KR20240105457A - 수계 알루미늄 제형 및 이의 제조 방법 - Google Patents
수계 알루미늄 제형 및 이의 제조 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20240105457A KR20240105457A KR1020247020048A KR20247020048A KR20240105457A KR 20240105457 A KR20240105457 A KR 20240105457A KR 1020247020048 A KR1020247020048 A KR 1020247020048A KR 20247020048 A KR20247020048 A KR 20247020048A KR 20240105457 A KR20240105457 A KR 20240105457A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- water
- formulation
- aluminum
- based aluminum
- weight
- Prior art date
Links
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 161
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 135
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 135
- 238000009472 formulation Methods 0.000 title claims abstract description 128
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 117
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 239000008199 coating composition Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 claims abstract description 26
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 claims abstract description 26
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims description 32
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 20
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 14
- 239000000080 wetting agent Substances 0.000 claims description 11
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims description 9
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims description 7
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims description 7
- 229920002818 (Hydroxyethyl)methacrylate Polymers 0.000 claims description 5
- OMIGHNLMNHATMP-UHFFFAOYSA-N 2-hydroxyethyl prop-2-enoate Chemical compound OCCOC(=O)C=C OMIGHNLMNHATMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- DBCAQXHNJOFNGC-UHFFFAOYSA-N 4-bromo-1,1,1-trifluorobutane Chemical compound FC(F)(F)CCCBr DBCAQXHNJOFNGC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- WOBHKFSMXKNTIM-UHFFFAOYSA-N Hydroxyethyl methacrylate Chemical compound CC(=C)C(=O)OCCO WOBHKFSMXKNTIM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N Methacrylic acid Chemical compound CC(=C)C(O)=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N Methyl methacrylate Chemical compound COC(=O)C(C)=C VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- CQEYYJKEWSMYFG-UHFFFAOYSA-N butyl acrylate Chemical compound CCCCOC(=O)C=C CQEYYJKEWSMYFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- STVZJERGLQHEKB-UHFFFAOYSA-N ethylene glycol dimethacrylate Substances CC(=C)C(=O)OCCOC(=O)C(C)=C STVZJERGLQHEKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- SOGAXMICEFXMKE-UHFFFAOYSA-N Butylmethacrylate Chemical compound CCCCOC(=O)C(C)=C SOGAXMICEFXMKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 4
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 claims description 4
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 claims description 3
- CFVWNXQPGQOHRJ-UHFFFAOYSA-N 2-methylpropyl prop-2-enoate Chemical compound CC(C)COC(=O)C=C CFVWNXQPGQOHRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- GNSFRPWPOGYVLO-UHFFFAOYSA-N 3-hydroxypropyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CC(=C)C(=O)OCCCO GNSFRPWPOGYVLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- QZPSOSOOLFHYRR-UHFFFAOYSA-N 3-hydroxypropyl prop-2-enoate Chemical compound OCCCOC(=O)C=C QZPSOSOOLFHYRR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- JIGUQPWFLRLWPJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acrylate Chemical compound CCOC(=O)C=C JIGUQPWFLRLWPJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- SUPCQIBBMFXVTL-UHFFFAOYSA-N ethyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CCOC(=O)C(C)=C SUPCQIBBMFXVTL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- PNJWIWWMYCMZRO-UHFFFAOYSA-N pent‐4‐en‐2‐one Natural products CC(=O)CC=C PNJWIWWMYCMZRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- PNXMTCDJUBJHQJ-UHFFFAOYSA-N propyl prop-2-enoate Chemical compound CCCOC(=O)C=C PNXMTCDJUBJHQJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000012458 free base Substances 0.000 claims 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 claims 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 24
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 17
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 16
- 239000012855 volatile organic compound Substances 0.000 description 15
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 10
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 7
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N ether Substances CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 description 5
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 4
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 4
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 4
- 238000009775 high-speed stirring Methods 0.000 description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 4
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 4
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 4
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 3
- 150000001338 aliphatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 3
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 3
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 3
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 3
- ARXJGSRGQADJSQ-UHFFFAOYSA-N 1-methoxypropan-2-ol Chemical compound COCC(C)O ARXJGSRGQADJSQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UEEJHVSXFDXPFK-UHFFFAOYSA-N N-dimethylaminoethanol Chemical compound CN(C)CCO UEEJHVSXFDXPFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N Pentane Chemical compound CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920003180 amino resin Polymers 0.000 description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 2
- 229960002887 deanol Drugs 0.000 description 2
- 239000012972 dimethylethanolamine Substances 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 2
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 2
- QZIQJVCYUQZDIR-UHFFFAOYSA-N mechlorethamine hydrochloride Chemical compound Cl.ClCCN(C)CCCl QZIQJVCYUQZDIR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 125000005395 methacrylic acid group Chemical group 0.000 description 2
- 238000010943 off-gassing Methods 0.000 description 2
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- RWNUSVWFHDHRCJ-UHFFFAOYSA-N 1-butoxypropan-2-ol Chemical compound CCCCOCC(C)O RWNUSVWFHDHRCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CUDYYMUUJHLCGZ-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxypropoxy)propan-1-ol Chemical compound COC(C)COC(C)CO CUDYYMUUJHLCGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- POAOYUHQDCAZBD-UHFFFAOYSA-N 2-butoxyethanol Chemical compound CCCCOCCO POAOYUHQDCAZBD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- -1 alcohol ethers Chemical class 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical class [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003254 anti-foaming effect Effects 0.000 description 1
- 239000002518 antifoaming agent Substances 0.000 description 1
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 238000007385 chemical modification Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229920001519 homopolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N octane Chemical compound CCCCCCCC TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 125000002467 phosphate group Chemical group [H]OP(=O)(O[H])O[*] 0.000 description 1
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000007761 roller coating Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000000930 thermomechanical effect Effects 0.000 description 1
- 230000003442 weekly effect Effects 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
- C09D7/40—Additives
- C09D7/60—Additives non-macromolecular
- C09D7/61—Additives non-macromolecular inorganic
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05D7/00—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
- B05D7/14—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials to metal, e.g. car bodies
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L33/00—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides or nitriles thereof; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L33/04—Homopolymers or copolymers of esters
- C08L33/06—Homopolymers or copolymers of esters of esters containing only carbon, hydrogen and oxygen, which oxygen atoms are present only as part of the carboxyl radical
- C08L33/08—Homopolymers or copolymers of acrylic acid esters
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D133/00—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Coating compositions based on derivatives of such polymers
- C09D133/04—Homopolymers or copolymers of esters
- C09D133/06—Homopolymers or copolymers of esters of esters containing only carbon, hydrogen and oxygen, the oxygen atom being present only as part of the carboxyl radical
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
- C09D7/20—Diluents or solvents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
- C09D7/80—Processes for incorporating ingredients
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/02—Elements
- C08K3/08—Metals
- C08K2003/0812—Aluminium
Abstract
알루미늄 분말, 부동태화제 및 아크릴 수지를 포함하는 수계 알루미늄 제형이 개시되어 있다. 본 발명은 또한 (1) 고속 교반하면서, 부동태화제, 선택적으로 유기 용매 및 선택적으로 기타 첨가제를 첨가한 후, 알루미늄 분말을 첨가하여 제1 프리믹스를 형성하는 단계; (2) 아크릴 수지와 물을 순차적으로 첨가한 후, 선택적으로 기타 첨가제를 첨가하여 제2 프리믹스를 형성하는 단계; 및 (3) 고속 교반하면서, 제2 프리믹스를 제1 프리믹스에 첨가하는 단계를 포함하는 수계 알루미늄 제형을 제조하는 방법을 개시한다. 본 발명은 상기 수계 알루미늄 제형 또는 상기 방법에 의해 제조된 수계 알루미늄 제형을 포함하는 코팅 조성물을 추가로 개시한다.
