JP2016513743A - コーティング組成物、それをコーティングするフィルム、及びシール可能なフィルムを形成するための方法 - Google Patents
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Abstract
Description
コーティング組成物は水分散液を含み、水分散液は、1つ以上の熱可塑性ポリマーのベースポリマーであって、ベースポリマー及び安定化剤の総重量((A)+(B))に基づいて、60〜95重量パーセント(重量%)のベースポリマーの溶融混練生成物を含む。60〜95重要%のすべての個々の値及び部分範囲は、本明細書中に含まれ、本明細書中に開示され、例えば、1つ以上の熱可塑性ポリマーの重量%は、下限60、65、70、75、80、85、または90重量%〜上限63、68、73、78、82、87、92、または95重量%であり得る。例えば、水分散液は、60〜95重量%の1つ以上の熱可塑性ポリマーの溶融混練生成物を含み得、また代替では、水分散液は、60〜80重量%の1つ以上の熱可塑性ポリマーの溶融混練生成物を含み得、また代替では、水分散液は、80〜95重量%の1つ以上の熱可塑性ポリマーの溶融混練生成物を含み得、また代替では、水分散液は、80〜90重量%の1つ以上の熱可塑性ポリマーの溶融混練生成物を含み得、また代替では、水分散液は、60〜70重量%の1つ以上の熱可塑性ポリマーの溶融混練生成物を含み得、また代替では、水分散液は、70〜80重量%の1つ以上の熱可塑性ポリマーの溶融混練生成物を含み得る。
a)摂氏度、及び密度、一立方センチメートルあたりのgのdで、少なくとも1つの融点、Tmで、1.7〜約3.5のMw/Mnを有し、対応するTm及びdの数値が関係式に対応する:
Tm>−2002.9+4538.5(d)−2422.2(d)2、または、
(b)1.7〜約3.5のMw/Mnを有し、融解熱、J/gでのΔHによって特徴付けられ、摂氏度でのデルタの数量ΔTが、最大DSCピークと最大CRYSTAFピークとの間の温度差として定義され、ΔT及びΔHの数値が、以下の関係式を有する:
0を超え、最大130J/gのΔHでは、ΔT>−0.1299(ΔH)+62.81、
130J/gを超えるΔHでは、ΔT≧48℃、
式中、CRYSTAFピークは、少なくとも5%の累積ポリマーを用いて決定され、識別可能なCRYSTAFピークを有するポリマーが5%未満である場合、CRYSTAF温度は30℃となり、または、
(c)エチレン/α−オレフィンインターポリマーの圧縮成形フィルムを用いて測定された300%のひずみ及び1循環での率における、弾性回復、Reによって特徴付けられ、また、密度、一立方センチメートルあたりのgのdを有し、エチレン/α−オレフィンインターポリマーに実質的に架橋相がない場合、Re及びdの数値が以下の関係式を満たす:
Re>1481−1629(d)、または、
(d)TREFを用いて分画された場合、40℃〜130℃で溶出する分子分画を有し、分画が同じ温度間で溶出する比較可能なランダムなエチレンインターポリマー分画の含有量より少なくとも5%より高いモルコモノマー含有量を有し、比較可能なランダムなエチレンインターポリマーが同じコモノマー(複数可)を有し、メルトインデックス、密度、及びエチレン/α−オレフィンインターポリマーのモルコモノマー含有量の10%以内の、(全ポリマーに基づく)モルコモノマー含有量を有することによって特徴付けられ、また、
(e)25℃でG’(25℃)の貯蔵弾性率及び100℃でG’(100℃)の貯蔵弾性率を有し、G’(25℃)対G’(100℃)比が、約1:1〜約9:1の範囲内である。
(a)TREFを用いて分画された場合、40℃〜130℃で溶出する分子分画を有し、分画が、少なくとも0.5で最大約1のブロックインデックスを有し、約1.3を超える分子量分布、Mw/Mnを有することに特徴付けられる、または、
(b)ゼロを超え最大約1.0の平均ブロックインデックス、及び約1.3を超える分子量分布、Mw/Mnを有する。
及び1〜150g/10分のメルトフロー比、MFRならびに0.85〜0.90g/cm3の密度を有する1つ以上のプロピレン系ポリマーから本質的になる。
