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KR101817844B1 - 패키지용 코팅 조성물 - Google Patents

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KR101817844B1
KR101817844B1 KR1020157021401A KR20157021401A KR101817844B1 KR 101817844 B1 KR101817844 B1 KR 101817844B1 KR 1020157021401 A KR1020157021401 A KR 1020157021401A KR 20157021401 A KR20157021401 A KR 20157021401A KR 101817844 B1 KR101817844 B1 KR 101817844B1
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Abstract

본 발명은 패키지용 코팅 조성물, 특히 식품 및/또는 음료 패키지용 코팅 조성물에 관한 것이되, 이때 상기 코팅 조성물은 아크릴산, 알킬 아크릴레이트 및 스티렌을 포함하는 제1 아크릴 수지; 및 N-부톡시 메틸 아크릴아미드를 포함하는 제2 아크릴 수지를 포함한다. 2개 이상의 이러한 코팅 층을 포함하는 코팅 시스템이 또한 기술되어 있다.

Description

패키지용 코팅 조성물{PACKAGING COATING COMPOSITION}
본 발명은 패키지용 코팅 조성물, 특히 식품 및/또는 음료 용기에 사용하기 위한 패키지용 코팅 조성물에 관한 것이다. 상기 패키지용 코팅 조성물은, a) 아크릴산, 알킬 아크릴레이트 및 스티렌을 포함하는 제1 아크릴 수지; b) N-부톡시 메틸 아크릴아미드를 포함하는 제2 아크릴 수지를 포함한다.
현대 생활에서, 보호 코팅을 형성하기 위해 식품 및 음료 패키지의 표면에 다양한 코팅이 적용된다. 예를 들어, 금속 용기 또는 상기 용기를 제조할 물질 상에 코팅을 적용하기 위해, 코일(coil) 코팅 및/또는 시트(sheet) 코팅이 주로 사용된다. 상기 코일 코팅 및/또는 시트 코팅은 적합한 조성의 스테인레스 강, 주석 도금 강, 또는 알루미늄 기재를 비롯한 코일 또는 시트 기재를 코팅하는 방법을 지칭한다. 이어서, 상기 코팅된 기재는 캔 몸체, 바닥, 뚜껑, 및/또는 커버로 제조될 수 있다. 또한, 상기 코팅 조성물은, 예컨대 일부를 스프레이(spray) 코팅 및/또는 딥(dip) 코팅하고 이어서 경화시킴으로써, 미리 형성된 캔 몸체, 바닥, 뚜껑 및/또는 커버에 적용될 수도 있다. 식품 및 음료 패키지용 코팅은 종종 고속으로 기재 상에 적용되면서도 또한 최종 사용자의 수요에 맞는 필수적인 성능을 제공하여, 예컨대, 형성된 코팅 층은 식품 및 음료와 접촉하기에 안전해야하고/하거나 기재에 우수한 부착력을 가져야 한다.
"개봉용이형(easy-open)" 캔의 제조 공정에서, 네킹(necking) 단계는 기재를 구부릴 것이다. 사용되는 코팅 층 및 공정에 따라, 경화된 코팅은 구부림 단계 도중에 균열을 발생시킬 수 있고, 이는 결함을 유도한다. 따라서, 캔 제조를 위한 요건을 충족하기 위해, 네킹 절차 중에 균열을 발생시키지 않고 코팅 층의 일체성을 유지하는 우수한 유연성의 신규한 코팅 조성물에 대한 요구가 존재한다.
식품 및 음료 용기를 위한 코팅 조성물 중 대다수는 비스페놀 A의 폴리글리시딜 에터를 기초로 하는 에폭시 수지를 기반으로 한다. 패키지용 코팅 내의 비스페놀 A, 예컨대 비스페놀 A 그 자체(BPA), 이의 유도체, 예컨대 비스페놀 A의 다이글리시딜 에터(BADGE), 에폭시 노볼락 수지 및 비스페놀 A 및 비스페놀 F로 제조된 폴리올은 문제가 있다. 현재까지 입수한 모든 과학적 증거를 고려하면, 존재하는 코팅으로부터 방출될 미량의 BPA 또는 BADGE는 인간에게 건강상의 위험을 주지 않는다고 기재하고 있지만, 그럼에도 이들 화합물은 인간 건강에 해로운 것으로 일부 인식되고 있다. 따라서, 식품 및 음료 용기를 위한 코팅으로부터 이러한 화합물을 배제하고자 하는 강한 바램이 존재한다. 따라서, 추출가능한 양의 BPA, BADGE 또는 BPA의 다른 유도체를 포함하지 않되 원하는 용도로 사용하기에 적합한 특성을 갖는 식품 및 음료 용기를 위한 패키지용 코팅 조성물이 요구된다.
본 발명은
a) 아크릴산, 알킬 아크릴레이트 및 스티렌을 포함하는 제1 아크릴 수지; 및
b) N-부톡시 메틸 아크릴아미드를 포함하는 제2 아크릴 수지
를 포함하는 코팅 조성물을 제공한다.
본 발명은 베이스코트 층 및 탑코트 층을 포함하는 코팅 시스템을 추가로 제공하되, 이때 상기 베이스코트 층은 제1 아크릴 수지 및 제2 아크릴 수지를 포함하는 본 발명의 코팅 조성물을 포함하고, 상기 탑코트 층은 제1 아크릴 수지 및 제2 아크릴 수지를 포함하는 본 발명의 코팅 조성물을 포함한다.
패키지의 코팅 방법 및 이로써 코팅된 패키지 또한 본 발명의 범위 내에 속해있다.
