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KR102077451B1 - 둘 이상의 상이한 폴리에스테르를 함유하는 비수성 코팅 재료의 충전제 층을 갖는 다층 코팅 - Google Patents

둘 이상의 상이한 폴리에스테르를 함유하는 비수성 코팅 재료의 충전제 층을 갖는 다층 코팅 Download PDF

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KR102077451B1
KR102077451B1 KR1020147026181A KR20147026181A KR102077451B1 KR 102077451 B1 KR102077451 B1 KR 102077451B1 KR 1020147026181 A KR1020147026181 A KR 1020147026181A KR 20147026181 A KR20147026181 A KR 20147026181A KR 102077451 B1 KR102077451 B1 KR 102077451B1
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coating material
polyester
weight
coating
multicoat
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KR1020147026181A
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KR20140135768A (ko
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하인리히 본네만
마르쿠스 오베르호프
마르틴 리핑
베아테 포드라스키-피칙
뤼즈 까롤 모르실로
미하엘 하르퉁
Original Assignee
바스프 코팅스 게엠베하
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Abstract

본 발명은 하기 단계를 포함하는 멀티코트 코팅의 제조 방법에 관한 것이다:
i) 임의로 사전처리된 기재에 프라이머-서피서 코트 (I) 를 적용하는 단계,
ii) 프라이머-서피서 코트 (I) 를 경화시키는 단계,
iii) 경화된 프라이머-서피서 코트 (I) 에 베이스코트 (II) 를 적용하는 단계,
iv) 임의로 베이스코트 (II) 를 경화시키는 단계,
v) 경화된 또는 경화되지 않은 베이스코트 (II) 에 클리어코트 (III) 를 적용하는 단계, 및
vi) 클리어코트 (III) 또는 단계 iv) 에서 베이스코트가 경화되지 않은 경우 베이스코트 및 클리어코트를 경화시키는 단계,
상기 프라이머-서피서 코트 (I) 는 하기를 포함하는 비수성, 용제계 코팅 재료 (F) 를 적용함으로써 수득되는 것을 특징으로 함:
총 코팅 재료 (F) 를 기준으로 20 중량% 이상의, 하나 이상의 유기 용제, 및 또한
A1) 총 코팅 재료 (F) 를 기준으로 8 중량% 이상의, 20℃ 이상의 유리 전이 온도 및 0 내지 40 ㎎ KOH/g 의 산가를 갖는 하나 이상의 제 1 폴리에스테르 (A1),
A2) 총 코팅 재료 (F) 를 기준으로 8 중량% 이상의, (A1) 와 상이하고 10℃ 이하의 유리 전이 온도를 갖는 하나 이상의 제 2 폴리에스테르 (A2),
B) 하나 이상의 가교제 (B), 및
C) 총 코팅 재료 (F) 를 기준으로 8 중량% 이상의, 하나 이상의 충전제 및/또는 안료 (C).
본 발명은 또한 상기 방법에 따라 수득될 수 있는 다층 코팅 및 상기 다층 코팅으로 코팅된 기재에 관한 것이다.

Description

둘 이상의 상이한 폴리에스테르를 함유하는 비수성 코팅 재료의 충전제 층을 갖는 다층 코팅 {MULTILAYER COATING WITH A FILLER LAYER MADE OF A NON-AQUEOUS COATING MATERIAL CONTAINING AT LEAST TWO DIFFERENT POLYESTERS}
본 발명은 폴리에스테르에 기초하는 비수성, 용제-계 코팅 재료로부터 제조된 프라이머-서피서 코트를 갖는 멀티코트 코팅에 관한 것이다. 본 발명은 또한 멀티코트 코팅의 제조 방법, 멀티코트 코팅으로 코팅된 기재, 더욱 특히 자동차 바디에 관한 것이다.
폴리에스테르에 기초하는 비수성 용제-계 (즉, "종래의") 코팅 재료는 피니시 (코팅) 의 제조에 관해 알려져 있다. 자동차 OEM 피니싱 및 또한 자동차 리피니시에서, 예를 들어, 일렉트로코트, 프라이머-서피서 코트, 베이스코트 및 클리어코트로 이루어질 수 있는, 멀티코트 코팅이 통상적으로 사용된다. 멀티코트 코팅은, 예를 들어, 스톤칩 (stonechip) 저항성 및 유해 물질 예컨대 조분 (bird droppings) 에 대한 저항성에 관하여 까다로운 요건을 적용받는다. 특히 프라이머-서피서 코트는, 양호한 연마성 (sandability), 기재의 효과적 평활화 (양호한 충전 능력) 및 기재 및 덧씌워지는 페인트 코트에 대한 효과적 접착력을 특징으로 할 뿐만 아니라, 매우 양호한 스톤칩 저항성 및 높은 조분 저항성에도 기여해야 한다.
멀티코트 코팅의 일부로서, 공지된 종류의, 예를 들어, "Automotive Paints and Coatings" ("Primer Surfacer"; Streitberger and Doessel, Wiley-VCH 2008) 로부터의, 기존의 종래의 프라이머-서피서 제형은 대부분의 자동차 제조사의 통상적 스톤칩 보호 사양을 만족시키지만, 조분 저항성의 관한 요건을 동시에 만족시키지는 않는다. 조분으로부터의 공격적 물질은 상부 페인트 코트를 통해 프라이머-서피서 코트까지 침투할 수 있고, 기존의 종래의 프라이머-서피서 제형과 함께, 종종 프라이머-서피서 코트와 베이스코트 사이의 박리, 및 그에 따른 페인트의 플레이킹을 초래한다.
그러므로, 본 발명에 의해 다뤄지는 문제는 매우 양호한 스톤칩 저항성 및 동시에 높은 조분 저항성을 나타내는, 프라이머-서피서 코트, 베이스코트 및 클리어코트를 포함하는 멀티코트 코팅을 제공하는 것이었다. 상기 멀티코트 코팅은 더욱 특히 자동차 OEM 피니싱에 적합해야 한다. 게다가, 코팅 재료 (이로부터 프라이머-서피서 코트가 수득됨) 는 충분한 유통 기한을 가져야 한다.
상기 문제는 놀랍게도 하기 단계를 포함하는 제조 방법에 의해 수득가능한 멀티코트 페인트 시스템에 의해 해결된다:
i) 임의로 사전처리된 기재에 프라이머-서피서 코트 (I) 를 적용하는 단계,
ii) 프라이머-서피서 코트 (I) 를 경화시키는 단계,
iii) 경화된 프라이머-서피서 코트 (I) 에 베이스코트 (II) 를 적용하는 단계,
iv) 임의로 베이스코트 (II) 를 경화시키는 단계,
v) 경화된 또는 경화되지 않은 베이스코트 (II) 에 클리어코트 (III) 를 적용하는 단계, 및
vi) 클리어코트 (III) 또는 단계 iv) 에서 베이스코트가 경화되지 않은 경우 베이스코트 및 클리어코트를 경화시키는 단계,
여기에서 프라이머-서피서 코트 (I) 는 하기를 포함하는 비수성, 용제계 코팅 재료 (F) 를 적용함으로써 수득된다
총 코팅 재료 (F) 를 기준으로 20 중량% 이상의, 하나 이상의 유기 용제, 및 또한
A1) 총 코팅 재료 (F) 를 기준으로 8 중량% 이상의, 20℃ 이상의 유리 전이 온도 및 0 내지 40 ㎎ KOH/g 의 산가를 갖는 하나 이상의 제 1 폴리에스테르 (A1),
A2) 총 코팅 재료 (F) 를 기준으로 8 중량% 이상의, (A1) 와 상이하고 10℃ 이하의 유리 전이 온도를 갖는 하나 이상의 제 2 폴리에스테르 (A2),
B) 하나 이상의 가교제 (B), 및
C) 총 코팅 재료 (F) 를 기준으로 8 중량% 이상의, 하나 이상의 충전제 및/또는 안료 (C).
결과적인 멀티코트 코팅은 더욱 특히 자동차 OEM 피니싱에 적합하다. 특히 놀라운 것은 결과적인 멀티코트 코팅이 매우 양호한 스톤칩 저항성 및 높은 조분 저항성을 동시에 갖는 것이다. 또한, 게다가, 코팅 재료 (F) 의 유통 기한이 충분하다.