コーティング組成物はベースコポリマーの溶融混練生成物を含む水分散液を含み、ベースコポリマーの溶融混練生成物は、ベースコポリマー及び安定化剤の総重量((A)+(B))に基づいて、5〜40重量%(重量%)の安定化剤を含み、安定化剤は、エチレン−アクリル酸(EAA)コポリマー、エチレンメタクリル酸(EMMA)コポリマー、無水マレイン酸グラフトポリオレフィン、及びそれらの組み合わせからなる群から選択された少なくとも1つの成分を含む。5〜40重量%の全ての個々の値及び部分範囲は本明細書中に含まれ、本明細書中に開示され、例えば、安定化剤の量は、下限5、10、15、20、25、30、または35重量%〜上限8、13、18、23、28、33、38、または40重量%であり得る。例えば、安定化剤の量は5〜40重量%であり得、また代替では安定化剤の量は5〜25重量%であり得、また代替では安定化剤の量は25〜40重量%であり得、また代替では安定化剤の量は15〜30重量%であり得、また代替では安定化剤の量は10〜20重量%であり得、全てはベースポリマー+安定化剤の量の総重量に基づくものである。
中和剤は、成分Bのモル基準での20〜200%の中和をもたらす量で存在し得、または代替では中和はモル基準で50〜110%であり得る。例えば、EAAでは、中和剤は、例えば、水酸化アンモニウムまたは水酸化カリウム等の、基剤であり得る。他の中和剤は、例えば、水酸化リチウムまたは水酸化ナトリウムを含み得る。別の代替では、中和剤は、例えば、炭酸塩であり得る。別の代替では、中和剤は、例えば、モノエタノールアミン、または2−アミノ−2−メチル−1−プロパノール(AMP)等の、任意のアミンであり得る。本明細書中に開示された実施形態で役立つアミンは、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、及びTRIS AMINO(それぞれAngusから入手可能)と、NEUTROL TE(BASFから入手可能)と、トリイソプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミン、及びN、N−ジメチルエタノールアミン(DMEA)(ミシガン州ミッドランドのThe Dow Chemical Companyからそれぞれ入手可能)と、を含み得る。他の役立つアミンは、アンモニア、モノメチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、モノエチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、モノ−n−プロピルアミン、ジメチル−n−プロピルアミン、N−メタノールアミン、N−アミノエチルエタノールアミン、N−メチルジエタノールアミン、モノイソプロパノールアミン、N,N−ジメチルプロパノールアミン、2−アミノ−2−メチル−1−プロパノール、トリス(ヒドロキシメチル)−アミノメタン、N,N,N’N’−テトラキス(2−ヒドロキシルプロピル)エチレンジアミン、1.2−ジアミノプロパンを含み得る。いくつかの実施形態では、アミンの混合またはアミンと界面活性剤の混合が使用され得る。当業者は、配合された特定の組成物及び特定の処理条件によって適切な中和剤を選択すること、及び選定は当業者の知識の範囲内であることを理解するであろう。
水分散液は、1つ以上の任意の安定化剤をさらに含み得る。安定化剤は、好ましくは外的安定化剤であり得る。本発明の分散物は、その固体含有量の総重量に基づいて、1〜50重量%の1つ以上の安定化剤が含まれる。1〜45重量%の全ての個々の値及び部分範囲は本明細書中に含まれ、本明細中に開示され、例えば、重量%は、下限1、3、5、10重量%〜上限15、25、35、45、または50重量%であり得る。例えば、分散物は、その固体含有量の総重量に基づいて1〜25、また代替では1〜35、また代替では1〜40、また代替では1〜45重量%の1つ以上の安定化剤を含み得る。選択された実施形態では、安定化剤は、界面活性剤、ポリマー、またはそれらの混合であり得る。特定の実施形態では、安定化剤は、コモノマーまたはグラフトモノマーのいずれとして極性基を有する、極性ポリマーであり得る。例示的な実施形態では、安定化剤は、コモノマーまたはグラフトモノマーのいずれとして極性基を有する、1つ以上の極性ポリオレフィンを含み得る。例示的なポリマー安定化剤は、The Dow Chemical Companyから商業的に入手可能なPRIMACOR(登録商標)という商標名のもの、E.I.DuPont de Nemoursから商業的に入手可能なNUCREL(登録商標)、及びExxonMobil Chemical Companyから商業的に入手可能なESCOR(登録商標)、ならびに米国特許第4,599,392号、同第4,988,781号、及び同第5,938,437号に記載され、それらのそれぞれが参照によってその全体が本明細書中に組み込まれているもの等の、エチレン−アクリル酸(EAA)と、エチレンメタクリル酸コポリマーと、を含むが、それらに限定されない。他の例示的なポリマー安定化剤は、エチレンエチルアクリレート(EEA)コポリマーと、エチレンメチルメタクリレート(EMMA)と、エチレンブチルアクリレート(EBA)と、を含むが、それらに限定されない。また、他のエチレン−カルボン酸コポリマーを使用することができる。当業者はまた、他の複数の役立つポリマーを使用可能であることも理解するであろう。
