KR100309392B1

KR100309392B1 - 코팅공정및코팅조성물

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Publication number: KR100309392B1
Application number: KR1019950700059A
Authority: KR
Inventors: 이안토마스니스베트존스; 앤토니브라이언.포트
Original assignee: 리타 버어그스트롬; 피피지 인더스트리즈 오하이오 인코포레이티드
Priority date: 1992-07-08
Filing date: 1993-07-06
Publication date: 2002-05-30
Also published as: KR950702452A; GB9309977D0; TW266166B; GB9214516D0

Abstract

포장 마무리용 금속기재를 코팅하는 공정은 첫 번째 기재에 적절한 실질적으로 무용제인 열경화성 조성물을 도포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 조성물은 용융된(가소화된 상태 포함) 형태로 코팅용 압출다이를 통하여 사출되어 기재에 열경화성 필름으로 도포된다. 기재상의 연속된 지역을 열경화성 조성물로 코팅하기 위하여 기재와 다이 사이의 상대적인 이동에 의해 필름을 형성한다.

첫 번째 기재는 포장 마무리용 금속기재이거나, 또는 도포된 코팅이 포장 마무리용 금속 기재에 전사하게 하는 중간 임시지지체이다. 상기 도포된 코팅은 코팅용 압출다이를 통하여 사출된 후 열에 의하여 경화된다. 상기 공정 및 그 밖의 다른 코팅공정에 사용되기 적합한 조성물들도 기재되어 있다.

Description

코팅공정 및 코팅조성물

일반적으로, 열경화성 보호 및 장식 도료는 30-60중량%의 고형물을 포함하는 용제-베이스 라커(Solvent-based lacquer)(물과 조용제(助溶劑)를 포함할 수도 있다)를 롤러-코팅(roller-coating)하여 마무리 포장용 금속스트립(metal strip) 또는 시이트(sheet)에 도포된다. 라커를 금속스트립 또는 시이트에 도포하게 되면, 용제는 증발되어 제거되고 도포된 코팅은 경화된다. 비용과 환경문제 때문에 열경화성 도료의 도포시 유기용제의 사용량을 줄일 수 있는 것이 바람직할 것이며, 본 발명의 목적은 이를 달성하기 위한 것이다.

미국특허 제 4,990,364호는 포장 마무리용 금속 기재를 비롯하여 여러 종류의 기재를 코팅할 때 사용되는 무용제(solvent-free), 저단위체(low monomer) 또는 무단위체(monomer -free)인 중합성 또는 경화성 조성물에 관하여 기술하고 있다. 상기 조성물은 기술된 조건하에서는 무한히 안정하기 때문에, 열처리와 병행한 자유라디칼 개시인자 ; 화학선, 특히 자외선; 또는 전자선에 의해서만 경화될 수 있다. 여기에는 열에 의하여 활성화되는 가교시스템에 관한 개시는 없다.

본 발명은 액상 및 건조제품의 포장(packaging)과 관련하여 특히 식품 및 음료수의 포장(가공 또는 보관을 포함)에 사용되는 마무리 포장용 금속기재(基材)상에 경화된 열경화성 코팅을 형성하는 공정에 관한 것이다. 또한 본 발명은 마무리 포장용 금속기재를 코팅하는데 사용되는 열경화성 조성물에 관한 것이다.

본 발명은 포장 마무리용 금속기재를 코팅하는 공정을 제공하는 것으로, 포장 마무리용 코팅을 형성하기에 적합한 열경화성(즉, 열 가교성/경화성) 조성물을 초벌 기재에 도포하는 공정을 포함하며, 상기 열경화성 조성물은 실질적으로 무용제이고, 상기 조성물은 용융된(가소화된 상태를 포함) 형태로 코팅용 압출다이(extrusion coating die)를 통하여 사출되어 열경화성 필름(film)으로 기재에 도포되고, 열경화성 조성물이 기재상의 연속된 지역에 코팅되도록 상기 다이와 기재는 상대적으로 이동하여 기재상에 피막을 형성하며, 상기 초벌 기재는 포장 마무리용 금속 기재이거나 또는 도포된 코팅이 포장 마무리용 금속 기재에 전사되게 하는 중간 임시 지지체이고, 상기 도포된 코팅은 코팅용 압출 다이를 통하여 사출된 후 열경화되며, 경화후 도포된 코팅의 두께는 30㎛ 미만이다.

본 발명의 중요한 특징의 하나는 도포된 조성물의 용제 함유량이 포장 목적으로 열경화성 도료를 도포하는 이제까지의 공정과 비교하여 낮다는 것이다. 특히, 본 공정의 어느 단계에서도 용제는 조성물에 첨가되지 않으며, 더구나 어느 성분으로 되었던지 간에 조성물의 잔류용제의 함유량은 10중량%, 유리하게는 5중량%, 바람직하게는 4중량% 또는 3중량%를 초과하지 않고, 보다 바람직하게는 2중량%를 초과하지 않는다. 대부분의 경우, 조성물의 용제 함유량은 충분히 낮기 때문에 휘발성 유기용제 배출에 관한 법률을 준수하기 위한 어떠한 추가 조치도 필요가 없다.

본 발명의 공정의 또 다른 중요한 특징중의 하나는 실질적으로 무용제인 열경화성 조성물을 용융 상태 또는 소성된 형태로 사출하여 기재상에 균일한 박막을 형성할 수 있다는 것이다.

본 발명의 공정에 따라 코팅된 금속기재는 포장 마무리용으로 광범위하게 사용될 수 있고, 도료는 용기 및 이와 유사한 것의 내부보호 및/또는 외부장식을 위하여 본 발명에 따라 도포될 수 있다. 따라서, 본 공정은 예를들어 에어로졸제품 또는 페인트 포장용의 코팅된 기재를 얻는데 사용될 수 있다. 그러나, 본 공정은 보다 특별하게는 식품과 음료수의 포장(가공 또는 보관을 포함)에 사용하기 적합한 코팅된 금속기재를 얻는데 사용된다. 이러한 목적을 위하여, 코팅된 기재는 식품 또는 음료수의 용기 또는 상기 용기의 구성부품, 또는 뚜껑 또는 병마개 등의 마개로 성형될 수 있다. 본 공정은 외부장식 코팅 및/또는 내부보호코팅에 사용될 수 있다. 내부보호 목적인 경우, 완성된 코팅은 이와 접촉하고 있는 식품 또는 음료를 오염시키지 않는 표면을 제공하여야 한다.

또한, 본 발명은 포장 마무리용 금속기재를 코팅하는데 사용되는 무용제, 열정화성 조성물을 제공한다. 이러한 조성물은 본 발명의 공정 또는 적절한 다른 코팅 공정들, 예를들어 롤러-코팅(roller-coating) 또는 고체 블럭코팅(solid block coating)기술에 의하여 금속기재에 도포될 수 있다.

조성물과 관련하여 본 명세서에서 사용되는 "열경화성"이란 용어는 보통의 의미로 사용된 것으로 조성물이 열작용에 의하여 경화된다는 것을 나타내기 위한 것이며, 경화시키기 위해 자유라디칼 개시인자, 광(光)개시인자 또는 전자선과 같은 보조 또는 대체 수단들이 필요한 조성물들과 구별하기 위하여 사용한 것이다. 본 발명의 특징은 코팅조성물이 열경화성이며, 열에 반응하지만 기재에 도포되어 경화되기 전의 용융 상태로 처리할 수 없는 성분들을 포함한다는 것이다. 예를들어, 본 발명의 조성물은 미국특허공보 제 4,990,364호와는 대조적으로 경화전에, 예를들어 아크릴기 및/또는 메타아크릴기와 같은 에틸렌성 불포화 반응기(ethylenically unsaturated reactive groups)의 존재가 필요하지 않고, 본 발명에 의한 열경화성 조성물은 이러한 불포화 반응기를 실질적으로 포함하고 있지 않다.

