KR20200044888A - 셸락-함유 코팅으로 코팅된 금속 캔 - Google Patents

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피피지 인더스트리즈 오하이오 인코포레이티드
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Abstract

셸락을 포함하는 코팅 조성물로 적어도 부분적으로 코팅된 금속 캔이 개시된다.

Description

셸락-함유 코팅으로 코팅된 금속 캔
본 발명은 셸락을 포함하는 코팅으로 적어도 부분적으로 코팅된 금속 캔에 관한 것이다.
식품, 음료 및 화장품 용기와 같은 금속 캔을 비롯한 금속 기판에 다양한 중합체성 코팅을 적용하여 부식을 지연시키거나 억제하는 것은 잘 확립되어있다. 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 내 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 생성물, 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.
본 발명은 셸락을 포함하는 코팅으로 적어도 부분적으로 코팅된 금속 캔에 관한 것이다.
본 발명은 셸락(shellac)을 포함하는 코팅으로 적어도 부분적으로 코팅된 금속 캔에 관한 것이다. 셸락은 암컷 락벌레(lac bug)에 의해 분비되고, 그러므로 재생 가능한 자원이다. 셸락은 인도의 렌쉘(Renshel)로부터 예컨대 렌쉘(RENSHEL) 101로서 고체 형태로 입수가능하다. 상기 셸락은 임의의 원하는 양, 코팅 조성물의 총 고형분 기준으로 예컨대 5 중량% 이상, 10 중량% 이상, 15 중량% 이상, 20 중량% 이상 또는 25 중량% 이상 및 예컨대 95 중량% 이하, 90 중량% 이하, 75 중량% 이하, 60 중량% 이하 또는 50 중량% 이하로 조성물에 존재할 수 있다. 이 매개 변수 내의 임의의 범위를 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 셸락은 5 내지 75 중량%, 5 내지 50 중량%, 5 내지 40 중량%, 5 내지 35 중량%, 5 내지 25 중량%, 5 내지 15 중량%, 10 내지 25 중량%, 10 내지 20 중량%, 8 내지 15 중량% 등의 양으로 존재할 수 있다. 본 발명에 따라 사용되는 코팅 조성물은 유기 또는 무기 코팅 조성물일 수 있다.
본 발명에 따라 사용된 코팅 조성물은 또한 하나 이상의 다른 성분을 함유할 수 있다. 이러한 성분은 패키징 산업에서 사용하도록 승인된 성분일 수 있다. 예를 들어, 상기 코팅 조성물은 필름-형성 성분을 추가로 포함할 수 있다. 필름-형성 성분은, 예를 들어 필름-형성 수지 및 이를 위한 가교제를 포함할 수 있다. 본 발명에 따라 임의의 필름-형성 수지가 사용될 수 있다. 상기 필름-형성 수지는 예를 들어 아크릴 중합체, 폴리에스테르 중합체, 폴리우레탄 중합체, 폴리아미드 중합체, 폴리에테르 중합체, 폴리실록산 중합체, 이들의 공중합체 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 일반적으로, 이들 중합체는 당업자에게 공지된 임의의 방법에 의해 제조된 이러한 유형의 임의의 중합체일 수 있다. 이러한 중합체는 용매-계 또는 수분산성, 유화성 또는 제한된 수용성일 수 있다. 상기 필름-형성 수지는 전형적으로 예를 들어 카르복실산기, 아민기, 에폭사이드기, 히드록실기, 티올기, 카바메이트기, 아미드기, 우레아기, 이소시아네이트기(차단된 이소시아네이트기를 포함), 메르캅탄기, 실란올기, 알콕시기 및 이들의 조합을 비롯한 작용기를 가질 것이다. 필름-형성 수지의 적절한 혼합물이 또한 본 조성물의 제조에 사용될 수 있다. 상기 필름-형성 성분은 또한 수지상의 작용기와 반응성인 작용기를 갖는 가교제를 포함할 수 있다. 당업자는 이 작용기에 기반한 적절한 가교제를, 멜라민 포름알데히드 수지와 같은 멜라민, 페놀포름알데히드 수지와 같은 페놀계, 카보디이미드, 히드록시알킬아미드, 히드록시알킬우레아, 이소시아네이트, 차단된 이소시아네이트, 벤조구아나민, 트리글리시딜이소시아누레이트(TGIC), 에폭시, 옥사졸린, 유기 실란 등과 같은 가교제로부터 선택할 수 있다. 상기 필름-형성 수지는 또한 자가-가교성일 수 있으며, 즉, 상기 수지는 그 자체와 반응하여 경화될 것이다. 이러한 수지의 예는 실란올(Si-OH), 알콕시기(Si-OR) 또는 아세톡시기(Si-O-COCH3)를 함유하는 폴리실록산 수지를 포함하며, 상기 기들은 자기-축합하기 위한 수분 및 열의 존재로 인해 축합되거나 반응성이 될 수 있다. 상기 필름-형성 수지는 조성물의 총 고형분 중량을 기준으로 20 중량% 이상, 예컨대 30 중량% 이상 또는 40 중량% 이상, 및 예컨대 60 중량% 이하, 50 중량% 이하 또는 40 중량% 이하의 양으로 사용될 수 있다. 이들 파라미터 내의 임의의 중량% 범위가 사용될 수 있다. 20 내지 50 중량%가 특히 적합할 수 있다.