본 발명은 a) 아크릴산, 알킬 아크릴레이트 및 스티렌을 포함하는 제1 아크릴 수지; b) N-부톡시 메틸 아크릴아미드를 포함하는 제2 아크릴 수지를 포함하는 코팅 조성물을 제공한다. 특정 실시양태에서, 본 발명의 코팅 조성물은 추가로 가교제를 포함한다. 특정 실시양태에서, 본 발명의 코팅 조성물은 추가로 착색제, 예컨대 색소를 포함한다.
상기 기재한 바와 같이, 본 발명은 또한 베이스코트 층 및 탑코트 층을 포함하는 코팅 시스템을 제공하고, 이때 상기 베이스코트 및 탑코트 모두 (a) 아크릴산, 알킬 아크릴레이트 및 스티렌을 포함하는 제1 아크릴 수지; 및 (b) N-부톡시 메틸 아크릴아미드를 포함하는 제2 아크릴 수지를 포함한다. 베이스코트에 사용된 제1 및/또는 제2 아크릴 수지는 탑코트에 사용된 제1 및/또는 제2 아크릴 수지와 동일하거나 상이할 수 있다. 특정 실시양태에서, 베이스코트 및 탑코트 사이에 잉크 층이 사용될 수 있다. 상기 잉크 층은 베이스코트를 실질적으로 커버할 수 있거나, 베이스코트(및 하부 기재) 상에 특정 패턴으로, 예컨대 글자 및/또는 이미지를 부여하도록 적용될 수 있다. 본 발명에서 사용될 수 있는 잉크는, INX에 의해 제공되는 것을 비롯한 2조각(two Piece) 캔 용 잉크로 통상적으로 상업적으로 입수가능한 것들이다.
본 발명에 따른 제1 아크릴 수지 및 제2 아크릴 수지를 비롯한 본 발명에 따른 아크릴 수지는 일반적으로 아크릴 또는 메타크릴 단량체로부터 유도된 중합체를 포함할 수 있다. 또한, 아크릴 또는 메타크릴 단량체로부터 유도된 아크릴 중합체의 블렌드가 사용될 수도 있다. 적합한 단량체는, 비제한적으로, 아크릴산, 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 프로필 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 펜틸 아크릴레이트, 헥실 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 프로필 메타크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트, 펜틸 메타크릴레이트, 헥실 아크릴레이트, 아크릴아미드, N-메틸올 아크릴아미드, N-부톡시 메타크릴아미드, 및/또는 N-이소부톡시 메타크릴아미드, 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 아크릴 중합체는 또한 하이드록시-치환된 아크릴 또는 메타크릴 에스터로부터 전형적으로 유도된 하이드록실 기를 포함할 수 있다. 예는 하이드록시에틸 아크릴레이트, 하이드록시프로필 아크릴레이트, 하이드록시부틸 아크릴레이트, 하이드록시에틸 메타크릴레이트, 하이드록시프로필 메타크릴레이트 및/또는 하이드록시부틸 메타크릴레이트 등을 포함한다. 아크릴 중합체는 또한 아크릴 또는 메타크릴 단량체와 다른 중합성 단량체로부터 유도된 공중합체 또는 중합체 혼합물일 수 있다. 다른 중합성 단량체는 당업계에서 통상적으로 사용되는 스티렌, 아크릴로나이트릴 등을 포함한다. 아크릴 중합체 성분의 중량 평균 분자량(MW)은 5,000 g/mol 이상, 예컨대 15,000 내지 100,000 g/mol일 수 있다. 아크릴 중합체는 전형적으로 70 내지 110 mg KOH/g, 예컨대 80 내지 100 mg KOH/g의 산가; 10 내지 40 mg KOH/g, 예컨대 20 내지 30 mg KOH/g의 하이드록실 가; 및 -20 내지 +100℃, 예컨대 +20 내지 +70℃의 유리 전이 온도(Tg)를 갖는다.
특정 실시양태에서, 본 발명의 코팅 조성물은 제1 아크릴 수지 및 제2 아크릴 수지를 포함한다.
특정 실시양태에서, 상기 제1 아크릴 수지는 아크릴산, 알킬 아크릴레이트 및 스티렌을 포함한다.
특정 실시양태에서, 상기 제1 아크릴 수지는, 각각 임의적으로 하이드록실 작용기를 포함할 수 있는 하나 이상의 알킬 아크릴레이트를 포함한다. 상기 알킬 아크릴레이트는 예를 들어, 에틸 아크릴레이트, 프로필 아크릴레이트, 및/또는 부틸 아크릴레이트를 포함할 수 있고, 부틸 아크릴레이트가 특히 적합하다. 하이드록실 기를 포함하는 알킬 아크릴레이트는 예를 들어, 하이드록시에틸 아크릴레이트, 하이드록시프로필 아크릴레이트, 하이드록시에틸 메타크릴레이트 및 하이드록시프로필 메타크릴레이트를 포함할 수 있고, 하이드록시에틸 메타크릴레이트가 특히 적합하다.
특정 실시양태에서, 상기 제1 아크릴 수지의 총 중량을 기준으로, 아크릴산은 약 1 내지 30 wt%, 예컨대 약 5 내지 20 wt%, 또는 약 8 내지 15 wt%의 양으로 존재하고; 스티렌은 약 10 내지 40 wt%, 예컨대 약 15 내지 35 wt%, 또는 약 20 내지 30 wt%의 양으로 존재한다.
특정 실시양태에서, 상기 제1 아크릴 수지의 총 중량을 기준으로, 부틸 아크릴레이트는 약 20 내지 80 wt%, 예컨대 30 내지 70 wt%, 또는 40 내지 60 wt%의 양으로 존재하고; 하이드록시에틸 아크릴레이트는 2 내지 20 wt%, 예컨대 5 내지 15 wt%, 또는 8 내지 12 wt%의 양으로 존재한다.
특정 실시양태에서, 상기 제2 아크릴 수지는 N-부톡시 메틸 아크릴아미드를 포함한다.
