JP2015516472A - Ionomer-poly (vinyl alcohol) blends and coatings - Google Patents

Ionomer-poly (vinyl alcohol) blends and coatings Download PDF

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Abstract

(i)(i)80〜94モル%の加水分解度および15センチポイズ(cp)以下の20℃での4重量%水性粘度;または(ii)95モル%〜100モル%の加水分解度を特徴とするポリ(ビニルアルコール)を含むポリ(ビニルアルコール)組成物と;エチレン、および18〜30重量%のアクリル酸またはメタクリル酸を含む親酸コポリマーを含み、この酸コポリマーは、200〜1000g/10分のメルトフローレート(MFR)を有し、このコポリマーのカルボン酸基の50〜70%は、カリウムカチオン、ナトリウムカチオン、またはそれらの組合せを含むカルボン酸塩に中和されているイオノマーとのブレンドを含む組成物が開示される。基材上にこのブレンド組成物を含む物品および多層構造、ならびにそれらの調製方法も開示される。Characterized by (i) (i) a degree of hydrolysis of 80-94 mol% and a 4 wt% aqueous viscosity at 20 ° C of 15 centipoise (cp) or less; or (ii) a degree of hydrolysis of 95 mol%-100 mol% A poly (vinyl alcohol) composition comprising: a poly (vinyl alcohol) composition; and ethylene and a parent acid copolymer comprising 18-30 wt% acrylic or methacrylic acid, the acid copolymer comprising 200-1000 g / 10 Blends with ionomers having a melt flow rate (MFR) of 50 minutes, wherein 50-70% of the carboxylic acid groups of the copolymer are neutralized to carboxylates containing potassium cations, sodium cations, or combinations thereof A composition comprising is disclosed. Articles and multilayer structures comprising this blend composition on a substrate, and methods for their preparation are also disclosed.

Description

本出願は、2012年2月29日に出願された、米国特許出願第13/407,829号明細書、および2012年2月29日に出願された、米国特許出願第13/407,858号明細書に対する優先権を主張する。   This application is filed on U.S. Patent Application No. 13 / 407,829, filed February 29, 2012, and U.S. Patent Application No. 13 / 407,858, filed Feb. 29, 2012. Claim priority to the specification.

本発明は、イオノマー−ポリ(ビニルアルコール)ブレンドを含む組成物、水性分散液および物品、それらを調製する方法、および基質上にこのブレンドを含むコーティングを形成する方法に関する。   The present invention relates to compositions comprising ionomer-poly (vinyl alcohol) blends, aqueous dispersions and articles, methods of preparing them, and methods of forming a coating comprising the blend on a substrate.

α,β−エチレン性不飽和カルボン酸とのエチレンコポリマーのイオノマーは、当技術分野で公知であり、コポリマーのカルボン酸基の少なくとも一部は、中和されて、アルカリ金属、アルカリ土類金属または遷移金属のカチオンを含むカルボン酸塩を形成する。米国特許第3,264,272号明細書;米国特許第3,338,739号明細書:米国特許第3,355,319号明細書;米国特許第5,155,157号明細書;米国特許第5,244,969号明細書;米国特許第5,304,608号明細書;米国特許第5,542,677号明細書;米国特許第5,591,803号明細書;米国特許第5,688,869号明細書;米国特許第6,100,336号明細書;米国特許第6,245,858号明細書;米国特許第6,518,365明細書;および米国特許出願公開第2009/0297747号明細書を参照されたい。   Ionomers of ethylene copolymers with α, β-ethylenically unsaturated carboxylic acids are known in the art, and at least some of the carboxylic acid groups of the copolymer are neutralized to produce alkali metals, alkaline earth metals or A carboxylate containing a transition metal cation is formed. US Pat. No. 3,264,272; US Pat. No. 3,338,739: US Pat. No. 3,355,319; US Pat. No. 5,155,157; US Pat. No. 5,244,969; U.S. Pat. No. 5,304,608; U.S. Pat. No. 5,542,677; U.S. Pat. No. 5,591,803; 688,869; U.S. Patent 6,100,336; U.S. Patent 6,245,858; U.S. Patent 6,518,365; and U.S. Patent Application Publication No. 2009. / 0297747.

イオノマーの水性分散液も、当技術分野で公知である。米国特許第3,896,065号明細書;米国特許第3,904,569号明細書;米国特許第4,136,069号明細書;米国特許第4,508,804号明細書;米国特許第5,409,765号明細書;ならびに日本国特許出願特開平01009338号公報および特開平05075769号公報を参照されたい。それらは、酸コポリマー前駆体を溶媒に溶解させ、酸官能基を一般にアンモニア、アミンまたはアルカリ金属イオンで中和し、その溶液を水中に希釈し、続いて、溶媒を一部または完全に除去することによって製造されている。米国特許第2,313,144号明細書;米国特許第3,296,172号明細書;米国特許第3,389,109号明細書;米国特許第3,562,196号明細書;米国特許第5,430,111号明細書;米国特許第5,591,806号明細書;英国特許第1243303号明細書;ならびに日本国特許出願特開昭50084687号公報および特開2009091426号公報を参照されたい。   Aqueous dispersions of ionomers are also known in the art. U.S. Pat. No. 3,896,065; U.S. Pat. No. 3,904,569; U.S. Pat. No. 4,136,069; U.S. Pat. No. 4,508,804; No. 5,409,765; and Japanese Patent Application Publication Nos. 01009338 and 05075769. They dissolve the acid copolymer precursor in a solvent, neutralize the acid functionality, generally with ammonia, amines or alkali metal ions, dilute the solution in water, followed by partial or complete removal of the solvent. It is manufactured by. U.S. Pat. No. 2,313,144; U.S. Pat. No. 3,296,172; U.S. Pat. No. 3,389,109; U.S. Pat. No. 3,562,196; No. 5,430,111; U.S. Pat. No. 5,591,806; British Patent No. 1243303; and Japanese Patent Applications JP-A-50084687 and JP-A-200909426. I want.

水性イオノマー分散液は、高温アンモニア水および他の中和剤中で酸コポリマー前駆体またはイオノマーを加熱することによっても製造されている。例えば、米国特許第3,644,258号明細書;米国特許第3,674,896号明細書;米国特許第3,823,108号明細書;米国特許第3,970,626号明細書;米国特許第4,540,736号明細書;米国特許第5,330,788号明細書;米国特許第5,550,177号明細書;米国特許出願公開第2007/0117916号明細書;特開平06000872号公報;PCT特許出願公開国際公開第2000/044801号パンフレットを参照されたい。   Aqueous ionomer dispersions are also made by heating the acid copolymer precursor or ionomer in hot aqueous ammonia and other neutralizing agents. For example, U.S. Pat. No. 3,644,258; U.S. Pat. No. 3,674,896; U.S. Pat. No. 3,823,108; U.S. Pat. No. 3,970,626; U.S. Pat. No. 4,540,736; U.S. Pat. No. 5,330,788; U.S. Pat. No. 5,550,177; U.S. Patent Publication No. 2007/0117916; See PCT Publication No. 06000872; PCT Patent Application Publication No. WO 2000/044801.

水性イオノマー分散液は、オートクレーブおよび押出機などの圧力容器の使用を必要として、酸コポリマー前駆体を中和剤の水溶液中で、高せん断プロセス条件下で水の沸点を超える温度で分散させることによっても製造されている。例えば、米国特許第4,775,713号明細書;米国特許第4,970,258号明細書;米国特許第4,978,707号明細書;米国特許第5,374,687号明細書;米国特許第5,445,893号明細書;米国特許第7279,513号明細書;米国特許第7,528,080号明細書;米国特許出願公開第2005/0100754号明細書;米国特許出願公開第2006/0124554号明細書;米国特許出願公開第2007/0141323号明細書;米国特許出願公開第2007/0144697号明細書;米国特許出願公開第2007/0292705号明細書;米国特許出願公開第2007/0295464号明細書;米国特許出願公開第2007/0295465号明細書;米国特許出願公開第2008/0000598号明細書;米国特許出願公開第2008/0000602号明細書;米国特許出願公開第2008/0041543号明細書;米国特許出願公開第2008/0073045号明細書;米国特許出願公開第2008/0073046号明細書;米国特許出願公開第2008/0118728号明細書;米国特許出願公開第2008/0135195号明細書;米国特許出願公開第2008/0176968号明細書;米国特許出願公開第2008/0182040号明細書;米国特許出願公開第2008/0216977号明細書;米国特許出願公開第2008/0230195号明細書;米国特許出願公開第2008/0292833号明細書;米国特許出願公開第2008/0295985号明細書;米国特許出願公開第2009/0194450号明細書;米国特許出願公開第2009/0253321号明細書;欧州特許出願特許第EP1163276号明細書;PCT特許出願国際公開第2011/058119号パンフレット;国際公開第2011/058121号パンフレット;国際公開第2011/068525号パンフレット;ならびに日本国特許出願特許第2958120号公報;特開平10006640号公報;および 特開昭50135141号公報を参照されたい。   Aqueous ionomer dispersions require the use of pressure vessels such as autoclaves and extruders, by dispersing the acid copolymer precursor in an aqueous solution of neutralizer at a temperature above the boiling point of water under high shear process conditions. Is also manufactured. For example, U.S. Pat. No. 4,775,713; U.S. Pat. No. 4,970,258; U.S. Pat. No. 4,978,707; U.S. Pat. No. 5,374,687; US Patent No. 5,445,893; US Patent No. 7279,513; US Patent No. 7,528,080; US Patent Application Publication No. 2005/0100754; US Patent Application Publication U.S. Patent Application Publication No. 2007/0124554; U.S. Patent Application Publication No. 2007/0141323; U.S. Patent Application Publication No. 2007/0144697; U.S. Patent Application Publication No. 2007/0292705; U.S. Patent Application Publication No. 2007. / 0295464; U.S. Patent Application Publication No. 2007/0295465; U.S. Patent Application Publication No. 2008/0. US Patent Application Publication No. 2008/0006602; US Patent Application Publication No. 2008/0041543; US Patent Application Publication No. 2008/0073045; US Patent Application Publication No. 2008/0073046 Specification: US Patent Application Publication No. 2008/0118728; US Patent Application Publication No. 2008/0135195; US Patent Application Publication No. 2008/0176968; US Patent Application Publication No. 2008/0182040 U.S. Patent Application Publication No. 2008/0216977; U.S. Patent Application Publication No. 2008/0230195; U.S. Patent Application Publication No. 2008/0292833; U.S. Patent Application Publication No. 2008/0295985; Patent Application Publication No. 2 No. 09/0194450; US Patent Application Publication No. 2009/0253321; European Patent Application Patent No. EP1163276; PCT Patent Application International Publication No. 2011-058119; International Publication No. 2011-058121; See International Publication No. 2011/068525 pamphlet; and Japanese Patent Application No. 2958120; Japanese Patent Laid-Open No. 10006640; and Japanese Patent Laid-Open No. 50135141.

水性イオノマー分散液は、オートクレーブおよび押出機などの圧力容器の使用を必要として、イオノマーを水溶液に高剪断プロセス条件下で水の沸点を超える温度で分散させることによっても製造されている。米国特許第4,173,669号明細書;米国特許第4,329,305号明細書;米国特許第4,410,655号明細書;米国特許第4,440,908号明細書;米国特許第6,458,897号明細書;日本国出願特開平11158332号公報;特開2000328046号公報;特開平2005075878号公報;およびPCT特許出願公開国際公開第1999/10276号パンフレットを参照されたい。   Aqueous ionomer dispersions are also made by dispersing ionomers in aqueous solutions at temperatures above the boiling point of water under high shear process conditions, requiring the use of pressure vessels such as autoclaves and extruders. U.S. Pat. No. 4,173,669; U.S. Pat. No. 4,329,305; U.S. Pat. No. 4,410,655; U.S. Pat. No. 4,440,908; See Japanese Patent Application No. 6,458,897; Japanese Patent Application Publication No. 11158332; Japanese Patent Application Publication No. 2000328046; Japanese Patent Application Publication No. 2005075878; and PCT Patent Application Publication No. International Publication No. 1999/10276.

水性イオノマー分散液は、高度に中和された、低メルトインデックス(MI)イオノマーを高温水に分散させることによっても製造されている。米国特許第3,321,819号明細書;米国特許第3,472,825号明細書および米国特許第4,181,566号明細書を参照されたい。   Aqueous ionomer dispersions are also made by dispersing highly neutralized, low melt index (MI) ionomers in hot water. See U.S. Pat. No. 3,321,819; U.S. Pat. No. 3,472,825 and U.S. Pat. No. 4,181,566.

アンモニア中和イオノマー水性分散液は、ある種の基材をコーティングするために使用されてきた。例えば、米国特許第3,872,039号明細書;米国特許第3,899,389号明細書;米国特許第3,983,268号明細書;米国特許第4,340,659号明細書;米国特許第4,400,440号明細書;米国特許第4,714,728号明細書;米国特許第5,336,528号明細書および米国特許第6,852,792号明細書を参照されたい。当技術分野で周知であるとおりに、アンモニア中和イオノマーは、乾燥後にアンモニアを放出して、親酸コポリマーを再生し、高温水に再分散性でない。   Ammonia neutralized ionomer aqueous dispersions have been used to coat certain substrates. For example, U.S. Pat. No. 3,872,039; U.S. Pat. No. 3,899,389; U.S. Pat. No. 3,983,268; U.S. Pat. No. 4,340,659; See U.S. Pat. No. 4,400,440; U.S. Pat. No. 4,714,728; U.S. Pat. No. 5,336,528 and U.S. Pat. No. 6,852,792. I want. As is well known in the art, ammonia neutralized ionomers release ammonia after drying to regenerate the parent acid copolymer and are not redispersible in hot water.

低分子量イオノマーワックスは、高温水で除去可能な一時的コーティングとして使用されている。例えば、米国特許第5,292,794号明細書を参照されたい。   Low molecular weight ionomer waxes are used as temporary coatings that can be removed with hot water. See, for example, US Pat. No. 5,292,794.

ある種のイオノマー物品は、苛性水溶液に分散されている(米国特許第6,162,852号明細書)。   Certain ionomer articles are dispersed in an aqueous caustic solution (US Pat. No. 6,162,852).

ある種のイオノマー分散液は、PET、二軸配向ポリプロピレン(BOPP)およびアルミホイルのフィルムなどの基材のためのプライマーコーティングとして使用されている。例えば、米国特許第5,419,960号明細書;米国特許第6,013,353号明細書;米国特許第7,364,800号明細書;米国特許第7,470,736号明細書;及び米国特許出願公開第2005/0271888号明細書を参照されたい。   Certain ionomer dispersions have been used as primer coatings for substrates such as PET, biaxially oriented polypropylene (BOPP) and aluminum foil films. For example, U.S. Patent No. 5,419,960; U.S. Patent No. 6,013,353; U.S. Patent No. 7,364,800; U.S. Patent No. 7,470,736; And U.S. Patent Application Publication No. 2005/0271888.

高度に中和されたイオノマー分散液は、ファブリック(fabric)又は紙処理剤として使用されている。例えば、米国特許第5,082,697号明細書;米国特許第5,206,279号明細書;および米国特許第5,387,635号明細書を参照されたい。   Highly neutralized ionomer dispersions are used as fabric or paper treatment agents. See, for example, US Pat. No. 5,082,697; US Pat. No. 5,206,279; and US Pat. No. 5,387,635.

オートクレーブまたは押出しプロセスによって製造されたイオノマー分散液は、内部および外部の紙サイズ剤または紙添加剤として使用されている。例えば、米国特許第5,993,604号明細書;米国特許第6,482,886号明細書;米国特許第7,588,662号明細書;米国特許出願公開第2007/0137808号明細書;米国特許出願公開第2007/0137809号明細書;米国特許出願公開第2007/0137810号明細書;米国特許出願公開第2007/0137811号明細書;米国特許出願公開第2007/0137813号明細書;米国特許出願公開第2007/0141936号明細書;米国特許出願公開第2007/0243331号明細書:および米国特許出願公開第2007/0284069号明細書を参照されたい。   Ionomer dispersions produced by autoclaving or extrusion processes are used as internal and external paper sizing agents or paper additives. For example, U.S. Patent No. 5,993,604; U.S. Patent No. 6,482,886; U.S. Patent No. 7,588,662; U.S. Patent Application Publication No. 2007/0137808; US Patent Application Publication No. 2007/0137809; US Patent Application Publication No. 2007/0137810; US Patent Application Publication No. 2007/0137811; US Patent Application Publication No. 2007/0137813; See published application 2007/0141936; published patent application 2007/0243331: and published patent application 2007/0284069.

ある種のイオノマー分散液は、再パルプ化可能な紙組成物に使用されている。例えば、米国特許第5,160,484号明細書を参照されたい。   Certain ionomer dispersions are used in repulpable paper compositions. See, for example, US Pat. No. 5,160,484.

水性イオノマー分散液とポリ(ビニルアルコール)溶液とのブレンドは、当技術分野で公知である。例えば、米国特許第3,674,896号明細書;米国特許第3,896,065号明細書;米国特許第4,547,456号明細書;米国特許第4,575,532号明細書;米国特許第4,600,746号明細書;米国特許第5,192,620号明細書;米国特許第5,358,790号明細書;および米国特許第6,821,373号明細書;欧州特許出願特許第868363号明細書;特開平09−124975号公報;特開2003−049035号公報;および特開昭60−072973号公報を参照されたい。このブレンドは、上に開示されたとおりに、複雑なイオノマー分散プロセスの短所という欠点を有する。   Blends of aqueous ionomer dispersions and poly (vinyl alcohol) solutions are known in the art. For example, U.S. Pat. No. 3,674,896; U.S. Pat. No. 3,896,065; U.S. Pat. No. 4,547,456; U.S. Pat. No. 4,575,532; US Pat. No. 4,600,746; US Pat. No. 5,192,620; US Pat. No. 5,358,790; and US Pat. No. 6,821,373; European See Japanese Patent Application No. 886363; JP-A-09-124975; JP-A-2003-049035; and JP-A-60-072973. This blend has the disadvantage of a complex ionomer dispersion process as disclosed above.

アンモニア−中和イオノマー水性分散液は、ある種の基材をコーティングするために使用されている。米国特許第3,872,039号明細書;米国特許第3,899,389号明細書;米国特許第3,983,268号明細書;米国特許第4,340,659号明細書;米国特許第4,400,440号明細書;米国特許第4,714,728号明細書;米国特許第5,336,528号明細書;および米国特許第6,852,792号明細書を参照されたい。当技術分野で周知であるように、アンモニア−中和イオノマーは、乾燥後にアンモニアを放出して、親酸コポリマーを再生し、高温水に再分散性でない。   Ammonia-neutralized ionomer aqueous dispersions have been used to coat certain substrates. U.S. Pat. No. 3,872,039; U.S. Pat. No. 3,899,389; U.S. Pat. No. 3,983,268; U.S. Pat. No. 4,340,659; See U.S. Pat. No. 4,400,440; U.S. Pat. No. 4,714,728; U.S. Pat. No. 5,336,528; and U.S. Pat. No. 6,852,792. . As is well known in the art, ammonia-neutralized ionomers release ammonia after drying to regenerate the parent acid copolymer and are not redispersible in hot water.

低分子量イオノマーワックスは、高温水で除去可能な一時的コーティングとして使用されている。例えば、米国特許第5,292,794号明細書を参照されたい。   Low molecular weight ionomer waxes are used as temporary coatings that can be removed with hot water. See, for example, US Pat. No. 5,292,794.

ある種のイオノマー物品は、苛性水溶液に分散されている(米国特許第6,162,852号明細書)。   Certain ionomer articles are dispersed in an aqueous caustic solution (US Pat. No. 6,162,852).

