KR101986396B1

KR101986396B1 - 장벽층으로서의 폴리비닐 아세테이트 기재의 분산물의 용도

Info

Publication number: KR101986396B1
Application number: KR1020147013857A
Authority: KR
Inventors: 한스 미지악; 홀거 아이헬만; 크리슈티나 휘브너; 올리버 좀머
Original assignee: 헨켈 아게 운트 코. 카게아아
Priority date: 2011-11-25
Filing date: 2012-11-23
Publication date: 2019-06-05
Also published as: WO2013076241A2; KR20140096301A; EP2783044A2; PL2783044T3; RU2014125549A; CN103946449A; MX2014006251A; HUE031417T2; US20140255629A1; BR112014012422A2; JP6276696B2; CN103946449B; JP2015504383A; EP2783044B1; WO2013076241A3; ES2609877T3

Abstract

본 발명은 필름-모양 또는 평평한 기판 상의 장벽층의 제조를 위한, 50 wt-% 이상 (고체에 대해) 의 폴리비닐 아세테이트 공중합체 A, 및 폴리비닐 아세테이트 공중합체 A 와는 상이하고 히드록시 및/또는 이온성 기를 포함하는 하나 이상의 중합체 B 를 포함하는 수성 분산물의 용도에 관한 것이다.

Description

장벽층으로서의 폴리비닐 아세테이트 기재의 분산물의 용도 {USE OF DISPERSIONS BASED ON POLYVINYL ACETATE AS A BARRIER LAYER}

본 발명은 오일-포함 물질의 확산을 감소시키기 위해 필름 기판 상의 코팅물 제조를 위한 폴리비닐 아세테이트 기재의 수성 분산물의 용도에 관한 것이다. 본 발명은 추가로 식품 및 의료용품과의 사용을 위한 패키징 (packaging) 으로서, 이때 패키징이 폴리비닐 아세테이트 기재의 확산-감소 코팅물을 갖는 것에 관한 것이다.

폴리비닐 아세테이트 분산물 (PVAc 분산물) 이 일반적으로 공지되어 있다. 폴리비닐 아세테이트 분산물은, 예를 들어 접착제로서 각종 조성물에 활용된다. 예를 들어, 수성 PVAc 분산물을 제조하고, 이를 기판 표면에 코팅하는 것이 공지되어 있다. 이후, 이는 제 2 동일 또는 상이한 기판과 접착 결합된다. 따라서, 접착층을 건조시킨 후, 기판 둘 모두의 하위-복합물이 제조된다. 상기 적용은 각종 기판, 예를 들어 또한 종이, 목재 또는 기타 기판에 활용될 수 있다.

WO 2009/134538 A1 은 중합체성 결합제 및 아민 안정화제를 포함하는 장벽층으로서의 수성 코팅 조성물을 기재한다. 나아가, 조성물은 특정한 형태의 충전제, 예를 들어 층화 입자 (layered particle), 예컨대 카올린, 탄산칼슘, 이산화티탄, 산화알루미늄 수화물 및 그 밖의 것들을 포함해야 한다. 분산물에 활용될 수 있는 각종 중합체, 특히 또한 폴리비닐 아세테이트가 기재되어 있다. 장벽 효과를 기재하는 시험으로서, 코팅 및 미코팅 기판을 통한 산소 투과율이 측정되었다. 투과율의 감소가 안료-포함 분산물과 관련해 측정되었다.

EP 1 365 060 A2 는 수-기재의 소수성 장벽 코팅 조성물을 기재한다. 이들은 폴리비닐 아세테이트 분산물 또는 에틸렌 비닐 아세테이트 에멀전을 파라핀 왁스의 혼합물과 함께 포함한다. 부직포성 직물 또는 유사 기판이 기판으로서 기재되어 있다.

부패하기 쉬운 섬유-강화 필름이 DE 4238770 A1 로부터 공지되어 있다. 이들은 코팅 기판 상에 코팅된 비닐 아세테이트-에틸렌 공중합체의 자가-가교 합성 수지 분산물로 이루어진다. 미립자 안료가 합성 수지 분산물에 첨가되어 수증기 및 배기가스에 대한 장벽 효과를 조절할 수 있다. 탄화수소에 대한 장벽 효과는 언급되지 않았다.

DE 202010005911 U1 은 접착 촉진제 층 (a) 이외에 하나 이상의 바람직하게는 내부의 완전 생분해성 장벽층 (b) 를 갖는 완전 생분해성 다중 필름을 개시한다. 장벽층은 기체 장벽층, 수증기 장벽층, 오일 장벽층 또는 프레이그런스 (fragrance) 및/또는 아로마 (aroma) 에 대한 장벽층으로서 고안될 수 있고, 하나 이상의 완전 생분해성 중합체로부터 제조되어야 한다. 비누화도가 50 mol% 이상인 적어도 부분 비누화 폴리비닐 아세테이트, 및 에틸렌 함량이 최대 20 mol% 인 에틸렌-비닐 알코올 공중합체가 바람직한 중합체로서 인용되었다. 다중 필름은 임의의 제조 방법에 의해 제조될 수 있으며, 여기서는 단지 압출 및 공압출이 상세하게 인용되었다. 수성 분산물로의 필름 기판의 코팅은 인용되지 않았다.

식품 및 기타 부패하기 쉬운 제품의 패키징 방법이 CH 329738 A 로부터 공지되어 있으며, 상기 필름은 직접 패키징된 제품 상에 또는 중간의 하층에 침착되는데, 상기 필름은 합성 수지 및 친수성 왁시 물질, 예를 들어 라넷 왁스 또는 비즈왁스를 포함하는 분산물을 사용해 수득된다. 친수성 왁시 물질은 주변으로부터의 수분 흡수에 기여하고, 코팅물이 상기 수분에 영향을 받는 것을 방지한다. 필름 기판을 통한 유성 물질의 확산과 관련된 문제는 제기되지 않았다.