따라서 본 발명은 위에 개요서술된 멀티코트 코팅의 제조 방법, 그에 따라 수득가능한 멀티코트 코팅, 및 또한 멀티코트 코팅으로 코팅된 기재를 제공한다.
멀티코트 코팅
멀티코트 코팅은 적어도 프라이머-서피서 코트 (I), 베이스코트 (II) 및 클리어코트 (III) 를 포함한다.
프라이머-서피서 코트 (I) 는 이하에서 더욱 상세히 기재되는 비수성, 용제계 코팅 재료 (F) 를 적용함으로써 수득된다.
베이스코트 (II) 는 통상적인 공지된 베이스코트 재료를 적용함으로써 수득된다. 베이스코트 재료는 통상적으로 하나 이상의 결합제, 가교제 및 안료를 포함하는 유색 코팅 재료이다. 적합한 베이스코트 재료는 자동차 피니싱에서 사용되는 통상적 유색 베이스코트 재료이다. 수계 베이스코트 재료 뿐만 아니라 종래의, 용제계 베이스코트 재료를 사용하는 것도 가능하다. 베이스코트 (II) 는 바람직하게는 수계 베이스코트 재료를 적용함으로써 수득된다.
클리어코트 (III) 는 통상적인 공지된 클리어코트 재료를 적용함으로써 수득된다. 클리어코트 재료는 일반적으로 안료 또는 충전제를 전혀 포함하지 않고, 기껏해야 염료 또는 극미분, 투명 안료만 포함하는, 투명 코팅을 생성하는 코팅 재료이다. 용제계 및 수성 클리어코트 재료 둘다 사용될 수 있다. 1-성분 및 다성분 클리어코트 재료 둘다 사용될 수 있다.
베이스코트 (II) 및 클리어코트 (III) 는 통상적인 공지된 기술에 따라, 더욱 특히 분무 또는 분사에 의해 적용될 수 있다. 적용은 바람직하게는 자동차 OEM 피니싱에 통상적인 층 두께, 예컨대, 예를 들어, 건조 필름 두께의 면에서 10 내지 80 ㎛, 더욱 특히 20 내지 70 ㎛ 로 실시된다.
베이스코트 (II) 및 클리어코트 (III) 는 별도로 또는 함께 경화될 수 있다. 경화는 기술의 면에서 특이한 점을 갖지 않으나, 그 대신 통상적인 공지된 방법에 따라 실시될 수 있다. 예를 들어, 경화는 열적으로 또는 화학방사선으로, 또는 열적으로 및 화학방사선으로 실시될 수 있다. 베이스코트 (II) 및 클리어코트 (III) 가 함께 경화되는 경우, 베이스코트 (II) 가 클리어코트 (III) 의 적용에 앞서 통상적 방법에 의해 증발 (flash off) 되어, 베이스코트 (II) 가 완전히 경화되지 않을 수 있다.
코팅 재료 (F) 및 프라이머-서피서 코트 (I)
프라이머-서피서 코트 (I) 는 임의로 사전처리된 기재에 비수성, 용제계 코팅 재료 (F) 를 적용함으로써 수득된다.
비수성 코팅 재료는 총 코팅 재료를 기준으로 1 중량% 이하의 물을 함유하는 코팅 재료이다.
코팅 재료 (F) 는 용제-계이다. 이는 그것이 각 경우에 총 코팅 재료를 기준으로 20 중량% 이상, 바람직하게는 30 중량% 이상의 하나 이상의 유기 용제를 함유하는 것을 의미한다. 본 발명의 또다른 구현예에서 총 코팅 재료를 기준으로 40 중량% 이상의 유기 용제가 존재하는 것이 또한 가능하다. 적합한 유기 용제는 코팅 재료에서 사용되는 공지된 통상적 유기 용제이다. 매우 적합한 유기 용제의 예는 n- 및 이소부탄올, 부틸 디글리콜 아세테이트, n-부틸 아세테이트, 용제 나프타 및 크실렌을 포함한다. 예를 들어, 추가의 방향족 탄화수소, 이소프로필벤젠, 에틸벤젠, 메시틸렌, n-프로필벤젠, 1,2,4-트리메틸벤젠, 시클로헥산, 메탄올, 2-부톡시에탄올, 증류된 프로필렌 카르보네이트, 부틸 글리콜 아세테이트, 토실 클로리드, 포름알데히드 및/또는 나프탈렌을 유기 용제로서 사용하는 것이 또한 가능하다.
코팅 재료 (F) 의 고체는 바람직하게는 58-68%, 더욱 바람직하게는 60-66% 이다. 분무 적용을 위해 코팅 재료 (F) 는 적합한 용제로 바람직하게는 5-16%, 더욱 바람직하게는 8-12% 로 조정된다. 고체는 적합한 유기 용제로 희석하여 조정될 수 있다. 코팅 재료의 고체는 105℃ 에서 180 분 동안 가열 후 1 g 샘플의 비휘발물 분율 (%) 로서 측정된다.
DSC (시차주사 열량측정법) 에 의해 측정되는, 코팅 재료 (F) 의 유리 전이 온도는 바람직하게는 35℃ 이상, 더욱 바람직하게는 40℃ 이상이다. 유리 전이 온도는 DSC 에 의해 원래 젖은 필름 두께가 50 ㎛ 인 샘플을 130℃ 에서 60 분 동안 건조시켜 측정한다. 건조된 필름은 먼저 실온으로 냉각되게 놔둬진다. 그 후 필름은 DSC 유닛에서 -80℃ 로 냉각되고, 그 수준으로부터 +80℃ 로 가열되고, 다시 -80℃ 로 냉각되고, 마지막으로 다시 +80℃ 로 가열된다. 가열 및 냉각 속도는 각 경우에 분당 10℃ 이다. 평가는 제 2 가열 실행의 중간지점으로부터 실시되며, 그 중간지점으로부터 유리 전이 온도 Tg 가 판독될 수 있다.
조분 저항성에 관한 요건은 코팅 재료 (F) 의 유리 전이 온도가 상당히 높을 때 특히 효과적으로 충족된다.
코팅 재료 (F) 는 바람직하게는 0.5 - 1.2, 더욱 바람직하게는 0.7 - 0.9 의 충전제 및/또는 안료 (C) 대 결합제 (A1, A2, B) 의 중량비를 갖는다. 그것은 이용되는 A1, A2, B 및 C 의 고체 덩어리를 사용하여 계산된다. A1, A2, B 및 C 의 고체는 각 경우에 비휘발물 분율로서 측정되고, 2 ㎖ 의 크실렌을 첨가하여 강제 공기 오븐에서 130℃ 에서 60 분 동안 가열되는 뚜껑 위에서 약 2 g 샘플을 건조시킴으로써 측정된다.
코팅 재료 (F) 는 바람직하게는 0.7 내지 1.2, 더욱 바람직하게는 0.9 내지 1.1 의 폴리에스테르 (A1) 대 폴리에스테르 (A2) 의 중량비를 갖는다. 그것은 이용되는 A1 및 A2 의 고체 덩어리를 사용하여 계산된다. A1 및 A2 의 고체는 각 경우에 비휘발물 분율로서 측정되고, 2 ㎖ 의 크실렌을 첨가하여 강제 공기 오븐에서 130℃ 에서 60 분 동안 가열되는 뚜껑 위에서 약 2 g 샘플을 건조시킴으로써 측정된다.
폴리에스테르 (A1) (높은 유리 전이 온도를 가짐)
코팅 재료 (F) 는 총 코팅 재료를 기준으로 8 중량% 이상의, 20℃ 이상의 DSC 에 의해 측정되는 유리 전이 온도를 갖는 하나 이상의 제 1 폴리에스테르 (A1) 를 포함한다. 적합한 폴리에스테르 (A1) 는, 예를 들어, 디올 및/또는 폴리올과 디카르복시 및/또는 폴리카르복시산의 반응으로부터 수득될 수 있다. 하나 이상의 디올 및/또는 폴리올 및 하나 이상의 디카르복시 및/또는 폴리카르복시산의 혼합물이 또한 사용될 수 있다. 디카르복시 및/또는 폴리카르복시산을 대신해서 그들의 무수물 또는 휘발성 알코올과 그들의 에스테르 (더욱 특히 디메틸 테레프탈레이트) 를 사용하는 것이 또한 가능하다. 게다가 모노카르복시산 및/또는 모노알코올의 분획을 사용하는 것이 또한 가능하다.
