KR100491270B1

KR100491270B1 - 중합체물품용증기차단코팅용액과,차단제가코팅된중합체물품과,중합체필름용코팅제조방법과,알칼리금속다중규산염차단코팅에내가요성을제공하는방법

Info

Publication number: KR100491270B1
Application number: KR10-1998-0710182A
Authority: KR
Inventors: 마이클 에이. 후바드; 제임스 에이. 맥컬리; 스티븐 에프. 닐슨
Original assignee: 트레스파판 게엠베하
Priority date: 1996-06-12
Filing date: 1997-06-06
Publication date: 2005-11-16
Also published as: KR20000016586A

Abstract

양이온의 수성 금속 다중규산염에 분산된 층을 이룬 선택 규산염을 함유하는 중합체 물품용 증기 차단 코팅 용액을 제공되고, 건조 코팅 중 총 무기질 고형물(inorganic solids)의 층을 이룬 규산염의 중량 분율은 0% 내지 99%이다. 층을 이룬 규산염은 버미큐라이트(vermiculite)이고, 다중규산염은 리튬 다중규산염이 바람직하다. 상기 코팅 용액을 제조하고 사용하는 방법이 또한 포함되어 있다.

Description

중합체 물품용 증기차단 코팅용액과, 차단제가 코팅된 중합체 물품과, 중합체 필름용 코팅 제조 방법과, 알칼리 금속 다중규산염 차단 코팅에 내가요성을 제공하는 방법{VAPOR BARRIER COATING FOR POLYMERIC ARTICLES}

본 발명은 일반적으로 중합체 물품(polymeric article)에 사용하는 규산염(silicate)을 원료로 한 차단 코팅에 관한 것이다.

본 출원서는 1996년 6월 12일 출원되어 계류중인 미국 특허 출원 번호 제08/662,395호의 부분 계속 출원이다.

산소와 같은 가스와 액체가 투과하지 못하도록, 내습윤성 차단 코팅 조성물을 이용해서 열가소성 중합체 기판(polymer substrate)을 코팅한다는 사실이 알려져 있다(예를 들면, 미국 특허 번호 제 3,282,729호 참조). 알칼리 금속 다중규산염(alkali metal polysilicate)은 중합체 필름 및 다른 제품의 표면 특성 또는 투과성을 변경하는 차단 코팅으로 오랫동안 알려져 왔다(예를 들면, 미국 특허 번호 제 1,007,482호; 미국 특허 번호 제 1,424,425호; 미국 특허 번호 제 1,949,914호; 미국 특허 번호 제 3,102,038호; 미국 특허 번호 제 3,130,061호; 미국 특허 번호 제 3,180,747호; 미국 특허 번호 제 3,492,137호; 미국 특허 번호 제 3,522,066호; 미국 특허 번호 제 3,533,816호; 및 미국 특허 번호 제 3,706,603호 참조).

리튬(Li), 칼륨(K) 및 나트륨(Na) 다중규산염은 여러 표면을 코팅하는데 사용한다. 예를 들면, 헤흐트(Hecht)와 이러(Iler)의 캐나다 특허 번호 제 993,738호에는 SiO₂ 대 Li₂O의 몰비가 약 1.6 내지 4.6인 리튬 다중규산염을 포함하는 가스와 액체가 침투하지 못하는 중합체 기판용 코팅이 기술되어 있다.

알칼리 금속 다중규산염 차단 코팅은 우수한 증기, 가스 및 방향(aroma) 차단성을 코팅 물품에 제공하지만, 발명자는 일부 금속 다중규산염 차단 코팅이 약 60%를 초과하는 상대 습도에서는 산소 차단 성능이 떨어지는 점을 발견했다. 게다가, 상기 알칼리 금속 다중규산염 차단 코팅으로 코팅된 중합체 필름은 반복적으로 구부릴 때 차단 성능이 떨어진다.

게다가, 중합체 물품은 특정한 다중규산염 코팅을 결합한 후 불투명해지는 것으로 알려져 있다. 나트륨 다중규산염 코팅이 풍해(effloresce)되는 (즉, 대기중에 노출시킴으로써 분말 결정성 물질로 덮여지는) 경향이 문서로 기록되어 있다[Weldes and Lange, Ind. Eng. Chem., 61(4): 28-44 (1969)]. 이와 유사하게, 본 발명자는 리튬 다중규산염 코팅에 대해서도 이러한 특징을 관찰했다. 이와 반대로, 순수한 칼륨 다중규산염 코팅은 풍화하지 않지만, 50% 이상의 상대 습도에서는 차단 성능이 상당히 감소했다. 한편, 순수한 리튬 다중규산염 코팅은 동일한 상대 습도 범위에서 차단 성능이 거의 감소하지 않거나 전혀 감소하지 않는다.

층을 이루고 있는 규산염인 버미큐라이트(vermiculite)를 여러 종류의 코팅에서 성분요소로 사용하고 있다. 예를 들면, 미국 특허 5,183,704에는 2:1 층을 이룬 규산염이 언급되어 있는데, 이러한 규산염은 운모(mica)와 버미큐라이트로부터 선택된다. 더블유. 제이. 워드(W. J. Ward){J. Membrane Science, 55:173-180 (1991)} 등은 버미큐라이트가 여러 가지 개선된 필름용 코팅의 기초로 제공될 수 있는 것으로 제시하고 있다. 이 문서에는 차단성이 낮은 플라스틱에 대한 높은 차단성의 살포(sprayed-on) 코팅에 버미큐라이트가 사용될 수 있다고 기록되어 있다. 미국 특허 5,244,729에는 작은 판 모양의 버미큐라이트(vermiculite platelets)를 포함하는 코팅 층의 중합체 필름에 관한 것이다. 또한, 미국 특허 번호 4,101,050과, 1992년 12월 16일에 유럽 특허 번호 제 518,647호로 공보 발행된 유럽 특허 출원 번호 제 92305329.2호와, 1992년 12월 16일에 유럽 특허 번호 제 518,646호로 공보 발행된 유럽 특허 출원 번호 제 92305330.0호를 참조하여라.

버미큐라이트를 포함해서 층을 이룬 규산염이 안정된 수성 현탁액을 형성하는 것으로 알려져 있지만, 이들 현탁액은 또한 알칼리 금속 다중규산염에 있는 양이온과 같이 용해된 금속 양이온이 존재하면 불안정하게 되는 것으로 알려져 있다. 이러한 불안정성은 층을 이룬 규산염이 응집(flocculation) 되도록 하고, 증기, 가스 및 방향을 차단하는 적용에서의 효력을 감소시킨다.

종래 기술 코팅에서의 이들 결점을 극복하는 차단 코팅에 대한 필요성이 해당 분야에 남아 있다.

하나의 면에서, 본 발명은 무기질 결합제에 분산된 층을 이룬 무기 광물 충전물(filler)을 포함하는 중합체 물품용 증기 차단 코팅 용액을 제공한다. 바람직한 실시예에서, 충전물은 층을 이룬 규산염이고, 결합제는 알칼리 금속 다중규산염이다. 건조 코팅에서 층을 이룬 규산염의 중량 분율은 0 내지 약 99%의 범위이다.

