KR101779982B1 - 실질적으로 아연 불포함 프라이머를 가질 수 있는 분말 코팅 조성물 - Google Patents

실질적으로 아연 불포함 프라이머를 가질 수 있는 분말 코팅 조성물 Download PDF

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Abstract

자동차 코일 스프링과 같은 고장력 강철 성분용 부식 및 칩에 대해 내성인 본 발명의 코팅은, 에폭시 수지, 단 상기 에폭시 수지는 약 860 내지 약 930의 EEW를 갖지 않음; 약 200 내지 약 500의 HEW를 가진 폴리하이드록실 작용성 페놀계 경화제; 및 플레이트형 충전재를 가지는 프라이머를 포함하는 코팅 조성물로부터 형성될 수 있다. 상기 프라이머는 20중량% 미만의 아연을 함유한다. 톱코트는, 약 450 내지 약 1400의 에폭시 당량을 가지는 에폭시 수지, 약 1000 내지 약 1600의 에폭시 당량을 가지는 엘라스토머-변성 에폭시 수지, 발포제 및 보강 섬유를 포함한다.

Description

실질적으로 아연 불포함 프라이머를 가질 수 있는 분말 코팅 조성물 {POWDER COATING COMPOSITIONS CAPABLE OF HAVING A SUBSTANTIALLY NON-ZINC CONTAINING PRIMER}
본 발명은 자동차 스프링과 같은 고도로 응력을 받는 강철용으로 사용될 수 있는, 부식과 칩에 대해 내성인 코팅 조성물, 및 상기 코팅 조성물로 코팅된 고도로 응력을 받는 강철에 관한 것이다.
강철의 코팅용 조성물은 일반적으로 해당 기술 분야에서 잘 알려져 있다.
미국 특허 제5,334,631호는 에폭시 수지, 경화제, 라멜러(lamellar) 아연 및 아연 더스트(dust)를 포함하는 코팅 조성물을 개시한다. 바인더로서 폴리에스테르 수지 및 경화제로서 트리글리시딜이소시아누레이트와 같은 에폭시기 함유 성분을 기재로 하는 분말 코팅 조성물과 같은 제2층이 톱코트(topcoat) 코팅으로서 적용될 수 있다. 이 코팅용으로 언급된 용도는 철, 강철, 구리 및 알루미늄과 같은 금속이고, 예로는 가스 탱크의 외부용으로서의 용도를 나타낸다.
미국 특허 제7,018,716호는, 단일 코트 또는 프라이머 코트로서 아연을 함유하고, 아연을 함유하지 않는 톱코트를 가지며, 섬유의 첨가 및/또는 다공성을 부여하는 발포제에 의해 보강되는, 에폭시 수지를 포함하는 코팅을 개시한다. 이 코팅용으로 언급된 용도는, 코팅 스프링과 같은 고인장 응력 강철을 포함한다.
미국 특허 제4,804,581호는, 엘라스토머-변성된 에폭시-함유 코팅 프라이머 및 톱코트로서 카르복실-작용성 폴리에스테르 수지와 같은 카르복실-작용성 물질로 코팅된 금속 기재를 개시한다. 상기 코팅 조성물은 얻고자 하는 안티-칩(anti-chip) 보호를 제공하는 자동차 용도에 유용하다고 기재되어 있지만, 실시예들은 스프링과 같은 고도로 응력을 받는 강철 물품이 아닌 그라운딩된(grounded) 강철 패널에 대한 용도를 나타낸다.
고인장강도 스프링의 보호를 위해서, 종래의 코팅 시스템은 양호한 칩 내성을 제공하기 위해, 내식성 개선을 위한 아연-농후 에폭시 열경화성 프라이머와, 두꺼운 막 두께로 도포되는 열가소성 톱코트의 상부 코팅의 조합을 가장 바람직한 것으로서 사용했다(미국 특허 제5,981,086호). 몇몇 경우에는, 에폭시 일렉트로코트(electrocoat)가 아연-농후 프라이머 대신 사용되었다.
전형적으로는 칩 내성 및 저온 물성에 있어서는 불량하지만, 미국 특허 제7,018,716호에는, 절감된 비용으로 열가소성 톱코트에 비견되는 성능을 가진 에폭시 열경화성 톱코트가 보고되어 있다. 아연 금속에 대한 증가된 수요 및 그와 관련된 높아진 가격에 관한 시장에서의 변화로 인해, 아연 함유 코팅은 매력을 잃게 되었다. 또한, 코팅되는 면적에 비례하여 물질의 사용량이 증가하고, 이는 상대적으로 고밀도를 의미하므로 아연 함유 코팅의 적용 비용도 불리하였다. 따라서, 고도의 응력을 받는 강철과 같은 용도를 위한 실질적으로 아연 불포함 코팅에 대한 요구가 존재한다.
본 발명은, 부식과 칩에 대해 내성인 듀얼-코트(dual-coat) 분말 코팅 시스템으로서, 에폭시 열경화성 프라이머가 주로 내식성을 제공하고, 에폭시 열경화성 톱코트가 주로 칩 내성을 제공하는 코팅 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 싱글-코트 분말 코팅 시스템으로서, 에폭시 열경화성 프라이머가 톱코트 없이 적용되어 있는 코팅 시스템에 관한 것이다. 몇몇 구현예에 있어서, 상기 코팅 시스템은 자동차 서스펜션 스프링과 같은 고인장 강철 합금에 유용하다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 코팅 조성물은,
(I) (i) 에폭시 수지;
(ii) 약 200 내지 약 500의 HEW를 가진 폴리하이드록실 작용성 페놀계 경화제; 및
(ⅲ) 플레이트형(platy) 충전재
를 포함하는 에폭시 열경화성 프라이머를 포함하고,
상기 에폭시 열경화성 프라이머는 20중량% 미만의 아연을 함유한다.
본 발명의 몇몇 구현예에 있어서, 상기 코팅 조성물은,
(i) 약 520 내지 약 1300의 EEW를 가진 에폭시 수지;
(ii) 약 1000 내지 약 1600의 EEW를 가진 엘라스토머-변성된 에폭시 수지;
(ⅲ) 발포제; 및
(iv) 보강 섬유
를 포함하는 에폭시 열경화성 톱코트를 추가로 포함한다.
본 발명의 다른 구현예는 고인장 강철 합금에 대해 코팅 조성물을 적용하는 방법, 및 상기 조성물로 코팅된 스프링과 같은 고인장 강철 합금을 포함한다.
본 발명에 의하면 자동차 스프링과 같은 고장력 강철에 사용될 수 있는, 부식과 칩에 대해 내성인 코팅 조성물, 및 상기 코팅 조성물로 코팅된 고장력 강철 합금이 제공된다.
본 발명의 전술한 구현예와 그밖의 구현예, 및 본 명세서에 기재된 특허청구범위에서 사용되는 이하의 용어는 일반적으로 적시된 의미를 가지지만, 이러한 의미는 다음과 같은 용어에 대해 더 넓은 의미로 해석하는 것에 의해 본 발명의 이점이 얻어지는 한, 본 발명의 범위를 제한하려는 것이 아니다.