Description
본 발명은 수계 알루미늄 제형(waterborne aluminum formulation) 및 수계 알루미늄 제형을 포함하는 코팅 조성물에 관한 것이다.
최근, 환경 보호 정책의 지속적인 상향 조정의 영향에 의해, 세계 각국에서는 환경 오염과 파괴를 유발하는 각계각층에 있어서 환경 보호에 대한 다양한 법률과 규제를 제정하고 시행하기 시작하였다. 새로운 환경 보호 규제의 발표로, 코팅제 중 VOC(휘발성 유기 화합물)에 대한 제한이 점점 더 엄격해졌다. 수계 코팅제는 용매 기반 코팅제에 비해 많은 장점을 갖고 있지만, 이의 VOC 함량은 여전히 엄격히 제한되어 있다. 현재, 자동차 코팅에 널리 사용되는 알루미늄 분말은 여전히 통상적인 알루미늄 분말이다. 통상적인 알루미늄 분말은 수성 환경에서 물과 반응하며, 이는 코팅제의 특성에 심각한 영향을 미치므로, 따라서 알루미늄 분말을 부동태화하는 것이 필요하다. 그러나, 그러한 공정은 코팅제 처방에서 총 VOC의 감소를 방해하는 다량의 용매를 필요로 한다. 시중에는 코팅된 알루미늄 분말과 같은 고품질의 표면-개질 알루미늄 분말이 있지만, 이들 분말은 가격이 비싸다. 또한, 표면-개질 알루미늄 분말은 굴절률이 변경되어, 이의 금속 효과에 영향을 미치게 된다.
코팅제의 대규모 생산의 비용, 관리 및 제어 비용, 및 모듈식 생산 공정 필요조건의 관점에서, 알루미늄 제형을 저장 안정성이 있는 반제품(semi-finished product)으로 제조하는 것이 필수적이다. 추가적으로, 장기간 저장하여야 하는 반제품으로서, 가스 발행은 중요한 제어점이 될 것이다.
따라서, 상기 문제점을 해결하기 위해, 낮은 VOC 함량, 낮은 가스 발생, 및 저장 안정성을 가지며, 큰 상업적 잠재력과 경제적 이익을 갖는 수계 알루미늄 제형을 개발할 현실적인 필요가 있다.
본 발명자들은 많은 연구를 통해 낮은 VOC 함량, 낮은 가스 발생, 및 우수한 저장 안정성을 갖고, 수계 코팅 시스템에 적용될 때 완성된 코팅의 외관(예컨대, 금속 효과) 및 기계적 특성의 필요조건을 충족시키는 수계 알루미늄 제형을 개발하였다.
본 발명은 알루미늄 분말, 부동태화제 및 아크릴 수지를 포함하는 수계 알루미늄 제형을 제공한다.
본 발명은, 하기를 포함하는, 수계 알루미늄 제형을 제조하는 방법을 추가로 제공한다:
(1) 고속 교반하면서, 부동태화제, 선택적으로 유기 용매 및 선택적으로 기타 첨가제를 첨가한 후, 알루미늄 분말을 첨가하여 제1 프리믹스를 형성하는 단계;
(2) 아크릴 수지와 물을 순차적으로 첨가한 후, 선택적으로 기타 첨가제를 첨가하여 제2 프리믹스를 형성하는 단계; 및
(3) 고속 교반하면서, 제2 프리믹스를 제1 프리믹스에 첨가하는 단계.
본 발명은 상기 기재된 바와 같은 수계 알루미늄 제형 또는 상기 기재된 바와 같은 방법에 의해 제조된 수계 알루미늄 제형을 포함하는 코팅 조성물을 추가로 제공한다.
본 발명의 특성 및 이점은 특히 다음 실시형태의 상세한 설명에 제시될 것이다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 달리 명시적으로 언급되지 않는 한, 설명 및 청구범위에서 사용되는 숫자, 예컨대 값, 범위, 함량, 또는 백분율을 나타내는 숫자는 이 용어가 명백히 명시되어 있지 않은 경우에도 용어 "약"에 의해 모든 물질에서 달라질 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 반대로 표시되지 않는 한, 본 명세서의 설명 및 청구범위에 열거된 수치 매개변수는 모두 근사치이며, 본 발명에 의해 얻어지는 특성에 따라 달라질 수 있다.
본 발명의 광범위한 범주를 열거하는 수치 범위 및 매개변수는 근사치이지만, 특정 예에 열거된 수치 기록은 가능한 한 정확하게 기록되어야 한다. 그러나, 임의의 수치에는 본질적으로 특정 오류가 있다. 오류는 해당 측정 방법에서 발견된 표준 편차로 인한 불가피한 결과이다.
추가적으로, 본 명세서에 기재된 임의의 수치 범위는 그 안에 포함되는 모든 하위 범위를 포괄하는 것으로 의도됨이 이해되어야 한다. 예를 들어, "1 내지 10"의 범위는 최소값 1과 최대값 10 사이(이를 포함함)의 모든 하위 범위를 포함하는 것으로 의도되며, 즉 이는 1 이상인 최소값과 10 이하인 최대값을 갖는다.
