KR20230117426A - 수계 산-에폭시 코팅 조성물 - Google Patents

Abstract

2-성분 수계 코팅 시스템은, 총 수지 고형분을 기준으로 적어도 100의 산가를 갖고, 수성 매질에 분산되는 산-작용성 폴리머를 포함하는 제1 성분; 및 제1 성분과 별개인 제2 성분을 포함한다. 제2 성분은 에폭시-작용성 화합물을 포함한다. 2-성분 수계 코팅 시스템을 제조하는 방법 및 2-성분 수계 코팅 시스템 키트가 또한 본 명세서에 기재되어 있다.

Description

수계 산-에폭시 코팅 조성물

본 발명은 2-성분 수계 코팅 시스템(two-component waterborne coating system) 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.

차량(예를 들어, 자동차) 제조에서 사용되는 것과 같은 산업용 코팅 공정에서, 도장 공정 동안 방출되는 휘발성 유기 화합물(VOC)에 의해 유발되는 대기 오염을 감소시키기 위한 노력이 끊임없이 이루어지고 있다. 그러나, 예컨대, 고-고형분 용매계 코팅 및/또는 분말 코팅을 사용함으로써, 낮은 VOC 수준에서 적절한 물리적 특성을 가진 고품질의 매끄러운 코팅 마감을 달성하는 것이 종종 어렵다.

본 발명은 총 수지 고형분을 기준으로 적어도 100의 산가를 갖고, 수성 매질에 분산되는 산-작용성 폴리머를 포함하는 제1 성분; 및 제1 성분과 별개인 제2 성분을 포함하는, 2-성분 수계 코팅 시스템에 관한 것이다. 제2 성분은 에폭시-작용성 화합물을 포함한다.

본 발명은 또한, 총 수지 고형분을 기준으로 적어도 100의 산가를 갖고, 수성 매질에 분산되는 산-작용성 폴리머를 포함하는 제1 성분을 제조하는 단계; 제1 용기를 제1 성분으로 충전하는 단계; 에폭시-작용성 화합물을 포함하는 제2 성분을 제조하는 단계; 및 제1 용기와 상이한 제2 용기를 제2 성분으로 충전하는 단계를 포함하는, 2-성분 수계 코팅 시스템을 제조하는 방법에 관한 것이다.

본 발명은 또한, 총 수지 고형분을 기준으로 적어도 100의 산가를 갖고, 수성 매질에 분산되는 산-작용성 폴리머를 포함하는 제1 성분을 포함하는 제1 용기; 및 제1 용기와는 별개인 제2 성분으로서, 에폭시-작용성 화합물을 포함하는, 상기 제2 성분을 포함하는 제2 용기를 포함하는 2-성분 수계 코팅 시스템 키트에 관한 것이다.

도 1은 제1 성분 및 별개의 제2 성분을 포함하는 코팅 시스템을 나타내고; 그리고
도 2는 일정 양의 제1 성분 및 제2 성분을 접촉시킴으로써 형성된 코팅 조성물을 포함하는 혼합 용기를 나타낸다.

이하의 상세한 설명의 목적을 위해, 본 발명은 명백히 반대로 명시되는 경우를 제외하고, 다양한 대안적인 변형 및 단계 순서를 가정할 수 있음이 이해되어야 한다. 더욱이, 임의의 작동 예 또는 달리 표시된 경우 이외에, 예를 들어 명세서 및 청구범위에서 사용되는 성분의 양을 표현하는 모든 숫자는 모든 경우에 용어 "약"에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 반대로 표시되지 않는 한, 이하 명세서 및 첨부된 청구범위에 제시된 수치 매개변수는 본 발명에 의해 얻어지는 원하는 특성에 따라 변할 수 있는 근사치이다. 적어도, 청구범위의 범주에 대한 균등론의 적용을 제한하려는 시도가 아니라, 각각의 수치 매개변수는 적어도 보고된 유효 숫자의 수에 비추어 그리고 반올림 기법을 적용하여 해석되어야 한다.

본 발명의 넓은 범주를 제시하는 수치 범위 및 매개변수가 근사치임에도 불구하고, 특정 예에 제시된 수치는 가능한 한 정확하게 기록되어 있다. 그러나, 임의의 수치는 각각의 테스트 측정에서 발견되는 표준 분산으로 인해 필연적으로 생기는 특정 오차를 본질적으로 포함한다.

또한, 본 명세서에 인용된 임의의 수치 범위는 그 안에 포함되는 모든 하위 범위를 포함하는 것으로 의도됨이 이해되어야 한다. 예를 들어, "1 내지 10"의 범위는 인용된 최소값 1과 인용된 최대값 10 사이(및 이들을 포함하는) 모든 하위 범위를 포함하는, 즉 1 이상인 최소값과 10 이하인 최대값을 갖는 것으로 의도된다.

본 출원에서 구체적으로 달리 언급되지 않는 한, 단수의 사용은 복수를 포함하고 복수는 단수를 포함한다. 추가적으로, 본 출원에서, "및/또는"은 특정 경우에 명시적으로 사용될 수 있지만, 구체적으로 달리 언급되지 않는 한 "또는"의 사용은 "및/또는"을 의미한다. 또한, 본 출원에서 구체적으로 달리 언급되지 않는 한 "하나(영어의 부정관사인 "a" 또는 "an")의 사용은 "적어도 하나"를 의미한다. 예를 들어, "하나"의 가교제, "하나"의 에폭시 화합물 등은 이러한 항목 중 임의의 것 중 하나 이상을 지칭한다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "필름-형성 수지"는 조성물에 존재하는 임의의 희석제 또는 담체의 제거 시 또는 경화 시 기판(substrate)의 적어도 하나의 수평 표면 상의 자립형(self-supporting) 연속 필름을 지칭한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "폴리머"는 프리폴리머, 올리고머, 및 호모폴리머와 코폴리머 둘 다를 지칭하는 것을 의미한다. 용어 "수지"는 "폴리머"와 호환 가능하게 사용된다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 전환 용어 "포함하는(comprising)"(및 다른 비슷한 용어, 예를 들어 "함유하는" 및 "포함하는(including)")은 "개방형"이고 명시되지 않은 사항을 포함하는 것에 대해 개방적이다. "포함하는"의 용어로 기재되어 있지만, 용어 "로 본질적으로 이루어진" 및 "로 이루어진"은 또한 본 발명의 범주 내에 있다.

본 발명은 제1 및 제2 성분을 포함하는 2-성분 수계 코팅 시스템에 관한 것이다. 제1 성분은 총 수지 고형분을 기준으로 적어도 100의 산가를 갖고 수성 매질에 분산되는 산-작용성 폴리머를 포함한다. 제2 성분은 에폭시-작용성 화합물을 포함하고, 제2 성분은 제1 성분과 별개이다.

제1 성분은 수성 매질에 분산되는 산-작용성 폴리머를 포함한다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "수성 매질"은 액체 매질의 총 중량을 기준으로 적어도 50 중량%의 물을 포함하는 액체 매질을 지칭한다. 그러한 수성 액체 매질은, 예를 들어 액체 매질의 총 중량을 기준으로 적어도 60 중량%의 물, 또는 적어도 70 중량%의 물, 또한 적어도 80 중량%의 물, 또는 적어도 90 중량%의 물, 또는 적어도 95 중량%의 물, 또는 100 중량%의 물을 포함한다. 존재하는 경우 액체 매질의 50 중량% 미만을 구성하는 용매는 유기 용매를 포함한다. 적합한 유기 용매의 비-제한적인 예는 극성 유기 용매, 예를 들어 양성자성 유기 용매, 예컨대, 글라이콜, 글라이콜 에터 알코올, 알코올, 휘발성 케톤, 글라이콜 다이에터, 에스터, 및 다이에스터를 포함한다. 유기 용매의 다른 비-제한적인 예는 방향족 및 지방족 탄화수소를 포함한다. "수계 코팅 조성물"은 수성 매질을 포함하는 코팅 조성물을 지칭한다.

산-작용성 폴리머는 총 수지 고형분을 기준으로 적어도 100, 예컨대, 적어도 130, 적어도 140, 또는 적어도 170의 산가를 갖는다. 본 명세서에서 지칭되는 산가는 ASTM D1639에 따른 Metrohm 798 MPT Titrino 자동 적정기를 사용하여 측정된다.

산-작용성 폴리머는 아크릴 폴리머를 포함할 수 있다. 아크릴 폴리머는 에틸렌계 불포화 모노머로부터 형성된 부가 폴리머를 포함할 수 있고, 적합한 에틸렌계 불포화 기는 (메트)아크릴레이트기, 비닐기, 또는 이들의 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "(메트)아크릴레이트"는 메트아크릴레이트 및 아크릴레이트 둘 다를 지칭한다. 산-작용성 폴리머를 형성하는 데 사용될 수 있는 불포화 모노머를 포함하는 적합한 산기(acid group)는 (메트)아크릴산, 이타콘산, 말레산, 푸마르산, 크로톤산, 이들의 무수물 또는 이들의 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 산-작용성 아크릴 폴리머는 하이드록실-함유 아크릴 모노머, 하이드록실-함유 아크릴 모노머와 상이한 아크릴 모노머, 및 무수물로부터 형성될 수 있다. 산-작용성 아크릴 폴리머는 아크릴 모노머를 반응시킨 다음 생성물을 무수물과 후반응시켜 산 작용성 아크릴 폴리머를 생성함으로써 형성될 수 있다. 산-작용성 아크릴 폴리머는 아크릴 모노머를 무수물과 함께 혼합하여 함께 중합 및 개환시켜 산 작용성 아크릴 폴리머를 생성함으로써 형성될 수 있다. 산-작용성 아크릴 폴리머는 하이드록실-함유 아크릴 모노머를 무수물과 사전 반응시켜 프리-모노머(pre-monimer) 하프-산(half-acid) 에스터를 형성함으로써 형성될 수 있다(예를 들어, 하이드록실 에틸 아크릴레이트는 온화한 반응 조건 하에 헥사하이드로프탈산 무수물과 반응하여 하나의 C=C기와 하나의 COOH기를 포함하는 하프-산 에스터를 생성할 수 있음). 그 다음 이는 프리-모노머를 하이드록실-함유 아크릴 모노머와 상이한 아크릴 모노머와 반응시켜 산 작용성 아크릴 폴리머를 생성함으로써 C=C기를 사용하여 추가적인 중합을 통해 산-작용성 아크릴 폴리머로 형성될 수 있다.