ある種のイオノマー分散液は、PET、二軸配向ポリプロピレン(BOPP)およびアルミホイルのフィルムなどの基材のためのプライマーコーティングとして使用されている。例えば、米国特許第5,419,960号明細書;米国特許第6,013,353号明細書;米国特許第7,364,800号明細書;米国特許第7,470,736号明細書;及び米国特許出願公開第2005/0271888号明細書を参照されたい。   Certain ionomer dispersions have been used as primer coatings for substrates such as PET, biaxially oriented polypropylene (BOPP) and aluminum foil films. For example, U.S. Patent No. 5,419,960; U.S. Patent No. 6,013,353; U.S. Patent No. 7,364,800; U.S. Patent No. 7,470,736; And U.S. Patent Application Publication No. 2005/0271888.

高度に中和されたイオノマー分散液は、ファブリック(fabric)又は紙処理剤として使用されている。例えば、米国特許第5,082,697号明細書;米国特許第5,206,279号明細書;および米国特許第5,387,635号明細書を参照されたい。   Highly neutralized ionomer dispersions are used as fabric or paper treatment agents. See, for example, US Pat. No. 5,082,697; US Pat. No. 5,206,279; and US Pat. No. 5,387,635.

オートクレーブまたは押出しプロセスによって製造されたイオノマー分散液は、内部および外部の紙サイズ剤または紙添加剤として使用されている。例えば、米国特許第5,993,604号明細書;米国特許第6,482,886号明細書;米国特許第7,588,662号明細書;米国特許出願公開第2007/0137808号明細書;米国特許出願公開第2007/0137809号明細書;米国特許出願公開第2007/0137810号明細書;米国特許出願公開第2007/0137811号明細書;米国特許出願公開第2007/0137813号明細書;米国特許出願公開第2007/0141936号明細書;米国特許出願公開第2007/0243331号明細書:および米国特許出願公開第2007/0284069号明細書を参照されたい。   Ionomer dispersions produced by autoclaving or extrusion processes are used as internal and external paper sizing agents or paper additives. For example, U.S. Patent No. 5,993,604; U.S. Patent No. 6,482,886; U.S. Patent No. 7,588,662; U.S. Patent Application Publication No. 2007/0137808; US Patent Application Publication No. 2007/0137809; US Patent Application Publication No. 2007/0137810; US Patent Application Publication No. 2007/0137811; US Patent Application Publication No. 2007/0137813; See published application 2007/0141936; published patent application 2007/0243331: and published patent application 2007/0284069.

本発明は、
(a) (i)80〜94モル%の加水分解度および15センチポイズ(cp)以下の20℃での4重量%水性粘度;または
(ii)95モル%〜100モル%の加水分解度を
特徴とするポリ(ビニルアルコール)を含む、(a)と(b)との組合せに基づいて、99〜1重量%のポリ(ビニルアルコール)組成物;ならびに
(b)エチレンの共重合単位、および親酸コポリマーの全重量に基づいて、アクリル酸またはメタクリル酸の18〜30重量%の共重合単位を含むまたはそれらから本質的になる親酸コポリマーを含み、この酸コポリマーは、2160gの荷重を用いて190℃でASTM D1238に従って測定された、200〜1000g/10分のメルトフローレート(MFR)を有し、非中和親酸コポリマーについて計算してこの親酸コポリマーの全カルボン酸含有量に基づいて、このコポリマーのカルボン酸基の50〜70%は、カリウムカチオン、ナトリウムカチオン、またはそれらの組合せを含むカルボン酸塩に中和されている、(a)と(b)との組合せに基づいて、1〜99重量%のイオノマー組成物
を含む、またはそれらから本質的になるブレンド組成物に関する。
The present invention
(A) (i) 80-94 mol% hydrolysis and 15 centipoise (cp) 4 wt% aqueous viscosity at 20 ° C .; or (ii) 95 mol% -100 mol% hydrolysis. 99 to 1% by weight of a poly (vinyl alcohol) composition, based on the combination of (a) and (b), and (b) copolymerized units of ethylene, and a parent Based on the total weight of the acid copolymer, it comprises a parent acid copolymer comprising or consisting essentially of 18-30% by weight copolymer units of acrylic acid or methacrylic acid, which acid copolymer is used with a load of 2160 g Calculated for a non-neutralized parent acid copolymer having a melt flow rate (MFR) of 200-1000 g / 10 min measured according to ASTM D1238 at 190 ° C. Based on the total carboxylic acid content of the parent acid copolymer, 50-70% of the carboxylic acid groups of the copolymer are neutralized to carboxylates containing potassium cations, sodium cations, or combinations thereof. Based on the combination of a) and (b), it relates to a blend composition comprising or consisting essentially of 1 to 99% by weight of an ionomer composition.

本発明はまた、水、および約0.001〜約50重量%の上に記載された(a)と(b)との組合せを含む、またはそれらから本質的になる水性イオノマー−ポリ(ビニルアルコール)分散液に関する。   The present invention also includes an aqueous ionomer-poly (vinyl alcohol) comprising or consisting essentially of water and a combination of (a) and (b) described above from about 0.001 to about 50% by weight. ) Regarding dispersion.

本発明はまた、イオノマー組成物とポリ(ビニルアルコール)組成物との混合物を含む水性イオノマー−ポリ(ビニルアルコール)分散液を製造する方法であって、
(1)水および上記(a)で記載されたポリ(ビニルアルコール)組成物を含む、またはそれらから本質的になる水性ポリ(ビニルアルコール)溶液を準備する工程と;
(2)上記(b)で記載されたイオノマー組成物を含む、またはそれから本質的になるイオノマー組成物を準備する工程と;
(3)このイオノマー組成物をこの水性ポリ(ビニルアルコール)溶液と、場合によって加熱とともに、混合して、加熱水性ブレンド分散液を与える工程と;
(4)この加熱水性ブレンド分散液を20〜30℃の温度に冷却してもよい工程であって、組合せは、液相に分散されたままである工程と、
を含み、またはそれらから本質的になり、
水性イオノマー−ポリ(ビニルアルコール)分散液は、上に記載されたとおりである、方法を提供する。
The present invention is also a method for producing an aqueous ionomer-poly (vinyl alcohol) dispersion comprising a mixture of an ionomer composition and a poly (vinyl alcohol) composition comprising:
(1) providing an aqueous poly (vinyl alcohol) solution comprising or consisting essentially of water and the poly (vinyl alcohol) composition described in (a) above;
(2) providing an ionomer composition comprising or consisting essentially of the ionomer composition described in (b) above;
(3) mixing the ionomer composition with the aqueous poly (vinyl alcohol) solution, optionally with heating, to give a heated aqueous blend dispersion;
(4) a step of cooling the heated aqueous blend dispersion to a temperature of 20-30 ° C., wherein the combination remains dispersed in the liquid phase;
Comprise or consist essentially of,
The aqueous ionomer-poly (vinyl alcohol) dispersion provides a method as described above.

本発明はまた、基材上にイオノマーとポリ(ビニルアルコール)とのブレンドを含むコーティングを形成する方法であって、
(1)上に記載されたとおりのブレンド組成物を準備する工程と;
(2)基材を準備する工程と;
(3)このブレンド組成物をこの基材上にコーティングする工程と
を含み、またはそれらから本質的になる方法を提供する。
The present invention is also a method of forming a coating comprising a blend of ionomer and poly (vinyl alcohol) on a substrate comprising:
(1) preparing a blend composition as described above;
(2) a step of preparing a substrate;
(3) providing a method comprising, or consisting essentially of, coating the blend composition onto the substrate.

一実施形態において、ブレンド組成物は、水、および0.001〜50重量%の(a)と(b)との組合せを含む、またはそれらから本質的になる水性分散液の形態で提供され;このブレンド組成物は、水性分散液として基材上にコーティングされ、およびこの方法は、(4)コーテッド基材を20〜150℃の温度で乾燥させる工程をさらに含む。   In one embodiment, the blend composition is provided in the form of an aqueous dispersion comprising or consisting essentially of water and 0.001 to 50% by weight of a combination of (a) and (b); The blend composition is coated onto the substrate as an aqueous dispersion, and the method further includes the step of (4) drying the coated substrate at a temperature of 20-150 ° C.

別の実施形態において、ブレンド組成物は、(a)と(b)との組合せを含む、またはそれから本質的になる予備成形フィルムの形態で提供され;(3)は、(3a)基材に隣接してポリ(ビニルアルコール)フィルム層を含むプレラミネート構造を作成する工程と;(3b)ポリ(ビニルアルコール)フィルム層を基材に、場合によって印加圧力とともに、50〜150℃の温度でラミネートする工程とを含み;およびこの方法は、(4)コーテッド基材を20〜30℃の温度に冷却する工程をさらに含む。   In another embodiment, the blend composition is provided in the form of a preformed film comprising or consisting essentially of a combination of (a) and (b); (3) is (3a) a substrate Creating a pre-laminate structure comprising a poly (vinyl alcohol) film layer adjacent; (3b) laminating the poly (vinyl alcohol) film layer to a substrate at a temperature of 50-150 ° C., optionally with applied pressure And the method further includes (4) cooling the coated substrate to a temperature of 20-30 ° C.

本発明はまた、上記ブレンド組成物を含む、またはそれらから本質的になる物品を提供する。本発明はまた、上に記載されたとおりのコーテッド基材を含む物品または多層構造を提供する。   The present invention also provides an article comprising or consisting essentially of the blend composition. The present invention also provides an article or multilayer structure comprising a coated substrate as described above.

特に定義のない限り、本明細書で使用される技術的および科学的用語のすべては、本発明が属する当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。矛盾する場合、定義を含めて、本明細書により規定される。   Unless defined otherwise, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. In case of conflict, the present specification, including definitions, will control.

本明細書で記載されるものと類似のまたは等しい方法および材料が本発明の実施または試験において使用され得るが、適切な方法および材料は、本明細書で記載される。   Although methods and materials similar or equivalent to those described herein can be used in the practice or testing of the present invention, suitable methods and materials are described herein.

特に断りのない限り、パーセント、部、比などはすべて、重量によっている。   Unless otherwise noted, all percentages, parts, ratios, etc. are by weight.

量、濃度、または他の値もしくはパラメータが、範囲、好ましい範囲、または下側の好ましい値と上側の好ましい値の列挙として示される場合、これは、範囲が別個に開示されているかどうかにかかわらず、任意の下側の範囲限界または好ましい値と任意の上側の範囲限界または好ましい値との任意の対から形成される範囲のすべてを具体的に開示すると理解されるべきである。数値の範囲が本明細書で列挙される場合、特に断りのない限り、その範囲は、その端点、ならびにその範囲内の整数および分数のすべてを含むことが意図される。範囲を規定する場合、本発明の範囲は列挙されるその具体的値に限定されることは意図されない。   Where an amount, concentration, or other value or parameter is shown as a range, preferred range, or list of preferred values above and below preferred values, this is true regardless of whether the ranges are disclosed separately. It is to be understood that all ranges formed from any pair of any lower range limit or preferred value and any upper range limit or preferred value are specifically disclosed. When numerical ranges are listed herein, unless otherwise specified, the ranges are intended to include the endpoints and all integers and fractions within the ranges. It is not intended that the scope of the invention be limited to the specific values recited when defining a range.

本明細書で使用される場合、「含む(comprises)」、「含んでいる(comprising)」、「含む(includes)」、「含んでいる(including)」、「含有する(containing)」、「特徴とする(characterized by)」、「有する(has)」、「有している(having)」またはそれらのいかなる他の変化形も、非排他的な包含を対象とすることが意図される。例えば、構成要素の列挙を含むプロセス、方法、物品、または装置は、必ずしもそれらの構成要素のみに限定されるわけではなく、明示的に列挙されていないかまたはそのようなプロセス、方法、物品、もしくは装置に本来備わっている他の構成要素を含んでもよい。さらに、そうでないと明示的に断りのない限り、「または(or)」は、包含的論理和を指し、排他的論理和を指さない。   As used herein, "comprises", "comprising", "includes", "including", "containing", "containing" “Characterized by”, “has”, “having” or any other variation thereof is intended to cover non-exclusive inclusions. For example, a process, method, article, or device that includes an enumeration of components is not necessarily limited to only those components, and is not explicitly listed or such a process, method, article, Alternatively, other components inherent in the apparatus may be included. Further, unless otherwise explicitly stated, “or” refers to inclusive OR and not exclusive OR.

「から本質的になる」という移行句は、特定された材料または工程および請求された発明の基本的および新規な1つまたは複数の特徴に実質的に影響を与えないものに請求項の範囲を限定する。出願人が「含む(comprising)」などの制限のない用語(open−ended term)で本発明またはその一部を定義した場合、特に断りのない限り、その記載は、「から本質的になる」という用語を使用してそのような発明を記載するようにも解釈されるべきである。   The transitional phrase “consisting essentially of” extends the scope of the claims to those that do not materially affect the specified material or process and the basic and novel features or characteristics of the claimed invention. limit. When the applicant defines the present invention or a part thereof in an open-ended term such as “comprising”, the description “consists essentially of”, unless otherwise specified. Should be construed to describe such invention using the term.

「1つ(a)」または「1つ(an)」の使用は、本発明の構成要素および成分を記載するために用いられる。これは、単に便宜上、本発明の一般的な意味を与えるためのものである。この記載は、1つまたは少なくとも1つを含むように読まれるべきであり、その単数形は、別に意味されることが明らかでない限り、複数形も含む。   The use of “a” or “an” is used to describe the components and components of the invention. This is merely for convenience and to give a general sense of the invention. This description should be read to include one or at least one and the singular also includes the plural unless it is obvious that it is meant otherwise.

ある種のポリマーの記載において、本出願人は、ポリマーを製造するために用いられるモノマー、またはポリマーを製造するために用いられるモノマーの量によって、ポリマーに言及していることもあることが理解されるべきである。このような記載は、最終ポリマーを記載するために使用される特定の命名法を含まないことがあることも、プロダクトバイプロセスの用語を含まないことがあることもあるが、モノマーおよび量へのこのような言及はいずれも、ポリマーがそれらのモノマーの共重合単位またはモノマーのその量、ならびにそれらの対応するポリマーおよび組成物を含むことを意味するように解釈されるべきである。   In describing certain polymers, it is understood that Applicants may refer to a polymer by the monomer used to make the polymer, or the amount of monomer used to make the polymer. Should be. Such descriptions may not include the specific nomenclature used to describe the final polymer or may not include product-by-process terms, but may include Any such reference should be construed to mean that the polymer includes copolymerized units of those monomers or their amounts of monomers, and their corresponding polymers and compositions.

「コポリマー」という用語は、2種以上のモノマーの共重合によって形成されるポリマーを指すために使用される。このようなコポリマーは、2種の共重合コモノマーから本質的になるジポリマーを含む。   The term “copolymer” is used to refer to a polymer formed by the copolymerization of two or more monomers. Such copolymers include dipolymers consisting essentially of two copolymerized comonomers.

本明細書で使用される場合、「分散する(disperse)」、「分散している(dispersing)」および関連用語は、ポリマーのペレットなどの固体物品が、水と混合され、短時間の間に液相中に見えなくなる過程を指す。「水性分散液」および「分散液」という用語は、人の目に見える固体がない自由流動性液体を記載する。追加の分散剤または反応剤を必要とすることなく、高温(80〜100℃)の水に容易に分散するポリマー分子の相互作用に関して、特徴付けは行われない。   As used herein, “disperse”, “dispersing” and related terms are used when solid articles such as polymer pellets are mixed with water in a short period of time. The process that disappears in the liquid phase. The terms “aqueous dispersion” and “dispersion” describe a free flowing liquid that is free of human visible solids. No characterization is performed with respect to the interaction of polymer molecules that readily disperse in high temperature (80-100 ° C.) water without the need for additional dispersants or reactants.

粘度は、移動に対する流体の剪断応力による抵抗性の尺度である。単に流体についての常用語では、粘度は、「濃さ(thickness)」または「内部摩擦」と考えられてもよい。例えば、水は、比較的低い粘度を有して、「薄い(thin)」が、一方で糖蜜は、比較的高い粘度を有して、「濃い(thick)」。流体は粘性が低ければ低いほど、その移動のし易さ(流動性)は大きくなる。本明細書で使用される場合、粘度は、動的または絶対粘度を指す。   Viscosity is a measure of the resistance of a fluid to shear due to shear stress. In common terms just for fluids, viscosity may be thought of as “thickness” or “internal friction”. For example, water has a relatively low viscosity and is “thin”, while molasses has a relatively high viscosity and is “thick”. The lower the viscosity of the fluid, the greater the ease of movement (fluidity). As used herein, viscosity refers to dynamic or absolute viscosity.

本明細書で使用される場合、「ポリ(ビニルアルコール)」および「PVOH」という用語は、より詳細に特定さない限り、一般にポリ(ビニルアルコール)ホモポリマーまたはコポリマーを指す。   As used herein, the terms “poly (vinyl alcohol)” and “PVOH” generally refer to poly (vinyl alcohol) homopolymers or copolymers unless specified in more detail.

本明細書で記載されるコーティング方法は、イオノマーおよびある種のポリ(ビニルアルコール)を含むブレンド組成物を用いてコーテッド基材を与える。本明細書で開示されるとおりの基材上のイオノマー−ポリ(ビニルアルコール)コーティングは、基材中へのまたはそれを通っての流体の浸透に対するバリヤとして機能するモノリシック膜の形態であり得る。モノリシック膜は、高い水侵入圧を有し、防水性かつ防液体性である。このコーティングは、ヒートシール可能でない基材上にヒートシール可能な面を与えることも可能にする。印刷適性は、コーティングによって紙の表面を変えて、より親水性にすることによって改善され得る。   The coating methods described herein provide a coated substrate using a blend composition comprising an ionomer and some poly (vinyl alcohol). An ionomer-poly (vinyl alcohol) coating on a substrate as disclosed herein may be in the form of a monolithic membrane that functions as a barrier to fluid penetration into or through the substrate. The monolithic membrane has a high water penetration pressure, is waterproof and liquidproof. This coating also makes it possible to provide a heat-sealable surface on a non-heat-sealable substrate. Printability can be improved by changing the surface of the paper with the coating to make it more hydrophilic.

このコーテッド基材を含む物品は、容易に再生利用可能な商業の物品を、例えば、コート紙、板紙などの再パルプ化によって与える。   Articles comprising this coated substrate provide readily recyclable commercial articles, for example by repulping coated paper, paperboard and the like.

ポリ(ビニルアルコール)組成物
ブレンドおよび水性分散液は、ポリ(ビニルアルコール)が、
(i)80〜94モル%の加水分解度および15センチポイズ(cP)以下の4重量%水性粘度;または
(ii)95モル%〜100モル%の加水分解度
を特徴とするポリ(ビニルアルコール)を含む、またはそれから本質的になるポリ(ビニルアルコール)組成物を含有する。
Poly (vinyl alcohol) composition Blends and aqueous dispersions are poly (vinyl alcohol)
(I) a poly (vinyl alcohol) characterized by a degree of hydrolysis of 80 to 94 mol% and a 4 wt% aqueous viscosity of 15 centipoise (cP) or less; or (ii) a degree of hydrolysis of 95 mol% to 100 mol% A poly (vinyl alcohol) composition comprising, or consisting essentially of.

ポリ(ビニルアルコール)組成物の加水分解度と4重量%水性粘度との組合せは、イオノマーとブレンドされる場合に水性分散液を形成するために必要とされる望ましい溶解性/分散性を与える。   The combination of the degree of hydrolysis and the 4 wt% aqueous viscosity of the poly (vinyl alcohol) composition provides the desired solubility / dispersibility required to form an aqueous dispersion when blended with an ionomer.

