KR102344166B1 - 폴리올레핀 규소 코팅 조성물 - Google Patents

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Abstract

폴리올레핀 성분 및 규소 성분을 포함하는 코팅 조성물로서, 조성물의 총 고형분 중량을 기준으로 5.0 중량% 이상의 규소-함유 물질을 포함하는 코팅 조성물이 개시된다. 금속 캔과 같은 패키지를 포함하는, 이러한 코팅 조성물로 적어도 부분적으로 코팅된 기판이 또한 개시된다.

Description

폴리올레핀 규소 코팅 조성물
본 발명은 폴리올레핀 성분 및 규소 성분을 포함하는 코팅 조성물에 관한 것이다. 이러한 코팅 조성물로 적어도 부분적으로 코팅된, 패키지를 포함하는 기판 또한 본 발명의 범위 내에 든다.
식품, 음료 및 화장품 용기와 같은 금속 캔을 비롯한 금속 기판에 다양한 중합체성 코팅을 도포하여 부식을 지연시키거나 억제하는 것은 잘 확립되어 있다. 내용물이 용기의 금속과 접촉하는 것을 방지하기 위해 이러한 용기의 내부에 코팅이 적용된다. 금속과 식품, 음료 또는 화장품 사이의 접촉은 금속 용기의 부식을 초래하여 제품을 오염시킬 수 있다. 이것은 특히, 용기의 내용물이 토마토-계 제품 및 청량 음료와 같이 산성 특성일 때 특히 그러하다.
특히 패키징 산업에서 특정 코팅은 패키징 용기의 제조 및 사용 과정에서 극심한 응력을 받는다. 패키징 코팅은, 유연성뿐만 아니라, 맥주 및 기타 음료의 패키징에 사용되는 화학 물질, 용매 및 저온 살균 공정에 대한 내성을 필요로 할 수 있으며, 또한 식품 패키징에 일반적으로 사용되는 레토르트(retort) 조건을 견뎌야 할 수도 있다. 부식 방지 외에도, 식품 및 음료 용기용 코팅은 독성이 없어야 하며, 캔 내의 식품 또는 음료의 맛에 악영향을 미치지 않아야 한다. "팝핑(popping)", "블러슁(blushing)" 및/또는 "블리스터링(blistering)"에 대한 내성이 또한 바람직할 수 있다.
비스페놀 A("BPA")는 패키징 코팅 제품에 요구되는 많은 특성에 기여한다. 그러나, BPA 및 관련 제품, 예컨대 비스페놀 A 디글리시딜 에테르("BADGE")의 사용은 최근 패키징 산업에서 감시되고 있다. 따라서 BPA를 포함하는 코팅에 필적하는 특성을 갖는 실질적으로 BPA 비-함유 코팅이 요망된다. 코팅에서 포름알데히드의 사용의 감소 또한 요망된다. 이들 및 다른 바람직하지 않은 성분의 수준을 감소시키면서 상업적으로 허용가능한 성능 결과, 예컨대 상술한 것들 중 하나 이상을 여전히 제공하는 코팅 조성물이 또한 요망된다.
본 발명은 폴리올레핀 성분 및 규소 성분을 포함하는 코팅 조성물에 관한 것으로, 이때 상기 조성물은 5.0 중량% 이상의 규소-함유 물질을 포함하며, 여기서 중량%는 조성물의 총 고형분 중량을 기준으로 한 것이다.
이러한 코팅으로 적어도 부분적으로 코팅된 기판 또한 본 발명의 범위 내에 든다.
본 발명은 폴리올레핀 성분 및 규소 성분을 포함하는 코팅 조성물에 관한 것이다. 규소-함유 물질은 코팅 조성물의 총 고형분 중량을 기준으로 5.0 중량% 이상의 양으로 존재한다. 규소-함유 물질은 코팅 조성물의 총 고형분 중량을 기준으로 5.0 중량% 초과의 양으로 존재할 수 있다.
폴리올레핀 성분은 하나 이상의 폴리올레핀 물질을 포함한다. 임의의 적합한 폴리올레핀이 사용될 수 있다. "폴리올레핀"은 하나 이상의 올레핀-계 탄화수소(즉, 탄소-탄소 이중 결합을 함유하는 탄화수소)의 중합으로부터 유도된 중합체를 지칭하는 것으로서 이해될 것이다. 적합한 폴리올레핀의 예는 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐, 3-메틸-1-부텐, 4-메틸-1-펜텐, 3-메틸-1-펜텐, 1-헵텐, 1-헥센, 1-옥텐, 1-데센 및 1-도데센과 같은 하나 이상의 올레핀의 단독 중합체 및 공중합체 (엘라스토머 포함), 전형적으로 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리-1-부텐, 폴리-3-메틸-1-부텐, 폴리-3-메틸-1-펜텐, 폴리-4-메틸-1-펜텐, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 에틸렌-1-부텐 공중합체 및 프로필렌-1-부텐 공중합체; 공액 또는 비공액 디엔과 알파-올레핀의 공중합체(엘라스토머 포함), 예컨대 에틸렌-부타디엔 공중합체 및 에틸렌-에틸리덴 노르보넨 공중합체; 및 공액 또는 비공액 디엔과 둘 이상의 알파-올레핀의 공중합체와 같은 폴리올레핀(엘라스토머 포함), 예를 들어 에틸렌-프로필렌-부타디엔 공중합체, 에틸렌-프로필렌-디시클로펜타디엔 공중합체, 에틸렌-프로필렌-1,5-헥사디엔 공중합체 및 에틸렌-프로필렌-에틸리덴 노르보넨 공중합체; 에틸렌-비닐 화합물 공중합체, 예컨대 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 에틸렌-비닐 알콜 공중합체, 에틸렌-비닐 클로라이드 공중합체, 에틸렌 아크릴산 또는 에틸렌-(메트)아크릴산 공중합체 및 에틸렌-(메트)아크릴레이트 공중합체를 포함하며, 이에 국한되지 않는다. 상기 폴리올레핀 중 임의의 것은 작용기, 예컨대 히드록실, 아민, 알데히드, 에폭시드, 에톡실레이트, 산 및/또는 에스테르 기를 함유할 수 있다. 특히 적합한 작용기는 산 작용기이다. 따라서, 폴리올레핀 성분은 하나 이상의 산-작용성 폴리올레핀을 포함할 수 있다. 산 작용기는 카르복실 기와 같은 하나 이상의 산 작용기를 갖는 하나 이상의 에틸렌형 불포화 단량체의 공중합에 의해 유도될 수 있다. 비제한적 산-작용성 에틸렌형 불포화 단량체는 예를 들어 메타크릴산 및 아크릴산을 포함한다. 따라서, 폴리올레핀 성분은, 하나 이상의 올레핀 단량체와 (메트)아크릴산 및/또는 이의 유도체, 예컨대(메트)아크릴레이트 단량체의 공중합에 의해 수득가능한 아크릴 수지를 포함할 수 있다. 본원에 사용된 용어 "(메트)아크릴산", "(메트)아크릴레이트" 등은 각각 아크릴산 및 메타크릴산, 또는 아크릴레이트 및 메타크릴레이트를 총괄적으로 지칭한다. 산-작용성 폴리올레핀의 예는 에틸렌 아크릴산 공중합체이다. 이러한 공중합체는 다우(Dow)로부터 프리마코어(PRIMACOR) 라인으로 시판되고 있다. 산 작용기는 폴리올레핀을 물과 같은 담체 매질 중에 분산가능하게 또는 용해가능하게 만들 수 있다. 산-작용성 폴리올레핀은 분산 또는 용해를 촉진시키기 위해 아민과 같은 염기로 적어도 부분적으로 중화될 수 있다.
폴리올레핀은 본 발명에 따른 조성물에 임의의 형태로 포함될 수 있다. 예를 들어, 폴리올레핀은 분산액 형태일 수 있다. 폴리올레핀 분산액은, 고온에서 혼합하면서 담체 매질(예를 들어 아민과 같은 염기의 존재하에 물)을 첨가하는데 필요한 압력을 유지할 수 있는 용기에서 폴리올레핀을 그의 융점 이상으로 용융시킴으로써 제조될 수 있다. 적합한 폴리올레핀 분산액은 또한 일반적인 폴리올레핀 분산 유형 1 5453으로서 다우 케미칼(Dow Chemical)로부터 상업적으로 입수할 수 있다. 본 발명에 따라 사용된 폴리올레핀은 또한 용액 형태로 사용될 수도 있다. 이의 예는 다우 케미칼로부터 시판되는 프리마코어 5980I와 같은 산 함유 폴리올레핀이다. 프리마코어는 물 및 아민(예를 들어, 용액의 형성을 허용할 정도의 중화 수준을 달성하기에 충분한 아민)의 존재 하에서 가열될 수 있다.
