KR20060126534A

KR20060126534A - 라텍스 코팅으로 코팅된 일회용 용기

Info

Publication number: KR20060126534A
Application number: KR1020067013708A
Authority: KR
Inventors: 제포리 이. 러셀; 데이비드 알렌 코완; 데니스 에이치. 피스파넨; 지엔셩 탕; 마이클 티. 윌리암스
Original assignee: 노바 케미칼즈 인코포레이팃드
Priority date: 2003-12-22
Filing date: 2004-12-16
Publication date: 2006-12-07
Also published as: CN1972798A; US20050153088A1; AU2004308334A1; WO2005062825A3; MXPA06007127A; CA2549781A1; EP1722963A2; BRPI0417963A; JP2007515355A; WO2005062825A2; RU2312873C1

Abstract

발포성 열가소성 입자, 예컨대 발포성 폴리스티렌으로 제조된 컵, 사발과 같은 열가소성 성형 용기가, 개선된 누출 및/또는 얼룩 저항성 및/또는 저장 수명을 위해 디핑, 브러슁 또는 스프레이 방법을 통해 적어도 용기의 내부 표면에 도포된 라텍스 코팅, 예컨대, 메틸 메타크릴레이트 및 스티렌 공중합체의 라텍스, 메틸 아크릴레이트 및 스티렌 공중합체의 라텍스, 아크릴산 및 스티렌 공중합체의 라텍스, 및 부타디엔 및 스티렌 공중합체의 라텍스 코팅을 보유한다. 이 코팅은 누출 저항성 및 인쇄 목적을 위해 용기의 외부 표면에 도포될 수 있다. 용기의 제조 방법, 제조 물품, 및 액체 및 식품 물질의 개선된 저장 방법을 또한 개시하고 있다.

열가소성 성형 용기, 라텍스, 공중합체, 누출 저항성, 스프레이 방법

Description

라텍스 코팅으로 코팅된 일회용 용기{DISPOSABLE CONTAINERS COATED WITH A LATEX COATING}

본 발명은 일회용 용기에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 본 발명은 열가소성 입자, 예컨대 발포성 폴리스티렌 입자(EPS)로 제조된 용기에 관한 것이며, 이 용기는 라텍스 코팅으로 코팅되어 있다. 이 용기는 액체, 예컨대 커피 또는 오일 및/또는 지방성 성분을 함유하는 식품(예, 미리 조리된 지방 함유 식품, 즉 인스턴트 국수, 스프, 후라이드 치킨 및 이와 유사한 것)을 담는데 이용된다. 본 발명은 또한 용기의 제조 방법, 제조 제품, 및 액체 및 식품 물질의 개선된 저장 방법에 관한 것이다.

발포성 열가소성 입자 유래의 발포체 성형 용기(molded foam container), 예컨대 컵, 사발 등의 제조는 잘 알려져 있다. 가장 일반적으로 이용되는 열가소성 입자는 발포성 폴리스티렌(expandable polystyrene(EPS)) 입자이다.

전형적으로 폴리스티렌 비드(bead)는, 가열될 경우 폴리스티렌의 연화점(softening point) 이하에서 비등하여 비드가 발포되도록 하는 발포제로서 기능하는 탄화수소, 예컨대 펜탄으로 함침되어 있다.

함침된 폴리스티렌 비드로 성형 용기를 제조하는 것은 일반적으로 2 단계로 실시된다. 첫째, 함침된 비드를 2 내지 12 lb/ft³의 밀도로 예비발포(pre-expanded)한다. 둘째, 이 예비발포된 비드를 폐쇄된 주형에서 가열하여 예비발포된 비드를 추가적으로 발포시켜 주형의 형상을 가진 용융 제품을 형성한다.