ポリ(ビニルアルコール)組成物は、公知かつ慣用の方法により得ることができる。ポリ(ビニルアルキール)組成物は、典型的には酢酸ビニルモノマーの重合、続いて、作られたままのポリ(酢酸ビニル)組成物のポリ(ビニルアルコール)組成物への、アルコール分解または加水分解プロセスによる変換によって得られる。厳密には、アルコール分解は、反応媒体としてアルコール中塩基性触媒で実施され、対応する酢酸アルキルおよびポリ(ビニルアルコール)単位をもたらす。水中での加水分解は、一般に大量の金属苛性塩基を使用し、ポリ(ビニルアルコール)単位および対応する、酢酸アルキルよりもむしろ金属酢酸塩をもたらす。金属塩、すなわち、酢酸塩の形成は、石鹸の製造における、脂肪酸と苛性との金属塩の形成に類似して、このプロセスに対して「鹸化」という用語の使用に至っている。水性アルコールが反応媒体として使用される場合、加水分解とアルコール分解の両方ともが起こり得る。しかしながら、米国特許第2,940,948号明細書には、特定の環境下で、水性アルコールによってさえも、加水分解よりむしろアルコール分解が起こる。その差異は、反応生成物に厳密に依存するが、一方でこの用語は厳格ではなく使用される傾向があった。ポリ(ビニルアルコール)製品は、典型的には「加水分解された」または「鹸化された」と称される。   The poly (vinyl alcohol) composition can be obtained by a known and conventional method. Poly (vinyl alkyl) compositions typically undergo polymerization of vinyl acetate monomers followed by alcoholysis or hydrolysis of the as-made poly (vinyl acetate) composition into a poly (vinyl alcohol) composition. Obtained by transformation through a decomposition process. Strictly speaking, the alcoholysis is carried out with a basic catalyst in alcohol as the reaction medium, resulting in the corresponding alkyl acetate and poly (vinyl alcohol) units. Hydrolysis in water generally uses large amounts of a metal caustic base and results in metal acetate rather than poly (vinyl alcohol) units and the corresponding alkyl acetate. The formation of metal salts, ie acetates, has led to the use of the term “saponification” for this process, similar to the formation of metal salts of fatty acids and caustic in the manufacture of soaps. When aqueous alcohol is used as the reaction medium, both hydrolysis and alcoholysis can occur. However, in U.S. Pat. No. 2,940,948, alcohol degradation rather than hydrolysis occurs under certain circumstances, even with aqueous alcohol. The difference depends strictly on the reaction product, while the term has tended to be used rather than strict. Poly (vinyl alcohol) products are typically referred to as “hydrolyzed” or “saponified”.

アセテート基のすべてが、アルコール基に完全に変換されるとは限らない場合、「部分加水分解された」、「部分鹸化された」、および「中程度に加水分解された」という用語を使用することが一般的である。ポリ(酢酸ビニル)ホモポリマーが単に部分加水分解される場合、得られるポリ(ビニルアルコール)は、実際はビニルアルコール/酢酸ビニルコポリマーである。しかしながら、述べたとおりに、このようなポリマーは、一般に部分加水分解ポリ(ビニルアルコール)ホモポリマーと称される。商業的に、部分加水分解されたという用語は、典型的には86〜89%の加水分解度を有するPVOHについて使用され、中程度に加水分解されたという用語は、89〜98%の加水分解度を有するPVOHについて使用される。86%未満の加水分解では、標準用語は存在しないが、「サブ部分加水分解された(sub−partially hydrolyzed)」が使用されている。しかしながら、説明を簡単にするために、「部分加水分解された」という用語は、80〜94モル%の加水分解度を有するPVOHについて本明細書で使用される。   If not all of the acetate groups are completely converted to alcohol groups, the terms “partially hydrolyzed”, “partially saponified”, and “moderately hydrolyzed” are used. It is common. If the poly (vinyl acetate) homopolymer is simply partially hydrolyzed, the resulting poly (vinyl alcohol) is actually a vinyl alcohol / vinyl acetate copolymer. However, as stated, such polymers are generally referred to as partially hydrolyzed poly (vinyl alcohol) homopolymers. Commercially, the term partially hydrolyzed is typically used for PVOH having a degree of hydrolysis of 86-89%, and the term moderately hydrolyzed is 89-98% hydrolysis. Used for PVOH with a degree. For less than 86% hydrolysis, there is no standard terminology, but “sub-partially hydrolyzed” is used. However, for simplicity of explanation, the term “partially hydrolyzed” is used herein for PVOH having a degree of hydrolysis of 80-94 mol%.

意外なことに、本発明者らは、以下に記載されるイオノマーと組み合わされる場合の一部の部分加水分解ポリ(ビニルアルコール)組成物が、本明細書で記載される穏やかな条件下で水性分散液を与えることを見出した。このような水性分散液を調製する際に有用なポリ(ビニルアルコール)組成物の加水分解の度合いは、80〜94モル%、好ましくは85〜93モル%、より好ましくは87〜90モル%であってもよい。   Surprisingly, the inventors have found that some partially hydrolyzed poly (vinyl alcohol) compositions when combined with the ionomer described below are aqueous under mild conditions as described herein. It was found to give a dispersion. The degree of hydrolysis of the poly (vinyl alcohol) composition useful in preparing such an aqueous dispersion is 80 to 94 mol%, preferably 85 to 93 mol%, more preferably 87 to 90 mol%. There may be.

20℃での4重量%水性溶液としてのポリ(ビニルアルコール)の粘度は、ポリ(ビニルアルコール)ポリマーの重合度および平均分子量に関して工業標準として役立つ。   The viscosity of poly (vinyl alcohol) as a 4 wt% aqueous solution at 20 ° C. serves as an industry standard for the degree of polymerization and average molecular weight of the poly (vinyl alcohol) polymer.

部分加水分解ポリ(ビニルアルコール)組成物の20℃での4重量%水性粘度は、15センチポイズ(cP)以下、好ましくは1〜15cP、または7cp以下であってもよい。注目すべきは、1、2または4cPの下限から7、10または15cPの上限までの20℃での4重量%水性粘度を有する部分加水分解ポリ(ビニルアルコール)である。特定の部分加水分解ポリ(ビニルアルコール)は、87〜89%の加水分解度および5〜6cP、8〜10cPまたは11〜14cPの20℃での4重量%水性粘度を有する。   The 4 wt% aqueous viscosity at 20 ° C. of the partially hydrolyzed poly (vinyl alcohol) composition may be 15 centipoise (cP) or less, preferably 1 to 15 cP, or 7 cp or less. Of note are partially hydrolyzed poly (vinyl alcohols) having a 4 wt% aqueous viscosity at 20 ° C. from the lower limit of 1, 2 or 4 cP to the upper limit of 7, 10 or 15 cP. Certain partially hydrolyzed poly (vinyl alcohols) have a degree of hydrolysis of 87-89% and a 4 wt% aqueous viscosity at 20 ° C of 5-6 cP, 8-10 cP or 11-14 cP.

5〜20重量%のこのようなポリ(ビニルアルコール)組成物を含む水性溶液は、5〜2000cp、またはそれ以上の20℃での粘度を有してもよい。   An aqueous solution containing 5-20% by weight of such poly (vinyl alcohol) composition may have a viscosity at 20 ° C. of 5-2000 cp, or higher.

意外なことに、本発明者らは、以下に記載されるイオノマーと組み合わされる場合の高度に加水分解されたポリ(ビニルアルコール)組成物は、本明細書で記載される穏やかな条件下で水性分散液を与えることも分かった。本明細書で使用される場合、「高度に加水分解された」は、95モル%〜100モル%、例えば、95〜97モル%、または95〜99モル%、または97〜99モル%、または98モル%超の加水分解度を有するポリ(ビニルアルコール)ポリマーを指す。98モル%以上の加水分解度を有するポリ(ビニルアルコール)は、「完全加水分解された」とも本明細書で記載される。   Surprisingly, the inventors have found that highly hydrolyzed poly (vinyl alcohol) compositions when combined with the ionomers described below are aqueous under mild conditions as described herein. It was also found to give a dispersion. As used herein, “highly hydrolyzed” is 95 mol% to 100 mol%, such as 95 to 97 mol%, or 95 to 99 mol%, or 97 to 99 mol%, or Refers to a poly (vinyl alcohol) polymer having a degree of hydrolysis greater than 98 mol%. Poly (vinyl alcohol) having a degree of hydrolysis of 98 mol% or higher is also described herein as “fully hydrolyzed”.

特定のポリ(ビニルアコール)は、95〜97%の加水分解度および25〜30cPの20℃での4重量%水性粘度、または99%超の加水分解度および27〜33cPの20℃での4重量%水性粘度を有する。   Certain poly (vinyl alcohols) have a degree of hydrolysis of 95-97% and a 4 wt% aqueous viscosity at 20 ° C of 25-30 cP, or a degree of hydrolysis of more than 99% and 4 at 20 ° C of 27-33 cP. Has a weight percent aqueous viscosity.

5〜16重量%のこのようなポリ(ビニルアルコール)組成物を含む水性溶液は、35〜10,000cp以上の20℃での粘度を有してもよい。   An aqueous solution containing 5 to 16% by weight of such poly (vinyl alcohol) composition may have a viscosity at 20 ° C. of 35 to 10,000 cp or more.

ポリ(ビニルアルコール)コポリマーも、イオノマーと水性分散液を形成するために有用であってもよいが、但し、それらが、上に記載された加水分解および粘度属性を有することを条件とする。この点について「コポリマー」という用語は、酢酸ビニル以外のモノマー、例えば、アクリル酸メチルまたはメタクリル酸メチルを含めて、アクリル酸アルキルなどに由来する単位も含有する酢酸ビニルコポリマーの加水分解から生じる物質について本明細書で使用される。   Poly (vinyl alcohol) copolymers may also be useful for forming aqueous dispersions with ionomers provided that they have the hydrolysis and viscosity attributes described above. In this regard, the term “copolymer” refers to substances resulting from hydrolysis of vinyl acetate copolymers that also contain units derived from monomers other than vinyl acetate, such as alkyl acrylate, including methyl acrylate or methyl methacrylate. As used herein.

ポリ(ビニルアルコール)組成物はまた、当技術分野で知られた他の添加剤を含有してもよい。添加剤には、限定されるものではないが、加工助剤、流れ向上性添加剤、潤滑剤、顔料、染料、難燃剤、衝撃改質剤、核形成剤、抗ブロッキング剤(シリカなど)、熱安定剤、UV吸収剤、UV安定剤、界面活性剤、キレート剤、および/またはカップリング剤が含まれてもよい。   The poly (vinyl alcohol) composition may also contain other additives known in the art. Additives include but are not limited to processing aids, flow enhancing additives, lubricants, pigments, dyes, flame retardants, impact modifiers, nucleating agents, anti-blocking agents (such as silica), Thermal stabilizers, UV absorbers, UV stabilizers, surfactants, chelating agents, and / or coupling agents may be included.

イオノマー組成物
本明細書で使用されるイオノマーは、エチレンの共重合単位と、18〜30重量%のα,β−エチレン性不飽和カルボン酸、例えば、アクリル酸またはメタクリル酸の共重合単位とを含むある種の親酸コポリマーに由来する。好ましくは、本明細書で使用される親酸コポリマーは、コポリマーの全重量に基づいて、19〜25重量%、より好ましくは19〜23重量%のα,β−エチレン性不飽和カルボン酸を含む。
Ionomer Composition As used herein, an ionomer comprises copolymerized units of ethylene and copolymerized units of 18-30 wt% α, β-ethylenically unsaturated carboxylic acid, such as acrylic acid or methacrylic acid. Derived from certain parent acid copolymer containing. Preferably, the parent acid copolymer used herein comprises 19-25% by weight, more preferably 19-23% by weight of an α, β-ethylenically unsaturated carboxylic acid, based on the total weight of the copolymer. .

好ましくは、α,β−エチレン性不飽和カルボン酸は、メタクリル酸である。とりわけ、エチレンの共重合単位と、α,β−エチレン性不飽和カルボン酸の共重合単位と、0重量%の追加のコモノマーとから本質的になる酸コポリマー;すなわち、エチレンとα,β−エチレン性不飽和カルボン酸とのジポリマーが注目すべきである。好ましい酸コポリマーは、エチレンメタクリル酸ジポリマーである。   Preferably, the α, β-ethylenically unsaturated carboxylic acid is methacrylic acid. In particular, an acid copolymer consisting essentially of copolymerized units of ethylene, copolymerized units of α, β-ethylenically unsaturated carboxylic acid, and 0% by weight of additional comonomer; ie, ethylene and α, β-ethylene Of note are dipolymers of the unsaturated unsaturated carboxylic acids. A preferred acid copolymer is an ethylene methacrylic acid dipolymer.

本明細書で使用される親酸コポリマーは、米国特許第3,404,134号明細書;米国特許第5,028,674号明細書;米国特許第6,500,888号明細書;および米国特許第6,518,365号明細書で開示されるとおりに重合されてもよい。   The parent acid copolymers used herein are described in US Pat. No. 3,404,134; US Pat. No. 5,028,674; US Pat. No. 6,500,888; It may be polymerized as disclosed in US Pat. No. 6,518,365.

本明細書で使用される親酸コポリマーは、好ましくは、2160gの荷重を用いて190℃でASTM D1238に従って測定して200〜約1000グラム/10分のメルトフローレート(MFR)を有する。代替として、親酸コポリマーは、200、250または300の下限から400、500、600または1000の上限までのMFRを有する。親酸コポリマーの好ましいメルトフローレートは、高温水中迅速な自己分散を可能にするイオノマーを与える。200グラム/10分未満のメルトフローレートを有する親酸コポリマー由来のイオノマーは、最小限の高温水自己分散性を有する一方で、1000グラム/10分を超えるメルトフローレートを有する親酸コポリマー由来のイオノマーは、意図された最終用途におけて物理的特性を低減させ得る。   The parent acid copolymer used herein preferably has a melt flow rate (MFR) of 200 to about 1000 grams / 10 minutes as measured according to ASTM D1238 at 190 ° C. using a load of 2160 g. Alternatively, the parent acid copolymer has an MFR from a lower limit of 200, 250 or 300 to an upper limit of 400, 500, 600 or 1000. The preferred melt flow rate of the parent acid copolymer provides an ionomer that allows rapid self-dispersion in hot water. Ionomers derived from a parent acid copolymer having a melt flow rate of less than 200 grams / 10 minutes have minimal hot water self-dispersibility while being derived from a parent acid copolymer having a melt flow rate of greater than 1000 grams / 10 minutes. The ionomer can reduce physical properties in the intended end use.

一部の実施形態において、2種以上のエチレン酸コポリマーのブレンドが用いられてもよいが、ブレンドの凝集体成分および特性が、エチレン酸コポリマーについて上に記載された範囲内に入ることを条件とする。例えば、メタクリル酸の合計重量%が全ポリマー材料の18〜30重量%であり、ブレンドのメルトフローレートが、200〜1000グラム/10分であるように、2種のエチレンメタクリル酸ジポリマーが用いられてもよい。   In some embodiments, blends of two or more ethylene acid copolymers may be used, provided that the aggregate components and properties of the blend fall within the ranges described above for ethylene acid copolymers. To do. For example, two ethylene methacrylic acid dipolymers are used so that the total weight percent of methacrylic acid is 18-30 weight percent of the total polymer material and the melt flow rate of the blend is 200-1000 grams / 10 minutes. May be.

本明細書で開示されるイオノマーは、非中和親酸コポリマーについて計算して、親酸コポリマーの全カルボン酸基の50〜70%、好ましくは55〜60%、例えば、59〜60%が、中和されて、ナトリウムイオン、カリウムイオンまたはそれらの混合物とのカルボン酸塩を形成する親酸コポリマーから生成される。親酸コポリマーは、例えば、米国特許第3,404,134号明細書で開示された方法を用いて中和されてもよい。好ましくは、本明細書で開示されるイオノマーは、親酸コポリマーのカルボン酸基が、中和されて、ナトリウムイオンとカルボン酸塩を形成する親酸コポリマーから生成される。   The ionomers disclosed herein are calculated for a non-neutralized parent acid copolymer, 50-70%, preferably 55-60%, for example 59-60%, of the total carboxylic acid groups of the parent acid copolymer, Produced from a parent acid copolymer that is neutralized to form a carboxylate salt with sodium ions, potassium ions, or mixtures thereof. The parent acid copolymer may be neutralized using, for example, the method disclosed in US Pat. No. 3,404,134. Preferably, the ionomers disclosed herein are generated from a parent acid copolymer in which the carboxylic acid group of the parent acid copolymer is neutralized to form a sodium ion and carboxylate.

重要なことに、イオノマー組成物は、熱可塑性であるとともに、高温水に自己分散性であるという特性を合わせもつ。好ましくは、本明細書で使用されるイオノマーは、2160gの荷重を用いて190℃でASTM D1238に従って測定して少なくとも1グラム/10分、例えば、1〜20グラム/10分のメルトフローレート(MFR)を有する。より好ましくは、イオノマー組成物は、10グラム/10分のMFR、最も好ましくは1〜5グラム/10分のMFRを有する。上記親酸コポリマーのメルトフローレートと中和度との組合せは、高温水に容易に自己分散性であること、および商業の物品へ容易に溶融加工可能であることの特性を合わせもつイオノマーを提供する。好ましくは、イオノマー組成物は、少なくとも11重量%のメタクリル酸塩を含み、少なくとも1g/10分のMFRを有する。   Importantly, ionomer compositions combine the properties of being thermoplastic and self-dispersing in high temperature water. Preferably, the ionomer used herein has a melt flow rate (MFR) of at least 1 gram / 10 minutes, such as 1-20 grams / 10 minutes, measured according to ASTM D1238 at 190 ° C. using a load of 2160 g. ). More preferably, the ionomer composition has an MFR of 10 grams / 10 minutes, most preferably 1-5 grams / 10 minutes. The combination of melt flow rate and degree of neutralization of the parent acid copolymer provides an ionomer that combines the properties of being easily self-dispersible in high temperature water and easily melt processable into commercial articles. To do. Preferably, the ionomer composition comprises at least 11% by weight methacrylate and has an MFR of at least 1 g / 10 min.

一部の実施形態において、2種以上のイオノマーのブレンドが使用されてもよいが、但し、ブレンドの凝集体成分および特性がイオノマーについて上に記載された限定内に入ることを条件とする。   In some embodiments, a blend of two or more ionomers may be used, provided that the aggregate components and properties of the blend fall within the limitations described above for the ionomer.

5〜20重量%のこのようなイオノマーを含む水性分散液は、1〜30cpの23℃での粘度を有していてもよい。   An aqueous dispersion containing 5-20% by weight of such an ionomer may have a viscosity at 23 ° C. of 1-30 cp.

イオノマー組成物は、当技術分野で知られた他の添加剤を含有してもよい。添加剤には、限定されるものではないが、加工助剤、流れ向上性添加剤(flow enhancing additive)、滑剤、顔料、染料、難燃剤、耐衝撃性改良剤、核形成剤、ブロッキング防止剤(シリカなど)、熱安定性剤、UV吸収剤、UV安定剤、界面活性剤、キレート剤、およびカップリング剤が含まれ得る。   The ionomer composition may contain other additives known in the art. Additives include, but are not limited to, processing aids, flow enhancing additives, lubricants, pigments, dyes, flame retardants, impact modifiers, nucleating agents, antiblocking agents. (Such as silica), thermal stabilizers, UV absorbers, UV stabilizers, surfactants, chelating agents, and coupling agents may be included.

ブレンド組成物
PVOHおよびイオノマーは、水性分散液を含めて、ブレンド組成物に組み合わされ得る。ブレンド組成物は、1〜99重量%のポリ(ビニルアルコール)組成物と、99〜1重量%のイオノマー組成物との組合せを含み、またはそれから本質的になり、イオノマーおよびポリ(ビニルアルコール)は、上に記載されたとおりである。
Blend Compositions PVOH and ionomers can be combined into blend compositions, including aqueous dispersions. The blend composition comprises or consists essentially of a combination of 1-99% by weight poly (vinyl alcohol) composition and 99-1% by weight ionomer composition, wherein the ionomer and poly (vinyl alcohol) are , As described above.