CH 415446 A 는 보존 효과를 갖는 래핑 (wrapping) 및 패키징 물질, 및 그 제조 방법을 기재한다. 이때, 래핑 및 패키징 물질의 표면적 m² 당 0.5 내지 20 g 소르브산칼슘이 담체 물질에 의해 그에 고정된다. 담체 물질은 가장 가변적인 유형의 중합체, 특히 폴리비닐 아세테이트 또는 그 공중합체일 수 있다. 장벽 코팅물의 형성은 인용되지 않았다.

선행기술은, 특정 결합제가 얇은 기판을 통한 소량의 유성 물질의 확산을 용이하게 막을 수 있음이 기재되어 있지 않다.

일반적으로, 각종 유형의 패키징이 식품 산업에 활용될 수 있는 것으로 공지되어 있다. 이들은 중합체 필름, 종이, 판지 또는 상응하는 복합 물질을 기재로 제조될 수 있다. 이들 기판은 통상적으로 한 면이 인쇄된다. 상기에 대해, 각종 프린트 색이 공지되어 있다. 그러나, 제조시, 이들 프린트 색은 통상적으로 안료 및/또는 염료 이외에 오일 또는 유성 물질을 포함한다. 상응하는 프린트 색이 기판에 인쇄되는 경우, 임의로는 색은 또한 화학 결합될 수 있다. 그러나, 존재하는 상기 언급된 오일 또는 유사 화합물과 같은 보조제가 인쇄된 이미지 및 하부 기판에 소량 온전하게 남아있다. 이들 유성 물질이 각종 기판을 통해 이동할 수 있는 것으로 공지되어 있다. 패키징이 재순환 종이 물질로부터 제조될 때, 흔히 표면 뿐만 아니라 전 기판이 상기 물질로 오염되는 경우이다. 상기 물질은 종종 용어 MOSH (미네랄 오일 포화 탄화수소) 및 MOAH (미네랄 오일 방향족 탄화수소) 로 칭한다.

이들 물질은 바람직하게는 패키징된 물질 (포함된 제품) 에 포함되어 있지 않다. 예를 들어, 식품 또는 의료용품은 오일 또는 오일-포함 물질로 오염되지 않아야 한다. 그렇지 않으면, 패키징된 제품의 맛 또는 냄새는 변할 수 있고, 조성물의 변화가 일어날 수 있고, 이렇게 오염된 제품은 심지어 건강상 위험이 따를 수 있다. 이러한 점에서, 심지어 소량이라도 부정적 영향을 미칠 수 있다.

이러한 이유로, 확산 및 이동할 수 있는 상기 유성 구성성분을 회피하는데 각종 시도가 이미 착수되었다. 물론, 그 조성물에 이들 구성성분을 포함하지 않은 염료를 선택할 수 있다. 그러나, 상기는 프린트 색의 선택을 제한하고; 게다가 이들은 종종 열악한 적용 특성을 갖는다. 나아가, 본질적으로 임의의 이동을 방지하거나, 또는 상기 물질을 포함하지 않은 특정한 필름 조성물을 사용할 수 있다. 상기는 특정 중합체, 필름 또는 금속 호일에 의해 달성될 수 있다. 그러나, 이들 유형의 패키징은 고가이고, 추가의 가공 단계를 필요로 한다.

따라서, 본 발명의 목적은 기판 표면을 위한 코팅제로서의 수성 분산물을 제공하는 것이며, 이때 코팅물은 패키징된 제품 및 적용된 인쇄 이미지 사이에 위치하고, 장벽층은 유성 물질의 이동을 감소시켜야 한다. 가격 효율적이고, 신속한 가공이 또한 가능해야 하며, 특히 이들 코팅물은 종이, 판지 또는 유사 천연 발생 제품으로 만들어진 기판에 적합해야 한다.

상기 목적은 유성 구성성분의 임의의 확산을 방지하기 위해 필름 기판 상의 장벽 코팅물로서 50 wt% 이상 (고체 함량 기준) 의 하나 이상의 폴리비닐 아세테이트 공중합체 A, 및 폴리비닐 아세테이트 공중합체 A 와는 상이한 하나 이상의 중합체 B 를 포함하는 수성 분산물을 사용함으로써 달성되며, 이때 중합체 B 는 히드록시 및/또는 이온성 기를 갖는다.

본 발명의 맥락상, 고체는 물은 제외한 분산물의 모든 구성성분의 합계를 의미하는 것으로 여겨진다. 이들 구성성분은 일반적으로 수중에 분산 또는 용해된 고체 물질에 관한 것이다. 그러나, 구성성분은 또한 액체 물질, 일반적으로 저휘발성 물질에 관한 것일 수 있다. 이들은 또한 고체로서 계수된다.

나아가, 본 발명의 대상물은 패키징의 내부를 향한 면들 중 하나에 유성 구성성분의 확산을 방지하는 코팅물을 갖는 필름 기판으로 만들어진 패키징이며, 상기 코팅물은 50 wt% 이상 (고체 함량 기준) 의 하나 이상의 폴리비닐 아세테이트 공중합체 A, 및 폴리비닐 아세테이트 공중합체 A 와는 상이한 하나 이상의 중합체 B (이때, 중합체 B 는 히드록시 및/또는 이온성 기를 가짐) 를 포함하는 수성 분산물을 적용함으로써 제조된다.

예를 들어, 패키징 산업에 활용되는 공지된 유연하고 평평한 기판 및 담체 물질이 적합한 기판이다. 이러한 점에서, 단일 또는 다중 기판, 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 종이 기판, 판지 또는 유사한 복합 물질 기판의 중합체 필름이 고려된다. 이들 종류의 기판이 공지되어 있고; 이들은 층 두께가 50 내지 1000 μm 일 수 있다. 적절한 기판에 통상적으로 한 면, 즉 외부 면에는 인쇄된 이미지가 제공된다. 추가의 코팅물이 또한 상기 외부 면에 코팅될 수 있다. 기판의 내부 면은 패키징된 제품 쪽으로 직접 향해 있을 수 있지만; 여전히 그 밖의 층들이 또한 담체 물질에 발견될 수 있다.