특정 실시양태에서, 상기 제2 아크릴 수지는, 비제한적으로, 아크릴산, 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 프로필 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 프로필 메타크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 하이드록시 메틸 아크릴레이트, 하이드록시 에틸 아크릴레이트, 하이드록시 프로필 아크릴레이트 및/또는 하이드록시 부틸 아크릴레이트를 비롯한 하나 이상의 아크릴 단량체를 추가로 포함한다.
특정 실시양태에서, 상기 제2 아크릴 수지는 추가로 스티렌을 포함한다.
특정 실시양태에서, 상기 제2 아크릴 수지는 추가로 개시제를 포함한다.
특정 실시양태에서, 상기 제2 아크릴 수지의 총 중량을 기준으로, N-부톡시메틸 아크릴아미드는 5 내지 40 wt%, 예컨대 10 내지 30 wt%, 또는 15 내지 20 wt%의 양으로 존재한다.
특정 실시양태에서, 본 발명의 코팅 조성물에서, 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로, 상기 제1 아크릴 수지는 5 내지 50 wt%, 예컨대 15 내지 40 wt%, 20 내지 35 wt%, 또는 25 내지 30 wt%의 양으로 존재하고; 상기 제2 아크릴 수지는 5 내지 45 wt%, 예컨대 10 내지 40 wt%, 15 내지 35 wt%, 또는 20 내지 30 wt%의 양으로 존재한다.
특정 실시양태에서, 본 발명의 코팅 조성물에서, 제1 아크릴산 및 제2 아크릴 수지의 중량비는 1.0:0.2 내지 1.0:1.0이다.
특정 실시양태에서, 본 발명에 따른 코팅 조성물은 추가로 가교제를 포함한다. 본 발명의 코팅 조성물에 특히 적합한 가교제는 벤조구안아민 가교제를 포함한다. 이들 가교제는 상업적으로 수득가능하고, 사이텍(Cytec) 사이멜(CYMEL) 제품, 예컨대 사이멜 659 및 사이멜 1123이 있다. 전형적으로, 가교제는 존재하는 경우, 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로, 2 내지 30 wt%, 예컨대 2 내지 8 wt%, 또는 2 내지 4 wt%, 또는 10 내지 25 wt%, 또는 15 내지 20 wt%의 양으로 존재한다. 본 발명에 따른 코팅 조성물은 하나 이상의 가교제를 사용할 수 있다. 적합한 가교제는 중합체 수지의 화학적 특성에 따라 선택되고, 하나 이상의 가교제를 선택하는 당업계의 숙련자의 능력 내에 있다.
임의적인 성분이 코팅 조성물에 포함될 수 있다. 전형적으로, 코팅 조성물은 희석제, 예컨대 물, 또는 유기 용매 또는 물과 유기 용매의 혼합물을 포함하여 수지 결합제를 용해하거나 분산시킬 것이다. 상기 희석제는 반응성이거나 비반응성이거나 또는 이들의 조합물일 수 있다. 특정 실시양태에서, 상기 유기 용매는, 예컨대 약 5 내지 15분 동안 175 내지 205℃의 가열과 같은 경화 공정 동안 코팅 조성물로부터 본질적으로 전량 증발하기에 충분한 휘발성을 갖도록 선택된다. 적합한 유기 용매의 예는 지방족 탄화수소, 예컨대 미네랄 스피릿(mineral spirit) 및 고 인화점 VM&P 나프타(naphtha); 방향족 탄화수소, 예컨대 벤젠, 톨루엔, 크실렌 및 용매 나프타 100, 150, 200 등; 알콜, 예컨대, 에탄올, n-프로판올, 이소부탄올, n-부탄올 등; 케톤, 예컨대 아세톤, 사이클로헥산온, 메틸이소부틸 케톤 등; 에스터, 예컨대 에틸 아세테이트, 부틸 아세테이트 등; 글리콜, 예컨대 부틸 글리콜, 글리콜 에터, 예컨대 메톡시프로판올 및 에틸렌 글리콜 모노메틸 에터 및 에틸렌 글리콜 모노 부틸 에터 등이다. 다양한 유기 용매의 혼합물이 또한 사용될 수 있다. 상기 희석제는 존재하는 경우, 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로, 약 5 내지 40 wt%, 예컨대 10 내지 30 wt%, 또는 15 내지 25 wt%의 양으로 코팅 조성물에 사용된다.
또 다른 임의적인 성분은 코팅 조성물의 경화 또는 가교 속도를 증가시기 위한 촉매이다. 일반적으로 산 촉매가 사용될 수 있다. 실시양태에서, 본 발명의 용매계 코팅 조성물은, 이의 총 중량을 기준으로, 0.05 내지 5 wt%, 예컨대 0.5 내지 2 wt%의 촉매를 포함한다. 적합한 촉매의 예는 도데실벤젠설폰산, 메탄설폰산, p-톨루엔설폰산, 다이노닐 나프탈렌 다이설폰산 및 페닐 포스폰산을 포함한다.
또 다른 유용한 임의적인 성분은, 코팅된 금속 기재의 시트에 윤활성을 부여함으로써 금속 마개의 제조를 유용하게 하는 윤활제, 예컨대, 왁스이다. 적합한 윤활제는 예컨대, 카나우바 왁스(carnauba wax) 플루오로슬립(FLUOROSLIP) FS731MG 왁스, MPP-620F, SST-3H 왁스, 카나우바 왁스, T-1, SP 96 미세결정질 왁스 및 폴리에틸렌-유형 윤활제를 포함한다. 사용되는 경우, 윤활제는 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 0.1 wt% 이상의 양으로 코팅 조성물에 사용될 수 있다.
