KR20240046580A

KR20240046580A - 고점도 재료용 어플리케이터

Info

Publication number: KR20240046580A
Application number: KR1020247009124A
Authority: KR
Inventors: 셰인 시우펑 펑; 용 한 영; 딜런 쉬프; 브루스 버넬슨
Original assignee: 피알시-데소토 인터내쇼날, 인코포레이티드
Priority date: 2021-09-02
Filing date: 2022-09-01
Publication date: 2024-04-09
Also published as: WO2023034890A1; CN118055810A; EP4395940A1; AU2022337278A1; CA3228686A1

Abstract

넓은 영역의 표면에 고점도 코팅을 적용하기 위한 코팅 어플리케이터가 개시된다. 코팅 어플리케이터는 공기 포집을 최소화하면서 넓은 영역에 고점도 재료를 고속으로 적용하여 두께가 조절된 코팅을 제공하는 능력을 촉진한다.

Description

고점도 재료용 어플리케이터

본 개시는 고점도 재료용 어플리케이터(applicator) 및 밀봉재 배리어 코팅(sealant barrier coating)과 같은 고점도 재료의 얇은 층을 적용하는 방법에 관한 것이다. 어플리케이터는 공기 포집을 최소화하면서 넓은 영역에 밀봉재와 같은 고점도 재료를 고속으로 적용하여 제어된 두께를 갖는 얇은 코팅을 제공한다.

넓은 표면 영역에 걸쳐 저점도 재료를 적용하는 것은 공기 흐름에 물질을 분무하거나 원자화하고 연행함으로써 달성될 수 있다. 이는 넓은 표면을 코팅하는 데 매우 효율적인 공정이다. 그러나 고점도 물질을 원자화하고 분무하는 것은 어렵다. 공기 포집이 문제가 되며, 이는 경화된 밀봉재의 속성에 부정적인 영향을 미친다. 불충분한 원자화는 표면 커버리지의 두께와 균일성을 부적절하게 제어할 수 있는 결과를 가져올 수 있다. 두께 제어가 제대로 이루어지지 않으면 표면 코팅의 요변성(thixotropic) 속성에 영향을 미칠 수 있다. 점도를 낮추기 위해 용매와 유변학적(rheological) 제제가 첨가될 수 있다. 그러나 용매를 사용하면 제형의 휘발성 유기 함량(VOC)이 증가하여 환경에 미치는 영향과 적용 담당자의 건강 위험이 증가할 수 있다.

고점도 밀봉재를 넓은 표면 영역에 고효율로 적용하고 원하는 미적 및 기능적 속성을 갖는 균일한 두께와 적용 범위를 갖는 코팅을 제공하는 장치 및 방법이 필요하다.

본 발명에 따르면, 압출 어플리케이터는 (a) 근위 단부, 원위 단부 및 어댑터 채널을 포함하는 어댑터 섹션; (b) 상기 어댑터 섹션에 기계적으로 결합되고 근위 단부와 원위 단부를 포함하는 전환 섹션-여기서, 상기 전환 섹션은 폭과 높이를 포함하는 내부 전환 채널을 정의하고; 상기 전환 채널의 상기 폭은 전환 입구로부터 전환 출구로 증가하며; 및 상기 전환 채널의 상기 높이는 상기 전환 입구로부터 상기 전환 출구로 감소함-; 및 (c) 상기 전환 섹션에 기계적으로 결합되고 근위 단부, 원위 단부 및 노즐 출구를 포함하는 노즐 섹션을 포함하고, 여기서, 상기 노즐 섹션은 폭과 높이를 포함하는 내부 노즐 채널을 정의하고; 상기 노즐 채널은 상기 근위 단부에 인접한 흐름 제어 섹션과 상기 원위 단부에 인접한 압력 제어 섹션을 포함한다.

본 발명에 따르면, 기판 표면을 코팅하는 방법은 경화성 코팅 조성물을 본 발명에 따른 압출 어플리케이터의 상기 어댑터 섹션으로 펌핑하는 단계, 상기 표면에 인접하게 상기 노즐 출구를 배치하는 단계; 및 상기 표면에 상기 경화성 코팅을 적용하기 위해 상기 표면을 가로질러 상기 노즐 출구를 이동시키는 단계를 포함한다.

본 발명에 따르면, 코팅을 적용하는 방법은 롤러의 발포 커버를 경화성 코팅 조성물로 포화시키는 단계-여기서, 상기 롤러는 원통형 코어; 및 상기 코어를 둘러싸는 발포 커버를 포함함-; 상기 경화성 코팅 조성물의 층을 기판 표면에 적용하기 위해 상기 기판 표면에 걸쳐 상기 포화된 발포 커버를 반복적으로 롤링하는 단계; 및 경화된 코팅을 제공하기 위해 상기 적용된 경화성 코팅 조성물을 경화시키는 단계를 포함하고, 상기 경화성 코팅 조성물은 1,000cp 내지 10,000cp의 점도를 특징으로 하며, 여기서 점도는 6번 스핀들을 갖춘 Brookfield CAP 2000 점도계를 사용하여 속도 300rpm 및 온도 25°C에서 결정된다.

본 명세서에 기술된 도면은 단지 예시를 위한 것이다. 도면은 본 개시의 범위를 제한하려는 의도가 아니다.
도 1은 본 개시에 의해 제공되는 압출 어플리케이터(extrusion applicator)의 사시도를 도시한다.

다음의 상세한 설명의 목적을 위해, 본 개시에 의해 제공되는 실시예는 달리 명시적으로 명시된 경우를 제외하고는 다양한 대안적인 변형 및 단계 순서를 가정할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 더욱이, 임의의 동작 예시에서 또는 다르게 표시된 경우를 제외하고, 예를 들어 명세서 및 청구범위에 사용된 성분의 양을 표현하는 모든 숫자는 모든 경우에 "약"이라는 용어로 수정되는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 달리 명시되지 않는 한, 다음 명세서 및 첨부된 청구범위에 제시된 수치적 파라미터는 본 발명에 의해 얻어지고자 하는 원하는 속성에 따라 달라질 수 있는 근사치이다. 최소한, 균등론의 적용을 청구범위의 범위로 제한하려는 시도가 아닌, 각 수치 파라미터는 적어도 보고된 유효 자릿수를 고려하여 일반적인 반올림 기술을 적용하여 해석되어야 한다.

본 발명의 넓은 범위를 제시하는 수치 범위 및 파라미터는 근사치임에도 불구하고, 특정 실시예에 제시된 수치 값은 가능한 한 정확하게 보고된다. 그러나 모든 수치 값에는 본질적으로 해당 테스트 측정에서 발견된 표준 변동으로 인해 필연적으로 발생하는 특정 오류가 포함되어 있다.

또한, 본 명세서에 인용된 임의의 수치 범위는 그 안에 포함된 모든 하위 범위를 포함하도록 의도되는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "1 내지 10"의 범위는 언급된 최소값 1과 언급된 최대값 10 사이(포함) 사이의 모든 하위 범위, 즉, 최소값은 1보다 크거나 같고 최대값은 10보다 작거나 같은 하위 범위를 포함하도록 의도된다.

밀봉재와 같은 고점도 재료를 넓은 표면 영역에 적용하기 위한 어플리케이터는 압출 어플리케이터 및 롤러 어플리케이터를 포함한다. 어플리케이터는 공기 포집을 최소화하면서 제어된 두께로 넓은 표면 영역에 고점도 재료를 고속으로 적용할 수 있다.

본 개시에 의해 제공되는 어플리케이터는 압출 어플리케이터를 포함한다. 본 개시에 의해 제공되는 압출 어플리케이터의 예시의 사시도가 도 1에 도시되어 있다.

도 1에 도시된 압출 어플리케이터는 어댑터 섹션(adaptor section)(101), 전환 섹션(transition section)(102) 및 노즐 섹션(nozzle section)(103)을 포함한다.

어댑터 섹션(101)은 어플리케이터를 재료의 소스에 연결한다. 재료 소스의 예는 재료 저장소, 재료 공급 라인, 혼합 장치, 또는 전술한 것의 임의의 조합을 포함한다. 재료 소스는 예를 들어 10psi 내지 100psi의 압력과 같은 압력 하에서 어플리케이터에 제공될 수 있다. 재료 소스와 압력을 가하는 데 사용되는 펌프는 공기 포집을 최소화하거나 방지하기 위한 폐쇄 시스템(closed system)일 수 있다. 어댑터 섹션은 예를 들어 나사형(threaded) 또는 압입식 커플링(press-fit coupling)을 사용하여 어댑터 섹션에 고정될 수 있는 호스를 통해 코팅 조성물의 소스에 결합될 수 있다. 어댑터 섹션(101)은 근위 단부(101a)와 원위 단부(101b)를 포함한다. 어댑터 섹션의 벽은 내부 채널(101c)을 정의한다.

근위는 어댑터 섹션의 입구를 향하고 노즐 출구로부터 멀어지는 요소의 상대 위치를 의미한다. 원위는 어댑터 입구에서 멀어지고 어플리케이터의 노즐 출구를 향하는 요소의 상대적 위치를 의미한다.

전환 섹션(102)은 어댑터 섹션(101)에 기계적으로 결합된다. 전환 섹션(102)은 길이방향으로 수렴하는 내부 치수를 갖는 측방향으로 발산하는 치수를 포함한다. 발산 섹션의 치수는 원하는 커버리지 영역에 기초하여 선택될 수 있다. 수렴 치수는 재료에 시어(shear)를 유발한다. 시어-박화(shear-thinning) 재료가 사용되는 경우, 재료 흐름에 의해 유발된 시어는 재료 점도를 감소시켜 측방향으로 균일한 재료의 층을 적용하는 능력을 촉진할 수 있다. 수렴 치수는 적용된 재료 층 두께에 가까운 두께로 재료를 끌어당기도록 구성될 수 있다.

전환 섹션(102)은 어댑터 섹션(101b)의 원위 단부(102b)에 결합된 근위 단부(102a)를 갖는다. 전환 섹션(102)은 원위 단부(102b)와 내부 채널(102c)을 정의하는 전환 섹션의 벽을 포함한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 채널(102c)의 폭 또는 측방향 치수는 근위 단부(102a)에서 원위 단부(102b)로 증가하고, 채널(102c)의 높이는 근위 단부(102a)에서 원위 단부(102b)로 감소한다.

노즐 섹션(103)은 전환 섹션(102)의 원위 단부(102b)에 있는 개구의 치수와 매칭되는 개구를 포함한다. 노즐 섹션(103)은 전환 섹션(102)의 원위 단부(102b)에 결합된 근위 단부(103a)를 포함한다. 노즐 섹션(103)은 근위 단부(103b)를 포함하고, 노즐 섹션(103)의 벽은 내부 채널(103c)을 정의한다. 노즐 섹션(103)의 원위 단부(103c)는 노즐 출구(103d)를 포함한다. 노즐 출구(103d)는 예를 들어 0.1mm 내지 10mm, 0.2mm 내지 8mm, 0.5mm 내지 6mm, 또는 1mm 내지 4mm의 높이를 가질 수 있다. 노즐 출구는 예를 들어 15mm 미만, 10mm 미만, 8mm 미만, 6mm 미만, 4mm 미만, 2mm 미만, 또는 1mm 미만의 높이를 가질 수 있다. 노즐 출구는 예를 들어 0.1mm 초과, 1mm 초과, 2mm 초과, 4mm 초과, 6mm 초과, 8mm 초과 또는 10mm 초과의 높이를 가질 수 있다. 노즐 출구(103d)는 예를 들어 25mm 내지 500mm, 50mm 내지 400mm, 또는 100mm 내지 300mm의 폭을 가질 수 있다. 노즐 출구는 직사각형 형상을 가질 수 있다. 노즐 출구는 예를 들어 500mm 미만, 400mm 미만, 300mm 미만, 200mm 미만, 100mm 미만, 50mm 미만, 40mm 미만, 30mm 미만, 20mm 미만 또는 10mm 미만의 폭을 가질 수 있다. 노즐 출구는 예를 들어 10mm 초과, 20mm 초과, 30mm 초과, 40mm 초과, 50mm 초과, 100mm 초과, 200mm 초과, 300mm 초과, 400mm 초과, 500mm 초과 폭을 가질 수 있다.