발포체 용기를 제조하는데 사용되는 발포성 폴리스티렌 입자는 일반적으로 수성 현탁액 중합체 방법에 의해 제조되는데, 이 방법의 결과 비드가 비교적 정확한 비드 크기로 분류될 수 있다. 전형적으로 컵과 같은 용기를 제조하기 위한 비드의 직경은 약 0.008 내지 약 0.02 in 범위이다. 약 0.03 in의 직경을 가진 비드로 컵을 생산하는 것은 공지되어 있다.

주의 깊은 비드 크기의 제어에도 불구하고, 용기 산업에 있어서 계속 골칫거리로 남아 있는 한가지 문제는 일정한 시간이 흐른 후 용기가, 특히 EPS 입자로 제조된 용기가 누출 경향을 보인다는 것이다. 즉, 액체, 특히 뜨거운 액체, 예컨대 커피, 물, 오일 및/또는 지방이 용융된 폴리스티렌 비드 둘레로 침투하여 용기의 외부 표면으로 누출되는 것이다. 일반적으로 이는 용기를 쥐고 있는 사람에게 불안정한 환경을 초래하고/초래하거나 용기의 외부 표면에 얼룩이 나타나게 한다. 누출 저항성(leakage resistance)은 온도에 좌우된다는 것이 알려져 있다. 다시 말하면, 뜨거운 액체 및 식품 물질이 차가운 물질보다 용융된 비드 둘레에 더 빨리 침투하는 경향이 있다는 것이다.

차갑고 뜨거운 액체 및/또는 사전에 조리된 식품을 담고 있는 용기에 누출을 감소시키기 위한 시도에 있어서, 몇몇 접근법이 수년에 걸쳐 발전되어 왔다.

앰버그(Amberg) 외의 미국 특허 제4,036,675호에는 발포된 플라스틱 물질, 바람직하게는 발포된 폴리스티렌으로 제조된 용기가 개시되어 있는데, 이 용기는 일 측면 또는 양 측면에 배향되지 않은 폴리올레핀 필름, 바람직하게는 폴리프로필렌이 안감으로 되어 있다. 이 필름은 열-민감성 접착제로서 비닐 중합체 또는 폴리아미드 수지를 이용하여 발포된 플라스틱 기반 물질에 고정되어 있다. 이 필름은 습식 접착체로 코팅되며 발포체 물질(foam material)에 필름을 적층하기 전에 건조된다. 적층은 발포체 물질을 250-275℉로 가열하는 단계, 코팅된 필름을 100-180℉로 예비가열하는 단계 및 코팅된 필름 표면을 가열된 발포체에 10 내지 15초 동안 저온 압반(platen) 또는 롤러를 이용하여 압착하는 단계에 의해 실시된다.

소넨버그(Sonneberg)사의 미국 특허 제4,703,065호 및 제4,720,429호에는 그 표면이 성형 이전에 플루오르화 계면활성제로 코팅된 열가소성 중합체 입자로 성형된, 커피를 담는 열가소성 중합체의 발포체 컵이 개시되어 있다.

소낸버그사의 미국 특허 제4,785,022호에는 성형된 발포체 컵의 커피 보유력을 향상시키는 방법을 개시하고 있는데, 이는 다양한 고무 중합체 및 공중합체로 발포성 폴리스티렌 입자를 코팅하는 것에 관한 것이다. 이 고무는 폴리부텐, 폴리이소부틸렌, 이소부틸렌-부텐 공중합체 및 부텐-에틸렌 공중합체일 수 있다.

아치(Arch) 외의 미국 특허 제4,798,749호에서는 발포성 스티렌 중합체 입자에서 부탄, n-펜탄, 헥산, 및 할로겐화 탄화수소과 같은 종래의 발포제를 이소펜탄으로 대체하여 커피 누출의 문제에 접근하고 있다.

이케다(Ikeda) 외의 미국 특허 제4,698,367호는 열가소성 수지가 발포성 열 가소성 입자의 표면상 또는 표면층 내부를 뒤덮거나 여기에 포함되어 있는, 플루오르화 비닐 중합체 및 친수성 비닐 중합체를 함유한 발포성 열가소성 입자를 개시하고 있다. 이 수지 입자는 오일성 또는 지방성 식품을 위한 포장 용기를 생산하는데 유용하다.

