KR20020056881A - 개선된 내긁힘성을 갖는 경화된 코팅재, 코팅된 기재 및관련 방법 - Google Patents

Abstract

경화된 코팅재의 표면 영역에 입자들을 갖는 경화된 코팅재를 제공한다. 또한, 착색된 코팅 조성물로부터 침착된 경화된 하도막 및 상도 조성물로부터 침착된 경화된 상도막을 포함하는 다 성분 복합 코팅재를 제공한다. 본 발명의 다 성분 복합 코팅재는 고도의 내긁힘성과, 풍화 후에 내긁힘성을 보유시킬 수 있는 컬러+투명 코팅재를 제공한다.

Description

개선된 내긁힘성을 갖는 경화된 코팅재, 코팅된 기재 및 관련 방법{CURED COATINGS HAVING IMPROVED SCRATCH RESISTANCE, COATED SUBSTRATES AND METHODS RELATED THERETO}

본 원은 2000년 1월 21일자로 출원된 미국 특허 출원 제 09/489,043 호의 일부 계속 출원이며, 상기 출원은 1999년 7월 30일자로 출원된 미국 특허 출원 제 09/365,069 호의 일부 계속 출원이다. 미국 특허 출원 제 09/489,043 호는 1999년 12월 23일자로 출원된 미국 특허 가 출원 제 60/171,899 호를 우선권으로 한다.

착색된 하도막을 기재에 도포한 다음 상기 하도막의 적어도 일부 위에 투명한 도막을 도포함을 포함하는 컬러+투명 코팅 시스템은 예를 들어 자동차를 포함한 다수의 소비자 제품에 대한 독창적인 마무리로서 점점 인기를 끌어왔다. 상기 컬러+투명 코팅 시스템은 대부분 상기 투명도막으로 인한 광택 및 상의 명료함과 같은 현저한 외관 특성을 갖는다. 상기와 같은 컬러+투명 코팅 시스템은 자동차, 항공 우주선 용도, 세라믹 타일 및 목재 바닥과 같은 바닥재, 포장 코팅재 등에 대한 용도로 인기를 끌어왔다.

상도막 코팅 조성물, 특히 자동차용 컬러+투명 코팅 시스템에서 투명한 도막의 제조에 사용되는 조성물은 조립 공정 동안 발생하는 결함뿐만 아니라 다수의 환경 요소들로부터 손상을 입기 쉽다. 상기 조립 공정 중의 결함에는 하도막 또는 투명도막의 도포 또는 경화 중의 도료 결함이 있다. 환경 요소들에 의한 손상에는 산성 침전, 일광 자외선에의 노출, 높은 상대 습도 및 고온, 코팅된 표면을 긁을 수 있는 물건과의 접촉으로 인한 결함, 및 코팅 표면에 조각들을 발생시키는 작고 단단한 물건과의 충돌로 인한 결함이 있다.

전형적으로는, 보다 단단한, 보다 고도로 가교결합된 필름은 개선된 내긁힘성을 나타낼 수 있으나, 상기 필름은 덜 가요성이며, 높은 가교결합 밀도로부터 발생하는 상기 필름의 무름으로 인해 조각화나 열 균열에 훨씬 더 민감하다. 보다 유연한, 덜 가교결합된 필름은 조각화나 열 균열 경향은 없지만, 상기 경화된 필름의 낮은 가교결합 밀도로 인해 긁히기 쉽고, 물로 인한 얼룩이 생기기 쉬우며, 산 부식에 민감하다.

더욱이, 탄성중합체성 자동차 부품 및 부속품들, 예를 들어 탄성중합체성 범퍼 및 차체 측면 몰딩은 전형적으로 “따로” 코팅되어 자동차 조립 공장으로 선적된다. 상기와 같은 탄성중합체성 기재에 도포되는 코팅 조성물은 전형적으로 매우 가요성이어서 상기 코팅이 균열 없이 상기 기재와 함께 구부러질 수 있도록 배합된다. 상기 필수적인 가요성을 성취하기 위해서, 탄성중합체성 기재에 사용되는 코팅 조성물은 종종 보다 낮은 가교결합 밀도를 갖는 코팅재를 생성시키거나 또는 전체 필름 유리 전이 온도(Tg)를 낮추는 작용을 하는 가요성 보조제를 포함하도록 배합된다. 허용가능한 가요성 성질은 이러한 배합 기법들에 의해 성취될 수 있는 반면, 상기 기법들은 또한 긁히기 쉬운 보다 유연한 필름을 생성시킬 수 있다. 결과적으로, 코팅된 부품들을 자동차 조립 공장으로 선적하는 동안 코팅된 표면이 긁히는 것을 방지하도록 포장하기 위해서 많은 비용과 주의를 기울여야 한다.

다수의 특허들이 화학식 RSi(OH)₃의 실라놀의 부분 축합물(여기에서 상기 부분 축합물의 70 중량% 이상은 CH₃Si(OH)₃의 부분 축합물이다)의 알콜-수용액 중의콜로이드 실리카 분산액을 포함하는 코팅 조성물의 용도를 교시한다. 대표적인 비 제한적인 예가 미국 특허 제 3,986,997; 4,027,073; 4,239,738; 4,310,600; 및 4,410,594 호이다.

미국 특허 제 4,822,828 호는 (a) 분산액의 전체 중량을 기준으로 50 내지 85 중량%의 비닐 작용성 실란, (b) 분산액의 전체 중량을 기준으로 15 내지 50 중량%의 다작용성 아크릴레이트, 및 (c) 임의로, 1 내지 3 중량%의 광개시제를 포함하는 수성의 조사 경화성 코팅 조성물에서의 비닐 작용성 실란의 용도를 교시한다. 상기 비닐 작용성 실란은 실리카와 실란의 부분 축합물로, 상기 실란의 60% 이상이 화학식 (R)_aSi(R')_b(R")_c(여기에서 R은 알릴 또는 비닐 작용성 알킬이고; R'는 가수분해성 알콕시 또는 메톡시이고; R"는 비-가수분해성의 포화된 알킬, 페닐 또는 실록시이며, a+b+c는 4이고, a≥1; b≥1; c≥0이다)에 따른 비닐 작용성 실란이다. 상기 특허는 상기 코팅 조성물을 플라스틱 기재에 도포하고 자외선 또는 전자 빔에 노출시킴으로써 경화시켜 실질적으로 투명한 내마모성 층을 형성시킬 수 있음을 개시한다.

미국 특허 제 5,154,759 호는 반응성 아민 작용성 실리콘 중합체 및 연마 배합물에 통상적으로 사용되는 하나 이상의 다른 성분을 포함하는 연마 배합물을 교시한다. 상기 특허에 개시된 하나의 상기와 같은 성분으로 연마제가 있으며, 알루미늄 실리케이트, 규조토, 속돌, 백토, 고령토, 실리카, 트리폴리, 수화된 규산 칼슘, 백악, 콜로이드 점토, 산화 마그네슘 붉은 산화 철 또는 산화 주석이 교시되어 있다.

미국 특허 제 5,686,012 호에는 핵심 입자로서 무기 착색 또는 자기 입자, 및 상기 핵심 입자의 표면상에 코팅된 하나 이상의 유기 그룹으로 개질된 하나 이상의 폴리실록산을 포함하는 개질된 입자가 개시되어 있다. 상기 특허는 또한 도료 기재 물질과 안료로서 상기 개질된 입자를 포함하는 수성 도료뿐만 아니라 상기 개질된 입자의 제조 방법을 개시한다.

미국 특허 제 5,853,809 호에는 공유 결합을 통해 반응성 커플링제에 의해 표면 개질된 콜로이드 실리카와 같은 무기 입자의 코팅 조성물에의 혼입으로 인해 내긁힘성이 개선된 컬러+투명 시스템에서의 투명도막이 개시되어 있다.

컬러+투명 코팅 시스템에 대한 최근의 개선에도 불구하고, 자동차 코팅 분야에는 높은 가교결합 밀도로 인한 필름의 무름 없이 양호한 초기 내긁힘성뿐만 아니라 향상된 보유되는 내긁힘성을 갖는 상도막에 대한 요구가 여전하다. 더욱이, 가요성이고 내긁힘성인, 자동차 산업에 사용되는 탄성중합체성 기재용 상도막을 제공하는 것이 유리할 수 있다.

발명의 요약

하나의 실시태양에서, 본 발명은 조성물 전체에 다수개의 입자들을 포함하는 경화된 조성물에 관한 것으로, 이때 상기 경화된 조성물의 표면 영역에 존재하는 입자의 농도는 상기 경화된 조성물의 벌크 영역에 존재하는 입자의 농도보다 크다.

또 다른 실시태양에서, 본 발명은 경화된 조성물의 표면 영역에 존재하는 입자의 농도가 상기 경화된 조성물의 벌크 영역에 존재하는 입자의 농도보다 크고, 70 이상의 20° 광택을 갖는, 조성물 전체에 다수개의 입자들을 포함하는 경화된 조성물에 관한 것이다.

또 다른 실시태양에서, 본 발명은 경화된 조성물의 표면 영역에 존재하는 입자의 농도가 상기 경화된 조성물의 벌크 영역에 존재하는 입자의 농도보다 크고, 긁힘 시험 후에 초기 20° 광택의 40% 이상이 보유되도록 하는 초기 내긁힘성과, 긁힘 시험 후에 상기 초기 20° 광택의 30% 이상이 보유되도록 하는 보유된 내긁힘성을 갖는, 조성물 전체에 다수개의 입자들을 포함하는 경화된 조성물에 관한 것이다.

또한, 기재 및 상기 기재의 적어도 일부위에 코팅된 경화된 조성물을 포함하고, 이때 상기 경화된 조성물이 본 발명에 따른 임의의 상기 경화된 조성물인 코팅된 기재가 본 발명의 범위에 개시되어 있다. 본 발명은 또한 기재의 적어도 일부 위에 본 발명에 따른 임의의 상기 경화된 조성물을 형성시킴을 포함하는 기재의 코팅 방법을 제공한다. 금속 기재 및 상기 금속 기재의 적어도 일부 위에 코팅된 경화된 조성물을 포함하는 코팅된 금속 기재를 또한 제공하며, 이때 상기 경화된 조성물은 본 발명에 따른 임의의 상기 경화된 조성물이다. 본 발명의 범위에는 또한 본 발명에 따른 임의의 상기 경화된 조성물에 의해 적어도 일부가 코팅된 자동차 기재가 개시되어 있다. 본 발명은 또한 자동차 기재를 수득하고, 상기 자동차 기재의 적어도 일부 위에 본 발명에 따른 임의의 상기 경화된 조성물을 형성시킴을 포함하는 코팅된 자동차 기재의 제조 방법을 제공한다.

또한, 착색된 코팅 조성물로부터 침착된 하도막 및 상기 하도막의 적어도 일부 위에 상도막으로서 형성된 본 발명에 따른 임의의 상기 경화된 조성물을 포함하는 다 성분 복합 코팅 조성물을 제공한다. 본 발명은 또한 (a) 착색된 조성물을 기재에 도포하여 하도막을 형성시키고; (b) 상기 하도막의 적어도 일부 위에 상도 조성물을 도포하고; (c) 상기 상도 조성물을 경화시켜 본 발명에 따른 임의의 상기 경화된 조성물을 제조함을 포함하는, 다 성분 복합 코팅 조성물의 제조 방법을 제공한다.

중합체성 기재 또는 중합체성 코팅재 상에 본 발명의 또 다른 실시태양에서 또한 제공된 본 발명에 따른 상기 임의의 경화된 조성물을 형성시킴을 포함하는 상기 중합체성 기재 또는 중합체성 기재의 내긁힘성을 개선시키는 방법을 개시한다. 본 발명은 또한 중합체성 기재 또는 중합체성 코팅재의 적어도 일부 위에 본 발명에 따른 임의의 상기 코팅 조성물을 형성시킴을 포함하는, 상기 중합체성 기재 또는 중합체성 코팅재의 광택을 시간을 초과하여 보유시키는 방법을 제공한다. 또한, 중합체성 기재 또는 중합체성 코팅재의 적어도 일부 위에 본 발명에 따른 임의의 상기 코팅 조성물을 형성시킴을 포함하는, 상기 중합체성 기재 또는 중합체성 코팅재의 광택을 소생시키는 방법을 제공한다.

실시예 이외에, 또는 달리 나타내는 경우, 명세서 및 청구의 범위에 사용된 성분들의 양, 반응 조건 등을 나타내는 모든 숫자들은 상기 모든 경우에 "약"이란 용어로 한정되는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 달리 나타내지 않는 한, 하기의 명세서 및 첨부된 청구의 범위에 나타낸 수치 변수들은 본 발명에 의해 얻고자하는 목적하는 성질들에 따라 가변적일 수 있는 근사치이다. 어쨌든, 청구의 범위에 대한 등가 원칙의 적용을 제한하지 않고자, 각각의 수치 변수들은 적어도 보고된 유의의 숫자들에 비추어 통상적인 대략의 기법을 적용시킴으로써 해석되어야 한다.

본 발명의 넓은 범위를 나타내는 수치 범위 및 변수들이 근사치임에도 불구하고, 구체적인 실시예에 나타낸 수치들은 가능한 한 정확한 것으로 보고된 것이다. 그러나, 임의의 수치들은 본래 그들의 각 시험 측정치에서 발견되는 표준 편차로부터 필수적으로 생성되는 일부의 오차들을 함유한다.

본 발명의 몇몇 실시태양들은 경화된 조성물의 표면 영역 내 입자 농도가 상기 경화된 조성물의 벌크 영역 중의 농도보다 큰 경화된 조성물에 관한 것이다. 몇몇 실시태양에서, 상기 경화된 조성물은 하나 이상의 작용기를 갖는 하나 이상의 폴리실록산과 다수개의 입자를 포함하는 성분들로부터 제조된다. 본 발명의 실시태양들은 또한 하나 이상의 작용기를 갖는 하나 이상의 폴리실록산, 상기 하나 이상의 폴리실록산의 하나 이상의 작용기와 반응성인 하나 이상의 작용기를 포함하는 하나 이상의 반응물 및 다수개의 입자를 포함하는 성분들로부터 제조된 경화된 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 다른 실시태양들은 상기 언급한 경화된 조성물로 코팅된 기재에 관한 것이다. 본 발명의 추가의 실시태양들은 기재의 내긁힘성을 개선시키는 방법에 관한 것이다. 당해 분야의 숙련가들에게 본 발명의 특정한 실시태양들이 본 발명의 상기 태양들의 일부 또는 전부뿐만 아니라 다른 바람직한 태양들에 관한 것일 수 있음은 자명할 것이다.

도 1은 콜로이드 실리카와 폴리실록산을 모두 함유하는 본 발명의 경화된 투명 상도 조성물의 횡단면에 대한 투과형 전자 현미경 사진(30,000 배 확대)이고;

도 2는 콜로이드 실리카는 함유하지만 폴리실록산은 함유하지 않는 비교예인 투명 상도 조성물의 횡단면에 대한 투과형 전자 현미경 사진(30,000 배 확대)이고;

도 3은 도 1의 경화된 투명 상도 조성물의 횡단면에 대한, 54,000 배 확대된 투과형 전자 현미경 사진이고;

도 4는 콜로이드 실리카와 폴리실록산의 예비 제조된 분산액을 함유하는 본 발명의 경화된 투명 상도 조성물의 횡단면에 대한 투과형 전자 현미경 사진(105,000 배 확대)이고;

도 5는 상업적인 2 성분 폴리우레탄 코팅재의 내긁힘성 또는 내흠집성을 나타내는, 주어진 긁힘 거리에 대한 하중의 함수로서의 긁힘 깊이의 그래프이고;

도 6은 본 발명의 폴리실록산과 콜로이드 실리카를 함유하는 2 성분 코팅재의 내긁힘성 또는 내흠집성을 나타내는, 주어진 긁힘 거리에 대한 하중의 함수로서의 긁힘 깊이의 그래프이고;

도 7은 2%의 콜로이드 실리카를 포함하는 예비 제조된 폴리실록산 분산액을 포함하는 코팅재 표면에 대해 일반적으로 수직으로 취한 본 발명의 경화된 투명 상도 조성물의 횡단면에 대한 투과형 전자 현미경 사진(105,000 배 확대)이고;

도 8은 2%의 콜로이드 실리카를 포함하는 예비 제조된 폴리실록산 분산액을 포함하는 코팅재 표면에 대해 일정한 각으로 취한 본 발명의 경화된 투명 상도 조성물의 횡단면에 대한 투과형 전자 현미경 사진(105,000 배 확대)이고;

도 9는 8.5%의 콜로이드 실리카를 포함하는 예비 제조된 폴리실록산 분산액을 포함하는 코팅재 표면에 대해 일반적으로 수직으로 취한 본 발명의 경화된 투명 상도 조성물의 횡단면에 대한 투과형 전자 현미경 사진(105,000 배 확대)이고;

도 10은 8.5%의 콜로이드 실리카를 포함하는 예비 제조된 폴리실록산 분산액을 포함하는 코팅재 표면에 대해 일정한 각으로 취한 본 발명의 경화된 투명 상도 조성물의 횡단면에 대한 투과형 전자 현미경 사진(105,000 배 확대)이다.

하나의 실시태양에서, 본 발명은 다수개의 입자를 포함하는 조성물에 관한 것으로, 이때 상기 입자의 첫번째 일부는 상기 경화된 조성물의 표면 영역에, 상기조성물의 벌크 영역에 존재하는 입자의 두번째 일부의 농도보다 큰 농도로 존재한다.

본 원에 사용된 조성물, 예를 들어 "경화된 조성물"과 관련하여 사용된 "경화"란 용어는 상기 조성물을 형성하는 임의의 가교결합성 성분들의 적어도 일부가 적어도 부분적으로 가교결합되는 것을 의미할 것이다. 본 발명의 몇몇 실시태양들에서, 가교결합성 성분들의 가교결합 밀도, 즉 가교결합 정도는 완전한 가교결합의 5 내지 100% 범위이다. 다른 실시태양들에서, 상기 가교결합 밀도의 범위는 완전한 가교결합의 35 내지 85%이다. 다른 실시태양들에서, 상기 가교결합 밀도의 범위는 완전한 가교결합의 50 내지 85%이다. 당해 분야의 숙련가는 가교결합의 존재 및 정도, 즉 가교결합 밀도를 다양한 방법들, 예를 들어 질소 하에서 수행되는 TA 장치 DMA 2980 DMTA 분석기를 사용하는 동력학적 열 분석(DMTA)에 의해 측정할 수 있음을 이해할 것이다. 상기 방법은 코팅재 또는 중합체의 유리 필름의 유리 전이 온도와 가교결합 밀도를 측정한다. 경화된 물질의 상기 물리적인 성질들은 가교결합된 망의 구조와 관련된다.

본 원에 사용된 경화된 조성물의 "표면 영역"은 코팅된 기재의 노출된 공기-표면에 대해 일반적으로 평행하고 상기 경화된 코팅재의 표면으로부터 상기 노출된 표면 바로 아래 20 nm 내지 150 nm 범위의 깊이까지 일반적으로 수직으로 연장되는 두께를 갖는 영역을 의미한다. 몇몇 실시태양들에서, 상기 표면 영역의 두께는 20 내지 100 nm의 범위이고, 20 내지 50 nm의 범위일 수 있다. 본 원에 사용된 경화된 조성물의 "벌크 영역"은 표면 영역 바로 아래에 연장되고 상기 코팅된 기재의 표면에 일반적으로 평행한 영역을 의미한다. 상기 벌크 영역은 경화된 코팅재를 통해 표면 영역과의 경계면으로부터 경화된 조성물 바로 아래의 기재 또는 코팅층까지 연장되는 두께를 갖는다.

입자들이 50 nm 이상의 평균 입자 크기를 갖는 본 발명의 실시태양에서, 상기 표면 영역의 두께는 상기 경화된 코팅재의 표면으로부터 상기 입자의 평균 입자 크기와 동일하거나 상기의 3 배의 깊이까지 수직으로 연장되며 상기 표면은 상기 입자의 평균 입자 크기와 동일하거나 2 배의 깊이까지 연장될 수 있다.

경화된 조성물 중의 입자의 농도는 다양한 방식으로 특성화될 수 있다. 예를 들어, 표면 영역 중의 입자의 평균 수 밀도(즉, 단위 부피 당 입자의 평균 수 또는 집단)는 벌크 영역 중의 평균 수 밀도보다 크다. 한편으로, 표면 영역 중의 입자의 평균 부피 분율(즉, 입자가 차지하는 부피/전체 부피) 또는 단위 부피 당 평균 중량%, 즉((경화된 코팅재의 단위 부피 내의 입자의 중량)/(경화된 코팅재의 단위 부피의 총 중량))x100%가 벌크 영역 내 입자의 평균 부피 분율 또는 평균 중량%보다 크다.

경화된 코팅재의 표면 영역에 존재하는 입자의 농도(상기 특성화됨)를 경우에 따라 당해 분야에 널리 공지된 다양한 표면 분석 기법, 예를 들어 투과형 전자 현미경 검사("TEM"), 표면 주사 전자 현미경 검사("X-SEM"), 원자력 현미경 검사("AFM") 및 X-선 광전자 현미경 검사에 의해 측정할 수 있다.

예를 들어, 경화된 코팅재의 표면 영역에 존재하는 입자의 농도를 횡단면 상의 투과형 전자 현미경 검사 기법에 의해 측정할 수도 있다. 유용한 투과형 전자현미경 검사법을 일반적으로 하기와 같이 개시한다. 코팅 조성물을 기재에 도포하고 상기 조성물과 기재에 적합한 조건 하에서 경화시킨다. 이어서 상기 경화된 코팅재의 샘플을 상기 기재로부터 회수 또는 탈층화시키고 당해 분야에 널리 공지된 바와 같은 기법을 사용하여 경화된 에폭시 수지에 매몰시킨다. 이어서 상기 매몰된 샘플을 실온에서 당해 분야에 널리 공지된 기법을 사용하여, 예를 들어 블록면을 형성시킴으로써 박편 절단시킬 수 있다. 상기 섹션들을 물을 보유하기 위한 "보트형 공동"을 갖는 홀더에 적재된 45° 다이아몬드 나이프 날을 사용하여 절단시킬 수 있다. 상기 절단 공정 동안, 섹션들은 상기 보트형 공동의 수 표면에 부유한다. 일단 소수의 절단물들이 밝은 금색 내지 짙은 금색(즉, 대략 100 내지 150 nm의 두께)의 간섭 색에 도달하면, 개별적인 샘플들을 전형적으로 포름바(formvar)-탄소 코팅된 그리드 상에 수거하고 주변 온도에서 유리 슬라이드 상에서 건조시킨다. 이어서 상기 샘플들을 적합한 투과형 전자 현미경, 예를 들어 필립스(Philips) CM12 TEM에 놓고 다양한 배율, 예를 들어 105,000 배 확대로, 전자 현미경 사진술을 통해 상기 표면 영역의 입자 농도의 기록을 위해 검사한다. 경화된 코팅재의 표면 영역의 입자 농도를 전자 현미경 사진의 가시적인 검사를 통해 확인할 수 있다.

입자의 일부가 경화된 코팅 표면 위로 적어도 부분적으로 돌출되도록, 필수적으로 유기 코팅층에 의해 보호되지 않게 표면 영역에 존재할 수 있음은 물론이다. 한편으로, 상기 입자는 상기 유기 코팅층이 상기 입자와 상기 표면 영역의 노출된 공기 표면 경계면 사이에 놓이도록 상기 표면 영역에 존재할 수 있다.

또 다른 실시태양에서, 본 발명은 경화된 조성물에 관한 것으로, 이때 상기 조성물은 본 발명에 개시된 임의의 조성물이다.

본 발명에 따른 경화된 조성물로부터 제조된 코팅재는 현저한 외관 특성 및 초기 내긁힘성(내흠집성)뿐만 아니라, 풍화 후 또는 "보유된" 내긁힘성(내흠집성)을 가질 수 있으며, 이는 코팅된 기재의 마모 전후에 상기 코팅된 기재의 광택을 측정함으로써 평가될 수 있다.

본 발명에 따른 경화된 코팅된 기재의 초기 20° 광택을 가드너 인스트루먼트 캄파니 인코포레이티드(Gardner Instrument Company, Inc.)로부터 입수할 수 있는 20° NOVO-GLOSS 20 통계적 광택계를 사용하여 측정할 수 있다. 상기 코팅재 또는 기재를 아틀라스 일렉트리컬 디바이시즈 캄파니(Atlas Electrical Devices Company, Chicago, Illinois)로부터 입수할 수 있는 아틀라스 AATCC 긁힘 시험기 모델 CM-5를 사용하여 칭량된 사포로 10 회 이중으로 문질러 선형으로 긁음으로써 상기 코팅된 기재에 긁힘 시험을 가할 수 있다. 상기 사포는 3M 281Q WETORDRY^TMPRODUCTION^TM9 미크론 연마지 시트(쓰리엠 캄파니, St. Paul, MN로부터 입수할 수 있음)이다. 이어서 패널을 수돗물로 헹구고 종이 타월로 조심스럽게 가볍게 두드려 건조시킨다. 20° 광택을 각 시험 패널의 긁힌 영역 상에서 측정한다. 기록된 숫자는 긁힘 시험 후 보유되는 초기 광택의 퍼센트, 즉 100% x 긁힌 광택/초기 광택이다. 상기 시험 방법은 하기 실시예에 충분히 개시되어 있다.

하나의 실시태양에서, 본 발명은 50 이상인 초기 20° 광택(상술한 가드너인스트루먼트 캄파니로부터 입수할 수 있는 20° NOVO-GLOSS 20 통계적 광택계를 사용하여 측정)을 갖는 경화된 조성물(본 발명에 따른 임의의 상기 조성물)에 관한 것이다. 또 다른 실시태양에서, 본 발명은 70 이상인 초기 20° 광택(상술한 가드너 인스트루먼트 캄파니로부터 입수할 수 있는 20° NOVO-GLOSS 20 통계적 광택계를 사용하여 측정)을 갖는 경화된 조성물(본 발명에 따른 임의의 상기 조성물)에 관한 것이다. 더욱또한, 또 다른 실시태양에서, 본 발명은 긁힘 시험 후에 초기 20° 광택의 50% 이상 또는 70% 이상이 보유되도록 하는 풍화 후 또는 "보유되는" 내긁힘성 값을 갖는 경화된 조성물에 관한 것이다.

더욱 또한, 본 발명의 경화된 상도막은 초기 20° 광택의 50% 이상이 풍화 후에 보유되도록 하는 보유된 내긁힘성(긁히지 않은 시험 패널을 큐 패널 캄파니(Q Panel Company)로부터 입수할 수 있는 풍화 캐비넷에서 UVA-340 전구에 QUV 노출시킴으로써 모의된 풍화를 가한 후에 상술한 긁힘 시험 방법을 사용하여 측정한다)을 가질 수 있다.

몇몇 실시태양들에서, 본 발명의 경화된 조성물 또는 코팅재는 70 이상, 75 이상일 수 있고 종종 80 이상인 초기 20° 광택(가드너 인스트루먼트 캄파니로부터 입수할 수 있는 20° NOVO-GLOSS 20 통계적 광택계를 사용하여 측정)을 갖는다. 상기 고 광택 조성물은 주변 또는 열 조건 하에서 또는 예를 들어 화학선 조사에 의한 조사 경화 기법에 의해 경화 가능하다. 하나의 실시태양에서, 상기 고 광택 조성물은 주변 또는 열 조건에 의해 경화 가능하다.

하나의 실시태양에서, 본 발명은 입자가 코팅 조성물에 혼입 전에 100 μ 미만의 평균 입자 크기를 갖고 50 μ 미만의 평균 입자 크기를 가질 수 있는 상술한 경화된 조성물에 관한 것이다. 또 다른 실시태양에서, 본 발명은 상기 입자가 코팅 조성물에 혼입 전에 1 내지 1000 ㎚ 범위의 평균 입자 크기를 갖는 상술한 경화된 조성물에 관한 것이다. 더욱 또 다른 실시태양에서, 본 발명은 상기 입자가 코팅 조성물에 혼입 전에 1 내지 100 ㎚ 범위의 평균 입자 크기를 갖는 상술한 경화된 조성물에 관한 것이다.

또 다른 실시태양에서, 본 발명은 상기 입자가 조성물에 혼입 전에 5 내지 50 ㎚ 범위의 평균 입자 크기를 갖는 상술한 경화된 조성물에 관한 것이다. 또 다른 실시태양에서, 본 발명은 상기 입자가 조성물에 혼입 전에 5 내지 25 ㎚ 범위의 평균 입자 크기를 갖는 상술한 경화된 조성물에 관한 것이다. 상기 입자는 상기 인용된 값을 포함하여 이들 값의 임의의 조합 사이의 범위일 수 있다.

상기 입자의 평균 입자 크기가 1 μ 이상인 실시태양에서, 상기 평균 입자 크기를 공지된 레이저 산란 기법에 따라 측정할 수 있다. 예를 들어, 상기와 같은 입자의 평균 입자 크기를 호리바(Horiba) 모델 LA 900 레이저 회절 입자 크기 장치(입자의 크기를 측정하기 위해서 633 ㎚의 파장을 갖는 헬륨-네온 레이저를 사용하며 입자가 구형인 것으로 가정한다, 즉 "입자 크기"는 상기 입자를 완전히 둘러싸는 최소의 구에 관한 것이다)를 사용하여 측정한다.

입자의 크기가 1 μ 이하인 본 발명의 실시태양에서, 평균 입자 크기를 투과형 전자 현미경 검사("TEM") 상의 전자 현미경 사진을 가시적으로 검사하여 측정할 수 있으며, 이때 상기 검사법은 상 중의 입자 직경을 측정하여 상기 TEM 상의 배율을 기준으로 평균 입자 크기를 산정한다. 당해 분야의 숙련가들은 상기와 같은 TEM 상의 제조 방법을 이해할 것이며, 상기와 같은 방법에 대한 설명은 하기 나타낸 실시예들에 개시되어 있다. 본 발명의 하나의 비 제한적인 실시태양에서, 105,000 배 확대된 TEM 상을 제조하여, 상기 배율을 1000으로 나누어 전환 인자를 얻는다. 가시적인 검사 시, 입자의 직경을 ㎜로 측정하며, 상기 측정치를 상기 전환 인자를 사용하여 ㎚로 전환시킨다. 상기 입자의 직경은 상기 입자를 완전히 둘러싸는 최소 직경의 구에 관한 것이다.

입자의 형상(또는 형태)은 본 발명의 특정 실시태양 및 그의 목적하는 용도에 따라 다양할 수 있다. 예를 들어 일반적으로 구형인 형태(예를 들어, 고체 비이드, 미세 비이드 또는 중공 구)를 사용할 수 있으며, 또한 입방체, 판상 또는 바늘 모양(연신되거나 또는 섬유 상)인 입자를 사용할 수 있다. 또한, 상기 입자들은 중공이거나, 다공성이거나 또는 공극이 없거나, 또는 임의의 상기 형태들이 조합된 것, 예를 들어 다공성 또는 고체 벽을 갖는 중공 중심인 내부 구조를 가질 수 있다. 적합한 입자 특징들에 대한 보다 많은 정보에 대해서 본 발명에 참고로 인용되어 있는 문헌[H. Katz et al.(Ed.), Handbook of Fillers and Plastics(1987), p. 9-10]을 참조하시오.

당해 분야의 숙련가들은 상이한 평균 입자 크기를 갖는 하나 이상의 입자들의 혼합물을 본 발명에 따른 조성물에 혼입시켜 상기 조성물에 목적하는 성질 및 특성들을 부여할 수 있음을 알 것이다. 예를 들어, 다양한 입자 크기의 입자를 본 발명에 따른 조성물에 사용할 수 있다.

중합체성 및 비 중합체성 무기 물질, 중합체성 및 비 중합체성 유기 물질, 복합 물질, 및 임의의 상기 물질들의 혼합물 중에서 선택된 물질로부터 입자를 제조할 수 있다. 본 원에 사용된 "로부터 제조된"이란 제한이 없는, 예를 들어 "포함하는"을 청구하는 용어를 나타낸다. 그 자체로서, 인용된 성분들의 목록"으로부터 제조된" 조성물은 적어도 이들 인용된 성분들을 포함하는 조성물이며, 상기 조성물의 제조 도중 다른, 인용되지 않은 성분들을 추가로 포함할 수 있음을 의도한다. 또한, 본 원에 사용된 "중합체"란 용어는 올리고머를 포함하며, 단독중합체와 공중합체를 모두 제한 없이 포함한다.

본 원에 사용된 "중합체성 무기 물질"이란 용어는 탄소 이외의 원소 또는 원소들을 기본을 하는 주쇄 반복 단위를 갖는 중합체성 물질을 의미한다. 보다 많은 정보에 대해서 문헌[James Mark et al., Inorganic Polymers, Prentice Hall Polymer Science and Engineering Series, (1992) p. 5](본 발명에 참고로 인용되어 있다)을 참조하시오. 본 원에 사용된 "중합체성 유기 물질"이란 용어는 합성 중합체성 물질, 반합성 중합체성 물질 및 천연 중합체성 물질을 의미하며, 이들은 모두 탄소를 기본으로 하는 주쇄 반복 단위를 갖는다.

본 원에 사용된 "유기 물질"이란 탄소가 전형적으로 자체 및 수소에 결합되고 종종 다른 원소들에도 결합되며, 탄소 옥사이드, 카바이드, 이황화 탄소 등과 같은 2 원 화합물; 금속 시아나이드, 금속 카보닐, 포스겐, 카보닐 설파이드 등과 같은 3 원 화합물; 및 금속 카보네이트, 예를 들어 탄산 칼슘 및 탄산 나트륨과 같은 탄소 함유 이온 화합물을 제외한 탄소 함유 화합물을 의미한다. 본 원에 참고로 인용된 문헌[R. Lewis, Sr., Hawley's Condensed Chemical Dictionary, (12th Ed. 1993) p. 761-762; 및 M. Silberberg, Chemistry The Molecular Nature of Matter and Change(1996) p. 586]을 참조하시오.

본 원에 사용된 "무기 물질"이란 용어는 유기 물질이 아닌 임의의 물질을 의미한다.

본 원에 사용된 "복합 물질"이란 용어는 2 개 이상의 상이한 물질들의 조합을 의미한다. 복합 물질로부터 제조된 입자는 일반적으로 표면 바로 아래의 입자의 내부 부분의 경도와 다른 표면 경도를 갖는다. 보다 구체적으로, 상기 입자의 표면을 당해 분야에 널리 공지된 임의의 방식, 예를 들어 비 제한적으로 당해 분야에 공지된 기법을 사용하여 그의 표면 특성을 화학적으로 또는 물리적으로 변화시킴을 포함하는 방식으로 개질시킬 수 있다.

예를 들어, 하나 이상의 제 2 의 물질로 코팅하거나, 덧씌우거나 또는 캡슐화하여 보다 유연한 표면을 갖는 복합 입자를 형성하는 제 1 물질로부터 입자를 제조할 수 있다. 더욱 또 다른 실시태양에서, 복합 물질로부터 제조된 입자를 상이한 형태의 제 1 물질로 코팅하거나, 덧씌우거나 또는 캡슐화한 상기 제 1 물질로부터 제조할 수 있다. 본 발명에 유용한 입자에 대한 보다 많은 정보에 대해서 문헌[G. Wypych, Handbook of Fillers, 2nd Ed.(1999) p. 15-202](본 발명에 참고로 인용되어 있다)을 참조하시오.