적합한 디올은, 예를 들어, 2 내지 22 개의 탄소 원자 및 1차 및/또는 2차 히드록실 기를 갖는 선형, 시클릭 및/또는 분지형 알칸디올, 예컨대, 예를 들어, 에틸렌 글리콜, 1,2-프로판디올 (프로필렌 글리콜), 1,3-프로판디올, 1,2-부탄디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 1,2-펜탄디올, 1,3-펜탄디올, 1,4-펜탄디올, 1,5-펜탄디올, 1-메틸-2,3-프로판디올, 네오펜틸 글리콜, 1,6-헥산디올, 1,4-시클로헥산디메탄올 (임의로 그것의 1,3 이성질체와의 혼합물로), 트리시클로데칸디메탄올 (TCD 알코올 DM), 및 또한 기타 선형, 시클릭 및/또는 분지형 알칸-디올; 디히드록시-관능성 에테르 예컨대, 예를 들어, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 기타 폴리에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 트리프로필렌 글리콜, 기타 폴리프로필렌 글리콜, 또는 방향족 구조 단위를 갖는 혼합 폴리에틸렌-폴리프로필렌 글리콜, 예컨대, 예를 들어, 비스페놀 A 또는 비스페놀 F; 디히드록시-관능성 에스테르 예컨대, 예를 들어, 히드록시피발로일산의 네오펜틸 글리콜 에스테르; 및 또한 분지형 모노카르복시산, 예를 들어 베르사트산 (Versatic acid) 의 글리시딜 에스테르이다.
이들 중 바람직한 디올은 바람직하게는 3 내지 14 개의 탄소 원자를 갖는 시클릭 및 분지형 디올이다. 특히 바람직한 디올은 히드록시피발로일산의 네오펜틸 글리콜 에스테르, 및 네오펜틸 글리콜이다.
적합한 폴리올은, 예를 들어, 트리올 예컨대, 예를 들어, 트리메틸올프로판, 트리메틸올에탄 또는 글리세롤, 및 또한 더 높은 하이드리서티 (hydricity) 의 알코올, 예컨대, 예를 들어, 펜타에리트리톨이다.
적합한 디카르복시산은, 예를 들어, 3 내지 22 개의 탄소 원자를 갖는 포화 또는 불포화, 선형 또는 분지형, 시클로지방족 또는 지방족 디카르복시산, 및 또한 방향족 디카르복시산, 예컨대, 예를 들어, 아디프산, 세바스산, 알케닐숙신산 예컨대, 예를 들어, 테트라프로페닐숙신산, 도데세닐숙신산, 프탈산, 이소프탈산, 테트라히드로프탈산, 헥사히드로프탈산 또는 테레프탈산이다. 각각의 무수물, 다시 말해서, 예를 들어, 프탈산 무수물, 테트라프로페닐숙신산 무수물, 도데세닐숙신산 무수물, 테트라히드로프탈산 무수물 또는 헥사히드로프탈산 무수물을 사용하는 것이 또한 가능하다.
오직 작은 분율, 바람직하게는 폴리에스테르 (A1) 의 제조에 사용되는 총 디카르복시 및/또는 폴리카르복시산을 기준으로 0% - 5 중량% 의 선형 지방족 디카르복시산을 사용하는 것이 바람직하다. 폴리에스테르 (A1) 의 제조에 선형 지방족 디카르복시산을 사용하지 않는 것이 특히 바람직하다.
바람직한 디카르복시산 및 그의 무수물은 시클로지방족 및 방향족 디카르복시산, 예컨대, 예를 들어, 프탈산, 프탈산 무수물, 이소프탈산, 테트라히드로프탈산, 테트라히드로-프탈산 무수물 또는 테레프탈산이다. 특히 바람직한 디카르복시산 및 그의 무수물은 프탈산 무수물, 이소프탈산 및 테트라히드로-프탈산 무수물이다.
적합한 폴리카르복시산은, 예를 들어, 트리멜리트산 및 기타 폴리카르복시산이다. 각각의 무수물, 다시 말해서, 예를 들어, 트리멜리트산 무수물을 사용하는 것이 또한 가능하다. 바람직한 폴리카르복시산 및 그의 무수물은 트리멜리트산 및 트리멜리트산 무수물이다.
폴리에스테르 (A1) 의 제조 동안 디올 및/또는 폴리올과 디카르복시 및/또는 폴리카르복시산의 반응은 1 단계로 그렇지 않으면 2 이상의 단계로 일어날 수 있다. 특히 바람직한 폴리에스테르 (A1) 는 히드록시피발로일산의 네오펜틸 글리콜 에스테르, 네오펜틸 글리콜, 이소프탈산 및 테트라히드로프탈산 무수물의 반응, 및 생성물과 트리멜리트산 무수물 및 프탈산 무수물의 후속 반응으로부터 수득된다.
폴리에스테르 (A1) 는 가교제 분자 (B) 와의 가교 반응에 들어갈 수 있는 관능성 기를 함유한다. 이들 기는 더욱 특히 이소시아네이트-반응성 기, 및 또한 아미노 수지와 반응성인 기를 포함한다. 적합한 관능성 기는, 예를 들어, 히드록실 기, 에폭시 기, 카르복실 기, 아미노 기 및 우레아 기이다. 폴리에스테르 (A1) 의 바람직한 관능성 기는 히드록실 기이다.
폴리에스테르 (A1) 는, 130℃ 에서 60 분 동안 건조 후에 측정되는, 각 경우에 각각의 폴리에스테르 (A1) 의 고체 (비휘발물 분율) 를 기준으로, 바람직하게는 50 내지 150 ㎎ KOH/g, 더욱 바람직하게는 80 내지 120 ㎎ KOH/g 의 히드록실가를 갖는다.
폴리에스테르 (A1) 는, 130℃ 에서 60 분 동안 건조 후에 측정되는, 각 경우에 각각의 폴리에스테르 (A1) 의 고체 (비휘발물 분율) 를 기준으로, 0 내지 40 ㎎ KOH/g, 바람직하게는 5 내지 30 ㎎ KOH/g, 더욱 바람직하게는 0 내지 25 ㎎ KOH/g 의 산가를 갖는다. 사용되는 폴리에스테르 또는 폴리에스테르 (A1) 의 산가가 너무 높은 경우, 코팅 재료에 충분한 유통 기한이 더이상 보장되지 않는다. 본 발명의 맥락에서, 산가는 DIN EN ISO 3682 에 따라 측정된다.
제 1 폴리에스테르 (A1) 의 수-평균 분자량 (Mn) 은 바람직하게는 1000 g/mol 내지 10 000 g/mol, 더욱 바람직하게는 1000 g/mol 내지 5000 g/mol 이다.
제 1 폴리에스테르 (A1) 의 중량-평균 분자량 (Mw) 은 바람직하게는 1000 g/mol 내지 50 000 g/mol, 더욱 바람직하게는 2500 g/mol 내지 15 000 g/mol 이다.
제 1 폴리에스테르 (A1) 의 다분산성 (Mw/Mn) 은 바람직하게는 5 이하, 더욱 바람직하게는 3.5 이하이다.
수-평균 및 중량-평균 분자량은 겔 투과 크로마토그래피에 의해 THF-가용성 중합체에 대한 DIN 55672-1 (2007-08 판) 에 따라 스티렌-디비닐-벤젠 칼럼 조합 (Waters HR4, HR3, HR2) 에서 용리액으로서 테트라히드로푸란 (+ 0.1% 아세트산) 을 사용하여 측정된다. 폴리스티렌 표준을 이용하여 보정을 실시한다.
DSC 에 의해 측정되는, 제 1 폴리에스테르 (A1) 의 유리 전이 온도는 20℃ 이상, 바람직하게는 25℃ 이상이다.