또 다른 유용한 임의적인 성분은 계면활성제이다. 계면활성제는 임의적으로 코팅 조성물에 첨가되어 기재의 흐름 및 습윤에 도움을 준다. 적합한 계면활성제의 예는, 비제한적으로, 비이온성 계면활성제, 예컨대 알킬렌 옥사이드와 알킬 치환된 페놀의 반응 생성물, 예컨대, 에톡살화 노닐 페놀 폴리에터를 포함한다. 사용되는 경우, 상기 계면활성제는 전형적으로 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 0.01 wt% 이상 10 wt% 이하의 양으로 존재한다.
본 발명의 코팅 조성물은 또한, 착색제, 가소제, 마모-방지 입자, 필름 강화 입자, 유속 조절제, 요변화제, 유동 개질제, 촉매, 항산화제, 살생물제, 거품제거제, 계면활성제, 습윤제, 분산제, 접착 촉진제, 점토, 힌더드 아민계 광 안정화제, UV 광 흡수제 및 안정화제, 안정제, 충전제, 분쇄 비히클, 및 다른 통상적인 보조제, 또는 이들의 조합을 비롯한 코팅 제조업계에서 표준인 임의의 첨가제를 포함할 수 있다. 본원에서, 용어 "착색제"는 색상 및/또는 다른 불투명도 및/또는 다른 시각적인 효과를 조성물에 부여하는 임의의 성분을 의미한다. 착색제는 임의의 적합한 형태, 예컨대 개별 입자, 분산액, 용액 및/또는 조각 형태로 코팅에 첨가될 수 있다. 단일 착색제 또는 2개 이상의 착색제의 혼합물이 본 발명의 코팅에 사용될 수 있다.
예시적인 착색제는 색소, 염료 및 틴트, 예컨대 도료 공업(paint industry)에서 사용되고/되거나 드라이 컬러 메뉴팩처 어소시에이션(DCMA)에 나열된 것들뿐만 아니라 특수 효과 조성물을 포함한다. 착색제는 예를 들어, 사용 조건 하에서 불용성이되 습윤가능한, 미분된 고체 입자를 포함할 수 있다. 착색제는 유기 또는 무기이고, 응집되거나 응집되지 않을 수 있다. 착색제는 분쇄 비히클, 예컨대 아크릴 분쇄 비히클을 사용하여 코팅 내로 혼입될 수 있고, 이의 사용은 당업계 숙련자에게 친숙할 것이다. 존재하는 경우, 착색제는 코팅 조성물에 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 약 10 내지 40 wt%, 예컨대 15 내지 35 wt%, 또는 20 내지 30 wt%의 양으로 사용된다.
특정 실시양태에서, 본 발명의 코팅 조성물은, 비스페놀 A("BPA") 및 비스페놀 A 다이글리시딜 에터("BADGE")를 비롯한, 비스페놀 A 및 이의 유도체 또는 잔기가 실질적으로 존재하지 않고/않거나 본질적으로 존재하지 않고/않거나 전혀 존재하지 않을 수 있다. 이러한 조성물 및/또는 코팅은 때때로 "BPA 비의도(non intent)"로 일컬어지는데, 이는 BPA(이의 유도체 또는 잔기 포함)가 의도적으로 첨가되지 않지만 불순물 또는 환경으로부터의 불가피한 오염 때문에 미량으로 존재할 수 있기 때문이다. 상기 조성물 및/또는 코팅은 또한, 비스페놀 F 및 비스페놀 F 다이글리시딜 에터("BFDGE")를 비롯한 비스페놀 F 및 이의 유도체 또는 잔기가 실질적으로 존재하지 않고/않거나 기본적으로 존재하지 않고/않거나 전혀 존재하지 않을 수 있다. 본 문맥에서 사용된 용어 "실질적으로 존재하지 않는"은 조성물 및/또는 코팅이 상기 언급된 화합물, 이의 유도체 또는 잔기를 1000 ppm(백만 분의 일) 미만으로 포함하는 것을 의미하고, "기본적으로 존재하지 않는"은 100 ppm 미만, "전혀 존재하지 않는"은 20 ppb(십억 분의 일) 미만으로 포함하는 것을 의미한다.
본 발명의 코팅 조성물은 당업계에 공지된 임의의 기재, 예를 들어, 자동차용 기재, 공업용 기재, 패키지용 기재, 건축용 기재, 나무 바닥재 및 가구, 의류, 하우징(housing) 및 회로판을 포함하는 전자 기기, 유리 및 투명재(transparency), 골프공 등을 비롯한 스포츠 장비에 적용될 수 있다. 이러한 기재는, 예를 들어, 금속 또는 비금속이다. 금속 기재는 주석, 강, 주석-도금된 강, 주석-부재 강, 흑판, 크로뮴 부동태화된 강판, 아연도금 강판, 알루미늄, 알루미늄 호일을 포함한다. 비금속 기재는 중합체, 플라스틱, 폴리에스터, 폴리올레핀, 폴리아미드, 셀룰로오스, 폴리스티렌, 폴리아크릴, 폴리(에틸렌 나프탈레이트), 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 나일론, EVOH, 폴리락트산, 다른 "그린(green)" 중합체 기재, 폴리(에틸렌테레프탈레이트)("PET"), 폴리카보네이트, 폴리카보네이트 아크릴로부타다이엔 스티렌("PC/ABS"), 폴리아미드, 목재, 베니어(veneer), 목재 복합재, 파티클 보드, 중간 밀도 화이버 보드, 시멘트, 석재, 유리, 종이, 카드보드, 텍스타일, 합성 및 천연 가죽, 및 다른 비금속 기재를 포함한다. 상기 기재는, 예컨대 시각적 및/또는 색채 효과를 부여하기 위해 일부 방식으로 이미 처리된 것일 수 있다.
본 발명의 코팅 조성물은 당업계 표준의 임의의 방법, 예컨대 전기코팅, 분사(spraying), 정전기 분사, 딥핑(dipping), 롤링(rolling), 브러싱(brushing) 등에 의해 적용될 수 있다.