본 발명의 조성물에 사용하기 적합한 입자는 당해 분야에 공지된 무기 원소 또는 화합물을 포함할 수 있다. 적합한 입자를 세라믹 물질, 금속 물질 및 임의의 상기 물질들의 혼합물로부터 제조할 수 있다. 적합한 세라믹 물질은 금속 옥사이드, 금속 니트라이드, 금속 카바이드, 금속 설파이드, 금속 실리케이트, 금속 보라이드, 금속 카보네이트 및 임의의 상기 물질들의 혼합물을 포함한다. 금속 니트라이드의 구체적인 비 제한적인 예는 질화 붕소이며; 금속 옥사이드의 구체적인 비 제한적인 예는 산화 아연이고; 적합한 금속 설파이드의 비 제한적인 예는 이황화 몰리브덴, 이황화 탄탈, 이황화 텅스텐 및 황화 아연이며; 금속 실리케이트의 비 제한적인 적합한 예는 알루미늄 실리케이트 및 마그네슘 실리케이트, 예를 들어 질석이다.

상기 입자는 예를 들어 필수적으로 단일 무기 옥사이드, 예를 들어 콜로이드, 발연 또는 비결정성 형태의 실리카, 알루미나 또는 콜로이드 알루미나, 이산화 티탄, 산화 세슘, 산화 이트륨, 콜로이드 이트리아, 지르코니아, 예를 들어 콜로이드 또는 비결정성 지르코니아 및 임의의 상기 물질들의 혼합물; 또는 또 다른 유형의 유기 옥사이드가 표면 상에 침착되어 있는 한 가지 유형의 무기 옥사이드의 코어를 포함할 수 있다. 본 발명의 조성물을 투명 상도막, 예를 들어 다 성분 복합 코팅 조성물에서 투명 도막으로서 사용하는 경우, 입자들은 상기 조성물의 광학적 성질을 심하게 간섭해서는 안됨은 물론이다. 본 원에 사용된 "투명한"이란 경화된 코팅재가 BYK/흐림 광택 장치를 사용하여 측정 시 50 미만의 BYK 흐림 지수를 가짐을 의미한다.

본 발명의 입자를 제조하는데 유용한 비 중합체성 무기 물질은 그라파이트, 금속, 옥사이드, 카바이드, 니트라이드, 보라이드, 설파이드, 실리케이트, 카보네이트, 설페이트 및 하이드록사이드 중에서 선택된 무기 물질을 포함한다. 유용한 무기 옥사이드의 비 제한적인 예는 산화 아연이다. 적합한 무기 설파이드의 비 제한적인 예는 이황화 몰리브덴, 이황화 탄탈, 이황화 텅스텐 및 황화 아연을 포함한다. 유용한 무기 실리케이트의 비 제한적인 예는 알루미늄 실리케이트 및 마그네슘 실리케이트, 예를 들어 질석을 포함한다. 적합한 금속의 비 제한적인 예는 몰리브덴, 백금, 팔라듐, 니켈, 알루미늄, 구리, 금, 철, 은, 합금 및 임의의 상기 금속들의 혼합물을 포함한다.

하나의 실시태양에서, 본 발명은 입자들이 발연 실리카, 비결정성 실리카, 콜로이드 실리카, 알루미나, 콜로이드 알루미나, 이산화 티탄, 산화 세슘, 산화 이트륨, 콜로이드 이트리아, 지르코니아, 콜로이드 지르코니아 및 임의의 상기 물질들의 혼합물 중에서 선택되는 상술한 임의의 조성물에 관한 것이다. 또 다른 실시태양에서, 본 발명은 상기 입자가 콜로이드 실리카를 포함하는 상술한 임의의 조성물에 관한 것이다. 상기 개시된 바와 같이, 이들 물질은 표면 처리되거나 비 처리될 수 있다.

상기 조성물은 졸-겔 과정에 의해 동일 반응계에서 실리카 입자를 형성하는데 적합한 전구체를 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 조성물은 가수분해되어 동일 반응계에서 실리카 입자를 형성할 수 있는 알콕시 실란을 포함할 수 있다. 예를 들어, 테트라에틸오르토 실리케이트를 염산과 같은 산으로 가수분해시키고 축합시켜 실리카 입자를 제조할 수 있다. 다른 유용한 입자들로는 본 발명에 참고로 인용된 미국 특허 제 5,853,809 호의 컬럼 6, 라인 51 내지 컬럼 8, 라인 43에 개시된 것과 같은 표면 개질된 실리카가 있다.

본 발명의 하나의 실시태양에서, 상기 입자는 중합체성 코팅재 또는 중합체성 기재를 마모시킬 수 있는 물질의 경도 값보다 큰 경도 값을 갖는다. 상기 중합체성 코팅재 또는 중합체성 기재를 마모시킬 수 있는 물질의 예로는 비 제한적으로 먼지, 모래, 암석, 유리, 세차 브러쉬 등이 있다. 상기 중합체성 코팅재 또는 중합체성 기재를 마모시킬 수 있는 입자 및 물질의 경도 값을 임의의 통상적인 경도 측정 방법, 예를 들어 빅커스(Vickers) 또는 브리넬(Brinell) 경도에 의해 측정할 수 있으나, 바람직하게는 물질 표면의 상대적인 내긁힘성을 1에서 10의 규모로 나타내는 원래의 모오스 경도에 따라 측정한다. 본 발명에 사용하기 적합한 무기 물질들로부터 제조된 입자의 다수의 비 제한적인 예들에 대한 모오스 경도 값을 하기 표 A에 나타낸다.

하나의 실시태양에서, 상기 입자들의 모오스 경도 값은 5 이상이다. 몇몇 실시태양에서, 실리카와 같은 입자의 모오스 경도 값은 6 이상이다.

상기 언급한 바와 같이, 상기 모오스 경도 등급은 물질의 내긁힘성에 관한 것이다. 따라서 본 발명은 표면 바로 아래 입자의 내부 부분의 경도와 상이한 표면 경도를 갖는 입자를 또한 고려한다. 보다 구체적으로 상기 논의된 바와 같이, 상기 입자의 표면을 당해 분야에 널리 공지된 임의의 방식으로, 예를 들어 비 제한적으로 입자의 표면 경도가 중합체성 코팅재 또는 중합체성 기재를 마모시킬 수 있는 물질의 경도보다 큰 반면 표면 바로 아래 입자의 경도는 상기 중합체성 코팅재 또는 중합체성 기재를 마모시킬 수 있는 물질의 경도보다 작도록 당해 분야에 공지된 기법을 사용하여 입자의 표면 특성을 화학적으로 변화시킴으로써 개질시킬 수 있다.

또 다른 대안으로서, 하나 이상의 제 2 의 물질로 코팅하거나, 덧씌우거나 또는 캡슐화하여 보다 유연한 표면을 갖는 복합 입자를 형성하는 제 1 물질로부터 입자를 제조할 수 있다. 한편으로, 입자를 상이한 형태의 제 1 물질로 코팅하거나, 덧씌우거나 또는 캡슐화하여 보다 유연한 표면을 갖는 복합 물질을 형성하는 제 1 물질로부터 제조할 수 있다.

하나의 예에서, 본 발명을 제한하지 않으면서 탄화 규소 또는 질화 알루미늄과 같은 무기 물질로부터 제조된 무기 입자에 실리카, 카보네이트 또는 나노점토 코팅재를 제공하여 유용한 복합 입자를 제조할 수 있다. 또 다른 비 제한적인 예에서, 알킬 측쇄를 갖는 실란 커플링제가 무기 옥사이드로부터 제조된 무기 입자의표면과 상호작용하여 "유연한" 표면을 갖는 유용한 복합 입자를 제공할 수 있다. 다른 예에는 비 중합체성 또는 중합체성 물질로부터 제조된 입자를 상이한 비 중합체성 또는 중합체성 물질로 덧씌우거나, 캡슐화하거나 또는 코팅함이 포함된다. 이러한 복합 입자의 구체적인 비 제한적인 예는 DUALITE^TM이며, 상기는 피어스 앤드 스티븐스 코포레이션(Pierce and Stevens Corporation of Buffalo, NY)으로부터 상업적으로 입수할 수 있는, 탄산 칼슘으로 코팅된 합성 중합체성 입자이다.

본 발명의 하나의 비 제한적인 실시태양에서, 고체 윤활제 물질로부터 입자를 제조한다. 본 원에 사용된 "고체 윤활제"란 용어는 상대적인 이동 중에 손상으로부터 보호하거나 또는 마찰 및 마모를 감소시키도록 2 개의 표면 사이에 사용되는 임의의 고체를 의미한다. 하나의 실시태양에서, 상기 고체 윤활제는 무기 고체 윤활제이다. 본 원에 사용된 "무기 고체 윤활제"란 상기 고체 윤활제가 얇고 편평한 플레이트로 전단되게 하여 서로 쉽게 미끄러져 감마 윤활 효과를 생성시키는 특징적인 결정 습성을 가짐을 의미한다. 본 발명에 참고로 인용된 문헌[R. Lewis, Sr., Hawley's Condensed Chemical Dictionary, (12th Ed. 1993) p. 712]을 참조하시오. 마찰은 하나의 고체가 또 다른 고체 위로 미끄러지는 것에 대한 내성이다. 본 발명에 참고로 인용된 문헌[F. Clauss, Solid Lubricants and Self-Lubricating Solids(1972) p. 1]을 참조하시오.

본 발명의 하나의 비 제한적인 실시태양에서, 상기 입자는 라멜라 구조를 갖는다. 라멜라 구조를 갖는 입자는 시이트들 내부에 강한 결합과 사이트들 사이에약한 반 데르 발스 결합을 가져 상기 시이트들 사이에 낮은 전단 강도를 제공하는, 6 각형 배열의 원자들의 시이트 또는 플레이트로 구성된다. 라멜라 구조의 비 제한적인 예는 6 각형 결정 구조이다. 라멜라 풀러런스(즉, 버키볼) 구조를 갖는 무기 고체 입자가 또한 본 발명에 유용하다.

본 발명의 입자의 제조에 유용한 라멜라 구조를 갖는 적합한 물질의 비 제한적인 예로 질화 붕소, 그라파이트, 금속 디칼코게나이드, 운모, 활석, 석고, 고령토, 방해석, 요오드화 카드뮴, 황화 은 및 임의의 상기 물질들의 혼합물이 있다. 적합한 금속 디칼코게나이드로는 몰리브덴 디설파이드, 몰리브덴 디셀레나이드, 탄탈 디설파이드, 탄탈 디셀레나이드, 텅스텐 디설파이드, 텅스텐 디셀레나이드, 및 임의의 상기 물질들의 혼합물이 있다.

입자를 비 중합체성 유기 물질로부터 제조할 수 있다. 본 발명에 유용한 비 중합체성 유기 물질의 비 제한적인 예로는 스테아레이트(예를 들어 아연 스테아레이트 및 알루미늄 스테아레이트), 다이아몬드, 카본 블랙 및 스테아르아미드가 있다.

입자를 무기 중합체성 물질로부터 제조할 수 있다. 유용한 무기 중합체성 물질의 비 제한적인 예로는 폴리포스파젠, 폴리실란, 폴리실록산, 폴리게레만, 중합체성 황, 중합체성 셀레늄, 실리콘 및 임의의 상기 물질들의 혼합물이 있다. 본 발명에 사용하기 적합한 무기 중합체성 물질로부터 제조된 입자의 구체적이고 비 제한적인 예는 TOSPEARL(R.J. Perry, "Applications for Cross-Linked Siloxane Particles" Chemtech, February 1999, p. 39-44)이며, 상기는 가교결합된 실록산으로부터 제조된 입자이고 도시바 실리콘 캄파니 리미티드(Toshiba Silicones Company, Ltd. of Japan)로부터 상업적으로 입수할 수 있다.

입자를 합성 유기 중합체성 물질로부터 제조할 수 있다. 적합한 유기 중합체성 물질의 비 제한적인 예로는 열경화성 물질 및 열가소성 물질이 있다. 본 원에 사용된 "열가소성" 물질은 열에 노출 시 유연해지고 실온으로 냉각 시 그의 원래의 상태로 복원되는 물질이다. 적합한 열가소성 물질의 비 제한적인 예로는 열가소성 폴리에스테르, 예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 및 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리올레핀, 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 및 폴리이소부텐, 아크릴 중합체, 예를 들어 스티렌과 아크릴산 단량체의 공중합체, 및 메타크릴레이트 함유 중합체, 폴리아미드, 열가소성 폴리우레탄, 비닐 중합체, 및 임의의 상기 화합물들의 혼합물이 있다.

적합한 열경화성 물질의 비 제한적인 예로는 열경화성 폴리에스테르, 비닐 에스테르, 에폭시 물질, 페놀, 아미노플라스트, 열경화성 폴리우레탄 및 임의의 상기 물질들의 혼합물이 있다. 에폭시 물질로부터 제조된 합성 중합체성 입자의 구체적이고 비 제한적인 예는 에폭시 마이크로겔 입자이다. 본 원에 사용된 "열경화성" 물질은 물질이 가열 시 비가역적으로 고화되거나 또는 "경화"되는 물질이다. 열경화성 물질은 가교결합된 망을 형성한다. 본 원에 사용된 중합체성 물질은 상기가 적어도 부분적으로 중합체성 망을 형성하는 경우 "가교결합된다". 당해 분야의 숙련가는 가교결합의 존재 및 정도(가교결합 밀도)를 다양한 방법들, 예를 들어 상술한 바와 같은 질소 하에서 수행되는 TA 장치 DMA 2980 분석기를 사용하는동력학적 열 분석(DMTA)에 의해 측정할 수 있음을 이해할 것이다. 상기 방법은 코팅재 또는 중합체의 유리 필름의 유리 전이 온도와 가교결합 밀도를 측정한다. 경화된 물질의 이들 물리적 성질은 가교결합된 망의 구조와 상관있다.

본 발명에 따라 분석하려는 샘플의 길이, 너비 및 두께를 먼저 측정하고, 상기 샘플을 폴리머 레보라토리즈(Polymer Laboratories) MK III 장치에 단단히 적재하고, 상기 장치로 치수 측정에 들어간다. 열 주사를 3 ℃/분의 가열 속도, 1 Hz의 진동수, 120%의 변형율 및 0.01 N의 정전력으로 실시하며, 이때 샘플 측정은 매 2 초 마다 발생한다. 상기 샘플의 변형 방식, 유리 전이 온도 및 가교결합 밀도를 상기 방법에 따라 측정할 수 있다. 코팅재에서 보다 높은 가교결합 밀도는 보다 높은 가교결합 정도를 나타낸다.

상기 입자는 또한 중합체성 및 비 중합체성 무기 물질, 중합체성 및 비 중합체성 유기 물질, 복합 물질, 및 임의의 이들 물질의 혼합물 중에서 선택된 물질로부터 제조되는 중공 입자일 수 있다. 상기 중공 입자를 제조할 수 있는 적합한 물질의 비 제한적인 예는 상기에 개시되어 있다. 하나의 실시태양에서, 상기 중공 입자는 중공 유리 구이다.

하나의 실시태양에서, 본 발명은 상기 입자가 조성물을 형성하는 다른 성분들에 첨가 시 상기 조성물을 형성하는 성분들의 수지 고체의 총 중량을 기준으로 0.01 내지 75 중량% 범위의 양으로 상기 조성물 중에 존재하는 상술한 조성물에 관한 것이다. 또 다른 실시태양에서, 본 발명은 상기 입자가 조성물을 형성하는 다른 성분들에 첨가 시 상기 조성물을 형성하는 성분들의 수지 고체의 총 중량을 기준으로 0.1 중량% 이상의 양으로 상기 조성물 중에 존재하는 상술한 조성물에 관한 것이다. 또 다른 실시태양에서, 본 발명은 상기 입자가 조성물을 형성하는 다른 성분들에 첨가 시 상기 조성물을 형성하는 성분들의 수지 고체의 총 중량을 기준으로 0.5 중량% 이상의 양으로 상기 조성물 중에 존재하는 상술한 조성물에 관한 것이다. 또 다른 실시태양에서, 본 발명은 상기 입자가 조성물을 형성하는 다른 성분들에 첨가 시 상기 조성물을 형성하는 성분들의 수지 고체의 총 중량을 기준으로 5 중량% 이상의 양으로 상기 조성물 중에 존재하는 상술한 조성물에 관한 것이다.

더욱 또 다른 실시태양에서, 본 발명은 상기 입자가 조성물을 형성하는 다른 성분들에 첨가 시 상기 조성물을 형성하는 성분들의 수지 고체의 총 중량을 기준으로 75 중량% 미만의 양으로 상기 조성물 중에 존재하는 상술한 경화된 조성물에 관한 것이다. 추가의 실시태양에서, 본 발명은 상기 입자가 조성물을 형성하는 다른 성분들에 첨가 시 상기 조성물을 형성하는 성분들의 수지 고체의 총 중량을 기준으로 50 중량% 미만의 양으로 상기 조성물 중에 존재하는 상술한 조성물에 관한 것이다. 또 다른 실시태양에서, 본 발명은 상기 입자가 조성물을 형성하는 다른 성분들에 첨가 시 상기 조성물을 형성하는 성분들의 수지 고체의 총 중량을 기준으로 20 중량% 미만의 양으로 상기 조성물 중에 존재하는 상술한 조성물에 관한 것이다. 또 다른 실시태양에서, 본 발명은 상기 입자가 조성물을 형성하는 다른 성분들에 첨가 시 상기 조성물을 형성하는 성분들의 수지 고체의 총 중량을 기준으로 10 중량% 미만의 양으로 상기 조성물 중에 존재하는 상술한 조성물에 관한 것이다. 상기 입자의 양은 상기 인용된 값들을 포함하여 상기 값들의 임의의 조합 사이의범위일 수 있다.

본 원에 사용되는 조성물을 형성하는 성분들의 "수지 고체의 총 중량을 기준으로"는 조성물의 제조 도중 첨가되는 성분의 양이 폴리실록산, 임의의 필름 형성 성분, 상기 조성물의 제조 도중 존재하는 임의의 경화제 및 임의의 실릴-보호된 물질(그러나 입자, 임의의 용매 또는 임의의 첨가제 고체, 예를 들어 장애 아민 안정화제, UV 광 흡수제, 촉매, 안료, 예를 들어 안료 증량제 및 충전제, 및 흐름 첨가제는 제외한다)의 고체(비-휘발성)의 총 중량을 기준으로 함을 의미한다.

본 발명에 따라 사용될 수 있는 입자의 한 부류는 혼입 전에 입자의 졸, 예를 들어 유기 졸을 포함한다. 상기 졸은 상기 나타낸 바와 같은 범위의 평균 입자 크기를 갖는 광범위하게 다양한 작은 입자 콜로이드 실리카일 수 있다.

상기 콜로이드 실리카를 입자가 초기 형성되는 동안 또는 그 후에 표면 개질시킬 수 있다. 이러한 표면 개질된 실리카는 목적하는 특정 실리카의 특성에 따라그의 표면에 화학적으로 결합된 탄소 함유 잔기들 뿐만 아니라 무수 SiO₂그룹 및 SiOH 그룹, 상기 실리카 표면내에 물리적으로 결합되거나 화학적으로 결합된 다양한 이온 그룹들, 흡착된 유기 그룹들 또는 임의의 상기 그룹들의 혼합물과 같은 그룹을 함유할 수도 있다. 이러한 표면 개질된 실리카는 본 발명에 참고로 인용된 미국 특허 제 4,680,204 호에 상세히 개시되어 있다.

상기와 같은 물질을 다양한 기법에 의해 다양한 형태로 제조할 수 있으며, 비 제한적인 예로 유기 졸 및 혼합된 졸이 있다. 본 원에 사용된 "혼합된 졸"이란 용어는 분산 매질이 유기 액체와 물을 모두 포함하는 콜로이드 실리카의 분산액을 포함하고자 한다. 상기와 같은 작은 입자 콜로이드 실리카는 쉽게 입수할 수 있으며, 필수적으로 무색이고, 조성물을 착색시키거나 또는 상기 조성물의 투명성을 감소시키는 당해 분야에 공지된 추가의 안료 또는 성분 없이 무색의 투명한 코팅재를 생성하도록 상기 조성물 중에 혼입이 허용되는 굴절 지수를 갖는다.

상기 입자의 적합한 비 제한적인 예로는 콜로이드 실리카, 예를 들어 니산 케미칼 캄파니(Nissan Chemical Company)로부터 상표명 ORGANOSILICASOLS^TM, 예를 들어 ORGANOSILICASOL^TMMT-ST, 및 클라리언트 코포레이션(Clariant Corporation)으로부터 HIGHLINK^TM으로서 상업적으로 입수할 수 있는 것들; 콜로이드 알루미나, 예를 들어 날코 케미칼(Nalco Chemical)로부터 상표명 NALCO 8676(등록상표)으로서 상업적으로 입수할 수 있는 것들; 및 콜로이드 지르코니아, 예를 들어 니산 케미칼 캄파니로부터 상표명 HIT-32M(등록상표)으로서 상업적으로 입수할 수 있는 것들이 있다.

상기 입자들을 본 발명의 조성물에 안정한 분산액의 형태로 혼입시킬 수 있다. 상기 입자가 콜로이드 형태인 경우, 상기 분산액은 상기 입자를 교반 하에서 담체에 분산시킴으로써 제조할 수 있으며, 존재하는 용매를 주변 온도에서 진공 하에 제거할 수 있다. 몇몇 실시태양에서, 상기 담체는 용매 이외의 것, 예를 들어 하기 상세히 개시하는 표면 활성제, 예를 들어 비 제한적으로 반응성 작용기를 함유하는 폴리실록산, 예를 들어 비 제한적으로 상기 하나 이상의 폴리실록산 (a)일수 있다.

한편으로, 상기 분산액을 본 발명에 참고로 인용된 미국 특허 제 4,522,958 호 또는 제 4,526,910 호에 개시된 바와 같이 제조할 수 있다. 상기 입자를 본 발명의 조성물에 혼입시키기 전에 상기 하나 이상의 폴리실록산 (a)와 "저온-블렌딩"시킬 수 있다. 한편으로, 상기 입자를 임의의 나머지 조성물 성분들(비 제한적으로 상기 하나 이상의 폴리실록산 (a) 포함)의 혼합물에 후-첨가하고 당해 분야에 널리 공지된 분산 기법을 사용하여 상기 중에 분산시킬 수 있다.

상기 입자가 콜로이드 형태 이외의 것, 예를 들어 비 제한적으로 덩어리 형태인 경우, 상기 덩어리를 담체, 예를 들어 비 제한적으로 하나 이상의 폴리실록산 (a)에 분산시켜 상기 입자를 상기 중에 안정하게 분산시킴으로써 상기 분산액을 제조할 수 있다. 분쇄, 미세 유동화, 초음파 처리와 같은 분산 기법, 또는 코팅재 배합 분야에 널리 공지된 임의의 다른 안료 분산 기법들을 사용할 수 있다. 한편으로, 상기 입자들을 당해 분야에 공지된 임의의 다른 분산 기법에 의해 분산시킬 수 있다. 경우에 따라, 콜로이드 형태 이외의 입자들을 다른 조성물 성분들의 혼합물에 후-첨가하여 당해 분야에 공지된 임의의 분산 기법을 사용하여 상기 중에 분산시킬 수 있다.

중합체성 기재 또는 중합체성 코팅재, 예를 들어 비 제한적으로 전착 코팅재, 프라이머 코팅재 또는 상도막에 도포되는 본 발명에 따른 상기 입자들은 담체 중의 분산액, 현탁액 또는 유화액으로 존재할 수 있다. 적합한 담체의 비 제한적인 예로 물, 용매, 계면활성제 또는 임의의 상기의 혼합물이 있다. 적합한 용매의 비 제한적인 예에는 광물성 오일, 알콜, 예를 들어 메탄올 또는 부탄올, 케톤, 예를 들어 메틸 아밀 케톤, 방향족 탄화수소, 예를 들어 크실렌, 글리콜 에테르, 예를 들어 에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르, 에스테르, 지방족 화합물 및 임의의 상기 화합물들의 혼합물이 포함된다.

또한, 또 다른 실시태양에서, 본 발명은 하나 이상의 표면 활성제가 상술한 조성물의 제조 중에 존재할 수 있는 조성물에 관한 것이다. 상기 하나 이상의 표면 활성제는 음이온계, 비이온계 및 양이온계 표면 활성제로부터 선택될 수 있다.

본 원에 사용된 "표면 활성제"란 고체 표면 장력 또는 "경화된" 조성물 또는 코팅재의 표면 에너지를 낮추는 경향이 있는 임의의 물질을 의미한다. 즉, 표면 활성제를 포함하는 조성물로부터 제조된 경화된 조성물 또는 코팅재는 상기 표면 활성제를 함유하지 않는 유사한 조성물로부터 제조된 경화된 코팅재보다 낮은 고체 표면 장력 또는 표면 에너지를 갖는다.

본 발명의 목적을 위해서, 고체 표면 장력을 시약으로서 증류수 및 요오드화 메틸렌과 함께 레임-하트(Rame'-Hart) 접촉각 각도계를 사용하는 오웬스-웬트(Owens-Wendt) 방법에 따라 측정할 수 있다. 일반적으로는, 하나의 시약 0.02 cc 방울을 경화된 코팅 표면 상에 놓고 접촉각 및 그의 여각을 상기 각도계가 장착된 표준 현미경을 사용하여 측정한다. 상기 접촉각 및 그의 여각을 각각 3 방울에 대해서 측정한다. 이어서 상기 과정을 다른 시약을 사용하여 반복한다. 각각의 시약들에 대해 6 개의 측정치에 대한 평균값을 계산한다. 이어서고체 표면 장력을 하기 오웬스-웬트 식을 사용하여 계산한다:

상기 식에서,

γ│는 액체의 표면 장력(요오드화 메틸렌=50.8, 증류수=72.8)이고,

γ^d및 γ^p는 분산액과 극성 성분들(요오드화 메틸렌의 γ^d는 49.5이고, γ^p는 1.3이며; 증류수의 γ^d는 21.8이고, γ^p는 51.0이다)이고;

Φ 및 cosΦ는 측정된 값들이다.

이어서 요오드화 메틸렌에 대한 식과 물에 대한 식 2 개를 작성한다. 유일하게 모르는 것은 γ_s ^d와 γ_s ^p이다. 이어서 상기 2 개의 미지의 값에 대해 상기 2 개의 식을 푼다. 상기 합해진 2 개의 성분들은 전체 고체 표면 장력을 나타낸다.

상기 하나 이상의 보조 표면 활성제를 상술한 바와 같은 양쪽 반응성 작용기 함유 폴리실록산, 양쪽성 플루오로중합체 및 임의의 상기 화합물들의 혼합물 중에서 선택할 수 있다. 수용성 또는 수 분산성 양쪽성 물질과 관련하여, "양쪽성"이란 용어는 일반적으로 친수성 극성 단부와 일반적으로 수 불용성인 소수성 단부를 갖는 중합체를 의미한다. 표면 활성제로서 사용하기 적합한 작용기 함유 폴리실록산의 비 제한적인 예로는 상술한 폴리실록산들이 있다. 적합한 양쪽성 플루오로중합체의 비 제한적인 예에는 아사히 글래스 캄파니(Asahi Glass Company)로부터 상표명 LUMIFLON으로 입수할 수 있는 플루오로에틸렌-알킬 비닐 에테르 교번 공중합체(예를 들어 미국 특허 제 4,345,057 호에 개시된 것들); 플루오로계면활성제, 예를 들어 쓰리엠(St. Paul, MN)으로부터 상표명 FLUORAD로서 상업적으로 입수할 수 있는 플루오로지방족 중합체성 에스테르; 작용화된 퍼플루오르화된 물질, 예를 들어 플루오로켐 유에스에이(FluoroChem USA)로부터 상업적으로 입수할 수 있는 1H,1H-퍼플루오로-노나놀; 및 퍼플루오르화된 (메트)아크릴레이트 수지가 포함된다.

본 발명의 경화된 조성물 또는 코팅재에 사용하기 적합한 다른 보조 표면 활성제의 비 제한적인 예는 음이온, 비이온 및 양이온계 표면 활성제를 포함할 수 있다.

적합한 음이온계 표면 활성제의 비 제한적인 예로는 설페이트 또는 설포네이트가 있다. 구체적인 비 제한적인 예에는 고급 알킬 단핵 방향족 설포네이트, 예를 들어 탄소수 10 내지 16의 알킬 그룹 및 직쇄 또는 분지 쇄를 함유하는 고급 알킬 벤젠 설포네이트, 예를 들어 데실, 운데실, 도데실, 트리데실, 테트라데실, 펜타데실 또는 헥사데실 벤젠 설포네이트의 나트륨 염 및 고급 알킬 톨루엔, 크실렌 및 페놀 설포네이트; 알킬 나프탈렌 설포네이트 및 나트륨 디노닐 나프탈렌 설포네이트가 포함된다. 적합한 음이온계 표면 활성제의 다른 비 제한적인 예로는 올레핀 설포네이트, 예를 들어 장쇄 알킬렌 설포네이트, 장쇄 하이드록시알칸 설포네이트 및 임의의 상기 화합물들의 혼합물이 있다. 다른 설페이트 또는 설포네이트 세제의 비 제한적인 예는 파라핀 설포네이트, 예를 들어 알파 올레핀과 비설파이트(예: 나트륨 비설파이트)와의 반응 생성물이다. 또한 고급 알콜의 설페이트, 예를 들어 나트륨 라우릴 설페이트, 나트륨 탈로우 알콜 설페이트, 또는 지방산의 모노- 또는 디-글리세라이드의 설페이트(예: 스테아르산 모노글리세라이드 모노설페이트), 알킬 폴리(에톡시)에테르 설페이트, 예를 들어 비 제한적으로 에틸렌 옥사이드와 라우릴 알콜의 축합 생성물의 설페이트(대개 분자 당 1 내지 5 개의 에테녹시 그룹 함유); 라우릴 또는 다른 고급 알킬 글리세릴 에테르 설포네이트; 방향족 폴리(에테녹시)에테르 설페이트, 예를 들어 비 제한적으로 에틸렌 옥사이드와 노닐 페놀의 축합 생성물의 설페이트(대개 분자 당 1 내지 20 개의 옥시에틸렌 그룹 함유)가 또한 포함된다.

추가의 비 제한적인 예에는 황산화된 지방족 알콜, 알킬 에테르 설페이트 또는 롱-푸랑으로부터 일반적인 상표명 ABEX로 입수할 수 있는 알킬 아릴 에톡시 설페이트의 염들이 포함된다. 포스페이트 모노- 또는 디-에스테르 유형의 음이온계 표면 활성제를 또한 사용할 수 있다. 이들 음이온성 표면 활성제들은 당해 분야에 널리 공지되어 있으며 GAF 코포레이션으로부터 일반적인 상표명 GAFAC으로, 롬 앤드 하스 캄파니로부터 일반적인 상표명 TRITON으로 상업적으로 입수할 수 있다.

본 발명의 경화된 조성물 또는 코팅재에 사용하기 적합한 비 이온계 표면 활성제의 비 제한적인 예에는 화학식 RO(R'O)_nH(여기에서 치환기 R은 탄소수 6 내지 60의 탄화수소 그룹을 나타내고, 치환기 R'는 탄소수 2 또는 3의 알킬렌 그룹 및 임의의 상기의 혼합물을 나타내고, n은 2 내지 100 범위의 정수이다)의 에테르 결합을 함유하는 것들이 있다.

상기와 같은 비이온계 표면 활성제는 지방 알콜 또는 알킬 치환된 페놀을 과잉의 에틸렌 또는 프로필렌 옥사이드로 처리함으로써 제조할 수 있다. 상기 알킬 탄소 쇄는 탄소수 14 내지 40을 함유할 수 있으며 장쇄 지방 알콜, 예를 들어 올레일 알콜 또는 스테아릴 알콜로부터 유도될 수 있다. 상기 화학식으로 나타낸 유형의 비 이온계 폴리옥시에틸렌 표면 활성제를 에어 프로덕츠 케미칼스 인코포레이티드(Air Products Chemicals, Inc.)로부터 상표명 SURFYNOL(등록상표); BASF 코포레이션으로부터 PLURONIC(등록상표) 또는 TETRONIC(등록상표); 유니온 카바이드사로부터 TERGITOL(등록상표); 및 헌츠만 코포레이션(Huntsman Corporation)으로부터 SURFONIC(등록상표)으로서 상업적으로 입수할 수 있다. 적합한 비 이온계 표면 활성제의 다른 비 제한적인 예에는 에틸렌 글리콜 또는 프로필렌 글리콜과 같은 글리콜을 기본으로 하는 에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드의 블록 공중합체, 예를 들어 비 제한적으로 BASF 코포레이션으로부터 상표명 PLURONIC(등록상표)으로 입수할 수 있는 것들이 있다.

상기 나타낸 바와 같이, 양이온성 표면 활성제를 또한 사용할 수 있다. 본 발명의 조성물에 사용하기 적합한 양이온성 표면 활성제의 비 제한적인 예로는 악조 노벨 케미칼스(Akzo Nobel Chemicals)로부터 입수할 수 있는 n-알킬 아민의 아세트산 염인 ARMAC(등록상표)HT와 같은 알킬 아민의 산 염; 칼젠 케미칼스 인코포레이티드(Calgene Chemicals Inc.)로부터 입수할 수 있는 CALGENE(등록상표) C-100과 같은 이미다졸린 유도체; 데포레스트 엔터프라이지즈(Deforest Enterprises)로부터 입수할 수 있는 코코아민 에톡실레이트인 DETHOX(등록상표) 아민 C-5와 같은에톡실화된 아민 또는 아미드; 에톡스 케미칼스 인코포레이티드(Ethox Chemicals, Inc.)로부터 입수할 수 있는 ETHOX(등록상표)TAM과 같은 에톡실화된 지방 아민; 및 이놀렉스 케미칼 캄파니(Inolex Chemical Co.)로부터 입수할 수 있는 글리세릴 스테아레이트/스테아라이도에틸 디에틸아민인 LEXEMUL(등록상표)AR과 같은 글리세릴 에스테르가 있다.

적합한 표면 활성제의 다른 예는 폴리아크릴레이트를 포함할 수 있다. 적합한 폴리아크릴레이트의 비 제한적인 예로는 아크릴레이트 단량체, 예를 들어 폴리부틸아크릴레이트의 단독중합체 및 공중합체, 및 아크릴레이트 단량체(예를 들어 에틸(메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, 부틸(메트)아크릴레이트 및 이소부틸 아크릴레이트), 및 하이드록시 에틸(메트)아크릴레이트 및 (메트)아크릴산 단량체로부터 유도된 공중합체가 있다. 하나의 실시태양에서, 상기 폴리아크릴레이트는 아미노 및 하이드록시 작용기를 가질 수 있다. 적합한 아미노 및 하이드록시 작용성 아크릴레이트는 하기 실시예 26 및 본 발명에 참고로 인용된 미국 특허 제 6,013,733 호에 개시되어 있다. 유용한 아미노 및 하이드록실 작용성 공중합체의 또 다른 예는 하이드록시 에틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, 이소부틸 아크릴레이트 및 디메틸아미노 에틸메타크릴레이트의 공중합체이다. 또 다른 실시태양에서, 상기 폴리아크릴레이트는 예를 들어 상기 폴리아크릴레이트의 제조에 사용되는 성분들에 산 작용성 단량체, 예를 들어 (메트)아크릴산을 혼입시킴으로써 제공될 수 있는 산 작용기를 가질 수 있다. 또 다른 실시태양에서, 상기 폴리아크릴레이트는 예를 들어 상기 폴리아크릴레이트의 제조에 사용되는 성분들에 산 작용성 단량체, 예를 들어 (메트)아크릴산 및 하이드록시 작용성 단량체, 예를 들어 하이드록시 에틸(메트)아크릴레이트를 혼입시킴으로써 제공될 수 있는 산 작용기와 하이드록시 작용기를 가질 수 있다.

본 발명의 하나의 실시태양에서, 하나 이상의 표면 활성제는 하나 이상의 반응성 작용기를 포함하고 하나 이상의 하기 화학식 I의 단위를 포함하는 하나 이상의 폴리실록산 중에서 선택된다:

R¹ _nR² _mSiO_(4-n-m)/2

상기 식에서,

각각의 R¹은 동일하거나 상이할 수 있으며, H, OH, 1가 탄화수소 그룹 또는 1가 실록산 그룹을 나타내고;

각각의 R²는 동일하거나 상이할 수 있으며, 하나 이상의 반응성 작용기를 포함하는 그룹을 나타낸다.