바람직한 면에서, 중합체 물품에 사용하는 증기 차단 코팅 용액은 리튬 다중규산염 수용액에 분산된 버미큐라이트를 포함하고, 건조된 코팅 중 층을 이룬 규산염의 중량 분율은 0 내지 약 99%이다.

또 다른 면에서, 본 발명은 위에서 기술된 코팅 용액으로 코팅된, 필름 또는 병과 같은 중합체 물품을 제공한다. 중합체는 폴리올레핀, 폴리에스테르 또는 폴리아미드일 수 있고, 이축 배향될 수 있다.

게다가 또 다른 면에서, 본 발명은 다음 단계, 즉

(a) 층을 이룬 규산염과 같이 층을 이룬 무기질의 광물성 충전물을 무기질 결합제, 즉 수성의 알칼리 금속 다중규산염 현탁액에 충분량을 분산시켜서 현탁액을 제조하는 단계로서, 건조 코팅의 무기 성분 중 층을 이룬 무기질 충전물의 중량 분율은 0 내지 약 99%인 분산 단계와,

(b) 표준 코팅 기술을 사용하여 상기 물품을 코팅하는 단계와,

(c) 코팅된 물품을 건조하는 단계와,

(d) 차단 코팅된 물품을 선택적으로 라미네이트화(laminating)하는 단계를 포함하는 중합체 물품 코팅 방법을 제공한다. 코팅은 건조되면 물품에 높은 증기 차단성을 제공한다.

또 다른 면에서, 본 발명은 높은 종횡비(aspect ratio)를 갖고 층을 이룬 무기 광물 충전물을 차단 코팅 용액과 섞음으로서, 구부리는 작용에 의해 차단 특성이 사라지지 않도록 하기 위해 차단 코팅의 저항성을 증가시키는 방법을 제공한다.

본 발명의 다른 양상 및 이점이 아래의 상세한 설명과 청구 범위에 기술되어 있다.

본 발명은 높은 증기 차단 능력과 내요성(flex resistance)을 제공하는 층을 이룬 무기 광물 충전물 및 무기질 결합제를 포함하는 코팅 용액을 제공함으로써 종래 기술인 차단 코팅의 단점을 극복한다. 코팅 용액은 금속 다중규산염 및 층을 이룬 규산염을 포함하는 것이 바람직하며, 이러한 코팅 용액이 건조되면 금속 다중규산염만을 포함하는 코팅과 비교해 볼 때 특히 높은 상대 습도에서 우수한 차단 특성을 제공한다. 본 발명의 증기 차단 코팅 용액은 임의의 중합체 물품에 도포될 수 있다.

A. 정의

"증기(vapor)"라는 용어는 수증기와 같은 부분 압력의 액체를 의미한다 "가스(gas)"라는 용어는 산소, 질소, 이산화탄소 등을 포함한다. "방향(aroma)"이라는 용어는 멘톨(menthol) 등과 같이 향기가 있는 물질을 포함한다. 단순화를 위해, 여기 사용되는 것처럼, "증기 차단(vapor barrier)"이라는 용어는 기존의 한정된 증기뿐만 아니라 가스 및 방향에 대한 차단을 뜻하는 것으로 해석될 수 있다.

여기에 사용된 바와 같이, "용액(solution)"이라는 용어는 콜로이드 분산액 및 현탁액(suspensions)을 포함하는 것으로 해석된다. "콜로이드 분산액 또는 현탁액"은 액체 내에서 입자의 임의의 분산 또는 현탁을 의미하며, 입자는 침전하지 않는 분자 스케일보다 크기가 더 크다. 일반적으로, 본 발명의 현탁액 또는 분산액의 입자 크기는 약 10 내지 약 50,000 옹스트롬이다. 여기에 사용된 "코팅 용액"은 침전하지 않는 용해되거나 부유된 고형물을 함유하고, 기판에 상기 고형물을 도포하는데 사용하는 액체를 의미한다.

B. 층을 이룬 무기 광물 충전물

본 발명에 유용한 층을 이룬 충전물은 엽상 규산염(phyllosilicate)과 같은 규산염 물질을 포함한다. 벤토나이트, 몬모릴로나이트(montmorillonite), 논트로나이트(nontronite), 바이델라이트(beidellite), 볼콘스코이트(volkonskoite), 헥토라이트(hectorite), 사포나이트(saponite), 소코나이트(sauconite), 마가디이트(magadiite) 및 케냐이트(kenyaite), 버미큐라이트 등과 같은 스멕타이트(smectite) 점토 광물은 상기 물질의 예들이다. 층을 이룬 다른 유용한 광물들은 앞에서 열거한 점토 광물과 일라이트(illite)의 혼합물 및 레디카이트(ledikite)와 같은 일라이트 광물을 포함한다.

층을 이룬 다른 유용한 무기물질은 중간층 공간에 양으로 하전된 층과 교환 가능한 음이온을 갖는 Mg₆Al_3,4(OH)_18.8(CO₃)_1.7H₂O과 같은 층을 이룬 이중 수산화물{W. T. Reichle, J. Catal., 94:549 (1985) 참조}이다. 층에 전하가 거의 없거나 전하를 전혀 갖지 않고 층을 이룬 다른 물질은 이것의 중간층 공간을 넓히는 팽창제(swelling agents)와 함께 삽입될 때 본 발명에서 유용할 수 있다. 이러한 물질은 ReCl₃ 및 FeOCl와 같은 염화물과, TiS₂, MoS₂, 및 MoS₃과 같은 칼코겐화물(chalcogenides)과, Ni(CN)₂와 같은 시안화염, 및 H₂Si₂O₅, V₆O₁₃, HTiNbO₅, Cr_0.5V_0.5S₂, W_0.2V_2.8O₇, Cr₃O₈, MoO₃(OH)₂, VOPO₄-2H₂O, CaPO₄CH₃-H₂O, MnHA_SO₄-H₂O, Ag₆Mo₁₀O₃₃ 등과 같은 산화물을 포함하다. 팽창 가능하고 층을 이룬 바람직한 물질은 화학식 단위(formula unit)당 약 0.25 내지 약 0.9 개의 음전하와, 중간층 공간에 동일한 수의 교환 가능한 양이온을 갖는 2:1 타입의 엽상 규산염이다. 1993년 3월 4일 WO 93/04118로 공개된 국제 특허 출원 번호 PCT/US92/06733에 기술된 층을 이룬 다른 물질을 참조하여라.

본 발명에 따른 전형적인 코팅 용액은 상업적으로 이용 가능한 층을 이룬 규산염, 바람직하게는 버미큐라이트로부터 제조할 수 있다. 7.5 중량% 레벨의 고형물을 함유한 박리된 버미큐라이트 (exfoliated vermiculite)의 상업적으로 이용 가능한 예시적인 수성 분산액은 등록 상표 MicroLite 963 Plus+ (W R. Grace and Co.)를 갖는다. 층을 이룬 이러한 규산염의 각 입자는 전형적으로 두께가 약 24 내지 50 옹스트롬이고 직경은 10 내지 22 미크론으로서, 매우 큰 종횡비, 즉 작은 판 충전물 입자의 측방향 치수(lateral dimension)를 그 두께로 나눈 비를 가진다.