산-작용성 폴리머는 중량 평균 분자량(Mw)이 적어도 2,000, 예컨대, 적어도 2,500, 적어도 3,000, 또는 적어도 3,500일 수 있다. 산-작용성 폴리머는 Mw가 최대 20,000, 예컨대, 최대 15,000, 최대 10,000, 또는 최대 5,000일 수 있다. 산-작용성 폴리머는 Mw가 2,000 내지 20,000, 예컨대, 2,000 내지 15,000, 2,000 내지 10,000, 2,000 내지 5,000, 3,500 내지 20,000, 3,500 내지 15,000, 3,500 내지 10,000, 또는 3,500 내지 6,500일 수 있다.

본 명세서에 기록된 바와 같이 Mw 및 수평균 분자량(Mn)은 Waters 2414 시차 굴절계(RI 검출기)와 함께 Waters 2695 분리 모듈을 사용하여 수행된 ASTM D6579-11에 따른 폴리스타이렌 표준물을 사용하는 겔 투과 크로마토그래피에 의해 측정되며; 테트라하이드로푸란(THF)을 1 ㎖/분의 유속으로 용리액으로 사용하였고, 2개의 PLgel Mixed-C(300×7.5mm) 컬럼을 실온에서 분리하기 위해 사용하였으며; 폴리머 샘플의 중량 및 수평균 분자량은 800 내지 900,000 Da의 선형 폴리스타이렌 표준물에 대해 겔 투과 크로마토그래피에 의해 측정될 수 있다.

산-작용성 폴리머는 Tg가 -40℃ 내지 80℃, 예컨대, 20℃ 내지 80℃, 20℃ 내지 60℃, 또는 25℃ 내지 50℃일 수 있다. 본 명세서에 기록된 바와 같이, Tg는 달리 표시되지 않는 한 폭스 방정식(Fox Equation)에 따라 계산된다.

2-성분 코팅 시스템은 코팅 시스템의 총 수지 고형분을 기준으로 20 내지 90 중량%, 예컨대, 25 내지 80 중량%, 20 내지 75 중량%, 또는 23 내지 72 중량%의 산-작용성 폴리머를 포함할 수 있다. 2-성분 코팅 시스템은 코팅 시스템의 총 수지 고형분을 기준으로 적어도 20 중량%, 예컨대, 적어도 25 중량%, 적어도 30 중량%, 적어도 40 중량%, 또는 적어도 50 중량%의 산 작용성 폴리머를 포함할 수 있다. 2-성분 코팅 시스템은 코팅 시스템의 총 수지 고형분을 기준으로 최대 90 중량%, 예컨대, 최대 85 중량%, 최대 80 중량%, 최대 75 중량%, 또는 최대 70 중량%의 산 작용성 폴리머를 포함할 수 있다.

산-작용성 폴리머 및/또는 제1 성분은 연속 교반-탱크 반응기(CSTR)에서 제조되어 더 많은 고형분에서 산-작용성 폴리머의 형성을 가능하게 하고, 합성 동안 필요한 용매의 양을 최소화하고/하거나(예를 들어, 더 적은 VOC), 합성 절차를 단순화(예를 들어, 용매 스트리핑(stripping) 단계를 제거함)할 수 있다. 산-작용성 폴리머 및/또는 제1 성분은 배치 반응기에서 제조될 수 있다.

제1 성분으로서 산 작용성 폴리머는 CSTR을 사용하여 아크릴 폴리머로서 제조될 수 있다. 아크릴 폴리머는 하이드록실-함유 아크릴 모노머, 하이드록실-함유 아크릴 모노머와 상이한 아크릴 모노머, 및 무수물로부터 형성될 수 있다. 아크릴 폴리머는 CSTR에서 아크릴 모노머를 반응시킨 다음 생성물을 무수물과 후반응시켜 산 작용성 아크릴 폴리머를 생성함으로써 형성될 수 있다. 아크릴 폴리머는 아크릴 모노머를 CSTR로 무수물과 함께 혼합하고 동시-공급하여 CSTR에서 함께 중합 및 개환시켜 산 작용성 아크릴 폴리머를 생성함으로써 형성될 수 있다. 아크릴 폴리머는 하이드록실-함유 아크릴 모노머를 무수물과 사전 반응시켜 프리-모노머 하프-산(half-acid) 에스터를 형성함으로써 형성될 수 있다(예를 들어, 하이드록실 에틸 아크릴레이트는 온화한 반응 조건 하에 헥사하이드로프탈산 무수물과 반응하여 하나의 C=C기와 하나의 COOH기를 포함하는 하프-산 에스터를 생성할 수 있음). 그 다음 이는 CSTR에서 프리-모노머를 하이드록실-함유 아크릴 모노머와 상이한 아크릴 모노머와 반응시켜 산 작용성 아크릴 폴리머를 생성함으로써 C=C기를 사용하여 추가적인 중합을 통해 산-작용성 아크릴 폴리머로 형성될 수 있다.

제1 성분에는 제2 성분과 관련하여 기재된 에폭시-작용성 화합물이 실질적으로 없을 수 있다(제1 성분에서 성분의 총 중량을 기준으로 5 중량% 미만의 에폭시-작용성 화합물). 제1 성분에는 에폭시-작용성 화합물이 본질적으로 없을 수 있다(제1 성분에서 성분의 총 중량을 기준으로 1 중량% 미만의 에폭시-작용성 화합물). 제1 성분에는 에폭시-작용성 화합물이 없을 수 있다(제1 성분에서 성분의 총 중량을 기준으로 0 중량%의 에폭시-작용성 화합물).

제2 성분은 에폭시-작용성 화합물을 포함한다.

에폭시-작용성 화합물은 Mw가 최대 2,000, 예컨대, 최대 1,500, 최대 1,000, 최대 750, 최대 500, 또는 최대 400일 수 있다. 에폭시-작용성 화합물은 Mw가 180 내지 2,000, 예컨대, 180 내지 1,000, 180 내지 750, 180 내지 500, 180 내지 400, 또는 200 내지 350일 수 있다.

에폭시-작용성 화합물은 지환족 에폭시, 지방족 에폭시, 헥사하이드로프탈산 무수물계 다이에스터 에폭시, 사이클로헥산 다이메탄올계 에폭시, 네오펜틸 글라이콜계 에폭시, 폴리글리시딜 에터 에폭시(예를 들어, 1,4-뷰탄다이올 다이글리시딜 에터), 방향족 다작용성 에폭시, 비스페놀-A 비스에폭사이드, 수소화 비스페놀-A 비스에폭사이드, 트라이메틸올프로판의 트라이글리시딜 에터, 노볼락(Novolac) 에폭시, 또는 이들의 일부 조합물을 포함할 수 있다. 에폭시-작용성 화합물은 적어도 2개의 에폭시기, 예컨대, 적어도 3개의 에폭시기를 포함할 수 있다.

2-성분 코팅 시스템은 코팅 시스템의 총 수지 고형분을 기준으로 8 내지 70 중량%, 예컨대, 10 내지 70 중량%, 10 내지 60 중량%, 8 내지 60 중량%, 15 내지 50 중량%, 또는 20 내지 40 중량%의 에폭시-작용성 화합물을 포함할 수 있다. 2-성분 코팅 시스템은 코팅 시스템의 총 수지 고형분을 기준으로 적어도 8 중량%, 예컨대, 적어도 10 중량%, 적어도 15 중량%, 또는 적어도 20 중량%의 에폭시-작용성 화합물을 포함할 수 있다. 2-성분 코팅 시스템은 코팅 시스템의 총 수지 고형분을 기준으로 최대 70 중량%, 예컨대, 최대 65 중량%, 최대 60 중량%, 또는 최대 55 중량%의 에폭시-작용성 화합물을 포함할 수 있다.

제2 성분은 추가적으로 상기 열거된 에폭시-작용성 화합물과 상이한(상이한 화학적 구조를 갖고/갖거나 상이한 모노머 및/또는 모노머 양으로부터 제조되는) 제2 에폭시-작용성 화합물을 포함할 수 있다. 제2 에폭시-작용성 화합물은 상기 열거된 에폭시-작용성 화합물과 비교하여 더 적은 양으로 제2 성분에 포함될 수 있다. 2-성분 코팅 시스템은 코팅 시스템에서 에폭시 수지의 총 수지 고형분을 기준으로 최대 50 중량%, 예컨대, 최대 40 중량%, 최대 30 중량%, 최대 20 중량%, 최대 10 중량%, 또는 최대 5 중량%의 제2 에폭시-작용성 화합물을 포함할 수 있다. 제2 에폭시-작용성 화합물은 에폭시-작용성 아크릴, 예컨대, 글리시딜 메트아크릴레이트계 에폭시를 포함할 수 있다. 제2 에폭시-작용성 화합물은 피마자유계 에폭시를 포함할 수 있다. 제2 에폭시-작용성 화합물은 폴리우레탄계 에폭시, 예컨대, 폴리우레탄 에폭시 분산물을 포함할 수 있다. 대안적인 예에서, 코팅 시스템에는 제2 에폭시-작용성 화합물이 실질적으로 없거나(코팅 시스템의 총 수지 고형분을 기준으로 3 중량% 미만), 본질적으로 없거나(코팅 시스템의 총 수지 고형분을 기준으로 1 중량% 미만), 없을 수 있다(코팅 시스템의 총 수지 고형분을 기준으로 0 중량%).

제2 성분에는 물이 실질적으로 없을 수 있다(제2 성분에서 성분의 총 중량을 기준으로 5 중량% 미만의 물). 제2 성분에는 물이 본질적으로 없을 수 있다(제2 성분에서 성분의 총 중량을 기준으로 1 중량% 미만의 물). 제2 성분에는 물이 없을 수 있다(제2 성분에서 성분의 총 중량을 기준으로 0 중량%의 물).

제2 성분에는 제1 성분과 관련하여 기재된 산-작용성 폴리머가 실질적으로 없을 수 있다(제2 성분에서 성분의 총 중량을 기준으로 5 중량% 미만의 산-작용성 폴리머). 제2 성분에는 산-작용성 폴리머가 본질적으로 없을 수 있다(제2 성분에서 성분의 총 중량을 기준으로 1 중량% 미만의 산-작용성 폴리머). 제2 성분에는 산-작용성 폴리머가 없을 수 있다(제2 성분에서 성분의 총 중량을 기준으로 0 중량%의 산-작용성 폴리머).