본 발명의 폴리올레핀 성분에 사용되는 하나 이상의 폴리올레핀의 분자량은 5,000 이상, 예컨대 6,500 이상 또는 7,500 이상일 수 있고, 20,000 이하, 예컨대 15,000 이하 또는 10,000 이하일 수 있다. 분자량은 예를 들어 18,000 내지 5,000일 수 있다. 본원에 보고된 분자량은 폴리스티렌 표준물질을 사용하여 GPC에 의해 측정된 중량 평균 분자량("Mw")이다.
코팅 조성물 중 폴리올레핀 성분의 양은 조성물의 총 고형분 중량을 기준으로 5 중량% 이상, 예컨대 10 중량% 이상, 20 중량% 이상, 25 중량% 이상 또는 40 중량% 이상일 수 있다. 코팅 조성물 중 폴리올레핀 성분의 양은 조성물의 총 고형분 중량을 기준으로 95 중량% 이하, 예컨대 75 중량% 이하 또는 50 중량% 이하일 수 있다. 코팅 조성물 중 폴리올레핀 성분의 양은 상기 한계치들 중 어느 것 내, 예컨대 조성물의 총 고형분 중량을 기준으로 5 중량% 내지 95 중량%, 25 중량% 내지 95 중량%, 또는 40 중량% 내지 95 중량%의 범위 내일 수 있다.
규소 성분은 임의의 규소-함유 물질을 포함할 수 있다. 본원에 사용된 "규소-함유 물질"은 하나 이상의 규소 원자를 함유하는 임의의 종 또는 반응물을 의미한다. 상기 물질은 무기 물질일 수 있고, 예를 들어 단량체성 또는 중합체성일 수 있다. 상기 규소-함유 물질은 예를 들어 실리콘(silicone), 예를 들어 실리콘 수지 또는 실란을 포함할 수 있다. 상기 규소-함유 물질은 예를 들어 유기 작용성 규소, 즉 하나 이상의 유기 치환기를 갖는 규소-함유 화합물일 수 있다. 규소-함유 물질들의 조합물이 또한 사용될 수 있다. 상기 규소-함유 물질은 다른 코팅 성분과 반응하고/하거나 자가-축합(self-condensation)되도록 선택될 수 있다. 이러한 자가-축합은 경화시 코팅 조성물로 인한 필름의 일체성을 증가시킬 수 있다. "규소 성분"은, 용매, 분산 매질 등을 비롯한, 규소-함유 물질 외의 물질을 함유할 수 있음을 이해할 것이다.
임의의 적합한 실리콘이 규소-함유 물질에 사용될 수 있다. 실리콘 또는 실리콘 수지는 임의적인 유기 치환기를 갖는 폴리실록산(교번되는(alternating) Si-O) 백본(backbone)을 갖는 화합물을 지칭한다. 실세스퀴옥산 수지, 예컨대 실란올 작용성 실세스퀴옥산 뿐 아니라 실란 변성된 실세스퀴옥산, 및 작용성화된 실리콘, 예컨대 실란 변성된 실리콘이 특히 적합하다. 적합한 실리콘 수지, 예컨대 실란올 작용성 실세스퀴옥산은 다우 케미칼로부터 그의 RSN 라인으로 상업적으로 입수가능하다. 예를 들어, RSN 217은 치환도가 1.0인 완전-페닐화된 실란올 작용성 실세스퀴옥산이다. 예를 들어, RSN 233은 페닐 대 메틸 비가 1.3:1이고 치환도가 1.15인 실란올 작용성 실세스퀴옥산이다. 예를 들어, RSN 255는 또한, 페닐 대 메틸 비가 0.84:1이고 치환도가 1.05인 실란올 작용성 실세스퀴옥산이다. 이러한 값 모두는 제조업체인 다우에서 보고한 값이다. 실리콘은 임의의 하나 이상의 상이한 형태로 코팅 조성물에 첨가될 수 있다. 예를 들어, 실리콘은 조성물에 첨가하기 전에 수계(water based) 용액 형태일 수 있다. 실리콘은 또한 건조 성분으로서 첨가될 수 있다. 실리콘의 평균 입자 크기는 본 발명에 따르면 상당히 다양할 수 있으며, 예를 들어 1 nm 내지 5 nm 미만이고; 특히 유용한 입자 크기는 0.5 ㎛ 내지 대략 20 ㎛ 범위이다. 실리콘은 또한 코팅 조성물에 첨가하기 전에 미세 분말로 분쇄될 수 있다. 예를 들어, 실리콘 분말 또는 플레이크는 평균 입자 크기가 5 마이크론 미만이 되도록 분쇄될 수 있다. 실리콘은 폴리실록산일 수 있으며, 특히 실란올, 아미노, 글리시독시, 프로필, 비닐, 아크릴옥시, 이소시아네이토 및/또는 머캅토 작용기와 같은 반응성 작용기를 가질 수 있다. 규소-함유 물질은, 예를 들어, 상기에 설정된 실란올 작용성 실세스퀴옥산과 같은 실란올 작용성 실리콘을 포함할 수 있다. 규소-함유 물질은, 분자 당 2 내지 20 개의 탄소 원자를 갖는 알케닐기를 2 개 이상 함유하는 것과 같은 디오가노폴리실록산 검(gum)과 같은 실록산 검을 배제할 수 있다. 규소-함유 물질은 히드록실 작용성 폴리실록산을 배제할 수 있다. 규소-함유 물질은 단일 실리콘 또는 하나 초과의 실리콘 물질들의 혼합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 규소-함유 물질은 하나 이상의 규소-결합된 수소를 포함하는 실리콘 및 예를 들어 미국 특허 출원 제 15/278,064 호에 기술된 바와 같이 하나 이상의 에틸렌형 불포화기를 포함하는 실리콘을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 코팅 조성물의 규소-함유 물질에는 임의의 적합한 실란이 사용될 수 있다. 실란은 SiH4 또는 이로부터 (예를 들어 유기 치환기를 통한 H 원자들 중 하나 이상의 치환에 의해) 유도된 임의의 화합물을 지칭하는 것으로 이해될 것이다. 특히 아미노, 글리시독시, 프로필, 비닐, 아크릴옥시, 이소시아네이토 및/또는 머 캅토 작용기와 같은 반응성 작용기를 함유하는 것과 같은 알콕시 실란이 특히 적합하다. 아미노 실란은, 특히 폴리올레핀이 산 작용기를 함유하는 경우에 특히 적합하고, 신에츠(ShinEtsu)로부터 KBE-903, KBM-903, KBM603 및 KBM602로서 상업적으로 입수가능하다. 상기 실란의 아미노기는, 폴리올레핀의 산 작용기(존재한다면)와 반응하여 아미드를 형성할 수 있다. 이러한 아미드 형성은 코팅 조성물의 안정화에 기여할 수 있고, 특히 치킨 누들 스프와 같은 염분이 많은(salty) 식품을 함유하는 캔에 적용될 때 코팅의 성능을 향상시킬 수 있다. 옥시란 함유 실란, 예컨대 신에츠의 KBM403 및 KBM303이 또한 특히 적합하다. 옥시란 기는 기판에 대한 접착성을 향상시킬 수 있고, 또한 염분이 많은 식품을 함유하는 캔에 적용될 때 부식에 대한 추가적인 장벽(barrier)을 형성할 수 있다.
상기 언급된 본 발명에 따른 코팅 조성물에서 규소-함유 물질의 양은 코팅 조성물의 총 고형분 중량을 기준으로 5 중량% 이상, 예컨대 5.0 중량% 초과, 10 중량% 이상, 15 중량% 이상 또는 20 중량% 이상이다. 코팅 조성물 중 규소-함유 물질의 양은 코팅 조성물의 총 고형분 중량을 기준으로 50 중량% 이하, 예컨대 40 중량% 이하 또는 25 중량% 이하 또는 20 중량% 이하일 수 있다. 코팅 조성물 중 규소-함유 물질의 양은 상기 한계치들 중 어느 값 이내, 예컨대 코팅 조성물의 총 고형분 중량을 기준으로 5 중량% 내지 50 중량% 또는 10 중량% 내지 40 중량%의 범위일 수 있다. 따라서, 본 코팅 조성물은, 규소 (예컨대 실란 및/또는 실리콘)의 첨가제 양 (총 고형분 중량을 기준으로 5 중량% 미만, 예컨대 2 중량% 이하 또는 1 중량% 이하)이 슬립 첨가제, 접착 촉진제 등으로 첨가되는 코팅 조성물과는 구별된다. 규소-함유 물질의 양은 사용되는 규소-함유 물질의 유형에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 실리콘 수지가 사용되는 경우, 그 양은 조성물의 총 고형분 중량을 기준으로 예컨대 5.0 중량% 이상, 5.0 중량% 초과, 10 중량% 이상, 15 중량% 이상 또는 20 중량% 이상 및 예컨대 40 중량% 이하 또는 25 중량% 이하 또는 20 중량% 이하로 다양할 수 있다. 5 내지 25 중량% 또는 5 초과 내지 25 중량%, 예컨대 7.5 내지 12.5 중량%가 특히 적합할 수 있다. 실란이 사용되는 경우, 그 양은 5.0 중량% 이상, 5.0 중량% 초과, 7.5 중량% 이상 또는 10 중량% 이상 내지 25 중량% 이하, 또는 20 중량% 이하 범위일 수 있다. 5 내지 15 중량%, 예컨대 6.0 내지 12.5 중량%가 특히 적합할 수 있다. 실리콘과 실란의 조합물, 예를 들어 실란과 실란올 작용성화된 폴리실리콘 수지, 특히 분지형 또는 과분지형 폴리실리콘 수지의 조합물이 또한 사용될 수 있다. 디-알콕시 실란 또는 모노-알콕시 실란도 사용될 수 있으며, 이들은 수성 시스템에서의 안정성을 향상시키는 데 도움이 될 수 있다. 본원에 보고된 본 발명의 조성물 중의 규소-함유 물질의 양은 규소 자체의 중량이 아니라 전체 규소-함유 물질의 총 중량을 반영한다.
