KR100507792B1 - Lithium and potassium copolysilicate barrier coatings - Google Patents

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트레스파판 게엠베하
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Abstract

코팅된 중합체 기판에 개선된 증기, 가스, 또는 방향 투과성을 제공하기 위한 방법과 새로운 코팅 용액이 제공되어 있다. 이러한 방법과 용액은 화학식이 (Li2O)x(K2O)1-x(SiO2)y인 리튬-포타슘 코폴리실리케이트를 사용한다. 상기 방법에 대해, 만일 x가 1 미만이면, y는 1과 10 사이에 있고, 또 x가 1이면, y는 4.6보다 크다. 새로운 코팅 용액에 대해, x가 1 미만이면, y는 4.6보다 크고, 또 y가 1 내지 10 이면, x는 0.5보다 크다.New coating solutions and methods for providing improved vapor, gas, or aromatic permeability to coated polymer substrates are provided. These methods and solutions use lithium-potassium copolysilicates having the formula (Li 2 O) x (K 2 O) 1-x (SiO 2 ) y . For this method, if x is less than 1, y is between 1 and 10, and if x is 1, y is greater than 4.6. For a fresh coating solution, if x is less than 1, y is greater than 4.6 and if y is from 1 to 10, x is greater than 0.5.

Description

리튬과 포타슘 코폴리실리케이트 차단 코팅{LITHIUM AND POTASSIUM COPOLYSILICATE BARRIER COATINGS}Lithium and Potassium Copolysilicate Barrier Coatings {LITHIUM AND POTASSIUM COPOLYSILICATE BARRIER COATINGS}

본 발명은 일반적으로 실리케이트(silicate)를 원료로 한, 중합체 물품(polymeric articles)용 차단 코딩(barrier coating)에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates generally to barrier coatings for polymeric articles, based on silicates.

타출원에 대한 상호 참조 Cross Reference to Other Applications

본 출원은 1996년 5월 22일자로 출원된 미국 특허 출원 번호 제 08/652,287호의 부분계속출원이다.This application is partly filed in US Patent Application No. 08 / 652,287, filed May 22, 1996.

알칼리 금속 폴리실리케이트(polysilicates)는 중합체 필름과 다른 물품에 대한 투과성(permeability) 또는 표면 특성을 변경시키는 보호용 코팅으로서 오랫동안 알려져 있다. 리튬(Li), 소듐(Na), 및 포타슘(K)의 폴리실리케이트는 다양한 표면을 위한 보호용 코팅으로서 효과적인 것으로 알려졌다. 예를 들면, 1995년 1월 20일자로 간행된 일본 특허 공보 번호 H7-18202에는, 소듐 또는 포타슘 실리케이트 대 리튬실리케이트의 비가 1 내지 3인, 소듐 또는 포타슘실리케이트 수용액과 리튬실리케이트 수용액의 혼합물을 포함하는, 금속, 합성 수지, 유리, 목재, 시멘트 등에 사용하는 불수용성 코팅재와 결합제가 언급되어 있다.Alkali metal polysilicates have long been known as protective coatings that alter the permeability or surface properties of polymer films and other articles. Polysilicates of lithium (Li), sodium (Na), and potassium (K) are known to be effective as protective coatings for various surfaces. For example, Japanese Patent Publication No. H7-18202, published January 20, 1995, includes a mixture of an aqueous sodium or potassium silicate solution and an aqueous lithium silicate solution having a ratio of sodium or potassium silicate to lithium silicate of 1 to 3. Insoluble coatings and binders for use in metals, synthetic resins, glass, wood, cement and the like are mentioned.

다른 예로서, Hecht와 Iler의 캐나다 특허 번호 993,738 은 SiO2 대 Li2O의 몰비가 약 1.6 대 4.6인 리튬 폴리실리케이트를 포함하는 중합체 기판에 사용하는, 가스와 액체가 투과할 수 없는 코팅이 기술되어 있다. 그러나, 중합체 물품은 특정한 폴리실리케이트 코팅이 결합된 후 불투명해지는 것으로 알려졌다. 소듐(Na) 폴리실리케이트 코팅이 풍해(effloresce)하는, 즉 대기에 노출됨으로써 분말 결정 물질에 의해 덮여지는 경향이 문서로 기록되었다[Weldes and Lange, Ind. Eng, Chem., 61(4): 28-44(1969)]되었다. 이러한 특성은 리튬 폴리실리케이트 코팅에 대해서도 본 발명자에 의해 유사하게 관찰되었다. 대조적으로, 순수한 포타슘 폴리실리케이트 코팅은 풍해하지 않지만, 50% 이상의 상대 습도에서 차단 성능의 상당히 감소된다. 한편, 순수한 리튬 폴리실리케이트 코팅은 동일한 상대 습도 범위에서 차단 성능이 거의 감소되지 않거나 전혀 감소되지 않는다.As another example, Canadian Patent No. 993,738 to Hecht and Iler describes a gas and liquid impermeable coating for polymer substrates comprising lithium polysilicate having a molar ratio of SiO 2 to Li 2 O of about 1.6 to 4.6. It is. However, it is known that polymeric articles become opaque after certain polysilicate coatings have been bonded. The tendency of the sodium (Na) polysilicate coating to effloresce, ie, to be covered by powder crystalline material by exposure to the atmosphere has been documented [Weldes and Lange, Ind. Eng, Chem., 61 (4): 28-44 (1969). This property was similarly observed by the inventors for lithium polysilicate coatings. In contrast, pure potassium polysilicate coatings are not weathering, but at a relative humidity of 50% or higher, the barrier performance is significantly reduced. Pure lithium polysilicate coatings, on the other hand, show little or no barrier performance at the same relative humidity range.

차단 코팅 분야에는, 상기 단점을 극복하고, 포장 제품과 같은 중합체 물품용 증기, 가스 및/또는 방향 차단제로 널리 사용될 수 있는, 코팅 조성물과 그 방법이 필요하다.In the field of barrier coatings, there is a need for coating compositions and methods that overcome the above disadvantages and can be widely used as vapor, gas and / or fragrance barriers for polymeric articles such as packaged products.

하나의 양상으로, 본 발명은 높은 상대 습도에서 중합체 기판에 개선된 증기, 가스, 및 방향 차단 특성을 제공하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 화학식 (Li2O)x(K2O)1-x(SiO2)y {x는 결합된 알칼리 금속 산화물(M2O) 중 Li2O의 몰분율이고, y는 SiO2:M2O의 몰 비임}의 리튬-포타슘 코폴리실리케이트를 포함하는 차단 코팅 용액으로 기판을 코팅하는 단계를 포함한다. 상기 방법에서, x는 0과 1을 포함해서, 0 내지 1의 범위를 갖는다. 특히, x가 1 미만이면 y는 1 내지 10이고, 만일 x가 1이면, y는 4.6 보다 크다. (즉 x는 0과 1사이이고, y는 1 내지 10인 경우로 청구항 2, 17, 22에 해당하는 경우) In one aspect, the present invention provides a method of providing improved vapor, gas, and odor barrier properties to a polymer substrate at high relative humidity. The method is formula (Li 2 O) x (K 2 O) 1-x (SiO 2 ) y {x is the mole fraction of Li 2 O in the bonded alkali metal oxide (M 2 O), y is SiO 2 : M Coating the substrate with a barrier coating solution comprising lithium-potassium copolysilicate of 2 0 molar beam}. In this method, x ranges from 0 to 1, including 0 and 1. In particular, y is 1 to 10 if x is less than 1, and if x is 1, y is greater than 4.6. (I.e. x is between 0 and 1 and y is 1 to 10, corresponding to claims 2, 17 and 22)

다른 양상으로, 본 발명은 상기 화학식의 코폴리실리케이트를 포함하는, 중합체 물품용인 새로운 증기, 가스 및/또는 방향 차단 코팅 용액을 제공하고, 이것은 상기 기술 분야의 결점을 극복한다. 앞서 언급된 코팅 용액은 상기 화학식으로 표시된다{x가 1 미만이면 y는 4.6보다 크고, y가 1 내지 10이면 x는 0.5 보다 크다는 점 제외}. ( 즉 x는 0과 0.5 사이 이고, y는 4.6보다 크고 최대 10이거나, x는 0.5 내지 1 미만이고, y는 1내지 10인 경우로 청구항 1, 16에 해당하는 경우) 코팅 용액은 무색이거나 투명한 것이 바람직하고, 적당한 계면활성제를 포함할 수 있다.In another aspect, the present invention provides a novel vapor, gas and / or fragrance barrier coating solution for a polymeric article comprising a copolysilicate of the above formula, which overcomes the drawbacks in the art. The aforementioned coating solution is represented by the above formula except that y is greater than 4.6 if x is less than 1, and x is greater than 0.5 if y is 1 to 10. ( I.e. x is between 0 and 0.5, y is greater than 4.6 and up to 10, or x is 0.5 to less than 1, y is 1 to 10, corresponding to claims 1 and 16). The coating solution is colorless or transparent Preferably, it may comprise a suitable surfactant.

본 발명의 다른 양상은 상기 기술된 차단 코팅 용액으로 코팅된 중합체 물품을 제공한다. 상기 물품은 전형적으로 식료품의 포장, 시트(sheet) 또는 병과 같이 강성이거나 반 강성인 용기에 사용되는 것과 같은 중합체 필름 또는 막(membrane)이 될 수 있다.Another aspect of the invention provides a polymeric article coated with the barrier coating solution described above. The article may typically be a polymer film or membrane, such as used in rigid or semi-rigid containers such as packaging, sheets or bottles of foodstuffs.

본 발명의 다른 양상 및 이점이 아래의 상세한 설명과 청구 범위에 기술되어 있다.Other aspects and advantages of the invention are described in the detailed description and claims below.

[도면의 상세한 설명]Detailed Description of the Drawings

도 1은 흐림율(hazing rate)(1일 절대 백분율, 즉 1이라는 값은 1일에 흐림이 5%에서 6%로 증가한 것을 나타냄) 대 코폴리실리케이트{(Li2O)x(K2O)1-x(SiO2)y} 중 Li2O의 몰분율 x에 대한 그래프이다. 이러한 도면에는 코팅 조성물 중 리튬의 양에 대한 흐림율의 의존성이 도시되어 있다.Figure 1 shows the hazing rate (absolute percentage per day, ie a value of 1 indicates an increase in haze from 5% to 6% per day) versus copolysilicate {(Li 2 O) x (K 2 O ) Is a graph of the mole fraction x of Li 2 O in 1-x (SiO 2 ) y }. This figure shows the dependence of the clouding rate on the amount of lithium in the coating composition.

본 발명은 종래 기술의 증기 차단 코팅의 단점을 극복한다. 본 발명은, 높은 상대 습도에서 리튬-포타슘 코폴리실리케이트를 함유하는 코팅 용액을 사용해서, 중합체 기판에 개선된 증기, 가스, 및/또는 방향 차단 특성을 제공하는 방법을 포함한다. 본 발명은 개선된 코팅 물품뿐만 아니라 새로운 기판용 코팅 용액도 제공한다. 본 방법에 사용된 코팅 용액은, 높은 상대 습도에서 순수한 포타슘 폴리실리케이트와 비교해서 우수한 증기, 가스 및 방향 차단 특성을 제공하고, 순수한 리튬 폴리실리케이트와 비교해서 현저히 감소된 풍해율을 나타낸다.The present invention overcomes the disadvantages of prior art vapor barrier coatings. The present invention includes a method of providing improved vapor, gas, and / or aroma barrier properties to a polymer substrate using a coating solution containing lithium-potassium copolysilicate at high relative humidity. The present invention provides new coating solutions for substrates as well as improved coating articles. The coating solution used in the process provides superior vapor, gas and fragrance barrier properties at high relative humidity compared to pure potassium polysilicate and exhibits a significantly reduced wind rate compared to pure lithium polysilicate.

Ⅰ. I. 정의Justice

"증기(vapor)"라는 용어는 수증기와 같이 부분 압력에서의 액체를 의미한다. "가스(gas)"라는 용어는 산소, 질소, 이산화탄소 등을 포함한다. "방향(aroma)"은 멘톨(menthol) 등과 같이 향기가 있는 물질을 포함한다. 단순화를 위해, 여기에 사용되는 것처럼, "증기 차단제(vapor barrier)"라는 용어는 본래 정의된 증기뿐만 아니라 가스 및 방향을 의미하는 것으로 해석될 수 있다.The term "vapor" means a liquid at partial pressure, such as water vapor. The term "gas" includes oxygen, nitrogen, carbon dioxide, and the like. "Aroma" includes fragrant substances such as menthol and the like. For simplicity, as used herein, the term "vapor barrier" may be interpreted to mean gas and aroma as well as vapor as originally defined.