또 다른 실시태양에서, 본 발명은

(a) (i) 하나 이상의 반응성 작용기를 포함하고 하나 이상의 하기 화학식 I의 단위를 포함하는 하나 이상의 폴리실록산; 및 (ii) 아미노 및 하이드록실 작용기, 산 작용기 및 산 및 하이드록실 작용기 중에서 선택된 하나 이상의 작용기를 갖는 하나 이상의 폴리아크릴레이트 표면 활성제를 포함하는 하나 이상의 표면 활성제; 및

(b) 경화된 조성물의 표면 영역에 존재하는 입자의 농도가 상기 경화된 조성물의 벌크 영역에 존재하는 입자의 농도보다 큰 다수개의 입자

를 포함하는 성분들로부터 제조된 분말 조성물에 관한 것이다:

화학식 I

R¹ _nR² _mSiO_(4-n-m)/2

상기 식에서,

각각의 R¹은 동일하거나 상이할 수 있으며, H, OH, 1가 탄화수소 그룹 또는 1가 실록산 그룹을 나타내고;

각각의 R²는 동일하거나 상이할 수 있으며, 하나 이상의 반응성 작용기를 포함하는 그룹을 나타내고;

m 및 n은 0<n<4, 0<m<4 및 2≤(m+n)<4의 요건을 만족시킨다.

상기 "하나 이상의 하기 화학식 I의 단위를 포함하는 하나 이상의 폴리실록산"은 분자 당 2 개 이상의 Si 원자를 함유하는 중합체임은 물론이다. 본 원에 사용된 "중합체"란 용어는 올리고머를 포함하며, 단독중합체와 공중합체를 모두 제한 없이 포함한다. 또한, 상기 하나 이상의 폴리실록산이 선형, 분지된, 수지 상 또는 환상 폴리실록산을 포함할 수 있음은 물론이다.

또한, 본 원에 사용된 "반응성"이란 용어는 조성물의 경화에 충분한 조건 하에서 또 다른 작용기와 공유 결합을 형성하는 작용기를 지칭한다.

상기 하나 이상의 화학식 I에 나타낸 m 및 n은 각각 0<n<4, 0<m<4 및 2≤(m+n)<4의 요건을 만족시킨다. (m+n)이 3인 경우, n으로 나타내는 값은 2일 수 있으며 m으로 나타낸 값은 1이다. 마찬가지로, (m+n)이 2인 경우, n 및 m 각각이 나타내는 값은 1이다.

본 원에 사용된 "1 가 탄화수소 그룹"이란 오직 탄소를 기본으로 하는 주쇄 반복 단위를 갖는 1 가 그룹을 의미한다. 본 원에 사용된 "1 가"는 치환기로서 오직 하나의 단일 공유 결합을 형성하는 치환기를 지칭한다. 예를 들어, 하나 이상의 폴리실록산 상의 1 가 그룹은 하나 이상의 폴리실록산 중합체의 주쇄에서 규소 원자에 대해 하나의 단일 공유 결합을 형성할 것이다. 본 원에 사용된 "탄화수소 그룹"은 분지 및 분지되지 않은 탄화수소 그룹 모두를 포함하고자 한다.

따라서, "1 가의 탄화수소 그룹"을 언급하는 경우, 상기 탄화수소 그룹은 분지 또는 비 분지, 비 환상 또는 환상, 포화 또는 불포화, 또는 방향족일 수 있으며, 1 내지 24 개(또는 방향족 그룹의 경우 3 내지 24 개)의 탄소 원자를 함유할 수 있다. 이러한 탄화수소 그룹의 비 제한적인 예로는 알킬, 알콕시, 아릴, 알크아릴 및 알콕시아릴 그룹이 있다. 저급 알킬 그룹의 비 제한적인 예로는 메틸, 에틸, 프로필 및 부틸 그룹이 있다. 본 원에 사용된 "저급 알킬"이란 탄소수 1 내지 6의 알킬 그룹을 지칭한다. 상기 탄화수소의 수소 원자들 중 하나 이상이 헤테로원자로 치환될 수 있다. 본 원에 사용된 "헤테로원자"는 탄소 이외의 원소, 예를 들어 산소, 질소 및 할로겐 원자를 의미한다.

본 원에 사용된 "실록산"은 2 개 이상의 -SiO- 그룹을 포함하는 주쇄를 포함하는 그룹을 의미한다. 예를 들어, 상기 논의된 R¹및 하기 논의되는 R로 나타낸 실록산 그룹은 분지되거나 분지되지 않은 선형 또는 환상일 수 있다. 상기 실록산 그룹을 펜던트 유기 치환기, 예를 들어 알킬, 아릴 및 알크아릴 그룹으로 치환시킬 수 있다. 상기 유기 치환기를 헤테로원자, 예를 들어 산소, 질소 및 할로겐 원자, 반응성 작용기, 예를 들어 R²와 관련하여 상기 논의된 반응성 작용기들 및 임의의 상기 그룹들의 혼합물로 치환시킬 수 있다.

또 다른 실시태양에서, 각각의 치환기 R²는 동일하거나 상이할 수 있으며, 하이드록실 그룹, 카복실 그룹, 이소시아네이트 그룹, 보호된 폴리이소시아네이트 그룹, 1 급 아민 그룹, 2 급 아민 그룹, 아미드 그룹, 카바메이트 그룹, 우레아 그룹, 우레탄 그룹, 비닐 그룹, 불포화된 에스테르 그룹, 예를 들어 아크릴레이트 그룹 및 메타크릴레이트 그룹, 말레이미드 그룹, 푸마레이트 그룹, 오늄 염 그룹, 예를 들어 설포늄 그룹 및 암모늄 그룹, 무수물 그룹, 하이드록시 알킬아미드 그룹 및 에폭시 그룹 중에서 선택된 하나 이상의 반응성 작용기를 포함하는 그룹을 나타내고; m 및 n이 0<n<4, 0<m<4 및 2≤(m+n)<4의 요건을 만족시킨다.

하나의 실시태양에서, 본 발명은 하나 이상의 폴리실록산이 2 개 이상의 반응성 작용기를 포함하는 상술한 경화된 조성물에 관한 것이다. 상기 하나 이상의 폴리실록산은 상기 하나 이상의 폴리실록산 g 당 50 내지 1000 ㎎ 범위의 반응성 그룹 당량 중량을 가질 수 있다. 하나의 실시태양에서, 상기 하나 이상의 폴리실록산은 상기 하나 이상의 폴리실록산 g 당 KOH 50 내지 1000 ㎎의 하이드록실 그룹 당량 중량을 갖는다. 또 다른 실시태양에서, 상기 하나 이상의 폴리실록산은 상기 하나 이상의 폴리실록산 g 당 KOH 100 내지 300 ㎎의 하이드록실 그룹 당량 중량을 가지며, 또 다른 실시태양에서, 상기 하이드록실 그룹 당량 중량 범위는 g 당 KOH 100 내지 500 ㎎이다.

또 다른 실시태양에서, 본 발명은 하나 이상의 R²그룹이 하이드록실 그룹 및 카바메이트 그룹 중에서 선택된 하나 이상의 반응성 작용기를 포함하는 그룹을 나타내는 상술한 경화된 조성물에 관한 것이다. 더욱 또 다른 실시태양에서, 본 발명은 하나 이상의 R²그룹이 하이드록실 그룹 및 카바메이트 그룹 중에서 선택된 2 개 이상의 반응성 작용기를 포함하는 그룹을 나타내는 상술한 경화된 조성물에 관한 것이다. 또 다른 실시태양에서, 본 발명은 하나 이상의 R²그룹이 옥시알킬렌 그룹 및 2 개 이상의 하이드록실 그룹을 포함하는 그룹을 나타내는 상술한 경화된 조성물에 관한 것이다.

하나의 실시태양에서, 본 발명은 하나 이상의 폴리실록산이 열 경화성 작용기인 반응성 작용기를 포함하는 상술한 경화된 조성물에 관한 것이다. 또 다른 실시태양에서, 상기 폴리실록산의 반응 작용기들 중 하나 이상을 이온화 조사 또는 화학선 조사에 의해 경화시킬 수 있다. 또 다른 실시태양에서, 상기 폴리실록산은 열 에너지에 의해 경화 가능한 하나 이상의 작용기 및 이온화 조사 또는 화학선 조사에 의해 경화 가능한 하나 이상의 작용기를 포함할 수 있다.

본 원에 사용된 "이온화 조사"란 전자 또는 다른 입자 에너지가 중성자 또는 감마선으로 전환됨으로써 생성된 고 에너지 조사 또는 2 차 에너지를 의미하며, 이때 상기 에너지는 30,000 전자 볼트 이상이며 50,000 내지 300,000 전자 볼트일 수 있다. X-선, 감마 및 베타선과 같은 다양한 유형의 이온화 조사가 상기 목적에 적합하지만, 가속화된 고 에너지 전자 또는 전자 빔에 의해 생성된 조사가 바람직하다. 본 발명에 따른 경화 조성물에 대한 이온화 조사(래드)의 양은 코팅 제형의 성분, 기재 상의 코팅재의 두께, 코팅 조성물의 온도 등과 같은 인자를 기준으로 변화될 수 있다. 일반적으로, 1 밀(25 ㎛) 두께의 본 발명에 따른 코팅 조성물의 습성 두께를 산소의 존재 하에서 그의 두께를 통해 0.5 내지 5 메가래드의 이온화 조사에 노출 시 점착성이 없는 상태로 경화시킬 수 있다.

"화학선 조사"는 자외선("UV") 범위로부터 가시광선 범위를 거쳐 적외선 범위에 이르는 전자기 조사의 파장을 갖는 빛이다. 본 발명의 코팅 조성물을 경화시키는데 사용될 수 있는 화학선 조사는 일반적으로 150 내지 2,000 nm 범위의 전자기 조사 파장을 가지며, 180 내지 1,000 nm 범위일 수 있고, 또한 200 내지 500 nm의 범위일 수 있다. 적합한 자외선 광원의 예로는 수은 아크, 탄소 아크, 저압, 중간압 또는 고압 수은 램프, 와류 플라즈마 아크 및 자외선 방출 다이오드가 있다. 바람직한 자외선 방출 램프는 상기 램프 관의 길이를 가로질러 200 내지 600 와트/in(79 내지 237 와트/㎝) 범위의 출력을 갖는 중간 압 수은 증기 램프이다. 일반적으로, 1 밀(25 ㎛) 두께의 본 발명에 따른 코팅 조성물의 습성 필름을 20 내지 1000 ft/분(6 내지 300 m/분)의 속도로 상기 습성 필름의 ㎠ 당 200 내지1000 밀리주울의 4 개의 중간 압 수은 증기 램프 노출 하에서 통과시킴으로써 그의 두께를 통해 화학선 조사에 노출 시 점착성이 없는 상태로 경화시킬 수 있다.

폴리실록산 상에 반응성 작용기로서 존재할 수 있는 유용한 조사-경화성 그룹으로는 불포화된 그룹, 예를 들어 비닐 그룹, 비닐 에테르 그룹, 에폭시 그룹, 말레이미드 그룹, 푸마레이트 그룹 및 이들의 조합이 있다. 하나의 실시태양에서, 상기 UV 경화성 그룹은 아크릴레이트 그룹, 말레이미드, 푸마레이트 및 비닐 에테르를 포함할 수 있다. 적합한 비닐 그룹으로는 하기 논의되는 불포화 에스테르 그룹 및 비닐 에테르 그룹을 갖는 것들이 있다.

하나의 실시태양에서, 본 발명은 하나 이상의 폴리실록산이 하기 화학식 II 또는 III을 갖는 상술한 임의의 조성물에 관한 것이다:

상기 식들에서,

m은 1 이상의 값을 갖고;

m'는 0 내지 75의 범위이고;

n은 0 내지 75의 범위이고;

n'는 0 내지 75의 범위이고;

각각의 R은 동일하거나 상이할 수 있으며, H, OH, 1 가 탄화수소 그룹, 1 가 실록산 그룹, 및 임의의 상기 그룹들의 혼합물 중에서 선택되고;

-R^a는 하기 화학식 IV를 포함한다:

-R³-X

상기 식에서,

-R³는 알킬렌 그룹, 옥시알킬렌 그룹, 알킬렌 아릴 그룹, 알킬렌 그룹, 옥시알케닐렌 그룹 및 알케닐렌 아릴 그룹 중에서 선택되고;

X는 하이드록실 그룹, 카복실 그룹, 이소시아네이트 그룹, 보호된 폴리이소시아네이트 그룹, 1 급 아민 그룹, 2 급 아민 그룹, 아미드 그룹, 카바메이트 그룹, 우레아 그룹, 우레탄 그룹, 비닐 그룹, 불포화된 에스테르 그룹, 예를 들어 아크릴레이트 그룹 및 메타크릴레이트 그룹, 말레이미드 그룹, 푸마레이트 그룹, 오늄 염 그룹, 예를 들어 설포늄 그룹 및 암모늄 그룹, 무수물 그룹, 하이드록시 알킬아미드 그룹 및 에폭시 그룹 중에서 선택된 하나 이상의 반응성 작용기를 포함하는 그룹을 나타낸다.

본 원에 사용된 "알킬렌"이란 C₂내지 C₂₅의 탄소 쇄 길이를 갖는 비 환상 또는 환상의 포화된 탄화수소 그룹을 지칭한다. 적합한 알킬렌 그룹의 비 제한적인 예로는 프로페닐, 1-부테닐, 1-펜테닐, 1-데세닐 및 1-헨에이코세닐로부터 유도된 것들, 예를 들어 각각 (CH₂)₃, (CH₂)₄, (CH₂)₅, (CH₂)₁₀및 (CH₂)₂₃뿐만 아니라 이소프렌 및 미르센이 있다.

본 원에 사용된 "옥시알킬렌"은 2 개의 탄소 원자에 결합되고 상기 사이에 삽입된 하나 이상의 산소 원자를 함유하고 C₂내지 C₂₅의 알킬렌 탄소 쇄 길이를 갖는 알킬렌 그룹을 지칭한다. 적합한 옥시알킬렌 그룹의 비 제한적인 예로는 트리메틸올프로판 모노알릴 에테르, 트리메틸올프로판 디알릴 에테르, 펜타에리쓰리톨 모노알릴 에테르, 폴리에톡실화된 알릴 알콜 및 폴리프로폭실화된 알릴 알콜로부터 유도된 것들, 예를 들어 -(CH₂)₃OCH₂C(CH₂OH)₂(CH₂CH₂-)이 있다.

본 원에 사용된 "알킬렌 아릴"은 하나 이상의 아릴 그룹, 예를 들어페닐로 치환되고 C₂내지 C₂₅의 알킬렌 탄소 쇄 길이를 갖는 비 환상 알킬렌 그룹을 지칭한다. 상기 아릴 그룹은 경우에 따라 추가로 치환될 수 있다. 아릴 그룹에 적합한 치환기의 비 제한적인 예로는 하이드록실 그룹, 벤질 그룹, 카복실산 그룹 및 지방족 탄화수소 그룹이 있다. 적합한 알킬렌 아릴 그룹의 비 제한적인 예로는 스티렌 및 3-이소프로페닐-∝, ∝-디메틸벤질 이소시아네이트로부터 유도된 것들, 예를 들어 -(CH₂)₂C₆H₄- 및 -CH₂CH(CH₃)C₆H₃(C(CH₃)₂(NCO)가 있다. 본 원에 사용된 "알케닐렌"은 하나 이상의 이중 결합 및 C₂내지 C₂₅의 알케닐렌 탄소 쇄 길이를 갖는 비 환상 또는 환상 탄화수소 그룹을 지칭한다. 적합한 알케닐렌 그룹의 비 제한적인 예로는 프로파길 알콜 및 아세틸렌 디올로부터 유도된 것들, 예를 들어 2,4,7,9-테트라메틸-5-데신-4,7-디올[에어 프로덕츠 앤드 케미칼스 인코포레이티드(Air Products and Chemicals, Inc. of Allentown, Pennsylvania)로부터 SURFYNOL 104로서 상업적으로 입수할 수 있음]이 있다.

화학식 II 및 III은 개략적인 것이며, 괄호안의 부분들은 경우에 따라 사용될 수도 있지만, 필수적인 블록들을 의미하는 것은 아니다. 일부 경우에 상기 폴리실록산은 다양한 실록산 단위들을 포함할 수 있다. 이는 사용되는 실록산 단위의 수가 증가할 때 더욱 더 사실이며, 특히 다수의 상이한 실록산 단위들의 혼합물을 사용하는 경우 사실이다. 다수개의 실록산 단위를 사용하고 상기가 블록을 형성하는 것이 바람직한 경우에, 결합하여 블록 화합물을 형성할 수 있는 올리고머들이 형성될 수 있다. 반응물들을 현명하게 선택함으로써, 교번 구조 또는 교번 구조의 블록들을 갖는 화합물들을 사용할 수 있다.

하나의 실시태양에서, 본 발명은 치환기 R³가 옥시알킬렌 그룹을 나타내는 상술한 임의의 경화된 조성물에 관한 것이다. 또 다른 실시태양에서, R³는 옥시알킬렌 그룹을 나타내고 X는 2 개 이상의 반응성 작용기를 포함하는 그룹을 나타낸다.

또 다른 실시태양에서, 본 발명은 (n+m)이 2 내지 9의 범위인 상술한 화학식II 또는 III의 하나 이상의 폴리실록산을 포함하는 상술한 임의의 경화된 조성물에 관한 것이다. 더욱 또 다른 실시태양에서, 상술한 화학식 II 또는 III을 갖는 하나 이상의 폴리실록산을 포함하는 조성물에서 (n+m)은 2 내지 3의 범위이다. 또 다른 실시태양에서, 상술한 화학식 II 또는 III을 갖는 하나 이상의 폴리실록산을 포함하는 조성물에서 (n'+m')는 2 내지 9의 범위이다. 또 다른 실시태양에서, 상술한 화학식 II 또는 III을 갖는 하나 이상의 폴리실록산을 포함하는 조성물에서 (n'+m')는 2 내지 3의 범위이다.

하나의 실시태양에서, 본 발명은 X가 하이드록실 그룹 및 카바메이트 그룹 중에서 선택된 하나 이상의 반응성 작용기를 포함하는 그룹을 나타내는 상술한 임의의 경화된 조성물에 관한 것이다. 또 다른 실시태양에서, 본 발명은 X가 2 개 이상의 하이드록실 그룹을 포함하는 그룹을 나타내는 상술한 경화된 조성물에 관한 것이다. 더욱 또 다른 실시태양에서, 본 발명은 X가 H, 모노하이드록시 치환된 유기 그룹 및 하기 화학식 V의 그룹 중에서 선택된 하나 이상의 그룹을 포함하는 그룹을 나타내고 X의 적어도 일부가 화학식 V를 갖는 그룹을 나타내는 상술한 임의의 경화된 조성물에 관한 것이다:

R⁴-(-CH₂-OH)_p

상기 식에서,

치환기 R⁴는을 나타내고,

p가 2일 때 치환기 R³는 C₁내지 C₄알킬렌 그룹을 나타내거나, 또는

p가 3일 때 치환기 R⁴는를 나타낸다.

또 다른 실시태양에서, 본 발명은 m이 2이고 p가 2인 상술한 임의의 경화된 조성물에 관한 것이다.

본 발명의 실시태양에서, 하나 이상의 폴리실록산은 입자와 비 반응성이다. 더욱 또 다른 실시태양에서, 본 발명은 상기 입자가 상기 하나 이상의 폴리실록산과 상이한, 상술한 임의의 경화된 조성물에 관한 것이다. 더욱 또 다른 실시태양에서, 본 발명은 상기 입자가 상기 경화된 조성물에 혼입되기 전에 100 nm 미만의 평균 입자 크기를 갖는, 상술한 임의의 경화된 조성물에 관한 것이다.

하나의 실시태양에서, 본 발명은 경화제가 존재하지 않고 하나 이상의 폴리실록산이 실라놀의 부분 축합물인 경우 상기 부분 축합물의 70 중량% 미만이 CH₃Si(OH)₃의 부분 축합물인, 화학식 II 또는 화학식 III을 갖는 하나 이상의 폴리실록산을 포함하는 상술한 임의의 경화된 조성물에 관한 것이다. 이들 다양한 실시태양들에 사용된 상기 성분들은 상기 논의된 코팅 성분들 중에서 선택될 수 있다.

하나의 실시태양에서, 본 발명은 하나 이상의 폴리실록산이, 코팅 조성물을 형성하는 다른 성분(들)에 첨가 시, 상기 코팅 조성물을 형성하는 성분들의 수지 고체의 총 중량을 기준으로 0.01 내지 90 중량% 범위의 양으로 상기 코팅 조성물 중에 존재하는 상술한 경화된 조성물에 관한 것이다. 또 다른 실시태양에서, 본 발명은 하나 이상의 폴리실록산이, 코팅 조성물을 형성하는 다른 성분(들)에 첨가 시, 상기 코팅 조성물을 형성하는 성분들의 수지 고체의 총 중량을 기준으로 2 중량% 이상의 양으로 상기 조성물 중에 존재하는 상술한 경화된 조성물에 관한 것이다. 또 다른 실시태양에서, 본 발명은 하나 이상의 폴리실록산이, 코팅 조성물을 형성하는 다른 성분(들)에 첨가 시, 상기 코팅 조성물을 형성하는 성분들의 수지 고체의 총 중량을 기준으로 5 중량% 이상의 양으로 상기 코팅 조성물 중에 존재하는 상술한 경화된 조성물에 관한 것이다. 더욱 또 다른 실시태양에서, 본 발명은 하나 이상의 폴리실록산이, 코팅 조성물을 형성하는 다른 성분(들)에 첨가 시, 상기 코팅 조성물을 형성하는 성분들의 수지 고체의 총 중량을 기준으로 10 중량% 이상의 양으로 상기 코팅 조성물 중에 존재하는 상술한 경화된 조성물에 관한 것이다.

하나의 실시태양에서, 본 발명은 하나 이상의 폴리실록산이, 코팅 조성물을 형성하는 다른 성분(들)에 첨가 시, 상기 코팅 조성물을 형성하는 성분들의 수지 고체의 총 중량을 기준으로 90 중량% 미만의 양으로 상기 코팅 조성물 중에 존재하는 상술한 경화된 조성물에 관한 것이다. 또 다른 실시태양에서, 본 발명은 하나 이상의 폴리실록산이, 코팅 조성물을 형성하는 다른 성분(들)에 첨가 시, 상기 코팅 조성물을 형성하는 성분들의 수지 고체의 총 중량을 기준으로 80 중량% 미만의 양으로 상기 코팅 조성물 중에 존재하는 상술한 경화된 조성물에 관한 것이다. 또 다른 실시태양에서, 본 발명은 하나 이상의 폴리실록산이, 코팅 조성물을 형성하는 다른 성분(들)에 첨가 시, 상기 코팅 조성물을 형성하는 성분들의 수지 고체의 총 중량을 기준으로 65 중량% 미만의 양으로 상기 코팅 조성물 중에 존재하는 상술한 경화된 조성물에 관한 것이다. 더욱 또 다른 실시태양에서, 본 발명은 하나 이상의 폴리실록산이, 코팅 조성물을 형성하는 다른 성분(들)에 첨가 시, 상기 코팅 조성물을 형성하는 성분들의 수지 고체의 총 중량을 기준으로 30 중량% 미만의 양으로 상기 코팅 조성물 중에 존재하는 상술한 경화된 조성물에 관한 것이다. 상기 하나 이상의 폴리실록산의 양은 상기 인용된 값을 포함하여 이들 값의 임의의 조합 사이의 범위일 수 있다.

또 다른 실시태양에서, 본 발명은 하나 이상의 폴리실록산이 적어도 하기의 반응물들, 즉 (i) 하나 이상의 하기 화학식 VI의 폴리실록산; 및 (ii) 하이드록실 그룹, 카복실 그룹, 이소시아네이트 그룹, 보호된 폴리이소시아네이트 그룹, 1 급 아민 그룹, 2 급 아민 그룹, 아미드 그룹, 카바메이트 그룹, 우레아 그룹, 우레탄 그룹, 비닐 그룹, 불포화된 에스테르 그룹, 예를 들어 아크릴레이트 그룹 및 메타크릴레이트 그룹, 말레이미드 그룹, 푸마레이트 그룹, 오늄 염 그룹, 예를 들어 설포늄 그룹 및 암모늄 그룹, 무수물 그룹, 하이드록시 알킬아미드 그룹 및 에폭시 그룹 및 하이드로실릴화 반응을 겪을 수 있는 하나 이상의 불포화 결합 중에서 선택된 하나 이상의 작용기를 포함하는 하나 이상의 분자의 반응 생성물인 상술한 임의의 경화된 조성물에 관한 것이다:

상기 식에서,

각각의 치환기 R은 동일하거나 상이할 수 있으며, H, OH, 1 가 탄화수소 그룹, 1 가 실록산 그룹, 및 임의의 상기 그룹들의 혼합물 중에서 선택된 그룹을 나타내고;

R로 나타낸 그룹들 중 하나 이상이 H이고;

n'가 0 내지 100의 범위이고, 또한 0 내지 10, 더욱 또한 0 내지 5의 범위일 수 있고;

상기 폴리실록산의 SiH 함량%가 2 내지 50%의 범위이고, 5 내지 25%의 범위일 수 있다.

또 다른 실시태양에서, 상기 하나 이상의 작용기는 하이드록실 그룹 중에서 선택된다.

다양한 R 그룹들이 동일하거나 상이할 수 있으며, 몇몇 실시태양들에서 상기 R 그룹들이 전적으로 1 가 탄화수소 그룹이거나 또는 다양한 그룹들, 예를 들어 1 가 탄화수소 그룹과 하이드록실 그룹의 혼합물일 것임을 알아야 한다.

또 다른 실시태양에서, 상기 반응 생성물은 겔화되지 않는다. 본 원에 사용된 "겔화되지 않는"이란 실질적으로 가교결합이 없고 적합한 용매에 용해 시 예를 들어 ASTM-D1795 또는 ASTM-D4243에 따라 측정 시 고유 점도를 갖는 반응 생성물을 지칭한다. 상기 반응 생성물의 고유 점도는 그의 분자량을 가리킨다. 다른 한편으로, 겔화된 반응 생성물은 대단히 높은 분자량을 갖기 때문에 측정하기에 너무 높은 고유 점도를 가질 것이다. 본 원에 사용된 "실질적으로 가교결합이 없는" 반응 생성물은 겔 투과 크로마토그래피에 의해 측정 시 1,000,000 미만의 중량 평균 분자량(Mw)을 갖는 반응 생성물을 지칭한다.

또한, 상기 반응물(ii)에 포함된 불포화 수준은 겔화되지 않은 반응 생성물이 수득되도록 선택할 수 있음을 알아야 한다. 즉, 보다 높은 평균 Si-H 작용기를 갖는 수소화 규소 함유 폴리실록산(i)을 사용하는 경우, 반응물(ii)는 보다 낮은 수준의 불포화도를 가질 수 있다. 예를 들어, 수소화 규소 함유 폴리실록산(i)은 n'가 0 내지 5의 범위이고 평균 Si-H 작용기가 2 이하인 경우 저 분자량 물질일 수 있다. 이 경우에, 반응물(ii)는 겔화의 발생 없이 하이드로실릴화 반응을 겪을 수 있는 2 개 이상의 불포화된 결합을 함유할 수 있다.

수소화 규소 함유 폴리실록산(i)의 비 제한적인 예에는 n'가 0이고 평균 Si-H 작용기가 2인 1,1,3,3-테트라메틸 디실록산; 및 n'가 4 내지 5의 범위이고 평균 Si-H 작용기가 대략 2인 수소화 규소 함유 폴리메틸 폴리실록산(예를 들어 BASF 코포레이션으로부터 MASILWAX BASE(등록상표)로서 상업적으로 입수할 수 있다)이 포함된다.

상기 반응물(ii)로서 사용하기 위한 물질에는 하이드록실 작용기 함유 알릴 에테르, 예를 들어 트리메틸올프로판 모노알릴 에테르, 펜타에리쓰리톨 모노알릴에테르, 트리메틸올프로판 디알릴 에테르, 폴리옥시알킬렌 알콜, 예를 들어 폴리에톡실화된 알콜, 폴리프로폭실화된 알콜 및 폴리부톡실화된 알콜, 운데실렌산-에폭시 부가물, 알릴 글리시딜 에테르-카복실산 부가물 및 임의의 상기 화합물들의 혼합물 중에서 선택된 것들이 포함될 수 있다. 하이드록실 작용성 폴리알릴 에테르와 하이드록실 작용성 모노알릴 에테르 또는 알릴 알콜과의 혼합물이 또한 적합하다. 몇몇 경우에, 반응물(ii)는 말단 위치에 하나 이상의 불포화 결합을 함유할 수 있다. 반응물(i) 및 (ii)의 반응 조건 및 비율을 목적하는 작용기가 형성되도록 선택한다.

하이드록실 작용기-함유 폴리실록산은 하이드록실 작용기 함유 폴리실록산을 무수물과 반응시켜 오직 상기 무수물과 하이드록실 작용기의 반응만을 촉진시키고 추가의 에스테르화가 발생하는 것은 방지하는 반응 조건 하에서 반-에스테르 산 그룹을 형성시킴으로써 제조될 수 있다. 적합한 무수물의 비 제한적인 예로는 헥사하이드로프탈산 무수물, 메틸 헥사하이드로프탈산 무수물, 프탈산 무수물, 트리멜리트산 무수물, 숙신산 무수물, 클로렌드산 무수물, 알케닐 숙신산 무수물 및 치환된 알케닐 무수물, 예를 들어 옥테닐 숙신산 무수물 및 임의의 상기 화합물들의 혼합물이 있다.

상기와 같이 제조된 반-에스테르 그룹 함유 반응 생성물을 모노에폭사이드와 추가로 반응시켜 2 차 하이드록실 그룹(들)을 함유하는 폴리실록산을 형성시킬 수 있다. 적합한 모노에폭사이드의 비 제한적인 예는 페닐 글리시딜 에테르, n-부틸 글리시딜 에테르, 크레실 글리시딜 에테르, 이소프로필 글리시딜 에테르, 글리시딜베르사테이트, 예를 들어 쉘 케미칼 캄파니로부터 입수할 수 있는 CARDURA E, 및 임의의 상기 화합물들의 혼합물이다.

또 다른 실시태양에서, 본 발명은 하나 이상의 폴리실록산이 적어도 하기의 반응물들의 반응 생성물을 포함하는 카바메이트 작용기 함유 폴리실록산인 상술한 임의의 조성물에 관한 것이다:

(i) R 및 n'가 상기 화학식 VI에 대해 개시한 바와 같은 화학식 VI의 수소화 규소를 함유하는 하나 이상의 폴리실록산;

(ii) 상술한 바와 같은 하이드로실릴화 반응을 겪을 수 있는 하나 이상의 불포화 결합을 갖는 하나 이상의 하이드록실 작용기 함유 물질; 및

(iii) 알콜 또는 글리콜 에테르와 우레아의 반응 생성물을 포함하는, 하나 이상의 저 분자량 카바메이트 작용성 물질.

상기와 같은 "저 분자량 카바메이트 작용성 물질"의 예로는 비 제한적으로 알킬 카바메이트 및 헥실 카바메이트, 및 글리콜 에테르 카바메이트(본 발명에 참고로 인용된 미국 특허 제 5,922,475 호 및 5,976,701 호에 개시되어 있음)가 있다.

상기 카바메이트 작용기를, 하이드록실 작용기 함유 폴리실록산과 저 분자량 카바메이트 작용성 물질을 반응시킴으로써 "트랜스카바모일화" 과정을 통해 폴리실록산에 결합시킬 수 있다. 알콜 또는 글리콜 에테르로부터 유도될 수 있는 저 분자량 카바메이트 작용성 물질을 폴리실록산 폴리올의 유리 하이드록실 그룹, 즉 분자 당 평균 2 개 이상의 하이드록실 그룹을 갖는 물질과 반응시켜 카바메이트 작용성 폴리실록산과 원래의 알콜 또는 글리콜 에테르를 수득할 수 있다. 반응물 (i), (ii) 및 (iii)의 반응 조건과 비율은 목적하는 그룹을 형성하도록 선택된다.

상기 저 분자량 카바메이트 작용성 물질은 알콜 또는 글리콜 에테르를 부틸 주석산과 같은 촉매의 존재 하에서 우레아와 반응시킴으로써 제조할 수 있다. 적합한 알콜의 비 제한적인 예로는 저 분자량 지방족, 지환족 및 방향족 알콜, 예를 들어 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 사이클로헥산올, 2-에틸헥산올 및 3-메틸부탄올이 있다. 적합한 글리콜 에테르의 비 제한적인 예로는 에틸렌 글리콜 메틸 에테르 및 프로필렌 글리콜 메틸 에테르가 있다. 카바메이트 작용기를 폴리실록산에 결합시키는 것은 또한 이소시안산을 폴리실록산의 유리 하이드록실 그룹과 반응시킴으로써 성취할 수 있다.

상기 언급한 바와 같이, 상기 하나 이상의 폴리실록산은 하이드록실 또는 카바메이트 작용기 외에 또는 그 대신에, 하나 이상의 다른 반응성 작용기들, 예를 들어 카복실 그룹, 이소시아네이트 그룹, 보호된 이소시아네이트 그룹, 카복실레이트 그룹, 1 급 또는 2 급 아민 그룹, 아미드 그룹, 우레아 그룹, 우레탄 그룹, 에폭시 그룹 및 임의의 상기 그룹들의 혼합물을 함유할 수 있다.

상기 하나 이상의 폴리실록산이 카복실 작용기를 함유하는 경우, 상기 하나 이상의 폴리실록산은 상술한 바와 같은 하이드록실 작용기 함유 하나 이상의 폴리실록산을 폴리카복실산 또는 무수물과 반응시킴으로써 제조할 수 있다. 사용에 적합한 폴리카복실산의 비 제한적인 예로는 아디프산, 숙신산 및 도데칸디오산이 있다. 적합한 무수물의 비 제한적인 예로는 상술한 것들이 있다. 목적하는 작용기기 형성되도록 반응물들의 반응 조건과 비율을 선택한다.

하나 이상의 폴리실록산이 하나 이상의 이소시아네이트 작용기를 함유하는 경우에, 상기 하나 이상의 폴리실록산은 상술한 바와 같은 하이드록실 작용기를 함유하는 하나 이상의 폴리실록산을 폴리이소시아네이트, 예를 들어 디이소시아네이트와 반응시킴으로써 제조할 수 있다. 적합한 폴리이소시아네이트의 비 제한적인 예로는 지방족 폴리이소시아네이트, 예를 들어 지방족 디이소시아네이트, 예를 들어 1,4-테트라메틸렌 디이소시아네이트 및 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트; 지환족 폴리이소시아네이트, 예를 들어 1,4-사이클로헥실 디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트 및 α,α-크실릴렌 디이소시아네이트; 및 방향족 폴리이소시아네이트, 예를 들어 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 1,3-페닐렌 디이소시아네이트 및 톨릴렌 디이소시아네이트가 있다. 상기 및 다른 적합한 폴리이소시아네이트들은 본 발명에 참고로 인용된 미국 특허 제 4,046,729 호의 컬럼 5, 라인 26 내지 컬럼 6, 라인 28에 보다 상세히 개시되어 있다. 목적하는 작용기가 형성되도록 반응물들의 반응 조건과 비율을 선택한다.

화학식 IV의 치환기 X는 이소시아네이트, 하이드록실, 1 급 또는 2 급 아민 작용기 또는 임의의 상기 물질들의 혼합물로 종결되는 올리고머성 또는 중합체성 우레탄 또는 우레아 함유 물질을 포함할 수 있다. 치환기 X가 상기와 같은 작용기들을 포함하는 경우, 상기 하나 이상의 폴리실록산은 상술한 하나 이상의 폴리실록산 폴리올, 하나 이상의 폴리이소시아네이트 및 임의로 하이드록실 그룹, 1 급 아민 그룹 및 2 급 아민 그룹 중에서 선택된, 분자 당 2 개 이상의 활성 수소 원자를 갖는 하나 이상의 화합물의 반응 생성물일 수 있다.