상기 필름 기판 및 그 제조 방법이 당업자에 공지되어 있다. 이들은 제조될 수 있고, 즉시 추가 가공될 수 있다. 그러나, 이들은 또한 부분 완성품으로서 제조될 수 있고, 단지 클라이언트에 의해 최종 형태, 예를 들어 패키징으로 추가 가공될 수 있다.

필름 기판은 바람직하게는 다공성 기판, 특히 종이 또는 판지이다.

본 발명에 따라 활용되는 수성 분산물은 50 wt% 이상 (분산물의 고체 함량 기준) 의 하나 이상의 폴리비닐 아세테이트 공중합체 A 를 포함한다. 여기서, 정량의 지시는 모든 포함되는 폴리비닐 아세테이트 공중합체의 총량으로 칭한다. 폴리비닐 아세테이트 공중합체 A 의 양은 바람직하게는 60 wt% 이상, 특히 바람직하게는 60 내지 99 wt%, 매우 특히 바람직하게는 65 내지 98 wt% 이다 (각각은 고체 함량 기준).

이론상, 수성 폴리비닐 아세테이트 공중합체 분산물이 당업자에 공지되어 있다. 특히, 이들은 라디칼 에멀전 중합 또는 현탁 중합에 의해 반응되는 단량체 기재의 공중합체에 관한 것이다. 상기 발명에서, 용어 분산물은 또한 에멀전, 현탁물 또는 수용액을 포함한다.

본 발명에 따라, 폴리비닐 아세테이트 공중합체는 비닐 아세테이트의 중합에 의해 직접 수득되는 80 mol% 이상의 구조 단위, 및 하나 이상의 추가 구조 단위 (공단량체) 를 포함하는 이들 공중합체를 의미하는 것으로 여겨진다. 바람직한 폴리비닐 아세테이트 공중합체는 비닐 아세테이트의 중합에 의해 직접 수득되는 85 mol% 이상, 바람직하게는 87 mol% 이상의 구조 단위를 포함한다.

추가 구조 단위는 비닐 아세테이트 이외의 단량체의 혼입 또는 비닐 아세테이트의 중합에 의해 직접 수득되는 구조 단위 일부의 화학적 개질, 특히 가수분해로부터 유도된다.

기타 사용가능한 단량체는 기타 비닐 에스테르, 예를 들어 비닐 알코올 및 C3 내지 C6 모노카르복실산의 에스테르, 예를 들어 비닐 헥사노에이트, 비닐 프로피오네이트 및/또는 비닐 n-부티레이트일 수 있다. 음이온성 기, 예를 들어 카르복실기로 전환될 수 있는 관능기를 보유한 소정량의 중합가능 단량체, 소정량의 비극성 공중합가능 단량체, 예컨대 방향족 단량체 또는 불포화 카르복실산 에스테르, 극성 기를 보유한 소정량의 단량체, 및 임의로는 하나 초과의 이중결합을 포함하는 소량의 중합가능 화합물이 또한 사용될 수 있다.

각종 공중합가능 단량체가 활용될 수 있다. 그러나, 바람직하게는 할로겐화 단량체 또는 에틸렌도, 서로 반응할 수 있고, 이후에 저장 또는 적용시에 서로 가교될 수 있는 관능기를 갖는 단량체도 사용되지 않아야 한다.

추가로, 추가의 관능기로서 산성 기를 포함하는 공중합가능 단량체가 임의 포함될 수 있다. 이들은 무기산기, 예컨대 술폰산, 인산, 보론산 또는 포스폰산기, 또는 바람직하게는 카르복실산기일 수 있다. 이들의 예는 비닐페닐 술폰산, 비닐 술폰산, 비닐 인산 또는 비닐페닐 포스폰산이다. 특히, α, β-불포화 C3 내지 C9, 특히 C3 내지 C5 모노 또는 디카르복실산이 포함될 수 있다. 이들은 특히 바람직하게는 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 크로톤산 및/또는 말레산, 소르브산, 푸마르산 또는 C1 내지 C4 알코올과의 그 절반 에스테르이다. 상응하는 카르복실산 무수물이 또한 활용될 수 있다.

게다가, 본 발명에 따라 적합한 공중합체는 추가로 비극성 단량체를 포함할 수 있으며, 즉 이들은 어떠한 극성 기도 갖지 않아야 한다. 이들의 예는 C1 내지 C12 선형 또는 분지형 알코올과 α, β-에틸렌성 불포화 C2 내지 C5 모노 또는 디카르복실산의 에스테르, 예를 들어 아크릴산 및 메타크릴산의 메틸, 에틸, n-부틸, 이소-부틸 및 2-에틸헥실 에스테르, 크로톤산의 메틸, 에틸 및 프로필 에스테르, 말레산 및 푸마르산의 디메틸 또는 디-n-부틸 에스테르이다. 추가로, 장쇄 선형 또는 분지형 모노카르복실산의 비닐 에스테르가 비극성 단량체로서 포함될 수 있다. 이들의 예는 스테아르산, 라우르산 또는 베르사트산과 같은 C7 내지 C18 모노카르복실산의 비닐 에스테르이다.

마찬가지로, 중합체가 분지 단위를 통해 약하게 가교되거나, 또는 분지형 구조를 갖는 것은 배제되지 않는다. 이는 소량의 다관능성 단량체에 의해 달성될 수 있다. 상기 경우에, 이들은 2- 또는 다관능성 단량체일 수 있다. 이들 다관능성 단량체는 중합체 입자 내에 분지 또는 가교를 가능하게 한다. 분산물의 팽창 거동 또는 점도가 상기 방식으로 영향을 받을 수 있다. 공중합체는 바람직하게는 고분자량을 갖는다. 분자량은 바람직하게는 250 000 g/mol 초과이다 (M_w, 폴리스티렌 표준물에 대하여 GPC 에 의해 측정).