본 출원에서, 달리 명시적으로 언급되지 않는 한, 단수의 사용은 복수를 포함하고 복수의 사용은 단수를 포함한다. 더욱이, 본 출원에서, 달리 명시적으로 언급되지 않는 한, "또는"의 사용은 "및/또는"을 의미하지만, 일부 경우에는 "및/또는"이 명시적으로 사용될 수 있다. 추가적으로, 본 출원에서, 달리 명시적으로 언급되지 않는 한, 영어의 관사("a" 또는 "an")에 수반되는 단수 표현의 사용은 "적어도 하나"를 의미한다. 예를 들어, "하나"의 중합체, "하나"의 코팅제 등은 임의의 이들 항목 중 하나 이상을 지칭한다. 또한, 당업자가 인식할 바와 같이, 명시적으로 언급되지 않더라도 일 실시형태의 특징(들)은 다른 실시형태와 함께 사용될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "수계(waterborne)"는 제형(또는 코팅 조성물)의 용매가 적어도 50 중량%의 물을 포함함을 의미한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "알루미늄 제형"은 코팅 조성물을 제조하기 위한 성분으로서 사용되는 알루미늄 분말-함유 혼합물을 지칭하며, 사용 시 코팅 조성물에 직접 첨가되어 금속 효과를 제공할 수 있다. 용어 "직접 첨가"는 코팅제에 첨가하기 전에 추가적인 가공 전 처리가 필요하지 않음을 의미한다.
본 발명에 따른 수계 알루미늄 제형은 경화성이 아니다. 용어 "경화성이 아닌"은 제형이 140℃에서 30분 동안 베이킹된 후, 형성된 필름 층이 50회 미만, 적합하게는 심지어 10회 미만의 MEK 이중 와이핑 값(MEK double wiping value)을 가짐을 의미한다.
본 발명에 따른 수계 알루미늄 제형은 낮은 VOC 함량을 갖는다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "VOC(휘발성 유기 화합물)"는 101.3 ㎪의 표준 대기압에서 측정 시 끓는점이 250℃(482℉) 이하인 임의의 유기 화합물을 지칭한다. 유기 용매는 VOC의 주요 공급원이다. 본 발명에 따른 수계 알루미늄 제형의 VOC 함량(무수 상태임)은 최대 약 550 g/L일 수 있다. VOC 값은 기체 크로마토그래피를 사용하여 제형 내 다양한 유기 화합물 성분의 함량을 측정하고, 다양한 성분의 함량을 합산함으로써 구할 수 있다.
본 발명에 따른 수계 알루미늄 제형은 가스 발생이 낮다. 용어 "가스 발생"은 알루미늄과 용매, 예를 들어 물의 반응에 의해 생성된 가스의 양을 지칭한다. 따라서, 가스 발생은 알루미늄 분말의 표면 부동태화의 효과를 반영하는 지표의 역할을 할 수 있다. 본 명세서에서, 가스 발생은 하기 기재된 바와 같은 가스 팽창 테스트에 의해 측정된다.
본 발명에 따른 수계 알루미늄 제형은 저장 안정성을 갖는다. 용어 "저장 안정성"은 제형이 실온에서 일정 기간 동안 방치 후 특성이 변하지 않는 상태를 유지함, 즉, 제형이 pH, 분말도, 점도 및 외관(층분리, 응집, 침전, 크러스팅(crusting), 케이킹(caking) 등의 문제가 없음)의 면에서 안정적임을 의미한다. 더욱이, 실온에서 저장된 수계 알루미늄 제형에 의해 제조된 코팅 조성물은 우수한 외관 및 기계적 특성을 나타낸다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "실온"은 15℃ 내지 30℃를 지칭한다. 본 발명에 따른 수계 알루미늄 제형은 6개월 초과의 저장 안정성을 가질 수 있다.
본 발명에 따른 수계 알루미늄 제형은 높은 알루미늄 함량을 갖는다. 용어 "알루미늄 함량"은 수계 알루미늄 분말 제형의 총 중량을 기준으로 한 알루미늄 분말의 백분율을 지칭한다. 본 발명에 따른 수계 알루미늄 제형은 약 6 중량% 초과의 알루미늄 함량, 예컨대, 적어도 약 8 중량%의 알루미늄 함량, 적합하게는 8 내지 16 중량%의 알루미늄 함량을 갖는다.
본 발명에 따른 수계 알루미늄 제형은 높은 고형분 함량을 갖는다. 용어 "고형분 함량"은 제형의 총 질량에 대한 증발 후 제형의 잔류 질량의 비율을 지칭한다. 본 발명에 따른 수계 알루미늄 제형은 적어도 22 중량%의 고형분 함량, 적합하게는 약 22 내지 28 중량%의 고형분 함량을 갖는다.
본 발명에 따른 수계 알루미늄 제형은 높은 분말도를 갖는다. 용어 "분말도"는 알루미늄 분말이 제형 내에 미세하게 분산되는 정도를 나타낸다. 본 발명에 따른 수계 알루미늄 제형은 7.0 이상의 헤그만 분말도(Hegman fineness)를 갖는다. 분말도는 스크레이퍼 분말도계(scraper fineness meter)를 사용하여 측정되며, 헤그만으로 표시된다. 측정 방법은 분말도 플레이트 상에서 뾰족한 스크레이퍼로 시험편을 균일하게 긁어내고, 스크레이퍼에 뚜렷한 연속 입자가 있는 반점이 나타날 때의 값, 즉 분말도 값을 판독하는 것일 수 있다.
본 발명에 따른 수계 알루미늄 제형은 코팅 조성물, 특히 수계 코팅 조성물을 제조하는 데 사용될 수 있다. 본 발명의 수계 알루미늄 제형을 포함하는 수계 코팅제는 우수한 외관(예컨대, 금속 효과) 및 기계적 특성을 갖는다. 수계 코팅 조성물은 자동차 기재(automobile substrate), 예컨대, 자동차 차체용 기재를 코팅하는 데 적합할 수 있다. 수계 코팅 조성물은 금속 기재를 코팅하는 데 적합할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "코팅"은 임의의 코팅층 없이 기재를 코팅하는 것. 또는 하나 이상의 코팅층으로 기재를 코팅하는 것을 지칭할 수 있다.