적합한 폴리이소시아네이트의 비 제한적인 예로는 상술한 것들이 있다. 분자 당 2 개 이상의 활성 수소 원자를 갖는 화합물의 비 제한적인 예로는 1 급 또는 2 급 아민 그룹을 함유하는 폴리올 및 폴리아민이 있다.

적합한 폴리올의 비 제한적인 예에는 폴리알킬렌 에테르 폴리올, 예를 들어 티오 에테르; 폴리에스테르 폴리올, 예를 들어 폴리하이드록시 폴리에스테르아미드; 및 하이드록실 함유 폴리카프로락톤 및 하이드록시 함유 아크릴 공중합체가 포함된다. 다양한 폴리올, 예를 들어 글리콜, 예를 들어 에틸렌 글리콜, 1,6-헥산디올, 비스페놀 A 등, 또는 보다 고급 폴리올, 예를 들어 트리메틸올프로판, 펜타에리쓰리톨 등의 옥시알킬화로부터 형성된 폴리에테르 폴리올이 또한 유용하다. 폴리에스테르 폴리올도 또한 사용될 수 있다. 상기 및 다른 적합한 폴리올들이 본 발명에 참고로 인용된 미국 특허 제 4,046,729 호의 컬럼 7, 라인 52 내지 컬럼 8, 라인 9; 컬럼 8, 라인 29 내지 컬럼 9, 라인 66; 및 미국 특허 제 3,919,315 호의 컬럼 2, 라인 64 내지 컬럼 3, 라인 33에 개시되어 있다.

적합한 폴리아민의 비 제한적인 예로는 질소 원자에 결합된 그룹들이 포화 또는 불포화, 지방족, 지환족, 방향족, 방향족-치환된 지방족, 지방족-치환된 방향족 및 헤테로사이클릭일 수 있는 1 급 또는 2 급 디아민 또는 폴리아민이 있다. 전형적인 적합한 지방족 및 지환족 디아민에는 1,2-에틸렌 디아민, 1,2-프로필렌 디아민, 1,8-옥탄 디아민, 이소포론 디아민, 프로판-2,2-사이클로헥실 아민 등이 있다. 적합한 방향족 디아민으로는 페닐렌 디아민 및 톨루엔 디아민, 예를 들어o-페닐렌 디아민 및 p-톨릴렌 디아민이 있다. 상기 및 다른 적합한 폴리아민들이 본 발명에 참고로 인용된 미국 특허 제 4,046,729 호의 컬럼 6, 라인 61 내지 컬럼 7, 라인 26에 상세히 개시되어 있다.

하나의 실시태양에서 화학식 IV의 치환기 X는 하이드록실 또는 카복실산 작용기로 종결된 중합체성 에스테르 함유 그룹을 포함할 수 있다. X가 상기와 같은 그룹인 경우, 하나 이상의 폴리실록산은 상술한 바와 같은 하나 이상의 폴리실록산 폴리올, 하나 이상의 카복실산 작용기를 포함하는 하나 이상의 물질, 및 하나 이상의 유기 폴리올의 반응 생성물일 수 있다. 하나 이상의 카복실산 작용기를 포함하는 물질의 비 제한적인 적합한 예로는 당해 분야에 널리 공지된 카복실산 그룹 함유 중합체, 예를 들어 카복실산 그룹 함유 아크릴 중합체, 폴리에스테르 중합체 및 폴리우레탄 중합체, 예를 들어 미국 특허 제 4,681,811 호에 개시된 것들이 있다. 적합한 유기 폴리올의 비 제한적인 예에는 상술한 것들이 포함된다.

에폭시 그룹을 함유하는 하나 이상의 폴리실록산을 제조하기 위해서, 상술한 바와 같은 하이드록실 작용기를 함유하는 하나 이상의 폴리실록산을 폴리에폭사이드와 추가로 반응시킬 수 있다. 상기 폴리에폭사이드는 지방족 또는 지환족 폴리에폭사이드 또는 임의의 상기 화합물들의 혼합물일 수 있다. 사용하기 적합한 폴리에폭사이드의 비 제한적인 예로는 하나 이상의 에폭시 그룹을 포함하는 하나 이상의 에틸렌형 불포화 단량체, 예를 들어 글리시딜 (메트)아크릴레이트 및 알릴 글리시딜 에테르, 및 에폭시 작용기가 없는 하나 이상의 에틸렌형 불포화 단량체로부터 제조된 에폭시 작용성 아크릴 공중합체가 있다. 상기와 같은 에폭시 작용성아크릴 공중합체의 제조 방법이 본 발명에 참고로 인용되어 있는 미국 특허 제 4,681,811 호의 컬럼 4, 라인 52 내지 컬럼 5, 라인 50에 상세히 개시되어 있다. 목적하는 작용기가 형성되도록 반응물들의 반응 조건과 비율을 선택한다.

추가의 실시태양에서, 본 발명은 하나 이상의 반응물이 코팅 조성물의 제조 도중 존재하는 상술한 경화된 조성물에 관한 것이다. 본 원에 사용된 "하나 이상의 반응물"이란 하나 이상의 폴리실록산의 하나 이상의 작용기 및 물질의 하나 이상의 작용기 중에서 선택된 하나 이상의 작용기와 반응성인 작용기를 포함하는 임의의 물질을 지칭한다. 하나의 실시태양에서, 상기 하나 이상의 반응물을 하나 이상의 경화제 중에서 선택할 수 있다.

또 다른 실시태양에서, 본 발명은 하나 이상의 필름 형성 물질을 포함하는 성분들로부터 제조된 상술한 코팅 조성물에 관한 것이다. 상기 필름 형성 물질은 하나 이상의 반응성 작용기를 가질 수 있다. 상기 하나 이상의 폴리실록산이 존재하는 경우, 상기 하나 이상의 필름 형성 물질은 상기 하나 이상의 폴리실록산의 하나 이상의 작용기와 반응성인 하나 이상의 작용기, 및 존재하는 경우, 하나 이상의 경화제를 가질 수 있다. 하나의 실시태양에서, 상기 하나 이상의 필름 형성 물질은 하이드록실 그룹, 카바메이트 그룹, 에폭시 그룹, 이소시아네이트 그룹 및 카복실 그룹 중에서 선택된 하나 이상의 반응성 작용기를 가질 수 있다. 또 다른 실시태양에서, 상기 하나 이상의 필름 형성 물질은 하이드록실 그룹 및 카바메이트 그룹 중에서 선택된 하나 이상의 반응성 작용기를 가질 수 있다.

상기 하나 이상의 필름 형성 물질은 하이드록실 그룹, 카바메이트 그룹, 에폭시 그룹, 이소시아네이트 그룹, 카복실산 그룹 및 임의의 상기 그룹들의 혼합물 중에서 선택된 하나 이상의 반응성 작용기를 함유할 수 있다.

적합한 하이드록실 그룹 함유 추가 중합체의 비 제한적인 예로는 아크릴 폴리올, 폴리에스테르 폴리올, 폴리우레탄 폴리올, 폴리에테르 폴리올 및 이들의 혼합물이 있다. 상기 추가의 중합체는 고체 당량 당 1000 내지 100 g 범위의 하이드록실 당량 중량을 가질 수 있는 아크릴 폴리올일 수 있다.

적합한 하이드록실 그룹 및/또는 카바메이트 그룹 함유 아크릴 중합체를 중합성 에틸렌형 불포화 단량체들로부터 제조할 수 있으며, (메트)아크릴산 또는 (메트)아크릴산의 하이드록시알킬 에스테르와 하나 이상의 다른 중합성 에틸렌형 불포화 단량체, 예를 들어 메틸 (메트)아크릴레이트, 에틸(메트)아크릴레이트, 부틸(메트)아크릴레이트 및 2-에틸 헥실아크릴레이트를 포함한 (메트)아크릴산의 알킬 에스테르, 및 비닐 방향족 화합물, 예를 들어 스티렌, 알파-메틸 스티렌 및 비닐 톨루엔의 공중합체일 수 있다. 본 원에 사용된 "(메트)아크릴레이트" 및 유사 용어는 아크릴레이트와 메타크릴레이트 모두를 포함하고자 한다.

상기 아크릴 중합체를 에틸렌형으로 불포화된 베타-하이드록시 에스테르 작용성 단량체들로부터 제조할 수 있다. 상기와 같은 단량체들은 에틸렌형 불포화 산 작용성 단량체, 예를 들어 모노카복실산, 예를 들어 아크릴산과, 상기 불포화 산 단량체와의 유리 라디칼 개시 중합에 관여하지 않는 에폭시 화합물과의 반응으로부터 유도될 수 있다. 상기와 같은 에폭시 화합물의 비 제한적인 예는 글리시딜 에테르 및 에스테르이다. 적합한 글리시딜 에테르의 비 제한적인 예로는 알콜과 페놀의 글리시딜 에테르, 예를 들어 부틸 글리시딜 에테르, 옥틸 글리시딜 에테르, 페닐 글리시딜 에테르 등이 있다. 적합한 글리시딜 에스테르의 비 제한적인 예에는 쉘 케미칼 캄파니로부터 상표명 CARDURA E; 및 엑손 케미칼 캄파니로부터 상표명 GLYDEXX-10으로 상업적으로 입수할 수 있는 것들이 포함된다. 한편으로, 베타-하이드록시 에스테르 작용성 단량체를 에틸렌형으로 불포화된 에폭시 작용성 단량체, 예를 들어 글리시딜 (메트)아크릴레이트 및 알릴 글리시딜 에테르, 및 포화된 카복실산, 예를 들어 포화된 모노카복실산, 예를 들어 이소스테아르산으로부터 제조한다.

옥시란 그룹 함유 단량체, 예를 들어 글리시딜 (메트)아크릴레이트 및 알릴 글리시딜 에테르를 다른 중합성 에틸렌형 불포화 단량체, 예를 들어 상기 논의된 것들과 공중합시킴으로써 에폭시 작용기를 중합성 에틸렌형 불포화 단량체로부터 제조된 중합체에 결합시킬 수 있다. 상기와 같은 에폭시 작용성 아크릴 중합체의 제조 방법이 본 발명에 참고로 인용된 미국 특허 제 4,001,156 호의 컬럼 3 내지 6에 상세히 개시되어 있다.

카바메이트 작용기를, 예를 들어 상술한 에틸렌형 불포화 단량체를 메타크릴산의 카바메이트 작용성 알킬 에스테르와 같은 카바메이트 작용성 비닐 단량체와 공중합시킴으로써 중합성 에틸렌형 불포화 단량체로부터 제조된 중합체에 결합시킬 수 있다. 유용한 카바메이트 작용성 알킬 에스테르는 예를 들어 하이드록시알킬 카바메이트, 예를 들어 암모니아와 에틸렌 카보네이트 또는 프로필렌 카보네이트의 반응 생성물을 메타크릴산 무수물과 반응시킴으로써 제조할 수 있다.

다른 유용한 카바메이트 작용성 비닐 단량체에는 예를 들어 하이드록시에틸 메타크릴레이트, 이소포론 디이소시아네이트 및 하이드록시프로필 카바메이트의 반응 생성물; 또는 하이드록시프로필 메타크릴레이트, 이소포론 디이소시아네이트 및 메탄올의 반응 생성물이 포함된다. 또 다른 카바메이트 작용성 비닐 단량체들, 예를 들어 이소시안산(HNCO)과 하이드록실 작용성 아크릴 또는 메타크릴 단량체, 예를 들어 하이드록시에틸 아크릴레이트와의 반응 생성물, 및 본 발명에 참고로 인용된 미국 특허 제 3,479,328 호에 개시된 것들을 사용할 수도 있다.

카바메이트 작용기를 또한, 하이드록실 작용성 아크릴 중합체와 저 분자량 알킬 카바메이트, 예를 들어 메틸 카바메이트를 반응시킴으로써 아크릴 중합체에 결합시킬 수 있다. 펜던트 카바메이트 그룹을 또한, 하이드록실 작용성 아크릴 중합체를 알콜 또는 글리콜 에테르로부터 유도된 저 분자량 카바메이트와 반응시키는 "트랜스카바모일화"에 의해 아크릴 중합체에 결합시킬 수 있다. 상기 카바메이트 그룹을 하이드록실 그룹과 교환시켜 카바메이트 작용성 아크릴 중합체와 원래의 알콜 또는 글리콜 에테르를 수득할 수 있다. 또한, 하이드록실 작용성 아크릴 중합체를 이소시안산과 반응시켜 펜던트 카바메이트 그룹을 제공할 수 있다. 마찬가지로, 하이드록실 작용성 아크릴 중합체를 우레아와 반응시켜 펜던트 카바메이트 그룹을 제공할 수 있다.

중합성 에틸렌형 불포화 단량체로부터 제조된 중합체를 적합한 촉매, 예를 들어 유기 과산화물 또는 아조 화합물, 예를 들어 벤조일 퍼옥사이드 또는 N,N-아조비스(이소부틸로니트릴)의 존재 하에서 당해 분야의 숙련가들에게 널리 공지된용액 중합 기법에 의해 제조할 수 있다. 중합을 당해 분야에 통상적인 기법에 의해 단량체들이 용해되는 유기 용액 중에서 수행할 수 있다. 한편으로, 상기 중합체를 당해 분야에 널리 공지된 수성 유화 또는 분산 중합 기법에 의해 제조할 수 있다. 반응물들의 비와 반응 조건들을 목적하는 펜던트 작용기를 갖는 아크릴 중합체가 생성되도록 선택한다.

폴리에스테르 중합체가 또한 본 발명의 코팅 조성물에서 추가적인 중합체로서 유용하다. 유용한 폴리에스테르 중합체는 다가 알콜과 폴리카복실산의 축합 생성물을 포함할 수 있다. 적합한 다가 알콜의 비 제한적인 예로는 에틸렌 글리콜, 네오펜틸 글리콜, 트리메틸올 프로판 및 펜타에리쓰리톨이 있다. 적합한 폴리카복실산의 비 제한적인 예로는 아디프산, 1,4-사이클로헥실 디카복실산 및 헥사하이드로프탈산이 있다. 상기 언급한 폴리카복실산 이외에, 존재하는 경우 무수물과 같은 산의 작용성 등가물 또는 메틸 에스테르와 같은 산의 저급 알킬 에스테르를 사용할 수 있다. 또한, 소량의 모노카복실산, 예를 들어 스테아르산을 사용할 수 있다. 반응물들의 비 및 반응 조건들을 목적하는 펜던트 작용기, 즉 카복실 또는 하이드록실 작용기를 갖는 폴리에스테르 중합체가 생성되도록 선택한다.

예를 들어, 하이드록실 그룹 함유 폴리에스테르를, 디카복실산의 무수물, 예를 들어 헥사하이드로프탈산 무수물을 네오펜틸 글리콜과 같은 디올과 1:2의 몰 비로 반응시킴으로써 제조할 수 있다. 공기-건조의 향상을 목적으로 하는 경우, 적합한 건조 오일 지방산을 사용할 수 있으며, 여기에는 아마인유, 대두유, 톨유, 탈수된 피마자유 또는 동유로부터 유도된 것들이 있을 수 있다.

카바메이트 작용성 폴리에스테르를, 먼저 상기 폴리에스테르의 제조에 사용되는 폴리산 및 폴리올과 반응할 수 있는 하이드록시알킬 카바메이트를 형성시킴으로써 제조할 수 있다. 한편으로, 말단 카바메이트 작용기를, 이소시안산을 하이드록시 작용성 폴리에스테르와 반응시킴으로써 상기 폴리에스테르에 결합시킬 수 있다. 또한, 카바메이트 작용기를, 하이드록실 폴리에스테르와 우레아를 반응시킴으로써 폴리에스테르에 결합시킬 수 있다. 또한, 카바메이트 그룹을 트랜스카바모일화 반응에 의해 상기 폴리에스테르에 결합시킬 수 있다. 적합한 카바메이트 작용기 함유 폴리에스테르의 제조 방법이 본 발명에 참고로 인용된 미국 특허 제 5,593,733 호의 컬럼 2, 라인 40 내지 컬럼 4, 라인 9에 개시되어 있다.

말단 이소시아네이트 또는 하이드록실 그룹을 함유하는 폴리우레탄 중합체를 본 발명의 코팅 조성물에서 추가적인 중합체로서 사용할 수 있다. 사용될 수 있는 폴리우레탄 폴리올 또는 NCO-말단화된 폴리우레탄은 중합체성 폴리올을 포함한 폴리올을 폴리이소시아네이트와 반응시킴으로써 제조된 것들이다. 또한 사용될 수 있는 말단 이소시아네이트 또는 1 급 및/또는 2 급 아민 그룹 함유 폴리우레아는, 폴리아민, 예를 들어 비 제한적으로 중합체성 폴리아민을 폴리이소시아네이트와 반응시킴으로써 제조된 것들일 수 있다.

상기 하이드록실/이소시아네이트 또는 아민/이소시아네이트 당량 비를 조절할 수 있으며 반응 조건들을 목적하는 말단 그룹들이 수득되도록 선택할 수 있다. 적합한 폴리이소시아네이트의 비 제한적인 예로는 본 발명에 참고로 인용된 미국 특허 제 4,046,729 호의 컬럼 5, 라인 26 내지 컬럼 6, 라인 28에 개시된 것들이있다. 적합한 폴리올의 비 제한적인 예에는 본 발명에 참고로 인용된 미국 특허 제 4,046,729 호의 컬럼 7, 라인 52 내지 컬럼 10, 라인 35에 개시된 것들이 포함된다. 적합한 폴리아민의 비 제한적인 예로는 본 발명에 참고로 인용된 미국 특허 제 4,046,729 호의 컬럼 6, 라인 61 내지 컬럼 7, 라인 32 및 미국 특허 제 3,799,854 호의 컬럼 3, 라인 13 내지 50에 개시된 것들이 있다.

카바메이트 작용기들을, 폴리이소시아네트를 하이드록실 작용기 및 펜던트 카바메이트 그룹을 함유하는 폴리에스테르와 반응시킴으로써 폴리우레탄 중합체에 도입시킬 수 있다. 한편으로, 상기 폴리우레탄은 폴리이소시아네이트를 별도의 반응물들로서 폴리에스테르 폴리올과 하이드록시알킬 카바메이트 또는 이소시안산을 반응시킴으로써 제조할 수 있다. 적합한 폴리이소시아네이트의 비 제한적인 예에는 방향족 이소시아네이트, 예를 들어 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 1,3-페닐렌 디이소시아네이트 및 톨루엔 디이소시아네이트, 및 지방족 폴리이소시아네이트, 예를 들어 1,4-테트라메틸렌 디이소시아네이트 및 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트가 포함된다. 지환족 디이소시아네이트, 예를 들어 1,4-사이클로헥실 디이소시아네이트 및 이소포론 디이소시아네이트를 사용할 수 있다.

적합한 폴리에테르 폴리올의 비 제한적인 예에는 폴리알킬렌 에테르 폴리올, 예를 들어 하기 화학식 VII 또는 VIII의 화합물들이 포함된다:

상기 식들에서,

치환기 R은 수소 또는 혼합된 치환체들을 포함한 탄소수 1 내지 5의 저급 알킬 그룹이고,

n은 2 내지 6 범위의 값을 갖고,

m은 8 내지 100 이상 범위의 값을 갖는다.

폴리알킬렌 에테르 폴리올의 비 제한적인 예로는 폴리(옥시테트라메틸렌)글리콜, 폴리(옥시테트라에틸렌)글리콜, 폴리(옥시-1,2-프로필렌)글리콜 및 폴리(옥시-1,2-부틸렌)글리콜이 있다.

다양한 폴리올들, 예를 들어 비 제한적으로 글리콜, 예를 들어 에틸렌 글리콜, 1,6-헥산디올, 비스페놀 A 등, 또는 다른 보다 고급 폴리올, 예를 들어 트리메틸올프로판, 펜타에리쓰리톨 등의 옥시알킬화로부터 형성된 폴리에테르 폴리올이 또한 유용할 수 있다. 상기 나타낸 사용될 수 있는 보다 고급 작용기의 폴리올을예를 들어 슈크로즈 또는 솔비톨과 같은 화합물의 옥시알킬화에 의해 제조할 수 있다. 사용될 수 있는 하나의 옥시알킬화 방법은 산성 또는 염기성 촉매 존재 하의 폴리올과 알킬렌 옥사이드, 예를 들어 비 제한적으로 프로필렌 또는 에틸렌 옥사이드와의 반응이다. 구체적이고 비 제한적인 폴리에테르의 예로는 이 아이 듀퐁 드 네모와 앤드 캄파니 인코포레이티드(E.I. Du Pont de Nemours and Company, Inc.)로부터 입수할 수 있는 상표명 TERATHANE 및 TERACOL로 시판되는 것들이 있다.

하나의 실시태양에서, 본 발명은 하나 이상의 필름 형성 물질이 열 경화성 작용기인 반응성 작용기를 포함하는 상술한 경화된 조성물에 관한 것이다. 또 다른 실시태양에서, 상기 필름 형성 물질의 반응 작용기들 중 하나 이상을 이온화 방사선 또는 화학선 조사에 의해 경화시킬 수 있다. 또 다른 실시태양에서, 상기 필름 형성 물질은 열 에너지에 의해 경화 가능한 하나 이상의 작용기 및 이온화 방사선 또는 화학선 조사에 의해 경화 가능한 하나 이상의 작용기를 포함할 수 있다.

폴리실록산 상에 반응성 작용기로서 존재할 수 있는 유용한 조사-경화성 그룹으로는 불포화된 그룹, 예를 들어 비닐 그룹, 비닐 에테르 그룹, 에폭시 그룹, 말레이미드 그룹, 푸마레이트 그룹 및 이들의 조합이 있다. 하나의 실시태양에서, 상기 UV 경화성 그룹은 아크릴레이트 그룹, 말레이미드, 푸마레이트 및 비닐 에테르를 포함할 수 있다. 적합한 비닐 그룹으로는 하기 논의되는 불포화 에스테르 그룹 및 비닐 에테르 그룹을 갖는 것들이 있다.

하나의 실시태양에서, 상기 하나 이상의 추가의 중합체는 폴리스티렌 표준을 사용하여 겔 투과 크로마토그래피에 의해 측정 시 1000 내지 20,000 범위의 중량평균 분자량(Mw)을 가질 수 있다. 또 다른 실시태양에서, 상기 하나 이상의 추가의 중합체의 Mw는 폴리스티렌 표준을 사용하여 겔 투과 크로마토그래피에 의해 측정 시 1500 내지 15,000의 범위이고, 2000 내지 12,000의 범위일 수 있다.

상기 하나 이상의 폴리실록산과 상기 하나 이상의 추가의 중합체 각각 중 하나 이상이 코팅 조성물의 제조 중에 존재하는 실시태양에서, 상기 하나 이상의 폴리실록산과 추가의 중합체의 반응성 작용기들은 동일하거나 상이할 수 있으나, 이들은 각각 경화제(사용되는 경우)의 하나 이상의 작용기와 반응성이어야 한다. 상기와 같은 반응성 작용기의 비 제한적인 예에는 하이드록실 그룹, 카복실산 그룹, 이소시아네이트 그룹, 카복실레이트 그룹, 1 급 아민 그룹, 2 급 아민 그룹, 아미드 그룹, 카바메이트 그룹 및 에폭시 그룹이 있다.

본 발명의 실시태양에서, 하나 이상의 반응성 작용기를 갖는 추가의 중합체는 사용되는 경우 일반적으로 코팅 조성물 중의 다른 성분들에 첨가 시 2 중량% 이상의 양으로 존재한다. 상기 추가의 중합체는 상기 코팅 조성물을 형성하는 성분들의 수지 고체의 총 중량을 기준으로 5 중량% 이상의 양으로 존재할 수 있고, 전형적으로는 10 중량% 이상의 양으로 존재한다. 또한 상기 하나 이상의 반응성 작용기를 갖는 추가의 중합체는 사용되는 경우 일반적으로 코팅 조성물을 형성하는 다른 성분들에 첨가 시 80 중량% 미만의 양으로 존재한다. 상기는 코팅 조성물을 형성하는 성분들의 수지 고체의 총 중량을 기준으로 60 중량% 미만의 양으로 존재할 수 있고, 전형적으로는 50 중량% 미만의 양으로 존재한다. 코팅 조성물 중에 존재하는 상기 하나 이상의 반응성 작용기를 갖는 추가의 중합체의 양은 상기 인용된 값들을 포함하여 상기 값들의 임의의 조합 사이의 범위일 수 있다.

추가적인 실시태양에서, 상기 하나 이상의 반응물은 하나 이상의 경화제 중에서 선택된다. 상기 경화제를 아미노플라스트 수지, 폴리이소시아네이트, 보호된 이소시아네이트, 폴리에폭사이드, 폴리산, 폴리올 및 임의의 상기 화합물들의 혼합물 중에서 선택할 수 있다.

또 다른 실시태양에서, 본 발명은 상기 경화제가 아미노플라스트인 상술한 경화된 조성물에 관한 것이다. 페노플라스트를 포함한 아미노플라스트 수지는 하이드록실, 카복실산 및 카바메이트 작용기 함유 물질에 대한 경화제로서 당해 분야에 널리 공지되어 있다. 적합한 아미노플라스트, 예를 들어 상기 논의된 바와 같은 것들은 당해 분야의 숙련가들에게 공지되어 있다. 아미노플라스트를 포름알데히드와 아민 또는 아미드와의 축합 반응으로부터 수득할 수 있다. 아민 또는 아미드의 비 제한적인 예로는 멜라민, 우레아 또는 벤조구안아민이 있다. 다른 아민 또는 아미드와의 축합물을 사용할 수 있으며; 예를 들어 분말 코팅재에 유용한 고 용융 결정성 생성물을 제공하는 글리콜우릴의 알데히드 축합물을 사용할 수 있다. 포름알데히드가 가장 빈번히 사용되는 알데히드이지만, 다른 알데히드, 예를 들어 아세트알데히드, 크로톤알데히드 및 벤즈알데히드도 사용할 수 있다.

상기 아미노플라스트는 이미노 및 메틸올 그룹을 함유하며, 몇몇 경우에는 상기 메틸올 그룹의 적어도 일부를 알콜로 에테르화시켜 경화 반응을 개질시킨다. 임의의 1 가 알콜, 예를 들어 메탄올, 에탄올, n-부틸 알콜, 이소부탄올 및 헥산올을 상기 목적에 사용할 수 있다.

아미노플라스트의 비 제한적인 예에는 멜라민-, 우레아- 또는 벤조구안아민-포름알데히드 축합물이 포함되며, 몇몇 경우에 단량체성이고 탄소수 1 내지 4의 하나 이상의 알콜로 적어도 부분적으로 에테르화된다. 적합한 아미노플라스트 수지의 비 제한적인 예로는 사이텍 인더스트리즈 인코포레이티드(Cytec Industries, Inc.)로부터 상표명 CYMEL(등록상표), 및 솔루티아 인코포레이티드(Solutia, Inc.)로부터 상표명 RESIMENE(등록상표)으로 상업적으로 입수할 수 있는 것들이 있다.

또 다른 실시태양에서, 본 발명은 상기 경화제가 코팅 조성물을 형성하는 다른 성분들에 첨가 시 일반적으로 상기 코팅 조성물을 형성하는 성분들의 수지 고체의 총 중량을 기준으로 2 내지 65 중량% 범위의 양으로 존재하는 상술한 경화된 조성물에 관한 것이다. 경화제의 양은 상기 인용된 값들을 포함하여 상기 값들의 임의의 조합 사이의 범위일 수 있다.

사용하기에 적합한 다른 경화제에는 비 제한적으로 폴리이소시아네이트 경화제가 포함된다. 본 원에 사용된 "폴리이소시아네이트"란 용어는 보호된(또는 캡핑된) 폴리이소시아네이트뿐만 아니라 보호되지 않은 폴리이소시아네이트를 포함하고자 한다. 상기 폴리이소시아네이트는 지방족 또는 방향족 폴리이소시아네이트, 또는 상기 두 화합물의 혼합물일 수 있다. 디이소시아네이트를 사용할 수 있지만, 보다 고급 폴리이소시아네이트, 예를 들어 디이소시아네이트의 이소시아누레이트가 종종 사용된다. 보다 고급의 폴리이소시아네이트를 또한 디이소시아네이트와 함께 사용할 수 있다. 이소시아네이트 예비중합체, 예를 들어 폴리이소시아네이트와 폴리올과의 반응 생성물을 또한 사용할 수 있다. 폴리이소시아네이트 경화제들의 혼합물을 사용할 수 있다.

상기 폴리이소시아네이트가 보호되거나 캡핑되는 경우, 당해 분야의 숙련가들에게 공지된 임의의 적합한 지방족, 지환족 또는 방향족 모노알콜을 상기 폴리이소시아네이트에 대한 캡핑제로서 사용할 수 있다. 다른 적합한 캡핑제에는 옥심과 락탐이 있다. 사용 시, 상기 폴리이소시아네이트 경화제는 코팅 조성물을 형성하는 다른 성분들에 첨가 시 전형적으로 상기 코팅 조성물을 형성하는 성분들의 수지 고체의 총 중량을 기준으로 5 내지 65 중량% 범위의 양으로 존재하며, 10 내지 45 중량% 범위의 양으로 존재할 수 있고, 종종 15 내지 40 중량% 범위의 양으로 존재한다.

다른 유용한 경화제는 보호된 폴리이소시아네이트 화합물, 예를 들어 본 발명에 참고로 인용된 미국 특허 제 5,084,541 호에 상세히 개시된 트리카바모일 트리아진 화합물을 포함한다. 상기 보호된 폴리이소시아네이트 경화제는 사용 시 코팅 조성물 중의 다른 성분들에 첨가 시 상기 코팅 조성물을 형성하는 성분들의 수지 고체의 총 중량을 기준으로 20 중량% 이하 범위의 양으로 존재하며, 1 내지 20 중량% 범위의 양으로 존재할 수 있다.

하이드록실 작용기 함유 물질에 대한 경화제로서 무수물은 또한 당해 분야에 널리 공지되어 있으며 본 발명에 사용될 수 있다. 본 발명의 조성물에 경화제로서 사용하기 적합한 무수물의 비 제한적인 예로는 에틸렌형 불포화 카복실산 무수물 및 하나 이상의 비닐 공 단량체, 예를 들어 스티렌, 알파 메틸 스티렌, 비닐 톨루엔 등을 포함하는 단량체들의 혼합물로부터 유도된, 분자 당 2 개 이상의 카복실산 무수물 그룹을 갖는 것들이 있다. 적합한 에틸렌형 불포화 카복실산 무수물의 비 제한적인 예로는 말레산 무수물, 시트라콘산 무수물 및 이타콘산 무수물이 있다. 한편으로, 상기 무수물은 디엔 중합체의 무수물 부가물, 예를 들어 말레인화된 폴리부타디엔 또는 부타디엔의 말레인화된 공중합체, 예를 들어 부타디엔/스티렌 공중합체일 수 있다. 상기 및 다른 적합한 무수물 경화제들이 본 발명에 참고로 인용된 미국 특허 제 4,798,746 호의 컬럼 10, 라인 16 내지 50; 및 미국 특허 제 4,732,790 호의 컬럼 3, 라인 41 내지 57에 개시되어 있다.

카복실산 작용기 함유 물질에 대한 경화제로서 폴리에폭사이드가 당해 분야에 널리 공지되어 있다. 본 발명의 조성물에 사용하기 적합한 폴리에폭사이드의 비 제한적인 예는 다가 페놀과 지방족 알콜의 폴리글리시딜 에테르(다가 페놀 또는 지방족 알콜을 알칼리의 존재 하에서 에피클로로히드린과 같은 에피할로히드린으로 에테르화시킴으로써 제조할 수 있음)를 포함한다. 상기 및 다른 적합한 폴리에폭사이드들이 본 발명에 참고로 인용된 미국 특허 제 4,681,811 호의 컬럼 5, 라인 33 내지 58에 개시되어 있다.

에폭시 작용기 함유 물질에 적합한 경화제는 폴리산 경화제, 예를 들어 하나 이상의 카복실산 그룹을 함유하는 에틸렌형 불포화 단량체, 및 카복실산 그룹이 없는 하나 이상의 에틸렌형 불포화 단량체로부터 제조된 산 그룹 함유 아크릴 중합체를 포함한다. 상기와 같은 산 작용성 아크릴 중합체는 30 내지 150 범위의 산가를 가질 수 있다. 산 작용성 그룹 함유 폴리에스테르를 또한 사용할 수 있다. 상술한 폴리산 경화제들이 본 발명에 참고로 인용된 미국 특허 제 4,681,811 호의컬럼 6, 라인 45 내지 컬럼 9, 라인 54에 더욱 상세히 개시되어 있다.

이소시아네이트 작용기 함유 물질에 대한 경화제로서 당해 분야에 또한 널리 공지된 것은 폴리올, 즉 분자 당 2 개 이상의 하이드록실 그룹을 갖는 물질이다. 본 발명의 조성물에 사용하기 적합한 상기와 같은 물질의 비 제한적인 예에는 폴리알킬렌 에테르 폴리올, 예를 들어 티오 에테르; 폴리에스테르 폴리올, 예를 들어 폴리하이드록시 폴리에스테르아미드; 및 하이드록실 함유 폴리카프로락톤 및 하이드록시 함유 아크릴 공중합체가 포함된다. 또한 유용한 것은 다양한 폴리올, 예를 들어 글리콜, 예를 들어 에틸렌 글리콜, 1,6-헥산디올, 비스페놀 A 등 또는 보다 고급 폴리올, 예를 들어 트리메틸올프로판, 펜타에리쓰리톨 등의 옥시알킬화로부터 형성된 폴리에테르 폴리올이다. 폴리에스테르 폴리올을 또한 사용할 수 있다. 상기 및 다른 적합한 폴리올 경화제들이 본 발명에 참고로 인용된 미국 특허 제 4,046,729 호의 컬럼 7, 라인 52 내지 컬럼 8, 라인 9; 컬럼 8, 라인 29 내지 컬럼 9, 라인 66; 및 미국 특허 제 3,919,315 호의 컬럼 2, 라인 64 내지 컬럼 3, 라인 33에 개시되어 있다.

폴리아민을 또한 이소시아네이트 작용기 함유 물질에 대한 경화제로서 사용할 수 있다. 적합한 폴리아민 경화제의 비 제한적인 예로 질소 원자에 결합된 라디칼들이 포화 또는 불포화, 지방족, 지환족, 방향족, 방향족-치환된 지방족, 지방족-치환된 방향족 및 헤테로사이클릭일 수 있는 1 급 또는 2 급 디아민 또는 폴리아민이 있다. 적합한 지방족 및 지환족 디아민의 비 제한적인 예에는 1,2-에틸렌 디아민, 1,2-포르필렌 디아민, 1,8-옥탄 디아민, 이소포론 디아민, 프로판-2,2-사이클로헥실 아민 등이 포함된다. 적합한 방향족 디아민의 비 제한적인 예로는 페닐렌 디아민 및 톨루엔 디아민, 예를 들어 o-페닐렌 디아민 및 p-톨릴렌 디아민이 있다. 상기 및 다른 적합한 폴리아민들이 본 발명에 참고로 인용된 미국 특허 제 4,046,729 호의 컬럼 6, 라인 61 내지 컬럼 7, 라인 26에 상세히 개시되어 있다.