비닐 아세테이트의 중합에 의해 직접 수득되는 구조 단위 이외에, 비닐 아세테이트 구조 단위의 부분 가수분해에 의해 수득될 수 있는 추가 구조 단위로서 단 하나의 구조 단위를 포함하는 이들 폴리비닐 아세테이트 공중합체가 바람직하게는 사용된다. 다시 말해, 바람직한 폴리비닐 아세테이트 공중합체는 부분 가수분해된 폴리비닐 아세테이트 공중합체이다. 가수분해도는 최대 20 mol%, 바람직하게는 최대 15 mol%, 특히 바람직하게는 최대 13 mol% 이다. 적절한 폴리비닐 아세테이트 공중합체가 시판된다. 바람직하게 활용되는 폴리비닐 아세테이트 공중합체는 Henkel AG & Co KGaA 에 의해 명칭 Adhesin A6058 및 Wormalit PM 5208 하에 시판되는 것들이다.

보호성 콜로이드는 임의로는 폴리비닐 아세테이트 공중합체의 제조를 위해 활용된다. 음이온성 또는 비이온성 물질은 중합체 분산물의 제조를 위한 보호성 콜로이드로서 활용될 수 있다. 이들의 예는, 예를 들어 산화, 에스테르화, 에테르화, 산 분해에 의해 개질된 천연 발생 중합체, 예컨대 전분 에테르 및/또는 셀룰로오스 에테르 또는 그 유도체, 특히 히드록시알킬 에테르 전분, 히드록시알킬 셀룰로오스, 카르복시알킬 셀룰로오스, 카르복시알킬 에테르 전분; 덱스트린 또는 히드록시알킬 덱스트린이다. 이들은 단일 또는 혼합물로 사용될 수 있다.

보호성 콜로이드는 임의로는 심지어 중화후에도 음이온성 또는 중성이어야 한다. 이들 제품은 시판되고, 당업자에 의해 그 특성에 따라 선택될 수 있다.

적합한 폴리비닐 아세테이트 공중합체 분산물은 보호성 콜로이드 또는 계면활성제의 존재 하에 라디칼 중합에 의해 수용액 중에 그 자체로 공지된 방법에 의해 제조될 수 있다. 공중합체의 제조 방법이 당업자에 공지되어 있다. 게다가, 상기 분산물은 각종 분자량을 갖는 상이한 조성물로 시판된다.

본 발명에 따라 활용되는 수성 분산물은 50 wt% 이상 (고체 함량 기준) 의 하나 이상의 폴리비닐 아세테이트 공중합체 A 이외에, 또한 폴리비닐 아세테이트 공중합체 A 와는 상이한 하나 이상의 중합체 B 를 포함하며, 이때 중합체 B 는 히드록시 및/또는 이온성 기를 갖는다. 중합체에 포함되는 히드록시 및/또는 이온성 기로 인해, 중합체 B 는 강한 극성을 갖는다. 놀랍게도, 장벽 특성이 순수한 폴리비닐 아세테이트 중합체 기재의 코팅물과 비교시 이들 극성 공중합체를 첨가함으로써 상당히 개선되었음을 발견하였다.

중합체 B 는 바람직하게는 폴리비닐 알코올, 고분자전해질, 올리고당 및 다당류 및 그 유도체, 예를 들어 셀룰로오스 유도체, 키토산 유도체 및 그 혼합물로부터 선택된다.

시판품은 폴리비닐 알코올로서 사용될 수 있다. 이들은 일반적으로 가수분해도가 98 내지 99 mol% 또는 87-89 mol% 이다. 가수분해도가 70 내지 99 wt%, 바람직하게는 85 내지 99 wt% 인 폴리비닐 알코올이 바람직하게는 활용된다.

또한, 여러자리 양쪽성 전해질을 포함하는 바람직한 고분자전해질은 아라비아 검, 4 차 암모늄기를 포함하는 하나 이상의 단량체와 비닐 피롤리돈과의 공중합체, 및 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산, 폴리(아크릴산-코-아크롤레인), 폴리알긴산, 펙틴, 폴리인산, 폴리비닐포스폰산, 폴리비닐술폰산, 폴리비닐황산 및 폴리(스티렌-4-술폰산) 의 염으로부터 선택된다.

활용되는 셀룰로오스 유도체는 바람직하게는 히드록시메틸 셀룰로오스, 히드록시에틸 셀룰로오스, 히드록시프로필 셀룰로오스, 히드록시프로필메틸 셀룰로오스, 셀룰로오스 카르바메이트 및/또는 카르복시메틸 셀룰로오스이다.

바람직한 키토산 유도체는 키토산 피로글루타메이트, 키토산 락테이트 및 히드록시프로필 키토산으로부터 선택된다.

또한, 다소 고분자전해질 특성을 갖는 다당류 및 올리고당의 군으로부터, 이들이 적어도 산란된 카르복실기 또는 카르복실레이트기 (염 형태) 를 포함할 수 있기 때문에, 결과적으로 하기에 관한 것이다: 덱스트란, 아가로오스, 갈락탄, 카라긴, 타라 검, 로커스트 콩가루, 잔탄, 갈락토만난, 구아 가루, 카라야 검, 세칼린, 글리아딘, 트라간트, 글리코사미노 글리칸.

특히 바람직한 중합체 B 는 폴리비닐 알코올, 폴리(나트륨 아크릴레이트), 폴리(나트륨 스티렌 술포네이트), 카르복시메틸 셀룰로오스, 히드록시프로필메틸 셀룰로오스 및 그 혼합물로부터 선택된다.

중합체 B 의 총량 (고체 함량 기준) 은 바람직하게는 1 내지 50 wt%, 특히 바람직하게는 1 내지 40 wt%, 매우 특히 바람직하게는 2 내지 35 wt% 이다.

나아가, 본 발명에 따라 활용되는 분산물은 49 wt% 이하 (고체 함량 기준) 의 보조제, 예를 들어 계면활성제, 습윤제, 소포제, 안정화제, 안료, 착색제, 충전제, 항산화제, 광안정화제, 살생물제, 형광 마커, 완충제, pH 조정제, 증점제, 틱소트로프제 및 기타 불활성 중합체를 포함할 수 있다. 그러나, 보조제의 총량은 바람직하게는 40 wt% 이하, 바람직하게는 30 wt% 이하, 특히 바람직하게는 20 wt% 이하, 매우 특히 바람직하게는 10 wt% 이하, 특히 바람직하게는 5 wt% 이하, 더 바람직하게는 1 wt% 이하이다 (각각은 고체 함량 기준). 그러나, 바람직하게는 왁스 및/또는 용매도 포함되지 않는다.