본 출원의 수계 알루미늄 제형을 포함하는 코팅 조성물은 6 중량% 이하의 알루미늄 함량을 가질 수 있다. 알루미늄 함량은 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 한 알루미늄 분말의 백분율을 지칭한다. 본 출원의 수계 알루미늄 제형을 포함하는 코팅 조성물은 22 중량% 미만의 고형분 함량, 적합하게는 18 내지 22 중량%의 고형분 함량을 가질 수 있다. 고형분 함량은 코팅 조성물의 총 질량에 대한 증발 후 코팅 조성물의 잔류 질량의 비율을 지칭한다.
본 발명은 알루미늄 분말, 부동태화제 및 아크릴 수지를 포함하는 수계 알루미늄 제형을 제공한다.
본 발명에 따른 수계 알루미늄 제형에 사용되는 알루미늄 분말은 통상적인 알루미늄 분말일 수 있다. 용어 "통상적인 알루미늄 분말"은 표면이 개질되지 않은 알루미늄 분말을 지칭한다. 용어 "개질"은 기계화학적 개질, 표면 화학적 개질, 산화 개질, 코팅 개질, 플라즈마 처리 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 본 발명에 따른 수계 알루미늄 제형에 사용되는 알루미늄 분말은 표면이 개질된 알루미늄 분말을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 수계 알루미늄 제형에 사용되는 알루미늄 분말은 임의의 적합한 치수를 가질 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 사용되는 알루미늄 분말은 5 내지 30 ㎛의 입자 직경을 가질 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 사용되는 알루미늄 분말은 5:1 내지 10:1의 직경 대 두께 비를 가질 수 있다. 용어 "직경 대 두께 비"는 알루미늄 분말의 직경 대 두께의 비를 지칭한다. 용어 "입자 직경" 및 "두께"는 D50크기이며, 즉 입자의 50%가 측정된 치수 범위 내의 치수를 갖는다. 입자 치수는 상업적으로 입수 가능한 입자 크기 분석기로 측정될 수 있다.
일반적으로, 수계 알루미늄 제형의 총 중량을 기준으로, 본 발명에 따른 수계 알루미늄 제형은 약 6 중량% 초과, 적합하게는 적어도 약 7 중량%, 적합하게는 적어도 약 8 중량%, 및/또는 최대 약 20 중량%, 예컨대, 최대 약 16 중량%, 적합하게는 최대 약 14 중량%의 알루미늄 분말을 포함할 수 있다. 수계 알루미늄 제형의 총 중량을 기준으로, 알루미늄 분말은 수계 알루미늄 제형에 약 6 내지 20 중량%, 적합하게는 7 내지 16 중량%, 예컨대, 8 내지 14 중량%, 또는 이들 종점 값의 임의의 다른 조합의 범위로 존재할 수 있다.
본 발명에 따른 수계 알루미늄 제형에 사용되는 부동태화제는 인산염-개질 부동태화제를 포함한다. 용어 "인산염-개질 부동태화제"는 인산염 기를 함유하고 알루미늄 분말의 표면을 부동태화시키는 기능을 할 수 있는 화합물을 지칭한다.
일반적으로, 수계 알루미늄 제형의 총 중량을 기준으로, 본 발명에 따른 수계 알루미늄 제형은 적어도 약 3 중량%, 적합하게는 적어도 약 5 중량%, 및/또는 최대 약 10 중량%, 적합하게는 최대 약 7 중량%의 인산염-개질 부동태화제를 포함할 수 있다. 수계 알루미늄 제형의 총 중량을 기준으로, 인산염-개질 부동태화제는 수계 알루미늄 제형에 약 3 내지 10 중량%, 적합하게는 5 내지 7 중량%, 또는 이들 종점 값의 임의의 다른 조합의 범위로 존재할 수 있다.
본 발명에 따른 수계 알루미늄 제형에 사용되는 아크릴 수지는 아크릴 또는 메타크릴 단량체의 동중중합체, 또는 아크릴 또는 메타크릴 단량체와 다른 시스템(들)의 공중합체를 지칭한다.
본 발명에 따른 수계 알루미늄 제형에 사용되는 아크릴 수지는 10 내지 40 중량부의 아크릴 단량체 I, 50 내지 80 중량부의 아크릴 단량체 II, 및 2 내지 10 중량부의 기능성 단량체를 포함하는 단량체 혼합물로부터 제조될 수 있다. 아크릴 단량체 I은 에틸 아크릴레이트, n-뷰틸 아크릴레이트, 아이소-뷰틸 아크릴레이트, 및 n-프로필 아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있다. 적합하게는, 아크릴 단량체 I은 적어도 n-뷰틸 아크릴레이트를 포함한다. 아크릴 단량체 II는 메타크릴산, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 및 n-뷰틸 메타크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있다. 적합하게는, 아크릴 단량체 II는 적어도 메타크릴산, 메틸 메타크릴레이트를 포함한다. 기능성 단량체는 하이드록시프로필 아크릴레이트, 하이드록시프로필 메타크릴레이트, 하이드록시에틸 아크릴레이트, 하이드록시에틸 메타크릴레이트 및 에틸렌 글라이콜 다이메타크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있다. 적합하게는, 기능성 단량체는 적어도 하이드록시에틸 아크릴레이트, 하이드록시에틸 메타크릴레이트, 에틸렌 글라이콜 다이메타크릴레이트를 포함한다.
아크릴 단량체 I, 아크릴 단량체 II 및 기능성 단량체는 아크릴 수지 총 중량의 적어도 90%, 예를 들어 적어도 95%, 예컨대, 적어도 98 중량%, 또는 심지어 100 중량%를 차지할 수 있다.
본 발명의 수계 알루미늄 제형에 사용하기에 적합한 아크릴 수지는 10 내지 80 mg KOH/g의 하이드록실가, 예컨대, 20 내지 60 mg KOH/g의 하이드록실가를 가질 수 있다. 하이드록실가는 1 그램의 수지 중 하이드록실기와 동등한 수산화칼륨(KOH)의 밀리그램을 지칭한다. 적합하게는, 아크릴 수지는 5 내지 40 mg KOH/g의 산가, 예컨대, 10 내지 30 mg KOH/g의 산가를 가질 수 있다. "산가"는 1 그램의 수지 중 유리 산을 중화시키는 데 필요한 KOH의 밀리그램을 지칭한다. 적합하게는, 아크릴 수지는 0℃ 내지 80℃의 유리 전이 온도, 예컨대, 20℃ 내지 50℃의 유리 전이 온도를 가질 수 있다. "유리 전이 온도"는 주파수 10 Hz, 진폭 5 mm, 온도 구배 -100℃ 내지 250℃, 및 ASTM D7028에 따라 tanδ 곡선의 피크로 결정된 Tg의 측정 매개변수를 이용하여 TA Instruments Q800 기기를 사용하여 동적 열기계 분석기(DMA)로 측정될 수 있다.