제2 성분은 도 1에 나타낸 바와 같이 제1 성분과 별개이다. 도 1을 참조하면, 제1 성분(12) 및 제2 성분(14)을 포함하는 코팅 시스템(10)이 나타나 있다. 제1 및 제2 성분(12, 14)은 혼합 이전에, 예컨대 사용자가 코팅 시스템(10)으로부터 형성된 코팅 조성물을 기판에 도포할 준비가 될 때까지, 별개의 용기(또한 본 명세서에서 "팩"으로 지칭됨)에 저장될 수 있다. 이와 같이, 제1 및 제2 성분(12, 14)은 사용자가 코팅 시스템(10)으로부터 형성된 코팅 조성물을 도포할 준비가 될 때까지 서로 접촉하지 않을 수 있다. 추가적으로, 도 1은 코팅 시스템(10)을 포함하는 키트(16)를 나타내며, 여기서 키트는 제1 용기에 제1 성분(12) 및 별개의 제2 용기에 제2 성분(14)을 포함한다. 제2 용기에는 물이 실질적으로 없을 수 있다. 제2 성분(14)은 키트(16)에서 제1 성분(12)과 접촉하지 않을 수 있다.

도 2를 참조하면, 코팅 조성물(20)을 포함하는 혼합 용기(18)가 나타나 있다. 코팅 조성물(20)은 일정 양의 제1 성분(12)과 제2 성분(14)을 접촉시킴으로써, 예컨대, 별개의 제1 및 제2 용기의 내용물의 적어도 일부분을 혼합 용기(18) 내로 조합함으로써 형성된다. 제1 및 제2 성분(12, 14)은 제1 및 제2 성분(12, 14)의 성분 상의 반응성 작용성 기의 미리 결정된 비 또는 미리 결정된 화학량론적 비로 조합되어 코팅 조성물(20)을 형성할 수 있다. 코팅 시스템에서 (예를 들어, 각각 산-작용성 폴리머 및 에폭시-작용성 화합물로부터의) 산기 대 에폭시기의 비는 1.5:1 내지 1:1.5, 예컨대, 1.2:1 내지 0.9:1 또는 1.1:1 내지 1:1.1의 범위일 수 있다. 코팅 시스템에서 산기 대 에폭시기의 비는 1:1 이상일 수 있다. 코팅 시스템은 에폭시기를 초과하는 산기를 포함할 수 있다. 혼합기(22)는 코팅 조성물(20)을 형성하는 첨가된 제1 및 제2 성분(12, 14)을 혼합하여 이들의 균질한 혼합물을 형성할 수 있다.

도 2를 계속 참조하면, 혼합기(22)는 인라인 혼합 장치, 예컨대, 인라인 2성분 혼합 장치를 포함할 수 있다. 그러한 장치에 의해, 각각의 성분은 인라인 혼합 장치에서 함께 혼합되고 이어서 코팅 조성물 어플리케이터(나타내지 않음), 예컨대, 스프레이 건, 벨 분무기(bell atomizer) 등으로 전달되는 지점까지 튜빙 또는 파이핑을 통해 개별 용기로부터 펌핑될 수 있다.

도 2를 계속 참조하면, 제1 및 제2 성분(12, 14)을 접촉시켜 코팅 조성물(20)을 형성할 시, 코팅 조성물(20)은 이후에 기재되는 바와 같이 기판에 도포될 수 있다. 코팅 조성물(20)은 제1 및 제2 성분(12, 14)을 혼합할 시 경화 및/또는 고화되기 시작할 수 있다. 코팅 조성물(20)은 제1 성분(12)을 제2 성분(14)과 처음 접촉시킨 후 48시간 이내, 예컨대, 24시간 이내, 12시간 이내, 또는 8시간 이내에 실온에서(20℃ 내지 27℃, 예를 들어, 23℃) 코팅으로 경화될 수 있다. 코팅 조성물(20)은 제1 성분(12)을 제2 성분(14)과 처음 접촉시킨 후 48시간 이내, 예컨대, 24시간 이내, 12시간 이내, 또는 8시간 이내에 실온에서 점도가 2배로 될 수 있다. 본 명세서에서 점도는 300 rpm, 23℃에서 #4 스핀들을 사용하여 Brookfield CAP 2000 점도계를 이용하여 결정된다. 점도가 특정 임계값을 초과하여 증가함에 따라, 예컨대, 스프레이, 브러싱, 롤링 등에 의한 적용에 대한 적합성이 감소될 수 있다. 코팅 조성물(20)은 제1 성분(12)을 제2 성분(14)과 처음 접촉시킨 후 48시간 이내, 예컨대, 24시간 이내, 12시간 이내, 또는 8시간 이내에 더 이상 적용 가능(예를 들어, 스프레이 가능, 브러싱 가능, 롤링 가능 등)하지 않을 수 있다.

코팅 시스템은 이후에 기재되는 바와 같이 추가적인(산-작용성 폴리머 및 에폭시-작용성 화합물에 추가적인) 재료, 예컨대, 중화 아민, 촉매, 가교제, 추가적인 수지, 안료, 및 기타 그러한 적합한 재료 및 재료의 조합을 포함할 수 있다. 추가적인 재료는 제1 성분(12) 및/또는 제2 성분(14)에 포함될 수 있다. 코팅 시스템은 제1 및 제2 성분(12, 14) 이외의 추가적인 성분, 예컨대, 제3 성분(나타내지 않음), 제4 성분(나타내지 않음) 등을 포함할 수 있다. 추가적인 성분은 추가적인 재료의 적어도 일부분을 포함할 수 있다.

코팅 시스템은 중화 아민을 더 포함하여 산-작용성 폴리머를 적어도 부분적으로 중화하여 염을 형성할 수 있다. 적합한 중화 아민은 수산화암모늄, 다이메틸아민, 트라이메틸아민, 트라이에틸아민, 모노에탄올아민, 다이아이소프로판올아민, 다이에탄올아민, 다이메틸에탄올아민, 또는 이들의 조합을 포함한다.

중화 아민은 제1 성분에 포함될 수 있다. 중화 아민은 제2 성분에 포함될 수 있다. 중화 아민은 제1 및 제2 성분에 포함될 수 있고, 제1 및 제2 성분은 동일하거나 상이한 중화 아민을 포함할 수 있다.

산-작용성 폴리머는 중화 아민을 사용하여 적어도 15% 중화, 예컨대, 적어도 20% 중화, 적어도 25% 중화, 적어도 30% 중화될 수 있다. 산 작용성 폴리머는 중화 아민을 사용하여 최대 120% 중화, 예컨대 최대 100% 중화, 최대 80% 중화, 최대 60% 중화, 또는 최대 50% 중화될 수 있다. 산-작용성 폴리머는 중화 아민을 사용하여 15% 내지 120% 중화, 예컨대, 15% 내지 100% 중화, 15% 내지 80% 중화, 15% 내지 60% 중화, 15% 내지 50% 중화, 15% 내지 45% 중화, 15% 내지 40% 중화, 또는 15% 내지 35% 중화될 수 있다. 산-작용성 폴리머의 중화(총 중화 백분율)는 (중화 아민의) 아민의 당량을 (산-작용성 폴리머의) 산 당량으로 나눈 것에 기반하여 이론적으로 결정될 수 있다. 이 범위 내에서 산-작용성 폴리머의 중화는, 예컨대, 스프레이 또는 이후에 기재되는 다른 도포 방법에 의해, 기판에 도포 가능한 유동성 코팅 조성물로서 작용하기에 충분히 낮은 점도를 유지하면서(중화의 증가는 더 점성인 수지를 생성함) 클리어코트 조성물(중화의 증가는 더 안정적인 수지를 생성함)에 포함시키기에 충분히 안정적인 폴리머의 균형을 초래할 수 있다.

코팅 시스템은 촉매를 더 포함할 수 있다. 촉매는 또한 중화 아민으로 작용할 수 있다. 대안적으로, 촉매는 중화 아민과 상이할 수 있다. 촉매는 제1 성분에 포함될 수 있다. 촉매는 제2 성분에 포함될 수 있다. 촉매는 제1 및 제2 성분에 포함될 수 있고, 제1 및 제2 성분은 동일하거나 상이한 촉매를 포함할 수 있다.

촉매는 에폭시 및 산기의 경화를 촉진시킬 수 있다. 적합한 촉매의 예는 유기 아민 및 4급 암모늄 화합물, 예컨대, 피리딘, 피페리딘, 다이메틸아닐린, 다이에틸렌트라이아민, 1,4-다이아자바이사이클로[2.2.2]옥탄(DABCO), 테트라메틸 암모늄 클로라이드, 테트라메틸 암모늄 아세테이트, 및 테트라메틸 벤질 암모늄 아세테이트를 포함한다. 촉매의 양은 코팅 시스템의 총 수지 고형분을 기준으로 0 내지 10 중량%, 예컨대, 0.5 내지 5 중량% 또는 0.5 내지 3 중량%의 범위일 수 있다. 유기 아민은 3급 아민을 포함할 수 있다.

코팅 시스템은 가교제를 더 포함할 수 있다. 가교제는 제1 성분에 포함될 수 있다. 가교제는 제2 성분에 포함될 수 있다. 가교제는 제1 및 제2 성분에 포함될 수 있고, 제1 및 제2 성분은 동일하거나 상이한 가교제를 포함할 수 있다.

가교제는 아미노플라스트(예를 들어, 멜라민), 차단된 아이소시아네이트, 실란, 옥사졸린, 카보디이미드, 또는 이들의 일부 조합물을 포함할 수 있다.

아미노플라스트 가교제는 멜라민을 포함할 수 있다. 아미노플라스트 가교제는 아민 및/또는 아마이드와 알데하이드의 축합물을 포함할 수 있다. 아미노플라스트 가교제는 코팅 조성물에서 에폭시 및 카복실산기의 반응으로부터 형성된 2차 하이드록실기, 또는 산-작용성 폴리머 또는 에폭시-작용성 화합물에 존재할 수 있는 하이드록실기와 반응성이어서 시스템을 가교시킬 수 있다. 아미노플라스트 가교제는 또한 자가-축합되어 자가-가교될 수 있다. 아미노플라스트 가교제는 제1 성분, 제2 성분, 또는 제1 및 제2 성분 둘 다의 성분일 수 있다. 아미노플라스트 가교제의 비-제한적인 예는 RESIMENE 717, RESIMENE 718, 및 RESIMENE HM 2608(모두 Prefere Resins(독일 에어크너 소재)에서 입수 가능함) 또는 CYMEL 200, 및 CYMEL 1158(둘 다 Allnex(미국 조지아주 알파레타 소재)에서 입수 가능함)을 포함한다.