본 발명에 의한 무용제, 열경화성 조성물은 실질적으로 무용제(solvent-free)인 필름-형성수지와 이에 대응하는 경화제(이는 그 자체로 또 다른 필름-형성 중합체일 수 있다)를 포함하는 것이 일반적이다. 원칙적으로 어떤 경화제를 추가로 요구하지 않는 자기-가교 시스템(self-cross linkable systems)은 가능하다.

예를들어, 상기 조성물은 하기의 시스템들 중 하나를 포함할 수 있거나 또는 2이상의 시스템의 혼합물을 사용할 수 있다.

1) 에폭시수지 또는 에폭시 노볼락수지, 제한적인 것은 아니나, 바람직하게는 예를들어, 우라바(Uravar) FB190, 우라바 FB120, 바르큠(Varcum)29-101, 바르큠 29-108, 바르큠 29-159, 바르큠 29-183 및 바르큠 94-635와 같이 알킬화 또는 비알킬화될 수 있는 하나 이상의 레졸 페놀수지와 조합된, 예를 들어 셀 에피코트(shell Epikote) 1009, 1007, 1004, 1002, 1001 및 828과 같은 고체물질인 비스페놀 A(bisphenol A)/에피클로로히드린(epichloro hydrin)계 물질

상기 에폭시수지는, (a) 디나폴(Dynapol) LH820(중간분자량의 직쇄상 히드록시 기능성 포화 폴리에스테르); 디나폴 L858(고분자량의 분지상 포화 폴리에스테르); 디나폴 L206(고분자량의 직쇄상 포화 폴리에스테르); 및 우라락(Uralac) 2695(중간분자량의 분지상 카르복실화 포화 폴리에스테르)로 예시되는 분지 또는 직쇄상의 산 및/또는 히드록시 기능성일 수 있는 하나 이상의 폴리에스테르류; 또는

(b) 숙신산, 아디프산, 세바신산(Sebacic acid), 이소프탈산, 테레프탈산 및 프탈산으로 예시되는 하나이상의 이산류(diacids), 또는

(c) 에틸렌, 프로필렌, 디에틸렌 및 트리에틸렌글리콜, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올 및 시클로헥산디메탄올로 예시되는 하나 이상의 디올류(diols)에 의해 개질될 수 있다.

상기 시스템은 시멜(Cymel) 301(헥사메톡시메틸멜라민), 시멜 1123(벤조구안아민 포름 알데히드(Benzoguanamine formaldehyde)), 시멜 1170(글리콜 우릴포름알데히드(Glycol uril formaldehyde)) 및 UFR-80(요소 포름알데히드)로 예시되는 실질적으로 무용제인 하나 이상의 아미노플라스트수지, 모든 디노시나미드(Dyno Cynamid) 및/또는 셀 에피코트(shell Epikote) 828, 도우(Dow) DER 330, 시바 아랄다이트(Ciba Araldite) GY2600 및 260과 같은 액상 물질로 예시되는 비스페놀 A/에피클로로히드린계에폭시 수지 및/또는 다우(Dow) DEN 431 또는 DEN 438로 예시되는 에폭시노볼락 수지로 또한 가교될 수 있다.

2) 상기 1)에 기재된 하나 이상의 레졸페놀수지와 결합 사용되는 상기 1)(a)에 기재된 폴리에스테르수지, 및/또는 상기 1)에 기재된 본질적으로 무용제인 아미노수지. 상기 시스템은 에폭시(예를들면 액상 에폭시) 및/또는 상기 1)에 기재된 에폭시노볼락수지를 첨가함으로써 또한 가교될 수 있다.

3) 하나 이상의 유기 무수물들 또는 트리메리트산(trimellitic acid), 숙신산, 프탈산, 헥사히드로프탈산 및 테트라히드로 프탈산 무수물들 중 하나 이상의 무수물 올리고머(anhydride oligomers)와 결합되는 상기 1)에 기재된 에폭시수지.

4) 산값 50mg KOH/g 이상의 산기능성 아크릴 중합체 60% 이상의 고분자 고체, 에를 들어 라이콜드 신테말(Reichold Synthemal) 40-462, 맥홀터 아크릴라막(Mc Whorter Acrylamac) 7555, 하이텍(HiTek) CMD 979, 하이텍 RGX-87425, 파라로이드(Paraloid) AT-70 또는 AT-85의 고분자 고체와 결합되는 상기 1)에 기재된 것과 같은 에폭시수지.

5) 유렛디온류(Uret diones), 안정한 데스모듀르 AP(Desmodur AP) (베이어(Bayer)) 등의 페놀블록 이소시안산염(phenol blocked isocyanate)과 같은 내부 또는 외부 블록화될 수 있는 이소시안산염, 및/또는 상기 1)에 기재된 본질적으로 무용제인 아미노플라스트 수지와 조합 사용되는 상기 1)에 기재된 히드록시 기능성 폴리에스테르.

6) (a) 본질적으로 무용제인 레졸페놀수지, 본질적으로 무용제인 아미노플라스트 수지, 액상 또는 고상 에폭시수지 또는 에폭시-노블락수지, 상기 1)에 기재된 모든 것 등의 추가 성분들에 의하여 가교되고, 유니온 카비드 우카르(Union Cabide Ucar) 4510 및 롬 ＆ 하스 프리말(Rohm ＆ Haas Primal) AC1822 등의 가교성 열경화성 아크릴 수지계의 에멀션 중합체.

(b) 로플렉스(Rhoplex) AC-604, AC-625, AC-1230 및 HA-16으로 예시되는 자기-가교성 열경화성 아크릴 수지계의 에멀션 중합체.

7) 선택된 가교제와 반응하기에 충분한 산기능성을 지닌 직쇄상 또는 분지상 폴리에스테르인 에폭시수지, 더욱 특별하게는 상기 1)에 기재된 에폭시수지. 일반적으로 EMS 그릴에스타(Grilesta) V72/6 및 우라락(Uralac) P2695 등의 상기 폴리에스테르는 전형적으로 30mg KOH/g 이상의 산가를 갖는다.

상기 시스템은 상기 1) 및 2)에 기재된 디시안-디아미드, 에폭시-노볼락, 페놀 및/또는 아미노수지로 가교될 수 있다.

본 발명에 따르는 코팅조성물은 원칙적으로 하나 이상의 필름형성수지를 포함하며, 상기 필름형성수지는 자기가교성일 수 있거나 또는 하나 이상의 경화제와 함께 사용될 수 있고, 상기 경화제는 상기 또는 각각의 필름-형성자(film-former) 내의 가교성 작용기의 수와 유형에 따라 선택된다. 그러나, 본 발명은 예를들어, 경화후 도포된 코팅의 두께와 같은 소망하는 특성들을 성취하기 위해서 일반적으로 필름형성수지의 혼합물(또는 합금)을 사용할 필요가 없다는 것이고, 따라서 단지 하나의 필름-형성수지(이는 자기 가교성 물질일 수도 있고, 또는 필요한 경우 하나 이상의 적절한 경화제와 함께 사용될 수 있다), 즉 상기한 하나의 수지만을 포함하는 조성물로 될 것이라는 것이다.

본 발명의 주요한 특징중의 하나는 광범위한 초기의 물리적, 화학적 특성을 지닌 열경화성 조성물을 이용할 수 있다는 것이다. 따라서, 본 발명에 따라 사용되는 조성물은 예를들어, 분말코팅조성물로서 유용한 것으로 여겨지지 않는 Tg, 분자량, 경화성을 지닌 고분자물질을 이용할 수 있다. 보다 특별한 것은, 본 발명에 의한 어떤 특정의 열경화성 조성물은 다음과 같이 특징지을 수 있다:

(a) 미경화 조건하에서 40℃ 이하의 Tg, 바람직하게는 35℃ 이하, 보다 특별하게는 30℃ 이하의 Tg를 가지며, 0℃ 이하의 Tg를 갖는 조성물을 포함하여 5℃ 이하의 Tg를 갖는 조성물;

(b) 미경화 조건하에서 70℃ 이상의 Tg, 바람직하게는 85℃ 이상, 보다 특별하게는 90℃ 이상의 Tg를 갖는 조성물; 및

(c) 휘발성 부산물이 생성되는 축합반응에 의하여 경화되는 조성물(예를들어, 단독의 필름-형성 중합체 시스템이거나 또는 다른 중합체 시스템, 예를들어 에폭시 또는 폴리에스테르 시스템용 가교제(crosslinker)로서 페놀-포름알데히드 또는 멜라민-포름알데히드 축합물을 포함하는 조성물)

본 명세서에 주어진 모든 Tg 값들은 시차 스캔닝 열량측정(differential scanning calorimetry(D.S.C))에 의해 측정된 값들이다.