코팅 재료 (F) 는, 총 코팅 재료 (F) 를 기준으로, 바람직하게는 9 중량% 이상, 더욱 특히 10 중량% 이상의 하나 이상의 폴리에스테르 (A1) 를 함유한다. 폴리에스테르 (A1) 의 최대 중량 분율은 코팅 재료에 존재하는 기타 성분들의 양에 의해 궁극적으로 제한된다. 폴리에스테르 (A1) 의 중량 분율은, 예를 들어, 30 중량% 미만, 더욱 특히 바람직하게는 20 중량% 미만이다.
특히 바람직하게는 코팅 재료 (F) 는, 총 코팅 재료 (F) 를 기준으로, 9 중량% 이상, 더욱 특히 10 중량% 이상의, 20℃ 이상, 매우 바람직하게는 25℃ 이상의 DSC 에 의해 측정되는 유리 전이 온도를 갖는 하나 이상의 폴리에스테르 (A1) 를 함유한다.
폴리에스테르 (A2) (더 낮은 유리 전이 온도를 가짐)
코팅 재료 (F) 는, 총 코팅 재료 (F) 를 기준으로 8 중량% 이상의, 폴리에스테르 (A1) 와 상이하고 10℃ 이하의 DSC 에 의해 측정되는 유리 전이 온도를 갖는, 하나 이상의 제 2 폴리에스테르 (A2) 를 추가로 포함한다. 적합한 폴리에스테르 (A2) 는, 예를 들어, 디올 및/또는 폴리올과 디카르복시 및/또는 폴리카르복시산의 반응으로부터 수득될 수 있다. 하나 이상의 디올 및/또는 폴리올 및 하나 이상의 디카르복시 및/또는 폴리카르복시산의 혼합물이 또한 사용될 수 있다. 또한 모노카르복시산 및/또는 모노알코올의 분획을 사용하는 것이 또한 가능하다.
적합한 디올은, 예를 들어, 바람직하게는 2 내지 14 개의 탄소 원자 및 1차 및/또는 2차 히드록실 기를 갖는 선형, 시클릭 및/또는 분지형 알칸디올, 예컨대, 예를 들어, 에틸렌 글리콜, 1,2-프로판디올 (프로필렌 글리콜), 1,3-프로판디올, 1,2-부탄디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 1,2-펜탄디올, 1,3-펜탄디올, 1,4-펜탄디올, 1,5-펜탄디올, 네오펜틸 글리콜, 1,6-헥산디올, 1,4-시클로헥산디메탄올 (임의로 추가의 이성질체와의 혼합물로), 및 또한 기타 선형, 시클릭 및/또는 분지형 알칸-디올; 디히드록시-관능성 에테르 예컨대, 예를 들어, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 기타 폴리에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 트리프로필렌 글리콜, 기타 폴리프로필렌 글리콜, 또는 방향족 구조 단위를 갖는 혼합 폴리에틸렌-폴리프로필렌 글리콜 또는 폴리글리콜, 예컨대, 예를 들어, 비스페놀 A 또는 비스페놀 F; 디히드록시-관능성 에스테르 예컨대, 예를 들어, 히드록시피발로일산의 네오펜틸 글리콜 에스테르; 및 또한 이량체화된 지방산 (예를 들어 Uniqema 로부터의 Pripol® 2033) 의 환원에 의해 생성되는 "이량체 디올" 이다.
이들 중 바람직한 디올은 4 - 8 개의 탄소 원자를 갖는 선형, 시클릭 및/또는 분지형 알칸디올, 예컨대, 예를 들어, 네오펜틸 글리콜 또는 1,4-시클로-헥산디올, 및 또한 방향족 구조 단위를 갖는 폴리글리콜, 예컨대, 예를 들어, 에톡시화 비스페놀 A 유도체 (예를 들어 Pluriol® BP40/Dianol® 240, 4 mol 의 에틸렌 옥시드와 비스페놀 A 의 부가생성물) 이다.
특히 바람직한 디올은 네오펜틸 글리콜 및 에톡시화 비스페놀 A 유도체이다.
적합한 폴리올은, 예를 들어, 트리올 예컨대, 예를 들어, 트리메틸올프로판, 트리메틸올에탄 또는 글리세롤, 및 또한 더 높은 하이드리서티의 알코올, 예컨대, 예를 들어, 펜타에리트리톨이다. 바람직한 폴리올은 트리메틸올프로판이다.
적합한 디카르복시산은, 예를 들어, 3 내지 22 개의 탄소 원자를 갖는 포화 또는 불포화, 선형 또는 분지형, 시클로지방족 또는 지방족 디카르복시산, 및 또한 방향족 디카르복시산, 예컨대, 예를 들어, 아디프산, 세바스산, 프탈산, 이소프탈산, 테트라히드로프탈산 또는 테레프탈산; 및 또한 식물-계 또는 동물-계 이량체 지방산 (이는 불포화 결합의 수소첨가에 의해 개질될 수 있고/거나 증류에 의해 정제될 수 있음), 예컨대, 예를 들어, Pripol® 010, Pripol® 012 또는 Pripol® 022 이다. 각각의 무수물, 다시 말해서, 예를 들어, 프탈산 무수물, 이소프탈산 무수물 또는 테트라히드로프탈산 무수물을 사용하는 것이 또한 가능하다. 바람직한 디카르복시산 및 그의 무수물은 시클로지방족 및 방향족 디카르복시산 예컨대 프탈산, 프탈산 무수물, 이소프탈산, 이소프탈산 무수물, 테트라히드로프탈산, 테트라히드로-프탈산 무수물, 테레프탈산 또는 테레프탈산 무수물이다. 특히 바람직한 디카르복시산 및 그의 무수물은 프탈산, 프탈산 무수물, 이소프탈산, 이소프탈산 무수물, 테트라히드로프탈산 및 테트라히드로-프탈산 무수물이다.
적합한 폴리카르복시산은, 예를 들어, 트리멜리트산이다. 각각의 무수물, 다시 말해서, 예를 들어, 트리멜리트산 무수물을 사용하는 것이 또한 가능하다.
폴리에스테르 (A2) 의 제조 동안 디올 및/또는 폴리올과 디카르복시 및/또는 폴리카르복시산의 반응은 1 단계로 그렇지 않으면 2 이상의 단계로 일어날 수 있다. 특히 바람직한 폴리에스테르 (A2) 는 에톡시화 비스페놀 A 유도체 (예를 들어 BASF SE 로부터 상품명 Pluriol® BP40E 하에 입수가능함), 네오펜틸 글리콜 및 트리메틸올프로판과 아디프산 및 트리멜리트산 무수물의 반응으로부터 수득된다. 폴리에스테르 (A2) 는 후속 단계에서 락톤, 더욱 특히 카프로락톤과의 첨가 반응에 의해 부가적으로 개질될 수 있다. 이는 전형적으로 폴리에스테르에 대한 더 낮아진 유리 전이 온도 (Tg) 를 초래한다.
폴리에스테르 (A2) 는 가교제 분자 (B) 와의 가교 반응에 들어갈 수 있는 관능성 기를 함유한다. 이들 기는 더욱 특히 이소시아네이트-반응성 기, 및 또한 아미노 수지와 반응성인 기를 포함한다. 적합한 관능성 기는, 예를 들어, 히드록실 기, 에폭시 기, 카르복실 기, 아미노 기 또는 우레아 기이다. 폴리에스테르 (A2) 의 바람직한 관능성 기는 히드록실 기이다.
폴리에스테르 (A2) 는, 130℃ 에서 60 분 동안 건조 후에 측정되는, 각 경우에 각각의 폴리에스테르 (A2) 의 고체 (비휘발물 분율) 를 기준으로, 바람직하게는 60 내지 130 ㎎ KOH/g, 더욱 바람직하게는 70 내지 110 ㎎ KOH/g, 매우 바람직하게는 80 내지 100 ㎎ KOH/g 의 히드록실가를 갖는다.
폴리에스테르 (A2) 는, 130℃ 에서 60 분 동안 건조 후에 측정되는, 각 경우에 각각의 폴리에스테르 (A2) 의 고체 (비휘발물 분율) 를 기준으로, 바람직하게는 5 내지 50 ㎎ KOH/g, 매우 바람직하게는 5 내지 20 ㎎ KOH/g 의 산가를 갖는다. 사용되는 폴리에스테르 또는 폴리에스테르 (A2) 의 산가가 너무 높은 경우, 코팅 재료에 충분한 유통 기한이 더이상 보장되지 않는다.