여기 사용되는 것과 유사하게, "용액(solution)"이라는 용어는 콜로이드 분산액과 현탁액(suspension)을 포함하는 것으로 해석된다. "콜로이드 분산액 또는 현탁액"은 액체 내 입자의 임의의 분산 또는 현탁을 뜻하며, 이러한 입자는 가라앉지 않는 분자 스케일보다 크다. 일반적으로, 본 발명의 현탁액 또는 분산액의 입자 크기는 약 10 내지 약 50,000 옹스트롬이다. 여기에 사용된 바와 같이 "코팅 용액"이란 가라앉지 않고, 기판에 상기 고형체를 도포하는데 사용하는 용해되거나 부유된 고형체를 함유하는 액체를 뜻한다.Similar to the term used herein, the term "solution" is to be interpreted to include colloidal dispersions and suspensions. "Colloidal dispersion or suspension" means any dispersion or suspension of particles in a liquid, which particles are larger than the non-sinkable molecular scale. In general, the particle size of the suspension or dispersion of the present invention is about 10 to about 50,000 angstroms. As used herein, "coating solution" means a liquid that does not sink and contains a dissolved or suspended solid that is used to apply the solid to a substrate.

Ⅱ. II. 본 발명The present invention

본 발명의 방법은, 리튬과 포타슘 코폴리실리케이트를 함유하는 차단 코팅 용액으로 중합체 기판을 코팅하는 단계를 특히 포함한다. 상기 코팅 용액은, 코폴리실리케이트, 즉 두 개의 서로 다른 알칼리 금속 폴리실리케이트의 혼합물을 포함한다. 보다 구체적으로, 이러한 코팅 용액은 리튬 폴리실리케이트와 포타슘 폴리실리케이트의 혼합물로부터 생성된다. 이러한 코팅 용액은 일반 화학식이 (Li2O)x(K2O)1-x(SiO2)y{Li2O의 몰분율은 x이고, SiO2 대 M2O의 몰비는 y임}인 코폴리머실리케이트를 특징으로 한다. 본 발명의 방법에 유용한 코팅 용액에서, 코-폴리실리케이트는, x가 1 미만이면, y는 1 내지 10이고, 또는 x가 1 이면, y는 4.6보다 큰 것이다. (즉 x는 0과 1사이이고, y는 1 내지 10인 경우로 청구항 2, 17, 22에 해당하는 경우) The method of the present invention particularly includes coating the polymer substrate with a barrier coating solution containing lithium and potassium copolysilicate. The coating solution comprises a copolysilicate, ie a mixture of two different alkali metal polysilicates. More specifically, this coating solution is produced from a mixture of lithium polysilicate and potassium polysilicate. This coating solution has a general formula of (Li 2 O) x (K 2 O) 1-x (SiO 2 ) y {the mole fraction of Li 2 O is x and the molar ratio of SiO 2 to M 2 O is y} It is characterized by a polymer silicate. In coating solutions useful in the methods of the present invention, the co-polysilicate is one with x being less than 1, y being from 1 to 10, or if x being from 1, y is greater than 4.6. (I.e. x is between 0 and 1 and y is 1 to 10, corresponding to claims 2, 17 and 22)

상술된 방법에 사용하는 새로운 특정 코팅 용액은 상기 화학식{x가 1 미만이면, y는 4.6보다 크고, y가 1 내지 10이면, x는 0.5보다 큼}으로 제공된다. (즉 x는 0과 0.5 사이 이고, y는 4.6보다 크고 최대 10이거나, x는 0.5 내지 1 미만이고, y는 1내지 10인 경우로 청구항 1, 16에 해당하는 경우) 보다 바람직하게, 본 발명의 새로운 코팅 용액은 x 값이 0.5 내지 1 이고, y 값은 4.6 내지 10 인 것을 특징으로 한다. (즉 x는 0 내지 1 미만 이고, y는 4.6 내지 10인 경우로 청구항 3, 18, 23에 해당하는 경우) The new specific coating solution for use in the process described above is provided by the above formula {where x is greater than 4.6 if x is less than 1 and x is greater than 0.5 if y is 1 to 10). (Ie x is between 0 and 0.5, y is greater than 4.6 and up to 10, or x is from 0.5 to less than 1 and y is from 1 to 10, corresponding to claims 1 and 16) More preferably, the present invention The new coating solution of is characterized in that the x value is 0.5 to 1, the y value is 4.6 to 10. (I.e. x is less than 0 to 1 and y is 4.6 to 10, corresponding to claims 3, 18 and 23)

본 발명의 새로운 코팅 용액뿐만 아니라, 본 방법에 유용한 코팅 용액은, 표면 장력을 줄이는 적당한 계면활성제를 또한 포함할 수 있다. 계면활성제는 음이온성, 양이온성 및 비이온성일 수 있고, 각 타입의 많은 계면활성제는 상업적으로 구입 가능하다. 본 방법에 유용한 계면활성제와 본 발명의 용액은 비이온성인 것이 바람직하다. 상기 조성물에 포함되는 적당한 계면활성제는 건조된 코팅이 잔류 계면활성제에 의해 손상되지 않도록 충분히 낮은 임계 미셀 농도(critical micelle concentration)를 갖는다. 가장 바람직하게, 계면활성제는 아세틸렌 글리콜(acetylenic glycol)(예를 들면, Air Products 사에 의해 상업적으로 제공되는 것과 같음)과 알킬 에톡실레이트(alkyl ethoxylate)(Hoechest Celanese와 기타 많은 다른 회사에 의해 상업적으로 제공되는 것과 같음)로 구성되는 그룹으로부터 선택된다. 코팅 용액 또는 조성물에 첨가되는 계면활성제의 양은, 선택된 특정 계면활성제에 의존하지만, 건조 코팅의 성능을 떨어뜨리지 않으면서, 이와 동시에 중합체 기판을 적심(wetting)하는데 필요한 최소량이 되어야 한다. 예를 들면, 전형적인 계면활성제의 양은 아세틸렌 글리콜 또는 알킬 에톡실래이트의 약 0.1% 이하일 수 있다.In addition to the novel coating solutions of the present invention, coating solutions useful in the present method may also include suitable surfactants that reduce surface tension. Surfactants can be anionic, cationic and nonionic, and many surfactants of each type are commercially available. It is preferred that the surfactants useful in the process and the solutions of the invention are nonionic. Suitable surfactants included in the composition have a critical micelle concentration that is low enough so that the dried coating is not damaged by residual surfactant. Most preferably, the surfactant is commercially available from acetylenic glycol (e.g. as commercially provided by Air Products) and alkyl ethoxylate (Hoechest Celanese and many other companies). The same as that provided by " The amount of surfactant added to the coating solution or composition depends on the particular surfactant selected, but at the same time should be the minimum amount required to wet the polymer substrate without degrading the performance of the dry coating. For example, the amount of typical surfactant may be about 0.1% or less of acetylene glycol or alkyl ethoxylate.

본 발명에 따른 전형적인 코팅 용액은 무색 및 투명한 것이 바람직하다. 본 발명의 코팅 용액은 상업적으로 구입 가능한 리튬 폴리실리케이트와 포타슘 폴리실리케이트 용액으로부터 제조될 수 있다. 예를 들면, 상업적으로 구입 가능한 리튬 폴리실리케이트의 콜로이드 현탁액은, 본 발명의 코팅을 만들기 위해 상업적으로 구입 가능한 포타슘 폴리실리케이트의 콜로이드 현탁액과 혼합될 수 있다. 상업적으로 구입 가능한 폴리실리케이트를 생성하기 위해 사용되는 "모체" 물품을 사용함으로써, 본 발명의 코팅 용액을 제조할 수 있다는 사실을 주지해야 한다. 이러한 제조 방법이 잘 알려져 있지만, 리튬과 포타슘 폴리실리케이트 용액의 상업적 이용가능성의 견지에서 볼 때는 불필요하다.Typical coating solutions according to the invention are preferably colorless and transparent. The coating solution of the present invention can be prepared from commercially available lithium polysilicate and potassium polysilicate solutions. For example, a colloidal suspension of commercially available lithium polysilicate may be mixed with a colloidal suspension of commercially available potassium polysilicate to make the coating of the present invention. It should be noted that the coating solution of the present invention can be prepared by using the "parent" article used to produce commercially available polysilicates. Such methods of preparation are well known, but are unnecessary in view of the commercial availability of lithium and potassium polysilicate solutions.

아래 예 1에 설명된 것처럼, Inobond(등록상표) Li 2043(van Baerle & Cie AG)를 갖는 상업적으로 구입 가능한 하나의 예시적 제품은, 최대 24.5 중량%의 이산화규소와 최대 3.0 중량%의 산화리튬을 포함하는 리튬 폴리실리케이트의 수성 콜로이드 현탁액이다. 다른 유용한 제품은, K-4009(등록상표)(van Baerle & Cie AG)를 갖고, 최대 26.8 중량%의 이산화규소와 최대 13 중량%의 산화 포타슘을 포함하는 수성 콜로이드 현탁액이다. 이러한 구성 성분은 바람직한 고형체 함량을 생성하도록 물과 혼합된다.As illustrated in Example 1 below, one exemplary commercially available product having Inobond® Li 2043 (van Baerle & Cie AG) is up to 24.5 wt% silicon dioxide and up to 3.0 wt% lithium oxide It is an aqueous colloidal suspension of lithium polysilicate comprising a. Another useful product is an aqueous colloidal suspension having K-4009® (van Baerle & Cie AG) and containing up to 26.8 wt% silicon dioxide and up to 13 wt% potassium oxide. These components are admixed with water to produce the desired solids content.

건조된 코팅 중 SiO2:M2O의 몰 비(y)는 개시하는 알칼리 금속 폴리실리케이트 중 SiO2:Li2O와 SiO2:K2O의 몰비로 결정될 수 있다. 그렇지만, 코폴리실리케이트 코팅 중 전체적인 SiO2:M2O의 몰비를 바꾸고자 할 수 있다. 이것은 코팅 용액에 콜로이드 이산화규소의 수성 현탁액을 첨가함으로써 실행할 수 있다. 아래 예 4에 기술된 것처럼, Ludox(등록상표) AS-30(DuPont Specialty Chemicals)를 갖는 상업적으로 구입 가능한 하나의 예시적 제품은 30 중량%의 고형체를 포함하는 이산화규소의 수성 콜로이드 현탁액이다. 이러한 콜로이드 분산액은 Ludox(등록상표)(DuPont Specialty Chemicals)와 Klebosol(등록상표)(Societe Francaise Hoechst)를 포함하는 다양한 등록상표 하에 구입 가능하다.The molar ratio y of SiO 2 : M 2 O in the dried coating may be determined by the molar ratio of SiO 2 : Li 2 O and SiO 2 : K 2 O in the starting alkali metal polysilicate. However, one may wish to change the molar ratio of SiO 2 : M 2 O throughout the copolysilicate coating. This can be done by adding an aqueous suspension of colloidal silicon dioxide to the coating solution. As described in Example 4 below, one exemplary commercially available product having Ludox® AS-30 (DuPont Specialty Chemicals) is an aqueous colloidal suspension of silicon dioxide comprising 30% by weight solids. Such colloidal dispersions are commercially available under various trademarks, including Ludox® (DuPont Specialty Chemicals) and Klebosol® (Societe Francaise Hoechst).

본 발명의 코팅 용액에 전형적으로 유용한 고형체의 함량은 약 25 중량%의 고형체로, 바람직한 고형체 함량은 사용된 코팅 방법에 전적으로 의존하며, 선택된 기판에 건조 코팅의 원하는 코팅 두께를 얻기 위해 이 기술 분야에 잘 알려진 기술을 통해 쉽게 조절될 수 있다. 예를 들면, 얇은 필름이나 시트 상의 코팅은 약 200 내지 약 500nm인 것이 바람직하고, 약 300nm인 것이 보다 바람직하다. 강성 또는 반 강성의 용기 상에 있는 코팅은 약 100 내지 약 1000nm의 건조 코팅인 것이 바람직하다, 이러한 조절은 이 기술 분야〔예를 들면, 캐나다 특허 번호 제 993,738호 참조에 잘 알려져 있다,The content of solids typically useful in the coating solution of the present invention is about 25% by weight of solids, with the preferred solids content being entirely dependent on the coating method used, in order to obtain the desired coating thickness of the dry coating on the selected substrate. It can be easily adjusted through techniques well known in the art. For example, the coating on the thin film or sheet is preferably about 200 to about 500 nm, more preferably about 300 nm. The coating on the rigid or semi-rigid container is preferably a dry coating of about 100 to about 1000 nm, such adjustments are well known in the art [see, for example, Canadian Patent No. 993,738,

다음으로, 증기 차단 코팅 혼합물은 교반 및, 선택적으로 여과 시간을 거친다. 선택적으로, 계면활성제는 코팅 용액의 표면 장력을 줄이기 위해 이 단계에서 첨가될 수 있다. 예를 들면, 상업적으로 구입 가능한 Genapol(등록상표) 26-L-60N의 비이온성 계면활성제(Hoechst Celanese) 또는 Genapol(등록상표) UD050 [Hoechst]와 Dynol(등록상표) 604와 같은 등록상표로 대표되는 다른 계면활성제가 이 단계에서 첨가될 수 있다. 이와 같이, 증기 차단 코팅 용액은 중합체 표면 또는 기판에 쉽게 도포될 수 있다.The vapor barrier coating mixture is then subjected to stirring and, optionally, filtration time. Optionally, a surfactant may be added at this stage to reduce the surface tension of the coating solution. For example, commercially available nonionic surfactants (Hoechst Celanese) or Genapol® UD050 [Hoechst] and Dynol® 604 are commercially available. Other surfactants may be added at this stage. As such, the vapor barrier coating solution can be readily applied to the polymer surface or substrate.