본 발명의 코팅 조성물은 특정 실시양태에서 약 1 내지 100 마이크론(약 0.04 내지 4 mil), 예컨대 약 8 내지 50 마이크론(약 0.3 내지 2 mil) 또는 약 18 내지 33 마이크론(약 0.7 내지 1.3 mil)의 건조 필름 두께로 적용될 수 있다. 특정 실시양태에서, 본 발명의 코팅 조성물은 약 2.5 마이크론(약 0.1 mil) 또는 그 초과, 약 13 마이크론(0.5 mil) 또는 그 초과, 약 25 마이크론(1.0 mil) 또는 그 초과, 약 50 마이크론(2.0 mil) 또는 그 미만, 약 125 마이크론(5.0 mil) 또는 그 미만, 약 250 마이크론(10.0 mil) 또는 그 미만의 건조 필름 두께로 적용될 수 있다.
본 발명의 코팅 조성물은 단독으로, 또는 하나 이상의 다른 코팅과 조합하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 코팅 조성물은 착색제를 포함하거나 포함하지 않을 수 있고, 프라이머, 베이스코트, 및/또는 탑코트로 사용될 수 있다. 다중 코팅으로 코팅된 기재의 경우, 이들 코팅 중 하나 이상이 본원에 기술된 코팅일 수 있다.
또한, 본 발명의 코팅 조성물은 패키지용 코팅으로서의 용도에 적합하다. 다양한 예비처리 및 코팅을 패키징에 적용하는 것은 잘 확립되어있다. 이러한 처리 및/또는 코팅은 예를 들어 금속 캔의 경우에 사용될 수 있고, 이때 상기 처리 및/또는 코팅은 부식을 지연하거나 방지하고, 장식 코팅을 제공하고, 제작 공정 중의 취급을 쉽게 하는데 사용된다. 코팅은 이러한 캔의 내부에 적용되어 내용물이 용기의 금속과 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 금속 및 식품 및 음료 사이의 접촉은 예컨대 금속 용기의 부식을 유발할 수 있고, 이는 식품 및 음료를 오염시킬 수 있다. 이는 캔의 내용물이 특성상 산성인 경우 특히 그러하다. 금속 캔의 내부에 적용된 코팅은 또한 캔의 상부 공간 부분(제품의 충전선과 캔 뚜껑 사이의 영역)의 부식을 방지하는데 도움을 주고, 상부 공간 부분에서의 부식은 특히 높은 염도의 내용물을 갖는 식품에 있어서 문제가 된다. 코팅은 금속 캔의 외부에도 적용될 수 있다. 본 발명의 특정 코팅은 특히 코일형 금속 스톡, 예컨대 캔의 말단부를 제조하는 코일형 금속 스톡("캔 말단부 스톡"), 및 말단부 뚜껑 및 마개를 제조하는 코일형 금속 스톡("뚜껑/마개 스톡")과 함께 사용하는데 적용가능하다. 캔 말단부 스톡 및 뚜껑/마개 스톡 상의 용도를 위해 고안된 코팅은, 전형적으로 조각이 코일형 금속 스톡에서 커팅되고 스탬핑(stamping)되기 전에 적용되기 때문에, 이들은 전형적으로 유연하고 신장가능하다. 예를 들어, 이러한 스톡은 전형적으로 양쪽 면에 코팅된다. 이후, 상기 코팅된 금속 스톡이 천공된다. 캔 말단부의 경우, 금속은 이어서 "팝탑(pop-top)" 개구부를 위해 스코어링되고, 팝탑 고리는 이어서 개별적으로 제조된 핀과 결합한다. 이어서 모서리 롤링 공정에 의해 말단부가 캔 몸체에 부착된다. 유사한 절차가 "개봉용이형" 캔 말단부를 위해 수행된다. 개봉용이형 말단부의 경우, 뚜껑 주변에 스코어링을 수행하는 것은, 전형적으로 풀탭(pull tab)에 의해, 캔으로부터 뚜껑을 쉽게 열거나 제거하게 한다. 뚜껑 및 마개의 경우, 뚜껑/마개 스톡은 전형적으로, 예컨대 롤 코팅(roll coating)에 의해 코팅되고 뚜껑 및 마개가 스톡으로부터 스탬핑되지만, 뚜껑/마개는 형성 후에 코팅될 수도 있다. 비교적 엄격한 온도 및/또는 압력 요건이 가해지는 캔의 코팅은 또한 팝핑(popping), 부식, 블러슁(blushing) 및/또는 블리스터링(blistering)에 대해 저항성이 있어야한다.
따라서, 본 발명은 추가로 상기 기술된 임의의 코팅 조성물로 적어도 일부 코팅된 패키지에 관한 것이다. 특정 실시양태에서, 상기 패키지는 금속 캔이다. 용어 "금속 캔"은 무언가를 담는데 사용되는 임의의 유형의 금속 캔, 용기, 또는 임의의 유형의 용기(receptacle) 또는 이의 부분을 포함한다. 금속 캔의 한 예는 식품 캔이고, 용어 "식품 캔"은 본원에서 임의의 유형의 식품 및/또는 음료를 담는 캔, 용기 또는 임의의 유형의 용기 또는 이의 부분을 지칭한다. 따라서 "식품 캔"은 "음료 캔"을 포함한다. 용어 "금속 캔"은 특히 식품 캔을 포함하고, 또한 특히, 전형적으로 캔 말단부 스톡으로부터 스탬핑되고 식품 및 음료의 패키징과 함께 사용되는 "캔 말단부"를 포함한다. 용어 "금속 캔"은 또한 특히 금속 뚜껑 및/또는 마개, 예컨대 병 뚜껑, 스크류 탑 마개 및 임의의 크기의 뚜껑, 러그 뚜껑 등을 포함한다. 금속 캔은 또한, 식품 및/또는 음료뿐 아니라, 퍼스널 케어 제품, 살충제, 분사 페인트, 및 에어로졸 캔에 패키징하기에 적합한 임의의 다른 화합물을 비롯한 다른 물품을 담는데 사용될 수 있다. 상기 캔은 "2 조각 캔(two piece can)" 및 "3 조각 캔(three piece can)" 뿐만 아니라 연신되고 아이어닝된(ironed) 1 조각 캔을 포함할 수 있고, 이러한 1 조각 캔은 종종 에어로졸 제품에 적용될 수 있다. 본 발명에 따라 코팅된 패키지는 또한, 플라스틱 용기, 플라스틱 튜브, 라미네이트 및 유연성 패키징, 예컨대 PE, PP, PET 등으로부터 제조된 것을 포함한다. 이러한 패키징은, 예를 들어, 식품, 치약, 퍼스널 케어 제품 등을 함유할 수도 있다.