코팅 조성물은 다른 중합체 성분, 예컨대 아크릴, 폴리우레탄, 폴리우레아, 폴리에스테르 등을 추가로 포함할 수 있다. 이들 임의적인 다른 중합체 성분은 일반적으로 상기 폴리올레핀 성분 및 상기 규소 성분과 상이하다. 예를 들어, 본 발명에 따른 조성물은 아크릴 수지를 추가로 포함할 수 있다. 사용되는 경우, 이러한 중합체 성분은 코팅 조성물의 총 고형분 중량을 기준으로 2 중량% 이상, 5 중량% 이상, 예컨대 10 중량% 이상 또는 20 중량% 이상을 차지할 수 있고, 60 중량% 이하, 예컨대 50 중량% 이하, 40 중량% 이하 또는 30 중량% 이하를 차지할 수 있다. 코팅 조성물 중 중합체 성분의 양은 상기 한계치들 중 어느 것, 예컨대 조성물의 총 고형분 중량을 기준으로 2 중량% 내지 20 중량%의 범위로 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 코팅 조성물에 염기 물질을 포함하는 것이 바람직할 수 있다. 아민, 예컨대 알칸올 아민, 디메틸 에탄올 아민("DMEA"), 메틸 디에탄올 아민, 트리에탄올 아민, 및 비-알칸올 아민, 예컨대 트리에틸 아민, 트리부틸 아민 및 수산화 암모늄이 염기로서 사용될 수 있다. 이러한 염기 물질의 포함은 코팅 조성물의 pH를 증가시킬 것이며 안정성 증가에 기여할 수 있음을 이해할 것이다.
상기 코팅 조성물은 (어떤 규소 함유 종 또는 종들이 사용되는 지에 따라) 규소 성분이 기여하는 임의의 자가-축합 또는 자가-가교에 추가하여 가교제를 포함할 수 있다. 적합한 가교제는 다른 코팅 물질의 작용성에 기초하여 당업자에 의해 선택될 수 있다. 멜라민-기반 가교제, 예컨대 사이멜(CYMEL) 303 또는 사이멜 327, 페놀계 성분, 예컨대 레졸 페놀계 성분, 특히 크레졸 레졸, 예컨대 올넥스(Allnex)의 PR516, 노볼락(novalak) 페놀계 성분, 예컨대 디레즈(Direz)의 29-008 뿐 아니라 차단된 이소시아네이트, 예컨대 베이어(Bayer) 데스모듀어(DESMODUR) BL VPLS 2078/2, 아민-말단화된 폴리아미드, 예컨대 모멘티브(Momentive) 에피큐어(EPIKURE) 3115, 아미드 및 우레아가 특히 적합할 수 있다. 특히 적합한 아미드는 히드록시알킬 아미드, 예를 들어 EMS 그릴테크(Griltech)에 의해 프라이미드(PRIMID) 계열로 판매되는 것들이다. 특히 적합한 아민은 히드록시 작용성 알킬 폴리우레아, 예컨대 PCT/US2017/013454 및 PCT/US2017/013340에 기술된 것들이다. 사용되는 경우, 가교제는 코팅 조성물의 총 고형분 중량을 기준으로 15 중량% 이상, 예컨대 20 중량% 이상 또는 30 중량% 이상, 또는 40 중량% 이하, 예컨대 35 중량% 이하 또는 25 중량% 이하의 양으로 존재할 수 있다.
본 발명의 코팅 조성물은 담체 매질 중의 용액 또는 분산액 형태일 수 있다. 따라서, 상기 코팅 조성물은, 예를 들어 담체 매질로서, 물 및/또는 하나 이상의 유기 용매를 포함할 수 있는 용매를 포함할 수 있다. 적합한 유기 용매는 글리콜, 글리콜 에테르 알콜, 알콜, 케톤, 및 방향족, 예컨대 자일렌 및 톨루엔, 아세테이트, 미네랄 스피릿, 나프타 및/또는 이들의 혼합물을 포함한다. "아세테이트"에는 글리콜 에테르 아세테이트가 포함된다. 용매는 비-수성 용매일 수 있다. "비-수성 용매" 및 유사 용어는 용매의 50 중량% 미만이 물임을 의미한다. 예를 들어, 용매의 10 중량% 미만, 또는 심지어 5 중량% 미만 또는 2 중량% 미만이 물일 수 있다. 50 중량% 미만의 양으로 물을 포함하거나 배제하는 용매들의 혼합물이 "비-수성 용매"를 구성할 수 있음이 이해될 것이다. 상기 용매는 본 발명의 조성물에 존재하는 경우, 대안적으로, 수성 또는 수-계일 수 있다. 이는 용매의 50 중량% 이상이 물임을 의미한다. 이들 실시양태는 용매 성분 중 50 중량% 미만, 예컨대 20 중량% 미만, 10 중량% 미만, 5 중량% 미만 또는 2 중량% 미만의 유기 용매를 갖거나 본질적으로 유기 용매가 없다 (즉, 1 중량% 미만의 유기 용매 함유).
상기 코팅 조성물은 액체 형태, 예를 들어 상기 기재된 바와 같은 담체 매질 중의 용액 또는 분산액이거나, 또는 고체 입자 형태, 즉 분말 코팅일 수 있다. 이러한 코팅은, 경화시 물만 방출되기 때문에, 환경 친화적인 것으로 이해될 것이다.
원하는 경우, 상기 코팅 조성물은 착색제, 가소제, 내마모성 입자, 산화 방지제, 힌더드 아민 광 안정화제, UV 광 흡수제 및 안정화제, 계면활성제, 유동성 제어제, 요변제(thixotropic agents), 충전제, 유기 보조-용매, 반응성 희석제, 촉매, 분쇄 비히클, 슬립제, 수분 제거제 및 기타 통상적인 보조제와 같은 제형화 기술 분야에 잘 알려진 다른 임의적인 물질을 포함할 수 있다.
본원에 사용된 용어 "착색제"는 조성물에 색상 및/또는 다른 불투명도 및/또는 다른 시각적 효과, 예를 들어 광택을 부여하는 임의의 물질을 의미한다. 착색제는 별개의 입자, 분산액, 용액 및/또는 박편(flakes)과 같은 임의의 적합한 형태로 코팅에 첨가될 수 있다. 단일 착색제 또는 2 종 이상의 착색제의 혼합물이 본 발명의 코팅에 사용될 수 있다. 패키징 코팅에 특히 적합한 것은 식품 접촉을 위해 승인된 것, 예컨대 이산화 티타늄; 흑색 산화철과 같은 산화철; 알루미늄 페이스트; 알루미늄 박편과 같은 알루미늄 분말; 카본 블랙; 울트라마린 블루; 프탈로시아닌, 예컨대 프탈로시아닌 블루 및 프탈로시아닌 그린; 산화 크롬, 예컨대 산화 크롬 그린; 흑연 피브릴; 페리드(ferried) 옐로우; 퀸도 레드; 및 이들의 조합물, 및 연방 규정 규약 제 178.3297 조 (이를 본원에 참조로 인용함)에 열거된 것들이다.
예시적인 착색제는 페인트 산업에서 사용되고/되거나 건조 컬러 제조자 협회 (Dry Color Manufacturers Association)에 등재된 것과 같은 매트화(matting) 안료, 염료 및 틴트 뿐 아니라 특수 효과 조성물을 포함한다. 착색제는 예를 들어, 사용 조건 하에서 불용성이지만 습윤성인 미분된(finely divided) 고체 분말을 포함할 수 있다. 착색제는 유기 또는 무기 물질일 수 있고 응집되거나 응집되지 않을 수 있다. 착색제는 그라인딩(grinding) 또는 간단한 혼합에 의해 코팅 내로 혼입될 수 있다. 착색제는 아크릴계 그라인딩 비히클과 같은 그라인딩 비히클을 사용하여 그라인딩에 의해 코팅 내로 혼입될 수 있으며, 그 사용은 당업자에게 친숙할 것이다.