상기 (a)∼(c)의 조성물은 적절한 공정, 특히 본 발명에 의한 용융사출법에 의하여 금속기재에 도포될 수 있다. 미경화 조건하에서 30℃∼85℃의 범위(바람직하게는 40℃∼70℃)의 Tg를 갖는 조성물과, 휘발성 부산물이 생성되는 축합반응에 의해 경화되지 않는 조성물은 분말코팅법 이외의 다른 방법, 특히 용용사출법에 의하여 금속 기재에 도포되는 것으로 본 발명은 개시하고 있으나, 이 또한 본 발명에 의한 것임을 이해하여야만 한다.

코팅이 식품 또는 음료 포장의 내부보호면을 제공하기 위한 경우, 코팅조성물 성분들은 식품 및 음료수의 포장, 가공 또는 보관용 물품의 식품 접촉면에 사용되므로 식품 접촉 허용성인 것으로 인정되어야 한다는 점을 인식하여야 할 것이다.

본 발명에 따라 사용되는 코팅조성물의 경화제 비율은 0중량%(자기가교시스템에 대함)에서 50중량%일 수 있으며, 통상 조성물 전체 중량에 대하여 5 또는 10∼25중량%이다.

경화전 조성물내의 상기 또는 각각의 필름-형성중합체의 수평균 분자량은 일반적으로 300∼250000, 보다 일반적으로는 300∼25000, 유리하게는 300∼7000, 8000 또는 10000, 바람직하게는 5000을 초과하지 않으며, 더욱 특별하게는 500∼5000 이다.

적절한 경우, 본 발명에 따라 사용되는 코팅조성물은 경화반응을 위한 일정량의 촉매를 포함할 수 있다. 적절한 촉매의 예로 스테아르산 아연과 같은 강산 또는 약산의 염류, 디부틸틴 디라우레이트 등의 (디알킬)틴디알카노에이트, 블록 액시드 포스페이트(blocked acid phosphate)와 블록 치환된 벤젠술폰산, 트리페닐포스핀, 포스포늄 할로겐화물 및 트리에틸아민을 들 수 있다.

장식효과 및 부식방지 또는 열역학적 특성의 조절과 같은 다른 이점을 얻기 위하여, 무기색소, 전형적으로 이산화티타늄은 주요 필름-형성성분으로 또는 선(先) 분산된 페이스트(predispersed paste)로서 전체 조성물의 60중량%까지의 비율로 분산될 수 있다. 다른 색소의 혼합도 동일한 기술에의해 가능하다.

어떤 포장의 경우 착색을 필요로 하지 않으며, 이러한 경우에도 본 발명은비착색 시스템을 또한 제공한다.

필름형성 특성 및/또는 최종적으로 경화된 필름의 건조필름 특성은 무기 또는 고분자 충전제, 중량제 및 첨가제를 예를들어 전체 필름조성물의 30중량%까지 혼합함으로써 향상될 수 있다. 상기 충전제, 중량제 및 첨가제는 예를들어 최종조성물의 유동성, 윤활성, 유연성, 점착성, 필름형성성 및 안정성, 또는 이들 복합 성질에 기여할 수 있다. 상기 물질들은 색소에 대해 상술한 바와 같은 방법으로 조성물에 혼합되거나 또는 적절한 경우에는 혼융시켜 혼합될 수 있다.

포장 마무리용 금속 기재는 알루미늄, 양철 또는 강철(주석없는 강철-ECCS일 수 있다)을 포함할 수 있다. 상기 기재의 두께는 특정한 포장 마무리에 적합한 것을 선택할 수 있고, 0.05mm∼3mm, 통상적으로 0.05mm∼2mm, 유리하게는 0.1mm∼0.4mm일 수 있다.

상기 금속기재는 화염처리 또는 코로나방전과 같은 적절한 전처리가 수행될 수 있고 또는 인산염 또는 크롬산염 처리(예를들어 크롬산염 처리 알로크롬(ALOCROM)404)와 같은 초기전환 코팅이 도포될 수 있다.

상기 금속기재는 이동스트립(strip) 또는 시이트의 형태일 수 있고, 코팅용 압출다이 또는 코팅 전이 스테이션(coating transfer station)을 경유하여 연속적으로 수송될 수 있다. 상기 금속기재는 상기의 형태 대신에 튜우브 형태, 바람직하게는 개방형 실린더 튜우브 형태일 수 있고, 코팅용 압출다이는 원주 둘레로 연장되거나 또는 상기 원주의 전체 또는 일부분에 대하여 상기 튜우브 내에서 연장될 수 있다. 코팅용 압출다이가 정지한 상태이고 기재가 수송되어 다이를 통과하는 것이 정상적인 배열이나, 기재가 정지한 상태로 있고 다이가 그 기재를 따라 이동하는 것도 원칙적으로 가능하다. 또한, 튜우브 형태의 기재는 튜우브의 내부 또는 튜우브의 외부에 설치된 정지한 상태의 코팅용 압출다이를 따라 회전할 수 있다.

초벌 기재(primary substrate)가 중간 임시기재(이로부터 도포된 코팅이 포장용 금속기재로 전사된다)인 경우, 상기 임시기재는 도포된 코팅이 즉각 이탈되도록 하는 실리콘 처리 페이퍼(siliconised paper)를 포함하거나, 또는 다른 저표면 에너지(low surface energy) 기재, 예를들어, 티가프로(Tygaflor)와 같은 형광중합체 함유 지지체(fluoropolymer impregnated support)를 포함할 수 있다.

본 발명의 공정에서 코팅조성물은 용융(또는 가소화된)상태로 코팅용 압출다이에 공급된다. 조성물의 용융(또는 가소화)는 적절한 용융혼합장치에 의해 수행되며, 상기 장치는 정적 또는 동적 혼합기, 예를들어, 밴버리 혼합기(Banbury mixer)또는 Z-블레이드 혼합기(Z-blade mixer)일 수 있다. 상기 용융-혼합된 조성물은 기어펌프 또는 다른 용적형 펌프(Positive displacement pump)와 같은 적절한 펌프에 의하여 코팅용 압출다이에 공급될 수 있다. 압출기(extruder)는 용융혼합기 및 펌프로 사용되거나, 다른 수단들에 의하여 이미 용융-혼합된 조성물의 경우에는 단지 펌프로만 사용될 수 있다.

다른 형태의 공정에서는, 필름-형성 중합체와 경화제는 코팅용 압출다이의 상류(upstream)에 인접한 혼합기에 각각 독립적으로 계량되어 투입된다. 상기 공정에서 사용 가능한 혼합기의 예로는, 정적 혼합기 또는 캐버티 트랜스퍼 혼합기(cavity-transfer mixer)와 같은 고효율 혼합기가 있다. 따라서, 필름-형성중합체 및 경화제 각각은 분리된 용융 호퍼(melt hopper)를 통하여 각각의 기어펌프 또는 다른 용적형 펌프로 공급될 수 있는데, 이들 펌프는 상응하는 성분들을 차례로 코팅용 압출다이의 상류에 인접 위치한 혼합기에 공급한다. 이러한 공정은 조성물중의 상호 반응하는 성분들 사이의 불필요한 조기 접촉을 막거나 줄이는 이점을 지니고 있다. 공업적 규모의 공정에서는, 대량으로 저온 저장되어 있는 조성물이 저장소에서 상대적으로 소형인 압출기로 공급되어 용융 혼합된 후 코팅다이(coating die)를 통하여 펌핑되는데, 이는 시스템의 강제적인 폐쇄의 경우 원료의 손실을 줄이는 이점(대형 용융 호퍼의 사용과 비교시)을 제공할 수 있다.