본 발명의 코팅 조성물은 패키지의 내부 및/또는 외부에 적용될 수 있다. 예를 들어, 상기 코팅은 3 조각 캔 몸체, 2 조각 또는 3 조각 캔 말단부 스톡 및/또는 뚜껑/마개 스톡을 제조하는데 사용되는 금속 상에 롤코팅될 수 있다. 일부 실시양태에서, 상기 코팅은 롤코팅에 의해 코일 또는 시트에 적용되고, 상기 코팅은 이어서 조사선(radiation)에 의해 경화되고, 캔 말단부가 스탬핑되고 최종 제품, 즉 캔 말단부로 제작될 수 있다. 다른 실시양태에서, 상기 코팅은 림(rim) 코팅으로서 캔의 바닥부에 적용되고, 이는 롤 코팅에 의해 수행될 수 있다. 상기 림 코팅은 캔의 지속적인 제작 및/또는 가공 동안에 개선된 취급을 위해 마찰을 감소시키는 역할을 한다. 특정 실시양태에서, 상기 코팅은 뚜껑 및/또는 마개에 적용될 수 있고, 이러한 적용은, 예를 들어, 뚜껑/마개의 형성 전 및/또는 후에 적용되는 보호 바니시(varnish), 및/또는 뚜껑에 적용되는 착색된 에나멜 포스트, 특히 뚜껑의 바닥부에 새겨진 솔기부(seam)를 갖는 것들을 포함할 수 있다. 장식된 캔 스톡 또한, 본원에 기술된 코팅으로 외부에서 부분적으로 코팅될 수 있고, 상기 장식되고 코팅된 캔 스톡은 다양한 금속 캔을 형성하는데 사용될 수 있다.
본 명세서의 목적을 위해, 본 발명은, 달리 명시적으로 특정되지 않는 한, 다양한 대체의 변형물 및 단계 순서를 가정할 수 있는 것으로 이해될 것이다. 게다가, 임의의 실시예 외에, 또는 달리 기재되지 않는 한, 명세서와 청구항에 사용된 값, 범위, 양 또는 퍼센트, 예컨대, 재료의 양을 표현하는 모든 수치는, "약(about)"이라는 용어가 명시적으로 기재되어 있지 않을지라도, 모든 경우에 용어 "약"이 앞에 수식되어 보정되는 것으로 해석될 수 있다. 또한, 본원에 기재된 임의의 수치 범위는 이들 범위의 끝점 및 본원에 포함된 모든 하위-범위를 포함하는 것으로 의도되는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "1 내지 10"의 범위는 기재된 최소값 1 및 기재된 최대값 10 사이(및 이들을 포함하는), 즉, 1 이상의 최소값 및 10 이하의 최대값을 갖는 모든 부분-범위를 포함하는 것으로 의도된다. 따라서, 달리 기재되지 않는 한, 하기 명세서 및 첨부된 청구 범위에 기술된 수치 변수는 본 발명에 의해 수득되는 목적 특성에 따라 달라질 수 있는 근사치이다. 적어도, 및 청구 범위에 대한 균등론 원칙의 적용을 제한하는 것은 아니지만, 각각의 수치 변수는 적어도 보고된 유효 숫자의 개수를 고려하고 통상의 반올림 기법을 적용하여 이해되어야 한다.
본 발명의 넓은 범위를 기술할 수치 범위 및 변수는 근사치이지만, 특정 실시예에서 기술되는 수치 값은 가능한 정확하게 보고하였다. 그러나, 임의의 수치 값은, 이의 각각의 시험 측정에서 확인되는 표준 편차로부터 필연적으로 발생되는 특정 오차를 내재적으로 포함한다.
본 발명의 명세서 및 첨부된 청구 범위에서 사용되는 단수 형태는 달리 명시적으로 기술하지 않는 한 복수 형태를 포함하며 이의 반대 경우도 성립한다. 예를 들어, 본원에서 단수 형태로 기재되어 있더라도, 명확하게 및 명백하게 하나의 지시대상으로 제한되지 않는 한, 복수 지시대상이 포함된다. 예를 들어, 아크릴산, 알킬 아크릴레이트, 가교제 등으로 기술되지만, 각각의 이러한 성분, 및 임의의 다른 성분들 중 하나 이상이 사용될 수 있다. 또한, 본 출원에서, 특정 예에서 "또는"의 사용은, 달리 명시적으로 기술되지 않는 한 "및/또는"을 의미하며, "및/또는"이 명백히 사용될 수도 있다. "~을 비롯한", "~을 포함하는", "예를 들어", "예컨대" 및 유사 용어들은 비제한적으로, "~을 비롯하여", "~을 포함하는", "예를 들어" 및 "예컨대"를 의미한다.
본원에 제시되는 본 발명의 다양한 실시양태 및 실시예는 각각 본 발명의 범위에 대해 비제한적인 것으로 이해된다.
