KR20230107867A

KR20230107867A - 아연 풍부 에폭시 코팅

Info

Publication number: KR20230107867A
Application number: KR1020237020539A
Authority: KR
Inventors: 쉬지에 캉; 랑펑 판; 샤오후아 마; 핑 진
Original assignee: 피피지 코팅즈 (쿤산) 캄파니 리미티드
Priority date: 2020-11-26
Filing date: 2021-11-18
Publication date: 2023-07-18
Also published as: MX2023006204A; EP4251703A1; US20240018366A1; CN114539887A; JP2023550839A; WO2022111373A1

Abstract

본 개시내용은 - 에폭시 수지 및 석유 수지를 함유하는 수지 성분; - 상기 코팅 조성물의 총 고체 중량을 기준으로 적어도 65 중량%의 양의 아연 입자; - 아인산의 금속염; 및 - 경화제를 포함하는 코팅 조성물에 관한 것이다. 또한, 본 개시내용은 또한 상기 코팅 조성물의 멀티-파트 코팅 형태, 코팅 조성물을 제조하기 위한 방법 및 코팅 조성물로 코팅된 기재에 관한 것이다.

Description

아연 풍부 에폭시 코팅

본 개시내용은 부식방지 아연 풍부, 에폭시 수지 기반 코팅 조성물에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 개시내용은 내식성, 신속한 건조 및 경화 속도, 및 저밀도를 갖는 부식방지 코팅 조성물에 관한 것이다.

부식방지 코팅은 코팅된 기재(coated substrate)를 외부 부식으로부터 보호하기 위해 다양한 산업 분야에서 널리 사용되며, 특히 철 및 강철 구조물, 예를 들어, 교량, 정유 장비, 석유화학 산업 생산 장비, 발전소 장비, 저장 탱크, 크레인, 풍차 및 민간 건축물의 철골 구조 부품 등과 같은 산업 구조물을 보호하는 데 사용된다.

이러한 코팅은 다양한 수지 시스템, 예를 들어, 실리케이트, 에폭시 수지, 폴리우레탄, 폴리실록산, 알키드 수지 등을 기반으로 할 수 있다.

또한, 일부 금속, 예를 들어 아연이 코팅의 내식성을 증대시키기 위하여 기재 상에 침착된(deposited) 프라이머에 첨가될 수 있음이 밝혀졌다. 아연과 같은 금속은 캐소드로서 작용하는 강철 또는 철 기재를 보호하기 위해 희생된 애노드 물질로서 작용할 수 있다.

개선된 내식성 및/또는 경화 특성을 갖는 코팅이 요구된다.

본 개시내용은, 하기를 포함하는 코팅 조성물을 제공한다:

에폭시 수지 및 석유 수지를 함유하는 수지 성분;

코팅 조성물의 총 고체 중량을 기준으로 적어도 65 중량%의 양의 아연 입자;

아인산의 금속염; 및

경화제.

본 개시내용은, 적어도 하기 두 파트를 포함하는 멀티-파트 코팅 조성물을 더 제공한다:

수지 성분, 아연 입자 및 아인산의 금속염을 포함하되, 수지 성분은 에폭시 수지 및 석유 수지를 포함하고, 아연 입자의 양은 코팅 조성물의 총 고체 중량을 기준으로 적어도 65 중량%인, 파트 A; 및

경화제를 포함하는 파트 B.

본 개시내용은, 적어도 위에 기재된 바와 같은 수지 성분, 아연 입자, 아인산의 금속염, 및 경화제를 제공하는 단계, 또는 이들 성분을 각각 포함하는 파트 A 및 파트 B를 제공하는 단계, 및 이어서 이들을 혼합하는 단계를 포함하는, 코팅 조성물을 제조하기 위한 방법을 더 제공한다.

마지막으로, 본 개시내용은 또한 본 개시내용의 코팅 조성물로 코팅된 기재, 특히 강철 및/또는 철 구조물을 제공한다.

이하의 상세한 설명의 목적을 위해, 본 개시내용은, 달리 명시적으로 명시된 경우를 제외하고, 다양한 대안적 변형 및 단계 순서를 가정할 수 있음이 이해되어야 한다. 또한, 임의의 작동예 또는 달리 지시된 경우를 제외하고, 예를 들어, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 성분의 양을 나타내는 모든 숫자는 용어 "약"에 의해 모든 경우에 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 반대로 나타내지 않는 한, 하기 명세서 및 첨부된 청구범위에 제시된 수치 파라미터는 본 개시내용에 의해 얻어지는 목적하는 특성에 따라 달라질 수 있는 근사치이다. 최소한, 청구항의 범위에 대한 등가 원칙의 적용을 제한하려는 시도가 아니라, 각각의 수치 파라미터는 적어도 보고된 유효 숫자의 수에 비추어 일반적인 반올림 기술을 적용하여 해석되어야 한다.

본 개시내용의 넓은 범위를 설명하는 수치 범위 및 파라미터가 근사치임에도 불구하고, 특정 실시예에 설명된 수치 값은 가능한 한 정확하게 보고된다. 그러나 모든 수치는 각각의 테스트 측정에서 발견된 표준 변동으로 인해 필연적으로 발생하는 특정 오류가 본질적으로 포함한다.

또한, 본 명세서에 인용된 임의의 수치 범위는 그 안에 포함된 모든 하위 범위를 포함하는 것으로 의도되는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, "1 내지 10"의 범위는 언급된 최소값 1과 언급된 최대값 10 사이의(및 이를 포함하는), 즉, 1 이상의 최소값과 10 이하의 최대값을 갖는 모든 하위 범위를 포함하도록 의도된다.

본 출원에서, 달리 구체적으로 기술하지 않는 한, 단수형의 사용은 복수형을 포함하고 복수형은 단수형을 포괄한다. 또한, 본 출원에서 "또는"의 사용은, 달리 구체적으로 언급되지 않는 한 "및/또는"을 의미하지만, "및/또는"은 특정 경우에 명시적으로 사용될 수도 있다. 또한, 본 출원에서, 영어의 부정관사, 즉, 단수의 사용은, 달리 구체적으로 기술하지 않는 한 "적어도 하나"를 의미한다. 예를 들어, 단수 표현의 에폭시 수지, 단수 표현의 석유 수지, 단수 표현의 아인산의 금속염, 단수 표현의 경화제 등은 이들 항목 중 임의의 하나 이상을 지칭한다.

본 개시내용의 코팅 조성물은 유리하게는 멀티-파트 코팅 조성물로 제형화될 수 있다. 멀티-파트 코팅 조성물의 경우, 본 개시내용의 코팅 조성물은 베이스 성분 또는 코팅의 결합제로서 파트 A를 포함한다.

본 개시내용의 코팅 조성물의 수지 성분은 에폭시 수지(본 명세서에서는 에폭시 화합물로도 지칭됨)를 포함한다. 적합한 에폭시 수지는 1개 초과의 1,2-에폭시기를 갖는다. 이들은 액체형 또는 고체형일 수 있다. 일반적으로, 에폭시 수지의 에폭시 당량은 100 내지 2,000 g/eqv., 일반적으로 150 내지 500 g/eqv., 예컨대, 170 내지 350 g/eqv., 예컨대, 180 내지 300 g/eqv.이다. 당업자라면 에폭시 당량이 1 당량의 에폭시기를 함유하는 에폭시 수지의 그램수를 의미하는 것임을 이해할 수 있다. 본 개시내용에 적합한 액체형 에폭시 수지는 비교적 고점도 및 비교적 낮은 에폭시 당량을 갖는다. 본 개시내용에 사용되는 액체형 에폭시 수지는 8,000 내지 16,000 cps, 예컨대, 10,000 내지 12,000 cps의 25℃에서의 점도를 가질 수 있다. 점도는 100rpm에서 Brookfield 점도계, 스핀들 7을 사용해서 측정된다.

또한, 적합한 에폭시 수지는 포화 또는 불포화, 환식 또는 비환식, 지방족, 지환식(alicyclic), 방향족 또는 헤테로환식일 수 있다. 이들은 치환체(들), 예컨대, 할로겐, 하이드록실 및/또는 에터기를 함유할 수 있다.