본 발명의 수계 알루미늄 제형에 사용하기에 적합한 아크릴 수지는 고형분 함량이 25 내지 30 중량%인 에멀션 형태일 수 있다. "고형분 함량"은 에멀션의 원래 질량 중 증발 후 용액의 잔류 질량의 백분율을 지칭한다.
일반적으로, 수계 알루미늄 제형의 총 중량을 기준으로, 본 발명에 따른 수계 알루미늄 제형은 적어도 약 2 중량%, 적합하게는 적어도 약 3 중량%, 및/또는 최대 약 8 중량%, 적합하게는 최대 약 5 중량%의 아크릴 수지를 포함할 수 있다. 수계 알루미늄 제형의 총 중량을 기준으로, 아크릴 수지는 수계 알루미늄 제형에 2 내지 8 중량%, 적합하게는 3 내지 5 중량%, 또는 이들 종점 값의 임의의 다른 조합의 범위로 존재할 수 있다.
적합하게는, 본 발명에 따른 수계 알루미늄 제형에서, 아크릴 수지에 대한 알루미늄 분말의 중량비는 적어도 2, 적합하게는 적어도 3, 예컨대, 적어도 3.5, 적어도 4, 및/또는 최대 7, 적합하게는 최대 6, 예컨대, 최대 5.5, 최대 5일 수 있다. 적합하게는, 본 발명에 따른 수계 알루미늄 제형에서, 아크릴 수지에 대한 알루미늄 분말의 중량비는 2 내지 7, 예를 들어 3 내지 6, 예를 들어 3.5 내지 5.5, 적합하게는 4 내지 5, 또는 이들 종점 값의 임의의 다른 조합일 수 있다.
본 발명에 따른 수계 알루미늄 제형은 유기 아민을 포함할 수 있다. 적합하게는, 본 발명에 사용하기 위한 유기 아민은 다이메틸 에탄올 아민(DMEA)을 포함한다. 일반적으로, 수계 알루미늄 제형의 총 중량을 기준으로, 본 발명에 따른 수계 알루미늄 제형은 약 0.1 내지 2 중량%의 유기 아민을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 수계 알루미늄 제형은 계면활성제를 포함할 수 있다. 적합하게는, 본 발명에 사용하기 위한 계면활성제는 습윤 및 소포 특성을 갖는 다기능성 계면활성제를 포함한다. 일반적으로, 수계 알루미늄 제형의 총 중량을 기준으로, 본 발명에 따른 수계 알루미늄 제형은 약 2 내지 10 중량%의 계면활성제를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 수계 알루미늄 제형은 기재 습윤제를 포함할 수 있다. 적합하게는, 본 발명에 사용하기 위한 기재 습윤제는 규소-무함유 기재 습윤제를 포함한다. 적합하게는 기재 습윤제는 발포 경향이 낮은 규소-무함유 기재 습윤제를 포함한다. 일반적으로, 수계 알루미늄 제형의 총 중량을 기준으로, 본 발명에 따른 수계 알루미늄 제형은 약 1 내지 5 중량%의 기재 습윤제를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 수계 알루미늄 제형은 유기 용매를 더 포함할 수 있다. 유기 용매는 알코올계, 알코올 에터계 및/또는 지방족 탄화수소계 유기 용매를 포함한다. 적합한 유기 용매의 예는 알코올, 예컨대, 에탄올, 뷰탄올, 아이소프로판올 등; 알코올 에터, 예컨대, 프로필렌 글라이콜 메틸 에터, 다이프로필렌 글라이콜 메틸 에터, 에틸렌 글라이콜 뷰틸 에터, 프로필렌 글라이콜 뷰틸 에터 등; 및 지방족 탄화수소, 예컨대, 펜탄, 헥산, 옥탄 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 수계 알루미늄 제형의 총 중량을 기준으로, 본 발명에 따른 수계 알루미늄 제형은 약 5 내지 10 중량%의 유기 용매를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 수계 알루미늄 제형은 제형의 총 중량을 기준으로 30 내지 70 중량%의 물을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 수계 알루미늄 제형은 제형 중 성분의 상용성을 촉진시키는 분산제; 거품 형성을 억제하고 생성된 거품이 생산 동안 빠져나오거나 부서질 수 있도록 하는 거품 억제제 및 소포제; pH를 제어하고 코팅을 안정화시키기 위한 pH 조절제; 점도를 증가시키고 침전 및 층 분리로부터 형성물을 보호하는 증점제; 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는 기타 첨가제(보조제) 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 존재하는 경우, 각각의 첨가제는 제형의 총 중량을 기준으로 최대 약 2 중량%의 양으로 존재한다.
본 발명은, 하기를 포함하는, 수계 알루미늄 제형을 제조하는 방법을 추가로 제공한다:
(1)
고속 교반하면서, 부동태화제, 선택적으로 유기 용매, 및 선택적으로 기타 첨가제를 첨가한 후, 알루미늄 분말을 첨가하여 제1 프리믹스를 형성하는 단계;
(2)
아크릴 수지와 물을 순차적으로 첨가한 후, 선택적으로 기타 첨가제를 첨가하여 제2 프리믹스를 형성하는 단계; 및
(3)
고속 교반하면서, 제2 프리믹스를 제1 프리믹스에 첨가하는 단계.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이 "고속 교반"은 "고속 분산(high-speed dispersing/dispersion)"으로도 알려져 있으며, 상업적으로 입수 가능한 고속 교반기 또는 고속 분산기에 의해 수행되는 혼합 및/또는 분산을 지칭한다. 고속 교반은 임의의 적합한 회전 속도를 채택할 수 있다. 예를 들어, 고속 교반은 600 내지 1000 rpm의 회전 속도를 채택할 수 있다.
본 발명에 따른 방법에서, 상기 단계 (1)에서 수득된 제1 프리믹스는 유기 용매와 1:1의 비율로 혼합된 후 5.5 이상의 헤그만 분말도를 가질 수 있다. 유기 용매는 알코올계, 알코올 에터계, 및/또는 지방족 탄화수소계 유기 용매를 포함한다. 적합하게는, 상기 단계 (1)에서 고속 교반 시간은 15 내지 30분일 수 있다.