본 발명은 하기 실시예를 참조로 추가로 기술될 것이다. 하기 실시예는 단지 본 발명을 설명하려는 것이지 제한하려는 것은 아니다.
실시예
하기 실시예는 본 발명의 일반적인 원리를 설명하기 위해 제시된다. 이 실시예는 본 발명의 실시양태 및 제조 방법에 따른 용매계 알키드 수지의 제조 및 용매계 코팅 조성물을 기술한다. 나열된 모든 양은, 달리 기재하지 않는 한, 중량 부로 기술된다. 본 발명은 제시되는 특정 실시예로 제한되는 것으로 이해되어서는 안된다.
실시예 1
제1 아크릴 수지의 합성
12 g의 아크릴산, 10 g의 하이드록시에틸 아크릴레이트, 56 g의 부틸 아크릴레이트 및 22 g의 스티렌을 실온에서 교반시키면서 플라스크에 가하고, 6시간 동안 가열 환류시키고, 실온으로 냉각시키고, 이어서 추가의 사용을 위해 저장하였다.
실시예 2
제2 아크릴 수지의 합성
18 g의 N-부톡시메틸 아크릴아미드, 12 g의 아크릴산, 24 g의 부틸 아크릴레이트, 16 g의 메틸 메타크릴레이트, 6 g의 부틸 메타크릴레이트, 20 g의 미세결정성 왁스, 및 4 g의 t-부틸 퍼옥시 벤조에이트를 실온에서 교반시키면서 플라스크에 가하고, 이어서 가열 환류시켰다. 산가가 90 mg KOH/g로 도달하고 하이드록실 가가 25 mg KOH/g에 도달할 때까지 산가 및 하이드록실 가를 확인하였다. 산가 및 하이드록실 가가 상기 범위 내에 도달하면, 교반을 멈추고, 이어서 추가의 사용을 위해 저장하였다.
실시예 3
코팅 조성물의 합성
코팅 조성물을 코팅 조성물의 총 중량 기반의 하기 화학식에 따라 제조하였다:
Figure 112015076663693-pct00001

실시예 4
코팅의 제조 및 시험
8번 스파츌라를 사용하여 4.2 g의 건조 중량/m2에 해당되는 샘플을 취하였다.
2P 백색 알루미늄 캔을 납작하게하고, 부탄온으로 닦아서 불순물을 제거하였다. 특정 양의 잉크를 기재 상에서 롤 코팅시키되, 이때 잉크는 적색/흑색/청색/황색 잉크일 수 있고, 이어서 실시예 3에 제조된 코팅 조성물 A 및 B를 8번 스파츌라로 잉크 층 상에 적용시켰다.
코팅된 2P 백색 알루미늄 캔을 오븐 내에 두고, 25분 동안 195℃에서 하소시키고, 이어서 205℃로 온도를 올리고, 2분 동안 계속 하소시키고, 이어서 추가의 시험을 위해 샘플을 오븐에서 꺼내었다.
시험 방법
A. 부탄온 저항성
약 1 kg 무게의 해머를 흡수성 면으로 싸고, 이어서 추가로 면포에 쌌다. 상기 흡수성 면 및 면포를 부탄온으로 습윤시켰다. 해머를 손으로 당겨서 하소된 샘플 상에서 앞뒤로 슬라이딩시켰다. 앞뒤 한 번의 주기를 1 회로 카운트하였다. 샘플의 표면이 깨지기까지 해머가 앞뒤로 슬라이딩한 횟수를 카운트하였다. 이어서 횟수를 부탄온 저항성 값으로 기록하였다.
B. 광택도
60 도의 각도에서 읽힌 데이타를 기록함으로써 광택계로 광택도를 측정하였다.
C. 잉크 습윤성
잉크 습윤성은 맨눈으로 시각적으로 측정하였다. 결점 없는 전색(full colored) 표면이 우수한 것으로 순위가 매겨졌다.
D. 부착성
부착성은 그리드 방법에 의해 시험하였다. 그리드 방법은 코팅의 표면 상에 10 × 10 그리드를 그린 다음 3M 610 테이프로 그리드를 박리하는 시도를 포함한다. 그리드의 100%가 여전히 부착되어 있는 경우 우수한 것으로 순위가 매겨졌다.
E. 고온에서의 멸균 성능
하소된 샘플을 고온 멸균기 내에 넣고, 압력이 대기압으로 감소될 때까지 30분 동안 121℃의 멸균 온도로 가열하였다. 시험을 위해 샘플을 꺼냈다. 멸균 매질은 수증기 또는 수돗물이다.
시험 결과
멸균되지 않은 샘플
Figure 112015076663693-pct00002

수증기로 멸균된 샘플
Figure 112015076663693-pct00003

수돗물로 멸균된 샘플
Figure 112015076663693-pct00004

실시예 5
코팅 조성물의 합성
코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 하기 배합법에 따라 코팅 조성물을 제조하였다:
Figure 112015076663693-pct00005

실시예 6
코팅의 제조 및 시험
코팅 제조
A. 베이스코트 적용
2P 백색 알루미늄 캔을 편평하게하고, 부탄온으로 닦아서 불순물을 제거하였다. 10번 스파츌라를 사용하여 6.0 g의 건조 중량/m2에 해당되게 실시예 4에서 제조된 코팅 조성물 C를 적용하였다. 코팅된 2P 백색 알루미늄 캔을 오븐에 넣고, 25분 동안 195℃에서 하소시키고, 이어서 오븐에서 꺼내어 실온으로 냉각시켰다.
B. 잉크 적용
특정 양의 잉크를 경화된 베이스코트 상에 롤 코팅하되, 이때 상기 잉크는 적색/흑색/청색/황색 잉크일 수 있다.