본 발명의 리튬-포타슘 코폴리실리케이트 코팅은, 산소, 이산화탄소, 질소 등과 같은 증기에 대한 물품의 투과성을 개선(즉, 감소)시키도록, 다양한 중합체 표면과 물품에 사용할 수 있다. 전형적인 유기 방향제 및 증기는, d-리모넨(d-limonene), 신남알데하이드(cinnamaldehyde), 바닐린(vanillin), 멘톨, 가솔린, 향수 향기 등을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 이러한 코팅은 물품 또는 기판을 제조하는데 사용되는 중합체가 원하는 도포에 대해 증기, 가스, 또는 방향의 충분한 불투과성을 제공하지 못하는 곳에 특히 유리하다.The lithium-potassium copolysilicate coatings of the present invention can be used on various polymer surfaces and articles to improve (ie, reduce) the permeability of the article to vapors such as oxygen, carbon dioxide, nitrogen, and the like. Typical organic fragrances and vapors include, but are not limited to, d-limonene, cinnamaldehyde, vanillin, menthol, gasoline, perfume scent, and the like. Such coatings are particularly advantageous where the polymer used to make the article or substrate does not provide sufficient impermeability of vapor, gas, or aroma to the desired application.

상기 기술된 코팅 용액으로 코팅하고자 하는 적당한 기판는, 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)(PET)와 같은 폴리에스테르와, 에틸렌과 노르보르넨(norbornene)의 공중합체[미국 특허 번호 5,087,677]와 같은 폴리올레핀, 특히 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리에틸렌 및 시클로올레핀(COC)과, 나일론과 같은 폴리아미드를 포함하는 중합체로 형성되는 기판을 포함한다. 이러한 코팅으로 코팅되는 물품은, 중합체 필름 및 시트, 강성 및 반-강성의 용기 및 다른 표면을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 특히, 본 발명에 따른 바람직한 코팅용 물품은, 폴리프로필렌 필름, PET 필름, 나일론 필름, 음식 제품(예를 들면, 가축육, 가금육 등)을 덮는데 사용되는 필름, 음료수병, 플라스틱 용기, 단지(jars), 투명 포장(blisterpack) 및 상술된 중합체로 만들어진 포장재(lidstocks)를 포함한다.Suitable substrates to be coated with the coating solutions described above include polyesters such as poly (ethylene terephthalate) (PET) and polyolefins such as copolymers of ethylene and norbornene [US Pat. No. 5,087,677], in particular poly Substrates formed from a polymer comprising propylene, polystyrene, polyethylene and cycloolefins (COC) and polyamides such as nylon. Articles coated with such coatings include, but are not limited to, polymeric films and sheets, rigid and semi-rigid containers, and other surfaces. In particular, preferred coating articles according to the invention are films, beverage bottles, plastic containers, jars used to cover polypropylene films, PET films, nylon films, food products (eg, livestock meat, poultry meat, etc.) jars, blisterpacks and lidstocks made of the polymers described above.

본 발명의 조성물에 의해 코팅하고자 하는 중합체 물품은 전처리되지 않을 수 있다. 선택적으로, 필름 또는 병과 같은 중합체 물품은 다음의 예 1에 기술된 바와 같이 차단 코팅에 의한 적심(wetting)과 접착을 개선하도록 제 1 플라즈마 처리가 될 수 있다. 대안적으로, 중합체 물품은 산업분야에 널리 사용되는 코로나(corona) 방전 처리 방법을 통해 코로나 처리될 수 있다. 중합체의 코로나 처리를 통해 중합체 위의 코팅이 적절하게 적심되지 못하는 경우에, 적당한 프라이머(primer)가 중합체 물품으로 제일 먼저 도포될 수 있다. 예를 들면, 폴리프로필렌의 경우, 폴리(비닐 알콜) 또는 폴리(하이드록시스티렌)의 프라이머 용액은 중합체상에 차단 코팅 용액의 적심을 개선하는데 사용될 수 있다.The polymeric article to be coated with the composition of the present invention may not be pretreated. Optionally, the polymeric article, such as a film or bottle, may be subjected to a first plasma treatment to improve wetting and adhesion by the barrier coating as described in Example 1 below. Alternatively, the polymeric article may be corona treated via a corona discharge treatment method widely used in the industry. If the coating on the polymer is not adequately wetted through corona treatment of the polymer, a suitable primer may be applied first to the polymer article. For example, in the case of polypropylene, a primer solution of poly (vinyl alcohol) or poly (hydroxystyrene) can be used to improve the wetting of the barrier coating solution onto the polymer.

또한, 중합체는 본 발명의 코팅 용액을 도포하기 전, 화염 처리되거나 화학 에칭되며, 산화될 수 있다.In addition, the polymer may be flame treated or chemically etched and oxidized prior to applying the coating solution of the present invention.

기판은 적어도 일 측면 상에 가열 밀착 층(heart seal layer)을 포함하는 필름일 수 있다. 가열 밀착 층은 에틸렌-프로필렌 공중합체(copolymer) 또는 에틸렌-프로필렌-부틸렌 삼중합체(terpolymer)로 이루어질 수 있다. 따라서, 코팅 용액은 가열 밀착 층의 표면에 도포된다. 대안적으로, 필름이 가열 밀착 층으로 코팅된 일측면을 포함하는 곳에, 본 발명의 코팅 용액은 가열 밀착 층으로 코팅된 표면과 반대의 필름 표면에 도포될 수 있다. 중합체 기판 또는 물품은 보호용 상부코팅 층(topcoat layer)을 또한 포함할 수 있다. 본 발명의 코팅은 상부코팅 층 위에 도포될 수 있다.The substrate may be a film comprising a heat seal layer on at least one side. The heat tight layer may consist of an ethylene-propylene copolymer or an ethylene-propylene-butylene terpolymer. Thus, the coating solution is applied to the surface of the heat tight layer. Alternatively, where the film comprises one side coated with a heat tight layer, the coating solution of the present invention may be applied to the film surface opposite to the surface coated with the heat tight layer. The polymeric substrate or article may also include a protective topcoat layer. The coating of the present invention may be applied over the top coating layer.

본 발명의 코팅은 당업자에게 알려진 종래의 코팅 기술에 의해, 선택 중합체 표면이나 물품에 도포될 수 있다. 이러한 기술은, 롤 코팅, 스프레이 코팅 및 딥(dip) 코팅 기술을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 롤 코팅 기술은, 로드(rod), 역(reverse) 롤, 정회전 롤, 에어 나이프(air knife), 나이프 오버 롤(knife over roll), 블레이드, 그라비어 인쇄(gravure) 및 슬롯 다이 코팅 방법을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 이러한 타입의 코팅 방법에 대한 일반적인 기술은, 현대 코팅 및 건조 기술(Modern Coating and Drying Techniques)(1992년 뉴욕)(E. Cohen and E. Gutoff, eds; VCH Publishers)과, 웹을 처리하고 변화시키는 기술 및 장치(Web Processing and Converting Technology and Equipment)(1984년 뉴욕)(D. Satas, ed; Van Nostrand Reinhold)와 같은 글에서 발견될 수 있다. 3 차원 물품은 스프레이 코팅 또는 딥 코팅을 통해 코팅될 수 있다. 도포 방법은, 당업자에 의해 이들 및 이와 다른 잘 알려진 방법들 중에서 선택될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.The coatings of the present invention may be applied to selected polymer surfaces or articles by conventional coating techniques known to those skilled in the art. Such techniques include, but are not limited to, roll coating, spray coating, and dip coating techniques. Roll coating techniques include rod, reverse roll, forward roll, air knife, knife over roll, blade, gravure printing and slot die coating methods However, it is not limited thereto. Common techniques for this type of coating method include Modern Coating and Drying Techniques (New York, 1992) (E. Cohen and E. Gutoff, eds; VCH Publishers), It can be found in articles such as Web Processing and Converting Technology and Equipment (New York, 1984) (D. Satas, ed; Van Nostrand Reinhold). The three-dimensional article can be coated via spray coating or dip coating. The application method can be selected from these and other well known methods by one skilled in the art, but is not limited thereto.

코팅 후, 코팅된 물품은 실내 온도 또는 실내 온도보다 높은 선택 온도에서 건조되어야 한다. 건조 온도를 선택하는 것은 건조하기 위한 원하는 시간에 의존하고, 즉 가속되는 건조 시간은, 건조하기 위해 더 오랜 시간이 허용되면 필요하지 않게 될 높은 온도에서 이루어질 수 있다. 당업자는 원하는 대로 오븐 온도와 건조 시간을 쉽게 조절할 수 있다. 건조된 증기 차단 코팅의 성능은 25 내지 200℃의 건조 온도에 영향을 받지 않는다. 본 발명의 코팅 및 방법의 중요한 이점은, 낮은 건조 온도(100℃ 미만)에 의해 이러한 공정을 이 축 배향 폴리프로필렌(BOPP) 필름 공정의 요구조건과 일치한다는 점이다.After coating, the coated article must be dried at room temperature or a selection temperature higher than room temperature. The choice of drying temperature depends on the desired time to dry, ie the accelerated drying time can be made at a higher temperature which would not be necessary if longer times were allowed to dry. One skilled in the art can easily adjust the oven temperature and drying time as desired. The performance of the dried vapor barrier coating is not affected by the drying temperature of 25 to 200 ° C. An important advantage of the coatings and methods of the present invention is that the low drying temperatures (<100 ° C.) make this process consistent with the requirements of the biaxially oriented polypropylene (BOPP) film process.

본 발명의 조성물과 방법은 다음 예를 통해 추가 설명되고, 이러한 예는 본 발명의 범위를 제한하고자 하지 않는다.The compositions and methods of the present invention are further described through the following examples, which are not intended to limit the scope of the present invention.

( 실시예) ( Example)

예 1: 이 축 배향 PET 필름에 대한 코폴리실리케이트 코팅 내 산화리튬 몰분율의 변화Example 1: Changes in the lithium oxide mole fraction in the copolysilicate coating for this axially oriented PET film

A. 코팅 용액의 제조A. Preparation of Coating Solution

본 발명에 대한 일련의 7가지 리튬-포타슘 코폴리실리케이트 차단 코팅 용액이 표 1에 나타낸 것처럼 제조되었다. 본 발명의 상기 폴리실리케이트 코팅 조성물은 코폴리실리케이트 (Li2O)x(K2O)1-x(SiO2)y 내 Li2O의 몰분율 x로 표현되고, x는 0 내지 1이다. 교반을 계속 하면서, 3.0% w/w Li2O와 24.5% w/w SiO2를 갖는 Inobond(등록상표) Li 2043 리튬 폴리실리케이트 용액(van Baerle & Cie AG)은 물과 혼합되었다. 13.0% w/w K2O와 26.85% w/w SiO2를 갖는 K-4009 포타슘 폴리실리케이트 용액(van Baerle & Cie AG)은 리튬 폴리실리케이트 용액에 첨가되었다. 그 후, Genapol(등록상표) 26-L-60N 비이온성 계면활성제(Hoechst Celanese)는 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)(PET) 기판의 적심을 개선하기 위해 1 중량%의 용액으로 첨가되었다. 표 1의 각 코팅 혼합물이 교반된 다음 규조토를 통해 여과되었다. 이와 같이 얻어진 코팅 용액은 15%의 전체 고형체와 0.01%의 계면활성제를 포함했다. SiO2:M2O 몰비 y는, x=0에서 3.24 내지 x=1.0에서 4.05의 범위를 가졌다.A series of seven lithium-potassium copolysilicate barrier coating solutions for the present invention was prepared as shown in Table 1. The polysilicate coating composition of the present invention is represented by the mole fraction x of Li 2 O in copolysilicate (Li 2 O) x (K 2 O) 1-x (SiO 2 ) y , where x is 0 to 1. With continued stirring, Inobond® Li 2043 lithium polysilicate solution (van Baerle & Cie AG) with 3.0% w / w Li 2 O and 24.5% w / w SiO 2 was mixed with water. K-4009 potassium polysilicate solution (van Baerle & Cie AG) with 13.0% w / w K 2 O and 26.85% w / w SiO 2 was added to the lithium polysilicate solution. Genapol® 26-L-60N nonionic surfactant (Hoechst Celanese) was then added in a 1 wt% solution to improve the wetting of the poly (ethylene terephthalate) (PET) substrate. Each coating mixture of Table 1 was stirred and filtered through diatomaceous earth. The coating solution thus obtained contained 15% total solids and 0.01% surfactant. The SiO 2 : M 2 O molar ratio y ranged from 3.24 at x = 0 to 4.05 at x = 1.0.