이러한 점에서, 보조제가 중합을 방해하지 않는 한, 폴리비닐 아세테이트 공중합체 A 및/또는 중합체 B 의 제조 동안 이미 혼입될 수 있다. 보조제는 또한 코팅제로서 활용되는 분산물의 제조 동안 첨가될 수 있다.

적합한 분산물은 표면 활성 물질을 포함할 수 있다. 이들 물질은 소포제, 계면활성제 및 습윤제와 같은, 물에 대한 계면장력을 감소시키는 것들을 의미하는 것으로 여겨진다. 이들이 상기 언급된 보호성 콜로이드 이외에 포함될 수 있다. 상기 물질은 일반적으로 친수성 및 소수성 기를 포함한다. 표면 활성제의 부분이 중합 이전에 첨가될 수 있거나, 또는 우선 분산물 내에 혼입된다. 이들은 습윤을 제공하고, 발포를 방지할 뿐만 아니라, 그 자체가 수불용성인 단량체, 중합체 또는 첨가제, 임의로는 또한 안료 또는 충전제의 분획을 안정화시킨다. 음이온성, 비이온성, 양쪽성 계면활성제 또는 그 혼합물이 포함될 수 있다. 이들의 예는 음이온성 계면활성제, 예컨대 알킬 술페이트, 알킬 에테르 술페이트, 알킬아릴 에테르 술페이트, 지방 알코올 술포네이트, 알킬 술포네이트, 알킬아릴 술포네이트; 술포숙신산의 에스테르 및 절반 에스테르 (임의 에톡실화될 수 있음); 카르복실산의 암모늄 염 및 알칼리 금속; 양쪽성 계면활성제, 예컨대 장쇄 치환된 아미노산 또는 베타인; 비이온성 계면활성제, 예컨대 알킬, 알킬아릴, 지방 알코올 폴리글리콜 에테르; 에틸렌 산화물/프로필렌 산화물 (EO/PO) 블록 공중합체, (EO/PO) 지방 알코올, 및 (EO/PO) 알킬페놀 부가물, 천연 생성물 및 그 유도체, 극성 기-포함 선형 오르가노(폴리)실록산이다.

본 발명의 바람직한 구현예에서, 분산물은 하나 이상의 음이온성 또는 하나의 비이온성 계면활성제를 포함한다. 본 발명에 따라, 함량을 바람직하게는 낮게 유지한다. 본 발명에 따라 활용되는 분산물은 0 내지 약 5.0 wt%, 특히 0.2 내지 2.5 wt% 의 양으로 (고체 함량 기준) 상기 표면 활성 물질을 포함할 수 있다.

불활성 중합체가 포함될 수 있다. 이들은 폴리비닐 아세테이트 공중합체 A 및 극성 중합체 B 와는 상이하다. 예시적인 적합한 불활성 중합체는 폴리비닐 피롤리돈 또는 폴리카르복실산, 예컨대 폴리(메트)아크릴산이다.

벤조에이트, 아미드 물질 및 히드록시벤조산 에스테르 또는 기타 적합한 시판용 살생물제는 유리하게는 보존제로서 0.2 내지 1 wt% 의 양으로 첨가될 수 있다. 본 발명의 분산물은 추가의 첨가제로서 2 wt% 이하, 바람직하게는 0.1 내지 1 wt% 의 UV 안정화제를 포함할 수 있다. 소위 HALS 화합물이 UV 안정화제로서 특히 적합하다.

본 발명에 따라 적합한 분산물은, 예를 들어 가소제 또는 점착제 수지의 분획을 추가로 포함할 수 있으며, 이때 파라핀-유사 물질은 거의 적합하지 않다. 전체 코팅제를 기준으로 그 양은 10 wt% 미만, 바람직하게는 5 wt% 미만, 특히 바람직하게는 1 wt% 미만, 매우 특히 바람직하게는 0.1 wt% 미만이어야 한다. 특히, 그 양은 건조 후에 수득한 코팅물이 점착성이 없도록 충분히 낮아야 한다.

하나의 구현예에서, 본 발명에 따라 활용되는 코팅제는 또한 안료 및/또는 충전제를 포함할 수 있다. 이들은 이후 단계에서 분산물 내에서 블렌딩될 수 있거나, 또는 바람직하게는 중합이 충전제의 존재 하에 발생한다. 입자 크기가 약 0.1 내지 약 20 μm, 예를 들어 0.5 내지 10 μm 인 유기 또는 무기 충전제가 특히 적합하다. 충전제가 수성상에 불용성인 한, 또한 안료를 포함하는 것으로 여겨진다. 본 발명의 맥락상, 예시적인 적합한 안료/충전제는 저장 조건 하에 불활성인 무기 물질이다. 예시적인 적합한 무기 물질은 층화 실리케이트, 석영 가루, 실리카 겔, 황산바륨, 금속 산화물, 제올라이트, 칼슘 광물, 알루미늄 산화물 또는 아연 산화물이다. 인용된 무기 물질은 단일 또는 혼합물로 활용될 수 있다. 본 발명에 따른 코팅제 중의 충전제의 양은 0 내지 49 wt% 일 수 있다 (고체 함량 기준).

본 발명에 따라 활용되는 수성 분산물의 고체 함량은 30 내지 70 wt%, 특히 35 내지 60 wt% 이어야 한다. 조성물은 바람직하게는 식품-인가되지 않은 물질이 없다.

분산물은 바람직하게는 유기 용매가 없어야 하며, 즉 0.5 wt% 미만의 단지 소량만이 포함되어야 한다.

본 발명에 따라 활용되는 중합체 분산물의 pH (23 ℃) 는 넓은 범위를 걸쳐 가변적일 수 있다. 그러나, 바람직하게는 pH (23 ℃) 는 3.5 내지 9.0, 특히 바람직하게는 5.5 내지 8.0, 특히 6.5 내지 8.0 이다. 이러한 점에서, pH 가 중화제의 첨가로 조정되는 경우, 중합체 형태의 변화가 아마도 발생할 수 있으며, 예를 들어 분산물 형태로부터의 중합체는 가용성 형태로 전환됨으로써 유동학적 특성을 개질시킬 수 있다.

