KR20020060252A - 정전기 방지 분말 코팅 조성물과 그의 용도 - Google Patents
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Abstract
한가지 이상의 비-전도성 열경화성 분말 물질 2.5 내지 95 wt.-% 와
한가지 이상의 전도성 열경화성 분말 코팅 물질 95 내지 2.5 wt.-%를 함유하는 정전기 코팅제를 제조하는데 유용한 분말 코팅 조성물의 혼합물.
Description
열경화성 분말 코팅제는 보호용 또는 장식용 마무리 재료와 같은 다양한 용도로 이용된다. 용이한 용도로, 방출이 적고 폐재료 생성이 적은 것이 분말 코팅제의 중요한 장점이다. 일반적으로 분말 코팅제는 정전 분무 방법에 의해 도포한다. 분말은 마찰이나 코로나 방전에 의해 전하되고 그 후, 정전기력에 의해 들러붙는 기질에 도포한다. 상기 기질은 분말 코팅의 연화점 이상의 온도에서 가열시킨다. 그 후, 상기 분말 코팅을 용해시켜 기질 위에 연속막을 성형시킨다. 가열 후, 코팅 조성물의 교차 결합 반응을 시작한다. 이를 냉각시킨 후, 내구적이고 탄력 있는 코팅을 얻는다.
확실한 도포로, 코팅시킨 표면은 정전기성 또는 심지어 전기 전도성을 제공하기 위해 저전기 표면 저항을 갖는 것이 요구된다. 구체예로는 전자 장치용 조립 부품으로 사용된 가구, 방폭구조 분야에 사용된 가구 또는 장치, 전자 장치용 콘테이너 또는 하우징등이 있다. 장치를 조절하는 부품으로 사용되는 정전기 방전에 민감한 물질의 표면 전도성을 위한 표준은 예컨대 유럽 표준 EN 100 015-1 또는 스웨덴 표준 SP-법 2472 에서 알 수 있다.
통상적으로, 정전기 또는 전기 전도성은 카본 블랙과 같은 고량의 전도성 첨가제, 특히, 코팅시킨 안료 또는 금속 분말을 함유하는 액체 페인트를 도포하여 얻는다.
상기 언급한 분야에서 분말 코팅제를 사용하므로써, 분말 코팅제의 전기 전도성을 증가시키기 위해 다양한 시도가 있었다. 예컨대, 특허 출원 CN 1099779 는 분말 코팅 배합물에 대해 상대적으로 고농도로 그래파이트, 아세틸렌 블랙 또는 징크 옥사이드와 같은 전도성 미세 입자의 첨가에 대해 설명하였다. 상기 방법은 그래파이트 또는 아세틸렌 블랙을 함유하는 코팅제가 일반적으로 밝은 (light)색상의 코팅을 배합시키지 않는 단점이 있다. 반면에, 징크 옥사이드와 같은 고량의 밝은 색상의 충전제는 전기 전도성의 재현성이 적은 코팅제를 공급한다. ("N.G.Schibrya et.al."Antistatic decorative coatings based on coating powders "Electron", Russia Lakokras. Mater. Ikh Primen. (1996)(12), page 19-20을 참조하고 문헌은 거기에 인용하였다.) 본 문헌에서는, 금속 분말의 대단히 고부하(load)인 전도성 코팅제를 개시한다. 이러한 분말 코팅 조성물은 매우 고비중이어서 기질로 도포하기가 어렵다. 더욱이, 분말을 제조하고 도포하는 동안 미세 금속 분말의 사용은 안전성면에서 위험이 있다.
독일 특허 출원 DE-A-198 09 838은 전도성 고분자 물질의 첨가가 분말 코팅된 표면의 전기 전도성을 증가시킨다고 주장하였다. 게다가, 이러한 폴리머류는 검정 또는 어두운 색상의 분말이 있으며 어두운 색상의 분말 코팅으로 결과를 얻었다.
미국 특허 US 4,027,366 에서, 유전상수에 차이가 있는 분말 혼합물 도포의 설명에 의하면 한가지 분말 물질은 전도성 금속 또는 비금속이다. US 4,027,366의 목적은 단단계로 다층 코팅을 제조하는 것이다. 코팅시킨 표면의 정전기성 또는 저전기 표면 저항이 있는 코팅제의 제조는 언급하지 않았다.
따라서, 본 발명의 목적은 코팅된 기질 표면의 저전기 표면 저항과 재현가능한 전기 표면 저항을 갖으며, 다양한 색으로 제조할 수 있고, 다양한 코팅 막두께로 도포하기 쉬운 분말 코팅을 제공하는 것이다.
본 발명은 정전기 방지성이 있는 분말 코팅 조성물, 그것으로 코팅된 표면의 제조용으로서의 그의 용도 및 그 코팅된 기질에 관한 것이다.