에폭시 수지의 예는 1 초과, 예컨대, 2의 1,2-에폭시 당량을 갖는, 즉, 분자당 평균 2개의 에폭시기를 갖는 폴리에폭사이드를 포함할 수 있다. 에폭시 수지로서 통상적으로 사용되는 폴리에폭사이드는 환식 폴리올의 폴리글리시딜 에터, 예를 들어, 폴리페놀, 예컨대, 비스페놀 A, 레조르시놀, 하이드로퀴논, 벤젠다이메탄올, 플로로글루시놀 및 카테콜의 폴리글리시딜 에터; 또는 폴리올, 예컨대, 지환식 폴리올, 특히 사이클로지방족(cycloaliphatic) 폴리올, 예컨대, 1,2-사이클로헥산다이올, 1,4-사이클로헥산다이올, 2,2-비스(4-하이드록실사이클로헥실)프로판, 1,1-비스(4-하이드록실사이클로헥실)에탄, 2-메틸-1,1-비스(4-하이드록실사이클로헥실)프로판, 2,2-비스(4-하이드록실-3-tert-부틸사이클로헥실)프로판, 1,3-비스(메틸올)사이클로헥산 및 1,2-비스(메틸올)사이클로헥산의 폴리글리시딜 에터이다. 특히 적합한 지방족 폴리올은 트라이메틸펜틸렌 글리콜 및 네오펜틸렌 글리콜을 포함한다.

본 개시내용의 에폭시 수지는, 예를 들어, 비스페놀 A, 비스페놀 F, 글리세린, 노볼락 등의 다이글리시딜 에터에 기반한 것들을 포함할 수 있다. 본 개시내용의 에폭시 수지는 비스페놀 A, 비스페놀 F 또는 이들의 혼합물에 기반한 것들을 포함한다. 예시적인 적합한 폴리에폭사이드는 미국 특허 번호 4,681,811, 칼럼 5, 라인 33 내지 58에 기재된 것이고, 인용된 부분은 본 명세서에 참조에 의해 원용된다.

적합한 에폭시 수지의 상업적으로 입수 가능한 예는 Shell EPON 828(비스페놀 A-에피클로로하이드린 에폭시 수지) 및/또는 이 수지와 이작용성 에폭사이드 반응성 희석제의 배합물, 예컨대, 네오펜틸렌 글리콜 다이글리시딜 에터, 레조르시놀 다이글리시딜 에터 및 사이클로헥산 다이메탄올 다이글리시딜 에터; 비스페놀 A형 액체 에폭시 수지, 예컨대, NPEL-128E; 비스페놀 A 고체 에폭시 수지, 예컨대, YD-011X75; 비스페놀 F 에폭시 수지, 즉, Shell EPON DPL 862(비스페놀 F-에피클로로하이드린 에폭시 수지); 및 에폭시 노볼락 수지, 예컨대, 뉴저지주 체리힐에 소재한 CVC사로부터의 EPALLOY 8250(에폭시 노볼락 수지), Ciba Geigy사로부터의 Araldite EPN 1139, Dow Chemical사로부터의 DEN438을 포함한다. 적합한 비-방향족 에폭시 수지는 수소화 사이클로헥산 다이메탄올의 다이글리시딜 에터 및 수소화 비스페놀 A형 에폭시 수지, 예컨대, Shell Chemical사(텍사스주 휴스톤 소재)로부터의 EPON 1510, EPON 4080E, HELOXY 107 및 EPON 1513(수소화 비스페놀 A-에피클로로하이드린 에폭시 수지); Monsanto사(매사추세츠주 스프링필드 소재)로부터의 Santolink LSE-120; Pacific Anchor사(펜실베이니아주 앨런타운 소재)로부터의 EPODIL 757(사이클로헥산 다이메탄올 다이글리시딜 에터); Ciba Geigy사(뉴욕주 호손 소재)로부터의 Araldite XUGY358 및 PY327; Rhone-Poulene(켄터키주 루이빌 소재)로부터의 EPIREZ 505; Reichold사(플로리다주 펜서콜라 소재)로부터의 AROFLINT 393 및 607; 및 Union Carbide사(뉴욕주 태리타운 소재)로부터의 ERL4221을 포함한다. 기타 적합한 비-방향족 에폭시 수지는 DER 732 및 DER 736을 포함한다.

본 명세서에 기재된 코팅 조성물 중의 에폭시 수지의 양은 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 3 내지 25 중량%, 예컨대, 5 내지 20 중량%, 또는 7 내지 15 중량%일 수 있다. 코팅 조성물은 에폭시 수지 성분으로서 액체형 에폭시 수지와 고체형 에폭시 수지를 둘 다 포함할 수 있다. 액체형 에폭시 수지와 고체형 에폭시 수지는 둘 다 위에서 기재된 바와 같은 것들, 예컨대, 비스페놀 A 및/또는 F형 에폭시 수지를 포함할 수 있다. 액체형 에폭시 수지의 양은, 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로, 0.5 내지 15 중량%, 예컨대, 1 내지 10 중량%, 또는 1 내지 7 중량%일 수 있는 한편, 고체형 에폭시 수지의 양은 1 내지 20 중량%, 예컨대, 2 내지 15 중량%, 또는 2 내지 12 중량%일 수 있다.

또한, 본 명세서에 기재된 코팅 조성물의 수지 성분은 석유 수지를 포함한다. 석유 수지는 또한 탄화수소 수지로도 알려져 있다. 석유 수지는 전처리, 중합, 증류 과정을 통해 석유 분해로부터 생산된 C5, C9 분획으로부터 생산된 열가소성 수지이다. 일반적으로, 석유 수지는 C5에 기반한 지방족 또는 사이클로지방족 수지 또는 사이클로지방족 다이엔(예컨대, 다이사이클로펜탄다이엔), 및 C9에 기반한 방향족 성분, 예컨대, 비닐 톨루엔 또는 인덴 또는 방향족 수지 및 이들의 혼합물을 포함한다. 일부 경우에, 석유 수지는 또한 이의 수소첨가 제품, 즉, 수소첨가 석유 수지, 예컨대, C5 수소첨가 석유 수지 또는 C9 수소첨가 석유 수지를 포함한다. 석유 수지는 또한 저점도의 액체 수지이고 통상의 석유 수지와 대조적으로 방향족 작용기에 비활성 하이드록실을 함유하는 개질 석유 수지를 포함할 수 있고, 용매계, 무용매형 또는 높은 고형분 함량의 에폭시 시스템에 사용될 수 있다. 본 개시내용에 따라서 사용되는 석유 수지 및 개질 석유 수지는 상업적으로 입수 가능하다.

코팅 조성물 중 석유 수지의 양은, 코팅 조성물의 충 중량을 기준으로 0 초과(예컨대, 0.1 또는 0.5) 내지 10 중량%, 예컨대, 1 내지 8 중량%, 또는 1.5 내지 5 중량%일 수 있다.

본 개시내용에 따른 코팅 조성물에서, 에폭시 수지 대 석유 수지의 중량비는 2 내지 10:1, 예컨대, 3 내지 8:1, 예를 들어, 6:1일 수 있다. 에폭시 수지를 포함하는 수지 성분에, 특히 상기 비에 따라서 석유 수지를 첨가 또는 혼합함으로써, 본 코팅 조성물은 에폭시 수지만을 가진 것과 비교해서 상당히 개선된 친수성 및 소수성 균형을 가질 수 있다.

본 개시내용에 따르면, 코팅 조성물은 또한 아연 입자를 포함한다. 특히, 이의 양은, 코팅 조성물의 총 고체 중량을 기준으로, 적어도 65 중량%이다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "입자"는 미립자의 형태의 물질, 예컨대, 분말 또는 분진 및 플레이크를 의미하고, 예를 들어, 구형, 타원형, 입방형, 막대형, 원반형, 각기둥형 등과 같은 임의의 형상의 형태일 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "아연" 또는 "아연 입자"는 실질적으로 아연 개별 입자로 이루어지거나 높은 아연 순도를 갖는 금속 입자를 의미한다. 아연 입자의 적합한 순도는 일반적으로 입자의 총 중량을 기준으로 적어도 94%, 예컨대, 적어도 96% 또는 적어도 98% 또는 99%의 금속성 아연, 예컨대, 아연 분말 또는 아연 분진으로 시판된 금속 입자를 지칭하며, 또한 최대 100%의 금속성 아연을 갖는 금속 입자를 포함한다. 아연이 아닌 본 명세서에서 사용되는 입자의 임의의 부분은 다른 금속 원소 또는 이의 화합물, 예를 들어, 아연으로 형성된 입자 및/또는 합금 물질의 코팅층일 수 있다. 적합한 아연 입자는 예를 들어 ASTM D520에서의 유형 Ⅱ 또는 유형 Ⅲ에 따른 아연 분말 사양을 따를 수 있다. 또한, 실질적으로 1차 금속으로서 아연을 기반으로 하는 아연 합금의 입자는 또한, 입자의 총 중량을 기준으로, 적어도 94%의 금속성 아연을 포함하는 한 본 개시내용의 아연 입자로서 사용될 수 있다. 상응하게, 1차 금속으로서 아연을 갖지만, 예컨대, 6% 초과와 같은 상당한 양의 다른 금속 원소를 함유하는 합금, 예를 들어, 50 중량% 이상 및 일반적으로 94% 미만, 예컨대, 90%의 아연을 포함하는 아연 합금은, 본 개시내용의 "아연" 또는 "아연 입자"의 범위 내가 아니다.

