H,1H,2H,2H-퍼플루오로옥틸트리에톡시실란(FOTS), 및 1H,1H,2H,2H-퍼플루오로데실트리에톡시실란(PFDTES)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
실시예 19. 임의의 전술한 실시예의 조성물로서, 결합제는 약 50중량% 내지 약 90중량%의 용매를 포함한다.
실시예 20. 임의의 전술한 실시예의 조성물로서, 결합제는 약 60중량% 내지 약 80중량%의 용매를 포함한다.
실시예 21. 임의의 전술한 실시예의 조성물로서, 조성물은 약 25중량% 내지 약 90중량%의 용매를 포함한다.
실시예 22. 임의의 전술한 실시예의 조성물로서, 조성물은 약 50중량% 내지 약 90중량%의 용매를 포함한다.
실시예 23. 임의의 전술한 실시예의 조성물로서, 조성물은 약 60중량% 내지 약 80중량%의 용매를 포함한다.
실시예 24. 임의의 전술한 실시예의 조성물로서, 억제제 안료는 산화아연, 니오븀, 베마이트, 아연 몰리브데이트, 칼슘 몰리브데이트, 몰리브덴산스트론튬, 인산아연, 인산칼슘, 칼슘 변성 실리카, 아연 5-니트로이소프탈레이트, 수산화인산칼슘, 오르토인산수소마그네슘, 칼슘 마그네슘 오르토인산염, 칼슘 스트론튬 인규산염, 아연 칼슘 스트론튬 알루미늄 오르토인산염 규산염, 칼슘 알루미늄 폴리인산염 규산염, 스트론튬 알루미늄 폴리포스페이트, 아연 알루미늄 몰리브덴 오르토포스페이트, 폴리인산알루미늄아연, 오르토인산몰리브덴아연, 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
실시예 25. 임의의 전술한 실시예의 조성물로서, 희생 안료는 금속 아연, 금속 알루미늄 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
실시예 26. 임의의 전술한 실시예의 조성물로서, 상기 초소수성제는 폴리메틸실세스퀴옥산, 기능성 폴리실록산, 또는 하나 이상의 소수성 실란으로 표면 개질된 실리카 나노입자로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
실시예 27. 실시예 26의 조성물로서, 소수성 실란은 헥사메틸디실라잔(HMDS), 테트라에틸 오르토실리케이트(TEOS), 테트라메틸 오르토실리케이트(TMOS), 메틸트리메톡시실란(MTMS), 비닐트리메톡시실란(VTMS), 트리메톡시페닐실란, (3-아미노프로필)트리에톡시실란(APTES), 트리메틸클로로실란(TMCS), 트리에톡시(옥틸)실란(C8-TEOS), 3-(2-아미노에틸아미노)프로필디메톡시메틸실란(AEAPS), (3-글리시딜옥시프로필)트리메톡시실란(GPTMS), [3-(메타크릴로일옥시)프로필]트리메톡시실란(MAPTS), 헥사데실트리메톡시실란, (3-메르캅토프로필)트리메톡시실란(MPTMS), 트리에톡시페닐실란, 1H,1H,2H,2H-퍼플루오로옥틸트리에톡시실란, 트리클로로(1H,1H,2H,2H-퍼플루오로옥틸)실란(PFOCTS), 1H,1H,2H,2H-퍼플루오로데실트리에톡시실란(PFDTES), 트리데카플루오로옥틸트리에톡시실란, 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
실시예 27a. 실시예 26의 조성물로서, 소수성 실란은 헥사메틸디실라잔(HMDS), 테트라에틸 오르토실리케이트(TEOS), 트리데카플루오로옥틸트리에톡시실란 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
실시예 28. 실시예 26의 조성물로서, 기능성 폴리실록산은 하나 이상의 아민 또는 플루오로-함유 기로 개질된다.
실시예 29. 임의의 전술한 실시예의 조성물로서, 방식제는 초소수성제를 포함한다.
실시예 30. 임의의 전술한 실시예의 조성물로서, 방식제는 임의로 초소수성제와 조합하여 억제제 안료, 희생 안료 및 이들의 조합을 포함한다.
실시예 30a. 임의의 전술한 실시예의 조성물로서, 방식제는 초소수성제 및 억제제 안료; 초소수성제 및 희생 안료; 또는 초소수성제, 억제제 안료 및 희생 안료를 포함한다.
실시예 30b. 임의의 전술한 실시예의 조성물로서, 조성물은 약 1 내지 약 10 중량%의 억제제 안료 및/또는 희생 안료(바람직하게는 억제제 안료) 및 약 0.1 내지 약 5 중량%의 초소수성제를 포함한다.