특히 적합한 필름-형성 수지는 아크릴 수지이다. 상기 아크릴 수지는 예를 들어, 스티렌, 알킬 (메트)아크릴레이트 예컨대 에틸 (메트)아크릴레이트, 메틸 (메트) 아크릴레이트, 및 부틸 (메트)아크릴레이트, 작용성 아크릴레이트 예컨대 히드록시에틸 (메트)아크릴레이트, 및 아크릴아미드 예컨대 n-부톡시 메틸 아크릴아미드를 비롯한 임의의 수의 아크릴 단량체를 사용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 산 작용성 (메트)아크릴산 및 알킬 (메트)아크릴레이트가 각각 사용될 수 있다. (메트)아크릴수지의 혼합물이 또한 사용될 수 있다. (메트)아크릴 및 유사한 용어는 메타크릴 및 아크릴 둘 다를 의미하는 것으로 이해될 것이다. 본 발명에 따르면, 상기 아크릴 수지는 히드록실 작용성 아크릴 단량체, 스티렌 및/또는 염화 비닐 단량체를 배제하거나 실질적으로 함유하지 않을 수 있으며, 이와 관련하여, "실질적으로 함유하지 않는"은 이들 단량체가 의도적으로 아크릴의 중합에 사용되지 않으며 따라서 단량체의 총 중량을 기준으로 1 중량% 이하의 양으로 존재한다는 것을 의미한다. 상기 아크릴 수지는 에틸 아크릴레이트 및/또는 아크릴아미드, 예컨대 n-부톡시 메틸 아크릴아미드를 배제할 수 있다. 또한, 본 조성물에 아크릴 수지를 사용하는 경우, (메트)아크릴 수지에는 미반응 불포화기가 실질적으로 없을 수 있다. 즉, (메트)아크릴 수지의 형성시에 (메트)아크릴 단량체의 반응은 불포화기를 소비할 것이다. 따라서, 본 발명에 따라 사용되는 (메트)아크릴 수지는 방사선 경화성이 아니며, 단량체의 반응시 (메트)아크릴 수지에 잔류할 수 있는 잔류 불포화기는 (메트)아크릴 수지가 방사선 경화성으로 되게 하기에 충분하지 않다.
위에서 언급한 바와 같이, 본 발명의 조성물은 하나 이상의 가교제를 포함하는 가교제를 포함할 수 있다. 벤조구아나민이 특히 적합한 가교제이고, 사용되는 경우, 이는 조성물의 총 고형분 중량을 기준으로 5 중량% 이상, 예컨대 7.5 중량% 이상 또는 10 중량% 이상, 및 예컨대 35 중량% 이하, 30 중량% 이하 또는 25 중량% 이하의 양으로 조성물에 존재할 수 있다. 이들 파라미터 내의 임의의 중량% 범위가 사용될 수 있다. 10 내지 30 중량%가 특히 적합하다. 페놀 수지 또는 가교제, 예컨대 페놀 포름알데히드 수지가 또한 단독으로 또는 다른 가교제와 함께 본 발명에 따라 사용된 조성물에 포함될 수 있다. 그러나 특정 용도의 경우 패키징 산업에서 코팅 조성물에 사용되는 페놀계의 양은, 제거하지 않는다면, 최소화하는 것이 바람직할 수 있다. 페놀계는 종종 포름알데히드로 제조되므로 포름알데히드를 조성물에 도입하는 것이 이해될 것이다. 놀랍게도 셸락을 또한 포함하는 조성물에서 페놀계의 양이 최소화되고 심지어 제거될 수 있음이 발견되었다. 예를 들어, 전형적인 상업용 코팅 조성물은 50 중량%의 페놀계를 함유할 수 있다. 본 발명에 따라 사용되는 코팅 조성물은 상기 조성물의 총 고형분 중량을 기준으로 40 중량% 이하, 예컨대 30 중량% 이하, 25 중량% 이하, 20 중량% 이하, 15 중량% 이하, 10 중량% 이하, 5 중량% 이하, 2 중량% 이하 또는 1 중량% 이하의 페놀 수지를 함유할 수 있다. 상기 조성물은 또한 페놀계를 전혀 함유하지 않을 수 있으며, 이는 임의의 첨가된 페놀계를 전혀 함유하지 않고 다른 코팅 성분을 통해 미량의 페놀계가 도입된 것임이 이해될 것이다.
다른 성분들도 상기 조성물에 포함될 수 있다. 예를 들어, 에폭시화 식물성 오일("EVO")이 사용될 수 있고, 상업적으로 입수하거나 식물성 오일을 에폭시화함으로써 제조될 수 있다. 식물성 오일은 옥수수, 면화씨, 아마씨, 유채, 톨(tall), 팜, 땅콩, 참깨, 해바라기 및 대두를 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 에폭시화 대두유("ESBO")가 특히 적합하며, 홀스타(Hallstar) (예컨대 플라스트홀 에소(PLASTHALL ESO)) 및 아르케마(Arkema) (예컨대 비코플렉스(VIKOFLEX) 7170과 같은 비코플렉스(VIKOFLEX) 계열)와 같은 여러 공급처에서 상업적으로 입수가능하다. ESBO 및 기타 에폭시화 식물성 오일은 염화 비닐을 사용하는 재료에서의 가소제로 알려져 있다. 놀랍게도, 아민 종결된 폴리아미드를 갖는 EVO를 포함하는 코팅 조성물은, 이 조성물이 경화될 때, EVO만 또는 아민 종결된 폴리아미드만을 갖는 경화된 조성물과 비교하여, 금속 기판에 더 큰 내식성을 부여한다는 것이 발견되었다. 본 발명에 따라 사용되는 조성물에 사용되는 경우 EVO의 양은 조성물의 총 고형분 중량을 기준으로 예컨대 5 중량% 이상, 7.5 중량% 이상, 10 중량% 이상 또는 12 중량% 이상 및 예컨대 20 중량% 이하 또는 15 중량% 이하로 변할 수 있다. 이들 파라미터 내의 임의의 중량% 범위가 사용될 수 있다. 10 내지 12 중량%가 특히 적합할 수 있다.
임의의 아민 종결된 폴리아미드가 본 발명에 따라 사용된 조성물에 사용될 수 있다. 상기 폴리아미드는 예를 들어, 이량체 산을 기초로 할 수 있다. 상기 폴리아미드에 적합한 아민가는 사용자의 요구에 따라 달라질 수 있고, 예를 들어 메틸 바이올렛 지시약을 사용한 HBr/아세트산 중의 HBr에 의한 적정에 의해 측정될 때, 아민가는 예를 들어 50 내지 250, 예컨대 220 내지 250, 또는 232 내지 242의 범위일 수 있다. 폴리아미드의 점도 또한 변할 수 있고, 40℃에서 브룩필드(Brookfield) 점도계에 의해 20 RPM에서 #3 스핀들로 측정될 때, 예를 들어 400 내지 800, 예컨대 550 내지 700 포와즈(poise)의 범위일 수 있다. 폴리아미드는 예컨대 헥시온(Hexion)으로부터의 에피큐어(EPIKURE) 계열과 같이 널리 입수가능하다. 상기 조성물 중 아민 종결된 폴리아미드의 양은 조성물의 총 고형분 중량을 기준으로 하여 예컨대 2 중량% 이상, 3.5 중량% 이상, 또는 5 중량% 이상 및 예컨대 15.0 중량% 이하, 12.5 중량% 이하, 또는 10 중량% 이하와 같이 변할 수 있다. 이들 파라미터 내의 임의의 중량% 범위가 사용될 수 있다. 3 내지 12 중량%가 특히 적합할 수 있다.