注目すべきは、イオノマーが10、20、30、40または50重量%の下限から60、70、80、90、または95重量%の上限の量で組合せ中に存在し、ポリ(ビニルアルコール)が、相補的な量で存在する組成物である。また注目すべきは、イオノマーが、60、70、または75重量%の下限から80、85、90または95重量%の上限の量で組合せ中に存在し、ポリ(ビニルアルコール)が相補的量で存在する組成物である。   It should be noted that the ionomer is present in the combination in an amount from the lower limit of 10, 20, 30, 40 or 50% by weight to the upper limit of 60, 70, 80, 90 or 95% by weight and the poly (vinyl alcohol) is , A composition present in complementary amounts. It should also be noted that the ionomer is present in the combination in an amount from the lower limit of 60, 70, or 75 wt% to the upper limit of 80, 85, 90, or 95 wt%, and the poly (vinyl alcohol) is in a complementary amount. It is an existing composition.

好ましくは、イオノマーおよびPVOHは、以下により詳細に開示されるとおりに水性分散液中でブレンドされてもよく、これは、PVOHをその融点を超えて加熱することを回避する。好ましくは、水性分散液のpHは、8.5を超えている。8.5のpH未満では、イオノマーは、十分に分散されない。そして次に、水性ブレンド分散液は、乾燥させること(水の除去)によって固体に加工されて、物品を与え得る。例えば、水性ブレンド分散液は、水性ブレンドの薄層を形成し、続いて、乾燥させることによって、キャストフィルムに形成されてもよい。   Preferably, the ionomer and PVOH may be blended in an aqueous dispersion as disclosed in more detail below, which avoids heating the PVOH beyond its melting point. Preferably the pH of the aqueous dispersion is greater than 8.5. Below a pH of 8.5, the ionomer is not well dispersed. The aqueous blend dispersion can then be processed to a solid by drying (removing water) to give the article. For example, an aqueous blend dispersion may be formed into a cast film by forming a thin layer of an aqueous blend followed by drying.

イオノマー−PVOH組成物はまた、当技術分野で知られた他の添加剤を含有してもよい。添加剤には、限定されるものではないが、加工助剤、流れ向上性添加剤、潤滑剤、顔料、染料、難燃剤、衝撃改質剤、核形成剤、抗ブロッキング剤(シリカなど)、熱安定剤、UV吸収剤、UV安定剤、界面活性剤、キレート剤、およびカップリング剤が含まれてもよい。   The ionomer-PVOH composition may also contain other additives known in the art. Additives include but are not limited to processing aids, flow enhancing additives, lubricants, pigments, dyes, flame retardants, impact modifiers, nucleating agents, anti-blocking agents (such as silica), Thermal stabilizers, UV absorbers, UV stabilizers, surfactants, chelating agents, and coupling agents may be included.

ブレンド組成物物品は、粉末、ペレット、溶融切断ペレット、コーティング、フィルム、シート、成形品などの、所望されるいかなる物理的形態を取ってもよい。   The blend composition article may take any desired physical form, such as powders, pellets, melt cut pellets, coatings, films, sheets, molded articles, and the like.

分散方法
イオノマー組成物とポリ(ビニルアルコール)組成物との混合物を含む水性イオノマー−ポリ(ビニルアルコール)分散液を製造する方法は、
(1)水、および上記(a)で記載されたポリ(ビニルアルコール)組成物を含む、またはそれらから本質的になる水性ポリ(ビニルアルコール)溶液を準備する工程と;
(2)上記(b)で記載されたイオノマー組成物を含む、またはそれから本質的になるイオノマー組成物を準備する工程と;
(3)このイオノマー組成物をこの水性ポリ(ビニルアルコール)組成物溶液と、場合によって加熱とともに、混合する工程と;
(4)この加熱水性ブレンド分散液を20〜30℃の温度に冷却してもよい工程であって、組み合わせは液相中に分散されたままである工程と
を含み、またはそれらから本質的になり、
かつ、水性イオノマー−ポリ(ビニルアルコール)分散液は、上に記載されたとおりである。
Dispersion Method A method for producing an aqueous ionomer-poly (vinyl alcohol) dispersion comprising a mixture of an ionomer composition and a poly (vinyl alcohol) composition comprises:
(1) providing water and an aqueous poly (vinyl alcohol) solution comprising or consisting essentially of the poly (vinyl alcohol) composition described in (a) above;
(2) providing an ionomer composition comprising or consisting essentially of the ionomer composition described in (b) above;
(3) mixing the ionomer composition with the aqueous poly (vinyl alcohol) composition solution, optionally with heating;
(4) the heated aqueous blend dispersion may be cooled to a temperature of 20-30 ° C., the combination comprising or consisting essentially of remaining dispersed in the liquid phase ,
And the aqueous ionomer-poly (vinyl alcohol) dispersion is as described above.

本明細書で記載される分散方法は、意外なことに、従来技術の分散プロセスに比べてあまりエネルギーを必要とせずに、非常に穏やかなプロセス条件、例えば、低い剪断(例えば、加熱されたポリ(ビニルアルコール)とイオノマーとの混合物を、固体としてまたは水性分散液としてのいずれかで単に攪拌する)および比較的低い温度(大気圧で水の沸点未満)の下でのポリ(ビニルアルコール)とイオノマーとの組合せの水性分散液の生成を可能にする。この分散方法は、分散プロセスの間に、強塩基、例えば、水酸化ナトリウム水溶液(苛性)、水酸化カリウム水溶液またはアンモニアの回避を可能にすることにより、前形成ブレンド組成物の使用によって、本質的により安全な分散プロセスをさらに提供する。   The dispersion methods described herein surprisingly require less energy than prior art dispersion processes, and have very mild process conditions, such as low shear (e.g., heated poly A mixture of (vinyl alcohol) and ionomer is simply stirred, either as a solid or as an aqueous dispersion, and poly (vinyl alcohol) under relatively low temperature (at atmospheric pressure and below the boiling point of water) Enables the production of aqueous dispersions in combination with ionomers. This dispersion method is essential by the use of a preformed blend composition by allowing the avoidance of strong bases such as aqueous sodium hydroxide (caustic), aqueous potassium hydroxide or ammonia during the dispersion process. To provide a more secure distributed process.

厳密に言うと、ブレンド組成物は、一般にポリ(ビニルアルコール)組成物の溶液、および簡単のために以後分散液と称されるイオノマー組成物の分散液を含む。   Strictly speaking, the blend composition generally comprises a solution of a poly (vinyl alcohol) composition, and a dispersion of an ionomer composition, hereinafter referred to as a dispersion for simplicity.

水性ポリ(ビニルアルコール)溶液は、当技術分野で開示されたいずれの方法によって調製されてもよい。一般に、このようなプロセスは、水中PVOH組成物の混合物を20℃〜30℃の温度で形成し、続いて、この混合物を、PVOH組成物が溶解して水性PVOH組成物溶液を形成するまで、ある温度およびある時間加熱することを含む。PVOHの水溶解温度は、一般に特定のPVOH組成物の加水分解度に依存する。89モル%以下の加水分解度を有するPVOH組成物の場合、水溶解温度は、一般に20℃〜40℃の範囲であり得る。90モル%〜97モル%の範囲の加水分解度を有するPVOH組成物の場合、水溶解温度は、一般に40℃〜60℃の温度範囲であり得る。97モル%を超える範囲の加水分解度を有するPVOH組成物について、水溶解温度は、一般に60℃〜100℃の温度範囲であってもよい。溶液をより速く調製するために、水とPVOHとの混合物を、溶解のための閾値温度よりも高い温度で加熱することが有用であり得る。例えば、水−PVOH混合物は、加水分解度にかかわらず、90〜95℃に加熱されてもよい。   The aqueous poly (vinyl alcohol) solution may be prepared by any method disclosed in the art. In general, such a process forms a mixture of PVOH compositions in water at a temperature between 20 ° C. and 30 ° C., and subsequently the mixture is dissolved until the PVOH composition dissolves to form an aqueous PVOH composition solution. Including heating at a temperature and for a period of time. The water solubility temperature of PVOH generally depends on the degree of hydrolysis of a particular PVOH composition. For PVOH compositions having a degree of hydrolysis of 89 mol% or less, the water dissolution temperature can generally range from 20 ° C to 40 ° C. For PVOH compositions having a degree of hydrolysis in the range of 90 mol% to 97 mol%, the water dissolution temperature can generally be in the temperature range of 40 ° C to 60 ° C. For PVOH compositions having a degree of hydrolysis in the range of greater than 97 mol%, the water dissolution temperature may generally be in the temperature range of 60C to 100C. In order to prepare the solution faster, it may be useful to heat the mixture of water and PVOH at a temperature above the threshold temperature for dissolution. For example, the water-PVOH mixture may be heated to 90-95 ° C. regardless of the degree of hydrolysis.

ポリ(ビニルアルコール)溶液は、任意の適切な容器、例えば、槽、バット、桶などの中で生成されてもよい。攪拌は、溶解が進むときにバルク固体ポリ(ビニルアルコール)組成物と水との有効な接触を与えて、PVOHのクランピング(clumping)を避けるために重要である。溶液は、バッチプロセスについて90℃で約1時間で生成されてもよい。   The poly (vinyl alcohol) solution may be produced in any suitable container, such as a tank, vat, basket, etc. Stirring is important to provide effective contact between the bulk solid poly (vinyl alcohol) composition and water as dissolution proceeds to avoid PVOH clamping. The solution may be produced for about 1 hour at 90 ° C. for a batch process.

代替として、溶解プロセスは、連続プレセスで行われてもよいことがさらに企図される。例えば、連続または「ジェット」蒸解器を使用することができ、ここで、ポリビニルアルコールの懸濁液は、加圧下で、密閉管中で水蒸気と混合され、完全に溶解されて、またはポリビニルアルコールの粒径に依存して溶解プロセスを数分で完了するのに十分高温で、加圧管部分を出る。   Alternatively, it is further contemplated that the dissolution process may be performed in a continuous process. For example, a continuous or “jet” digester can be used, wherein the suspension of polyvinyl alcohol is mixed with water vapor in a sealed tube under pressure, completely dissolved, or of polyvinyl alcohol. Depending on the particle size, exit the pressure tube section at a high enough temperature to complete the dissolution process in minutes.

水性ポリ(ビニルアルコール)溶液は、好ましくはブレンド組成物および水の全重量に基づいて、0.1または1%の下限から、10、20、30または50重量%の上限のポリ(ビニルアルコール)組成物を構成する。   The aqueous poly (vinyl alcohol) solution preferably has a poly (vinyl alcohol) with a lower limit of 0.1 or 1% to an upper limit of 10, 20, 30 or 50% by weight, based on the total weight of the blend composition and water. Make up the composition.

一部の実施形態において、分散方法は、ポリ(ビニルアルコール)組成物の前形成水性溶液を準備して、それをイオノマー組成物の前形成水性分散液と混合する工程を含む。水性イオノマー分散液は、80〜100℃の温度に(低剪断条件下で)加熱された水と混合して、加熱水性イオノマー組成物分散液を与え、続いて、20〜30℃の温度に冷却することによって形成されてもよく、ここで、イオノマーは、水相中に分散されたままである。   In some embodiments, the dispersion method includes providing a preformed aqueous solution of the poly (vinyl alcohol) composition and mixing it with the preformed aqueous dispersion of the ionomer composition. The aqueous ionomer dispersion is mixed with water heated to a temperature of 80-100 ° C. (under low shear conditions) to give a heated aqueous ionomer composition dispersion, followed by cooling to a temperature of 20-30 ° C. In which the ionomer remains dispersed in the aqueous phase.

イオノマー組成物の水性分散液は、例えば、溶融切断ペレットの形態の固体イオノマー組成物を水と、80〜100℃の温度で接触させることによって生成され得る。一部の実施形態において、温度は、85〜90℃の範囲である。意外なことに、本明細書で記載されるイオノマー組成物は、従来技術に基づいて予想される温度より低い、80〜100℃で水中に分散されることができ、顕著にエネルギーをあまり必要としない。しかしながら、イオノマー組成物がその温度範囲で分散するとしても、それらは、100℃を超える温度でも分散され得ることが認められる。   An aqueous dispersion of an ionomer composition can be produced, for example, by contacting a solid ionomer composition in the form of melt cut pellets with water at a temperature of 80-100 ° C. In some embodiments, the temperature is in the range of 85-90 ° C. Surprisingly, the ionomer compositions described herein can be dispersed in water at 80-100 ° C., lower than expected based on the prior art, and require significantly less energy. do not do. However, it will be appreciated that even though the ionomer compositions are dispersed in that temperature range, they can be dispersed at temperatures in excess of 100 ° C.

イオノマー分散液は、任意の適切な容器、例えば、槽、バット、桶などの中で生成されてもよい。攪拌は、分散が進む場合にバルク固体イオノマー組成物を水との有効な接触を与えるために有用である。好ましくは、分散は、約1時間以下、例えば、30分または20分以下で生成される。固体イオノマーの粒径が小さければ小さいほど、分散の時間を減少させ得る。意外なことにイオノマー組成物の迅速な分散性のために、分散液の成分がパイプラインの一端で投入されるパイプライン内で進行し、それらがパイプラインの長さを下って進むにつれて分散液を形成してもよいことがさらに企図される。例えば、イオノマー組成物は、水と混合され、追加の混合とともにまたはそれなしで、加熱ゾーン、例えば、静的ミキサーを通過させてもよい。代替として、イオノマー組成物は、高温水と混合され、追加の混合とともにまたはそれなしで、パイプライン、例えば、静的ミキサーを通過させてもよい。   The ionomer dispersion may be produced in any suitable container, such as a tank, vat, jar, and the like. Agitation is useful to provide effective contact of the bulk solid ionomer composition with water as the dispersion proceeds. Preferably, the dispersion is produced in about 1 hour or less, eg, 30 minutes or 20 minutes or less. The smaller the particle size of the solid ionomer, the shorter the dispersion time. Surprisingly, due to the rapid dispersibility of the ionomer composition, the dispersion components proceed as they travel through the pipeline where they are introduced at one end of the pipeline and as they travel down the length of the pipeline. It is further contemplated that may be formed. For example, the ionomer composition may be mixed with water and passed through a heating zone, such as a static mixer, with or without additional mixing. Alternatively, the ionomer composition may be mixed with hot water and passed through a pipeline, eg, a static mixer, with or without additional mixing.

一実施形態において、イオノマー組成物は、水と、低剪断条件下で、室温(20〜25℃)で混合され、温度は、80〜100℃に上昇される。別の実施形態において、イオノマー組成物は、水と、低剪断条件下で、室温で混合され、温度は、85℃〜90℃に上昇される。   In one embodiment, the ionomer composition is mixed with water under low shear conditions at room temperature (20-25 ° C.) and the temperature is raised to 80-100 ° C. In another embodiment, the ionomer composition is mixed with water under low shear conditions at room temperature and the temperature is raised to 85 ° C to 90 ° C.

別の実施形態において、イオノマー組成物は、80〜100℃の温度に予熱された水と、低剪断条件下で混合される。別の実施形態において、イオノマー組成物は、85〜90℃の温度に予熱された水と、低剪断条件下で混合される。   In another embodiment, the ionomer composition is mixed with water preheated to a temperature of 80-100 ° C. under low shear conditions. In another embodiment, the ionomer composition is mixed under low shear conditions with water preheated to a temperature of 85-90 ° C.

イオノマーの水性分散液は、好ましくは、イオノマーおよび水の全重量の0.001または1%の下限から10、20、30または50重量%の上限までの量でイオノマーを含む。好ましくは、水性分散液のpHは、8.5を超える。8.5のpH未満では、イオノマーは、十分に分散されない。   The aqueous dispersion of ionomer preferably comprises the ionomer in an amount from the lower limit of 0.001 or 1% to the upper limit of 10, 20, 30 or 50% by weight of the total weight of ionomer and water. Preferably, the pH of the aqueous dispersion is greater than 8.5. Below a pH of 8.5, the ionomer is not well dispersed.

一旦調製されると、水性ポリ(ビニルアルコール)溶液および水性イオノマー分散液は、追加の加熱ととみにまたはそれなしで、任意の適切な手段で一緒に混合されてもよい。場合によっては、水性ポリ(ビニルアルコール)溶液および水性イオノマー分散液は、混合工程によるそれらの調製に必要な高温またはその近くで維持されてもよい。得られた水性ブレンドは、その調製に必要な高温でさらなる操作で使用されてもよい。代替として、得られた水性ブレンドは、次いで、保存またはその後の使用のために周囲温度(20〜30℃)に冷却されてもよい。   Once prepared, the aqueous poly (vinyl alcohol) solution and the aqueous ionomer dispersion may be mixed together by any suitable means, with or without additional heating. In some cases, aqueous poly (vinyl alcohol) solutions and aqueous ionomer dispersions may be maintained at or near the high temperatures required for their preparation by a mixing process. The resulting aqueous blend may be used in further operations at the high temperatures required for its preparation. Alternatively, the resulting aqueous blend may then be cooled to ambient temperature (20-30 ° C.) for storage or subsequent use.

ブレンド分散液はまた、水性PVOH溶液を水性イオノマー分散液と、両方とも混合工程前にまたはそれを通して20〜30℃で混合することによって調製されてもよい。   The blend dispersion may also be prepared by mixing the aqueous PVOH solution with the aqueous ionomer dispersion both at 20-30 ° C. either before or through the mixing step.

水性PVOH溶液および水性イオノマー分散液を混合する順序は、重要でなく、但し、PVOHがイオノマー分散液との混合前に水性溶液の形態であることを条件とする。例えば、PVOH溶液は、適切な容器中で調製されてもよく、別個に調製された水性イオノマー分散液は、その後に容器に添加される。混合は、任意の適切な混合容器、例えば、槽、バット、桶などの中で行われ得る。攪拌は、ポリ(ビニルアルコール)とイオノマー分散液と十分迅速な混合を与えるために有用であり得る。混合は、ブレンド分散液のPVOH溶液およびイオノマー分散液の成分がパイプラインの一端で投入されるパイプライン内で進行し、それらが、追加の混合とともにまたはそれなしで、例えば、静的ミキサーを通って、パイプラインの長さを下って進むにつれてブレンドを形成してもよい。   The order in which the aqueous PVOH solution and aqueous ionomer dispersion are mixed is not critical, provided that the PVOH is in the form of an aqueous solution prior to mixing with the ionomer dispersion. For example, the PVOH solution may be prepared in a suitable container and the separately prepared aqueous ionomer dispersion is then added to the container. Mixing can take place in any suitable mixing vessel, such as a tank, vat, jar, and the like. Agitation can be useful to provide sufficiently rapid mixing of the poly (vinyl alcohol) and ionomer dispersion. Mixing proceeds in a pipeline where the components of the PVOH solution and ionomer dispersion of the blend dispersion are charged at one end of the pipeline, with or without additional mixing, for example, through a static mixer. Thus, a blend may be formed as it proceeds down the length of the pipeline.

他の実施形態において、溶融切断ペレットなどの固体形態のイオノマーは、水性ポリ(ビニルアルコール)溶液と加熱によって混合されて、ブレンド分散液を調製してもよい。   In other embodiments, solid forms of ionomers, such as melt cut pellets, may be mixed with an aqueous poly (vinyl alcohol) solution by heating to prepare a blend dispersion.

一つのこのような実施形態において、この方法は、
(1)水と上に記載されたポリ(ビニルアルコール)組成物との混合物を加熱して、水性ポリ(ビニルアルコール)溶液を与える工程と;
(2)上に記載されたイオノマーを含む、またはそれから本質的になるイオノマー組成物は固体形態であることと;
および工程(3)の混合は、
(a)水性ポリ(ビニルアルコール)溶液を80〜100℃の温度に(低剪断条件下で)加熱する工程と;
(b)固体イオノマー組成物を加熱水性ポリ(ビニルアルコール)溶液と接触させる工程と;
(c)固体イオノマー組成物が完全に分散してしまうまで、80〜100℃の温度で(低剪断条件下で)加熱を継続する工程と
を含むことと;
(4)20から30℃の温度に冷却してもよい工程と
を含み、またはそれらから本質的になり;
水性イオノマー−ポリ(ビニルアルコール)分散液は、上に記載されたとおりである。
In one such embodiment, the method comprises
(1) heating a mixture of water and the poly (vinyl alcohol) composition described above to give an aqueous poly (vinyl alcohol) solution;
(2) the ionomer composition comprising or essentially consisting of the ionomer described above is in solid form;
And mixing in step (3)
(A) heating the aqueous poly (vinyl alcohol) solution to a temperature of 80-100 ° C. (under low shear conditions);
(B) contacting the solid ionomer composition with a heated aqueous poly (vinyl alcohol) solution;
(C) continuing heating at a temperature of 80-100 ° C. (under low shear conditions) until the solid ionomer composition is completely dispersed;
(4) comprising or consisting essentially of a step that may be cooled to a temperature of 20 to 30 ° C;
The aqueous ionomer-poly (vinyl alcohol) dispersion is as described above.