노즐 출구(103d)는 상이한 적용 재료 두께를 수용하도록 조정 가능하다. 노즐 출구(103d)의 높이, 폭, 또는 높이와 폭 모두는 조정 가능하다. 노즐 출구(103d)의 치수는 자동 또는 수동으로 조정될 수 있다.

노즐 섹션(103)은 내부 채널의 폭이 노즐 섹션(103)의 근위 단부와 원위 단부 모두에서 동일하도록 균일한 폭을 가질 수 있다. 노즐 섹션의 내부 채널의 높이는 노즐 섹션(103)의 근위 단부(103a)와 원위 단부(103b)에서 동일할 수 있다. 노즐 섹션의 내부 채널의 높이는 노즐 섹션(103)의 근위 단부(103a)와 원위 단부(103b)에서 다를 수 있다.

노즐 섹션(103)은 흐름 제어 섹션(104) 및 압력 제어 섹션(105)을 포함할 수 있다. 흐름 제어 섹션(104)은 전환 섹션(102)의 원위 단부(102b)에 근접할 수 있다. 압력 제어 섹션(105)은 흐름 제어 섹션(104)으로부터 노즐 섹션(103)의 원위 단부(103b)까지 연장될 수 있다.

흐름 제어 섹션(104)은 노즐 섹션의 폭 전체에 걸쳐 점성 조성물의 층류(laminar flow)를 제공하도록 구성될 수 있다. 흐름 제어 섹션(104)은 복수의 평행 채널을 포함할 수 있다. 복수의 평행 채널의 각각은 예를 들어 1mm 내지 10mm, 1mm 내지 8mm, 1mm 내지 6mm, 또는 1mm 내지 4mm의 폭을 가질 수 있다. 채널은 임의의 적합한 단면 프로파일을 가질 수 있다. 예를 들어, 채널은 정사각형, 직사각형, 타원형 또는 다이아몬드 형상의 단면 프로필을 가질 수 있다. 복수의 채널의 각각은 동일한 치수를 가질 수 있거나 채널 중 적어도 일부는 다른 채널과 다른 치수를 가질 수 있다. 복수의 평행 채널은 노즐 섹션(103)의 폭에 걸쳐 연장될 수 있다. 복수의 병렬 채널은 예를 들어 2 내지 100개의 병렬 채널, 5 내지 90개의 병렬 채널, 10 내지 80개의 병렬 채널, 또는 20 내지 60개의 병렬 채널을 포함할 수 있다.

복수의 평행 흐름 제어 채널 중 채널은 채널의 길이 전체에 걸쳐 균일한 단면 프로파일을 가질 수 있거나, 단면 프로파일은 채널의 길이 전체에 걸쳐 연속적으로 또는 불연속적으로 변할 수 있다. 예를 들어, 단면 프로파일은 원뿔 형상과 같이 원위 단부를 향해 테이퍼질 수 있다. 복수의 평행 흐름 제어 채널은 예를 들어 1mm 내지 30mm, 2mm 내지 28mm, 5mm 내지 25mm, 또는 10mm 내지 20mm의 길이를 가질 수 있다.

채널은 어플리케이터 출구 노즐의 폭에 걸쳐 균일한 흐름을 촉진하고 및/또는 적용을 용이하게 하기 위해 2차 시어 박화를 제공하도록 치수화되고 및 형상화될 수 있다.

복수의 평행 흐름 제어 채널의 각각은 노즐 섹션(103)의 압력 제어 섹션(105)의 내부 채널에 결합된다. 압력 제어 섹션은 복수의 평행 흐름 제어 채널을 노즐 출구(103d)에 결합하는 실질적으로 개방된 채널을 포함한다. 압력 제어 섹션의 채널은 일정한 폭을 가질 수 있다. 압력 제어 섹션의 채널의 높이는 균일할 수 있거나 노즐 출구쪽으로 테이퍼질 수 있다. 압력 제어 섹션의 채널은 흐름 제어 섹션과의 인터페이스에서보다 노즐 출구에서 더 넓어지도록 테이퍼질 수 있거나 흐름 제어 섹션과의 인터페이스에서보다 노즐 출구에서 더 좁을 수 있다.

어플리케이터 압력 제어 섹션은 하나 이상의 지지 구조(107)를 포함할 수 있다. 지지 구조는 노즐 섹션과 압력 제어 섹션에 물리적 무결성을 제공할 수 있다. 지지 구조는 압력 제어 섹션이 무너지거나 및/또는 확장되는 것을 방지할 수 있으며 적용된 층의 균일한 두께를 보장하는 데 도움이 될 수 있다.

노즐 섹션의 내부 채널의 높이는 노즐 섹션(103)의 근위 단부(103a)와 원위 단부(103b)에서 동일할 수 있으며, 적용된 층의 두께는 노즐 출구 폭 전체에 걸쳐 유지될 수 있다.

노즐 출구의 측방향 치수는 기판 표면에 적용하려는 밀봉재의 층의 두께 및/또는 폭에 따라 선택될 수 있다.

출구 슬릿의 높이 치수는 적용될 코팅의 두께에 따라 선택될 수 있다.

노즐 섹션은 분리 가능하도록 설계될 수 있다. 상이한 두께 및/또는 다른 폭을 갖는 코팅을 적용하는 데 상호 교환 가능한 방출 섹션(release section)이 사용될 수 있다.

노즐 섹션은 조정 가능하다. 예를 들어, 노즐 섹션의 원위 단부는 노즐 출구의 치수가 연속적으로 또는 불연속적으로 수동으로 또는 자동으로 조정될 수 있도록 구성될 수 있다. 조정 가능한 치수는 기판 표면의 선택된 영역에 적용된 재료 층의 두께를 변경하는 기능을 용이하게 할 수 있다.

압출 어플리케이터는 정합 섹션(mating section)(미도시)를 포함할 수 있다. 정합 섹션은 전환이 섹션(102)과 노즐 섹션(103) 사이의 결합을 용이하게 할 수 있다. 정합 섹션은 전환 섹션과 노즐 섹션을 분리 가능하게 결합하기 위한 메커니즘을 포함할 수 있다. 정합 섹션은 전환 섹션과 노즐 섹션 사이의 각도를 회전 가능하게 조정하는 기능을 제공하는 메커니즘을 포함할 수 있다.

전환 섹션과 노즐 섹션은 전환 섹션과 노즐 섹션 사이의 교차점(intersection)에서 정의된 각도가 조정 가능하도록 구성될 수 있다. 연결은 각도가 연속적으로 조정 가능하거나 불연속적으로 조정 가능하도록 구성될 수 있다. 각도를 변경하는 기능을 사용하면 직선 구성으로는 닿기 어려운 표면 영역에 쉽게 액세스할 수 있다.

압출 어플리케이터는 어플리케이터의 전부 또는 일부를 유지하는 제거 가능한 외부 클로저(closure)를 포함할 수 있다. 클로저는 어플리케이터를 보호하고 및/또는 표면과 작업자를 누출로부터 보호할 수 있다. 클로저는 착탈 가능하다.

압출 어플리케이터는 의도된 목적을 달성하기 위해 임의의 적합한 재료로 제조될 수 있다. 예를 들어, 어플리케이터는 열가소성 물질, 열경화성 물질, 금속, 합금, 복합재 또는 이들 중 임의의 조합으로 제조될 수 있다. 어플리케이터의 섹션의 벽의 재료와 두께는 압출 압력을 견딜 수 있도록 선택될 수 있다. 노즐 섹션 또는 노즐 출구에 근접한 노즐 섹션은 가요성(flexible)일 수 있다. 노즐 출구에 근접한 가요성 노즐 섹션은 노즐 출구가 다양한 곡률을 갖는 하부 표면에 순응하는 능력을 촉진할 수 있다. 노즐 섹션 및 노즐 출구는 실질적으로 평면일 수 있거나, 비평면 표면 상에 균일한 두께를 갖는 재료 층을 제공하기 위한 노즐 출구의 능력을 용이하게 하기 위해 곡률 또는 다른 단면 형상을 가질 수 있다.

내부 채널을 정의하는 압출 어플리케이터의 내부 벽은 시어-박화 재료의 층으로 코팅될 수 있다. 어플리케이터에 의해 압출되는 점성 경화성 조성물의 능력을 촉진하는 코팅의 예는 플루오로카본 코팅을 포함한다.

어플리케이터의 하나 이상의 섹션이 가열되어 점성 경화성 조성물이 어플리케이터에 의해 압출되는 능력을 촉진할 수 있다. 압출 어플리케이터는 임의의 적합한 가열 장치를 사용하여 가열될 수 있다. 예를 들어, 열전 가열 요소는 예를 들어 전환 섹션 및/또는 방출 섹션과 같은 어플리케이터의 하나 이상의 외부 표면에 적용될 수 있다.

압출 어플리케이터는 방출 섹션에서만 또는 출구 슬릿 근처에서 가열될 수 있으며, 이에 의해 재료가 표면에 적용되기 직전 및/또는 도중에 재료의 점도가 감소된다. 점도의 이러한 감소는 균일한 필름 두께를 갖는 측방향으로 균일한 코팅을 적용하는 능력을 촉진할 수 있다.

압출 어플리케이터의 외부 표면을 약간 가열하면 디바이스를 통한 재료의 층류를 촉진하는 데 도움이 될 수도 있다.

압출 어플리케이터는 휴대용 장치일 수 있거나 로봇 시스템에 통합될 수 있다. 예를 들어, 본 개시에 의해 제공되는 압출 어플리케이터는 갠트리, 로봇 팔 및 프로세서를 포함하는 자동화 시스템에 통합될 수 있다.

압출 어플리케이터는 하나 이상의 섹션 내에 배치된 흐름 센서를 포함할 수 있다. 압출 어플리케이터를 통해 경화성 조성물의 유량을 제어하기 위해 흐름 센서가 사용될 수 있다. 유량이 모니터링되고 적용되는 재료 조성물의 두께를 제어하는 데 사용될 수 있다.

밀봉재 어플리케이터는 롤러 어플리케이터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 코팅을 적용하는 데 사용되는 특정 롤러는 기포의 포획을 최소화하고 용제 사용을 최소화하면서 넓은 표면 영역에 걸쳐 점성 밀봉재 재료를 높은 속도로 적용하도록 적응될 수 있다.

롤러 어플리케이터는 단일, 분할 또는 이중 구성을 가질 수 있으며 임의의 적합한 길이일 수 있다. 길이는 경화성 코팅 조성물이 적용되는 치수에 맞춰 선택될 수 있다. 예를 들어, 롤러 어플리케이터의 길이는 2인치 내지 12인치(5.1cm 내지 30.5cm), 3인치 내지 10인치(7.6cm 내지 25.4cm) 또는 4인치 내지 9인치(10.2cm 내지 22.9cm)일 수 있다. 롤러 어플리케이터는 단단한 코어를 가질 수 있거나 구멍 및/또는 슬릿으로 천공된 코어를 가질 수 있어 밀봉재 재료가 코어 안으로 공급되어 코어의 천공을 통해 나올 수 있다. 코어는 원통형 형상을 가질 수 있다.

발포 외피(foam sheath)가 코어를 덮을 수 있다. 발포 외피는 폼 층 전체에 걸쳐 밀봉재 재료의 흐름을 균일하게 한다.

임의의 적합한 발포 재료가 사용될 수 있다. 적합한 발포 재료의 예는 폴리에스테르, 폴리우레탄 및 이들의 조합을 포함한다.