본 발명에 따라 사용된 조성물이 EVO를 포함하는 경우, 상기 EVO는 코팅 조성물에 첨가하기 전에 다른 코팅 성분과 사전 반응될 수 있거나 상기 코팅 조성물의 경화 시에만 다른 코팅 성분과 반응될 수 있다. 예를 들어, EVO는 조성물에서 다른 코팅 성분 중 어느 것과도 사전 반응하지 않는 것이 바람직할 수 있다. EVO는 열 경화 시에만 아민 종결된 폴리아미드(사용되는 경우)와 반응하는 것이 바람직할 수 있다. 열에 의해 경화될 때, EVO의 옥시란 작용기는 아민 종결된 폴리아미드의 1차 아민과 반응하여 하이드록실 및 2차 아민을 형성한다. 경화 동안의 상기 반응은 FDA에 의해 규제되는 적용분야에 특히 적합하다. 대안적으로 및 특히, FDA 고려 사항이 관련이 없는 경우, 상기 EVO는 경화 전에 아민 종결된 폴리아미드 또는 다른 코팅 성분과 사전 반응될 수 있다. 상기 EVO는 임의의 다른 성분과 에스테르교환 반응을 거치지 않으며, 가소제 또는 염화수소 제거제가 아니다.
실리콘, 예컨대 실리콘 수지 또는 실리콘 수지들의 조합물이 본 발명에 따라 사용된 조성물에 사용될 수 있다. 실란올 작용성 실세스퀴옥산을 포함하는 실세스퀴옥산 수지가 특히 적합하다. 실란올 작용성 실세스퀴옥산을 포함하는 적합한 실리콘 수지는 다우 케미칼(Dow Chemical)로부터 알에스엔(RSN) 라인으로 상업적으로 입수가능하다. 예를 들어, RSN 217은 완전히 페닐화된 실란올 작용성 실세스퀴옥산이며 치환도가 1.0이다. 예를 들어, RSN 233은 페닐 대 메틸 비가 1.3 : 1이고 치환도가 1.15 인 실란올 작용성 실세스퀴옥산이다. 예를 들어, RSN 255는 또한 페닐 대 메틸 비가 0.84 : 1이고 치환도가 1.05인 실란올 작용성 실세스퀴옥산이다. 이러한 모든 값은 제조업체 다우에서 보고한 대로이다. 하나 이상의 규소-결합된 수소를 포함하는 실리콘 혼합물 및 하나 이상의 에틸렌성 불포화기를 포함하는 실리콘, 예컨대 미국 특허 제 15/278064호에 기재된 실리콘 성분이 또한 사용하기에 적합하다. 조성물 중 실리콘 수지의 양은 조성물의 총 고형분 중량을 기준으로 예컨대 10 중량% 이상, 15 중량% 이상, 20 중량% 이상 또는 25 중량% 이상, 및 예컨대 60 중량% 이하 또는 50 중량% 이하 또는 40 중량% 이하와 같이 변할 수 있다. 이들 파라미터 내의 임의의 중량% 범위가 사용될 수 있다. 15 내지 50 중량%가 특히 적합할 수 있다.
본 발명에 따라 사용되는 코팅 조성물은 물 또는 유기 용매를 포함하는 용매를 하나 이상 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"는 글리콜 에테르 아세테이트를 포함한다. 용매는 비-수성 용매일 수 있다. "비-수성 용매" 및 유사 용어는 용매의 50% 미만이 물임을 의미한다. 예를 들어, 용매의 10% 미만, 또는 심지어 5% 또는 2% 미만이 물일 수 있다. 50% 미만의 양으로 물을 포함하거나 배제하는 용매들의 혼합물이 "비-수성 용매"를 구성할 수 있음이 이해될 것이다. 상기 조성물은 수성 또는 수-계(water-based)일 수 있다. 이는 용매의 50% 이상이 물임을 의미한다. 이들 실시양태는 50% 미만, 예컨대 20% 미만, 10% 미만, 5% 미만 또는 2% 미만의 용매를 갖는다.
상기 조성물은 고형분 입자 형태, 즉 분말 코팅일 수 있다. 이러한 코팅은 경화 시 물만 방출되기 때문에, 환경 친화적인 것으로 이해될 것이다.
원하는 경우, 상기 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, 그라인딩 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 가시적 효과를 부여하는 임의의 물질을 의미한다. 상기 착색제는 별개의 입자, 분산액, 용액 및/또는 박편(flakes)과 같은 임의의 적합한 형태로 코팅에 첨가될 수 있다. 단일 착색제 또는 2종 이상의 착색제의 혼합물이 본 발명의 코팅에 사용될 수 있다. 패키징 코팅에 특히 적합한 것은 식품 접촉용으로 승인된 것, 예를 들면 이산화 티타늄, 흑색 산화철과 같은 산화철, 카본블랙, 울트라마린 블루, 프탈로시아닌 예컨대 프탈로시아닌 블루 및 프탈로시아닌 그린, 산화 크롬 예컨대 산화 크롬 그린 (식품 접촉용으로 적합하지 않음-산화 크롬 제외), 흑연 피브릴, 페리드(ferried) 옐로우, 퀸도 레드 및 이들의 조합물 및 연방 규정 규약 제 178.3297조 (본원에 참조로 인용된다)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 틴트뿐만 아니라 특수 효과 조성물을 포함한다. 착색제는 예를 들어, 사용 조건 하에서 불용성이지만 습윤성인 미분된(finely divided) 고형분 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 아크릴 그라인딩 비히클과 같은 그라인딩 비히클을 사용하여 그라인딩에 의해 코팅 내로 혼입될 수 있으며, 그 사용은 당업자에게 친숙할 것이다.