본 발명에 따른 방법에서, 상기 단계 (2)에서 수득된 제2 프리믹스는 7.5 이상의 헤그만 분말도를 갖는다. 적합하게는, 상기 단계 (2)에서 고속 교반 시간은 15 내지 30분일 수 있다.
본 발명에 따른 방법에서, 상기 단계 (3)은 추가적인 물을 첨가하여 실온에서 측정 시 점도를 50 내지 90 mPa.s로 조정하는 것을 더 포함한다. 점도는 실온 및 1000 s-1의 전단 속도에서 측정될 수 있다. 적합하게는, 상기 단계 (3)에서 고속 교반 시간은 15 내지 30분일 수 있다.
본 발명에 따른 방법에서, 상기 단계 (1)의 기타 첨가제는 유기 아민을 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 방법에서, 상기 단계 (1)의 기타 첨가제는 계면활성제를 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 방법에서, 상기 단계 (1)의 기타 첨가제는 기재 습윤제를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 방법에서, 상기 단계 (2)의 기타 첨가제는 유기 아민을 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 방법에서, 상기 단계 (2)의 기타 첨가제는 증점제를 포함할 수 있다.
상기 방법에 따라 제조된 수계 알루미늄 제형은 7.0 이상의 헤그만 분말도를 가질 수 있다.
적합하게는, 본 발명에 따라 수계 알루미늄 제형을 제조하는 방법은, 하기를 포함한다:
(1)
고속 교반하면서, 부동태화제, 유기 용매, 유기 아민, 계면활성제, 기재 습윤제를 첨가한 후, 알루미늄 분말을 첨가하여 제1 프리믹스를 형성하는 단계;
(2)
고속 교반하면서, 아크릴 수지, 물을 순차적으로 첨가한 후, 유기 아민, 증점제를 첨가하여 제2 프리믹스를 형성하는 단계;
(3)
고속 교반하면서, 제2 프리믹스를 제1 프리믹스에 첨가하고, 추가적인 물을 첨가하여 점도를 (실온에서) 50 내지 90 mPa.s로 조정하는 단계. 점도는 실온 및 1000 s-1의 전단 속도에서 측정될 수 있다.
본 발명은 상기 수계 알루미늄 제형 또는 상기 방법에 따라 제조된 수계 알루미늄 제형을 포함하는 수계 코팅 조성물을 추가로 제공한다. 수계 코팅 조성물은 필름-형성 수지를 더 포함할 수 있다. 적합하게는, 수계 코팅 조성물에서, 필름-형성 수지에 대한 알루미늄 분말의 중량비는 0.4 이하, 적합하게는 0.35 이하, 예컨대, 0.3 이하일 수 있다.
수계 코팅 조성물은 기재를 코팅하는 데 사용될 수 있다. 기재는 금속 기재를 포함한다. 기재는 차량의 일부, 예를 들어 자동차 차체이다. 수계 코팅 조성물은 당업계의 임의의 공지된 표준 방법, 예를 들어 스프레이 코팅, 디핑 코팅(dipping coating), 롤러 코팅, 브러쉬 코팅 등으로 도포된 다음, 가열 및/또는 방사선 조건 하에 경화되어 코팅을 형성할 수 있다.
실시예
다음 실시예는 본 발명을 추가로 예시하기 위해 제공되지만, 본 발명을 실시예의 세부 사항으로 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 다음 실시예에서 모든 부(part) 및 백분율은 달리 언급되지 않는 한 중량 기준이다.
실시예:
하기 표 1에 열거된 성분 및 양을 사용하여 본 발명에 의해 제공되는 수계 알루미늄 제형 Ex1 내지 Ex3을 제조하였다. 특정 단계로는, (1) 고속 교반하면서, 부동태화제, 유기 용매, 유기 아민, 계면활성제, 기재 습윤제를 첨가한 후, 알루미늄 분말을 첨가하고, 15 내지 30분 동안 교반하여 제1 프리믹스를 형성하는 단계; (2) 고속 교반하면서, 아크릴 수지, 물을 순차적으로 첨가한 후, 유기 아민, 증점제를 첨가하고, 15 내지 30분 동안 교반하여 제2 프리믹스를 형성하는 단계; (3) 고속 교반하면서, 제2 프리믹스를 제1 프리믹스에 첨가한 후, 추가적인 물을 첨가하여 점도를 (실온 및 1000 s-1의 교반 속도에서) 50 내지 90 mPa.s로 조정하고 15 내지 30분 동안 교반하는 단계를 포함한다.
a 고형분 함량이 55 내지 80 중량%인 통상적인 알루미늄 분말 제품;
b PPG로부터 입수 가능한 고형분 함량이 45 내지 70 중량%인 인산염-개질 부동태화제;
c DEMA;
d 다기능성 계면활성제;
e 발포 경향이 낮은 규소-무함유 기재 습윤제;
f 알코올 에터계 유기 용매;
g 고형분 함량이 20 내지 35 중량%인 아크릴 수지 에멀션으로서, 아크릴 고형분은 10 내지 40 중량부의 아크릴 단량체 I, 50 내지 80 중량부의 아크릴 단량체 II, 2 내지 10 중량부의 기능성 단량체를 포함하는 단량체 혼합물로부터 제조되며, 아크릴 단량체 I은 n-뷰틸 아크릴레이트를 포함하고; 아크릴 단량체 II는 메타크릴산, 메틸 메타크릴레이트를 포함하며; 기능성 단량체는 하이드록시에틸 아크릴레이트, 하이드록시에틸 메타크릴레이트, 에틸렌 글라이콜 다이메타크릴레이트를 포함하는, 아크릴 수지 에멀션;
h 증점제: BYK AQUATIX 8421.
비교예:
하기 표 2에 열거된 성분 및 양을 사용하여 알루미늄 제형 CE1을 제조하였다. 특정 단계로는, 고속 교반하면서, 유기 용매, 아미노 수지, 유기 아민, 부동태화제를 첨가한 후, 알루미늄 분말을 첨가하고, 15 내지 30분 동안 교반하는 단계를 포함한다.
a 고형분 함량이 55 내지 80 중량%인 통상적인 알루미늄 분말 제품;
b PPG로부터 입수 가능한 고형분 함량이 45 내지 70 중량%인 인산염-개질 부동태화제;
c DEMA;
d 에터화 아미노 수지;
f 알코올 에터계 유기 용매.