제 2 폴리에스테르 (A2) 의 수-평균 분자량 (Mn) 은 바람직하게는 1000 g/mol 내지 10 000 g/mol, 더욱 바람직하게는 1000 g/mol 내지 5000 g/mol 이다.
제 2 폴리에스테르 (A2) 의 중량-평균 분자량 (Mw) 은 바람직하게는 5000 g/mol 내지 80 000 g/mol, 더욱 바람직하게는 10 000 g/mol 내지 60 000 g/mol 이다.
제 2 폴리에스테르 (A2) 의 다분산성 (Mw/Mn) 은 바람직하게는 5 이상, 더욱 바람직하게는 8 이상이다.
수-평균 및 중량-평균 분자량은 겔 투과 크로마토그래피에 의해 THF-가용성 중합체에 대한 DIN 55672-1 (2007-08 판) 에 따라 스티렌-디비닐-벤젠 칼럼 조합 (Waters HR4, HR3, HR2) 에서 용리액으로서 테트라히드로푸란 (+ 0.1% 아세트산) 을 사용하여 측정된다. 폴리스티렌 표준을 이용하여 보정을 실시한다.
코팅 재료 (F) 는 총 코팅 재료를 기준으로 바람직하게는 9 중량% 이상의 하나 이상의 폴리에스테르 (A2) 를 함유한다. 폴리에스테르 (A2) 의 최대 중량 분율은 코팅 재료에 존재하는 기타 성분들의 양에 의해 궁극적으로 제한된다. 폴리에스테르 (A2) 의 중량 분율은, 예를 들어, 30 중량% 미만, 더욱 특히 바람직하게는 20 중량% 미만이다.
DSC 에 의해 측정되는, 제 2 폴리에스테르 (A2) 의 유리 전이 온도는 제 1 폴리에스테르 (A1) 의 유리 전이 온도와 상이하고, 10℃ 이하, 바람직하게는 0℃ 이하, 매우 바람직하게는 -10℃ 이하이다.
제 2 폴리에스테르 (A2) 의 유리 전이 온도가 너무 높은 경우, 스톤칩 저항성에 관한 요건이 더이상 충족되지 않는다.
가교제 (B)
코팅 재료 (F) 는 하나 이상의 가교제 (B) 를 추가로 포함한다. 적합한 가교제 (B) 는 폴리에스테르의 관능성 기와의 가교 반응에 들어갈 수 있는 모든 가교제이다. 가교제 또는 가교제들 (B) 은 바람직하게는 차단된 폴리이소시아네이트 및 아미노 수지로 이루어지는 군으로부터 선택된다.
차단된 폴리이소시아네이트는 한 분자 당 2 개 이상의 이소시아네이트 기를 갖는 화합물로서, 그들의 이소시아네이트 기가 통상적인 공지된 차단제와 반응한 것이다. 차단제는 오직 상승된 온도에서 다시 제거되어, 가교 반응을 위해 이소시아네이트 기를 해방시킨다.
아미노 수지는 포름알데히드 및 1차 및/또는 2차 아미노 기를 갖는 화합물로부터 형성된 중축합 수지, 더욱 특히 멜라민-포름알데히드 수지, 벤조구아나민-포름알데히드 수지 및 우레아-포름알데히드 수지이다.
바람직하게는 코팅 재료 (F) 는, 바람직하게는 하나 이상의 차단된 폴리이소시아네이트 및 하나 이상의 아미노 수지를 포함하는, 둘 이상의 상이한 가교제 (B) 의 조합을 포함한다.
적합한 차단된 폴리이소시아네이트는, 예를 들어, 지방족, 시클로지방족, 방향지방족 및 방향족 차단된 폴리이소시아네이트이다. 그들은, 예를 들어, 헥사메틸렌 디이소시아네이트 (HDI), 이량체화된 또는 삼량체화된 HDI, 이소포론 디이소시아네이트 (IPDI), 톨릴렌 디이소시아네이트 (TDI), 디페닐메탄 디이소시아네이트 (MDI), 수소첨가된 MDI (H12MDI) 또는 크실릴렌 디이소시아네이트 (XDI) 와, 적합한 차단제, 예컨대, 예를 들어, 페놀, 락탐, CH-산성 화합물 또는 옥심의 반응으로부터 수득될 수 있다. 바람직한 차단제는 메틸 에틸 케톡심, N-히드록시프탈이미드, 1,2,4-트리아졸, 카프로락탐, 디에틸 말로네이트 및 3,5-디메틸피라졸이다. 특히 바람직한 차단제는 메틸 에틸 케톡심이다. 한 분자 당 2 내지 5 개의 이소시아네이트 기를 갖는 차단된 폴리이소시아네이트를 사용하는 것이 바람직하다.
차단된 폴리이소시아네이트 중에서 특히 바람직한 것은 지방족 차단된 폴리이소시아네이트, 더욱 특히 HDI 및 IPDI 에 기초하는 것이다. IPDI 에 기초하는 지방족 차단된 폴리이소시아네이트가 특히 바람직하다. 그들은, 예를 들어, 명칭 Desmodur® BL 4265 하에 상업적으로 입수가능하다.
적합한 아미노 수지는, 예를 들어, 멜라민-포름알데히드 수지, 벤조구아나민-포름알데히드 수지 및/또는 우레아-포름알데히드 수지이며, 이들 수지의 메틸올 기는 자유 (free) 이거나 또는 일부 또는 전부 에테르화되어 있을 수 있다. 에테르화에 대한 적합성은, 예를 들어, 짧은 사슬 알칸올 예컨대 메탄올, 에탄올, 프로판올, n-부탄올 또는 이소부탄올, 더욱 특히 메탄올 또는 n-부탄올에 의해 보유된다.
아미노 수지 중에서, 멜라민-포름알데히드 및 벤조구아나민-포름알데히드 수지가 바람직하다. 메탄올로 일부 에테르화된 멜라민-포름알데히드 수지 (예를 들어 Resimene® HM 2608), n-부탄올로 일부 에테르화된 멜라민-포름알데히드 수지 (예를 들어 Luwipal® 018 BX) 및 n-부탄올로 에테르화된 벤조-구아나민-포름알데히드 수지 (예를 들어 Luwipal® B 017) 가 특히 바람직하다.
코팅 재료 (F) 는, 총 코팅 재료를 기준으로, 바람직하게는 5% 내지 15 중량% 의 하나 이상의 가교제 (B) 를 함유한다. 코팅 재료 (F) 가, 각 경우에 결합제 (A1) 및 (A2) 의 고체의 합계를 기준으로, 25 중량% 내지 75 중량%, 더욱 특히 35 중량% 내지 60 중량% 의 하나 이상의 가교제 (B) 를 함유하는 것이 더욱 바람직하다. 이들 중 가교제 (B) 로서 하나 이상의 차단된 폴리이소시아네이트와 하나 이상의 아미노 수지의 조합이 바람직하다. 차단된 폴리이소시아네이트와 아미노 수지 사이의 중량비는 바람직하게는 0.5 내지 1.5, 더욱 바람직하게는 0.8 내지 1.2 이다. 본 발명의 또다른 구현예에서, 코팅 재료 (F) 는, 결합제 (A1) 및 (A2) 의 고체의 합계를 기준으로, 25% 내지 35 중량% 의 하나 이상의 가교제를 함유한다. 이 구현예에서 하나 이상의 차단된 폴리이소시아네이트와 하나 이상의 아미노 수지의 조합은 또한 가교제 (B) 로서 바람직하며, 차단된 폴리이소시아네이트와 아미노 수지 사이의 중량비는 바람직하게는 0.5 내지 1.5, 더욱 바람직하게는 0.8 내지 1.2 이다.
충전제 및/또는 안료 (C)
코팅 재료 (F) 는 프라이머-서피서 조성물이다.
코팅 재료 (F) 는 총 코팅 재료 (F) 를 기준으로, 8 중량% 이상의 하나 이상의 충전제 및/또는 안료 (C) 를 포함한다. 코팅 재료 (F) 는, 각 경우에 총 코팅 재료 (F) 를 기준으로, 바람직하게는 11 중량% 이상, 더욱 바람직하게는 15 중량% 이상의 하나 이상의 충전제 및/또는 안료 (C) 를 함유한다. 충전제 및/또는 안료 (C) 의 최대 중량 분율은 코팅 재료에 존재하는 기타 성분들의 양에 의해 궁극적으로 제한된다. 중량 분율은, 예를 들어, 40 중량% 미만, 더욱 특히 바람직하게는 30 중량% 미만이다.