20 내지 40 ℃ 의 온도에서의 본 발명에 따라 활용되는 수성 분산물의 점도는 10 내지 10 000 mPas, 특히 100 mPas 초과여야 한다 (콘-플레이트 측정, DIN 53229). 이들 분산물은 안정하고, 저장가능하다. 25 ℃ 에서의 완성 코팅제의 점도는 바람직하게는 8000 mPas 미만, 특히 5000 mPas 미만이다. 점도는 코팅물 거동, 임의 활용되는 코팅기에 대한 거동 및 필름 형성이 촉진되는 방식으로 조정될 수 있다.

적합한 수성 분산물은 그 자체로 공지된 방식으로 성분들을 혼합함으로써 제조될 수 있다. 무엇보다도, 여기서는 중합체 분산물의 제조가 권고된다. 이후, 분산물의 점도 및 용해 거동은 음이온성 기의 중화에 의해 조정될 수 있다.

수성 분산물의 필름 기판 상에의 코팅 방법이 일반적으로 공지되어 있다. 적절한 분산물은, 예를 들어 분무, 롤링, 인쇄, 닥터 브레이드 (doctor blade) 로의 코팅 또는 유사 공정에 의해 적용될 수 있다. 여기서, 액체 코팅물이 적용되고, 이는 흐를 수 있어 코팅물의 물 함량을 증발시킨다. 상기는, 예를 들어 추가적인 방법에 의해, 예컨대 코팅물 상에 공기와 같은 기체를 통과시킴으로써 또는 예를 들어 가온 공기로 온도를 상승시킴으로써 또는 IR 조사로 가속화될 수 있다. 다공성 기판으로, 물의 일부가 또한 기판에 흡수된다.

상기 코팅 방법이 당업자에 공지되어 있다. 무점착 표면이 코팅 후에 수득된다. 또한, 이들을 직접 추가 가공하는 것이 가능할지라도, 이들은 저장될 수 있다. 심지어 롤링되거나, 또는 쌓여있을 지라도, 기판은 코팅물이 건조된 후 서로 접착되지 않는다.

예를 들어, 코팅된 기판에, 예를 들어 적층 또는 코팅에 의해 그 밖의 층들이 제공될 수 있다. 이러한 점에서, 수성 분산물로 코팅된 기판 면은, 예를 들어 폴리에틸렌 필름, 폴리에스테르 필름 또는 밀봉층으로 적층 또는 추가 코팅될 수 있다. 그러나, 마찬가지로, 코팅물 반대쪽을 향하는 기판 면에 추가의 코팅물 또는 추가층을 적용할 수 있다.

본 발명에 따라, 본 발명에 따라 활용되는 분산물을 사용한 연속 코팅물이 안쪽의 복합 필름 면에서 제조되어야 함이 단지 요구된다. 층 두께 (건조) 는 2 내지 100 g/m², 예를 들어 3 내지 50 g/m², 바람직하게는 3 내지 40 g/m² 이어야 한다.

코팅물의 맞은편에 위치한 면에서의 인쇄된 이미지의 침착을 위한 인쇄 방법이 또한 추가의 가공 절차로 수행될 수 있다. 상기는 추가 마무리 직전에 수행될 수 있지만; 이들 필름 기판의 제조업체는 또한 적절한 인쇄 공정을 수행할 수 있다.

패키징은 본 발명에 따라 코팅된 필름 기판으로부터 제조될 수 있다. 여기서, 예를 들어 릴 (reel) 형태의 운송된 기판은 절단 성형되고, 임의로는 또 다른 조성물의 기판에 접착 결합되거나 또는 함께 쌓여 있는 패키징의 형성을 위해 성형된다. 식품, 오일-포함 제품, 냄새-극심한 제품 또는 유사 제품을 위한 패키징이 본 발명에 따라 코팅된 기판으로부터 제조될 수 있다. 이러한 점에서, 본 발명에 따라 코팅된 필름 기판 면이 패키징된 제품을 향하는 경우가 본 발명에 따라 유리하다. 예를 들어, 인쇄된 이미지가 필름의 외부에 적용될 수 있다.

본 발명에 따라 제조된 코팅물은 담체 기판을 통한 또는 담체 기판 밖으로의 유성 물질의 확산 또는 이동을 방지한다. 본 발명의 맥락상, 유성 화합물은 비극성을 갖는 고체, 액체 또는 심지어 휘발성 물질을 의미하는 것으로 여겨진다. 이들은 특히 탄화수소-기재 물질, 예를 들어 지방족, 지환족, 방향족 또는 나프텐성 오일 (MOSH, MOAH) 또는 또한 가소제에 관한 것이다. 이러한 점에서, 이들은 오일 및 유도체에 관한 것일 수 있다.

나아가, 소량의 공지된 유기 오일이 또한 코팅물에 보유된다. 이들은 천연 생성물에 존재하는 오일 및 지방, 예를 들어 비건조 또는 반건조 탄화수소-기재 오일에 관한 것이다.

확산 또는 이동으로부터 방지되는 제 3 부류의 화합물은 냄새가 나는 물질로서 발생하는 저분자량 탄화수소-기재 물질이거나, 또는 가솔린 및 디젤 연료에 포함된다. 상기 화합물의 예는 테르펜 또는 유도체, 예컨대 리모넨 또는 나프탈렌이다.

특히 본 발명에 따라 제조된 코팅물에 의해 확산으로부터 방지되는 이들 탄화수소는 10 개 초과의 탄소 원자, 특히 또한 12 개 초과의 탄소 원자를 포함하는 선형 또는 시클릭 탄화수소이다. 이들은 통상적으로 액체 또는 고체이지만, 상이한 기판을 통해 이동할 수 있다.

