CN1946819A - 涂覆容器内表面的方法及含有内涂层的容器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供水分散体,该分散体包含(A)和(B)的反应产物,其中:(A)一种聚酯,该聚酯是至少(i)含有至少两个羧基的多元酸和(ii)含有至少两个羟基的多元醇的反应产物;和(B)至少(i)(甲基)丙烯酸酯,和(ii)烯键式不饱和单或多官能团酸。也描述了含有该水分散体的涂料组合物,形成该水分散体的方法,及具有源自涂料组合物的内衬里的金属容器,其中饮料或湿食品置于该金属容器中并与该内衬里接触。
Description
相关申请的交叉参考
本申请要求于2004年2月12日递交的申请顺序号60/544,385的35U.S.C.§119(e)的优先权,申请顺序号60/544,385的全部内容通过引用结合到本文中。
背景
已有各种涂料用于涂覆金属包装容器(例如食品或饮料听)的内表面。例如,某些食品或饮料听由具有内表面的壳体部分和具有内表面的第一末端部分形成。壳体部分和第一末端部分均由金属片预先成型,其后相互连接,形成具有壳体部分和第一末端部分以及开启端的食品或饮料听。在该食品或饮料听中,涂料组合物从开启端施用于壳体部分的内表面和第一末端部分,其后所施用的涂料组合物固化。
第二末端部分由金属片预先成型,用随后固化的涂料组合物涂覆,然后与食品或饮料听相连以封闭该食品和饮料听的开启端。对某些食品或饮料听而言,即使壳体部分通常在横断面积上是统一的,但是第二末端部分可比第一末端部分小,以减少用于第二末端部分金属的量。为了适应更小的第二末端部分,涂料组合物在施用并固化后,壳体部分可机械地颈缩到足够接受第二末端部分的尺寸。这些机械颈缩操作,例如旋转颈缩或冲模颈缩,使施于金属和与该金属粘结的固化涂层明显应力的拉伸操作成为必需。当第二末端部分与食品或饮料听的壳体部分连接时,施加另外的应力。
另一方面,食品或饮料听可基于“卷材涂布”操作,其中涂料组合物施用于合适基体,例如钢或铝的片平面,随后固化。然后涂覆的基体机械地制成涂覆的听末端和涂覆的听壳体。所涂覆的基体机械变形成为听末端和壳体,在至少该涂覆基体的某些部分施加明显的应力。当涂覆的末端部分与涂覆的听壳体连接形成食品或饮料听时,赋予另外的应力。
施用于食品或饮料容器的内表面,或施用于最终将为食品或饮料容器内表面的食品或饮料容器组件表面的涂料组合物,受严格的要求,因为此类涂料组合物通常与包装并储存于食品或饮料容器中的食品或饮料接触。首先,涂料组合物及该涂料组合物的组分不应对包装并储存于食品或饮料容器中的食品或饮料有有害的影响。其次,包装并储存于食品或饮料容器中的食品或饮料不应对涂料组合物或该涂料组合物的任何组分有有害的影响。
涂料组合物可能以至少两种不同的方式对包装的食品或饮料有有害的影响。例如,涂料组合物的组分可能被转移到食品或饮料中,并且不良地改变了该食品或饮料的香味或味道。作为另一个实例,具有感觉到的健康作用的涂料组合物的组分可转移到食品或饮料中。例如,许多目前的包装涂层含有流动性或粘结性双酚A(″BPA″)、芳族缩水甘油醚化合物或PVC化合物。虽然权衡迄今为止可获得的科学证据,显示可能从现有的涂层中释放任何微小痕量的这些化合物对人不造成任何健康危害,然而这些化合物被某些人认为对人类健康是有潜在危害的。所以,迫切需要从与食品接触的涂层中消除这些化合物。
为了避免担心具有不良香味或味道作用的组分及为了避免担心具有此类感觉到的健康作用的组分,非常需要从该涂料组合物中除去此类组分或者防止此类组分转移到食品或饮料中。在没有使涂料组合物所有理想特性相协调的勤勉的发明相互作用解决方案存在下,这些非常可能影响涂料组合物组成的担心的解决,可对涂料组合物的其他理想特性起相反的作用。
被包装的食品或饮料可能以至少一种重要的方式对涂料组合物起有害的作用。例如,酸性食品或饮料可使涂料组合物的涂层降解,并导致涂层从食品或饮料听的内表面起泡或脱层。这可缩短食品或饮料听的寿命,并可导致降解的涂层材料污染食品或饮料。此外,某些食品或饮料在被包装进食品或饮料容器后,经过蒸馏操作经受了高温和压力。此类蒸馏操作可对涂料组合物起有害的作用。例如,该蒸馏可导致食品或饮料听的内表面产生起泡或脱层。
为了避免担心食品或饮料、或被包装的食品或饮料的加工条件,使食品或饮料容器的内表面的涂层降解,涂料组合物的配制和/或涂料组合物的施用技术应能防止这类涂料组合物的降解。在没有使涂料组合物所有理想特性相协调的勤勉的发明相互作用解决方案存在下,这些非常可能影响涂料组合物组成的担心的解决,可对涂料组合物的其他理想特性起相反的作用。
包装涂层将期望能够高速施用到基体,同时仍然对要求高的终端用途在固化后提供合适的性能特性。将涂料组合物施用于食品或饮料容器的内表面通常需要涂料组合物的喷涂施用。喷涂施用技术成功要求涂料组合物性质的组合。例如,粘度、表面张力、固体含量、固体在涂料组合物中的均匀性及这些变量的相互作用,对持续和有效并具有最小喷涂设备故障停机时间的喷涂操作是重要的。此外,粘度、表面张力、固体含量、固体在涂料组合物中的均匀性及这些变量的相互作用,对持续和均匀地在食品或饮料听的所有内表面涂覆涂料组合物的施用是重要的。
为了确保持续和均匀地在食品或饮料容器的所有内表面涂覆涂料组合物的喷涂操作能有效地进行,涂料组合物的配制和/或涂料组合物的施用技术应足够支持此类有效的喷涂操作和有益的施用性质。在没有使涂料组合物所有理想特性相协调的勤勉的发明相互作用解决方案存在下,这些非常可能影响涂料组合物组成的担心的解决,可对涂料组合物的其他理想特性起相反的作用。
最后,涂料组合物的涂层非常可能遭受机械应力,例如拉伸和其他可能有益于撕开涂层或将涂层与食品或饮料容器分离的力。该机械应力可能是上述颈缩操作的结果,在该操作中,食品或饮料容器的壳体部分被机械地颈缩到的尺寸,足够接受比该壳体部分的主要部分具有更小横断面积的末端部分。该机械应力也可引起预先用涂料组合物涂覆的食品或饮料容器组件的形成,并在形成或完成食品或饮料容器的过程中,此类组件相互连接在一起。
为了在结构上确保在所完成的食品或饮料听中涂料组合物的牢固涂层,在食品或饮料听的涂覆组件或部分的形成、工作和装配期间,涂层应足够柔顺、可延伸、易延展并有粘性,可经得起撕、断裂、分层和/或分离。在没有使涂料组合物所有理想特性相协调的勤勉的发明相互作用解决方案存在下,这些非常可能影响涂料组合物组成的担心的解决,可对涂料组合物的其他理想特性起相反的作用。
根据前述内容,将认识到:在本领域中,存在对特别适用于在食品或饮料听的所有内表面,或在完成该听的装配后成为内表面的听组件的所有表面均匀并完全涂覆的有效喷涂施用的涂料组合物的需要。此外,包括在食品或饮料听内表面上的完成的涂层应不含可提取量的不需要化合物,并应能抵抗包含在听中的食品或饮料的降解,或经得起所包装的食品或饮料的加工条件。最后,在食品或饮料听的涂覆组件或部分的形成、工作和装配期间,所完成的涂层应足够柔顺、可延伸、易延展并有粘性,经得起撕、断裂、分层和分离。此类涂覆的包装容器、涂料组合物、完成的涂层及制备涂覆的包装容器的方法在本文中公开和描述。
概要
在一个实施方案中,本发明涉及一种物品,该物品包括(1)具有内表面和外表面的金属容器,及(2)至少部分该容器内表面上的涂层。该涂层包括至少部分中和的聚酯丙烯酸酯水分散体,其中该聚酯丙烯酸酯是(A)聚酯和(B)第二组组分的反应产物,其中(A)聚酯为第一组组分的反应产物,此类组分包括(i)包含至少两个羧基的多元酸,和(ii)含有至少两个羟基的多元醇;和(B)第二组组分包括(i)(甲基)丙烯酸酯,(ii)烯键式不饱和单或多官能团酸,及(iii)任选乙烯基化合物。
在另一个实施方案中,本发明涉及一种物品,该物品包括(1)具有内表面和外表面的金属容器,及(2)至少部分该容器内表面上的涂层。在该实施方案中,该涂层包括至少部分中和的聚酯丙烯酸酯水分散体,其中该涂层基本上无流动性BPA和芳族缩水甘油醚化合物。
在再一个实施方案中,本发明涉及一种物品,该物品包括(1)具有内表面和外表面的金属容器,其中该内表面在该金属容器中限定一空间;(2)粘附并覆盖该容器内表面的衬里,其中该衬里源自包含至少部分中和的聚酯丙烯酸酯水分散体的涂料组合物;及(3)位于该空间并与该衬里接触的饮料或湿食品。
在另一个实施方案中,本发明涉及用涂料组合物涂覆金属容器内部的各种方法,该涂料组合物包括聚酯丙烯酸酯水分散体。
附图简述
图1是颗粒的颗粒直径对颗粒体积百分比的图,该颗粒存在于在按照本发明制备的聚酯丙烯酸酯水分散体中。
图2是用本发明涂料组合物涂覆的镀锡铁皮听的珐琅率(enamelrating)对固化涂层重量的图。
定义
当本文中陈述到本发明组合物“基本上无”特定的流动性化合物时,术语“基本上无”的使用指所说明的组合物每百万份重量(ppm)的所述组合物含有少于1000份重量的所述流动性化合物。当本文中陈述到本发明组合物“本质上无”特定的流动性化合物时,术语“本质上无”的使用指所说明的组合物每百万份重量(ppm)的所述组合物含有少于100份重量的所述流动性化合物。当本文中陈述到本发明组合物“本质上完全无”特定的流动性化合物时,术语“本质上完全无”的使用指所说明的组合物每百万份重量的所述组合物含有少于5份重量的所述流动性化合物。当本文中陈述到本发明组合物“完全无”特定的流动性化合物时,术语“完全无”的使用指所说明的组合物每十亿份重量的所述组合物含有少于20份重量的所述流动性化合物。
当本文中陈述到存在于固化涂层中的特定化合物是“流动性”时,术语“流动性”的使用指当该固化涂层(通常以~1mg/cm2基体表面施用)于121℃暴露于10%重量乙醇水溶液两小时,接着于49℃将该固化涂层暴露于该乙醇的水溶液中10天时,该化合物可从固化涂层中提取出。
如果上述术语(基本上无、本质上无、本质上完全无、完全无)用于特定化合物,而本发明的特定组合物不涉及术语“流动性”(例如,“基本上无XYZ化合物”),那么该特定组合物含有少于上述量(分别与上述术语相关)的所述化合物,无论该化合物是否与固化涂层的组分结合。
如本文中所使用,术语聚合物的“酸价”(或“酸值”)指中和一克该聚合物中侧链羧酸酯基团所需要的氢氧化钾的毫克数。如本文中所使用,术语聚合物的“羟基数”(或“羟基值”或“OH数”)指中和一克该聚合物中侧链羟基所需要的氢氧化钾的毫克数。
如本文中所使用,术语“分散体”指多相系统,其中小、固体颗粒的固相均匀地分散在整个液相中,其中小、固体颗粒的固相不溶或仅忽略不计地溶于该液相及该液相的组分中。
如本文中所使用,术语“水分散体”指其中液相为水,或包括基于该液相总重量计至少约10%重量的水。
如本文中所使用,下列术语具有所指明的含义:
术语“有机基团”指碳氢化合物基团(即烃基),该基团可任选包括在碳氢化合物基团链中不同于碳和氢的元素(例如氧、氮、硫和硅),该碳氢化合物基团归类为脂族基团、环状基团或脂族基团和环状基团的组合(例如,烷芳基和芳烷基)。
术语“脂族基团”指饱和或不饱和的直链或支链碳氢化合物基团。例如,该术语用于包括烷基、烯基和炔基。
术语“烷基”指饱和的直链或支链碳氢化合物基团,包括例如甲基、乙基、异丙基、叔丁基、庚基、十二烷基、十八烷基、戊基、2-乙基己基等。
术语“烯基”指具有一个或多个碳-碳双键的不饱和直链或支链碳氢化合物基因,例如乙烯基。
术语“炔基”指含有一个或多个碳-碳三键的不饱和直链或支链碳氢化合物基团。
术语“环状基团”指归类为脂环基团、芳族基团或杂环基团的闭环碳氢化合物基团。
术语“脂环基团”指具有类似于脂族基团性质的环状碳氢化合物基团。
术语“芳族基团”或“芳基”指单-或多环芳族碳氢化合物基团。
术语“杂环基团”指其中一个或多个环中原子为不同于碳的元素(例如,氮、氧、硫等)的闭环碳氢化合物。
除非在本文中另外指明,否则
术语“乙烯基加成聚合物”或“乙烯基加成共聚物”指包括丙烯酸酯、异丁烯酸酯及乙烯基聚合物和共聚物;
涉及到“聚合物”也指包括共聚物;和
涉及到“(甲基)丙烯酸酯”化合物(其中“甲基”在括号中)指包括丙烯酸酯和异丁烯酸酯化合物。
考虑在用于本发明涂料组合物的聚合物的有机基团上进行取代。作为简化在整个本申请中使用的某些术语的讨论和叙述的方法,使用术语“基团”和“部分”区别考虑取代或可被取代的化学类物质,及不考虑取代或不可被取代的化学类物质。因此,当术语“基团”用于描述化学取代基时,所描述的化学物质包括所述基团(如未取代的),并且也指包括O、N、Si或S原子的所述基团,例如,在链中(如在烷氧基中)以及羰基和通常在所述基团中被取代的其他原子或基团中。当术语“部分”用于描述化学化合物或取代基时,仅表示包括未取代的化学物质。例如,术语“烷基”不仅表示包括纯的开链饱和碳氢化合物烷基取代基,例如甲基、乙基、丙基、叔丁基等,而且表示包括还带有本领域已知取代基的烷基取代基,例如羟基、烷氧基、烷基磺酰基、卤原子、氰基、硝基、氨基、羧基等。因此,术语“烷基”包括醚基、卤代烷基、硝基烷基、羧基烷基、羟基烷基、磺基烷基等。另一方面,术语“烷基部分”限于仅包括纯的开链饱和碳氢化合物烷基取代基,例如甲基、乙基、丙基、叔丁基等。术语“烃基部分”指仅含氢和碳的未取代有机部分。
详细描述
本发明提供适合用作金属食品或饮料容器的任何内表面上涂料组合物的新的分散体(例如水分散体),及用这些分散体涂覆金属食品或饮料容器的任何内表面的方法。水分散体包含至少已用碱部分中和的聚酯丙烯酸酯。在一个实施方案中,所述聚酯丙烯酸酯包含聚酯(或聚酯的混合物)与第一组组分的反应产物,所述第一组组分即:(1)(甲基)丙烯酸酯,(2)烯键式不饱和单或多官能团酸,及(3)任选乙烯基化合物。任何实施方案中的至少部分中和的聚酯丙烯酸酯可用任选的交联剂和其他任选的助剂分散在载体(例如水)中,形成聚酯丙烯酸酯的水分散体。
优选的涂料组合物和水分散体基本上无流动性BPA和芳族缩水甘油醚化合物(例如BADGE、BFDGE和酚醛环氧树脂),更优选本质上无这些化合物,甚至更优选本质上完全无这些化合物,并且最优选完全无这些化合物。涂料组合物和水分散体也优选基本上无粘结性BPA和芳族缩水甘油醚化合物,更优选本质上无这些化合物,最优选本质上完全无这些化合物,并且最好完全无这些化合物。
合适的聚酯可按照本领域技术人员熟知的常规方法,通过将每多元酸分子含有至少两个羧基的多元酸(例如至少二价的多元羧酸),与在多元醇分子中含有至少两个羟基的多元醇(例如至少二羟基多元醇)反应获得。合适的聚酯例如可在常规酯化反应催化剂的存在下,在熔化状态的提高的温度下(例如,从约180℃至约240℃),或在惰性溶剂的存在下,通过使多元酸和多元醇酯化约五至约二十四小时获得。作为另一个实例,合适的聚酯可在常规酯化反应催化剂的存在下,在熔化状态的提高的温度下(例如,从约180℃至约240℃),或在惰性溶剂的存在下,通过多元酸酯和多元醇的酯交换反应获得。
通过采用含可聚合双键的多元酸作为每多元酸分子含有至少两个羧基的多元酸,和/或通过采用含有可聚合双键的多元醇作为每多元醇分子含有至少两个羟基的多元醇,一个或多个可聚合双键可被包括在聚酯中。因此,每多元酸分子含有至少两个羧基的多元酸,和/或在多元醇分子中含有至少两个羟基的多元醇(例如,至少二羟基多元醇)可以是烯键式不饱和。
每多元酸分子含有至少两个羧基的合适多元酸可由下列通式代表:R1(COOH)C=C(COOH)R2、R1(COOH)CHCH(COOH)R2、R1(R2)C=C(COOH)R3COOH及R1(R2)CHCH(COOH)R3COOH,其中R1和R2可为氢、1-8个碳原子的烷基、卤素、3-7个碳原子的环烷基或苯基,R3可为1-6个碳原子的烯基。每多元酸分子含有至少两个羧基的多元酸的某些合适的实例包括邻苯二甲酸;间苯二甲酸;对苯二甲酸;四氢邻苯二甲酸;六氢邻苯二甲酸;桥亚甲基四氢邻苯二甲酸;对苯二甲酸二甲酯;马来酸;2-甲基马来酸;1,2,4,5-苯四甲酸;己二酸;琥珀酸;癸二酸;戊二酸;亚甲基戊二酸;戊烯二酸;壬二酸;乌头酸;衣康酸;2-甲基衣康酸;癸二酸;月桂酸;富马酸;柠康酸;1,2-、1,3-或1,4-环己烷二羧酸;粘康酸;中康酸;樟脑酸;1,2,4-苯三酸;丙三羧酸;三羧基乙烯(tricarboxyethylene);二羟甲基丙酸;β-丙烯酰氧基丙酸;这些化合物的衍生物例如任何这些化合物的任何可能的酸酐,及任何这些化合物的任何比例的任何组合。多元酸的某些合适的酸酐实例包括不饱和二羧酸酸酐,例如马来酸酐、衣康酸酐、壬烯基琥珀酸酐和柠康酸酐;饱和酸酐,例如琥珀酸酐、邻苯二甲酸酐和1,2,4-苯三酸酐;及任何这些化合物的任何比例的任何组合。如果需要,聚酯可任选通过包括脂肪酸,例如蓖麻油脂肪酸、椰子油脂肪酸、棉籽油脂肪酸、苯甲酸,或任何这些化合物以任何组合和任何比例与每多元酸分子含有至少两个羧基的多元酸一起被改性。
在多元醇分子中含有至少两个羟基的多元醇的某些合适实例包括乙二醇;聚乙二醇;二甘醇;三甘醇;四甘醇;六甘醇;新戊二醇;1,3-和1,2-丙二醇;聚丙二醇;1,4-丁二醇;1,5-戊二醇;2,2-二甲基丙二醇;1,6-己二醇;1,2-环己二醇;1,4-环己烷二甲醇;三羟甲基丙烷;季戊四醇;三环癸烷二甲醇;甘油;及任何这些化合物的任何比例的任何组合。
在多元酸分子中含有至少两个羟基的多元酸的选择由涂料组合物的终端用途决定,并且几乎是无限的。同样地,在多元醇分子中含有至少两个羟基的多元醇的选择由涂料组合物的终端用途决定,并且几乎是无限的。反应形成聚酯的各组组分通常包括至少约20%重量,并更通常至少约30%重量至多达约45%重量的在多元醇分子中含有至少两个羟基的多元醇。反应形成聚酯的各组组分的余量可为每多元酸分子含有至少两个羧基的多元酸,或多元酸和多元酸酸酐衍生物的组合。以反应形成聚酯的各组组分计,多元酸酸酐衍生物的浓度可为最高达约30%重量,但是以反应形成聚酯的各组组分计,更典型地最高达约5%重量。
合适的聚酯将通常具有约8或小于8的酸值,并可具有约5或小于5的酸值;聚酯的某些实施方案将具有范围在约4至约8的酸值。合适的聚酯将通常具有从小至约2,500至多达约20,000范围内的数均分子量(Mn);在某些实施方案中,聚酯的Mn可在从小至约4,000至多达约16,000的范围内。在其他实施方案中,聚酯的Mn通常可在从小至约5,000至多达约12,000的范围内,有时可在从小至约3,000至多达约5,000的范围内。