본 목적은 통상의, 가능한한 착색인, 비-전도 열경화성 분말 코팅 물질과 고전도성 열경화성 분말 코팅 물질의 혼합물에 의해 달성된다. 본 발명의 혼합물에서 전도성 대 비전도성 분말 코팅 물질의 비율은 2.5 대 95 및 95 대 2.5 사이일 수 있다. 상기 비율은 특수한 도포에서 전기 표면 저항에 대한 요구를 충족시키기 위해 조절될 수 있다. 일반적으로, 혼합에서 고비율의 전도성 성분은 최종 코팅의 저전기 표면 저항을 초래한다. 본 발명에 따른 상기 혼합물은 1010Ω(옴)이하, 바람직하게는 108Ω(옴)이하의 전기 표면 저항을 갖는 착색된 코팅 결과를 나타낸다. 표면의 정전기성을 요구하는 여러가지 용도에서 상기 표면 저항은 훨씬 낮다.
본 발명의 혼합물에서 비-전도성 열경화성 분말 코팅 물질은 어떠한 열경화성 분말 코팅 조성물도 가능하다. 상기 분말은 착색시키거나, 예컨대, 투명 코팅제와 같이 투명하게 할 수 있다.
예를들어 사용할 수 있는 분말 조성물은 폴리에스테르 레진, 에폭시 레진, 폴리에스테르/에폭시 혼성 레진계, (메타)아크릴-레진, 폴리우레탄 레진을 기재로한 것일 수 있다. 결합제/경화제 계에 대해 적합한 교차 결합 레진은 보통 양으로, 예컨대, 디 및/또는 다관능기의 에폭사이드, 카르복실산, 디시안디아미드, 페놀 레진 및/또는 아미노 레진이다. 상기 조성물은 분말 코팅 기술에서 안료 및/또는 충전제와 같은 통상적인 성분 및 추가 첨가제를 함유할 수 있다.
적합한 분말 코팅 배합물은 D.A. Bates " The Science of Powder Coatings" Volume 1, Sita Technology, London, 1990에 예시되어 있다. 일반적으로 이러한 분말 코팅 물질로 코팅시킨 표면은 1010Ω(옴)이상의 전기 표면 저항을 갖는다.
본 발명의 혼합물의 전도성 열경화성 분말 코팅 조성물은 고성분의 무기 또는 유기 충전제 및/또는 안료를 함유한다. 이러한 충전제 및/또는 안료는 예컨대, 카본 블랙, 전도성 고분자 물질 또는 밝은 색상의 무기 안료일 수 있다. 카본 블랙 또는 전도성 고분자 물질을 사용하면, 전도성 분말 물질은 일반적으로 검정 또는 어두운 색상이다. 전도성 고분자 물질에 대한 구체예는 폴리아닐린, 폴리피롤 또는 폴리티오펜 또는 그의 유도체가 있다. 밝은 색상의 전도성 분말 코팅용으로 금속 산화물, 비-금속 산화물, 전도성 코팅 바륨 설패이트 또는 포타슘 티타내이트, 도핑된 틴 디옥사이드, 도핑된 징크 옥사이드 (알루미늄, 게릴륨, 안티몬, 비즈머스로 도핑된 구체예)를 사용할 수 있거나 특정 무기 안료를 사용할 수 있다. 이러한 특정 무기 안료의 구체예는 금속 산화물로 코팅된 마이카 현소판 (mica platelets)유사 징크 옥사이드로 코팅된 마이카, 안티몬으로 도핑된 틴 옥사이드로 코팅된 마이카이며, 이들은 R.Vogt 외 "Bright conductive pigments with layer substrate structure", European Coatings Journal, page 706, 1997에 기술 되어 있다. 경제적 이유로, 전도성 충전제로 카본 블랙을 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명에 따라 혼합물용으로 유용한 전도성 분말 코팅 물질은 전도성 충전제 및/또는 안료의 1 내지 20 질량 %, 바람직하게는 2 내지 10 질량 %를 함유한다. 또한, 전도성 분말 코팅 물질을 배합하기 위해 상이한 전도성 충전제 및/또는 안료의 혼합물을 사용하는 것이 가능하다. 일반적으로, 비-전도성 분말을 첨가시키지 않고 전도성 분말 코팅에 제조된 코팅제는 106Ω(옴)이하의 전기 표면 저항을 갖거나 본 발명에 따른 혼합물을 도포한 표면에 요구되는 표면 저항 보다 10 가지 요소 이상이 더 낮은 전기 표면 저항을 갖아야 한다. 이는 예컨대, 만약 비-전도성 분말이 있는 혼합물이 108Ω(옴)이하의 표면 저항을 갖는다면 전도성 성분은 107Ω(옴)이하의 전기 표면 저항을 갖아야 한다는 의미이다.