예시적인 안료 및/또는 안료 조성물은 비제한적으로 카바졸 디옥사진 조질(crude) 안료, 아조, 모노아조, 디스아조, 나프톨 AS, 염 유형 (레이크), 벤즈이미다졸론, 축합물, 금속 착물, 이소인돌리논, 이소인돌린 및 다환형 프탈로시아닌, 퀴나 크리돈, 페릴렌, 페리논, 디케토피롤로피롤, 티오인디고, 안트라퀴논, 인단트론, 안트라피리미딘, 플라반트론, 피란트론, 안탄트론, 디옥사진, 트리아릴카보늄, 퀴노프탈론 안료, 디케토피롤로피롤 레드("DPPBO red"), 이산화 티타늄, 카본 블랙, 탄소 섬유, 흑연, 기타 전도성 안료 및/또는 충전제 및 이들의 혼합물을 포함한다. 용어 "안료" 및 "착색된 충전제"는 상호 교환적으로 사용될 수 있다.
예시적인 염료는, 산 염료, 아조계 염료, 염기성 염료, 직접 염료, 분산 염료, 반응성 염료, 용매 염료, 황 염료, 매염(mordant) 염료, 예를 들어 비스무트 바나데이트, 안트라퀴논, 페릴렌 알루미늄, 퀴나크리돈, 티아졸, 티아진, 아조, 인디고이드, 니트로, 니트로소, 옥사진, 프탈로시아닌, 퀴놀린, 스틸벤 및 트리페닐 메탄와 같은 용매- 및/또는 수-계 염료를 포함하나, 이에 제한되지는 않는다.
예시적인 틴트는, 데구싸 인코포레이티드(Degussa, Inc.)에서 상업적으로 입수가능한 아쿠아-켐(AQUA-CHEM) 896, 이스트만 케미칼 인코포레이티드(Eastman Chemicals, Inc.)의 정밀 분산부에서 상업적으로 입수가능한 카리스마(CHARISMA) 착색제 및 맥시토너(MAXITONER) 산업용 착색제와 같은, 수-계 또는 수-혼화성 담체에 분산된 안료를 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다.
상기 언급된 바와 같이, 착색제는 나노입자 분산액을 비롯한(이에 국한되지 않음) 분산액의 형태일 수 있다. 나노입자 분산액은, 원하는 가시적 색상 및/또는 불투명도 및/또는 가시적 효과를 생성하는 하나 이상의 고도로 분산된 나노입자 착색제 및/또는 착색제 입자를 포함할 수 있다. 나노입자 분산액은, 150 nm 미만, 예컨대 70 nm 미만, 또는 30 nm 미만의 입자 크기를 갖는 안료 또는 염료와 같은 착색제를 포함할 수 있다. 나노입자는 0.5mm 미만의 입자 크기를 갖는 그라인딩 매질로 스톡(stock) 유기 또는 무기 안료를 밀링함으로써 제조될 수 있다. 예시적인 나노입자 분산액 및 이를 제조하는 방법은 본원에 참고로 포함되는 미국 특허 제6,875,800 B2호에서 확인된다. 나노입자 분산액은 또한 결정화, 침전, 기상 응축 및 화학적 마멸(chemical attrition)(즉, 부분 용해)에 의해 생성될 수 있다. 코팅 내에서의 나노입자의 재응집을 최소화하기 위해, 수지-코팅된 나노입자의 분산액이 사용될 수 있다. 본원에 사용된 "수지-코팅된 나노입자의 분산액"은, 나노입자 및 나노입자 상의 수지 코팅을 포함하는 개별 "복합체 미세입자"가 분산되어 있는 연속 상을 지칭한다. 수지-코팅된 나노입자의 예시적인 분산액 및 이의 제조 방법은 예를 들어 미국 특허 제 7,605,194 호(컬럼 3, 56 행 내지 컬럼 16, 25 행)에 기재되어 있으며, 이의 인용 부분을 본원에 참고로 인용한다.
사용될 수 있는 예시적인 특수 효과 조성물은, 반사율, 진주 광택, 금속 광택, 인광, 형광, 광 변색, 감광성, 열 변색, 고니오색(goniochromism) 및/또는 색상 변화와 같은 하나 이상의 외관 효과를 생성하는 조성물 및/또는 안료를 포함한다. 추가적인 특수 효과 조성물은 불투명성 또는 텍스쳐와 같은 다른 인지가능한 특성을 제공할 수 있다. 예를 들어, 특수 효과 조성물은 색 이동을 생성하여, 코팅을 상이한 각도에서 볼 때 코팅의 색이 변하도록 할 수 있다. 예시적인 컬러 효과 조성물은 본원에 참고로 포함된 미국 특허 제 6,894,086 호에서 확인된다. 추가의 컬러 효과 조성물은 투명한 코팅된 운모 및/또는 합성 운모, 코팅된 실리카, 코팅된 알루미나, 투명 액정 안료, 액정 코팅, 및/또는 재료의 표면과 공기 간의 굴절률 차이 때문이 아니라 재료 내에서의 굴절률 차이로 인해 간섭 결과가 일어나는 임의의 조성물을 포함할 수 있다.
하나 이상의 광원에 노출될 때 색을 가역적으로 변화시키는 감광성 조성물 및/또는 광 변색성 조성물이 본 발명의 코팅에 사용될 수 있다. 광 변색성 및/또는 감광성 조성물은 특정 파장의 복사선에 노출됨으로써 활성화될 수 있다. 조성물이 여기될 때, 분자 구조가 변경되고, 변경된 구조는 그 조성물의 원래 색과 다른 새로운 색을 나타낸다. 복사선에 대한 노출이 제거되면, 상기 광 변색성 및/또는 감광성 조성물은 휴지 상태(state of rest)로 복귀할 수 있으며, 이 상태에서 조성물의 원래 색상이 복귀된다. 예를 들어, 상기 광 변색성 및/또는 감광성 조성물은 여기되지 않은 상태에서 무색일 수 있고 여기된 상태에서는 색상을 나타낼 수 있다. 전체 색상-변화는 몇 밀리초 내지 몇 분, 예컨대 20 초 내지 60 초 내에 나타날 수 있다. 광 변색성 및/또는 감광성 조성물의 예는 광 변색성 염료를 포함한다.
감광성 조성물 및/또는 광 변색성 조성물은 예를 들어 중합체 및/또는 중합가능 성분의 중합체성 물질과 회합되고/되거나 예를 들면 공유 결합에 의해 그에 적어도 부분적으로 결합될 수 있다. 감광성 조성물이 코팅 외부로 이동하여 기판 내로 결정화될 수 있는 일부 코팅과 대조적으로, 본 발명에 따라 중합체 및/또는 중합가능 성분과 회합되고/되거나 그에 적어도 부분적으로 결합된 감광성 조성물 및/또는 광 변색성 조성물은 코팅 외부로의 최소 이동을 나타낸다. 예시적인 감광성 조성물 및/또는 광 변색성 조성물 및 이의 제조 방법은 미국 특허 제 8,153,344 호에 기재되어 있고, 본원에 참고로 포함된다.
일반적으로, 착색제는 원하는 가시적 및/또는 컬러 효과를 부여하기에 충분한 양으로 존재할 수 있다. 착색제는 조성물의 총 중량을 기준으로 본 조성물의 1 내지 65 중량%, 예컨대 3 내지 40 중량% 또는 5 내지 35 중량%를 차지할 수 있다.
"내마모성 입자"는, 코팅에 사용될 때, 입자가 없는 동일한 코팅과 비교하여 코팅에 일정 수준의 내마모성을 부여할 수 있는 것이다. 적합한 내마모성 입자는 유기 및/또는 무기 입자를 포함한다. 적합한 유기 입자의 예는 다이아몬드 더스트(dust) 입자와 같은 다이아몬드 입자 및 탄화물 재료로부터 형성된 입자를 포함하지만 이에 국한되지는 않는다. 임의의 크기의 입자가 사용될 수 있으며, 또한 상이한 입자 및/또는 상이한 크기의 입자의 혼합물이 사용될 수 있다. 예를 들어, 입자는 평균 입자 크기가 0.1 내지 50 마이크론, 0.1 내지 20 마이크론, 1 내지 12 마이크론, 1 내지 10 마이크론 또는 3 내지 6 마이크론, 또는 이들 범위 중 어느 범위 내의 임의의 조합인 미세 입자일 수 있다. 상기 입자는 평균 입자 크기가 0.1 마이크론 미만, 예컨대 0.8 마이크론 내지 500 나노미터, 10 내지 100 나노미터, 또는 100 내지 500 나노미터, 또는 이들 범위 내의 임의의 조합인 나노입자일 수 있다.
본 발명에 따르면 비와이케이 케미(BYK Chemie) 또는 다우 코닝(Dow Corning)으로부터 상업적으로 입수가능한 것들과 같은 임의의 슬립제가 사용될 수 있다. 폴리올레핀 왁스, 카르나우바 왁스, 폴리테트라플루오로에틸렌("PTFE"), 피셔 트롭쉬(Fischer Tropsch) 왁스 또는 파라핀과 같은 왁스가 또한 사용될 수 있다.