B. 코팅된 필름 제조B. Coated Film Preparation

10.16cm(4 인치)의 원이 PET 필름{Hoechst Diafoil, Hostaphan(등록상표) 2400, 0.0013cm(0.5 mil) 두께}으로부터 메스를 이용해서 절단되었다. 필름 상의 모든 먼지는 깨끗하고 여과된 공기를 분사함으로써 제거되었다. 그 후, 샘플은 코폴리실리케이트 코팅 용액에 의한 적심과, 건조 코폴리실리케이트 코팅의 접착을 개선시키도록 플라스마 처리되었다. 플라스마 처리는 산소 2 토르(Torr)에서 50%의 동력으로 작동되는 플라스마 프린(Plasma Preen) 마이크로파 반응기를 사용하여 수행되었다. 처리 시간은 5초였다. 약 10g의 코팅 용액은 10초 동안 2000rpm으로 회전하기 전, PET 필름에 분산되었다. 코팅 필름은 50℃로 유지되는 오븐에서 최대 30초 동안 건조되었다.A 10.16 cm (4 inch) circle was cut using a scalpel from a PET film (Hoechst Diafoil, Hostaphan® 2400, 0.5 mil thickness). All dust on the film was removed by blowing clean, filtered air. The sample was then plasma treated to improve the wetting with the copolysilicate coating solution and the adhesion of the dry copolysilicate coating. Plasma treatment was carried out using a Plasma Preen microwave reactor operated at 50% power at 2 Torr of oxygen. The treatment time was 5 seconds. About 10 g of the coating solution was dispersed in the PET film before rotating at 2000 rpm for 10 seconds. The coating film was dried for up to 30 seconds in an oven maintained at 50 ° C.

몇 가지 코팅된 필름 샘플이 표 1에 기술된 각각의 코팅 용액을 이용해서 제조되었다. 별도의 샘플은, 가속화된 시효(aging)/흐림(haze) 측정 및 상대 습도 함수로 산소 투과율(OTR)을 측정하기 위해 선택되었다.Several coated film samples were prepared using the respective coating solutions described in Table 1. Separate samples were chosen to measure oxygen permeability (OTR) as a function of accelerated aging / haze measurement and relative humidity.

C. 흐림 형성(haze formation) 측정C. Haze formation measurement

광학 흐림은 ASTM D 1003-61에 따라 분광광도계(MacBeth Color-Eye 7000)를 이용해서 측정되었다. 샘플은, 스핀-코팅(spin-coating) 후 곧바로 특징이 기술된 다음, 80℃와 85%의 상대습도로 유지된 환경 챔버(Tenney TH Jr.)에 놓여졌다. 샘플은 2주 동안 흐름을 측정하기 위해 챔버로부터 주기적으로 제거되었다.Optical blur was measured using a spectrophotometer (MacBeth Color-Eye 7000) according to ASTM D 1003-61. The samples were placed in an environmental chamber (Tenney TH Jr.) maintained at 80 ° C. and 85% relative humidity immediately after spin-coating. Samples were periodically removed from the chamber to measure flow for two weeks.

풍해에 의한 초기 선형 흐림 형성율은, %흐림 대 시간 그래프에 대한 최소 제곱법(least-squares fit)을 통해 계산되었다. 시간이 더 경과하면, % 흐림은 일정치를 나타내는데, 이러한 일정치는 코폴리실리케이트 코팅 중 리튬 함량과 비례한다. 도 1은 코팅 조성물에 대한 초기 흐림 진행율의 의존성을 나타낸다. 흐림율은 증가되는 리튬 함량과 비례해서 증가한다.The initial linear cloud formation rate due to wind damage was calculated using the least-squares fit on the% cloud versus time graph. Over time,% clouding represents a constant, which is proportional to the lithium content in the copolysilicate coating. 1 shows the dependence of the initial clouding progress on the coating composition. The clouding rate increases in proportion to the increased lithium content.

D. 산소 투과율 측정D. Oxygen Permeability Measurement

코팅된 필름 샘플의 차단 성능은 OTR을 측정함으로써 평가되었다. OTR의 측정은 모콘 옥스트랜(Mocon Oxtran) 2000 기기를 사용하여 실행되었다. 표 2는, 0.0013cm(0.5 mil)의 PET 필름 위의 일련의 (Li2O)x(K2O)1-x(SiO2)y 코폴리실리케이트 차단 코팅에 대해, 30℃에서의 OTR 값(OTR 단위: cm3/[m2 atm day]) 대 상대습도를 나타낸다.The barrier performance of the coated film sample was evaluated by measuring the OTR. OTR measurements were performed using a Mocon Oxtran 2000 instrument. Table 2 shows OTR values at 30 ° C. for a series of (Li 2 O) x (K 2 O) 1-x (SiO 2 ) y copolysilicate barrier coatings on a 0.0013 cm (0.5 mil) PET film. (OTR unit: cm 3 / [m 2 atm day]) versus relative humidity.

소량의 리튬(x0.34)을 함유하는 코폴리실리케이트 코팅은 높은 습도에서 차단 성능의 심각한 손실을 겪는다. 코폴리실리케이트 코팅(0.5x1)은 높은 습도에서 PET 필름에 우수한 차단 성능을 제공하지만, 도 1에 도시된 것처럼, 리튬 폴리실리케이트 코팅과 비교해서 풍해에 대한 취약성을 상당히 감소시킨다.Small amount of lithium (x Copolysilicate coatings containing 0.34) suffer a significant loss of barrier performance at high humidity. Copolysilicate Coating (0.5) x 1) provides excellent barrier performance for PET films at high humidity, but significantly reduces wind-weakness as compared to lithium polysilicate coatings, as shown in FIG.

예 2: 이 축 배향 PET 필름 위 코폴리실리케이트 코팅 중 산화리튬 몰분율의 변화Example 2: Change in Lithium Oxide Mole Fraction in Copolysilicate Coatings on Biaxially Oriented PET Films

A. 용액의 제조A. Preparation of Solution

다음 방법과 표 3에 실려있는 양을 이용해서, 일련의 3가지 리튬-포타슘 코폴리실리케이트 차단 코팅 용액이 제조되었다. 예 1에서와 같이, x 값은 코폴리실리케이트 (Li2O)x(K2O)1-x(SiO2)y 내 Li2O의 몰분율 x를 나타낸다. 계속해서 교반하면서, Inobond(등록상표) Li 2043이 증류수와 혼합되었다. K-4009 포타슘 폴리실리케이트 용액이 교반 중에 리튬 폴리실리케이트 용액에 첨가되었다. 이와 같이 얻어진 코팅 용액은 총 10% 고형체를 포함했다. SiO2:M2O의 몰비 y는, x=0.33 일 때 3.51 내지 x=0.67 일 때 3.78의 범위를 가졌다. 개별적인 알칼리 금속 폴리실리케이트 10% 고형체를 함유하는 유사 용액이 비교 샘플로서 제조되었다.Using the following method and the amounts listed in Table 3, a series of three lithium-potassium copolysilicate barrier coating solutions were prepared. As in Example 1, the x value represents the mole fraction x of Li 2 O in the copolysilicate (Li 2 O) x (K 2 O) 1-x (SiO 2 ) y . With continued stirring, Inobond® Li 2043 was mixed with distilled water. K-4009 potassium polysilicate solution was added to the lithium polysilicate solution during stirring. The coating solution thus obtained contained a total of 10% solids. The molar ratio y of SiO 2 : M 2 O had a range of 3.51 to x78 when x = 0.33 to 3.78 when x = 0.67. Similar solutions containing individual alkali metal polysilicate 10% solids were prepared as comparative samples.

B. 코팅된 필름 제조B. Coated Film Preparation

10.16cm(4 인치)의 원이 이축 배향 PET 필름{Hoechst Diafoil, Hostaphan(등록상표) 2400, 0.0013cm(0.5 mil) 두께}으로부터 메스를 이용해서 절단되었다. 필름 상의 모든 먼지는 깨끗하고 여과된 공기의 분사함으로써 제거되었다. 그 후, 샘플은 산소 2 토르(Torr)에서 50%의 동력으로 작동되는 플라스마 프린 마이크로파 반응기를 사용하여 플라즈마 처리되었다. 처리 시간은 5초였다. 약 100g의 코팅 용액이 중합체 필름 위로 분산되었다. 350rpm일 때 2초간 전개되는 스핀 사이클에 이어, 2000rpm일 때 10초간의 스핀 사이클이 어어졌다. 코팅된 필름은 50℃로 유지되는 오븐 안에서 30초 동안 건조되었다. 몇 가지 코팅된 필름 샘플이 표 3에 기술된 각각의 코팅 용액으로 제조되었다.A 10.16 cm (4 inch) circle was cut using a scalpel from a biaxially oriented PET film (Hoechst Diafoil, Hostaphan® 2400, 0.0013 cm (0.5 mil) thickness). All dust on the film was removed by spraying clean, filtered air. The sample was then plasma treated using a plasma-print microwave reactor operated at 50% power at 2 Torr of oxygen. The treatment time was 5 seconds. About 100 g of coating solution was dispersed over the polymer film. The spin cycle developed for 2 seconds at 350 rpm followed by the spin cycle for 10 seconds at 2000 rpm. The coated film was dried for 30 seconds in an oven maintained at 50 ° C. Several coated film samples were made with each coating solution described in Table 3.

C. 산소 투과율 측정C. Oxygen Permeability Measurement

산소 투과율은 모콘 옥스트랜 2000 기기를 이용해서 측정되었다. 표 4는 상대 습도의 함수로서 코폴리실리케이트로 코팅된 PET 필름에 대한 산소 투과율 결과를 나타낸다. 기준점으로서, 코팅되지 않은 Hostaphan(등록상표) 2400 등급의 PET 필름{0.0013cm(0.5 mil)}은 30℃와 0%의 상대습도에서 테스트할 때 약 170cm3/[m2 day atm]의 산소 투과율을 갖는다. 이 예에 대한 OTR 감소는 예 1의 데이터보다 훨씬 두드러진다.Oxygen transmission was measured using a Mocon Oxtran 2000 instrument. Table 4 shows the oxygen transmission rate results for PET films coated with copolysilicate as a function of relative humidity. As a reference point, uncoated Hostaphan® 2400 grade PET film {0.0013 cm (0.5 mil)} had an oxygen transmission rate of about 170 cm 3 / [m 2 day atm] when tested at 30 ° C. and 0% relative humidity. Has The OTR reduction for this example is much more pronounced than the data of Example 1.

예 3: 이 축 배향 폴리프로필렌 필름 위에 있는 코폴리실리케이트 코팅 내 산화리튬 몰분율의 변화Example 3: Change of Lithium Oxide Mole Fraction in Copolysilicate Coating on This Axial Polypropylene Film

A. 용액의 제조A. Preparation of Solution

일련의 3가지 리튬-포타슘 코폴리실리케이트 차단 코팅 용액이 예 2에 기술된 것처럼 제조되었다. 개개의 알칼리 금속 폴리실리케이트의 10% 고형체를 함유하는 유사 용액이 비교 샘플로서 제조되었다. 또한, 수성 염기(base)에 있는 폴리(p-하이드록시스티렌)으로 구성되는 프라이밍 용액(priming solution)은, 100.0 ml의 용액을 만들기 위해 충분한 양의 증류수에 4.19g의 수산화리튬 일수화물(monohydrate)과, 1.00g의 중합체 등급인 폴리(p-하이드록시스티렌)을 교반하면서 순서대로 첨가됨으로써 제조되었다. 이와 같이 얻어진 용액은 0.1N의 수성 수산화리튬에 1 중량%의 폴리(p-하이드록시스티렌)을 함유했다.A series of three lithium-potassium copolysilicate barrier coating solutions was prepared as described in Example 2. Similar solutions containing 10% solids of the individual alkali metal polysilicates were prepared as comparative samples. In addition, a priming solution consisting of poly (p-hydroxystyrene) in an aqueous base is 4.19 g of lithium hydroxide monohydrate in a sufficient amount of distilled water to make a 100.0 ml solution. And 1.00 g of polymer grade poly (p-hydroxystyrene) were added by stirring in order. The solution thus obtained contained 1% by weight of poly (p-hydroxystyrene) in 0.1N aqueous lithium hydroxide.

B. 코팅된 필름 제조B. Coated Film Preparation

10.16cm(4 인치)의 원이 이축 배향 폴리프로필렌 필름{Trespaphan(등록상표) FND 30, 0.003cm(1.2 mil) 두께}으로부터 메스를 이용해서 절단되었다. 필름 상의 모든 먼지는 깨끗하고 여과된 공기를 분사함으로써 제거되었다. 그 후, 샘플은 산소 2 토르(Torr)에서 50%의 동력으로 작동되는 플라스마 프린 마이크로파 반응기를 사용하여 플라즈마 처리되었다. 처리 시간은 5초였다. 약 10g의 폴리(p-하이드록시스티렌) 프라이머 용액이 중합체 필름 위로 분산되었다. 350rpm일 때 2초간 전개되는 스핀 사이클에 이어, 2000rpm일 때 10초간의 스핀 사이클이 이어졌다. 프라이밍 필름(primed film)은 50℃로 유지되는 오븐에서 30초 동안 건조되었다. 이어서, 약 10g의 리튬-포타슘 코폴리실리케이트 차단 용액이 프라이밍된 중합체 필름 위로 분산되었다. 350rpm일 때 2초간 전개되는 스핀 사이클에 이어, 2000rpm일 때 10초간의 스핀 사이클이 이어졌다. 코팅된 필름은 50℃로 유지되는 오븐 안에서 30초 동안 건조되었다.A 10.16 cm (4 inch) circle was cut using a scalpel from a biaxially oriented polypropylene film (Trespaphan® FND 30, 0.003 cm (1.2 mil) thickness). All dust on the film was removed by blowing clean, filtered air. The sample was then plasma treated using a plasma-print microwave reactor operated at 50% power at 2 Torr of oxygen. The treatment time was 5 seconds. About 10 g of poly (p-hydroxystyrene) primer solution was dispersed over the polymer film. The spin cycle developed for 2 seconds at 350 rpm, followed by a spin cycle of 10 seconds at 2000 rpm. The primed film was dried for 30 seconds in an oven maintained at 50 ° C. Then, about 10 g of lithium-potassium copolysilicate blocking solution was dispersed over the primed polymer film. The spin cycle developed for 2 seconds at 350 rpm, followed by a spin cycle of 10 seconds at 2000 rpm. The coated film was dried for 30 seconds in an oven maintained at 50 ° C.