경화용 촉매가 사용되는 경우에는, 조성물중의 하나 또는 그 이상의 공동 반응 성분들과 혼합하여 공급하거나, 또는 코팅용 압출다이의 상류에 인접 위치한 조성물에 직접 주입할 수 있다.

기재에 도포되는 코팅의 두께와 질은 일차적으로 다음의 매개 변수들에 의존적이다:

1) 코팅도포전의 기재의 온도, 일반적으로, 금속기재는 50℃∼250℃, 바람직하게는 70℃∼200℃, 예를들어 100℃∼200℃의 온도로 가열된다. 상기 가열은 상대적으로 얇은 코팅을 형성하는데 도움을 준다. 기재의 바람직한 온도는 경화되지 않은 조성물의 유리전이온도(Tg)와 관계가 있으며, 바람직하게는 Tg+10℃∼Tg+200℃, 더욱 특별하게는 Tg+25℃∼ Tg+150℃이다. "Tg+10℃"란 Tg값보다 10℃ 높은 온도를 의미하며, 유사한 표현들도 이러한 방식으로 이해될 것이다.

2) 코팅용 압출다이의 온도는 일반적으로 50℃∼200℃, 바람직하게는80℃∼180℃, 유리하게는 100℃ 이상, 예를들어 120℃∼180℃일 수 있다. 코팅용 압출다이의 바람직한 온도는 미경화 조성물의 유리전이온도(Tg)와 관계가 있으며, 바람직하게는 Tg+10℃∼Tg+200℃, 더욱 특별하게는 Tg+25℃∼Tg+150℃이다.

3) 기재에 도포되기 직전의 용융조성물의 온도는 일반적으로 50℃∼200℃, 바람직하게는 80℃∼180℃, 유리하게는 100℃ 이상, 예를들어 120℃∼180℃일 수 있다. 기재에 도포되기 직전의 조성물의 바람직한 온도는 미경화 조성물의 유리전이온도(Tg)와 관계가 있으며, 바람직하게는 Tg+10℃∼Tg+200℃, 더욱 특별하게는 Tg+25℃∼Tg+150℃이다.

본 발명에 의한 바람직한 공정의 특징으로, 코팅용 압출다이의 온도[상기 매개변수 2)]나, 또는 도포되기 직전의 용융 조성물의 온도[상기 매개변수 3)]도 코팅의 도포전의 기재의 온도[상기 매개변수 1)]와 과도하게 차이가 있어서는 아니 된다는 점이다. 따라서, 이들 온도차는, 예를들어 ±50℃, 더욱 특별하게는 ±30℃일 수 있다. 코팅용 압출다이의 온도와 도포 직전의 조성물의 온도가 각각 기재의 온도보다 큰 공정들로 될 수 있다는 것이다.

4) 다이와 기재 사이의 상대이동속도는 1∼300m/min의 범위, 유리하게는 5∼200m/min, 예를들어 10∼150m/min, 특별하게는 50m/min 이상일 수 있다.

5) 기재표면과 코팅용압출다이 출구사이의 간격은 2∼150마이크론, 유리하게는 2∼100마이크론, 바람직하게는 2∼50마이크론, 더욱 특별하게는 2∼30마이크론의 범위내일 수 있다.

전형적으로, 코팅용 압출다이의 출구는 평평한 단부판(flat end plate)에 의해 기다란 측면들로 각각 경계지워진 직사각형의 슬롯을 포함한다. 이러한 배열에서는 다이면과 기재 사이의 간격은 쐐기 형상의 단면이 되도록 하고, 기재의 이동 방향에 따라 간격이 점진적으로 좁아지도록 다이를 배치하는 것이 유리하다. 상기 코팅용 압출다이의 출구와 기재 사이의 간격 치수는 상기 기재와 상기 다이 사이의 최단거리로 할 수 있다.

6) 코팅용 압출다이의 출구너비는 50 또는 100∼1500 또는 3000마이크론의 범위, 전형적으로는 400∼1000마이크론일 수 있다.

7) 기재에 도포되는 순간의 코팅조성물의 점도. 일반적으로 도포 순간의 점도는 1000포아즈(poise)를 초과하지 않으며, 유리하게는 500포아즈, 바람직하게는 100포아즈, 그리고 보다 특별하게는 50포아즈를 초과하지 않는다(임페리얼 케미컬 인더스트리(Imperial Chemical Industries)에 의해 제공되는 콘 앤 플레이트(Cone and Plate) 점도계로 도포 온도에서 측정).

8) 코팅조성물이 기재에 도포되는 속도는 예를들어 폭이 1미터인 스트립의 경우 분당 2∼9000㎤의 범위내일 수 있다.

도포 온도에서의 조성물의 체류 시간은 조성물의 조기 경화를 최소화하기 위하여 가능한 짧아야 하며, 특히 상기 온도에서의 조성물의 겔화시간 이하이어야 한다. 도포 온도에서 어느 정도나 조성물의 체류 시간이 허용될 수 있는지를 판단함에 있어서, 도포전 조성물의 열처리경력, 즉 다른 온도들로 유지되고 있는 시스템의 다른 부분들에서의 평균잔류시간을 고려에 넣을 필요가 있다. 미경화 조건에서 상대적으로 높은 Tg(즉, 40℃이상)를 갖는 조성물의 경우, 도포 온도에서 조성물의체류 시간은 유리하게는 60초 미만, 그리고 바람직하게는 30초 미만, 예를들어 20초 미만, 더욱 특별하게는 10초 미만이다. 미경화 조건에서 상대적으로 낮은 Tg(예를들어, 40℃ 이하)를 가지나, 10-15분 동안 180-200℃에서 경화되는 화학적 가교 특성을 가진 조성물의 경우, 도포 온도는 더 낮아질 수 있다. 그러한 저온에서의 조성물의 겔화시간은 전형적으로 길어지고, 이러한 상황에서 도포 온도에서의 조성물의 체류 시간은 더 길어질 수 있다. 따라서, 도포 온도에서의 체류 시간은 15분까지 연장될 수 있고, 유리하게는 10분, 바람직하게는 5분, 예를들어 200초, 보다 특별하게는 100초까지 연장될 수 있다.

코팅용 압출다이의 출구 오리피스는 일반적으로 직사각형의 단면을 가진 슬롯형이다. 상기 슬롯은 다이의 길이 방향을 따라 연속적으로 연장되거나, 또는 폐쇄 부위에 의하여 일정한 간격을 두고 중단될 수 있는데, 이러한 슬롯을 사용하면 이에 대응하여 기재 상에 비코팅 부위를 남기게 된다. 특별한 효과를 위하여 필름 두께에 차등화를 부여하는 경우, 사출오리피스(extrusion orifice)의 개개의 개구부로의 공급은 분리된 밸브에 의하여 제어될 수 있다.

용융된 조성물을 다이의 길이 방향을 따라 공급하기 위해서는, 예를들어, 상기 다이의 각각의 말단에 공급 도관이 존재할 수 있고, 전체 용융된 유동물은 상기 다이의 길이 방향을 따라 다른 위치들에 개방되도록 배열되어 있는 복수의 공급 도관을 통하여 분산될 수 있다.

조성물의 조기 경화를 최소화하기 위해서는 코팅용 압출다이가 용융된 유동물이 정체될 수 있는 지역을 포함하여서는 안 된다.

앞서 지적한 바와같이, 기재와 코팅용 압출다이 출구사이의 간격은 기재에 도포되는 코팅의 두께와 질을 결정하는 매개변수중의 하나이다. 다이와 기재의 거리가 너무 좁으면 조성물이 다이의 측면 주위로 월류되어 가장자리가 침적될 위험이 있다. 반면에, 다이와 기재의 간격이 너무 크면 기재가 완전히 코팅되지 아니하여 오늬 무늬("herringbone" pattern)가 형성될 수 있는 위험이 있다.

