초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
ㅇ 최종 목표
본 과제는 내열수성과 고가공성이 뛰어난 캔용 외면도료의 개발에 관한 것이다.
캔의 제조시 상품가치를 높이고 소비자의 구매 의욕을 불러일으키기 위해 외관을 미려하게 하고 담긴 식품을 안전하게 보존하고 편리하게 사용할 수 있도록 거듭 발전해왔다. 최근 캔은 일반적이고 전통적인 원통형의 형상에서 벗어나 다양한 디자인으로 변화되고 있고, 환경친화적인 포장 용기의 중요성이 강조되면서 가공이용이 하고 재활용이 가능한 캔의 사용이 증가되고 있다. 음료관 및 식관 의 외면도장은 내부식성 및

□ 연구개발 목표 및 내용
ㅇ 최종 목표
본 과제는 내열수성과 고가공성이 뛰어난 캔용 외면도료의 개발에 관한 것이다.
캔의 제조시 상품가치를 높이고 소비자의 구매 의욕을 불러일으키기 위해 외관을 미려하게 하고 담긴 식품을 안전하게 보존하고 편리하게 사용할 수 있도록 거듭 발전해왔다. 최근 캔은 일반적이고 전통적인 원통형의 형상에서 벗어나 다양한 디자인으로 변화되고 있고, 환경친화적인 포장 용기의 중요성이 강조되면서 가공이용이 하고 재활용이 가능한 캔의 사용이 증가되고 있다. 음료관 및 식관 의 외면도장은 내부식성 및 내스크래치성의 향상을 위해 하도를 코 팅하고 거기에 다시 상도를 코팅한 후 125℃에서 레토르트 공정을 거친다. 이 과정에서 가혹한 성형작업으로 인해 손상을 입은 도막이 변형되거나 박리현상으로 나타난다. 현재 고품질의 물성이 요구되는 캔용에는 만족할만한 국내산 도료제품이 나오지 않아 선진국 제품의 도료를 수입 적용하고 있다. 국내시장의 상황에 비해 약 30~40% 이상의 높은 가격대를 형성하고 있어 사용량이 증가할수록 수요처에서는 원가 상승 부담이 되고 있다. 따라서 본 과제에서 도장 후 인쇄된 PET film 라벨을 씌우지 않아도 되고, 기존 하도와 상도를 2회 도장작업으로 적용하고 있는 공정을 하도를 사용하지 않고 1회 도장작업공정으로도 내열수성과 고가공성을 충족시킬 수 있게 하여 공정단축을 통해 원가절감을 꾀하고 도막성능을 향상시킨 캔용 외면도료 개발을 목표로 하였다.
ㅇ 전체 내용
1. 고가공성 폴리에스테르수지 제조
고분자량의 선상형 폴리에스테르, 저분자량의 선상형 폴리에스테르, 고분자량의 망상형 폴리에스테르, 저분자량의 망상형 폴리에스테르를 합성하고 이들의 응용실험을 통해 가교밀도, 경도, 가공성, 내불록킹성 등을 발현하기 위한 최적의 분자량 범위와 배합비, 반응 방법 등을 조절한다. 저분자량 폴리에스테르수지를 사용 시에는 소지와의 밀착성이 저하될 수 있고, 고분자량 수지를 사용시에는 고속 도장시 미스팅 현상이 발생할 수 있는 위험성이 있다.
2. 아미노수지 제조
고분자량 벤조구아나민의 수지, 저분자량의 벤조구아나민 수지를 합성하여 경화제로 적용한다. 도막의 가공성, 부착성, 내스크래치성, 내열수성, 광택성이 좋게 하기 위해 메틸올 성분이 적은 알콕시 화된 구조의 벤조구아나민을 사용하며, 비율이 따라 내용제성과 내 충격성이 크게 좌우되므로 설계를 통해 최적의 물성값을 갖는 수지를 제조한다.
3. 블록이소시아네이트 수지의 제조
IPDI trimer, IPDI adduct, HDI trimer, HDI adduct, HDI biuret를 합성하여 내후성, 내열성, 건조성, 밀착성, 가소성 등을 부여하는 최적의 수지를 설계하여 수지를 제조한다.
4. 에폭시수지 제조
사용량에 따라 도막의 가공성, 내용제성, 내열탕성에 큰 영향을 준다. 분자량의 크기에 따라 혼용 또는 변성에폭시수지를 이용하여 에폭시의 단점을 보강하여 적용한다. 저분자에폭시 사용시 분자량이 낮은 관계로 오븐 내에서 건조할 때 도료내의 용제 증발시 수지의 일부분이 같이 날아가서 오븐 안에 Fume과 Mist를 발생시키고 발생된 Fume이나 Mist가 캔안으로 떨어져 제품의 품질에 영향을 미칠 수 있다.
고분자 에폭시를 사용시 도료와의 상용성이 저하되어 도막의 광택 소실 및 저장안정성을 저하시키는 요인으로 작용한다.
5. 고가공성 도료 개발
상기 방법을 통해 제조된 수지를 조합하여 최적의 분자량과 배합조성비를 도출하고 최종목표치에 도달할 수 있는 최적의 물성을 발현 할 수 있는 도료를 개발해낸다.
주제는 상기 합성과 응용실험을 통해 얻은 폴리에스테르계수지를 주체로 하고, 선상형과 망상형의 폴리에스테르를 병용하며, 알리파틱이 소시아네이 트계, 벤 조구아나민수지, 변성에 폭시 수지로 구성하고, 분산제, 소포제, 레베링제, 슬립제 등의 도료첨가제를 사용하여 완성한다. 개발된 도료는 가공성, 부착성, 내스크래치성, 내열수성, 광택성이 우수하여 고가공성용의 보틀캔, 스터비캔용 도료로 적용 하게 된다.