발포 외피는 예를 들어 0.1인치 내지 0.5인치(2.54mm 내지 12.7mm), 예를 들어 0.125인치 내지 0.4인치(3.18mm 내지 10.16mm) 또는 0.15인치 내지 0.3인치(3.81mm 내지 7.62mm)의 냅(nap) 두께를 가질 수 있다.

발포 외피는 예를 들어 1.5lb/ft³ 내지 5lb/ft³(24.0kg/m³ 내지 80.1kg/m³), 예를 들어 2.0lb/ft³ 내지 4lb/ft³(32.0kg/m³ 내지 64.1kg/m³), 3.0lb/ft³ 내지 3.5lb/ft³(48.6kg/m³ 내지 56.1kg/m³)의 발포 밀도를 가질 수 있다.

밀봉재 조성물을 표면에 적용하기 위해, 발포 외피가 먼저 밀봉재로 포화된 후 앞뒤 운동을 사용하여 표면에 적용된다. 외피는 손으로 또는 발포 외피의 천공을 통해 경화성 밀봉재 조성물을 압출함으로써 경화성 밀봉재 조성물로 포화될 수 있다. 균일한 두께를 갖고 기포와 같은 결함이 실질적으로 없는 밀봉재 층은 롤러 어플리케이터를 예를 들어 통과당 1초 내지 5초의 레이트로 표면의 섹션을 가로질러 앞뒤로 통과시켜 획득될 수 있다.

본 개시에 의해 제공된 어플리케이터는 밀봉재 배리어 코팅 조성물과 같은 점성 경화성 코팅 조성물을 적용하는데 사용될 수 있다. 경화성 코팅 조성물은 예를 들어 1,000cp 내지 10,000cp(1PaХs 내지 10PaХs), 1,500cp 내지 8,000cp(1.5PaХs 내지 8Pa-s), 2,000cp 내지 6,000cp(2PaХs 내지 6PaХs), 또는 2,500cp 내지 4,000cp(2.5PaХs 내지 4PaХs)의 점도를 가질 수 있다.

본 개시에 의해 제공되는 어플리케이터는 가사 시간(pot life)이 긴 경화성 코팅 조성물을 적용하는 데 사용될 수 있다. 가사 시간은 조성물의 공반응성 컴포넌트가 처음 혼합된 때부터 경화성 조성물이 더 이상 작동 가능하지 않아 경화성 조성물이 기판 표면에 적용될 수 없는 시간까지의 시간을 의미한다.

가사 시간이 길지 않은 경화성 코팅 조성물이 사용될 수 있지만, 그러나 적용 공정 동안 조성물의 점도가 변하여 어플리케이터를 통해 경화성 밀봉재 조성물을 적용하는 능력이 복잡해질 수 있다는 가능성에 대해 추가적인 고려가 필요하다.

긴 가사 시간을 갖는 경화성 코팅 조성물은 예를 들어 2시간 초과, 4시간 초과, 6시간 초과, 또는 8시간 초과의 가사 시간을 가질 수 있다. 긴 가사 시간을 갖는 경화성 코팅 조성물은 가사 시간, 예를 들어 2시간 내지 12시간, 2시간 내지 12시간, 2시간 내지 10시간, 또는 2시간 내지 8시간을 가질 수 있다.

긴 가사 시간을 갖는 경화성 코팅 조성물의 예는 주문형 경화 시스템(cure-on-demand system)을 포함한다. 주문형 경화 시스템은 느린 고유 반응 레이트를 갖는 반응물과 잠재 촉매, 또는 반응물 중 적어도 하나가 잠재되어 있는 빠른 고유 반응 레이트를 갖는 반응물을 포함하는 밀봉재 조성물을 의미한다.

주문형 경화 시스템의 반응물 및 촉매는 단일 부분 시스템으로 조합되어 예를 들어 몇 주 또는 몇 달 동안 저장될 수 있다.

주문형 경화 시스템은 잠재성 촉매를 갖는 코팅 조성물, 자외선 경화 시스템과 같은 화학 방사선을 사용하여 경화 가능한 조성물, 수분 경화성 코팅 조성물과 같은 잠재성 반응물 또는 차단된 반응물을 갖는 코팅 조성물, 및 캡슐화된 촉매를 포함하는 조성물을 포함한다.

경화성 코팅 조성물은 예를 들어 필러, 촉매, 유동성 조절제, 반응성 희석제, 또는 이들 중 임의의 것의 조합을 포함할 수 있다. 경화성 코팅 조성물은 예를 들어 1 중량% 내지 90 중량%의 필러 또는 필러의 조합을 포함할 수 있으며, 여기서 중량%는 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 한다. 경화성 코팅 조성물은 예를 들어 1 체적% 내지 90 체적%의 필러 또는 필러의 조합을 포함할 수 있으며, 여기서 체적%는 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 한다.

어플리케이터는 경화 반응을 개시하기 위한 하나 이상의 디바이스를 포함할 수 있다. 예를 들어 열경화 시스템의 경우 노즐 출구가 가열될 수 있다. 대안적으로, 예를 들어 복사 열 소스를 사용하거나 적외선과 같은 방사선의 흡수를 통해 압출된 밀봉재를 표면에 가한 후 열이 적용될 수 있다.

라디칼 경화 화학의 경우, 재료가 어플리케이터 슬릿으로부터 압출되는 동안 및/또는 후에 화학 방사선이 적용될 수 있다. 화학 방사선의 예는 예를 들어

-선,

-선, X-선, UVA, UVA 및 UVC 스펙트럼을 포함한 자외선(UV) 광, 가시광선, 청색광, 적외선, 근적외선 또는 전자빔을 포함한다.

본 개시에 의해 제공되는 어플리케이터는 통합된 경화 장치를 포함할 수 있거나 경화 장치와 함께 사용될 수 있다. 경화 장치는 주문형 경화 밀봉재 조성물의 경화 반응을 개시하는 장치일 수 있다. 경화 장치는 에너지 소스로부터의 에너지가 경화 반응을 개시할 수 있는 에너지 소스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 경화성 코팅 조성물이 어플리케이터의 섹션의 하나 이상을 통과하는 동안, 경화성 코팅 조성물이 노즐 출구를 통과하여 기판 표면에 적용되는 동안 및/또는 경화성 코팅 조성물이 기판 표면에 적용된 후 에너지가 경화성 코팅 조성물에 적용될 수 있다. 에너지는 예를 들어 화학 방사선, 열 에너지, 음향 에너지, 기계 에너지, 마이크로파 에너지, 적외선 방사선, 또는 이들 중 임의의 조합을 포함할 수 있다.

동작 시, 어플리케이터는 부품의 표면에 고정되고 손으로 표면을 가로질러 이끌리도록 되어 있다. 그러나 완전히 자동화된 드로잉 방법도 가능하다.

본 개시에 의해 제공되는 어플리케이터는 예를 들어 0.1mm 내지 10mm, 0.2mm 내지 8mm, 0.3mm 내지 6mm, 0.4mm 내지 4mm, 0.5mm 내지 3mm, 또는 1mm 내지 2mm의 두께를 갖는 코팅 층을 적용하는데 사용될 수 있다. 본 개시에 의해 제공되는 어플리케이터는 예를 들어 0.1mm 초과, 0.5mm 초과, 1mm 초과, 2mm 초과, 4mm 초과 또는 6mm 초과의 두께를 갖는 코팅 층을 적용하는데 사용될 수 있다. 본 개시에서 제공하는 어플리케이터는 예를 들어 10mm 미만, 8mm 미만, 6mm 미만, 4mm 미만, 2mm 미만 또는 1mm 미만의 두께를 갖는 코팅 층을 적용하는데 사용될 수 있다.

본 개시에 의해 제공되는 압출 어플리케이터는 단일 조성물을 포함하는 압출을 제공하도록 구성될 수 있다.

본 개시에 의해 제공되는 압출 어플리케이터는 또한 공압출을 제공하도록 구성될 수 있다. 공압출은 다양한 조성을 갖는 밀봉재 층을 포함할 수 있다.

따라서, 본 개시에 의해 제공되는 압출 어플리케이터는 단일 층 코팅, 또는 1개 층, 2개 층, 3개 층, 4개 층과 같은 1 내지 4개 층을 갖는 코팅과 같은 다중 층 코팅을 적용하는데 사용될 수 있다.

다층 코팅은 예를 들어 접착 층, 보호 층, 안료 층, 전기 전도성 층 및 외부 미적 층을 포함할 수 있다.

다층 코팅을 제공하기 위한 다중 재료는 어플리케이터의 입구, 전환 섹션 및/또는 노즐 섹션으로 펌핑될 수 있다. 주사기 펌프, 연동 펌프 또는 점진적 공동 펌프와 같은 적합한 펌프가 사용될 수 있다.

다중 조성물은 상이한 점도를 가질 수 있다.

다중 층은 상이한 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 중앙 층은 기계적 속성과 내용매성 속성을 제공할 수 있으며; 하부 또는 내부 층은 기판에 대한 다층 코팅의 접착을 용이하게 할 수 있고, 바깥 또는 외부 층은 원하는 미적 품질을 제공할 수 있다.

압출 어플리케이터는 예를 들어 적층 가공, 사출 성형, 인서트 성형, 금속 주조 또는 기타 제조 방법과 같은 임의의 적합한 방법을 사용하여 제조될 수 있다.

섹션 중 적어도 일부 또는 섹션의 부분은 상이한 재료로 만들어질 수 있다. 예를 들어, 전환 섹션은 어플리케이터에 구조적 강도를 제공하기 위해 고탄성 재료로 만들어질 수 있다. 노즐 부분, 또는 적어도 출구 슬릿에 근접한 노즐 부분은 노즐이 비평면 표면을 수용하는 능력을 촉진하도록 설계된 낮은 모듈러스 재료를 포함할 수 있다.

본 개시에 의해 제공되는 어플리케이터는 항공우주 밀봉재와 같은 밀봉재를 적용하는데 사용될 수 있다. 배리어 코팅은 더 두꺼운 층 위에 적용되어 2차 용매 저항성 층 역할을 하는 밀봉재 층을 의미한다. 항공우주 배리어 코팅의 예는 미국 출원 공개 번호 2019/169465 A1에 개시되어 있다. 배리어 코팅은 예를 들어 티올 말단 프리폴리머 및 알케닐 말단 우레탄 함유 프리폴리머 및/또는 알케닐 말단 우레아 함유 프리폴리머를 포함할 수 있다. 배리어 코팅은 UV 경화성 배리어 밀봉재 코팅일 수 있다.

코팅 조성물은 항공우주 밀봉재 조성물과 같은 밀봉재 조성물일 수 있다.

항공우주 밀봉재 조성물은 황 함유 프리폴리머 또는 황 함유 폴리머의 조합을 포함할 수 있다.

황 함유 프리폴리머는 하나 이상의 티오에테르 -S_n- 그룹을 갖는 프리폴리머를 의미하며, 여기서 n은 예를 들어 프리폴리머의 백본(backbone)에서 1 내지 6일 수 있다. 프리폴리머의 말단 그룹 또는 펜던트 그룹으로서 티올 또는 다른 황 함유 그룹만을 함유하는 프리폴리머는 황 함유 프리폴리머에 포함되지 않는다. 프리폴리머 백본은 반복 세그먼트를 갖는 프리폴리머 부분을 의미한다. 따라서, HS-R-R(-CH₂-SH)-[-R-(CH₂)₂-S(O)₂-(CH₂)-S(O)₂]_n-CH=CH₂ 구조를 갖는 프리폴리머는 황 함유 프리폴리머에 포함되지 않으며, 여기서 각각의 R은 황 원자를 함유하지 않는 부분이다. HS-R-R(-CH₂-SH)-[-R-(CH₂)₂-S(O)₂-(CH₂)-S(O)₂]-CH=CH₂ 구조를 갖는 프리폴리머는 황 함유 프리폴리머에 포함되고, 여기서 적어도 하나의 R은 황 원자를 함유하는 부분, 예를 들어 티오에테르 그룹이다.