경우에 따라, 경화제들의 적합한 혼합물들을 사용할 수도 있다. 조성물을 경화제, 예를 들어 아미노플라스트 수지 및/또는 보호된 폴리이소시아네이트 화합물, 예를 들어 상술한 것들을 다른 코팅 조성물 성분들과 혼합하는 1-성분 코팅 조성물로서 배합할 수 있음을 언급해야 한다. 상기 1-성분 코팅 조성물은 배합 시 보관 안정성일 수 있다. 한편으로, 코팅 조성물을 도포 직전에 다른 코팅 조성물 성분들의 예비-형성된 혼합물에 첨가할 수 있는 2-성분 조성물로서 배합할 수 있다. 상기 예비-형성된 혼합물은 경화제, 예를 들어 아미노플라스트 수지 및/또는 보호된 폴리이소시아네이트 화합물, 예를 들어 상술한 것들을 포함할 수 있다.

코팅재를 화학선 조사, 또는 화학선 조사와 열 에너지의 조합에 의해 경화시키는 또 다른 실시태양에서, 코팅 조성물을 형성하는 성분들은 중합 공정을 개시시키기 위해서 유리 라디칼 또는 양이온을 제공하는 하나 이상의 광개시제 또는 감광제를 추가로 포함할 수 있다. 유용한 광개시제는 150 내지 2,000 ㎚ 범위의 흡광도를 갖는다. 유용한 광개시제의 비 제한적인 예로는 벤조인, 벤조페논, 하이드록시 벤조페논, 안트라퀴논, 티옥산톤, 치환된 벤조인, 예를 들어 벤조인 에테르의 부틸 이성체, α,α-디에톡시아세토페논, α,α-디메톡시-α-페닐아세토페논, 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐 프로판 1-온 및 2,4,6-트리메틸 벤조일 디페닐 포스핀 옥사이드가 있다.

또 다른 실시태양에서, 상기 반응물은 실릴 그룹으로 보호된 하나 이상의 반응성 작용기를 갖는 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다. 상기 실릴-보호된 물질은 상기 논의된 폴리실록산 (a)와 상이하다. 상기 실릴 그룹의 가수분해는 상기 경화제와의 추가의 반응에 이용될 수 있는 물질 상에 반응성 작용기를 재생시킨다.

실릴 보호 그룹의 비 제한적인 예는 하기의 화학식 IX를 갖는 것들을 포함한다:

상기 식에서,

각각의 R₁, R₂및 R₃는 동일하거나 상이할 수 있으며, 탄소수 1 내지 18의 알킬 그룹, 페닐 그룹 또는 알릴 그룹을 나타낸다.

상기 실릴 그룹에 의해 보호될 수 있는 적합한 작용기의 비 제한적인 예는 하이드록실 그룹, 카바메이트 그룹, 카복실 그룹, 아미드 그룹 및 이들의 혼합물을 포함한다. 하나의 실시태양에서, 상기 작용기는 하이드록실 그룹이다.

상기 작용기와 반응하여 실릴 그룹을 형성할 수 있는 적합한 화합물의 비 제한적인 예는 헥사메틸디실라잔, 트리메틸클로로실란, 트리메틸실릴디에틸아민, t-부틸 디메틸실릴 클로라이드, 디페닐 메틸실릴 클로라이드, 헥사메틸 디실릴아지드, 헥사메틸 디실록산, 트리메틸실릴 트리플레이트, 헥사메틸디실릴 아세트아미드, N,N'-비스[트리메틸실릴]우레아 및 임의의 상기의 화합물들의 혼합물을 포함한다.

실릴화 반응에 적합한 화합물 및 트리메틸실릴화 반응에 적합한 반응 조건 및 시약들에 대한 추가의 예가 하기 실시예 28 및 본 발명에 참고로 인용된 문헌[T. Greene et al., Protective Groups in Organic Synthesis, (2d. ed. 1991), pp. 68-86 및 261-263]에 논의되어 있다.

상기 물질의 주쇄는 에스테르 결합, 우레탄 결합, 우레아 결합, 아미드 결합, 실록산 결합 및 에테르 결합 중에서 선택된 하나 이상의 결합, 또는 폴리에스테르, 아크릴 중합체, 폴리우레탄, 폴리에테르, 폴리우레아, 폴리아미드와 같은 중합체 및 임의의 상기 중합체들의 공중합체를 포함하는 화합물일 수 있다.

하나 이상의 에스테르 결합 및 하나 이상의 반응성 작용기를 갖는 적합한 화합물 또는 중합체에는 하나 이상의 폴리올과 하나 이상의 1,2-무수물과의 반응으로부터 형성된 반-에스테르가 포함된다. 상기 반-에스테르가 비교적 저 분자량을 갖고 에폭시 작용기와 매우 반응성이므로 적합하다.

상기 반-에스테르는 예를 들어 실질적으로 폴리에스테르화의 발생 없이 상기 반-에스테르를 형성하는 무수물을 개환시키기에 충분한 조건 하에서 폴리올과 1,2-무수물간의 반응에 의해 수득된다. 상기와 같은 반응 생성물은 좁은 분자량 분포의 비교적 저 분자량과 저 점도를 갖는다. "실질적으로 폴리에스테르화의 발생없이"란 무수물의 반응에 의해 형성된 카복실 그룹이 재발하는 방식으로 상기 폴리올에 의해 추가로 에스테르화되지 않음을 의미한다. 상기 실시태양에 더하여, 코팅 조성물을 형성하는 성분들의 수지 고체를 기준으로 10 중량% 미만, 전형적으로는 5 중량% 미만의 고 분자량 폴리에스테르가 형성된다.

상기 1,2-무수물과 폴리올을 함께 혼합할 수 있으며, 상기 반응을 질소와 같은 불활성 분위기 및 고체 성분들을 용해시키고/시키거나 반응 혼합물의 점도를 낮추기 위한 케톤 또는 방향족 탄화수소와 같은 용매의 존재 하에서 수행할 수 있다.

하나의 실시태양에서, 목적하는 개환 반응 및 반-에스테르 형성을 위해서, 1,2-디카복실산 무수물을 사용할 수 있다. 폴리올을 무수물 대신에 카복실산과 반응시키는 것은 축합에 의한 에스테르화 및 증류에 의한 수 제거를 요할 것이며 상기와 같은 조건들은 바람직하지 않은 폴리에스테르화를 촉진시킬 수 있다. 본 발명에 따라, 반응 온도는 135 ℃ 미만으로 낮을 수 있으며, 전형적으로는 70 내지 135 ℃의 범위일 수 있다. 반응 시간은 반응 온도에 따라 다소 변할 수 있으며, 일반적으로는 10 분 내지 24 시간의 범위이다.

무수물 대 폴리올 상의 하이드록실의 당량 비는 목적하는 반-에스테르로의 최대의 전환을 얻기 위해서 0.8:1(상기 무수물은 단작용성으로 간주된다) 이상일 수 있다. 0.8:1 미만의 비를 사용할 수 있으나, 상기와 같은 비는 보다 작용성이 낮은 반-에스테르의 형성을 증가시킬 수 있다.

유용한 무수물에는 지방족, 지환족, 올레핀, 사이클로올레핀 및 방향족 무수물이 포함된다. 치환된 지방족 및 방향족 무수물도 또한 상기 치환체들이 무수물의 반응성 또는 생성된 폴리에스테르의 성질에 불리한 영향을 미치지 않는 한 유용하다. 치환체의 예로는 클로로, 알킬 및 알콕시가 있다. 무수물의 예에는 숙신산 무수물, 메틸숙신산 무수물, 도데세닐 숙신산 무수물, 옥타데세닐숙신산 무수물, 프탈산 무수물, 테트라하이드로프탈산 무수물, 메틸테트라하이드로프탈산 무수물, 헥사하이드로프탈산 무수물, 알킬 헥사하이드로프탈산 무수물, 예를 들어 메틸헥사하이드로프탈산 무수물, 테트라클로로프탈산 무수물, 엔도메틸렌 테트라하이드로프탈산 무수물, 클로렌드산 무수물, 이타콘산 무수물, 시트라콘산 무수물 및 말레산 무수물이 포함된다.

사용될 수 있는 폴리올들 중에는 간단한 폴리올, 즉 탄소수 2 내지 20의 폴리올뿐만 아니라 중합체성 폴리올, 예를 들어 폴리에스테르 폴리올, 폴리우레탄 폴리올 및 아크릴 폴리올이 있다.

사용될 수 있는 간단한 폴리올들 중에는 디올, 트리올, 테트롤 및 이들의 혼합물이 있다. 적합한 폴리올의 예에는 탄소수 2 내지 10의 폴리올, 예를 들어 지방족 폴리올이 포함된다. 구체적인 예에는 비 제한적으로 하기의 조성물들이 포함된다: 디-트리메틸올 프로판(비스(2,2-디메틸올)디부틸에테르); 펜타에리쓰리톨; 1,2,3,4-부탄테트롤; 솔비톨; 트리메틸올프로판; 트리메틸올에탄; 1,2,6-헥산트리올; 글리세린; 트리스하이드록시에틸 이소시아누레이트; 디메틸올 프로피온산; 1,2,4-부탄트리올; 2-에틸-1,3-헥산디올; TMP/엡실론-카프로락톤 트리올; 에틸렌 글리콜; 1,2-프로판디올; 1,3-프로판디올; 1,4-부탄디올; 1,5-펜탄디올; 1,6-헥산디올; 네오펜틸 글리콜; 디에틸렌 글리콜; 디프로필렌 글리콜; 1,4-사이클로헥산디메탄올 및 2,2,4-트리메틸펜탄-1,3-디올.

올리고머성 폴리올에 대해서, 사용될 수 있는 적합한 폴리올은 이산과 트리올의 반응으로부터 제조된 폴리올, 예를 들어 트리메틸올 프로판/사이클로헥산 이산 및 트리메틸올 프로판/아디프산이다.

중합체성 폴리올에 대해서, 폴리에스테르 폴리올을 유기 폴리카복실산 또는 그의 무수물의 유기 폴리올 및/또는 에폭사이드에 의한 에스테르화에 의해 제조할 수 있다. 대개는, 상기 폴리카복실산 및 폴리올은 지방족 또는 방향족 이염기성 산 또는 산 무수물 및 디올이다.

폴리에스테르의 제조에 사용될 수 있는 폴리올로는 트리메틸올 프로판, 디-트리메틸올 프로판, 알킬렌 글리콜, 예를 들어 에틸렌 글리콜, 네오펜틸 글리콜 및 다른 글리콜, 예를 들어 수소화된 비스페놀 A, 사이클로헥산디올, 사이클로헥산디메탄올, 락톤과 디올의 반응 생성물, 예를 들어 엡실론-카프로락톤과 에틸렌 글리콜의 반응 생성물, 하이드록시-알킬화된 비스페놀, 폴리에스테르 글리콜, 예를 들어 폴리(옥시테트라메틸렌)글리콜 등이 있다.

폴리에스테르의 산 성분은 분자 당 탄소수 2 내지 18의 단량체성 카복실산 또는 무수물을 포함한다. 사용될 수 있는 산들 중에는 프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산, 테트라하이드로프탈산, 헥사하이드로프탈산, 메틸헥사하이드로프탈산, 아디프산, 아젤라산, 세바크산, 말레산, 글루타르산, 클로렌드산, 테트라클로로프탈산 및 다양한 유형의 다른 디카복실산이 있다. 또한, 보다 고급 폴리카복실산, 예를 들어 트리멜리트산 및 트리카발릴산을 사용할 수도 있다.

다염기산과 폴리올로부터 형성된 폴리에스테르 폴리올들 이외에, 폴리락톤-유형 폴리에스테르를 또한 사용할 수 있다. 상기 생성물은 락톤, 예를 들어 엡실론-카프로락톤과 폴리올, 예를 들어 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜 및 트리메틸올프로판의 반응으로부터 형성될 수 있다.

폴리에스테르 폴리올 이외에, 유기 폴리이소시아네이트를 폴리에스테르 폴리올, 예를 들어 상기 개시된 것들과 반응시켜 형성될 수 있는 폴리에스테르-우레탄 폴리올과 같은 폴리우레탄 폴리올을 사용할 수 있다. 상기 유기 폴리이소시아네이트를 생성된 산물이 유리 하이드록실 그룹을 함유하도록 OH/NOC 당량 비가 1:1 이상이 되도록 폴리올과 반응시킬 수 있다. 폴리우레탄 폴리올의 제조에 사용될 수 있는 유기 폴리이소시아네이트는 지방족 또는 방향족 폴리이소시아네이트 또는 혼합물일 수 있다. 디이소시아네이트가 바람직하지만, 보다 고급 폴리이소시아네이트, 예를 들어 트리이소시아네이트를 사용할 수 있으나 이들은 보다 높은 점도를 생성시킨다.

적합한 디이소시아네이트의 예로는 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 1,4-테트라메틸렌 디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트 및 4,4'-메틸렌비스(사이클로헥실 이소시아네이트)가 있다. 적합한 보다 높은 작용성의 폴리이소시아네이트의 예로는 폴리메틸렌 폴리페놀 이소시아네이트가 있다.

적어도 부분적으로, 몇몇 경우에 산 작용기들 모두를 실릴화시킬 수 있다. 한편으로, 적어도 부분적으로, 몇몇 경우에 상기 산 작용기들 모두를 에폭사이드와의 반응에 의해 하이드록실 그룹으로 전환시킬 수 있다.

유용한 에폭시 작용성 물질로는 에폭시 작용성 단량체, 예를 들어 글리시딜 메타크릴레이트, 에틸렌 옥사이드, 부틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드, 사이클로헥센 옥사이드, 글리시딜 에테르, 예를 들어 페닐 글리시딜 에테르, n-부틸 글리시딜 에테르, 크레실 글리시딜 에테르, 이소프로필 글리시딜 에테르, 글리시딜 에스테르, 예를 들어 글리시딜 베르사테이트, 예를 들어 쉘 케미칼 캄파니로부터 입수할 수 있는 CARDURA E, 및 이들의 혼합물이 있다. 다른 유용한 에폭시 작용성 물질로는 분자 당 2 개 이상의 에폭사이드 또는 옥시란 그룹을 포함하는 중합체가 있다. 이들 물질을 종종 디- 또는 폴리에폭사이드라 칭한다.

에폭시 그룹 대 에스테르 상의 산 그룹의 당량 비는 일반적으로 0.1:1 내지 2:1의 범위이고, 0.5:1 내지 1:1의 범위일 수 있으며, 전형적으로는 0.8:1 내지 1:1의 범위이다.

유용한 지방족 디올에는 1 급 하이드록실을 함유하는 디올, 예를 들어 1,2-프로판디올, 1,3-프로판디올, 1,2-부탄디올, 1,3-부탄디올, 1,2-펜탄디올, 1,4-펜탄디올, 1,2-헥산디올, 1,5-헥산디올, 2-에틸-1,3-헥산디올, 디에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 1,4-사이클로헥산디메탄올, 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올 및 3,3-디메틸-1,2-부탄디올이 포함된다.

하나의 실시태양에서, 본 발명은 하나 이상의 물질이 하나 이상의 하기 화학식 X의 화합물을 포함하는 상술한 코팅 조성물에 관한 것이다:

에스테르 결합, 우레탄 결합, 우레아 결합, 아미드 결합, 실록산 결합 및 에테르 결합 중에서 선택된 결합 및 실릴화에 적합한 하나 이상의 반응성 작용기를 갖는 다른 유용한 물질들은 상기 적합한 추가의 중합체들에 대한 논의에 개시되어 있다.

한편으로, 유용한 반응물들에는 가수분해성 실록시 그룹으로 보호된 하이드록실 그룹 함유 아크릴 중합체(예를 들어 비닐 단량체 및 트리메틸 실록시 메틸메타크릴레이트로부터 중합된 것), 예를 들어 본 발명에 참고로 인용된 문헌[I. Azuma et al., "Acrylic Oligomer for High Solid Automotive Top Coating System Having Excellent Acid Resistance", Progress in Organic Coatings 32(1997) 1-7]에 개시된 것들이 있다.

하나의 실시태양에서, 본 발명은 상기 실릴-보호된 반응물이 코팅 조성물을 형성하는 다른 성분들에 첨가 시 상기 코팅 조성물을 형성하는 성분들의 수지 고체의 총 중량을 기준으로 상기 조성물에 0.1 내지 90 중량% 범위의 양으로 존재하는 상술한 조성물에 관한 것이다. 또 다른 실시태양에서, 본 발명은 상기 실릴-보호된 반응물이 코팅 조성물을 형성하는 다른 성분들에 첨가 시 상기 코팅 조성물을 형성하는 성분들의 수지 고체의 총 중량을 기준으로 상기 코팅 조성물에 0.1 중량% 이상의 양으로 존재하는 상술한 조성물에 관한 것이다. 또 다른 실시태양에서, 본 발명은 상기 실릴-보호된 반응물이 코팅 조성물을 형성하는 다른 성분들에 첨가 시 상기 코팅 조성물을 형성하는 성분들의 수지 고체의 총 중량을 기준으로 상기 코팅 조성물에 1 중량% 이상의 양으로 존재하는 상술한 조성물에 관한 것이다. 또 다른 실시태양에서, 본 발명은 상기 실릴-보호된 반응물이 코팅 조성물을 형성하는 다른 성분들에 첨가 시 상기 코팅 조성물을 형성하는 성분들의 수지 고체의 총 중량을 기준으로 상기 코팅 조성물에 5 중량% 이상의 양으로 존재하는 상술한 조성물에 관한 것이다.

더욱 또 다른 실시태양에서, 본 발명은 상기 실릴-보호된 반응물이 코팅 조성물을 형성하는 다른 성분들에 첨가 시 상기 코팅 조성물을 형성하는 성분들의 수지 고체의 총 중량을 기준으로 상기 코팅 조성물에 60 중량% 미만의 양으로 존재하는 상술한 조성물에 관한 것이다. 추가의 실시태양에서, 본 발명은 상기 실릴-보호된 반응물이 코팅 조성물을 형성하는 다른 성분들에 첨가 시 상기 코팅 조성물을형성하는 성분들의 수지 고체의 총 중량을 기준으로 상기 코팅 조성물에 30 중량% 미만의 양으로 존재하는 상술한 조성물에 관한 것이다. 또 다른 실시태양에서, 본 발명은 상기 실릴-보호된 반응물이 코팅 조성물을 형성하는 다른 성분들에 첨가 시 상기 코팅 조성물을 형성하는 성분들의 수지 고체의 총 중량을 기준으로 상기 코팅 조성물에 10 중량% 미만의 양으로 존재하는 상술한 조성물에 관한 것이다. 상기 실릴-보호된 반응물의 양은 상기 인용된 값들을 포함하여 상기 값들의 임의의 조합 사이의 범위일 수 있다.

본 발명의 코팅 조성물은 용매 기재 조성물, 수성 조성물, 고체 미립자 형태, 즉 분말 조성물, 분말 슬러리 또는 수성 분산액의 형태일 수 있다. 본 발명의 경화된 조성물을 제조하는데 사용되는 본 발명의 성분들은 유기 용매에 용해되거나 분산될 수 있다. 적합한 유기 용매의 비 제한적인 예로는 알콜, 예를 들어 부탄올; 케톤, 예를 들어 메틸 아밀 케톤; 방향족 탄화수소, 예를 들어 크실렌; 및 글리콜 에테르, 예를 들어 에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르; 에스테르; 다른 용매; 및 임의의 상기의 혼합물들이 있다.

용매 기재 조성물에서, 유기 용매는 일반적으로 조성물을 형성하는 성분들의 수지 고체의 총 중량을 기준으로 5 내지 80 중량% 범위의 양으로 존재하며; 30 내지 50 중량% 범위의 양으로 존재할 수 있다. 상술한 조성물은 상기 조성물을 형성하는 성분들의 수지 고체의 총 중량을 기준으로 40 내지 75 중량% 범위의 총 고체 함량을 가질 수 있으며, 50 내지 70 중량% 범위의 총 고체 함량을 가질 수 있다. 한편으로, 본 발명의 조성물은 분말 코팅제로서 사용하기 적합하거나, 또는분말 슬러리로서 사용하기 위한 물과 같은 액체 매질 중의 분산에 적합한 고체 미립자 형태일 수 있다.

상술한 경화된 조성물이 하나 이상의 반응물로부터 제조되는 추가의 실시태양에서, 상기 조성물의 제조 중에 촉매가 추가로 존재한다. 하나의 실시태양에서, 상기 촉매는 반응물의 하나 이상의 반응성 작용기와 상기 하나 이상의 폴리실록산 (a)의 하나 이상의 반응성 작용기 간의 반응을 촉진시키기에 충분한 양으로 존재한다.

적합한 촉매의 비 제한적인 예로는 산성 물질, 예를 들어 산 포스페이트, 예를 들어 페닐 산 포스페이트, 및 치환되거나 비 치환된 설폰산, 예를 들어 도데실벤젠 설폰산 또는 파라톨루엔 설폰산이 있다. 이소시아네이트 그룹과 하이드록실 그룹 간의 반응에 적합한 촉매의 비 제한적인 예로는 디부틸 틴 디라우레이트와 같은 주석 촉매가 있다. 에폭시 산 염기 촉매의 비 제한적인 예로는 3 급 아민, 예를 들어 N,N'-디메틸도데실 아민 촉매가 있다. 또 다른 실시태양에서, 상기 촉매는 인산화된 폴리에스테르 또는 인산화된 에폭시일 수 있다. 상기 실시태양에서, 상기 촉매는 예를 들어 인산과, 2 개의 수소화된 페놀 고리를 갖는 비스페놀 A 디글리시딜 에테르의 반응 생성물, 예를 들어 DRH-151(쉘 케미칼 캄파니로부터 상업적으로 입수할 수 있음)일 수 있다. 상기 촉매는 코팅 조성물을 형성하는 다른 성분들에 첨가 시 상기 코팅 조성물을 형성하는 성분들의 수지 고체의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 5.0 중량% 범위의 양으로 존재하며, 전형적으로는 0.5 내지 1.5 중량% 범위의 양으로 존재한다. 촉매의 양은 상기 인용된 값을 포함하여 이들 값의 임의의 조합 사이의 범위일 수 있다.

또 다른 실시태양에서, 추가의 성분들이 상술한 코팅 조성물을 제조하는 동안 존재할 수 있다. 이들 추가의 성분들에는 비 제한적으로 가요성 부여제, 가소제, 본 원에 정의된 표면 활성제(예를 들어 폴리실록산), 요변성제, 기체 발생 방지제, 유기 공용매, 흐름 조절제, 장애 아민 광 안정제, 산화방지제, UV 광 흡수제, 착색제 또는 염색제, 및 당해 분야에 통상적인 유사 첨가제들이 있을 뿐만 아니라 임의의 상기 물질들의 혼합물을 상기 코팅 조성물에 포함시킬 수 있다. 이들 추가의 성분들은 코팅 조성물을 형성하는 다른 성분들에 첨가 시 상기 코팅 조성물을 형성하는 성분들의 수지 고체의 총 중량을 기준으로 40 중량% 이하의 양으로 존재할 수 있다.

기재에 도포되는 코팅 조성물의 양은 상기 기재의 유형 및 상기 기재의 의도된 용도, 즉 상기 기재가 놓이는 환경 및 접촉 물질의 성질과 같은 인자들에 따라 변할 수 있다.

더욱 또 다른 실시태양에서, 본 발명은 기재 및 상기 기재의 적어도 일부위에 코팅된 코팅 조성물(임의의 상기 코팅 조성물들 중에서 선택된다)을 포함하는 코팅된 기재에 관한 것이다. 더욱 또 다른 실시태양에서, 본 발명은 기재의 적어도 일부 위에 코팅 조성물(임의의 상기 조성물들 중에서 선택된다)을 도포함을 포함하는 상기 기재의 코팅 방법에 관한 것이다.

또 다른 실시태양에서, 본 발명은 기재에 도포 후 코팅 조성물을 경화시키는 단계를 추가로 포함하는 기재의 코팅 방법에 관한 것이다. 이들 실시태양에서 상기 코팅 조성물의 제조에 사용되는 성분들은 상기 논의된 성분들 중에서 선택될 수 있으며, 또한 상기 추가의 성분들을 인용된 것들 중에서 선택할 수 있다.

본 원에 사용된 "기재의 적어도 일부 위의" 조성물이란 기재의 적어도 일부에 직접 도포된 조성물뿐만 아니라 기재의 적어도 일부에 사전 도포된 임의의 코팅 물질에 도포된 조성물을 지칭한다.

본 발명의 코팅 조성물을 실제로 목재, 금속, 유리, 천, 플라스틱, 포움, 중합체성 기재, 예를 들어 탄성중합체성 기재 등을 포함한 임의의 기재 위에 도포할 수 있다. 하나의 실시태양에서, 본 발명은 코팅된 기재가 가요성 기재인 상술한 코팅된 기재에 관한 것이다. 또 다른 실시태양에서, 본 발명은 코팅된 기재가 단단한 기재인 상술한 코팅된 기재에 관한 것이다.

추가의 실시태양에서, 본 발명은 상기 코팅된 기재가 세라믹 기재인 상술한 코팅된 기재에 관한 것이다. 더욱 또 다른 실시태양에서, 본 발명은 상기 코팅된 기재가 중합체성 기재인 상술한 코팅된 기재에 관한 것이다. 또 다른 실시태양에서, 본 발명은 금속 기재 및 상기 금속 기재의 적어도 일부 위에 코팅된 경화된 조성물(임의의 상기 조성물들 중에서 선택된다)을 포함하는 코팅된 금속 기재에 관한 것이다. 이들 실시태양에서 상기 경화된 조성물의 제조에 사용되는 성분들은 상기 논의된 성분들 중에서 선택될 수 있으며, 또한 추가의 성분들을 상기 인용된 것들 중에서 선택할 수 있다.

본 발명의 추가의 실시태양은 자동차 기재 및 상기 자동차 기재의 적어도 일부 위에 코팅된 조성물(임의의 상기 조성물들 중에서 선택된다)을 포함하는 코팅된자동차 기재에 관한 것이다. 더욱 또 다른 실시태양에서, 본 발명은 자동자 기재를 제공하고 상기 자동차 기재의 적어도 일부 위에 임의의 상기 조성물들 중에서 선택된 코팅 조성물을 도포함을 포함하는 코팅된 자동차 기재의 제조 방법에 관한 것이다. 다시, 이들 실시태양에서 상기 경화된 조성물의 제조에 사용되는 성분들은 상기 논의된 성분들 중에서 선택될 수 있으며, 또한 추가의 성분들을 상기 인용된 것들 중에서 선택할 수 있다.

적합한 중합체성 또는 가요성 탄성중합체성 기재는 당해 분야에 널리 공지된 임의의 열가소성 또는 열경화성 합성 물질을 포함할 수 있다. 적합한 가요성 탄성중합체성 기재 물질의 비 제한적인 예로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 열가소성 폴리올레핀("TPO"), 반응 사출 성형된 폴리우레탄("RIM") 및 열가소성 폴리우레탄("TPU")이 있다.

본 발명과 관련하여 기재로서 유용한 열경화성 물질의 비 제한적인 예에는 폴리에스테르, 에폭사이드, 페놀, 폴리우레탄, 예를 들어 "RIM" 열경화성 물질 및 임의의 상기 물질들의 혼합물이 포함된다. 적합한 열가소성 물질의 비 제한적인 예는 열가소성 폴리올레핀, 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아미드, 예를 들어 나일론, 열가소성 폴리우레탄, 열가소성 폴리에스테르, 아크릴 중합체, 비닐 중합체, 폴리카보네이트, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌("ABS") 공중합체, 에틸렌 프로필렌 디엔 삼원중합체("EPDM") 고무, 공중합체 및 임의의 상기 물질들의 혼합물을 포함한다.

적합한 금속 기재의 비 제한적인 예로는 철 금속(예: 철, 강 및 그의 합금),비철 금속(예: 알루미늄, 아연, 마그네슘 및 그의 합금) 및 이들의 혼합물이 있다. 자동차 성분들의 특정한 용도에서, 기재를 저온 압연된 강, 전기 아연도금된 강, 예를 들어 고온 침지 전기 아연도금된 강, 전기 아연도금된 철-아연 강, 알루미늄 및 마그네슘으로부터 제조할 수 있다.

상기 기재를 탈것(비 제한적으로 자동차, 트럭 및 트랙터 포함)의 제작을 위한 구성성분으로서 사용하는 경우, 상기는 임의의 형상을 가질 수 있으며, 상술한 금속성 및 가요성 기재들 중에서 선택될 수 있다. 자동차 차체 구성성분의 전형적인 형상에는 자동차용 차체(틀), 후드, 문, 펜더, 거울 틀, 범퍼 및 외장이 포함될 수 있다.

추가의 실시태양에서, 본 발명은 코팅된 자동차 기재가 후드인 상술한 코팅된 자동차 기재에 관한 것이다. 또 다른 실시태양에서, 본 발명은 코팅된 자동차 기재가 문인 상술한 코팅된 자동차 기재에 관한 것이다. 또 다른 실시태양에서, 본 발명은 코팅된 자동차 기재가 펜더인 상술한 코팅된 자동차 기재에 관한 것이다. 또 다른 실시태양에서, 본 발명은 코팅된 자동차 기재가 거울 틀인 상술한 코팅된 자동차 기재에 관한 것이다. 또 다른 실시태양에서, 본 발명은 코팅된 자동차 기재가 1/4 패널인 상술한 코팅된 자동차 기재에 관한 것이다. 이들 실시태양에서, 자동차 기재의 코팅에 사용되는 조성물의 제조에 사용되는 성분들은 상기 논의된 성분들 중에서 선택될 수 있으며, 또한 추가의 성분들을 상기 인용된 것들 중에서 선택할 수 있다.

자동차 용도에 대한 본 발명의 실시태양에서, 상기 경화된 조성물은 예를 들어 전착 코팅재, 프라이머 코팅재, 하도막 및/또는 상도막일 수 있다. 적합한 상도막으로는 단일 도막 및 하도막/투명도막 복합체가 있다. 단일도막은 하나 이상의 착색된 코팅 조성물 층으로부터 제조된다. 하도막/투명도막 복합체는 하나 이상의 착색된 하도막 조성물 층 및 하나 이상의 투명 코팅 조성물 층을 포함하며, 이때 상기 하도막 조성물은 상기 투명도막 조성물과 상이한 하나 이상의 성분을 갖는다. 자동차 용도에 대한 본 발명의 실시태양들에서, 상기 투명도막은 도포 후 투명할 수 있다.

또 다른 실시태양에서, 본 발명은 착색된 코팅 조성물로부터 침착된 하도막, 및 상기 하도막의 적어도 일부 위에 도포된 상도 조성물(상술한 임의의 조성물들 중에서 선택된다)을 포함하는 다성분 복합 경화된 조성물에 관한 것이다.

하나의 실시태양에서, 본 발명은 상도 조성물이 경화 후에 투명하며 임의의 상술한 경화된 조성물들 중에서 선택되는, 상술한 바와 같은 다성분 복합 경화된 조성물에 관한 것이다. 이들 실시태양에서 상기 상도 조성물의 제조에 사용되는 성분들은 상기 논의된 코팅 성분들 중에서 선택될 수 있으며, 또한 추가의 성분들을 상기 인용된 것들 중에서 선택할 수 있다.

몇몇 경우에 본 발명의 다성분 복합 경화된 조성물에 사용되는 하도막 및 투명 상도막(즉, 투명 도막) 조성물을 고체 함량이 높은 액체 코팅 조성물, 즉 40 중량% 또는 50 중량% 이상의 수지 고체를 함유하는 조성물로 배합할 수 있다. 상기 고체 함량은 상기 조성물의 샘플을 105 내지 110 ℃로 1 내지 2 시간 동안 가열하여 휘발성 물질을 축출하고 후속적으로 상대적인 중량 손실을 측정함으로써 측정할수 있다. 상기 언급한 바와 같이, 상기 조성물은 액체 코팅 조성물일 수 있지만, 상기는 또한 분말 코팅 조성물로서 배합될 수도 있다.

컬러+투명 시스템에서 하도막의 코팅 조성물은 코팅재 용도, 특히 자동차 용도에 유용한 임의의 조성물일 수 있다. 상기 하도막의 코팅 조성물은 수지성 결합제 및 착색제로서 작용하는 안료를 포함할 수 있다. 수지성 결합제의 비 제한적인 예는 아크릴 중합체, 폴리에스테르, 알키드 및 폴리우레탄이다.

상기 하도막의 수지성 결합제는 유기 용매 기재 물질, 예를 들어 본 발명에 일부가 참고로 인용된 미국 특허 제 4,220,679 호의 컬럼 2, 라인 24 내지 컬럼 4, 라인 40에 개시된 것들일 수 있다. 또한, 미국 특허 제 4,403,003, 4,147,679 및 5,071,904 호에 개시된 것들과 같은 수성 코팅 조성물을 상기 하도막 조성물에 결합제로서 사용할 수 있다. 이들 미국 특허들은 본 발명에 참고로 인용되어 있다.

상기 하도막 조성물은 착색제로서 하나 이상의 안료를 포함할 수 있다. 적합한 금속 안료의 비 제한적인 예로는 알루미늄 박편, 구리 청동 박편, 및 산화 금속 코팅된 운모가 있다.

상기 금속 안료 이외에, 상기 하도막 조성물은 표면 코팅재에 통상적으로 사용되는 비 금속 컬러 안료, 예를 들어 무기 안료, 예를 들어 이산화 티탄, 산화 철, 산화 크롬, 크롬산 납 및 카본 블랙; 및 유기 안료, 예를 들어 프탈로시아닌 블루 및 프탈로시아닌 그린을 함유할 수 있다.

상기 하도막 조성물 중의 임의의 성분은 표면 코팅제 배합 분야에 널리 공지된 것들을 포함할 수 있으며, 표면 활성제, 흐름 조절제, 요변성제, 충전제, 기체방출 방지제, 유기 공용매, 촉매, 및 다른 통상적인 보조제를 포함할 수 있다. 이들 물질 및 적합한 양의 비 제한적인 예가 본 발명에 참고로 인용된 미국 특허 제 4,220,679; 4,403,003; 4,147,769; 및 5,071,904 호에 개시되어 있다.

상기 하도막 조성물을 임의의 통상적인 코팅 기법, 예를 들어 브러싱, 분무, 침지 또는 플로잉에 의해 기재에 도포할 수 있다. 당해 분야에 공지된, 자동 또는 수동 방식의 공기 분무, 무 공기 분무 및 정전 분무의 분무 기법 및 장치를 사용할 수 있다.

상기 하도막을 기재에 도포하는 동안, 상기 기재 상에 형성되는 상기 하도막의 필름 두께는 0.1 내지 5 밀의 범위일 수 있다. 또 다른 실시태양에서, 상기 기재 상에 형성된 하도막의 필름 두께는 0.1 내지 1 밀의 범위일 수 있으며, 0.4 밀일 수 있다.

하도막의 필름을 기재 상에 형성시킨 후에, 상기 하도막을 경화시키거나, 또는 한편으로 투명 도막의 도포 전에 가열 또는 공기 건조 과정에 의해 상기 하도막으로부터 용매를 축출시키는 건조 단계를 가할 수 있다. 적합한 건조 조건은 특정 하도막 조성물, 및 상기 조성물이 수성인 경우 주변 습도에 따라 변할 수 있으나, 75 내지 200 ℉의 온도에서 1 내지 15 분의 건조 시간이 적합할 수 있다.

투명 상도막 조성물을 임의의 통상적인 코팅 기법에 의해, 예를 들어 비 제한적으로 압축 공기 분무, 정전 분무, 및 자동 또는 수동 방식으로 하도막에 도포할 수 있다. 상기 투명한 상도막을 하도막의 경화 전에 경화되거나 건조된 하도막에 도포할 수 있다. 이 경우에, 상기 2 개의 코팅층을 가열하여 상기 두 코팅층을 동시에 경화시킬 수 있다. 전형적인 경화 조건은 50 내지 475 ℉(10 내지 246 ℃)에서 1 내지 30 분일 수 있다. 한편으로, 상기 투명 상도막을 상술한 바와 같이 이온화 또는 화학선 조사, 또는 열 에너지와 이온화 또는 화학선 조사의 조합에 의해 경화시킬 수 있다. 투명 도막의 두께(건조 필름 두께)는 1 내지 6 밀일 수 있다.