□ 연구개발성과
1. 기술적 측면
본 개발 기술은 고분자량의 수지와 저분자량의 수지를 병용하여 각 수지의 단점을 최소화하고 장점을 강화하는 방법을 사용하여 기존 수입품의 품질 문제를 해결한다. 도장작업 방법과 도막 물성 면에서 종전 더블 코팅 방법에서 싱글 코팅 방법으로 전환하여도 우수한 도막 물성과 성능을 유지하게 한다.
도료 건조설비에서 2회 건조공정을 1회 건조공정으로 인해 작업 시간이 단축되고 생산성 향상이 가능해진다.

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
2. 경제적 측면
선진국 수입 제품 대비 30~40% 이상의 가격경쟁력 확보되고, 대량생산단계로 들어가면 생산원가를 더욱 절감 할 수가 있어 높은 품질의 제품을 수입제품대비 경쟁력 있는 가격으로 시장공급이 가능해져 수요처와 공급처 모두 수익성 향상이 기대된다. 국내 관련 업체의 국제 가격경쟁력 개선으로 수출 확대와 수입품 대체를 통한 외화 절감 개선에 기여한다.
3. 활용방안
본 개발품이 캔용 도료 시장에 안정적으로 적용이 되면 기타 고품질 물성이 요구되는 캔에도 기술의 확대 적용이 가능하다.
한동안 PET 등의 플라스틱 용기에 밀려 캔 용기의 성장이 둔화하였지만 최근 플라스틱의 환경오염 문제가 제기되면서 그 대안으로 완벽한 재활용이 가능한 알루미늄 캔이 다시 주목받기 시작하면서 선진국을 중심으로 알루미늄 캔의 적용 비중이 점점 높아지고 있다.
유리병보다 1/10배 이상 가볍고, 친환경적인 알루미늄 캔의 가치가 재조명되면서 캔 시장의 확대와 더불어 캔용 도료는 품종과 용도 함께 성장을 이룰 것으로 업계에서는 기대하고 있다.
2018년 국내 금속캔 판매량은 84억 2,900만관으로 2017년 판매량 83억 6,900만관 보다 약간 늘어난 실적을 보였다. 전체 수량, 구성비 모두 2017년과 같은 수준을 유지했다. 국내 금속캔 시장의 80% 이상을 차지하고 있는 음료캔은 2018년 67억 7,800만관이 판매되며 2017년 67억 9,300만관과 비슷한 수치를 나타냈다.
국내 4대 제관기업인 롯데알미늄, 테크팩솔루션, 한일제관, 삼광글라스는 대부분 음료관 및 식관 생산에 주력하고 있고 나머지 50여개의 군소업체들은 잡관류를 생산 하고 있다.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 2
• 목차 ... 6
• 1. 고가공성 캔용 외면도료의 개요 ... 8
• 2. 개발 내용 ... 9
• 2-1. 고가공성 폴리에스테르 수지의 제조 ... 9
• 1) 폴리에스테르 수지의 개요 ... 9
• 2) 폴리에스테르 수지 합성실험 ... 11
• 2-2. 아미노 수지의 제조 ... 13
• 1) 아미노 수지의 개요 ... 13
• 2) 아미노 수지 합성실험 ... 15
• 2-3. Blocked polyisocyanate 수지의 제조 ... 15
• 1) Blocked polyisocyanate 수지의 개요 ... 15
• 2) Blocked polyisocyanate 합성실험 ... 17
• 2-4. 에폭시 수지의 제조 ... 17
• 1) 에폭시 수지의 개요 ... 17
• 2) 에폭시 수지 합성실험 ... 19
• 2-5. 고가공성 캔용 외면 도료 개발 ... 19
• 1) 캔용 도료의 요구 성능 ... 19
• 2) 캔의 종류와 특성 ... 21
• 3) 고가공성 캔용 외면도료 개발 ... 22
• 3. 개발 결과 ... 23
• 3-1. 고가공성 캔용 외면도료 개발 결과 ... 23
• 3-2. 도료시험방법 ... 25
• 4. 연구개발성과와 관련 분야 기여도 ... 27
• 5. 연구개발성과 관리 및 활용계획 ... 28
• 끝페이지 ... 29