別のこのような実施形態において、この方法は、
(1)水と上に記載されたポリ(ビニルアルコール)組成物との混合物を加熱して、水性ポリ(ビニルアルコール)溶液を与える工程と;
(2)上に記載されたイオノマーを含む、またはそれから本質的になるイオノマー組成物は固体形態であること;
および、工程(3)の混合は、
(d)固体イオノマー組成物を水性ポリ(ビニルアルコール)溶液と接触させて、混合物を与える工程と;
(e)固体イオノマー組成物が完全に分散されてしまうまで、この混合物を80℃〜100℃の温度に(低剪断条件下で)加熱する工程と
を含むことと;
(4)20〜30℃の温度に冷却してもよい工程と
を含み、またはそれらから本質的になり、
水性イオノマー−ポリ(ビニルアルコール)分散液は、上に記載されたとおりである。
In another such embodiment, the method comprises:
(1) heating a mixture of water and the poly (vinyl alcohol) composition described above to give an aqueous poly (vinyl alcohol) solution;
(2) the ionomer composition comprising or consisting essentially of the ionomer described above is in solid form;
And the mixing in step (3)
(D) contacting the solid ionomer composition with an aqueous poly (vinyl alcohol) solution to provide a mixture;
(E) heating the mixture to a temperature between 80 ° C. and 100 ° C. (under low shear conditions) until the solid ionomer composition is completely dispersed;
(4) comprising or consisting essentially of a step that may be cooled to a temperature of 20-30 ° C.
The aqueous ionomer-poly (vinyl alcohol) dispersion is as described above.

水性PVOH溶液および固体イオノマー分散液を混合する順序は、重要でなく、但し、PVOHがイオノマーとの混合前に水性溶液の形態であることを条件とする。例えば、PVOH溶液は、適切な容器で調製されてもよく、固体イオノマーは、容器にその後に添加される。   The order of mixing the aqueous PVOH solution and the solid ionomer dispersion is not critical, provided that the PVOH is in the form of an aqueous solution prior to mixing with the ionomer. For example, the PVOH solution may be prepared in a suitable container and the solid ionomer is subsequently added to the container.

混合は、任意の適切な混合容器、例えば、槽、バット、桶などの中で行われ得る。攪拌は、ポリ(ビニルアルコール)とイオノマー分散液と十分迅速な混合を与えるために有用であり得る。固体イオノマーの粒径が小さければ小さいほど、分散の時間を減少させ得る。混合は、ブレンド分散液のPVOH溶液およびイオノマーの成分がパイプラインの一端で投入される加熱パイプライン内で進行し、それらが、追加の混合とともにまたはそれなしで、例えば、静的ミキサーを通って、パイプラインの長さを下って進むにつれてブレンドを形成してもよい。   Mixing can take place in any suitable mixing vessel, such as a tank, vat, jar, and the like. Agitation can be useful to provide sufficiently rapid mixing of the poly (vinyl alcohol) and ionomer dispersion. The smaller the particle size of the solid ionomer, the shorter the dispersion time. Mixing proceeds in a heated pipeline where the PVOH solution and ionomer components of the blend dispersion are charged at one end of the pipeline, with or without additional mixing, for example, through a static mixer. A blend may be formed as it travels down the length of the pipeline.

必要に応じて、追加の水が初期の混合後に添加されて、PVOHおよびイオノマーの比較的低い濃度を有する分散液を与えてもよい。例えば、濃縮分散液が調製され、一定の期間保存され、次いで、水で希釈されて、使用時に比較的低い濃度を有する分散液を与えてもよい。   If necessary, additional water may be added after initial mixing to give a dispersion having a relatively low concentration of PVOH and ionomer. For example, a concentrated dispersion may be prepared, stored for a period of time, and then diluted with water to give a dispersion having a relatively low concentration when used.

分散液は、当技術分野で知られた他の添加剤を含んでもよい。例えば、組成物は、ワックス添加剤、例えば、マイクロクリスタリンワックスまたはポリエチレンワックスを含んでもよく、これらは、摩擦係数を向上させるのみならず、抗ブロッキング剤として機能する。他の種類の添加剤には、ヒュームドシリカ(これは、室温でブレンド組成物のくっつきを低減する)、フィラー、架橋剤、静電防止剤、消泡剤、染料、光沢剤、加工助剤、流れ向上性剤、潤滑剤、染料、顔料、難燃剤、衝撃改質剤、核形成剤、抗ブロッキング剤、熱安定剤、UV吸収剤、UV安定剤、キレート剤、カップリング剤などが含まれる。   The dispersion may contain other additives known in the art. For example, the composition may include wax additives, such as microcrystalline wax or polyethylene wax, which not only improve the coefficient of friction but also function as an antiblocking agent. Other types of additives include fumed silica (which reduces the sticking of the blend composition at room temperature), fillers, crosslinkers, antistatic agents, antifoaming agents, dyes, brighteners, processing aids. Includes flow improvers, lubricants, dyes, pigments, flame retardants, impact modifiers, nucleating agents, anti-blocking agents, thermal stabilizers, UV absorbers, UV stabilizers, chelating agents, coupling agents, etc. It is.

無機フィラーには、炭酸カルシウム、二酸化チタン、シリカ、タルク、硫酸バリウム、カーボンブラック、セラミックス、チョークまたはそれらの混合物が含まれる。クレーフィラー、天然クレー、合成クレー、処理クレー、未処理クレー、有機クレー、スメクタイトクレー、ベントナイトクレー、ヘクトライトクレー、ウォラストナイトクレー、モンモリロナイトクレー、カオリン、またはそれらの混合物。有機フィラーには、天然デンプン、変性デンプン、化学変性デンプン、米デンプン、トウモロコシデンプン、木粉、セルロース、およびそれらの混合物が含まれる。   Inorganic fillers include calcium carbonate, titanium dioxide, silica, talc, barium sulfate, carbon black, ceramics, chalk or mixtures thereof. Clay filler, natural clay, synthetic clay, treated clay, untreated clay, organic clay, smectite clay, bentonite clay, hectorite clay, wollastonite clay, montmorillonite clay, kaolin, or mixtures thereof. Organic fillers include natural starch, modified starch, chemically modified starch, rice starch, corn starch, wood flour, cellulose, and mixtures thereof.

デンプンは、様々の量のアミロースおよびアミロペクチンから構成される天然産物である。本明細書で使用される場合、「デンプン」は、一般に、デンプン、デンプン誘導体、変性デンプン、熱可塑性デンプン、カチオン性デンプン、アニオン性デンプン、デンプンエステル(デンプンアセテートなど)、デンプンヒドロキシエチルエーテル、アルキルデンプン、アミンデンプン、リン酸塩デンプンおよびジアルデヒドデンプンを指す。紙産業で使用されるデンプンの重要な植物源は、ジャガイモ、オオムギ、コムギトウモロコシ、ワキシーメイズ(デンプン中にアミロースを含まないトウモロコシ)およびタピオカである。デンプンは、いくつかの方法で変性され得る。デンプンの粘度は、酵素、熱処理、過硫酸アンモニウム、次亜塩素酸塩、または酸を用いて低下させ得る。さらに、デンプンは、例えば、ヒドロキシエチル化、カルボキシメチル化、アセチル化、またはリン酸塩処理によって、化学変性され得る。熱可塑性デンプンは、例えば、米国特許第5,362,777号明細賞に開示されたとおりに生成されてもよく、これには、デンプンが、結晶性をあまりまたはまったく有せず、低ガラス転移温度および低含水量を有するように、自然のまたは変性デンプンをグリセリンまたはソルビトールなどの高沸点可塑剤と混合および加熱することが開示されている。好ましくは、デンプンは、高粘度のエトキシル化(または「エチル化」)されたデンプンを含まない。   Starch is a natural product composed of various amounts of amylose and amylopectin. As used herein, “starch” generally refers to starch, starch derivatives, modified starch, thermoplastic starch, cationic starch, anionic starch, starch esters (such as starch acetate), starch hydroxyethyl ether, alkyl Refers to starch, amine starch, phosphate starch and dialdehyde starch. Important plant sources of starch used in the paper industry are potato, barley, wheat corn, waxy maize (corn without amylose in starch) and tapioca. Starch can be modified in several ways. Starch viscosity can be reduced using enzymes, heat treatment, ammonium persulfate, hypochlorite, or acids. Furthermore, starch can be chemically modified, for example, by hydroxyethylation, carboxymethylation, acetylation, or phosphating. Thermoplastic starch may be produced, for example, as disclosed in US Pat. No. 5,362,777, for which starch has little or no crystallinity and has a low glass transition. It has been disclosed to mix and heat natural or modified starch with a high boiling plasticizer such as glycerin or sorbitol so as to have temperature and low water content. Preferably, the starch does not include high viscosity ethoxylated (or “ethylated”) starch.

一旦調製されると、イオノマー−PVOH組成物は、以下に記載されるとおりの基材上にコーティングされてもよい。   Once prepared, the ionomer-PVOH composition may be coated on a substrate as described below.

基材材料
基材は、その構造の機能性および取扱い性を高める、支持、形状、美的効果、保護、表面テクスチャ、バルク体積、重量、またはそれらの2種以上の組合せを与えるいずれの材料であってもよい。本質的に当技術分野で知られたいかなる基材材料が用いられてもよい。
Substrate Material A substrate is any material that provides support, shape, aesthetic effect, protection, surface texture, bulk volume, weight, or a combination of two or more thereof that enhances the functionality and handleability of the structure. May be. Essentially any substrate material known in the art may be used.

これらの所望の特性を満たすいずれの支持体または基材も、イオノマー−PVOH組成物と一緒に用いられてもよい。例えば、ペーパーウェブ(例えば、クラフト紙またはライスペーパー)などのセルロース材料、合成繊維スパン織物から作られている材料、不織テキスタイル、フィルム、連続気泡フォーム、独立気泡フォーム、微小孔性フィルム、またはさらには有孔PEフィルムなどの大きな割合の空き領域を有する有孔フィルムが、基材のための材料として用いられもよい。アルミホイルなどの金属ホイルも、基材として用いられてもよい。   Any support or substrate that meets these desired properties may be used with the ionomer-PVOH composition. For example, cellulosic materials such as paper webs (eg kraft paper or rice paper), materials made from synthetic fiber spun fabrics, non-woven textiles, films, open cell foams, closed cell foams, microporous films, or even A perforated film having a large percentage of open areas, such as a perforated PE film, may be used as the material for the substrate. Metal foils such as aluminum foil may also be used as the substrate.

セルロース材料としては、紙、板紙、厚紙、およびパルプ成形物が挙げられる。紙、板紙、厚紙などは、パルプとして処理され、熱および/または圧力によってシートに形成された、セルロースまたはその誘導体に由来する物理的形態を指す。紙は、いくらか軟質または半硬質であるセルロースパルプから作られている薄いシートを表す。一般に、板紙および厚紙は、紙をベースとしたより厚く、硬いシートまたは構造物である。通常は、板紙は、224g/m2を超える坪量を有する紙と定義される。本開示によれば、基材で用いられる紙層または板紙層は、約30〜600μmの厚さおよび25〜500g/m2、または100〜300g/m2の坪量を有してもよい。厚紙は、モノシリックシートであり得るか、または波形などのより複雑な構造を有し得る。段ボール紙は、平坦な2枚の紙間に付着して挟まれた1枚の波形紙を含む。イオノマー−PVOHブレンドのコーティングは、段ボールを製造するための接着剤として有用であってもよい。パルプ成形物は、通常は、セルロースパルプが圧力および/または熱の印加によって硬質成形物に成形される、非平面成形物である。パルプ成形物の一例は、卵用カートンである。 Cellulosic materials include paper, paperboard, cardboard, and pulp molding. Paper, paperboard, cardboard, etc. refer to physical forms derived from cellulose or its derivatives that are treated as pulp and formed into sheets by heat and / or pressure. Paper represents a thin sheet made from cellulose pulp that is somewhat soft or semi-rigid. In general, paperboard and cardboard are thicker and harder sheets or structures based on paper. Typically, paperboard is defined as paper with a basis weight of greater than 224 g / m 2. According to the present disclosure, the paper layer or paperboard layer used in the substrate may have a thickness of about 30-600 μm and a basis weight of 25-500 g / m 2 , or 100-300 g / m 2 . The cardboard can be a monolithic sheet or can have a more complex structure such as corrugations. Corrugated paper includes a sheet of corrugated paper that is sandwiched between two flat sheets of paper. The coating of ionomer-PVOH blend may be useful as an adhesive for making corrugated board. Pulp moldings are typically non-planar moldings in which cellulose pulp is formed into a rigid molding by the application of pressure and / or heat. An example of a pulp molding is an egg carton.

基材の例としては、テキスタイルまたは多孔性シート材料も挙げられる。テキスタイルとしては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル、またはそれらの混合物から調製された不織テキスタイル、および他のスパンボンドポリマーファブリックが挙げられてもよい。不織テキスタイルなどの合成繊維スパンファブリックから作られているシートが、テキスタイル基材として用いられてもよい。織られている、編まれているなどのクロス(cloth)も、テキスタイル基材として適している。単独でのまたは人造繊維と組み合わせた天然繊維も、テキスタイル基材で用いることができる。ファブリックは、難燃剤、充填剤、または上に開示された添加剤を含んでもよい。   Examples of substrates also include textiles or porous sheet materials. Textiles may include nonwoven textiles prepared from polypropylene, polyethylene, polyesters such as polyethylene terephthalate, or mixtures thereof, and other spunbond polymer fabrics. Sheets made from synthetic fiber spun fabrics such as nonwoven textiles may be used as the textile substrate. Crosses, such as woven or knitted, are also suitable as textile substrates. Natural fibers alone or in combination with man-made fibers can also be used in the textile substrate. The fabric may include flame retardants, fillers, or additives disclosed above.

基材材料は、フィルム、シート、織物、不織布などの形態であってもよい。基材材料は、配向されていなくても、または単軸にもしくは二軸に配向されていてもよい。基材材料は、ポリマーまたは金属の組成物を含んでもよい。基材は、例えば、コーティングとの接着性を増強するために処理されてもよい。この処理は、例えば、接着剤、プライマーもしくはカップリング剤処理、または塩素処理などの表面処理、火炎処理(例えば、米国特許第2,632,921号明細書;米国特許第2,648,097号明細書;米国特許第2,683,894号明細書;および米国特許第2,704,382号明細書を参照されたい)、プラズマ処理(例えば、米国特許第4,732,814号明細書を参照されたい)、電子ビーム処理、酸化処理、化学的処理、クロム酸処理、高温空気処理、オゾン処理、紫外線処理、サンドブラスト処理、溶剤処理またはコロナ処理、および上記の組合せなどの、当技術分野で知られたいずれの形態を取ってもよい。   The base material may be in the form of a film, a sheet, a woven fabric, a non-woven fabric or the like. The substrate material may be unoriented or uniaxially or biaxially oriented. The substrate material may comprise a polymer or metal composition. The substrate may be treated, for example, to enhance adhesion with the coating. This treatment may be, for example, adhesive, primer or coupling agent treatment, or surface treatment such as chlorination, flame treatment (eg, US Pat. No. 2,632,921; US Pat. No. 2,648,097). U.S. Pat. No. 2,683,894; and U.S. Pat. No. 2,704,382), plasma treatment (e.g. U.S. Pat. No. 4,732,814). In the art such as electron beam treatment, oxidation treatment, chemical treatment, chromic acid treatment, hot air treatment, ozone treatment, ultraviolet treatment, sandblast treatment, solvent treatment or corona treatment, and combinations of the above It may take any known form.

基材材料の具体例としては、ポリ(エチレンテレフタレート)(PET)フィルム、二軸配向ポリ(プロピレン)(BOPP)フィルム、ポリアミドフィルム、アルミホイル、紙、板紙などが挙げられる。好ましくは、基材材料は、使用後の再パルプ化を可能にする紙、板紙などである。   Specific examples of the base material include poly (ethylene terephthalate) (PET) film, biaxially oriented poly (propylene) (BOPP) film, polyamide film, aluminum foil, paper, paperboard and the like. Preferably, the substrate material is paper, paperboard or the like that allows repulping after use.

基材材料は、任意の厚さであってもよいが、一般的には0.1〜20ミル厚、より一般的には0.5〜10ミル厚の範囲である。   The substrate material may be of any thickness, but is generally in the range of 0.1-20 mils, more typically 0.5-10 mils.

基材上にイオノマーとポリ(ビニルアルコール)とのブレンドを含むコーティングを形成する方法は、(1)上に記載されたPVOHおよびイオノマーを含む、またはそれらから本質的になるブレンド組成物を準備する工程と;(2)上に記載された基材を準備する工程と、(3)このブレンド組成物をこの基材上にコーティングする工程とを含む、またはそれらから本質的になる。   A method of forming a coating comprising a blend of ionomer and poly (vinyl alcohol) on a substrate provides a blend composition comprising (or consisting essentially of) PVOH and an ionomer as described above. Comprising, or consisting essentially of: (2) providing a substrate as described above; and (3) coating the blend composition onto the substrate.

コーティング方法には、ブレンド組成物が水性分散液の形態である実施形態、ブレンド組成物が溶融形態である押出しコーティング、およびブレンド組成物が予備成形フィルムの形態である、ラミネーション法が含まれる。   Coating methods include embodiments in which the blend composition is in the form of an aqueous dispersion, extrusion coating in which the blend composition is in molten form, and lamination methods in which the blend composition is in the form of a preformed film.

分散コーティング方法
コーティング方法の一実施形態は、水、および0.001〜50重量%の上に記載された(a)と(b)との組合せを含む、またはそれらから本質的になる水性イオノマー−ポリ(ビニルアルコール)分散液の形態であるものである。この実施形態において、ブレンド組成物の準備は、上に記載された分散方法を含んでも、またはそれから本質的になってもよい。この実施形態は、(4)コーテッド基材を20〜150℃の温度で乾燥させる工程をさらに含む。
Dispersion Coating Method One embodiment of the coating method is an aqueous ionomer comprising or consisting essentially of water and a combination of (a) and (b) described above from 0.001 to 50% by weight It is in the form of a poly (vinyl alcohol) dispersion. In this embodiment, the preparation of the blend composition may comprise or consist essentially of the dispersion method described above. This embodiment further includes the step of (4) drying the coated substrate at a temperature of 20 to 150 ° C.

一部の実施形態において、ポリマー組成物は、含浸およびコーティング技術を用いて基材上に直接コーティングされ得る。例えば、イオノマー−PVOH組成物は、基材上に直接適用されるコーティングであってもよい(吹付け、塗装または他の適当な適用方法によって)。このようなコーティングは、ゴム製ドクターブレードによって、当技術分野で知られた延展法(spreading method)を用いて適用され得る。   In some embodiments, the polymer composition can be coated directly onto the substrate using impregnation and coating techniques. For example, the ionomer-PVOH composition may be a coating that is applied directly onto the substrate (by spraying, painting or other suitable application method). Such a coating may be applied by a rubber doctor blade using a spreading method known in the art.