본 발명에 따르는 공정의 한 형태에서 기재는 압출다이 출구에 근접하여 통과되도록 배치되고, 사출된 필름의 도포시 백킹 롤러(backing roller)(예를들어 고무로 코팅된 것)를 횡단하여 통과하거나 그 주위를 따라 통과한다. 예를들어, 코팅을 도포하는 동안, 기재가 아래로부터 백킹 롤러를 따라 통과할 때 도포위치는 이동하는 기재가 접촉하고 있는 백킹 롤러의 원주면의 임의의 장소가 될 수 있다. 압축다이의 축은 백킹롤러의 반경을 따라 연장되는 배열이 바람직하다. 보다 특별하게는, 경화후 완성된 필름의 두께 및 외관을 고려하여, 코팅 도포 제어는 백킹롤러가 수평으로 배치되고 코팅조성물의 도포 위치가 롤러회전축에 대하여 수직면상에 있으면 용이해 진다. 상기 공정에서 코팅압력은 기재에 대한 다이의 상대적 위치에 의해 제어된다. 도포시 기재가 백킹롤러 주위로 또는 백킹롤러를 가로질러 통과하는 경우, 코팅된 기재가 후속 카렌다롤러(calender roller)를 통과하지 아니하여도 훌륭한 코팅 두께와 외관을 달성할 수 있다.

본 발명에 의한 다른 형태의 공정에서는 코팅조성물의 도포시 기재배후에 백킹롤러가 존재하지 않는다. 상기 공정에서의 코팅압력은 기재가 압출다이 출구를 지나 수송되는 동안에 유지되는 장력에 의해 제어된다.

일반적으로 도포시 백킹롤러를 사용하는 것은 상대적으로 얇은 코팅을 도포하는데 유용하고, 백킹롤러가 없는 배열은 두꺼운 코팅을 도포할때 더 적합할 수 있다.

도포된 조성물을 열경화시키는데 필요한 경화온도는 조성물의 성질에 따라 140℃∼300℃범위내일 수 있고, 전형적으로는 170℃∼270℃의 범위내일 수 있다.

조성물의 성질과 경화방법에 따라 경화시간은 고속경화의 경우 전형적으로는 2초∼15분의 범위, 예를들어 2초∼40초(바람직하게는 10초∼25초)의 범위내일 수 있고, 중간속도의 경화인 경우 2분∼5분, 저속경화의 경우는 5분∼12분의 범위내일 수 있다.

코텅조성물이 중간적 임시지지체에 초벌 도포되는 경우, 코팅이 여전히 임시지지체에 잔존하는 동안 전적으로 또는 부분적으로 경화가 진행되거나, 또는 조성물이 최종 기재에 전이된 이후까지 전적으로 또는 부분적으로 지연될 수 있다.

중간 지지체의 사용은 어떤 상황에서는 유리할 수 있다. 특히 코팅용 압출다이의 마모를 줄일 수 있으며 어떤 경우에는 코팅조성물을 최종 금속기재에 직접 도포하는 것보다 중간 지지체(일반적으로 금속기재에 비하여 부드러운 재질임)에 도포하는 것이 용이할 수 있다. 코팅을 중간 지지체로부터 최종 기재로 전사하는 것은 종래의 적충 기술에서 사용된 방법, 예를들어 고온의 닙롤러(nip roller)를 사용하는 방법과 유사한 방법들에 의하여 수행될 수 있다.

포장 마무리용 금속 기재를 코팅하기 위한 본 발명의 방법에 있어서, 경화후 도포된 코팅의 두께는 30마이크론 미만, 유리하게는 25마이크론미만, 바람직하게는20마이크론 미만, 예를들어 18, 16, 14, 12 또는 10마이크론 미만, 그리고 보다 특별하게는 2마이크론∼10마이크론, 예를들어 4, 6 또는 8∼10마이크론의 범위이다. 본 발명에 따라 경화된 코팅의 전형적인 두께는 4마이크론∼12마이크론의 범위이고, 이는 일반적으로 약 4∼16g/㎡의 필름 중량에 해당된다.

경화후 코팅된 금속기재는 하나 이상의 윤활제 또는 왁스로 처리하거나, 또는 적절한 경화후 처리공정의 대상이 될 수 있다.

본 발명은 또한 용기를 제공하며, 보다 특별하게는 식품 또는 음료수 용기, 또는 본 발명의 공정에 의해 코팅된 금속 기재로 만들어진 이러한 용기의 구성부품 또는 마개를 제공한다.

제조실시예

하기의 실시예들은 본 발명의 코팅공정에 사용되는 열가교성 조성물의 제조를 예시하는 것이다. 다음의 제조에 관한 정보는 실시예 조성물들의 필수적인 성분들에 관한 것으로, 전술한 바와같이 본 발명에 의한 코팅 조성물은 일반적으로 하나 이상의 충전제, 중량제 및/또는 기능성 첨가제를 포함한다.

제조실시예 1

에피코트(Epikote) 1004(셸(Shell)사의 비스페놀 A계 에폭시 수지) 800g을 교반기가 장착된 2리터 용량의 플라스크에 투입하였다. 상기 수지를 용융될 때까지 가열하고, 온도를 120℃∼140℃까지 상승시켰다. 우라바(Uravar) FB190(DSM사의 고체페놀수지) 200g을 신속히 플라스크에 첨가한후 혼합하였다. 수지혼합물이 신속히냉각되도록 플라스크의 내용물을 수냉각 트레이(water-cooled tray)로 방출시켰다. 이어서, 고체수지혼합물을 압출기(extruder)에서 사용하기 위해 분쇄시켰다. 185℃ 가열판에서의 혼합물의 전화시간은 150초이었고, Tg는 40℃이었다.

제조실시예 2

프로필렌 글리콜(44.00몰), 트리메틸올 프로판(8.40몰) 테레프탈산(31.70몰) 및 이소프탈산(15.85몰)을 함유하는 이론상 Mn이 1550인 폴리에스테르를 제조하였다. 상기 수지의 수산화값(hydroxyl value)은 105mgKOH/g, 산가는 11mgKOH/g이 었으며 Tg는 54℃이었다.

상기 폴리에스테르 800g을 교반기가 설치된 2리터 용량의 플라스크에 투입하였다. 상기 수지를 용융될 때까지 가열하였고, 온도는 120℃∼140℃까지 상승시켰다. 우라바(Uravar) FB190(DSM사의 고체페놀수지) 200g을 신속히 플라스크에 첨가한 후 혼합하였다. 수지혼합물을 신속히 냉각시키기 위하여 플라스크의 내용물은 수냉각 트레이로 방출시켰다. 그 후, 고체수지 혼합물을 압출기에서의 사용을 위하여 분쇄시켰다. 185℃ 가열판에서의 혼합물의 겔화 시간은 150초이었고, Tg는 45℃이었다.

제조실시예 2.1

프로필렌 글리콜(44.00몰), 트리메틸을 프로판(8.4몰), 이소프탈산(24.4몰), 테레프탈산(4.3몰) 및 아디프산(18.9몰)을 함유하는 이론상 Mn이 1550인 폴리에스테르를 제조하였다. 상기 수지의 수산화값은 105mgKOH/g, 산가는 11mgKOH/g이었고, Tg는 5℃이었다. 상기 수지를 냉동시킨후 압출기에서 사용하기 위하여 분쇄시켰다.

상기 폴리에스테르 800g을 교반기가 설치된 2리터 용량의 플라스크에 투입하였다. 상기 수지를 용융될 때까지 가열하였고 온도는 120℃∼140℃까지 상승시켰다. 우라바(Uravar) FB190(DSM사의 고체 페놀수지) 200g을 신속히 플라스크에 첨가한후 혼합하였다. 수지혼합물을 신속히 냉각시키기 위하여 플라스크의 내용물을 냉동 트레이(refrigerated tray)로 방출시켰다. 185℃가열판에서 혼합물의 겔화시간은 150초이었고, Tg는 -6℃이었다. 상기 수지혼합물을 냉동시킨후 압출기에서 사용하기 위해 분쇄시켰다.