몇 가지 코팅된 필름 샘플이 표 3에 기술된 각각의 코팅 용액으로 제조되었다. 비교 샘플로서, 코폴리실리케이트 코팅 단계가 생략된 필름이 또한 제조되었다.Several coated film samples were made with each coating solution described in Table 3. As comparative samples, films were also prepared in which the copolysilicate coating step was omitted.

C. 산소 투과율 측정C. Oxygen Permeability Measurement

산소 투과율은 모콘 옥스트랜 2000 기기를 사용해서 측정되었다. 표 5는 상대 습도의 함수로서 코폴리실리케이트 차탄 코팅된 이 축 배향된 폴리프로필렌 필름{0.003cm(1.2 mil) 두께}에 대한 산소 투과율 결과를 나타낸다. 기준점으로서, 코팅되지 않은 FND 30 등급의 폴리프로필렌은, 30℃와 0%의 상대습도에서 테스트할 때 약 1700cm3/[m2 day atm]의 산소 투과율을 갖고, 이 값은 도 5에 도시된 바와 같이 프라이밍되었지만 코팅되지 않은 필름에 대해 얻은 값과 기본적으로 동일하다.Oxygen transmission was measured using a Morcon Oxtran 2000 instrument. Table 5 shows the oxygen permeability results for this axially oriented polypropylene film (1.2 mil thickness) of copolysilicate charcoal coated as a function of relative humidity. As a reference point, uncoated FND 30 grade polypropylene had an oxygen transmission of about 1700 cm 3 / [m 2 day atm] when tested at 30 ° C. and 0% relative humidity, which is shown in FIG. 5. Basically the same as the value obtained for the primed but uncoated film.

예 4: 동일량의 산화리튬과 산화포타슘을 포함하는 코폴리실리케이트 코팅에서 이산화규소 대 산화금속의 몰비 변화Example 4: Change in molar ratio of silicon dioxide to metal oxide in copolysilicate coatings containing equal amounts of lithium oxide and potassium oxide

예 1은 리튬 폴리실리케이트 차단 코팅에서 풍해에 의한 흐림 형성율이 포타슘 실리케이트를 첨가함으로써 감소될 수 있음을 증명한다. 그러나, 포타슘 실리케이트를 첨가하면, 높은 습도에서 리튬 실리케이트 코팅의 우수한 산소 차단 성능이 손상된다. 높은 습도에서 낮은 풍해율과 만족스런 차단 성능이 균형을 이루는 것은 약 등가 몰의 리튬-포타슘 코폴리실리케이트 혼합물을 이용해서 얻어진다.Example 1 demonstrates that the cloud formation rate due to wind damage in lithium polysilicate barrier coatings can be reduced by adding potassium silicate. However, adding potassium silicate impairs the good oxygen barrier performance of the lithium silicate coating at high humidity. The balance of low windage and satisfactory barrier performance at high humidity is achieved using about equivalent molar lithium-potassium copolysilicate mixtures.

K-4009 (SiO2:K2O=3.24)와 Li 2043(SiO2:Li2O=4.06)으로부터 생성된, 리튬:포타슘 몰비가 1인 코폴리실리케이트 차단 코팅은, SiO2:M2O의 몰비 y가 3.64 이다. 상기 실험에서, y는 (1) SiO2:K2O의 몰비가 높은 포타슘 폴리실리케이트 용액을 사용하거나, 또는 (2) 콜로이드 이산화규소를 첨가함으로써, 증가되었다. 제 1 접근 방식을 통해 본 발명의 코폴리실리케이트 코팅의 y가 3.64 로부터 4.0으로 증가되었다. y의 상한선은 상업적으로 구입 가능한 포타슘 폴리실리케이트 코팅 용액의 SiO2:K2O 몰비를 통해 정해졌다. 콜로이드 SiO2를 첨가하는 제 2 방법은 훨씬 더 높은 y 값을 갖는 용액이 제조되도록 한다.The copolysilicate barrier coating, produced from K-4009 (SiO 2 : K 2 O = 3.24) and Li 2043 (SiO 2 : Li 2 O = 4.06), has a SiO 2 : M 2 O The molar ratio y is 3.64. In this experiment, y was increased by using (1) a potassium polysilicate solution having a high molar ratio of SiO 2 : K 2 O, or (2) adding colloidal silicon dioxide. The first approach increased the y of the copolysilicate coating of the present invention from 3.64 to 4.0. The upper limit of y was determined through the SiO 2 : K 2 O molar ratio of commercially available potassium polysilicate coating solution. The second method of adding colloidal SiO 2 allows a solution with a much higher y value to be prepared.

A. 코팅 용액의 제조A. Preparation of Coating Solution

이 예에서, 리튬 폴리실리케이트 소스는 Inobond(등록상표) Li 2043 이었다. 포타슘 폴리실리케이트 소스는 8.30% w/w K2O와 20.8% w/w SiO2를 갖는 K-4009 또는 KASIL(등록상표) #1 포타슘 폴리실리케이트 용액(PQ Coporation) 중 하나였다. 콜로이드 이산화규소 소스는 표 6에 기술된 Ludox(등록상표)의 콜로이드 이산화규소 현탁액(DuPont Specialty Chemicals)의 목록으로부터 선택되었다. Dupont의 Ludox(등록상표) CL-X 이산화규소가 Al2O3 캡술에 싸였다. Klebasol(등록상표) 이라는 상표명으로 판매되는 동일한 물품은 Societe Francaise Hoechst로부터 구입 가능하다.In this example, the lithium polysilicate source was Inobond® Li 2043. Potassium polysilicate source was either K-4009 or KASIL® 1 potassium polysilicate solution (PQ Coporation) with 8.30% w / w K 2 O and 20.8% w / w SiO 2 . The colloidal silicon dioxide source was selected from the list of Ludox® colloidal silicon dioxide suspensions (DuPont Specialty Chemicals) described in Table 6. Dupont's Ludox® CL-X silicon dioxide was wrapped in Al 2 O 3 capsule. The same merchandise sold under the trade name Klebasol® is available from Societe Francaise Hoechst.

Li2O의 몰분율 x가 0.5이고, SiO2:M2O의 몰비 y가 서로 다른 일련의 리튬-포타슘 코폴리실리케이트 차단 코팅 용액이, 표 7에 기재된 양에 따라 제조되었다. 하나의 실험에서, SiO2:K2O의 몰비가 4인 포타슘 실리케이트 용액 KASIL(등록상표) #1이 사용되었다. 계속 교반하면서, 증류수, 포타슘 폴리실리케이트 용액, 리튬 폴리실리케이트 용액 및 Ludox(등록상표) 콜로이드 이산화규소가 순서대로 결합되었다. 이와 같이 얻어진 코팅 용액은, 총 10%의 고형체를 갖고, SiO2:M2O의 몰비 y는 3.64 내지 10.0 이였다. 알칼리 금속 폴리실리케이트 10% 고형체를 함유하고 부가적인 콜로이드 이산화규소를 함유하지 않는 유사한 용액이 비교 샘플로써 제조되었다.A series of lithium-potassium copolysilicate barrier coating solutions having a molar fraction x of Li 2 O and a molar ratio y of SiO 2 : M 2 O differing from each other was prepared according to the amounts shown in Table 7. In one experiment, a potassium silicate solution KASIL® # 1 with a molar ratio of SiO 2 : K 2 O was used. With continued stirring, distilled water, potassium polysilicate solution, lithium polysilicate solution and Ludox® colloidal silicon dioxide were combined in sequence. The coating solution thus obtained had a total of 10% solids, and the molar ratio y of SiO 2 : M 2 O was 3.64 to 10.0. Similar solutions containing alkali metal polysilicate 10% solids and no additional colloidal silicon dioxide were prepared as comparative samples.

B. 코팅된 필름 샘플 제조B. Coated Film Sample Preparation

10.16cm(4 인치)의 원이 이축 배향 PET 필름{Hoechst Diafoil, Hostaphan(등록상표) 2400, 0.0013cm(0.5 mil) 두께}으로부터 메스를 이용해서 절단되었다. 필름 상의 모든 먼지는 깨끗하고 여과된 공기를 분사함으로써 제거되었다. 그 후, 필름 샘플은 차단 코팅 용액에 의한 적심과 건조된 차단 코팅의 접착을 개선하도록 플라즈마 처리되었다. 플라즈마 처리는 산소 2 토르(Torr)에서 50%의 동력으로 작동되는 플라스마 프린 마이크로파 반응기를 사용하여 수행되었다. 처리 시간은 약 7초였다.A 10.16 cm (4 inch) circle was cut using a scalpel from a biaxially oriented PET film (Hoechst Diafoil, Hostaphan® 2400, 0.0013 cm (0.5 mil) thickness). All dust on the film was removed by blowing clean, filtered air. The film sample was then plasma treated to improve the soaking with the barrier coating solution and the adhesion of the dried barrier coating. Plasma treatment was performed using a plasma-print microwave reactor operated at 50% power at 2 Torr of oxygen. The treatment time was about 7 seconds.

약 10g의 코팅 용액이 중합체 필름 위로 분산되었다. 350rpm일 때 2초간 전개되는 스핀 사이클에 이어, 2000rpm일 때 10초간의 스핀 사이클이 이어졌다. 코팅된 필름은 50℃로 유지되는 오븐 안에서 30초 동안 건조되었다.About 10 g of coating solution was dispersed over the polymer film. The spin cycle developed for 2 seconds at 350 rpm, followed by a spin cycle of 10 seconds at 2000 rpm. The coated film was dried for 30 seconds in an oven maintained at 50 ° C.

C. 산소 차단 성능C. Oxygen Blocking Performance

산소 투과율은 모콘 옥스트랜 2000 기기를 사용해서 측정되었다. 샘플은 23℃와 50% 상대습도에서 테스트되었다. 표 8은, (Li2O)x(K2O)1-x(SiO2)y에서 산화리튬의 몰분율 x가 0.5인 일련의 리튬-포타슘 코폴리실리케이트 차단 코팅에 대한 산소 투과율을, SiO2:M2O의 몰비 y의 함수로서 나타낸다. 기준점으로서, 코팅되지 않은 0.0013cm(0.5 mil) 두께의 PET 필름은, 23℃와 50%의 상대습도에서 최대 115cm3/[m2 day atm]의 산소 투과율을 갖는다. 이러한 결과를 통해, SiO2:M2O의 몰비가 최대 10인 코폴리실리케이트 차단 코팅에서 우수한 차단 성능을 이룰 수 있음을 증명된다. 그러나, 만족스런 차단 성능을 이루는 SiO2:M2O의 몰비 범위는 콜로이드 이산화규소 소스가 무엇인가에 달려있다.Oxygen transmission was measured using a Morcon Oxtran 2000 instrument. Samples were tested at 23 ° C. and 50% relative humidity. Table 8 shows the oxygen transmission rates for a series of lithium-potassium copolysilicate barrier coatings with a lithium molar fraction x of 0.5 in (Li 2 O) x (K 2 O) 1-x (SiO 2 ) y , SiO 2. It is shown as a function of the molar ratio y of: M 2 O. As a reference point, an uncoated 0.513 mil thick PET film has an oxygen transmission rate of up to 115 cm 3 / [m 2 day atm] at 23 ° C. and 50% relative humidity. These results demonstrate that good barrier performance can be achieved in copolysilicate barrier coatings with molar ratios of SiO 2 : M 2 O up to 10. However, the molar ratio range of SiO 2 : M 2 O to achieve satisfactory blocking performance depends on what the colloidal silicon dioxide source is.