코팅 재료 (F) 는 바람직하게는 0.5 - 1.2, 더욱 바람직하게는 0.7-0.9 의 충전제 및/또는 안료 (C) 대 결합제 (A1, A2, B) 의 중량비를 갖는다. 그것은 이용되는 A1, A2, B 및 C 의 고체 덩어리를 사용하여 계산된다. A1, A2, B 및 C 의 고체는 각 경우에 비휘발물 분율로서 확인되고, 2 ㎖ 의 크실렌을 첨가하여 강제 공기 오븐에서 130℃ 에서 60 분 동안 가열되는 뚜껑에서 약 2 g 샘플을 건조시켜 측정된다.
적합한 충전제 및/또는 안료 (C) 는 이러한 맥락에서 당업자에게 공지된 궁극적으로 모든 충전제 및/또는 안료이며, 예를 들면 하기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것이다:
- 실리케이트 예컨대, 예를 들어, 마그네슘 실리케이트 수화물 (예를 들어 탈크), 알루미늄 실리케이트 수화물 (예를 들어 카올린, 고령토) 및 칼륨 알루미늄 실리케이트 수화물 (예를 들어 백운모/운모),
- 칼슘 카르보네이트 (예를 들어 백악, 방해석, 대리석),
- 칼슘 마그네슘 카르보네이트 (예를 들어 백운석),
- 바륨 카르보네이트,
- 바륨 설페이트 (예를 들어 침강 황산 바륨, 중정석 (barite), 중정석 (heavy spar)),
- 칼슘 설페이트,
- 알루미늄 히드록시드, 마그네슘 히드록시드,
- 카본 블랙,
- 티타늄 디옥시드 및
- 실리카 (예를 들어 석영, 에어로실)
적합하게는.
이들 중에서 바람직한 충전제 및/또는 안료는 실리카 (예를 들어 에어로실), 티타늄 디옥시드 및 침강 황산 바륨이다. 이들 중에서 특히 바람직한 충전제 및/또는 안료는 실리카 및 침강 황산 바륨이다.
기타 구성성분
코팅 재료 (F) 는 구성성분 (A1), (A2), (B) 및 (C) 와 상이한 기타 통상적 코팅 구성성분 (D) 을, 당업자에게 공지되어 있는, 통상적 코팅 양으로, 추가로 포함할 수 있다. 적합한 기타, 통상적 코팅 구성성분 (D) 의 예는 (A1) 및 (A2) 와 상이한 기타 결합제, (C) 와 상이한 색상 및/또는 효과 안료, 열적으로 및/또는 열적으로 및 화학방사선으로 모두 경화성인 반응성 희석제, UV 흡수제, 광 안정제, 라디칼 제거제, 가교 촉매, 탈기제, 슬립제, 소포제, 유화제, 습윤제, 분산제, 접착 촉진제, 유동 조절제, 흐름방지제 (SCAs), 레올로지 보조제, 내연제, 건조제 및 부식 저해제이다.
코팅 재료 (F) 의 제조 및 프라이머-서피서 코트 (I) 의 생성
코팅 재료 (F) 의 제조는 특이한 점을 갖지 않고, 구성성분을 통상적인 공지된 기술에 따라 혼합하여 실시될 수 있다.
코팅 재료 (F) 의 유통 기한은 바람직하게는 40℃ 에서 4 주 동안 저장시 점도가 제조 직후 측정된 본래 값의 2 배 이하로 상승하는 것이다. 점도는 23℃ 에서 Afnor 플로우 컵 (4 ㎜) 을 사용하여 측정된다 (초 단위로 보고됨).
프라이머-서피서 코트 (I) 의 생성을 위해, 코팅 재료 (F) 가 임의로 사전처리된 기재에 적용된다. 사전처리는 코팅될 기재에 대한 통상적인 공지된 표면 사전처리 조치, 예컨대 클리닝, 활성화 및/또는 프리코팅에 따를 수 있다. 기재는, 예를 들어, 일렉트로코트로 프리코팅될 수 있다. 기재는 바람직하게는 금속성 기재, 더욱 바람직하게는 자동차 바디 또는 그의 부품이다.
기재에 대한 코팅 재료 (F) 의 적용은 통상적인 공지된 적용 기술, 예컨대, 예를 들어, 분무로 실시될 수 있다. 코팅 재료는 바람직하게는 분무에 의해 기재에 적용된다.
코팅 재료 (F) 는 기재에 통상적인 공지된 필름 두께로 적용되어, 바람직하게는 예컨대 건조 필름 두께 30 - 60 ㎛, 더욱 바람직하게는 35 - 50 ㎛ 를 초래할 수 있다.
기재 상에서의 코팅 재료 (F) 의 경화는 마찬가지로 방법의 면에서 특이한 점을 갖지 않고, 통상적인 공지된 기술에 따라 실시될 수 있다. 코팅 재료 (F) 는, 예를 들어, 열적으로 경화된다. 경화에 앞서, 코팅 재료 (F) 는 바람직하게는 잠시 증발될 수 있다. 증발은, 예를 들어, 실온에서 수 분 동안 실시될 수 있다.
본 발명은 아래에서 실시예에 의해 설명되나, 본 발명의 주제가 실시예에 제한되는 것은 아니다.
실시예
측정 방법:
점도는, 다르게 명시되지 않으면, CAP-03 스핀들이 장착된, Brookfield 로부터의 Cap2000 점도계를 사용하여 측정하며, 측정은 23℃ 에서 전단 속도 5000 s-1 로 실시한다 (다르게 명시되지 않으면).
개개의 폴리에스테르 (A1) 및 (A2) 및 충전제 및/또는 안료 (C) 의 비휘발물 분율 (NVF) 은 2 ㎖ 의 크실렌을 첨가하여 강제 공기 오븐에서 130℃ 에서 60 분 동안 가열되는 뚜껑 위에서 약 2 g 샘플을 건조시킴으로써 측정한다.
코팅 재료의 고체는 105℃ 에서 180 분 동안 가열한 후에 1 g 샘플의 비휘발물 분율 (%) 로서 측정한다.
유리 전이 온도 (Tg) 는, 이미 위에서 기재한 바와 같이, DSC 에 의해 측정한다. 코팅 재료 (F) 의 Tg 를 확인하기 위한 측정 조건은 이미 위에서 기재했다. 결합제, 다시 말해서 더욱 특히 폴리에스테르 (A1) 및 (A2) 의 Tg 를 확인하기 위한 절차는 다음과 같다. Tg 는 DIN 51005 "Thermal Analysis (TA) - Terms" 및 DIN 53765 "Thermal Analysis - Dynamic Scanning Calorimetry (DSC)" 에 기초하는 방법으로 측정한다. 이 방법에서, 10 ㎎ 의 샘플을 칭량하여 샘플 팬에 넣고, DSC 장비에 도입한다. 그것을 출발 온도로 냉각시킨 후, 제 1 및 제 2 측정 런 (run) 을, 50 ㎖/min 의 불활성 기체 플러시 (N2) 로, 가열 속도 10 K/min 로, 측정 런 사이에 다시 출발 온도로 냉각시키면서 수행한다. 측정은 전형적으로 예상되는 유리 전이 온도보다 낮은 약 50℃ 에서부터 유리 전이 온도보다 높은 약 50℃ 까지의 온도 범위에서 실시한다. 유리 전이 온도는 DIN 53765, Section 8.1 에 따라, 비열용량 (0.5 델타 cp) 변화의 절반이 획득되는 제 2 측정 런에서의 온도로서 확인한다. 그것은 DSC 다이어그램 (온도에 대한 열 흐름의 도표) 으로부터 확인되고, 측정 곡선으로 유리 전이 전후에 외삽된 베이스 라인 사이의 중간선의 교차점의 온도이다.