根据本发明制备的聚酯的酸值(即酸价:″AN″)可通常在0mgKOH/gm聚酯至高达约20mg KOH/gm聚酯的范围内。在本文件的特性分析和表征方法部分中提供了确定酸价的细节。根据本发明制备的聚酯的羟基值(即羟基数目:或OH数目)可通常在低至约20mgKOH/gm聚酯至高达约200mg KOH/gm聚酯。在本文件的特性分析和表征方法部分中提供了确定羟基数目的细节。羟基值是聚酯反应潜在性的度量。
除了多元酸和多元醇外,在聚酯形成期间,反应混合物中可包括适当浓度的任何需要的催化剂。例如,如果包括在内,基于反应混合物中多元酸、多元酸的任何酸酐和多元醇的总重量,催化剂可以最高达约0.5%重量的浓度存在。一种合适的催化剂是可得自Reagens USA,Inc.of Pasadena,Texas的REATINOR932产品。其他合适的催化剂为可得自Atofina of Paris,France的FASCAT9100催化剂产品和FASCAT4102催化剂产品。
用于本发明的聚酯包括通过常规的酯化反应或酯交换反应技术制备的那些聚酯。聚酯形成的反应可以简洁的方法方便地进行:在熔化相或在合适溶剂的存在下,在范围在约180℃至约240℃的提高的温度下,反应约五至约二十四小时,直到得到具有约8或小于8的酸值的聚酯,或在某些情况中具有约5或小于5的酸值。然后,在该聚酯的存在下,通过与以下的单体组合原位聚合形成聚酯丙烯酸酯的制备中:(1)(甲基)丙烯酸酯,(2)烯键式不饱和单或多官能团酸,及(3)任选乙烯基化合物,所得的聚酯可溶解在另外的有机溶剂中。
按照本发明的聚酯丙烯酸酯在水中的分散可以任何常规方法进行。在用约0.3-1.5当量的碱(即中和剂)至少部分中和聚酯丙烯酸酯的羧基后,通过加入水,该至少部分中和的聚酯丙烯酸酯溶液可转化成水相,或者可通过相反转化方法加入到水中。最终水分散体的pH通常可在低至约7标准pH单位至高达约10标准pH单位的范围内,或者,更典型地可在小至约7.3标准pH单位至高达约8.5标准pH单位的范围内。
在形成聚酯期间可使用的合适有机溶剂的实例包括芳族溶剂,例如各自可从Exxon Mobil Chemical France of Rueil Malmaison,France获得的SOLVESSO100溶剂、SOLVESSO150溶剂和SOLVESSO200溶剂;二甲苯;及任何这些溶剂以任何比例的任何组合。使聚酯与单体组合反应以形成聚酯丙烯酸酯的合适有机溶剂的实例有完全或部分可与水混溶的有机溶剂,例如N-甲基吡咯烷酮、丙酮、二丙酮醇、2-羟基-4-甲基戊烷、乙二醇、二甘醇、1,3-丁二醇甲氧基丁醇、丁基乙二醇、丁基乙二醇、乙二醇单烷基醚(例如乙二醇甲醚、乙二醇乙醚和乙二醇丁醚)、二甘醇、二甘醇单烷基醚(例如二甘醇甲醚、二甘醇乙醚和二甘醇丁醚)、甘醇二甲醚溶剂(例如乙二醇二甲醚)、二甘醇二甲醚溶剂(例如二甘醇二甲醚)、醇溶剂(例如甲醇、乙醇、丙醇、正丁醇、2-乙基己醇和环己醇)、丙二醇、丙二醇单烷基醚{例如丙二醇甲醚(可从The Dow Chemical Company of Midland,Michigan以商品名DOWANOL PM获得)、丙二醇乙醚及丙二醇丁醚}、甲基烷基酮(例如乙基乙基酮和甲基异丁基酮)、一缩二丙二醇及一缩二丙二醇单烷基醚(例如一缩二丙二醇甲醚、一缩二丙二醇乙醚和一缩二丙二醇丁醚)、丙烯酸单烷基酯(例如丙烯酸丙酯、丙烯酸乙酯和丙烯酸丁酯)及任何这些化合物以任何比例的任何组合。
在水分散体中,聚酯丙烯酸酯包含聚酯(或不同聚酯的混合物)与单体组合的反应产物,单体组合即(1)(甲基)丙烯酸酯,(2)烯键式不饱和单或多官能团酸,及(3)任选乙烯基化合物。意外的是,已发现通过该反应形成的聚酯丙烯酸酯“类似”或超过传统的“1007-型”、“1009-型”和“9-A-9-型”环氧树脂的性质,而不含有或释放BPA或芳族缩水甘油醚化合物(例如BADGE、BFDGE和酚醛环氧树脂)。
合适的(甲基)丙烯酸酯包括式:CH2=C(R4)-CO-OR5的(甲基)丙烯酸烷基酯,其中R4可为氢或甲基,R5基团可为优选含1-16个碳原子的烷基。例如,R5基团可被一个或多个,典型地一至三个部分例如羟基、卤素、苯基和烷氧基取代。因此,合适的(甲基)丙烯酸烷基酯包含(甲基)丙烯酸羟烷基酯。(甲基)丙烯酸烷基酯典型地为丙烯酸和/或甲基丙烯酸的酯。R4通常可为氢或甲基,R5通常可为具有2-8个碳原子的烷基。在某些实施方案中,R4典型地可为氢或甲基,R5可为具有2-4个碳原子的烷基。合适的(甲基)丙烯酸酯的某些非穷尽性实例包括但不限于(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸异戊基酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸2-羟基乙基酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己基酯、(甲基)丙烯酸环己基酯、(甲基)丙烯酸癸酯、(甲基)丙烯酸异癸基酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丙基酯、(甲基)丙烯酸月桂基酯、(甲基)丙烯酸异龙脑酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸壬酯及任何这些化合物以任何比例的任何组合。
允许与聚酯反应的单体组合中的(甲基)丙烯酸酯(1)的浓度基于该组单体中的所有单体的总重量计,通常可在小至约40%重量至多达约70%重量的范围内。在各种情况中,允许与聚酯反应的单体组合中的(甲基)丙烯酸酯(1)的浓度基于该组单体中的所有单体的总重量计,典型地可在小至约45%重量至多达约65%重量的范围内。
示例性的烯键式不饱和单官能团酸(2)可由式CH2=C(R6)-COOH代表,其中R6可为氢或1-6个碳原子的烷基。合适的烯键式不饱和单官能团酸(2)可由式R7CH=C(COOH)R8代表,其中R7和R8可为氢、1-8个碳原子的烷基、卤素、3-7个碳原子的环烷基或苯基。烯键式不饱和单官能团酸(2)也可为合适的α,β-烯键式不饱和羧酸,可由式R9(COOH)C=C(COOH)R10代表,其中R9和R10可为氢、1-8个碳原子的烷基、卤素、3-7个碳原子的环烷基或苯基。
烯键式不饱和、至少单官能团酸(2)的某些实例包括(甲基)丙烯酸;乙烯基磺酸;巴豆酸;α,β-烯键式不饱和羧酸例如马来酸、2-甲基马来酸、富马酸、衣康酸和2-甲基衣康酸;α-氯丙烯酸;α-氰基丙烯酸;α-苯基丙烯酸;β-硬脂酰基丙烯酸;山梨酸;α-氯山梨酸;当归酸;肉桂酸;对-氯肉桂酸;柠康酸;中康酸;乌头酸;这些化合物的衍生物例如任何这些化合物的任何可能的酸酐;及任何这些化合物以任何比例的任何组合。此外,可使用任何所列出的烯键式不饱和、至少单官能团酸(2)的盐。
允许与聚酯反应的单体组合中的烯键式不饱和单官能团酸(2)的浓度基于该组单体中的所有单体的总重量计,通常可在小至约5%重量至多达约40%重量的范围内。在各种情况中,允许与聚酯反应的单体组合中的烯键式不饱和单官能团酸(2)的浓度基于该组单体中的所有单体的总重量计,通常可在小至约10%重量至多达约30%重量的范围内。
任选的乙烯基化合物(3)的示例性实例包括任何由结构式:Ar-C(R11)=C(R12)(R13)代表的乙烯基芳族单体,其中R11、R12和R13可为氢或1-5个碳原子的烷基,Ar可为取代的或未取代的芳族基团。合适的乙烯基芳族单体的某些示例性实例包括苯乙烯、乙烯基甲苯、卤代苯乙烯、异戊二烯、邻苯二甲酸二烯丙基酯、二乙烯基苯、丁二烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基萘及任何这些化合物以任何比例的任何组合。合适的乙烯基化合物(3)的某些其他实例包括(甲基)丙烯酰胺、乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、硬脂酸乙烯酯、异丁氧基甲基丙烯酰胺等。苯乙烯可合适地作为任选的乙烯基化合物(3)在许多情况中使用,部分由于苯乙烯相对低的成本。
允许与聚酯反应的单体组合中的任选的乙烯基化合物(3)的浓度基于该组单体中的所有单体的总重量计,通常可在多达约40%重量的范围内。在各种情况中,允许与聚酯反应的单体组合中的任选的乙烯基化合物(3)的浓度基于该组单体中的所有单体的总重量计,典型地可在小至约10%重量至多达约30%重量的范围内。
除了(甲基)丙烯酸酯(1)、烯键式不饱和单-或多-官能团酸(2)和任选的乙烯基化合物(3)外,任何各种其他的单体可任选包括在允许与聚酯反应的单体组合中。例如任何羟基-官能团单体,例如任何(甲基)丙烯酸羟基烷基酯单体可任选包括在允许与聚酯反应的单体组合中。该(甲基)丙烯酸羟基烷基酯单体的某些实例包括丙烯酸羟乙基酯(HEA)、异丁烯酸羟乙基酯(HEMA)、丙烯酸羟丙基酯(HPA)、(甲基)丙烯酸羟丙基酯(HPMA)及任何这些化合物以任何比例的任何组合。允许与聚酯反应的单体组合中的任选的羟基-官能团单体的浓度基于该单体组合中的所有单体的总重量计,通常可在最高达约40%重量的范围内。
同样,任何由式R14(R15)C=C(R16)-CN代表的不饱和腈,其中R14和R15为氢、1-18个碳原子的烷基、甲苯基、苄基或苯基;R16为氢或甲基,(例如(甲基)丙烯腈)可任选包括在允许与聚酯反应的单体组合中。允许与聚酯反应的单体组合中的任选的不饱和腈的浓度基于该单体组合中的所有单体的总重量计,通常可在最高达约40%重量的范围内。此外,任何N-烷氧基甲基(甲基)丙烯酰胺例如N-异丁氧基甲基(甲基)丙烯酰胺,可任选包括在允许与聚酯反应的单体组合中。
如上所说明,本发明的聚酯丙烯酸酯可通过将该聚酯(或不同聚酯的任何混合物)与该单体组合,即(1)(甲基)丙烯酸酯,(2)烯键式不饱和单或多官能团酸,及(3)任选乙烯基化合物,反应形成。已发现因此形成的聚酯丙烯酸酯“类似”或超过传统的“1007-型”、“1009-型”和“9-A-9-型”环氧树脂的性质,而不含有或释放BPA或芳族缩水甘油醚化合物(例如BADGE、BFDGE和酚醛环氧树脂)。
如上所说明,形成后,在通过与单体组合反应形成聚酯丙烯酸酯的制备中,聚酯可溶解在另外的有机溶剂中。可将聚酯溶液和单体组合混合形成混合物。然后,聚酯和在单体组合中存在的单体(即混合物的可聚合组分)可在产生自由基的引发剂存在下,进行原位聚合,形成含有聚酯丙烯酸酯的反应混合物。该聚酯丙烯酸酯中的聚酯与丙烯酸聚合物的重量比率通常可在约90∶10至约50∶50的范围内,更典型地可在约80∶20至约60∶40的范围内,在某些情况中,经常在约65∶35至约75∶25的范围内。
自由基引发的聚合反应可在约80℃至约160℃的温度之间进行。聚酯丙烯酸酯然后可用碱至少部分中和,其后分散在水中。在将至少部分中和的聚酯丙烯酸酯分散在水中后,含有聚酯丙烯酸酯的反应混合物中的有机溶剂可通过蒸发方法部分除去,例如蒸馏,任选在减压下进行。
用于形成聚酯丙烯酸酯的某些示例性产生自由基的引发剂包括二叔丁基过氧化物、过氧化二枯基、过氧化二苯甲酰、二月桂酰过氧化物、异丙苯氢过氧化物、叔丁基氢过氧化物、过苯甲酸叔丁基酯、过新戊酸叔丁基酯、过-3,5,5-三甲基己酸叔丁基酯、过-2-乙基己酸叔丁基酯、过氧化二碳酸二-2-乙基己基酯、过氧化二碳酸二环己基酯、1,1-双-(叔丁基过氧基)-3,5,5-三甲基环己烷、1,1-双-(叔丁基过氧基)环己烷、环己酮过氧化物、甲基异丁基酮过氧化物、2,2′-偶氮基-双-(2,4-二甲基戊腈)、2,2′-偶氮基-双-(2-甲基丁腈)、1,1-偶氮基-双-环己烷甲腈或偶氮基-双-异丁腈。可从E.I.du Pont de Nemours and Company ofWilmington,Delaware获得的VAZO67自由基引发剂是合适的偶氮基-型产生自由基的引发剂实例。TRIGONOXC自由基引发剂,即可从Akzo Nobel Polymer Chemicals LLC of Chicago,Illinois获得的一种有机过氧化酯(具体地说为过苯甲酸叔丁基酯),是合适的产生自由基的引发剂的另一实例。
为提高聚酯丙烯酸酯水分散体稳定性的目的,在按照本发明制备的聚酯丙烯酸酯中,能够形成阴离子的基团,优选羧基可达到最大值,并优选达到最大值。这些能够形成阴离子的基团可通过聚酯组分以及通过(甲基)丙烯酸酯(1)引入,也可通过这两种组分引入。然而,优选的能够形成阴离子的基团优选通过(甲基)丙烯酸酯(1)引入。
根据本发明制备的聚酯丙烯酸酯的酸价(″AN″)通常可在低至约5mg KOH/gm聚酯丙烯酸酯至高达约100mg KOH/gm聚酯丙烯酸酯范围内,在某些实施方案中,更典型地在低至约20mg KOH/gm聚酯丙烯酸酯至高达约70mg KOH/gm聚酯丙烯酸酯的范围内。合适的聚酯丙烯酸酯通常将具有从低至约2,500至高达约20,000范围内的数均分子量(Mn);在某些实施方案中,聚酯丙烯酸酯的Mn可在从低至约3,000至高达约16,000的范围内。在其他实施方案中,聚酯丙烯酸酯的Mn通常可在从低至约4,000至高达约12,000的范围内,有时可在从低至约3,000至高达约5,000的范围内。
如存在于本发明水分散体中,聚酯丙烯酸酯的颗粒通常可具有有益于维持水分散体及本发明涂料组合物中聚酯丙烯酸酯颗粒均匀、同质共混物的任何直径和颗粒特征。在许多本发明的水分散体中,直径小于约5μm(微米)的所有聚酯丙烯酸酯颗粒的共同体积,将占本发明水分散体中所有聚酯丙烯酸酯颗粒总体积至少约90%。的确,在本发明的各种水分散体中,直径小于约1μm的所有聚酯丙烯酸酯颗粒的共同体积,将占本发明这些各种水分散体中所有聚酯丙烯酸酯颗粒的总体积至少约90%。
当聚不饱和单体包括在与聚酯反应的单体组合中时,有胶凝的趋势。因此,可调节形成聚酯丙烯酸酯的反应条件,以适应此类聚不饱和单体的类型和量,并避免在形成聚酯丙烯酸酯期间胶凝。如果需要或要求,伴随使用EP-A-0158161中描述的所谓改性剂例如十二烷基硫醇或巯基乙醇可能有意义。
形成聚酯丙烯酸酯后,将该聚酯丙烯酸酯加入到本发明的水分散体中。在将至少部分中和的聚酯丙烯酸酯分散在水中后,含有聚酯丙烯酸酯的反应混合物中的有机溶剂可通过蒸发方法例如蒸馏,任选在减压下部分除去。
在形成水分散体之前,能够形成阴离子的存在于聚酯丙烯酸酯中的基团用碱至少部分中和。可在转化前,通过向反应混合物中加入碱实现中和。转化后,聚酯丙烯酸酯水分散体的pH通常可在低至约7标准pH单位至高达约10标准pH单位的范围内,更典型地可在低至约7.3标准pH单位至高达约8.5标准pH单位的范围内。据认为,单体混合物原位与聚酯的反应,需要伴随着将丙烯酸聚合物与聚酯接枝(或共聚)而形成丙烯酸聚合物。聚酯本质上是疏水的。认为聚酯丙烯酸酯的中和将该聚酯丙烯酸酯的丙烯酸聚合物部分上的酸官能团转化成亲水性强的酸官能团的盐形式。至少部分中和后,丙烯酸聚合物部分的强亲水性质使该丙烯酸聚合物部分能支持聚酯丙烯酸酯,包括聚酯丙烯酸酯的疏水性聚酯部分分散在水中。
用于至少部分中和聚酯丙烯酸酯的碱,例如可为氨水或任何挥发性的伯、仲和/或叔有机胺。合适的挥发性伯有机胺的一个实例为乙胺。合适的挥发性仲有机胺的某些实例有二甲胺、二乙醇胺、吗啉、哌啶和任何这些化合物以任何比例的任何组合。
用于至少部分中和聚酯丙烯酸酯的碱优选包括至少一种挥发性叔有机胺。某些示例性的挥发性叔有机胺可由式R17R18R19N代表,其中R17、R18和R19独立为取代的或未取代的单价烷基,通常各自可含1-8个碳原子,在某些情况中,可各含1-4个碳原子。合适的挥发性叔有机胺的某些实例有三甲基胺、二甲基乙醇胺(也称为二甲基氨基乙醇)、甲基二乙醇胺、三乙醇胺、乙基甲基乙醇胺、二甲基乙基胺、二甲基丙基胺、二甲基3-羟基-1-丙基胺、二甲基苄基胺、二甲基2-羟基-1-丙基胺、二乙基甲基胺、二甲基1-羟基-2-丙基胺、三乙基胺、三丁基胺、N-甲基吗啉及任何这些化合物以任何比例的任何组合。一种示例性的挥发性叔有机胺,即二甲基乙醇胺,可从Cytec Industries Inc.ofStamford,CT.以产品AMIETOLM21获得。
碱最好通过稀释的水溶液向反应混合物中加入,以便更均匀地分布到整个反应混合物中而中和聚酯丙烯酸酯。用于中和聚酯丙烯酸酯的碱,例如挥发性叔有机胺的量,可随许多不同的因素调节。最少,需要在后来的水分散体中有足够维持聚酯丙烯酸酯处于稳定悬浮状态的碱量。而该使用的碱量又可取决于其他因素,例如聚酯丙烯酸酯的分子量;聚酯丙烯酸酯中官能团的性质、数目和相互关系;及在水分散体中聚酯丙烯酸酯的浓度。通常,聚酯丙烯酸酯(即聚酯丙烯酸酯的羧基)可用约0.3-1.5当量的碱至少部分中和。
本发明的水分散体通常可以几种不同的方法制备。本发明的水分散体的组分可至少包括至少部分中和的聚酯丙烯酸酯、有机溶剂及中和过程中所伴随的水和碱,虽然,如果需要,有机溶剂可除去。可将转化所需的另外的水,尤其是去离子水加到至少部分中和的聚酯丙烯酸酯溶液中。作为替代,至少部分中和的聚酯丙烯酸酯溶液可以可逆转化方法加入到水中。至少部分中和的聚酯丙烯酸酯溶液可在任何适当的转化温度下,例如在范围在约60℃至约90℃的温度下转化。
在转化步骤期间,将组分混合完成了水分散体的制备。组分通常可使用任何常规的混合设备混合,该设备能够均匀混合组分而未剪切或降解至少部分中和的聚酯丙烯酸酯。组分通常可在任何温度,例如室温下混合,然而可使用范围在约60℃至约90℃的提高的温度,只要所选择的温度不有害地影响水分散体的任何组分。