예 5: 이 축 배향 PET 필름에 있는 (LiExample 5: Li in this axially oriented PET film 22 O)O) xx (K(K 22 O)O) 1-x1-x (SiO(SiO 22 )) y y 코폴리실리케이트 코팅 내 SiOSiO in copolysilicate coating 22 :M: M 22 O 몰비 y와 LiO molar ratio y and Li 22 O의 몰분율 x의 동시 변화Simultaneous change in mole fraction x of O

A. 코팅 용액의 제조A. Preparation of Coating Solution

일련의 리튬-포타슘 코폴리실리케이트 차단 코팅 용액은 표 9에 실려있는 양에 따라 제조되었다. 계속 교반하면서, 증류수, K-4009 포타슘 폴리실리케이트 용액, Inobond(등록상표) Li 2043 리튬 폴리실리케이트 용액, 및 30%의 고형체(Dupont Specialty Chemicals)를 함유하는 Ludox(등록상표) AS-30 콜로이드 이산화규소 현탁액을 주어진 순서로 화합한다. 이와 같이 얻어진 코팅 용액은, 총 10%의 고형체를 갖고, 3.51 내지 13인 SiO2:M2O의 몰비 y값을 가졌다. 개별적인 알칼리 금속 폴리실리케이트 10% 고형체를 함유하는 유사 용액은 비교 샘플로써 제조되었다.A series of lithium-potassium copolysilicate barrier coating solutions were prepared according to the amounts listed in Table 9. With continued stirring, Ludox® AS-30 colloidal dioxide containing distilled water, K-4009 potassium polysilicate solution, Inobond® Li 2043 lithium polysilicate solution, and 30% solids (Dupont Specialty Chemicals) The silicon suspensions are combined in the given order. The coating solution thus obtained had a total of 10% solids and had a molar ratio y value of SiO 2 : M 2 O of 3.51 to 13. Similar solutions containing individual alkali metal polysilicate 10% solids were prepared as comparative samples.

B. 코팅 필름 샘플의 제조B. Preparation of Coating Film Samples

10.16cm(4 인치)의 원이 PET 필름{Hoechst Diafoil, Hostaphan(등록상표) 2400, 0.0013cm(0.5 mil) 두께}으로부터 메스를 이용해서 절단되었다. 필름 상의 모든 먼지는 깨끗하고 여과된 공기를 분사함으로써 제거되었다. 그 후, 샘플은 산소 2 토르(Torr)에서 50%의 동력으로 작동되는 플라스마 프린 마이크로파 반응기를 사용하여 플라즈마 처리되었다. 처리 시간은 5초였다. 약 10g의 코팅 용액은 중합체 필름에 분산되었다. 50rpm일 때 2초간 전개되는 스핀 사이클에 이어, 2000rpm일 때 10초의 스핀 사이클이 이어졌다. 코팅 필름은 50℃로 유지되는 오븐에서 약 30초 동안 건조되었다. 몇 가지 코팅된 필름 샘플이 표 9에 기술된 각각의 코팅 용액을 이용해서 제조되었다.A 10.16 cm (4 inch) circle was cut using a scalpel from a PET film (Hoechst Diafoil, Hostaphan® 2400, 0.5 mil thickness). All dust on the film was removed by blowing clean, filtered air. The sample was then plasma treated using a plasma-print microwave reactor operated at 50% power at 2 Torr of oxygen. The treatment time was 5 seconds. About 10 g of coating solution was dispersed in the polymer film. The spin cycle developed for 2 seconds at 50 rpm followed by a spin cycle of 10 seconds at 2000 rpm. The coating film was dried for about 30 seconds in an oven maintained at 50 ° C. Several coated film samples were prepared using the respective coating solutions described in Table 9.

C. 산소 투과율의 측정C. Measurement of Oxygen Permeability

산소 투과율은 모콘 옥스트랜 2000 기기를 사용하여 측정되었다. 표 10은, (Li2O)x(K2O)1-x(SiO2)y에서 다양한 SiO2:M2O의 몰비 y와, Li2O의 몰분율 x를 갖는 코폴리실리케이트 차단층으로 코팅된 이 축 배향 PET 필름{0.0013cm(0.5 mil)의 두께}에 대한 산소 투과율 결과를 나타낸다. 기준점으로서, 코팅되지 않은 Hostaphan(등록상표) 2400 등급의 PET 필름{0.0013cm(0.5 mil) 두께}은, 23℃와 0%의 상대습도에서 테스트할 때, 약 115cm3/[m2 day atm]의 산소 투과율을 갖는다.Oxygen transmission was measured using a Mocon Oxtran 2000 instrument. Table 10, (Li 2 O) x ( K 2 O) 1-x (SiO 2) in the y different SiO 2: a M molar ratio y of 2 O and co-polysilicate barrier having a mole fraction x of Li 2 O layer Oxygen permeability results for coated axially oriented PET film {thickness of 0.0013 cm (0.5 mil)}. As a reference point, an uncoated Hostaphan® 2400 grade PET film {0.0013 cm (0.5 mil) thickness}, when tested at 23 ° C. and 0% relative humidity, approximately 115 cm 3 / [m 2 day atm] It has an oxygen transmittance of

예 6: 이 축 배향 PET 필름에 대한 리튬-포타슘 코폴리실리케이트 차단 코팅의 롤 코팅(roll coating)Example 6: roll coating of lithium-potassium copolysilicate barrier coating on this axially oriented PET film

A. 코팅 용액의 제조A. Preparation of Coating Solution

계속 교반하면서, 8.30% w/w K2O와 20.8% w/w SiO2를 갖는 4,513g의 KASIL(등록상표) #1 포타슘 폴리실리케이트 용액(PQ Coporation)은 11,535g의 증류수와 혼합되었다. 교반하는 포타슘 폴리실리케이트 용액에 3,951g의 Inobond(등록상표) Li-2043 리튬 폴리실리케이트 용액이 첨가되었다. 이와 같이 얻어진 코팅 용액은 총 12%의 고형체 레벨을 가졌다. (Li2O)x(K2O)1-x(SiO2)y에서 x와 y값은 각각 0.5와 4.0이었다.With continued stirring, 4,513 g KASIL 占 (1 potassium polysilicate solution (PQ Coporation) with 8.30% w / w K 2 O and 20.8% w / w SiO 2 was mixed with 11,535 g of distilled water. To the stirring potassium polysilicate solution was added 3,951 g of Inobond® Li-2043 lithium polysilicate solution. The coating solution thus obtained had a solids level of 12% in total. The x and y values in (Li 2 O) x (K 2 O) 1-x (SiO 2 ) y were 0.5 and 4.0, respectively.

B. 코팅 필름의 제조B. Preparation of Coating Film

이 축 배향 PET 필름{Hoechst Diafoil, Hostaphan(등록상표) 2400, 0.0013cm(0.5 mil)}은 상술된 롤 코팅을 이용해서 200fpm(60.96m/min)의 속도로 코폴리실리케이트 용액으로 코팅되었다. 코로나 방전 처리는 코팅을 도포하기 바로 전에 필름 표면의 표면 에너지를 증가시키는데 사용되었다. 코팅의 도포는 단단한 고무 백킹 롤(backing roll)을 갖는 역 그라비어 구성의 그라비어 실린더를 이용해서 이루어졌다. 세라믹 코팅된 그라비어 실린더는, 롤 축에 60도의 각도로 배열된 인치(2.54cm) 당 220 라인을 갖는 셀 패턴(레이저로 조각됨)과 평방 인치 당 100억 입방 미크론의 이론적 셀 부피를 가졌다.This axially oriented PET film (Hoechst Diafoil, Hostaphan® 2400, 0.0013 cm (0.5 mil)) was coated with a copolysilicate solution at a rate of 200 fpm (60.96 m / min) using the roll coating described above. Corona discharge treatment was used to increase the surface energy of the film surface just before applying the coating. Application of the coating was done using a gravure cylinder of inverse gravure configuration with a rigid rubber backing roll. The ceramic coated gravure cylinder had a cell pattern (sculpted with a laser) with 220 lines per inch (2.54 cm) arranged at an angle of 60 degrees to the roll axis and a theoretical cell volume of 10 billion cubic microns per square inch.

C. 산소 투과율 측정C. Oxygen Permeability Measurement

산소 투과율은 모콘 옥스트랜 2000 기기를 사용하여 측정되었다. 코팅된 필름으로부터 선택된 12개의 대표 샘플에 대해 얻어진 평균적인 산소 투과율은, 23℃와 50% 상대 습도에서 0.77 ± 0.38cm3/[m2 day atm]이었다. 기준점으로서, 코팅되지 않은 Hostaphan(등록상표) 2400 등급의 PET 필름{0.0013cm(0.5 mil) 두께}은, 23℃와 50%의 상대습도에서 테스트할 때, 약 115cm3/[m2 day atm]의 산소 투과율을 갖는다.Oxygen transmission was measured using a Mocon Oxtran 2000 instrument. The average oxygen transmission rate, obtained for 12 representative samples selected from the coated film, was 0.77 ± 0.38 cm 3 / [m 2 day atm] at 23 ° C. and 50% relative humidity. As a reference point, an uncoated Hostaphan® 2400 grade PET film {0.0013 cm (0.5 mil) thickness}, when tested at 23 ° C. and 50% relative humidity, approximately 115 cm 3 / [m 2 day atm] It has an oxygen transmittance of

예 7: 코폴리실리케이트로 코팅된 두꺼운 PET 필름Example 7: Thick PET Film Coated with Copolysilicate

A. 코팅 용액의 제조A. Preparation of Coating Solution

(Li2O)x(K2O)1-x(SiO2)y에서 x와 y의 값이 각각 0.5와 3.64인 리튬-포타슘 코폴리실리케이트 차단 코팅 용액은, 계속 교반하면서 694.2g의 증류수에 대해 176.8g의 Inobond(등록상표) Li 2043 리튬 폴리실리케이트와, 129.0g의 K-4009 포타슘 폴리실리케이트를 첨가함으로써 제조되었다.Lithium-potassium copolysilicate barrier coating solution with values of x and y of (Li 2 O) x (K 2 O) 1-x (SiO 2 ) y of 0.5 and 3.64, respectively, was added to 694.2 g of distilled water with continued stirring. It was prepared by adding 176.8 g of Inobond® Li 2043 lithium polysilicate and 129.0 g of K-4009 potassium polysilicate.

B. 코팅된 필름 샘플의 제조B. Preparation of Coated Film Samples

원형 펀치와 가위를 이용해서 이 축 배향 PET 필름{Hoechst Diafoil, Hostaphan(등록상표) 4000, 0.017cm(6.5 mil)의 두께}으로부터 4 인치(10.16cm)의 원이 절단되었다. 필름 상의 모든 먼지는 깨끗하고 여과된 공기를 분사함으로써 제거되었다. 그 후, 샘플은 차단 코팅 용액에 의한 적심과 건조된 차단 코팅의 접착을 개선하도록 코로나 처리되었다. 코로나 처리는 손으로 잡는 세라믹 롤러 전극을 구비한 Tantec Lab System Ⅱ를 사용해서 실행되었다. 처리 시간은 약 20초였다. 약 10g의 코팅 용액을 중합체 필름에 분산함으로써, 필름의 스핀 코팅이 실행되었다. 350rmp일 때 2초간 전개되는 스핀 사이클에 이어, 2000rpm일 때 10초의 스핀 사이클이 이어졌다. 코팅 필름은 50℃로 유지되는 오븐에서 약 30초 동안 건조되었다.A circle of 4 inches (10.16 cm) was cut from this axially oriented PET film (Hoechst Diafoil, Hostaphan® 4000, thickness of 0.017 cm (6.5 mil)) using a circular punch and scissors. All dust on the film was removed by blowing clean, filtered air. The sample was then corona treated to improve the soaking with the barrier coating solution and the adhesion of the dried barrier coating. Corona treatment was performed using Tantec Lab System II with hand held ceramic roller electrodes. The treatment time was about 20 seconds. Spin coating of the film was performed by dispersing about 10 g of coating solution in the polymer film. The spin cycle developed for 2 seconds at 350 rpm followed by a spin cycle of 10 seconds at 2000 rpm. The coating film was dried for about 30 seconds in an oven maintained at 50 ° C.

C. 산소 투과율 측정C. Oxygen Permeability Measurement

산소 투과율은 모콘 옥스트랜 2000 기기를 사용해서 측정되었다. 샘플은 23℃와 0 또는 48%의 상대습도에서 테스트되었다. 표 11은 코폴리실리케이트 차단층으로 코팅되거나 코팅되지 않은 이 축 배향된 두꺼운 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 필름{0.017cm(6.5 mil)의 두께}에 대한 산소 투과율 결과를 나타낸다. 코팅되지 않은 PET 필름의 OTR은 필름 두께에 반비례한다는 사실을 주목하라(예 5 참조){23℃에서, 0.017cm(6.5 mil) 필름에 대해 최대 8cm3/[m2 day atm] 대 0.0013cm(0.5 mil) 필름에 대해 최대 115cm3/[m2 day atm]임}. 이와 대조적으로, 코폴리실리케이트로 코팅된 이 축 배향 PET 필름의 산소 투과율은 기판의 두께와 무관하다. 따라서, 두꺼운 기판에 대해 얻을 수 있는 상대적인 차단의 개선점은 얇은 기판보다 적다.Oxygen transmission was measured using a Morcon Oxtran 2000 instrument. Samples were tested at 23 ° C. and relative humidity of 0 or 48%. Table 11 shows the oxygen transmission rate results for this axially oriented thick poly (ethylene terephthalate) film (thickness of 6.5 mils), coated with or without a copolysilicate barrier layer. Note that the OTR of the uncoated PET film is inversely proportional to the film thickness (see Example 5) {at 23 ° C, up to 8 cm 3 / [m 2 day atm] vs. 0.0013 cm (for 0.017 cm (6.5 mil) film). 0.5 mil) film up to 115 cm 3 / [m 2 day atm]. In contrast, the oxygen transmission rate of this axially oriented PET film coated with copolysilicate is independent of the thickness of the substrate. Thus, the improvement in relative blocking that can be achieved for thick substrates is less than for thin substrates.