황 함유 프리폴리머는 경화된 밀봉재에 내화학성을 부여할 수 있다.

내화학성을 나타내는 프리폴리머 백본은 높은 황 함량을 가질 수 있다. 예를 들어, 황 함유 프리폴리머 백본은 10 중량t% 초과, 12 중량% 초과, 15 중량% 초과, 18 중량% 초과, 20 중량% 초과, 또는 25 중량% 초과의 큰 황 함량을 가질 수 있고, 여기서 중량%는 프리폴리머 백본의 총 중량을 기준으로 한다. 내화학성 프리폴리머 백본은 예를 들어 10 중량% 내지 25 중량%, 12 중량% 내지 23 중량%, 13 중량% 내지 20 중량%, 또는 14 중량% 내지 18 중량%의 황 함량을 가질 수 있고, 여기서 중량%는 프리폴리머 백본의 총 중량을 기준으로 한다.

밀봉재 조성물은 예를 들어 40 중량% 내지 80 중량%, 40 중량% 내지 75 중량%, 45 중량% 내지 70 중량%, 또는 50 중량% 내지 70 중량%의 황 함유 프리폴리머 또는 황 함유 프리폴리머의 조합을 포함할 수 있고, 여기서 중량%는 밀봉재 조성물의 총 중량을 기준으로 한다. 밀봉재 조성물은 예를 들어 40 중량% 초과, 50 중량% 초과, 60 중량% 초과, 70 중량% 초과, 80 중량% 초과, 또는 90 중량% 초과의 황 함유 프리폴리머 또는 황 함유 프리폴리머의 조합을 포함할 수 있고, 여기서 중량%는 밀봉재 조성물의 총 중량을 기준으로 한다. 밀봉재 조성물은 예를 들어 90 중량% 미만, 80 중량% 미만, 70 중량% 미만, 60 중량% 미만, 50 중량% 미만, 또는 40 중량% 미만의 황 함유 프리폴리머 또는 황 함유 프리폴리머의 조합을 포함할 수 있고, 여기서 중량%는 밀봉재 조성물의 총 중량을 기준으로 한다.

황 함유 백본을 갖는 프리폴리머의 예는 폴리티오에테르 프리폴리머, 폴리설파이드 프리폴리머, 황 함유 폴리포멀 프리폴리머, 모노설파이드 프리폴리머, 및 이들 중 임의의 조합을 포함한다.

프리폴리머는 폴리티오에테르 프리폴리머 또는 폴리티오에테르 프리폴리머의 조합을 포함할 수 있다.

폴리티오에테르 프리폴리머는 화학식 1의 구조를 갖는 적어도 하나의 모이어티를 포함하는 폴리티오에테르 프리폴리머, 화학식 1a의 티올 말단 폴리티오에테르 프리폴리머, 화학식 1b의 말단 개질 폴리티오에테르, 또는 전술한 것의 조합을 포함할 수 있다:

-S-R¹-[S-A-S-R¹-]_n-S- (1)

HS-R¹-[S-A-S-R¹-]_n-SH (1a)

R³-S-R¹-[S-A-S-R¹-]_n-S-R³ (1b)

여기서,

n은 1부터 60까지의 정수일 수 있다;

각각의 R¹은 독립적으로 C_2-10 알칸디일, C_6-8 사이클로알칸디일, C_6-14 알칸사이클로알칸디일, C_5-8 헤테로사이클로알칸디일 및 -[(CHR)_p-X-]_q(CHR)_r-로부터 선택될 수 있으며, 여기서,

p는 2에서 6 사이의 정수일 수 있다;

q는 1에서 5 사이의 정수일 수 있다;

r은 2에서 10 사이의 정수일 수 있다;

각각의 R은 수소 및 메틸로부터 독립적으로 선택될 수 있다; 및

각각의 X는 O, S 및 S-S로부터 독립적으로 선택될 수 있으며; 다

각각의 A는 독립적으로 화학식 (2)의 폴리비닐 에테르 또는 화학식 (3)의 폴리알케닐 다작용화제로부터 유도된 부분일 수 있다:

CH₂=CH-O-(R²-O)_m-CH=CH₂ (2)

B(-R⁴-CH=CH₂)_z (3)

여기서,

m은 0부터 50까지의 정수일 수 있다;

각각의 R²는 독립적으로 C_1-10 알칸디일, C_6-8 사이클로알칸디일, C_6-14 알칸사이클로알칸디일, 및 -[(CHR)_p-X-]_q(CHR)_r-에서 선택될 수 있으며, 여기서 p, q, r, R 및 X는 R¹에 대해 정의된 바와 같고;

각각의 R³은 독립적으로 말단 반응 그룹을 포함하는 모이어티일 수 있다;

B는 z가의 폴리알케닐 다관능화제 B(-R⁴-CH=CH₂)_z의 코어를 나타내고, 여기서

z는 3에서 6 사이의 정수일 수 있다; 및

각각의 R⁴는 독립적으로 C_1-10 알칸디일, C_1-10 헤테로알칸디일, 치환된 C_1-10 알칸디일 및 치환된 C_1-10 헤테로알칸디일로부터 선택될 수 있다.

화학식 (1)의 모이어티 및 화학식 (1a)-(1b)의 프리폴리머에서, 각각의 A는 독립적으로 화학식 (2a)의 모이어티 및 화학식 (3a)의 모이어티로부터 선택될 수 있다:

-(CH₂)₂-O-(R²-O)_m-(CH₂)₂- (2a)

B{-R⁴-(CH₂)₂-}₂{-R⁴-(CH₂)₂-S-[-R¹-S-A-S-R¹-]_n-SH}_z-2 (3a)

여기서 m, R¹, R², R⁴, A, B, m, n 및 z는 화학식 (1), 화학식 (2) 또는 화학식 (3)과 같이 정의된다.

황 함유 폴리티오에테르의 합성 방법은 예를 들어 미국 특허 제6,172,179호에 개시되어 있다.

티올 말단화된 폴리티오에테르 프리폴리머의 백본은 폴리티오에테르 프리폴리머를 사용하여 제조된 밀봉재 및 코팅의 접착력, 인장 강도, 신율, UV 저항성, 경도 및/또는 유연성과 같은 속성을 개선하기 위해 개질될 수 있다. 예를 들어, 접착 촉진기, 항산화제, 금속 리간드 및/또는 우레탄 결합이 폴리티오에테르 프리폴리머의 백본에 통합되어 하나 이상의 성능 속성을 향상시킬 수 있다. 백본 개질된 폴리티오에테르 프리폴리머의 예는 예를 들어 미국 특허 제8,138,273호(우레탄 함유), 미국 특허 번호 9,540,540(술폰 함유), 미국 특허 번호 8,952,124호(비스(술포닐)알칸올 함유), 미국 특허 번호 9,382,642(금속 리간드 함유), 미국 출원 공개 번호 2017/0114208(항산화제 함유), PCT 국제 공개 번호 WO 2018/085650(황 함유 디비닐 에테르), 및 PCT 국제 공개 번호 WO 2018/031532(우레탄 함유)에 개시되어 있다. 폴리티오에테르 프리폴리머는 미국 출원 공개 번호 2017/0369737 및 2016/0090507에 설명된 프리폴리머를 포함한다.

적합한 티올 말단 폴리티오에테르 프리폴리머의 예는 예를 들어 미국 특허 번호 6,172,179에 개시되어 있다. 티올 말단 폴리티오에테르 프리폴리머는 각각 PPG Aerospace로부터 이용 가능한 Permapol® P3.1E, Permapol® P3.1E-2.8, Permapol® L56086, 또는 전술한 것 중 임의의 것의 조합을 포함할 수 있다. 이들 Permapol® 제품은 화학식 (2), (2a) 및 (2b)의 티올 말단 폴리티오에테르 프리폴리머에 포함된다. 티올 말단 폴리티오에테르는 미국 특허 번호 7,390,859에 기재된 프리폴리머 및 미국 출원 공개 번호 2017/0369757 및 2016/0090507에 기재된 우레탄 함유 폴리티올을 포함한다.

황 함유 프리폴리머는 폴리설파이드 프리폴리머 또는 폴리설파이드 프리폴리머의 조합을 포함할 수 있다.

폴리설파이드 프리폴리머는 프리폴리머 백본에 하나 이상의 폴리설파이드 결합, 즉 x가 2 내지 4인 -S_x-결합을 함유하는 프리폴리머를 의미한다. 폴리설파이드 프리폴리머는 2개 이상의 황-황 결합을 가질 수 있다. 적합한 티올 말단 폴리설파이드 프리폴리머는 예를 들어 AkzoNobel 및 Toray Industries, Inc.에서 각각 상표명 Thioplast® 및 Thiokol-LP®로 시판된다.

적합한 폴리설파이드 프리폴리머의 예는 예를 들어 미국 특허 번호 4,623,711; 6,172,179; 6,509,418; 7,009,032; 및 7,879,955에 개시되어 있다.

적합한 티올 말단 폴리설파이드 프리폴리머의 예는 Thioplast® G1, Thioplast® G4, Thioplast® G10, Thioplast® G12, Thioplast® G21, Thioplast® G22, Thioplast® G44, Thioplast® G122 및 Thioplast® G131와 같은 Thioplast® G 폴리설파이드를 포함하고, 이들은 AkzoNobel로부터 상업적으로 입수가능하다. Thioplast® G 수지는 이관능성 및 삼관능성 분자가 혼합된 액체 티올 말단 폴리설파이드 프리폴리머이고, 여기서, 이관능성 티올 말단 폴리설파이드 프리폴리머는 하기 화학식 (4)의 구조를 갖고, 삼관능성 티올 말단 폴리설파이드 폴리머는 화학식 (5)의 구조를 가질 수 있다:

HS-(-R⁵-S-S-)_d-R⁵-SH (4)

HS-(-R⁵-S-S-)_a-CH₂-CH{-CH₂-(-S-S-R⁵-)_b-SH}{-(-S-S-R⁵-)_c-SH} (5)

여기서 각 R⁵는 -(CH₂)₂-O-CH₂-O-(CH₂)₂-이고 d = a + b + c이고 여기서 d의 값은 폴리설파이드 프리폴리머의 합성 동안 사용되는 삼관능성 가교제(1,2,3-트리클로로프로판; TCP)의 양에 따라 7 내지 38일 수 있다. Thioplast® G 폴리설파이드는 수평균 분자량이 1,000 Da 미만에서 6,500 Da까지, SH 함량이 1%에서 5.5% 이상, 가교 밀도가 0%에서 2.0%까지일 수 있다.

폴리설파이드 프리폴리머는 화학식 (4a)의 구조를 갖는 말단 개질된 폴리설파이드 프리폴리머, 화학식 (5a)의 구조를 갖는 말단 개질된 폴리설파이드 프리폴리머 또는 이들의 조합을 추가로 포함할 수 있다:

R³-S-(-R⁵-S-S-)_d-R-S-R³ (4a)

R³-S-(-R⁵-S-S-)_a-CH₂-CH{-CH₂-(-S-S-R⁵-)_b-S-}{-(-S-S-R⁵-)_c-S-R³} (5a)

여기서 d, a, b, c 및 R5는 화학식 (4) 및 화학식 (5)에서와 같이 정의되고, R³은 말단 반응성 그룹을 포함하는 부분이다.