組成物は、基材の片面または両面に適用されてもよい。基材が片面にコーティングまたはラミネートされる場合、組成物は、環境に直接露出されている面に適用されて、液体不浸透性外面を与える。代替として、機械的摩耗(wear)または摩損(abrasion)があり得る適用において、組成物は、ポリマー組成物の保護を与えるために機械的摩耗に曝される面の反対の基材の面に適用されてもよい。   The composition may be applied to one or both sides of the substrate. When the substrate is coated or laminated on one side, the composition is applied to the side that is directly exposed to the environment to provide a liquid-impermeable outer surface. Alternatively, in applications where there may be mechanical wear or abrasion, the composition is applied to the surface of the substrate opposite the surface exposed to mechanical wear to provide protection of the polymer composition. May be.

他の実施形態において、組成物は、基材中に含浸され得るか、または基材がポリマー中に含浸され得る。   In other embodiments, the composition can be impregnated into the substrate, or the substrate can be impregnated into the polymer.

イオノマー−PVOH組成物は、基材に水性分散液としてコーティング組成物を含浸させ、次いで、基材の細孔と接触している状態のままで、組成物を乾燥させることによって、基材中に少なくとも部分的に形成されてもよい。   The ionomer-PVOH composition is impregnated into the substrate by impregnating the substrate with the coating composition as an aqueous dispersion and then drying the composition while still in contact with the pores of the substrate. It may be at least partially formed.

組成物は、組成物が基材中の空隙を満たし、基材の表面上に付着するだけでない場合、緩く織られたファブリックなどの基材全体にわたって分散され得る。基材は、コーティングプロセスによってイオノマー−PVOH組成物内に含浸されて、基材の両面上にイオノマー−PVOH組成物を有することができる。   The composition can be dispersed throughout the substrate, such as a loosely woven fabric, if the composition fills the voids in the substrate and does not only adhere to the surface of the substrate. The substrate can be impregnated within the ionomer-PVOH composition by a coating process to have the ionomer-PVOH composition on both sides of the substrate.

水性分散液としてのコーティングは、グラビアコーティング、カーテンコーティング、ブレードコーティング、エアナイフコーティング、ロールコーティング、ワイヤロッドコーティング、ディップコーティング、フレキソ印刷、スプレーコーテッィングなどを含めて、当技術分野で知られた任意の適切な方法で基材に適用され得る。過剰な水性分散液コーティング組成物は、必要に応じて、絞りロール、ドクターナイフなどで除去され得る。   Coating as an aqueous dispersion can be any known in the art including gravure coating, curtain coating, blade coating, air knife coating, roll coating, wire rod coating, dip coating, flexographic printing, spray coating, etc. Can be applied to the substrate in any suitable manner. Excess aqueous dispersion coating composition can be removed with a squeeze roll, doctor knife, etc., if desired.

好ましい紙および板紙基材の場合、基材は、上に記載されたとおりに、または紙もしくは板紙基材の製造中に、例えば、パドルサイズプレス、計量サイズプレス、垂直サイズプレス、傾斜サイズプレスおよび水平サイズプレスなどのサイズプレス、ロールコータ、ゲートロールコータ、ブレードコータ、ビルブレードコータ、および噴霧器を用いて、予備成形された紙または板紙基材に適用されて、紙または板紙基材上にコーティング組成物をコーティングしてもよい。   In the case of preferred paper and paperboard substrates, the substrate is, for example, a paddle size press, a metering size press, a vertical size press, a slanted size press and as described above or during the manufacture of a paper or paperboard substrate. Applied to preformed paper or paperboard substrate using size press such as horizontal size press, roll coater, gate roll coater, blade coater, bill blade coater, and sprayer and coated on paper or paperboard substrate The composition may be coated.

基材をコーティング後、水性分散液は乾燥されて、基材上にイオノマー−PVOHブレンドの固体コーティングを与える。本明細書で使用される場合、「乾燥(drying)」は、例えば、蒸発、凍結乾燥などによって、水性分散液からの水を除去することを意味する。乾燥は、分散液を周囲条件(20〜30℃の温度および大気圧)下で乾燥させることを含んでもよい。代替として、乾燥は、高温(例えば、オーブンまたは加熱トンネル中最高100℃まで)および/または減圧の適用を含んでもよい。凍結乾燥は、急速な凍結および高真空中での乾燥を含む。バリヤ特性は、乾燥イオノマーが約85℃を超えた加熱される仕方でコーティングが乾燥される場合に改善されてもよい。   After coating the substrate, the aqueous dispersion is dried to give a solid coating of ionomer-PVOH blend on the substrate. As used herein, “drying” means removing water from an aqueous dispersion, for example, by evaporation, lyophilization, and the like. Drying may include drying the dispersion under ambient conditions (temperature of 20-30 ° C. and atmospheric pressure). Alternatively, drying may include application of elevated temperature (eg, up to 100 ° C. in an oven or heated tunnel) and / or reduced pressure. Freeze drying includes rapid freezing and drying in a high vacuum. Barrier properties may be improved when the coating is dried in a manner in which the dried ionomer is heated above about 85 ° C.

非分散コーティング方法
別の実施形態は、ブレンド組成物が予備成形フィルムの形態であるものである。この実施形態において、本発明は、基材上にイオノマーおよびPVOHを含むコーティングを形成する方法であって、
(a)上に記載されたとおりのイオノマー−PVOH組成物の予備成形フィルムを準備する工程と;
(b)基材層に隣接してイオノマー−PVOHフィルム層を含むプレラミネート構造を作成する工程と;
(c)このイオノマーフィルム層をこの基材層に50〜150℃の温度で、場合によって印加圧力とともに、ラミネートする工程と;
(d)このコーテッド基材を20〜30℃の温度に冷却する工程と
を含む、またはそれらから本質的になる方法を提供する。
Non-dispersive coating method Another embodiment is that the blend composition is in the form of a preformed film. In this embodiment, the present invention is a method of forming a coating comprising an ionomer and PVOH on a substrate comprising:
(A) providing a preformed film of an ionomer-PVOH composition as described above;
(B) creating a prelaminate structure comprising an ionomer-PVOH film layer adjacent to the substrate layer;
(C) laminating the ionomer film layer to the substrate layer at a temperature of 50 to 150 ° C., optionally with applied pressure;
(D) cooling the coated substrate to a temperature of 20-30 ° C., or providing a method consisting essentially of them.

イオノマー−PVOH組成物の予備成形フィルムは、任意の知られた技術方法で作成されてもよい。例えば、薄いフィルムは、ディップコーティングによって;水性イオノマー−PVOH分散液の薄層を準備し、続いて、乾燥させることによって、または当業者に知られた任意の他のプロセスによって作成されてもよい。   The preformed film of the ionomer-PVOH composition may be made by any known technical method. For example, thin films may be made by dip coating; by preparing a thin layer of aqueous ionomer-PVOH dispersion followed by drying or by any other process known to those skilled in the art.

フィルムラミネーション法において、イオノマー−PVOHコーティング層は、追加の材料の1つまたは複数の層と一緒に多層構造に含まれて、多層コーティングを与え得る。このようなプロセスでは、イオノマー−PVOHコーティング層は、それが基材と直接接触しているように適用されてもよいか、またはそれが、基材とイオノマー−PVOH層との間に介在する層と接触しているように適用されてもよい。   In the film lamination method, the ionomer-PVOH coating layer can be included in a multilayer structure along with one or more layers of additional material to provide a multilayer coating. In such a process, the ionomer-PVOH coating layer may be applied such that it is in direct contact with the substrate or it is an intervening layer between the substrate and the ionomer-PVOH layer. It may be applied in contact with.

多層フィルムおよび対応するフィルム構造の実際の製造は、一般に当技術分野で実施されるようないずれの方法にもよることもできる。したがって、イオノマー−PVOH組成物のために基材として使用されるフィルムおよびフィルム構造は、典型的には、様々な方法論(例えば、ブローンフィルム、バブル技術、機械的伸張など、またはラミネーション)による配向(軸方向または二軸方向にのいずれか)を含めて、キャスティング、押出し、共押出しなどされ得る。当技術分野で一般に実施されるとおりの様々な添加剤が、タイ層などの存在も含めて(但し、それらの存在がフィルムまたはフィルム構造の特性を実質的に変更しないことを条件とする)、それぞれのフィルム層に存在し得ることが理解されるべきである。したがって、例えば、酸化防止剤および熱安定剤、紫外(UV)線安定剤、顔料および染料、充填剤、滑り止め剤、可塑剤、他の加工助剤などの様々な添加剤が有利に用いられてもよいことが企図される。   The actual manufacture of the multilayer film and corresponding film structure can be by any method as is generally practiced in the art. Thus, films and film structures used as substrates for ionomer-PVOH compositions are typically oriented by various methodologies (eg, blown film, bubble technology, mechanical stretching, etc., or lamination) ( Casting, extrusion, coextrusion, etc., including either axial or biaxial). Various additives as commonly practiced in the art, including the presence of tie layers, etc. (provided that their presence does not substantially alter the properties of the film or film structure), It should be understood that each film layer can be present. Accordingly, various additives such as, for example, antioxidants and heat stabilizers, ultraviolet (UV) light stabilizers, pigments and dyes, fillers, anti-slip agents, plasticizers, other processing aids are advantageously used. It is contemplated that it may be.

イオノマー−PVOH組成物の予備成形フィルムは、基材の片面または両面に適用され得る。好ましくは、イオノマー−PVOH組成物層は、約0.1ミル〜20ミルの厚さ、より好ましくは0.3ミル〜10ミルの厚さ、最も好ましくは0.5ミル〜5ミルの厚さを有する。   A preformed film of ionomer-PVOH composition can be applied to one or both sides of the substrate. Preferably, the ionomer-PVOH composition layer is about 0.1 mils to 20 mils thick, more preferably 0.3 mils to 10 mils thick, most preferably 0.5 mils to 5 mils thick. Have

ラミネート構造は、任意の既知技術の方法によって作成されてもよい。例えば、プレラミネート構造は、イオノマー−PVOH組成物の予備成形フィルムを基材とプライし(plying)、続いて加熱ニップロールまたはオーブンを通して、ラミネートを形成することによって作成され得る。   The laminate structure may be created by any known technique. For example, a prelaminate structure can be created by plying a preformed film of ionomer-PVOH composition with a substrate followed by a heated nip roll or oven to form the laminate.

これらの非分散液コーティング方法において、基材をコーティング後、コーテッド基材は、冷却されて、基材上に固体イオノマー−PVOH組成物を与える。本明細書で使用される場合、「冷却(cooling)」は、イオノマー−PVOHコーティングを周囲条件(20〜30℃の温度および周囲圧力)下で、および/またはチルロールなどの使用などによって低下した温度の適用によって冷却させることを含む。   In these non-dispersion coating methods, after coating the substrate, the coated substrate is cooled to provide a solid ionomer-PVOH composition on the substrate. As used herein, “cooling” refers to the temperature at which an ionomer-PVOH coating is reduced under ambient conditions (temperatures of 20-30 ° C. and ambient pressure) and / or such as by the use of chill rolls. Including cooling by application.

追加の層が、コーティングに続いてコーテッド基材に適用されてもよい。例えば、イオノマー−PVOHの組み合わせを含まない追加の水性または溶媒系分散液が、コーテッド基材に適用されてもよい。代替として、多層構造は、押出しコーティング、ラミネーションなどによってイオノマー−PVOH層の上に適用される追加の熱可塑性材料を含んでもよい。このような場合、イオノマー−PVOHコーティングは、多層構造中の内層になる。   Additional layers may be applied to the coated substrate following coating. For example, additional aqueous or solvent-based dispersions that do not contain the ionomer-PVOH combination may be applied to the coated substrate. Alternatively, the multilayer structure may include additional thermoplastic material applied over the ionomer-PVOH layer by extrusion coating, lamination, and the like. In such cases, the ionomer-PVOH coating becomes the inner layer in the multilayer structure.

イオノマー−PVOHコーティング組成物はまた、サンドイッチ様の様式の基材の2層間に収容され得る。いくつかの層アセンブリも、上下にアセンブルされ得る。例えば、この配置は、構造の所望の用途に依存して、イオノマー−PVOH層、基材層、別のイオノマー−PVOH層、別の基材層、などを含み得る。他の配置は、複数のイオノマー−PVOH層、複数の基材層など(それらの混合物を含む)を含めて、上述のサンドイッチ配置の変形形態を含み得る。   The ionomer-PVOH coating composition can also be housed between two layers of a substrate in a sandwich-like manner. Some layer assemblies can also be assembled up and down. For example, this arrangement may include an ionomer-PVOH layer, a substrate layer, another ionomer-PVOH layer, another substrate layer, etc., depending on the desired use of the structure. Other arrangements may include variations of the sandwich arrangement described above, including multiple ionomer-PVOH layers, multiple substrate layers, etc. (including mixtures thereof).

このような場合、水性分散液コーティング方法において、イオノマーコーティングは、層状化構造のアセンブリ、続いて乾燥の間、水性状態で維持されてもよい。得られた層状化構造において、イオノマー−PVOHコーティングは、基材層を一緒に結合する接着層として機能してもよい。   In such cases, in the aqueous dispersion coating process, the ionomer coating may be maintained in an aqueous state during assembly of the layered structure followed by drying. In the resulting layered structure, the ionomer-PVOH coating may function as an adhesive layer that bonds the substrate layers together.

本明細書で記載されるコーテッド基材は、様々な最終用途のためのフィルムまたはシート品として使用されてもよい。代替として、当初に調製されたコーテッド基材は、より完成された物品を与えるためにさらに処理されてもよい。   The coated substrates described herein may be used as film or sheet articles for various end uses. Alternatively, the originally prepared coated substrate may be further processed to give a more complete article.

例えば、コーテッド基材は、コーテッド基材を含む包装の一部であってもよい。包装は、包装製品の周りに包まれたコーテッド基材のフィルムまたはシートを含んでもよく、他の包装材料を含んでもよい。包装は、例えば、熱封によって一緒に結合されたコーテッド基材の1つまたは複数の部分から形成されていてもよい。イオノマー−PVOHコーティングは、容易に熱封可能であり、封止のための追加の接着剤を必要としないコーテッド紙基材を含む包装の製造を可能とする。このような包装または容器は、ポーチ、バッグ、箱、カートン、カップ、小包などの形態であってもよい。   For example, the coated substrate may be part of a package that includes the coated substrate. The packaging may include a coated substrate film or sheet wrapped around the packaged product, and may include other packaging materials. The package may be formed from one or more portions of a coated substrate that are joined together, for example, by heat sealing. The ionomer-PVOH coating is easily heat sealable, allowing the manufacture of packages containing coated paper substrates that do not require additional adhesive for sealing. Such packaging or containers may be in the form of pouches, bags, boxes, cartons, cups, parcels and the like.

コーテッド基材を含むフィルムまたはシートは、成形品に熱成形することによってさらに加工され得る。例えば、本明細書で記載されるとおりのコーテッド基材を含むフィルムまたはシートは、包装の際に含めることができる成形片に形成され得る。熱成形品は通常、1枚の材料が、トレイ、カップ、缶、バケット、タブ、箱またはボールなどの陥凹面を形成する形状を有する。熱成形品はまた、その中に形成されたカップ様凹部を有するフィルムまたはシートを含んでもよい。熱成形フィルムまたはシートは、その中に包装される材料の形状に適合させるように成形されてもよい。可撓性フィルムは、記載されるとおりに熱成形される場合、得られる成形品においていくらかの可撓性を保持する。熱成形シートが厚ければ厚いほど、半硬質または硬質の物品を与え得る。熱成形品は、追加の要素、例えば、一般に熱成形品に封じられる蓋として機能する平面フィルムなどと組み合わされてもよい。   A film or sheet comprising a coated substrate can be further processed by thermoforming the molded article. For example, a film or sheet comprising a coated substrate as described herein can be formed into a molded piece that can be included in packaging. Thermoformed articles typically have a shape in which a single material forms a recessed surface such as a tray, cup, can, bucket, tab, box or ball. The thermoformed article may also include a film or sheet having a cup-like recess formed therein. The thermoformed film or sheet may be shaped to match the shape of the material packaged therein. The flexible film retains some flexibility in the resulting molded article when thermoformed as described. The thicker the thermoformed sheet, the more semi-rigid or rigid articles can be given. The thermoformed article may be combined with additional elements, such as a planar film that generally functions as a lid that is sealed to the thermoformed article.

好ましくは、容器は、スナック食品、例えば、ポテトフライ、クラッカー、クッキー、シリアルまたはナッツ;乾めん、スープミックス、コーヒー、フレンチフライ、サンドイッチ、ペットフードなどを含めて、油脂または油を含み得る食品の収容、輸送または貯蔵に適する。アイスクリーム、野菜、ワッフルなどの冷凍または冷蔵食品も、コーテッド基材を含む包装に包装されてもよい。洗浄剤および石鹸などの非食品品目も、コーテッド基材を含む包装に包装されてもよい。食物を給仕するための製品、例えば、清涼飲料用カップ、プレート、ボールなどもコーテッド基材から調製されてもよい。   Preferably, the container contains a snack food, such as potato fries, crackers, cookies, cereals or nuts; dried foods, soup mixes, coffee, French fries, sandwiches, pet foods, etc. Suitable for transportation or storage. Frozen or refrigerated foods such as ice cream, vegetables, waffles, etc. may also be packaged in a package containing a coated substrate. Non-food items such as detergents and soaps may also be packaged in a package that includes a coated substrate. Products for serving food, such as soft drink cups, plates, balls, etc., may also be prepared from the coated substrate.

ポーチは、コーテッドウェブストックの別個の片を切断および熱封することによって、ならびに/または折り畳みおよび熱封と切断との組み合せによってコーテッドウェブストックから形成される。コーテッド基材は、基材の端部を重層および熱封し、シールを形成し、次いで、チューブの長手方向にかけて熱封(横断シール)することによって、ポーチに形成されてもよい。他の包装は、容器を含み、本明細書で記載されるとおりのコーテッド基材から調製されるカップまたはタブなどの蓋をするフィルム、ならびに剛性および外観などの特性を改善するためにコーテッド基材を別のウェブストックにラミネートすることによって作製される可撓性包装をさらに含んでもよい、容器を含む。   The pouch is formed from the coated web stock by cutting and heat sealing separate pieces of the coated web stock and / or by a combination of folding and heat sealing and cutting. The coated substrate may be formed into a pouch by overlaying and heat sealing the ends of the substrate to form a seal and then heat sealing (cross-sealing) over the length of the tube. Other packaging includes containers, capping films such as cups or tabs prepared from coated substrates as described herein, and coated substrates to improve properties such as stiffness and appearance A container, which may further comprise a flexible wrap made by laminating the to a separate web stock.

好ましい包装は、本明細書で記載されるとおりの1つ以上の好ましいもしくは注目すべき、または構造を含む。好ましい包装製品は、本明細書で記載されるとおりの1つ以上の好ましいまたは注目すべき組成物、フィルム、構造または包装を含む。   Preferred packaging includes one or more preferred or noteworthy or structures as described herein. Preferred packaged products comprise one or more preferred or noteworthy compositions, films, structures or packaging as described herein.

調製後、コーテッド基材は、次いで、例えば、再利用性を可能にするために、水中でのイオノマー−PVOH組成物の即座の分散性を利用し得る。   After preparation, the coated substrate can then take advantage of the immediate dispersibility of the ionomer-PVOH composition in water, for example, to allow for reusability.

包装または食べ物の給仕などのその意図された目的に一旦使用されると、コーテッド基材は、高温水による処理によって容易に再生利用可能である。イオノマー−PVOHコーティングは、高温水に容易に分散され、それが、基材から除去されることを可能にする。好ましい紙基材の場合、紙は、コート重量およびイオノマー含有量および紙の重量についての限界内で、紙産業で使用される通常の手段によって再生利用可能である。   Once used for its intended purpose, such as packaging or food service, the coated substrate is readily recyclable by treatment with hot water. The ionomer-PVOH coating is easily dispersed in hot water, allowing it to be removed from the substrate. In the case of a preferred paper substrate, the paper is recyclable by conventional means used in the paper industry, within the limits on coat weight and ionomer content and paper weight.