차단된 아이소시아네이트 가교제는 코팅 조성물에서 에폭시 및 카복실산기의 반응으로부터 형성된 2차 하이드록실기, 또는 산-작용성 폴리머 또는 에폭시-작용성 화합물에 존재할 수 있는 하이드록실기와 반응성이어서 시스템을 가교시킬 수 있다. 차단된 아이소시아네이트 가교제는 제1 성분, 제2 성분, 또는 제1 및 제2 성분 둘 다의 성분일 수 있다. 제1 성분의 성분으로 포함될 수 있는 차단된 아이소시아네이트 가교제의 비-제한적인 예는 VESTANAT EP-DS1205E(메틸케톡심으로 차단된 아이소포론다이아이소시아네이트(IPDI)의 트라이머, Evonik Industries(독일 에센 소재)에서 입수 가능한 물/용매 혼합물로 공급됨) 및 BAYHYTHERM 3246/1(다이메틸 피라졸로 차단된 헥사메틸렌 다이아이소시아네이트(HDI) 기반, Covestro(독일 레버쿠젠 소재)에서 입수 가능한 물/용매 혼합물로 공급됨)을 포함한다. 제2 성분의 성분으로 포함될 수 있는 차단된 아이소시아네이트 가교제의 비-제한적인 예는 VESTANAT B1042E(Evonik Industries(독일 에센 소재)에서 입수 가능한 다이에틸 말로네이트로 차단된 IPDI의 트라이머)를 포함한다. 제1 및/또는 제2 성분의 성분으로 포함될 수 있는 차단된 아이소시아네이트 가교제의 비-제한적인 예는 DESMODUR BL3175(메틸케톡심으로 차단된 HDI 기반, 용매로 공급됨) 또는 DESMODUR PL350(다이메틸 피라졸로 차단된 HDI 기반, 용매로 공급됨)(둘 다 Covestro(독일 레버쿠젠 소재)에서 입수 가능함) 및 VESTANAT B135BA(메틸케톡심으로 차단된 IPDI 트라이머, 용매로 공급됨) 또는 VESTANAT B1186A(E-카프로락탐으로 차단된 IPDI 트라이머, 용매로 공급됨)(둘 다 Evonik Industries(독일 에센 소재)에서 입수 가능함)를 포함한다.

실란 가교제는 자가-축합되어 다른 결합제 수지 주위에 자가-가교를 형성할 수 있다. 실란 가교제는 코팅 조성물에서 에폭시 및 카복실산기의 반응으로부터 형성된 하이드록실기, 또는 산-작용성 폴리머 또는 에폭시-작용성 화합물에 존재할 수 있는 하이드록실기와 반응하여 시스템을 가교시킬 수 있다. 실란 가교제는 제1 성분의 성분일 수 있으며, 제1 성분의 성분일 수 있는 실란 가교제의 비-제한적인 예는 SILQUEST A-189(감마-머캅토프로필트라이메톡시실란) 및 SILQUEST A-1170(비스-감마-트라이메톡시실릴프로필아민)(둘 다 Momentive Performance Materials(미국 뉴욕주 워터포드 소재)에서 입수 가능함)을 포함한다. 실란 가교제는 제2 성분의 성분일 수 있으며, 제2 성분의 성분일 수 있는 실란 가교제의 비-제한적인 예는 SILQUEST A-186(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트라이메톡시실란), SILQUEST A-187(감마-글리시독시프로필트라이메톡시실란), 및 COATOSIL MP-200(에폭시 작용성 실란 올리고머)(모두 Momentive Performance Materials(미국 뉴욕주 워터포드 소재)에서 입수 가능함)을 포함한다.

옥사졸린 가교제는 카복실산기와 반응성이어서 시스템을 가교시킬 수 있다. 옥사졸린 가교제는 수성 분산물을 포함할 수 있다. 옥사졸린 가교제는 제1 성분의 성분일 수 있다. 제1 성분의 성분일 수 있는 옥사졸린 가교제의 비-제한적인 예는 EPOCROS K-2010E, K-2020E, K-2030E, WS-300, WS-500, 및 WS-700(모두 Nippon Shokubai Co., Ltd.(일본 도쿄 소재)에서 입수 가능함)을 포함한다.

카보디이미드 가교제는 카복실산기와 반응성이어서 시스템을 가교시킬 수 있다. 카보디이미드 가교제는 용매 또는 물을 포함하지 않을 수 있고 제2 성분의 성분으로 포함될 수 있다. 제2 성분의 성분일 수 있는 그러한 카보디이미드 가교제의 비-제한적인 예는 PICASSIAN XL-725, XL-755, 및 XL-762(모두 Stahl(네덜란드 발베익 소재)에서 입수 가능함)를 포함한다.

코팅 시스템은 앞서 기재된 산-작용성 폴리머 및 에폭시-작용성 화합물과 상이한 추가적인 수지를 포함할 수 있다. 추가적인 수지는 제1 성분에 포함될 수 있다. 추가적인 수지는 제2 성분에 포함될 수 있다. 추가적인 수지는 제1 및 제2 성분에 포함될 수 있고, 제1 및 제2 성분은 동일하거나 상이한 추가적인 수지를 포함할 수 있다.

추가적인 수지는 필름-형성 수지를 포함할 수 있다. 추가적인 수지는 당업계에 알려진 다양한 열가소성 및/또는 열경화성 필름-형성 수지 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 용어 "열경화성"은 경화 또는 가교시 "응결(set)"되는 수지를 지칭하며, 여기서 수지의 폴리머 사슬은 공유 결합에 의해 함께 연결된다. 일단 경화되거나 가교되면, 열경화성 수지는 열 적용시 용융되지 않으며 용매에 불용성이다. 언급된 바와 같이, 필름-형성 수지는 또한 열가소성 필름-형성 수지를 포함할 수 있다. 용어 "열가소성"은 공유 결합에 의해 연결되지 않아 가열 시 액체 유동을 겪을 수 있고 특정 용매에 가용성일 수 있는 수지를 지칭한다.

적합한 추가적인 수지는 폴리우레탄, 폴리에스터(예를 들어, 폴리에스터 폴리올), 폴리아마이드, 폴리에터, 폴리실록산, 플루오로폴리머, 폴리설파이드, 폴리티오에터, 폴리우레아, (메트)아크릴 수지(앞서 기재된 것 이외), 에폭시 수지(앞서 기재된 것 이외), 비닐 수지, 이들의 코폴리머, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 추가적인 수지는 코팅 시스템으로 안료를 도입하는 데 사용되는 그라인드(grind) 수지를 포함할 수 있다.

추가적인 수지는 카복실산기, 아민기, 에폭사이드기, 하이드록실기, 티올기, 카바메이트기, 아마이드기, 우레아기, 아이소시아네이트기(차단된 아이소시아네이트기를 포함함), (메트)아크릴레이트기, 및 이들의 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다양한 반응성 작용성 기 중 임의의 것을 가질 수 있다. 차단된 아이소시아네이트 및/또는 멜라민 수지는 추가적인 수지로서 코팅 시스템에 첨가되어 코팅 시스템의 가교 밀도를 증가시킬 수 있다. 열경화성 코팅 조성물은 전형적으로 당업계에 알려진 가교제 중 임의의 것으로부터 선택될 수 있는 가교제를 포함하여 코팅 시스템에 사용되는 수지의 작용기와 반응한다. 대안적으로, 자신과 반응성인 작용기를 갖는 열경화성 필름-형성 수지가 사용될 수 있으며; 이러한 방식으로 그러한 열경화성 수지는 자가-가교된다.

코팅 조성물은 코팅 시스템의 총 수지 고형분을 기준으로 0 내지 20 중량%, 예컨대, 2.5 내지 20 중량%, 2.5 내지 15 중량%, 2.5 내지 10 중량%, 5 내지 20 중량%, 5 내지 15 중량%, 5 내지 10 중량%, 10 내지 20 중량%, 15 내지 20 중량%의 추가적인 수지를 포함할 수 있다. 코팅 조성물은 (포함되는 경우) 코팅 시스템의 총 수지 고형분을 기준으로 적어도 2.5 중량% 또는 적어도 5 중량% 또는 적어도 10 중량%의 추가적인 수지를 포함할 수 있다. 코팅 조성물은 (포함되는 경우) 코팅 시스템의 총 수지 고형분을 기준으로 최대 20 중량% 또는 최대 15 중량%의 추가적인 수지를 포함할 수 있다.

코팅 시스템은 또한 추가적인 재료, 예컨대, 안료를 포함할 수 있다. 안료는 제1 성분에 포함될 수 있다. 안료는 제2 성분에 포함될 수 있다. 안료는 제1 및 제2 성분에 포함될 수 있고, 제1 및 제2 성분은 동일하거나 상이한 안료를 포함할 수 있다.

안료는 사용 조건 하에 불용성이지만 습윤성인 미분 고체 분말을 포함할 수 있다. 안료는 평균 입자 크기가 최대 50 미크론, 예컨대, 최대 25 미크론, 최대 10 미크론, 최대 5 미크론, 또는 최대 2 미크론일 수 있다. 평균 입자 크기는 알려진 광 산란 기법에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, 그러한 입자의 평균 입자 크기는 Malvern Zetasizer를 사용하여 측정될 수 있다. 안료는 유기 또는 무기일 수 있으며 응집되거나 응집되지 않을 수 있다. 안료는 그라인드 비히클, 예컨대, 아크릴 그라인드 비히클의 사용에 의해 코팅 시스템으로 혼입될 수 있으며, 그 사용은 당업자에게 친숙할 것이다. 산-작용성 폴리머 및/또는 에폭시-작용성 화합물은 그라인드 비히클로서 작용할 수 있다.

적합한 안료 및/또는 안료 조성물은 카바졸 다이옥사진 조 안료(crude pigment), 아조, 모노아조, 다이아조, 나프톨 AS, 염 유형(플레이크), 벤즈이미다졸론, 아이소인돌리논, 아이소인돌린 및 폴리사이클릭 프탈로시아닌, 퀴나크리돈, 페릴렌, 페리논, 다이케토피롤로 피롤, 티오인디고, 안트라퀴논, 인단트론, 안트라피리미딘, 플라반트론, 피란트론, 안탄트론, 다이옥사진, 트라이아릴카보늄, 퀴노프탈론 안료, 다이케토 피롤로 피롤 레드("DPPBO red"), 이산화티타늄, 카본 블랙, 및 이들의 혼합물을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.