성능 테스트:
본 발명에 의해 제공되는 수계 알루미늄 제형 EX1 내지 EX3 및 비교예 CE1에 대해 하기와 같은 다양한 테스트를 수행하였다:
1 - 가스 발생:
수계 알루미늄 제형 Ex1 내지 Ex3을 실온에서 24시간 동안 방치한 다음, 각각의 제형 250g을 가스 발생 장치에 넣었다. 테스트 샘플 Ex1 내지 Ex3이 담긴 장치를 40℃의 항온 수조에 2시간 동안 넣은 다음, 가스 발생 장치에 시험용수를 주입하고, 그 다음 밀봉하여 테스트를 시작하였다. 7일 후, 장치(상부 챔버)에서 배출된 물을 꺼내고 메스실린더에서 측정하였다. 그 결과 생긴 부피는 가스 발생으로 간주된다.
주: 1) 수조의 수위는 테스트 샘플보다 더 높아야 함; 2) 가스 발생 장치의 밀봉에 추가적으로, 수조의 물이 휘발되는 것을 막기 위해 수조는 밀봉되어야 함.
2 - VOC 함량
본 명세서에서, 본 발명에 따른 수계 알루미늄 제형 Ex1 내지 Ex3 및 비교예 CE1의 VOC(무수 상태임, g/L)를 다음 방법에 기반하여 계산하였다:
1g의 제형에 대하여, 제형 중 각각의 성분의 질량 mi, 제형 중 물의 질량 mw 및 조성물의 밀도 ρs를 각각 측정하였다.
다음 식에 따라 계산을 수행하였다,
여기서, ρw는 23℃에서 물의 밀도이다.
3 - 안정성
수계 알루미늄 제형 Ex1 내지 Ex3 및 비교예 CE1을 초기 pH, 분말도, 및 점도에 대해 테스트하고 기록하였으며; 항온-40℃ 폭발-방지 박스에 넣었다. 매주 샘플을 꺼내고 실온으로 냉각시킨 다음, pH, 분말도, 및 점도에 대해 테스트하고 기록하였으며, 층 분리, 응집, 침전, 크러스팅, 케이킹 등의 발생에 대해 관찰하였다. 이는 1개월 동안 지속하였다. 상업적으로 입수 가능한 pH 측정기 및 점도계로 pH 및 점도를 측정하였다. 분말도는 스크레이퍼 분말도계로 측정하였으며, 미크론으로 표시하였다.
pH, 분말도 및 점도에 대해서는, 해당하는 초기 데이터와 비교하여 각각의 현재 데이터의 변화, 즉 (현재 데이터 -초기 데이터)/초기 데이터를 계산하였다. 변화가 60% 이내이면, 안정성은 적격인 것으로 간주되고; 변화가 60% 초과이면, 안정성은 부적격인 것으로 간주된다.
상태에 있어서는, 층 분리, 응집, 침전, 크러스팅, 케이킹 등이 발생하지 않으면 적격인 것으로 간주된다.
4 - 기타 성능 테스트
코팅에 알루미늄 제형을 사용함에 있어서, 수계 알루미늄 제형 Ex1 내지 Ex3 및 비교예 CE1을 도포에 사용하고 주요 특성에 대해 비교하였다.
실온에서 1개월 동안 저장한 수계 알루미늄 제형 Ex1 내지 Ex3 및 새로 제조한 비교예 CE1을 동일한 PPG 시판 수계 베이스코트에 첨가하였다. 그 다음, 생성된 베이스코트에 대해 플립-플롭 지수(Flip-flop Index), 외관, 및 기계적 특성에 대하여 테스트를 수행하였다.
FI(플립-플롭 지수)는 코팅의 플립-플롭 효과를 지칭한다. 본 명세서에서, 15, 45, 및 110도 각도에서의 밝기 값은 각각 BYK-mac i 다각도 색차계를 사용하여 측정하였고, 다음 식에 따라 계산을 수행하였다:
FI=2.69*(L15-L110)1.11/(L45)0.86
층 분리, 응집, 침전, 크러스팅, 케이킹 등과 같은 현상의 존재에 대해 외관을 관찰하였다.
주: CE1의 다양한 특성 테스트 결과를 참조하여, =는 동일한 수준을 나타내고, +는 참조 수준보다 더 높은 수준, 즉 더 양호함을 나타낸다.
상기 특성 결과로부터 본 발명에 의해 제공되는 수계 알루미늄 제형이 낮은 VOC 및 가스 발생, 그리고 우수한 저장 안정성을 갖는다는 것을 알 수 있다. 1개월 저장 후, 수계 알루미늄 제형으로부터 제조된 수계 베이스코트는 우수한 플립-플롭 효과 및 외관을 가지며, 새로 제조한 알루미늄 페이스트로 제조된 코팅과 비슷한 기계적 특성을 갖는다.
본 발명의 특정 양태가 예시되고 기재되었지만, 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않으면서 많은 다른 변화 및 변형이 이루어질 수 있음은 당업자에게 명백하다. 따라서, 첨부된 청구범위는 본 발명의 범주 내에 속하는 이러한 변화 및 변형 모두를 포괄하는 것으로 의도된다.
Claims (24)
- 알루미늄 분말, 부동태화제 및 아크릴 수지를 포함하는 수계 알루미늄 제형(waterborne aluminum formulation).
- 제1항에 있어서, 상기 제형은 경화성이 아닌, 수계 알루미늄 제형.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제형은 22 중량% 이상의 고형분 함량을 갖는, 수계 알루미늄 제형.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 아크릴 수지에 대한 상기 알루미늄 분말의 중량비는 2 이상인, 수계 알루미늄 제형.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제형은 상기 제형의 총 중량을 기준으로 6 중량% 초과의 알루미늄 함량을 갖는, 수계 알루미늄 제형.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제형은 상기 제형의 총 중량을 기준으로 8 내지 16 중량%의 알루미늄 함량을 갖는, 수계 알루미늄 제형.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 아크릴 수지는 10 내지 40 중량부의 아크릴 단량체 I, 50 내지 80 중량부의 아크릴 단량체 II 및 2 내지 10 중량부의 기능성 단량체를 포함하는 단량체 혼합물로부터 제조되되, 상기 아크릴 단량체 I은 에틸 아크릴레이트, n-뷰틸 아크릴레이트, 아이소뷰틸 아크릴레이트, 및 n-프로필 아크릴레이트로부터 선택되는 하나 이상이고; 상기 아크릴 단량체 II는 메타크릴산, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 및 n-뷰틸 메타크릴레이트로부터 선택되는 하나 이상이며; 상기 기능성 단량체는 하이드록시프로필 아크릴레이트, 하이드록시프로필 메타크릴레이트, 하이드록시에틸 아크릴레이트, 하이드록시에틸 메타크릴레이트 및 에틸렌 글라이콜 다이메타크릴레이트로부터 선택되는 하나 이상인, 수계 알루미늄 제형.