在食品和饮料接触应用中,适合涂覆金属容器内表面的涂料组合物可由本发明聚酯丙烯酸酯的任何水分散体组成,或包括该分散体。在许多应用中,聚酯丙烯酸酯的水分散体与一种或多种另外的组分组合,形成具有特定用途所期望性质的涂料组合物。在包含聚酯丙烯酸酯的水分散体及一种或多种另外组分的涂料组合物中,该涂料组合物以具有聚酯丙烯酸酯及涂料组合物的任何其他固体组分的水分散体存在并起作用,所述固体组分在该涂料组合物的液相中保持分散。涂料组合物的组分通常可使用任何常规的混合设备混合,形成涂料组合物,该设备能均匀混合组分,而未剪切或降解聚酯丙烯酸酯。组分通常可在任何温度例如室温下混合,然而可使用范围在约60℃至约90℃的提高的温度,只要所选择的温度不有害地影响涂料组合物的任何组分。
在涂料组合物分散体中的至少部分中和的聚酯丙烯酸酯的浓度基于该涂料组合物的总重量计,通常将在小至约20%重量至多达约55%重量的范围内,在某些应用的情况中,更典型地将在小至约25%重量至多达约35%重量的范围内。同样,使用本文件特性分析和表征方法部分中提供的总固体测定方法测定的涂料组合物中总固体的浓度,基于该涂料组合物的总重量计,通常将在小至约20%重量至多达约55%重量的范围内,在某些应用的情况中,更典型地将在小至约25%重量至多达约35%重量的范围内。在某些实施方案中,基于涂料组合物总重量计,包含聚酯丙烯酸酯水分散体的涂料组合物含有小至约24%重量至多达约30%重量的固体。对喷涂应用而言,使用Ford 4号杯,按照本申请的特性分析和表征方法部分中描述的粘度测定方法2测定,在温度约25℃时,涂料组合物的粘度通常可在小至约22sec至多达约26sec的范围内。
有机溶剂可允许与涂料组合物中的聚酯丙烯酸酯水分散体一起加入,并且一般为涂料组合物的特定应用而加入。有机溶剂在水中可具有任何溶解性,因此可以是水可混溶的有机溶剂、水不可混溶的有机溶剂及这些溶剂的任何组合。在涂料组合物中包括有机溶剂或从涂料组合物中排除有机溶剂的决定,取决于该涂料组合物的应用和所期望的应用性能,及取决于加入到该涂料组合物中的聚酯丙烯酸酯的化学,并且在饮料和食品金属包装涂层领域技术人员的权限范围内。合适的水可混溶有机溶剂的某些实例包括水可混溶的二醇醚,例如丁基乙二醇和丁基二甘醇。选择用于涂料组合物的有机溶剂,需要与维持按照本发明制备的水分散体及涂料组合物可达到的低VOC含量相容。
基于聚酯丙烯酸酯水分散体的涂料组合物中水的浓度,可服从该涂料组合物的特定应用的要求,基于该涂料组合物挥发性部分总重量计,通常在低至约30%重量至最大至100%重量的范围内。在水分散体的各种情况中,涂料组合物中水的浓度基于该涂料组合物挥发性部分总重量计,将在低至约70%重量至最大至100%重量的范围内。
涂料组合物中有机溶剂的浓度,服从该涂料组合物的特定应用的要求,基于该涂料组合物挥发性部分总重量计,通常在0%重量至最高达约70%重量的范围内。在涂料组合物的各种情况中,涂料组合物中有机溶剂的浓度基于该涂料组合物挥发性部分总重量计,将在0%重量至最高达约30%重量的范围内。
如果对涂料组合物的特定应用而言是适当的或必需的,该涂料组合物中水的浓度和该涂料组合物中有机溶剂的浓度可在上述值的范围之外。涂料组合物中水的浓度和涂料组合物中有机溶剂的浓度各自以该涂料组合物挥发性部分的重量百分比表示,因此仅基于涂料组合物挥发性部分的总重量。
由按照本发明制备的聚酯丙烯酸酯水分散体组成的或包含该分散体的涂料组合物是稳定的,因此通常显示聚酯丙烯酸酯及其他任选的固体颗粒组分在液相中的稳定和均匀的分散,甚至在几天或甚至几星期的更长储藏时间后。在上、下文中的本发明的涂料组合物中,稳定性指存在于涂料组合物(水分散体)中的固体组分在该涂料组合物(水分散体)中保持均匀及同质漂浮和分散的趋势,而颗粒未聚结且随时间的延长无任何明显的粘度变化。有益的是,已观察到由按照本发明制备的聚酯丙烯酸酯水分散体组成的或包含该分散体的涂料组合物的该稳定性,如果有的话,仅有可忽略不计的固体颗粒分离(沉淀)或聚结,且如果有的话,几天并且甚至几星期的时间后仅有可忽略不计的粘度变化。
最好是,在经过涂料组合物制备后的一星期静置时间后,按照本发明制备的涂料组合物显示沉淀0.1%重量或更少的本来包括在该涂料组合物中的固相组分(作为颗粒)。同样地,在经过涂料组合物制备后的一星期静置时间后,按照本发明制备的涂层的粘度显示1%或更少的数字变化。
已发现,由按照本发明制备的聚酯丙烯酸酯水分散体组成的或包含该分散体的本发明聚酯丙烯酸酯水分散体和涂料组合物,可被配制成任选包括一种或多种交联剂,该交联剂在以适当的速率施用活化能量时,与涂料组合物中的至少部分中和的聚酯丙烯酸酯交联。任何特定任选交联剂的选择一般取决于涂料组合物的特定应用。任何熟知的羟基反应性固化树脂可用作任何涂料组合物中的任选交联剂。例如酚醛塑料和/或氨基塑料固化剂可加入到涂料组合物中。
酚醛塑料树脂包括醛,例如甲醛和乙醛与酚的缩合产物。可使用各种酚,例如苯酚、甲酚、对-苯基苯酚、对-叔丁基苯酚、对-叔戊基苯酚、环戊基苯酚及这些化合物的组合。一种合适的酚醛塑料树脂可作为VARCUM2227 B55酚醛树脂溶液的一部分使用,该溶液可从Reichhold Corporation of Durham,NC,USA获得。基于VARCUM2227B55酚醛树脂溶液总重量计,VARCUM2227 B55酚醛树脂溶液含有55%重量的酚醛树脂。氨基塑料树脂是醛,例如甲醛、乙醛、巴豆醛及苯甲醛,与含氨基或酰氨基物质,例如尿素、三聚氰胺、苯并胍胺及这些化合物的组合的缩合产物。
合适交联剂的实例包括但不限于苯并胍胺-甲醛树脂、三聚氰胺-甲醛树脂、酯化三聚氰胺-甲醛树脂、尿素-甲醛树脂及这些化合物以任何比例的任何组合。在某些情况中,所使用的交联剂包含三聚氰胺-甲醛树脂。特别有用的交联剂的一个具体实例为完全烷基化的三聚氰胺-甲醛树脂,商业上可从Cytec Industries,Inc.of Stamford,CT以商品名CYMEL 303获得。其他通常合适的交联剂的某些实例有嵌段或非嵌段脂族、环状脂族或芳族二-、三-或多价异氰酸酯,例如二异氰酸1,6-己二醇酯、1,4-二异氰酸环己基酯等。
任选用于任何涂料组合物的交联剂的浓度可取决于许多不同的因素,例如交联剂的类型、固化的时间和温度及该涂料组合物中聚酯丙烯酸酯的分子量。交联剂在涂料组合物中的量通常可在小至约5%重量至多达约50%重量的范围内。在某些情况中,交联剂在涂料组合物中的量可在小至约10%重量至多达约40%重量的范围内,更典型的是,在涂料组合物中的量可在小至约15%重量至多达约30%重量的范围内。交联剂的这些重量百分比基于树脂固体的总重量,例如在组合物中交联剂的总重量和聚酯丙烯酸酯的总重量。
本发明的涂料组合物也可包括其他任选的组分,这些组分不会不利地影响涂料组合物,或由将该组合物施用到基体和随后所施用涂料组合物的固化所得到的固化涂层。此类任选组分一般包括在涂料组合物中,以提高固化涂层的美学;使制备、加工、处理和施用涂料组合物更容易;和/或进一步改善涂料组合物或基于涂料组合物的固化涂层的特定功能特性。
涂料组合物的此类任选组分包括,例如催化剂、染料、颜料、调色剂、增量剂、填充剂、润滑剂、抗腐蚀剂、流动性控制剂、消泡剂、流平剂、触变剂、分散剂、抗氧化剂、增粘剂、光稳定剂及其混合物。各任选组分可以一定浓度包括在涂料组合物中,所述浓度可有效的达到该任选组分的预定目的,但是其量不会相反或有害地影响涂料组合物或由涂料组合物所得到固化涂层的期望性质或期望特征。
涂料组合物的一种任选组分是增加涂料组合物所应用的涂层固化速率的催化剂。所存在催化剂的浓度通常可在0%重量至多达约1%重量的范围内。对某些情况而言,所存在催化剂的浓度一般可在小至约0.05%重量至多达约1%重量的范围内,更一般在小至约0.1%重量至多达约0.5%重量的范围内。这些重量百分比基于树脂固体的总重量,例如在涂料组合物中交联剂的总重量和聚酯丙烯酸酯的总重量。某些合适的催化剂实例包括但不限于:强酸{例如十二烷基苯磺酸(ddbsa,可以CYCAT 600催化剂从Cytec Industries,Inc.of Stamford,CT获得)、msa、对-甲苯磺酸(ptsa)、二壬基萘二磺酸(dnndsa)及三氟甲磺酸};季铵化合物;磷化合物;及锡和锌化合物,如卤化四烷基铵、四烷基或四芳基碘化物或乙酸盐、辛酸锡、辛酸锌或三苯基膦;及本领域技术人员已知的类似催化剂。
另一种对涂料组合物有用的任选组分是颜料,如二氧化钛。颜料,如二氧化钛,在涂料组合物中任选存在的量在基于该涂料组合物中所有固体总重量计,最大至约50%重量的范围内。
由本发明的聚酯丙烯酸酯水分散体组成或包含该分散体的涂料组合物特别适应于用作金属食品和饮料包装容器(例如两件拼合听、三件拼合听等)的涂层。两件拼合听通过将听壳体与听末端连接制备。听壳体一般由拉制方法制备,其中金属片被切割成基本上圆形的毛坯,然后毛坯用冲模成型为杯,然后该杯被拉成容器壳体,例如听壳体。由拉制法形成的听壳体具有末端部分和壳体(或壳)部分,该壳体部分与末端部分是一个整体并从末端部分延伸出去。与听壳体连接产生闭合容器或闭合听的听末端可通过任何常规方法形成,例如冲压方法或拉制方法。作为简单被拉制的替换,听壳体也可由拉制和熨平方法形成,其中为准备拉制而形成的杯,可通过迫使该杯状物经过系列具有直径逐渐变小的冲模拉制并熨平成容器壳体。
基于本发明涂料组合物的涂层适合用于接触食品和接触饮料情况,并可用在此类听的内表面上。可用本发明涂料组合物涂覆的任何金属可用于金属食品和饮料包装容器(或其组件),然而铝和钢是金属食品和饮料包装容器(或其组件)中一些最常用的金属。
如前述部分中所描述,作为喷涂施用的两件拼合拉制镀锡铁皮食品听的内部分和两件拼合拉制和熨平镀锡铁皮食品听(下文中的“镀锡铁皮D&I听”)的内部分的液体涂层,本发明涂料组合物被证明具有高度的实用性。当用作喷涂涂层时,为了达到最佳喷涂效果,涂料组合物的粘度和表面张力可通过以下的措施调节:例如在涂料组合物中加入适当的触变剂或流变剂、调节涂料组合物中水的浓度、调节亲水性有机溶剂和/或涂料组合物中加入的碱的浓度和类型,和/或通过调节包括在涂料组合物中的聚酯丙烯酸酯的浓度、类型和/或分子量。
除了用作喷涂施用的、两件拼合拉制镀锡铁皮食品听的内部分和两件拼合拉制和熨平镀锡铁皮食品听的内部分的液体涂层,本发明涂料组合物也提供在其他接触食品和接触饮料包装施用中的实用性。这些另外的施用包括但不限于可接触或将接触食品或饮料的食品和饮料包装容器部分的卷材涂层和片材涂层施用。
卷材涂层被描述为由金属(例如钢或铝)组成的连续卷材的涂层。一旦涂覆,该涂覆卷材经受短的热和/或紫外和/或电磁固化周期,导致涂层的干燥和固化。卷材涂层提供涂覆的钢和/或铝基体,该基体可制备成成型物品,例如两件拼合拉制食品听、三件拼合食品听、食品听末端、拉制和熨平听、饮料听末端等。
片材涂层被描述为预先切割成正方形或矩形“片”的独立钢或铝片的涂层。这些片材的典型面积大约为一平方米。一旦涂覆,各片上的涂层即固化。一旦被干燥和固化,收集涂覆的基体片,并为随后的制备做准备。卷材涂层提供涂覆的钢和/或铝基体,该基体可成功地制备成成型物品,例如两件拼合拉制食品听、三件拼合食品听、食品听末端、拉制和熨平听、饮料听末端等。
本发明的涂料组合物可通过任何常规施用技术,例如喷涂施用于任何食品和饮料包装容器的内金属表面。例如,当食品和饮料包装容器包括壳体部分和连接的末端部分以及开放端时,涂料组合物可通过任何适当施用技术,例如喷涂技术涂覆于壳体部分和连接的末端部分所有内表面。一方面,当用于喷涂施用时,根据本发明的涂料组合物通过其低含量的挥发性有机溶剂以及高固体含量和低粘度,与常规的含有机组分的涂料组合物相比而不同。此外,本发明涂料组合物可通过任何常规施用技术,例如喷涂、刷涂、刮涂或浸涂,施用于任何包装容器材料的任何金属表面,该容器形成或结合成任何食品和饮料包装容器。也可以考虑本发明涂料组合物在食品或饮料听内表面的施用和固化施用的其他商业化方法,例如电沉积法、挤压涂覆、层压、粉末涂覆等。
根据本发明的涂料组合物可作为涂层施用于任何包装容器材料的这些内金属表面、金属表面,以及任何包装容器组件的任何金属表面,以便在涂料组合物的涂层固化时,具有任何期望或常规的厚度。一旦所期望量的本发明特定涂料组合物的涂层施用于任何包装容器材料的这些内金属表面、金属表面,和任何包装容器组件的任何金属表面,所涂覆的金属表面可经过热和/或紫外和/或电磁固化烘箱干燥,并固化所施用的涂层。所涂覆的金属表面在固化烘箱中的停留时间通常可为约1分钟至约5分钟。该烘箱中的固化温度通常可在约150℃至约250℃的范围内。该干燥和固化使涂层固化和坚固,并产生持久的和有弹性的固化涂层。源自任何本发明涂料组合物的固化涂层构成保护性衬里,保护装在食品和饮料包装容器中的食品和饮料免与食品和饮料包装容器的内表面接触,反之亦然。
由根据本发明的聚酯丙烯酸酯水分散体组成的或包含该分散体的涂料组合物特别适合用作涂层,该涂层在可能或将要与食品或饮料接触的任何食品和饮料包装容器中形成衬里。的确,本发明涂料组合物的固化涂层“类似”或超过传统用于食品接触和饮料接触应用中的“1007-型”、“1009-型”和“9-A-9-型”环氧树脂固化涂层的性质,而未含有或释放BPA或芳族缩水甘油醚化合物(例如BADGE、BFDGE和酚醛环氧树脂)。
同样,包装和储存在含本发明涂料组合物的固化内涂层的食品或饮料容器中的食品和饮料,通常不有害地影响固化内涂层,尽管某些被包装的食品和饮料具有腐蚀性质。例如涂料组合物的固化内涂层在装有不同食品和饮料的食品和饮料听的内表面大部分或完全不起泡和层离。此外,涂料组合物的固化内涂层大部分或完全无损害作用,该损害作用由包装在含涂料组合物的固化内涂层的食品或饮料容器后,某些食品或饮料经受的蒸馏操作潜在性产生。
许多两件拼合听的底部(末端部分)由周边凹陷或凹口构成,该凹口包围着高的皇冠样中央部分。底部或末端部分的周边凹陷或凹口与该两件拼合听的壳体(或壳)部分的末端连接(整体拉制或拉制并熨平听)。通过通常称为壁“反面”部分,底部或末端部分的周边凹陷或凹口及底部或末端部分的高皇冠样中央部分整体互相连接。适当厚度和均匀度的涂层成功地喷涂在该两件拼合听壁反面部分,被认为至少在相当程度上,取决于作为涂层施用的该材料从壳体(或壳)部分的更低内壁及在壁反面部分上反弹或弹回的能力。有益地是,本发明涂料组合物的各种实施方案非常适用于喷涂施用,这些施用将适当的,并且甚至基本上均匀的涂料组合物的涂层施用到两件拼合听的壁反面部分。
另外,由聚酯丙烯酸酯的水分散体组成的或包含该分散体的本发明涂料组合物非常适合高速施用于容器内表面,而仍提供固化内表面涂层的合适性能特性。例如,为了在最小或任何喷涂设备的故障停机时间内一致和有效的喷涂操作,可调节粘度、固体含量和水分散体(涂料组合物)中固体的均匀性,及这些变量的相互作用。此外,这些变量支持涂料组合物在所有食品或饮料听内表面一致和均匀的涂覆施用。
最后,当涂料组合物的固化涂层经受机械应力,例如拉伸和可能希望撕开该涂层或将该涂层与食品或饮料容器的内表面分离的其他力时,然而固化涂层足够柔顺、可延伸、易延展及有粘性,以抵抗任何此类撕、破裂、层离或分离。在具有含涂料组合物固化涂层的内表面的食品或饮料听的组件或部分形成、工作和装配期间,这些观察适用。
根据前述内容,可认识到由聚酯丙烯酸酯水分散体组成的或包含该分散体的本发明涂料组合物,特别适应于将涂料组合物均匀和完全地涂覆于所有食品或饮料听内表面的有效喷涂施用。另外,涂料组合物的固化涂层“类似”或超过传统用于食品接触和饮料接触应用中的许多固化涂层的性质,而未含有或释放BPA或芳族缩水甘油醚化合物(例如BADGE、BFDGE和酚醛环氧树脂)。此外,食品和饮料听中涂料组合物的固化涂层,对由包含在听中的食品或饮料和由被包装食品或饮料的加工条件造成的降解有抵抗作用。最后,在食品或饮料听的涂覆组件或部分形成、工作和装配期间,涂料组合物的固化涂层足够柔顺、可延伸、易延展及有粘性,以承受任何撕、破裂、层离或分离。
除了直接施用于金属表面外,本发明涂料组合物也可″湿碰湿″施用于另一种水性或非水性底涂层上。湿碰湿施用不排除在涂料组合物施用于底涂层之前,可使底涂层成为指触干的可能性;两种涂层通常均可分别常规固化或烘烤(例如在约150℃至约250℃的温度下,烘约一至约十五分钟)。
在某些实施方案中,由聚酯丙烯酸酯水分散体组成的或包含该分散体的本发明涂料组合物含有小于约3磅的VOC(挥发性有机化合物)/加仑(360克VOC/升)涂料组合物。在本文件的特性分析和表征方法部分中的VOC含量测定方法项下,提供了如何测定VOC重量/单位体积涂料组合物的细节。
作为考虑通过本发明可达到低VOC含量的另一种方法,本发明涂料组合物的VOC含量通常在最大约1,000毫克VOC/千克涂料组合物的非挥发性物质部分,至下降到低至0克VOC/千克涂料组合物的非挥发性物质部分的范围内。在许多实施方案中,涂料组合物的VOC含量在最大约600毫克VOC/千克涂料组合物的非挥发性物质部分,至下降到低至0克VOC/千克涂料组合物的非挥发性物质部分的范围内。在某些这些实施方案中,涂料组合物的VOC含量在小至约400毫克VOC/千克涂料组合物的非挥发性物质部分,至下降到低至0克VOC/千克涂料组合物的非挥发性物质部分的范围内。在本文件的特性分析和表征方法部分中VOC含量测定方法项下,提供了如何测定VOC重量/单位重量涂料组合物的非挥发性物质部分的细节。
如本文中所使用,术语“湿”食品指包括游离液体,例如水的食品。同样,如本文中所使用,术语“食品”指可被使用或被制备成用作人类或动物食物的物质。另外,如本文中所使用,术语“饮料”指人类或动物饮用的各种液体的任何一种。
包括基于由本发明聚酯丙烯酸酯水分散体组成的或包含该分散体的涂料组合物的本发明衬里的包装容器,可用各种饮料和食品,包括湿食品装满。包装容器的内表面限定了一空间,各种饮料和食品可被置于该空间中。衬里与该包装容器的内表面接触而饮料或食品,例如湿食品与该衬里接触。因此,该衬里将饮料或食品与包装容器的内表面分开。包装容器也可包括具有内表面的容器末端部分,和共同围绕该容器内空间的容器壳体部分。衬里粘附并覆盖容器末端部分内表面,将饮料或食品与该包装容器的内表面分开,进一步防止饮料或食品与该包装容器内表面之间的接触。