실시예 30c. 임의의 전술한 실시예의 조성물로서, 조성물은 약 2 내지 약 8 중량%의 억제제 안료 및/또는 희생 안료(바람직하게는 억제제 안료) 및 약 0.3 내지 약 3 중량%의 초소수성제를 포함한다.
실시예 30d. 임의의 전술한 실시예의 조성물로서, 코팅 조성물은 약 2 내지 약 6 중량%의 억제제 안료 및/또는 희생 안료(바람직하게는 억제제 안료) 및 약 0.5 내지 약 2 중량%의 초소수성제를 포함한다.
실시예 30e. 임의의 전술한 실시예의 조성물로서, 부식방지제는 초소수성제 및 억제제 안료; 또는 초소수성제, 억제제 안료 및 희생 안료를 포함한다.
실시예 31. 실시예 30의 조성물로서, 방식제는 임의로 초소수성제와 조합된 억제제 안료를 포함한다.
실시예 32. 임의의 전술한 실시예의 조성물로서, 조성물은 경화될 때 물 접촉각("WCA") >150°를 갖는 코팅을 형성한다.
실시예 33. 임의의 전술한 실시예의 조성물로서, 조성물은 UV 안정제를 더 포함한다.
실시예 34. 실시예 33의 조성물로서, 상기 UV 안정제는 자외선 흡수제를 포함하고, 바람직하게는 자외선 흡수제는 2-(2H-벤조트리아졸-2-일)-p-크레졸 또는 2-(4,6-비스-(2,4-디메틸페닐)-1,3,5-트리아진-2-일)-5-(옥틸옥시)-페놀을 포함한다.
실시예 35. 실시예 33의 조성물로서, 상기 UV 안정제는 장애 아민 광 안정제를 포함하고, 바람직하게는 여기서 장애 아민 광 안정제는 비스(1-옥틸옥시-2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)세바케이트 또는 비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜)세바케이트를 포함한다.
실시예 36. 임의의 이전 실시예의 조성물로서, 조성물은 경화제를 더 포함한다.
실시예 37. 임의의 전술한 실시예의 조성물로서, 조성물은 점도 개질제 및/또는 레올로지제를 추가로 포함하고, 바람직하게는 점도 개질제 및/또는 레올로지제는 소수성으로 개질된 에틸렌옥사이드 우레탄 레올로지 개질제, 유기점토, 폴리아미드 또는 발연 실리카를 포함한다.
실시예 38. 임의의 전술한 실시예의 조성물로서, 조성물은 습윤제 및/또는 분산제를 추가로 포함하고, 바람직하게는 여기서 습윤제 및/또는 분산제는 폴리아크릴산, 폴리우레탄, 폴리아크릴레이트, 인산 에스테르 또는 변형된 지방산을 포함한다.
실시예 39. 임의의 선행하는 실시예에 따른 조성물로 적어도 부분적으로 코팅된 가공 전도체로서, 여기서, 사용 시 조성물은 가공 전도체의 적어도 일부 상에 코팅을 형성하도록 경화된다.
실시예 40. 경화된 코팅으로서, 상기 코팅은:
실리카, 유기적으로 개질된 실리카, 산화티타늄, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 산화철 또는 이들의 조합을 포함하는 매트릭스; 및
방식제를 포함하고, 방식제는 억제제 안료; 희생 안료; 초소수성제; 및 이들의 조합으로부터 선택된다.
실시예 41. 실시예 40의 코팅으로서, 코팅은 적어도 약 50중량%의 매트릭스를 포함한다.
실시예 42. 실시예 41의 코팅으로서, 코팅은 적어도 약 70중량%의 매트릭스를 포함한다.
실시예 43. 실시예 42의 코팅으로서, 코팅은 적어도 약 80중량%의 매트릭스를 포함한다.
실시예 44. 실시예 43의 코팅으로서, 코팅은 적어도 약 90중량%의 매트릭스를 포함한다.
실시예 45. 실시예 40 내지 44 중 어느 하나의 코팅으로서, 코팅은 약 20 내지 약 120㎛의 두께를 갖는다.
실시예 46. 실시예 45의 코팅으로서, 코팅은 약 30 내지 약 100㎛의 두께를 갖는다.
실시예 47. 실시예 46의 코팅으로서, 코팅은 약 35 내지 약 70㎛의 두께를 갖는다.
실시예 48. 실시예 47의 코팅으로서, 코팅은 약 40 내지 약 60㎛의 두께를 갖는다.