아연 입자의 평균 입자 크기는 적어도 1μm, 예컨대, 적어도 2μm, 예컨대, 적어도 5μm, 예컨대, 적어도 5.5μm, 예컨대, 적어도 6μm일 수 있고, 150μm 이하, 30μm 이하, 예컨대, 20μm 이하, 예컨대, 10μm 이하, 예컨대, 8μm 이하일 수 있다. 아연 입자의 평균 입자 크기는 1 내지 150μm, 예컨대, 2 내지 30μm, 예컨대, 5 내지 20μm, 예컨대, 5.5 내지 10μm, 예컨대, 6 내지 8μm일 수 있다. 입자 크기의 선택은 코팅 조성물의 예상되는 점도 및 도포 특성에 따라 좌우될 수 있다. 본 명세서에서의 보고된 평균 입자 크기는 아연 입자 제조사에 의해 제공된 평균 입자 크기이고, 레이저 회절법 등과 같은 본 기술 분야의 여러 알려진 방법에 의해 측정될 수 있다.

코팅 조성물의 총 고체 중량을 기준으로, 코팅 조성물은 적어도 65 중량%의 아연 입자, 예컨대, 적어도 70 중량%의 아연 입자, 예컨대, 적어도 75 중량%의 아연 입자, 예컨대, 적어도 80 중량%의 아연 입자, 예컨대, 적어도 85 중량%의 아연 입자를 포함할 수 있고, 95 중량% 이하의 아연 입자, 예컨대, 90 중량% 이하의 아연 입자, 예컨대, 85 중량% 이하의 아연 입자를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 코팅 조성물은 또한 다른 금속 입자, 예컨대, 94% 미만의 아연 함량을 갖는 아연 합금 또는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 등의 입자를 함유할 수 있지만, 코팅 조성물은 단지 이들을 코팅 조성물의 총 고체 중량을 기준으로 5%, 4%, 3% 또는 1% 이하와 같은 매우 소량으로 적합하게 포함할 것이고, 조성물에는 또한 금속 원소(즉, 0의 원자가) 및 다른 금속의 금속 합금을 포함하는 다른 금속 입자가 완전히 없을 수 있다.

또한, 아연 입자는 아연 입자의 표면을 개질하기 위하여 표면 처리될 수 있다. 표면 처리된 아연 입자는 전처리 조성물에 아연 입자를 노출시킴으로써 형성된 전처리 층을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "전처리 조성물"은, 아연 재료와의 접촉 시 재료 표면과 반응하여 그 재료 표면을 화학적으로 변화시키고, 이에 결합하여 보호층을 형성하는 조성물을 지칭한다. 아연 입자의 표면을 개질하는 데 사용되는 전처리 조성물은 아연 재료를 전처리하기 위하여 당업계에 공지된 임의의 것을 포함할 수 있다.

또한, 본 개시내용에 따르면, 아인산의 금속염도 코팅 조성물에 사용된다. "아인산의 염"은 포스페이트, 포스파이트, 하이포포스파이트, 하이드로겐 포스페이트, 다이하이드로겐 포스페이트, 하이드로겐 포스파이트, 다이하이드로겐 포스파이트, 폴리포스페이트 또는 폴리포스페이트 등을 포함하는, 음이온 산 기(acid group)에 인 원자를 함유하는 무기 염을 의미하고, 여기서 포스페이트, 폴리포스페이트 및 하이드로겐 포스페이트가 바람직할 수 있다. 금속(예컨대, 몰리브덴) 또는 비-금속(예컨대, 규소) 개질된 형태, 예컨대, 포스포실리케이트가 또한 아인산의 염으로서 사용될 수 있다. 아인산의 금속염의 양이온 부분에 있는 금속은 아연, 알루미늄, 마그네슘, 칼슘, 스트론튬, 지르코늄, 철, 바륨 등을 포함한다. 금속염을 형성하는 이러한 금속으로부터 알칼리 금속을 배제하는 것이 바람직할 수 있다.

아인산의 적합한 금속염의 구체예는 인산아연, 삼인산알루미늄, 스트론튬 알루미늄 폴리포스페이트, 인산수소지르코늄, 및 규소(예컨대, 실리케이트) 개질된 포스페이트 염 또는 폴리포스페이트 염 예컨대, 아연 스트론튬 칼슘 포스포실리케이트를 포함한다. 포스페이트의 금속염, 예컨대, 인산아연이 특히 적합하다.

아연 풍부 에폭시 수지 기반 코팅 조성물에서 아인산의 금속염을 사용하는 경우, 특히 예를 들어 적어도 65 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 75 중량%, 또는 적어도 80 중량%의 아연 입자가 아인산의 금속염과 조합하여 사용되는 경우, 이러한 조합을 교시하는 다른 코팅과 비교할 때 더 양호한 장기 내부식성이 얻어질 수 있다. 또한, 아인산의 금속염 대 아연 입자의 중량비를 1:20 내지 1:60, 예컨대, 1:25 내지 1:45의 범위로 제어하는 것이 특히 아연 입자의 양이 75 중량%를 초과하거나 이보다 큰 경우에 특히 유리한 것으로 판명된 바 있다.

코팅 조성물은 또한 경화제 성분을 포함한다. 에폭시 수지에 적합한 경화제 성분은 아민 성분을 포함할 수 있다. 아민 성분은 단백질, 폴리펩타이드, 아미노산, 유기 아민, 폴리아민, 암모니아, 단량체성 폴리카복실산의 암모늄염, 중합된 폴리카복실산의 암모늄염, 무기산의 암모늄염, 폴리에터아민, 폴리아마이드, 비스페놀 A 고체 에폭시 수지와 같은 에폭시 수지와의 이들의 부가물, 및 이들의 혼합물 등과 같은 질소 공급원으로서 작용할 수 있는 임의의 화합물을 포함할 수 있다.

적합한 경화제는, 예를 들어, 폴리아민을 포함할 수 있다. 폴리아민 경화제의 비제한적인 예는 1차 또는 2차 다이아민 또는 폴리아민을 포함하되, 여기서 질소 원자에 연결된 기는 포화 또는 불포화 지방족 화합물, 지환식 화합물, 방향족 화합물, 방향족 치환된 지방족 화합물, 지방족 치환된 방향족 화합물 및 헤테로환식 화합물일 수 있다. 적합한 지방족 및 지환식 다이아민의 비제한적인 예는 1,2-에틸렌 다이아민, 1,2-프로필렌 다이아민, 1,8-옥탄 다이아민, 아이소포론 다이아민, 프로판-2,2-사이클로헥실 아민 등을 포함한다. 적합한 방향족 폴리아민의 비제한적인 예는 페닐렌 다이아민 및 톨루엔 다이아민, 예컨대, 메타-자일릴렌 다이아민, o-페닐렌 다이아민 및 p-톨루엔 다이아민을 포함한다. 멀티코어 방향족 다이아민, 예컨대, 4,4'-바이페닐 다이아민, 메틸렌 다이페닐 아민 및 클로로메틸렌 다이페닐 아민이 또한 적합하다.