再生利用プロセスは、紙などの基材から使用可能な繊維を回収することと考えられてもよく、容器と水とを周囲程度に低い温度から約80℃の温度で接触させるプロセスを含んでもよい。一部の実施形態において、温度は、80〜90℃、または80〜85℃、または85〜90℃の範囲である。しかしながら、水分散性イオノマー−PVOH組成物がこのような温度で分散し得るとしても、それらは、90℃を超える温度でも分散され得ることを認めることができる。また、一部の実施形態において、容器は、水と接触させる前に断片に切断されてもよい。回収された繊維は、新たな容器を含めて、他の物品を調製するために再使用され得る。   A recycling process may be considered to recover usable fibers from a substrate such as paper and may include a process in which a container and water are contacted at a temperature as low as ambient to about 80 ° C. . In some embodiments, the temperature is in the range of 80-90 ° C, or 80-85 ° C, or 85-90 ° C. However, even though water dispersible ionomer-PVOH compositions can be dispersed at such temperatures, it can be appreciated that they can be dispersed at temperatures in excess of 90 ° C. Also, in some embodiments, the container may be cut into pieces prior to contacting with water. The recovered fibers can be reused to prepare other articles, including new containers.

通常の状況では、水分散性組成物は、1時間以下、例えば、30分以下または20分以下で温水に十分分散され得る。水性分散性イオノマー組成物が水中に一旦分散されると、基材材料(すなわち、再生利用可能な繊維)は、標準的な方法によって回収され得る。例えば、板紙ベース材料またはアルミホイルなどの、容器中に含まれる非水分散性材料は、再生利用のために、例えば、ろ過によって水相から分離され得る。場合により紙パルプから分散イオノマー−PVOH組成物を完全に分離することは、必要でなくてもよい。再生利用紙は典型的には一部のほんのわずかの分散された「プラスチック」、ワックス、ホットメルト成分などを含有するので、繊維は、再使用することができ、粒径が小さい場合、最少量は許容され得る。   Under normal circumstances, the water dispersible composition can be well dispersed in warm water in 1 hour or less, such as 30 minutes or less or 20 minutes or less. Once the aqueous dispersible ionomer composition is dispersed in water, the substrate material (ie, recyclable fibers) can be recovered by standard methods. For example, non-water dispersible materials contained in a container, such as a paperboard base material or aluminum foil, can be separated from the aqueous phase for recycling, for example, by filtration. Optionally, it may not be necessary to completely separate the dispersed ionomer-PVOH composition from the paper pulp. Recycled paper typically contains some and only a few dispersed “plastics”, waxes, hot melt components, etc., so that the fiber can be reused and, if the particle size is small, the minimum amount Is acceptable.

基材材料からのコーティングの除去および/または基材材料の回収は、以下の実施形態の一つを含み得る:   Removal of the coating from the substrate material and / or recovery of the substrate material may include one of the following embodiments:

本明細書で開示される容器(好ましくは使用後の)は、最初に水と、低剪断条件下で、室温(20〜25℃)で混合され、次いで、温度または混合物は、80〜90℃に上昇される。   The container disclosed herein (preferably after use) is first mixed with water under low shear conditions at room temperature (20-25 ° C.), then the temperature or mixture is 80-90 ° C. To be raised.

本明細書で開示される容器(好ましくは使用後の)は、水と、低剪断条件下で、室温で混合され、次いで、混合物の温度は、85〜90℃に上昇される。   The container disclosed herein (preferably after use) is mixed with water under low shear conditions at room temperature, and then the temperature of the mixture is raised to 85-90 ° C.

本明細書で開示される容器(好ましくは使用後の)は、80〜90℃の温度に予熱されている水と、低剪断条件下で混合される。   The containers disclosed herein (preferably after use) are mixed under low shear conditions with water preheated to a temperature of 80-90 ° C.

本明細書で開示される容器(好ましくは使用後の)は、85〜90℃の温度に予熱されている水と、低剪断条件下で混合される。   The containers disclosed herein (preferably after use) are mixed under low shear conditions with water preheated to a temperature of 85-90 ° C.

コーティングを除去するための高温水による処理に続いて、基材材料は、収集され、新たな物品に再生利用され得る。例えば、紙および板紙材料は、当技術分野で知られた方法で再パルプ化され、新たな物品に加工され得る。   Following treatment with hot water to remove the coating, the substrate material can be collected and recycled into a new article. For example, paper and paperboard materials can be repulped and processed into new articles by methods known in the art.

得られた水性イオノマー−PVOH分散液はまた、イオノマー−PVOH組成物を回収するためにさらに処理され得る。例えば、過剰の水が蒸留、蒸発、凍結乾燥などによって除去されて、固体形態で組成物を与え得る。代替として、イオノマーは、水性分散液に酸処理を施すことによって、他の水溶性材料から精製され、水に不溶性であるベースエチレン酸コポリマーを与え得る。固体酸コポリマーは、本明細書で開示される方法に従って再中和されて、イオノマーを与え得る。   The resulting aqueous ionomer-PVOH dispersion can also be further processed to recover the ionomer-PVOH composition. For example, excess water can be removed by distillation, evaporation, lyophilization, etc. to provide the composition in solid form. Alternatively, the ionomer can be purified from other water soluble materials by subjecting the aqueous dispersion to an acid treatment to give a base ethylene acid copolymer that is insoluble in water. The solid acid copolymer can be re-neutralized according to the methods disclosed herein to provide an ionomer.

表1は、表2のイオノマーを調製するために用いた、全酸コポリマーの示された重量%でメタクリル酸の共重合単位を有するエチレンメタクリル酸ジポリマーを要約するものである。イオノマーは、標準的な条件を用いてこれらの酸コポリマーから調製した。メルトフローレート(MFR)は、2160gの荷重を用いて190℃でASTM D1238に従って測定した。同様の試験は、ISO1133である。   Table 1 summarizes the ethylene methacrylate dipolymers having copolymerized units of methacrylic acid at the indicated weight percent of the total acid copolymer used to prepare the ionomers of Table 2. Ionomers were prepared from these acid copolymers using standard conditions. Melt flow rate (MFR) was measured according to ASTM D1238 at 190 ° C. using a load of 2160 g. A similar test is ISO 1133.

Figure 2015516472
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アイオノマー
表2は、ナトリウム塩を形成するために水酸化ナトリウムで、またはカリウム塩を形成するために炭酸カリウムで中和されたカルボン酸基の示されたパーセントとともに、エチレンメタクリル酸ジポリマーに由来するイオノマーを要約する。水分散性は、以下の手順に従って決定され、これは、非中和酸コポリマーまたはイオノマーの加熱水への添加を例証する。手順により、水と10重量%の固体負荷(水への添加前に秤量して)との混合物が生成した。加熱マントル要素中に置かれた1クォート(946.4ml)の金属缶中に、500mlの蒸留水を加えた。オーバーヘッドパドルスターラ(3−パドルプロペラ式スターラ)を金属缶の中央部に位置づけ、スイッチを入れて、ゆっくりした混合を与える。熱電対を、パドルスターラと金属缶表面の間で水面より下に位置付けた。パドルスターラを、通常は工程の開始時に約170rpmの速度に設定し、分散液形成の間に粘度が徐々に増すにつれて、概して約300〜470rpmに上昇させた。次いで、蒸留水を90℃の温度にOmega温度制御器によって加熱した。次いで、表2に示したイオノマー(55.5グラム、溶融切断ペレットの形態で)を一度で添加し、得られた混合物を合計20分間攪拌した。次いで、得られた混合物を室温に冷却させた。所与の温度で分散液を形成した材料(表2で「良」と示した)について、分散液は、一般に10分未満で形成され、室温に冷却後でさえも安定であった。本明細書で使用される場合、「安定な」は、分散液(目に見える固体を有しない液体)が、初期の冷却後、または室温での保存時に何らの目に見える変化を示さなかったことを意味する。試料は、数週間以上の期間室温で保存後に沈降のない液体として残存した。
Ionomers Table 2 shows ionomers derived from ethylene methacrylate dipolymers with the indicated percentage of carboxylic acid groups neutralized with sodium hydroxide to form sodium salts or with potassium carbonate to form potassium salts. To summarize. Water dispersibility is determined according to the following procedure, which illustrates the addition of non-neutralized acid copolymer or ionomer to heated water. The procedure produced a mixture of water and a 10 wt% solids load (weighed before addition to water). In a 1 quart (946.4 ml) metal can placed in a heating mantle element, 500 ml of distilled water was added. An overhead paddle stirrer (3-paddle propeller type stirrer) is positioned in the center of the metal can and turned on to give slow mixing. A thermocouple was positioned below the water surface between the paddle stirrer and the metal can surface. The paddle stirrer was usually set at a speed of about 170 rpm at the start of the process and was generally raised to about 300-470 rpm as the viscosity gradually increased during dispersion formation. The distilled water was then heated by an Omega temperature controller to a temperature of 90 ° C. The ionomer shown in Table 2 (55.5 grams, in the form of melt cut pellets) was then added in one portion and the resulting mixture was stirred for a total of 20 minutes. The resulting mixture was then allowed to cool to room temperature. For materials that formed dispersions at a given temperature (shown as “good” in Table 2), dispersions were generally formed in less than 10 minutes and were stable even after cooling to room temperature. As used herein, “stable” the dispersion (liquid without visible solids) did not show any visible change after initial cooling or upon storage at room temperature. Means that. The sample remained as a liquid without settling after storage at room temperature for a period of several weeks or longer.

Figure 2015516472
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ION−2およびION−7は、意外なことに、80℃の比較的低い温度で分散液を形成する好ましい実施形態を実証するが、より高い中和度を有する同じ親エチレン酸コポリマーに基づいた同等組成物(それぞれ、ION−9およびION−8)は同じ利点を実証しなかった。   ION-2 and ION-7 surprisingly demonstrate a preferred embodiment of forming a dispersion at a relatively low temperature of 80 ° C., but based on the same parent ethylene acid copolymer with a higher degree of neutralization Equivalent compositions (ION-9 and ION-8, respectively) did not demonstrate the same advantage.

ポリ(ビニルアルコール)(PVOH)組成物の試料は、Elvanol(登録商標)の商品名の下でDuPontから市販されており、それらの加水分解度および20℃での4重量%水性粘度は、表3に報告する。PVOH−7は、PVOHコポリマーであり、したがって、加水分解%の点で特徴付けられていない。しかしながら、それは、残存するアセテート基が非常に少ないので、完全に加水分解されていると考えられる。PVOH−8およびPVOH−9は、台湾のChang Chun Petrochemical Co.(CCPC)から商業的に入手した。表3中PVOH材料の水性溶液は、その固体材料を冷水に懸濁させ、次いで、すべての固体材料が見えなくなるまで、攪拌しながら90〜95℃に加熱することによって調製した。ポリ(ビニルアルコール)溶液は、澄んだ、透明な溶液であった。   Samples of poly (vinyl alcohol) (PVOH) compositions are commercially available from DuPont under the trade name Elvanol® and their degree of hydrolysis and 4 wt% aqueous viscosity at 20 ° C. are tabulated. Report to 3. PVOH-7 is a PVOH copolymer and is therefore not characterized in terms of% hydrolysis. However, it is considered fully hydrolyzed because there are very few remaining acetate groups. PVOH-8 and PVOH-9 are available from Chang Chung Petrochemical Co., Taiwan. (CCPC) commercially obtained. In Table 3, an aqueous solution of PVOH material was prepared by suspending the solid material in cold water and then heating to 90-95 ° C. with stirring until all solid material was invisible. The poly (vinyl alcohol) solution was a clear, clear solution.

Figure 2015516472
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調製実施例1〜12および比較例C1〜C4
これらの試料は、前形成水性PVOH溶液を前形成イオノマー分散液と混合する方法を示す。ION−2の11.6重量%は、固体材料を高温(90〜95℃)水に懸濁させ、すべての固体材料が見えなくなるまで攪拌することによって調製した。イオノマー分散液は、半透明の乳白色の液体であった。
Preparation Examples 1-12 and Comparative Examples C1-C4
These samples show how to mix a preformed aqueous PVOH solution with a preformed ionomer dispersion. 11.6 wt% of ION-2 was prepared by suspending the solid material in hot (90-95 ° C) water and stirring until all solid material was not visible. The ionomer dispersion was a translucent milky white liquid.

表3に要約した水性イオノマー分散液と水性PVOH溶液とのブレンドは、それらを室温で一緒に混合して、表4に要約したブレンド組成物を調製することによって調製した。具体的には、水性PVOH溶液のそれぞれを、水性イオノマー分散液と、80:20;60:40;40:60および20:80(重量:重量)の比で混合した。   Blends of the aqueous ionomer dispersion summarized in Table 3 and the aqueous PVOH solution were prepared by mixing them together at room temperature to prepare the blend composition summarized in Table 4. Specifically, each of the aqueous PVOH solutions was mixed with the aqueous ionomer dispersion in a ratio of 80:20; 60:40; 40:60 and 20:80 (weight: weight).

実施例および比較例の粘度は、ナローギャップ(1mm)同心円筒構造を備えたTA Instruments AR2000応力制御レオメータ(controlled−stress rheometer)を用いて測定した。同心円筒構造は、温度制御ジャケット、カップ(またはスタータ)、およびDINロータ(またはボブ(bob))からなる。試験を行う場合、試料をカップ内に置き、次いで、ロータを挿入した。イオノマー分散液などの非常に低い粘度の流体については、より多くの円筒ロータおよびしばしばより高いrpmを用いる。PVOH溶液またはイオノマー−PVOHブレンド分散液などの比較的高い粘度の流体は、円板付きの細い軸からなるロータを必要とし、比較的低いrpmで行った。ロータ上での流体の抵抗は、その表面積に比例するので、ロータの軸からの測定されたトルクへの寄与は、ロータの太い部分に対して小さかった。結果として、軸上の流体の高さは、重要でなく、カップは、カップ中の流体の高さが、ロータを挿入したときにロータの太い部分を越えるように充填した。溶媒カバーは、カップの上部の上に置いた。これは、測定特性に対する溶媒蒸発または水分吸収の影響を最小化するために役立った。   The viscosities of the Examples and Comparative Examples were measured using a TA Instruments AR2000 stress-controlled rheometer equipped with a narrow gap (1 mm) concentric cylindrical structure. The concentric cylindrical structure consists of a temperature control jacket, a cup (or starter), and a DIN rotor (or bob). When testing, the sample was placed in the cup and then the rotor was inserted. For very low viscosity fluids such as ionomer dispersions, more cylindrical rotors and often higher rpm are used. Higher viscosity fluids such as PVOH solutions or ionomer-PVOH blend dispersions required a rotor with a thin shaft with a disc and were run at a relatively low rpm. Since the resistance of the fluid on the rotor is proportional to its surface area, the contribution to the measured torque from the rotor shaft was small relative to the thick part of the rotor. As a result, the fluid height on the shaft is not critical and the cup was filled so that the fluid height in the cup exceeded the thick portion of the rotor when the rotor was inserted. A solvent cover was placed on top of the cup. This helped to minimize the effect of solvent evaporation or moisture absorption on the measured properties.

装置バイアスは、公称10cP(実粘度9.5cP)および公称10,000cP(実粘度9860cP)粘度標準を用いて検査した。バイアスは、0.1〜100秒-1の剪断速度で両方の標準について4%以下であった。 The instrument bias was checked using a nominal 10 cP (actual viscosity 9.5 cP) and nominal 10,000 cP (actual viscosity 9860 cP) viscosity standard. The bias was less than 4% for both standards at a shear rate of 0.1 to 100 sec- 1 .

各試験試料の粘度は、25℃で測定した。同心円筒構造は、所望の試験温度で設定した。合計で20mLについてそれぞれの材料の比例量を、注射器を用いてカップに投入し、スパチュラを用いてこの溶液を10秒間混合し、DINをロータの底部とカップの間の5920μmの隙間まで下げ、カバーをその構造の上に置き、試験を開始した。時間掃引を20秒-1の剪断速度で行った。各試料の粘度は、1800秒まで10秒ごとにデータ点を取ることによって時間の関数としてモニターした。各回に新鮮な試料を投入して、測定は少なくとも2通りで行い、平均値を代表時間点で表4に報告する。記入欄「粘度比」は、それぞれ1800秒で測定した、イオノマー−PVOHブレンド分散液の粘度と、イオノマーなしのPVOH分散液の粘度との比を示す。 The viscosity of each test sample was measured at 25 ° C. The concentric cylindrical structure was set at the desired test temperature. A total amount of each material for 20 mL is poured into the cup using a syringe, the solution is mixed using a spatula for 10 seconds, the DIN is lowered to the 5920 μm gap between the bottom of the rotor and the cup, and the cover Was placed on the structure and the test was started. A time sweep was performed at a shear rate of 20 sec- 1 . The viscosity of each sample was monitored as a function of time by taking data points every 10 seconds up to 1800 seconds. A fresh sample is added each time, and the measurement is performed in at least two ways, and the average value is reported in Table 4 as a representative time point. The entry column “Viscosity Ratio” indicates the ratio between the viscosity of the ionomer-PVOH blend dispersion and the viscosity of the PVOH dispersion without ionomer, each measured in 1800 seconds.

Figure 2015516472
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表5は、ION−2の10重量%水性分散液とブレンドしたPVOH−4の10重量%水性溶液を用いて同様の比較を要約する。ION−2についての粘度測定は、円筒ロータを用いて100rpmおよび20℃で行い、PVOH−4およびそのブレンドは、円板付き軸からなるロータを用いて60rpmおよび20℃で行った。   Table 5 summarizes a similar comparison using a 10 wt% aqueous solution of PVOH-4 blended with a 10 wt% aqueous dispersion of ION-2. Viscosity measurements for ION-2 were performed at 100 rpm and 20 ° C. using a cylindrical rotor, and PVOH-4 and its blends were performed at 60 rpm and 20 ° C. using a rotor consisting of a disc shaft.

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PVOH−4とION−2との60:40ブレンドの粘度挙動は、他の試料の挙動と同様であった。同様の粘度挙動が、水性分散液中PVOH−6、PVOH−7、PVOH−8およびPVOH−9とION−2とのブレンドについても認められた。   The viscosity behavior of the 60:40 blend of PVOH-4 and ION-2 was similar to the behavior of the other samples. Similar viscosity behavior was observed for PVOH-6, PVOH-7, PVOH-8 and blends of PVOH-9 and ION-2 in aqueous dispersions.

コーティング実施例1〜24および比較例C1〜C7
表6および表7に要約したこれらの実施例は、板紙を水性分散液でコーティングすることを実証する。水性イオノマー−PVOH分散液は、上記一般手順に従って調製した。基材は、RockTenn Converting Company,Demopolis ALからCartonMate(登録商標)Bleached Boardとして市販されている、印刷適性のためにクレーで片面をコーティングした、0.22−インチキャリパ、公称77ポンド坪量の板紙であった。基材の8インチ×11インチ試料に、以下の仕方でクレーコーティングの反対の面にコーティングした。試料を秤量し、次いで、一端にバネ押しクリップを有する平坦な一枚の合板に取り付けた。上記のとおり調製した、約80mlのイオノマー−PVOH分散液を、クリップで留めた端部に塗布し、0.0036インチワイヤ巻きMeyerロッドで一度の動きで塗り伸ばし、平らにして、紙試料の残存部分を被覆した。過剰の分散液をスプレッディング操作(spreading operation)で除去した。恒量への乾燥の困難さのために、乾燥コーティング重量ピックアップは、試料を直ちに再秤量して、湿潤コーティング重量を決定し、分散液の重量%から、存在するポリマーの量を計算することによって推定した。ロッドの周りに巻き付けたワイヤの直径に依存して、コーティング重量は、1平方メートル当たり約4g〜約12グラムであり得る。これらの実施例において、コーティング重量は、1平方メートル当たり約6グラム〜約12グラムであった。
Coating Examples 1-24 and Comparative Examples C1-C7
These examples summarized in Tables 6 and 7 demonstrate coating paperboard with an aqueous dispersion. Aqueous ionomer-PVOH dispersions were prepared according to the general procedure described above. The substrate is a 0.22-inch caliper, nominally 77 lb basis weight, coated on one side with clay for printability, commercially available as CartonMate® Bleached Board from RockTenn Converting Company, Demopolis AL Met. An 8 inch x 11 inch sample of the substrate was coated on the opposite side of the clay coating in the following manner. The sample was weighed and then attached to a flat piece of plywood with a spring-loaded clip at one end. Approximately 80 ml of the ionomer-PVOH dispersion, prepared as described above, is applied to the clipped ends, spread with a single motion with a 0.0036 inch wire wound Meyer rod, flattened and the paper sample remaining The part was covered. Excess dispersion was removed by a spreading operation. Due to the difficulty of drying to constant weight, the dry coating weight pick-up is estimated by immediately reweighing the sample to determine the wet coating weight and calculating the amount of polymer present from the weight percent of the dispersion. did. Depending on the diameter of the wire wound around the rod, the coating weight can be from about 4 grams to about 12 grams per square meter. In these examples, the coating weight was about 6 grams to about 12 grams per square meter.