작업 실시예에서 사용되는 것을 제외하고, 또는 달리 표시되는 경우에, 본 명세서 및 특허청구범위에서 사용된 성분, 반응 조건 등의 양을 표현하는 모든 수는 모든 경우에 "약"이라는 용어로 수식되어 있다고 이해해야 한다. 따라서, 달리 지적되지 않는 한, 이하의 명세서 및 첨부된 특허청구범위에 제시된 수치적 파라미터는 어림수로서, 본 발명에 의해 얻고자 하는 성질에 따라 변동될 수 있다. 적어도, 등가론의 적용을 제한하려는 의도는 아니지만, 각각의 수치적 파라미터는 유효 숫자의 수와 통상적 반올림을 고려하여 해석되어야 한다. 본 발명의 넓은 범위를 제시하는 수치상 범위와 파라미터가 어림수임에도 불구하고, 특정 실시예에서 제시되는 수치는 가능한 한 정밀하게 기재된다. 그러나, 모든 수치는 그 각각의 시험 측정에서 나타나는 표준 편차로부터 불가피하게 생기는 소정의 오차를 본래 내포한다. 달리 언급되지 않는 한, 본 명세서의 모든 퍼센트, 비 및 비율은 중량 기준이고, 특히 달리 명시되지 않는 한, 기재된 조성물 중 성분들의 비율은 이들 성분들의 혼합물의 총질량에 관한 퍼센트로 주어진다.
또한 본 명세서에서, 종점(endpoint)에 의한 수치적 범위의 인용은 그 범위 내에 포함되는 모든 수를 포함한다(예; 1 내지 5는 1, 1.5, 2, 2.75, 3, 3.80, 4, 5 등).
또한 본 명세서에서, 부정관사("a"), 정관사("the"), "적어도 하나", 및 "하나 이상"은 상호교환 가능하게 시용된다.
또한 본 명세서에서, "포함하다"라는 용어와 그의 변형은 명세서 및 특허청구범위에 사용될 때, 제한적 의미를 가지는 것은 아니다.
본 명세서와 특허청구범위 전반에 걸쳐 개시된 "예를 들면" 등의 용어와, 예시적 화합물, 범위, 파라미터 등은 비제한적 방식으로 본 발명의 구현예를 식별하려는 것이다. 다른 화합물, 범위, 파라미터 등은 당업자에 의해 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않고 사용될 수 있다.
연료의 경제성을 도모하기 위한 설계상의 고려 및 상대적으로 가벼운 성분들에 힘입어, 자동차 제조사들은 그들의 차량 설계에 경량의 높은 인장 강도의 서스펜션 스프링을 점점 더 많이 사용하고 있다. 금속 질량이 상대적으로 작은 이러한 스프링은 다른 가공 측면과 함께 사용되는 특수한 강철 합금의 조합을 통해 더 강한 스프링의 강도를 얻는다.
상기 이점들 중 일부에 반하여, 이들 스프링의 고도로 엔지니어링된 성질들은 파손에 대한 전반적 잠재성 측면에서 얼마간의 비용을 들여야 달성된다. 전형적으로, 그러한 스프링은 경도가 더 높아지고, 내부 응력이 훨씬 더 높은 상태에서 작동하기 때문에, 예를 들면 부식 피팅(pitting)에 의해 생기는 상대적으로 적은 금속 질량 손실로도 스프링 파손이 야기될 수 있다. 차량 서스펜션은, 특히 북쪽 지방의 기후에 있어서 다양한 도로용 염의 사용에 따른 극도로 부식성인 환경에 처할 수 있으므로, 높은 인장 강도의 스프링을 온전히 보호하기 위해서는 비산되는 자갈에 대한 우수한 칩 내성 및 내식성을 가진 보호 코팅이 사용되어야 한다.
통상적 분말 코팅 시스템은, 내식성을 제공하기 위해서 전형적으로 50중량%보다 많은 양의 아연을 함유한다. 본 발명의 프라이머는 자동차 산업의 부식 및 칩 내성 표준을 충족시키지만, 상기 프라이머는 20중량% 미만의 아연을 함유할 수 있다. 본 발명의 몇몇 구현예에 있어서, 프라이머는 20중량% 미만의 양으로 아연을 함유한다. 몇몇 구현예에서, 프라이머는 약 15중량% 미만의 양으로 아연을 함유한다. 몇몇 구현예에서, 프라이머는 약 10중량% 미만의 양으로 아연을 함유한다. 몇몇 구현예에서, 프라이머는 약 5중량% 미만의 양으로 아연을 함유한다. 몇몇 구현예에 있어서, 프라이머는 실질적으로 아연을 함유하지 않는다. 몇몇 구현예에서, 프라이머는 아연을 전혀 함유하지 않는다. 그러한 구현예에 있어서, 아연 함량은 플레이트형 충전재를 포함할 수 있는 아연을 임의의 양으로 포함한다. 20중량% 미만의 아연, 약 15중량% 미만의 아연, 약 10중량% 미만의 아연, 또는 약 5중량% 미만의 아연을 함유하는 프라이머는, 실질적으로 아연을 함유하지 않는 프라이머, 및 아연을 전혀 함유하지 않는 프라이머를 포함한다. 본 발명의 톱코트는 아연을 함유할 수 있거나, 약 50중량% 미만의 양으로 아연을 함유할 수 있거나, 약 25중량% 미만의 양으로 아연을 함유할 수 있거나, 약 5중량% 미만의 양으로 아연을 함유할 수 있거나, 실질적으로 아연을 함유하지 않을 수 있거나, 아연을 전혀 함유하지 않을 수 있다. 마찬가지로, 약 50중량% 미만의 아연, 약 25중량% 미만의 아연, 또는 약 5중량% 미만의 아연을 함유하는 톱코트는 실질적으로 아연을 함유하지 않는 톱코트, 및 아연을 전혀 함유하지 않는 톱코트를 포함한다.
본 발명의 프라이머 및 톱코트를 사용함으로써 높은 응력을 받는 강철 및 특히 높은 인장 강도 서스펜션 스프링에 대해 저비용 보호 코팅의 측면에서의 요구를 충족시키기는 한다고 하더라도, 내식성과 칩 내성의 다소 상반된 성질로 인해, 프라이머 및 톱코트를 별개로 선택할 수도 있다. 양호한 내식성을 가진 프라이머 및 톱코트가 항상 최고의 칩 내성을 가지는 것은 아니고, 그와 반대의 경우도 마찬가지이다.
인산아연 전처리된 강철 위에 적용될 수 있는 본 발명의 프라이머의 주된 기능 중 하나는 내식성을 제공하는 것이다. 또한, 이상적 톱코트 두께보다 작은 두께로 사용되는 경우를 수용하기 위해, 어느 정도의 칩 내성이 프라이머에 의해 제공될 수도 있다. 따라서, 본 발명의 프라이머는 에폭시 수지, 약 200 내지 약 500의 하이드록실 당량(hydroxyl equivalent weight; HEW)을 가진 폴리하이드록실 작용성 페놀계 경화제, 및 플레이트형 충전재를 함유함으로써 내식성 및 칩 내성을 제공한다.
본 발명에서 사용하기 위한 에폭시 수지는 The Dow Chemical Company로부터 입수가능하고, 그것의 EEW 범위에 의해 식별될 수 있다. 몇몇 에폭시 수지는 중첩되는 EEW 범위를 가질 수 있지만, 그렇더라도 구별될 수 있다. 예를 들면, The Dow Chemical Company는 약 475 내지 약 550의 EEW를 가진 에폭시 수지 D.E.R.™ 671 및 약 450 내지 약 560의 EEW를 가진 D.E.R.™ 661을 공급한다.