본 발명에 따른 코팅물이 제공되는 기판은 유성 물질의 기판을 통한 이동을 저하시키거나, 또는 막는다. 상기 방식으로, 기판의 외부 표면에 있는 물질은 패키지의 내부로 가지 않게 된다. 또 다른 유형의 용도는 일반적으로 담체 기판에 존재하는 오염물의 이동을 막는다. 예를 들어, 재순환 종이는 또한 인쇄 잉크 용매의 잔류물을 포함할 수 있다. 상기 오염물의 확산이 방지될 수 있다. 또 다른 유형의 용도는 냄새-극심한 물질의 패키징을 통한 이동을 막는다. 상기 물품을 위해, 프레이그런트 (fragrant) 성분이 패키징을 통해 외부로 달아나지 않게 하는 것이 요망된다.

다중 기판은, 예를 들어 찢어짐 강도의 개선을 위한 담체 기판으로서, 수분 장벽으로서, 특정 기체에 대한 장벽으로서 기타 기능을 수행하는 추가층을 추가 포함할 수 있다. 그 밖의 층들은 장식용일 수 있거나, 또는 접착층으로서 기여할 수 있다.

요약해서, 패키징은 매일의 소비품을 위한 단순 패키징이 가능하도록 기재된 코팅된 필름 기판으로부터 제조될 수 있다. 상기는 외부 패키징 층 또는 환경으로부터 내용물을 보호한다. 코팅된 기판을 통한 유성 물질의 이동 또는 확산이 감소된다. 본 발명은 상응하는 코팅물의 제조를 위해 단순 조성물을 이용가능하게 만든다.

실시예:

본 발명은 실시예로 더 상세히 하기에 예시된다. 달리 언급되지 않는 한, 백분율은 중량% 를 의미한다.

실시예 1

Henkel AG & Co. KGaA 로부터 명칭 Adhesin A6058 하에 시판되는 폴리비닐 아세테이트 분산물을 활용하였다. 그 고체 함량은 55% 이다. 소량의 아세테이트기가 가수분해된다. 0.5% 의 비이온성 에멀전화제가 포함되어 있다.

폴리비닐 알코올 (1.5%, M_w 190 000 g/mol) 을 분산물 (66.5%) 에 첨가하고, 물 (32%) 과 함께 블렌딩하였다.

고체 함량: 38.5%

점도: 200 mPas

실시예 2

정량이 가변적인 것을 제외하고는, 실시예 1 과 동일한 성분을 활용하였다.

PVAc 분산물 (70%), 폴리비닐 알코올 (4.5%) 및 물 (25.5%).

SC: 43%

점도: 500 mPas

실시예 3

Henkel AG & Co. KGaA 로부터 명칭 Wormalit PM 5208 하에 시판되는 폴리비닐 아세테이트 분산물 (고체 함량 55%) 을 활용하였다.

PVAc 분산물 (90%), 폴리비닐 알코올 (1.5%) 및 물 (8.5%).

SC: 51%

점도: 8000 mPas

실시예 4

폴리비닐 알코올 (2.76%, M_w 190 000 g/mol) 을 Henkel AG & Co. KGaA 로부터 명칭 Adhesin A6058 하에 시판되는 폴리비닐 아세테이트 분산물 (62.5%) 에 첨가하고, 물 (34.74%) 과 함께 블렌딩하였다.

고체 함량: 37.1%

pH (23 ℃): 4

실시예 5

NaOH 를 사용해 수득한 분산물의 pH (23 ℃) 를 7 로 조정하는 것을 제외하고는, 실시예 4 를 반복하였다.

고체 함량: 37.1%

pH (23 ℃): 7

실시예 6

폴리(나트륨 아크릴레이트) (17.5%) 를 Henkel AG & Co. KGaA 로부터 명칭 Adhesin A6058 하에 시판되는 폴리비닐 아세테이트 분산물 (62.5%) 에 첨가하고, 물 (20%) 과 함께 블렌딩하였다.

고체 함량: 51.9%

실시예 7

폴리(나트륨 아크릴레이트) (15%) 및 폴리비닐 알코올 (2.75%, M_w 190 000 g/mol) 을 Henkel AG & Co. KGaA 로부터 명칭 Adhesin A6058 하에 시판되는 폴리비닐 아세테이트 분산물 (62.5%) 에 첨가하고, 물 (19.75%) 과 함께 블렌딩하였다. NaOH 를 사용해 수득한 분산물의 pH (23 ℃) 를 7 로 조정하였다.

고체 함량: 52.1%

pH (23 ℃): 7

실시예 8

히드록시프로필메틸 셀룰로오스 (0.9%) 를 Henkel AG & Co. KGaA 로부터 명칭 Adhesin A6058 하에 시판되는 폴리비닐 아세테이트 분산물 (62.5%) 에 첨가하고, 물 (36.6%) 과 함께 블렌딩하였다.

고체 함량: 35.3%

실시예 9

폴리(나트륨 스티렌 술포네이트) (5%) 를 Henkel AG & Co. KGaA 로부터 명칭 Adhesin A6058 하에 시판되는 폴리비닐 아세테이트 분산물 (65%) 에 첨가하고, 물 (30%) 과 함께 블렌딩하였다.

고체 함량: 40.8%

실시예 10

카르복시메틸 셀룰로오스, 나트륨 염 (1.8%) 을 Henkel AG & Co. KGaA 로부터 명칭 Adhesin A6058 하에 시판되는 폴리비닐 아세테이트 분산물 (65%) 에 첨가하고, 물 (33.2%) 과 함께 블렌딩하였다.

고체 함량: 37.6%

비교예 1

순수한 폴리비닐 아세테이트 분산물 (Adhesin A6058) 을 활용하였다.

SC: 55%

점도: 8500 mPas

비교예 2:

EVA 분산물 (Vinamul 3161, Celanese) SC: 59%

비교예 3:

폴리아크릴레이트-코-아크릴로니트릴 (Acronal 81 D, BASF) SC: 60%

비교예 4:

폴리에스테르 우레탄 (Dispercoll KA 8755, Bayer) SC: 40%

비교예에 활용되는 분산물은 시판용 분산물이었다.

실험 방법:

실시예 1 내지 10 및 비교예 1 내지 4 에 따른 각 분산물을 닥터 브레이드 또는 조정가능한 닥터 브레이드로 기판 상에 코팅하였다. 기판은 각 경우에 190 g/m² 판지 기판 (HIG Company) 이었다.