C. 무기질 결합제 - 금속 다중규산염

고체 금속 다중규산염은 유기질 중합체보다 훨씬 낮은 고유 투과성을 갖기 때문에, 층을 이룬 광물 입자를 함유한 얇은 차단 코팅에 사용하는 흡인식(attractive) 결합제 물질이 된다. 금속 다중규산염은 일반적으로 리튬 다중규산염, 나트륨 다중규산염, 칼륨 다중규산염 또는 이들 물질의 공다중규산염(copolysilicate) 혼합물로부터 선택된다. 층을 이룬 규산염이 사용되는 현재 코팅 용액에서, 판 모양의 규산염이 응집하는 것을 피해야 한다. 이러한 요구사항은 층을 이룬 규산염과 금속 다중규산염을 함유한 차단 코팅 용액의 제제(formulation)에 엄격한 제한을 가한다.

층을 이룬 규산염의 등전점(isoelectric points; iep)(즉 제타 전위가 0인 pH)은 약 2.5이다. 층을 이룬 규산염은 약 pH 10의 높은 pH에서 금속 다중규산염 차단 코팅 용액의 안정한 졸(sols)을 형성한다. 스턴(Stern) 층에 쌓여서, 입자들의 제타 전위를 감소시키고, 이에 따라 응집에 대한 쿨롱 반발 차단을 낮추는 양이온에 의해 이러한 안정성이 약화될 수 있다. 응집을 발생시키는 양이온의 효율은 임계 응집 농도(critical flocculation concentration)로 표현된다. 이 농도 이상에서 응집이 신속히 일어난다. 2가 금속 및 3가 금속은 매우 낮은 농도에서도 응집을 발생시키므로, 상기 금속은 본 발명의 코팅 용액에서 피해야 한다. 예를 들면, 더블유. 알. 그레이스 제품 문헌에서는 "등록상표 MicroLite 분산액에 대한 모든 첨가제는 사실상 비이온성일 것"을 추천한다. 게다가, 동일한 제품 문헌에는 등록상표 MicroLite가 분산된 버미큐라이트가 존재할 때 나트륨 이온에 대한 임계 응집 농도는 20mmol/리터로 적혀있다. 수용성 중합체 또는 라텍스(latexs)에 층을 이룬 규산염을 사용하는 종래 기술 발명이 상기 추천을 지지하지만, 본 발명은 그렇지 않다. 본 발명의 전형적인 코팅 용액은 임계 응집 농도를 훨씬 초과하여 첨가된 리튬을 함유한다. 예를 들면, 건조될 때 20 중량%의 리튬 다중규산염(SiO₂ : Li₂O = 4.05)과 80 중량%의 등록상표 MicroLite가 분산된 버미큐라이트(아래의 예 2 참조)를 포함하는 코팅을 생산하는 7.5 중량%의 고형물 코팅 용액은 110 밀리몰/리터로 첨가된 리튬 이온을 함유한다. 리튬 이온은 나트륨 이온보다 덜 불안정화 시킬 것으로 기대되지만, 상기 코팅 현탁액의 리튬 이온 농도는 당업자에 의해서 안정한 현탁액을 만들 것으로 기대되는 것보다 더 크다.

대기상의 이산화탄소(CO₂)에 노출할 때 풍화에 대한 금속 다중규산염의 저항성과 같은 다른 인자들은 금속 다중규산염 코팅 용액에서 칼륨 다중규산염을 사용하는 것을 선호한다. 그러나, 칼륨 이온은 나트륨과 유사한 임계 응집 농도를 가지는 것으로 당업자에 의해서 기대될 수 있다.

그러므로, 층을 이룬 규산염이 양이온에 의한 응집이 일어나기 쉬운 버미큐라이트인 경우, 바람직한 알칼리 금속 규산염은 리튬 다중규산염이다. 그러나, 분산된 버미큐라이트를 함유하는 금속 다중규산염 코팅 용액 제제는 용액 안정성과 위에서 기술된 건조된 다른 코팅 성질의 균형을 이루기 위한 절충물이어야 한다. 당업자는 코팅 용액의 성질에서 상기 균형을 달성하기 위하여, 층을 이룬 규산염에 대한 금속 다중규산염의 상대 비율을 조절할 수도 있다.

본 발명에 따른 전형적인 코팅 용액은 리튬 다중규산염, 나트륨 다중규산염 및/또는 칼륨 다중규산염 용액과 같은 상업적으로 이용 가능한 금속 다중규산염으로부터 제조될 수 있다. 등록상표 Inobond Li 2043 (van Baerle & Cie AG)을 갖는 상업적으로 이용 가능한 예시적인 제품은 24.5 중량% 이하의 이산화 규소 및 3.0 중량% 이하의 리튬 산화물을 함유하는 리튬 다중규산염의 수성 콜로이드 현탁액이다. 다른 유용한 금속 다중규산염 제품은 등록상표 K-4009 (van Baerle & Cie AG)로, 26.8 중량% 이하의 이산화 규소 및 13 중량% 이하의 칼륨 산화물을 함유하는 수성 콜로이드 현탁액이다.

D. 선택적 계면 활성제

이들 코팅 조성물은 또한 표면 장력을 줄이기 위하여 적당한 계면 활성제(surfactant)를 함유할 수 있다. 계면 활성제는 비이온성인 것이 바람직하다. 선택되는 계면 활성제는 가스, 증기 및 방향 차단 성질이 손상되지 않는 건조 코팅을 보장할 수 있도록 충분히 낮은 임계 미셀 농도(critical micelle concentration)를 가져야 한다. 계면 활성제는 아세틸렌 디올(acetylenic diol) 및 알킬 에톡시레이트(alkyl ethoxylate)로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것이 가장 바람직하다. 상업적으로 이용 가능한 하나의 예시적인 아세틸렌 디올은 등록상표 Genapol 26-L-60N(Hoechst Celanese)을 가지고 있다. 상업적으로 이용 가능한 두 가지의 예시적인 알킬 에톡시레이트에는 등록상표 Genapol UD050 (Hoechst Celanese)과, Dynol 604 (Air Products)가 있다. 코팅 조성물에 첨가되는 계면 활성제의 양은 선택되는 특정한 계면 활성제에 따르지만, 손상되지 않은 건조한 코팅을 얻는데 필요한 최소량의 계면활성제여야 한다. 예를 들면, 전형적인 계면 활성제의 양은 아세틸렌 디올 또는 알킬 에톡시레이트의 0.1 중량% 미만일 수 있다.