예시적인 안료 및/또는 안료 조성물은 카바졸 디옥사진 조질(crude) 안료, 아조, 모노아조, 디스아조, 나프톨 AS, 염 유형 (레이크), 벤즈이미다졸론, 축합물, 금속 착물, 이소인돌리논, 이소인돌린 및 다환형 프탈로시아닌, 퀴나크리돈, 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 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다. 용어 "안료" 및 "착색제"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, 상기 착색제는 나노입자 분산액을 비롯한(이에 제한되지 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 150nm 미만, 예컨대 70nm 미만, 또는 30nm 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 포함된 미국 특허 제 6,875,800 B2호에서 확인된다. 나노입자 분산액은 또한 결정화, 침전, 기상 축합 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 미세 입자"가 분산되어 있는 연속 상을 지칭한다. 수지-코팅된 나노입자의 예시적인 분산액 및 이의 제조 방법은 예를 들어 미국 특허 제 7,605,194호 (컬럼 3, 56행 내지 컬럼 16, 25행)에 기재되어 있으며, 이의 인용 부분을 본원에 참고로 인용한다.
사용될 수 있는 특수 효과 조성물의 예는 반사성, 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 인지 가능한 특성을 제공할 수 있다. 예를 들어, 특수 효과 조성물은 색 이동을 생성하여, 코팅을 상이한 각도에서 볼 때 코팅의 색이 변하도록 할 수 있다. 예시적인 색상 효과 조성물은 본원에 참고로 포함된 미국 특허 제 6,894,086호에서 확인된다. 추가의 색상 효과 조성물은 투명 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 노출시킴으로써 활성화될 수 있다. 조성물이 여기될 때 분자 구조가 변경되고, 변경된 구조는 그 조성물의 원래 색과 다른 새로운 색을 나타낸다. 복사선에 대한 노출이 제거되면, 광 변색성 및/또는 감광성 조성물은 휴지 상태(state of rest)로 복귀할 수 있으며, 이 상태에서 조성물의 원래 색상이 되돌아 온다. 예를 들어, 상기 광 변색성 및/또는 감광성 조성물은 여기되지 않은 상태에서 무색일 수 있고 여기된 상태에서 색상을 나타낼 수 있다. 전체 색상-변화는 몇 밀리초 내지 몇 분, 예컨대 20초 내지 60초 내에 나타날 수 있다. 광 변색성 및/또는 감광성 조성물의 예는 광 변색성 염료를 포함한다.
감광성 조성물 및/또는 광 변색성 조성물은 중합체 및/또는 중합가능 성분의 중합체성 물질과 회합되고/되거나 예를 들면 공유 결합에 의해 적어도 부분적으로 결합될 수 있다. 감광성 조성물이 코팅 외부로 이동하여 기판 내로 결정화될 수 있는 일부 코팅과 대조적으로, 본 발명에 따른 중합체 및/또는 중합가능 성분에 회합되고/되거나 그에 적어도 부분적으로 결합된 감광성 조성물 및/또는 광 변색성 조성물은 코팅 외부로의 이동을 최소로 나타낸다. 예시적인 감광성 조성물 및/또는 광 변색성 조성물 및 이의 제조 방법은 미국 특허 제 8,153,344호에 기재되어 있으며, 관련 부분을 본원에 참고로 인용한다.
일반적으로, 착색제는 원하는 가시적 및/또는 색상 효과를 부여하기에 충분한 양으로 존재할 수 있다. 착색제는 조성물의 총 중량을 기준으로 조성물의 1 내지 65 중량%, 예컨대 3 내지 40 중량% 또는 5 내지 35 중량%를 구성할 수 있다.
"내마모성 입자"는 코팅에 사용될 때, 이 입자가 없는 동일한 코팅과 비교하여 코팅에 일정 수준의 내마모성을 부여하는 것이다. 적합한 내마모성 입자는 유기 및/또는 무기 입자를 포함한다. 적합한 유기 입자의 예는 다이아몬드 더스트(dust) 입자와 같은 다이아몬드 입자 및 탄화물 물질로부터 형성된 입자를 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 카바이드 입자의 예는 탄화티타늄, 탄화규소 및 탄화붕소를 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 적합한 무기 입자의 예는 실리카, 알루미나, 알루미나 실리케이트, 실리카 알루미나, 알칼리 알루미노실리케이트, 보로실리케이트, 질화붕소 및 질화규소를 포함하는 질화물, 이산화티타늄 및 산화아연을 포함하는 산화물, 석영, 하석 석장암(nepheline syenite), 산화 지르코늄 형태 등의 지르콘, 바델라이트, 및 유디아라이트를 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 임의의 크기의 입자들이 사용될 수 있으며, 또한, 상이한 입자(들) 및/또는 상이한 크기의 입자(들)의 혼합물이 사용될 수 있다. 예를 들어, 입자(들)는 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, 예를 들어 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, 실리콘 또는 파라핀과 같은 왁스가 또한 사용될 수 있다.
본 발명에 따라 사용된 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 때로는 "BPA 비-의도"로 지칭되는데, 그 이유는 BPA의 유도체 또는 잔기를 비롯한 BPA가 의도적으로 첨가되지 않았지만 불순물 또는 환경으로부터의 불가피한 오염으로 인해 미량으로 존재할 수 있기 때문이다. 상기 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 상기 코팅 조성물이 상기 언급된 화합물, 이의 유도체 또는 잔기 중 임의의 것을 1000 ppm (parts per million) 미만으로, "본질적으로 함유하지 않는"은 100 ppm 미만으로, "전혀 함유하지 않는"은 20 ppb (parts per billion) 미만으로 포함함을 의미한다. 본 발명에 따라 사용되는 코팅 조성물은 금속성 은, 금속성 구리 등과 같은 금속을 실질적으로, 본질적으로 및/또는 전혀 함유하지 않을 수 있다.
본 발명에 사용된 조성물은 전기 코팅, 분무, 정전(electrostatic) 분무, 침지, 롤링, 브러슁 등과 같은 당 업계의 표준 수단에 의해 적용될 수 있다.
상기 조성물은 0.04 밀(mil) 내지 4 밀, 예컨대 0.3 내지 2 밀 또는 0.7 내지 1.3 밀의 건조 필름 두께로 금속 캔에 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 적용에서, 1 내지 20 마이크론, 예컨대 2 내지 6 마이크론의 건조 필름 두께가 바람직하다.