실시예 49. 실시예 40 내지 48 중 어느 하나의 코팅으로서, 방식제는 초소수성제를 포함한다.
실시예 50. 실시예 49의 코팅으로서, 코팅은 물 접촉각("WCA") >150°를 갖는다.
실시예 51. 실시예 40 내지 48 중 어느 하나의 코팅으로서, 방식제는 임의로 초소수성제와 조합된 억제제 안료, 희생 안료 및 이들의 조합을 포함한다.
실시예 51a. 실시예 40 내지 48 중 어느 하나의 코팅으로서, 방식제는 초소수성제 및 억제제 안료; 초소수성 제제 및 희생 안료; 또는 초소수성제, 억제제 안료 및 희생 안료를 포함한다.
실시예 51b. 실시예 40 내지 48 중 어느 하나의 코팅으로서, 부식방지제는 초소수성제 및 억제제 안료; 또는 초소수성제, 억제제 안료 및 희생 안료를 포함한다.
실시예 52. 실시예 51의 코팅으로서, 방식제는 임의로 초소수성제와 조합된 억제제 안료를 포함한다.
실시예 53. 코팅 조성물을 형성하는 방법으로서, 상기 방법은:
용매 및 실리카, 유기적으로 개질된 실리카, 산화티타늄, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 산화철 또는 이들의 조합을 포함하는 바인더를 졸-겔 프로세스에 의해 형성하는 단계;
방식제를 첨가하는 단계를 포함하고, 방식제는 억제제 안료; 희생 안료; 초소수성제; 및 이들의 조합으로부터 선택된다.
실시예 54. 실시예 53에 있어서, 상기 방법은:
(i) 실리콘 알콕사이드, 유기실란, 티타늄 알콕사이드, 알루미늄 알콕사이드, 지르코늄 알콕사이드, 철 알콕사이드 또는 이들의 조합으로부터 선택된 전구체를 적어도 부분적으로 가수분해하는 단계;
(ii) 단계 (i)의 생성물을 적어도 부분적으로 중합하여 실리카, 유기적으로 개질된 실리카, 산화티타늄, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 산화철 또는 이들의 조합을 형성하는 단계; 및
(iii) 방식제(들)를 첨가하는 단계를 포함한다.
실시예 55. 실시예 40 내지 52 중 어느 하나의 코팅을 형성하는 방법으로서, 실시예 1 내지 38 중 어느 하나의 코팅 조성물을 가공 전도체의 적어도 일부에 적용하고, 조성물을 경화시키는 단계를 포함한다.
실시예 56. 실시예 55의 방법으로서, 조성물을 경화시키는 단계는 조성물이 수분 경화에 의해서만 경화되도록 하여 가공 전도체의 적어도 일부 상에 코팅 또는 필름을 형성시키는 단계를 포함한다.
실시예 57. 실시예 55 또는 56의 방법으로서, 조성물을 경화시키는 단계는 주위 온도보다 높게 조성물을 가열하는 단계를 포함하지 않는다.
실시예 58. 실시예 55 또는 56의 방법으로서, 조성물을 경화시키는 단계는 조성물 및 가공 전도체 상에 형성되는 코팅의 온도를 100°C 미만으로 유지하는 단계를 포함한다.
실시예 59. 실시예 58의 방법으로서, 조성물을 경화시키는 단계는 조성물 및 가공 전도체 상에 형성되는 코팅의 온도를 90°C 미만으로 유지하는 단계를 포함한다.
실시예 60. 실시예 59의 방법으로서, 조성물을 경화시키는 단계는 조성물 및 가공 전도체 상에 형성되는 코팅의 온도를 80°C 미만으로 유지하는 단계를 포함한다.
실시예 61. 가공 전도체 코팅용 조성물을 형성하기 위한 키트로서, 상기 키트는:
실리콘 알콕사이드, 유기실란, 티타늄 알콕사이드, 알루미늄 알콕사이드, 지르코늄 알콕사이드, 철 알콕사이드 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 전구체를 포함하는 제1 부분; 및
방식제를 포함하는 제2 부분을 포함하고, 방식제는 억제제 안료; 희생 안료; 초소수성제; 및 이들의 조합으로부터 선택된다.
실시예 62. 하나 이상의 가공 전도체를 포함하는 가공 송전 또는 배전 라인을 개조하는 방법으로서, 상기 방법은:
가공 전도체의 적어도 일부 상에 실시예 1 내지 38 중 어느 하나에 따른 조성물을 적용하는 단계를 포함한다.
실시예 63. 실시예 62의 방법으로서, 방법은 조성물을 경화시키는 단계를 더 포함한다.