적합한 지방족 다이아민의 예는, 에틸렌 다이아민, 1,2-다이아미노프로판, 1,4-다이아미노부탄, 1,3-다이아미노펜탄, 1,6-다이아미노헥산, 2-메틸-1,5-펜탄 다이아민, 2,5-다이아미노-2,5-다이메틸헥산, 2,2,4- 및/또는 2,4,4- 트라이메틸-1,6-다이아미노헥산, 1,11-다이아미노운데칸, 1,12-다이아미노도데칸, 1,3- 및/또는 1,4-사이클로헥산 다이아민, 1-아미노-3,3,5-트라이메틸-5-아미노메틸-사이클로헥산, 2,4- 및/또는 2,6-헥사하이드로톨루엔 다이아민, 2,4'- 및/또는 4,4'-다이아미노-다이사이클로헥실메탄 및 3,3'-다이알킬 4,4'-다이아미노-다이사이클로헥실메탄(예컨대, 3,3'-다이메틸-4,4'-다이아미노-다이사이클로헥실 메탄 및 3,3'-다이에틸렌-4,4'-다이아미노-다이사이클로헥실 메탄), 2,4- 및/또는 2,6-다이아미노톨루엔 및 2,4'- 및/또는 4,4'-다이아미노다이페닐 메탄, 또는 이들의 혼합물을 포함하지만, 이들로 제한되지 않는다. 지환식 다이아민은, JEFFLINK의 명칭, 예컨대, JEFFLINK 754하에 상업적으로 입수 가능하다. 추가의 지방족 환식 폴리아민, 예컨대, Covestro AG로부터 입수 가능한 DESMOPHEN NH 1520 및/또는 Dorf Ketal로부터 입수 가능한 2차 지방족 다이아민인 CLEARLINK 1000이 사용될 수 있다. POLYCLEAR 136(BASF/Hansen Group LLC로부터 입수 가능); 아이소포론 다이아민과 아크릴로나이트릴의 반응 생성물이 또한 적합하다. 다른 예시적인 적합한 폴리아민은 미국 특허 번호 4,046,729, 칼럼 6, 라인 61 내지 칼럼 7, 라인 26, 및 미국 특허 번호 3,799,854, 칼럼 3, 라인 13 내지 50에 기재되어 있고, 인용된 부분은 본 명세서에 참조에 의해 원용된다. 추가의 폴리아민, 예컨대, Evonik Industries사로부터 입수 가능한 ANCAMINE 폴리아민도 사용될 수 있다.

적합한 폴리아마이드는 당업계에 공지된 임의의 폴리아마이드를 포함한다. 경화제로서 사용되는 폴리아마이드는 통상 이량체 산(또는 에스터)과 폴리아민의 죽합에 의해 형성된 생성물이다. 예를 들어, Evonik Industries사로부터 입수 가능한 ANCAMIDE 폴리아마이드.

경화제는 또한 폴리에터아민을 포함할 수 있다. 폴리에터아민은 폴리에터 주쇄의 구조를 갖는 화합물이고 말단 활성 작용기로서 아민기를 더 포함한다. 폴리에터아민은 고온 및 고압하에 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜 또는 에틸렌 글리콜/프로필렌 글리콜 공중합체의 아민화에 의해 얻어진다. 상이한 폴리옥시알킬 구조를 선택함으로써, 폴리에터아민의 반응성, 인성, 점도 및 친수성 및 기타 특성을 조정할 수 있다. 아민기는 다양한 화합물과 반응 특성을 가진 폴리에터아민을 제공한다. 본 개시내용에서 사용될 수 있는 폴리에터아민은 폴리에터모노아민, 폴리에터 다이아민, 폴리에터 트라이아민 등을 포함한다. 구체적으로, 본 개시내용에서 사용되는 폴리에터아민은 폴리 옥사이드 에틸렌 다이아민, 폴리 옥사이드 프로필렌 다이아민, 폴리 옥사이드 부틸렌 다이아민, 및 폴리 옥사이드 에틸렌 트라이아민, 폴리 옥사이드 프로필렌 트라이아민, 폴리 옥사이드 부틸렌 트라이아민을 포함할 수 있다. 본 개시내용에서 사용될 수 있는 폴리에터아민의 상업적으로 입수 가능한 제품의 예는, 예를 들어, Jeffamine 시리즈 제품을 포함할 수 있다. 이러한 폴리에터아민의 예는 JEFFAMINE XTJ-616과 같은 아민화 프로폭실화 펜타에리트리톨, 및 화학식 (IV) 내지 (VI)으로 표시되는 것들을 포함한다.

화학식 (IV)에 따르면, 폴리에터 아민은 하기를 포함할 수 있거나 또는 이로 표시될 수 있다:

화학식 (IV)

식 중, y=0-39, x+z=1-68.

본 개시내용의 화학식 (IV)로 표시되는 적합한 아민-함유 화합물은, 아민-말단 폴리에틸렌 글리콜, 예컨대, JEFFAMINE ED 시리즈로 Huntsman Corporation사로부터 상업적으로 입수 가능 것들, 예컨대, JEFFAMINE HK-511, JEFFAMINE ED-600, JEFFAMINE ED-900 및 JEFFAMINE ED-2003, 및 아민-말단 폴리프로필렌 글리콜, 예컨대, Huntsman Corportion의 JEFFAMINE D 시리즈, 예컨대, JEFFAMINE D-230, JEFFAMINE D-400, JEFFAMINE D-2000 및 JEFFAMINE D-4000을 포함하지만, 이들로 제한되지 않는다.

화학식 (V)에 따르면, 폴리에터아민은 하기를 포함할 수 있거나 또는 이로 표시될 수 있다:

화학식 (V)

식 중, 각각의 p는 독립적으로 2 또는 3이다.

본 개시내용의 화학식 (V)로 표시되는 적합한 아민-함유 화합물은, 아민-말단 폴리에틸렌 글리콜 기반 다이아민, 예컨대, Huntsman Corporation사의 JEFFAMINE EDR 시리즈, 예컨대, JEFFAMINE EDR-148 및 JEFFAMINE EDR-176을 포함하지만, 이들로 제한되지 않는다.

화학식 (VI)에 따르면, 폴리에터아민은 하기를 포함할 수 있거나 또는 이로 표시될 수 있다:

화학식 (VI)

식 중, R은 H 또는 C₂H₅이고, m=0 또는 1이고, a+b+c=5-85이다.

본 개시내용의 화학식 (VI)으로 표시되는 적합한 아민-함유 화합물은, 아민-말단 프로폭실화 트라이메틸올프로판 또는 글리세롤, 예컨대, Huntsman Corporation사의 Jeffamine T 시리즈, 예컨대, JEFFAMINE T-403, JEFFAMINE T-3000 및 JEFFAMINE T-5000을 포함하지만, 이들로 제한되지 않는다.

아민 성분은 또한 선택적으로 다른 작용기 또는 모이어티를 함유하는 폴리아민, 예를 들어, 2,4,6-트리스(다이메틸아미노메틸)페놀을 포함할 수 있다.

보다 신속한 경화 및 건조 속도를 달성하기 위하여, 상기 아민 화합물의 부가물, 예컨대, 폴리에터아민, 폴리아마이드 및/또는 폴리아민(위에서 기재된 바와 같은 지방족 다이아민, 지환식 다이아민 또는 방향족 다이아민과 같은 것들과 유사) 및 에폭시 수지는 유리하게는 경화제 성분으로서 사용될 수 있다. 에폭시 수지는 비스페놀 F 또는 비스페놀 A에 기반한 에폭시 화합물과 같은 위에서 기재된 바와 같은 것들일 수 있다.

코팅 조성물의 경화제 성분은 또한 선택적으로 경화 촉진제를 포함할 수 있다. 경화 촉진제는 아민 성분과 에폭시 수지의 반응을 촉진시키기 위하여 사용된다. 예시적인 경화 촉진제는 살리실산을 포함하지만, 이로 제한되지 않는다.

본 개시내용의 코팅 조성물의 경화 촉진제의 양은 코팅 조성물의 경화제 성분의 총 중량을 기준으로 0 내지 3 중량%, 예컨대, 1 내지 2.5 중량%, 또는 1.5 내지 2 중량%일 수 있다.

본 개시내용의 코팅 조성물은 또한 1종 이상의 용매를 포함할 수 있다. 코팅 분야에 통상적으로 사용되는 용매가 본 개시내용에 사용될 수 있다. 용매의 구체예는 프로필렌 글리콜 모노메틸 에터 아세테이트 및 이의 유도체, 아세톤, 아밀 프로피오네이트, 아니솔, 벤젠, 부틸 아세테이트, 사이클로헥산, 에틸렌 글리콜의 다이알킬 에터, 다이에틸렌 글리콜 다이벤조에이트, 다이메틸 설폭사이드, 다이메틸 폼아마이드, 다이메톡시벤젠, 에틸 아세테이트, 아이소프로판올, 아이소부탄올, 메틸 사이클로헥산온, 사이클로펜탄온, 메틸 에틸 케톤, 메틸 아이소부틸 케톤, 메틸 프로피오네이트, 프로필렌 카보네이트, 테트라하이드로퓨란, 톨루엔, 자일렌, 벤질 알코올, 2-메톡시에틸 에터, 3-프로필렌 글리콜 메틸 에터, 및 이들의 혼합물을 포함하지만, 이들로 제한되지 않는다.