각 코팅물을 24 시간 동안 25 ℃ 에서 건조시켰다.

층 두께는 약 20

(건조) 였다.

4.2 cm 의 둥근 개구부를 갖는 캡으로 100 ml 넓은-목 유리 플라스크 상에서 스크류하였다 (screwed). 개구부를 각각의 코팅된 기판으로 덮고, 캡의 모서리에서 밀봉하였다. 코팅된 표면은 바깥을 향해 있었다. 유리 플라스크 내에, 시험 물질로서 리모넨 (코튼 (cotton) 상에 50 mg; 지방족 탄화수소 / MOSH 모의실험) 또는 나프탈렌 (50 mg; 방향족 탄화수소 / MOAH 모의실험) 을 첨가하였다. 플라스크 각각을 재밀봉가능한 플라스틱 백 내에 패킹 (packing) 하였다. 이들을 25 ℃ 에서 저장하였다. 강하게 냄새가 나는 시험 물질이 코팅된 기판을 통해 이동하는지의 여부를 측정하기 위해 다양한 시간 후에 백으로부터 냄새 샘플을 취하였다. 시험 물질은 강하게 냄새가 나고 후각적으로 용이하고 분명하게 검출가능한 물질이다. 그 결과가 표 1 에 제시되어 있다.

순수한 폴리비닐 아세테이트 분산물 (비교예 1) 의 사용으로, 기타 코팅물 (비교예 2 내지 4) 을 사용하는 것보다 저분자량의 예시 물질이 오래 보유되는 것을 발견하였다. 놀랍게도, 장벽 특성은 추가의 극성 중합체를 수성 폴리비닐 아세테이트 분산물에 첨가함으로써 (실시예 1 내지 10) 다시 상당히 증가할 수 있다.

실제로, 코팅된 판지 기판 기재의 패키징은 종종 상응하는 평평한 기판을 접음으로써 제조된다. 이는 코팅물에 손상을 입힐 수 있다. 이들 조건 하에 본 발명에 따라 코팅된 기판의 거동을 시험하기 위해, 기판을 상기 절차에 따라 연구하였는데, 이때 각 코팅물을 제조 후에 180°접었고, 다시 폈다. 그 결과가 표 2 에 제시되어 있다.

이들 조건 하에, 순수한 폴리비닐 아세테이트 분산물을 사용하는 경우 (비교예 1), 저분자량 예시 물질이 단지 불충분하게 보유되는 것으로 보인다. 폴리비닐 아세테이트 및 폴리비닐 알코올의 조합을 사용함으로써 (실시예 1 및 2) 장벽 특성은 접었음에도 불구하고 여전히 두드러진다.

Claims

필름 기판 상의 장벽 코팅물의 제조에 사용되는 것을 특징으로 하는, 수성 분산물의 고체 함량을 기준으로 50 wt% 이상의 하나 이상의 폴리비닐 아세테이트 공중합체 A, 및 폴리비닐 아세테이트 공중합체 A 와는 상이한 하나 이상의 중합체 B 를 포함하고, 이때 중합체 B 가 히드록시 및/또는 이온성 기를 갖는 수성 분산물로서,
상기 장벽 코팅물은 유성 물질의 확산을 방해하는 수성 분산물.
제 1 항에 있어서, 유성 물질이 10 개 초과의 탄소 원자를 포함하는 탄화수소 또는 탄화수소 유도체인 것을 특징으로 하는 수성 분산물.
제 1 항에 있어서, 중합체 B 가 폴리비닐 알코올, 고분자전해질, 셀룰로오스 유도체, 키토산 유도체 및 그 혼합물로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 수성 분산물.
제 3 항에 있어서, 중합체 B 가 70 내지 99 wt% 의 가수분해도를 나타내는 폴리비닐 알코올로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 수성 분산물.
제 3 항에 있어서, 고분자전해질이 양쪽성 고분자전해질(polyampholyte), 아라비아 검, 4 차 암모늄기를 포함하는 하나 이상의 단량체와 비닐 피롤리돈과의 공중합체, 및 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산, 폴리(아크릴산-코-아크롤레인), 폴리알긴산, 펙틴, 폴리인산, 폴리비닐포스폰산, 폴리비닐술폰산, 폴리비닐황산 및 폴리(스티렌-4-술폰산)의 염으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 수성 분산물.
제 3 항에 있어서, 셀룰로오스 유도체가 히드록시메틸 셀룰로오스, 히드록시에틸 셀룰로오스, 히드록시프로필 셀룰로오스, 히드록시프로필메틸 셀룰로오스 및 카르복시메틸 셀룰로오스로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 수성 분산물.
제 3 항에 있어서, 키토산 유도체가 키토산 피로글루타메이트, 키토산 락테이트 및 히드록시프로필 키토산으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 수성 분산물.
제 1 항에 있어서, 수성 분산물의 고체 함량을 기준으로 중합체 B 의 총량이 1 내지 50 wt% 인 것을 특징으로 하는 수성 분산물.
제 1 항에 있어서, 분산물에 왁스 및/또는 용매가 없는 것을 특징으로 하는 수성 분산물.
제 1 항에 있어서, 분산물이 다공성 기판 상에 코팅물로서 침착되는 것을 특징으로 하는 수성 분산물.
제 1 항에 있어서, 코팅물의 건조 후의 두께가 3 내지 40 g/m² 인 것을 특징으로 하는 수성 분산물.
제 1 항에 있어서, 기판이 패키징 (packaging) 내부 상에 장벽 코팅물을 갖는 패키징으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 수성 분산물.
패키징이 제품을 향하는 면에 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 수성 분산물을 사용하여 제조된 코팅물을 갖는 것을 특징으로 하는, 제품을 둘러싸는 패키징.
제 13 항에 있어서, 패키징의 외부가 인쇄되는 것을 특징으로 하는 패키징.
제 13 항에 있어서, 패키징이 다층 기판을 포함하며, 이때 하나 이상의 층이 장벽 코팅물을 갖는 종이 또는 판지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 패키징.