몇몇 구현예에 있어서, 에폭시 수지는, EEW가 약 730의 하한치 및 약 1400의 상한치 사이가 되도록 선택된다. 몇몇 구현예에 있어서, 프라이머는 에폭시 수지를 포함하되, 단 그 에폭시 수지는 약 860 내지 약 930의 EEW를 갖지 않는다. 몇몇 구현예에 있어서, 에폭시 수지는, EEW가 약 730의 하한치 및 약 1400의 상한치 사이가 되도록 선택되는데, 단 그 에폭시 수지는 약 860 내지 약 930의 EEW를 갖지 않는다. 약 860 내지 약 930의 EEW를 가지는 에폭시 수지는 The Dow Chemical Company의 제품 D.E.R.™ 664UE로서 입수가능하다. 비제한적 예에 있어서, 약 1250 내지 약 1400의 EEW를 가진 D.E.R.™ 6155와 같은 에폭시 수지는, 약 730의 하한치 및 약 1400의 상한치 사이의 EEW를 가진 에폭시 수지의 예이다. 또한, 비제한적 예에 있어서, 약 780 내지 약 900의 EEW를 가진 The Dow Chemical Company 제조의 에폭시 수지 D.E.R.™ 6330-A10은, EEW 범위가 중첩되기는 하지만 약 860 내지 약 930의 EEW를 가진 에폭시 수지로 간주되지 않는다.
상기 에폭시 수지는, 비제한적 예에 있어서, 약 730 내지 약 820의 EEW를 가진 비스페놀 A 에폭시 수지, 약 1250 내지 약 1400의 EEW를 가진 비스페놀 A 에폭시 수지, 약 780 내지 약 900의 EEW를 가진 비스페놀 A 에폭시 수지, 약 750 내지 약 850의 EEW를 가진 비스페놀 A 에폭시 수지, 약 730 내지 약 840의 EEW를 가진 비스페놀 A 에폭시 수지, 약 1150 내지 약 1300의 EEW를 가진 비스페놀 A 에폭시 수지, 또는 이것들의 조합일 수 있다. 그러한 에폭시 수지는 The Dow Chemical Company의 제품 D.E.R.™ 663U, D.E.R.™ 6155, D.E.R.™ 6330-A10, 및 D.E.R.™ 672U, The Kukdo Chemical Company의 제품 KD213 및 KD214M으로서 각각 입수가능하다.
본 명세서에서 사용되고, 실시예에서 추가로 예시되는 바와 같이, 에폭시 수지의 "유효량", 폴리하이드록실 작용성 페놀계 경화제의 "유효량", 및 충전재 물질의 "유효량"이라는 용어는 각각, 고장력 서스펜션 스프링 GM 규격 GMW14656의 경우에서와 같은, 의도하는 용도에 대한 공업적으로 허용가능한 내식성 표준을 충족시키는 프라이머에 기여하는 에폭시 수지, 폴리하이드록실 작용성 페놀계 경화제 및 충전재 물질의 양을 기술하는 것이다.
몇몇 구현예에서는, 비제한적 예에 있어서, 약 80℃ 내지 약 125℃의 연화점을 가지는 2,2-비스(4=하이드록시페놀)-프로판을 기재로 하는 에폭시 수지를 포함하는 유효량의 에폭시 수지를 본 발명의 프라이머용으로 사용한다. 비제한적 예에 있어서, 상기 연화점은 약 90℃ 내지 약 115℃이다. 상기 에폭시 수지는 분말의 코팅용으로 유용한 다양한 에폭시 수지, 예를 들면 비제한적으로 에피클로로히드린 또는 폴리글리시딜 에테르와 방향족 폴리올, 예를 들면 비제한적으로, 비스페놀 A와 같은 비스페놀류의 반응에 의해 생성되는 에폭시 수지로부터 선택될 수 있다. 상기 에폭시 수지는 1.0보다 큰 에폭시 작용성, 또는 1.9보다 큰 에폭시 작용성을 가질 수 있다.
그러한 에폭시 수지는, 비제한적 예에 있어서, 제한되지 않지만 가성소다와 같은 알칼리의 존재 하에 방향족 또는 지방족 폴리올과 에피클로로히드린 또는 디클로로히드린의 에테르화 반응에 의해 제조될 수 있다. 방향족 폴리올은, 비제한적 예에 있어서, 비스(4-하이드록시페닐)-2,2-프로판(즉, 비스페놀 A), 비스(4-하이드록시페닐)-1,1-에탄, 비스(4-하이드록시페닐)-1,1-이소부탄, 비스(4-하이드록시-t-부틸페닐)-2,2-프로판, 비스(2-하이드록시나프틸)메탄, 4,4'-디하이드록시벤조페논 또는 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 디글리시딜 에테르 또는 디올의 농축된 글리시딜 에테르일 수 있다. 본 발명에 따른 프라이머 중의 에폭시 수지로서 사용될 수 있는 옥시란기-함유 폴리머로는, 제한되지는 않지만, 폴리글리시딜-작용성 아크릴계 폴리머 또는 에폭시 노볼락 수지가 포함된다.
프라이머에 사용되는 다른 에폭시 수지로는, 비제한적인 예에 있어서, 약 80℃ 내지 약 125℃의 연화점을 가진 에폭시화 페놀-노볼락 수지가 포함된다. 몇몇 구현예에 있어서, 상기 연화점은 약 90℃ 내지 약 115℃이다. 몇몇 구현예에서는, 비스페놀-A의 디글리시딜 에테르(DGEBA) 노볼락 변성 에폭시 수지가 사용된다.
본 발명의 몇몇 구현예에서, 비제한적 예에 있어서, 비스페놀 A와 에피클로로히드린의 축중합으로부터 비스페놀 A 에폭시 수지가 얻어진다. 비제한적으로, 디시안디아민과 함께 경화되거나 카르복시 작용성 폴리에스테르와 공동-반응된(혼성) 비스페놀 A 에폭시 수지와 같은 다른 수지의 화학적 반응이 활용될 수 있다.
프라이머 중 에폭시 수지 또는 에폭시 수지들의 조합의 양은 첨가제 및 충전재의 양에 따라 변동될 수 있다. 비제한적 예에 있어서, phr(수지 100당 부) 포뮬러 컨벤션(formula convention)에 대해, 수지와 경화제의 합계는 100부로 설정된다. 그러면, 포뮬레이션 중 총 에폭시 수지의 퍼센트는 첨가제와 충전재 phr 레벨의 함수로서 변동된다. 몇몇 구현예에서, 에폭시 수지 또는 에폭시 수지들의 조합은 활용가능한 100부 중 약 35부 내지 약 95부의 양으로 존재한다.