E. 본 발명의 방법

본 발명의 층을 이룬 규산염-금속 다중규산염 코팅은 제품의 가스 투과성을 향상시키기(즉, 줄이기) 위하여 다양한 중합체 물품, 중합체 필름, 중합체 시트, 강성 및 반강성의 중합체 용기, 및 다른 표면상에 사용될 수 있다. 이들 코팅은 이들 물품을 제조하는데 사용하는 중합체가 바람직한 적용을 위해 충분한 증기, 가스 또는 방향 차단성을 제공하는 곳에서 특히 유리하다. 이러한 중합체는 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)(polyethylene terephthalate; 이하 PET라 함)와 같은 폴리에스테르; 에틸렌 및 노르보넨(norbornene)(미국 특허 번호 5,087,677)의 공증합체와 같은 폴리올레핀, 특히 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및 시클로올레핀(cycloolefin; COC); 및 나일론과 같은 폴리아미드를 포함한다. 전형적으로, 폴리프로필렌 및 PET 필름은 사용자의 요구사항에 따라 이축 배향된다. 본 발명의 조성물로 코팅하기 위해 특히 바람직한 물품은, 중합체 필름, 병, 단지, 블리스터팩 (blisterpack)과, 식품 산업에서 일반적으로 사용되는 시트, 상기 중합체로 만들어진 용기와 리드스톡 (lidstocks)을 포함한다.

본 발명에 따른 전형적인 코팅 용액은 상술한 상업적으로 이용 가능한 제품으로부터 제조될 수 있다. 예를 들면, 등록상표 MicroLite 963 Plus+ 버미큐라이트와, 등록상표 Inobond Li 2043 리튬 다중규산염이나 등록상표 K-4009 칼륨 규산염 현탁액, 또는 이 두 가지 다중규산염을 물과 혼합해서 원하는 고형물 함량의 콜로이드 현탁액을 제조한다. 또한, 상업적으로 이용 가능한 다중규산염을 제조하는데 사용하는 "모체(parent)" 제품을 사용함으로써 본 발명의 코팅 용액을 제조할 수 있지만, 상기 제조는 잘 공지되어 있고, 리튬 및 칼륨 다중규산염 용액의 상업적 유용성의 견지에서 볼 때 불필요하다.

코팅 용액 중 일반적으로 유용한 고형물 함량은 약 2 중량% 내지 약 10 중량%의 고형물이다. 용액 중 바람직한 고형물 함량은 특정한 코팅 제제뿐만 아니라 사용되는 코팅 방법에 따라 다르고, 약 100 내지 약 500nm의 건조 코팅 두께를 얻도록 조절할 수 있다. 코팅 용액의 성분이 버미큐라이트와 리튬 다중규산염인 경우, 고형물 함량은 약 2 중량% 내지 약 8 중량%인 것이 바람직하다. 이러한 조절은 해당 분야에 잘 알려져 있다(예를 들면, 캐나다 특허 번호 993,738 참조).

교반 이후, 코팅 혼합물의 표면 장력을 감소시키기 위하여 계면활성제를 선택적으로 첨가할 수 있다. 그리고 나서, 차단 코팅 혼합물을 중합체 표면에 쉽게 도포할 수 있다. 롤 코팅, 스프레이 코팅, 브러시 코팅, 딥 코팅과 같은 종래의 코팅 기술이 사용될 수도 있다. 이들 기술은 롤, 로드, 리버스 롤, 포워드 롤, 에어나이프, 롤 위의 나이프, 블레이드, 그라비어 인쇄(gravure) 및 슬롯 다이 코팅 방법을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다. 이러한 종류의 코팅 방법에 대한 일반적 설명은 현대 코팅 및 건조 기술(E. Cohen and E. Gutoff, eds; VCH Publishers, New York (1992))과, 웹 처리 및 전환 테크놀로지와 설비(D. Satas, ed; Van Nostrand Reinhold, New York (1984))와 같은 문헌에서 발견할 수 있다. 3차원 물품은 이러한 방법 중 스프레이 코팅 또는 딥 코팅 방법으로 코팅하는 것이 바람직할 수 있다. 도포 방법은 본 발명에서 제한되지 않지만, 당업자에 의해 잘 알려진 이들 및 다른 방법으로부터 선택될 수도 있다.

본 발명의 조성물로 코팅하고자 하는 중합체 물품은 미리 처리가 되어 있지 않을 수도 있다. 선택적으로, 필름 또는 병과 같은 중합체 물품은 다음의 예 1에 기술되는 바와 같이 차단 코팅에 의해 습윤성과 부착성을 향상시키기 위하여 먼저 플라즈마로 처리될 수 있다. 대안적으로, 중합체 물품은 산업에서 널리 사용하는 코로나 방전 처리 방법에 의해 코로나 처리될 수 있다. 중합체의 코로나-처리에 의해 중합체 코팅의 적당한 습윤성이 발생하지 않는 경우에, 적당한 프라이머(primer)가 먼저 중합체 물품에 도포될 수 있다. 예를 들면, 폴리프로필렌의 경우에, 폴리(비닐 알코올) 또는 폴리(히드록시스티렌)의 프라이머 용액을 사용해서 중합체의 습윤성을 향상시킬 수 있다. 중합체 물품 또는 표면은 또한 프라이머 용액을 도포하기 전 또는 대안적으로 본 발명의 코팅 용액을 도포하기 전에 화염 처리하거나 화학적으로 에칭 또는 산화될 수 있다.

대안적으로, 물품의 적어도 한 표면이나 측면에 가열 밀봉 층이 있을 수 있다. 이러한 가열 밀봉 층의 예로는 에틸렌-프로필렌 공중합체 또는 에틸렌-프로필렌-부틸렌 삼중합체(terpolymer)이다.

아래의 예에 사용되는 예시적인 폴리올레핀 기판은 트레스파판 게엠베하(Trespaphan GmbH)에 의해 생산되는 FND xx 및 SCM xx 등급의 이축 배향된 폴리프로필렌 (biaxially-oriented polypropylene; 이하 BOPP 라 함) 필름이다. xx라는 수는 마이크로미터 단위의 필름 두께를 말하며, 따라서 FND 30 은 30 ㎛(또는 1.2 mil) 두께의 BOPP 필름이다. 이들 필름은 알루미늄의 열적 또는 전자빔 증발에 의해 금속이 입혀지도록 디자인된다. FND 및 SCM 등급의 BOPP 필름은 양측면 상에 얇은 가열 밀봉층이 있는 3개 층의 라미네이트(laminates)이다. 필름의 한 측면은 알루미늄의 부착성을 향상시키기 위하여 36 내지 39 dynes/cm의 표면 에너지로 공장에서 코로나 처리된다. 프라이머 용액을 도포하기 바로 전에 행하는 추가 코로나 처리는 공장에서 코로나 처리된 필름에 대해서도 유리한 것으로 알려졌다. 이와 유사하게 상업적으로 이용할 수 있고 본 발명에 적합한 폴리프로필렌 필름은 AQS, MT BASE, 및 MVT BASE 필름(AET 패키징 필름)을 포함한다. 이들 모두는 한 측면에만 가열 밀봉 층을 갖고, AQS의 경우에는 부유성(waterborne) 코팅에 대해 고에너지 처리된 표면을 갖는다. 이들 모두는 가열 밀봉 층과 반대 측면 상에 코팅되도록 의도된다.

대안적으로, 중합체 기판은 폴리우레탄 또는 등록상표 테프론(Teflon)-타입 물질(듀퐁사)과 같은 보호막(protective topcoat) 또는 라미네이트 층을 가질 수 있다. 이러한 보호막 또는 라미네이트 층은 기판 및 그 의도된 용도에 따라서 당업자에 의해 선택될 수 있다. 본 발명의 코팅 혼합물은 상기 추가 층위에 또는 층 아래에 도포될 수 있다.