예 8: PET 병의 코폴리실리케이트 차단 코팅Example 8: Copolysilicate Barrier Coating of PET Bottles

이러한 예는 리튬-포타슘 코폴리실리케이트 차단 코팅으로 PET 병을 스프레이 코팅시킴으로써 얻어지는 산소 차단 성능을 설명한다. PET 필름을 코팅하는 것과 병을 코팅하는 것과의 주요 차이점은, (1) 병 벽의 두께가 더 두껍다는 사실로, 일반적으로 0.036cm(14 mil) 대 앞의 예에서 사용된 0.0013cm(0.5 mil) 또는 0.017cm(6.5 mil)의 필름, (2) 스프레이 코팅의 공정이다. 스프레이 코팅의 당업자는 수용 가능한 차단 성능을 얻는데 적합한 두께의 균일한 차단 코팅층을 생성하는 조건을 달성할 수 있다.This example illustrates the oxygen barrier performance obtained by spray coating a PET bottle with a lithium-potassium copolysilicate barrier coating. The main difference between coating a PET film and coating a bottle is that (1) the thickness of the bottle wall is thicker, typically 0.036 cm (14 mil) vs. 0.0013 cm (0.5 mil) used in the previous example. ) Or 0.017 cm (6.5 mil) film, (2) spray coating process. One skilled in the art of spray coating can achieve the conditions of creating a uniform barrier coating layer of suitable thickness to achieve acceptable barrier performance.

A. 코팅 용액 제조A. Coating Solution Preparation

(Li2O)x(K2O)1-x(SiO2)y에 대해 x와 y의 값이 값이 각각 0.5와 3.64의 값을 갖는 두 가지 리튬-포타슘 코폴리실리케이트 차단 코팅 용액은 스프레이 코팅으로 제조되었다. 예를 들어 Barrier 1 이라 불리는 제 1 코팅 용액은 교반을 계속 하면서Two li-potassium copolysilicate barrier coating solutions with x and y values of 0.5 and 3.64 for (Li 2 O) x (K 2 O) 1-x (SiO 2 ) y were sprayed. Prepared by coating. For example, the first coating solution called Barrier 1 keeps stirring

1,877g의 증류수에 70.7g의 Inobond(등록상표) Li 2043 리튬 폴리실리케이트와, 51.56g의 K-4009 포타슘 폴리실리케이트를 첨가함으로써 제조되었다. 예를 들어 Barrier 2라 불리는 제 2 코팅 용액은 Barrier 1의 1003.35g 분취량(aliquot)에 0.195g의 Genapol(등록상표) 26-L-60-N(Hoechst Celanese)과, 알킬 에톡실레이트 계면활성제를 첨가함으로써 제조되었다. 각각의 용액은 총 2.0 중량%의 고형체를 포함했다. 용액은 스프레이 코팅 바로 전에 완전하게 혼합되었다.It was prepared by adding 70.7 g of Inobond® Li 2043 lithium polysilicate and 51.56 g of K-4009 potassium polysilicate to 1,877 g of distilled water. For example, a second coating solution called Barrier 2 contains 0.195 g of Genapol® 26-L-60-N (Hoechst Celanese) and an alkyl ethoxylate surfactant in a 1003.35 g aliquot of Barrier 1. It was prepared by adding. Each solution contained a total of 2.0 weight percent solids. The solution was mixed thoroughly just before spray coating.

B. 코팅된 병의 제조B. Preparation of Coated Bottles

20온스(ounce)의 분사 압력으로 블로우 몰딩(blow-molded)되는 PET 병(Hoechst Celanese T-80 PET 수지)은 아세톤으로 적신 타월을 이용해서 세척되었다. 건조된 병은 차단 코팅 용액의 적심과 건조된 코폴리실리케이트 층의 접착을 개선하도록 플라스마 처리되었다. 코폴리실리케이트 차단 용액은 Badger 에어 스프레이어로 도포되었다. 병은 80℃로 유지된 오븐에서 몇 분 동안 건조되었다.PET bottles (Hoechst Celanese T-80 PET resin) blow-molded at 20 ounce injection pressure were washed using a towel damped with acetone. The dried bottle was plasma treated to improve the wetting of the barrier coating solution and the adhesion of the dried copolysilicate layer. Copolysilicate blocking solution was applied with a Badger air sprayer. The bottle was dried for several minutes in an oven kept at 80 ° C.

C. 산소 투과율의 측정C. Measurement of Oxygen Permeability

산소 투과율은, 30℃와 0%의 상대습도로 유지된 패키지 테스트 모듈을 구비한 모콘 옥스트랜 2000 기기를 사용하여 측정되었다. 표 12는 PET 병의 벽에 대해 외부에는 공기, 내부에는 순수한 질소와 같이, 0.21atm의 산소 분압 차에 대한 산소 투과율을 제공한다. 이러한 데이터는 리튬-포타슘 코폴리실리케이트 차단층으로 발생한 산소 투과율이 약 두 배 증가한 사실을 나타낸다.Oxygen transmission was measured using a Mocon Oxtran 2000 instrument with a package test module maintained at 30 ° C. and 0% relative humidity. Table 12 provides oxygen permeability for the oxygen partial pressure difference of 0.21 atm, such as air on the outside and pure nitrogen on the inside, for the walls of PET bottles. These data indicate that the oxygen permeation rate generated by the lithium-potassium copolysilicate barrier layer is approximately doubled.

예 9: 코폴리실리케이트로 코팅된 이 축 배향 PET 필름의 이산화탄소 차단 성능Example 9: CO2 Blocking Performance of Biaxially Oriented PET Film Coated with Copolysilicate

예 6에 기술된 리튬:포타슘 코폴리실리케이트로 코팅된 이 축 배향 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 필름 샘플의 이산화탄소의 투과성이 테스트되었다. 코팅된 필름으로부터 선택된 4개의 대표적인 샘플에 대해 얻어지는 평균 이산화탄소 투과율은 23℃와 0%의 상대습도에서 16 ± 11cm3/[m2 day atm]이었다. 기준점으로서, 코팅되지 않은 0.0013cm(0.5 mil)의 Hostaphan(등록상표) 2400 등급의 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 필름은, 23℃와 0%의 상대습도에서 약 440cm3/[m2 day atm]의 이산화탄소 투과율을 갖는다.The permeability of carbon dioxide of the biaxially oriented poly (ethylene terephthalate) film sample coated with the lithium: potassium copolysilicate described in Example 6 was tested. The average carbon dioxide transmission for four representative samples selected from the coated film was 16 ± 11 cm 3 / [m 2 day atm] at 23 ° C. and 0% relative humidity. As a reference point, an uncoated 0.0013 cm (0.5 mil) Hostaphan® 2400 grade poly (ethylene terephthalate) film, at 23 ° C. and 0% relative humidity, was approximately 440 cm 3 / [m 2 day atm] Has a carbon dioxide transmission rate.

예 10: 코폴리실리케이트로 코팅되고 이 축 배향된 폴리프로필렌 필름의 방향(aroma) 차단 성능Example 10: Aroma Barrier Performance of Coaxially Coated and Coaxially Oriented Polypropylene Films

A. 코팅 용액의 제조A. Preparation of Coating Solution

(Li2O)x(K2O)1-x(SiO2)y에 대해 x와 y의 값이 각각 0.5와 3.64인 리튬-포타슘 코폴리실리케이트 차단 코팅 용액은, 예 1에 사용된 방법을 사용해서, Inobond(등록상표) Li 2043 리튬 폴리실리케이트와, K-4009 포타슘 폴리실리케이트와, 물을 사용하여 제조되었다. 이와 같이 얻어진 용액은 총 12%의 고형체 레벨을 가졌다.Lithium-potassium copolysilicate barrier coating solutions with x and y values of 0.5 and 3.64 for (Li 2 O) x (K 2 O) 1-x (SiO 2 ) y , respectively, were prepared using the method used in Example 1. It was prepared using Inobond® Li 2043 lithium polysilicate, K-4009 potassium polysilicate and water. The solution thus obtained had a solids level of 12% in total.

B. 코팅된 필름 샘플의 제조B. Preparation of Coated Film Samples

이 축 배향된 폴리프로필렌 필름 {Trespaphan(등록상표) FND 20, 0.002cm(0.8 mil) 두께}은 코로나 처리된 다음, 역 그라비어 코팅에 의해 폴리(비닐 알콜) 용액으로 프라이밍된다. 프라이밍 필름은 200fpm(60.96m/min)의 속도로 롤 코팅을 이용해서 상기 예에 기술된 코폴리실리케이트 용액으로 코팅되었다. 상기 코팅의 도포는 단단한 고무 백킹 롤을 구비한 역 그라비어 구성의 그라비어 실린더의 사용함으로써 달성되었다. 세라믹 코팅된 그라비어 실린더는, 롤 축에 60도의 각도로 배열된 인치(2.54cm) 당 220 라인을 갖는 셀 패턴(레이저로 조각됨)과 평방 인치 당 100억 입방 미크론의 이론적 셀 부피를 가졌다.This axially oriented polypropylene film {Trespaphan® FND 20, 0.002 cm (0.8 mil thick)} was corona treated and then primed into a poly (vinyl alcohol) solution by reverse gravure coating. The priming film was coated with the copolysilicate solution described in the above example using a roll coating at a speed of 200 fpm (60.96 m / min). Application of the coating was achieved by the use of a gravure cylinder of reverse gravure configuration with a rigid rubber backing roll. The ceramic coated gravure cylinder had a cell pattern (sculpted with a laser) with 220 lines per inch (2.54 cm) arranged at an angle of 60 degrees to the roll axis and a theoretical cell volume of 10 billion cubic microns per square inch.

C. 방향 차단의 측정C. Measurement of Directional Blocking

방향 차단 성능은 투과제로 신남알데하이드(cinnamaldehyde)를 사용해서 테스트되었다. 코팅되지 않고 코폴리실리케이트로 코팅된 필름의 신남알데하이드 투과율(필름의 코팅되지 않은 면과 접촉한 액체 신남알데하이드로 측정됨)은 23℃에서 각각 0.095g/(m2 day)와 0.022g/(m2 day)이다.Aroma barrier performance was tested using cinnamaldehyde as permeant. The cinnamic aldehyde transmittance (measured with liquid cinnamic aldehyde in contact with the uncoated side of the film) of the uncoated and copolysilicate coated film was 0.095 g / (m 2 day) and 0.022 g / (m, respectively, at 23 ° C. 2 day).

예 11: 코폴리실리케이트로 코팅된 시클로올레핀(cycloolefinic) 공중합체 필름Example 11: cycloolefin copolymer coated cycloolefinic film

A. 용액 제조A. Solution Preparation

(Li2O)x(K2O)1-x(SiO2)y에 대해 x와 y의 값이 각각 0.5와 3.64인 리튬-포타슘 코폴리실리케이트 차단 코팅 용액은, 예 1에 사용된 방법을 사용해서, Inobond(등록상표) Li 2043 리튬 폴리실리케이트와, K-4009 포타슘 폴리실리케이트와, 물을 사용하여 제조되었다. 이와 같이 얻어진 용액은 총 10%의 고형체 레벨을 가졌다.Lithium-potassium copolysilicate barrier coating solutions with x and y values of 0.5 and 3.64 for (Li 2 O) x (K 2 O) 1-x (SiO 2 ) y , respectively, were prepared using the method used in Example 1. It was prepared using Inobond® Li 2043 lithium polysilicate, K-4009 potassium polysilicate and water. The solution thus obtained had a solids level of 10% in total.

B. 코팅된 필름의 제조B. Preparation of Coated Film

시클로올레핀 공중합체의 코로나 처리되고 이 축 배향된 필름, 두께가 0.002cm(0.8 mil)인 에틸렌과 노르보넨(norbornene)의 공중합체로부터 4 인치(10.16cm)의 원이 절단되었다. 필름 위의 모든 먼지는 깨끗하고 여과된 공기를 분사함으로써 제거되었다. 약 10g의 코팅 용액이 중합체 필름에 분사되고, 2000rpm으로 10초간 스핀 사이클을 거쳤다. 코팅된 필름은 50℃로 유지된 오븐에서 약 30초 동안 건조되었다.A 4 inch (10.16 cm) circle was cut from the corona treated and axially oriented film of the cycloolefin copolymer, a copolymer of ethylene and norbornene having a thickness of 0.002 cm (0.8 mil). All dust on the film was removed by blowing clean, filtered air. About 10 g of coating solution was sprayed onto the polymer film and spin cycled at 2000 rpm for 10 seconds. The coated film was dried for about 30 seconds in an oven kept at 50 ° C.

C. 산소 투과율 측정C. Oxygen Permeability Measurement

산소 투과율은 30℃와 0%의 상대습도에서 모콘 옥스트랜 2000 기기를 사용해서 측정되었다. 폴리실리케이트로 코팅된 필름은 28 cm3/[m2 day atm]의 OTR를 나타낸 반면, 코팅되지 않은 필름은 동일한 조건에서 2819 cm3/[m2 day atm]의 OTR를 나타내었다.Oxygen transmission was measured using a Mocon Oxtran 2000 instrument at 30 ° C. and 0% relative humidity. The polysilicate coated film showed an OTR of 28 cm 3 / [m 2 day atm], while the uncoated film showed an OTR of 2819 cm 3 / [m 2 day atm] under the same conditions.