본 발명의 몇몇 구현예에 있어서, 프라이머는 유효량의 폴리하이드록실 페놀계 경화제를 함유한다. 폴리하이드록실 작용성 페놀계 경화제는 2-메틸이미다졸을 함유할 수 있다. 몇몇 구현예에 있어서, 폴리하이드록실 작용성 페놀계 경화제는 약 200 내지 약 500의 하이드록실 당량(HEW)을 가진다. 폴리하이드록실 작용성 페놀계 경화제는, 비스페놀 A의 저분자량 디글리시딜 에테르의 비스페놀 A 말단화(termination)로부터 형성될 수 있다. 몇몇 구현예에 있어서, 경화제는 약 240 내지 약 270의 HEW를 가진 페놀계 경화제이며, 약 2%의 2-메틸이미다졸 경화 촉진제를 함유한다.
경화제 또는 경화제들의 조합의 양은 첨가제 및 충전재의 양에 따라 변동될 수 있다. 비제한적 예에 있어서, phr(수지 100당 부) 포뮬러 컨벤션에 대해, 수지와 경화제의 합계는 100부로 설정된다. 그러면, 포뮬레이션 중 총 경화제의 퍼센트는 첨가제와 충전재 phr 레벨의 함수로서 변동된다. 몇몇 구현예에서, 경화제 또는 경화제들의 조합은 활용가능한 100부 중 약 5부 내지 약 65부의 양으로 존재한다.
본 발명의 프라이머는 또한 유효량의 플레이트형 충전재 물질을 포함한다. 본 발명에서 사용되는 플레이트형 충전재 물질은, 비제한적인 예에 있어서, 중간 입경 약 10∼약 35㎛의 복합 알루미노실리케이트(백운모(muscovite mica)), 중간 입경 약 10∼약 35㎛의 마그네슘 실리케이트(탈크), 중간 입경 약 150∼약 200㎛의 C 변형 조성 글라스 플레이크(flake), 및 이것들의 조합을 포함한다. 이들 충전재는 플레이트형 입자 형태를 가지며, 프라이머 코팅층에 대해 평행으로 배향되는 경향을 가지므로, 향상된 장벽성을 통해 내식성을 향상시킨다. 백운모, 탈크, 및 글라스 플레이크에 대한 중간 입경은 세디그래프(sedigraph)(침강 분석)에 의해 판정되었으며, 몇몇 구현예에서는 약 10 내지 약 40phr(수지 100당 부)로 사용된다. 몇몇 구현예에 있어서, 플레이트형 충전재는 20중량% 미만의 양으로 라멜라(lamellar) 아연을 포함할 수 있다. 위에서 언급한 바와 같이, 그러한 구현예에 있어서, 아연 함량의 20중량% 미만은 플레이트형 충전재를 포함할 수 있는 임의량의 아연을 포함한다.
본 발명의 몇몇 구현예에 있어서, 프라이머는, 비제한적으로, 복합 알루미노실리케이트(백운모), 칼슘 메타실리케이트(규회석(wollastonite)), 미분화 규산마그네슘(탈크), 산화아연 분말, 아연 더스트, 석영 분말, 규산알루미늄, 규산칼슘, 규산마그네슘, 탄산칼슘, 황산바륨, 황산칼슘, 산화알루미늄, 글라스 플레이크, C 변형 조성 글라스 플레이크, 및 이것들의 조합과 같은 충전재를 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 구현예는, 중간 입경 약 2∼약 15㎛의 칼슘 메타실리케이트(규회석) 및/또는 중간 입경 약 0.5∼약 3.0㎛의 미분화 규산마그네슘(탈크)를 포함한다. 이들 충전재는 pH 조절 및 수분 흡수 성질의 조합을 통해 내식성을 향상시키는 기능을 가진다. 규회석 및 미분화 탈크에 대한 중간 입경은 레이저 회절 기술에 의해 판정되었고, 몇몇 구현예에 있어서, 각각 약 10 내지 약 40phr 및 약 1 내지 약 8phr로 사용된다.
몇몇 구현예에 있어서, 톱코트는 약 520 내지 약 1300의 EEW를 가진 유효량의 에폭시 수지를 포함한다. 상기 에폭시 수지는, 비제한적 예에 있어서, 약 730 내지 약 820의 EEW를 가진 비스페놀 A 에폭시 수지, 약 860 내지 약 930의 EEW를 가진 비스페놀 A 에폭시 수지, 약 520 내지 약 560의 EEW를 가진 비스페놀 A 에폭시 수지, 약 730 내지 약 840의 EEW를 가진 비스페놀 A 에폭시 수지 또는 약 1150 내지 약 1300의 EEW를 가진 비스페놀 A 에폭시 수지일 수 있다. 그러한 에폭시 수지는 The Dow Chemical Company 및 The Kukdo Chemical Company로부터 입수할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어로서, "유효량"의 에폭시 수지, "유효량"의 엘라스토머-변성 에폭시 수지, "유효량"의 카르복실 작용성 폴리에스테르 수지, "유효량"의 발포제, 및 "유효량"의 보강 섬유라는 용어는 각각, 고장력 서스펜션 스프링 GM 규격 GMW14656의 경우에서와 같은, 의도하는 용도에 대한 공업적으로 허용가능한 내식성 표준을 충족시키는 프라이머에 기여하는 양의 에폭시 수지, 엘라스토머-변성 에폭시 수지, 카르복실 작용성 폴리에스테르 수지, 발포제, 및 보강 섬유를 기술하는 것이다. 톱코트에 사용되는 에폭시 수지의 비제한적 예로는, 약 80℃ 내지 약 125℃의 연화점을 가진 2,2-비스-(4-하이드록시페놀)-프로판을 기재로 하는 에폭시 수지가 포함된다.
톱코트 중 에폭시 수지 또는 에폭시 수지들의 조합의 양은 첨가제 및 보강 섬유의 양에 따라 변동될 수 있다. 비제한적 예에 있어서, phr(수지 100당 부) 포뮬러 컨벤션에 대해, 에폭시 수지, 엘라스토머-변성 에폭시 수지, 및 선택적으로, 카르복실 작용성 폴리에스테르 수지의 합계는 100부로 설정된다. 그러면, 포뮬레이션 중 총 에폭시 수지의 퍼센트는 첨가제와 보강 섬유 phr 레벨의 함수로서 변동된다. 몇몇 구현예에서, 에폭시 수지 또는 에폭시 수지들의 조합은 활용가능한 100부 중 약 10부 내지 약 85부의 양으로 존재한다.
상기 에폭시 수지는, 비제한적으로, 에피클로로히드린 또는 폴리글리시딜 에테르와, 비제한적으로 비스페놀 A와 같은 비스페놀과 같은 방향족 폴리올과의 반응에 의해 제조되는 것과 같은 코팅 분말용으로 유용한 다양한 에폭시 수지로부터 선택될 수 있다. 상기 에폭시 수지는 1.0보다 큰 에폭시 작용성, 또는 1.9보다 큰 에폭시 작용성을 가질 수 있다. 일반적으로, 에폭시 당량은 약 450 내지 약 1400일 수 있고, 또는 약 520 내지 약 1300일 수 있다.