水分散液は水をさらに含む。本発明の分散物は、その総容積に基づいて、35〜80容量%の水を含む。詳細な実施形態では、水含有量は、分散物の総容積に基づいて、35〜75、または代替では35〜70、または代替では45〜60容量%の範囲であり得る。水分散物の水含有量が制御されて、固体含有量(熱可塑性ポリマー+安定剤)が約1〜約74容量%になり得ることが好ましい。詳細な実施形態では、固体の範囲は約10〜約70容量%であり得る。他の詳細な実施形態では、固体の範囲は、約20〜約65容積%である。他の特定の実施形態では、固体の範囲は、約25〜約55容量%である。
本発明による分散物は、アクリルラテックス、ビニルアクリルラテックス、スチレンアクリルラテックス、ビニルアセテートエチレンラテックス、及びそれらの組み合わせ等の任意の1つ以上の粘結剤組成物と、任意の1つ以上の充填剤と、任意の1つ以上の添加剤と、任意の1つ以上の顔料、例えば、二酸化チタン、マイカ、炭酸カルシウム、シリカ、酸化亜鉛、ミルドグラス、アルミニウム三水和物、タルク、三酸化アンチモン、フライアッシュ、及び粘土等と、任意の1つ以上の溶剤、例えば、グリコール、グリコールエーテル、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールモノイソブチラート、アルコール、ミネラルスピリット、及び安息香酸エステル等と、任意の1つ以上の分散剤、例えば、アミノアルコール、及びポリカルボン酸塩等と、任意の1つ以上の界面活性剤と、任意の1つ以上の消泡剤と、任意の1つ以上の保存量、例えば、殺生物剤、防かび剤、殺菌剤、殺藻剤、及びそれらの組み合わせと、任意の1つ以上の増粘剤、例えば、ヒドロキシエチルセルロース、疎水性変性アルカリ水溶性エマルジョン(UCAR POLYPHOBE TR−116等のHASE増粘剤)等のセルロース系増粘剤及び疎水性変性エトキシル化ウレタン増粘剤(HEUR)と、をさらに含み得る、または1つ以上の任意の中和剤、例えば、水酸化物、アミン、アンモニア、及び炭酸塩をさらに含み得る。
本発明による分散物を、当業者に認識される任意の数の方法で形成することができる。一実施形態では、成分A及びBならびに任意の1つ以上の安定化剤は、押出機内で、水及び中和剤とともに溶融混練されて、分散物を形成する。別の実施形態では、成分A及びBは化合物であり、この化合物は、任意の安定化剤、水、及び1つ以上の中和剤が存在する押出機内で溶融混練され、それによって分散物を形成する。いくつかの実施形態では、分散物はまず、約1〜約3重量%の水を含むように希釈され、続いて、約25重量%を超える水を含むようにさらに希釈される。
例えば、建築コーティング用途、自動車コーティング用途、紙コーティング用途、種子コーティング用途、導電コーティング用途、ならびに工業コーティング用途、接着用途、シーラント用途、泡加工用途、トナー用途、及び制御放出コーティング用途等の複数のコーティング用途において、本発明のコーティング組成物を使用することができる。
材料A:エチレン−オクテンコポリマー、I2=5、密度=0.87g/cm3(Affinity 8200)、
材料B:アクリル酸含有量が9.6%、I2=300のエチレン−アクリル酸コポリマー(Primacor 5980i)、
材料C:プロピレン−エチレンコポリマー、MFI=8、密度=0.876g/cm3(Versify 3200)、
材料D:プロピレン−エチレンコポリマー、MFI=25、密度=0.866g/cm3(Versify 4301)、
材料E:プロピレン−エチレンコポリマー、MFI=109(過酸化分解Versify 4301)、
材料F:エチレン−オクテンコポリマー、I2=30、密度=0.87g/cm3(Affinity−Engage 8407)、