두 번째 상도막 코팅 조성물을 상기 첫 번째 상도막에 도포하여 "투명 위의 투명" 상도막을 제조할 수 있다. 상기 첫 번째 상도막 조성물을 상술한 바와 같이 하도막 위에 도포할 수 있다. 상기 두 번째 상도막 코팅 조성물을 상기 하도막과 첫 번째 상도막이 경화되기 전에 경화되거나 건조된 첫 번째 상도막에 도포할 수 있다. 이어서, 상기 하도막, 첫 번째 상도막 및 두 번째 상도막을 가열하여 이들 3 개의 코팅층들을 동시에 경화시킬 수 있다.

상기 두 번째 투명 상도막과 첫 번째 투명 상도막 코팅 조성물들은 동일하거나 상이할 수 있으나, 단 웨트-온-웨트(wet-on-wet) 도포 시, 하나의 상도막은 예를 들어 하부 층으로부터의 용매/수 증발을 억제시킴으로써 다른 상도막의 경화를 실질적으로 방해하지 않아야 함은 물론이다. 더욱 또한, 상기 첫 번째 상도막, 두 번째 상도막 또는 이들 모두는 본 발명의 경화된 조성물일 수 있다. 상기 첫 번째 투명한 상도막 코팅 조성물은 실질적으로 당해 분야의 숙련가들에게 공지된 임의의 투명한 상도막 조성물일 수 있다. 상기 첫 번째 투명한 상도막 조성물은 수성 또는 용매 기재이거나, 또는 한편으로 고체 미립자 형태, 즉 분말 코팅제일 수 있다.

적합한 첫 번째 상도 조성물의 비 제한적인 예는 하나 이상의 열경화성 코팅 물질과 하나 이상의 경화제를 포함하는 가교결합성 코팅 조성물을 포함한다. 적합한 수성 투명도막이 본 발명에 참고로 인용된 미국 특허 제 5,098,947 호에 개시되어 있으며 수용성 아크릴 수지를 기본으로 한다. 유용한 용매 기재 투명 도막이 본 발명에 참고로 인용된 미국 특허 제 5,196,485 호 및 제 5,814,410 호에 개시되어 있으며 폴리에폭사이드 및 폴리산 경화제를 포함한다. 적합한 분말 투명 도막들이 본 발명에 참고로 인용된 미국 특허 제 5,663,240 호에 개시되어 있으며 에폭시 작용성 아크릴 공중합체 및 폴리카복실산 경화제를 포함한다.

전형적으로는, 첫 번째 상도막을 하도막 위에 형성시킨 후에, 상기 첫 번째 상도막에, 상기 두 번째 상도막의 도포 전에 가열 또는 한편으로 공기 건조 과정 또는 경화 단계에 의해 상기 필름으로부터 용매를 축출시키는 건조 단계를 가한다. 적합한 건조 조건은 특정의 첫 번째 상도막 조성물, 및 상기 조성물이 수성인 경우 주변 습도에 따라 변할 것이나, 일반적으로는 75 내지 200 ℉의 온도에서 1 내지 15 분의 건조 시간이 적합할 수 있다.

본 발명의 폴리실록산 함유 두 번째 상도막 코팅 조성물을 임의의 통상적인 코팅 도포 기법에 의해 상기 첫 번째 상도막에 대해 상술한 바와 같이 도포할 수 있다. 경화 조건은 상기 상도막에 대해 개시한 바와 같을 수 있다. 상기 두 번째 상도막 건조 필름 두께는 0.1 내지 3 밀(7.5 내지 75 ㎛)의 범위일 수 있다.

본 발명의 코팅 조성물을 "단일도막", 즉 기재에 도포 시 필수적으로 하나의 코팅 층을 형성시키도록 배합하는 것이 유리할 수 있음을 언급해야 한다. 상기단일도막 코팅 조성물을 착색시킬 수 있다. 적합한 안료의 비 제한적인 예는 상기 언급한 바와 같다. 단일도막으로 사용 시 본 발명의 코팅 조성물을 2 개 이상의 연속적인 도막으로 (상기 논의된 임의의 통상적인 도포 기법에 의해) 도포할 수 있으며, 몇몇 경우에는 도막들을 단지 순식간에 도포할 수 있다. 경화 시 상기 여러 도막들은 필수적으로 하나의 코팅 층을 형성할 수 있다.

또 다른 실시태양에서, 본 발명은 (a) 착색된 조성물을 기재에 도포하여 하도막을 형성시키고; (b) 상도 조성물을 상기 하도막의 적어도 일부 위에 도포하여 그 위에 상도막을 형성시킴을 포함하는 다 성분 복합체의 제조 방법에 관한 것으로, 이때 상기 상도 조성물은 상술한 임의의 조성물들 중에서 선택된다. 상기 실시태양에서 상도막 조성물의 제조에 사용되는 성분들은 상기 논의된 코팅 성분들 중에서 선택될 수 있으며 또한 추가의 성분들을 상기 인용된 것들 중에서 선택할 수 있다.

본 발명에 따른 조성물로부터 제조된 코팅재는 현저한 외관 특성과 초기 내긁힘성(내흠집성)뿐만 아니라 풍화후 또는 "보유되는" 내긁힘성(내흠집성)을 가질 수 있으며, 이들은 상기 코팅된 기재의 마모 전 후에 코팅된 기재의 광택을 측정함으로서 평가될 수 있다.

하나의 실시태양에서, 본 발명은 기재의 적어도 일부에 기재에 대해 상술한 임의의 본 발명의 조성물을 도포함을 포함하는 상기 기재의 내긁힘성의 개선 방법에 관한 것이다. 또 다른 실시태양에서, 본 발명은 기재에 대해 상술한 임의의 본 발명의 조성물을 기재에 도포함을 포함하는 상기 기재의 먼지 반발성의 개선 방법에 관한 것이다.

또 다른 실시태양에서, 본 발명은 기재에 상기 기재에 대해 개시된 임의의 본 발명의 조성물을 도포함을 포함하는, 초과된 시간으로 상기 기재의 광택을 보유시키는 방법에 관한 것이다. 또 다른 실시태양에서, 본 발명은 기재에 상술한 임의의 본 발명의 조성물을 도포함을 포함하는 상기 기재의 광택을 소생시키는 방법에 관한 것이다.

또 다른 실시태양에서, 본 발명의 경화된 조성물은 또한 착색된 플라스틱(탄성중합체성) 기재, 예를 들어 상술한 것들 또는 몰드-인-컬러("MIC") 플라스틱 기재에 대한 장식 또는 보호 코팅재로서 유용할 수 있다. 이러한 용도에서, 상기 조성물을 상기 플라스틱 기재에 직접 도포하거나 또는 상기 몰딩 매트릭스에 혼입시킬 수 있다. 임의로, 부착 촉진제를 먼저 상기 플라스틱 또는 탄성중합체성 기재에 직접 도포하고 조성물을 상기 논의된 바와 같이 그 위에 상도막으로서 도포할 수 있다. 본 발명의 조성물을 또한 프라이머 코팅재로서, 다성분 복합 코팅재의 하도막으로서 및 안료 또는 착색제를 포함한 단일도막 상도막으로서 사용하기 위해 착색된 코팅 조성물로서 배합하는 것이 유리할 수 있다. 이들 실시태양에서 상기 조성물의 제조에 사용되는 성분들은 상기 논의된 코팅 성분들 중에서 선택될 수 있으며 또한 추가의 성분들을 상기 인용된 것들 중에서 선택할 수 있다.

본 발명의 더욱 또 다른 실시태양에서, 하나 이상의 열가소성 물질을 포함하는 경화된 조성물 중의 입자를 포함하는 경화된 조성물을 제공한다. 상술한 바와 같이, 상기 입자의 농도는 벌크 영역에서보다 표면 영역에서 더 크다. 상기 경화된 조성물은 열가소성 수지 코팅 조성물로부터 유도될 수 있다. 적합한 열가소성 물질의 비 제한적인 예에는 랙커 건조 시스템에 사용하기 적합한 고 분자량(즉, 20,000 이상, 40,000 이상 또는 60,000 이상의 Mw)의 아크릴 중합체, 폴리올레핀 중합체, 폴리아미드 중합체 및 폴리에스테르 중합체가 포함된다. 상기 경화된 조성물이 유도될 수 있는 열가소성 물질 군에 대한 하나의 비 제한적인 예는 플루오로중합체-아크릴 공중합체, 예를 들어 폴리비닐리덴 플루오라이드로부터 제조된 것, 예를 들어 KYNAR 500(Ausimont USA, Inc.로부터 입수할 수 있음) 및 열가소성 아크릴 공중합체, 예를 들어 독 레진 인코포레이티드(Dock Resin Inc.)로부터 입수할 수 있는 ACRYLOID B44(메틸 메타크릴레이트 65% 및 에틸 아크릴레이트 35%)이다.

또 다른 실시태양에서, 본 발명은 중합체성 기재 또는 중합체 코팅된 기재에 상기 기재에 대해 개시된 임의의 본 발명의 조성물을 도포함을 포함하는, 소정의 기간 후에 상기 기재의 광택을 보유시키는 방법에 관한 것이다. 상기 소정의 기간은 일반적으로 6 개월 이상일 수 있으며 1 년 이상일 수 있다. 또 다른 실시태양에서, 본 발명은 중합체성 기재 또는 중합체 코팅된 기재에 상술한 임의의 본 발명의 조성물을 도포함을 포함하는 상기 기재의 광택을 소생시키는 방법에 관한 것이다.

본 발명을 하기의 실시예로 예시하지만, 이들 실시예는 본 발명을 그의 상세한 내용으로 제한하는 것으로 간주되지 않는다. 달리 나타내지 않는 한, 하기 실시예뿐만 아니라 명세서 전체의 모든 부 및 퍼센트는 중량 기준이다.

실시예 A는 수소화 규소 및 트리메틸올프로판 모노알릴 에테르를 함유하는 펜타실록산의 하이드로실릴화 반응 생성물인 폴리실록산 폴리올의 제조를 개시한다. 실시예 B는 출발 물질로서 실시예 A의 폴리실록산을 사용하는 카바메이트 작용기 함유 폴리실록산의 제조를 개시한다. 실시예 C는 상업적으로 입수할 수 있는 하이드록실 작용성 폴리실록산을 사용하는 카바메이트 작용기 함유 폴리실록산의 제조를 개시한다.

실시예 AA, BB, CC, DD 및 EE는 다양한 실리카 분산액을 제조하고 후속적으로 이들을 코팅 조성물에 혼입시킴을 개시한다.

실시예 1 내지 10은 아미노플라스트 경화제를 함유하는 1-팩 코팅 조성물의 제조를 개시한다.

비교 실시예 1 내지 3은 비교용 다 성분 복합 코팅 조성물의 투명 상도막의 제조에 사용되는 고체 함량이 높은 코팅 조성물의 제조를 개시한다. 실시예 1의 조성물은 폴리실록산과 무기 입자를 함유하지 않으며, 실시예 2 및 3의 조성물은 폴리실록산은 함유하지 않으나 무기 입자를 콜로이드 실리카 분산액의 형태로 함유한다.

실시예 4 및 5는 카바메이트 작용기 함유 폴리실록산과 콜로이드 실리카 분산액 형태의 무기 입자를 함유하는 본 발명의 코팅 조성물의 제조를 개시한다. 실시예 6은 카바메이트 작용기 함유 폴리실록산과 상기 폴리실록산에 분산된 콜로이드 실리카 형태의 무기 입자를 함유하는 본 발명의 코팅 조성물의 제조를 개시한다. 실시예 7은 실리카를 함유하지 않는 실시예 6의 물질인 코팅 조성물의 제조를 개시한다. 실시예 8은 상기 실시예들에 사용된 것과 상이한 카바메이트 작용기 함유 실록산을 함유하는 코팅 조성물의 제조를 개시한다. 실시예 9 및 10은 조성물에 혼입되기 전에 폴리실록산의 존재 하에서 발연 실리카를 분쇄시킴으로써 제조된 발연 실리카 분산액 형태의 무기 입자를 함유하는 본 발명의 필름 형성 조성물의 제조를 개시한다.

실시예 11 내지 17은 2 성분 시스템으로 제조된 코팅 조성물, 즉 도포 직전에 조성물에 첨가되는 폴리이소시아네이트 경화제를 포함하는 조성물의 제조를 개시한다.

비교 실시예 11은 아크릴 폴리올과 폴리이소시아네이트 경화제를 함유하는 다 성분 복합 코팅 조성물에서 투명 상도막의 제조에 사용되는 코팅 조성물의 제조를 개시한다. 비교 실시예 12는 산 촉매를 함유하는 실시예 11 물질의 제조를 개시한다. 비교 실시예 13은 아미노플라스트를 함유하는 실시예 11 물질의 제조를 개시하고 비교 실시예 14는 산 촉매를 함유하는 실시예 13 물질의 제조를 개시한다. 실시예 15는 아크릴 폴리올, 아미노플라스트 및 폴리이소시아네이트 경화제, 및 폴리실록산 폴리올을 함유하는 본 발명의 코팅 조성물의 제조를 개시한다. 실시예 16은 산 촉매를 함유하는 실시예 15의 물질이다. 실시예 17은 아크릴 폴리올, 아미노플라스트 및 폴리이소시아네이트 경화제, 산 촉매, 폴리실록산 폴리올 및 상기 폴리실록산 폴리올 중에 분산된 콜로이드 실리카 형태의 무기 입자를 함유하는 본 발명의 코팅 조성물의 제조를 개시한다. 실시예 18은 콜로이드 실리카 함량이 보다 큰 실시예 17의 물질이다.

실시예 19 및 20은 가요성 탄성중합체성 기재에 도포하기에 적합한 본 발명의 1-성분 및 2- 성분 코팅 조성물 각각의 제조를 개시한다.

실시예 21은 에폭시/산 코팅 조성물의 제조를 개시한다. 실시예 21A 및 21B는 무기 입자를 함유하지 않는 비교 조성물들의 제조를 개시하고, 실시예 21C-21D는 가변량의 무기 입자를 함유하는 본 발명의 코팅 조성물의 제조를 개시한다.

실시예 22A 내지 22I는 콜로이드 실리카 형태의 무기 입자와 함께 보다 낮은 수준의 다양한 폴리실록산의 효과를 예시하는 2-성분 코팅 조성물의 제조를 개시한다.

실시예 23은 각각의 기재에 도포하고 후속적으로 투과성 전자 현미경 검사법을 사용하여 평가한 본 발명의 투명 상도막 코팅 조성물의 제조(실시예 23A-23C)를 개시한다.

실시예 24는 콜로이드 실리카 형태의 무기 입자와 함께 다양한 폴리실록산을 함유하는 본 발명의 코팅 조성물의 제조를 개시한다. 상기 코팅 조성물을 하도된 기재에 도포하고 코팅 파손이 발생하는 임계 하중을 측정하는 하중과 긁힘 거리의 함수로서의 침투(긁힘 깊이)에 대해서, 유사하게 도포된 상업적인 2-성분 이소시아네이트 투명도막(비교 실시예)과 비교 평가하였다.

실시예 25는 다양한 수준의 콜로이드 실리카 형태의 무기 입자와 함께 다양한 수준의 실시예 A의 폴리실록산 폴리올(실시예 25B-25G)을 함유하는 본 발명의코팅 조성물의 제조를 개시한다. 비교 실시예 24A는 폴리실록산 폴리올은 함유하지만 콜로이드 실리카는 함유하지 않는다.

실시예 26은 산화 알루미늄 형태의 무기 입자와 함께 표면 활성제를 함유하는 고체 미립자 형태의 본 발명의 코팅 조성물(즉 분말 코팅 조성물, 실시예 26C 및 26D)의 제조를 개시한다. 비교 실시예 26A 및 26B는 표면 활성제를 함유하지만 산화 알루미늄은 없는 분말 조성물을 개시한다.

실시예 27은 본 발명의 투명 상도막 코팅 조성물의 제조를 개시한다.

실시예 28은 실릴화된 화합물을 함유하는 본 발명의 코팅 조성물의 제조를 개시한다.

실시예 29는 이중 경화 시스템을 통해 경화되는 본 발명의 코팅 조성물의 제조를 개시한다.

실시예 30은 본 발명의 코팅 조성물의 제조를 개시한다.

실시예 31은 본 발명의 코팅 조성물의 제조를 개시한다.

폴리실록산

실시예 A

본 실시예는 3 내지 4의 대략적인 중합도, 즉 (Si-O)₃내지 (Si-O)₄를 갖는 펜타실록산의 하이드로실릴화 산물인 폴리실록산 폴리올의 제조를 개시한다. 상기 폴리실록산 폴리올을 하기 성분들의 혼합물로부터 제조한다:

질소 블랭킷을 유지시키는 수단이 장착된 적합한 반응 용기에 충전물 I과 전체 단량체 고체의 20 내지 25 ppm에 해당하는 양의 중탄산 나트륨을 주변 조건에서 가하고 상기 온도를 질소 블랭킷 하에서 75 ℃로 점진적으로 증가시켰다. 상기 온도에서, 충전물 II의 5.0%를 교반 하에서 가한 다음, 단량체 고체를 기준으로 활성 백금 10 ppm에 해당하는 충전물 III를 가하였다. 이어서 상기 반응은 95 ℃로 발열하였고, 이 시점에서 상기 온도가 95 ℃를 초과하지 않도록 하는 속도로 충전물 II의 나머지를 가하였다. 상기 첨가의 완료 후에, 반응 온도를 95 ℃에서 유지시키고 적외선 분광측정법에 의해 수소화 규소 흡수 밴드(Si-H, 2150 cm^-1)의 소멸에 대해 감시하였다.

실시예 B

본 실시예는 실시예 A의 폴리실록산 폴리올을 사용하는 카바메이트 작용성폴리실록산의 제조를 개시한다.

진공 증류 장치가 장착된 적합한 반응 용기를 N₂로 플러싱시켰다. 상기 반응 플라스크에 실시예 A의 폴리실록산 폴리올 1782.9 g, 부틸 주석산 5.48 g 및 트리페닐 포스파이트 16.41 g을 가하였다. 상기 반응물을 진공 하에 두고 140 ℃의 온도로 가열하였다. 생성된 혼합물에 3 시간에 걸쳐 1-메톡시-2-프로판올 중의 1-메톡시-2-프로필 카바메이트의 38% 용액 665.4 g을 가하였다. 상기 첨가의 완료 후에, 상기 온도를 150 ℃로 증가시키고 증류가 완료될 때까지 유지시켰다. 반응물을 90 ℃의 온도로 냉각시키고 대기압으로 만들었다. 생성된 수지를 1-메톡시-2-프로판올 825.3 g으로 희석하였다.

실시예 C

본 실시예는 카바메이트 작용성 폴리실록산의 제조를 개시한다. 교반기, 온도 탐침, 증류 응축기 및 수용기가 장착된 적합한 반응 용기를 N₂로 플러싱시켰다. 상기 반응 용기에 폴리실록산(Shin-Etsu Chemicals로부터 입수)인 KR-2001 291.9 g, 부틸 주석산 1.91 g 및 크실렌 250.4 g을 가하였다. 상기 반응 혼합물을 140 ℃의 온도로 가열하고 이 시점에서 메틸 카바메이트 148.6 g을 1 시간에 걸쳐 가하였다. 상기 반응을 상기 온도에서 3.5 시간 동안 유지시켰다.

실리카 분산액

실시예 AA

본 실시예는 콜로이드 실리카 분산액의 제조를 개시한다. 상기 분산액을하기와 같이 제조하였다:

진공 증류 장치가 장착되고 N₂로 플러싱시킨 적합한 반응 용기에 1-메톡시-2-프로판올 중의 88% 아크릴 폴리올 용액(하이드록시 프로필 아크릴레이트 40%, 부틸 메타크릴레이트 60%) 811.9 g; 콜로이드 실리카(니싼 케미칼 캄파니로부터 ORGANOSILICASOL MT-ST로서 입수) 544.3 g; 부틸 주석산 1.58 g 및 트리페닐 포스파이트 3.18 g을 가하였다. 상기 반응물을 진공 하에 두고 140 ℃의 온도로 가열하였다. 생성된 혼합물에 3 시간에 걸쳐 1-메톡시-2-프로판올 중의 1-메톡시-2-프로필 카바메이트의 38% 용액 665.4 g을 가하였다. 상기 첨가의 완료 후에, 상기 온도를 150 ℃로 증가시키고 증류가 완료될 때까지 상기 온도에서 유지시켰다. 반응물을 90 ℃의 온도로 냉각시키고 대기압으로 만들었다. 생성된 수지는 80.51의 하이드록실 가를 가지며 상기를 1-메톡시-2-프로판올 251.4 g으로 희석하였다.

실시예 BB

본 실시예는 미국 특허 제 5,853,809 호의 실시예 5에 개시된 바와 같이 제조된 콜로이드 실리카 분산액을 개시하며 하기와 같이 제조한다:

교반기 및 온도 탐침이 장착되고 N₂로 플러싱시킨 적합한 반응 용기에 카바메이트 작용성 수지 858.7 g을 가하였다. 상기 수지를 40 ℃의 온도로 가열하였다. 생성된 용액에 20 분에 걸쳐 아밀 아세테이트 148.2 g 및 부탄올 10.5 g으로 희석시킨 감마-이소시아네이토프로필 트리에톡시실란(위트코 코포레이션(Witco Corporation)의 자회사인 OSi 스페셜티즈(Specialties)로부터의 A1310으로서 입수)124.4 g을 가하였다. 상기 온도를 3.5 시간 동안 유지시키고 상기 반응을 적외선 분광측정법에 의해 완료에 대해 감시하였다. 교반하면서, 생성된 수지 60 g을 NALCO 1057(날코 케미칼 캄파니(Nalco Chemical Co.)로부터 입수) 1500 g에 가하였다. 생성된 혼합물을 60 ℃의 온도로 가열하고 19 시간 동안 유지시켰다.

카바메이트 작용성 아크릴 수지를 하기와 같이 제조하였다: 진공 증류 장치가 장착된 적합한 반응 플라스크를 N₂로 플러싱시키고 1-메톡시-2-프로판올 중의 88% 아크릴 폴리올 용액(HPA 40%, BMA 60%) 1670.2 g, 부틸 주석산 4.9 g 및 트리페닐 포스파이트 4.9 g을 가하였다. 상기 반응물을 진공 하에 두고 140 ℃의 온도로 가열하였다. 생성된 혼합물에 3 시간에 걸쳐 1-메톡시-2-프로판올 중의 1-메톡시-2-프로필 카바메이트의 38% 용액 1263.64 g을 가하였다. 생성된 증류물을 수거하였다. 상기 첨가의 완료 후에, 상기 온도를 150 ℃로 증가시키고 증류가 멈출 때까지 상기 온도에서 유지시켰다. 반응물을 90 ℃의 온도로 냉각시키고 대기압으로 만들었다. 생성된 수지는 34.48의 하이드록실 가를 가지며 상기를 1-메톡시-2-프로판올과 3-에톡시 에틸 프로피오네이트의 혼합물 251.4 g으로 희석하였다.

실시예 CC

본 실시예는 하기와 같이 제조된 콜로이드 실리카 분산액을 개시한다:

진공 증류 장치가 장착된 적합한 반응 용기를 N₂로 플러싱시켰다. 상기 반응 플라스크에 실시예 A의 폴리실록산 폴리올 509.6 g, ORGANOSILICASOL MT-ST-M콜로이드 실리카(니싼 케미칼 캄파니로부터 입수) 566.3 g, 부틸 주석산 1.57 g 및 트리페닐 포스파이트 4.69 g을 가하였다. 상기 반응물을 진공 하에 두고 140 ℃의 온도로 가열하였다. 생성된 혼합물에 3 시간에 걸쳐 1-메톡시-2-프로판올 중의 1-메톡시-2-프로필 카바메이트의 38% 용액 997.9 g을 가하였다. 생성된 증류물을 수거하였다. 상기 첨가의 완료 후에, 상기 온도를 150 ℃로 증가시키고 증류가 완료될 때까지 유지시켰다. 반응물을 90 ℃의 온도로 냉각시키고 대기압으로 만들었다. 생성된 분산액을 1-메톡시-2-프로판올 160.8 g으로 희석하였다.

실시예 DD

본 실시예는 하기와 같이 제조된 콜로이드 실리카 분산액을 개시한다:

진공 증류 장치가 장착된 적합한 반응 용기를 N₂로 플러싱시켰다. 상기 반응 플라스크에 실시예 A의 폴리실록산 폴리올 150.7 g 및 콜로이드 실리카인 ORGANOSILICASOL MT-ST-M(니싼 케미칼스로부터 입수) 500.4 g을 가하였다. 상기 생성된 혼합물을 25 ℃에서 2 시간 동안 진공 증류시키고 이어서 메틸 아밀 케톤 160.8 g으로 희석하였다.

실시예 EE

본 실시예는 하기와 같이 제조된 발연 실리카 분산액을 개시한다:

적합한 혼합 용기에 카울스(Cowles) 분산 교반기를 장착시켰다. 상기 용기에 실시예 A의 폴리실록산 폴리올 315.3 g, 메틸 아밀 케톤 451.0 g 및 R812 발연 실리카(데구싸 코포레이션(Degussa Corporation)으로부터 입수) 135.2 g을 가하였다. 상기 혼합물을 상기 R812 실리카가 모두 분산될 때까지 교반하였다. 이어서 상기 분산액을 아이거 밀(EIGER Mill)에 60 분에 걸쳐 가하여 8+ 헤그만(Hegman)의 분쇄 미분도를 달성하였다.

코팅 조성물

하기 실시예 1 내지 10은 다 성분 복합 코팅 조성물의 투명 상도막을 제조하는데 사용되는 본 발명의 코팅 조성물뿐만 아니라 비교 코팅 조성물의 제조를 개시한다. 나타낸 양은 중량부이다. 상기 코팅 조성물들을 하기 성분들의 혼합물로부터 제조하였다.

상기 실시예 1 내지 10의 코팅 조성물들을 각각 나타낸 순서대로 성분들을가하고 서서히 혼합함으로써 1-팩 코팅 조성물로 제조하였다.

시험 패널 제조:

BWB-5555 블랙 수성 하도막(피피지 인더스트리즈 인코포레이티드로부터 상업적으로 입수할 수 있음)을 피피지 인더스트리즈 인코포레이티드로부터 상업적으로 입수할 수 있는 양이온 전착성 프라이머인 ED5000으로 코팅한 강철 패널(4 in x 12 in)에 분무 도포하였다. 상기 패널을 285 ℉의 온도에서 대략 30 분간 예비 소성시켰다. 상기 실시예 1 내지 10의 코팅 조성물들을 각각 6 밀의 드로우다운 봉을 사용하여 상기 하도된 패널(바로 앞에서 개시한 바와 같이 제조)에 투명한 상도막으로서 도포하여 상기 패널 상에 투명한 상도막을 형성시켰다. 상기 상도된 패널을 주변 온도에서 대략 5 분간 플래싱시킨 다음 285 ℉에서 30 분간 열 경화시켰다. 상기 다 성분 복합 코팅재를 광택, 내긁힘성, 경도 및 흐림을 포함한 다양한 물리적 성질들에 대해 시험하였다.

시험 과정:

코팅된 시험 패널의 내긁힘성을 하기의 방법을 사용하여 측정하였다: 상기 코팅된 패널의 초기 20°광택을 가드너 인스트루먼트 캄파니 인코포레이티드로부터 입수할 수 있는 20° NOVO-GLOSS 20 통계적 광택계를 사용하여 측정하였다. 아틀라스 일렉트리컬 디바이시즈 캄파니로부터 입수할 수 있는 아틀라스 AATCC 긁힘 시험기 모델 CM-5를 사용하여 칭량된 사포로 10 회 이중으로 문질러 선형으로 긁음으로써 상기 코팅된 패널에 긁힘 시험을 가할 수 있다. 이어서 패널을 물로 헹구고 조심스럽게 가볍게 두드려 건조시켰다. 상기 20° 광택을 각 시험 패널의 긁힌영역 상에서 측정하였다. 기록된 숫자는 긁힘 시험 후 보유되는 초기 광택의 퍼센트, 즉 100% x 긁힌 광택/초기 광택이다. 풍화 후 내긁힘성(보유되는 내긁힘성)을 긁히지 않은 시험 패널에 큐 패널 캄파니로부터 입수할 수 있는 풍화 캐비넷에서 UVA-340 전구에 QUV 노출시킴으로써 모의된 풍화를 가한 후에 상술한 긁힘 시험 방법을 사용하여 측정하였다. 시험을 다음과 같이 수행하였다: 70 ℃에서 8 시간의 주기에 이어서 50 ℃에서 4 시간의 주기(총 노출 시간 100 시간). 기록된 숫자는 보유된 긁힘 시험 후 보유되는 초기 광택의 퍼센트, 즉 100 x 보유된 긁힌 광택/초기 광택이다.

상기 다 층 복합 코팅재의 필름 경도를 ASTM-D1474-92에 따라 TUKON 경도 시험기를 사용하여 측정하여 크누프(Knoop) 경도 값을 얻었다. 보다 큰 값은 보다 단단한 코팅 표면을 가리킨다.

상기 투명한 상도막의 흐림 정도 또는 필름 투명성의 결여를 BYK 케미칼의 BYK 흐림/광택 장치를 사용하여 측정하였다. 보다 큰 수들은 보다 큰 정도의 흐림 또는 투명성의 결여를 가리킨다. 시험 결과를 하기 표 1에 나타낸다.

상기 표 1에 보고된 결과들은 실시예 4 내지 10의 본 발명의 다 성분 복합 코팅 조성물이 양호한 크누프 필름 경도와, 모의된 풍화 시험 후에 양호한 초기 및 보유된 내긁힘성을 갖는 코팅재를 제공함을 예시한다.

실시예 11 내지 18

하기는 2-팩 시스템으로서 제조된 코팅 조성물의 제조, 즉 폴리이소시아네이트 경화제를 도포 직전에 나머지 성분들에 가함을 개시한다. 상기 2-팩 시스템을 하기 성분들의 혼합물로부터 제조하였다. 각 성분에 대해 나타낸 양을 g 총 중량으로 나타낸다.

상기 표 2에 나타낸 데이터는 본 발명의 실시예 15 내지 18의 코팅 조성물이 모의된 풍화 시험 후에 양호한 초기 및 보유된 내긁힘성을 나타냄을 예시한다.

실시예 19

본 실시예는 가요성 탄성중합체성 기재에 도포하기에 적합한 본 발명의 다 성분 복합 조성물에서 투명한 상도막의 제조에 사용되는 1-성분 코팅 조성물의 제조를개시한다. 상기 필름 형성 조성물은 하이드록실 작용기 함유 폴리실록산 및 콜로이드 실리카 형태의 무기 입자를 함유한다. 상기 코팅 조성물을 하기의 성분들의 혼합물로부터 하기 나타내는 순서로 교반 하에서 제조하였다:

실시예 20

본 실시예는 본 발명의 다 성분 복합 조성물에서 투명한 상도막의 제조에 사용되는 2-성분 코팅 조성물의 제조 방법을 개시한다. 상기 필름 형성 조성물은 아미노플라스트 및 폴리이소시아네이트 경화제, 하이드록실 작용기 함유 폴리실록산 및 콜로이드 실리카 형태의 무기 입자를 함유한다. 상기 코팅 조성물을 하기의 성분들의 혼합물로부터 하기 나타내는 순서로 교반 하에서 제조하였다:

시험 패널 제조:

피피지 인더스트리즈 인코포레이티드로부터 상업적으로 입수할 수 있는 고체 함량이 큰 부착 촉진제인 MPP4100D를 스탠다드 플라크(Standard Plaque)로부터 상업적으로 입수할 수 있는 Sequel 1440 TPO 플라크(4 in x 12 in)에 0.15 내지 0.25 밀(3.8 내지 6.4 μ)의 건조 필름 두께로 손으로 분무 도포하였다. 각각의 Sequel 1440 플라크를 처리전에 이소프로필 알콜로 세척하였다. 상기 시험된 Sequel 1440 플라크를 하루 동안 방치시킨 후에 피피지 인더스트리즈 인코포레이티드로부터 상업적으로 입수할 수 있는 용매 기재 블랙 하도막 CBCK8555A(2K 투명도막과 함께 사용됨) 또는 CBC8555T(1K 투명도막과 함께 사용됨)를 0.8 내지 1.0 밀(20.3 내지 25.4 μ)의 건조 필름 두께로 도포하였다. CBCK8555A 및 CBC8555T 하도막을 2 개의 도막에, 상기 각 도막 사이에 주변 온도에서 90 초 "플래시-건조"를 사용하여 SPRAYMATION에 의해 도포하였다. 상기 하도된 패널을 주변 온도에서 90 초간 플래시-건조시킨 후에 상기 실시예 19 및 20에 개시된 투명 상도막들을 상기 2 개의 도막에, 상기 각 도막 사이에 주변 온도에서 90 초 플래싱을 사용하여 SPRAYMATION에 의해 도포하였다. 상기 투명한 상도막은 1.6 내지 1.8 밀(40.6 내지 45.7 μ) 범위의 건조 필름 두께를 가졌다. 상기 상도된 패널을 주변 온도에서 10 분간 플래시-건조시키고 이어서 254 ℉(123.3 ℃)에서 40 분간 열 경화시켰다. 상기 코팅된 시험 패널을 주변 온도에서 4 일간 방치시킨 후에 시험하였다.

바로 위에 개시한 바와 같이 제조된 시험 패널에 20° 광택, 내긁힘성 및 보유된 내긁힘성에 대해서 상술한 방법을 사용하여 상업적인 1-팩 및 2-팩 시스템과 비교 평가하였다.

또한, 상기 코팅된 시험 패널을 70 ℉(21.1 ℃)에서 가요성에 대해 시험하였다. 가요성 시험을 위해서, 1 in x 4 in 조각을 상기 코팅된 시험 패널로부터 절단하였다. 상기 조각을 2 in 직경의 강철 굴대를 사용하여 구부려서, 상기 4 in 길이 시편의 2 개의 단부를 서로 접촉시킨다. 이어서 상기 시험 패널을 0에서부터 10의 규모로 코팅재 균열에 대해 가시적으로 검사하여 가요성에 대한 등급을 매겼다. "10" 등급의 패널에 대해서 도료 균열이 보이지 않았다. "9" 등급은 5 개 미만의 단속적인 단선 균열을 가지며; "8"은 최대 4 개의 중단되지 않는 선 균열을 갖는 단속적인 선 균열을 갖고; "6"은 5 내지 10 개의 중단되지 않는 선 균열을 가지며; "4"는 15 개 이상의 중단되지 않는 선 균열을 갖고; "0"은 기재의 파쇄를 나타내었다.

시험 결과를 하기 표 3에 나타낸다.

상기 표 3에 나타낸 데이터는 본 발명의 실시예 19 및 20의 코팅 조성물이 열가소성 폴리올레핀(TPO) 탄성중합체성 기재에 도포 시 실리카 또는 폴리실록산을 함유하지 않는 상업적인 투명도막과 유사한 초기 광택 및 가요성 성질을 제공하지만, 상기에 비해 보유된 내긁힘성은 탁월함을 예시한다.

실시예 21

본 실시예는 조성물의 수지 고체의 총 중량을 기준으로 1% 미만의 수준으로 작용기 함유 폴리실록산 및 콜로이드 형태의 무기 입자를 함유하는 에폭시/산 코팅 조성물의 제조를 개시한다. 상기 코팅 조성물을 하기 성분들의 혼합물로부터 제조하였다:

실시예 21A-21E의 코팅 조성물을, 시험 패널에 사전에 도포하고 285 ℉(140.6 ℃)에서 30 분간 경화시킨 블랙 하도막(피피지 인더스트리즈 인코포레이티드로부터 입수할 수 있는 OBISIDIAN SCHWARTZ 하도막) 위에 도포하였다. 각 실시예의 투명한 코팅 조성물을 6 밀 사각 드로우다운 봉을 사용하여 상기 경화된 하도막 위에 내리고 285 ℉(140.6 ℃)에서 30 분간 경화시켰다.