물품을 코팅한 후, 생성된 제품은 실온이나 실온 이상의 선택된 온도에서 건조되어야 한다. 건조 온도의 선택은 바람직한 건조 시간에 따른다. 온도가 증가하면 건조 시간이 빨라지는데, 만약 건조 시간이 길어도 무방하다면 온도를 높일 필요가 없다. 그러나, 당업자는 오븐 온도와 노출 시간을 원하는 대로 즉시 조절할 수 있다. 건조된 차단 코팅의 성능은 약 25℃ 내지 약 200℃의 건조 온도에 영향을 받지 않는다.

본 발명에 따른 코팅 용액은 500nm 미만의 두께에서 대체로 투명한 건조 코팅을 생성하며, 용액의 투명함(clarity)은 금속 다중규산염 분율이 증가할수록 커진다. 이들 용액은 건조될 때 높은 증기 차단 능력을 제공하고, 코팅된 물품에 대한 내요성(flex resistance)의 향상을 특징으로 한다.

다음의 예들은 본 발명의 바람직한 코팅 용액 및 방법을 도시한다. 이들 예는 단지 예시적으로, 본 발명의 범주를 제한하지 않는다.

예 1: 이 축 배향 폴리프로필렌 필름 상에 분산 버미큐라이트를 함유하는 리튬-칼륨 공다중규산염 차단 코팅의 제조 및 코팅

A. 용액 제조

충분한 증류수에 10.0g의 등록상표 Dynol 604 계면 활성제를 분산시켜 1000.0 ml의 용액을 제조함으로써 1 중량%의 등록상표 Dynol 604 계면 활성제(Air Products) 분산액을 제조했다. 상기 현탁액은 사용 바로 전에 격렬하게 교반했다.

화학식 (Li₂O)_x(K₂O)_1-x(SiO₂)_y에 대해 x의 값은 0.5이고 y의 값은 3.64이며, 20 중량%의 고형물을 포함하는 리튬-칼륨 공다중규산염 용액인 용액(A)는, 19.43g의 증류수, 12.90g의 K-4009 용액, 및 17.7g의 등록상표 Inobond Li 2043 용액을 최대 30분 동안 교반함으로써 제조되었다.

분산된 버미큐라이트를 함유하는 일련의 리튬-칼름 공다중규산염 용액은 표 1에 나열된 양에 따라 제조되었다.

[표 1]

0.002cm(0.8 mil) 두께의 BOPP 필름에 대한 리튬-칼륨 공다중규산염이 분산된 버미큐라이트 차단 코팅

7.5%의 고형물을 함유하는 등록상표 MicroLite 963 Plus+ 현탁액을 얻는 대로 이것을 증류수로 희석시킴으로써 등록상표 MicroLite가 분산된 버미큐라이트의 수성 분산액이 제조되었다. 다음으로, 적당량의 공다중규산염 용액(A)에 이들 현탁액이 첨가되었다. 다음에, 버미큐라이트와 공다중규산염의 교반 혼합물에 계면 활성제 용액이 첨가되었다. 용액은 코팅하기 전에 여과되지 않았다. 모든 용액은 7.9 중량%로 계산된 전체 고형물 레벨을 갖는다. 샘플 용액(C)은 금속 규산염 용액을 첨가하자 즉시 젤이 되어서 더 이상 사용되지 않았다(표 1 참조).

B. 필름 제조 및 코팅

작은칼을 이용해서 이 축 배향된 등록상표 Trespaphan FND 20 폴리프로필렌 필름(BOPP){0.002cm(0.8mil) 두께}으로부터 4인치(10.16cm)의 원이 절단되었다. 깨끗하고 여과된 공기 제트를 이용해서 필름의 먼지를 제거했다. 다음으로, 필름 원을 코로나 처리해서 다중규산염 코팅 용액에 의한 습윤성 및 건조된 다중규산염 코팅의 접착성을 개선했다. 2mm 갭의 세라믹 전극을 사용하는 탄텍 랩(Tantec Lab)시스템 II 코로나 처리기(treater)를 사용해서 코로나 처리를 행했다. 파워 세팅(power setting)은 90%로, 전극은 20초(대략 10 패스) 동안 손을 이용해서 필름 표면 위로 스캐닝되었다. 대략 10g의 공다중규산염-버미큐라이트 코팅 용액이 폴리프로필렌 필름에 분산되었다. 1초 동안 300rpm의 확산 스핀 사이클에 이어 즉시 10초 동안 2000rpm의 스핀 사이클이 이어졌다. 코팅된 필름은 50℃로 유지된 오븐에서 최대 120초 동안 건조되었다. 몇 개의 코팅 필름 샘플이 각 코팅 용액으로 제조되었다.

C. 산소 차단 측정

30℃ 및 0% 상대 습도에서 모콘(Mocon) 기기를 사용하여, 산소 투과율(oxygen transmission rate; 이하 OTR 이라 함)을 측정하였다. 표 1은 예에 기술된 것처럼 제조되는 필름에 대한 OTR 값을 제시한다. 평가의 기준으로, 동일한 조건에서 시험한 FND 20 필름의 코팅되지 않은 샘플은 2862 ㎤/㎡ day atm]의 OTR를 나타내었다.

예 2: 이 축 배향된 다중규산염 필름 위에 분산 버미큐라이트를 함유하는 리튬 다중규산염 차단 코팅의 제조 및 코팅

A. 프라이머 제조

미세하게 분쇄된 중합체 등급의 폴리(파라히드록시스티렌)(Hoechst Celanese) 1.00g이 수산화 리튬 용액의 0.1 노르말(N) 수용액 99.0g에 첨가되고, 고형물이 용해될 때까지 50℃로 가열되었다. 이렇게 생성된 갈색-오렌지색의 용액은 사용 전 주름 접힌 거름종이를 통해 여과되었다. 밤새도록 움직이지 않는 상태에서 오렌지-갈색으로부터 녹-갈색으로 용액의 색 변화는 프라이머로서 용액의 성능에 영향을 주지 않았다.

B. 코팅 용액 제조

분산 버미큐라이트 분산액을 함유하는 리튬 다중규산염 차단 코팅 용액의 일련의 콜로이드 용액은, 우선 증류수로 등록상표 MicroLite 963 Plus+ 분산액을 희석시킨 다음 교반하면서 등록상표 Inobond Li 2043 리튬 다중규산염 용액을 첨가함으로써 표 2에 나열되어 있는 시약과 양을 사용하여 제조되었다. 각 현탁액은 코팅 바로 전에 30분 동안 교반되었고, 여과되지 않았다. 각 현탁액의 전체 고형물 레벨은 7.5 중량% 였다.