材料G:酸価=100の無水マレイン酸、を含むプロピレン−エチレン−コポリマーグラフト(BHX 10075という商標名でBakerPetroliteから商業的に入手可能なもの)、
商業的に入手可能なKOH、CAS番号1310−58−3、及び
商業的に入手可能なDMEA、ジメチルエタノールアミン、CAS番号108−01−0。
発明例1〜2及び比較例1〜5のそれぞれの水分散液は、目標コーティング量が4ミクロンであるバーを有するバーコーターを用いてBOPPフィルムのコロナ処理した表面に塗布されて、発明フィルム例1〜2及び比較フィルム例1〜5をそれぞれ作製した。各フィルムは、標準換気オーブンで、4分間、80℃で乾燥された。シール強度、熱間粘着性、及び光学的特性が測定された。特に、ASTM F2029−00(実施B、ウェブシール適正)に続いて、1分間の滞留時間中、3バールの圧力で、記載された温度(上口部と下口部のいずれも)でのシーリングによって、シール強度が、評価された。結果は表2に示される。
発明例2は、Nordmeccanica S.p.A(イタリア、ピアツェンツァ)の実験室規模のラミネーターを用いて、二軸配向ポリプロピレン(BOPP)フィルムのコロナ処理した表面上に塗布されて、発明フィルム例4を形成した。実験条件、例えば、コーティングロールの圧力、一次ウェブの速度、トンネル乾燥機の配置等は最適化され、塗布されたコーティングの厚さは1ミクロンの範囲内であった。特に、コーティングロールの圧力は、2.5〜3.5バールで変動し、ウェブの速度は35〜50m/分で変動した一方、オーブンの分析結果は当業者が水系システムをコーティングするために使用するものに類似した。それにもかかわらず、処理条件の性能への影響は関連がなかった、すなわち、発明例2を、類似する最終性能を有する処理条件の広域ウィンドウを用いて処理することができた。特定の場合、コーティングロールの圧力は2.5〜3.5バールで変動し、ウェブの速度は35〜50m/分で変動した。表4は、発明フィルム例2の複数の温度、熱間粘着性の範囲、曇り度、及び透明度でのシール強度を示す。
試験方法は以下を含む:
Claims (20)
- 水分散液を含むコーティング組成物であって、前記水分散液が、
(A)(A)及び(B)の総重量に基づいて、1つ以上の熱可塑性ポリマーを含む60〜95重量%のベースポリマーと、
(B)(A)及び(B)の総重量に基づいて、エチレン−アクリル酸コポリマー、エチレンメタクリル酸コポリマー、無水マレイン酸グラフトポリオレフィン、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される少なくとも1つの成分を含む、5〜40重量%の安定化剤と、
(C)中和剤と、
(D)水と、の溶融混練生成物を含み、
前記水分散液が、約5μm未満の体積平均粒径を有し、
前記水分散液を1〜2グラム毎平方メートルの比率で塗布することによって得られるコーティング層を有する二軸配向ポリプロピレンフィルムが、以下の特性、(a)60〜70℃のシール温度で0.6N/15mm以上のヒートシール強度、(b)最大少なくとも40℃の耐ブロッキング性、及び(c)前記コーティング層を有さない前記二軸配向ポリプロピレンフィルムで観測されるよりも広範な熱間粘着性、のうちの2つ以上を有する、前記コーティング組成物。 - 前記水分散液を1〜2グラム毎平方メートルの比率で塗布することによって得られるコーティング層を有する二軸配向ポリプロピレンフィルムが、60〜70℃のシール温度で2N/15mm以上のヒートシール強度を有する、請求項1に記載の前記コーティング組成物。
- 成分(B)が、(A)及び(B)の総重量に基づいて、10〜20重量%の量で存在する、請求項1に記載の前記コーティング組成物。
- 前記ベースポリマーの前記1つ以上の熱可塑性ポリマーが、エチレン系ポリマー、プロピレン系ポリマー、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項1に記載の前記コーティング組成物。
- 前記1つ以上の熱可塑性ポリマーが、1〜50g/10分のメルトインデックス、I2、及び0.85〜0.90g/cm3の密度を有するエチレン系ポリマーを含む、請求項1に記載の前記コーティング組成物。
- 前記1つ以上の熱可塑性ポリマーが、1〜150g/10分のメルトフロー比、MFR、及び、0.85〜0.90g/cm3の密度を有するプロピレン系ポリマーを含む、請求項1に記載の前記コーティング組成物。
- 前記中和剤がジメチルエタノールアミンである、請求項1に記載の前記コーティング組成物。