상기 표 4에 나타낸 데이터는 본 발명의 실시예 21C-21E의 코팅 조성물이 무기 입자 또는 폴리실록산을 함유하지 않는 비교 실시예에 비해 우수한 초기 및 보유된 내긁힘성을 제공함을 예시한다.

실시예 22

본 실시예는 폴리실록산의 보다 낮은(즉, ≤2 중량%) 수준의 효과를 예시하는 2-성분 코팅 조성물 22A 내지 22I의 제조를 개시한다. 비교 실시예 22A 및 22B는 각각 0% 콜로이드 실리카/0% 폴리실록산 및 2% 콜로이드 실리카/0% 폴리실록산을 함유한다. 실시예 22C-22I는 각각 폴리실록산 2 중량%를 함유하는 코팅 조성물을 개시한다.

평가된 폴리실록산

코팅 조성물

하도 조성물을 하기 성분들의 혼합물로부터 제조하였다:

실시예 22A-22I의 코팅 조성물들을 각각 하기 중량%의 콜로이드 실리카와 폴리실록산 성분들을 바로 앞에서 개시한 코팅 조성물 178.8 g에 가함으로써 제조하였다. 상기와 같이 제조된 코팅 조성물을 도포하고 실시예 1 내지 18에 대해 상술한 바와 같이 시험하였다.

상기 보고된 데이터는 매우 적은 수준(즉 1.0 중량%)의 실시예 A의 폴리실록산 폴리올을 콜로이드 실리카 형태의 무기 입자와 함께 함유하는 본 발명의 실시예 22C의 코팅 조성물이 탁월한 초기 내긁힘성(내흠집성)을 제공함을 예시한다. 더욱이, 상기 데이터는 상기 무기 입자와 폴리실록산 폴리올이 상승적으로 작용하여 탁월한 보유된 내긁힘성을 제공함을 예시한다.

실시예 23

본 실시예는 투명한 상도막 코팅 조성물의 제조를 개시하며, 후속적으로 상기 조성물을 도포 및 경화시켜 투과형 전자 현미경 표면 특성화 기법을 사용하여 평가하였다. 실시예 23A는 실시예 A의 폴리실록산 폴리올과 함께 콜로이드 실리카 형태의 무기 입자를 함유하는 본 발명의 투명한 상도막 조성물의 제조를 개시하며, 이때 상기 화합물들은 모두 별도의 성분들로서 첨가된다. 비교 실시예 23B는 콜로이드 실리카 형태의 무기 입자는 함유하나 폴리실록산은 함유하지 않는 비교용 투명 상도막 조성물의 제조를 개시한다. 실시예 23C는 콜로이드 실리카 형태의 무기 입자를 조성물에 혼입 전에 실시예 A의 폴리실록산 폴리올에 분산시킨 본 발명의 투명 상도막 조성물의 제조를 개시한다.

각각의 코팅 조성물을 하기와 같이 제조하였다.

실시예 23A

실시예 23B

실시예 23C

실시예 23A 및 실시예 23B에 대한 시험 패널 제조

피피지 (B&K) 저머니로부터 입수할 수 있는 블랙 하도막인 SMARAGDSCHWARZ MICA를, SPRAYMATION을 사용하여 ED-5000 전기도막 프라이머 및 GPXH-5379 프라이머 표면제(상기 모두 피피지 인더스트리즈 인코포레이티드로부터 상업적으로 입수할 수 있음)로 코팅시킨 강철 시험 패널(ACT 레보라토리즈 인코포레이티드(Hillsdale, Michigan)로부터 상업적으로 입수할 수 있는, 4"x12" 패널)에 분무 도포하였다. 상기 하도막을 2 개의 도막에, 상기 도막들 사이에 플래싱 없이 도포한 다음 투명 도막 도포 전에 200 ℉에서 5 분간 가열 플래싱시켰다. 상기 하도막은 0.47 밀(11.75 ㎛)의 건조 필름 두께를 가졌다. 실시예 23A 및 23 B의 코팅 조성물을 2 개 도막의 상기 경화된 하도막에, 상기 도막들 사이에 60-초 플래싱으로 분무 도포한 다음, 주변 온도에서 5 분간 플래싱시킨 후에 285 ℉(140.6 ℃)에서 30 분간 경화시켰다. 각각의 투명도막은 대략 2.1 밀(54.5 ㎛)의 건조 필름 두께를 가졌다.

실시예 23C에 대한 시험 패널 제조

피피지 (B&K) 저머니로부터 입수할 수 있는 블랙 하도막인 OBSIDIAN SCHWARZ를 실시예 23A 및 23B에 대해서 바로 위에서 개시한 바와 같이 분무 도포하고 경화시켰다. 실시예 23C의 코팅 조성물을 실시예 23A 및 23B의 투명도막에 대해서 상술한 과정을 사용하여 투명도막으로서 상기 하도막에 도포하고 경화시켰다. 상기 하도막은 0.5 밀(12.5 ㎛)의 건조 필름 두께를 갖고 상기 투명도막은 1.44 밀(36 ㎛)의 건조 필름 두께를 가졌다.

횡단면에 대한 투과성 전자 현미경 검사:

경화된 코팅 샘플을 기재로부터 탈층시키고 폴리에스테르 병마개 금형에서 테드 펠라스 인코포레이티드(Ted Pella's Inc.)로부터 입수할 수 있는 EPONATE 812 에폭시 매몰 키트를 사용하여 에폭시에 매몰시켰다. 일단 열경화되면, 샘플들을 상기 금형으로부터 회수하여 특별히 미세한 날(#75350)의 X-ACTO 레이저 톱을 사용하여 대략 1.5 cm x 1 cm의 크기로 절단하였다. 이어서 상기 크기의 샘플들을 주변 온도에서 바이스 클램프 시편 홀더를 사용하여 RMC MY6000XL 박편 절단기를 사용하여 박편 절단시켰다. 상기 박편 절단된 섹션들을 물이 채워진 보트형 공동을 갖는 홀더에 적재된 45° 다이아몬드 나이프 날을 사용하여 절단하였다. 상기 절단물들을 밝은 금색에서 짙은 금색(대략 100 nm 내지 150 nm)의 간섭색으로 만들고, 이어서 개별적인 절단 시편들을 TEM 포름바-탄소 코팅된 그리드 상에 모았다. 과잉의 물을 여과지를 사용하여 제거하고 상기 얇은 섹션들을 유리 현미경 슬라이드 상에서 주변 온도에서 공기 건조시켰다. 상기 섹션들을 간섭색 농도에 의해 분류하였다. 상기 코팅 시편들을 수직 횡단면이 관찰될 수 있도록 축에 대해 기울어지게 상기 유리 슬라이드 상에 배향시켰다. 샘플들을 표준 텅스텐 필라멘트를 사용하여, 투과 모드로 100 KV 가속 전압에서 작동하는 필립스 CM12 TEM에 놓고 가시적으로 관찰하여 코팅 표면 형태와 입자 농도를 기록하기 위해서 다양한 배율로 검사하였다. 코닥 SO-163 전자 상 필름을 사용하여 전자 현미경 사진 음화를 생성시키고 상기 음화를 후속적으로 현상하였다.

도 1은 별도의 성분들로서 첨가된 콜로이드 실리카와 폴리실록산을 모두 함유하는 실시예 23A의 경화된 투명 상도막 조성물의 횡단면에 대한 투과형 전자 현미경 상(30,000 배 확대)의 전자 현미경사진이다. 가시적인 검사 시, 상기 경화된 조성물의 표면 영역, 즉 노출된 공기 표면 계면(1a)로부터 상기 노출된 표면 아래 20 내지 50 nm(1 mm=대략 30 nm)의 경화된 코팅 깊이까지의 영역 중에 존재하는 콜로이드 실리카(1b) 형태의 입자 농도가 상기 경화된 조성물의 벌크 영역 중에 존재하는 콜로이드 실리카(1c)의 농도보다 큼을 알 수 있다. 또한, 상기 입자 (1b) 및 (1c)가 별도의 단분산된 입자로서 보다는 중합체 매트릭스 내에 응집체로서 존재함을 주목해야 한다.

도 2는 콜로이드 실리카는 함유하지만 폴리실록산은 함유하지 않는 실시예 23B의 비교용의 경화된 투명 상도막 코팅 조성물의 횡단면에 대한 투과형 전자 현미경 상(30,000 배 확대)의 전자 현미경사진이다. 가시적인 검사 시, 상기 비교용의 경화된 조성물의 표면 영역, 즉 노출된 공기 표면 계면(2a)로부터 상기 노출된 표면 아래 20 내지 50 nm(1 mm=대략 30 nm)의 경화된 코팅 깊이까지 연장된 영역 중에 존재하는 콜로이드 실리카(2b) 형태의 무기 입자 농도가 상기 경화된 조성물의 벌크 영역 중에 존재하는 콜로이드 실리카(2c)의 농도보다 낮음을 알 수 있다. 실제로, 상기 표면 영역에서 관찰되는 콜로이드 실리카는 본질적으로 존재하지 않는다. 또한, 상기 입자 (2b) 및 (2c)가 별도의 단분산된 입자로서 보다는 중합체 매트릭스 내의 덩어리로서 존재함을 주목해야 한다.

도 3은 54,000 배로 확대해서 본 실시예 23A(도 1 참조)의 경화된 투명 상도막 코팅 조성물의 횡단면에 대한 투과형 전자 현미경 상의 전자 현미경사진이다.

도 4는 콜로이드 실리카와 폴리실록산의 예비 형성된 분산액을 함유하는 본 발명의 경화된 투명 상도막 조성물의 횡단면에 대한 투과형 전자 현미경 상 (105,000 배 확대)의 전자 현미경사진이다. 가시적인 검사 시, 상기 경화된 조성물의 표면 영역, 즉 노출된 공기 표면 계면(2a)로부터 상기 노출된 표면 아래 20 내지 50 nm의 경화된 코팅 깊이까지의 영역 중에 존재하는 콜로이드 실리카(4b) 형태의 입자 농도가 상기 경화된 조성물의 벌크 영역 중에 존재하는 콜로이드 실리카(4c)의 농도보다 큼을 명백히 알 수 있다. 또한, 상기 입자 (4b) 및 (4c)가 응집된 입자들로서 보다는 중합체 매트릭스 내에 분포된 별도의 단분산된 입자로서 존재함을 주목해야 한다(도 1 및 2 비교).

실시예 24

본 실시예에서 작용기 함유 폴리실록산에 예비 분산된 콜로이드 실리카 형태의 무기 입자를 함유하는 본 발명의 코팅 조성물을 하중 및 긁힘 거리의 함수로서의 코팅재 침투(긁힘 깊이)에 대해서 상업적인 2-성분 이소시아네이트 투명도막과 비교 평가하였다.

실시예 24A

본 발명의 코팅 조성물을 하기 성분들의 혼합물로부터 제조하였다:

실시예 24B

블랙 수성 하도막을 하기 성분들의 혼합물로부터 제조하였다:

시험 패널 제조:

강철 기재 시험 패널(ACT 레보라토리즈 인코포레이티드로부터 입수할 수 있음)을 ED-5000 전기도막 프라이머(피피지 인더스트리즈 인코포레이티드로부터 입수할 수 있음)로 코팅하였다. 상기 실시예 24B의 하도막을 2 개의 연속적인 도막의 상기 초벌 도막 패널들에 상기 도막들 사이에 플래싱 기간 없이 분무 도포하였다. 상기 하도된 패널들을 상기 투명 도막 도포 전에 200 ℉에서 5 분간 플래시-가열하였다. 하도막 건조 필름 두께는 0.4 밀(10 ㎛)이었다. 상기 실시예 24A의 코팅 조성물 및 상업적인 2-성분 투명도막(피피지 인더스트리즈 인코포레이티드로부터 입수할 수 있는 TKU-1050)을 2 개 도막의 상기 하도된 패널들에 상기 도막들 사이에 60 초 플래싱을 사용하여 분무 도포한 다음 주변 온도에서 10 분 플래싱시킨 후에 285 ℉(140.6 ℃)에서 30 분간 경화시켰다. 투명도막 건조 필름 두께는 각각의 샘플에 대해서 1.6 밀(40 ㎛)이었다.

상술한 바와 같이 제조된 시험 패널을 주어진 거리에 대해 주어진 속도로 도포된 하중의 함수로서 표면 침투(또는 긁힘 깊이)에 대해서 MTS 코포레이션(Oak Ridge)에 의해 시험하였다. 500 ㎛의 긁힘 길이에 대해 25 mN의 최대 하중으로 1000 μN/s의 통상적인 하중 램프를 사용하여, 20 /s의 긁힘 속도에서 입방체 코너 인덴터를 사용하는 나노 인덴터(Nano Indenter) XP 시스템을 사용하였다.

도 5는 상술한 나노-인덴터 기법을 사용하는 상업적인 2 성분 폴리우레탄 코팅재(비교 실시예)의 하중에 대한 코팅재 표면 침투의 그래프(긁힘 깊이 대 긁힘 거리)이다. 상기 조성물에 대해 측정된 임계 하중은 5.62 mN이다. 본 원에 사용된 "임계 하중"이란 용어는 파괴적인 균열, 즉 코팅재의 파손의 개시로부터 정의된다.

도 6은 상술한 나노-인덴터 기법을 사용하는 상술한 본 발명의 실시예 24A의 2 성분 코팅재의 하중에 대한 코팅재 표면 침투(긁힘 깊이 대 긁힘 거리)의 그래프이다. 본 발명의 조성물에 대해 측정된 임계 하중은 11.74이다. 상기 본 발명의 코팅 조성물은 동일한 시험 조건 하에서 상기 상업적인 대조군보다 코팅재 파손을 일으키는데 보다 큰 힘이 필요하였다.

실시예 25

본 실시예는 증가량의 콜로이드 형태의 입자를 함유하는 일련의 본 발명의 코팅 조성물(실시예 25B 내지 25G)의 제조를 개시한다. 비교 실시예 25A는 입자를 함유하지 않는 코팅 조성물을 개시한다. 하기 표 5의 시험 결과는 경화된 코팅 조성물의 보유된 내긁힘성에 대한 실리카 배합 효과를 예시한다.

무기 입자가 없는 코팅 조성물

코팅 조성물을 하기의 성분, 즉 실시예 23C의 아크릴 폴리올 35.9 중량%; DESMODUR N-3300 29.1 중량%; 실시예 A의 실록산 폴리올 20 중량%(이 양은 실리카 분산액 형태로 혼입된 실록산 폴리올을 포함한다); CYMEL 202 15 중량%; TINUVIN 98 3 중량%; 폴리부틸아크릴레이트 흐름 첨가제 0.3 중량% 및 실시예 12의 촉매 0.5 중량%(이때 상기 중량%는 상기 코팅 조성물을 형성하는 성분들의 전체 수지 고체의 중량을 기준으로 한다)를 서서히 교반하면서 혼합함으로써 제조하였다. 입자들을 0 내지 8.5 중량% 범위의 수준으로 실시예 19의 콜로이드 실리카 분산액 형태로 바로 위에서 개시한 조성물에 혼입시켰다.

실시예 25A 내지 25G의 조성물들을 실시예 24에 대해 상술한 시험 패널에 도포하였다. 상기 코팅된 패널을 후속적으로 상술한 바와 같이 초기 및 보유된 내긁힘성에 대해 시험하였다. 시험 결과를 하기 표 5에 나타낸다.

상기 표 5에 나타낸 시험 데이터는 본 발명의 코팅 조성물에 훨씬 낮은 수준(예: 0.25%)의 실리카를 혼입함으로써 획득된 보유된 내긁힘성의 현저한 개선을 예시한다. 더욱이, 상기 데이터는 낮은 수준의 실리카(즉, 2.0% 이하)를 갖는 코팅 조성물을 사용하여 얻어진 초기 및 보유된 내긁힘성 결과가 보다 높은 수준의 실리카를 갖는 코팅 조성물을 사용하여 수득된 결과와 유사함을 예시한다.

도 7 및 8은 실시예 25E에 따른 코팅 조성물의 횡단면에 대한 투과형 전자 현미경 상(105,000 배 확대)의 전자 현미경 사진이고, 도 9 및 10은 실시예 25G에 따른 코팅 조성물의 횡단면에 대한 투과형 전자 현미경 상(105,000 배 확대)의 전자 현미경 사진이다.

실시예 26

본 실시예는 고체 미립자 형태인 본 발명의 다수의 코팅 조성물들(실시예26B-26D)의 제조를 개시한다. 실시예 26C 및 26D의 조성물은 산화 알루미늄 형태의 무기 입자를 함유한다. 실시예 26C의 조성물에서, 상기 산화 알루미늄 입자들은 표면 활성제에 분산되었으며, 실시예 26D의 조성물에서 산화 알루미늄 입자는 실시예 A의 폴리실록산 폴리올에 분산되었다. 비교 실시예 26A 및 26B의 조성물들은 각각 표면 활성제를 함유하나, 산화 알루미늄은 함유하지 않는다. 상기 조성물들을 각각 하기 열거된 성분들을 헨쉘(Henschel) 블렌더에서 60 내지 90 초간 블렌딩하고 후속적으로 상기 혼합물을 베르너 & 플라이더러(Werner & Pfleiderer) 공회전 2 축 스크류 압출기에서 450 rpm의 스크류 속도 및 100 내지 125 ℃(212 내지 257 ℉)의 압출 온도로 압출시킴으로써 제조하였다. 이어서 상기 압출된 조성물들을 각각 ACM 분쇄기(마이크론 파우더 시스템스(Micron Powder Systems, Summit, NJ)로부터의 공기 분류 밀)를 사용하여 14 내지 27 μ의 입자 크기로 분쇄하여 분말 코팅 조성물을 제조하였다. 각각의 분말 코팅 조성물을 정전 분무 도포하여 패널들을 시험하고 내긁힘성에 대해서 평가하였다(하기 개시됨). 하기에 나타낸 양들은 중량부이다.

실시예 26A-26D의 분말 코팅 조성물을 전착성 프라이머(피피지 인더스트리즈 인코포레이티드(Pittsburgh, Pennsylvania)로부터 ED5051로서 상업적으로 입수할 수 있음)로 사전에 코팅한 시험 패널에 정전 분무 도포하였다. 상기 분말 코팅조성물을 2.3 내지 2.8 밀(58 내지 71 ㎛)의 필름 두께로 도포하고 293 ℉(145 ℃)의 온도에서 30 분간 경화시켰다. 생성된 코팅된 패널을 상술한 바와 같이 초기 20° 광택에 대해 평가하였다. 이어서 상기 코팅된 패널을 아틀라스 흠집 시험기와 하기의 과정을 사용하여 내긁힘성에 대해 시험하였다. 상기 장치의 팔 위의 아크릴 핑거에 클램핑된 펠트천을 사용하여, BON AMI 세정제가 도포된 각각의 코팅된 패널을 10 회 이중으로 문질렀다. 상기 시험된 패널 각각을 차가운 수돗물로 세척하고 완전히 건조시켰다. 이어서 각각의 시험 패널의 긁힌 표면을 20° 광택에 대해 재 평가하였다. 내긁힘성 시험 결과를 표면 흠집 후에 보유된 상기 20° 광택의 퍼센트로서 나타낸다. 즉, 내긁힘성(내흠집성)=(긁힌 20° 광택/초기 20° 광택)x100. 하기 표 6에 나타낸 시험 데이터들을 비교 형태로 기록한다. 즉, 실시예 26B 내지 26D에 대한 결과를 실시예 26A의 대조용 조성물에 대한 시험 결과와 비교한다. "+"는 상기 대조용 조성물에 비해 개선된 내긁힘성(내흠집성)을 나타낸다.

표 6에 나타낸 내긁힘성(내흠집성) 시험 데이터는 산화 알루미늄 입자 형태로 분말 코팅 조성물에 혼입된 입자에 의해 제공된 내긁힘성(내흠집성)의 개선을예시한다.

실시예 27

본 발명의 코팅 조성물을 하기 성분들의 혼합물로부터 제조하였다:

피피지(B&K)저머니로부터 입수할 수 있는 하도막인 Azuritblau를 초벌 처리된 강철 자동차 기판에 도포하였다. 상기 하도막을 12 내지 15 μ범위의 필름 두께로 형성시킨 다음, 80 ℃에서 5 분간 가열 플래싱시킨 후에 실시예 27의 코팅 조성물을 도포하였다. 실시예 27의 코팅 조성물을 상기 하도막에 웨트-온-웨트 분무 도포하여 35 내지 45 μ범위의 필름 두께의 투명도막을 형성시켰다. 이어서 상기 코팅재를 130 ℃에서 30 분간 경화시켰다.

실시예 28

하기에 개시된 코팅 조성물에 사용하기 위한 실릴화된 화합물을 하기와 같이 제조하였다:

실릴화된 화합물 A

본 실시예는 프로필렌 옥사이드와 반응한 카복실 그룹 잔기를 갖는 메틸 헥사하이드로프탈산 무수물과 트리메틸올프로판의 반-산 에스테르인 실릴화된 화합물의 제조를 예시한다.

교반기, 열전쌍, 온도 조절기, 펌프가 장착되고 밸브가 있는 포트가 달린 반응 용기를 트리메틸올프로판(바이엘 유에스에이로부터 상업적으로 입수할 수 있음) 1202.9 g, 트리페닐 포스핀(알드리치(Aldrich)(등록상표)로부터 상업적으로 입수할 수 있음) 14.4 g, 트리이소옥틸 포스파이트(GE 스페셜티 케미칼스(Specialty Chemicals)로부터 상업적으로 입수할 수 있음) 12.1 g 및 n-부틸 아세테이트(유니온 카바이드 케미칼스 앤드 플라스틱스 캄파니 인코포레티드로부터 상업적으로 입수할 수 있음) 800.0 g으로 충전시켰다.

상기 반응기를 115 ℃로 가열하고 메틸헥사하이드로프탈산 무수물(밀리켄 케미칼(Milliken Chemical)로부터 상업적으로 입수할 수 있음) 4436.7 g을 90 분에 걸쳐 가한다음, 115 ℃에서 4 시간 동안 유지시켰다. 프로필렌 옥사이드(피셔 사이언티픽 캄파니(Fisher Scientific Company)로부터 상업적으로 입수할 수 있음) 1533.4 g을 상기 반응기에 1 시간에 걸쳐 충전시켰다. 상기 반응을 상기 산 가가 KOH 5.38 ㎎/g 미만일 때까지 4 시간 동안 유지시켰다. 잔류 프로필렌 옥사이드를 최대 96 ℃에서 60 내지 80 ㎜Hg에서 진공 증류에 의해 제거하였다. 생성된 생성물은 95.25%의 총 고체 함량을 가졌다.

상기 생성물을 하기의 과정에 따라 실릴화시켰다: 상술한 물질 637.6g(95.25% 고체)을 오버헤드 교반기, 질소 유입구, 열전쌍, 부가 깔때기 및 응축기가 장착된 반응 플라스크에 충전시켰다. 온도를 1 시간 동안 질소 살포에 의해 110 ℃로 증가시켜 상기 시스템을 확실히 건조시켰다. 이어서 상기 온도를 질소 블랭킷 하에서 85 ℃로 감소시키고, 이 시점에서 헥사메틸디실라잔(알드리치(등록상표)로부터 상업적으로 입수할 수 있음) 180.9 g을 30 분에 걸쳐 적가하였다. 상기 반응을 추가로 1 시간 동안 속행시키고, 이 시점에서 질소를 살포시켰다. 하이드록실 잔기에 상응하는 IR 피이크의 크기가 무시할정도로 되면 상기 반응이 완료된 것으로 간주하였다. 암모니아(부산물)가 제거될 때까지 85 ℃에서 질소 살포 하에 상기 용액을 계속 교반하였다. 이론적인 수지 고체 함량은 96.3%이었다.

실릴화된 화합물 B

본 실시예는 프로필렌 옥사이드와 반응한 카복실 그룹 잔기를 갖는 메틸 헥사하이드로프탈산 무수물과 트리메틸올프로판의 반-산 에스테르인 실릴화된 화합물의 제조를 예시한다.

교반기, 열전쌍, 온도 조절기, 펌프가 장착되고 밸브가 있는 포트가 달린 반응 용기를 트리메틸올프로판(바이엘 유에스에이로부터 상업적으로 입수할 수 있음) 550.0 g, 트리페닐 포스핀(알드리치(등록상표)로부터 상업적으로 입수할 수 있음) 6.8 g, 트리이소옥틸 포스파이트(GE 스페셜티 케미칼스로부터 상업적으로 입수할 수 있음) 5.57 g 및 n-부틸 아세테이트(유니온 카바이드 케미칼스 앤드 플라스틱스 캄파니 인코포레티드로부터 상업적으로 입수할 수 있음) 205.7 g으로 충전시켰다.상기 반응기를 115 ℃로 가열하고 메틸헥사하이드로프탈산 무수물(밀리켄 케미칼로부터 상업적으로 입수할 수 있음) 2030 g을 90 분에 걸쳐 가한다음, 115 ℃에서 4 시간 동안 유지시켰다. 상기 반응기를 100 ℃로 냉각시키고 프로필렌 옥사이드(피셔 사이언티픽 캄파니로부터 상업적으로 입수할 수 있음) 769.9 g을 상기 반응기에 1 시간에 걸쳐 가하였다. 상기 반응을 산 가가 KOH 3.1 ㎎/g일 때까지 100 ℃에서 5 시간 동안 유지시켰다. 잔류 프로필렌 옥사이드를 70 ℃에서 60 내지 80 ㎜Hg에서 진공 증류에 의해 제거하였다. 생성된 생성물은 95.08%의 총 고체 함량을 가졌다.

상기 생성물을 하기의 과정에 따라 실릴화시켰다: 상술한 물질 3449.3 g(80.0% 고체)을 오버헤드 교반기, 질소 유입구, 열전쌍, 부가 깔때기 및 응축기가 장착된 반응 플라스크에 충전시켰다. 온도를 1 시간 동안 질소 살포에 의해 110 ℃로 증가시켜 상기 시스템을 확실히 건조시켰다. 이어서 상기 온도를 질소 블랭킷 하에서 85 ℃로 감소시키고, 이 시점에서 헥사메틸디실라잔(알드리치(등록상표)로부터 상업적으로 입수할 수 있음) 821.9 g을 1 시간에 걸쳐 적가하였다. 상기 반응을 추가로 15 시간 동안 속행시키고, 이 시점에서 질소를 살포시켰다. 하이드록실 잔기에 상응하는 IR 피이크의 크기가 무시할정도로 되면 상기 반응이 완료된 것으로 간주하였다. 암모니아(부산물)가 제거될 때까지 85 ℃에서 질소 살포 하에 상기 용액을 계속 교반하였다. 이론적인 수지 고체 함량은 96.3%이었다.

하기 개시된 코팅 조성물에 사용하기 위한 실리카 분산액, 폴리실록산 폴리올 및 조성물 예비 혼합물을 하기와 같이 제조하였다:

실리카 분산액

콜로이드 실리카 분산액을 실시예 23C의 실리카 분산액을 비례적으로 규모 확대시킨 배치로부터 제조하였다.

폴리실록산 폴리올

폴리실록산 폴리올은 3 내지 7의 대략적인 중합도, 즉 (Si-O)₃내지 (Si-O)₇을 갖는 반응성 실리콘 유체의 하이드로실릴화 산물이다. 상기 폴리실록산 폴리올을 하기 나타낸 비율의 성분들의 혼합물을 비례적으로 규모 확대시킨 배치로부터 제조하였다:

질소 블랭킷을 유지시키는 수단이 장착된 적합한 반응 용기에 충전물 I과 전체 단량체 고체의 20 내지 25 ppm에 해당하는 양의 중탄산 나트륨을 주변 조건에서 가하고 상기 온도를 질소 블랭킷 하에서 75 ℃로 점진적으로 증가시켰다. 상기 온도에서, 충전물 II의 5.0%를 교반 하에서 가한 다음, 전체 단량체 고체를 기준으로 활성 백금 10 ppm에 해당하는 충전물 III를 가하였다. 이어서 상기 반응은 95 ℃로 발열하였고, 이 시점에서 상기 온도가 95 ℃를 초과하지 않도록 하는 속도로 충전물 II의 나머지를 가하였다. 상기 첨가의 완료 후에, 반응 온도를 95 ℃에서 유지시키고 적외선 분광측정법에 의해 수소화 규소 흡수 밴드(Si-H, 2150 cm^-1)의 소멸에 대해 감시하였다.

조성물 예비 혼합물

하기 논의된 코팅 조성물의 선택된 성분들의 예비 혼합물을 각각의 성분들을 교반하면서 순차적으로 혼합시킴으로써 제조하였다.

예비 혼합물 1:

예비 혼합물 2:

예비 혼합물 3:

예비 혼합물 4:

예비 혼합물 1, 2, 3 및 4로부터의 성분들의 예비 혼합물을 코팅 조성물 5 내지 16에 사용하였다. 코팅 조성물 5 내지 16의 제조를 위한 성분들을 하기 표 7 내지 9에 나타낸다. 나타낸 양들은 전체 중량 부(g)이며 괄호 안의 양은 상기 조성물을 형성하는 성분들의 수지 고체의 총 중량을 기준으로 하는 중량%이다. 각각의 성분을 교반하면서 순차적으로 혼합하였다.

시험

코팅 조성물 5 내지 16을 착색된 하도막에 분무 도포하여 초벌 처리된 전기 코팅된 강철 패널 상에 컬러+투명 복합 코팅재를 형성시켰다. 사용된 패널은ED5100 전기 도막 및 PCV70100M 프라이머(상기는 모두 피피지 인더스트리즈 인코포레이티드로부터 입수할 수 있음)로 코팅된 냉간 압연된 강철 패널(크기 4 in x 12 in(10.16 ㎝ x 30.48 ㎝))이었다. 상기 시험 패널은 ACT 레보라토리즈 인코포레이티드(Hillsdale, Michigan)로부터 APR30471로서 입수할 수 있다.

코팅 조성물 5 내지 9를 2 개의 상이한 하도막, 즉 HWB9517(피피지 인더스트리즈 인코포레이티드로부터 상업적으로 입수할 수 있는 블랙 착색된 수성 아크릴/멜라민 하도막) 및 하도막 X(블랙 착색된 수성 아크릴/멜라민 하도막)(상기에 대한 배합은 하기에 제공된다)에 대해서 시험하였다. 코팅 조성물 10 내지 16을 하도막 X에 대해서 평가하였다.

하도막 X

2 개의 하도막 도막들을 주변 온도(70 ℉(21 ℃))에서 전기 코팅되고 초벌 처리된 강철 패널에 자동 분무 도포하였다. 상기 2 개의 하도막 층들의 도포 사이에 플래싱 처리를 하지 않았다. 0.5 내지 0.7 밀(13 내지 17 ㎛) 범위의 하도막의 전체 건조 필름 두께를 목적으로 하였다. 두번째 하도막을 도포한 후에, 주변 온도에서 1 내지 10 분 공기 플래싱시킨 후에 상기 하도된 패널을 강제로 플래싱시켰다. HWB9517로 하도된 패널에 대해서, 상기 강제 플래싱을 200 ℉(93 ℃)에서 10 분간 수행하였다. 하도막 X로 하도된 패널에 200 ℉(93 ℃)에서 5 분간 강제로 플래싱시켰다. 코팅 조성물 5 내지 16을 각각 주변 온도에서 2 개 도막의 하도된 패널에 상기 도포들 사이에 주변 온도에서 90 초 플래싱시키면서 주변 온도에서 자동 분무 도포하였다. 전체 투명 도막을 1.6 내지 1.8 밀(41 내지 46 ㎛)의 건조 필름 두께로 도포하였다. 모든 코팅재를 주변 온도에서 10 분간 공기 플래싱시켰다. 각 코팅재로부터 제조된 패널들을 285 ℉(141 ℃)에서 30 분간 소성시켜 상기 코팅재(들)를 완전히 경화시켰다. 상기 패널들을 수평 위치로 소성시켰다.

재 도막 부착을 위해서, 각 패널을 하기 나타내는 바와 같이 또 다른 하도막 과 투명 도막 층 또는 투명 도막 단독 층으로 코팅하였다. 실시예 5 내지 9를 각각의 원래 패널에 따라 HWB9517 또는 하도막 X 및 코팅 조성물 5 내지 9로 다시 코팅하였다. 실시예 10 내지 16을 각각의 원래 패널에 따라 하도막 X 및 코팅 조성물 10 내지 16으로 다시 코팅하였다. 예를 들어, 원래의 HWB9517 위의 코팅 조성물 5(상기 제조)를 HWB9517 및 코팅 조성물 5 투명 도막으로 다시 코팅하였다.실시예 5 내지 16으로부터의 원래 패널의 1/2을 하도 및 상도하고 상기 패널의 나머지 반을 단지 투명 도막으로 코팅하였다. 상기 패널을 다시 코팅하기 위해서, 상기 원래 패널의 바닥의 반을 알루미늄 호일로 덮고, 이어서 각 하도막들을 상술한 바와 같이 자동 분무 도포하였다. 상기 호일을 제거하여, 상부 반이 하도막으로 코팅되고 상기 바닥의 반이 여전히 원래의 코팅 층만을 갖는 원래의 패널이 생성되었다. 상기 패널들을 상술한 바와 같이 강제 플래싱시켰다. 이어서 각각의 투명도막을 상술한 바와 같이 전체 패널에 자동 분무 도포하였다. 생성된 패널을 원래의 분무 도포로부터의 하도막/투명도막 및 상기 재 코팅된 분무 도포로부터의 또 다른 하도막/투명도막 층(B/C//B/C)으로 반만 코팅하였다. 생성된 패널의 나머지 반을 원래의 분무 도포로부터의 하도막/투명도막 및 상기 재 코팅된 분무 도포로부터의 또 다른 투명도막 층(B/C//C)으로 코팅하였다.

하기 표 10에 HWB9517 하도막에 대한 실시예 5 내지 9에 대해서, 및 하기 표 11에 하도막 X에 대한 실시예 5 내지 16에 대해서 상기 코팅재들의 성질을 나타낸다.

실시예 29

이중 경화(자외선 및 열 경화) 코팅 조성물을 하기 논의되는 바와 같이 제조하고 평가하였다.

코팅 조성물을 하기 표에 나타낸 순서로 교반 하에서 각각의 성분들을 가함으로써 제조하였다. 아크릴 폴리올과 이소시아누레이트를 예비 블렌딩 한 후에 다른 성분들에 첨가하였다.

상기 코팅 조성물을 하기 개시하는 바와 같이 예비 처리되고 하도된 패널에 도포하였다. 사용된 패널은 ED5000 전기 도막(피피지 인더스트리즈 인코포레이티드로부터 입수할 수 있음)로 코팅된 냉간 압연된 강철 패널(크기 4 in x 12in(10.16 ㎝ x 30.48 ㎝))이었다. 상기 시험 패널은 ACT 레보라토리즈 인코포레이티드(Hillsdale, Michigan)로부터 입수할 수 있다. 하도막(피피지 인더스트리즈 인코포레이티드로부터 입수할 수 있는 BWB-8555 블랙 수성 하도막)을 0.6 밀(15 ㎛) 건조 필름 두께로 분무 도포하고 285 ℉(141 ℃)에서 30 분간 완전히 소성시켰다. 본 발명의 코팅 조성물을 7 밀(179 ㎛)의 드로우다운 봉을 사용하여 상기 하도막 위에 대략 1.0 내지 1.2 밀(26 내지 31 ㎛) 건조 필름 두께로 도포하였다. 상기 투명 도막을 주변 온도(25 ℃)에서 5 분간 플래싱시키고 이어서 70 ft/분(21.3 m/분)의 선속도에서 576 mJ/㎠의 자외선을 사용하여 경화시킨 다음 285 ℉(141 ℃)에서 30 분간 열 경화시켰다.