코팅 시스템과 함께 사용되는 안료는 또한 특수 효과 안료를 포함할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "특수 효과 안료"는 가시광선과 상호작용하여 지속적이고 변하지 않는 색상 이외에, 또는 이에 추가적으로 외관 효과를 제공하는 안료를 지칭한다. 적합한 특수 효과 안료는 하나 이상의 외관 효과, 예컨대, 반사율, 진주광택, 금속광택, 질감, 인광, 형광, 광변색, 감광성, 열변색, 고니오크로미즘, 및/또는 변색, 예컨대, 투명 코팅된 운모 및/또는 합성 운모, 코팅된 실리카, 코팅된 알루미나, 알루미늄 플레이크, 투명 액정 안료, 액정 코팅, 또는 이들의 조합을 나타내는 것을 포함한다.

코팅 시스템은 코팅 시스템의 총 고형분을 기준으로 최대 15 중량%, 예컨대, 최대 12 중량%, 최대 10 중량%, 또는 최대 5 중량%의 안료를 포함하는 클리어코트를 형성할 수 있다. 코팅 시스템은 코팅 시스템의 총 고형분을 기반으로 0 내지 15 중량%, 예컨대, 2 내지 10 중량%, 또는 1 내지 10 중량%의 안료를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 코팅 시스템은 안료가 실질적으로 없는 클리어코트를 형성할 수 있다. 안료가 실질적으로 없는 것은 코팅 시스템이 코팅 시스템의 총 고형분을 기준으로 3 중량% 미만, 예컨대, 2 중량% 미만, 1 중량% 미만, 또는 0 중량%의 안료를 포함한다.

코팅 시스템과 함께 사용될 수 있는 다른 적합한 재료는 가소화제, 마모방지 입자, 항산화제, 장애 아민 광 안정화제, UV 광 흡수제 및 안정화제, 계면활성제, 유동 및 표면 제어제, 틱소트로픽제, 반응 저해제, 및 기타 통상적인 보조제를 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 이들 재료는 제1 성분에 포함될 수 있다. 이들 재료는 제2 성분에 포함될 수 있다. 이들 재료는 제1 및 제2 성분에 포함될 수 있고, 제1 및 제2 성분은 동일하거나 상이한 이들 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 성분은 추가적인 재료의 제1 하위세트를 포함할 수 있고 제2 성분은 추가적인 재료의 제2 하위세트를 포함할 수 있으며, 여기서 제1 및/또는 제2 하위세트는 적어도 하나의 상이한 추가적인 재료를 포함한다.

코팅 시스템에는 (예를 들어, 주위 온도에서) 미반응 아이소시아네이트가 실질적으로 없을 수 있다(코팅 시스템의 총 고형분을 기준으로 5 중량% 미만). 코팅 조성물에는 미반응 아이소시아네이트가 본질적으로 없을 수 있다(코팅 시스템의 총 고형분을 기준으로 1 중량% 미만). 코팅 조성물에는 미반응 아이소시아네이트가 없을 수 있다(코팅 시스템의 총 고형분을 기준으로 0 중량%). 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "미반응 아이소시아네이트"는 주위 온도에서 적어도 하나의 -N=C=O기를 갖는 분자를 지칭한다. 본 명세서에 기재된 차단된 아이소시아네이트는 주위 온도에서 실온에서 안정적인 아이소시아네이트 반응 생성물(차단기와 반응된 아이소시아네이트)을 포함하고, 이의 아이소시아네이트 작용기는 이의 차단기가 승온에서 방출될 때 재생되기 때문에 "미반응 아이소시아테이트"를 구성하지 않는다.

코팅 시스템은 휘발성 유기물 함량(VOC)이 코팅 시스템의 총 부피를 기준으로 420 g/ℓ 미만, 예컨대, 400 g/ℓ 미만, 350 g/ℓ 미만, 또는 300 g/ℓ 미만일 수 있다. VOC는 본 명세서에서 물을 제외하고 ASTM D3960에 따라 측정된다. 측정된 VOC는 (어떠한 추가적인 성분도 코팅 시스템의 보고된 VOC를 증가시킬 수 있는 코팅 조성물의 도포 이전에 첨가될 필요가 없도록) 기판에 도포될 준비가 된 코팅 조성물의 VOC를 지칭한다.

코팅 시스템은 기판에 도포되고 경화되어 (별개의 용기의) 제1 성분 및 제2 성분을 접촉시켜 코팅 조성물을 형성하고 코팅 조성물의 완전한 경화 이전에(예를 들어, 제1 및 제2 성분을 처음 접촉시킨 후 48, 24, 12, 또는 8시간 이내에) 형성된 코팅 조성물을 기판 상에 도포함으로써 기판 상에 코팅을 형성할 수 있다. 코팅은 기판의 적어도 일부분 상에 형성된 연속적인 필름일 수 있다.

코팅 시스템은 140℃ 미만, 예컨대, 130℃ 미만, 예컨대, 127℃의 온도에서 경화될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 소정 온도에서 "경화 가능"하다는 것은 제1 및 제2 성분이 접촉되고 도포되어 두께가 5 내지 100μm인 코팅층을 형성하고 소정 온도에서 30분 동안 소성될 때 형성되는 경화 코팅층이 ASTM D5402-15에 따라 측정될 때 적어도 75 MEK의 이중 문지름(double rub)을 달성하는 것을 의미한다.

코팅 시스템으로부터 형성된 코팅 조성물이 도포될 수 있는 기판은 광범위한 기판을 포함한다. 예를 들어, 본 발명의 코팅 조성물은 차량 기판, 산업용 기판, 항공우주 기판 등에 도포될 수 있다.

차량 기판은 차량의 구성요소를 포함할 수 있다. 본 개시내용에서, 용어 "차량"은 가장 광범위한 의미로 사용되며, 모든 유형의 항공기, 우주선, 선박, 및 지상 차량을 포함한다. 예를 들어, 차량은 항공우주 기판(항공우주 차량, 예컨대 항공기, 예컨대, 비행기(예를 들어, 개인용 비행기, 및 소형, 중형, 또는 대형 상업용 승객, 화물, 및 군용 비행기), 헬리콥터(예를 들어, 개인용, 상업용, 및 군용 헬리코터), 항공우주 차량(예를 들어, 로켓 및 다른 우주선) 등의 구성요소)을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 차량은 또한 지상 차량, 예컨대, 동물 트레일러(예를 들어, 말 트레일러), 전지형 차량(ATV), 승용차, 트럭, 버스, 밴, 중장비, 트랙터, 골프 카트, 오토바이, 자전거, 설상차, 기차, 철도 차량 등을 포함할 수 있다. 차량은 또한 선박, 예컨대, 배, 보트, 호버크래프트 등을 포함할 수 있다. 차량 기판은 차량 본체의 구성요소, 예컨대, 자동차 후드, 문, 트렁크, 루프 등; 예컨대, 항공기 또는 우주선 날개, 동체 등; 예컨대, 선박 선체 등을 포함할 수 있다.

코팅 조성물은 도구, 중장비, 가구, 예컨대, 사무용 가구(예를 들어, 사무용 의자, 책상, 서류 캐비넷 등), 가전제품, 예컨대, 냉장고, 오븐 및 레인지, 식기세척기, 전자레인지, 세탁기, 건조기, 소형 가전제품(예를 들어, 커피 메이커, 슬로우 쿠커, 압력솥, 믹서기 등), 금속 하드웨어, 압출 금속, 예컨대, 창틀에 사용되는 압출 알루미늄, 다른 실내 및 실외 금속 건축 자재 등을 포함할 수 있는 산업용 기판 상에 도포될 수 있다.

코팅 조성물은 저장 탱크, 풍차, 원자력 발전소 구성요소, 포장 기판, 목재 바닥재 및 가구, 의류, 하우징 및 회로 기판을 포함하는 전자장치, 유리 및 슬라이드(transparency), 골프 공을 포함하는 스포츠 장비, 경기장, 건물, 다리 등 상에 도포될 수 있다.

기판은 금속성 또는 비-금속성일 수 있다. 금속성 기판은 주석, 강철(특히 전기아연도금강(electrogalvanized steel), 냉간압연강(cold rolled steel), 용융아연도금강(hot-dipped galvanized steel)을 포함함), 알루미늄, 알루미늄 합금, 아연-알루미늄 합금, 아연-알루미늄 합금으로 코팅된 강철, 및 알루미늄 도금 강철을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 비-금속성 기판은 폴리머 재료, 플라스틱 및/또는 복합 재료, 폴리에스터, 폴리올레핀, 폴리아마이드, 셀룰로스, 폴리스타이렌, 폴리아크릴, 폴리(에틸렌 나프탈레이트), 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 나일론, 에틸렌 비닐 알코올(EVOH), 폴리락트산, 기타 "친환경" 폴리머 기판, 폴리(에틸렌테레프탈레이트)(PET), 폴리카보네이트, 폴리카보네이트 아크릴로뷰타다이엔 스타이렌(PC/ABS), 목재, 베니어, 목재 합성물, 파티클 보드, 중밀도 섬유판, 시멘트, 석재, 유리, 종이, 판지, 직물, 합성 가죽 및 천연 가죽 등을 포함한다. 기판은 금속, 플라스틱 및/또는 복합 재료, 및/또는 섬유 재료를 포함할 수 있다. 섬유 재료는 나일론 및/또는 연속 스트랜드 또는 절단된 탄소 섬유를 갖는 열가소성 폴리올레핀 재료를 포함할 수 있다. 기판은 시각적 및/또는 색상 효과, 보호 전처리 또는 다른 코팅층 등을 부여하기 위해 일부 방식으로 이미 처리된 것일 수 있다.

본 발명의 코팅 시스템으로부터 형성된 코팅 조성물은 금속성 기판에 도포될 때 특히 유리할 수 있다. 본 발명의 코팅은 자동차, 예컨대, 승용차, 트럭, 및 트랙터를 제작하는 데 사용되는 금속성 기판에 도포될 때 특히 유리할 수 있다.

코팅 시스템으로부터 형성된 코팅 조성물은 다수 구성요소를 갖는 기판에 도포될 수 있으며, 여기서 코팅 조성물은 다수 구성요소에 동시에 적용되고 동시에 경화되어 임의의 구성요소의 변형, 뒤틀림, 또는 다르게는 열화 없이 다수 구성요소 상에 코팅을 형성할 수 있다. 구성요소는 더 큰 기판 전체의 일부일 수 있다. 구성요소는 개별적으로 형성되고 후속하여 함께 배열되어 기판을 형성할 수 있다. 구성요소는 일체로 형성되어 기판을 형성할 수 있다.