湿潤コーテッド試料を、強制空気オーブンセット中105℃で5分間乾燥させた。乾燥後、試料を室温で冷却させ、次いで、さらなる試験に必要とされるとおりにさらに調整した。イオノマー−PVOHコーティングは、無色、均一で、非コーテッド対照よりもわずかに光沢があるように見えた。   The wet coated sample was dried at 105 ° C. for 5 minutes in a forced air oven set. After drying, the samples were allowed to cool at room temperature and then further adjusted as required for further testing. The ionomer-PVOH coating appeared colorless, uniform and slightly shiny than the uncoated control.

Figure 2015516472
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Figure 2015516472
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コーテッド試料を、耐グリース性についてKit試験(TAPPI T559)で試験した。Kit試験は、粘度および表面張力が減少する順で、1(100%ヒマシ油)から12(トルエン/n−ヘプタンの比45/55)まで番号を付けた、一連の混合溶媒(ヒマシ油、n−ヘプタンおよびトルエンの組合せ)を用いる。報告した番号は、接触15秒後に試験材料を汚染する兆候をまったく示さない最高の番号の溶媒である。   The coated samples were tested for grease resistance with the Kit test (TAPPI T559). The Kit test is a series of mixed solvents (castor oil, n, numbered from 1 (100% castor oil) to 12 (toluene / n-heptane ratio 45/55) in order of decreasing viscosity and surface tension. -Combination of heptane and toluene). The reported number is the highest numbered solvent that shows no signs of contaminating the test material after 15 seconds of contact.

コーティング試料は、耐水性についてコッブ試験(TAPPI T441)で試験した。この試験は、標準条件下で水吸収による増量を測定する。コッブ試験時間は、紙の種類によって変わり得る。用いた本明細書で用いた試験は、100平方センチメートルを囲む輪の下にクランプ固定した紙試料の上に100mlの水を注ぎ、2分曝露後に、水を捨てることによって行った。増量に100を掛けて、グラム/平方メートル単位で結果を報告する。   The coated samples were tested for water resistance by the Cobb test (TAPPI T441). This test measures weight gain due to water absorption under standard conditions. Cobb test time can vary depending on the type of paper. The test used herein was performed by pouring 100 ml of water onto a paper sample clamped under a ring surrounding 100 square centimeters and discarding the water after 2 minutes exposure. Multiply the gain by 100 and report the result in grams / square meter.

KitとCobb試験の両方ともの結果を表8に要約し、2つの試料の平均として報告する。非コーテッド基材は、Kit試験において耐グリース性について非常に不良な結果、およびCobb試験において比較的高い水吸収性を示した。ION−2単独の水性分散液でコーティングされた基材(比較例C1)は、KitとCobb試験の両方ともにおいて非コーテッド基材を上回る改善を示した。PVOH−6単独でコーティングされた基材(比較例C3およびC4)は、Kit試験においてイオノマーでコーティングされたものよりも良好な結果を示したが、より多くの水を吸収した。イオノマーおよびPVOH−6の水性分散液でコーティングした実施例1〜実施例8は、Kit試験において高い点数で示されるとおりに、優れた耐グリース性を示し、非コーテッド基材と比較して水吸収の減少を与えた。Kit試験結果は、意外なことに、イオノマーまたはPVOH−6単独でコーティングされた基材の加重平均から予想されるものよりも優れている。ION−2と、PVOH−7、PVOH−8およびPVOH−9とのブレンドでコーティングされた試料の結果は、同様であった。一般に、優れた耐グリース性は、最良の水吸収抵抗性を与える一方で、約10:90〜約40:60のPVOH:イオノマー比で得ることができる。   The results for both the Kit and Cobb tests are summarized in Table 8 and reported as the average of the two samples. The uncoated substrate showed very poor results for grease resistance in the Kit test and relatively high water absorption in the Cobb test. The substrate coated with an aqueous dispersion of ION-2 alone (Comparative Example C1) showed an improvement over the uncoated substrate in both the Kit and Cobb tests. Substrates coated with PVOH-6 alone (Comparative Examples C3 and C4) showed better results than those coated with ionomer in the Kit test, but absorbed more water. Examples 1 to 8 coated with an aqueous dispersion of ionomer and PVOH-6 showed excellent grease resistance and water absorption compared to uncoated substrates, as indicated by high scores in the Kit test. Gave a decrease. The Kit test results are surprisingly superior to those expected from the weighted average of substrates coated with ionomer or PVOH-6 alone. Results for samples coated with blends of ION-2 with PVOH-7, PVOH-8 and PVOH-9 were similar. In general, excellent grease resistance can be obtained at a PVOH: ionomer ratio of about 10:90 to about 40:60 while providing the best water absorption resistance.

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表8に要約した結果は、イオノマーとPVOHとの水性ブレンドが、紙および板紙基材に優れた耐グリース性および改善された耐水性を与えるコーティングとして使用され得ることを示す。比較的少量のPVOHのイオノマー分散液への添加は、耐グリース性を劇的に改善する。最良の結果は、ION−2とPVOH−9との水性分散液により与えられ、これは、95〜97%の加水分解度および25〜30cPの20℃での4重量%水性粘度を有する。   The results summarized in Table 8 show that an aqueous blend of ionomer and PVOH can be used as a coating that provides excellent grease resistance and improved water resistance to paper and paperboard substrates. The addition of a relatively small amount of PVOH to the ionomer dispersion dramatically improves the grease resistance. The best results are given by an aqueous dispersion of ION-2 and PVOH-9, which has a degree of hydrolysis of 95-97% and a 4% by weight aqueous viscosity at 20 ° C. of 25-30 cP.

Claims (16)

(a)(i)80〜94モル%の加水分解度および15センチポイズ(cp)以下の20℃での4重量%水性粘度;または
(ii)95モル%〜100モル%の加水分解度
を特徴とするポリ(ビニルアルコール)を含む、(a)と(b)との組合せに基づいて、99〜1重量%のポリ(ビニルアルコール)組成物;ならびに
(b)エチレンの共重合単位、および親酸コポリマーの全重量に基づいて、アクリル酸またはメタクリル酸の18〜30重量%の共重合単位を含む親酸コポリマーを含み、前記酸コポリマーは、2160gの荷重を用いて190℃でASTM D1238に従って測定された、200〜1000g/10分のメルトフローレート(MFR)を有し、非中和親酸コポリマーについて計算して前記親酸コポリマーの全カルボン酸含有量に基づいて、前記コポリマーのカルボン酸基の50〜70%は、カリウムカチオン、ナトリウムカチオン、またはそれらの組合せを含むカルボン酸塩に中和されている、(a)と(b)との組合せに基づいて、1〜99重量%のイオノマー組成物
を含むブレンド組成物。
(A) (i) 80-94 mol% hydrolysis and 15 centipoise (cp) 4 wt% aqueous viscosity at 20 ° C .; or (ii) 95 mol% -100 mol% hydrolysis. 99 to 1% by weight of a poly (vinyl alcohol) composition, based on the combination of (a) and (b), and (b) copolymerized units of ethylene, and a parent Based on the total weight of the acid copolymer, comprising a parent acid copolymer comprising 18-30% by weight copolymer units of acrylic acid or methacrylic acid, said acid copolymer measured at 190 ° C. using a load of 2160 g according to ASTM D1238 Calculated for a non-neutralized parent acid copolymer having a melt flow rate (MFR) of 200-1000 g / 10 min. Based on the acid content, 50-70% of the carboxylic acid groups of the copolymer are neutralized to carboxylates containing potassium cations, sodium cations, or combinations thereof, (a) and (b) A blend composition comprising from 1 to 99% by weight of an ionomer composition, based on the combination of:
(b)が、10〜95重量%の量で(a)と(b)との組合せ中に存在し、好ましくは(b)が、60〜95重量%の量で(a)と(b)との組合せ中に存在し、(a)が、相補的量で存在する、請求項1に記載のブレンド組成物。   (B) is present in the combination of (a) and (b) in an amount of 10 to 95% by weight, preferably (b) is in an amount of 60 to 95% by weight of (a) and (b) The blend composition of claim 1, wherein the blend composition is present in a combination with and (a) is present in a complementary amount. 前記ポリ(ビニルアルコール)が、80〜93モルの加水分解度および7cp以下の20℃での4重量%水性粘度を特徴とする、請求項1または2に記載のブレンド組成物。   3. Blend composition according to claim 1 or 2, characterized in that the poly (vinyl alcohol) has a degree of hydrolysis of 80-93 mol and a 4 wt% aqueous viscosity at 20 [deg.] C of 7 cp or less. 前記ポリ(ビニルアルコール)が、95〜100モル%の加水分解度を特徴とする、請求項1または2に記載のブレンド組成物。   Blend composition according to claim 1 or 2, characterized in that the poly (vinyl alcohol) has a degree of hydrolysis of 95-100 mol%. 前記酸コポリマーが、250〜400g/10分のMFRを有する、請求項1〜4のいずれか一項に記載のブレンド組成物。   The blend composition according to any one of claims 1 to 4, wherein the acid copolymer has an MFR of 250 to 400 g / 10 min. 水、および0.001〜50重量%の(a)と(b)との組合せを含む水性分散液の形態の、請求項1〜5のいずれか一項に記載の組成物。   6. A composition according to any one of the preceding claims in the form of an aqueous dispersion comprising water and 0.001 to 50% by weight of a combination of (a) and (b). 請求項1〜5のいずれか一項に記載のブレンド組成物を含む物品。   An article comprising the blend composition according to any one of claims 1-5. 基材上に表面層を含むコーテッド基材を含み、前記表面層は、請求項1〜5のいずれか一項に記載のブレンド組成物を含み、好ましくは、前記基材は、紙、板紙、厚紙、パルプ成形形状、テキスタイル、合成繊維スパンファブリックから作られている材料、フィルム、連続気泡フォーム、独立気泡フォーム、または金属ホイル、より好ましくは、紙、板紙、厚紙、またはパルプ成形形状を含む、多層構造を含む、請求項7に記載の物品。   A coated substrate comprising a surface layer on a substrate, wherein the surface layer comprises a blend composition according to any one of claims 1-5, preferably the substrate is paper, paperboard, Cardboard, pulp molded shapes, textiles, materials made from synthetic fiber spun fabrics, films, open cell foams, closed cell foams, or metal foils, more preferably paper, paperboard, cardboard, or pulp molded shapes, The article of claim 7 comprising a multilayer structure. (1)水、および
(i)80〜94モル%の加水分解度および15cp以下の20℃での4重量%水性粘度;または
(ii)95モル%〜100モル%の加水分解度
を特徴とするポリ(ビニルアルコール)を含むポリ(ビニルアルコール)組成物を含む、水性ポリ(ビニルアルコール)溶液を準備する工程と;
(2)エチレンの共重合単位、および親酸コポリマーの全重量に基づいて、アクリル酸またはメタクリル酸の18〜30重量%の共重合単位を含む親酸コポリマーを含み、前記酸コポリマーは、2160gの荷重を用いて190℃でASTM D1238に従って測定された、200〜1000g/10分のメルトフローレート(MFR)を有し、非中和親酸コポリマーについて計算して前記親酸コポリマーの全カルボン酸含有量に基づいて、前記コポリマーのカルボン酸基の50〜70%は、カリウムカチオン、ナトリウムカチオン、またはそれらの組合せを含むカルボン酸塩に中和されているイオノマーを含む、イオノマー組成物を準備する工程と;
(3)前記イオノマー組成物を前記水性ポリ(ビニルアルコール)組成物溶液と、場合によって加熱とともに、混合して、加熱水性ブレンド分散液を与える工程と;
(4)前記加熱水性ブレンド分散液を20〜30℃の温度に冷却してもよい工程であって、前記組合せは、液相に分散されたままである工程と
を含む、請求項6に記載の水性分散液を生成させる方法。
Characterized by (1) water, and (i) a degree of hydrolysis of 80-94 mol% and a 4 wt% aqueous viscosity at 20 ° C. of 15 cp or less; or (ii) a degree of hydrolysis of 95 mol% -100 mol% Providing an aqueous poly (vinyl alcohol) solution comprising a poly (vinyl alcohol) composition comprising poly (vinyl alcohol);
(2) comprising a parent acid copolymer comprising 18-30 wt% copolymerized units of acrylic acid or methacrylic acid, based on the total weight of the copolymerized units of ethylene and the parent acid copolymer, said acid copolymer comprising 2160 g The total carboxylic acid content of the parent acid copolymer as measured for non-neutralized parent acid copolymer, having a melt flow rate (MFR) of 200-1000 g / 10 min, measured according to ASTM D1238 at 190 ° C. using a load. Providing an ionomer composition wherein, based on amount, 50-70% of the carboxylic acid groups of the copolymer comprise an ionomer neutralized to a carboxylate comprising a potassium cation, a sodium cation, or a combination thereof. When;
(3) mixing the ionomer composition with the aqueous poly (vinyl alcohol) composition solution, optionally with heating, to give a heated aqueous blend dispersion;
(4) The heated aqueous blend dispersion may be cooled to a temperature of 20-30 ° C., wherein the combination comprises the step of remaining dispersed in the liquid phase. A method of producing an aqueous dispersion.
前記水性ポリ(ビニルアルコール)溶液が、前記ポリ(ビニルアルコール)および水の全重量に基づいて、0.001〜50重量%の前記ポリ(ビニルアルコール)を含み、好ましくは、前記ポリ(ビニルアルコール)は、80〜93モル%の加水分解度および7cp以下の20℃での4重量%水性粘度を特徴とする、請求項9に記載の方法。   The aqueous poly (vinyl alcohol) solution comprises 0.001 to 50% by weight of the poly (vinyl alcohol) based on the total weight of the poly (vinyl alcohol) and water, preferably the poly (vinyl alcohol) ) Is characterized by a hydrolysis degree of 80 to 93 mol% and a 4 wt% aqueous viscosity at 20 ° C. of 7 cp or less. 前記イオノマー組成物が、前記イオノマーおよび水を含む水性分散液であり、前記水性分散液は、固体イオノマー組成物を水と80〜100℃の温度で接触させ;場合によって、続いて、20〜30℃の温度に冷却することによって生成され、前記イオノマーは、水相に分散されたままであり;前記水性分散液は、前記イオノマーおよび水の全重量に基づいて、0.001〜50重量%の前記イオノマーを含む、請求項9または10に記載の方法。   The ionomer composition is an aqueous dispersion comprising the ionomer and water, the aqueous dispersion contacting the solid ionomer composition with water at a temperature of 80-100 ° C; optionally followed by 20-30 Produced by cooling to a temperature of 0 ° C., the ionomer remains dispersed in the aqueous phase; the aqueous dispersion comprises 0.001 to 50% by weight of the ionomer, based on the total weight of the ionomer and water. 11. A method according to claim 9 or 10, comprising an ionomer. 前記イオノマー組成物が、固体形態であり、かつ前記混合工程が、
(1)(a)前記水性ポリ(ビニルアルコール)溶液を80〜100℃の温度に加熱する工程;
(b)前記固体イオノマー組成物を前記加熱水性ポリ(ビニルアルコール)溶液と接触させる工程;
(c)前記固体イオノマー組成物が、完全に見えなくなってしまうまで、80〜100℃の温度で加熱を継続する工程;または
(2)(d)前記固体イオノマー組成物を前記水性ポリ(ビニルアルコール)溶液と接触させて、混合物を与える工程;および
(e)前記固体イオノマー組成物が完全に見えなくなってしまうまで、前記混合物を80〜100℃の温度に加熱する工程;
を含む、請求項9または10に記載の方法。
The ionomer composition is in solid form and the mixing step comprises:
(1) (a) heating the aqueous poly (vinyl alcohol) solution to a temperature of 80 to 100 ° C;
(B) contacting the solid ionomer composition with the heated aqueous poly (vinyl alcohol) solution;
(C) continuing heating at a temperature of 80-100 ° C. until the solid ionomer composition is completely invisible; or (2) (d) (d) the solid ionomer composition is converted into the aqueous poly (vinyl alcohol). Contacting the solution to give a mixture; and (e) heating the mixture to a temperature of 80-100 ° C. until the solid ionomer composition is completely invisible;
The method according to claim 9 or 10, comprising:
基材上にイオノマーとポリ(ビニルアルコール)とのブレンドを含むコーティングを形成する方法であって、
(1)請求項1〜5のいずれか一項に記載のブレンド組成物を準備する工程と;
(2)基材を準備する工程と;
(3)前記ブレンド組成物を前記基材上にコーティングする工程と
を含む方法。
A method of forming a coating comprising a blend of ionomer and poly (vinyl alcohol) on a substrate, comprising:
(1) A step of preparing the blend composition according to any one of claims 1 to 5;
(2) a step of preparing a substrate;
(3) coating the blend composition onto the substrate.
前記基材が、紙、板紙、厚紙、パルプ成形形状、テキスタイル、合成繊維スパンファブリックから作られている材料、フィルム、連続気泡フォーム、独立気泡フォーム、または金属ホイル、好ましくは、紙、板紙、厚紙、またはパルプ成形形状を含む、請求項13に記載の方法。   The substrate is made of paper, paperboard, cardboard, pulp molded shape, textile, synthetic fiber spun fabric, film, open cell foam, closed cell foam, or metal foil, preferably paper, paperboard, cardboard 14. The method of claim 13, comprising a pulp molded shape. 前記ブレンド組成物が、水、および0.001〜50重量%の(a)と(b)との組合せを含む水性分散液の形態で与えられ、好ましくは請求項9〜12のいずれか一項に記載の方法によって調製され;前記ブレンド組成物が、前記水性分散液として前記基材上にコーティングされ;前記方法が、(4)前記コーテッド基材を20〜150℃の温度で乾燥させる工程をさらに含む、請求項13または14に記載の方法。   13. The blend composition is provided in the form of an aqueous dispersion comprising water and 0.001 to 50% by weight of a combination of (a) and (b), preferably according to any one of claims 9-12. The blend composition is coated on the substrate as the aqueous dispersion; the method comprises (4) drying the coated substrate at a temperature of 20 to 150 ° C. The method according to claim 13 or 14, further comprising: 前記ブレンド組成物が、前記(a)と(b)との組合せを含む予備成形フィルムの形態で与えられ、(3)が、(3a)前記基材に隣接してイオノマー−ポリオレフィンフィルム層を含むプレラミネート構造を作成する工程と;(3b)前記イオノマー−ポリオレフィンフィルム層を前記基材に50〜150℃の温度で、場合によって印加圧力とともに、ラミネートする工程とを含み;前記方法が、(4)前記コーテッド基材を20〜30℃の温度に冷却する工程をさらに含む、請求項13または14に記載の方法。   The blend composition is provided in the form of a preformed film comprising a combination of (a) and (b), and (3) comprises (3a) an ionomer-polyolefin film layer adjacent to the substrate. And (3b) laminating the ionomer-polyolefin film layer to the substrate at a temperature of 50 to 150 ° C., optionally with an applied pressure; The method according to claim 13 or 14, further comprising the step of cooling the coated substrate to a temperature of 20-30C.
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