제조실시예 3

에피코트 1007(셸(Shell)사의 비스페놀 A) 5400g을 95℃에서 교반기가 설치된 반응기에서 부틸아세테이트에 용해시켰다. 숙신산 무수물(350g)을 상기 용액에 첨가하고, 무수물 대부분이 반응될 때까지 용액 전체를 95℃에서 처리하였다. 상기 용액을 부틸아세테이트로 환원시켜 50% NVC로 하였다.

상기 개질된 에폭시 수지용액(100중량부)을 부탄온(100중량부)에 용해시켰다. 수득된 용액을 실험실용 분무건조기를 사용하여 대기온도 근처에서 분무건조하였다. 185℃에서의 열판에서의 혼합물의 겔화 시간은 50초이었고, Tg는 58℃이었다.

제조실시예 4

파라로이드(Paraloid) AT-70(롬 ＆ 하스(Rohm ＆ Haas)사의 카르복실기능성 아크릴수지)을 실험실용 분무건조기를 이용하여 고온에서 분무건조하여 본질적으로 무용제인 백색분말을 생성하였다.

에피코트 1004(셸사의 비스페놀 A계 에폭시수지) 800g을 교반기가 설치된 2리터 용량의 플라스크에 투입하였다. 상기 수지를 용융될 때까지 가열하였고, 온도를 120℃∼140℃까지 상승시켰다. 상기 수지들은 120℃∼140℃로 유지시켰고 혼합되도록 하였다. 수지혼합물을 신속히 냉각시키기 위하여 플라스크의 내용물을 수냉각 트레이로 방출시켰다. 이어서, 고체수지 혼합물(Tg:56℃)을 압출기에서 사용하기 위하여 분쇄시켰다.

제조실시예 4.1

파라로이드(Paraloid) AT-70(롬 ＆ 하스사의 카르복실 기능성 아크릴 수지)을 실험실용 분무건조기를 이용하여 고온에서 분무 건조하여 본질적으로 무용제인 백색분말을 생성시켰다.

에피코트 1004(설사의 비스페놀 A계 에폭시수지) 500g을 교반기가 설치된 2리터 용량의 플라스크에 투입하였다. 상기 수지를 용융될 때까지 가열하였고, 온도를 120℃∼140℃까지 상승시켰다. 상기 분무 건조된 아크릴수지 500g을 첨가하였다. 상기 수지들은 120℃∼140℃로 유지시켰고 혼합되도록 하였다. 수지혼합물을 신속히 냉각시키기 위하여 플라스크의 내용물을 수냉각 트레이로 방출시켰다. 이어서, 고체수지 혼합물(Tg:45℃)을 압출기에서의 사용을 위하여 분쇄시켰다.

제조실시예 5

실시예 2에서 사용된 폴리에스테르 750g을 교반기가 설치된 2리터 용량의 플라스크에 투입하였다. 상기 수지를 용융될 때까지 가열하였고 온도를 140℃∼160℃까지 상승시켰다. 안정한 데스모듀르(Desmodur) AP(베이어(Bayer)사의 고체 블록이소시안산염 수지) 525g을 신속히 플라스크에 첨가한 후 혼합되도록 하였다. 수지혼합물을 신속히 냉각시키기 위하여 플라스크의 내용물을 수냉각 트레이로 방출시켰다. 이어서, 고체수지 혼합물(Tg:45℃)을 압출기에서 사용하기 위하여 분쇄시켰다.

제조실시예 5.1

실시예 2.1에서 사용된 폴리에스테르 750g을 교반기가 설치된 2리터 용량의 플라스크에 투입하였다. 상기 수지를 용융될 때까지 가열하였고 온도를 120℃∼130℃까지 상승시켰다. 안정한 데스모듀르 AP(베이어사의 고체 블록 이소시안산염 수지) 525g을 신속히 플라스크에 첨가한 후 혼합되도록 하였다. 수지혼합물을 신속히 냉각시키기 위하여 수냉각 트레이로 방출시켰다. 수지 혼합물(Tg:-5℃)을 냉동시킨후 압출기에서 사용하기 위하여 분쇄시켰다.

제조실시예 6a

네오펜틸글리콜(0.9몰), 디에틸렌글리콜(0.2몰), 테레프탈산(0.9 몰), 이소프탈산(0.1몰) 및 트리메리트산 무수물(trimellitic anhydride) (0.2몰)을 함유하는 이론상 Mn이 2800인 폴리에스테르를 촉매인 파스카트(Fascat) 2005(염화 제1주석)(0.05중량%)를 사용하여 제조하였다. 상기 수지는 70mgKOH/g의 산가, 200℃에서 27 포아즈(poise)의 점도 및 60℃의 Tg를 나타내었다.

건조 혼합물을 그리로니트(Grilonit) L1203.5(EMS사의 비스페놀 A계 에폭시)(1285g), 상기 폴리에스테르(1285g), 에피코트 3003(셸사의 비스페놀 A계 에폭시 수지)(175g)및 우라바(Uravar) FB190(DSM사의 고체페놀수지)(194g)로 형성하였다.

상기 혼합물을 균질하게 될 때까지 5분 동안 건조 혼합하였다. 상기 압출기를 80℃에서 10kg/hr의 공급 속도가 되도록 제어하였다. 사출된 압출물을 0.3㎤ 체적의 덩어리(Tg:53℃)를 키볼링(kibbling)되기 전에 냉각판상에서 전연시켜 얇은 시이트로 성형하였다.

제조실시예 6a.1

네오펜틸글러콜(4.37몰), 디에틸렌글리콜(0.97몰), 테레프탈산(1.09몰), 이소프탈산(0.48몰), 아디프산(3.27몰) 및 트리메리트산 무주몰(0.97몰)을 함유하는 이론상 Mn이 2800인 폴리에스테르를 촉매인 파스카트(Fastat) 2005(염화 제1주석)(0.5중량%)를 사용하여 제조하였다. 상기 수지는 88mgKOH/g의 산가, 140℃에서 11 포아즈의 점도 및 20℃의 Tg를 나타내었다. 상기 수지를 냉동한 후 압축기에서 사용하기 위해 분쇄시켰다.

상기 혼합물을 균질하게 될 때까지 5분 동안 건조 혼합시킨 후 압출기로 공급하였다. 상기 압출기는 80℃에서 10kg/hr의 공급 속도가 되도록 제어하였다. 사출된 압출물을 0.3㎤ 체적의 덩어리(Tg:53℃)를 키블링(kibbling)하기에 앞서 냉각판상에서 전연시켜 얇은 시이트로 성형하였다.

제조실시예 6b

건조 혼합물을 그리로니트(Grilonit) L1203.5(EMS사의 비스페놀 A계 에폭시)(1166g), 실시예 6a의 폴리에스테르(1373g), 터오나(Tiona) 472(SCM사의 이산화 티타늄 색소)(810g), DEN 438(다우사의 에폭시 노볼락)(207g) 및 에피코트 3003(셸사의 비스페놀 A계 에폭시 수지)(186g)으로 형성하였다.

제조실시예 6b.1

그리로니트(Grilonit) L1203.5(EMS사의 비스페놀 A계 에폭시)(166g)와, 아랄다이트(Araldite) HY960 촉매(시바가이기사)(8.0g)을 커피 분쇄기에 함께 혼합하여 마스터 배치를 제조하였다.

그 후, 그리로니트(Grilonit) L1203.5(1000g), 상기한 마스터배치(174g), 실시예 6a의 폴리에스테르(1373g), 티오나(Tiona) 472(SCM사의 이산화 티타늄 색소)(810g), DEN 438(다우사의 에폭시 노볼락)(207g) 및 에피코트 3003(셸사의 비스페놀 A계 에폭시 수지)(186g)으로 형성하였다.