적합한 티올 말단 폴리설파이드 프리폴리머의 예는 또한 Thiokol® LP2, Thiokol® LP3, Thiokol^TM LP12, Thiokol® LP23, Thiokol® LP33 및 Thiokol® LP55와 같은 Toray Industries, Inc.로부터 입수 가능한 Thiokol® LP 폴리설파이드를 포함한다. Thiokol® LP 폴리설파이드는 수평균 분자량이 1,000Da 내지 7,500Da이고, -SH 함량이 0.8% 내지 7.7%이며, 가교 밀도가 0% 내지 2%이다. Thiokol^TM LP 폴리설파이드 프리폴리머는 화학식 (6)의 구조를 갖고, 말단 개질된 폴리설파이드 프리폴리머는 화학식 (6a)의 구조를 가질 수 있다:

HS-[(CH₂)₂-O-CH₂-O-(CH₂)₂-S-S-]_e-(CH₂)₂-O-CH₂-O-(CH₂)₂-SH (6)

R³-S-[(CH₂)₂-O-CH₂-O-(CH₂)₂-S-S-]_e-(CH₂)₂-O-CH₂-O-(CH₂)₂-S-R³ (6a)

여기서 e는 수평균 분자량이 1,000 Da 내지 7,500 Da, 예를 들어 8 내지 80의 정수일 수 있고, 각각의 R3은 말단 반응성 작용기를 포함하는 부분이다.

티올 말단 황 함유 프리폴리머는 Thiokol-LP® 폴리설파이드, Thioplast® G 폴리설파이드, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.

화학식 (6a) 및 (6b)의 티올 말단 폴리설파이드 프리폴리머의 예는 예를 들어 미국 출원 공개 번호 2016/0152775, 미국 특허 번호 9,079,833 및 미국 특허 번호 9,663,619에 개시되어 있다.

폴리설파이드 프리폴리머는 화학식 (7)의 모이어티를 포함하는 폴리설파이드 프리폴리머, 화학식 (7a)의 티올 말단 폴리설파이드 프리폴리머, 화학식 (7b)의 말단- 개질된 폴리설파이드 프리폴리머, 또는 전술한 것의 조합을 포함할 수 있다:

-(R⁶-O-CH₂-O-R⁶-S_m-)_n-1-R⁶-O-CH₂-O-R⁶- (7)

HS-(R⁶-O-CH₂-O-R⁶-S_m-)_n-1-R⁶-O-CH₂-O-R⁶-SH (7a)

R³-S-(R⁶-O-CH₂-O-R⁶-S_m-)_n-1-R⁶-O-CH₂-O-R-S-R³ (7b)

R⁶은 C_2-4알칸디일이고, m은 1 내지 8의 정수이고, n은 2 내지 370의 정수이고; 그리고 각각의 R³은 독립적으로 말단 반응성 작용기를 포함하는 부분이다.

화학식 (7)의 폴리설파이드 프리폴리머 및 화학식 (7a)-(7b)의 폴리설파이드 프리폴리머는 예를 들어 JP 62-53354에 개시되어 있다.

황 함유 프리폴리머는 황 함유 다형식 프리폴리머 또는 황 함유 다형식 프리폴리머의 조합을 포함할 수 있다. 밀봉재 용도에 유용한 황 함유 다형식 프리폴리머는 예를 들어 미국 특허 번호 8,729,216 및 미국 특허 번호 8,541,513에 개시되어 있다.

황 함유 다형식 프리폴리머는 하기 화학식 (8)의 모이어티, 화학식 (8a)의 티올-말단 황-함유 다형식 프리폴리머, 화학식 8b의 말단 개질된 황 함유 다형식 프리폴리머, 화학식 (8c)의 티올 말단 황 함유 다형식 프리폴리머, 화학식 (8d)의 말단 개질된 황 함유 다형식 프리폴리머, 또는 전술한 것의 조합을 포함할 수 있다:

R⁸-(S)_v-R⁸-[O-C(R²)₂-O-R⁸-(S)_v-R¹-]_n- (8)

R¹⁰-R⁸-(S)_v-R⁸-[O-C(R⁹)₂-O-R⁸-(S)_v-R⁸-]_h-R¹⁰ (8a)

R³-R⁸-(S)_v-R⁸-[O-C(R⁹)₂-O-R⁸-(S)_v-R⁸-]_h-R³ (8b)

{R¹⁰-R⁸-(S)_v-R⁸-[O-C(R⁹)₂-O-R⁸-(S)_v-R⁸-]_h-O-C(R⁹)₂-O-}_mZ (8c)

{R³-R⁸-(S)_v-R⁸-[O-C(R⁹)₂-O-R⁸-(S)_v-R⁸-]_h-O-C(R⁹)₂-O-}_mZ (8d)

여기서 h는 1부터 50까지의 정수일 수 있고; 각각의 v는 1과 2 중에서 독립적으로 선택될 수 있고; 각각의 R⁸은 C_2-6 알칸디일일 수 있고; 및 각각의 R⁹는 독립적으로 수소, C_1-6 알킬, C_7-12 페닐알킬, 치환된 C_7-12 페닐알킬, C_6-12사이클로알킬알킬, 치환된 C_6-12사이클로알킬알킬, C_3-12 시클로알킬, 치환된 C_3-12 시클로알킬, C_6-12 아릴 및 치환된 C_6-12 아릴 중에서 선택될 수 있고; 각각의 R¹⁰은 말단 티올기를 포함하는 부분이고; 및 각각의 R³은 독립적으로 티올 그룹 이외의 말단 반응성 작용기를 포함하는 부분이고; 및 Z는 m가 모 폴리올 Z(OH)_m의 코어에서 파생될 수 있다.

황 함유 프리폴리머는 단일황화물 프리폴리머 또는 단일황화물 프리폴리머의 조합을 포함할 수 있다.

모노설파이드 프리폴리머는 화학식 (9)의 모이어티, 화학식 (9a)의 티올 말단 모노설파이드 프리폴리머, 화학식 (9b)의 티올 말단 모노설파이드 프리폴리머, 화학식 9c의 말단 개질된 모노설파이드 프리폴리머, 화학식 (9d)의 말단 개질된 모노설파이드 프리폴리머 또는 전술한 것의 조합 포함할 수 있다:

-S-R¹³-[-S-(R¹¹-X)_w-(R¹²-X)_u-R¹³-]_x-S- (9)

HS-R¹³-[-S-(R¹¹-X)_w-(R¹²-X)_u-R¹³-]_x-SH (9a)

{HS-R¹³-[-S-(R¹¹-X)_w-(R¹²-X)_u-R¹³-]_x-S-V'-}_zB (9b)

R³-S-R¹³-[-S-(R¹¹-X)_w-(R¹²-X)_u-R¹³-]_x-S-R³ (9c)

{R³-S-R¹³-[-S-(R¹¹-X)_u-(R¹²-X)_q-R¹³-]_x-S-V'-}_zB (9d)

여기서,

각각의 R¹¹은 독립적으로 C_2-10 알칸디일, 예컨대 C_2-6 알칸디일; C_2-10 분지형 알칸디일, 예를 들어 C_3-6 분지형 알칸디일 또는 예를 들어, 메틸 또는 에틸 그룹과 같은 알킬 그룹일 수 있는 하나 이상의 펜던트 그룹을 갖는 C_3-6 분지형 알칸디일; C_6-8 사이클로알칸디일; C_6-10 알킬사이클로알칸디일과 같은 C_6-14 알킬사이클로알칸디일; 및 C_8-10 알킬아렌디일로부터 선택될 수 있다;

각각의 R¹²는 독립적으로 수소, C_1-10 n-알칸디일, 예를 들어 C_1-6 n-알칸디일, 예를 들어 메틸 또는 에틸 그룹과 같은 알킬 그룹일 수 있는 하나 이상의 펜던트 그룹을 갖는 C_3-6 분지형 알칸디일과 같은 C_2-10 분지형 알칸디일; C_6-8 사이클로알칸디일; C_6-10 알킬사이클로알칸디일과 같은 C_6-14 알킬사이클로알칸디일; 및 C_8-10 알킬아렌디일로부터 선택될 수 있다;

각각의 R¹³은 독립적으로 수소, C_1-10 n-알칸디일, 예를 들어 C_1-6 n-알칸디일, 예를 들어 메틸 또는 에틸 그룹과 같은 알킬 그룹일 수 있는 하나 이상의 펜던트 그룹을 갖는 C_3-6 분지형 알칸디일과 같은 C_2-10 분지형 알칸디일; C_6-8 사이클로알칸디일기; C_6-10 알킬사이클로알칸디일 등의 C_6-14 알킬사이클로알칸디일; 및 C_8-10 알킬아렌디일로부터 선택될 수 있다;

각각의 X는 O 및 S로부터 독립적으로 선택될 수 있다;

w는 1부터 5까지의 정수일 수 있다;

u는 0부터 5가지의 정수일 수 있다; 및

x는 2에서 60, 3에서 60, 또는 25에서 35와 같이 1에서 60 사이의 정수일 수 있다;

각각의 R³은 반응성 작용기로부터 독립적으로 선택된다;

B는 z가 다관능화제 B(-V)_z의 코어를 나타내며, 여기서:

z는 3에서 6 사이의 정수일 수 있다; 및

각각의 V는 티올기와 반응하는 말단기를 포함하는 부분일 수 있다;

각각의 -V'-는 -V와 티올의 반응으로부터 파생될 수 있다.

화학식 (10)의 모이어티 또는 화학식 (9b)-(9c)의 프리폴리머를 포함하는 티올 말단 모노설파이드를 합성하는 방법은 예를 들어 미국 특허 번호 7,875,666에 개시되어 있다.

모노설파이드 프리폴리머는 화학식 (10)의 모이어티, 화학식 (10a)의 모이어티를 포함하는 티올 말단 모노설파이드 프리폴리머, 화학식 (10b)의 티올 말단 모노설파이드 프리폴리머, 화학식 (10c)의 티올 말단 모노설파이드 프리폴리머, 화학식 (10d)의 티올-말단 모노설파이드 프리폴리머, 또는 전술한 것의 조합을 포함할 수 있다:

-[-S-(R¹⁴-X)_w-C(R¹⁵)₂-(X-R¹⁴)_u-]_x-S- (10)

H-[-S-(R¹⁴-X)_w-C(R¹⁵)₂-(X-R¹⁴)_u-]_x-SH (10a)

R³-[-S-(R¹⁴-X)_w-C(R¹⁵)₂-(X-R¹⁴)_u-]_x-S-R³ (10b)

{H-[-S-(R¹⁴-X)_w-C(R¹⁵)₂-(X-R¹⁴)_u-]_x-S-V'-}_zB (10c)

{R³-[-S-(R¹⁴-X)_w-C(R¹⁵)₂-(X-R¹⁴)_u-]_x-S-V'-}_zB (10d)

여기서,

각각의 R¹⁴는 독립적으로 C_2-10 알칸디일, 예컨대 C_2-6 알칸디일; C_3-10 분지형 알칸디일, 예를 들어 C_3-6 분지형 알칸디일 또는 예를 들어 메틸 또는 에틸 그룹과 같은 알킬 그룹일 수 있는 하나 이상의 펜던트 기를 갖는 C_3-6 분지형 알칸디일; C_6-8사이클로알칸디일; C_6-10 알킬사이클로알칸디일과 같은 C_6-14 알킬사이클로알칸디일; 및 C_8-10 알킬아렌디일로부터 선택될 수 있다;

각각의 R¹⁵는 독립적으로 수소, C_1-10 n-알칸디일, 예를 들어 C_1-6 n-알칸디일, 예를 들어, 메틸 또는 에틸 그룹과 같은 알킬 그룹일 수 있는 하나 이상의 펜던트 그룹을 갖는 C_3-6 분지형 알칸디일과 같은 C_3-10 분지형 알칸디일; C_6-8사이클로알칸디일기; C_6-10 알킬사이클로알칸디일과 같은 C_6-14 알킬사이클로알칸디일; 및 C_8-10 알킬아렌디일로부터 선택될 수 있다;

각각의 X는 O 및 S로부터 독립적으로 선택될 수 있다;

w는 1부터 5까지의 정수일 수 있다;

u는 1부터 5까지의 정수일 수 있다;

각각의 R⁶은 말단 작용기를 포함하는 부분이다;

B는 z가 다관능화제 B(-V)_z의 코어를 나타내며, 여기서:

z는 3에서 6 사이의 정수일 수 있다; 및

각각의 -V'-는 -V와 티올의 반응으로부터 파생될 수 있다.