본 발명의 코팅 조성물은 비스페놀 A 및 비스페놀 A("BPA")로부터 유도된 에폭시 화합물, 예컨대 비스페놀 A 디글리시딜 에테르("BADGE")를 실질적으로 함유하지 않고/않거나 본질적으로 함유하지 않고/않거나 전혀 함유하지 않을 수 있다. 이러한 화합물은 때때로 "BPA 비-의도"로 지칭되는데, 그 이유는 BPA (이의 유도체 또는 잔기 포함)가 의도적으로 첨가되지 않았지만 불순물 또는 환경으로부터의 불가피한 오염으로 인해 미량으로 존재할 수 있기 때문이다. 코팅 조성물은 또한 비스페놀 F 및 비스페놀 F로부터 유도된 에폭시 화합물, 예컨대 비스페놀 F 디글리시딜 에테르("BFDGE")를 실질적으로 함유하지 않고/않거나 본질적으로 함유하지 않고/않거나 전혀 함유하지 않을 수 있다. 이와 관련하여 사용된 용어 "실질적으로 함유하지 않는"은 코팅 조성물이 상기 언급된 화합물, 이의 유도체 또는 잔기 중 어느 것을 1000 ppm (백만당 부) 미만 포함함을 의미하고, "본질적으로 함유하지 않는"은 100 ppm 미만을 의미하고, "전혀 함유하지 않는"은 20 ppb(십억당 부) 미만을 의미한다.
또한, 본 발명의 조성물은 포름알데히드 및/또는 페놀-계 가교제, 예컨대 페놀계 수지를 실질적으로 함유하지 않고/않거나 본질적으로 함유하지 않고/않거나 전혀 함유하지 않을 수 있다. 이와 관련하여 사용된 용어 "실질적으로 함유하지 않는"은 코팅 조성물이 포름알데히드 및/또는 페놀계 화합물, 이의 유도체 또는 잔기를 1000 ppm (백만당 부) 미만 포함함을 의미하고, "본질적으로 함유하지 않는"은 100 ppm 미만을 의미하고, "전혀 함유하지 않는"은 100 ppb(십억당 부) 미만을 의미한다. 본 발명의 조성물은 또한 의도적으로 도입된 스티렌, 에틸 아크릴레이트 및/또는 n-부톡시 메틸 아크릴아미드 단량체를 사용하지 않고 제조될 수 있지만, 오염을 통해 첨가된 이러한 물질의 미량은 불가피하다.
상기 설명 및 하기 실시예로부터 명백한 바와 같이, 본 발명의 조성물은 코팅 조성물이다. 이는 플라스틱, 사출 성형 플라스틱, 고무 등의 형성에 사용되는 압출가능한 조성물이 아니다. 폴리올레핀 성분 및 규소 성분은 함께 블렌딩되어 코팅 조성물을 형성하며, 코팅 조성물이 아닌 조성물을 형성하기 위해 함께 압출되거나 함께 용융 가공되거나 함께 가황되거나 또는 임의의 유사한 절차에 의해 혼합되지 않는다. 폴리올레핀 성분 및 규소 성분 (규소-함유 물질 포함)은 상이한 성분이며 상이한 물질이다. 이들은 예를 들어 규소-개질된 폴리올레핀이 아니다.
본 발명의 조성물은 당업계에 공지된 임의의 기판, 예를 들어 자동차 기판, 해양 기판, 산업용 기판, 패키징 기판, 판재(lumber), 목재 바닥재 및 가구, 의복, 하우징 및 회로 보드를 포함하는 전자 제품, 예컨대 컴퓨터, 노트북, 스마트폰, 태블릿, 텔레비전, 게임 장비, 컴퓨터 장비, 컴퓨터 액세서리, MP3 플레이어 등을 위한 하우징을 포함하는 소비자 전자제품, 유리 및 투명 기판, 골프 공을 포함하는 스포츠 장비 등에 적용될 수 있다. 코팅될 기판, 예컨대 상기 언급된 유형의 기판 중 어느 것은 예를 들어 금속성 또는 비금속성일 수 있다. 금속성 기판은 주석, 강철, 주석 도금된 강철, 크롬 부동태화된 강철, 아연 도금된 강철, 알루미늄 및 알루미늄 호일을 포함할 수 있다. 본원에 사용된 "금속 시트"는 평평한 금속 시트 및 코일형 금속 시트 (이는 코일화되고, 코팅을 위해 비코일화된 다음 제조업자에게 선적하기 위해 재코일화됨)를 지칭한다. 비금속성 기판은 중합체 또는 플라스틱 기판, 예를 들어 폴리에스테르, 폴리올레핀 (예를 들어 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 또는 폴리올레핀 성분과 관련하여 상기 언급된 임의의 다른 폴리올레핀 재료), 폴리아미드, 셀룰로오스, 폴리스티렌, 폴리아크릴, 폴리(에틸렌 나프탈레이트), 나일론, EVOH, 폴리락트산, 기타 "그린(green)" 중합체성 기판, 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)("PET"), 폴리카보네이트, 폴리카보네이트 아크릴로부타디엔 스티렌("PC/ABS"), 목재, 베니어, 목재 복합재, 파티클 보드, 중간 밀도 화이버보드, 시멘트, 석재, 유리, 종이, 카드보드, 직물, 합성 및 천연 가죽 등을 포함한다. 기판은 가시적 및/또는 컬러 효과를 부여하기 위해 몇몇 방식으로 이미 처리된 것일 수 있다. 적합한 기판은, 분말 코팅이 전형적으로 적용되는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 조성물은 전기 코팅, 분무, 정전(electrostatic) 분무, 침지, 롤링, 브러슁 등과 같은 당업계의 임의의 표준 수단에 의해 적용될 수 있다.
본 발명의 조성물은 0.04 밀(mil) 내지 40 밀, 예컨대 0.3 내지 2 밀 또는 0.7 내지 1.3 밀의 건조 필름 두께로 적용될 수 있다. 상기 조성물은 또한 0.1 밀 이상, 0.5 밀 이상, 1.0 밀 이상, 2.0 밀 이상, 5.0 밀 이상, 또는 심지어 더 두꺼운 건조 필름 두께로 적용될 수 있다. 일부 적용에서는, 1 내지 20 마이크론, 예컨대 2 내지 6 마이크론의 건조 필름 두께가 바람직하다. 일부 적용에서는, 5 내지 100 마이크론, 예컨대 50 내지 77 마이크론의 건조 필름 두께가 바람직하다.
본 발명의 조성물은 단독으로, 또는 하나 이상의 다른 조성물과 조합하여, 예컨대 둘 이상의 층을 갖는 코팅 시스템으로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 조성물은 착색제를 포함하거나 포함하지 않을 수 있고 프라이머, 베이스코트 및/또는 탑코트로서 사용될 수 있다. 다중 코팅으로 코팅된 기판의 경우, 이러한 코팅 중 하나 이상은 본원에 기재된 바와 같은 코팅일 수 있다. 본 코팅은 또한 패키징 "사이즈" 코팅, 워시 코트, 스프레이 코트, 단부(end) 코트 등으로 사용될 수 있다.
본원에 기술된 조성물은 1 성분("1K"), 또는 2 성분("2K") 이상과 같은 다 성분 조성물일 수 있음을 이해할 것이다. 1K 조성물은, 제조 후, 저장 기간 등 동안에 모든 코팅 성분이 동일한 용기에서 유지되는 조성물을 지칭하는 것으로 이해될 것이다. 1K 조성물은 기판에 적용되고 가열, 강제 공기 등과 같은 임의의 통상적인 수단에 의해 경화될 수 있다. 본 발명의 조성물은 또한 다중 성분일 수 있으며, 이는 적용 직전까지 다양한 성분들이 별도로 유지되는 조성물로 이해될 것이다. 본 조성물은 열가소성 또는 열경화성일 수 있다.
상기 조성물은 투명 코트일 수 있다. 투명 코트는 실질적으로 투명하거나 반투명한 코팅으로 이해될 것이다. 따라서 투명 코트는, 투명 코트를 불투명하게 만들거나 다른 방식으로 하부 기판을 보는 능력에 영향을 미치지 않는다면 어느 정도의 색상을 가질 수 있다. 본 발명의 투명 코트는 예를 들어 착색된 베이스 코트와 함께 사용될 수 있다. 투명 코트는 코팅 분야에 공지된 바와 같이 제형화될 수 있다.
상기 조성물은 또한 착색제를, 예컨대 투명 코트와 함께 사용되는 착색된 베이스 코트 또는 착색된 모노 코트로서 포함할 수 있다. 본 조성물의 적합한 용도는 착색된 2-코트 시스템으로서, 이때 제 1 코트가 경화되고 나서 제 2 코트가 적용 되며, 이어서, 2 개의 코트가 함께 경화될 수 있다 (및 또한 경화 전후에 추가 코트가 적용될 수 있음). 이러한 절차는 종종, 코팅이 액체일 때 "웨트-온-웨트(wet-on-wet)" 공정으로, 코팅이 분말일 때 "더스트-온-더스트(dust-on-dust)"로 지칭된다. 본 발명의 조성물은 상기 2-코트 시스템에서 상기 층들 중 하나 또는 둘 모두에 존재할 수 있다. 본 발명의 조성물의 혼합물은 이 적용에 국한되지 않으며, 본 발명의 임의의 양태에 따라 사용될 수 있다.