본 발명의 금속 캔은 셸락을 포함하는 코팅으로 적어도 부분적으로 코팅된다. 이러한 조성물은 단독으로, 또는 하나 이상의 다른 조성물과 조합하여, 예컨대 둘 이상의 층을 갖는 코팅 시스템으로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 셸락을 포함하는 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. 셸락을 포함하는 코팅은 패키징 "사이즈" 코팅, 워시 코트, 스프레이 코트, 단부(end) 코트 등으로 사용될 수 있다. 본 발명의 금속 캔은 셸락을 포함하는 코팅으로 적어도 부분적으로 내부 및/또는 외부가 코팅될 수 있다.
금속 캔에 다양한 전처리 및 코팅을 적용하는 것은 잘 확립되어있다. 이러한 처리 및/또는 코팅은, 처리 및/또는 코팅이 부식 지연 또는 억제, 장식 코팅 제공, 제조 공정 동안 취급 용이성 제공 등에 사용되는 것들을 포함한다. 내용물이 용기의 금속과 접촉하는 것을 방지하기 위해 이러한 캔의 내부에 코팅이 적용될 수 있다. 금속과 식품, 음료 또는 화장품 사이의 접촉은 예를 들어, 금속 용기의 부식을 초래할 수 있으며, 이는 식품, 음료 또는 화장품을 오염시킬 수 있다. 캔의 내용물이 산성 특성인 경우에 특히 그러하다. 금속 캔의 내부에 적용된 상기 코팅은 제품의 충전 선과 캔 뚜껑 사이의 영역인 캔의 헤드스페이스에서 부식을 방지하는데 도움이 된다. 헤드 스페이스에서의 부식은 특히 염분 함량 및/또는 산 함량이 높은 식품에서 문제가 된다. 코팅은 금속 캔 외부에도 적용될 수 있다. 본 발명에 따라 사용된 코팅은, 캔의 단부를 만드는 코일형 금속 스톡 ("캔 단부 스톡"), 및 단부 캡 및 클로저를 만드는 코일형 금속 스톡 ("캡/클로저 스톡")과 같은 코일형 금속 스톡에 적용될 수 있다. 캔 단부 스톡 및 캡/클로저 스톡에 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 "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/클로저가 형성한 후에 코팅하는 것도 가능하다. 비교적 엄격한 온도 및/또는 압력 요건으로 처리되는 캔 코팅은 또한 팝핑, 부식, 블러슁 및/또는 블리스터링에 대해 내성이 있어야 한다.
본 발명에 따른 금속 캔은, 임의의 식품, 음료, 화장품 또는 다른 품목을, 특히 제조 지점에서 소비자로의 운송 및 소비자에 의한 후속 저장을 위해 함유하는데 사용되는 캔을 포함한다. 따라서, 금속 캔은, 소비자에 의해 개봉될 때까지, 및 종종 개봉 후에, 예를 들어 헤어 제품, 자외선 차단제 등과 같은 화장품을 분배하는 일체주조 튜브 및 자외선 차단제, 벌레 스프레이, 세정제 등을 분배하는 다른 에어로졸 캔의 경우에, 그 내용물이 열화되지 않도록 밀봉된 것으로 이해될 수 있다. 제조업체는 종종 식품이나 음료에 부패되지 않을 기간을 확인하는데, 이 기간은 일반적으로 몇 개월에서 몇 년에 이른다. 따라서, 본 "금속 캔"은 소비자가 식품을 제조 및/또는 저장할 수 있는 저장 용기 또는 금속 팬 또는 제빵기구와 구별되며; 이러한 용기는 비교적 단기간 동안 식품의 신선도 또는 완전성을 유지한다. "금속 캔"이라는 용어는, 식품/음료/화장품 제조업자에 의해 밀봉되어 소비자가 그러한 패키지를 개방할 때까지 내용물의 부패를 최소화하거나 배제하는 임의의 유형의 금속 캔, 용기 또는 임의의 유형의 리셉터클 또는 그 일부를 포함한다. 금속 캔의 일례는 식품 캔이며, "식품 캔(들)"이라는 용어는 본원에서 임의의 유형의 음식 및/또는 음료를 보유하기 위해 사용되는 캔, 용기 또는 임의의 유형의 리셉터클 또는 그 부분을 지칭하기 위해 사용된다. "음료 캔"은 음료가 패키징된 식품 캔을 보다 구체적으로 지칭하기 위해 사용될 수도 있다. 용어 "금속 캔(들)"은 구체적으로 식품 캔 (음료 캔 포함)을 포함하고, 특히 "개방 용이성 단부(E-Z 개방 단부)"를 포함하는 "캔 단부"(이는 일반적으로 캔 단부 스톡으로부터 스탬핑되고 식품 및 음료 패키징과 함께 사용된다)를 포함한다. "금속 캔"이라는 용어는 구체적으로, 병 뚜껑, 스크루 탑 캡 및 임의의 크기의 뚜껑, 러그 캡(lug cap) 등과 같은 금속 캡 및/또는 클로저를 포함한다. 금속 캔은, 개인 관리 제품과 같은 화장품, 벌레 스프레이, 스프레이 페인트 및 기타 에어로졸 캔에 패키징하기에 적합한 화합물을 포함하지만 이에 제한되지 않는 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.
상기 코팅은 금속 캔의 내부 및/또는 외부에 적용될 수 있다. 예를 들어, 상기 코팅은 2-피스 식품 캔, 3-피스 식품 캔, 캔 단부 스톡 및/또는 캡/클로저 스톡을 제조하는 데 사용되는 금속 상에 롤 코팅되거나 분무될 수 있다. 상기 코팅은 예컨대 롤 코팅 또는 스프레이 코팅에 의해 코일 또는 시트에 적용되고, 이어서 코팅은 경화되고, 캔 단부가 스탬핑되어 완제품, 즉 캔 단부로 가공될 수 있다. 상기 코팅은 또한, 캔의 바닥부에 림 코트로서 적용될 수 있으며 이러한 적용은 롤 코팅에 의해 수행될 수 있다. 상기 림 코트는 캔의 지속적인 제조 및/또는 가공동안 개선된 취급성을 위해 마찰을 감소시키는 기능을 한다. 상기 코팅은 또한 캡 및/또는 클로저에 적용될 수 있으며, 이러한 적용례는, 예를 들어, 캡/클로저의 형성 전 및/또는 후에 적용되는 보호 바니시(varnish) 및/또는 캡 (특히 캡의 바닥에 스코어링된 이음매를 갖는 것)에 적용된 착색된 에나멜 포스트를 포함할 수 있다. 장식된 캔 스톡 또한 본원에 기재된 코팅으로, 외부적으로 부분적으로 코팅될 수 있고, 장식되고 코팅된 캔 스톡은 다양한 금속 캔을 형성하는 데 사용된다. 상기 코팅은 예컨대 스프레이 코팅에 의해 금속 캔의 내부에 적용될 수 있으며, 유일한 내부 코팅으로서, 셸락을 포함하는 층 위에 있는 다른 코팅층과 함께, 아래에 있는 다른 코팅층과 함께, 또는 위와 아래의 다른 코팅층과 함께 사용될 수 있다.