- 前記ベースポリマーの前記1つ以上の熱可塑性ポリマーが、エチレン−ビニルコポリマー、エチレン−塩化ビニルコポリマー、エチレン−アクリル酸コポリマー、エチレン−(メタ)アクリル酸コポリマー、エチレン−(メタ)アクリレートコポリマー、エチレン−一酸化炭素コポリマー、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項1に記載の前記コーティング組成物。
- 前記ベースポリマーが、1つ以上のエチレン−ビニルアルコールコポリマーを含む、請求項1に記載の前記コーティング組成物。
- 1つ以上の二軸配向ポリオレフィンを含む第1の層と、
前記第1の層に塗布され、水分散液を含むコーティング組成物によって得られる、少なくとも1つのコーティング層であって、前記水分散液が、
(A)(A)及び(B)の総重量に基づいて、1つ以上の熱可塑性ポリマーを含む60〜95重量%のベースポリマー、
(B)(A)及び(B)の総重量に基づいて、エチレン−アクリル酸コポリマー、エチレンメタクリル酸コポリマー、無水マレイン酸グラフトポリオレフィン、及びそれらの2つ以上の組み合わせからなる群から選択される少なくとも1つの成分を含む、5〜40重量%の安定化剤、
(C)中和剤、ならびに
(D)水、の溶融混練生成物を含む、コーティング層と、を含み、
前記水分散液が、約5μm未満の体積平均粒径を有し、
前記コーティング組成物を1〜2グラム毎平方メートルの比率で塗布することによって得られるコーティング層を有する二軸配向ポリプロピレンフィルムが、以下の特性、(a)60〜70℃のシール温度で0.6N/15mm以上のヒートシール強度、(b)最大少なくとも40℃の耐ブロッキング性、及び(c)前記コーティング層を有さない前記二軸配向ポリプロピレンフィルムで観測されるよりも広範な熱間粘着性、のうちの2つ以上を有する、フィルム。 - 前記コーティング層を前記第1の層上に塗布する前に、前記第1の層が下塗りされない、請求項10に記載の前記フィルム。
- 前記コーティング層が60℃〜140℃のシール窓を呈する、請求項10に記載の前記フィルム。
- 前記コーティング組成物の前記第1の層への前記塗布が、コーティングロール上の蓄積を呈さない、請求項10に記載の前記フィルム。
- 食品と接触する使用に好適である、請求項10に記載の前記フィルム。
- 前記コーティング層が0.5〜20ミクロンの最終厚さを有する、請求項10に記載の前記フィルム。
- ヒートシール可能なコーティングされた基材を形成するための方法であって、
1つ以上の二軸配向ポリオレフィンから形成された基材を選択することと、
水分散液を含むコーティング組成物を選択することであって、前記水分散液が、(A)(A)及び(B)の総重量に基づいて、1つ以上の熱可塑性ポリマーを含む60〜95重量%のベースポリマーと、(B)(A)及び(B)の総重量に基づいて、エシック酸コポリマー、無水マレイン酸グラフトポリオレフィン、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される少なくとも1つの成分を含む5〜40重量%の安定化剤と、(C)中和剤と、(D)水と、の溶融混練によって得られ、
前記水分散液が約5μm未満の体積平均粒径を有する、選択することと、
前記コーティング組成物を前記基材の少なくとも1つの表面に塗布することと、
前記水の少なくとも一部を除去して、それによってコーティング層を前記基材上に形成し、それによってコーティングされた基材を形成することと、を含む、前記方法。 - 前記水分散液の前記塗布が、手動コーティングまたは機械によるコーティングによって達成される、請求項16に記載の前記方法。
- 前記乾燥コーティング層の重量が、5g/m2以下である、請求項16に記載の前記方法。
- 前記コーティング層の厚さが0.5〜20ミクロンである、請求項16に記載の前記方法。
- 前記基材が二軸配向ポリプロピレンを含み、前記コーティング組成物が1〜2グラム毎平方メートルの比率で前記基材上に塗布され、前記コーティングされた基材が、以下の特性、(a)60〜70℃のシール温度で0.6N/15mm以上のヒートシール強度、(b)最大少なくとも40℃の耐ブロッキング性、及び(c)前記コーティング層を有さない前記二軸配向ポリプロピレンフィルムで観測されるよりも広範な熱間粘着性、のうちの2つ以上を有する、請求項16に記載の前記方法。
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