[표 2]

0.002cm(0.8 mil) 두께의 BOPP 필름 상의 리튬 다중규산염이 분산된 버미큐라이트 차단 코팅

C. 필름 제조 및 코팅

작은칼을 이용해서 등록상표 Trespaphan FND 20 BOPP 필름{0.002cm(0.8mil) 두께}으로부터 4인치(10.16cm)의 원이 절단되었다. 깨끗하고 여과된 공기 제트를 이용해서 필름의 먼지를 제거했다. 다음으로, 필름 원을 예 1에 설명된 바와 같이 코로나 처리했다. 대략 10g의 다중(파라-하이드록시스티렌) 프라이머 용액이 폴리프로필렌 필름에 분산되었다. 1초 동안 300rpm의 확산 스핀 사이클에 이어 즉시 10초 동안 2000rpm의 스핀 사이클이 이어졌다. 코팅된 필름은 50℃로 유지된 오븐에서 최대 120초 동안 건조되었다.

프라이밍 공정(priming process) 후에 약 10g의 다중규산염-버미큐라이트 분산액이 폴리프로필렌 필름의 프라이밍 처리 측면 위로 분산되었다. 1초 동안 300rpm의 확산 스핀 사이클에 이어 즉시 10초 동안 2000rpm의 스핀 사이클이 이어졌다. 코팅된 필름은 50℃로 유지된 오븐에서 최대 30초 동안 건조되었다.

D. 산소 차단 측정

건조 조건의 30℃에서 모콘 기기를 사용하여, 산소 투과율을 측정하였다. 표 2는 예에 기술된 것처럼 제조되는 필름에 대한 OTR 값을 제시한다. 평가의 기준으로, 동일한 조건에서 시험한 코팅되지 않은 FND 20 필름의 일반적인 샘플은 2862 ㎤/[㎡ day atm]의 OTR를 나타내었다.

예 3: 리튬 다중규산염이 분산된 버미큐라이트 차단 코팅으로 코팅된 BOPP 필름의 산소 투과율 대 상대 습도

0.002cm(0.8 mil) 두께의 BOPP 필름 샘플을 프라이밍하고, 예 2G(표 2 참조)에 기술된 분산 버미큐라이트-리튬 다중규산염 용액을 이용해서 예 2의 방법에 따라 코팅되었다.

산소 투과율은 23℃에서 모콘 기기를 사용하여 측정되었다. 샘플은 0, 40, 60, 70, 80, 90 및 다시 0% 상대 습도에서 연속적으로 테스트되었다. 상기 필름은 각 측정 중에 샘플 챔버로부터 제거되지 않았다. 표 3은 이러한 방식으로 테스트된 전형적인 샘플에 대해 측정된 산소 투과율을 제공한다.

[표 3]

90 중량%의 분산 버미큐라이트를 함유한 리튬 다중규산염 코팅으로 코팅된 0.002cm(0.8 mil) 두께의 BOPP 필름에 대한 산소 투과율 대 상대 습도

비교예 4: 리튬-칼륨 다중규산염 차단 코팅으로 코팅된 BOPP 필름의 산소 투과율 대 상대 습도

0.002cm(0.8 mil) 두께의 BOPP 필름의 샘플을 프라이밍하고, 예 2의 방법에 따라 공다중규산염 (Li₂O)x(K₂O)_1-x(SiO₂)_y {조합된 금속 산화물(M₂O) 중 Li₂O의 몰분율인 x는 0.5, SiO₂:M₂O의 몰비인 y는 3.64임} 중 10 중량%의 고형물을 함유하는 리튬-칼륨 공다중규산염 용액으로 코팅되었다.

산소 투과율은 23℃에서 모콘 기기를 사용하여 측정되었다. 상기 예에서 A라는 샘플은 0%의 상대 습도에서 테스트되었다. B라는 제 2샘플은 40, 60, 70, 80, 90, 0%의 상대 습도에서 연속적으로 테스트되었다. 상기 필름은 각 측정 중 샘플 챔버로부터 제거되지 않았다. 표 4는 상기 방식으로 테스트된 전형적인 샘플에 대해 측정된 산소 투과율을 제시한다.

[표 4]

리튬-칼륨 공다중규산염 코팅으로 코팅된 0.002cm(0.8 mil) 두께의 BOPP 필름에 대한 산소 투과율 대 상대 습도

예 5: 금속 다중규산염 차단 코팅에 대한 버미큐라이트 함유 프라이머

본 발명의 방법에 대한 다른 실시예는 본 발명의 희석된 코팅, 즉 분산된 버미큐라이트와 금속 다중규산염 모두를 함유하는 예 1의 코팅 중 약 1.0 중량% 내지 약 2.5 중량%의 극히 얇은(10 내지 50 nm) 프라이머 층의 도포 단계를 사용한다. 이 층의 상부에는 분산된 버미큐라이트를 함유하지 않는 보다 농축된 현탁액으로부터 금속 다중규산염의 더 두꺼운 층의 추가적인 코팅이 증착된다. 이러한 복합 차단층은 약간 노란색으로 되는 부작용 없이 차단 성능이 개선되는 이점을 제공한다.

A. 코팅 용액 제조

표 2에 G로 표시된 분산액 10g을 20g의 증류수로 희석함으로써, 리튬 규산염과 분산된 버미큐라이트의 2.5 중량% 수성 분산액이 제조되었다. 이와 같이 얻어진 분산액은 건조 코팅 중량의 10%가 리튬 다중규산염이고, 건조 코팅 중량의 90%가 버미큐라이트인 분산액이었다.

10% 고형물 용액은 공다중규산염 (Li₂O)x(K₂O)_1-x(SiO₂)_y{결합 금속 산화물(M₂O) 중 Li₂O의 몰분율 x는 0.5, SiO₂:M₂O의 몰비 y는 3.64임}으로 제조되었다. 계속 교반하면서, 53.1g의 등록상표 Inobond Li 2043 분산액을 108.1g의 증류수로 희석한 다음 38.8g의 K-4009 분산액을 첨가하였다. 분산액을 밤새 교반한 다음 등록상표 Celite 545 규조토(diatomaceous earth)를 통해 여과했다. 용액에 예 1에 기술된 등록상표 Dynol 604 계면 활성제 용액 2.0g를 첨가했다.

B. 필름 제조 및 코팅

작은칼을 이용해서 등록상표 Trespaphan FND 15 BOPP 필름{0.0015cm(0.6mil)두께}으로부터 4인치(10.16cm)의 원이 절단되었다. 깨끗하고 여과된 공기 제트를 이용해서 필름의 먼지를 제거했다. 예 2A에 설명되어 있는 약 10g의 프라이머 용액이 폴리프로필렌 필름에 분산되었다. 1초 동안 300rpm의 확산 스핀 사이클에 이어 즉시 10초 동안 2000rpm의 스핀 사이클이 이어졌다. 코팅된 필름은 50℃로 유지된 오븐에서 최대 30초 동안 건조되었다.

프라이밍 공정 후에 약 10g의 다중규산염-버미큐라이트 분산액이 폴리프로필렌 필름의 프라이밍 처리 측면 위로 분산되었다. 1초 동안 300rpm의 확산 스핀 사이클에 이어 즉시 10초 동안 2000rpm의 스핀 사이클이 이어졌다. 코팅된 필름은 50℃로 유지된 오븐에서 최대 30초 동안 건조되었다. 이러한 코팅 방법은 상술되어 있는 공다중규산염 용액을 이용해서 반복되었다.