C. 탑코트 적용
8번 스파츌라를 사용하여 4.2 g의 건조 중량/m2에 해당되게 실시예 3에서 제조된 코팅 조성물 A 및 B를 잉크 층 상에 적용시켰다.
코팅된 2P 백색 알루미늄 캔을 오븐에 넣고, 195℃에서 25분 동안 하소시키고, 이어서 205℃로 온도를 올려, 2분 동안 계속 하소시키고, 이어서 추가의 시험을 위해 샘플을 오븐에서 꺼냈다.
시험 방법
A. 부탄온 저항성, B. 광택도, C. 잉크 습윤성, D. 부착성 및 E. 고온에서의 멸균 성능을 비롯한 상기에서 기술된 시험 절차에 따라 하기 특성을 시험하였다.
F. 유연성
코팅된 기재 샘플을 206 몰드로 모델링하여 캔 제조에서의 네킹 절차를 모의실험하였다. 그리고나서, 기재를 기판이 최대로 비틀린 지점에서 3M 610 테이프를 사용하여 코팅이 박리되었는지 관찰하였다. 코팅이 전혀 박리되지 않는다면 우수한 것으로 순위가 매겨지고, 또는 코팅이 약간 박리되었다면 허용가능한 것으로 순위가 매겨질 것이다.
시험 결과
멸균되지 않은 샘플
Figure 112015076663693-pct00006

수증기로 멸균된 샘플
Figure 112015076663693-pct00007

수돗물로 멸균된 샘플
Figure 112015076663693-pct00008

상기 결과는, 본 발명의 코팅 조성물에 의해 형성된 코팅 층이 우수한 광택도, 와이핑(wiping)에 대한 저항성, 잉크 부착성, 고온 항균 처리에 대한 저항성, 및 유연성을 갖고, 캔 제조 중의 네킹 단계에 필요한 요건을 충족시키며, 따라서 본 발명의 코팅 조성물은 금속 캔, 특히 금속 식품 및 음료 캔에 적합함을 보여준다.
본 발명의 특정 실시양태가 설명의 목적을 위해 상기에서 기술되었지만, 본 발명의 상세 내용의 수많은 변형이 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명으로부터 벗어나지 않고 이루어질 수 있다는 것이 당업계 숙련자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 발명은, 기술된 특정 실시양태로 제한되지 않으며, 첨부된 청구 범위에 의해 정의된 본 발명의 진의 및 범위 내에 있는 변형물을 포함시키고자 하는 것임이 이해될 것이다.

Claims (19)

  1. (1) 아크릴산, 알킬 아크릴레이트 및 스티렌을 포함하는 제1 아크릴 수지;
    (2) N-부톡시 메틸 아크릴아미드를 포함하는 제2 아크릴 수지; 및
    (3) 코팅 조성물의 총 중량을 기초로, 20 중량% 미만의 가교제
    를 포함하되,
    상기 제2 아크릴 수지가 70 내지 110 mg KOH/g의 산가(acid value) 및 10 내지 40 mg KOH/g의 하이드록실 가(hydroxyl value)를 갖는, 코팅 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 아크릴 수지가 하나 이상의 알킬 아크릴레이트를 포함하고, 이들 각각은 하이드록실 작용기를 포함하거나 포함하지 않는, 코팅 조성물.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 알킬 아크릴레이트가 하이드록시에틸 아크릴레이트 및 부틸 아크릴레이트를 포함하는, 코팅 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 아크릴 수지가 제2 아크릴 수지의 총 중량을 기준으로 5 내지 40 중량% N-부톡시 메틸 아크릴아미드를 포함하는, 코팅 조성물.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 아크릴 수지가 80 내지 100 mg KOH/g의 산가를 갖는, 코팅 조성물.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 아크릴 수지가 20 내지 30 mg KOH/g의 하이드록실 가를 갖는, 코팅 조성물.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 아크릴 수지 및 제2 아크릴 수지가 1.0:0.2 내지 1.0:1.0의 중량비로 존재하는, 코팅 조성물.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 가교제가 벤조구안아민을 포함하는, 코팅 조성물.
  10. 제 1 항에 있어서,
    착색제를 추가로 포함하는 코팅 조성물.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 조성물이 1000 ppm 미만의 비스페놀 A 및 이의 유도체를 포함하는, 코팅 조성물.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 조성물이 수계(waterbased)인, 코팅 조성물.
  13. 제 1 항에 있어서,
    코팅 조성물의 총 중량을 기준으로
    (1) 40 내지 60 중량%의, 하기를 포함하는 아크릴 수지의 혼합물:
    (a) 아크릴산, 알킬 아크릴레이트 및 스티렌을 포함하는 제1 아크릴 수지;
    (b) N-부톡시 메틸 아크릴아미드를 포함하는 제2 아크릴 수지; 및
    (2) 10 중량% 이상 20 중량% 미만의 가교제
    를 포함하는, 코팅 조성물.
  14. 제 10 항에 따른 코팅 조성물을 포함하는 베이스코트(basecoat) 층; 및
    제 1 항에 따른 코팅 조성물을 포함하는 탑코트(topcoat) 층
    을 포함하는 코팅 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 베이스코트 층 및 상기 탑코트 층 사이의 잉크 층을 추가로 포함하는 코팅 시스템.
  16. 제 1 항 내지 제 4 항 및 제 6 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항의 코팅 조성물, 또는 제 14 항 또는 제 15 항의 코팅 시스템이 적어도 일부에 적용된 패키지(package).
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 패키지가 식품 캔(food can)을 포함하는, 패키지.
  18. 제 1 항 내지 제 4 항 및 제 6 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항의 코팅 조성물, 또는 제 14 항 또는 제 15 항의 코팅 시스템을 패키지의 적어도 일부에 적용하는 것을 포함하는, 패키지의 코팅 방법.
  19. 삭제
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