기판에 적용된 후, 상기 코팅 조성물은 임의의 적절한 수단에 의해 경화될 수 있다. 일부 적용에서, 15분 이하, 예컨대 5분 이하, 또는 4.5분 이하 동안, 425℉ 이하, 예컨대 415℉ 이하 또는 400℉ 이하에서의 경화가 요구될 수 있고, 본 발명에 따라 달성될 수 있다. 적용례에 따라 더 짧은 기간 동안 더 높은 온도에서와 같은 다른 경화 조건도 적절할 수 있다. 예를 들어, 1분 이하, 예컨대 30초 이하 동안 800℉의 온도가 바람직할 수 있다.
본원에 사용될 때, 달리 명시적으로 언급되지 않는 한, 용어가 명백하게 나타나지 않더라도, 값, 범위, 양 또는 백분율을 나타내는 것과 같은 모든 숫자는 "약"이라는 단어가 앞에 나오는 것처럼 읽을 수 있다. 또한, 본원에 인용된 임의의 수치 범위는 그 안에 포함된 모든 부분 범위를 포함하는 것으로 의도된다. 단수형은 복수형을 포함하고 그 반대도 마찬가지이다. 예를 들어, 본 명세서에서 셸락을 포함하는 코팅 조성물, 실리콘, 아민 종결된 폴리아미드, EVO, 필름-형성 성분, 필름-형성 수지, 가교제 등이 단수 형태로 참조될지라도 이들 각각 및 임의의 다른 성분들 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. (메트)아크릴 및 이와 유사한 용어는 아크릴 및 메타크릴 둘 다를 지칭한다. "포함하는", "예컨대" 및 유사 용어는 예를 들어 포함하지만, 이에 제한되지 않음을 의미한다. 범위가 주어지는 경우, 이들 범위의 임의의 끝점들 및/또는 그 범위 내의 수치는 본 발명의 범위 내에서 조합될 수 있다. 최대량 및 최소량이 제공될 때, 이러한 범위 내의 성분 수의 범위를 특정하기 위해 임의의 이러한 양을 조합할 수 있으며 본 발명의 범위 내에서 조합될 수 있다. 본 명세서 및 청구 범위에서 사용된 단어 "포함하는" 및 용어 "포함하는"의 형태는 본 발명을 제한하지 않아 임의의 변형 또는 추가를 배제하지 않는다. 또한, 본 발명이 "포함하는" 이라는 용어로 기술되어 있지만, 본 명세서에 상세히 기술된 공정, 재료 및 코팅 조성물은 또한 "본질적으로 구성되는" 또는 "구성되는" 것으로 설명될 수도 있다.
본 발명의 비제한적인 양태는 다음을 포함한다:
1. 셸락을 포함하는 코팅 조성물로 적어도 부분적으로 코팅된 금속 캔.
2. 양태 1에 있어서, 상기 셸락이 조성물의 총 고형분 중량을 기준으로 상기 조성물의 5 내지 40 중량%로 포함되는, 캔.
3. 상기 양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 코팅 조성물이 에폭시화 식물성 오일, 예컨대 에폭시화 대두 오일을, 상기 조성물의 총 고형분 중량을 기준으로 예컨대 10 내지 15 중량%의 에폭시화 대두 오일을 포함하는, 캔.
4. 상기 양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 코팅 조성물이, 아민 종결된 폴리아미드, 예컨대 메틸 바이올렛 지시약을 사용하여 HBr/아세트산 중 HBr에 의한 적정으로 측정된 아민가가 220 내지 250인 폴리아미드를 포함하는, 캔.
5. 상기 양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 코팅 조성물이, 실리콘, 예컨대 실란올 작용성 실세스퀴옥산 실리콘 수지를 포함하는 실리콘을 포함하는, 캔.
6. 상기 양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 코팅 조성물이 상기 코팅의 총 고형분 중량을 기준으로 40 중량% 이하의 페놀 수지를 포함하는, 캔.
7. 양태 6에 있어서, 상기 조성물이 상기 코팅의 총 고형분 중량을 기준으로 10 중량% 이하의 페놀 수지를 포함하는, 캔.
8. 양태 6에 있어서, 상기 조성물이 상기 코팅의 총 고형분 중량을 기준으로 5 중량% 이하의 페놀 수지를 포함하는, 캔.
9. 양태 6에 있어서, 상기 조성물이 상기 코팅의 총 고형분 중량을 기준으로 1 중량% 이하의 페놀 수지를 포함하는, 캔.
10. 전술한 양태 중 어느 하나에 있어서, 아크릴 수지를 추가로 포함하는 캔.
11. 양태 10에 있어서, 아크릴 수지는 (메트)아크릴산 및 알킬 (메트)아크릴레이트로부터 유도된 구조적 단위를 포함하는 캔.
12. 전술한 양태 중 어느 하나에 있어서, 벤조구아나민을 추가로 포함하는 캔.
13. 전술한 양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 캔이 셸락을 포함하는 코팅 조성물로 내부가 적어도 부분적으로 코팅되는, 캔.
14. 전술한 양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 코팅 조성물은 하이드록실 작용성 아크릴 모노머, 스티렌 및/또는 아크릴 아마이드를 실질적으로 함유하지 않는, 캔.
15. 양태 13에 있어서, 상기 캔이, 다른 코팅 조성물 없이, 셸락을 포함하는 상기 코팅 조성물로 적어도 부분적으로 내부가 코팅되는, 캔.