C. 산소 차단 측정

모콘 기기를 사용하여, 산소 투과율을 측정하였다. 상술된 방법으로 제조된 필름에 대해 23℃와 0%의 상대 습도에서 66㎠/[㎡ day atm]의 OTR을 측정했다. 비교하기 위해, 동일한 조건에서 코팅되지 않은 FND 15 필름의 샘플은 2250 ㎤/[㎡ day atm]의 OTR를 나타낸다.

예 6: 이 축 배향된 폴리프로필렌 필름에 대한 리튬 다중규산염이 분산된 버미큐라이트 코팅의 롤 코팅

A. 프라이머 제조

폴리(비닐 알코올) 프라이머 용액이 제조되었다. 폴리(비닐 알코올)(Aldrich사, 98-99% 가수분해, 평균 분자량은 85,000-146,000; 30.0g)이 3000g의 증류수에 첨가되었다. 이 혼합물을 80℃로 가열하고, 중합체가 완전히 용해될 때까지 교반한다. 주름 접힌 거름종이를 통해 뜨거운 용액을 여과시킴으로써 순수한 수용액이 얻어졌다. 냉각된 용액에 0.3g의 등록상표 Dynol 604 비이온성 계면 활성제를 첨가하였다.

0.1 노르말(N) 농도의 수성 수산화 리튬에 용해되어 있는 1 중량%의 폴리(파라히드록시스티렌) 용액은, 미세하게 분쇄된 30.0g의 중합체 등급 폴리(파라히드록시스티렌)(Hoerhst Celanese)을 0.1 노르말(N) 농도인 3000g의 수성 수산화 리튬에 첨가하고 고형물이 용해될 때까지 50℃로 가열되었다. 이렇게 얻은 갈색-오렌지색의 용액을 사용 전에 주름 접힌 거름종이를 통해 여과했다. 냉각 후, 교반하면서 0.3g의 등록상표 Dynol 604 비이온성 계면 활성제가 상기 용액에 첨가되었다. 밤새 움직이지 않는 상태에서 오렌지-갈색으로부터 녹-갈색으로 용액의 색 변화는 프라이머로서 용액의 성능에 영향을 주지 않았다.

B. 용액 제조 및 코팅

리튬 다중규산염이 분산된 버미큐라이트 용액은 표 5에 도시된 양을 사용하고, 예 3에 기술된 절차를 사용하여 제조되었다.

[표 5]

역 그라비어 롤 코팅을 통해 0.002cm(0.8 mil) 두께의 BOPP 필름에 도포된 리튬 다중규산염을 함유한 분산 버미큐라이트 차단 코팅

폴리(파라-히드록시스티렌) 또는 PVOH의 프라이머 층을 도포하고 건조한 후, 상기 예의 리튬 다중규산염이 분산된 버미큐라이트 코팅 용액을 도포하여 건조하도록 Trespaphan(등록상표) FND 20인 이 축 배향 폴리프로필렌 필름{0.002cm(0.8 mil) 두께}은 여러 단계의 역 그라비어 롤 코터(reverse gravure roll coater)를 거쳤다.

C. 산소 차단 측정

건조 조건의 30℃에서 모콘 기기를 사용해서 산소 투과율을 측정했다. 표 5는 예에 기술되어 있는 필름에 대한 OTR 결과를 제공한다.

예 7: 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 필름에 대한 리튬 다중규산염이 분산된 버미큐라이트 코팅의 롤 코팅

A. 용액 제조 및 코팅

리튬 다중규산염이 분산된 버미큐라이트 용액은 표 6에 도시된 양을 사용하고, 예 3에 기술된 절차를 사용하여 제조되었다.

[표 6]

역 그라비어 롤 코팅을 통해 0.0013cm(0.5 mil) 두께의 PET 필름에 도포되는 리튬 다중규산염을 함유한 분산 버미큐라이트 차단 코팅

이 축 배향된 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 필름{0.0013cm(0.5 mil) 두께}인 등록상표 Hostaphan 2400은 폴리(파라-히드록시스티렌), PHS 또는 PVOH의 프라이머 층이 도포 및 건조되고, 이어서 리튬 다중규산염/분산된 버미큐라이트 코팅 용액이 도포 및 건조되도록 여러 단계의 역 그라비어 롤 코터를 거쳤다. 코팅과 건조 모두는 역 그라비어 롤 코팅 공정을 통해 이루어졌다.

B. 산소 차단 측정

건조 조건의 30℃에서 모콘 기기를 이용해서 산소 투과율을 측정했다. 표 6은 상기 방법으로 제조된 필름 샘플에 대해 측정된 산소 투과율을 제공한다. 기준점으로서, 이러한 예에 사용된 코팅되지 않은 PET 필름은 동일한 조건에서 테스트했을 때 170 ㎤/[㎡ day atm]의 전형적인 OTR을 나타낸다.

예 8: 분산된 버미큐라이트를 함유하는 리튬 다중규산염 차단 코팅으로 코팅된 PET 필름의 가요성(FLEX) 테스팅

예 7에 기술된 것처럼 PVOH로 프라이밍 처리되고, 리튬 다중규산염-버미큐라이트 혼합물로 차단 코팅된 이 축 배향 PET 필름의 샘플은 표준 겔보(Gelbo) 가요성 테스팅 기계에서 50 가요성 사이클을 거쳤다. 건조 조건의 30℃에서 모콘 기기를 이용해서 산소 투과율을 측정하였다. 30℃, 0% 상대 습도에서 구부러진 필름의 OTR은 670㎤/[㎡ day atm]으로 측정되었다. 이러한 값은 구부러지지 않은 이 같은 필름 샘플에 대해 측정한 OTR보다 약 5배가 증가한 값이다.

비교예 9: 리튬-칼륨 공다중규산염 차단 코팅으로 코팅한 PET 필름의 가요성 테스팅

A. 용액 제조 및 코팅

예 4에 기술된 것처럼 제조된 리튬-칼륨 공다중규산염 코팅 용액은 동일한 질량의 증류수로 희석되었다. 이같이 얻어진 용액은 공다중규산염(Li₂O)_x(K₂O)_1-x(SiO₂)_y {결합된 금속 산화물(M₂O) 중 Li₂O의 몰분율 x는 0.5, SiO₂:M₂O의 몰비 y는 3.64임} 중 5 중량%의 고형물을 포함했다.

이 축 배향된 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 필름{0.0013cm(0.5 mil) 두께}인 등록상표 Hostaphan 2400은 PVOH(예 6A)의 프라이머 층이 도포 및 건조되고, 이어서 이 예에 기술되어 있는 공다중규산염 코팅 용액이 도포 및 건조되도록 여러 단계의 역 그라비어 롤 코터를 거쳤다. 코팅과 건조 모두는 역 그라비어 롤 코팅 공정을 통해 이루어졌다.

B. 가요성 테스팅 및 OTR 측정

상술한 바와 같이 PVOH로 프라이밍 처리되고, 공다중규산염으로 차단 코팅된 이 축 배향 PET 필름의 샘플은 표준 겔보 가요성 테스팅 기계에서 50 가요성 사이클을 거쳤다. 건조 조건의 30℃에서 모콘 기기를 이용해서 산소 투과율을 측정하였다. 30℃, 0% 상대 습도에서 구부러진 필름의 OTR은 1231㎤/[㎡ day atm]으로 측정되었다. 이러한 값은 구부러지지 않은 이 같은 필름 샘플에 대해 측정한 OTR보다 약 9배가 증가한 값이다.