에폭시 수지는, 비제한적 예에 있어서, 가성소다와 같은 알칼리의 존재 하에 방향족 또는 지방족 폴리올과 에피클로로히드린 또는 디클로로히드린의 에테르화 반응에 의해 제조될 수 있다. 방향족 폴리올은, 비제한적 예에 있어서, 비스(4-하이드록시페닐)-2,2-프로판(즉, 비스페놀 A), 비스(4-하이드록시페닐)-1,1-에탄, 비스(4-하이드록시페닐)-1,1-이소부탄, 비스(4-하이드록시-t-부틸페닐)-2,2-프로판, 비스(2-하이드록시나프틸)메탄, 4,4'-디하이드록시벤조페논 또는 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 디글리시딜 에테르 또는 디올의 농축된 글리시딜 에테르일 수 있다. 본 발명에 따른 톱코트 중의 에폭시 수지로서 사용될 수 있는 옥시란기-함유 폴리머로는, 제한되지는 않지만, 폴리글리시딜-작용성 아크릴계 폴리머 또는 에폭시 노볼락 수지가 포함된다. 몇몇 구현예에서, 비스페놀-A의 디글리시딜 에테르(DGEBA) 노볼락 변성 에폭시 수지가 사용된다.
톱코트는 약 1000 내지 약 1600의 EEW를 가진, 유효량의 엘라스토머-변성 에폭시 수지를 포함한다. 본 발명의 몇몇 구현예에 있어서, 엘라스토머-변성 에폭시 수지는 비스페놀 A 에폭시 수지로서, 약 1250∼약 1500g/eq 또는 약 1100∼약 1300g/eq의 EEW를 가진 복합 수지를 생성하는 CTBN(카르복실 말단형 부타디엔 아크릴로니트릴) 고무와 부가된 비스페놀 A 에폭시 수지이다. 몇몇 구현예에서, Tg는 약 30∼약 50℃이다. Tg는 비정질 물질이 '유리질(glassy)'로부터 '고무질(rubbery)' 상태로 거동이 변화되는 임계 온도인 유리 전이 온도이다. 이와 관련하여 '유리질'이라 함은 단단하고 취성인 것을 의미하고(따라서 비교적 파괴되기 쉽다), '고무질'이라 함은 탄성이고 가요성인 것을 의미한다.
톱코트 중 엘라스토머-변성 에폭시 수지 또는 엘라스토머-변성 에폭시 수지들의 조합의 양은 첨가제 및 보강 섬유의 양에 따라 변동될 수 있다. 비제한적 예에 있어서, phr(수지 100당 부) 포뮬러 컨벤션에 대해, 에폭시 수지, 엘라스토머-변성 에폭시 수지 및 카르복실 작용성 폴리에스테르 수지의 합계는 100부로 설정된다. 그러면, 포뮬레이션 중 총 엘라스토머-변성 에폭시 수지의 퍼센트는 첨가제와 보강 섬유 phr 레벨의 함수로서 변동된다. 몇몇 구현예에서, 엘라스토머-변성 에폭시 수지 또는 엘라스토머-변성 에폭시 수지들의 조합은 활용가능한 100부 중 약 5부 내지 약 35부의 양으로 존재한다.
본 발명의 몇몇 구현예에 있어서, 톱코트는 또한 칩 내성의 증강을 위해, 약 25∼약 85mg KOH/g 또는 약 45∼약 75mg KOH/g의 산가를 가진 유효량의 카르복시 작용성 폴리에스테르 수지를 포함한다.
톱코트 카르복시 작용성 폴리에스테르 수지 또는 카르복시 작용성 폴리에스테르 수지들의 조합의 양은 첨가제 및 보강 섬유의 양에 따라 변동될 수 있다. 비제한적 예에 있어서, phr(수지 100당 부) 포뮬러 컨벤션에 대해, 에폭시 수지, 엘라스토머-변성 에폭시 수지 및 카르복실 작용성 폴리에스테르 수지의 합계는 100부로 설정된다. 그러면, 포뮬레이션 중 총 카르복시 작용성 폴리에스테르 수지의 퍼센트는 첨가제와 보강 섬유 phr 레벨의 함수로서 변동된다. 몇몇 구현예에서, 카르복시 작용성 폴리에스테르 수지 또는 카르복시 작용성 폴리에스테르 수지들의 조합은 활용가능한 100부 중 약 30부 내지 약 85부의 양으로 존재한다.
카르복시 작용성 폴리에스테르 수지는, 비제한적 예로서, 지방족 2가 또는 다가 알코올과 지환족, 아크릴계 또는 지방족 디- 또는 폴리-카르복시산 또는 그의 무수물간의 축합 반응과 같은 통상적으로 알려져 있는 임의의 방법에 의해 제조될 수 있다. 비제한적 예에 있어서, 카르복실-작용성 폴리에스테르 수지는 지방족 2가 또는 다가 알코올, 특히 비제한적으로, 에틸렌 글리콜, 1,2-프로판디올, 1,3-프로판디올, 1,2-부탄디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 2,2-디메틸 프로판-1,3-디올(즉, 네오펜틸 글리콜), 1,6-헥산디올, 2,3-헥산디올, 2,5-헥산디올, 디에틸렌 글리콜 또는 디프로필렌 글리콜과 같은 저급 지방족 디올로부터 제조될 수 있다. 비제한적으로, 트리메틸올프로판 등과 같은 폴리올도 카르복실-작용성 폴리에스테르의 제조에 사용될 수 있다. 적합한 디- 또는 폴리-카르복시산 및 무수물의 예로는, 비제한적으로, 프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산, 말론산, 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 피멜산, 수베르산, 아젤라산, 세바스산, 도데칸디오산, 테트라하이드로프탈산, 헥사하이드로프탈산, 말레산 및 그러한 산의 무수물이 포함된다. 몇몇 구현예에 있어서, 카르복실-작용성 폴리에스테르 수지는 방향족 함유 폴리에스테르이고, 비제한적 예에 있어서, 프탈산, 이소프탈산 또는 테레프탈산과 같은 방향족 카르복시산, 및 비제한적으로 네오펜틸 글리콜과 같은 폴리올로부터 제조된다.
유효량의 발포제/기포제 첨가제가 코팅 필름 내에 다공질 구조를 형성하기 위해 톱코트 중에 존재한다. 다공질 구조는, 파쇄(fracture)를 일으키지 않고 충격 에너지를 흡수하는 능력과 같은 물리적 성질을 코팅에 부여한다.
본 발명의 다른 구현예에 있어서, 고장력 서스펜션 스프링에 대한 상업적으로 바람직한 다공도는 경화된 톱코트가, 다공성 없는 이론적 톱코트 밀도에 비해 약 15% 내지 약 50%의 밀도의 감소를 나타낼 때 달성된다. 경화된 톱코트 밀도는 코팅된 패널 상의 코팅 중량과 동일한 패널 상의 코팅 체적의 비에 의해 계산된다. 코팅된 패널 상의 코팅 체적은 세분된 패널을 가로질러 취한 복수 회의 측정으로 평균 코팅 두께를 유도하고, 이어서 패널 면적으로 곱하는 적분 방식으로 얻어진다. 몇몇 구현예에 있어서, 발포제 또는 기포제가 약 0.2 내지 약 2.0phr(수지 100당 부)로 사용된다. 몇몇 구현예에서는 p,p'-옥시비스(벤젠술포닐히드라자이드) 및 활성화 아조디카르본아미드계 조성물을 함유한 발포제가 사용된다. 다른 발포제로는, 비제한적으로, p-톨루엔술포닐히드라자이드계 발포제가 포함된다.