본원에 기재된 바와 같은 코팅은 다양한 산업에서 장식성 및/또는 보호성 마감을 부여하기 위해 사용된다. 예를 들어, 이러한 코팅 또는 코팅 시스템은 운송 수단에 적용될 수 있다. "운송 수단"은 여기에서 가장 넓은 의미로 사용되며 자동차, 트럭, 버스, 트랙터, 수확기, 중장비, 밴, 골프 카트, 오토바이, 자전거, 철도 차량, 비행기, 헬리콥터, 모든 크기의 보트 등과 같은 모든 유형의 운송 수단을 포함한다. 본 발명에 따라 코팅되는 운송 수단의 부분은 코팅이 사용되는 이유에 따라 달라질 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 안티-칩 프라이머가 상기 운송 수단의 부분의 일부에 적용될 수 있다. 착색된 베이스 코트 또는 모노 코트로서 사용될 때, 본 코팅은 전형적으로 지붕, 후드, 도어, 트렁크 뚜껑 등과 같이 가시적인 운송 수단 부분에 적용되겠지만, 트렁크 내부, 도어 내부 등과 같은 다른 영역에도 적용될 수 있다. 본 발명의 조성물은 또한, 스티어링 휠, 대시 보드, 기어 시프트, 제어 장치, 도어 핸들 등과 같은 운전자 및/또는 승객과 접촉하는 차량의 부분에 적용될 수 있다. 투명 코트는 일반적으로 차량 외부에 적용될 것이다.
본 발명의 조성물은 또한, 패키징 코팅으로 사용하기에 특히 적합하다. 패키징에 다양한 전처리 및 코팅을 적용하는 것은 잘 확립되어 있다. 이러한 처리 및/또는 코팅은, 예를 들어 금속 캔의 경우에 사용될 수 있으며, 이때 처리 및/또는 코팅은 부식을 지연시키거나 억제하고, 장식 코팅을 제공하고, 제조 공정 동안의 취급 용이성 등을 제공한다. 내용물이 용기의 금속과 접촉하는 것을 방지하기 위해 이러한 캔의 내부에 코팅이 적용될 수 있다. 금속과 식품 또는 음료 사이의 접촉은 예를 들어 금속 용기의 부식을 초래할 수 있으며, 이는 식품 또는 음료를 오염시킬 수 있다. 캔의 내용물이 산성 특성인 경우에 특히 그러하다. 금속 캔의 내부에 적용된 코팅은 제품의 충전 선과 캔 뚜껑 사이의 영역인 캔의 헤드스페이스에서 부식을 방지하는 데 도움이 되며, 헤드 스페이스에서의 부식은 특히 염분 함량이 높은 식료품에 있어서 문제가 된다. 코팅은 금속 캔 외부에도 적용될 수 있다. 본 발명의 특정 코팅은, 캔의 단부를 만드는 코일형 금속 스톡 ("캔 단부 스톡"), 및 단부 캡 및 클로저를 만드는 코일형 금속 스톡 ("캡/클로저 스톡")와 같은 코일형 금속 스톡과 함께 사용하기에 특히 적합하다. 캔 단부 스톡 및 캡/클로저 스톡 상에 사용하도록 설계된 코팅은 일반적으로, 코일형 금속 스톡에서 조각을 절단 및 스탬핑하기 전에 적용되기 때문에, 유연하고 연장가능하다. 예를 들어, 이러한 스톡은 일반적으로 양면 상에 코팅된다. 그 후, 코팅된 금속 스톡은 펀칭된다. 캔 단부의 경우, 상기 금속은 이어서 "팝-탑(pop-top)" 개구부를 위해 스코어링되고, 별도로 제작된 핀으로 팝-탑 고리가 부착된다. 그 후, 상기 단부는 엣지 롤링 공정에 의해 캔 몸체에 부착된다. "개방 용이성(easy open)" 캔 단부에 대해서도 유사한 절차가 수행된다. 개방 용이성 캔 단부의 경우, 뚜껑 둘레의 실질적인 주변의 스코어는, 전형적으로 풀 탭(pull tab)에 의해, 캔으로부터 뚜껑을 쉽게 개방 또는 제거할 수 있게 한다. 캡 및 클로저의 경우, 캡/클로저 스톡은 전형적으로 예컨대 롤 코팅에 의해 코팅되고, 스톡에서 캡 또는 클로저가 스탬핑된다. 그러나, 캡/클로저를 형성한 후에 코팅하는 것도 가능하다. 비교적 엄격한 온도 및/또는 압력 요건으로 처리되는 캔 코팅은 또한 팝핑, 부식, 블러슁 및/또는 블리스터링에 내성이 있어야 한다.
따라서, 본 발명은 또한 상기 기재된 임의의 코팅 조성물로 적어도 부분적으로 코팅된 패키지에 관한 것이다. "패키지"는, 특히 제조 지점에서 소비자에게 운송하고 이후 소비자가 보관하기 위해, 또 다른 품목을 함유하는데 사용된 어떤 것이다. 따라서, 패키지는 소비자가 개봉할 때까지 그 내용물이 열화되지 않도록 밀봉된 것으로 이해될 것이다. 제조업체는 종종 식품이나 음료가 부패되지 않을 기간을 확인하는데, 이 기간은 일반적으로 몇 개월에서 몇 년에 이른다. 따라서, 본 "패키지"는, 소비자가 식품을 제조 및/또는 저장할 수 있는 저장 용기 또는 베이킹웨어와 구별된다 (그러한 용기는 비교적 단기간 동안만 식품의 신선도 또는 완전성을 유지한다). 본 발명에 따른 패키지는 금속 또는 비금속, 예를 들어 플라스틱 또는 라미네이트로 만들어 질 수 있으며, 임의의 형태일 수 있다. 적합한 패키지의 예는 라미네이트 튜브이다. 적합한 패키지의 다른 예는 금속 캔이다. "금속 캔"이라는 용어는, 식품/음료 제조업자에 의해 밀봉되어 소비자가 그러한 패키지를 개봉할 때까지 내용물의 부패를 최소화하거나 배제하는 임의의 유형의 금속 캔, 용기 또는 임의의 유형의 리셉터클 또는 그의 일부분을 포함한다. 금속 캔의 일례는 식품 캔이며, "식품 캔(들)"이라는 용어는 본원에서, 임의의 유형의 식품 및/또는 음료를 보유하기 위해 사용되는 캔, 용기 또는 임의의 유형의 리셉터클 또는 그의 일부분을 지칭하기 위해 사용된다. 음료가 패키징된 식품 캔을 보다 구체적으로 지칭하기 위해 "음료 캔"이 사용될 수도 있다. "금속 캔(들)"이라는 용어는 구체적으로, 식품 캔(음료 캔 포함)을 포함하고, 또한 상기한 바와 같이 개방 용이성 단부를 포함하는 "캔 단부"를 포함한다. "금속 캔"이라는 용어는 또한 구체적으로, 병 뚜껑, 스크류 탑 캡 및 임의의 크기의 뚜껑, 러그 캡(lug cap) 등과 같은 금속 캡 및/또는 클로저를 포함한다. 금속 캔은, 퍼스널 케어 제품, 벌레 스프레이, 스프레이 페인트, 및 에어로졸 캔에 패키징하기에 적합한 다른 화합물(이에 제한되지 않음)을 포함하는 다른 품목을 보유하는데 사용될 수 있다. 상기 캔은 "2-피스 캔" 및 "3-피스 캔" 뿐만 아니라 연신 및 아이어닝된(ironed) 1-피스 캔을 포함할 수 있으며, 이러한 1-피스 캔은 종종 에어로졸 제품으로 적용될 수 있다. 본 발명에 따라 코팅된 패키지는 또한 플라스틱 병, 플라스틱 튜브, 라미네이트 및 가요성 패키징, 예컨대 PE, PP, PET 등으로 제조된 것을 포함할 수 있다. 이러한 패키징은 예를 들어 식품, 치약, 퍼스널 케어 용품 등을 보유할 수 있다.