상기 혼합물을 균질하게 될 때까지 5분 동안 건조 혼합시킨 후 압출기로 공급하였다. 상기 압출기는 80℃에서 10kg/hr의 공급 속도가 되도록 제어하였다. 사출된 압출물을 0.3㎤ 체적의 덩어리(Tg:1℃)를 키블링(kibbling)하기에 앞서 냉각판상에서 전연시켜 얇은 시이트로 성형하였다.

본 발명의 공정을 실행하는데 적합한 장치와 상기 장치를 이용하여 실행되는 공정 실시예는 상기 장치를 부분적인 단면 및 개략적인 형태로 도시한 첨부 도면 제1도를 참조하여 실시예들로써 기술하기로 한다.

제1도를 참조하면, 코팅될 기재(1)는 화살표(3) 방향으로 고무-코팅된 백킹롤러(2)를 가로질러 통과된다. 상기 기재는 히터(4)의 열풍기류에 의하여 사전에 열처리된다. 본 발명에 의해 기재를 가열하는 다른 수단들로는 예를들어 가열된 롤러와 유도 가열이 있다.

열경화성 코팅 조성물의 성분들은 미리 혼합되고 호퍼(6)를 경유하여 압출기(5) 내로 계량 투입된다. 압출기통을 따라 연속된 구역들은 점차 고온의 순서(각각 T₁에서 T₄)로 유지된다. 상기 압출기는 조성물을 용융시키고, 이 용융물을 가열된 도관(7)을 따라 가열된 코팅용 압출다이(8)로 펌핑시켜, 상기 코팅용 압출다이로부터 용융된 조성물이 기재(1)에 도포되어 코팅(9)을 형성하도록 한다.

도관(7)을 온도 T₅로 유지하고, 코팅용 압출다이를 온도 T₆로 유지한다. 압출기 통의 내부 직경(b)은 2.5㎝일 수 있고; 상기 통의 구역(c)의 길이는 62.5㎝일 수 있으며, 도관(7)의 길이(a)는 1m일 수 있다.

선택적으로, 중간 개재 롤링(제1도에 도시되지 않은 롤러에 의함)후 코팅된 기재를 경화 오븐(미도시)에 통과시킴으로써 도포된 조성물을 경화시킨다.

경화 코팅 기재는, 예컨대, 식품 또는 음료수 캔으로 제작된다.

공정실시예 A

양철 또는 무주석의 강철(tin-free steel)(두께: 0.17∼0,22㎜)의 기재는 제1도에 도시된 바와 같은 장치로 다양한 코팅조성물로 코팅된다. 대응하는 공정의 온도, 기재 속도 및 코팅 두께를 표 1에 도시하며, 모든 온도는 섭씨(℃)로 표기된다. 각각의 도포된 코팅은 200℃에서 10분간 경화한 것이다.

[표 1]

전술한 공정 실시예에 따라 도포된 코팅의 내부 보호 기능을 수행하는 일레로서, 식품캔 말단은 각각의 코팅된 기재로부터 형타(型打) 가공되어 있는데, 이 식품캔 말단은 표준 점착성, 유연성, 다공성 및 가속 포장(accelerated pack) 시험의 대상이 된다. 상기 기능 수행은 종래의 용제 베이스 물질로 롤러-코팅된 상업적인 식품캔의 기능 수행에 상당한다.

본 발명의 공정을 수행하기에 적합한 다른 형태의 장치와 상기 장치를 이용하여 실행되는 공정은 상기 장치를 개략적으로 도시한 첨부도면 제2도를 참조하여 실시예에 의하여 기술하기로 한다.

제2도를 참조하면, 코팅될 기재(10)는 화살표(12) 방향으로 고무-코팅된 백킹롤러(11)를 가로질러 통과된다. 상기 기재는 히터(13)의 열풍기류에 의하여 가열, 전처리된다.

열경화성 코팅조성물의 성분들은 미리 혼합되고, 상기 조성물이 음용되는 탱크(14)로 공급된다. 용융된 조성물은 기어펌프(15)를 경유하여 가열된 도관(16)을 따라 가열된 코팅용 압출다이(17)를 통하여 펌핑되고, 상기 코팅용 압출다이로부터의 용융된 조성물은 기재(10)에 도포되어 코팅(18)을 형성한다.

선택적으로, 개재 롤링(제2도에는 미도시한 롤러에 의함)후 코팅된 기재를 경화 오븐(미도시)에 통과시킴으로써 도포된 조성물을 경화시킨다.

경화된 코팅을 지닌 기재는 예를들어 식품 또는 음료수캔으로 제작된다.

공정실시예 B

제2도에 도시된 바와 같은 장치를 사용하여 양철 또는 무주석의 강철 기재를 아래와 같이 제조된 열경화성 조성물로 코팅하였다.

테레프탈산(14.7몰), 이소프탈산(6.55몰), 아디프산(44.1몰), 네오펜틸글리콜(59몰), 디에틸렌글리콜(13.1몰) 및 트리메리트산 무수물을 포함하는 이론상 Mn이 3000인 폴리에스테르를 제조하였다. 상기 수지의 산가는 75㎎KOH/g이었고, Tg는 -7℃이었다.

상기 폴리에스테르 5735g을 교반기가 설치된 10ℓ 반응기에 투입하고 용융될 때까지(85 ℃) 가열하였다.

에피코트(Epicote) 828, 166Og과 아크로날(Acronal) 4F(몬산토사의 아크릴수지) 77g을 5ℓ 반응기에 투입하고 75℃까지 가열하였다. 우라바 FB190(DMS사의 고체페놀수지) 530g을 신속히 첨가하고 혼합시켰다. 수득된 혼합물을 상기 폴리에스테르를 포함하는 10ℓ 반응기로 방출시켰다. 잘 교반한 후, 수지 혼합물을 신속히 냉각시키기 위하여 반응기의 내용물을 수냉각트레이로 방출시켰다. 185℃ 가열판에서 혼합물의 겔화 시간은 65초이었다. 고체 혼합물을 분쇄하고, 냉동 용기에 보관하였다.

공정실시예 B의 온도 조건은 하기와 같다:

℃

기재(± 10℃) 85

용융탱크(14) 90

가열된 도관(16) 73

압출다이(17) 92

식품캔 말단은 경화후 코팅된 기재로 형타 가공되어 표준 기능수행 시험의 대상이 된다.

공정실시예 B와 비교를 하기 위한 비교예를 제공하기 위하여, 상업적으로 구입 가능한 내부 식품캔용 용제-베이스 라커를 롤러-코팅에 의하여 동일한 기재에 도포 경화시킨 후, 식품캔 말단을 상기 코팅 기재로 형타 가공하여 동일한 표준 기능 수행 시험을 한다.

기능 수행 시험의 결과를 하기의 표 2에 요약한다.

[표 2]

상기 결과는 본 발명에 따라 도포된 코팅의 기능이 비교예로 사용된 상업적으로 구입가능한 용제-베이스 물질의 기능과 일반적으로 유사함을 보이고 있다.

추가의 공정 실시예들

상대적으로 낮은 Tg의 조성물과 사용되기에 특히 적합한 본 발명에 따른 다른 형태의 공정에 있어서, 공정실시예 B의 조성물은 가압 공기의 상부 입구와 튜우브에 의해 코팅용 압출다이에 연결된 하부 방출구를 가지고 있는 압력용기로 투입시켰다. 작동시 상기 압력용기와 튜우브를 50℃까지 가열시키고, 상기 용기를 80psi까지 가압함으로써, 코텅조성물이 다 이내로 유동되게 하여 기재에 도포되게 한다.

이 공정의 특유한 형태로, 상기 코팅 조성물을 실리콘 이형제로 전처리 코팅한 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름을 포함하는 기재에 도포하였다. 그 후, 수득된 코팅(두께 20㎛)을 닙롤러 사이에서 코팅된 PET 필름과 금속 기재의 압착에 의해 사전 열처리된 금속 기재로 전사하였다.