발포제/기포제의 존재로 인해 야기되는 모든 강도의 손실을 회복하기 위해, 톱코트 중에는 유효량의 보강 섬유가 존재한다. 비제한적 예에 있어서, 소정 범위의 알루미노실리케이트 유리 섬유 또는 천연 채굴된 칼슘 메타실리케이트(규회석) 섬유가 사용될 수 있다. 몇몇 구현예에서는 약 3㎛ 내지 약15㎛의 평균 직경 및 약 5 내지 약 20의 평균 종횡비(코팅 충전재와 관련된 측면에서, 종횡비는 충전재 입자의 최대 치수와 최소 치수의 비로 정의됨)가 사용된다. 비제한적으로, 아라미드 및 탄소와 같은 다른 보강 섬유도 사용될 수 있다. 본 발명의 몇몇 구현예에서는 약 20phr 내지 약 70phr의 양으로 보강 섬유가 사용된다. 몇몇 구현예에 있어서, 보강 섬유는 16㎛의 직경과 150㎛의 길이를 가진 E-글라스 실란 처리된 유리 섬유이며, 상업적으로 Fibertec사로부터 입수가능하다.
프라이머와 톱코트는 또한, 비제한적으로, 안료, 촉매/경화제, 탈기제(degassing agent), 유동성 조절제 및 산화방지제와 같은 첨가제를 포함할 수 있다.
본 발명의 프라이머 및 톱코트 조성물 중에 사용되는 안료는, 비제한적 예에 있어서, 이산화티타늄, 산화철(옐로우, 브라운, 레드, 블랙), 카본 블랙 및 유기 안료를 포함한다. 이들 안료는 당업자에게 알려져 있는 통상적인 양으로 첨가될 수 있다.
프라이머에 존재하는 전술한 페놀계 경화제 이외에도, 상기 코팅 조성물은, 비제한적 예에 있어서, 4차 암모늄염, 4차 포스포늄염, 포스핀, 이미다졸 금속염, 및 이것들의 조합과 같은 촉매/경화제 첨가제를 포함할 수 있다. 그러한 첨가제의 예로는, 비제한적으로, 테트라부틸암모늄 클로라이드, 테트라부틸암모늄 브로마이드 또는 테트라부틸암모늄 요오다이드, 에틸트리페닐 포스포늄 아세테이트, 트리페닐포스핀, 2-메틸이미다졸, 디부틸틴 디라우레이트, 및 이것들의 조합이 포함된다. 몇몇 구현예에서 사용될 때 상기 촉매/경화제는, 코팅 조성물의 총중량 기준으로 약 0∼약 5중량%, 또는 약 0.2∼약 2중량%의 양으로 코팅 조성물 중에 존재한다.
본 발명의 몇몇 구현예에서, 톱코트는 유효량의 경화제를 포함할 수 있다. 경화제는 2-메틸이미다졸을 함유하는 폴리하이드록실 작용성 페놀계 경화제일 수 있다. 몇몇 구현예에 있어서, 폴리하이드록실 작용성 페놀계 경화제는 약 200 내지 약 500의 하이드록실 당량(HEW)을 가진다. 폴리하이드록실 작용성 페놀계 경화제는 비스페놀 A의 저분자량 디글리시딜 에테르의 비스페놀 A 말단화로부터 형성될 수 있다. 몇몇 구현예에서, 상기 경화제는 약 230 내지 약 260의 HEW를 가진 페놀계 경화제이며, 2-메틸이미다졸 경화 촉진제를 함유한다.
경화제 또는 경화제들의 조합의 양은 첨가제 및 보강 섬유의 양에 따라 변동될 수 있다. 비제한적 예에 있어서, phr(수지 100당 부) 포뮬러 컨벤션에 대해, 엘라스토머-변성 에폭시 수지와 카르복실 작용성 폴리에스테르 수지의 합계는 100부로 설정된다. 그러면, 포뮬레이션 중 총 경화제의 퍼센트는 첨가제와 보강 섬유 phr 레벨의 함수로서 변동된다. 몇몇 구현예에서, 경화제 또는 경화제들의 조합은 활용가능한 100부 중 약 5부 내지 약 65부의 양으로 존재한다.
탈기제는 베이킹시, 존재하는 임의의 휘발성 물질이 필름으로부터 배출될 수 있도록 하기 위해 조성물에 첨가될 수 있다. 벤조인이 탈기제이며, 몇몇 구현예에서 사용될 때, 분말상 코팅 조성물의 총중량 기준으로 약 0.5 내지 약 30중량%의 양으로 존재할 수 있다.
유동성 조절제로는, 비제한적으로, 저분자량 아크릴계 폴리머, 비제한적 예에 있어서 아크릴계 폴리머, 예를 들면 비제한적으로 약 1000 내지 약 50,000의 수평균 분자량을 가진 아크릴계 폴리머, 예를 들면 비제한적으로, 폴리라우릴 아크릴레이트, 폴리부틸 아크릴레이트, 폴리(2-에틸헥실)아크릴레이트, 폴리(에틸아크릴레이트-2-에틸헥실아크릴레이트), 폴리라우릴 메타크릴레이트 및 폴리이소데실 메타크릴레이트, 및 플루오르화 폴리머, 예를 들면 비제한적으로, 폴리에틸렌 글리콜 또는 폴리프로필렌 글리콜과 플루오르화 지방산의 에스테르가 포함된다. 분자량이 약 1,000보다 큰 폴리머계 실록산도 유동성 조절제로서 사용될 수 있으며, 비제한적 예로는 폴리(디메틸실록산) 또는 폴리(메틸페닐)실록산이 있다. 유동성 조절제는 코팅 분말의 가열시 표면 장력을 감소시키고, 크레이터(crater) 형성을 배제하는 데 도움이 될 수 있다. 몇몇 구현예에 있어서, 유동성 조절제는 사용될 때, 분말상 코팅 조성물의 총중량 기준으로 약 0.05 내지 약 5.0중량%의 양으로 존재한다.
산화방지제는, 비제한적으로, 페놀류, 포스파이트, 포스포나이트, 락톤형 산화방지제, 및 이것들의 조합을 포함한다. 몇몇 구현예에 있어서, 산화방지제는 약 0∼약 3중량%의 양으로 존재한다.
본 발명의 코팅 조성물은, 비제한적으로, 자동차 스프링과 같은 금속에 대한 용도에 특히 적합하다. 그러나, 탄소, 목재, 유리, 폴리머 및 다른 기재에 상기 코팅 조성물을 적용할 수도 있다.
전술한 프라이머 및 톱코트 조성물을 고장력 강철에 적용하는 것은 임의의 공지된 기술, 예를 들면 비제한적으로 하기 방법 1 내지 3에 의해 달성될 수 있다. 사용되는 적용 기술과는 관계없이, 고장력 강철 합금 상에 형성된 복합 코팅(프라이머 및 톱코트)은, 비제한적 예에 있어서, 전처리된 강철 표면과 접촉되어 있는 약 1.5mil 내지 약 4.0mil 두께의 별개의 프라이머를 함유할 수 있다. 복합 코팅의 톱코트는 또한, 비제한적 예에 있어서, 하부 프라이머층에 결합되어 있는 약 10mil 내지 약 35mil 두께의 별개의 톱코트를 형성할 수 있다. 코팅 조성물은 프라이머를 포함하되 톱코트는 포함하지 않고 적용될 수도 있다.