본 발명의 코팅 조성물은, 전술한 바와 같은 임의의 유형의 패키지와 같은 패키지의 내부 및/또는 외부의 표면의 적어도 일부에 적용될 수 있다. 예를 들어, 코팅 조성물은 3-피스 금속 캔, 캔 단부 스톡 및/또는 캡/클로저 스톡을 제조하는 데 사용되는 금속 상에 롤 코팅될 수 있거나, 형성된 2-피스 금속 캔 상에 스프레이, 유동 코팅 또는 그라비아 또는 롤 코팅될 수 있다. 코팅 조성물은 롤 코팅에 의해 코일 또는 시트에 적용될 수 있으며, 코팅 조성물은 이어서 복사선에 의해 경화되어 적어도 부분적으로 경화된 코팅을 형성하고, 캔 단부가 스탬핑되어 완성된 제품, 예를 들어 캔 단부로 제조될 수 있다. 코팅 조성물은 또한 캔의 바닥부에 림 코트로서 적용될 수 있으며, 이러한 적용은 롤 코팅에 의해 수행될 수 있다. 림 코트는 캔의 지속적인 제조 및/또는 가공 동안 개선된 취급 및 보호를 위해 마찰을 감소시키는 기능을 한다. 코팅 조성물은 또한 캡 및/또는 클로저에 적용될 수 있으며, 이러한 적용은, 예를 들어 캡/클로저의 형성 전 및/또는 후에 적용되는 보호 바니쉬(vanish) 및/또는 캡에 적용되는 착색된 에나멜 포스트 (특히 캡의 바닥부에 스코어링된 이음매를 갖는 것)를 포함할 수 있다. 장식된 캔 스톡 또한 본원에 기재된 코팅 조성물로 외부적으로 부분적으로 코팅될 수 있고, 장식되고 코팅된 캔 스톡은 다양한 금속 캔을 형성하는데 사용된다. 많은 산업에서 광범위하게 적용되는 금속 코일 또한 본 발명에 따라 코팅될 수 있는 기판이다. 코일 코팅은 또한 전형적으로 착색제를 포함한다. 금속 부품 또한 본 발명에 따라 코팅될 수 있다. 금속 부품은 원하는 형상으로 형성된 금속으로 전부 또는 부분적으로 이루어진 기판이다. 본원에 기술된 임의의 기판은 날카로운 엣지를 가질 수 있다. "날카로운 에지(들)"는 스탬핑, 전단, 기계 절단, 레이저 절단 등을 거친 엣지를 지칭한다.
기판에 적용된 후, 코팅 조성물은 조성물의 화학, 코팅될 기판 등에 적합한 경화 시간 및 온도에서 임의의 적절한 수단에 의해 경화될 수 있다. 일부 적용에서는, 비교적 오랜 시간 동안 비교적 낮은 경화 온도, 예를 들어 60분 이하, 예컨대 20 또는 30 분 동안 100℃ 내지 140℃의 경화 온도가 바람직할 수 있다. 다른 적용에서는, 비교적 짧은 시간 동안 비교적 높은 경화 온도, 예를 들어 3 분 이하, 예컨대 2 분 이하의 시간 동안 200℃ 내지 220℃의 경화 온도가 바람직할 수 있다. 다른 적용에서는, 193℃ ± 10℃에서 5 분 ± 30 초의 경화 시간이 바람직할 수 있다. 따라서, 본 코팅은 광범위한 산업 및 경화 조건에 두루 사용될 수 있다.
본원에 사용될 때, 달리 명시적으로 언급되지 않는 한, 값, 범위, 양 또는 백분율을 나타내는 것과 같은 모든 수치는 "약"이라는 단어가 앞에 나오는 것처럼 읽을 수 있다 (이 단어가 명백하게 나타나지 않더라도). 또한, 여기에 인용된 임의의 수치 범위는 그 안에 포함된 모든 부분 범위를 포함하는 것으로 의도된다. 단수형은 복수형을 포함하고 그 반대도 마찬가지이다. 예를 들어, 본원에서 폴리올레핀 성분, 규소 성분, 규소-함유 물질, 중합체 성분, 염기 물질, 용매 등을 포함하는 조성물이 단수 형태로 참조될지라도, 이들 각각 및 임의의 다른 성분의 하나 이상이 사용될 수 있다. 본원에 사용된 용어 "중합체"는 올리고머 및 단일 중합체 및 공중합체 둘 다를 지칭하고, 접두사 "폴리"는 둘 이상을 지칭한다. "포함하는", "예컨대" 및 유사 용어는 예를 들어 포함하지만 이에 국한되지 않음을 의미한다. 범위가 주어지는 경우, 이 범위의 임의의 끝점들 및/또는 이 범위 내의 수치들은 본 발명의 범위 내에서 조합될 수 있다.
본 명세서 및 청구범위에서 사용된 용어 "포함하는" 및 용어 "포함하는"의 형태는 본 발명을 제한하지 않아서 임의의 변형 또는 추가를 배제하지 않는다. 추가적으로, 본 발명은 "포함하는"이라는 용어로 기술되어 있지만, 본원에 상세히 기술된 공정, 재료 및 코팅 조성물은 또한 "본질적으로 구성되는" 또는 "구성되는" 것으로 기술될 수도 있다.
본 발명의 비제한적인 양태는 다음을 포함한다:
1. a. 폴리올레핀 성분; 및 b. 규소 성분을 포함하는 코팅 조성물로서, 상기 조성물은 5.0 중량% 이상의 규소-함유 물질을 포함하고, 이때 중량%는 조성물의 총 고형분 중량을 기준으로 한 것인, 코팅 조성물.
2. 양태 1에 있어서, 조성물은 조성물의 총 고형분 중량을 기준으로 5 중량% 또는 5.0 중량% 초과 내지 50 중량%의 규소-함유 물질을 포함하는, 코팅 조성물.
3. 양태 1 또는 2에 있어서, 조성물이 40 내지 95 중량%의 폴리올레핀 성분을 포함하고, 이때 중량%가 조성물의 총 고형분 중량을 기준으로 한 것인, 코팅 조성물.
4. 양태 1 내지 3 중 어느 하나에 있어서, 아크릴 수지를 추가로 포함하는 코팅 조성물.
5. 양태 1 내지 4 중 어느 하나에 있어서, 폴리올레핀 성분은, 임의적으로 염기로 적어도 부분적으로 중화된, 산-작용성 폴리올레핀을 포함하는, 코팅 조성물.
6. 양태 5에 있어서, 산-작용성 폴리올레핀이 에틸렌 아크릴산 공중합체를 포함하는, 코팅 조성물.
7. 양태 1 내지 6 중 어느 하나에 있어서, 아민과 같은 염기를 추가로 포함하는 코팅 조성물.
8. 양태 1 내지 7 중 어느 하나에 있어서, 규소-함유 물질은 실리콘(silicone), 실란(silane) 또는 이들의 조합물을 포함하는, 코팅 조성물.
9. 양태 1 내지 8 중 어느 하나에 있어서, 규소-함유 물질은 실란올 작용성 실세스퀴옥산 실리콘 수지와 같은 실란올 작용성 실리콘을 포함하는, 코팅 조성물.
10. 양태 1 내지 9 중 어느 하나에 있어서, 규소-함유 물질은 아미노 실란을 포함하는, 코팅 조성물.
11. 양태 1 내지 10 중 어느 하나에 있어서, 가교제를 추가로 포함하는 코팅 조성물.
12. 양태 11에 있어서, 가교제는 히드록시알킬 아미드 및/또는 히드록실 작용성 알킬 폴리우레아를 포함하는, 코팅 조성물.
13. 양태 1 내지 12 중 어느 하나에 있어서, 물 및/또는 하나 이상의 유기 용매를 포함하는 담체 매질 중의 용액 또는 분산액 형태이거나 또는 고체 입자 형태인 코팅 조성물.
14. 양태 1 내지 13 중 어느 하나에 있어서, 조성물이 비스페놀 A 및 이의 유도체 또는 잔기를 실질적으로 함유하지 않는, 코팅 조성물.
15. 양태 1 내지 14 중 어느 하나에 있어서, 조성물이 스티렌, 에틸 아크릴레이트 및/또는 n-부톡시 메틸 아크릴아미드 또는 이의 잔기를 포함하지 않는, 코팅 조성물.
16. 양태 1 내지 15 중 어느 하나의 코팅 조성물로 적어도 부분적으로 코팅된 기판.
17. 양태 16에 있어서, 기판은 금속 기판을 포함하는, 코팅된 기판.
18. 양태 16 또는 17에 있어서, 기판은 패키지를 포함하는, 코팅된 기판.
19. 양태 18에 있어서, 패키지는 금속 식품 또는 음료 캔과 같은 금속 용기를 포함하는, 코팅된 기판.
20. 양태 19에 있어서, 코팅 조성물은 금속 용기의 내부 표면에 적용되는, 코팅된 기판.
실시예
하기 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 것이며 어떠한 방식으로든 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.
실시예 1
다음 성분들을 사용하여 본 발명의 코팅 조성물을 제조하였다:
Figure 112019117806715-pct00001
* 다우(DOW)로부터의 POD5453
* 사용된 20% DMEA는 20 중량% 디메틸에탄올아민/80 중량% 탈이온수
둥근 바닥 플라스크에 실시예 1의 코팅 조성물을 제형화하는데 사용된 프리마코어 용액은 다우로부터 고체 형태로 입수한 700g의 프리마코어 5980 I을 제공함으로써 제조되었다. 디메틸에탄올아민(172g)을 첨가한 다음 DI 수(2627g)을 가하고, 이어서 프리마코어가 용해될 때까지 플라스크를 100℃로 가열하였다. 생성된 용액은 수지 고형분 함량이 20 중량%였다. 실시예 1의 코팅 조성물을 제형화하는데 사용된 RSN233-분산액은 하기 기재된 바와 같이 다우의 RSN233 및 아크릴 수지("아크릴 A")를 수성 매질에 분산시킴으로써 제조하였다.