예 10: 이 축 배향된 폴리프로필렌 필름에 대한 리튬 다중규산염이 분산된 버미큐라이트 코팅의 에어 나이프(AIR KNIFE) 코팅

이 축 배향된 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 필름 {Hoechst Diafoil사, 0.0013cm(0.5mil) 두께임}은 0.1N 농도의 수산화 리튬 중 1 중량%의 폴리(파라-히드록시스티렌)과, 0.01 중량%의 등록상표 Dynol 604 계면 활성제와, 0.02 중량%의 등록상표 Genapol UDO50 계면 활성제를 포함하는 프라이머 수용액으로 코팅되고, 이후 건조되었다. 이에 따라 프라이밍 처리된 필름은 에어 나이프 공정을 통해 표 5에서 E로 표시된 용액으로 코팅되고, 이후 건조되었다. 23℃ 및 0% 상대 습도에서 모콘 기기를 이용해서 측정된 산소 투과율에 의해 8개의 샘플에 대해 2.7 ± 1.8㎤/[㎡ day atm]의 평균 OTR 값을 얻었다.

위에서 인용되는 모든 참조 문헌 및 특허는 본 명세서에 참조로 병합된다, 본 발명의 많은 변경 및 변형은 위에서 확인된 명세서에 포함되고, 당업자에게 자명한 것으로 기대된다. 본 발명의 조성물 및 공정에 대한 상기 변경 및 개조는 여기에 첨부된 청구항의 범주에 포함되리라 여겨진다.

Claims

(a) 리튬 다중규산염, 나트륨 다중규산염, 칼륨 다중규산염 또는 이들 물질의 공다중규산염 (copolysilicate) 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택된 금속 다중규산염 용액과,

(b) 벤토나이트(bentonite), 버미큐라이트(vermiculite), 몬모릴로나이트(montmorillonite), 논트로나이트(nontronite), 바이델라이트(beidellite), 볼콘스코이트(volkonskoite), 헥토라이트(hectorite), 사포나이트(saponite), 소코나이트(sauconite), 마가디이트(magadiite), 케냐이트(kenyaite), 레디카이트(ledikite) 및 그 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택된 층을 이룬 규산염을

포함하는, 중합체 물품용 증기 차단 코팅 용액.
제 1항에 있어서, 상기 금속 다중규산염은 화학식이 (Li₂O)_x(K₂O)_1-x(SiO₂)_y인 리튬과 칼륨의 공다중규산염(copolysilicate)으로, x는 0 내지 1이고, y는 1 내지 10인, 증기 차단 코팅 용액.
제 1항에 있어서, 상기 금속 다중규산염은 화학식이 (Li₂O)_x(K₂O)_1-x(SiO₂)_y인 리튬과 칼륨의 공다중규산염으로, x는 0.5 내지 1이고, y는 1 내지 10인, 증기 차단 코팅 용액.
제 1항에 있어서, 상기 금속 다중규산염은 리튬 다중규산염인, 증기 차단 코팅 용액.
제 1항에 있어서, 상기 층을 이룬 규산염은 실질적으로 박리된 버미큐라이트(exfoliated vermiculite)인, 증기 차단 코팅 용액.
제 1항에 있어서, 500nm 미만의 두께에서 실질적으로 투명한 건조 코팅을 생성하는, 증기 차단 코팅 용액.
제 1항에 있어서, 계면 활성제를 더 포함하는, 증기 차단 코팅 용액.
제 7항에 있어서, 상기 계면 활성제는 비이온성이고, 잔류하는 계면 활성제에 의해 손상되지 않는 건조 코팅을 보장하는데 충분히 낮은 임계 미셀 농도(critical micelle concentration)를 갖는, 증기 차단 코팅 용액.
제 8항에 있어서, 상기 계면 활성제는 아세틸렌 디올(acetvlenic diol)과 알킬 에톡시레이트(alkyl ethoxylate)로 구성된 그룹으로부터 선택되는, 증기 차단 코팅 용액.
청구항 1항에 기재된 용액의 건조 코팅을 포함하고,

(a) 중합체 기판(polymeric substrate)과,

(b) 무기질 차단 층을

포함하고,

중합체 필름, 병, 단지, 블리스터팩 (blisterpack)과, 식품 산업에서 일반적으로 사용되는 시트, 상기 중합체로 만들어진 용기와 리드스톡 (lidstocks)을 포함하는 그룹으로부터 선택된, 차단제가 코팅된 중합체 물품.
제 10항에 있어서, 상기 기판은 중합체 필름, 중합체 시트, 및 강성이나 반강성인 중합체 용기로 구성된 그룹으로부터 선택되는, 중합체 물품.
제 11항에 있어서, 상기 기판은 적어도 한 측면에 가열 밀봉 층(heat seal layer)을 포함하는, 중합체 물품.
제 10항에 있어서, 상기 중합체는 폴리올레핀, 폴리에스테르 또는 폴리아미드인, 중합체 물품.
제 13항에 있어서, 상기 폴리에스테르는 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)인, 중합체 물품.
제 13항에 있어서, 상기 폴리올레핀은 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 또는 시클로올레핀 공중합체(cycloolefinic copolymer)인 중합체 물품.
제 15항에 있어서, 상기 시클로올레핀 공중합체는 에틸렌과 노르보넨(norbornene)의 공중합체인, 중합체 물품.
제 13항에 있어서, 상기 폴리아미드는 나일론인, 중합체 물품.
제 13항에 있어서, 상기 중합체는 이 축 배향된 중합체 물품.
제 10항에 있어서, 상기 물품은 보호막(protective topcoat) 또는 라미네이트 층(laminate layer)을 더 포함하는, 중합체 물품.
제 10항에 있어서, 상기 기판은 플라즈마 처리, 코로나 처리, 화염 처리, 또는 화학적으로 에칭되거나 산화된, 중합체 물품.
청구항 제 1항에 기재된 코팅 용액을 제 10항의 물품에 도포하는 단계와,

생성된 제품을 실온 또는 실온 이상의 온도에서 건조시키는 단계를 포함하는,

방습성이 있고 가스, 증기 및 방향(aroma) 차단성(barrier)이 큰 중합체 필름용 코팅 제조 방법.
청구항 1항에 기재된 코팅 용액으로 제 10항의 물품을 코팅하는 단계를 포함하고,

가스, 중기 및 방향 차단성이 큰 중합체 필름용 코팅 제조 방법.
알칼리 금속 다중규산염 차단 코팅에 내가요성(flex resistance)을 제공하는 방법으로서,

제 10항의 물품 위에 코팅되고 건조될 때, 높은 증기 차단 성능을 제공하는 제 1항의 층을 이룬 규산염을 제 1항의 코팅 용액에 첨가하는 단계를 포함하는, 알칼리 금속 다중규산염 차단 코팅에 내가요성(flex resistance)을 제공하는 방법.