본 발명의 방법을 사용하고, 본 발명의 개선된 코팅 조성물을 사용함으로써, 순수한 포타슘 폴리실리케이트보다 높은 습도에서 차단 성능이 크게 손실되지는 않고, 순수한 리튬 폴리실리케이트의 약 절반이 되는(x는 최대 0.5) 흐림율이 생기도록 한다. 더 상세하게, 본 발명의 리튬-포타슘 코폴리실리케이트 코팅은 이러한 리튬-폴리실리케이트 코팅의 차단 성질을 없애지 않으면서 순수한 리튬 폴리실리케이트의 풍해율을 감소시킨다. 본 발명의 리튬 포타슘 폴리실리케이트 코팅은 풍해로 일어나는 나쁜 부작용이 감소된 우수한 차단 특성을 제공한다.By using the method of the present invention and using the improved coating composition of the present invention, there is no significant loss of barrier performance at higher humidity than pure potassium polysilicate, but about half of pure lithium polysilicate (x is up to 0.5) ) To create a blur ratio. More specifically, the lithium-potassium copolysilicate coating of the present invention reduces the windage rate of pure lithium polysilicate without losing the barrier properties of such lithium-polysilicate coatings. The lithium potassium polysilicate coating of the present invention provides excellent barrier properties with reduced adverse side effects caused by wind damage.

상술한 바와 같이, 본 발명은 코팅의 풍해 특성, 흐림 특성을 개선하는 동시에, 우수한 가스 및/또는 방향 차단성을 제공하는 차단 코팅을 제공하는 효과가 있다.As described above, the present invention has the effect of providing a barrier coating that provides excellent gas and / or aroma barrier properties while improving the wind and cloud characteristics of the coating.

Claims (33)

화학식이 (M2O)(SiO2)y인 코폴리실리케이트(copolysilicate)를 포함하는 리튬-포타슘 코폴리실리케이트 코팅층을 구비하는 중합체 필름 또는 시트로서,A polymer film or sheet having a lithium-potassium copolysilicate coating layer comprising a copolysilicate of formula (M 2 O) (SiO 2 ) y , M2O는 (Li2O)x(K2O)1-x 이고,M 2 O is (Li 2 O) x (K 2 O) 1-x , (i) x는 0과 0.5 사이이고, y는 4.6보다 크고 최대 10이거나,(i) x is between 0 and 0.5, y is greater than 4.6 and up to 10, or (ii) x는 0.5 내지 1 미만이고, y는 1 내지 10인,(ii) x is from 0.5 to less than 1 and y is from 1 to 10, 화학식이 (M2O)(SiO2)y인 코폴리실리케이트로 구성되어 있는 리튬-포타슘 코폴리실리케이트 코팅층을 구비하는 중합체 필름 또는 시트로서,A polymer film or sheet having a lithium-potassium copolysilicate coating layer comprised of copolysilicates of the formula (M 2 O) (SiO 2 ) y , M2O는 (Li2O)x(K2O)1-x 이고,M 2 O is (Li 2 O) x (K 2 O) 1-x , x는 0과 1 사이이고, y는 1 내지 10인,x is between 0 and 1, y is 1 to 10, 중합체 필름 또는 시트.Polymer film or sheet. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, x는 0.5 내지 1 미만이고, y는 4.6 내지 10인, 중합체 필름 또는 시트.The polymer film or sheet according to claim 1 or 2, wherein x is from 0.5 to less than 1 and y is from 4.6 to 10. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 중합체는 폴리에스테르, 폴리올레핀, 폴리스티렌, 및 폴리아미드로 구성되는 그룹으로부터 선택되는, 중합체 필름 또는 시트.The polymer film or sheet according to claim 1 or 2, wherein the polymer is selected from the group consisting of polyesters, polyolefins, polystyrenes, and polyamides. 제 4항에 있어서, 상기 폴리올레핀은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 시클로올레핀 공중합체, 및 그 공중합체로부터 선택되는, 중합체 필름 또는 시트.The polymer film or sheet of claim 4, wherein the polyolefin is selected from polyethylene, polypropylene, cycloolefin copolymers, and copolymers thereof. 제 4항에 있어서, 상기 폴리에스테르는 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)인, 중합체 필름 또는 시트.The polymer film or sheet of claim 4, wherein the polyester is poly (ethylene terephthalate). 제 5항에 있어서, 상기 시클로올레핀 공중합체는 에틸렌과 노르보르넨(norbornene)의 공중합체인, 중합체 필름 또는 시트.The polymer film or sheet of claim 5, wherein the cycloolefin copolymer is a copolymer of ethylene and norbornene. 제 4항에 있어서, 상기 폴리아미드는 나일론인, 중합체 필름 또는 시트.The polymer film or sheet of claim 4, wherein the polyamide is nylon. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 기판은 중합체 필름, 중합체 시트, 및 강성 또는 반-강성의 중합체 용기로 구성되는 그룹으로부터 선택되는, 중합체 필름 또는 시트.The polymer film or sheet of claim 1, wherein the substrate is selected from the group consisting of a polymer film, a polymer sheet, and a rigid or semi-rigid polymer container. 제 9항에 있어서, 상기 기판은 적어도 일 측면 상에 가열 밀착층(heat seal layer)을 포함하는 필름인, 중합체 필름 또는 시트.The polymer film or sheet of claim 9, wherein the substrate is a film comprising a heat seal layer on at least one side. 제 10항에 있어서, 상기 가열 밀착 층은 에틸렌-프로필렌 공중합체 또는 에틸렌-프로필렌-부틸렌 삼중합체(ethylene-propylene-butylene terpolymer)로 만들어진, 중합체 필름 또는 시트.The polymer film or sheet according to claim 10, wherein the heat-adhesive layer is made of ethylene-propylene copolymer or ethylene-propylene-butylene terpolymer. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 기판은 플라스마 처리, 코로나 처리, 화염 처리 또는 화학 에칭/산화되는, 중합체 필름 또는 시트.The polymer film or sheet according to claim 1 or 2, wherein the substrate is plasma treated, corona treated, flame treated or chemically etched / oxidized. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 보호용 상부 코팅 층(protective topcoat layer)을 더 포함하는, 중합체 필름 또는 시트.The polymer film or sheet of claim 1, further comprising a protective topcoat layer. 제 9항에 있어서, 상기 기판은 중합체 필름인, 중합체 필름 또는 시트.The polymer film or sheet of claim 9, wherein the substrate is a polymer film. 제 9항에 있어서, 상기 기판은 강성 또는 반-강성의 중합체 용기인, 중합체 필름 또는 시트.The polymer film or sheet of claim 9, wherein the substrate is a rigid or semi-rigid polymer container. 화학식이 (M2O)(SiO2)y인 리튬-포타슘 코폴리실리케이트를 포함하는 중합체 기판에 사용하는 차단 코팅 용액으로서,A barrier coating solution for use in a polymer substrate comprising lithium-potassium copolysilicate having the formula (M 2 O) (SiO 2 ) y , M2O는 (Li2O)x(K2O)1-x 이고,M 2 O is (Li 2 O) x (K 2 O) 1-x , (i) x는 0과 0.5 사이이고, y는 4.6보다 크고 최대 10이거나,(i) x is between 0 and 0.5, y is greater than 4.6 and up to 10, or (ii) x는 0.5 내지 1 미만이고, y는 1 내지 10인,(ii) x is from 0.5 to less than 1 and y is from 1 to 10, 차단 코팅 용액.Barrier coating solution. 필수적으로 화학식이 (M2O)(SiO2)y인 리튬-포타슘 코폴리실리케이트로 구성된 중합체 기판에 사용하는 차단 코팅 용액으로서,A barrier coating solution for use in polymer substrates consisting essentially of lithium-potassium copolysilicates of the formula (M 2 O) (SiO 2 ) y , M2O는 (Li2O)x(K2O)1-x 이고,M 2 O is (Li 2 O) x (K 2 O) 1-x , x는 0과 1 사이이고, y는 1 내지 10인,x is between 0 and 1, y is 1 to 10, 차단 코팅 용액.Barrier coating solution. 제 16항 또는 제 17항에 있어서, x는 0.5 내지 1 미만이고, y는 4.6과 10 사이에 있는, 차단 코팅 용액.18. The barrier coating solution of claim 16 or 17 wherein x is between 0.5 and less than 1 and y is between 4.6 and 10. 제 16항에 있어서, 계면활성제를 더 포함하는, 차단 코팅 용액.The barrier coating solution of claim 16 further comprising a surfactant. 제 19항에 있어서, 상기 계면활성제는 비이온성(nonionic)인, 차단 코팅 용액.20. The barrier coating solution of claim 19 wherein the surfactant is nonionic. 제 20항에 있어서, 상기 계면활성제는 아세틸렌 글리콜과 알킬 에톡실레이트로 구성된 그룹으로부터 선택되는, 차단 코팅 용액.The barrier coating solution of claim 20 wherein the surfactant is selected from the group consisting of acetylene glycol and alkyl ethoxylates. 화학식이 (M2O)(SiO2)y인 리튬-포타슘 코폴리실리케이트를 포함하는 차단 코팅 용액으로 기판을 코팅하는 단계를 포함하는, 중합체 기판에 차단 특성을 제공하는 방법으로서,A method of providing barrier properties to a polymer substrate, comprising coating the substrate with a barrier coating solution comprising lithium-potassium copolysilicate having the formula (M 2 O) (SiO 2 ) y , M2O는 (Li2O)x(K2O)1-x 이고,M 2 O is (Li 2 O) x (K 2 O) 1-x , x는 0과 1 사이이고, y는 1 내지 10인,x is between 0 and 1, y is 1 to 10, 중합체 기판에 차단 특성을 제공하는 방법.A method of providing barrier properties to a polymer substrate. 제 22항에 있어서, x는 0.5 내지 1 미만이고, y는 4.6과 10 사이인, 중합체 기판에 차단 특성을 제공하는 방법.23. The method of claim 22, wherein x is from 0.5 to less than 1 and y is between 4.6 and 10. 제 22항에 있어서, 상기 중합체는 폴리에스테르, 폴리올레핀, 폴리스티렌, 및 폴리아미드로 구성되는 그룹으로부터 선택되는, 중합체 기판에 차단 특성을 제공하는 방법.23. The method of claim 22, wherein said polymer is selected from the group consisting of polyesters, polyolefins, polystyrenes, and polyamides. 제 24항에 있어서, 상기 폴리올레핀은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 시클로올레핀 공중합체, 및 그 공중합체로부터 선택되는, 중합체 기판에 차단 특성을 제공하는 방법.25. The method of claim 24, wherein the polyolefin is selected from polyethylene, polypropylene, cycloolefin copolymers, and copolymers thereof. 제 24항에 있어서, 상기 폴리에스테르는 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)인, 중합체 기판에 차단 특성을 제공하는 방법.25. The method of claim 24, wherein the polyester is poly (ethylene terephthalate). 제 25항에 있어서, 상기 시클로올레핀 공중합체는 에틸렌과 노르보르넨의 공중합체인, 중합체 기판에 차단 특성을 제공하는 방법.27. The method of claim 25, wherein the cycloolefin copolymer is a copolymer of ethylene and norbornene. 제 24항에 있어서, 상기 폴리아미드는 나일론인, 중합체 기판에 차단 특성을 제공하는 방법.25. The method of claim 24, wherein the polyamide is nylon. 제 22항에 있어서, 상기 기판은 중합체 필름, 중합체 시트, 및 강성 또는 반-강성의 중합체 용기로 구성되는 그룹으로부터 선택되는, 중합체 기판에 차단 특성을 제공하는 방법.The method of claim 22, wherein the substrate is selected from the group consisting of a polymer film, a polymer sheet, and a rigid or semi-rigid polymer container. 제 29항에 있어서, 상기 기판은 적어도 일 측면에 가열 밀착 층을 포함하는 필름인, 중합체 기판에 차단 특성을 제공하는 방법.30. The method of claim 29, wherein the substrate is a film comprising a heat tight layer on at least one side. 제 30항에 있어서, 상기 가열 밀착 층은 에틸렌-프로필렌 공중합체 또는 에틸렌-프로필렌-부틸렌 삼중합체로 만들어지는, 중합체 기판에 차단 특성을 제공하는 방법.31. The method of claim 30, wherein the heat tight layer is made of ethylene-propylene copolymer or ethylene-propylene-butylene terpolymer. 제 22항에 있어서, 상기 기판은 상기 코팅의 도포 전에 플라스마 처리, 코로나 처리, 화염 처리 또는 화학 에칭/산화되는, 중합체 기판에 차단 특성을 제공하는 방법.The method of claim 22, wherein the substrate is plasma treated, corona treated, flame treated or chemically etched / oxidized prior to application of the coating. 제 22항에 있어서, 상기 기판은 보호용 상부 코팅 층을 더 포함하는, 중합체 기판에 차단 특성을 제공하는 방법.23. The method of claim 22, wherein the substrate further comprises a protective top coating layer.
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