수-평균 및 중량-평균 분자량은 겔 투과 크로마토그래피에 의해 THF-가용성 중합체에 대한 DIN 55672-1 (2007-08 판) 에 따라 스티렌-디비닐-벤젠 칼럼 조합 (Waters HR4, HR3, HR2) 에서 용리액으로서 테트라히드로푸란 (+ 0.1% 아세트산) 을 사용하여 측정한다. 폴리스티렌 표준을 이용하여 보정을 실시한다.
제조예 1a:
높은 유리 전이 온도 Tg 를 갖는 폴리에스테르 수지 용액의 합성 (A1)
공비혼합물 포머 (former) 재순환을 위한 상 분리 용기가 있는 칼럼이 꼭대기에 있는 교반되는 탱크를 제 1 단계에서 사용하여, 9.07 중량% 의 히드록시피발로일산의 네오펜틸 글리콜 에스테르, 21.692 중량% 의 네오펜틸 글리콜, 11.439 중량% 의 이소프탈산 및 11.043 중량% 의 테트라히드로프탈산 무수물로부터, 공비혼합물 포머로서의 0.8 중량% 의 시클로헥산의 존재 하에, 부틸 글리콜 중 70% 희석물로서 390 내지 450 mPas 의 점도 및 9.0 내지 12.0 ㎎ KOH/g 의 DIN EN ISO 3682 에 따른 산가를 갖는 폴리에스테르를 합성한다. 점도계의 전단 속도는 10 000 s-1 이다. 가열 과정에서, 칼럼 오버헤드 온도가 85℃ 를 초과하지 않도록 주의한다.
이에 따라 수득되는 전구체를 제 2 단계에서 산가가 22.0 내지 25.0 ㎎ KOH/g, 부틸 글리콜 중 60% 희석물의 점도가 700 - 1200 mPas 이 될 때까지 180℃ 에서 6.735 중량% 의 트리멜리트산 무수물 및 3.27 중량% 의 프탈산 무수물과 반응시킨다.
고체 수지를 21.273 중량% 의 나프탈렌-고갈된 Solvesso 150 중 멜트로서 용해시키고, 14.728 중량% 의 부틸 글리콜로 희석한다. 최종 산물을 부틸 글리콜로 59% - 61% 의 NVF 및 600 내지 1000 mPas 의 점도로 조정한다.
결합제 (폴리에스테르 A1) 는, 130℃ 에서 60 분 동안 건조 후에 측정되는, 고체 (비휘발물 분율) 를 기준으로, 약 +30℃ 의 유리 전이 온도, 2110 g/mol 의 수-평균 분자량 (Mn) 및 5480 g/mol 의 중량-평균 분자량 (Mw), 및 또한 96 ㎎ KOH/g 의 히드록실가를 갖는다.
제조예 1b:
높은 유리 전이 온도 Tg 및 과도한 산가를 갖는 폴리에스테르 수지 용액의 합성
공비혼합물 포머 재순환을 위한 상 분리 용기가 있는 칼럼이 꼭대기에 있는 교반되는 탱크를 제 1 단계에서 사용하여, 8.63 중량% 의 히드록시피발로일산의 네오펜틸 글리콜 에스테르, 20.64 중량% 의 네오펜틸 글리콜, 10.6 중량% 의 이소프탈산 및 10.51 중량% 의 테트라히드로프탈산 무수물로부터, 공비혼합물 포머로서의 0.8 중량% 의 시클로헥산의 존재 하에, 부틸 글리콜 중 70% 희석물로서 390 내지 450 mPas 의 점도 및 9.0 내지 12.0 ㎎ KOH/g 의 DIN EN ISO 3682 에 따른 산가를 갖는 폴리에스테르를 합성한다. 점도계의 전단 속도는 10 000 s-1 이다. 가열 과정에서, 칼럼 오버헤드 온도가 85℃ 를 초과하지 않도록 주의한다.
전구체를 제 2 단계에서 산가가 49.0 내지 54.0 ㎎ KOH/g, 부틸 글리콜 중 60% 희석물의 점도가 700 - 1200 mPas 이 될 때까지 180℃ 에서 10.41 중량% 의 트리멜리트산 무수물과 반응시킨다.
고체 수지를 21.273 중량% 의 나프탈렌-고갈된 Solvesso 150 중 멜트로서 용해시키고, 14.728 중량% 의 부틸 글리콜로 희석한다. 최종 산물을 부틸 글리콜로 59% - 61% 의 비휘발물 분율 (NVF) 및 1000 내지 1300 mPas 의 점도로 조정한다.
결합제는, 130℃ 에서 60 분 동안 건조 후에 측정되는, 고체 (비휘발물 분율) 를 기준으로, 약 +40℃ 의 유리 전이 온도, 1440 g/mol 의 수-평균 분자량 (Mn) 및 4650 g/mol 의 중량-평균 분자량 (Mw), 및 또한 98 ㎎ KOH/g 의 히드록실가를 갖는다.
제조예 2:
낮은 유리 전이 온도 Tg 를 갖는 폴리에스테르 수지 용액의 합성 (A2)
공비혼합물 포머 재순환을 위한 상 분리 용기가 있는 칼럼이 꼭대기에 있는 교반되는 탱크를 사용하여, 220℃ 에서, 7.338 중량% 의 Pluriol BP40E (BASF SE 로부터의, 평균 4 개의 에톡시 기를 갖는, 비스페놀 A 의 에톡시화 유도체), 1.785 중량% 의 트리메틸올프로판, 24.576 중량% 의 네오펜틸 글리콜, 19.9 중량% 의 아디프산 및 5.912 중량% 의 트리멜리트산 무수물로부터, 공비혼합물 포머로서의 0.7 중량% 의 시클로-헥산의 존재 하에, 산가가 8 - 12 ㎎ KOH/g, 점도가 620 - 720 mPas 이 될 때까지, 폴리에스테르를 합성한다.
고체 수지를 25.994 중량% 의 Solvesso 100 에 용해시키고, 100℃ 미만에서 6.45 중량% 의 부틸 글리콜 아세테이트로 희석한다. 폴리에스테르 용액을 Solvesso 100 로 64% - 66% 의 NVF 및 1600 - 2100 mPas 의 점도 (2500 s-1 의 점도계 전단 속도로 측정됨) 로 조정한다.
유리 전이 온도는 약 -15℃ 이다. 수-평균 분자량 (Mn) 은 2730 g/mol 이다. 중량-평균 분자량 (Mw) 은 22 000 g/mol 이다. 히드록실가는, 130℃ 에서 60 분 동안 건조 후에 측정되는, 고체 (비휘발물 분율) 를 기준으로, 84 ㎎ KOH/g 이다.
코팅 재료: 발명예 1, 발명예 2 및 비교예 C1 및 C2
본 발명의 기준을 만족시키는 2 가지 코팅 재료 (F) (발명예 1, 발명예 2), 및 또한 2 가지 비-발명의 코팅 재료 (비교예 C1 및 C2) 를 하기 표에 따라 제조한다:
Figure 112014088921164-pct00001
Figure 112014088921164-pct00002
수치는 각 경우에 중량부이다. 에폭시 수지 용액은 크실렌 및 부틸 글리콜 아세테이트의 3:1 비율의 혼합물 중 에폭시드 당량 475 내지 505 g/mol 을 갖는 에폭시 수지의 60% 희석물이다.
코팅 재료의 유리 전이 온도 Tg 는 다음과 같았다:
Figure 112014088921164-pct00003
실시예 1, 2, C1 및 C2 로부터의 코팅 재료의 유통 기한
제조된 코팅 재료의 유통 기한을 a) 코팅 재료의 제조 직후의 초기 점도와 b) 40℃ 에서 4-주 저장 후 최종 점도를 비교하여 확인한다. 점도를 23℃ 에서 Afnor 플로우 컵 (4 ㎜) 을 사용하여 측정한다 (초 단위로 보고됨).
코팅 재료의 초기 점도 및 최종 점도는 다음과 같았다:
Figure 112014088921164-pct00004
발명예 1 및 2 로부터의 코팅 재료는 비교예 C2 에 비해 상당히 더 나은 유통 기한을 갖는다.