置于带有本发明衬里的包装容器中的饮料和任何食品的湿部分可具有任何盐浓度。同样,置于带有本发明衬里的包装容器中的饮料和任何食品的湿部分可具有任何pH。pH<7标准pH单位的饮料和各种食品的湿部分是酸性的。当食品在本文中被称为酸性时,应理解为该食品的湿部分具有酸性pH。如本文中所使用,关于饮料和食品,术语“微酸性”指该饮料或食品具有<7和>4.5的pH,术语“中等酸性”指该饮料或食品具有3.7-4.5的pH,术语“高度酸性”指该饮料或食品具有<3.7的pH。置于带有本发明衬里的包装容器中的饮料和任何食品的湿部分可具有任何pH,因此可以是微酸性的、中等酸性的或高度酸性的。
如本文中关于饮料和食品使用术语“潜在性腐蚀”,指具有盐含量或pH(一般为酸性pH,但可以是碱性pH{>7})的饮料和食品,当与该包装容器的金属接触时可引起包装容器中的金属腐蚀。在下述本文件的特性分析和表征方法部分中提供了测定腐蚀是否存在及表征任何腐蚀程度的各种方法。粘附并覆盖包装容器内表面(也在本文中称为“内衬里”),并源自按照本发明聚酯丙烯酸酯的水分散体组成的或包含该分散体的涂料组合物的衬里,基本上消除、本质上消除、甚至消除了包装容器金属中的金属腐蚀,即使在包装容器中长期储存酸性、甚至高度酸性的饮料和食品及含盐饮料和食品。这种腐蚀的消除维持了包装容器的完整性,因此有助于防止饮料和食品从包装容器中的渗漏,有助于保持装在包装容器中饮料和食品的有效期,并防止了饮料和食品染上包装容器的味道,例如金属味道。
储存在含本发明内衬里包装中可能有利的酸性饮料的某些非穷尽性实例包括啤酒;酒;软饮料;果汁饮料,例如橙汁;蔬菜饮料,例如番茄汁;乳品饮料,例如酪乳;及咖啡。储存在含本发明内衬里包装中可能有利的酸性饮料的某些非穷尽性实例包括蔬菜,例如番茄、泡菜、腌菜和辣椒;水果,例如苹果、越橘、桃、橙、葡萄柚和葡萄;含有、保存在或腌在醋中的各种食物;调味料,例如番茄酱和醋;乳品食物,例如酸乳;汤,例如番茄汤;酱汁,例如番茄酱和许多烧烤酱汁;及各种沙拉调味品,特别是含有醋的那些。
特性分析和表征方法
本文中所述构造的各种性质和特征可通过下述各种测试方法评价:
涂层均匀性/金属暴露评价:
该测试方法测定未被所喷涂的涂层有效涂覆的听内表面的量。该测定方法使用导电溶液(1%NaCl去离子水溶液)。所涂覆的听用该导电溶液充满。连接一个电探头使其与该听的外部(未涂覆,导电)接触,第二个探头浸在该听内部中央的盐溶液中。如果在该听的内部存在任何未涂覆的金属,那么就有电流在这两个探头之间通过,并在LED显示器上作为值记录。LED以毫安、或更普遍地称为“mAs”显示所输送的电流。在该涂层均匀性/金属暴露测试过程期间观察到的输送电流也在本文中称为“珐琅率”。在两探头之间通过的电流与未被涂层有效覆盖的金属量成正比。听内部达到100%涂层覆盖率,将导致LED读数为0.0mAs。然而,商业上可接受的食品和饮料听的金属暴露值通常平均小于约3.0mAs。
涂层扩展性/润湿评价:
该测试本质上是涂层有效“湿润”或均匀扩展通过所喷涂听内表面能力的视觉评价。理想的是,所喷涂的涂层均匀扩展,而无视觉上的缺陷,例如麻孔、蔓延、皲裂或其他缺陷,这些缺陷可导致更高的金属暴露值或其他视觉上令人讨厌的现象。据认为,优良率显示听具有商业上可接受的质量。该扩展率等级表述并定义如下:优良:无视觉上的缺陷;良好:非常少、最少的缺陷;一般:少数明显的缺陷;劣质:经常出现明显的缺陷。
起泡评价:
该测试本质上是涂层“起泡”或在喷涂听内部的具体区域形成不期望气泡的趋势的视觉上检查。商业上不期望听内部的涂层具有可见的起泡。因此,“优良”的起泡率显示听被认为具有商业质量。该起泡率等级表述并定义如下:优良:无视觉上的起泡;良好:非常少、少量的起泡;一般:经常出现少量的起泡;劣质:经常出现大量的起泡。
固化膜性能评价:
各种食品在商业上“包装”在涂覆的、镀锡铁皮D&I听中。为了涂层研究和发展的目的,已开发了几种涂层“筛选测试”方法,帮助预测涂层是否具有所要求的染色、附着力和腐蚀性能,以便作为商业上制备并包装的D&I镀锡铁皮听的内部漆在功能上被接受。其中特别重要的是在食品灭菌周期中涂层的性能,更普遍地称为“食品蒸馏”。食品蒸馏是包装听的热灭菌方法,该方法在过热和加压的蒸汽和/或水中进行。
典型的商业灭菌蒸馏将包装的食品听在约10分钟至最大至几(1-3)小时的时间范围内,经过过热蒸汽或水,这取决于各种因素例如听尺寸和目的食品。蒸汽或水的温度大约为121℃。就是在这些蒸馏条件下某些内部听涂层在涂层性能方面可能已开始失败,例如耐污染性、附着力或耐腐蚀性。内涂层的功能是保护听内表面免受被包装产品的危害(耐腐蚀性、耐污染性)以及保护被包装产品免受听的危害(金属暴露、附着力)。D&I听的内涂层在商业上不期望在这些领域,在包装、灭菌或储藏条件下显示突然的失败。因此,有效开发了测试方法以预测任何未来的新D&I听内部的商业性能。
其中特别重要的是听的“顶部空间”(或“圆顶”)区域,其中性能要求将是最困难的。顶部空间是听顶部的小区域(通常0.5-1.0cm),在该处无食品。在各个听中留有顶部空间使在蒸馏期间产品可以膨胀,而不因为其内容物的压力而爆炸。有时蒸馏后,在圆顶和听的挂串珠部分再进行评价。
为了进行该项评价,用各种待测试的涂层制备足够数量的测试听。一旦听完全用目的涂层涂覆,选择几种食品测试介质,进行该食品的抗性测试。对金色变量而言,所选择的产品是长产品名单中的代表,这些产品通常在商业上包装在金色D&I听中。一旦选择了实际的食物产品,它们在商业上采用的温度下装进听壳体。更多的细节或参考应查阅商业听制备指南。通常,各听装填到离顶部约1.25cm处(顶部空间),使蒸馏期间该产品能够膨胀。一旦填充,适当直径食品听末端经过双重缝合适当地封闭各听。一旦缝合,听按照商业实践进入蒸馏灭菌周期(时间,温度)。蒸馏灭菌后,听适当地冷却并用常规、手工操作的听开启器打开。一旦打开,倒空内容物,用洁净水冲洗听内部,将听沿侧壁切割成四块,并适当干燥“弄平的”听。在该阶段,听已准备进行下面更全面描述的膜评价(附着力、TNO总体迁移及腐蚀):
附着力评价方法:
按Deutsches Institut für Normung e.V.of Berlin,Germany出版的DIN标准No.53151中所描述的,用锋利的器物在听的顶部空间(“圆顶”)区域和划十字格划出图案。
一旦该划十字格图案制成,该区域按DIN标准No.53151,用胶带进行研究,评价该涂层在该区域维持粘合的能力。DIN标准No.53151中描述的附着力等级量表的范围是从GT 0至GT 5。等级GT0意味着100%受试区域的涂层在除去胶带操作期间保持粘附。当在受试区域存在高度粘合损失时,附着力等级为GT 5,例如当胶带除去了100%受试区域的涂层时。
TNO总体迁移试验
TNO总体迁移试验是许多食品批准用漆同系化反应试验之一(由荷兰国家实验室TNO设计)。TNO总体迁移试验是萃取试验,该试验使用基于醋酸溶液总重量计,含3%重量醋酸和97%重量去离子水的醋酸溶液。在下列试验条件下,将该醋酸溶液与涂覆的铝板接触:-于100℃30分钟,接着在40℃储存十天。在十天储存期结束时,将该醋酸溶液蒸发并称量任何剩余萃取物的重量。通过TNO总体迁移试验,目前要求任何剩余萃取物的量为每10dm2涂覆的铝板10mg或更少。
腐蚀评价
腐蚀测试方法No.1
腐蚀测试方法No.1需要具有内部施用并固化的涂料组合物的受试金属食品和饮料包装容器听。腐蚀测试方法No.1尽力再现使用该产品的真实商业条件到最可能接近的程度。根据腐蚀测试方法No.1,用小试规模喷涂施用设备和烘箱-固化设备,制备涂覆的金属食品和饮料包装容器听。该小试规模喷涂施用设备包括与商业、原尺寸、喷涂施用设备的装置相匹配的喷嘴和喷枪装置。
在腐蚀测试方法No.1中,涂覆(并固化)的金属食品或饮料包装容器的样品用样品涂料组合物(即“受试”涂料组合物),例如本发明的涂料组合物制备。然后涂覆(并固化)的金属食品或饮料包装容器用小试规模填充设施,填充系列饮料(啤酒、可乐、等渗饮料)或系列食品中的任何一种(番茄汤、蔬菜等)。然后可将填充的容器巴氏灭菌(或不巴氏灭菌),取决于置于容器中的特定蔬菜或食品的正常商业实践。将填充的容器分成两个不同的组,然后于室温(约20℃)及于37℃储存任何期望的时间,例如十二个月。
选择测试期后,分别打开在不同温度和储存时间下测试的填充容器,除去填充容器中的内容物。用视觉观察容器内部存在或不存在任何腐蚀,评等级并记录。等级量表从等级0(视觉上可见严重腐蚀)一直到等级5(无视觉上可见的腐蚀)。
腐蚀测试方法No.2
虽然腐蚀测试方法No.1给出代表实际使用听装产品的真实情况的结果,但是得出这些结果需要非常长的时间。为了响应更快的产品发展的要求,设计了更快的加速腐蚀测试方法。已开发出各种替代腐蚀测试方法,例如腐蚀测试方法No.2。腐蚀测试方法No.2是设计用比腐蚀测试方法No.1需要更短的时间,预测涂覆(并固化)的金属食品和饮料包装容器的耐腐蚀性的一种加速腐蚀测试方法。
根据腐蚀测试方法No.2,用施用于铝板和镀锡铁皮板、标准、已知商业上成功的涂料组合物(即“对照”涂料组合物),制备涂覆(并固化)的金属板样品。接下来,用也施用于铝板和镀锡铁皮板的第二种涂料组合物(即“受试”涂料组合物),例如本发明涂料组合物,在类似条件下制备另一个涂覆(并固化)的金属板样品。
然后将两组涂覆(并固化)的金属板置于盐+酸测试溶液中,于60℃的温度保持五天的测试时间。该盐+酸测试溶液含有基于该盐+酸测试溶液总重量计,为1.5%重量盐(NaCl)和1.5%重量醋酸去离子水溶液的混合物。在五天测试时间结束时,用视觉及用显微镜检查这两组涂覆(并固化)的金属板的腐蚀迹象。
如果用受试涂层制备的涂覆(并固化)的金属板的外观与用对照涂层制备的涂覆(并固化)的金属板的外观相近似或比其好,这通常是好的迹象,该受试涂层有可能通过长期包装测试方法,即腐蚀测试方法No.1。同样,如果用受试涂层制备的涂覆(并固化)的金属板的外观与用对照涂层制备的涂覆(并固化)的金属板的外观相近似或比其好,这通常是好的迹象,该受试涂层有可能通过TNO总体迁移试验。
腐蚀测试方法No.3
虽然腐蚀测试方法No.1给出代表实际使用听装产品的真实情况的结果,但是得出这些结果需要非常长的时间。为了响应更快的产品发展的要求,设计了更快的加速腐蚀测试方法。已开发出各种替代腐蚀测试方法,例如腐蚀测试方法No.3。腐蚀测试方法No.3是设计用比腐蚀测试方法No.1需要更短的时间,预测涂覆(并固化)的金属食品和饮料包装容器的耐腐蚀性的一种加速腐蚀测试方法。
根据腐蚀测试方法No.3,用施用于铝包装容器和镀锡铁皮包装容器的内部,然后固化的样品涂料组合物(即“受试”涂料组合物),例如本发明涂料组合物制备涂覆(并固化)的金属食品和饮料包装容器样品。然后,涂覆(并固化)的金属食品和饮料包装容器用小试规模填充设施填充称为Coke L85的受试溶液。该Coke L85溶液含有磷酸、柠檬酸和盐。然后,两组填充的容器于37℃,储存所期望的受试时间。
受试时间完成后,分析填充容器中的内容物的溶解的铁(如果使用镀锡铁皮容器)或溶解的铝(如果使用铝容器)。用该试验获得的结果与用真实包装测试获得的结果,例如用腐蚀测试方法No.1获得的结果的相关性很好。在一种测试标准下,当根据腐蚀测试方法No.3,用十天的测试时间测试时,涂覆(并固化)的金属食品和饮料包装容器中的内容物平均(基于十二个不同的容器)溶解铁(如果使用镀锡铁皮容器)的浓度为0.5份/百万(ppm)(重量)或更少,或溶解铝(如果使用铝容器)的浓度为0.1份/百万(ppm)(重量)或更少。按照该标准,进行十天的测试,无一镀锡铁皮容器应含有大于1.0ppm(重量)溶解的铁,及无一铝容器应含有大于0.20ppm(重量)溶解的铝。
酸价测定方法
特定聚合物,例如聚酯或聚酯丙烯酸酯的酸价,可使用ASTM标准No.D3644-98(2004)测定,该标准名为苯乙烯-马来酸酐树脂酸价的标准测试方法。ASTM标准No.D3644-98由ASTM International of WestConshohocken,Pennsylvania出版并可从中获得。除非另外说明,任何聚合物或树脂的所有酸价值,当作为酸值描述而未提供随附的单位时,应理解为以mg KOH/克聚合物或树脂的单位被提供。
羟基数测定方法
特定聚合物,例如聚酯或聚酯丙烯酸酯的羟基数,可使用ASTM标准No.E222-00测定,该标准名为使用醋酸酐乙酰化的羟基标准测试方法。ASTM标准No.E22-00由ASTM International of WestConshohocken,Pennsylvania出版并可从中获得。除非另外说明,任何聚合物或树脂的所有羟基数值,当作为羟基值描述而未提供随附的单位时,应理解为以mg KOH/克聚合物或树脂的单位被提供。
粘度测定方法No.1
粘度测定方法No.1需要在特定的样品温度,例如约50℃的温度下,用REL Cone&Plate粘度计测定流体样品的粘度,该粘度计可从Research Equipment Limited of Twickenham,United Kingdom获得。根据粘度测定方法No.1,用REL Cone&Plate粘度计进行的粘度测定遵循ASTM(美国测试和材料协会;West Conshohocken,PA)标准D4287-00(名为“用Cone/Plate粘度计的高剪切粘度标准测试方法),以及随REL Cone&Plate粘度计提供的操作手册中的规程。
粘度测定方法No.2
粘度测定方法No.2需要在特定的样品温度,例如约20℃的温度下、按照ASTM(美国测试和材料协会;West Conshohocken,PA)标准D1200-94(1999)(该标准名为“用Ford粘度杯的粘度标准测试方法”)测定流体样品的粘度。作为使用Ford粘度杯的替换,例如Ford No.4粘度杯,用该粘度测定方法No.2进行的粘度测定可采用AFNOR杯,例如AFNOR No.4杯。
粘度测定方法No.3
粘度测定方法No.3需要在特定的样品温度,例如约25℃的温度下,用Brookfield型LVT刻度盘读数粘度计测定流体样品的粘度,该粘度计可从Brookfield Engineering Laboratories,Inc.of Stoughton,Massachusetts获得。根据粘度测定方法No.3进行的粘度测定,遵循随Brookfield型LVT刻度盘读数粘度计提供的操作手册中的规程。由转轴数识别,并选择以使所测定的粘度在特定转轴的范围内的适当转轴,在测定池中定位。当以基于在发明人的指导下进行的校准研究所选择的转数/分钟(RPM)速率运行所选择的转轴时,测定Brookfield粘度。
粒度测定方法
本文件中所述的粒度特征基于用Beckman-Coulter LSTM 230激光衍射粒度分析仪,按照随Beckman-Coulter LSTM 230粒度分析仪提供的操作规程手册进行的粒度测定。Beckman-Coulter LSTM 230粒度分析仪可从Beckman Coulter,Inc.of Fullerton,California获得。
总固体测定方法
含聚酯或聚酯丙烯酸酯的特定样品的总固体(非挥发性物质)的实际重量,可通过首先测定出一克“按现状”样品确定。然后该一克样品置于具有110℃的内部温度的烘箱中干燥一小时。剩余干燥样品的重量构成最初一克“按现状”样品中总固体(非挥发性物质)的实际重量。然后,最初“按现状”样品中总固体(非挥发性物质)重量百分比可通过干燥后总固体实际重量除以最初一克“按现状”样品的实际重量(一克),并将该结果乘以100%计算。
水含量测定方法
特定样品的水含量可用ASTM标准No.E203-01中的Karl Fisher滴定技术测定,该标准名为用Karl Fischer容量滴定法的水标准测试方法。ASTM标准No.E203-01由ASTM International of WestConshohocken,Pennsylvania出版并可从中获得。该样品挥发性部分中的水浓度通过首先从该样品的总“按现状”重量中减去该样品中总固体(非挥发性物质)的实际重量(如用总固体测定方法测定),得到该样品挥发性部分的总重量来确定。然后,该样品挥发性部分中水的浓度可通过按照该方法测定的水的实际重量除以该样品挥发性部分的总重量,并将该结果乘以100%计算。
VOC含量测定方法
特定样品的挥发性部分中的VOC(挥发性有机化合物)的浓度可根据此方法计算。首先,将样品中总固体(非挥发性物质)的实际重量(如用总固体测定方法测定)及该样品挥发性部分中水的实际重量(如用水含量测定方法测定),从该样品的总“按现状”重量中减去,得到该样品挥发性部分中VOC的总重量。然后,样品挥发性部分中VOC的浓度可通过按照该方法测定的VOC的实际重量除以该样品挥发性部分的总重量,并将该结果乘以100%计算。
VOC(挥发性有机化合物)重量/单位重量特定样品的非挥发性物质部分(例如克VOC/千克干涂层)可根据此方法计算。首先,按该方法中较早的描述,计算样品挥发性部分中VOC的总重量。然后,样品挥发性部分中VOC的总重量除以该样品总固体(非挥发性物质)的实际重量(如用总固体测定方法测定),测定VOC(挥发性有机化合物)的重量/单位重量的样品中非挥发性物质(水分散体的干重)。
VOC(挥发性有机化合物)重量/单位体积样品(克VOC/加仑样品)可根据此方法计算。首先,按该方法中较早的描述,计算样品挥发性部分中VOC的总重量。然后,样品挥发性部分中VOC的总重量除以该样品的实际体积,测定VOC(挥发性有机化合物)的重量/单位体积样品。
实施例
提供下列实施例,以帮助理解本发明,但是不应解释为对本发明范围的限制。除非另外说明,所有份和百分比均以重量计。
实施例1:聚酯合成
在该实施例中,按照本发明合成了具有制剂A-J的十种不同聚酯(见表10。下表1提供了这十种不同聚酯的合成细节。
表1
组分 | 聚酯制剂(%重量*) | ||||||||||
A | B | C | D | E | F | G | H | I | J | ||
多元醇 | 新戊二醇 | 24.5 | |||||||||