화학식 (10)-(10d)의 모노설파이드를 합성하는 방법은 예를 들어 미국 특허 번호 8,466,220에 개시되어 있다.

다른 내화학성 프리폴리머의 예는 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 디플루오라이드, 폴리에틸렌테트라플루오로에틸렌, 불화에틸렌프로필렌, 퍼플루오로알콕시, 에틸렌 클로로트리플루오로에틸렌, 폴리클로로트리플루오로에틸렌, 불화 에틸렌 프로필렌 폴리머 폴리아미드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌, 불소화 에틸렌-프로필렌, 폴리술폰, 폴리아릴에테르술폰, 폴리에테르술폰, 폴리이미드, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에테르케톤, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르이미드, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리아릴설폰, 폴리벤즈이미다졸, 폴리아미드이미드, 액정 폴리머, 또는 전술한 것의 조합을 포함한다.

본 개시에 의해 제공되는 어플리케이터는 항공우주 밀봉재와 같은 밀봉재를 적용하는데 사용될 수 있다. 밀봉재 조성물은 습기 및 온도와 같은 대기 조건에 저항하고 물, 연료 및 기타 액체 및 가스와 같은 재료의 투과를 적어도 부분적으로 차단하는 능력을 갖는 경화된 재료를 생성할 수 있는 조성물을 의미한다.

본 개시에 의해 제공되는 항공우주 밀봉재는 클래스 A, 클래스 B, 또는 클래스 C 밀봉재로 제형화될 수 있다. 클래스 A 밀봉재는 1 포이즈 내지 500 포이즈(0.1Pa-sec 내지 50Pa-sec)의 점도를 갖는 브러시형 밀봉재를 의미하며 브러시 적용을 위해 설계되었다. 클래스 B 밀봉재는 점도가 4,500 포이즈 내지 20,000 포이즈(450Pa-sec 내지 2,000Pa-sec)인 압출성 밀봉재를 의미하며 공압 건을 통한 압출 적용을 위해 설계되었다. 클래스 B 밀봉재는 낮은 슬럼프/슬래그가 요구되는 수직 표면이나 에지에 필렛 및 밀봉을 형성하는 데 사용될 수 있다. 클래스 C 밀봉재는 500 포이즈 내지 4,500 포이즈(50Pa-sec 내지 450Pa-sec)의 점도를 가지며 롤러 또는 빗살형 치아 스프레더로 적용하기 위해 설계되었다. 클래스 C 밀봉재가 표면 밀봉에 사용될 수 있다. 점도는 SAE International Group이 발행한 SAE Aerospace Standard AS5127/1C의 섹션 5.3에 따라 측정될 수 있다.

항공우주 밀봉재는 항공우주 밀봉재 용도에 사용하기에 허용되는 속성을 나타낼 수 있다. 일반적으로 항공 및 우주항공 분야에 사용되는 밀봉재는 다음과 같은 속성을 나타내는 것이 바람직하다: JRF 유형 I에 7일 동안 담근 후, 그리고 AMS 3265B 테스트 사양에 따라 3% NaCl 용액에 담근 후 건조한 조건에서 측정된 항공우주 재료 사양(AMS) 3265B 기판에서 선형 인치당 20파운드(pli)를 초과하는 박리 강도; 평방 인치당 300파운드(psi)와 400psi 사이의 인장 강도; 선형 인치당 50파운드(pli)를 초과하는 인열 강도; 250%와 300% 사이의 신장률; 및 40 Durometer A보다 큰 경도. 항공 및 우주항공 분야에 적합한 이들 및 기타 경화된 밀봉재 속성은 AMS 3265B에 개시되어 있다. 또한 경화되었을 때 항공 및 항공기 애플리케이션에 사용되는 본 개시에 의해 제공되는 조성물은 JRF(Jet Reference Fluid) 유형 1에 60°C(140°F), 760torr(101kPa)로 1주일 동안 담근 후 25% 이하의 체적 팽창률을 나타내는 것이 바람직하다. 다른 속성, 범위 및/또는 임계치는 다른 밀봉재 적용에 적합할 수 있다.

밀봉재의 내화학성은 세척 용제, 연료, 유압유, 윤활제, 오일 및/또는 염수 분무와 연관될 수 있다. 내화학성은 수분 및 온도와 같은 대기 조건에 노출된 후, 세척 용제, 연료, 유압유, 윤활유 및/또는 오일과 같은 화학 물질에 노출된 후 부품이 허용 가능한 물리적, 기계적 속성을 유지하는 능력을 의미한다. 일반적으로 내화학성 밀봉재는 70°C에서 7일 동안 화학 물질에 담근 후 25% 미만, 20% 미만, 15% 미만 또는 10% 미만의 % 팽창을 나타낼 수 있으며, 여기서 % 팽창은 EN ISO 10563에 따라 결정된다.

항공우주 분야에 유용한 밀봉재는 연료 저항성이 있을 수 있다. 항공우주 밀봉재 적용과 관련하여 내연료성은 조성물이 기판에 적용되고 경화될 때 ASTM D792(American Society for Testing and Materials) 또는 AMS 3269(Aerospace Material Specification)에 설명된 것과 유사한 방법에 따라 JRF Type I에서 140°F(60°C) 및 760torr(101kPa)에서 1주일 동안 담근 후 40% 이하, 일부 경우에는 25% 이하, 어떤 경우에는 20% 이하, 다른 경우에는 10% 이하의 체적 팽창률을 나타내는 밀봉재와 같은 경화된 제품을 제공할 수 있음을 의미한다. 연료 저항 측정에 사용되는 JRF 유형 I은 다음과 같은 조성을 갖는다: 톨루엔: 28 ± 1 체적%; 시클로헥산(기술적): 34 ± 1 체적%; 이소옥탄: 38 ± 1 체적%; 및 3차 디부틸 디설파이드: 1 ± 0.005 체적%(1989년 7월 1일에 발행된 AMS 2629, § 3.1.1., SAE(Society of Automotive Engineers)에서 입수 가능) 참조).

ISO 1817에 따라 60°C에서 168시간 동안 제트 기준 유체(JRF 유형 1)에 노출된 후, 경화된 밀봉재는 ISO 37에 따라 결정된 1.4MPa보다 큰 인장 강도, ISO 37에 따라 결정된 150%보다 큰 인장 신율, ISO 868에 따라 결정된 Shore 30A보다 큰 경도를 나타낼 수 있고, 테스트는 온도 23°C, 습도 55%RH에서 수행된다.

60°C에서 168시간 동안 ISO 11075 유형 1에 따른 제빙액에 노출된 후, 경화된 밀봉재는 ISO 37에 따라 결정된 1MPa보다 큰 인장 강도와 ISO 37에 따라 결정된 150%보다 큰 인장 신율을 나타낼 수 있고, 테스트는 온도 23°C, 습도 55%RH에서 수행된다.

70°C에서 1,000시간 동안 인산염 에스테르 유압유(Skydrol® LD-4)에 노출된 후, 경화된 밀봉재는 ISO 37에 따라 결정된 1MPa보다 큰 인장 강도, ISO 37에 따라 결정된 150%보다 큰 인장 신율, ISO 868에 따라 결정된 Shore 30A보다 큰 경도를 나타낼 수 있고, 테스트는 온도 23°C, 습도 55%RH에서 수행된다. 내화학성 조성물은 70°C에서 7일 동안 화학물질에 담근 후 25% 미만, 20% 미만, 15% 미만 또는 10% 미만의 % 팽창을 나타낼 수 있고, % 팽창은 EN ISO 10563에 따라 결정된다.

경화된 코팅은 예를 들어 쇼어 20A 초과, 쇼어 30A 초과, 쇼어 40A 초과, 쇼어 50A 초과, 또는 쇼어 60A 초과의 경도를 나타낼 수 있고, 여기서 경도는 23°C/55%RH에서 ISO 868에 따라 결정된다.

경화된 코팅은 AMS 3279, § 3.3.17.1, 테스트 절차 AS5127/1, § 7.7에 설명된 절차에 따라 측정될 때 적어도 200%의 인장 신장률과 적어도 200psi의 인장 강도를 나타낼 수 있다.

경화된 코팅은 SAE AS5127/1 문단 7.8에 설명된 절차에 따라 측정될 때 200psi(1.38MPa)보다 큰, 예를 들어 적어도 220psi(1.52MPa), 적어도 250psi(1.72MPa), 일부 경우 적어도 400psi(2.76MPa)의 중첩 시어 강도를 나타낼 수 있다.

경화된 코팅은 AMS 3277에 명시된 항공우주 밀봉재에 대한 요구 사항을 충족하거나 초과할 수 있다.

항공우주 밀봉재는 2개 이상의 공반응성 컴포넌트를 함유하는 열경화성 조성물이다. 티올/알케닐, 티올/에폭시, 티올/마이클 수용체, 이소시아네이트/히드록실 및 이소시아네이트/아민과 같은 다양한 경화 화학물이 사용될 수 있다.

본 개시에 의해 제공된 어플리케이터는 경화된 두께, 예를 들어 5밀 내지 40밀(127μm 내지 508μm), 예를 들어 5밀 내지 35밀, 5밀 내지 30밀, 또는 10밀 내지 30을 갖는 점성 조성물의 코팅을 적용하는 데 사용될 수 있다.

본 개시에 의해 제공된 어플리케이터는 6번 스핀들을 갖춘 Brookfield CAP 2000 점도계를 사용하여 속도 300rpm, 온도 25°C에서 측정된 바와 같은 예를 들어 100cp 내지 10,000cp, 또는 500cp 내지 5,000cp의 점도를 갖는 밀봉재 조성물과 같은 코팅 조성물을 적용하는데 사용될 수 있다. 본 개시에 의해 제공되는 어플리케이터는 6번 스핀들을 갖춘 Brookfield CAP 2000 점도계를 사용하여 속도 300rpm, 온도 25°C에서 측정된 바와 같은 예를 들어 100 cp 초과, 500cp 초과, 1,000cp 초과, 2,500cp 초과, 5,000cp 초과, 7,500cp 초과 또는 10,000cp 초과의 점도를 갖는 밀봉재 조성물과 같은 코팅 조성물을 적용하는 데 사용될 수 있다.

본 개시에 의해 제공된 어플리케이터는 용매가 실질적으로 없는 코팅 조성물, 예를 들어 5 중량% 미만의 용매, 2 중량% 미만의 용매, 1 중량% 미만의 용매, 또는 0.1 중량% 미만의 용매를 갖는 조성물을 적용하는 데 사용될 수 있고, 여기서 중량%는 조성물의 총 중량을 기준으로 한다.

본 개시에 의해 제공되는 어플리케이터는 2-부분 밀봉재 시스템을 적용하는 데에도 사용될 수 있다.

2-부분 시스템에서, 2개의 반응성 컴포넌트는 결합될 때 반응하기 시작한다. 예를 들어, 2-부분 시스템의 제1 부분은 폴리티올을 포함하고 제2 부분은 폴리알케닐, 폴리에폭사이드, 폴리이소시아네이트, 다관능성 마이클 수용체 또는 폴리티올과 같은 폴리티올과 반응성인 화합물을 포함할 수 있다. 하나 또는 두 부분 모두 촉매를 추가로 포함할 수 있다.

본 개시에 의해 제공되는 어플리케이터와 함께 사용하기 위해, 제1 및 제2 부분은 어플리케이터로 펌핑되기 전에 결합 및 혼합될 수 있고 및/또는 어플리케이터 입구 바로 앞에 위치한 혼합기를 사용하여 결합 및 혼합될 수 있다. 적합한 혼합기의 예는 정적 혼합기와 동적 혼합기를 포함한다.