본 개시내용의 코팅 조성물 중의 1종 이상의 용매의 양은 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 5 내지 15 중량%, 예컨대, 7 내지 12 중량%, 또는 8 내지 11 중량%일 수 있다.

코팅 조성물은 또한 선택적으로 틱소트로피제, 습윤제 및 분산제, 충전제, 안료, 및 코팅 조성물에서 통상적으로 사용되는 기타 첨가제를 포함하지만, 이들로 제한되지 않는 1종 이상의 첨가제를 포함할 수 있다.

틱소트로피제는 코팅 조성물의 유동학을 개선 및/또는 유지시키기 위하여 사용되고, 사용되는 경우, 코팅 내의 아연 분말 입자 및 충전제가 침강되는 것을 방지할 수 있다. 틱소트로피제의 예는 콜로이드성 실리케이트, 수화 알루미늄 실리케이트(벤토나이트), 알루미늄 트라이스테아레이트, 알루미늄 모노스테아레이트, 잔탄검, 크리소타일, 하소된 실리카, 수소첨가된 피마자유, 유기 개질된 점토, 폴리아마이드 왁스 및 폴리에틸렌 왁스 등을 포함할 수 있다. 틱소트로피제의 양은 실제 요구에 따라서 당업자에 의해 선택될 수 있다. 예를 들어, 본 개시내용의 코팅 조성물의 틱소트로피제의 양은 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 0.5 내지 1.5 중량%, 예컨대, 0.6 내지 1.1 중량%일 수 있다.

습윤제 및 분산제는, 사용되는 경우, 코팅 중 아연 입자 및 충전제의 분산성을 개선시킬 수 있다. 습윤제 및 분산제의 적합한 예는 레시틴, 아민 알킬화 폴리하이드록시산 아민, 아미노 치환된 말단 기를 갖는 폴리에스터, 블록 공중합체, 에틸렌 중합체 등을 포함한다. 본 개시내용의 코팅 조성물 중의 습윤제 및 분산제의 양은 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 0.5 중량%, 예컨대, 0.2 내지 0.4 중량%일 수 있다.

코팅 조성물, 특히 하기에 기재되는 바와 같은 조성물의 파트 A는 아연 입자와는 상이한 충전제를 포함할 수 있다. 적합한 충전제는, 탤크, 실리케이트, 운모, 몬모릴로나이트, 카올린, 규조토, 질석, 천연 및 합성 제올라이트, 규산칼슘, 규산알루미늄, 나트륨 알루미늄 실리케이트, 중공 미소구체, 예컨대, 중공 유리 미소구체, 황산바륨, 탄산칼슘 등을 포함하지만, 이들로 제한되지 않는다. 본 개시내용의 코팅 조성물, 특히 조성물의 파트 A는, 충전제로서 탤크 분말, 실리케이트, 및/또는 중공 미소구체, 예컨대, 중공 유리 미소구체를 포함할 수 있다. 코팅 조성물, 특히 조성물의 파트 A는 또한 선택적으로 충전제로서 황산바륨을 포함할 수 있다. 본 개시내용의 코팅 조성물 중의 충전제의 양은 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 2 내지 8%의 범위일 수 있다. 중공 유리 미소구체와 같은 중공 미소구체의 함량은 조성물의 총 중량을 기준으로 1 내지 5%일 수 있다.

안료 및/또는 안료 조성물의 예는, 카바졸 다이옥사진 미정제 안료, 아조, 모노아조, 다이아조, 나프톨 AS, 염 유형(레이크), 벤즈이미다졸론, 축합, 금속 착물, 아이소인돌리논, 아이소인돌린 및 다환식 프탈로사이아닌, 퀴나크리돈, 페릴렌, 페리논, 다이케토피롤로 피롤, 티오인디고, 안트라퀴논, 인단트론, 안트라피리미딘, 플라반트론, 피란트론, 안탄트론, 다이옥사진, 트라이아릴카보늄, 퀴노프탈론 안료, 다이케토 피롤로 피롤 레드("DPPBO red"), 이산화티타늄, 산화철, 카본 블랙, 탄소 섬유, 흑연, 기타 전도성 안료 및/또는 충전제, 및 이들의 혼합물을 포함하지만, 이들로 제한되지 않는다.

코팅 조성물 중의 안료 및/또는 안료 조성물의 양은 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 0.5 내지 5 중량%, 예컨대, 0.5 내지 3 중량%의 범위일 수 있다.

본 개시내용의 코팅 조성물은 멀티-파트 형태로 제형화될 수 있다. 멀티-파트 시스템은 코팅 분야에서 알려진 용어이고, 이는 코팅 조성물의 성분이 방수 용기와 같은 별도의 용기에 포장된 다중 파트 또는 성분으로 제형화되는 것을 의미한다. 멀티-파트 코팅 조성물은 적어도 하기 두 파트를 포함한다:

위에서 규정된 바와 같은 수지 성분, 아연 입자 및 아인산의 금속염을 포함하되, 상기 수지 성분은 에폭시 수지 및 석유 수지를 포함하고 상기 아연 입자의 양은 상기 코팅 조성물의 총 고체 중량을 기준으로 적어도 65 중량%인, 파트 A; 및

경화제를 포함하는 파트 B.

코팅 조성물의 파트 A의 제조 방법은 당업자에게 공지되어 있다. 예를 들어, 상온 또는 다소 상승된 온도에서, 파트 A의 각 성분을 용기 내에서 적절한 점도가 달성될 때까지 혼합하고 교반한다. 마찬가지로, 코팅 조성물의 파트 B의 제조 방법은 당업자에게 공지되어 있고, 상기 파트 A의 제조 방법과 유사하게 수행될 수 있다.

본 명세서에 기재된 코팅 조성물을 사용하기 전에, 성분들을 혼합한다. 멀티-파트 코팅 조성물의 경우에, 파트 A와 파트 B, 및 임의의 다른 파트를 혼합한다. 파트 A와 파트 B는 1:0.5 내지 1:0.9의 에폭시기 대 아민기의 화학량론비로 혼합될 수 있다. 그 후, 얻어진 코팅 조성물을 기재 상에 도포한다. 본 개시내용의 코팅 조성물을 기재 상에 도포하는 방법에는 제한은 없다. 예를 들어, 도포 방법은 브러시 코팅, 분무 코팅, 딥 코팅, 롤러 코팅, 커튼 코팅 등을 포함할 수 있다.

본 개시내용의 코팅 조성물로 도포될 수 있는 기재는 금속 기재일 수 있다. 금속 기재는 다양한 강철 기재, 철 기재, 알루미늄 기재 등을 포함한다. 유리하게는, 본 개시내용의 코팅 조성물은 프라이머 또는 하지 코팅으로서 이들 기재 상에 도포될 수 있다. 기재는 구조물의 부품(혹은 부분)(part) 또는 운송수단(vehicle)의 부품일 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 "구조물"은 건물, 교량, 교통 기반 시설, 석유 굴착 장치, 석유 플랫폼, 급수탑, 전력선 탑, 지지 구조물, 풍력 터빈, 벽, 교각, 도크(dock), 제방, 댐, 선적 컨테이너, 트레일러, 배터리 부품, 배터리 및 부식성 환경에 노출되는 모든 금속 구조물의 임의의 부분을 지칭한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 "운송수단"은, 가장 넓은 의미에서, 모든 유형의 운송수단, 예컨대, 제한되지 않지만, 차량, 트럭, 버스, 트랙터, 수확기, 중장비, 밴, 골프 카트, 오토바이, 자전거, 철도 차량, 지하철 차량, 비행기, 헬리콥터, 모든 크기의 보트 등을 지칭한다.

다음 실시예는 더욱 상세한 설명을 제공할 목적으로 제공된다. 그러나, 하기 실시예는 본 개시내용을 예시하기 위하여 사용되지만, 이의 상세로 한정되는 것은 아니다. 다음 실시예 및 설명에서의 모든 부 및 백분율은 달리 나타내지 않는 한 중량 기준이다.