三羟甲基丙烷 | 17.5 | 3.8 | 6.1 | 2.7 | 5.1 | 5.0 | 5.1 | 5.0 | 5.0 | 4.6 | |
丙二醇 | 12.3 | 28.3 | 16.7 | 29.5 | 31.1 | 29.5 | 31.2 | 31.2 | 28.5 | ||
1,4-环己烷二甲醇 | 24.7 | 6.8 | |||||||||
乙二醇 | 5.9 | ||||||||||
多元酸 | 月桂酸 | 8.3 | |||||||||
己二酸 | 15.5 | ||||||||||
对苯二甲酸 | 6.6 | 16.4 | 28.1 | 11.1 | 28.0 | 55.1 | 28.0 | 55.0 | 55.0 | ||
间苯二甲酸 | 41.9 | 7.5 | 7.5 | 7.8 | 7.5 | 7.8 | 7.8 | 7.2 | |||
对苯二甲酸二甲酯 | 29.0 | 49.8 | 28.9 | 28.9 | 58.8 | ||||||
1,4-环己烷二甲酸 | 6.1 | ||||||||||
多元酸酐 | 邻苯二甲酸酐 | 27.4 | |||||||||
马来酸酐 | 0.2 | 0.9 | 1.0 | 0.9 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 0.9 |
*基于各聚酯制剂的总重量
实施例1-聚酯A
将5升烧瓶配备搅拌器、填充柱、冷凝器、热电偶、加热套和氮保护气氛。向该5升烧瓶中加入385.0克三羟甲基丙烷、183.0克月桂酸和1.9克REATINOR932辛基-硫醇锡聚合稳定剂。在氮保护气氛下,缓慢加热烧瓶中的内容物至215℃-220℃,蒸馏除去在产生缩聚反应期间产生的水。一旦该反应混合物的酸价降至低于5,将烧瓶中的内容物冷却至170℃,并向该5升烧瓶中加入541.0克新戊二醇、343.0克己二酸、145.0克对苯二甲酸、604.0克邻苯二甲酸酐和5.0克马来酸酐。
在氮保护气氛下,该混合物再缓慢加热至235℃-240℃,并蒸馏除去更多的水。一旦该反应混合物的酸价降至低于30,将反应混合物冷却至200℃,为了共沸蒸馏,填充柱用Dean&Stark柱(可从Kimble/Kontes of Vineland,New Jersey USA获得)替换,并向该烧瓶中加入113.0克二甲苯。在氮保护气氛下,烧瓶中的内容物再加热至回流温度,并蒸馏除去更多反应水,直到该反应混合物的酸价降至5以下。然后将烧瓶中的内容物冷却至145℃-150℃,并向烧瓶中加入512.0克丁基乙二醇,以形成溶解的聚酯A溶液。
该溶解的聚酯A溶液具有按照上述提供的总固体测定方法测定的,基于该溶解的聚酯A溶液总重量计,为76.6%重量的固体浓度。使用所提出的酸价测定方法,测定聚酯A的酸价为7.5。
实施例1-聚酯B
将5升烧瓶配备搅拌器、填充柱、冷凝器、热电偶、加热套和氮保护气氛。向该5升烧瓶中加入386.8克丙二醇、779.0克1,4-环己烷二甲醇、517.9克对苯二甲酸和2.7克月桂酸二丁基锡(聚合稳定剂)。在氮保护气氛下,缓慢加热烧瓶中的内容物至215℃-220℃,蒸馏除去在产生缩聚反应期间产生的水。一旦该反应混合物变得澄清,将烧瓶中的内容物冷却至180℃,并向该5升烧瓶中加入120.8克三羟甲基丙烷、1322.5克间苯二甲酸和29.7克马来酸酐。
在氮保护气氛下,该混合物再缓慢加热至215℃-220℃,并蒸馏除去更多的水。一旦该反应混合物的酸价降至低于30,将烧瓶中的反应混合物冷却至200℃,为了共沸蒸馏,填充柱用Dean&Stark柱(可从Kimble/Kontes of Vineland,New Jersey USA获得)替换,并向该烧瓶中加入29.7克二甲苯。在氮保护气氛下,烧瓶中的内容物再加热至回流温度,并蒸馏除去更多反应水,直到该反应混合物的酸价降至5以下。然后,将烧瓶中的内容物冷却至145℃-150℃,并向烧瓶中加入1431.0克丁基乙二醇、201.1克正丁醇和422.1克二甲苯,以形成溶解的聚酯B溶液。
该溶解的聚酯B溶液具有按照上述提供的总固体测定方法测定的,基于该溶解的聚酯B溶液总重量计,为55.2%重量的固体浓度。使用所提出的酸价测定方法,测定聚酯B的酸价为2.3。该溶解的聚酯B溶液具有22泊的粘度,用REL Cone&Plate粘度计,按照上述提供的粘度测定方法No.1,于50℃的样品温度测定。
实施例1-聚酯C
将5升烧瓶配备搅拌器、填充柱、冷凝器、热电偶、加热套和氮保护气氛。向该5升烧瓶中加入511.9克丙二醇、111.4克三羟甲基丙烷、524.7克对苯二甲酸二甲酯和1.5克FASCAT9100催化剂产品。在氮保护气氛下,缓慢加热烧瓶中的内容物至220℃-230℃,蒸馏除去在产生酯交换反应期间产生的甲醇,直到反应混合物变得澄清,并且柱头温度下降。将烧瓶中的内容物冷却至180℃,并加入508.3克对苯二甲酸。在氮保护气氛下,该混合物再缓慢加热至220℃-230℃,并蒸馏除去更多的水,直到柱头温度下降,并且反应混合物变得澄清。然后,将烧瓶中的内容物冷却至180℃,并向该5升烧瓶中加入136.1克间苯二甲酸和17.3克马来酸酐。
在氮保护气氛下,该混合物再缓慢加热至220℃-230℃,并蒸馏除去水,直到反应混合物变得澄清,并且柱头温度下降。冷却至200℃后,为了共沸蒸馏,填充柱用Dean&Stark柱替换,并向该烧瓶中加入13.2克二甲苯。在氮保护气氛下,烧瓶中的内容物再加热至回流温度,并蒸馏除去更多反应水,直到该反应混合物的酸价降至6以下。将烧瓶中的内容物冷却至145℃-150℃,然后,加入811.8克丁基乙二醇、114.3克正丁醇和229.0克二甲苯,以形成溶解的聚酯C溶液。
该溶解的聚酯C溶液具有按照上述提供的总固体测定方法测定的,基于该溶解的聚酯C溶液总重量计,为54.8%重量的固体浓度。使用所提出的酸价测定方法,测定聚酯C的酸价为4.2。该溶解的聚酯C溶液具有18.2泊的粘度,用REL Cone&Plate粘度计,按照上述提供的粘度测定方法No.1,于50℃的样品温度测定。
实施例1-聚酯D
将2升烧瓶配备搅拌器、填充柱、冷凝器、热电偶、加热套和氮保护气氛。向该烧瓶中加入264.3克丙二醇、106.6克1,4-环己烷二甲醇、42.6克三羟甲基丙烷、92.5克乙二醇和786.8克对苯二甲酸二甲酯和0.7克FASCAT4201催化剂产品。在氮保护气氛下,缓慢加热烧瓶中的内容物至215℃-220℃,蒸馏除去在产生酯交换反应期间产生的甲醇。一旦反应混合物变得澄清,将烧瓶中的内容物冷却至180℃,然后向该烧瓶中加入174.7克对苯二甲酸、96.8克1,4-环己烷二甲酸和14.6克马来酸酐。
在氮保护气氛下,该混合物再缓慢加热至235℃,并蒸馏除去水。一旦反应混合物变得澄清,反应器冷却至200℃,为了共沸蒸馏,填充柱用Dean&Stark柱替换,并向该烧瓶中加入40.0克二甲苯。在氮保护气氛下,烧瓶中的内容物再加热至回流温度,并蒸馏除去更多反应水,直到该反应混合物的酸价降至4以下。将烧瓶中的内容物冷却至145℃-150℃,然后加入690.3克丁基乙二醇、97.8克正丁醇和191.3克二甲苯,以形成溶解的聚酯D溶液。
该溶解的聚酯D溶液具有按照上述提供的总固体测定方法测定的,基于该溶解的聚酯D溶液总重量计,为54.5%重量的固体浓度。使用上述所提出的酸价测定方法,测定聚酯D的酸价为10。
实施例1-聚酯E
将2升烧瓶配备搅拌器、填充柱、冷凝器、热电偶、加热套和氮保护气氛。向该烧瓶中加入440.7克丙二醇、76.5克三羟甲基丙烷、432.7克对苯二甲酸二甲酯和1.4克FASCAT9100催化剂产品。在氮保护气氛下,缓慢加热烧瓶中的内容物至205℃,蒸馏除去在产生酯交换反应期间产生的甲醇。一旦柱头温度下降并且蒸馏减速,将烧瓶中的内容物冷却至180℃,并向该烧瓶中加入419.2克对苯二甲酸。在氮保护气氛下,该混合物再缓慢加热至225℃-230℃,并蒸馏除去水。一旦反应混合物变得澄清,将烧瓶中内容物冷却至180℃,并向该烧瓶中加入112.2克间苯二甲酸和14.3克马来酸酐。
将烧瓶中反应混合物再缓慢加热至225℃-230℃,直到填充柱头的温度下降并且蒸馏减速。将烧瓶中的反应混合物冷却至200℃,为了共沸蒸馏,填充柱用Dean&Stark柱替换。然后,向该烧瓶中加入27.9克二甲苯。在氮保护气氛下,烧瓶中的内容物再加热至回流温度,并蒸馏除去更多反应水,直到该反应混合物的酸价降至3以下。将烧瓶中的内容物冷却至145℃-150℃,并加入662.4克丁基乙二醇、93.1克正丁醇和179.2克二甲苯,以形成溶解的聚酯E溶液。
该溶解的聚酯E溶液具有按照上述提供的总固体测定方法测定的,基于该溶解的聚酯E溶液总重量计,为55.1%重量的固体浓度。使用上述所提出的酸价测定方法,测定聚酯E的酸价为2.4。该溶解的聚酯E溶液具有10泊的粘度,用REL Cone&Plate粘度计,按照上述提供的粘度测定方法No.1,于50℃的样品温度测定。
实施例1-聚酯F
将2升烧瓶配备搅拌器、填充柱、冷凝器、热电偶、加热套和氮保护气氛。向该烧瓶中加入496.9克丙二醇、80.1克三羟甲基丙烷、880.1克对苯二甲酸、125.5克间苯二甲酸、16.0克马来酸酐和3.0克FASCAT9100催化剂产品。在氮保护气氛下,缓慢加热烧瓶中的内容物至225℃-235℃,蒸馏除去从缩聚反应中产生的水。
一旦反应混合物变得澄清,并且填充柱头温度下降,将烧瓶中的内容物冷却至200℃,为了共沸蒸馏,填充柱用Dean&Stark柱替换。并向该烧瓶中加入30.0克二甲苯。在氮保护气氛下,烧瓶中的内容物再加热至回流温度,并蒸馏除去更多反应水,直到该反应混合物的酸价降至5以下。将烧瓶中的内容物冷却至145℃-150℃,然后加入744.6克丁基乙二醇、104.7克正丁醇和219.6克二甲苯,以形成溶解的聚酯F溶液。
该溶解的聚酯F溶液具有按照上述提供的总固体测定方法测定的,基于该溶解的聚酯F溶液总重量计,为55.9%重量的固体浓度。使用以上所提出的酸价测定方法,测定聚酯F的酸价为3.2。该溶解的聚酯F溶液具有8.4泊的粘度,用REL Cone&Plate粘度计,按照上述提供的粘度测定方法No.1,于50℃的样品温度测定。
实施例1--聚酯G
以批量为120kg的小规模重复聚酯E的合成。聚酯G的配制与聚酯E的配制相同。
向反应器中加入24610克丙二醇、4274克三羟甲基丙烷、24164克对苯二甲酸二甲酯和78克FASCAT9100产品。在氮保护气氛下,缓慢加热反应器中的内容物至205℃,并蒸馏除去从酯交换反应中产生的甲醇。一旦柱头温度下降,并且蒸馏减速,将反应器中的内容物冷却至180℃,并向该反应器中加入23408克对苯二甲酸。在氮保护气氛下,该混合物再缓慢加热至225℃-230℃,并蒸馏除去水。一旦反应混合物变得澄清,将反应器中的内容物冷却至180℃,并向该反应器中加入6266克间苯二甲酸和799克马来酸酐。
将该反应混合物再缓慢加热至225℃-230℃,直到填充柱头的温度下降,并且蒸馏减速。将反应混合物冷却至170℃,为了共沸蒸馏,填充柱用Dean&Stark柱替换,并向该反应器中加入1579克二甲苯。在氮保护气氛下,反应器中的内容物再加热至回流温度,并蒸馏除去更多反应水,直到该反应混合物的酸价降至5以下。将反应器中的内容物冷却至145℃-150℃,并加入26770克丁基乙二醇、5359克正丁醇和11073克二甲苯,以形成溶解的聚酯G溶液。
该溶解的聚酯G溶液具有按照上述提供的总固体测定方法测定的,基于该溶解的聚酯G溶液总重量计,为58.9%重量的固体浓度。使用以上所提出的酸价测定方法,测定聚酯G的酸价为3.9。该溶解的聚酯G溶液具有8.6泊的粘度,用REL Cone&Plate粘度计,按照上述提供的粘度测定方法No.1,于50℃的样品温度测定。
实施例1-聚酯H
将2升烧瓶配备搅拌器、填充柱、冷凝器、热电偶、加热套和氮保护气氛。向该烧瓶中加入498.6克丙二醇、80.1克三羟甲基丙烷、880.1克对苯二甲酸、40.0克间苯二甲酸和2.0克FASCAT9100催化剂产品。在氮保护气氛下,缓慢加热烧瓶中的内容物至225℃-235℃,并蒸馏除去从缩聚反应中产生的水。一旦反应混合物变得澄清,并且柱头温度下降,将反应混合物冷却至160℃,并向该烧瓶中加入85.5克间苯二甲酸和16.0克马来酸酐。在氮保护气氛下,再缓慢加热该反应混合物至220℃-230℃。
一旦反应混合物变得澄清,并且填充柱头温度下降,将烧瓶中的反应混合物冷却至200℃,为了共沸蒸馏,填充柱用Dean&Stark柱替换,并向该烧瓶中加入30.0克二甲苯。在氮保护气氛下,烧瓶中的内容物再加热至回流温度,并蒸馏除去更多反应水,直到该反应混合物的酸价降至5以下。将烧瓶中的内容物冷却至145℃-150℃,然后加入744.6克丁基乙二醇、104.7克正丁醇和219.6克二甲苯,以形成溶解的聚酯H溶液。
该溶解的聚酯H溶液具有按照上述提供的总固体测定方法测定的,基于该溶解的聚酯H溶液总重量计,为55.2%重量的固体浓度。使用以上所提出的酸价测定方法,测定聚酯H的酸价为3.4。该溶解的聚酯H溶液具有11.5泊的粘度,用REL Cone&Plate粘度计,按照上述提供的粘度测定方法No.1,于50℃的样品温度测定。
实施例1-聚酯I
将2升烧瓶配备搅拌器、填充柱、冷凝器、热电偶、加热套和氮保护气氛。向该烧瓶中加入498.8克丙二醇、80.1克三羟甲基丙烷、880.1克对苯二甲酸、125.5克间苯二甲酸和2.0克FASCAT9100催化剂产品。在氮保护气氛下,缓慢加热烧瓶中的内容物至225℃-235℃,并蒸馏除去从缩聚反应中产生的水。
一旦反应混合物变得澄清,并且填充柱头温度下降,将烧瓶中的反应混合物冷却至170℃,为了共沸蒸馏,填充柱用Dean&Stark柱替换,并向该烧瓶中加入16.0克马来酸酐和30.0克二甲苯。在氮保护气氛下,烧瓶中的内容物再加热至回流温度,并蒸馏除去更多反应水,直到该反应混合物的酸价降至5以下。将烧瓶中的内容物冷却至145℃-150℃,然后加入744.6克丁基乙二醇、104.7克正丁醇和219.6克二甲苯,以形成溶解的聚酯I溶液。
该溶解的聚酯I溶液具有按照上述提供的总固体测定方法测定的,基于该溶解的聚酯I溶液总重量计,为55.2%重量的固体浓度。使用以上所提出的酸价测定方法,测定聚酯I的酸价为3.4。该溶解的聚酯I溶液具有7.5泊的粘度,用REL Cone&Plate粘度计,按照上述提供的粘度测定方法No.1,于50℃的样品温度测定。
实施例1-聚酯J
将2升烧瓶配备搅拌器、填充柱、冷凝器、热电偶、加热套和氮保护气氛。向该烧瓶中加入498.8克丙二醇、80.1克三羟甲基丙烷、1028.7克对苯二甲酸二甲酯和2.0克FASCAT9100催化剂产品。在氮保护气氛下,缓慢加热烧瓶中的内容物至225℃-235℃,并蒸馏除去从酯交换反应中产生的甲醇。一旦反应混合物变得澄清,并且柱头温度下降,将反应器冷却至160℃,并向该烧瓶中加入125.5克间苯二甲酸和16.0克马来酸酐。在氮保护气氛下,再缓慢加热该反应混合物至220℃-230℃。
一旦反应混合物变得澄清,并且填充柱头温度下降,将烧瓶中的反应混合物冷却至180℃,为了其沸蒸馏,填充柱用Dean&Stark柱替换,并向该烧瓶中加入30.0克二甲苯。在氮保护气氛下,烧瓶中的内容物再加热至回流温度,并蒸馏除去更多反应水,直到该反应混合物的酸价降至5以下。将烧瓶中的内容物冷却至145℃-150℃,然后加入744.6克丁基乙二醇、104.7克正丁醇和219.6克二甲苯,以形成溶解的聚酯J溶液。
该溶解的聚酯J溶液具有按照上述提供的总固体测定方法测定的,基于该溶解的聚酯J溶液总重量计,为55.1%重量的固体浓度。使用以上所提出的酸价测定方法,测定聚酯J的酸价为2.4。该溶解的聚酯J溶液具有4.9泊的粘度,用REL Cone&Plate粘度计,于50℃的样品温度测定。
实施例2:聚酯丙烯酸酯的合成
在该实施例中,按照本发明,合成了十五种不同聚酯丙烯酸酯。下面提供这十五种不同聚酯丙烯酸酯的合成细节。
实施例2-聚酯丙烯酸酯1
将4升烧瓶配备搅拌器、回流冷凝器、热电偶、加热套和氮保护气氛。将1197.0克“实施例1-聚酯A”中制备的溶解的聚酯A溶液置于4升烧瓶中,并在氮保护气氛下,预热至135℃。在另外一个烧瓶中,将277.0克丙烯酸乙酯、59.0克冰丙烯酸、83.0克苯乙烯和17.1克VAZO67自由基引发剂预混合。然后在氮保护气氛下,于133℃-135℃的温度下,用两小时的时间将该单体和引发剂的混合物加到聚酯溶液中。该单体/引发剂加完后,将该4升烧瓶中的温度在133℃-135℃维持一小时。
然后,向该4升烧瓶中加入2.2克TRIGONOXC自由基引发剂,将温度在133℃-135℃维持两小时。然后将该反应混合物冷却至110℃,在十分钟之内,加入含80.0克二甲基乙醇胺和80.0克软化水的预混合物,接着保持15分钟。该反应混合物的温度分别在加入结束时下降至约100℃,和在保持结束时降至约95℃。最后,用30分钟,加入1120克软化水,该聚酯丙烯酸酯溶液转化成聚酯丙烯酸酯1的水分散体。
该聚酯丙烯酸酯1的水分散体具有按照上述提供的总固体测定方法测定的,基于该聚酯丙烯酸酯1的水分散体总重量计,为约30%重量的固体浓度。使用以上所提出的酸价测定方法,测定聚酯丙烯酸酯1的酸价为37。该聚酯丙烯酸酯1的水分散体在约20℃的温度时,pH为8.53标准pH单位。该聚酯丙烯酸酯1的水分散体具有176秒的粘度,用AFNOR No.4杯,按照上述提供的粘度测定方法No.2,于20℃的样品温度测定。
实施例2-聚酯丙烯酸酯2
将5升烧瓶配备搅拌器、回流冷凝器、热电偶、加热套和氮保护气氛。将1094.4克“实施例1-聚酯B”中制备的溶解的聚酯B溶液置于5升烧瓶中,并在氮保护气氛下,预热至135℃。在另外一个烧瓶中,将184.7克丙烯酸乙酯、39.3克冰丙烯酸、55.3克苯乙烯和11.4克VAZO67自由基引发剂预混合。然后在氮保护气氛下,于132℃-136℃的温度下,用三小时的时间,将该单体和引发剂的混合物加到聚酯溶液中。然后将该5升烧瓶中的温度在132℃-136℃维持一小时。