차량 맥락에서 기판의 구성요소의 비-제한적인 예는 차량 본체(예를 들어, 금속으로 제조됨) 및 차량 범퍼(예를 들어, 플라스틱으로 제조됨)를 포함하며, 이들은 개별적으로 형성되고 후속적으로 차량의 기판을 형성하도록 배열된다. 추가 예는 플라스틱 자동차 구성요소, 예컨대, 범퍼 또는 페시아(fascia)를 포함하며, 여기서 범퍼 또는 페시아는 하나 초과의 기판 유형을 포함하는 영역 또는 하위 구성요소를 포함한다. 추가 예는 하나 초과의 기판 유형을 포함하는 항공우주 또는 산업용 구성요소를 포함한다. 다른 그러한 다른 다수-구성요소 기판은 본 개시내용의 맥락 내에서 고려된다는 것이 이해될 것이다.

다수 성분은 적어도 제1 성분 및 제2 성분을 포함할 수 있으며, 제1 성분 및 제2 성분은 상이한 재료로부터 형성될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "상이한 재료"는 상이한 화학적 구성을 갖는 제1 및 제2 성분을 형성하는 데 사용되는 재료를 지칭한다.

상이한 재료는 동일하거나 상이한 재료의 부류 유래일 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "재료의 부류"는 상이한 특정 화학적 구성을 가질 수 있지만 동일하거나 유사한 물리적 또는 화학적 특성을 공유할 수 있는 재료를 지칭한다. 예를 들어, 금속, 폴리머, 세라믹, 및 복합재는 상이한 재료의 부류로 정의될 수 있다. 그러나, 나노재료, 생체재료, 반도체 등과 같은 다른 재료 부류는 물리적 또는 화학적 특성의 유사성에 따라 정의될 수 있다. 재료의 부류는 결정질, 반결정질, 및 비정질 재료를 포함할 수 있다. 폴리머용과 같은 재료의 부류는 열경화성 물질, 열가소성 물질, 엘라스토머 등을 포함할 수 있다. 금속용과 같은 재료의 부류는 합금 및 비-합금을 포함할 수 있다. 상기 예시적인 부류 목록으로부터 이해될 바와 같이, 재료의 주어진 물리적 또는 화학적 특성에 기반하여 재료의 다른 관련 부류가 정의될 수 있다.

제1 성분은 금속으로부터 형성될 수 있고, 제2 성분은 플라스틱 또는 합성물로부터 형성될 수 있다. 제1 성분은 플라스틱으로부터 형성될 수 있고, 제2 성분은 금속 또는 합성물로부터 형성될 수 있다. 제1 성분은 합성물로부터 형성될 수 있고, 제2 성분은 플라스틱 또는 금속으로부터 형성될 수 있다. 제1 성분은 제1 금속으로부터 형성될 수 있고, 제2 성분은 제1 금속과 상이한 제2 금속으로부터 형성될 수 있다. 제1 성분은 제1 플라스틱으로부터 형성될 수 있고, 제2 성분은 제1 플라스틱과 상이한 제2 플라스틱으로부터 형성될 수 있다. 제1 성분은 제1 합성물로부터 형성될 수 있고, 제2 성분은 제1 합성물과 상이한 제2 합성물로부터 형성될 수 있다. 이들 비-제한적인 예로부터 이해될 바와 같이, 동일하거나 상이한 부류로부터의 상이한 재료의 임의의 조합은 기판의 제1 및 제2 구성요소를 형성할 수 있다.

재료 조합의 예는 열가소성 폴리올레핀(TPO) 및 금속, TPO 및 아크릴로나이트릴 뷰타다이엔 스타이렌(ABS), TPO 및 아크릴로나이트릴 뷰타다이엔 스타이렌/폴리카보네이트 블렌드(ABS/PC), 폴리프로필렌 및 TPO, TPO 및 섬유 강화 복합재, 및 기타 조합을 포함한다. 추가 예는 복수의 재료로 제조된 다양한 구성요소, 예컨대, 다양한 금속-플라스틱, 금속-합성물, 및/또는 플라스틱-합성물 포함 구성요소를 포함하는 항공우주 기판 또는 산업용 기판을 포함한다. 금속은 철 금속 및/또는 비-철 금속을 포함할 수 있다. 비-철 금속의 비-제한적인 예는 알루미늄, 구리, 마그네슘, 아연 등, 및 이들 금속 중 적어도 하나를 포함하는 합금을 포함한다. 철 금속의 비-제한적인 예는 철, 강철, 및 이들의 합금을 포함한다.

코팅 조성물은 다수 구성요소를 갖는 기판에 동시에 도포될 때, 도포되는 코팅 조성물은 제1 및 제2 구성요소 중 어느 하나(이의 재료)를 변형, 뒤틀림, 또는 다르게는 열화시키지 않는 온도에서 경화될 수 있다. 따라서, 경화 온도는 기판의 제1 구성요소 또는 제2 구성요소 중 어느 하나가 변형, 뒤틀림, 또는 다르게는 열화될 온도 미만일 수 있다.

코팅 시스템으로부터 형성된 코팅 조성물은 임의의 적합한 수단, 예컨대, 스프레이, 정전기식 스프레이, 침지, 롤링, 브러싱 등에 의해 기판에 도포될 수 있다.

코팅 시스템으로부터 형성된 코팅 조성물은 기판에 도포되어 유색 탑코트를 형성할 수 있다. 유색 탑코트는 클리어코트 또는 그 위에 임의의 다른 코팅층을 포함하지 않도록 최상 코팅층일 수 있다. 유색 탑코트는 기판에 직접 도포될 수 있다. 유색 탑코트는 프라이머층 또는 전처리층 상에 도포될 수 있다.

코팅 시스템으로 형성된 코팅 조성물은 하나 이상의 추가적인 코팅층이 코팅 조성물로부터 형성된 코팅 아래 및/또는 위에 형성되도록, 다층 코팅 시스템의 코팅층으로서 기판에 도포될 수 있다.

코팅 시스템으로 형성된 코팅 조성물은 다층 코팅 시스템의 프라이머 코팅층으로서 기판에 도포될 수 있다. "프라이머 코팅층"은 보호용 또는 장식용 코팅 시스템의 도포를 위해 표면을 준비하기 위해 기판 상에(예를 들어, 직접적으로 또는 전처리 층 상에) 증착될 수 있는 언더코팅을 지칭한다.

코팅 시스템으로 형성된 코팅 조성물은 다층 코팅 시스템의 베이스코트 층으로서 기판에 도포될 수 있다. "베이스코트"는, 선택적으로 색상에 영향을 미치고/미치거나 다른 시각적 영향을 제공하는 성분(예컨대, 안료)을 포함하여, 기판 상에 놓이는 프라이미 상에 및/또는 기판 상에 직접 증착되는 코팅을 지칭한다. 클리어코트는 베이스코트층 상에 도포될 수 있다.

코팅 시스템으로 형성된 코팅 조성물은 다층 코팅 시스템의 탑코트 층으로서 기판에 도포될 수 있다. "탑코트"는 보호층 및/또는 장식층을 제공하기 위해, 다른 코팅층, 예컨대, 베이스코트 상에 증착되는 최상층 코팅, 예컨대, 앞서 기재된 유색 탑코트를 지칭한다.

다층 코팅 시스템과 함께 사용되는 탑코트층은 클리코트층, 예컨대, 베이스코트층 상에 도포된 클리어코트층일 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "클리어코트"는 적어도 실질적으로 투명하거나 완전히 투명한 코팅층을 지칭한다. 용어 "실질적으로 투명한"은, 코팅을 통해 볼 때 코팅 너머의 표면이 적어도 부분적으로 육안으로 볼 수 있는 코팅을 지칭한다. 용어 "완전히 투명한"은, 코팅을 통해 볼 때 코팅 너머의 표면이 완전히 육안으로 볼 수 있는 코팅을 지칭한다. 클리어코트는 착색제가 클리어코트의 원하는 투명성을 방해하지 않는다면 착색제, 예컨대, 안료를 포함할 수 있음이 이해된다. 클리어코트에는 안료가 실질적으로 없거나 없을 수 있다.

코팅 시스템으로 형성된 코팅 조성물은 다층 코팅 시스템의 층으로서 기판 상에 도포될 수 있다. 다층 코팅 시스템에서, 제1 베이스코트 층은 기판의 적어도 일부분 상에 도포될 수 있으며, 여기서 제1 베이스코트 층은 제1 베이스코트 조성물로부터 형성된다. 제2 베이스코트 층은 제1 베이스코트 층의 적어도 일부분 상에 도포될 수 있으며, 여기서 제2 베이스코트 층은 제2 베이스코트 조성물로부터 형성된다. 제2 베이스코트 층은 제1 베이스코트 조성물이 경화되어 제1 베이스코트 층을 형성한 후에 도포될 수 있거나 제1 베이스코트 조성물을 경화시키기 이전 웨트-온-웨트(wet-on-wet) 공정으로 도포될 수 있으며, 그 후 제1 및 제2 베이스코트 조성물은 동시에 경화되어 제1 및 제2 베이스코트 층을 형성한다.

제1 및 제2 베이스코트 조성물 중 적어도 하나는 본 발명의 코팅 시스템으로부터 형성된 코팅 조성물일 수 있다. 제1 및 제2 베이스코트 조성물은 동일한 조성물일 수 있으며, 이 때 제1 및 제2 베이스코트 조성물은 둘 다 본 발명의 코팅 조성물을 포함한다. 제1 및 제2 베이스코트 조성물은 상이할 수 있으며, 이 때 제1 및 제2 베이스코트 조성물 중 하나만 본 발명의 코팅 조성물을 포함한다.

다층 코팅 시스템은 기판 상에 도포되는 프라이머 조성물로부터 형성된 프라이머 코팅층을 포함할 수 있다. 제1 베이스코트 층은 프라이머 코팅층의 적어도 일부분 상에 위치될 수 있다.

다층 코팅 시스템은 기판 상에 도포되는 탑코트 조성물로부터 형성된 탑코트 층을 포함할 수 있다. 탑코트 조성물은 제2 베이스코트 층의 적어도 일부분 상에 도포될 수 있다. 탑코트는 클리어코트일 수 있다. 클리어코트는 본 발명의 코팅 시스템으로부터 형성된 코팅 조성물일 수 있다.