아크릴 A (부틸 셀로솔브 중 고형분 50)는 하기 성분으로 제조되었다 (수치는 g 단위임):
스티렌 25
메타크릴산 20
에틸 아크릴레이트 55
부틸 셀로솔브 100
총 200
부틸 셀로솔브를 둥근 바닥 플라스크에 부하하고 136℃로 가열하여 아크릴 A를 제조하였다 (50% tert-부틸퍼옥시아세테이트가 2.45%로 첨가된 단량체들을 3 시간에 걸쳐 적가하였다).
RSN233 수계 실리콘 분산액은 다음과 같이 제조되었다 (수치는 g 단위임):
상술한 바와 같이 제조된 부틸 셀로솔브 중의 아크릴 A 37.5
디메틸에탄올아민 1.2
DI 수 18.0
RSN233 (부틸 셀로솔브중의 고형분 70) 27.0
총 83.7
아크릴 A를 카울스(cowels) 탱크에 넣고 블레이드 속도를 1000RPM으로 증가시켰다. 아민을 첨가하고 혼합한 후, DI 수를 첨가하고 균질해질 때까지 혼합하였다. 최종적으로 RSN 용액을 첨가하고 균질해질 때까지 혼합하였다.
실시예 1의 코팅 조성물은, POD 5453 성분을 카울스 탱크에 부하하고 블레이드 속도를 1000RPM으로 하여 제조하였다. 20% DMEA, 부틸 셀로솔브 및 프리마코어 용액을 첨가하고 균질해질 때까지 혼합하였다. 이어서 RSN233 분산액을 첨가하고 균질해질 때까지 혼합하였으며, 물을 첨가하여 점도 및 고형분을, 41.7% 고형분 및 30 초의 점도(#4 포드(Ford) 컵 사용)로 조정하였다.
실시예 2
다음 성분들을 사용하여 본 발명의 코팅 조성물을 제조하였다:
Figure 112019117806715-pct00002
프리마코어 용액은 실시예 1에서 사용된 바와 같았다. RSN233 대신 다우로부터의 RSN255를 사용하고 아크릴 A 대신 아크릴 B를 사용하는 것을 제외하고는, RSN 233 분산액에 대해 기재된 바와 같이 RSN255 분산액을 제조하였다. 아크릴 B는, 메타크릴산/에틸 메타크릴레이트/메틸 아크릴레이트 30/35/35를 사용하여 제조되었다.
이들 성분으로부터 실시예 1의 절차에 따라 실시예 2의 코팅 조성물을 제조하였다.
실시예 3
다음 성분들을 사용하여 본 발명의 코팅 조성물을 제조하였다:
Figure 112019117806715-pct00003
실시예 3의 코팅 조성물을 제형화하는데 사용된 RSN255 분산액은, RSN255를 사용하는 것을 제외하고는 아크릴 A를 가진 실시예 1의 RSN 233 분산액에 대해 상기 기재된 바와 같이 제조되었다. 이들 성분으로부터 실시예 3의 코팅 조성물을 실시예 1의 절차에 따라 제조하였다.
실시예 4
다음 성분들을 사용하여 본 발명의 코팅 조성물을 제조하였다:
Figure 112019117806715-pct00004
* 프라이미드 XL-552: EMS-그릴 테크
* 서피놀 104: 에어 프로덕츠(Air Products)
상기 표의 모든 성분들을 순차적으로 첨가하여, 일반적으로 상기에서 기재된 바와 같이 실시예 4의 조성물을 제조하였다.
실시예 5
다음 성분들을 사용하여 본 발명의 코팅 조성물을 제조하였다:
Figure 112019117806715-pct00005
실시예 4에 대해 일반적으로 상술한 바와 같이 실시예 5의 조성물을 제조하였다. KBM-603 아미노 실란은 신에츠(Shin-Etsu)로부터 입수하여, RSN 대신 첨가되었다.
실시예 6 ( 비교예 )
하기 성분들을 사용하여, 실시예 1과 비교할 때 규소 성분이 없고 2 배의 POD 양을 사용하는 코팅 조성물을 제조하였다:
Figure 112019117806715-pct00006
이들 성분으로부터 실시예 1의 절차에 따라 실시예 6의 코팅 조성물을 제조하였다.
실시예 7
실시예 1 내지 6의 코팅 조성물을 내용매성, 접착성 및 블러슁에 대해 시험하였다. 전기 코팅된 주석 플레이트에 상기 실시예들의 코팅 조성물을, 18 RDS 로드(rod)를 사용한 드로우 다운(draw down)에 의해 적용하고, 380℉에서 18-22 mg/4 제곱 인치의 DFT로 5 분 동안 경화시켰다. MEK 내성을 시험하기 위해 ASTM D5402-15를 사용하였다. 그 결과는 왕복 문지름(double rub)으로 보고되며, 이는 금속 노출 전에 수행된 경화된 패널의 문지름 수를 나타낸다. 접착력을 시험하기 위해, 크로스 해취 접착성 시험을 ASTM D3359-17에 따라 수행하였다. "합격" 결과는 100% 접착성을 나타내며, "픽-오프(pick-off)" 결과는 코팅의 적어도 일부가 제거되었음을 나타낸다. 블러쉬는 250℉에서 60 분 동안 패널을 스팀 처리하는 것에 의해 시험하였다. 블러쉬는 시각적으로 측정되었다. 코팅이 흰색 또는 유백색으로 변하면 코팅이 "블러쉬"된 것이다. 하기 표에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 코팅(실시예 1 내지 5)은 규소 성분이 없는 코팅(실시예 6)에 비해 우수한 결과를 갖는다.
Figure 112019117806715-pct00007

Claims (22)

  1. a. 분산액의 형태로 도입되는 폴리올레핀 성분;
    b. 5 중량% 이상의 규소 성분; 및
    c. 중합체 성분
    을 포함하는 코팅 조성물로서,
    이때 중량%가 조성물의 총 고형분 중량을 기준으로 한 것이고,
    상기 폴리올레핀 성분이 폴리에틸렌의 단독 중합체, 폴리프로필렌의 단독 중합체, 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌의 공중합체로부터 선택되는 하나 이상을 포함하고,
    상기 중합체 성분이 상기 폴리올레핀 성분과 다른,
    코팅 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 조성물이 조성물의 총 고형분 중량을 기준으로 5.0 중량% 초과의 규소 성분을 포함하는, 코팅 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 조성물이 조성물의 총 고형분 중량을 기준으로 5 내지 50 중량%의 규소 성분을 포함하는, 코팅 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 조성물이 조성물의 총 고형분 중량을 기준으로 5 초과 내지 50 중량%의 규소 성분을 포함하는, 코팅 조성물.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 조성물이 25 내지 95 중량%의 폴리올레핀 성분을 포함하고, 이때 중량%는 조성물의 총 고형분 중량을 기준으로 한 것인, 코팅 조성물.
  6. 제 1 항에 있어서,
    중합체 성분이 아크릴 수지를 포함하는 코팅 조성물.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 코팅 조성물이 에틸렌 아크릴산 공중합체를 추가로 포함하는, 코팅 조성물.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 규소 성분이 실란올 작용성 실세스퀴옥산 실리콘(silsesquioxane silicone) 수지를 포함하는, 코팅 조성물.
  9. 제 1 항의 코팅 조성물로 적어도 부분적으로 코팅된 기판.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 기판이 패키지(package)를 포함하는, 기판.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 패키지가 금속 캔인, 기판.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 조성물이 스티렌을 포함하지 않는 것인, 코팅 조성물.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 조성물이 에틸 아크릴레이트를 포함하지 않는 것인, 코팅 조성물.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 조성물이 n-부톡시 메틸 아크릴아미드를 포함하지 않는 것인, 코팅 조성물.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 조성물이 비스페놀 A 및 이의 유도체 또는 잔기를 실질적으로 함유하지 않는 것인, 코팅 조성물.
  16. 제 1 항에 있어서,
    가교제를 추가로 포함하는 코팅 조성물.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 가교제가 히드록시알킬아미드를 포함하는, 코팅 조성물.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 가교제가 히드록실 작용성 알킬 폴리우레아를 포함하는, 코팅 조성물.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 규소 성분이 실리콘 검(silicone gum)을 포함하지 않는, 코팅 조성물.
  20. 제 1 항에 있어서,
    상기 분산액이 40 중량% 이상의 수지 고형분 함량을 갖는, 코팅 조성물.
  21. 제 1 항에 있어서,
    염기를 추가로 포함하는 코팅 조성물.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 염기가 아민, 알칸올 아민, 디메틸 에탄올 아민, 메틸 디에탄올 아민, 트리에탄올 아민, 비-알칸올 아민, 트리에틸 아민, 트리부틸 아민 또는 수산화 암모늄으로부터 선택되는, 코팅 조성물.
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