전도성 분말 물질의 결합제/경화제 계는 본 발명에 따른 혼합물에서 비전도성 분말 물질에 대한 것과 같을 수 있거나, 다를 수 있다. 매끄러운 마무리 재료 (finish)용으로, 상기 혼합물의 전도성 및 비전도성 분말 물질에서 동일한 결합제/경화제 계를 사용하는 것이 바람직하다.
만약 밝은 색상의 전도성 안료 또는 충전제를 균일 코팅 색을 생성하는데 사용한다면, 분말 혼합물의 비-전도성 물질 및 전도성 분말의 색을 조절하는 것이 가능하다. 그러나, 다른 색 예컨대, 흰색, 회색, 적색 또는 노랑색을 갖는 비전도성 분말이 있는 화합물에서는 검정 전도성 분말을 사용하는 것이 또한 가능하고 바람직하다. 분말의 각각의 색은 인간의 눈으로 더 또는 덜 보일 수 있기 때문에 이러한 혼합물은 스프링클 효과 (sprinkle effect)로 코팅 할 수 있다. 이러한 코팅은 다양한 응용에 적합한 매혹적인 마무리를 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 혼합물을 위해 요구되는 전도성 및 비-전도성 열경화성 분말 코팅 물질을 예컨대, 기존의 압출/분말화 기술, 예컨대, 초임계 용액으로 분무 방법에 의해, 또는 용해 원자화에 의해, 또는 예컨대, 비-수성 분산법인 현탁/분산법에 의한 기존의 분말 코팅 제조 기술에 의해 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 혼합물용으로 유용한 분말 물질은 예컨대, 10 내지 100 ㎛, 바람직하게는 15 내지 50 ㎛의 평균 입자 크기를 갖는다. 전도성 및 비전도성 분말 물질은 동일한 평균 입자 크기와 동일한 입자 크기 분포를 갖을 수 있다. 이는 또한 다른 평균 입자 크기 또는 다른 입자 크기 분포를 갖는 분말 물질을 혼합하는 것이 가능하다. 본 발명의 혼합물의 모든 조성물에 대해 유사한 입자 크기 분포가 바람직하다. 이는 또한 유사한 비중을 갖는 혼합물용으로 분말 물질을 선택하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 혼합물은 텀블 혼합기(tumble mixers), 고전단 회전판 혼합기 (high shear roatating blade mixer) 또는 연속 혼합기와 같은 분말 균일 혼합물을 분산시키는 표준 혼합 장치에 의해 제조할 수 있다. 이는 또한 일반적으로 안료를 분말 코팅제와 결합하기 위해 사용하는 잠재적으로 약한 상승된 온도에서 특정 혼합기를 사용하는 것이 가능하다. 만약 이러한 혼합기를 사용한다면, 상이한 분말 물질은 서로 적어도 부분적으로 결합할 수 있으며, 이는 확실한 도포로 장점이 될 수 있다.
본 발명 혼합물은 기존 분말 도포 기술, 예컨대, 코로나 또는 마찰 전하를 사용하는 정전 분무 방법에 의해 금속, 플라스틱, 목재 또는 목재 조성물과 같은 다양한 기질에 도포할 수 있다. 이는 또한 물분해 또는 분말 슬러리 형태로 분말 혼합물을 도포하는 것이 가능하다.
그 후, 상기 기질은 적절한 방법에 의해 분말 코팅을 흘러나가게 하고 경화시키는 온도로 가열시켰다. 용해시키고 경화시키기 위해 요구되는 온도와 시간은 분말 코팅 배합에서 사용되는 결합제/경화제 계에 의존 한다. 대류 오븐을 사용한다면 기질을 가열시키는 통상적인 조건으로, 예컨대, 160 ℃의 온도에서 20 분간 수행한다. 분말 코팅제를 용해시키고 경화시키기 위해 적외선 또는 근적외선 (NIR) 방사를 사용한다면 상당히 단시간 기간에 달성시킬 수 있다. 이는 또한 UV-방사를 통해 경화시킬 수 있는 배합된 분말 코팅제도 가능하다. 이 경우, 분말 혼합물의 전도성 및 비전도성 물질 모두, UV-방사에 의해 경화시키는 것이 바람직하다.
경화시킨 후, 코팅의 통상적인 막두께는 예컨대, 20 내지 150 ㎛ 사이이다. 상기 코팅의 표면 저항이, 여러가지 도포에서, 피할 수 없는 막두께의 변화로 치명적인 막두께에 영향을 받지 않는다는 것이 본 발명의 특별한 장점이다. 일반적으로, 코팅 두께는 50 내지 100 ㎛이 바람직하다.