위에 도포된 다층 코팅 시스템을 갖는 기판은 기판의 적어도 일부분 상에 제1 베이스코트 조성물을 도포하고 제1 베이스코트 조성물의 적어도 일부분에 직접적으로 제2 베이스코트 조성물을 도포함으로써 제조될 수 있다. 제1 및 제2 베이스코트 조성물은 동시에 경화되어 제1 및 제2 베이스코트 층을 형성할 수 있다. 제1 및 제2 베이스코트 조성물 중 적어도 하나는 본 발명의 코팅 시스템으로부터 형성된 코팅 조성물을 포함할 수 있다.

다층 코팅 시스템을 제조하는 것은 기판의 적어도 일부분 상에 프라이머 코팅층을 형성하고 제1 베이스코트 조성물을 프라이머 코팅층의 적어도 일부분 상에 도포하는 것을 포함할 수 있다.

다층 코팅 시스템을 제조하는 것은 탑코트 조성물을 제2 베이스코트 조성물의 적어도 일부분 상에 도포하는 것을 포함할 수 있다. 탑코트 조성물(예를 들어, 클리어코트 조성물)은 제1 및 제2 베이스코트 조성물 이전에 또는 후에 제2 베이스코트 조성물 상에 도포될 수 있다. 제1 베이스코트 조성물, 제2 베이스코트 조성물, 및 탑코트 조성물은 동시에 경화될 수 있다. 탑코트 조성물은 본 발명의 코팅 시스템으로부터 형성된 코팅 조성물을 포함할 수 있는 한편, 제1 및 제2 베이스코트는 본 발명의 코팅 시스템으로부터 형성된 코팅 조성물과는 상이하다.

본 명세서에 기재된 2-성분 코팅 시스템은 본 명세서에 기재된 바와 같은 제1 성분을 제조하고 제1 용기를 제1 성분으로 충전함으로써 제조될 수 있다. 2-성분 코팅 시스템은 본 명세서에 기재된 바와 같은 제2 성분을 제조하고 제1 용기와 상이한 제2 용기를 제2 성분으로 충전함으로써 제조될 수 있다. 제1 용기 및 제2 용기는 사용자가 코팅 시스템으로부터 제조된 코팅 조성물을 기판에 도포하도록 제조할 때까지 제1 성분 및 제2 성분이 서로 접촉하지 않도록 배열될 수 있다. 코팅 시스템으로부터 코팅 조성물을 제조하기 위하여, 사용자는, 예컨대, 제1 성분을 제2 성분과 혼합함으로써, 제1 용기의 제1 성분을 제2 용기의 제2 성분과 접촉시켜 코팅 조성물을 형성할 수 있다. 코팅 조성물은 기판 상에 도포되고 경화되어 기판 상에 경화된 코팅층을 형성할 수 있다. 코팅 조성물(제1 및 제2 성분의 혼합물)은 제1 성분을 제2 성분과 처음 접촉시킨 후 48시간 이내, 예컨대 24시간 이내, 12시간 이내, 또는 8시간 이내에 기판 상에 도포될 수 있다.

실시예

다음 실시예는 본 발명의 일반 원리를 입증하기 위해 제시된다. 본 발명은 제시된 특정 예에 제한되는 것으로 간주되어서는 안 된다. 실시예에서 모든 부(part) 및 백분율은 달리 표시되지 않는 한 중량 기준이다.

실시예 A 내지 F

산-작용성 아크릴 폴리머의 제조

내부 냉각 코일이 있는 300 ㎖의 전기 가열 연속 교반-탱크 반응기를 2-뷰톡시에탄올로 채우고 온도를 표 1의 설정 온도로 조정하였다. 하기 표 1의 제1 반응기 충전물을 공급 탱크로부터 반응기로 60 ㎖/분으로 공급하여 5분의 체류 시간을 얻었다. 반응기를 200 내지 300 psi의 압력에서 체적으로 가득차게 유지하였다. 온도를 설정 온도에서 일정하게 유지하였다. 반응기 산출물을 처음 15분 동안 폐기물 용기로 배출한 다음, 35 psi에서 배출하도록 설정된 압력 완화 밸브가 장착된 4000㎖ 연속 교반 탱크 반응기로 전환시켰다. 이 시점에서, 제2 반응기 충전물을 개시제 수준과 일치하는 속도로 제2 반응기로 공급하였다. 제2 반응기의 내용물을 표 1의 설정 온도에서 유지하였다. 2230 ㎖의 생성물을 제2 반응기에 첨가하였을 때, 출구 밸브를 열고 수지를 일정한 충전 수준을 유지하는 속도로 수집 용기에 공급하여, 30분 체류 시간을 얻었다. 수집된 수지를 다이메틸에탄올아민(DMEA)을 첨가하여 물에서 35% 고형분으로 희석하여 표 1의 이론적 중화%와 일치시켰다.

폴리머 A 내지 F의 특성은 표 2에 요약되어 있다. 산가는 수지 고형분을 기준으로 mgKOH/g 단위로 기록되어 있으며 앞서 기재된 바와 같이 결정되었다. 앞서 기재된 바와 같이 Mn 및 Mw를 결정하였다. 폭스 방정식을 사용하여 Tg를 계산하였다.

비교예 G

산-작용성 소분자의 제조

57.7g의 시트르산을 107.16g의 탈이온수에 용해시켜 투명한 용액을 형성하였다.

비교예 H

산-작용성 소분자의 제조

4구 둥근 바닥 플라스크에 44.7g의 트라이메틸올프로판 및 168.19g의 메틸헥사하이드로프탈산 무수물을 첨가하였다. 혼합물을 160℃까지 서서히 가열하였다. IR을 통해 반응을 모니터링하였다. 1777 cm-1에서 무수물의 IR 피크가 사라지면, 반응물을 80℃로 냉각시켰다. 53.46g의 다이메틸에탄올아민 및 332.71g의 탈이온수의 충전물을 투입 깔때기를 통해 플라스크에 첨가하여 최종 생성물을 투명한 용액으로 얻었다.

실시예 1 내지 8

동일한 에폭시를 사용한 산-에폭시 코팅 조성물의 제조 및 평가

표 3에 기재된 성분을 혼합함으로써 다양한 코팅 조성물을 제조하고; 모든 조성물을 동일한 산 대 에폭시 당량비로 조정하였다. 그 다음, 전착 프라이머 ED6280Z(PPG Industries, Inc.(미국 펜실베이니아주 피츠버그 소재)에서 입수 가능함)로 사전 코팅된 강철 패널 상에 8-mil BYK 드로우다운 바를 사용하여 코팅 조성물을 도포하였다. 실온에서 10분 동안 플래싱(flashing)한 후, 127℃에서 30분 동안 패널을 소성하였다.

오븐에서 꺼낸 후, 패널을 주위 온도 하에 24시간 동안 저장한 다음 내용매성에 대해 테스트하였으며(2015년 6월 1일에 발표된 ASTM D5402-15에 따른, 메틸 에틸 케톤(MEK) 이중 문지름), 이 때 150 MEK 이중 문지름이 테스트한 최대 문지름 횟수이다. ISO 14577-4:2016에 따라 Fischer Technologies H100C Micro hardness Measurement System을 사용하여 경도를 측정하였으며, 이때 경도값이 더 높을수록 더 우수하다. 드로다운 패널(drawdown panel)의 내용매성 및 경도 특성은 표 4에 나타나 있다.

표 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 산-작용성 폴리머를 사용한 코팅은 더 높은 경도를 나타내었다. 더욱이, 본 발명의 산-작용성 폴리머를 사용한 코팅은 또한 더 우수한 내용매성을 나타내었다.

실시예 9 내지 17

상이한 유형의 에폭시를 사용한 산-에폭시 코팅 조성물의 제조 및 평가

표 5에 기재된 성분을 혼합함으로써 다양한 코팅 조성물을 제조하고; 모든 조성물을 동일한 산 대 에폭시 당량비로 조정하였다. 그 다음, 전착 ED6100c 및 분말 프라이머 PCV70500(PPG Industries, Inc.(미국 펜실베이니아주 피츠버그 소재)에서 입수 가능함)로 사전 코팅된 강철 패널 상에 5-mil BYK 드로우다운 바를 사용하여 코팅 조성물을 도포하였다. 실온에서 10분 동안 플래싱한 후, 127℃에서 30분 동안 패널을 소성하였다.

³ ARALDITE CY 184: Huntsman Corporation(미국 텍사스주 우드랜드 소재)에서 입수 가능한 저점도 지환족 에폭시

⁴ HELOXY 107: Hexion Inc.(미국 오하이오주 콜럼버스 소재)에서 입수 가능한 사이클로헥산 다이메탄올의 다이글리시딜 에터

⁵ EPODIL 749: Evonik Corporation(미국 펜실베이니아주 앨런타운 소재)에서 입수 가능한 네오펜틸 글라이콜 다이글리시딜 에터

⁶ ERISYS GE-21: Huntsman Corporation(미국 텍사스주 우드랜드 소재)에서 입수 가능한 에폭시화 뷰탄다이올

⁷ D.E.N. 431 에폭시 노볼락 수지: Dow Chemical Company(미국 미시간주 미들랜드 소재)에서 입수 가능한 에피클로로하이드린 및 페놀-폼알데하이드 노볼락의 반고체 반응 생성물

⁸ EPONEX 1510: Hexion Inc.(미국 오하이오주 콜럼버스 소재)에서 입수 가능한 중간 점도의 수소화 DPP 에폭시 수지

⁹ EPON Resin 828: Hexion Inc.(미국 오하이오주 콜럼버스 소재)에서 입수 가능한 희석되지 않은 투명한 이작용성 비스페놀 A/에피클로로하이드린 유래 액체 에폭시 수지

¹⁰ Solvay S.A.(벨기에 브뤼셀 소재)에서 입수 가능한 고전적인 이염기성 에스터 용매

¹¹ Orion Engineered Carbons(미국 텍사스주 휴스턴 소재)에서 입수 가능한 카본 블랙

¹² BYK(독일 베젤 소재)에서 입수 가능한 소포제

코팅의 내용매성, 경도, 및 외관 특성은 표 6에 나타나 있다. 광택(20°)은 ASTM D523에 따라 측정하였다. DOI는 ASTM D5767에 따라 측정하였다.