실시예

실시예에서 사용된 주된 원료의 개요

결합제 파트 A1의 제조

결합제 파트 A1의 제조 절차는 다음과 같았다: 실온에서 용기 내에서, 10g의 비스페놀 A 액체 에폭시 수지(NPEL-128E, Nan Ya Plastics사로부터 상업적으로 입수 가능), 100g의 비스페놀 A 고체 에폭시 수지(YD-011X75, KUKDO CHEMICAL사로부터 상업적으로 입수 가능), 30g의 자일렌, 17.7g의 프로필렌 글리콜 모노메틸 에터 아세테이트 및 7.3g의 아이소부탄올을 균일하게 혼합하고, 이어서 18.1g의 석유 수지(SK 120, Taiwan Yuen Liang사로부터 상업적으로 입수 가능)를 교반하에 첨가하고, 완전히 용해되게 하였다. 이어서, 5.3g의 폴리아마이드 왁스(Crayvallac ultra, ARKEMA사로부터 상업적으로 입수 가능) 및 5.3g의 유기 벤토나이트(BENTONE SD-2, ELEMENTIS SPECIALTIES사로부터 상업적으로 입수 가능)를 균질하게 분산될 때까지 서서히 교반하에 첨가하고, 이때 온도는 40℃ 이하로 유지시켰다. 2.7g의 대두 레시틴(TOPCITHIN 50, CARGILL사로부터 상업적으로 입수 가능), 19.5g의 인산아연(Jiangsu Shen Long Zinc Co. Ltd.사로부터 상업적으로 입수 가능) 및 771.9g의 아연 분말(HX600 내지 II, Jiangsu Shen Long Zinc Co. Ltd.사로부터 상업적으로 입수 가능)을 온도를 55 내지 60℃에서 30분 동안 유지하면서 교반하에 첨가하였다. 마지막으로, 38.7g의 자일렌 및 19.5g의 중공 유리 미소구체(GLASS BUBBLES VS5500, 3M사로부터 상업적으로 입수 가능)를 균질하게 분산될 때까지 교반하면서 첨가하였다.

결합제 파트 A2(비교예)의 제조

본 개시내용의 코팅 조성물의 상기 결합제 파트 A1의 제조 절차와 유사하게 수행하고, 각 성분의 중량부는 표 1에 나타낸다. 차이점은 인산아연을 사용하지 않았고, 석유 수지의 양을 증가시켰다는 점이다.

결합제 파트 A3의 제조

결합제 파트 A3의 제조 절차는 다음과 같았다: 실온에서 용기 내에서, 10g의 비스페놀 A 액체 에폭시 수지(NPEL-128E, Nan Ya Plastics사로부터 상업적으로 입수 가능), 119.5g의 비스페놀 A 고체 에폭시 수지(YD-011X75, KUKDO CHEMICAL사로부터 상업적으로 입수 가능), 30g의 자일렌, 17.7g의 프로필렌 글리콜 모노메틸 에터 아세테이트 및 7.3g의 아이소부탄올을 균질하게 혼합하고, 이어서 18.1g의 석유 수지(SK 120, Taiwan Yuen Liang사로부터 상업적으로 입수 가능)를 교반하에 첨가하고, 완전히 용해되게 하였다. 5.3g의 폴리아마이드 왁스(Crayvallac ultra, ARKEMA사로부터 상업적으로 입수 가능) 및 5.3g의 유기 벤토나이트(BENTONE SD-2, ELEMENTIS SPECIALTIES사로부터 상업적으로 입수 가능)를 균질하게 분산될 때까지 서서히 교반하에 첨가하고, 이때 온도는 40℃ 이하에서 유지시켰다. 2.7g의 대두 레시틴(TOPCITHIN 50, CARGILL사로부터 상업적으로 입수 가능), 19.5g의 인산아연(Jiangsu Shen Long Zinc Co. Ltd.사로부터 상업적으로 입수 가능) 및 800g의 아연 분말(HX600 내지 II, Jiangsu Shen Long Zinc Co. Ltd.사로부터 상업적으로 입수 가능)을 교반하에 첨가하였고, 이때 온도는 55 내지 60℃에서 30분 동안 유지하였다. 마지막으로, 45.1g의 자일렌 및 19.5g의 중공 유리 미소구체(GLASS BUBBLES VS5500, 3M사로부터 상업적으로 입수 가능)를 균질하게 분산될 때까지 교반하면서 첨가하였다.

결합제 파트 A4의 제조

결합제 파트 A4의 절차는 다음과 같았다: 실온에서 용기 내에서, 42.5g의 비스페놀 A 액체 에폭시 수지(NPEL-128E, Nan Ya Plastics사로부터 상업적으로 입수 가능), 28.3g의 비스페놀 A 고체 에폭시 수지(YD-011X75, KUKDO CHEMICAL사로부터 상업적으로 입수 가능), 30g의 자일렌, 17.7g의 프로필렌 글리콜 모노메틸 에터 아세테이트 및 7.3g의 아이소부탄올을 균질하게 혼합하고, 이어서 18.1g의 석유 수지(SK 120, Taiwan Yuen Liang사로부터 상업적으로 입수 가능)를 교반하에 첨가하고, 완전히 용해되게 하였다. 5.3g의 폴리아마이드 왁스(Crayvallac ultra, ARKEMA사로부터 상업적으로 입수 가능) 및 5.3g의 유기 벤토나이트(BENTONE SD-2, ELEMENTIS SPECIALTIES사로부터 상업적으로 입수 가능)를 균질하게 분산될 때까지 서서히 교반하에 첨가하고, 이때 온도는 40℃ 이하에서 유지시켰다. 2.7g의 대두 레시틴(TOPCITHIN 50, CARGILL사로부터 상업적으로 입수 가능), 19.5g의 인산아연(Jiangsu Shen Long Zinc Co. Ltd.사로부터 상업적으로 입수 가능) 및 752.4g의 아연 분말(HX600 내지 II, Jiangsu Shen Long Zinc Co. Ltd.사로부터 상업적으로 입수 가능)을 교반하에 첨가하였고, 이때 온도는 55 내지 60℃에서 30분 동안 유지하였다. 마지막으로, 41.4g의 자일렌, 및 19.5g의 중공 유리 미소구체(GLASS BUBBLES VS5500, 3M사로부터 상업적으로 입수 가능)를 균일하게 혼합될 때까지 교반 하에 첨가하였다.

결합제 파트 A5(비교예)의 제조

본 개시내용의 코팅 조성물의 결합제 파트 A4의 제조 절차와 유사하게 수행하였고, 각 성분의 중량부는 표 1에 나타낸다. 차이점은 인산아연을 사용하지 않았고 석유 수지의 양을 증가시켰다는 점이다.

결합제 파트 A6(비교예)의 제조

본 개시내용의 코팅 조성물의 상기 결합제 파트 A4의 제조 절차와 유사하게 수행하였고, 각 성분의 중량부는 표 1에 나타낸다. 차이점은 석유 수지를 사용하지 않았다는 점이다.

결합제 파트 A7(비교예)의 제조

본 개시내용의 코팅 조성물의 상기 결합제 파트 A4의 제조 절차와 유사하게 수행하였고, 각 성분의 중량부는 표 1에 나타낸다. 차이점은 석유 수지, 인산아연, 중공 유리 미소구체를 사용하지 않았지만, 충전제인 탤크 분말을 첨가했다는 점이다.

결합제 파트 A8 및 A9(비교예)의 제조

상기 결합제 파트 A7의 제조 절차와 유사하게 수행하였고, 각 성분의 중량부는 표 1에 나타낸다. 차이점은 충전제인 탤크 분말을 첨가하고 아연 입자의 양을 상응하게 감소시켰다는 점이다.

다음 표 1에 나타낸 성분 및 양을 사용하여 개별 결합제 파트를 제조하였다.

경화제 파트 B1

다음 표 2에 나타낸 성분 및 양을 사용하여 경화제 파트 B1을 제조하였다.

경화제 파트 B1의 제조 절차는 다음과 같았다: 실온에서 철 용기 내에서, 용매 파트인 자일렌 및 아이소부탄올 및 폴리아마이드뿐만 아니라, 2,4,6-트리스(다이메틸아미노메틸)페놀을 첨가하고 균질하게 혼합하였다. 비스페놀 A 고체 에폭시 수지를 교반 하에 첨가하였다. 마지막으로, 나머지 용매를 첨가하고 균질하게 혼합하였다. 이것을 실온에서 사용 전 적어도 3일 동안 배치하였다.

경화제 파트 B2

다음 표 3에 나타낸 성분 및 양을 사용하여 경화제 파트 B2를 제조하였다.

경화제 파트 B2의 제조 절차는 다음과 같았다: 실온에서 비이커 내에서, 용매 파트인 자일렌 및 아이소부탄올과 메타-자일렌 다이아민을 첨가하고 균질하게 혼합하였다. 비스페놀 F 에폭시 수지를 교반하면서 첨가하고, 온도를 90 내지 100℃까지 상승시키고, 반응을 1시간 동안 허용시켰다. 온도를 70 내지 75℃로 낮춘 후, 폴리옥시프로필렌 트라이아민, 2,4,6-트리스(다이메틸아미노메틸)페놀, 벤질 알코올 및 나머지 용매를 첨가하고 균질하게 혼합하였다.