멀티코트 코팅의 생성
멀티코트 코팅을 발명예 1, 발명예 2, 비교예 C1 및 비교예 C2 의 코팅 재료로부터 다음과 같이 생성한다:
발명예 1, 발명예 2, 비교예 1 또는 비교예 2 에 따른 코팅 재료를 일렉트로코팅된 (Cathoguard® 500) 금속 기재에 각 경우에 분무에 의해 건조 필름 두께 45 ㎛ 로 적용한 후, 20℃ 에서 5 분 동안 증발시키고, 30℃ 에서 150 분 동안 경화시키고, 그 후 상업적 수계 베이스코트 및 상업적 1-성분 클리어코트를 추가의 코트 (60 - 65 ㎛) 로서 적용하고, 그에 뒤이어 130℃ 에서 30 분 동안 함께 경화시킨다.
그 후 코팅 시스템을 Atlas 로부터의 Xenotest 1200 CPS 장비를 사용하여 소비자 사양에 따라, 50±3℃ 및 상승된 습도에서, 및 크세논 램프를 사용하는 UV 조사 (290 ㎚, 60±3 W/㎡) 로 풍화 (weathering) 시험에 적용했다.
멀티코트 코팅의 특성
1) 소비자 사양에 따른 조분 저항성
풍화 후 수득되는 멀티코트 코팅에 적용되는 시험 재료는 아라비아 검 (탈염수 중 50%) 의 용액이며, 각각 직경 2 ㎝ 의 3 개 이상의 측정 자리에서 측정을 실시하며, 적용되는 아라비아 검 용액의 양은 측정 자리 마다 3 방울이며, 그에 뒤이어 실온에서 30 분 동안 건조한다.
이런 방식으로 제조된 페인트 시스템을 3 일 동안 60℃ 에서 오븐 내에서 인큐베이션한다. 그 후 아라비아 검 용액을 60-65℃ 에서 유수 하에 제거하고, 페인트 시스템을 실온에서 30 분 동안 건조되게 놔둔다.
페인트 코트의 접착력을 후속적으로 접착 테이프 제거에 의해 확인한다. 이를 한 조각의 접착 테이프 (예를 들어 Tesafilm) 를 측정 자리에 붙이고, 그것을 다시 빠른 이동으로 떼어 내어 실시한다.
평가를 하기 기준에 따라 시각적으로 실시한다:
0 = 결함 없음
1 = 작은 크랙
2 = 크랙 및 접착력의 약간의 상실
3 = 크랙 및 접착력의 상실
4 = 접착력의 심한 상실
5 = 접착력의 극심한 상실.
페인트 시스템에서의 모든 측정 자리로부터 평균 값을 산출한다.
2) 미세침투 (Micropenetration) 경도
풍화 후, 미세침투 경도 (만능 경도; Martens 경도) 를 DIN EN ISO 14577 에 따라 25.6 mN 에서 측정했다.
3) 스톤칩 저항성
풍화 후, 스톤칩 저항성을 소비자 사양 (2 bar 에서 2×500 g 의 멀티스톤 충격 (multistone impact) 으로; 후속 접착 테이프 제거) 에 따라 측정했다. 평가를 손상 자리의 크기 및 개수에 의해 시각적으로 실시하고, 0 (손상 자리 없음) 에서부터 8 (매우 다수의, 큰 손상 자리) 까지의 등급의 순위평가를 사용하여 보고한다.
멀티코트 코팅에 대한 결과는 다음과 같았다:
Figure 112014088921164-pct00005
수득된 결과는 본 발명의 멀티코트 코팅 (발명예 1 및 2 로부터의 코팅 재료를 사용하여 생성됨) 이, 비교예 C1 에 비해, 개선된 미세침투 경도 및 개선된 조분 저항성을 나타내고, 스톤칩 저항성을 상실하지 않음을 명백히 보여준다.

Claims (15)

  1. 하기 단계를 포함하는 멀티코트 코팅의 제조 방법:
    i) 임의로 사전처리된 기재에 프라이머-서피서 코트 (I) 를 적용하는 단계,
    ii) 프라이머-서피서 코트 (I) 를 경화시키는 단계,
    iii) 경화된 프라이머-서피서 코트 (I) 에 베이스코트 (II) 를 적용하는 단계,
    iv) 임의로 베이스코트 (II) 를 경화시키는 단계,
    v) 경화된 또는 경화되지 않은 베이스코트 (II) 에 클리어코트 (III) 를 적용하는 단계, 및
    vi) 클리어코트 (III) 또는 단계 iv) 에서 베이스코트가 경화되지 않은 경우 베이스코트 및 클리어코트를 경화시키는 단계,
    상기 프라이머-서피서 코트 (I) 는 하기를 포함하는 비수성, 용제계 코팅 재료 (F) 를 적용함으로써 수득되는 것을 특징으로 함:
    총 코팅 재료 (F) 를 기준으로 20 중량% 이상의, 하나 이상의 유기 용제, 및 또한
    A1) 총 코팅 재료 (F) 를 기준으로 8 중량% 이상의, 20℃ 이상의 유리 전이 온도 및 0 내지 40 ㎎ KOH/g 의 산가를 갖는 하나 이상의 제 1 폴리에스테르 (A1),
    A2) 총 코팅 재료 (F) 를 기준으로 8 중량% 이상의, (A1) 와 상이하고 10℃ 이하의 유리 전이 온도를 갖는 하나 이상의 제 2 폴리에스테르 (A2),
    B) 하나 이상의 가교제 (B), 및
    C) 총 코팅 재료 (F) 를 기준으로 8 중량% 이상의, 하나 이상의 충전제 및/또는 안료 (C).
  2. 제 1 항에 있어서, 임의로 사전처리된 기재가 금속성 기재인 것을 특징으로 하는 멀티코트 코팅의 제조 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 임의로 사전처리된 기재가 자동차 바디 또는 그의 부품인 것을 특징으로 하는 멀티코트 코팅의 제조 방법.
  4. 제 1 항에 따른 방법에 의해 수득가능한 멀티코트 코팅.
  5. 제 4 항에 있어서, 코팅 재료 (F) 의 유리 전이 온도가 35℃ 이상인 것을 특징으로 하는 멀티코트 코팅.
  6. 제 4 항에 있어서, 코팅 재료 (F) 가 0.7 내지 1.2 의 폴리에스테르 (A1) 대 폴리에스테르 (A2) 의 중량비를 갖는 것을 특징으로 하는 멀티코트 코팅.
  7. 제 4 항에 있어서, 폴리에스테르 (A1) 가 0 내지 30 ㎎ KOH/g 의 산가를 갖는 것을 특징으로 하는 멀티코트 코팅.
  8. 제 4 항에 있어서, 제 1 폴리에스테르 (A1) 의 다분산성 (Mw/Mn) 이 5 이하이고, 제 2 폴리에스테르 (A2) 의 다분산성 (Mw/Mn) 이 5 이상인 것을 특징으로 하는 멀티코트 코팅.
  9. 제 4 항에 있어서, 가교제 또는 가교제들 (B) 이 차단된 폴리이소시아네이트, 멜라민-포름알데히드 수지 및 벤조구아나민-포름알데히드 수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 멀티코트 코팅.
  10. 제 4 항에 있어서, 코팅 재료 (F) 가 하나 이상의 차단된 이소시아네이트 및 하나 이상의 아미노 수지를 가교제 (B) 로서 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티코트 코팅.
  11. 제 4 항에 있어서, 코팅 재료 (F) 가 (C):(A1 + A2 + B) = 0.5 내지 1.2 의 충전제 및/또는 안료 (C) 대 결합제 (A1 + A2 + B) 의 중량비를 갖는 것을 특징으로 하는 멀티코트 코팅.
  12. 제 4 항에 있어서, 충전제 또는 충전제들 및/또는 안료 또는 안료들 (C) 이 실리케이트, 칼슘 카르보네이트, 칼슘 마그네슘 카르보네이트, 바륨 카르보네이트, 카본 블랙, 바륨 설페이트, 칼슘 설페이트, 알루미늄 히드록시드, 마그네슘 히드록시드, 티타늄 디옥시드 및 실리카로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 멀티코트 코팅.
  13. 제 4 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 멀티코트 코팅으로 코팅된 기재.
  14. 제 13 항에 있어서, 금속성 기재인 것을 특징으로 하는 기재.
  15. 제 13 항에 있어서, 자동차 바디 또는 그의 부품인 것을 특징으로 하는 기재.
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