상기 패널 상의 코팅재를 하기와 같이 내긁힘성에 대해 평가하였다. 20° 광택을 통계학적 Novo-Gloss 20° 광택계(폴 엔 가드너 캄파니 인코포레이티드로부터 입수할 수 있음)를 사용하여 측정하였다. 아틀라스 일렉트리컬 디바이시즈 캄파니로부터 입수할 수 있는 아틀라스 AATCC 긁힘 시험기 모델 CM-5를 사용하여 칭량된 사포로 10 회 이중으로 문질러 선형으로 긁음으로써 코팅된 기재에 긁힘 시험을 가할 수 있다. 상기 사포는 3M 281Q WETORDRY^TMPRODUCTION^TM9 미크론 연마지 시트(쓰리엠 캄파니, St. Paul, MN로부터 입수할 수 있음)이다. 이어서 패널을 수돗물로 헹구고 종이 타월로 조심스럽게 가볍게 두드려 건조시킨다. 20° 광택을 각 시험 패널의 긁힌 영역 상에서 측정한다(상기 초기 20° 광택에 대해 사용된 것과 동일한 광택계 사용). 상기 긁힌 영역으로부터 판독되는 최저의 20° 광택을 사용하여, 긁힘 결과를 긁힘 시험 후 보유되는 초기 광택의 퍼센트로서 하기식, 즉 100% x 긁힌 광택/초기 광택을 사용하여 기록한다. 보유된 광택의 %에 대해 보다 큰 값이 바람직하다.

시험 결과를 하기 표 12에 나타낸다.

실시예 30

3 내지 7의 대략적인 중합도, 즉 (Si-O)₃내지 (Si-O)₇을 갖는 반응성 실리콘 유체의 하이드로실릴화 산물인 폴리실록산 폴리올을 제조하였다. 상기 폴리실록산 폴리올을 하기 나타낸 비율의 성분들의 혼합물을 비례적으로 규모 확대시킨 배치로부터 제조하였다:

질소 블랭킷을 유지시키는 수단이 장착된 적합한 반응 용기에 충전물 I과 전체 단량체 고체의 20 내지 25 ppm에 해당하는 양의 중탄산 나트륨을 주변 조건에서 가하고 상기 온도를 질소 블랭킷 하에서 75 ℃로 점진적으로 증가시켰다. 상기 온도에서, 충전물 II의 5.0%를 교반 하에서 가한 다음, 전체 단량체 고체를 기준으로 활성 백금 10 ppm에 해당하는 충전물 III를 가하였다. 이어서 상기 반응은 95 ℃로 발열하였고, 이 시점에서 상기 온도가 95 ℃를 초과하지 않도록 하는 속도로 충전물 II의 나머지를 가하였다. 상기 첨가의 완료 후에, 반응 온도를 95 ℃에서 유지시키고 적외선 분광측정법에 의해 수소화 규소 흡수 밴드(Si-H, 2150 cm^-1)의 소멸에 대해 감시하였다.

실리카 분산액 AA

콜로이드 실리카 분산액을 하기와 같이 제조하였다. 진공 증류 장치가 장착된 4-목 반응 플라스크를 N₂로 플러싱시켰다. 상기 반응 플라스크에 상술한 폴리실록산 폴리올 1500.9 g, 콜로이드 실리카인 ORGANOSILICASOL MT-ST(니싼 케미칼스로부터 상업적으로 입수할 수 있음) 3751.1 g 및 메틸 아밀 케톤 960.4 g을 가하였다. 생성된 혼합물을 70 mmHg 및 31 ℃에서 진공 증류시켰다.

필름 형성 조성물

제형 예비 혼합물:(각각의 성분들을 교반하면서 순차적으로 혼합하였다)

실시예 1(99-346-91A)

실시예 1로부터의 성분들의 예비 혼합물을 실시예 2 및 3에 사용하였다. 실시예 2 및 3에 대한 조성물을 하기 표 1에 나타낸다. 나타낸 양은 전체 중량 부(g)이고 괄호안의 양은 수지 고체의 중량을 기준으로 하는 중량%이다. 각각의 성분들을 교반하면서 순차적으로 혼합하였다.

시험

실시예 2 및 3의 필름 형성 조성물을 착색된 하도막에 분무 도포하여 초벌 처리된 전기 코팅된 강철 패널 상에 컬러+투명 복합 코팅재를 형성시켰다. 사용된 패널은 ED5100 전기 도막 및 PCV70100M 프라이머(상기는 모두 피피지 인더스트리즈 인코포레이티드로부터 입수할 수 있음)로 코팅된 냉간 압연된 강철 패널(크기 4 in x 12 in(10.16 ㎝ x 30.48 ㎝))이었다. 상기 시험 패널은 ACT 레보라토리즈 인코포레이티드(Hillsdale, Michigan)로부터 APR30471로서 입수할 수 있다.

피피지 인더스트리즈 인코포레이티드로부터 입수할 수 있는 블랙 착색된 수성 아크릴/멜라민 하도막(하도막 Z)을 사용하였다. 하도막 Z에 대한 배합을 하기에 나타낸다.

하도막 Z

하도막들을 주변 온도(70 ℉(21 ℃))에서 전기 코팅되고 초벌 처리된 강철 패널에 자동 분무 도포하였다. 상기 2 개의 하도막 층들의 도포 사이에 플래싱 처리를 하지 않았다. 0.66 밀(17 ㎛)의 전체 건조 필름 두께를 목적으로 하였다. 두번째 하도막을 도포한 후에, 주변 온도에서 1 내지 10 분 공기 플래싱시킨 후에 상기 하도된 패널을 강제로 플래싱시켰다. 상기 강제 플래싱을 200 ℉(93 ℃)에서 5 분간 수행하였다. 실시예 2 및 3의 투명 코팅 조성물을 각각 주변 온도에서 2 개 도막의 하도된 패널에 상기 도포들 사이에 주변 온도에서 90 초 플래싱시키면서 주변 온도에서 자동 분무 도포하였다. 전체 투명 도막을 1.78 밀(45 ㎛)의 건조 필름 두께로 도포하였다. 모든 코팅재를 주변 온도에서 10 분간 공기 플래싱시켰다. 각 코팅재로부터 제조된 패널들을 285 ℉(141 ℃)에서 30 분간 소성시켜 상기 코팅재(들)를 완전히 경화시켰다. 상기 패널들을 수평 위치로 소성시켰다.

상기 코팅재에 대한 성질을 하기 표 14에 나타낸다.

실시예 31

본 발명의 코팅 조성물을 하기 성분들의 혼합물로부터 제조하였다:

본 발명의 코팅 조성물을 또한 하기 성분들의 혼합물로부터 제조하였다:

본 발명의 조성물들은 코팅 용도에 다양한 이점들, 예를 들어 비 제한적으로 양호한 초기 및 보유된 내흠집성, 양호한 외관 특성, 예를 들어 광택 및 상의 명료성, 및 물리적 성질, 예를 들어 양호한 가요성과 내후성을 제공할 수 있다.

당해 분야의 숙련가들은 본 발명의 넓은 개념으로부터 이탈됨없이 상술한 실시태양들에 대해 변화를 수행할 수 있음을 알 것이다. 따라서, 본 발명이 상술한 특정 실시태양들로 제한되지 않지만, 본 발명의 진의 및 범위내에 있는 변경들을 첨부된 청구의 범위에 의해 한정되는 바와 같이 포함하고자 함은 물론이다.

Claims (139)

1. 표면 영역 내에 있는 입자들의 농도가 벌크 영역 내에 있는 입자들의 농도보다 큰, 조성물 전체를 통해 다수개의 입자들을 포함하는 경화된 조성물.
2. 제 1 항에 있어서, 열 경화된 조성물.
3. 제 1 항에 있어서, 이온화 조사에 노출시킴으로써 경화된 조성물.
4. 제 1 항에 있어서, 화학선 조사에 노출시킴으로써 경화된 조성물.
5. 제 2 항에 있어서, (a) 이온화 조사 또는 화학선 조사 및 (b) 열 에너지에 노출시킴으로써 경화된 조성물.
6. 제 1 항에 있어서, 긁힘 시험 후에 초기 20° 광택의 40% 이상이 보유되도록하는 초기 내긁힘성 값을 갖는 경화된 조성물.
7. 제 6 항에 있어서, 긁힘 시험 후에 초기 20° 광택의 50% 이상이 보유되도록 하는 초기 내긁힘성 값을 갖는 경화된 조성물.
8. 제 7 항에 있어서, 긁힘 시험 후에 초기 20° 광택의 70% 이상이 보유되도록 하는 초기 내긁힘성 값을 갖는 경화된 조성물.
9. 제 1 항에 있어서, 긁힘 시험 후에 초기 20° 광택의 30% 이상이 보유되도록 하는 보유된 내긁힘성 값을 갖는 경화된 조성물.
10. 제 9 항에 있어서, 긁힘 시험 후에 초기 20° 광택의 40% 이상이 보유되도록 하는 보유된 내긁힘성 값을 갖는 경화된 조성물.
11. 제 10 항에 있어서, 긁힘 시험 후에 초기 20° 광택의 60% 이상이 보유되도록 하는 보유된 내긁힘성 값을 갖는 경화된 조성물.
12. 제 1 항에 있어서, 다수개의 입자들을 포함하는 성분들로부터 제조된 코팅 조성물로부터 제조되는 경화된 조성물.
13. 제 12 항에 있어서, 입자들이 조성물에 혼입되기 전에 100 μ미만의 평균 입자 크기를 갖는 경화된 조성물.
14. 제 13 항에 있어서, 입자들이 조성물에 혼입되기 전에 50 μ미만의 평균 입자 크기를 갖는 경화된 조성물.
15. 제 12 항에 있어서, 입자들이 조성물에 혼입되기 전에 1 내지 1000 ㎚ 범위의 평균 입자 크기를 갖는 경화된 조성물.
16. 제 15 항에 있어서, 입자들이 조성물에 혼입되기 전에 1 내지 100 ㎚ 범위의평균 입자 크기를 갖는 경화된 조성물.
17. 제 16 항에 있어서, 입자들이 조성물에 혼입되기 전에 5 내지 50 ㎚ 범위의 평균 입자 크기를 갖는 경화된 조성물.
18. 제 12 항에 있어서, 입자들이 코팅 조성물을 형성하는 다른 성분들에 첨가 시, 상기 코팅 조성물을 형성하는 성분들의 수지 고체의 총 중량을 기준으로 0.01 내지 75 중량% 범위의 양으로 상기 코팅 조성물 중에 존재하는 경화된 조성물.
19. 제 18 항에 있어서, 입자들이 0.1 중량% 이상의 양으로 존재하는 경화된 조성물.
20. 제 19 항에 있어서, 입자들이 0.5 중량% 이상의 양으로 존재하는 경화된 조성물.
21. 제 20 항에 있어서, 입자들이 5 중량% 이상의 양으로 존재하는 경화된 조성물.
22. 제 1 항에 있어서, 입자들이 10 중량% 미만의 양으로 존재하는 경화된 조성물.
23. 제 1 항에 있어서, 다수개의 입자들이 무기 입자, 복합 입자 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 경화된 조성물.
24. 제 23 항에 있어서, 입자들이 발연 실리카, 비결정성 실리카, 콜로이드 실리카, 알루미나, 콜로이드 알루미나, 이산화 티탄, 산화 세슘, 산화 이트륨, 콜로이드 이트리아, 지르코니아, 콜로이드 지르코니아 및 임의의 상기 물질들의 혼합물 중에서 선택되는 경화된 조성물.
25. 제 23 항에 있어서, 입자들이 표면 처리된 경화된 조성물.
26. 제 23 항에 있어서, 입자들이 콜로이드 실리카를 포함하는 경화된 조성물.
27. 제 1 항에 있어서, 하나 이상의 표면 활성제가 코팅 조성물의 제조 도중 존재하는 경화된 조성물.
28. 제 27 항에 있어서, 하나 이상의 표면 활성제가 하나 이상의 폴리실록산 및 하나 이상의 플루오로중합체 중에서 선택되는 경화된 조성물.
29. 제 28 항에 있어서, 하나 이상의 표면 활성제가 하나 이상의 반응성 작용기를 갖는 폴리실록산 중에서 선택되는 경화된 조성물.
30. 제 28 항에 있어서, 하나 이상의 폴리실록산이 2 개 이상의 반응성 작용기를 포함하는 경화된 조성물.
31. 제 29 항에 있어서, 하나 이상의 반응성 작용기가 하이드록실 그룹, 카복실그룹, 이소시아네이트 그룹, 보호된 폴리이소시아네이트 그룹, 1 급 아민 그룹, 2 급 아민 그룹, 아미드 그룹, 카바메이트 그룹, 우레아 그룹, 우레탄 그룹, 비닐 그룹, 불포화된 에스테르 그룹, 말레이미드 그룹, 푸마레이트 그룹, 무수물 그룹, 하이드록시 알킬아미드 그룹 및 에폭시 그룹 중에서 선택되는 경화된 조성물.
32. 제 31 항에 있어서, 하나 이상의 반응성 작용기가 하이드록실 그룹 및 카바메이트 그룹 중에서 선택되는 경화된 조성물.
33. 제 31 항에 있어서, 하나 이상의 반응성 작용기가 하이드록실 그룹 및 카바메이트 그룹 중에서 선택된 2 개 이상의 반응성 작용기를 포함하는 그룹인 경화된 조성물.
34. 제 29 항에 있어서, 하나 이상의 반응성 작용기가 옥시알킬렌 그룹 및 2 개 이상의 하이드록실 그룹을 포함하는 그룹인 경화된 조성물.
35. 제 1 항에 있어서, 하나 이상의 반응물이 코팅 조성물의 제조 도중 존재하는경화된 조성물.
36. 제 35 항에 있어서, 하나 이상의 반응물이 하나 이상의 경화제 중에서 선택되는 경화된 조성물.
37. 제 36 항에 있어서, 하나 이상의 경화제가 아미노플라스트 수지, 폴리이소시아네이트, 보호된 이소시아네이트, 폴리에폭사이드, 폴리산 및 폴리올 중에서 선택되는 경화된 조성물.
38. 제 37 항에 있어서, 하나 이상의 경화제가 폴리이소시아네이트와 아미노플라스트 수지 중에서 선택되는 경화된 조성물.
39. 제 36 항에 있어서, 하나 이상의 경화제가 코팅 조성물을 형성하는 다른 성분들에 첨가 시, 상기 코팅 조성물을 형성하는 성분들의 수지 고체의 총 중량을 기준으로 2 내지 65 중량% 범위의 양으로 존재하는 경화된 조성물.
40. 제 39 항에 있어서, 하나 이상의 경화제가 5 중량% 이상의 양으로 존재하는 경화된 조성물.
41. 제 40 항에 있어서, 하나 이상의 경화제가 10 중량% 이상의 양으로 존재하는 경화된 조성물.
42. 제 35 항에 있어서, 하나 이상의 필름 형성 물질을 포함하는 성분들로부터 제조된 경화된 조성물.
43. 제 42 항에 있어서, 하나 이상의 필름 형성 물질이 하나 이상의 반응성 작용기를 포함하는 경화된 조성물.
44. 제 43 항에 있어서, 하나 이상의 필름 형성 물질이 하이드록실 그룹, 카바메이트 그룹, 에폭시 그룹, 이소시아네이트 그룹 및 카복실 그룹 중에서 선택된 하나 이상의 반응성 작용기를 포함하는 경화된 조성물.
45. 제 44 항에 있어서, 하나 이상의 필름 형성 물질이 하이드록실 그룹 및 카바메이트 그룹 중에서 선택된 하나 이상의 반응성 작용기를 포함하는 경화된 조성물.
46. 제 28 항에 있어서, 하나 이상의 폴리실록산의 하나 이상의 반응성 작용기와 반응성인 하나 이상의 작용기를 포함하는 하나 이상의 반응물이 코팅 조성물의 제조 도중 존재하는 경화된 조성물.
47. 제 46 항에 있어서, 하나 이상의 반응물이 하나 이상의 필름 형성 물질 중에서 선택되는 경화된 조성물.
48. 제 47 항에 있어서, 하나 이상의 필름 형성 물질이 하나 이상의 폴리실록산 이외에 상기 폴리실록산과 상이한, 하나 이상의 반응성 작용기를 포함하는 중합체 중에서 선택되는 경화된 조성물.
49. 제 35 항에 있어서, 하나 이상의 반응물이 실릴 그룹으로 보호된 하나 이상의 반응성 작용기를 갖는 하나 이상의 물질을 포함하는 경화된 조성물.
50. 제 49 항에 있어서, 실릴 보호 그룹이 하기 화학식 IX를 갖는 경화된 조성물:

    화학식 IX

    상기 식에서,

    각각의 R₁, R₂및 R₃는 동일하거나 상이할 수 있으며, 수소, 탄소수 1 내지 18의 알킬 그룹, 페닐 그룹 또는 알릴 그룹을 나타낸다.
51. 제 49 항에 있어서, 하나 이상의 반응성 작용기가 하이드록실 그룹, 카바메이트 그룹, 카복실 그룹 및 아미드 그룹중에서 선택되는 경화된 조성물.
52. 제 49 항에 있어서, 작용기와 반응하여 실릴 그룹을 형성할 수 있는 화합물이 헥사메틸디실라잔, 트리메틸클로로실란, 트리메틸실릴디에틸아민, t-부틸 디메틸실릴 클로라이드, 디페닐 메틸실릴 클로라이드, 헥사메틸 디실릴아지드, 헥사메틸 디실록산, 트리메틸실릴 트리플레이트, 헥사메틸디실릴 아세트아미드 및 임의의 상기 화합물들의 혼합물 중에서 선택되는 경화된 조성물.
53. 제 49 항에 있어서, 하나 이상의 반응물이 에스테르 결합, 우레탄 결합, 우레아 결합, 아미드 결합, 실록산 결합 및 에테르 결합 중에서 선택된 하나 이상의 결합, 또는 폴리에스테르, 아크릴 중합체, 폴리우레탄, 폴리에테르, 폴리우레아, 폴리아미드와 같은 중합체 및 임의의 상기 중합체들의 공중합체를 포함하는 주쇄를 갖는 경화된 조성물.
54. 제 49 항에 있어서, 하나 이상의 물질이 하기 화학식 X를 갖는 하나 이상의 화합물을 포함하는 경화된 조성물:

    화학식 X
55. 제 1 항에 있어서, 하나 이상의 촉매가 코팅 조성물의 제조 도중 또한 존재하는 경화된 조성물.
56. 제 55 항에 있어서, 하나 이상의 촉매가 산 촉매인 경화된 조성물.
57. 제 56 항에 있어서, 하나 이상의 촉매가 산 포스페이트, 치환된 설폰산 및 비 치환된 설폰산 중에서 선택되는 경화된 조성물.
58. 제 57 항에 있어서, 하나 이상의 촉매가 페닐 산 포스페이트인 경화된 조성물.
59. 제 56 항에 있어서, 하나 이상의 촉매가 하나 이상의 반응물의 하나 이상의 작용기와 하나 이상의 폴리실록산의 하나 이상의 반응성 작용기 간의 반응을 가속화시키기에 충분한 양으로 조성물의 제조 도중 존재하는 경화된 조성물.
60. 제 59 항에 있어서, 하나 이상의 촉매가 코팅 조성물을 형성하는 성분들의 수지 고체의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 5 중량% 범위의 양으로 조성물의 제조 도중 존재하는 경화된 조성물.
61. 제 1 항에 있어서, 단일도막 상도막인 경화된 조성물.
62. 제 1 항에 있어서, 하도막의 적어도 일부 위에 도포된 투명한 상도막인 경화된 조성물.
63. 제 1 항에 있어서, 전착성 코팅 조성물로부터 제조된 경화된 조성물.
64. 제 29 항에 있어서, 하나 이상의 폴리실록산이 하나 이상의 하기 화학식 I의 단위를 갖는 경화된 조성물:

    화학식 I

    R¹ _nR² _mSiO_(4-n-m)/2

    상기 식에서,

    각각의 R¹은 동일하거나 상이할 수 있으며, H, OH, 1가 탄화수소 그룹 또는 1가 실록산 그룹이고;

    각각의 R²는 동일하거나 상이할 수 있으며, 하나 이상의 반응성 작용기를 포함하는 그룹을 나타내고;

    m 및 n은 0<n<4, 0<m<4 및 2≤(m+n)<4의 요건을 만족시킨다.
65. 제 64 항에 있어서, 각각의 R²가 동일하거나 상이할 수 있으며, 하이드록실 그룹, 카복실 그룹, 이소시아네이트 그룹, 보호된 폴리이소시아네이트 그룹, 1 급 아민 그룹, 2 급 아민 그룹, 아미드 그룹, 카바메이트 그룹, 우레아 그룹, 우레탄 그룹, 비닐 그룹, 불포화된 에스테르 그룹, 말레이미드 그룹, 푸마레이트 그룹, 무수물 그룹, 하이드록시 알킬아미드 그룹 및 에폭시 그룹 중에서 선택된 하나 이상의 반응성 작용기를 포함하는 그룹을 나타내는 경화된 조성물.
66. 제 28 항에 있어서, 하나 이상의 폴리실록산이 하기 화학식 II 또는 III을 갖는 경화된 조성물:

    화학식 II

    화학식 III

    상기 식들에서,

    m은 1 이상의 값을 갖고;

    m'는 0 내지 75의 범위이고;

    n은 0 내지 75의 범위이고;

    n'는 0 내지 75의 범위이고;

    각각의 R은 동일하거나 상이할 수 있으며, H, OH, 1 가 탄화수소 그룹, 1 가 실록산 그룹, 및 임의의 상기 그룹들의 혼합물 중에서 선택되고;

    R^a는 하기 화학식 IV를 포함한다:

    화학식 IV

    -R³-X

    상기 식에서,

    -R³는 알킬렌 그룹, 옥시알킬렌 그룹, 알킬렌 아릴 그룹, 알케닐렌 그룹, 옥시알케닐렌 그룹 및 알케닐렌 아릴 그룹 중에서 선택되고;

    X는 하이드록실 그룹, 카복실 그룹, 이소시아네이트 그룹, 보호된 폴리이소시아네이트 그룹, 1 급 아민 그룹, 2 급 아민 그룹, 아미드 그룹, 카바메이트 그룹, 우레아 그룹, 우레탄 그룹, 비닐 그룹, 불포화된 에스테르 그룹, 말레이미드 그룹, 푸마레이트 그룹, 무수물 그룹, 하이드록시 알킬아미드 그룹 및 에폭시 그룹 중에서 선택된 하나 이상의 반응성 작용기를 포함하는 그룹을 나타낸다.
67. 제 29 항에 있어서, 하나 이상의 폴리실록산이 적어도 하기의 반응물들, 즉 (i) 하나 이상의 하기 화학식 VI의 폴리실록산; 및 (ii) 하나 이상의 1 급 아히드록실 그룹 및 하이드로실릴화 반응을 겪을 수 있는 하나 이상의 불포화 결합을 포함하는 하나 이상의 분자의 반응 생성물인 경화된 조성물:

    화학식 VI

    상기 식에서,

    각각의 치환기 R은 동일하거나 상이할 수 있으며, H, OH, 1 가 탄화수소 그룹, 실록산 그룹, 및 임의의 상기 그룹들의 혼합물 중에서 선택된 그룹을 나타내고;

    R로 나타낸 그룹들 중 하나 이상이 H이고;

    n'가 0 내지 100의 범위이고;

    상기 하나 이상의 폴리실록산의 SiH 함량%가 2 내지 50%의 범위이다.
68. 기재 및 상기 기재의 적어도 일부 위에 침착된 제 1 항에 따른 경화된 조성물을 포함하는 코팅된 기재.
69. 기재의 적어도 일부 위에 다수개의 입자 및 표면 활성제를 포함하는 성분들로부터 제조된 코팅 조성물을 도포하고, 상기 기재에 도포 후에 상기 코팅 조성물을 경화시킴을 포함하는, 상기 기재 상에 제 1 항에 따른 경화된 조성물을 형성시키는 방법.
70. 제 69 항에 있어서, 코팅 조성물을 기재에 도포시킨 후에 열 경화시키는 방법.
71. 제 69 항에 있어서, 코팅 조성물을 기재에 도포시킨 후에 이온화 조사에 노출시킴으로써 경화시키는 방법.
72. 제 69 항에 있어서, 코팅 조성물을 기재에 도포시킨 후에 화학선 조사에 노출시킴으로써 경화시키는 방법.
73. 코팅 조성물을 기재에 도포시킨 후에 (a) 이온화 조사 또는 화학선 조사 및 (b) 열 에너지에 노출시킴으로써 경화시킨 제 70 항에 따른 경화된 조성물.
74. 제 69 항에 있어서, 기재가 자동차 기재인 방법.
75. 자동차 기재 및 상기 자동차 기재의 적어도 일부 위에 침착된 제 1 항에 따른 경화된 조성물을 포함하는 코팅된 자동차 기재.
76. 제 75 항에 있어서, 자동차 기재가 범퍼인 코팅된 자동차 기재.
77. 제 75 항에 있어서, 자동차 기재가 후드인 코팅된 자동차 기재.
78. 제 75 항에 있어서, 자동차 기재가 문인 코팅된 자동차 기재.
79. 제 75 항에 있어서, 자동차 기재가 펜더인 코팅된 자동차 기재.
80. 제 75 항에 있어서, 자동차 기재가 거울 틀인 코팅된 자동차 기재.
81. 착색된 코팅 조성물로부터 침착된 하도막 및 상기 하도막의 적어도 일부 위에 도포된 제 1 항에 따른 경화된 조성물을 포함하는 다 성분 복합 코팅 조성물.
82. 제 81 항에 있어서, 경화된 조성물이 상도막인 다 성분 복합체.
83. 제 81 항에 있어서, 경화된 조성물이 투명한 다 성분 복합체.
84. (a) 착색된 조성물을 기재에 도포시켜 하도막을 형성시키고;

    (b) 상기 하도막의 적어도 일부 위에 상도 조성물을 도포하고;

    (c) 상기 상도 조성물을 경화시켜 제 1 항에 따른 경화된 조성물을 제조함

    을 포함하는, 다 성분 복합체의 제조 방법.
85. 중합체성 기재 또는 중합체 코팅된 기재의 적어도 일부 위에 제 1 항에 따른 경화된 조성물을 형성시킴을 포함하는, 상기 기재의 내긁힘성의 개선 방법.
86. 중합체성 기재 또는 중합체 코팅된 기재의 표면 위에 제 1 항에 따른 경화된 조성물을 형성시킴을 포함하는, 소정의 기간 후에 상기 기재의 광택을 보유시키는 방법.
87. 중합체성 기재 또는 중합체 코팅된 기재의 적어도 일부 위에 제 1 항에 따른 경화된 조성물을 형성시킴을 포함하는, 상기 기재의 광택을 소생시키는 방법.
88. 표면 영역 내에 있는 입자들의 농도가 벌크 영역 내에 있는 입자들의 농도보다 큰, 조성물 전체를 통해 다수개의 입자들을 포함하는 경화된 조성물로, 70 이상의 20° 광택을 갖는 조성물.
89. 제 88 항에 있어서, 열 경화된 조성물.
90. 제 88 항에 있어서, 이온화 조사에 노출시킴으로써 경화된 조성물.
91. 제 88 항에 있어서, 화학선 조사에 노출시킴으로써 경화된 조성물.
92. 제 89 항에 있어서, (a) 이온화 조사 또는 화학선 조사 및 (b) 열 에너지에 노출시킴으로써 경화된 조성물.
93. 제 88 항에 있어서, 다수개의 입자들을 포함하는 코팅 조성물로부터 제조된 경화된 조성물.
94. 제 88 항에 있어서, 투명한 경화된 조성물.
95. 기재 및 상기 기재의 적어도 일부 위에 침착된 제 88 항에 따른 경화된 조성물을 포함하는 코팅된 기재.
96. 기재의 적어도 일부 위에 다수개의 입자 및 표면 활성제를 포함하는 성분들로부터 제조된 코팅 조성물을 도포하고, 상기 코팅 조성물을 상기 기재에 도포 후에 경화시킴을 포함하는, 상기 기재 상에 제 88 항에 따른 경화된 조성물을 형성시키는 방법.
97. 제 96 항에 있어서, 코팅 조성물을 기재에 도포시킨 후에 열 경화시키는 방법.
98. 제 96 항에 있어서, 코팅 조성물을 기재에 도포시킨 후에 이온화 조사에 노출시킴으로써 경화시키는 방법.
99. 제 96 항에 있어서, 코팅 조성물을 기재에 도포시킨 후에 화학선 조사에 노출시킴으로써 경화시키는 방법.
100. 코팅 조성물을 기재에 도포시킨 후에 (a) 이온화 조사 또는 화학선 조사 및 (b) 열 에너지에 노출시킴으로써 경화시킨 제 97 항에 따른 경화된 조성물.
101. 제 97 항에 있어서, 기재가 자동차 기재인 방법.
102. 자동차 기재 및 상기 자동차 기재의 적어도 일부 위에 침착된 제 88 항에 따른 경화된 조성물을 포함하는 코팅된 자동차 기재.
103. 제 102 항에 있어서, 자동차 기재가 범퍼인 코팅된 자동차 기재.
104. 제 102 항에 있어서, 자동차 기재가 후드인 코팅된 자동차 기재.
105. 제 102 항에 있어서, 자동차 기재가 문인 코팅된 자동차 기재.
106. 제 102 항에 있어서, 자동차 기재가 펜더인 코팅된 자동차 기재.
107. 제 102 항에 있어서, 자동차 기재가 거울 틀인 코팅된 자동차 기재.
108. 착색된 코팅 조성물로부터 침착된 하도막 및 상기 하도막의 적어도 일부 위에 도포된 제 88 항에 따른 경화된 조성물을 포함하는 다 성분 복합 코팅 조성물.
109. 제 108 항에 있어서, 경화된 조성물이 상도막인 다 성분 복합체.
110. 제 108 항에 있어서, 경화된 조성물이 투명한 다 성분 복합체.
111. (a) 착색된 조성물을 기재에 도포시켜 하도막을 형성시키고;

     (b) 상기 하도막의 적어도 일부 위에 상도 조성물을 도포하고;

     (c) 상기 상도 조성물을 경화시켜 제 88 항에 따른 경화된 조성물을 제조함

     을 포함하는, 다 성분 복합체의 제조 방법.
112. 중합체성 기재 또는 중합체 코팅된 기재의 적어도 일부 위에 제 88 항에 따른 경화된 조성물을 형성시킴을 포함하는, 상기 기재의 내긁힘성의 개선 방법.
113. 중합체성 기재 또는 중합체 코팅된 기재 표면의 적어도 일부 위에 제 88 항에 따른 경화된 조성물을 형성시킴을 포함하는, 소정의 기간을 지나 상기 기재의 광택을 보유시키는 방법.
114. 중합체성 기재 또는 중합체 코팅된 기재 표면의 적어도 일부 위에 제 88 항에 따른 경화된 조성물을 형성시킴을 포함하는, 상기 기재의 광택을 소생시키는 방법.
115. 표면 영역 내에 있는 입자들의 농도가 벌크 영역 내에 있는 입자들의 농도보다 큰, 조성물 전체를 통해 다수개의 입자들을 포함하는 경화된 조성물로, 긁힘 시험 후에 초기 20° 광택의 40% 이상이 보유되도록 하는 초기 내긁힘성과, 긁힘 시험 후에 상기 초기 20° 광택의 30% 이상이 보유되도록 하는 보유된 내긁힘성을 갖는 조성물.
116. 제 115 항에 있어서, 열 경화된 조성물.
117. 제 115 항에 있어서, 이온화 조사에 노출시킴으로써 경화된 조성물.
118. 제 115 항에 있어서, 화학선 조사에 노출시킴으로써 경화된 조성물.
119. 제 116 항에 있어서, (a) 이온화 조사 또는 화학선 조사 및 (b) 열 에너지에 노출시킴으로써 경화된 조성물.
120. 제 115 항에 있어서, 다수개의 입자들을 포함하는 코팅 조성물로부터 제조된 경화된 조성물.
121. 제 115 항에 있어서, 투명한 경화된 조성물.
122. 기재 및 상기 기재의 적어도 일부 위에 침착된 제 115 항에 따른 경화된 조성물을 포함하는 코팅된 기재.
123. 기재의 적어도 일부 위에 다수개의 입자 및 표면 활성제를 포함하는 성분들로부터 제조된 코팅 조성물을 도포하고, 상기 코팅 조성물을 상기 기재에 도포 후에 경화시킴을 포함하는, 상기 기재 상에 제 115 항에 따른 경화된 조성물을 형성시키는 방법.
124. 제 123 항에 있어서, 코팅 조성물을 기재에 도포시킨 후에 열 경화시키는 방법.
125. 제 123 항에 있어서, 기재가 자동차 기재인 방법.
126. 자동차 기재 및 상기 자동차 기재의 적어도 일부 위에 침착된 제 115 항에 따른 경화된 조성물을 포함하는 코팅된 자동차 기재.
127. 제 126 항에 있어서, 자동차 기재가 범퍼인 코팅된 자동차 기재.
128. 제 126 항에 있어서, 자동차 기재가 후드인 코팅된 자동차 기재.
129. 제 126 항에 있어서, 자동차 기재가 문인 코팅된 자동차 기재.
130. 제 126 항에 있어서, 자동차 기재가 펜더인 코팅된 자동차 기재.
131. 제 126 항에 있어서, 자동차 기재가 거울 틀인 코팅된 자동차 기재.
132. 착색된 코팅 조성물로부터 침착된 하도막 및 상기 하도막의 적어도 일부 위에 도포된 제 115 항에 따른 경화된 조성물을 포함하는 다 성분 복합 코팅 조성물.
133. 제 132 항에 있어서, 경화된 조성물이 상도막인 다 성분 복합체.
134. 제 132 항에 있어서, 경화된 조성물이 투명한 다 성분 복합체.
135. (a) 착색된 조성물을 기재에 도포시켜 하도막을 형성시키고;

     (b) 상기 하도막의 적어도 일부 위에 상도 조성물을 도포하고;

     (c) 상기 상도 조성물을 경화시켜 제 115 항에 따른 경화된 조성물을 제조함

     을 포함하는, 다 성분 복합체의 제조 방법.
136. 중합체성 기재 또는 중합체 코팅된 기재의 적어도 일부 위에 제 115 항에 따른 경화된 조성물을 형성시킴을 포함하는, 상기 기재의 내긁힘성의 개선 방법.
137. 중합체성 기재 또는 중합체 코팅된 기재 표면의 적어도 일부 위에 제 115 항에 따른 경화된 조성물을 형성시킴을 포함하는, 소정의 기간을 지나 상기 기재의 광택을 보유시키는 방법.
138. 중합체성 기재 또는 중합체 코팅된 기재 표면의 적어도 일부 위에 제 115 항에 따른 경화된 조성물을 형성시킴을 포함하는, 상기 기재의 광택을 소생시키는 방법.
139. (a) (i) 하나 이상의 반응성 작용기를 포함하고 하나 이상의 하기 화학식 I의 단위를 포함하는 하나 이상의 폴리실록산; 및 (ii) 아미노 및 하이드록실 작용기, 산 작용기 및 산 및 하이드록실 작용기 중에서 선택된 하나 이상의 작용기를 갖는 하나 이상의 폴리아크릴레이트 표면 활성제를 포함하는 하나 이상의 표면 활성제; 및

     (b) 경화된 조성물의 표면 영역에 존재하는 입자의 농도가 상기 경화된 조성물의 벌크 영역에 존재하는 입자의 농도보다 큰 다수개의 입자

     를 포함하는 성분들로부터 제조된 분말 조성물:

     화학식 I

     R¹ _nR² _mSiO_(4-n-m)/2

     상기 식에서,

     각각의 R¹은 동일하거나 상이할 수 있으며, H, OH, 1가 탄화수소 그룹 또는 1가 실록산 그룹을 나타내고;

     각각의 R²는 동일하거나 상이할 수 있으며, 하나 이상의 반응성 작용기를 포함하는 그룹을 나타내고;

     m 및 n은 각각 0<n<4, 0<m<4 및 2≤(m+n)<4의 요건을 만족시키는 수를 나타낸다.