본 발명의 특정 실시양태가 예시의 목적으로 위에서 설명되었지만, 본 발명의 세부 사항의 많은 변형이 본원에 첨부된 청구범위에서 정의된 발명을 벗어나지 않고 이루어질 수 있음이 당업자에게 명백할 것이다.
실시예
실시예 1
나타낸 성분들을 카울(Cowels)형 믹서에서 1100 rpm의 고속으로 혼합함으로써 코팅 조성물 A를 제조하였다.
코팅 A 수지 고형분
성분 중량% 수지 고형분
아크릴 A 20
홀스터(Hallstar)로부터의 에폭시화 대두 오일 9.3
EPIKURE 31151 8.2
CYMEL 11232 12.5
RSN 233 실리콘3 40.2
RENSHEL 1014 9.8
100
1EPIKURE 3115 = 아민 종결된 폴리아미드
2CYMEL 1123 = 올넥스(Allnex)로부터의 벤조구아나민
3RSN 233 = 다우 케미칼(Dow Chemical)로부터의 실세스퀴옥산 실리콘
4RENSHEL 101 = 렌쉘(Renshel)로부터의 셸락
아크릴 A 고형분 중량%
스티렌 30%
부틸 아크릴레이트 39%
메타크릴산 30%
n-BMA 1%
100%
상기 제조된 혼합물은, 30% 고형분을 갖고 78℉의 온도에서 포드 컵 #4를 사용하여 측정할 때 22초의 점도를 갖도록 물에 분산되었다.
물 내의 코팅 A 용액
부틸 셀로솔브 중 35% 고형분의 아크릴 A 565
100% 고형분의 에폭시화 대두 오일 92
부탄올 중 80% 고형분의 EPIKURE 3115 102
100% 고형분의 CYMEL 1123 124
부탄올 중 70% 고형분의 RSN 233 실리콘 569
부탄올 중 60% 고형분의 RENSHEL 162
탈이온수 1688
계 3300
실시예 2
하기에 나타낸 성분을 카울형 믹서에서 1100 rpm의 고속으로 혼합함으로써 코팅 조성물 B를 제조하였다.
코팅 B 수지 고형분
성분 중량% 수지 고형분
아크릴 A 18.7
홀스타(Hallstar)로부터의 에폭시화 대두 오일 10.7
EPIKURE 3115 8.2
CYMEL 1123 12.5
RSN 233 실리콘 35.1
RENSHEL 101 14.8
100
상기 제조된 혼합물은, 30% 고형분을 갖고 78℉의 온도에서 포드 컵 #4를 사용하여 측정할 때 22초의 점도를 갖도록 물에 분산되었다.
물 내의 코팅 B 용액
물 중 35% 고형분의 아크릴 A 529
100% 고형분의 에폭시화 대두 오일 106
부탄올 중 80% 고형분의 EPIKURE 3115 @ 101
100% 고형분의 CYMEL 1123 123
부탄올 중 70% 고형분의 RSN 233 실리콘 496
부탄올 중 60% 고형분의 RENSHEL 244
탈이온수 1700
계 3300
실시예 3
하기에 나타낸 성분들을 카울형 믹서에서 1100 rpm의 고속으로 혼합함으로써 코팅 조성물 C를 제조하였다.
코팅 C 수지 고형분
성분 중량% 수지 고형분
아크릴 A 18.2
홀스타로부터의 에폭시화 대두 오일 11.7
EPIKURE 3115 7.6
CYMEL 1123 12.1
RSN 233 실리콘 10.2
RENSHEL 101 40.2
100
상기 제조된 혼합물은, 30% 고형분을 갖고 78℉의 온도에서 포드 컵 #4를 사용하여 측정할 때 22초의 점도를 갖도록 물에 분산되었다.
물 내의 코팅 C 용액
물 중 35% 고형분의 아크릴 A 515
100% 고형분의 에폭시화 대두 오일 116
부탄올 중80% 고형분의 EPIKURE 3115 94
100% 고형분의 CYMEL 1123 120
부탄올 중 70% 고형분의 RSN 233 silicone 144
부탄올 중 60% 고형분의 RENSHEL 663
탈이온수 1648
계 3156
실시예 4
코팅 A 내지 C는 300×407 캔 상에 300 mg +/- 10 mg 의 필름 중량으로 다음 체류 시간 및 스프레이 노즐로 노드슨 MEG 건을 사용하는 스프리마그 (Sprimag) 상업용 스프레이 머신으로 에어리스 스프레이 적용되었다.
스프레이 파라미터
체류 시간(밀리초) 노즐 타입 기압
건 #1 108 MS 1097007 750 psi
건 #2 100 MS 121999 800 psi
스프레이-적용된 캔을 캔(돔)의 바닥이 1분 45초 동안 400℉ 이상의 온도에 도달하도록 하는 오븐 설정으로 내부 베이크 오븐에서 경화시켰다. 테스트 팩의 경우, 시판되는 치킨 누들 수프를, 160℉로 가열한 다음 스프레이-적용되고 경화된 300×407 캔에 헤드 스페이스 3/16으로 넣었다. 캔의 단부를 봉합하였다. 이어서, 캔을 250℉에서 1시간 동안 스팀 처리하였다. 처리 후, 이 캔을 밤새 실온으로 냉각시키고 최종적으로 1주 또는 2주 동안 120℉에서 저장하였다. 1주 또는 2주 후에, 아래에 나타낸 바와 같이, 부식은 1-10의 스케일로 가시적으로 평가되었으며, 이때 10은 부식되지 않음을 의미한다. 캔 상단 1인치 내의 8.0 이상의 등급은 일반적으로 허용 가능한 것으로 간주된다. 각각 3개의 캔을 시험했다.
테스트 팩 결과:
코팅 A
캔 상단 1/4인치에서의 부식 캔 상단 1인치에서의 부식
120℉에서 1주 120℉에서 1주
7.8 9.3
7.8 9.3
6.5 8.3
코팅 B
캔 상단 1/4인치에서의 부식 캔 상단 1인치에서의 부식
120℉에서 1주 120℉에서 1주
9.5 9.3
8.4 9.1
6.5 8.2
120℉에서 2주 120℉에서 2주
7.0 8.4
7.8 9.0
7.8 8.9
코팅 C
캔 상단 1/4인치에서의 부식 캔 상단 1인치에서의 부식
120℉에서 1주 120℉에서 1주
9.7 9.9
8.6 9.7
10 10
120℉에서 2주 120℉에서 2주
8.1 9.2
8.1 9.2
8.1 8.9
상기 표에서 알 수 있는 바와 같이, 셸락의 수준이 코팅 조성물에서 증가함에 따라, 특히 캔의 상단 1/4 인치 및 1인치에서, 내식성이 개선된다.