실시예 9 내지 17의 코팅 조성물은 모두 우수한 내용매성 및 경화 특성을 나타내었다. 특정 조성물은 또한 높은 광택 및 DOI 특성을 가졌고(예를 들어, 실시예 14 내지 16), 고광택 탑코트로서 사용하기에 특히 적합할 수 있다. 다른 실시예는 내용매성 및 경화 데이터에 기반하여 우수한 코팅 조성물을 제공하였으며 다층 코팅 시스템에서 저광택 탑코트 또는 다른 코팅층으로 사용하기에 적합할 수 있다.

실시예 18 내지 26

1-성분 및 2-성분 시스템으로 제조된 산-에폭시 코팅 조성물의 제조 및 평가

2-성분 산-에폭시 제형의 대표적인 A 및 B-팩을 표 7에 나타낸 바와 같이 제형화하였다. 1-성분 제형으로서 코팅 조성물의 특성을 평가하기 위해, A 및 B 팩을 표 8에 나타낸 바와 같이 t=0 시간에 조합하였다. 혼합 후 다양한 시점(0, 2, 4, 24, 48 및 168시간)에서 혼합물로부터 샘플을 채취하고, 전착 프라이머 ED6280Z(PPG Industries, Inc.(미국 펜실베이니아주 피츠버그 소재)에서 입수 가능함)로 사전 코팅된 강철 패널 상에 5-mil BYK 드로우다운 바를 사용하여 도포하였다. 조합한 제형의 CAP 점도는 또한 300 rpm, 23℃에서 #4 스핀들이 있는 Brookfield CAP 2000 점도계를 사용하여 각각의 시점에서 측정하였다. 2-성분 제형으로서 코팅 조성물을 평가하기 위해, A 및 B 팩을 표 8에 나타낸 바와 같이 t=48 및 168시간에 1-성분 제형과 동일한 비로 함께 조합하였다. 혼합 직후, 코팅 조성물을 도포하고 1-성분 제형과 동일한 방식으로 점도를 측정하였다. 도포 후, 모든 패널을 실온에서 10분 동안 플래싱한 다음, 127℃에서 30분 동안 소성하였다.

이전 실시예에 기재된 바와 같이, 오븐에서 꺼낸 후, 패널을 주위 온도 하에 24시간 동안 저장한 다음 내용매성, 경도, 광택 및 DOI에 대해 테스트하였다. 각각의 패널의 특성은 표 9 및 10에 나타나 있다.

실시예 21에서 A-팩 및 B-팩을 혼합한 직후(t = 0시간), 코팅 조성물은 도포에 허용 가능한 점도 및 고광택, DOI, 피셔 마이크로 경도 및 내용매성을 가진다. 실시예 21의 광택 및 DOI는 혼합물을 24시간 동안 조합한 후 혼합물을 도포할 때 상당히 감소하고, 조합 제형의 점도는 48시간 이내에 두 배 초과로 된다. A-팩 및 B-팩을 2-성분 시스템으로 처리하고 도포 직전에 함께 혼합하는 경우(실시예 23 및 25), t = 48 및 168시간에 코팅의 점도, 내용매성, 피셔 마이크로 경도, 광택 및 DOI가 t = 0시간에서의 코팅 특성과 유사하다.

표 10에서, 1-성분 제형으로 처리된 다른 A-팩 및 B-팩 조합(실시예 22)의 점도는 168시간 내에 상당히 증가한다. 코팅 조성물은 2-성분 제형으로 처리하고 도포 직전에 혼합하는 경우(실시예 24 및 26), t = 48 및 168시간에서의 점도, 내용매성, 피셔 마이크로 경도, 광택, 및 DOI가 t = 0시간에서의 특성과 유사하다.

본 발명의 특정 실시형태는 예시 목적으로 상기 기재되었지만, 첨부된 청구범위에 정의된 본 발명을 벗어나지 않으면서 본 발명의 상세내용의 다수의 변형이 이루어질 수 있음이 당업자에게 명백할 것이다.

Claims (29)

1. 2-성분 수계 코팅 시스템(two-component waterborne coating system)으로서,
   총 수지 고형분을 기준으로 적어도 100의 산가를 갖고 수성 매질에 분산되는 산-작용성 폴리머를 포함하는 제1 성분; 및
   제1 성분과는 별개인 제2 성분으로서, 에폭시-작용성 화합물을 포함하는, 상기 제2 성분
   을 포함하는, 2-성분 수계 코팅 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 코팅 시스템으로부터 코팅층을 형성하는 것은 상기 제1 성분을 상기 제2 성분과 접촉시키는 것을 포함하는, 코팅 시스템.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 산-작용성 폴리머는 총 수지 고형분을 기준으로 적어도 130의 산가를 갖는, 코팅 시스템.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 산-작용성 폴리머는 중량 평균 분자량이 적어도 2,000, 예컨대, 2,000 내지 20,000인, 코팅 시스템.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 산-작용성 폴리머는 Tg가 -40℃ 내지 80℃, 예컨대, 20℃ 내지 60℃ 또는 25℃ 내지 50℃인, 코팅 시스템.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 산-작용성 폴리머는 아크릴 폴리머를 포함하는, 코팅 시스템.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에폭시-작용성 화합물은 중량 평균 분자량이 최대 2,000, 예컨대, 180 내지 2,000인, 코팅 시스템.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에폭시-작용성 화합물은 지환족 에폭시, 지방족 에폭시, 헥사하이드로프탈산 무수물계 다이에스터 에폭시, 사이클로헥산 다이메탄올계 에폭시, 네오펜틸 글라이콜계 에폭시, 폴리글리시딜 에터 에폭시, 방향족 다작용성 에폭시, 비스페놀-A 비스에폭사이드, 수소화 비스페놀-A 비스에폭사이드, 트라이메틸올프로판의 트라이글리시딜 에터, 또는 이들의 일부 조합물을 포함하는, 코팅 시스템.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 중화 아민을 더 포함하는, 코팅 시스템.
10. 제9항에 있어서, 상기 중화 아민과는 상이한 촉매를 더 포함하는, 코팅 시스템.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 아미노플라스트, 차단된 아이소시아네이트, 실란, 옥사졸린, 카보디이미드, 또는 이들의 일부 조합물을 포함하는 가교제를 더 포함하는, 코팅 시스템.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코팅 시스템에는, 상기 코팅 시스템의 총 고형분을 기준으로 3 중량% 미만의 안료를 포함하는 것과 같이, 안료가 실질적으로 없는, 코팅 시스템.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코팅 시스템에는, 상기 코팅 시스템의 총 고형분을 기준으로 5 중량% 미만의 미반응 아이소시아네이트를 포함하는 것과 같이, 미반응 아이소시아네이트가 실질적으로 없는, 코팅 시스템.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 성분에는, 상기 제2 성분의 성분의 총 중량을 기준으로 5 중량% 미만의 물을 포함하는 것과 같이, 물이 실질적으로 없는, 코팅 시스템.
15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코팅 시스템은, 물을 제외하고 ASTM D3960에 따라 측정될 때, 상기 코팅 시스템의 총 부피를 기준으로 420 g/ℓ 미만의 휘발성 유기물 함량(VOC)을 갖는, 코팅 시스템.
16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 성분을 상기 제2 성분과 접촉시켜서 127℃에서 30분 동안 소성함으로써 두께가 5 내지 100 ㎛인 층을 형성함으로써 경화된 코팅층이 형성될 때, 상기 층은 ASTM D5402-15에 따라 측정될 때 적어도 75 MEK의 이중 문지름(double rub)을 달성하는, 코팅 시스템.
17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코팅 시스템에서 산기 대 에폭시기의 비는 1.5:1 내지 1:1.5, 예컨대, 1.2:1 내지 0.9:1 또는 1.1:1 내지 1:1.1의 범위인, 코팅 시스템.
18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 성분 및 상기 제2 성분은 상기 제1 성분과 상기 제2 성분의 임의의 혼합 이전에 별개의 용기에 포함되는, 코팅 시스템.
19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 성분은 제2 에폭시-작용성 화합물을 더 포함하는, 코팅 시스템.
20. 제19항에 있어서, 상기 제2 에폭시-작용성 화합물은 에폭시-작용성 아크릴을 포함하는, 코팅 시스템.
21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항의 코팅 시스템으로부터 형성된 코팅 조성물로 부분적으로 코팅된 기판(substrate).
22. 제21항에 있어서, 상기 기판은 차량 기판을 포함하는, 기판.
23. 2-성분 수계 코팅 시스템, 예컨대, 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항의 2-성분 수계 코팅 시스템을 제조하는 방법으로서,
    총 수지 고형분을 기준으로 적어도 100의 산가를 갖고 수성 매질에 분산되는 산-작용성 폴리머를 포함하는 제1 성분을 제조하는 단계;
    제1 용기를 상기 제1 성분으로 충전하는 단계;
    에폭시-작용성 화합물을 포함하는 제2 성분을 제조하는 단계; 및
    상기 제1 용기와는 상이한 제2 용기를 상기 제2 성분으로 충전하는 단계
    를 포함하는, 방법.
24. 제23항에 있어서, 상기 제1 용기로부터의 상기 제1 성분을 상기 제2 용기로부터의 상기 제2 성분과 혼합하여 기판 상에 도포될 수 있는 코팅 조성물을 형성하여 상기 기판 상에 경화된 코팅층을 형성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
25. 제24항에 있어서, 상기 제1 성분과 상기 제2 성분의 혼합물은 혼합하고 나서 48시간 이내에 상기 기판 상에 도포되는, 방법.
26. 제23항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 성분은 연속 교반-탱크 반응기에서 제조되는, 방법.
27. 2-성분 수계 코팅 시스템, 예컨대, 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항의 2-성분 수계 코팅 시스템 키트로서,
    총 수지 고형분을 기준으로 적어도 100의 산가를 갖고 수성 매질에 분산되는 산-작용성 폴리머를 포함하는 제1 성분을 포함하는 제1 용기; 및
    상기 제1 용기와는 별개인 제2 용기로서, 에폭시-작용성 화합물을 포함하는 제2 성분을 포함하는, 상기 제2 용기
    를 포함하는, 키트.
28. 제27항에 있어서, 상기 제2 용기에는, 상기 제2 성분의 성분의 총 중량을 기준으로 5 중량% 미만의 물과 같이, 물이 실질적으로 없는, 키트.
29. 제27항 또는 제28항에 있어서, 상기 제2 성분은 상기 키트의 상기 제1 성분과 접촉하지 않는, 키트.