적용 기술
1. 방법 1 - 보다 이상적인 증착을 위해 강철을 약 220∼약 380℉로 가열한 다음, 프라이머와 톱코트를 도포한다. 이어서, 코팅된 강철을 다시 가열하여 복합 코팅층을 생성하고, 코팅 시스템 상에 물성을 완전히 발달시킨다.
2. 방법 2 - 프라이머를 주변 온도의 고장력 강철 합금에 도포한 다음, 약 220∼약 380℉로 가열하여 코팅을 융합시키거나 또는 부분적으로 경화시킨다. 상기 프라이머 가열로부터 잔류하는 열을 이상적으로 이용하여 톱코트를 고온의 강철에 적용한다. 이어서, 코팅된 강철을 다시 가열하여 복합 코팅층을 생성하고, 코팅 시스템 상에 물성을 완전히 발달시킨다.
3. 방법 3 - 프라이머와 톱코트를 차례로, "드라이 온 드라이(dry on dry)" 방식으로 주변 온도의 고장력 강철에 도포한 다음, 약 220∼약 380℉의 단일 가열 사이클로 처리하여 복합 코팅층을 생성하고, 코팅 시스템 상에 물성을 완전히 발달시킨다.
실시예
이하의 비제한적 실시예를 참조하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 이들 실시예의 변경 및 변형은 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않고 당업자에 의해 이루어질 수 있음을 이해해야 한다.
상기 방법 1에 따라, 하기 성분들의 혼합물로부터 7종의 프라이머와 9종의 톱코트 조성물을 제조했다.
프라이머 조성물
Figure 112012010827162-pct00001
Figure 112012010827162-pct00002
1A 비스페놀 A 에폭시 수지 A, B, C 및 D는 각각, 860-930, 730-820, 1250-1400, 및 780-900의 EEW를 가지며, The Dow Chemical Company로부터 상업적으로 입수가능함.
1B 비스페놀 A 에폭시 수지 H는 750-850의 EEW를 가진 노볼락 변성 수지이며, The Dow Chemical Company로부터 상업적으로 입수가능함.
2A 46-51mg KOH/g의 산가 및 ∼50℃의 Tg를 가진, Cytec Industries Inc.로부터 상업적으로 입수가능한 카르복실 작용성 폴리에스테르 수지.
2B 68-74mg KOH/g의 산가 및 ∼58℃의 Tg를 가진, Cytec Industries Inc.로부터 상업적으로 입수가능한 카르복실 작용성 폴리에스테르 수지.
3 240-270의 HEW를 가지며 2%의 2-메틸이미다졸 경화 촉진제를 함유하는, The Dow Chemical Company로부터 상업적으로 입수가능한 페놀계 경화제.
4 Casamid 710은 Thomas Swan & Co., Ltd.로부터 상업적으로 입수가능한, 치환된 디시안디아민 경화제임.
5 Epikure P-108은 Hexion Speciality Chemicals사로부터 상업적으로 입수가능한 가속화 디시안디아민임.
6 벤조인은 Aceto Corporation으로부너 상업적으로 입수가능한 탈기제임.
7 Black Pearls 800은 Cabot Corporation으로부터 상업적으로 입수가능한 카본 블랙 안료임.
8 Tiona 595는 Millennium Chemicals사로부터 상업적으로 입수가능한 이산화티타늄 안료임.
9 Fibertec, Inc.로부터 상업적으로 입수가능한, 20㎛의 평균 중앙 입경을 가진 백운모 충전재.
10 3.5㎛의 중간 입경 및 3의 종횡비를 가진, NYCO Minerals사로부터 상업적으로 입수가능한, 칼슘 메타실리케이트(규회석) 충전재.
11 K-White TC720은 Tayca Corporation으로부터 상업적으로 입수가능한 규산마그네슘(탈크) 내식성 안료임.
12 AZO77H는 U.S. Zinc사로부터 상업적으로 입수가능한 산화아연 안료임.
13 아연 더스트 64는 Zinc Corporation of America사에 의해 제조되고 The Cary Company를 통해 분배된 아연 분말임.
14 공칭 두께가 1.3-2.3㎛이고 길이 50-300㎛의 범위가 65%인, Glass Flake, Ltd.로부터 상업적으로 입수가능한 변성 C 조성 글라스 플레이크.
15 13㎛의 중간 입경 및 45㎛의 톱-엔드(top-end) 입경을 가진, Rio Tinto Minerals사로부터 상업적으로 입수가능한 규산마그네슘(탈크) 충전재.
16 Irganox 1076은 BASF사로부터 상업적으로 입수가능한 페놀계 산화방지제임.
톱코트 조성물
Figure 112012010827162-pct00003
Figure 112012010827162-pct00004
1 비스페놀 A 에폭시 수지 E, F 및 G는 각각, 730-820, 860-930 및 520-560의 EEW를 가지며, The Dow Chemical Company로부터 상업적으로 입수가능함.
2 CVC Specialty Chemicals, Inc.로부터 상업적으로 입수가능한, 1250-1500의 EEW를 가진 CTBN 변성 에폭시 수지.
3 46-51mg KOH/g의 산가 및 ∼50℃의 Tg를 가진, Cytec Industries Inc.로부터 상업적으로 입수가능한 카르복실 작용성 폴리에스테르 수지.
4 68-74mg KOH/g의 산가 및 ∼58℃의 Tg를 가진, Cytec Industries Inc.로부터 상업적으로 입수가능한 카르복실 작용성 폴리에스테르 수지.
5 Bentone 38은 Elementis Specialties사로부터 상업적으로 입수가능한 오르가노클레이 유동학적 개질제임.
6 Lanco TFI778은 Lubrizol Advanced Materials, Inc.로부터 상업적으로 입수가능한 폴리에틸렌/PTFE계 왁스임.
7 p,p'-옥시비스(벤젠술포닐히드라지드) 발포제는 320℉의 분해점과 125cc/g의 가스 수율을 가지며, Chemtura Corporation을 통해 상업적으로 입수가능함.
8 아조디카르본아미드 발포제는 329-356℉의 분해점과 180cc/g의 가스 수율을 가지며, Chemtura Corporation을 통해 상업적으로 입수가능함.
9 칼슘 메타실리케이트(규회석) 충전재는 3㎛의 평균 입경 및 9의 종횡비를 가지며, Fibertec, Inc.로부터 상업적으로 입수가능한,.
10 알루미노실리케이트 섬유는 실란 처리되고, 125±25㎛의 평균 길이를 가지며, Lapinus Fibers사로부터 상업적으로 입수가능함.
11 Aromite는 Imerys Performance Minerals사로부터 상업적으로 입수가능한 탄산칼슘 충전제임.
12 비스페놀 A 에폭시 수지 H 및 I는 각각, 730-840 및 1150-1300의 EEW를 가지며, The Kukdo Chemical Company로부터 상업적으로 입수가능함.
13 The Kukdo Chemical Company로부터 상업적으로 입수가능한, 1100-1300 EEW를 가진 CTBM 변성 에폭시 수지.
14 The Kukdo Chemical Company로부터 상업적으로 입수가능한, 230-260의 HEW를 가진 페놀계 경화제.
15 Thomas Swan & Co., Ltd.로부터 상업적으로 입수가능한 Casamid 710 치환된 디시안디아미드.
16 BASF로부터 상업적으로 입수가능함.
17 Estron사로부터 상업적으로 입수가능함.
18 직경 16㎛ 및 길이 150㎛인 실란 처리된 유리 섬유로서, Fibertec사로부터 상업적으로 입수가능함.