Claims

포장 마무리(packaging end use)용 금속 기재(substrate)를 코팅하는 공정에 있어서,

포장 마무리용 코팅을 형성하기에 적합한 열경화성 조성물을 초벌기재(primary substrate)에 도포하는 단계를 포함하고,

상기 열경화성 조성물은 용제가 첨가되지 않으며 잔류 용제 함량이 10중량%를 초과하지 않고,

상기 조성물은 용융된(가소화된 상태 포함) 형태로 코팅용 압출다이를 통하여 기재상에 압출되어 열경화성 필름으로 도포되며,

기재상의 연속된 영역을 열경화성 조성물로 코팅하여 필름을 형성시키기 위하여 상기 다이와 상기 기재는 상대적으로 이동하고,

상기 초벌 기재는 포장 마무리용 금속 기재이거나, 도포된 코팅이 포장 마무리용 금속 기재에 전사되게 하는 중간 임시 지지체(intermediate temporary support)이고,

상기 도포된 코텅은 코팅용 압출다이를 통하여 압출된 후 열에 의하여 경화되며, 경화후 도포된 코팅의 두께는 30㎛ 미만인 것을 특징으로 하는 코팅공정.
제l항에 있어서, 상기 경화후 도포된 코팅의 두께는 25㎛ 미만인 것을 특징으로 하는 코팅공정.
제1항에 있어서, 상기 경화후 도포된 코팅의 두께는 20㎛ 미만인 것을 특징으로 하는 코팅공정.
제1항에 있어서, 상기 경화후 도포된 코팅의 두께는 18㎛ 미만인 것을 특징으로 하는 코팅공정.
제1항에 있어서, 상기 경화후 도포된 코팅의 두께는 16㎛ 미만인 것을 특징으로 하는 코팅공정.
제1항에 있어서, 상기 경화후 도포된 코팅의 두께는 14㎛ 미만인 것을 특징으로 하는 코팅공정.
제1항에 있어서, 상기 경화후 도포된 코팅의 두께는 12㎛ 미만인 것을 특징으로 하는 코팅공정.
제1항에 있어서, 상기 경화후 도포된 코팅의 두께는 10㎛ 미만인 것을 특징으로 하는 코팅공정.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 경화후 도포된 코팅의 두께가 적어도 2㎛인 것을 특징으로 하는 코팅공정.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 경화후 도포된 코팅의 두께가 적어도 4㎛인 것을 특징으로 하는 코팅공정.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 경화후 도포된 코팅의 두께가 적어도 6㎛인 것을 특징으로 하는 코팅공정.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 경화후 도포된 코팅의 두께가 적어도 8㎛인 것을 특징으로 하는 코팅공정.
제1항에 있어서, 상기 기재의 두께가 0.05㎜∼3㎜인 것을 특징으로 하는 코팅공정.
제1항에 있어서, 상기 코팅 조성물의 잔류 용제 함량이 그 구성 성분의 출처에 무관하게 5중량%를 초과하지 않는 것을 특징으로 하는 코팅공정.
제l항에 있어서, 상기 코팅 조성물의 잔류 용제 함량이 그 구성 성분의 출처에 무관하게 4중량%를 초과하지 않는 것을 특징으로 하는 코팅공정.
제l항에 있어서, 상기 코팅 조성물의 잔류 용제 함량이 그 구성 성분의 출처에 무관하게 3중량%를 초과하지 않는 것을 특징으로 하는 코팅공정.
제1항에 있어서, 상기 코팅 조성물의 잔류 용제 함량이 그 구성 성분의 출처에 무관하게 2중량%를 초과하지 않는 것을 특징으로 하는 코팅공정.
제1항에 있어서, 상기 코팅 조성물을 도포하기에 앞서, 금속 기재를 50℃∼250℃로 가열하는 것을 특징으로 하는 코팅공정.
제1항에 있어서, 상기 코팅용 압출다이의 온도가 50℃∼200℃인 것을 특징으로 하는 코팅공정.
제1항에 있어서, 상기 코팅용 압출다이의 온도가 Tg+10℃∼Tg+200℃이고, Tg는 미경화 조성물의 유리전이온도인 것을 특징으로 하는 코팅공정.
제1항에 있어서, 상기 기재에 도포하기 직전의 용융된 조성물의 온도가 50℃∼200℃인 것을 특징으로 하는 코팅공정.
제1항에 있어서, 상기 기재에 도포하기 직전의 용융된 조성물의 온도가 Tg+10℃∼Tg+200℃이고, Tg는 미경화 조성물의 유리전이온도인 것을 특징으로 하는코팅공정.
제1항에 있어서, 상기 다이와 상기 기재 사이의 상대이동속도가 1∼300m/min인 것을 특징으로 하는 코팅공정.
제1항에 있어서, 상기 기재 표면과 상기 코팅용 압출다이 출구 사이의 간격이 2∼150㎛인 것을 특징으로 하는 코팅공정.
제1항에 있어서, 상기 코팅용 압출다이의 출구 너비는 50∼3000㎛인 것을 특징으로 하는 코팅공정.
제1항에 있어서, 도포시의 상기 코팅 조성물의 점도가 100포아즈를 초과하지 않는 것을 특징으로 하는 코팅공정.
제1항에 있어서, 도포 온도에서 조성물의 체류 시간이 15분을 초과하지 않는 것을 특징으로 하는 코팅공정.
제1항에 있어서, 상기 기재가 압출된 필름의 도포시 백킹롤러를 가로질러 통과하거나 그 주위를 따라 통과하는 것을 특징으로 하는 코팅공정.
제1항에 있어서, 미경화 상태에서의 상기 열경화성 조성물의 Tg가 40℃ 이하인 것을 특징으로 하는 코팅공정.
제1항에 있어서, 미정화 상태에서의 상기 열정화성 조성물의 Tg가 70℃ 이상인 것을 특징으로 하는 코팅공정.
제1항에 있어서, 상기 열경화성 조성물이 휘발성 부산물을 산출하는 적어도 하나의 축합반응에 의하여 경화되는 것을 특징으로 하는 코팅공정.
제1항에 있어서, 상기 열경화성 조성물이 하기로부터 선택되는 열경화성 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅공정;

(i) 하나 이상의 레졸페놀수지와 조합된 에폭시수지 또는 에폭시노볼락 수지 ;

(ii) 하나 이상의 페놀수지 및/또는 아미노플라스트 수지와 조합된 폴리에스테르 수지 ;

(iii) 하나 이상의 유기 무수물 또는 무수 올리고머와 조합된 에폭시수지;

(iv) 하나 이상의 고고형분(high solids), 산기능성 아크릴 중합체와 조합된 에폭시수지;

(v) 블록 이소시안산염 및/또는 아미노플라스트 수지와 조합된 히드록시 기능성 폴리에스테르;

(vi) 하나 이상의 경화제와 조합된 가교성, 열경화성 아크릴수지계의 에멀젼 중합체;

(vii) 자기 가교성, 열경화성 아크릴수지계의 에멀젼 중합체, 또는

(viii)디시안아미드와 조합되거나, 에폭시 또는 에폭시 노볼락 수지, 페놀 수지 또는 아미노플라스트 수지와 조합된 산기능성, 선상 또는 분지상 폴리에스테르.
제32항에 있어서, 상기 열가소성 시스템이 제33항의 (vi)에 따른 에멀젼 중합체이고, 경화제가 레졸페놀수지, 아미노플라스트 수지, 액상 또는 고상 에폭시수지, 또는 에폭시 노볼락수지로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 코팅공정.
제1항에 있어서, 상기 열경화성 조성물이 미착색되어 있는 것을 특징으로 하는 코팅공정.
제1항에 있어서, 상기 열경화성 조성물이 단일 필름 형성 수지와, 하나 이상의 경화제를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅공정.
제1항에 있어서, 상기 열경화성 조성물이 단일의 자기 가교성 필름 형성 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅공정.
제1항에 있어서, 상기 열경화성 조성물이 에틸렌성 불포화 반응성기를 실질적으로 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 코팅공정.