본 발명에 따른 분말 코팅제는 매혹적인 매끄러운 마무리 재료로 다양한 색으로 표면 및 정전기 방지 코팅을 사용하기에 적합한 낮은 표면 저항과 재현가능한 표면 저항을 제공한다. 광택의 정도는 기존의 분말 코팅 기술에 의해 조절할 수 있다.
다음의 실시예를 들어 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하고자 한다.
코팅제의 전기 표면 저항을 표준 EOS/ESD-S4.1-1990의 요구를 수행한 3M에 의해 제공된 "Test Kit for Static Control Surfaces"로 측정하였다.
전도성 분말 코팅의 제조
실시예 1
16 wt.-% 에폭시 레진, 42 wt.-% 폴리에스테르 레진, 37 wt.-% 바륨 설패이트, 3,5 wt.-% 카본 블랙 및 1.5 wt.-% 흐름제 및 기체 제거제로 구성된 혼합물은 즉시 결합하고, 110 내지 140 ℃ 사이의 온도에서 압출시킨다. 상기 압출물은 38 ㎛의 평균 입자 크기인 미세한 검정 분말로 빤다.
분말 물질을 강철판에서 정전 분무 도포법에 의해 도포시키고, 그 후 200 ℃에서 10 분동안 경화시킨다. 얻은 코팅은 100 V에서 측정하여 104내지 105Ω(옴)의 전기 표면 저항을 갖고 90 ㎛의 코팅 두께를 갖는다.
본 발명에 따른 혼합물
실시예 2
실시예 1의 전도성 분말 물질을 즉시 텀블 혼합기에서 상업용 푸른 폴리에스테르/에폭시 혼성 분말 20/80의 비율 (g/g)로 혼합시켰다. 결과 혼합물을 강철 패널에 정전 분말 도포법에 의해 도포시켰고, 그 후, 200 ℃에서 10 분 동안 경화시켰다. 100 V에서 측정하였을 때 검정 스프링클(sprinkles)로 푸른 매끈한 마무리 재료 (finish)는 105내지 106Ω(옴)의 표면 저항과 90 ㎛의 코팅 두께인 것을 얻었다.
실시예 3
실시예 1의 전도성 분말 물질을 즉시 텀블 혼합기에서 상업용 적색 폴리에스테르/에폭시 혼성 분말 30/70의 비율 (g/g)로 혼합시켰다. 결과 혼합물을 강철 패널에 정전 분말 도포법에 의해 도포시켰고, 그 후, 200 ℃에서 10 분 동안 경화시켰다. 100 V에서 측정하였을 때 검정 스프링클로 푸른 매끈한 마무리 재료는 105내지 106
Ω(옴)의 표면 저항과 60 ㎛ 내지 90 ㎛의 코팅 두께인 것을 얻었다.
Claims (9)
- 한가지 이상의 비-전도성 열경화성 분말 물질 2.5 내지 95 wt.-% 와한가지 이상의 전도성 열경화성 분말 코팅 물질 95 내지 2.5 wt.-%를 함유하는 분말 코팅 조성물의 혼합물.
- 제 1 항에 있어서, 상기 혼합물이 코팅된 기질의 전기 표면 저항이 1010옴 이하인 것을 특징으로 하는 혼합물.
- 제 1 항 및 2 항에 있어서, 비-전도성 열경화성 분말 코팅 물질이 코팅된 기질의 전기 표면 저항이 1010옴 이상인 것을 특징으로 하는 혼합물.
- 제 1항, 2 항 또는 3 항에 있어서, 전도성 열경화성 분말 코팅 물질이 전도성 충전제 및/또는 안료 1 내지 20 wt.-%을 함유하는 것을 특징으로 하는 혼합물.
- 제 1 항 내지 4 항 중 어느 항에 있어서, 전도성 열경화성 분말 코팅 물질이 전도성 충전제 및/또는 안료로서, 카본 블랙, 전도성 중합체 물질 및/또는 전도성 밝은(light) 색상의 무기 안료를 함유하는 것을 특징으로 하는 혼합물.
- 제 1 항 내지 5 항 중 어느 항에 있어서, 전도성 열경화성 분말 코팅 물질이 코팅된 기질의 전기 표면 저항이 106옴 이하인 것을 특징으로 하는 혼합물.
- 제 1 항 내지 6 항 중 어느 항에 있어서, 근적외선 (NIR) 방사 또는 UV 방사에 의해 경화시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 혼합물.
- 정전기성을 갖는 코팅제의 제조용으로서의 제 1 항 내지 7 항 중 어느 항에 따른 혼합물의 용도.
- 제 1 항 내지 8 항 중 어느 항에 따른 혼합물로 부터 얻어진 코팅제로 코팅된 기질.
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