然后,向该5升烧瓶中加入1.5克TRIGONOXC自由基引发剂,将该5升烧瓶中的温度在132℃-136℃维持两小时。然后将该反应混合物冷却至109℃,在十分钟之内,向该5升烧瓶中加入含53.3克二甲基乙醇胺和53.3克软化水的预混合物,接着保持15分钟。该反应混合物的温度分别在加入结束时下降至103℃,和在保持结束时下降至95℃。最后,用30分钟,向该5升烧瓶中加入1496克水,该聚酯丙烯酸酯溶液转化成聚酯丙烯酸酯2的水分散体。
该聚酯丙烯酸酯2的水分散体具有按照上述提供的总固体测定方法测定的,基于该聚酯丙烯酸酯2的水分散体总重量计,为30.0%重量的固体浓度。使用以上所提出的酸价测定方法,测定聚酯丙烯酸酯2的酸价为34.3。该聚酯丙烯酸酯2的水分散体在约20℃的温度时,pH为8.78标准pH单位。该聚酯丙烯酸酯2的水分散体具有66秒的粘度,用AFNOR No.4杯,按照上述提供的粘度测定方法No.2,于20℃的样品温度测定。
实施例2-聚酯丙烯酸酯3
将2升烧瓶配备搅拌器、回流冷凝器、热电偶、加热套和氮保护气氛。将830.0克“实施例1-聚酯C”中制备的溶解的聚酯C溶液置于2升烧瓶中,并在氮保护气氛下,预热至135℃。在另外一个烧瓶中,将139.2克丙烯酸乙酯、29.6克冰丙烯酸、41.7克苯乙烯和8.6克VAZO67自由基引发剂预混合。然后在氮保护气氛下,于132℃-136℃的温度下,用140分钟的时间,将该单体和引发剂的混合物加到聚酯溶液中。然后,将该2升烧瓶中的温度在135℃-136℃维持一小时。
然后,向该2升烧瓶中加入1.3克TRIGONOXC自由基引发剂,将反应器温度在132℃-136℃维持两小时。然后将该反应混合物冷却至110℃,在十分钟之内,向该2升烧瓶中加入含36.6克二甲基乙醇胺和36.6克软化水的预混合物。该反应混合物的温度在加入结束时下降至100℃,并于100℃保持15分钟。最后,用30分钟,加入1127克水,该聚酯丙烯酸酯溶液转化成聚酯丙烯酸酯3的水分散体。
该聚酯丙烯酸酯3的水分散体具有按照上述提供的总固体测定方法测定的,基于该聚酯丙烯酸酯3的水分散体总重量计,为29.9%重量的固体浓度。使用以上所提出的酸价测定方法,测定聚酯丙烯酸酯3的酸价为33.3。该聚酯丙烯酸酯3的水分散体在约20℃的温度时,pH为8.49标准pH单位。该聚酯丙烯酸酯3的水分散体具有114秒的粘度,用AFNOR No.4杯,按照上述提供的粘度测定方法No.2,于20℃的样品温度测定。
实施例2-聚酯丙烯酸酯4
将2升烧瓶配备搅拌器、回流冷凝器、热电偶、加热套和氮保护气氛。将834.0克“实施例1-聚酯D”中制备的溶解的聚酯D溶液置于2升烧瓶中,并在氮保护气氛下,预热至135℃。在另外一个烧瓶中,将137.7克丙烯酸乙酯、29.3克冰丙烯酸、41.2克苯乙烯和8.5克VAZO67自由基引发剂预混合。然后在氮保护气氛下,于135℃-137℃的温度下,用128分钟的时间,将该单体和引发剂的混合物加到聚酯溶液中。然后将该2升烧瓶中的温度在135℃维持一小时。
然后,向该2升烧瓶中加入1.1克TRIGONOXC自由基引发剂,将该2升烧瓶中的温度在135℃维持两小时。然后将该反应混合物冷却至110℃,在十分钟之内,向该2升烧瓶中加入含36.3克二甲基乙醇胺和36.3克软化水的预混合物。然后,保持15分钟。该反应混合物的温度分别在加入结束时下降至103℃,和在保持结束时下降至95℃。最后,用30分钟,向该2升烧瓶中加入1096克水,该聚酯丙烯酸酯溶液转化成聚酯丙烯酸酯4的水分散体。
该聚酯丙烯酸酯4的水分散体具有按照上述提供的总固体测定方法测定的,基于该聚酯丙烯酸酯4的水分散体总重量计,为30.2%重量的固体浓度。使用以上所提出的酸价测定方法,测定聚酯丙烯酸酯4的酸价为34.1。该聚酯丙烯酸酯4的水分散体在约20℃的温度时,pH为8.27标准pH单位。该聚酯丙烯酸酯4的水分散体具有105秒的粘度,用AFNOR No.4杯,按照上述提供的粘度测定方法No.2,于20℃的样品温度测定。
实施例2-聚酯丙烯酸酯5
将5升烧瓶配备搅拌器、回流冷凝器、热电偶、加热套和氮保护气氛。将1782.0克“实施例1-聚酯G”中制备的溶解的聚酯G溶液和123.0克丁基乙二醇置于5升烧瓶中,并在氮保护气氛下,预热至133℃。在另外一个烧瓶中,将321.0克丙烯酸乙酯、68.3克冰丙烯酸、96.1克苯乙烯和19.9克VAZO67自由基引发剂预混合。然后在氮保护气氛下,于132℃-133℃的温度下,用135分钟的时间,将该单体和引发剂的混合物加到聚酯溶液中。然后,将该5升烧瓶中的温度在132℃维持一小时。
然后,向该5升烧瓶中加入2.6克TRIGONOXC自由基引发剂,将该反应器的温度在132℃维持两小时。然后,将该反应混合物冷却至105℃,在十分钟之内,向该5升烧瓶中加入含150.3克二甲基乙醇胺和150.3克软化水的预混合物,接着保持10分钟。该反应混合物的温度在加入结束时下降至90℃。最后,用30分钟,向该5升烧瓶中加入2554克水,该聚酯丙烯酸酯溶液转化成聚酯丙烯酸酯5的水分散体。
该聚酯丙烯酸酯5的水分散体具有按照上述提供的总固体测定方法测定的,基于该聚酯丙烯酸酯5的水分散体总重量计,为29.9%重量的固体浓度。使用以上所提出的酸价测定方法,测定聚酯丙烯酸酯5的酸价为53.3。该聚酯丙烯酸酯5的水分散体在约20℃的温度时,pH为8.53标准pH单位。该聚酯丙烯酸酯5的水分散体具有58秒的粘度,用Ford No.4杯,按照上述提供的粘度测定方法No.2,于20℃的样品温度测定。
实施例2-聚酯丙烯酸酯6
除了一处例外外,其中形成聚酯丙烯酸酯6的该实施例的细节与“实施例2--聚酯丙烯酸酯5”的细节相同。具体地说,在该“实施例2--聚酯丙烯酸酯6”中,在反应混合物冷却到105℃后,加入211克VARCUM2227酚醛树脂溶液。加入VARCUM2227酚醛树脂溶液后,保持一小时,然后加入二甲基乙醇胺和软化水,形成聚酯丙烯酸酯6的水分散体。在“实施例2--聚酯丙烯酸酯6”中所采用的VARCUM2227酚醛树脂溶液含有基于VARCUM2227酚醛树脂溶液总重量计,为60%重量的酚醛树脂。
该聚酯丙烯酸酯6的水分散体具有按照上述提供的总固体测定方法测定的,基于该聚酯丙烯酸酯6的水分散体总重量计,为30.1%重量的固体浓度。使用以上所提出的酸价测定方法,测定聚酯丙烯酸酯6的酸价为33.2。该聚酯丙烯酸酯6的水分散体在约20℃的温度时,pH为8.20标准pH单位。该聚酯丙烯酸酯6的水分散体具有41秒的粘度,用Ford No.4杯,按照上述提供的粘度测定方法No.2,于20℃的样品温度测定。
实施例2-聚酯丙烯酸酯7
除了一处例外外,其中形成聚酯丙烯酸酯7的该实施例的细节与“实施例2--聚酯丙烯酸酯5”的细节相同。具体地说,在该“实施例2--聚酯丙烯酸酯7”中,于132℃向聚酯树脂溶液中加入211克VARCUM2227酚醛树脂溶液,然后向该聚酯溶液中加入单体和引发剂。其后,在聚酯丙烯酸酯7的水分散体形成中,遵循并完成“实施例2--聚酯丙烯酸酯5”的其余细节。在“实施例2--聚酯丙烯酸酯7”中所采用的VARCUM2227酚醛树脂溶液含有基于VARCUM2227酚醛树脂溶液总重量计,为60%重量的酚醛树脂。
该聚酯丙烯酸酯7的水分散体具有按照上述提供的总固体测定方法测定的,基于该聚酯丙烯酸酯7的水分散体总重量计,为29.8%重量的固体浓度。使用以上所提出的酸价测定方法,测定聚酯丙烯酸酯7的酸价为36.7。该聚酯丙烯酸酯7的水分散体在约20℃的温度时,pH为8.14标准pH单位。该聚酯丙烯酸酯7的水分散体具有63秒的粘度,用Ford No.4杯,按照上述提供的粘度测定方法No.2,于20℃的样品温度测定。
实施例2-聚酯丙烯酸酯8
除了一处例外外,其中形成聚酯丙烯酸酯8的该实施例的细节与“实施例2--聚酯丙烯酸酯5”的细节相同。具体地说,在该“实施例2--聚酯丙烯酸酯8”中,在向该反应混合物中加入二甲基乙醇胺和软化水完成五分钟后,向该反应混合物中加入211克VARCUM2227酚醛树脂溶液。加入VARCUM2227酚醛树脂溶液后,于90℃保持10分钟,然后加入最后的水,形成聚酯丙烯酸酯8的水分散体。在“实施例2--聚酯丙烯酸酯8”中所采用的VARCUM2227酚醛树脂溶液含有基于VARCUM2227酚醛树脂溶液总重量计,为60%重量的酚醛树脂。
该聚酯丙烯酸酯8的水分散体具有按照上述提供的总固体测定方法测定的,基于该聚酯丙烯酸酯8的水分散体总重量计,为29.8%重量的固体浓度。使用以上所提出的酸价测定方法,测定聚酯丙烯酸酯8的酸价为35.0。该聚酯丙烯酸酯8的水分散体在约20℃的温度时,pH为7.85标准pH单位。该聚酯丙烯酸酯8的水分散体具有36秒的粘度,用Ford No.4杯,按照上述提供的粘度测定方法No.2,于20℃的样品温度测定。
实施例2-聚酯丙烯酸酯9
除了两处例外外,其中形成聚酯丙烯酸酯9的该实施例的细节与“实施例2--聚酯丙烯酸酯5”的细节相同。首先,丙烯酸含量从68.3克增加到122.4克,丙烯酸乙酯的含量从321克减少到268克。其次,在该“实施例2--聚酯丙烯酸酯9”中,在向该聚酯丙烯酸酯树脂中加完最后的水后,在约60℃的温度,将211克VARCUM2227酚醛树脂溶液加入到转化的聚酯丙烯酸酯树脂中。加入VARCUM2227酚醛树脂溶液后,保持20分钟。在“实施例2--聚酯丙烯酸酯9”中所采用的VARCUM2227酚醛树脂溶液含有基于VARCUM2227酚醛树脂溶液总重量计,为60%重量的酚醛树脂。该转化树脂与加入的VARCUM2227酚醛树脂溶液的酚醛树脂,以该实施例的聚酯丙烯酸酯9的水分散体存在。
该聚酯丙烯酸酯9的水分散体具有按照上述提供的总固体测定方法测定的,基于该聚酯丙烯酸酯9的水分散体总重量计,为30.4%重量的固体浓度。使用以上所提出的酸价测定方法,测定聚酯丙烯酸酯9的酸价为52.0。该聚酯丙烯酸酯9的水分散体在约20℃的温度时,pH为8.34标准pH单位。该聚酯丙烯酸酯9的水分散体具有42秒的粘度,用AFNOR No.4杯,按照上述提供的粘度测定方法No.2,于20℃的样品温度测定。
实施例2-聚酯丙烯酸酯10
除了以下例外外,其中形成聚酯丙烯酸酯10的该实施例的细节与“实施例2--聚酯丙烯酸酯9”的细节相同。具体地说,在该“实施例2--聚酯丙烯酸酯10”中,在向反应混合物中加入二甲基乙醇胺和软化水五分钟后,将包括211克VARCUM2227酚醛树脂溶液以及224.8克CYMEL 303交联剂和389.4克正丁醇的混合物加入到该反应混合物中。因此,在该实施例中,在加入最后的水之前加入VARCUM2227酚醛树脂溶液,而在“实施例2--聚酯丙烯酸酯9”中在加入最后的水之后加入VARCUM2227酚醛树脂溶液。加入VARCUM2227酚醛树脂溶液、CYMEL 303交联剂和正丁醇的混合物之后,在加入最后的水之前,于80℃-90℃保持10分钟,形成聚酯丙烯酸酯10的水分散体。在“实施例2--聚酯丙烯酸酯10”中所采用的VARCUM2227酚醛树脂溶液含有基于VARCUM2227酚醛树脂溶液总重量计,为60%重量的酚醛树脂。
该聚酯丙烯酸酯10的水分散体具有按照上述提供的总固体测定方法测定的,基于该聚酯丙烯酸酯10的水分散体总重量计,为30.8%重量的固体浓度。使用以上所提出的酸价测定方法,测定聚酯丙烯酸酯10的酸价为50.0。该聚酯丙烯酸酯10的水分散体在约20℃的温度时,pH为8.44标准pH单位。该聚酯丙烯酸酯10的水分散体具有137秒的粘度,用Ford No.4杯,按照上述提供的粘度测定方法No.2,于20℃的样品温度测定。
实施例2-聚酯丙烯酸酯11
除了两处例外外,其中形成聚酯丙烯酸酯11的该实施例的细节与“实施例2--聚酯丙烯酸酯9”的细节相同。首先,在该“实施例2--聚酯丙烯酸酯11”,自由基引发的聚合反应在比“实施例2--聚酯丙烯酸酯9”中所采用的聚合反应温度132℃更低的温度,即约121℃下进行。其次,在该“实施例2--聚酯丙烯酸酯11”中,VAZO67自由基引发剂的浓度比“实施例2--聚酯丙烯酸酯9”中所采用的VAZO67自由基引发剂的浓度减少约40%;因此,在该“实施例2--聚酯丙烯酸酯11”中采用的VAZO67自由基引发剂仅有约11.9克。与聚酯丙烯酸酯9的分子量相比,这两个变化明显增加了聚酯丙烯酸酯11中丙烯酸酯部分的分子量,即便聚酯丙烯酸酯9的配制与聚酯丙烯酸酯11的配制相同。
该聚酯丙烯酸酯11的水分散体具有按照上述提供的总固体测定方法测定的,基于该聚酯丙烯酸酯11的水分散体总重量计,为29.8%重量的固体浓度。使用以上所提出的酸价测定方法,测定聚酯丙烯酸酯11的酸价为54.2。该聚酯丙烯酸酯11的水分散体在约20℃的温度时,pH为8.09标准pH单位。该聚酯丙烯酸酯11的水分散体具有213秒的粘度,用Ford No.4杯,按照上述提供的粘度测定方法No.2,于20℃的样品温度测定。
实施例2-聚酯丙烯酸酯12
除了聚酯树脂溶液是“实施例1--聚酯F”中制备的聚酯树脂F溶液外,其中形成聚酯丙烯酸酯12的该实施例的细节与“实施例2--聚酯丙烯酸酯11”的细节相同。
该聚酯丙烯酸酯12的水分散体具有按照上述提供的总固体测定方法测定的,基于该聚酯丙烯酸酯12的水分散体总重量计,为29.9%重量的固体浓度。使用以上所提出的酸价测定方法,测定聚酯丙烯酸酯12的酸价为54.6。该聚酯丙烯酸酯12的水分散体在约20℃的温度时,pH为8.09标准pH单位。该聚酯丙烯酸酯12的水分散体具有351秒的粘度,用AFNOR No.4杯,按照上述提供的粘度测定方法No.2,于19℃的样品温度测定。
实施例2-聚酯丙烯酸酯13
除了聚酯树脂溶液是“实施例1--聚酯H”中制备的聚酯树脂H溶液外,其中形成聚酯丙烯酸酯13的该实施例的细节与“实施例2--聚酯丙烯酸酯11”的细节相同。
该聚酯丙烯酸酯13的水分散体具有按照上述提供的总固体测定方法测定的,基于该聚酯丙烯酸酯13的水分散体总重量计,为27.9%重量的固体浓度。该聚酯丙烯酸酯13的水分散体在约20℃的温度时,pH为8.14标准pH单位。该聚酯丙烯酸酯13的水分散体具有4965厘泊的粘度,按照本文件的特性分析和表征方法部分中提供的粘度测定方法No.3,用Brookfield LVT转轴No.3,以12转/分钟(RPM)的转速,于25℃的样品温度测定。
存在于聚酯丙烯酸酯13的水分散体中的颗粒特征按照本文件的特性分析和表征方法部分中提供的粒度测定方法进行测定。基于存在于聚酯丙烯酸酯13的水分散体中的所有颗粒总体积计,颗粒的平均直径为0.155μm(微米),中数直径为0.154μm,典型(mode)直径为0.155μm,及平均直径与中数直径比率为1.004,方差为1.819μm2。颗粒直径对颗粒体积百分比的图见图1,所述颗粒为存在于聚酯丙烯酸酯13的水分散体中具有特定颗粒直径的颗粒。
直径为0.231μm或更大的颗粒共同占存在于聚酯丙烯酸酯13的水分散体中所有颗粒总体积少于10%。直径为0.193μm或更大的颗粒共同占存在于聚酯丙烯酸酯13的水分散体中所有颗粒总体积少于25%。直径为0.154μm或更大的颗粒共同占存在于聚酯丙烯酸酯13的水分散体中所有颗粒总体积少于50%。直径为0.124μm或更大的颗粒共同占存在于聚酯丙烯酸酯13的水分散体中所有颗粒总体积少于75%。最后,直径为0.104μm或更大的颗粒共同占存在于聚酯丙烯酸酯13的水分散体中所有颗粒总体积少于90%。
实施例2-聚酯丙烯酸酯14
除了聚酯树脂溶液是“实施例1--聚酯I”中制备的聚酯树脂I溶液外,其中形成聚酯丙烯酸酯14的该实施例的细节与“实施例2--聚酯丙烯酸酯11”的细节相同。
该聚酯丙烯酸酯14的水分散体具有按照上述提供的总固体测定方法测定的,基于该聚酯丙烯酸酯14的水分散体总重量计,为29%重量的固体浓度。该聚酯丙烯酸酯14的水分散体在约25℃的温度时,pH为8.23标准pH单位。该聚酯丙烯酸酯14的水分散体具有243秒的粘度,用Ford No.4杯,按照上述提供的粘度测定方法No.2,于25℃的样品温度测定。
实施例2-聚酯丙烯酸酯15
除了聚酯树脂溶液是“实施例1--聚酯J”中制备的聚酯树脂J溶液外,其中形成聚酯丙烯酸酯15的该实施例的细节与“实施例2--聚酯丙烯酸酯11”的细节相同。
该聚酯丙烯酸酯15的水分散体具有按照上述提供的总固体测定方法测定的,基于该聚酯丙烯酸酯15的水分散体总重量计,为29.8%重量的固体浓度。该聚酯丙烯酸酯15的水分散体在约25℃的温度时,pH为8.19标准pH单位。该聚酯丙烯酸酯15的水分散体具有103秒的粘度,用Ford No.4杯,按照上述提供的粘度测定方法No.2,于25℃的样品温度测定。
实施例3:涂料组合物的制备
在该实施例中,按照本发明,制备了十五种不同的聚酯丙烯酸酯涂料组合物。下面提供这些涂料组合物制备的细节。
实施例3--涂料组合物1
将709.6克聚酯丙烯酸酯1的水分散体置于装有搅拌器的烧瓶中。向该烧瓶中加入105.2克去离子水、0.57克CYCAT 600催化剂、5.1克DOWANOLPM丙二醇甲醚、41.4克正丁醇、18.3克戊醇、29.1克CYMEL 303交联剂和90.8克去离子水,并与聚酯丙烯酸酯1的水分散体混合均匀,形成1,000克涂料组合物1。
经计算,涂料组合物1具有基于涂料组合物1总重量计,为约24.2%重量的固体浓度。该计算基于实施例2中的知识,即聚酯丙烯酸酯1的水分散体具有基于聚酯丙烯酸酯1的水分散体总重量计,为约30%重量的固体浓度。此外,该计算也基于(1)从CYCAT 600催化剂的供应商获得的知识,即CYCAT 600催化剂具有基于该CYCAT 600催化剂总重量计,为100%重量的固体浓度,及基于(2)从CYMEL 303交联剂的供应商获得的知识,即CYMEL 303交联剂具有基于该CYMEL303交联剂总重量计,为约98%重量的固体浓度。
实施例3--涂料组合物2
