[코오롱]내식성 및 내염성이 우수한 식음료 캔 코팅제


출원번호

10-2021-0029382

출원일자

2021년03월05일

우선권주장(우선권주장일)

10-2020-0028398 (2020년03월06일)

출원인

코오롱인더스트리 주식회사

공개번호(일자)

10-2021-0113088 (2021년09월15일)

발명의 명칭

알콕시화 레졸형 페놀 수지 및 이의 제조방법


알루미늄이나 알루미늄 스틸은 습기가 닿으면 녹이 슬기 마련인데, 왜 캔은 액체를 품고 있으면서도 녹이 슬지 않는 이유는 내면도료로 형성된 도막 덕분이다(그림1). 이 도막은 캔을 제조하기 전에 금속 상에 형성되기 때문에, 금속을 캔으로 가공하는 과정에서 도막이 캔으로부터 벗겨지거나 하지 않는 가공성과 금속 밀착성을 가짐과 동시에 가공 후에도 우수한 내식성 및 내염성을 가지는 것이 요구된다.

[그림1]식음료용 캔, 출처 국민일보

  

상기 도막을 형성할 때에 사용되는 도료로는 비스페놀A형 에폭시 수지를 주제로 해서, 페놀 수지를 경화제로서 사용하는 도료가 알려져 있다. 그러나 비스페놀A형 에폭시 수지에는 환경호르몬의 문제나 생물의 뇌에 영향을 줄 가능성이 지적되고 있는 비스페놀A가 제조 시의 미반응물로 포함되어버리는 경우가 있다. 또한, 상기 비스페놀A형 에폭시 수지를 포함하는 도료의 도막은 세제로 세정한 경우나 산·고온의 액체에 접촉시켰을 경우에 비스페놀A가 용출되는 문제가 있다. 때문에, 비스페놀A형 에폭시 수지를 사용하지 않는 캔용 도료가 요구되고 있다.

 

비스페놀A형 에폭시 수지의 대체 수지로서, 수산기를 갖는 아크릴 수지, 수산기를 갖는 알키드수지, 수산기를 갖는 폴리에스테르 수지 등을 들 수 있다. 또한 경화제의 경우, 에폭시 수지 및 폴리에스테르수지에 적용 가능한 비스페놀 프리 페놀 경화제로 크레졸, 파라-터트-부틸 페놀, 파라-터트-옥틸 페놀 등을 포함하는 알킬 페놀류를 원료로 사용한 기술이 활발히 개발 중인 상황이다.

 

코오롱인더스트리(이하, 코오롱)의 본 특허는 내식성, 내염성 및 색상 특성이 우수한 도막을 얻을 수 있는 알콕시화 레졸형 페놀 수지 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

 

본 특허의 알콕시화 레졸형 페놀 수지의 제조방법은

(a) 페놀 및 파라-알킬 페놀류의 혼합물인 페놀류 화합물, 및 알데하이드류 화합물을 염기성 화합물의 존재 하에서 반응시켜 레졸형 페놀 수지를 수득하는 단계; 및 (b) 상기 레졸형 페놀 수지와 알코올류 화합물을 반응시켜 알콕시화 레졸형 페놀 수지를 제조하는 단계를 포함한다.

 

본 특허의 알콕시화 레졸형 페놀 수지는 화학식 1로 표시되는 반복단위 및 하기 화학식 2로 표시되는 반복단위, 및 하기 화학식 3으로 표시되는 그룹을 적어도 하나 포함한다.

 

[화학식 1]

상기 화학식 1에서 n은 1 내지 10의 정수이고, R1은 수소 또는 하기 화학식 3으로 표시되고, R2는 수소 또는 탄소수 1 내지 2의 알킬기이다.

 

[화학식 2]


상기 화학식 2에서 m은 1 내지 10의 정수이고, R3은 탄소수 1 내지 8의 알킬기이고, R4는 수소 또는 탄소수 1 내지 2의 알킬기이다.

 

[화학식 3]


상기 화학식 3에서 R5a 및 R5b는 서로 독립적으로 수소 또는 탄소수 1 내지 2의 알킬기이고, R6은 수소 또는 탄소수 1 내지 20의 알킬기이다.

 

본 특허에서 p-크레졸, 페놀, 92% 파라포름알데하이드, n-부탄올 및 50% NaOH 수용액을 이용하여 실시예1 내지 3의 알콕시화 레졸형 페놀 수지를 제조하였으며, 페놀을 메타-크레졸로 대체하여 사용하여 비교예1 및 비교예2의 알콕시화 레졸형 페놀 수지를 제조하였다.

 

실시예 1~3 및 비교예 1~2로 얻어진 페놀 수지를 이용하여 아래와 같이 해 도료를 조정하고 그 도료를 주석도금강판에 도포 후 소부 처리를 하고, 가공성, 레토르트성, 내식성, 내염성 시험을 실시했다.

[표 1] 도막의 가공성, 레토르트성, 내식성 및 내염성 평가

 각 분석결과는 매우 양호(◎), 양호(○), 불량(△)로 표기하였다.

 

본 특허의 실시예에서 알콕시화 레졸형 페놀 수지를 사용한 도막이 비교예의 경우와 비교하여 가공성, 레토르트성, 내식성, 내염성 등의 전반적인 물성이 동등 내지는 우수한 수준을 보임을 확인할 수 있었다(표 1).

 

도료의 성능은 배합되는 경화제(페놀 수지)의 성질에 의해 크게 영향을 받는다. 종래의 비스페놀 프리 페놀 경화제를 제조하기 위한 방법은 대부분 메타-크레졸을 원료로 포함한다. 다른 원료에 비해 반응성이 좋은 메타-크레졸을 사용하면, 가공성, 금속 밀착성 등이 우수한 페놀 수지를 용이하게 제조할 수 있기 때문이다. 메타-크레졸을 원료로 제조한 페놀 수지는 캔 내면 도료의 경화제로 사용되어 가공성, 금속 밀착성 등이 우수한 성질을 가진다. 하지만 음료 또는 식품을 장기간 수용함에 따라 필수적으로 요구되는 보다 우수한 도막의 내식성 및 내염성에 관한 요구는 계속되고 있다.

 

상기 결과로부터 알콕시화 레졸형 페놀 수지의 제조에 있어서, 메타-크레졸을 대신하여 페놀을 원료로 사용함으로써 도막의 물성을 향상시킬 수 있음을 확인하였다

 

코오옹의 본 특허에 따른 알콕시화 레졸형 수지의 제조방법은 내식성, 내염성 및 색상 특성이 우수한 도막을 얻을 수 있는 경화제인 알콕시화 레졸형 페놀 수지를 제조할 수 있으며, 상기 알콕시화 레졸형 수지를 경화제로 포함하는 수지 조성물은 캔의 내면 코팅용 도막에 적용되어 목적하는 색상의 구현이 용이하고, 내용물을 장시간 보관한 이후에도 초기 색상을 유지할 수 있으며, 블러싱(blushing) 현상이 발생하지 않는 등 우수한 색상 특성을 발현하여 식음료 캔 내면 코팅에 유용할 것으로 판단된다.

 

 

 

특허법인 ECM

변리사 최자영

jychoi@ecmpatent.com

02-568-2675

“맥주캔 안에도 페인트가?” 식품 지켜주는 ‘제관용 도료’, 국민일보, 2016년 7월 20일

 

0

ECM IP&LAW FIRM

3F, 13, Teheran-ro 70-gil, Gangnam-gu, Seoul, Republic of Korea