19 Unimin사로부터 상업적으로 입수가능한, 2.1㎛의 평균 입경을 가진 Nepheline Syenite.
20 평균 입경이 1.2-1.5㎛인 황산바륨.
21 Omya사로부터 상업적으로 입수가능한, 1.7㎛의 평균 입경을 가진 탄산칼슘.
22 Dongjin Semichem사로부터 상업적으로 입수가능한, 145℃의 분해점을 가진 p-톨루엔술포닐 히드라진 발포제.
프라이머 실시예 테스트 데이터 및 비교예
Figure 112012010827162-pct00005
톱코트 실시예 테스트 데이터 ( 프라이머 실시예 4 사용)
* SAE J400 상의 금속에 대한 코팅의 칩핑을 일으키지 않는 고장력 서스펜션 스프링에 대한 Ford 규격 WSS-M2P177-B1에 따른 테스트. 칩 평가는 10이어야 한다.
Figure 112012010827162-pct00006
기재: 서스펜션 스프링을 시뮬레이션하도록 형성된 인산아연 전처리된 강철 패널
프라이머: 실시예 4(2.5∼3.0mil)
듀얼-코트 필름 두께: 15.0∼20.0mil
GM 사이클 부식(GMW14782) 및 GM 내충격성(GMW14700)
테스트 공정: GMW14782(방법 B)
평가 공정: GM 15282(방법 A)
요건: 최대 평균 크리프백(creepback)이 6mm이고, 3mm보다 큰 칩핑이 없을 것
Figure 112012010827162-pct00007
톱코트 실시예 및 테스트 데이터 ( 프라이머 실시예 17 사용)
테스트 공정: 듀얼 코트 스프링에 대한 GM9984164 규격
기재: 서스펜션 스프링을 시뮬레이션하도록 형성된 인산아연 전처리된 패널
프라이머: 실시예 17
톱코트: 실시예 9
듀얼 -코트 필름 두께: 17∼23mil
Figure 112012010827162-pct00008
테스트 공정: 듀얼 코트 스프링에 대한 GM9984164 규격
기재: 서스펜션 스프링을 시뮬레이션하도록 형성된 인산아연 전처리된 패널
프라이머: 실시예 17
톱코트: 실시예 9
듀얼 -코트 필름 두께: 14∼16mil
Figure 112012010827162-pct00009

Claims (21)

  1. 프라이머 및 톱코트(topcoat)를 포함하는 복합 코팅 조성물로서,
    상기 프라이머는
    (i) 에폭시 수지, 단 상기 에폭시 수지는 860 내지 930의 EEW를 갖지 않음;
    (ii) 200 내지 500의 HEW를 갖는 폴리하이드록실 작용성 페놀계 경화제; 및
    (ⅲ) 플레이트형(platy) 충전재
    를 포함하는 에폭시 열경화성 프라이머 조성물로부터 형성되고,
    상기 에폭시 열경화성 프라이머는 20중량% 미만의 아연을 함유하고,
    상기 톱코트는
    (i) 450 내지 1400의 EEW를 갖는 에폭시 수지;
    (ii) 1000 내지 1600의 EEW를 갖는 엘라스토머-변성 에폭시 수지;
    (ⅲ) 발포제; 및
    (iv) 보강 섬유
    를 포함하는 에폭시 열경화성 톱코트 조성물로부터 형성되는,
    복합 코팅 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 에폭시 톱코트가, 25 내지 85mg KOH/g의 산가를 갖는 카르복실 작용성 폴리에스테르 수지를 추가로 포함하는, 복합 코팅 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 프라이머가 730 내지 1400의 EEW를 갖는 에폭시 수지를 포함하고, 단 상기 에폭시 수지는 860 내지 930의 EEW를 갖지 않는, 복합 코팅 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 프라이머가 730 내지 820의 EEW를 갖는 에폭시 수지, 1250 내지 1400의 EEW를 갖는 에폭시 수지, 780 내지 900의 EEW를 갖는 에폭시 수지, 또는 750 내지 850의 EEW를 갖는 에폭시 수지를 포함하는, 복합 코팅 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 폴리하이드록실 작용성 페놀계 경화제가 2-메틸이미다졸을 포함하는, 복합 코팅 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 플레이트형 충전재가 복합 알루미노실리케이트, C 조성 글라스 플레이크, 규산마그네슘, 또는 이것들의 조합을 포함하는, 복합 코팅 조성물.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복합 알루미노실리케이트가 10 내지 40phr의 양으로 존재하고, 10 내지 35㎛의 중간 입경(median particle size)을 갖는, 복합 코팅 조성물.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 복합 알루미노실리케이트가 마이카인, 복합 코팅 조성물.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 C 조성 글라스 플레이크가, 1.3 내지 2.3㎛의 공칭 두께를 갖고, 그것의 65%가 50 내지 300㎛의 길이를 갖는, 복합 코팅 조성물.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 규산마그네슘이 10 내지 40phr의 양으로 존재하고, 10 내지 35㎛의 중간 입경을 갖는, 복합 코팅 조성물.
  11. 제6항 또는 제10항에 있어서,
    상기 규산마그네슘이 탈크인, 복합 코팅 조성물.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 에폭시 열경화성 프라이머가 10중량% 미만의 아연을 함유하는, 복합 코팅 조성물.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 에폭시 열경화성 프라이머가 5중량% 미만의 아연을 함유하는, 복합 코팅 조성물.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 에폭시 열경화성 톱코트 중의 상기 에폭시 수지가, 100부 중 10 내지 85부의 양으로 존재하는 비스페놀 A 에폭시 수지인, 복합 코팅 조성물.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 엘라스토머-변성 에폭시 수지가, 100부 중 5 내지 35부의 양으로 존재하는 비스페놀 A 에폭시 수지를 포함하는, 복합 코팅 조성물.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 에폭시 열경화성 프라이머가 아연을 함유하지 않는, 복합 코팅 조성물.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 에폭시 열경화성 프라이머가 아연을 전혀 함유하지 않는, 복합 코팅 조성물.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 보강 섬유가 알루미노실리케이트, 칼슘 메타실리케이트, 아라미드, 탄소, 또는 이것들의 조합을 포함하는, 복합 코팅 조성물.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 칼슘 메타실리케이트가 규회석인, 복합 코팅 조성물.
  20. 제1항의 복합 코팅 조성물에 의해 코팅된 고장력 강철 합금.
  21. 에폭시 열경화성 프라이머 조성물로 코팅된 자동차 스프링으로서,
    상기 프라이머 조성물은
    (i) 에폭시 수지, 단 상기 에폭시 수지는 860 내지 930의 EEW를 갖지 않음;
    (ii) 200 내지 500의 HEW를 가진 폴리하이드록실 작용성 페놀계 경화제; 및
    (ⅲ) 플레이트형(platy) 충전재를 포함하고,
    상기 에폭시 열경화성 프라이머는 20중량% 미만의 아연을 함유하는,
    자동차 스프링.
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