将709.6克聚酯丙烯酸酯2的水分散体置于装有搅拌器的烧瓶中。向该烧瓶中加入105.2克去离子水、0.57克CYCAT 600催化剂、5.1克DOWANOLPM丙二醇甲醚、41.4克正丁醇、18.3克戊醇、29.1克CYMEL 303交联剂和90.8克去离子水,并与聚酯丙烯酸酯2的水分散体混合均匀,形成1,000克涂料组合物2。
经计算,涂料组合物2具有基于涂料组合物2总重量计,为约24.2%重量的固体浓度。该计算基于实施例2中的知识,即聚酯丙烯酸酯2的水分散体具有基于聚酯丙烯酸酯2的水分散体总重量计,为30%重量的固体浓度。此外,该计算也基于实施例3--涂料组合物1中提出的有关CYCAT 600催化剂的固体浓度,和有关CYMEL 303交联剂的固体浓度的信息。
实施例3--涂料组合物3
将709.6克聚酯丙烯酸酯3的水分散体置于装有搅拌器的烧瓶中。向该烧瓶中加入105.2克去离子水、0.57克CYCAT 600催化剂、5.1克DOWANOLPM丙二醇甲醚、41.4克正丁醇、18.3克戊醇、29.1克CYMEL 303交联剂和90.8克去离子水,并与聚酯丙烯酸酯3的水分散体混合均匀,形成1,000克涂料组合物3。
经计算,涂料组合物3具有基于涂料组合物3总重量计,为约24.1%重量的固体浓度。该计算基于实施例2中的知识,即聚酯丙烯酸酯3的水分散体具有基于聚酯丙烯酸酯3的水分散体总重量计,为29.9%重量的固体浓度。此外,该计算也基于实施例3--涂料组合物1中提出的有关CYCAT 600催化剂的固体浓度,和有关CYMEL 303交联剂的固体浓度的信息。
实施例3--涂料组合物4
将709.6克聚酯丙烯酸酯4的水分散体置于装有搅拌器的烧瓶中。向该烧瓶中加入105.2克去离子水、0.57克CYCAT 600催化剂、5.1克DOWANOLPM丙二醇甲醚、41.4克正丁醇、18.3克戊醇、29.1克CYMEL 303交联剂和90.8克去离子水,并与聚酯丙烯酸酯4的水分散体混合均匀,形成1,000克涂料组合物4。
经计算,涂料组合物4具有基于涂料组合物4总重量计,为约24.3%重量的固体浓度。该计算基于实施例2中的知识,即聚酯丙烯酸酯4的水分散体具有基于聚酯丙烯酸酯2的水分散体总重量计,为30.2%重量的固体浓度。此外,该计算也基于实施例3--涂料组合物1中提出的有关CYCAT 600催化剂的固体浓度,和有关CYMEL 303交联剂的固体浓度的信息。
实施例3--涂料组合物5
将759克聚酯丙烯酸酯5的水分散体置于装有搅拌器的烧瓶中。向该烧瓶中加入66.4克去离子水、1克CYCAT 600催化剂、33.4克VARCUM2227 B55酚醛树脂溶液、47.2克正丁醇、33.2克CYMEL303交联剂和59.8克去离子水,并与聚酯丙烯酸酯5的水分散体混合均匀,形成1,000克涂料组合物5。
经计算,涂料组合物5具有基于涂料组合物5总重量计,为约27.8%重量的固体浓度。该计算基于实施例2中的知识,即聚酯丙烯酸酯5的水分散体具有基于聚酯丙烯酸酯5的水分散体总重量计,为29.9%重量的固体浓度。此外,该计算基于实施例3--涂料组合物1中提出的有关CYCAT 600催化剂的固体浓度,和有关CYMEL 303交联剂的固体浓度的信息。另外,该计算基于从VARCUM2227 B55酚醛树脂溶液的供应商获得的知识,即VARCUM2227 B55酚醛树脂溶液具有基于该VARCUM2227 B55酚醛树脂溶液总重量计,为约55%重量的固体浓度。
实施例3--涂料组合物6
将808.3克聚酯丙烯酸酯6的水分散体置于装有搅拌器的烧瓶中。向该烧瓶中加入65.5克去离子水、0.64克CYCAT 600催化剂、61.5克正丁醇、32.7克CYMEL 303交联剂和31.4克去离子水,并与聚酯丙烯酸酯6的水分散体混合均匀,形成1,000克涂料组合物6。
经计算,涂料组合物6具有基于涂料组合物6总重量计,为约27.6%重量的固体浓度。该计算基于实施例2中的知识,即聚酯丙烯酸酯6的水分散体具有基于聚酯丙烯酸酯6的水分散体总重量计,为30.1%重量的固体浓度。此外,该计算也基于实施例3--涂料组合物1中提出的有关CYCAT 600催化剂的固体浓度,和有关CYMEL 303交联剂的固体浓度的信息。
实施例3--涂料组合物7
将808.3克聚酯丙烯酸酯7的水分散体置于装有搅拌器的烧瓶中。向该烧瓶中加入65.5克去离子水、0.64克CYCAT 600催化剂、61.5克正丁醇、32.7克CYMEL 303交联剂和31.4克去离子水,并与聚酯丙烯酸酯7的水分散体混合均匀,形成1,000克涂料组合物7。
经计算,涂料组合物7具有基于涂料组合物7总重量计,为约27.3%重量的固体浓度。该计算基于实施例2中的知识,即聚酯丙烯酸酯7的水分散体具有基于聚酯丙烯酸酯7的水分散体总重量计,为29.8%重量的固体浓度。此外,该计算也基于实施例3--涂料组合物1中提出的有关CYCAT 600催化剂的固体浓度,和有关CYMEL 303交联剂的固体浓度的信息。
实施例3--涂料组合物8
将808.3克聚酯丙烯酸酯9的水分散体置于装有搅拌器的烧瓶中。向该烧瓶中加入65.5克去离子水、0.64克CYCAT 600催化剂、61.5克正丁醇、32.7克CYMEL 303交联剂和31.4克去离子水,并与聚酯丙烯酸酯9的水分散体混合均匀,形成1,000克涂料组合物8。
经计算,涂料组合物8具有基于涂料组合物8总重量计,为约27.8%重量的固体浓度。该计算基于实施例2中的知识,即聚酯丙烯酸酯9的水分散体具有基于聚酯丙烯酸酯9的水分散体总重量计,为30.4%重量的固体浓度。此外,该计算也基于实施例3--涂料组合物1中提出的有关CYCAT 600催化剂的固体浓度,和有关CYMEL 303交联剂的固体浓度的信息。
如上所配制的涂料组合物8,在储存期间显示出适当水平的稳定性。然而,涂料组合物8的喷涂特性与涂料组合物9的喷涂特性相比,多少有些不令人满意。这显然是由于在中和的聚酯丙烯酸酯转化后加入酚醛树脂的原因,然而,在表现出改善的喷涂特性的涂料组合物9中,酚醛树脂在中和聚酯丙烯酸酯之后及在中和的聚酯丙烯酸酯转化之前,加入到聚酯丙烯酸酯中。
实施例3--涂料组合物9
将808.3克聚酯丙烯酸酯8的水分散体置于装有搅拌器的烧瓶中。向该烧瓶中加入65.5克去离子水、0.64克CYCAT 600催化剂、61.5克正丁醇、32.7克CYMEL 303交联剂和31.4克去离子水,并与聚酯丙烯酸酯8的水分散体混合均匀,形成1,000克涂料组合物9。
涂料组合物9于约38℃的温度储存过夜,或于室温(约20℃)储存两天后,观察到涂料组合物9不完全稳定,因为被认为包括某些聚酯丙烯酸酯8的小沉积层在储存容器中沉淀出。然而,如上所配制的涂料组合物9,通常适用于金属食品包装容器和金属饮料包装容器内表面涂层的喷涂施用。意外的是,尽管具有所指出的稳定性问题,但是观察到由于在中和聚酯丙烯酸酯后及在该中和的聚酯丙烯酸酯转化之前加入酚醛树脂,涂料组合物9的喷涂特性与涂料组合物8的喷涂特性相比,有明显的改善,在涂料组合物8中,直到中和的聚酯丙烯酸酯转化后才加入酚醛树脂。
经计算,涂料组合物9具有基于涂料组合物9总重量计,为约27.3%重量的固体浓度。该计算基于实施例2中的知识,即聚酯丙烯酸酯8的水分散体具有基于聚酯丙烯酸酯8的水分散体总重量计,为29.8%重量的固体浓度。此外,该计算也基于实施例3--涂料组合物1中提出的有关CYCAT 600催化剂的固体浓度,和有关CYMEL 303交联剂的固体浓度的信息。当用Ford No.4杯,于25℃的样品温度,通过上述粘度测定方法No.2测定时,涂料组合物9的粘度在约22秒至约26秒的范围内。当用于内部涂覆金属食品包装容器和金属饮料包装容器时,涂料组合物9基本上产生可接受的涂层特征,虽然对用涂料组合物9完全覆盖难以均匀覆盖的饮料听区域,例如两件拼合听的壁反面部分来讲,有些挑战。
实施例3--涂料组合物10
将882.4克聚酯丙烯酸酯10的水分散体置于装有搅拌器的烧瓶中。向该烧瓶中加入88.2克去离子水、0.64克CYCAT 600催化剂、5.4克正丁醇和23.4克去离子水,并与聚酯丙烯酸酯10的水分散体混合均匀,形成1,000克涂料组合物10。
经计算,涂料组合物10具有基于涂料组合物10总重量计,为约27.2%重量的固体浓度。该计算基于实施例2中的知识,即聚酯丙烯酸酯10的水分散体具有基于聚酯丙烯酸酯10的水分散体总重量计,为30.8%重量的固体浓度。此外,该计算也基于实施例3--涂料组合物1中提出的有关CYCAT 600催化剂的固体浓度的信息。
涂料组合物10于约38℃的温度储存过夜后,观察到涂料组合物10不完全稳定,因为某些聚酯丙烯酸酯10在储存容器中沉淀出。此外,与其中酚醛树脂在转化之前加入的涂料组合物9的喷涂特性相比,观察到涂料组合物10的喷涂特性有些降低,这显然是由于在转化之前加入三聚氰胺树脂(CYMEL交联剂)、丁醇和酚醛树脂的原因。
实施例3--涂料组合物11
将735克聚酯丙烯酸酯11的水分散体置于装有搅拌器的烧瓶中。向该烧瓶中加入78.6克去离子水、0.91克CYCAT 600催化剂、55.8克正丁醇、29.7克CYMEL 303交联剂和100克去离子水,并与聚酯丙烯酸酯11的水分散体混合均匀,形成1,000克涂料组合物11。
经计算,涂料组合物11具有基于涂料组合物11总重量计,为约24.9%重量的固体浓度。该计算基于实施例2中的知识,即聚酯丙烯酸酯11的水分散体具有基于聚酯丙烯酸酯11的水分散体总重量计,为29.8%重量的固体浓度。此外,该计算也基于实施例3--涂料组合物1中提出的有关CYCAT 600催化剂的固体浓度,和有关CYMEL 303交联剂的固体浓度的信息。
在聚合形成聚酯丙烯酸酯期间,降低温度和减少加入的VAZO67自由基引发剂的量,增加了该聚酯丙烯酸酯(聚酯丙烯酸酯11)的分子量,并与涂料组合物5-10的固体含量大于27%重量相比,支持涂料组合物11约24.9%重量的降低的固体含量。当用Ford No.4杯,于25℃的样品温度,按照粘度测定方法No.2测定时,涂料组合物11的粘度在约22秒至约26秒的范围内。涂料组合物11于约37℃的温度储存过夜,持续19天后,观察到涂料组合物11非常稳定,如果有也仅有很少量的聚酯丙烯酸酯11在储存容器中沉淀出。
此外,观察到涂料组合物11的喷涂特性良好,并能与某些含有或释放BPA或芳族缩水甘油醚化合物(例如BADGE、BFDGE和酚醛环氧树脂)的先有技术的内部听涂料组合物很好地相匹配。同样地,当作为涂层施用到铝板、固化,然后进行TNO总体迁移试验(见上述特性分析和表征方法部分)时,涂料组合物11显示4+1mg萃取物/10dm2涂覆铝板的值,该值完全在TNO总体迁移试验可接受的结果水平内。当按照腐蚀测试方法No.2(见上述性质分子和表征方法部分)测试时,具有用涂料组合物11制备的固化涂层的金属听,比具有用现有标准商业水基涂料组合物制备的固化涂层的金属听,用视觉观察在外观上仅有轻微的减少。
如上所配制的涂料组合物11,非常适用于金属食品包装容器和金属饮料包装容器内表面涂层的喷涂施用。涂料组合物11的喷涂特性非常合适,显然是由于在中和聚酯丙烯酸酯后,但在中和的聚酯丙烯酸酯转化之前加入酚醛树脂。当用于内部涂覆金属食品包装容器和金属饮料包装容器时,涂料组合物11基本上产生良好的涂层特征(按照本文件的特性分析和表征方法部分中提供的涂层扩展性/润湿评价方法)和最少起泡至不起泡(按照本文件的特性分析和表征方法部分中提供的起泡评价方法评为良好至优良)。涂料组合物11的喷涂施用易于实现有时难以覆盖的饮料听区域,例如两件拼合听的壁反面部分的完全覆盖。
实施例3--涂料组合物12
将735克聚酯丙烯酸酯12的水分散体置于装有搅拌器的烧瓶中。向该烧瓶中加入78.6克去离子水、0.91克CYCAT 600催化剂、55.8克正丁醇、29.7克CYMEL 303交联剂和100克去离子水,并与聚酯丙烯酸酯12的水分散体混合均匀,形成1,000克涂料组合物12。
经计算,涂料组合物12具有基于涂料组合物12总重量计,为约25.0%重量的固体浓度。该计算基于实施例2中的知识,即聚酯丙烯酸酯12的水分散体具有基于聚酯丙烯酸酯12的水分散体总重量计,为29.9%重量的固体浓度。此外,该计算也基于实施例3--涂料组合物1中提出的有关CYCAT 600催化剂的固体浓度,和有关CYMEL 303交联剂的固体浓度的信息。
涂料组合物12储存过夜后,观察到涂料组合物12不完全稳定,因为某些聚酯丙烯酸酯12在储存容器中沉淀出,然而相关的涂料组合物13显示出更好的稳定特性。不过,观察到涂料组合物12的喷涂特性在所有方面通常是良好的(按照本文件的特性分析和表征方法部分中提供的涂层扩展性/润湿评价方法评价)。同样,涂料组合物12的喷涂施用通常显示最少起泡至不起泡(按照本文件的特性分析和表征方法部分中提供的起泡评价方法评为良好至优良)。
实施例3--涂料组合物13
将697.4克中和的聚酯丙烯酸酯13的水分散体置于装有搅拌器的烧瓶中。向该烧瓶中加入97.8克去离子水、0.79克CYCAT 600催化剂、48.8克正丁醇、26.1克CYMEL 303交联剂和129.2克去离子水,并与聚酯丙烯酸酯13的水分散体混合均匀,形成1,000克涂料组合物13。
经计算,涂料组合物13具有基于涂料组合物13总重量计,为约22.1%重量的固体浓度。该计算基于实施例2中的知识,即聚酯丙烯酸酯13的水分散体具有基于聚酯丙烯酸酯13的水分散体总重量计,为27.9%重量的固体浓度。此外,该计算也基于实施例3--涂料组合物1中提出的有关CYCAT 600催化剂的固体浓度,和有关CYMEL 303交联剂的固体浓度的信息。当用Ford No.4杯,于25℃的样品温度,按照粘度测定方法No.2测定时,涂料组合物13的粘度在约22秒至约26秒的范围内。
在聚合形成聚酯丙烯酸酯期间,降低温度明显增加了该聚酯丙烯酸酯(聚酯丙烯酸酯13)的分子量,并明显支持涂料组合物13约22.1%重量的降低的固体含量。涂料组合物13于约37℃的温度储存过夜,持续大于两周后,观察到涂料组合物13非常稳定,如果有也仅有很少量的聚酯丙烯酸酯13在储存容器中沉淀出。如上所配制的涂料组合物13非常适用于金属食品包装容器和金属饮料包装容器内表面涂层的喷涂施用。
当用于内部涂覆金属食品包装容器和金属饮料包装容器时,涂料组合物13产生优良的涂层特征(按照本文件的特性分析和表征方法部分中提供的涂层扩展性/润湿评价方法),并不起泡(按照本文件的特性分析和表征方法部分中提供的起泡评价方法评为优良)。涂料组合物13的喷涂易于实现有时难以覆盖的饮料听区域,例如两件拼合听的壁反面部分的完全覆盖。
实施例3--涂料组合物14
将715.7克聚酯丙烯酸酯14的水分散体置于装有搅拌器的烧瓶中。向该烧瓶中加入139.3克去离子水、0.87克CYCAT 600催化剂、53.7克正丁醇、28.7克CYMEL 303交联剂和61.8克去离子水,并与聚酯丙烯酸酯14的水分散体混合均匀,形成1,000克涂料组合物14。
经计算,涂料组合物14具有基于涂料组合物14总重量计,为约23.6%重量的固体浓度。该计算基于实施例2中的知识,即聚酯丙烯酸酯14的水分散体具有基于聚酯丙烯酸酯14的水分散体总重量计,为29%重量的固体浓度。此外,该计算也基于实施例3--涂料组合物1中提出的有关CYCAT 600催化剂的固体浓度,和有关CYMEL 303交联剂的固体浓度的信息。
在聚合形成聚酯丙烯酸酯期间,降低温度明显增加了该聚酯丙烯酸酯(聚酯丙烯酸酯14)的分子量,与涂料组合物5-10的固体含量大于27%重量相比,并与涂料组合物11的固体含量接近25%重量相比,明显支持涂料组合物14约23.6%重量的降低的固体含量。涂料组合物14于约37℃的温度储存过夜,持续大于两周后,观察到涂料组合物14非常稳定,如果有也仅有很少量的聚酯丙烯酸酯14在储存容器中沉淀出。此外,观察到涂料组合物14的喷涂特性在所有方面通常是良好的(按照本文件的特性分析和表征方法部分中提供的涂层扩展性/润湿评价方法评价)。同样,涂料组合物14的喷涂施用通常显示最少起泡至不起泡(按照本文件的特性分析和表征方法部分中提供的起泡评价方法评为良好至优良)。
实施例3--涂料组合物15
将751.9克聚酯丙烯酸酯15的水分散体置于装有搅拌器的烧瓶中。向该烧瓶中加入132克去离子水、0.92克CYCAT 600催化剂、56.5克正丁醇、30.1克CYMEL 303交联剂和28.8克去离子水,并与聚酯丙烯酸酯15的水分散体混合均匀,形成1,000克涂料组合物15。
经计算,涂料组合物15具有基于涂料组合物15总重量计,为约25.4%重量的固体浓度。该计算基于实施例2中的知识,即聚酯丙烯酸酯15的水分散体具有基于聚酯丙烯酸酯15的水分散体总重量计,为29.8%重量的固体浓度。此外,该计算也基于实施例3--涂料组合物1中提出的有关CYCAT 600催化剂的固体浓度,和有关CYMEL 303交联剂的固体浓度的信息。涂料组合物15于约37℃的温度储存过夜,持续几天后,观察到涂料组合物15没有表现出适当程度的稳定性,因为在储存容器中沉淀出明显的沉淀层,该沉淀层被认为包含某些聚酯丙烯酸酯15。
实施例4--使用涂料组合物13和14的听喷涂结果
使用涂料组合物13和涂料组合物14进行测试。首先,采用商业上可获得的具有典型商业喷涂装置的喷涂设备,将不同重量的涂料组合物13喷涂在两件拼合拉制和熨平镀锡铁皮听和铝听的壳体内表面和整个末端(底部)部分。在将独立形成的末端(顶部)部分连接到壳体部分的开放端之前,将涂层施用到各听的开放端。使用涂料组合物13,在总共78个不同的听上采用变化范围的涂层重量,进行了九次不同喷涂(即:最多达12个听/次)。
另外,采用用于施用涂料组合物13的相同喷涂设备,用典型的商业喷涂装置,将不同重量的涂料组合物14喷涂在两件拼合拉制和熨平镀锡铁皮听和铝听的壳体内表面和整个末端(底部)部分。在将独立形成的末端(顶部)部分连接到壳体部分的开放端之前,将涂料再施用到各听的开放端。使用涂料组合物14,在73个不同的听上采用变化范围的涂层重量,进行了九次不同喷涂(即:最多达9个听/次)。