실시예 64. 실시예 40 내지 52 중 어느 하나의 경화된 코팅으로 적어도 부분적으로 코팅된 가공 전도체.

Claims (33)

  1. 가공 전도체(overhead conductor) 코팅용 조성물에 있어서:
    용매(solvent) 및 실리카, 유기적으로 개질된 실리카, 산화티타늄, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 산화철 또는 이들의 조합을 포함하는 결합제(binder); 및
    방식제(anti-corrosion agent)를 포함하고, 여기서 상기 방식제는 억제제 안료(inhibitor pigment); 희생 안료(sacrificial pigment); 초소수성제(superhydrophobic agent); 및 이들의 조합으로부터 선택되는, 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 조성물은 약 5 내지 약 25 중량%의 실리카, 유기적으로 개질된 실리카, 산화티타늄, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 산화철 또는 이들의 조합을 포함하는, 조성물.
  3. 제2항에 있어서, 상기 조성물은 약 17 내지 약 23 중량%의 실리카, 유기적으로 개질된 실리카, 산화티타늄, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 산화철 또는 이들의 조합을 포함하는, 조성물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 결합제는 용매 및 실리카 또는 유기적으로 개질된 실리카를 포함하는, 조성물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물은 1 중량% 이하의 물을 포함하는, 조성물.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물은 적어도 약 45중량%의 결합제, 바람직하게는 적어도 약 50중량%의 결합제, 바람직하게는 적어도 약 70중량%의 결합제, 보다 바람직하게는 적어도 약 80중량%의 결합제, 및 더 바람직하게는 적어도 약 90 중량%의 결합제를 포함하는, 조성물.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물은 약 2에서 약 6 중량% 방식제(anti-corrosion agent)를 포함하는, 조성물.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 결합제는 용매 및, (i) 및 (ii)의 중량에 기초하여, (i) 약 70 중량%에서 약 90 중량%의 실리카, 유기적으로 개질된 실리카, 산화티타늄, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 산화철 또는 이들의 조합; 및 (ii) 약 10 중량%에서 약 30 중량%의 컴포넌트 (i)에 대한 전구체를 포함하는, 조성물.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 억제제 안료는 산화 아연, 니오브, 베마이트, 몰리브덴산아연, 몰리브덴산칼슘, 몰리브덴산스트론튬, 인산아연, 인산칼슘, 칼슘개질된 실리카, 5-니트로이소프탈산아연, 수산화인산칼슘, 오르토인산수소마그네슘, 칼슘 마그네슘 오르토인산염, 칼슘 스트론튬 인규산염, 아연 칼슘 스트론튬 알루미늄 오르토인산 규산염, 칼슘 알루미늄 폴리인산 규산염, 스트론튬 알루미늄 폴리인산, 아연 알루미늄 몰리브덴 오르토인산염, 폴리인산아연알루미늄, 아연 몰리브덴 오르토인산염, 및 이들의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택되는, 조성물.
  10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 희생 안료는 금속 아연, 금속 알루미늄, 및 이들의 조합들로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 조성물.
  11. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 초소수성제는 폴리메틸실세스퀴옥산, 기능성 폴리실록산, 또는 하나 이상의 소수성 실란들로 표면 개질된 실리카 나노입자들로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 조성물.
  12. 제11항에 있어서, 상기 기능성 폴리실록산은 하나 이상의 아민 또는 플루오로-함유기들로 개질된, 조성물.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방식제는 선택적으로 초소수성제와 조합된 억제제 안료, 희생 안료, 및 이들의 조합들로부터 선택되는, 조성물.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방식제는 선택적으로 초소수성제와 조합된, 억제제 안료인, 조성물.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물은 UV 안정화제(UV stabiliser)를 더 포함하는, 조성물.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물은 경화제(curing agent)를 더 포함하는, 조성물.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물은 점도 개질제(viscosity modifier) 및/또는 레올로지제를 더 포함하는, 조성물.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물은 습윤제 및/또는 분산제를 더 포함하는, 조성물.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따른 조성물로 적어도 부분적으로 코팅된 가공 전도체로서, 사용 시, 상기 조성물은 경화되어 상기 가공 전도체의 적어도 일부 상에 코팅을 형성하는, 가공 전도체.
  20. 코팅에 있어서:
    실리카, 유기적으로 개질된 실리카, 산화티타늄, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 산화철 또는 이들의 조합을 포함하는 매트릭스(matrix); 및
    방식제를 포함하고, 상기 방식제는 억제제 안료; 희생 안료; 초소수성제; 및 이들의 조합들로부터 선택되는, 코팅.