항공우주 밀봉재는 연료 및 유압유와 같은 용매에 노출된 후에도 기계적 속성을 유지하도록 설계되었다. 내용제성 밀봉재는 황 함량이 예를 들어 5 중량% 초과, 10 중량% 초과 또는 15 중량% 초과인 프리폴리머를 함유할 수 있고, 여기서 중량%는 프리폴리머의 중량%를 기준으로 한다. 적합한 황 함유 프리폴리머의 예는 폴리티오에테르, 폴리설파이드, 모노설파이드 및 황 함유 폴리포르말을 포함한다.

압출 또는 롤러 코팅을 사용하여 코팅을 적용하는 목적 중 하나는 분무 코팅 중에 발생할 수 있는 것처럼 적용 중에 경화성 조성물에 공기가 혼입되는 것을 방지하는 것이다. 본 개시에 의해 제공된 어플리케이터를 사용하여 코팅 조성물을 적용하기 전에, 코팅 조성물은 진공 하에서 탈기되어 혼입된 공기를 제거할 수 있다. 모든 공급 연결부와 어플리케이터 하우징은 적용 중에 공기가 코팅 조성물에 통합되는 것을 방지하기 위해 밀봉될 수 있다.

본 개시에 의해 제공되는 어플리케이터는 임의의 적합한 기판 상에 코팅을 적용하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 기판은 알루미늄, 알루미늄 합금, 강철 또는 강철 합금 기판과 같은 처리되지 않거나 처리된 금속 또는 금속 합금 기판일 수 있다. 기판은 열가소성 폴리머 기판 또는 열경화성 폴리머 기판과 같은 폴리머 기판일 수 있다. 코팅은 프라이머 코팅 또는 밀봉재 층과 같은 기본 층 위에 적용될 수 있다.

본 개시에 의해 제공된 어플리케이터는 임의의 적합한 부품에 코팅을 적용하는데 사용될 수 있다. 적합한 부품의 예는 자동차 부품, 건축 부품, 건설 부품, 전자 부품, 가구, 의료 기기, 휴대용 기기, 통신 기기, 운동 장비, 의류, 장난감 등을 포함한다.

자동차 부품과 같은 부품은 자동차 부품 및 항공우주 자동차 부품을 포함된다.

본 개시에 의해 제공되는 어플리케이터는 자동차 부품, 레일 차량 부품, 항공우주 차량 부품, 군용 차량 부품 및 선박 부품과 같은 차량 내부 및 외부 부품을 코팅하는 데 사용될 수 있다.

자동차 부품은 새 부품일 수도 있고 교체 부품일 수도 있다.

"차량"이라는 용어는 가장 넓은 의미로 사용되며 모든 유형의 항공기, 우주선, 선박 및 지상 차량을 포함한다. 예를 들어 차량은 항공기, 예를 들어 개인 항공기, 소형, 중형, 대형 상업용 여객기, 화물기, 군용 항공기를 포함한 항공기; 개인용, 상업용 및 군용 헬리콥터를 포함한 헬리콥터; 로켓을 포함한 항공 우주 차량 및 기타 우주선을 포함한다. 차량은 예를 들어 트레일러, 자동차, 트럭, 버스, 밴, 건설 차량, 골프 카트, 오토바이, 자전거, 스쿠터, 기차 및 철도 차량과 같은 지상 차량을 포함할 수 있다. 차량은 또한 선박, 보트, 호버크래프트 등의 선박을 포함할 수 있다.

차량 부품은 예를 들어 자동차, 트럭, 버스, 밴, 오토바이, 스쿠터 및 레저용 자동차를 포함하는 자동차용 부품; 기차 및 트램을 포함한 철도 차량; 자전거; 비행기, 로켓, 우주선, 제트기 및 헬리콥터를 포함한 항공우주 차량; 지프, 수송차, 전투 지원 차량, 병력 운반선, 보병 전투 차량, 지뢰 방호 차량, 경장갑 차량, 소형 유틸리티 차량 및 군용 트럭을 포함하는 군용 차량; 및 선박, 보트 및 레저용 선박을 포함한 선박일 수 있다.

항공 차량의 예로는 F/A-18 제트기 또는 F/A-18E 슈퍼 호넷 및 F/A-18F와 같은 관련 항공기; Boeing 787 Dreamliner, 737, 747, 717 여객기, 관련 항공기(Boeing Commercial Airplanes에서 생산); V-22 Osprey; VH-92, S-92 및 관련 항공기(NAVAIR 및 Sikorsky에서 생산); G650, G600, G550, G500, G450 및 관련 항공기(Gulfstream에서 생산); 및 A350, A320, A330 및 관련 항공기(Airbus 생산)을 포함한다. 본 개시에 의해 제공되는 방법은 Bombardier Inc. 및/또는 Canadair Regional Jet(CRJ) 및 관련 항공기와 같은 Bombardier Aerospace에서 생산된 것과 같은; F-22 Raptor, F-35 Lightning 및 관련 항공기 등 Lockheed Martin에서 생산된 것과 같은; B-2 Spirit 및 관련 항공기 등 Northrop Grumman에서 생산된 것과 같은; Pilatus Aircraft Ltd.에서 생산된 것과 같은; Eclipse Aviation Corporation에서 생산된 것과 같은; 또는 Eclipse Aerospace(Kestrel Aircraft)에서 생산된 것과 같은 임의의 적합한 상업용, 군용 또는 일반 항공 항공기에서 사용될 수 있다.

차량 부품은 차량 내부 부품 또는 차량 외부 부품일 수 있다.

차량은 자동차를 포함할 수 있고 자동차 부품은 후드, 도어, 측면 패널, 범퍼, 루프, 휠웰, 대시보드, 시트, 트렁크, 핸들, 바닥, 섀시, 캐빈, 섀시, 화물칸, 스티어링 휠, 연료 탱크, 엔진 블록, 트림, 범퍼 및/또는 배터리 케이스를 포함할 수 있다.

차량은 레일 차량을 포함할 수 있고, 레일 차량 부품은 엔진 및/또는 철도 차량을 포함할 수 있다.

차량은 항공우주 차량을 포함할 수 있고, 항공우주 부품은 조종석, 동체, 날개, 보조익, 꼬리, 도어, 좌석, 내부 패널, 연료 탱크, 내부 패널, 바닥재 및/또는 프레임을 포함할 수 있다.

차량은 군용 차량을 포함할 수 있고 군용 차량 부품은 후드, 도어, 사이드 패널, 범퍼, 루프, 휠하우스, 대시보드, 시트, 트렁크, 핸들, 바닥, 섀시, 캐빈, 섀시, 화물칸, 스티어링 휠, 연료 탱크, 엔진 블록, 트림, 범퍼, 마운트, 포탑, 차대 및/또는 배터리 케이스를 포함할 수 있다.

차량은 선박을 포함할 수 있고 선박 부품은 선체, 엔진 마운트, 시트, 핸들, 섀시, 배터리, 배터리 마운트, 연료 탱크, 내부 액세서리, 바닥재 및/또는 패널을 포함할 수 있다.

본 개시에 의해 제공되는 프라이머-서피서 조성물을 이용하여 코팅된 자동차 부품은 의도한 목적에 맞는 속성을 가질 수 있다. 예를 들어, 자동차 부품은 경량으로 설계될 수 있다. 군용차량 외장 부품은 충격강도가 높게 설계될 수 있다.

상업용 항공우주 차량용 부품은 경량 및/또는 정전기 분산 기능을 갖도록 설계될 수 있다. 군용 항공기의 외부 부품은 RFI/EMI 차폐 특성을 나타내도록 설계될 수 있다.

본 개시에 의해 제공되는 어플리케이터는 소량 생산 시 맞춤 설계된 자동차 부품, 교체 부품, 업그레이드 부품, 특수 부품 및/또는 고성능 부품을 신속하고 비용 효율적으로 코팅하는 데 사용될 수 있다.

부품은 엘라스토머성 물품, 예를 들어, 밀봉, 밀봉재, 그로밋, 개스킷, 와셔, 부싱, 플랜지, 단열재, 의류, 신발 밑창, 부츠, 신발, 핸들, 범퍼, 충격 흡수 장치, 매트, 타이어, 지지대, 자동차부품, 자동차부품, 항공우주부품, 해양부품, 운동 장비, 장난감, 참신한 품목 및 케이스을 포함할 수 있다.

본 발명의 양태는 본 개시에 의해 제공된 어플리케이터를 사용하여 적용된 코팅을 포함하는 부품을 포함한다.

예시

본 개시에 의해 제공되는 실시예는 본 개시에 의해 제공되는 방법을 설명하는 다음 실시예를 참조하여 추가로 예시된다. 재료 및 방법 모두에 대한 많은 변형이 본 개시의 범위를 벗어나지 않고 실시될 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다.

예시 1

밀봉재 배리어 코팅의 적용

항공우주 배리어 코팅으로 유용한 밀봉재 조성물은 미국 출원 번호 2019/0169465 A1에 설명된 대로 제조되었다. 배리어 코팅은 더 두꺼운 층 위에 적용되어 2차 용매 저항성 층 역할을 하는 밀봉재 층을 의미한다. 밀봉재 조성물은 우레탄 함유 폴리티올 프리폴리머, 우레탄 함유 폴리알케닐 프리폴리머, 및 선택적으로 하이드록실 작용성 폴리티올을 함유하였다. UV 광개시제를 함유한 조성물은 UV 경화성이다. 조성물은 또한 무기 필러를 포함하였다.

코팅 조성물을 약 30psi의 압력에서 압출 어플리케이터에 공급하고 20밀(508μm)의 공칭 습윤 두께로 알루미늄 패널에 적용하였다. 제형은 6번 스핀들을 갖춘 Brookfield CAP 2000 점도계를 사용하여 300rpm의 속도 및 25°C의 온도에서 측정했을 때 약 3,000cp(3kPaХs)의 점도를 가졌다.

코팅 조성물을 또한 롤러를 사용하여 알루미늄 패널에 적용하였다. 재료가 롤러의 코어에 공급되었다. 코어는 0.125인치 또는 0.250인치(3.175mm 내지 6.5mm)의 냅 두께 및 3.3lb/ft³ 내지 3.5lb/ft³(48.6kg/m³ 내지 56.1kg/m³)의 발포 밀도를 갖는 폴리에스테르 폴리우레탄 발포 외피로 덮였다. 발포 롤러를 먼저 밀봉재로 포화시킨 후 원하는 두께에 도달하고 갇힌 기포가 더 이상 육안으로 관찰되지 않을 때까지 통과당 1초씩 앞뒤로 움직이면서 알루미늄 기판에 적용하였다.

또한, 드로우 다운 바를 사용하여 코팅 조성물을 알루미늄 패널에 적용하였다. 코팅 조성물의 일부를 두 개의 스페이서 사이의 알루미늄 패널 위에 배치하였다. 아래로 당겨진 바를 스페이서에 대해 고정하고 바가 스페이서를 따라 당겨짐에 따라 코팅 조성물이 퍼져 공기 포집 없이 균일한 두께를 갖는 층을 제공하였다. 드로우 다운 바를 이용하여 적용한 코팅은 고품질의 코팅으로 간주되었다.

적용된 코팅을 UV 방사선에 노출되시켜 경화시켰다. 예를 들어, 일반적인 경화 조건은 적용된 코팅을 표면 위 약 18cm 높이에서 395nm 방사선을 사용하는 4W UV LED 램프에 30초 내지 60초 동안 노출시키는 것이었다.

경화된 코팅의 두께는 15밀(381μm)이었다.

경화된 코팅 표면은 육안 검사에 의해 결정된 바와 같이 매끄러웠고 기포가 없었다.

경화된 코팅의 인장 강도 및 % 신장은 주변 조건(25°C, 50%RH)에서 유지되고 24시간 동안 250°F(121°C)에 노출된 샘플에 대해 ASTM D412A에 따라 결정되었다.

마지막으로, 본 명세서에 개시된 실시예를 구현하는 대안적인 방법이 있다는 점에 유의해야 한다. 따라서 본 실시예는 예시적인 것이며 제한적인 것이 아닌 것으로 간주되어야 한다. 또한, 청구범위는 본 명세서에 제공된 세부사항으로 제한되지 않으며 전체 범위 및 그 등가물을 가질 자격이 있다.