由涂料组合物13形成的听涂层,使用本文件的特性分析和表征方法部分中描述的涂层扩展性/润湿评价方法评为优良。由涂料组合物14形成的听涂层,使用涂层扩展性/润湿评价方法评为非常好。涂料组合物14的听涂层,比涂料组合物13的听涂层稍微有些白并且起泡。
被喷涂后,将各听置于温度范围在约150℃至约250℃的热烘箱中约一分钟至约五分钟使所施用的涂料组合物固化。涂料组合物13和涂料组合物14各种喷涂的不同听上的涂层,在约相同的固化温度,各自固化约相同的时间,以将由于不同固化条件引起的任何不同的珐琅率影响减少到最小。
由涂料组合物13形成的听涂层,无一在第3-9次喷涂中显示任何视觉上可观察到的起泡,因此使用本文件的特性分析和表征方法部分中描述的起泡评价方法,全部评为优良。某些由涂料组合物13形成的听涂层,在第2次喷涂中显示出一些起泡,因此用起泡评价方法评为良好;其他第2次喷涂中的听涂层获得优良等级。大部分由涂料组合物13形成的听涂层,在第一次喷涂中经常显示起泡,因此用起泡评价方法评为一般。
由涂料组合物14形成的听涂层,无一在第3-9次喷涂中显示任何视觉上可观察到的起泡,因此用起泡评价方法全部评为优良。第2次喷涂中,八个由涂料组合物14形成的听涂层中有两个显示出一些起泡,因此用起泡评价方法评为良好;第2次喷涂中,其他六个听涂层获得优良等级。大部分由涂料组合物14形成的听涂层,在第1次喷涂中经常显示起泡,因此用起泡评价方法评为一般
施用涂料组合物13和施用涂料组合物14的各次喷涂中各听的珐琅率,按照上述提供的涂层均匀性/金属暴露测试方法确定。珐琅率是通过含电解质盐溶液的被涂覆听壳体的毫安培电流。珐琅率显示了特定听的所有内表面已均匀地被特定喷涂施用的涂料组合物涂覆的程度。--任何暴露的未涂覆金属将给出高电流读数。典型的工业消费者标准要求,在33cl.镀锡铁皮饮料听上施用一160mg涂层后,珐琅率<1mA。用涂料组合物13涂覆的所有听的珐琅率如下表2所示,用涂料组合物14涂覆的所有听的珐琅率如下表3所示。
表2涂料组合物No.13的性能
喷涂 | 涂层重量(Mg/33cl听) | 珐琅率(mA) | 涂层数 | 听金属 | |||||||||||||
各听 | 平均喷涂 | 标准偏差 | |||||||||||||||
1 | 170.177 | 0.28 | 1.42 | 1.44 | 1.63 | 0.86 | 0.07 | 0.13 | 0.04 | 2.67 | 0.27 | 0.18 | 0.10 | 0.76 | 0.85 | 1 | 镀锡铁皮 |
2 | 161.162 | 0.11 | 0.20 | 0.11 | 0.05 | 0.2 | 0.06 | 0.09 | 0.21 | 0.05 | 0.27 | 0.14 | 0.08 | 1 | 镀锡铁皮 | ||
3 | 143.140 | 0.12 | 0.22 | 0.33 | 0.80 | 0.24 | 0.07 | 0.08 | 0.16 | 0.25 | 0.24 | 1 | 镀锡铁皮 | ||||
4 | 120.122 | 0.43 | 0.20 | 2.34 | 0.13 | 0.20 | 0.23 | 1.79 | 0.50 | 0.73 | 0.85 | 1 | 镀锡铁皮 | ||||
5 | 152.151 | 0.02 | 0.03 | 0.04 | 0.05 | 0.09 | 1.62 | 0.08 | 0.04 | 0.25 | 0.56 | 1 | 铝 | ||||
6 | 102.102 | 2.41 | 9.51 | 0.19 | 2.96 | 2.91 | 2.28 | 1.81 | 4.21 | 3.29 | 2.76 | 1 | 镀锡铁皮 | ||||
7 | 312.312 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.02 | 0.01 | 0.01 | 0.06 | 0.02 | 0.02 | 2 | 镀锡铁皮 | ||||
8 | 117.117 | 0.09 | 33.7 | 22.3 | 14.6 | 0.06 | 28.0 | 16.46 | 14.18 | 1 | 铝 | ||||||
9 | 103 | 14.7 | 72.9 | 90.5 | 122.5 | 82.8 | 55.5 | 72.9 | 73.11 | 33.06 | 1 | 铝 |
表3涂料组合物No.14的性能
喷涂 | 涂层重量(Mg/33cl听) | 珐琅率(mA) | 涂层数 | 听金属 | ||||||||||
各听 | 平均喷涂 | 标准偏差 | ||||||||||||
1 | 190.194 | 0.13 | 0.11 | 3.59 | 0.10 | 3.35 | 4.45 | 0.16 | 0.31 | 0.20 | 1.38 | 0.18 | 1 | 镀锡铁皮 |
2 | 172.175 | 0.10 | 4.64 | 1.45 | 0.08 | 0.16 | 0.11 | 1.04 | 0.18 | 0.97 | 0.16 | 1 | 镀锡铁皮 | |
3 | 154.154 | 0.11 | 0.10 | 1.66 | 1.98 | 0.35 | 0.10 | 0.40 | 0.04 | 0.59 | 0.08 | 1 | 镀锡铁皮 | |
4 | 131.132 | 0.18 | 0.48 | 0.41 | 0.96 | 1.74 | 2.84 | 0.39 | 3.53 | 1.32 | 0.13 | 1 | 镀锡铁皮 | |
5 | 111.112 | 8.20 | 2.44 | 5.37 | 0.64 | 0.61 | 1.27 | 7.71 | 1.27 | 3.44 | 0.32 | 1 | 镀锡铁皮 | |
6 | 326 | 0.00 | 0.02 | 0.01 | 0.07 | 0.02 | 0.00 | 0.01 | 0.01 | 0.02 | 0.02 | 1 | 镀锡铁皮 | |
7 | 145.145 | 78.2 | 2.00 | 0.05 | 39.5 | 05.3 | 13 | 22.6 | 69.1 | 28.72 | 30.6 | 2 | 铝 | |
8 | 121.123 | 150 | 164 | 192.3 | 172.5 | 152.1 | 99.7 | 116.5 | 175.5 | 152.80 | 31.0 | 1 | 铝 | |
9 | 163.165 | 0.38 | 0.08 | 0.06 | 0.04 | 0.05 | 1.34 | 0.26 | 0.04 | 0.28 | 0.45 | 1 | 铝 |
在该组合物13和14的喷涂测试期间,采用″33cl.″镀锡铁皮和铝听。命名″33cl.″指听的体积,在该涂料组合物13和14测试期间,该体积为33厘升。33cl.在欧洲是饮料听的通用体积。各听的涂层重量(以mg表示)通过将涂料组合物喷涂施用于听之前,及在热烘箱中该涂料组合物的固化完成后,分别称量各听测定。因此,在表2和表3及在图2(将在下面讨论)中所示的涂层重量,是从原始涂料组合物中除去水和溶剂后,及由固化引起的任何交联后的干涂层重量。
珐琅率测定结果对该实施例涂料组合物13和涂料组合物14的涂覆镀锡铁皮听(见表2和3)的固化涂层重量的图如图2所示。图2中的两条曲线证明涂料组合物13和涂料组合物14符合典型的工业消费者标准,该标准要求在33cl.镀锡铁皮饮料听上施用一160mg涂层后,珐琅率<1mA。然而,图2中的两条曲线进一步显示涂料组合物13具有更宽的喷涂范围,该范围使得相比涂料组合物14,以更低的涂层重量即可符合典型的工业消费者标准珐琅率<1mA的要求(在施用一160mg涂层后)。
另外,按照本文件的特性分析和表征方法部分中的腐蚀测试方法No.1,测试了含由涂料组合物13形成的固化内涂层(衬里)的金属饮料听。铝和镀锡铁皮听均包括在该测试中。内衬里的铝听和内衬里的镀锡铁皮听各自用饮用可乐、Diet Sprite软饮料、等渗饮料或啤酒填充,并以饮料容器的常规商业方式密封。将填充的听分组,填充的听以两种不同的温度(20℃或37℃)之一,储存两种不同的储存时间(六周或三个月)之一。在不同温度、不同储存时间下的储存完成后,不同听的等级数如表4所示:
表4
涂料组合物No.13的腐蚀性能
听金属 | 铝 | 铝 | 铝 | 铝 | 镀锡铁皮 | 镀锡铁皮 | 镀锡铁皮 | 镀锡铁皮 | |
储存温度 | 20℃ | 20℃ | 37℃ | 37℃ | 20℃ | 20℃ | 37℃ | 37℃ | |
储存时间 | 6周 | 3个月 | 6周 | 3个月 | 6周 | 3个月 | 6周 | 3个月 | |
饮料 | 饮用可乐 | 5 | 5 | 5 | 5 | 4 | 4 | 4 | 3 |
Diet Sprite | 5 | 5 | 无 | 无 | 5 | 4 | 4 | 1 | |
等渗饮料 | 4 | 5 | 4 | 3 | 4-5 | 4-5 | 4 | 3-4 | |
啤酒 | 5 | 5 | 5 | 5 | 4 | 4 | 4 | 4 |
同样,以与本文件的特性分析和表征方法部分中的腐蚀测试方法No.2中提出的方法类似的方式,测试了含由涂料组合物13形成的固化内涂层(衬里)的金属饮料听。用金属听代替腐蚀测试方法No.2中提及的金属板。铝和镀锡铁皮听均包括在该测试中。内衬里的铝听和内衬里的镀锡铁皮听各自用酸+盐溶液填充,并保持在腐蚀测试方法No.2中规定的条件下。
在五天测试时间结束时,将酸+盐溶液从听中倒空,并凭视力观察、评级并记录在容器内部存在或不存在的任何腐蚀和发白。所使用的腐蚀等级量表从等级0(视觉上可见的严重腐蚀)一直到等级10(无视觉上可见的腐蚀)。所使用的发白等级量表从等级0(视觉上可见的相当程度发白)一直到等级10(无视觉上可见的发白)。如本文中所使用,“发白”指聚合物涂层中的缺陷,该缺陷自身表现为在该涂层暴露的表面上或附近显示出乳状外观。在腐蚀测试方法No.2所描述的变化完成后,铝和镀锡铁皮听的等级数如表5所示:
表5
涂料组合物No.13的腐蚀性能
听金属 | 铝 | 镀锡铁皮 |
测试温度 | 60℃ | 60℃ |
测试时间 | 5天 | 5天 |
腐蚀等级 | 9 | 6 |
发白等级 | 10 | 10 |
使用本文件的特性分析和表征方法部分中的腐蚀测试方法No.3中提出的方法,测试了含由涂料组合物13形成的固化内涂层(衬里)的镀锡铁皮饮料听。测试时间是在37℃的测试温度下10天。在12种不同的镀锡铁皮饮料听上进行的该测试结果如表6所示:
表6
涂料组合物No.13的腐蚀性能
听数 | 铁浓度(ppm) |
1 | 0.16 |
2 | 0.18 |
3 | 0.08 |
4 | 0.08 |
5 | 0.03 |
6 | 0.26 |
7 | 0.16 |
8 | 0.75 |
9 | 0.17 |
10 | 0.39 |
11 | 0.51 |
12 | 0.31 |
12个听的均值 | 0.26 |
12个听的最大值 | 0.75 |
因此,镀锡铁皮饮料听符合腐蚀测试方法No.3中提出的腐蚀标准。
含由涂料组合物13形成的固化内涂层(衬里)的金属饮料听也进行了本文件的特性分析和表征方法部分中的附着力评价方法的测试。在该测试中,仅包括镀锡铁皮听。在进行附着力评价之前,不同镀锡铁皮听的内衬里经受了四种不同暴露处理之一的处理。这四种不同的暴露处理是水巴氏灭菌(暴露于85℃水中30分钟);Joy巴氏灭菌(于82℃,暴露于5%(体积)JOY液体碟洗涤剂水溶液中30分钟);水灭菌(暴露于121℃水中90分钟);及MSE巴氏灭菌(于100℃,暴露于含基于总溶液重量计,为2%重量乳酸、2%重量盐和1.3%重量醋酸的水溶液中15分钟)。
在各不同暴露处理结束时,将内衬里的镀锡铁皮听倒空,并根据附着力评价方法进行划十字格、施用胶带并除去及评级。同样,用视觉观察、评级并记录在空的内衬里听中存在或不存在任何腐蚀和发白。发白等级量表从等级0(视觉上可见的相当程度发白)一直到等级10(无视觉上可见的发白)。在附着力评价方法评价和发白评级完成后,内衬里镀锡铁皮听的等级数如表7所示:
表7涂料组合物No.13的附着力和抗发白性能
暴露时间 | 附着力等级(听的圆顶) | 附着力等级(听的侧壁) | 发白等级 | 腐蚀 |
水巴氏灭菌 | GT 1 | GT 0 | 10 | -- |
Joy巴氏灭菌 | GT 0 | GT 0 | 9 | -- |
水灭菌 | GT 0 | GT 0 | 9 | -- |
MSE巴氏灭菌 | GT 0 | GT 0 | 10 | 无 |
附着力等级中八个有七个为GT 0,该结果显示在附着力评价方法中的胶带除去操作期间,在所测试的区域中100%的涂层保持粘附。所有发白等级均表明,在基于涂料组合物13的固化涂层上不存在或仅少量存在发白。同样,经历潜在腐蚀性MSE巴氏灭菌的听中,无视觉上可观察到的腐蚀。
这样,已描述了本发明的优选实施方案,本领域技术人员可容易地认识到本文中的教授可适用于权利要求书范围内的另外其它的实施方案。所有专利、专利文件和出版物的全部公开内容,如同分别结合那样通过引用结合至本文中。
Claims (26)
1.一种物品,所述物品包含:
具有内表面和外表面的金属容器;和
至少部分该容器内表面上的涂层,所述涂层包含至少部分中和的聚酯丙烯酸酯水分散体,所述聚酯丙烯酸酯是以下聚酯和第二组组分的反应产物:
所述聚酯是第一组组分的反应产物,所述第一组组分包含:
含有至少两个羧基的多元酸;和
含有至少两个羟基的多元醇;
所述第二组组分包含:
(甲基)丙烯酸酯;和
烯键式不饱和单或多官能团酸。
2.一种物品,所述物品包含:
具有内表面和外表面的金属容器;及
至少部分该容器内表面上的涂层,所述涂层包含至少部分中和的聚酯丙烯酸酯水分散体,其中所述涂层基本上无流动性BPA和芳族缩水甘油醚化合物。
3.一种物品,所述物品包含:
具有内表面和外表面的金属容器,所述内表面在该金属容器中限定一空间;
粘附并覆盖所述容器内表面的衬里,所述衬里源自包含至少部分中和的聚酯丙烯酸酯水分散体的涂料组合物;及
位于所述空间内并与所述衬里接触的饮料或湿食品。
4.一种方法,所述方法包括:
提供具有内表面和外表面的金属容器;
提供涂料组合物,所述涂料组合物包含至少部分中和的聚酯丙烯酸酯水分散体,所述聚酯丙烯酸酯是以下聚酯和第二组组分的反应产物:
所述聚酯是第一组组分的反应产物,所述第一组组分包含:
含有至少两个羧基的多元酸;
含有至少两个羟基的多元醇;
所述第二组组分包含:
(甲基)丙烯酸酯;和
烯键式不饱和单或多官能团酸;及
将所述涂料组合物施用于至少部分所述容器的内表面上。
5.权利要求4的方法,所述方法还包括使所述涂料组合物固化并在所述容器的内表面形成保护性衬里。
6.权利要求4的方法,其中所述涂料组合物完全无流动性BPA和芳族缩水甘油醚化合物。
7.权利要求4的方法,其中施用所述涂料组合物包括喷涂所述涂料组合物。
8.权利要求4的方法,其中所述容器包含具有内表面的容器壳体部分,及其中施用所述涂料组合物包括在至少部分所述容器壳体内表面上喷涂所述涂料组合物。
9.权利要求4的方法,其中所述容器包含具有内表面的容器壳体部分,及具有内表面的容器末端部分,和其中施用所述涂料组合物包括在至少部分所述容器末端部分内表面上施用所述涂料组合物。
10.权利要求4的方法,其中所述多元酸包含对苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸二甲酯、己二酸、环己烷二羧酸或任何这些化合物以任何比例的任何组合。
11.权利要求4的方法,其中基于所述第一组组分总重量计,所述第一组组分中的多元醇浓度为至少约20%重量。
12.权利要求4的方法,其中所述多元醇包含乙二醇、丙二醇、三羟甲基丙烷、环己烷二甲醇或任何这些化合物以任何比例的任何组合。
13.权利要求4的方法,其中所述第一组组分还包含第二种多元酸的酸酐,所述第二种多元酸含有至少两个羧基。
14.权利要求13的方法,其中所述酸酐包含马来酸酐。
15.权利要求13的方法,其中基于所述第一组组分总重量计,所述酸酐的浓度范围最大至约40%重量。
16.权利要求4的方法,其中基于所述第二组组分总重量计,所述第二组组分中(甲基)丙烯酸酯的浓度范围为从低至约40%重量至高达约70%重量。
17.权利要求4的方法,其中所述(甲基)丙烯酸酯包含丙烯酸乙酯。
18.权利要求4的方法,其中所述烯键式不饱和单或多官能团酸包含丙烯酸。
19.权利要求4的方法,其中所述第二组组分还包含乙烯基化合物。
20.一种方法,所述方法包括:
提供具有内表面和外表面的金属容器;
提供涂料组合物,所述涂料组合物包含至少部分中和的聚酯丙烯酸酯水分散体,所述涂料组合物基本上无流动性BPA和芳族缩水甘油醚化合物;及
将所述涂料组合物施用于至少部分所述容器内表面上。
21.一种方法,所述方法包括:
提供具有内表面和外表面的金属容器,所述内表面在该金属容器中限定一空间,所述容器包含粘附并覆盖所述容器内表面的衬里,所述衬里源自至少部分中和的聚酯丙烯酸酯水分散体;及
将饮料或湿食品装在所述空间内并与所述衬里接触。
22.权利要求21的方法,其中所述聚酯丙烯酸酯是聚酯和第一组组分的反应产物,所述第一组组分包含丙烯酸单体和烯键式不饱和单或多官能团酸。
23.权利要求22的方法,其中所述聚酯是第二组组分的反应产物,所述第二组组分包含:
含有至少两个羧基的多元酸;和
含有至少两个羟基的多元醇。
24.权利要求21的方法,其中所述衬里基本上无流动性BPA和芳族缩水甘油醚化合物。
25.权利要求21的方法,其中所述容器包含具有内表面的容器壳体部分和具有内表面的容器末端部分,所述容器壳体部分和所述容器末端部分在所述容器内包围所述空间,所述衬里粘附并覆盖所述容器末端部分内表面。
26.权利要求21的方法,其中所述饮料或湿食品显示酸性pH。
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