경화제 파트 B3

다음 표 4에 나타낸 성분 및 양을 사용하여 경화제 파트 B2를 제조하였다.

경화제 파트 B3의 제조 절차는 다음과 같았다: 실온에서 철 용기 내에서, 벤질 알코올, 용매인 자일렌 및 아이소부탄올, 폴리아마이드, 및 2,4,6-트리스(다이메틸아미노메틸)페놀을 첨가하고 균질하게 혼합하였다. 비스페놀 A 액체 에폭시 수지를 교반하면서 첨가하고 균질하게 혼합하였다. 이것을 실온에서 사용 전 적어도 3일 동안 배치하였다.

코팅 제형예 1

실온에서, 결합제 파트 A1과 경화제 파트 B1을 배합하였다. 결합제 파트 대 경화제 파트의 화학량론비는 1:0.75이었고, 결합제 대 경화제 파트의 부피비는 85:15였다.

코팅 제형예 2(비교예)

실온에서, 결합제 파트 A2와 경화제 파트 B1을 배합하였다. 결합제 파트 대 경화제 파트의 화학량론비는 1:0.78이었고, 결합제 대 경화제 파트의 부피비는 85:15였다.

코팅 제형예 3

실온에서, 결합제 파트 A3과 경화제 파트 B2를 배합하였다. 결합제 파트 대 경화제 파트의 화학량론비는 1:0.76이었고, 결합제 대 경화제 파트의 부피비는 90:10이었다.

코팅 제형예 4

실온에서, 결합제 파트 A4와 경화제 파트 B1을 배합하였다. 결합제 파트 대 경화제 파트의 화학량론비는 1:0.75였고, 결합제 대 경화제 파트의 부피비는 77.5:22.5였다.

코팅 제형예 5(비교예)

실온에서, 결합제 파트 A5와 경화제 파트 B1을 배합하였다. 결합제 파트 대 경화제 파트의 화학량론비는 1:0.79였고, 결합제 대 경화제 파트의 부피비는 80:20이었다.

코팅 제형예 6(비교예)

실온에서, 결합제 파트 A6과 경화제 파트 B1을 배합하였다. 결합제 파트 대 경화제 파트의 화학량론비는 1:0.75였고, 결합제 대 경화제 파트의 부피비는 80:20이었다.

코팅 제형예 7(비교예)

실온에서, 결합제 파트 A6과 경화제 파트 B2를 배합하였다. 결합제 파트 대 경화제 파트의 화학량론비는 1:0.73이었고, 결합제 대 경화제 파트의 부피비는 90:10이었다.

코팅 제형예 8(비교예)

실온에서, 결합제 파트 A7과 경화제 파트 B3을 배합하였다. 결합제 파트 대 경화제 파트의 화학량론비는 1:0.77이었고, 결합제 대 경화제 파트의 부피비는 80:20이었다.

코팅 제형예 9(비교예)

실온에서, 결합제 파트 A8과 경화제 파트 B3을 배합하였다. 결합제 파트 대 경화제 파트의 화학량론비는 1:0.81이었고, 결합제 대 경화제 파트의 부피비는 80:20이었다.

코팅 제형예 10(비교예)

실온에서, 결합제 파트 A9와 경화제 파트 B3을 배합하였다. 결합제 파트 대 경화제 파트의 화학량론비는 1:0.87이었고, 결합제 대 경화제 파트의 부피비는 80:20이었다.

특성 테스트:

1. 건조 특성 테스트

150μm 개구를 가진 블레이드 어플리케이터를 사용하였다. 위에서 기재된 바와 같이 제조된 코팅 조성물을 유리 막대 상에 블레이드 코팅하였다. 코팅의 건조 특성을 테스트하였다(ASTM D1640). 테스트 결과는 하기 표 5에 나타낸다.

2. 내염수분무성(Salt Spray Resistance) 테스트 ASTM B117

위에서 기재된 바와 같은 개별 예의 코팅을 150mm×75mm×5mm(길이*폭*두께)의 샌드 블라스팅된 Sa2.5 탄소강 패널 상에 도포하였고, 건조 필름 두께는 100μm였다. 코팅 필름은 실온에서 14일 동안 건조시킴으로써 완전히 경화되게 하였다. 내염수분무성 테스트는 ASTM B117에 따라서 수행되었다. 테스트 결과는 하기 표 5에 나타낸다.

3. 수분 및 열 내성 테스트 ASTM D 2247

위에서 기재된 바와 같은 개별 예의 코팅을 150mm×75mm×5mm(길이*폭*두께)의 샌드 블라스팅된 Sa2.5 탄소강 패널 상에 도포하였고, 건조 필름 두께는 100μm였다. 코팅 필름은 실온에서 14일 동안 건조시킴으로써 완전히 경화되게 하였다. 수분 및 열 내성 테스트는 ASTM D 2247에 따라서 수행되었다. 테스트 결과는 하기 표 5에 나타낸다.

4. 순환 노화 테스트 ISO12944-9

위에서 기재된 바와 같은 개별 예의 코팅을 150mm×75mm×5mm(길이*폭*두께)의 샌드 블라스팅된 Sa2.5 탄소강 패널 상에 도포하였고, 건조 필름 두께는 60μm였다. 이어서, 에폭시 중간 코트를 170μm의 건조 필름에 분무하고, 이어서 폴리우레탄 탑코트를 50μm의 건조 필름에 분무하였다. 코팅된 필름을 실온에서 14일 동안 건조시킴으로써 완전히 경화되게 하였다. ISO12944-9에서의 조건에 따르면, 25 사이클의 순환 노화 테스트를 수행하였다. 1사이클의 순환 노화 테스트의 조건은, 24시간 동안 -20℃에서 동결된, 72-시간 UVA(ISO 16474-3, 방법 A), 72-시간 염수 분무 테스트(ISO9227)이다. 테스트 결과는 하기 표 5에 나타낸다.

상기 다양한 테스트 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 개시내용의 코팅 조성물은, 아연 풍부한 에폭시 코팅의 밀도를 감소시키고 아연 분말의 양을 감소시킬 수 있는 한편, 아인산의 금속염, 석유 수지 및 에폭시 수지 사이의 비율을 최적화하고, 소정의 경우에, 중공 유리 미소구체를 추가로 첨가함으로써 건조 특성 및 내식성(내염수분무성 테스트, 수분 및 열 내성 테스트 및 순환 노화 테스트)의 측면에서 현저한 개선을 얻을 수 있다.

당업자라면 전술한 설명에서 개시된 개념으로부터 벗어나는 일 없이 본 개시내용에 대한 변형이 이루어질 수 있음을 이해할 것이다. 따라서, 본 명세서에 상세히 설명된 특정 양상들은 단지 예시적인 것이며 본 개시내용을 제한하지 않는 것임이 이해되어야 한다. 본 개시내용은 첨부된 청구범위의 전체 범위 및 그 전체 등가물을 수반할 것이다.