Claims

압출 어플리케이터(extrusion applicator)에 있어서,
(a) 근위 단부, 원위 단부 및 어댑터 채널을 포함하는 어댑터 섹션(adaptor section);
(b) 상기 어댑터 섹션에 기계적으로 결합되고 근위 단부와 원위 단부를 포함하는 전환 섹션(transition section)-여기서,
상기 전환 섹션은 폭과 높이를 포함하는 내부 전환 채널을 정의하고;
상기 전환 채널의 상기 폭은 전환 입구로부터 전환 출구로 증가하며; 및
상기 전환 채널의 상기 높이는 상기 전환 입구로부터 상기 전환 출구로 감소함-; 및
(c) 상기 전환 섹션에 기계적으로 결합되고 근위 단부, 원위 단부 및 노즐 출구를 포함하는 노즐 섹션(nozzle section)을 포함하고, 여기서,
상기 노즐 섹션은 폭과 높이를 포함하는 내부 노즐 채널을 정의하고;
상기 노즐 채널은 상기 근위 단부에 인접한 흐름 제어 섹션과 상기 원위 단부에 인접한 압력 제어 섹션을 포함하는, 압출 어플리케이터.
제1항에 있어서, 상기 노즐 섹션은 상기 전환 섹션으로부터 착탈 가능한, 압출 어플리케이터.
제1항 내지 제2항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내부 노즐 채널은 실질적으로 균일한 폭을 갖는, 압출 어플리케이터.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내부 노즐 채널은 실질적으로 균일한 높이를 갖는, 압출 어플리케이터.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전환 섹션과 상기 노즐 섹션을 해제 가능하게 결합하도록 구성된 정합 섹션(mating section)을 더 포함하는 압출, 어플리케이터.
제5항에 있어서, 상기 정합 섹션은 상기 전환 섹션과 상기 노즐 섹션 사이의 각도를 회전 가능하게 조정하도록 구성되는, 압출 어플리케이터.
제5항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노즐 출구에 인접한 상기 흐름 제어 섹션의 적어도 일부는 가요성(flexible)인, 압출 어플리케이터.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 흐름 제어 섹션은 복수의 평행 채널을 포함하는, 압출 어플리케이터.
제8항에 있어서, 상기 복수의 평행 채널이 2 내지 100개의 채널을 포함하는, 압출 어플리케이터.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노즐 출구는 직사각형 형상을 갖는, 압출 어플리케이터.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노즐 출구는 높이와 폭을 특징으로 하며, 상기 높이는 조정 가능하거나, 상기 폭은 조정 가능하거나, 상기 높이와 상기 폭 모두 조정 가능한, 압출 어플리케이터.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 어댑터 채널, 상기 전환 채널, 상기 노즐 채널, 또는 전술한 것 중 어느 하나의 조합은 저-시어(low-shear) 코팅을 포함하는 벽을 포함하는, 압출 어플리케이터.
제12항에 있어서, 상기 저-시어 코팅은 항공우주 배리어 코팅을 포함하는, 압출 어플리케이터.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노즐 섹션의 상기 원위 단부는 상기 기판 표면에 순응하도록 형상화되는, 압출 어플리케이터.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노즐 섹션의 상기 원위 부분의 적어도 일부는 상기 기판 표면에 적용될 때 표면에 순응하도록 구성되는, 압출 어플리케이터.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압출 어플리케이터는 경화 장치(curing apparatus)를 더 포함하는, 압출 어플리케이터.
제16항에 있어서, 상기 경화 장치는 에너지 소스를 포함하는, 압출 어플리케이터.
제17항에 있어서, 상기 에너지 소스는 화학 방사선, 열 에너지, 음향 에너지, 기계 에너지, 마이크로파 에너지, 적외선 방사선, 또는 이들 중 임의의 조합을 제공하는, 압출 어플리케이터.
제18항에 있어서, 상기 경화 장치는 상기 전환 채널, 상기 노즐 채널, 또는 상기 전환 채널과 상기 노즐 채널 모두에 에너지를 적용하도록 구성되는, 압출 어플리케이터.
제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전환 채널, 상기 노즐 채널, 또는 상기 전환 채널과 상기 노즐 채널 모두에 동작 가능하게 결합된 흐름 제어 센서를 더 포함하는, 압출 어플리케이터.
제20항에 있어서, 상기 흐름 제어 센서는 프로세서에 결합되는, 압출 어플리케이터.
제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압출 어플리케이터는 펌프를 포함하고, 상기 펌프는 상기 어댑터 섹션에 동작 가능하게 결합되는, 압출 어플리케이터.
제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압출 어플리케이터는 단일 압출을 제공하도록 구성되는, 압출 어플리케이터.
제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압출 어플리케이터는 공압출(co-extrusion)을 제공하도록 구성되는, 압출 어플리케이터.
제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압출 어플리케이터는 다층 코팅을 적용하도록 구성되는, 압출 어플리케이터.
제1항 내지 제25항 중 어느 한 항의 압출 어플리케이터를 포함하는, 시스템.
제26항에 있어서, 상기 시스템은 갠트리(gantry), 갠트리에 부착된 로봇 팔을 포함하고, 상기 압출 어플리케이터는 상기 로봇 팔에 부착되는, 시스템.
제26항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 갠트리, 상기 로봇 팔 및 상기 압출 어플리케이터에 동작 가능하게 연결된 프로세서를 포함하는, 시스템.
기판 표면을 코팅하는 방법에 있어서,
경화성 코팅 조성물(curable coating composition)을 제1항 내지 제25항 중 어느 한 항의 상기 압출 어플리케이터의 상기 어댑터 섹션으로 펌핑하는 단계;
상기 표면에 인접하게 상기 노즐 출구를 배치하는 단계; 및
상기 표면에 상기 경화성 코팅을 적용하기 위해 상기 표면을 가로질러 상기 노즐 출구를 이동시키는 단계를 포함하는, 방법.
제29항에 있어서, 상기 경화성 코팅 조성물은 잠재성 촉매, 잠재성 반응물, 자유 라디칼 발생제, 수분 활성화 촉매, 수분 활성화 반응물을 포함하는, 방법.
제29항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 경화성 코팅 조성물은 1 중량% 내지 90 중량%의 필러 함량을 포함하고, 여기서 중량%는 상기 경화성 밀봉재 조성물의 총 중량을 기준으로 하는, 방법.
제29항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 경화성 코팅 조성물은 1 체적% 내지 90 체적%의 필러 함량을 포함하고, 여기서 체적%는 상기 경화성 밀봉재 조성물의 총 체적을 기준으로 하는, 방법.
제29항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 경화성 코팅 조성물은 1,000cp 내지 10,000cp의 점도를 특징으로 하며, 여기서 점도는 6번 스핀들을 갖춘 Brookfield CAP 2000 점도계를 사용하여 300rpm의 속도 및 25°C의 온도에서 측정되는, 방법.
제29항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 경화성 코팅 조성물은 상기 경화성 밀봉재 조성물을 포함하는, 방법.
제29항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 경화성 코팅 조성물에 에너지를 적용하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제35항에 있어서, 에너지를 적용하는 단계는 상기 경화성 코팅 조성물이 상기 압출 어플리케이터를 통과하는 동안, 상기 경화성 코팅 조성물이 상기 노즐 출구로부터 압출되는 동안, 상기 경화성 코팅 조성물이 상기 표면에 적용된 후, 또는 전술한 것의 임의의 조합에서 에너지를 적용하는 단계를 포함하는, 방법.
제29항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서, 펌핑 단계는 10psi 내지 100psi의 압력을 적용하는 단계를 포함하는, 방법.
제29항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 경화성 코팅 조성물은 5 중량% 미만의 용매를 포함하고, 여기서 중량%는 상기 경화성 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 하는, 방법.
제29항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 경화성 코팅 조성물은 5 체적% 미만의 용매를 포함하고, 여기서 체적%는 상기 경화성 코팅 조성물의 총 체적을 기준으로 하는, 방법.
제29항 내지 제39항 중 어느 한 항의 방법을 사용하여 기판 표면에 적용된, 코팅.
제40항에 있어서, 상기 코팅은 5μm 내지 50μm의 두께를 갖는, 코팅.
제40항 내지 제41항 중 어느 한 항의 코팅을 포함하는, 부품.
제40항 또는 제41항 중 어느 한 항의 코팅을 포함하는, 차량.
제43항에 있어서, 상기 차량은 항공우주 차량인, 차량.
코팅을 적용하는 방법에 있어서,
롤러(roller)의 발포 커버(foam cover)를 경화성 코팅 조성물로 포화시키는 단계-여기서, 상기 롤러는 원통형 코어; 및 상기 코어를 둘러싸는 발포 커버를 포함함-;
상기 경화성 코팅 조성물의 층을 기판 표면에 적용하기 위해 상기 기판 표면에 걸쳐 상기 포화된 발포 커버를 반복적으로 롤링(rolling)하는 단계; 및
경화된 코팅을 제공하기 위해 상기 적용된 경화성 코팅 조성물을 경화시키는 단계를 포함하고,
상기 경화성 코팅 조성물은 1,000cp 내지 10,000cp의 점도를 특징으로 하며, 여기서 점도는 6번 스핀들을 갖춘 Brookfield CAP 2000 점도계를 사용하여 속도 300rpm 및 온도 25°C에서 측정되는, 방법.
제45항에 있어서, 상기 발포 커버는 폴리에스테르, 폴리우레탄, 또는 이들의 조합을 포함하는, 방법.
제45항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발포 커버는 0.1인치(2.54mm) 내지 0.50인치(12.7mm)의 냅 두께(nap thickness)를 갖는, 방법.
제45항 내지 제47항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발포 밀도는 1.5lb/ft³ 내지 5lb/ft³(24.1kg/m³ 내지 80.1kg/m³)인, 방법.
제45항 내지 제48항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코어는 고체 코어를 포함하는, 방법.
제45항 내지 제49항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코어는 천공을 포함하는, 방법.
제45항 내지 제50항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 천공은 구멍, 슬릿, 또는 이들의 조합을 포함하는, 방법.
제45항 내지 제51항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 경화성 조성물이 1,000 cp 내지 10,000 cp(1 Pa-s 내지 10 Pa-s)의 점도를 갖는, 방법.
제45항 내지 제52항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 포화된 발포 커버를 앞뒤 운동으로 상기 기판 표면에 걸쳐 반복적으로 롤링하는, 방법.
제45항 내지 제53항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판 표면에 걸쳐 상기 포화된 발포 커버를 반복적으로 롤링하는 단계는 통과(pass)당 0.5초 내지 5초의 레이트로 롤링하는 단계를 포함하는, 방법.
제45항 내지 제54항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 경화시키는 단계는 상기 경화성 코팅 조성물에 에너지를 적용하는 것을 포함하는, 방법.
제55항에 있어서, 에너지를 적용하는 단계는 상기 경화성 코팅 조성물이 상기 기판 표면에 적용되는 동안, 상기 경화성 코팅 조성물이 상기 기판 표면에 적용된 후, 또는 이들의 조합에서 에너지를 적용하는 단계를 포함하는, 방법.
제55항 내지 제56항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에너지는 화학 방사선, 열 에너지, 음향 에너지, 기계 에너지, 마이크로파 에너지, 적외선 에너지, 또는 이들 중 임의의 것의 조합을 포함하는, 방법.
제45항 내지 제57항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 경화된 코팅에는 기포가 실질적으로 없는, 방법.
제45항 내지 제58항 중 어느 한 항의 방법을 사용하여 기판 표면에 적용된, 코팅.
제59항의 상기 코팅을 포함하는, 부품.
제59항의 상기 코팅을 포함하는, 차량.
제61항에 있어서, 상기 차량은 항공우주 차량인, 차량.