실시예 5
셸락을 갖는 및 갖지 않는 코팅 조성물을 하기 표에 나타낸 양 (g 및 % 수지 고형분으로 제공됨)을 사용하여 제조하였다. 적절한 크기의 스테인레스 스틸 혼합 용기에 폴리에스테르 수지를 부하하여 코팅을 제조하였다. 스테인레스 스틸 프로펠러 블레이드가 장착된 가벼운 믹서를 혼합 용기 내로 낮추고 교반을 중간 내지 고속 속도로 수행하였다. 계속 혼합하면서 나머지 성분들을 하나씩 첨가하였다. 마지막 성분을 첨가한 후, 조성물을 중간 내지 고속 속도로 15분 동안 혼합하였다.
코팅 D (그램/% 수지 고형분) 코팅 E (그램/% 수지 고형분)
폴리에스테르 수지5 64.52 / 74.76 64.52 / 83.16
페놀 수지6 12.5 / 14.48 12.5 / 16.12
RENSHEL 101 10.8 / 10.09 0 / 0
PM 아세테이트 53.48 / 0.0 49.96 / 0
윤활유 첨가제7 0.3 / 0.56 0.3 / 0.62
습윤제 첨가제8 0.2 / 0.10 0.2 / .11
5올넥스로부터의 PE 6607
6P올넥스로부터의 PHENODUR VPR-1785/65 B
7커스텀 신쎄시스 엘엘씨(Custom Synthesis LLC)로부터의 C-SYN Flex 211
8비와이케이 케미(ByK Chemie)로부터의 BYK-301
코팅 D 및 E를, 산업 표준 RDS 미터링 로드를 사용하여 주석-비함유 스틸 ("TFS") 및 주석-전기도금판 ("ETP")에 적용하고, 코팅을 드로잉하고 경화시켜 400℉에서 12분동안 16 내지 18 mg/4 in2의 건조 필름 두께로 하소하여 투명한 금 필름을 형성하였다. 이어서, 코팅된 금속을 하기에 나타낸 바와 같이 시험하였다.
블러쉬/물 얼룩: 투명한 필름은 블러쉬 또는 물 얼룩이 없음을 나타낸다. 불투명한 흰색 점이 없으면 물 얼룩이 없음을 나타낸다.
250℉에서 60분 동안 스팀 처리 전후의 크로스-해치: 산업 표준 크로스 해치 접착 시험기를 사용하여 코팅 표면에 크로스 해치 흠을 낸다. 그런 다음 3M 610 테이프를 크로스 해치에 단단히 부착한다. 이어서, 610 테이프를 빠르게 제거하고, 통과 또는 실패 기준에서 접착력을 평가하며, 이때 접착 손실이 없는 경우 코팅 통과를 의미하고, 최소 내지 심각한 접착 손실이 있는 경우 코팅 실패를 의미한다.
MEK 왕복 문지름: 2 파운드의 볼펜 해머의 둥근 단부에 2-겹의 의료용 거즈 정사각형 시트 2장을 적용함으로써 MEK 왕복 문지름을 측정한다. 거즈는 고무 밴드로 고정된다. MEK를 흠뻑 젖을 때까지 거즈에 적용한다. 그런 다음 수평으로 놓인 코팅된 패널의 상부 가장자리에 상기 해머를 놓는다. 그런 다음 상기 해머를 아래 위로 문질러 한 번의 왕복 문지름을 완성한다. MEK 왕복 문지름 부위에 맨(bare) 금속이 노출될 때까지 이 과정을 반복한다. MEK 왕복 문지름 횟수를 기록한다.
하기에 나타낸 결과는 코팅 D 및 코팅 E 둘 다로부터 얻어진 긍정적인 결과를 나타내며, 코팅 D는 더 높은 MEK 문지름으로 나타난 바와 같이 더 우수한 내식성을 갖는다.
코팅 D 코팅 E
TFS ETP TFS ETP
블러쉬/물 얼룩 통과 통과 통과 통과
크로스 해치 전 통과 통과 통과 통과
크로스 해치 후 통과 통과 통과 통과
MEK 6 17 4 7

Claims (11)

  1. 셸락(shellac)을 포함하는 코팅 조성물로 적어도 부분적으로 코팅된 금속 캔.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 셸락이 상기 조성물의 총 고형분 중량을 기준으로 상기 조성물의 5 내지 40 중량%로 포함되는, 금속 캔.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 코팅 조성물이 아크릴 수지를 추가로 포함하는, 금속 캔.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 코팅 조성물이 폴리에스테르 수지를 추가로 포함하는, 금속 캔.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 코팅 조성물이 에폭시화 식물성 오일, 아민 종결된 폴리아미드, 실리콘 및/또는 가교제를 추가로 포함하는, 금속 캔.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 코팅 조성물이
    에폭시화 대두 오일을 포함하는 에폭시화 식물성 오일;
    메틸 바이올렛 지시약을 사용하여 HBr/아세트산 중 HBr에 의한 적정으로 측정된 아민가가 220 내지 250인 아민 종결된 폴리아미드;
    실란올 작용성 실세스퀴옥산 실리콘 수지를 포함하는 실리콘; 및
    벤조구아나민을 포함하는 가교제
    를 포함하는, 금속 캔.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 코팅 조성물이 상기 조성물의 총 고형분 중량을 기준으로 10 중량% 이하의 페놀계를 포함하는, 금속 캔.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 코팅 조성물이 상기 조성물의 총 고형분 중량을 기준으로 5 중량% 이하의 페놀계를 포함하는, 금속 캔.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 코팅 조성물이 상기 조성물의 총 고형분 중량을 기준으로 1 중량% 이하의 페놀계를 포함하는, 금속 캔.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 캔의 내부가, 셸락을 포함하는 코팅 조성물로 적어도 부분적으로 코팅되는, 금속 캔.
  11. 제 3항에 있어서,
    상기 아크릴 수지가 스티렌을 실질적으로 함유하지 않는, 금속 캔.
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