Claims

코팅 조성물로서,
- 에폭시 수지 및 석유 수지를 함유하는 수지 성분;
- 상기 코팅 조성물의 총 고체 중량을 기준으로 적어도 65 중량%의 양의 아연 입자;
- 아인산의 금속염; 및
- 경화제
를 포함하는, 코팅 조성물.
제1항에 있어서, 상기 코팅 조성물은 적어도 70 중량%, 예컨대, 적어도 75 중량%, 75 wt.% 초과 또는 적어도 80 중량%의 아연 입자를 함유하는 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 석유 수지의 양은 상기 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 0 초과(예컨대, 0.1 또는 0.5) 내지 10 중량%, 예컨대, 1 내지 8 중량%, 또는 1.5 내지 5 중량%인 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에폭시 수지 대 상기 석유 수지의 중량비는 2 내지 10:1, 예컨대, 3 내지 8:1의 범위 또는 6:1인 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 아인산의 금속염 대 아연 입자의 중량비는 1:20 내지 1:60, 예컨대, 1:25 내지 1:45의 범위인 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 아인산의 금속염은 포스페이트, 포스파이트, 하이포포스파이트, 하이드로겐 포스페이트, 다이하이드로겐 포스페이트, 하이드로겐 포스파이트, 다이하이드로겐 포스파이트 및 폴리포스페이트, 예컨대, 인산아연, 삼인산알루미늄, 스트론튬 알루미늄 폴리포스페이트, 인산수소지르코늄, 실리콘, 예컨대, 실리케이트로 개질된 포스페이트 또는 폴리포스페이트, 예를 들어, 포스포실리케이트, 예컨대, 아연 스트론튬 칼슘 포스포실리케이트 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에폭시 수지의 양은 상기 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 3 내지 25 중량%, 예컨대, 5 내지 20 중량%, 또는 7 내지 15 중량%이고/이거나, 상기 에폭시 당량은 100 내지 2,000 g/eqv, 예컨대, 150 내지 500 g/eqv, 170 내지 350 g/eqv 또는 180 내지 300 g/eqv인 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에폭시 수지는 액체형 에폭시 수지와 고체형 에폭시 수지 둘 다, 예컨대, 액체 및 고체 비스페놀 A형 에폭시 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
제8항에 있어서, 상기 액체형 에폭시 수지의 양은, 상기 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로, 0.5 내지 15 중량%, 예컨대, 1 내지 10 중량%, 또는 1 내지 7 중량%이고; 상기 고체형 에폭시 수지의 양은 1 내지 20 중량%, 예컨대, 2 내지 15 중량%, 또는 2 내지 12 중량%인 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 경화제는 폴리아민, 1차 또는 2차 다이아민 또는 폴리아민을 포함하되, 질소 원자에 연결되는 기는 포화 또는 불포화 지방족 화합물, 지환식 화합물(alicyclics), 방향족 화합물, 방향족 치환된 지방족 화합물, 지방족 치환된 방향족 화합물 및 헤테로환식 화합물, 예컨대, 1,2-에틸렌 다이아민, 1,2-프로필렌 다이아민, 1,8-옥탄 다이아민, 아이소포론 다이아민, 프로판-2,2-사이클로헥실 아민, 페닐렌 다이아민 및 톨루엔 다이아민, 예컨대, 메타-자일릴렌 다이아민, o-페닐렌 다이아민 및 p-톨루엔 다이아민, 4,4'-바이페닐 다이아민, 메틸렌 다이페닐 아민 및 클로로메틸렌 다이페닐 아민, 또는 에틸렌 다이아민, 1,2-다이아미노프로판, 1,4-다이아미노부탄, 1,3-다이아미노펜탄, 1,6-다이아미노헥산, 2-메틸-1,5-펜탄 다이아민, 2,5-다이아미노-2,5-다이메틸헥산, 2,2,4- 및/또는 2,4,4-트라이메틸-1,6-다이아미노헥산, 1,11-다이아미노운데칸, 1,12-다이아미노도데칸, 1,3- 및/또는 1,4-사이클로헥산 다이아민, 1-아미노-3,3,5-트라이메틸-5-아미노메틸-사이클로헥산, 2,4- 및/또는 2,6-헥사하이드로톨루엔 다이아민, 2,4'- 및/또는 4,4'-다이아미노-다이사이클로헥실메탄 및 3,3'-다이알킬 4,4'-다이아미노-다이사이클로헥실메탄(예컨대, 3,3'-다이메틸-4,4'-다이아미노-다이사이클로헥실 메탄 및 3,3'-다이에틸렌 -4,4'-다이아미노-다이사이클로헥실 메탄), 2,4- 및/또는 2,6-다이아미노톨루엔 및 2,4'- 및/또는 4,4'-다이아미노다이페닐 메탄, 또는 혼합물, 예컨대, 폴리에터아민, 폴리아마이드 및/또는 폴리아민과 에폭시 수지의 부가물 또는 이들의 혼합물일 수 있는 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코팅 조성물은 상기 조성물의 총 중량을 기준으로 1 내지 5 중량%의 양의 유리 미소구체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
멀티-파트 코팅 조성물로서, 적어도:
제1항에 규정된 바와 같은 수지 성분, 아연 입자 및 아인산의 금속염을 포함하되, 상기 수지 성분은 에폭시 수지 및 석유 수지를 포함하고 상기 아연 입자의 양은 상기 코팅 조성물의 총 고체 중량을 기준으로 적어도 65 중량%인, 파트 A; 및
제1항에 규정된 바와 같은 경화제를 포함하되; 예컨대, 1:0.5 내지 .9인 에폭시기 대 아민기의 임의의 적합한 화학량론비가 사용될 수 있는, 파트 B
를 함유하는 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에폭시 수지는 포화 또는 불포화, 환식 또는 비환식, 지방족, 지환식, 방향족 또는 헤테로환식, 비치환일 수 있거나 또는 예컨대, 할로겐, 하이드록실 및/또는 에터기로 치환될 수 있고; 1 초과, 예컨대, 2의 1,2-에폭시 당량을 가진 폴리에폭사이드, 예컨대, 환식 폴리올의 폴리글리시딜 에터, 예를 들어, 폴리페놀, 예컨대, 비스페놀 A, 레조르시놀, 하이드로퀴논, 벤젠다이메탄올, 플로로글루시놀 및 카테콜의 폴리글리시딜 에터; 또는 폴리올, 예컨대, 지환식 폴리올, 예컨대, 사이클로지방족(cycloaliphatic) 폴리올, 예컨대, 1,2-사이클로헥산다이올, 1,4-사이클로헥산다이올, 2,2-비스(4-하이드록실사이클로헥실)프로판, 1,1-비스(4-하이드록실사이클로헥실)에탄, 2-메틸-1,1-비스(4-하이드록실사이클로헥실)프로판, 2,2-비스(4-하이드록실-3-tert-부틸사이클로헥실)프로판, 1,3-비스(메틸올)사이클로헥산 및/또는 1,2-비스(메틸올)사이클로헥산, 트라이메틸펜틸렌 글리콜 및 네오펜틸렌 글리콜의 폴리글리시딜 에터; 비스페놀 A, 비스페놀 F, 글리세린, 노볼락, 또는 이들의 혼합물의 다이글리시딜 에터일 수 있는 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 석유 수지는 C5에 기반한 지방족 또는 사이클로지방족 수지 또는 사이클로지방족 다이엔, 예컨대, 다이사이클로펜탄다이엔, 및/또는 C9에 기반한 방향족 성분, 예컨대, 비닐 톨루엔 또는 인덴 또는 방향족 수지 및 이들의 혼합물, 또는 수소첨가 제품, 예컨대, C5 수소첨가 석유 수지 또는 C9 수소첨가 석유 수지, 또는 방향족 작용기에 비활성 하이드록실을 함유하는 개질 석유 수지 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 아연 입자는 적어도 94% 순수, 예컨대, 적어도 96% 순수, 적어도 98% 순수, 적어도 99% 순수 또는 100% 순수하고/하거나, 적어도 1μm, 예컨대, 적어도 2μm, 적어도 5μm, 적어도 5.5μm, 또는 적어도 6μm의 평균 입자 크기를 갖고, 150μm 이하, 예컨대, 30μm 이하, 20μm 이하, 10μm 이하, 또는 8μm 이하일 수 있거나, 1 내지 150μm, 예컨대, 2 내지 30μm, 또는 5 내지 20μm, 5.5 내지 10μm, 또는 6 내지 8μm일 수 있고/있거나, 95 wt% 이하, 예컨대, 90 wt% 또는 85 wt% 이하의 양으로 상기 코팅 조성물에 존재할 수 있고, wt%는 총 중량을 기준으로 하고/하거나 상기 아연 입자는, 상기 코팅 조성물에 혼입되기 전에, 예컨대, 전처리 조성물로 표면 처리된 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물은 5 wt% 이하, 예컨대, 4 wt%, 3 wt%, 2 wt% 또는 1 wt% 이하, 예컨대, 제로의, 아연 이외의 금속 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 아인산의 금속염은 알칼리 금속염을 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 경화 촉진제, 용매, 틱소트로피제, 흡습제 및 분산제, 충전제, 안료 및 이들의 임의의 혼합물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
제1항 내지 제18항 중 어느 한 항의 코팅 조성물을 제조하는 방법으로서, 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 규정된 바와 같은 수지 성분, 아연 입자, 아인산의 금속염 및 경화제를 혼합하거나 또는 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 규정된 바와 같은 이들 성분을 함유하는 파트 A와 파트 B를 혼합하는 단계를 포함하는, 방법.
제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 정의된 바와 같은 코팅 조성물로 코팅된 기재(substrate).
제20항에 있어서, 상기 기재는 금속성인, 기재.
제21항에 있어서, 상기 기재는 철, 강철 및/또는 알루미늄 및/또는 이들의 합금인, 기재.
제20항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기재는 운송수단(vehicle)의 부품(part)을 포함하는, 기재.
제20항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기재는 구조물의 부품을 포함하는, 기재.