  21. 제20항에 있어서, 상기 코팅은 적어도 약 50중량%의 매트릭스, 바람직하게는 적어도 약 70중량%의 매트릭스, 보다 바람직하게는 적어도 약 80중량%의 매트릭스, 보다 바람직하게는 적어도 약 90중량%의 매트릭스를 포함하는, 코팅.
  22. 제20항 또는 제21항에 있어서, 상기 코팅은 약 20에서 약 120㎛, 바람직하게는 약 30에서 약 100㎛의 두께를 갖는, 코팅.
  23. 제22항에 있어서, 상기 코팅은 약 35에서 약 70㎛, 바람직하게는 약 40에서 약 60㎛의 두께를 갖는, 코팅.
  24. 코팅 조성물을 형성하는 방법으로서, 상기 방법은:
    졸-겔 프로세스(sol-gel process)에 의해 용매 및 실리카, 유기적으로 개질된 실리카, 산화티타늄, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 산화철 또는 이들의 조합을 포함하는 결합제를 형성하는 단계;
    방식제를 첨가하는 단계를 포함하고, 상기 방식제는 억제제 안료; 희생 안료; 초소수성제; 및 이들의 조합들로부터 선택되는, 방법.
  25. 제24항에 있어서, 상기 방법은:
    (i) 실리콘 알콕사이드, 유기실란, 티타늄 알콕사이드, 알루미늄 알콕사이드, 지르코늄 알콕사이드, 철 알콕사이드 또는 이들의 조합으로부터 선택된 전구체를 적어도 부분적으로 가수분해하는 단계;
    (ii) 실리카, 유기적으로 개질된 실리카, 산화티타늄, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 산화철 또는 이들의 조합을 형성하기 위해 단계 (i)의 생성물을 적어도 부분적으로 중합하는 단계; 및
    (iii) 상기 방식제(들)를 첨가하는 단계를 포함하는, 방법.
  26. 제20항 내지 제23항 중 어느 한 항의 코팅을 형성하는 방법으로서, 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항의 코팅 조성물을 가공 전도체의 적어도 일부에 적용하고, 상기 조성물을 경화시키는 단계를 포함하는, 방법.
  27. 제26항에 있어서, 상기 조성물을 경화시키는 단계는 상기 조성물을 수분 경화에 의해서만 경화시켜 상기 가공 전도체의 적어도 일부 상에 코팅 또는 필름을 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
  28. 제26항 또는 제27항에 있어서, 상기 조성물을 경화시키는 상기 단계는 주위 온도보다 높게 상기 조성물을 가열하는 단계를 포함하지 않는, 방법.
  29. 제25항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물을 경화시키는 상기 단계는 상기 조성물 및 상기 가공 전도체 상에 형성되는 상기 코팅의 온도를 100℃ 미만, 바람직하게는 90℃ 미만, 보다 바람직하게는 80℃ 미만으로 유지하는 단계를 포함하는, 방법.
  30. 가공 전도체 코팅용 조성물을 형성하는 키트에 있어서, 상기 가공 전도체는:
    실리콘 알콕사이드, 유기실란, 티타늄 알콕사이드, 알루미늄 알콕사이드, 지르코늄 알콕사이드, 철 알콕사이드 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 전구체를 포함하는 제1 부분; 및
    방식제를 포함하는 제2 부분을 포함하고, 상기 방식제는 억제제 안료; 희생 안료; 초소수성제; 및 이들의 조합들로부터 선택되고;
    사용시, 상기 제1 및 제2 부분들은 상기 가공 전도체의 적어도 일부에 적용되고 상기 가공 전도체의 적어도 일부 상에 코팅을 형성하기 위해 경화되도록 하는 조성물을 형성하도록 함께 혼합되는, 키트.
  31. 제30항에 있어서, 상기 방식제는 금속 아연인 희생물인, 키트.
  32. 하나 이상의 가공 전도체들을 포함하는 가공 송전선(overhead power transmission) 또는 배전선(distribution line)을 개조하는 방법으로서, 상기 방법은:
    제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따른 조성물을 가공 전도체의 적어도 일부 상에 적용하는 단계를 포함하고, 바람직하게는 상기 방법은 상기 조성물을 경화시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
  33. 제20항 내지 제23항 중 어느 한 항의 상기 경화된 코팅으로 적어도 부분적으로 코팅된, 가공 전도체.
KR1020237003408A 2020-07-01 2021-07-01 가공 전도체 코팅용 조성물 KR20230035338A (ko)

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