- 제7항에 있어서, 상기 아크릴 단량체 I은 적어도 n-뷰틸 아크릴레이트를 포함하고, 상기 아크릴 단량체 II는 적어도 메타크릴산, 메틸 메타크릴레이트를 포함하며, 상기 기능성 단량체는 적어도 하이드록시에틸 아크릴레이트, 하이드록시에틸 메타크릴레이트 및 에틸렌 글라이콜 다이메타크릴레이트를 포함하는, 수계 알루미늄 제형.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 아크릴 수지는 10 내지 80 mg KOH/g의 하이드록실가, 5 내지 40 mg KOH/g의 산가 및 0 내지 80℃의 유리 전이 온도를 갖는, 수계 알루미늄 제형.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 부동태화제는 인산염 개질 부동태화제를 포함하는, 수계 알루미늄 제형.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알루미늄 분말은 표면이 개질되지 않은 알루미늄 분말을 포함하는, 수계 알루미늄 제형.
- 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 계면활성제를 더 포함하는, 수계 알루미늄 제형.
- 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 규소-무함유 기재 습윤제를 더 포함하는, 수계 알루미늄 제형.
- 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알루미늄 제형은 무수 상태에서 측정 시 최대 550 g/L의 VOC를 갖는, 수계 알루미늄 제형.
- 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제형은 7.0 이상의 헤그만 분말도(Hegman fineness)를 갖는, 수계 알루미늄 제형.
- 수계 알루미늄 제형을 제조하는 방법으로서,
(1) 고속 교반하면서, 부동태화제, 선택적으로 유기 용매 및 선택적으로 기타 첨가제를 첨가한 후, 알루미늄 분말을 첨가하여 제1 프리믹스를 형성하는 단계;
(2) 아크릴 수지와 물을 순차적으로 첨가한 후, 선택적으로 기타 첨가제를 첨가하여 제2 프리믹스를 형성하는 단계; 및
(3) 고속 교반하면서, 상기 제2 프리믹스를 상기 제1 프리믹스에 첨가하는 단계
를 포함하는 방법. - 제16항에 있어서, 상기 단계 (1)에서 수득된 상기 제1 프리믹스는 유기 용매와 1:1의 비율로 혼합된 후 측정 시 5.5 이상의 헤그만 분말도를 갖는, 방법.
- 제16항 또는 제17항에 있어서, 상기 단계 (2)에서 수득된 상기 제2 프리믹스는 7.5 이상의 헤그만 분말도를 갖는, 수계 알루미늄 제형.
- 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단계 (3)은 물을 첨가하여 실온에서 측정 시 점도를 50 내지 90 mPa.s로 조정하는 것을 더 포함하는, 방법.
- 제16항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수계 알루미늄 제형은 7.0 이상의 헤그만 분말도를 갖는, 방법.
- 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항의 수계 알루미늄 제형 또는 제16항 내지 제20항 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조된 수계 알루미늄 제형을 포함하는 코팅 조성물.
- 제21항에 있어서, 상기 코팅 조성물은 수계인, 코팅 조성물.
- 제21항 또는 제22항에 있어서, 상기 코팅 조성물은 상기 조성물의 총 중량을 기준으로 6 중량% 이하의 알루미늄 함량을 갖는, 코팅 조성물.
- 제21항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물은 자동차 기재(auto substrate)에 도포되는, 코팅 조성물.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111415104.5 | 2021-11-25 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20240105457A true KR20240105457A (ko) | 2024-07-05 |
Family
ID=
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106221458A (zh) | 一种钢结构专用防腐水漆及其制备方法 | |
| CN110885574B (zh) | 一种水性无机硅酸盐富锌涂料及其制备方法 | |
| CN107858078B (zh) | 一种环氧木器封闭剂及其制备方法和应用 | |
| CN106010161B (zh) | 一种水性金属防腐材料及其制备方法 | |
| WO2023093806A1 (en) | Waterborne aluminum formulation and method of preparing the same | |
| CN110591505A (zh) | 厚涂型水性环氧富锌防腐涂料及其制备方法 | |
| CN110791133B (zh) | 一种水性纳米环氧富锌涂料及其制备方法 | |
| JPH07133440A (ja) | アルミニウム顔料 | |
| US6114412A (en) | Water-based ink with metallic gloss for direct fill in ball-point pen | |
| CN108250867A (zh) | 一种水性银色工艺漆及其制备方法 | |
| CN111253825B (zh) | 水性丙烯酸接枝改性聚硅氧烷涂料及制备方法和应用 | |
| CN109880496A (zh) | 一种汽车保险杠快干型涂料及其制备方法 | |
| KR20240105457A (ko) | 수계 알루미늄 제형 및 이의 제조 방법 | |
| CN112812634A (zh) | 一种水性保温杯烤漆及其制备方法 | |
| CN109423096B (zh) | 一种水性多功能导电涂料及其制备方法 | |
| CN101928364A (zh) | 耐油羟基丙烯酸树脂及其制备方法和用途 | |
| CN109294421A (zh) | 一种保温杯专用耐污手感水漆及其制备方法 | |
| CN115011188A (zh) | 一种环保型水性排污井盖专用漆及其制备方法 | |
| CN104031496B (zh) | 一种静电硬膜防锈漆及其制备方法 | |
| CN113445035B (zh) | 一种锌粉的钝化方法 | |
| CN115286963A (zh) | 一种单组分水性丙烯酸底面合一漆及其制备方法和应用 | |
| CN105131719B (zh) | 一种防护粘结性强的醇基银纳米线导电墨水 | |
| CN112574628B (zh) | 一种水性自喷漆及其制备方法 | |
| CN113897118A (zh) | 一种环保型超高固含环氧涂料“桔子漆”及其制备方法和应用 | |
| CN109535872A (zh) | 一种溶剂型铝浆的钝化处理产品 |