사코다(Sakoda) 외의 미국 특허 제6,277,491호 B1은 발포성 열가소성 수지 비드로 제조된 성형 용기에 오일이 침투하는 것을 방지하는 것에 관한 것이다. 이 수지 비드는, 플루오르-함유 비닐-형 단량체 유래의 플루오르-함유 비닐-형 중합체 분절 및 친지방성 비닐-형 단량체 유래의 친지방성 비닐-형 중합체 분절을 함유하는 플루오르-함유 블록 공중합체로 코팅 또는 혼합되어 있다.

상기의 종래 기술의 용기는 컵 또는 사발과 같은 폴리스티렌 용기에만 초점이 맞추어져 있다. 하기의 특허는 스프레이 코팅된 종이컵 또는 단열 목적 또는 액체에 대한 고도의 불투수성(impermeability)을 산출하기 위한 목적의 열가소성 수지 필름을 함유하는 종이컵을 포함한다.

예를 들어, 스즈키(Suzuki) 외의 미국 특허 제4,206,249호는 액체에 대하여 높은 불투수성을 보유하는 종이 용기를 생산하는 방법을 개시하고 있는데, 이 방법은 전-중합체(pre-polymer)를 함유하는 중합반응이 가능한 용액을 종이 용기의 벽 표면에 스프레이 코팅하는 단계 및 코팅된 벽을 자외선으로 자극하여 벽 표면에 존재하는 전-중합체를 고정화시키는 단계를 포함한다. 이러한 방법은 물, 우유, 청량음료, 오일 등과 같은 액체가 침투하지 못하게 하는 코팅을 형성한다. 이 특허는 컬럼 2, 라인 45-62에서, 용기의 내부 벽 표면에서 열가소성 필름으로 고정되는 방 법을 교시하고 있다. 이 열가소성 필름은 처음으로 블랭크(blank) 상에 적층되며, 이 블랭크는 용기로 제조된다.

이오카(Iioka)의 미국특허 제4,435,344호는 외부 및 내부 표면이 열가소성 합성 수지 필름으로 사출 코팅 또는 적층된 단열 종이 용기를 개시하고 있다. 이 수지 필름은 종이 물질 상에 발포된 층으로 전환되고, 용기가 성형된다. 그 결과 양호한 단열성을 지닌 용기가 제조되었다. 이 필름은 바람직하게는 폴리에틸렌이며, 컬럼 3, 라인 50-55에서 교시하는 바와 같이, 이 수지 필름은 폴리프로필렌, 염화 폴리비닐, 폴리스티렌, 폴리에스테르, 나일론 및 이의 유사체일 수 있다.

이오카 외의 미국 특허 제5,490,631호는 열가소성 합성 수지 필름으로 제조된 두꺼운 발포 단열층이 외부 표면의 인쇄된 영역에서 형성되고, 동일한 열가소성 합성 수지 필름으로 제조될 수 있는 덜 두꺼운 발포 단열층이 외부 표면의 인쇄되지 않은 영역에서 형성되는 몸체부를 포함하는 단열 종이 용기를 개시하고 있다. 이 열가소성 합성 수지 필름은 전형적으로 폴리에틸렌이다.

브레이닝(Breining) 외의 미국 특허 제6,416,829호 B2는 몸체부의 외부 표면이 발포된 저밀도 폴리에틸렌으로 코팅되어 있고, 그 몸체부의 내부 표면은 발포되지 않은 변형 저밀도 폴리에틸렌으로 코팅된 단열 종이컵을 개시하고 있다.

이러한 종래의 기술의 용기 중 어느 것도 라텍스 코팅으로 코팅되고, 커피, 스프, 스튜, 미리 조리된 식품 및 이의 유사체와 같은 액체 및 식품 물질을 담고/담거나 보관하는데 이용하는 열가소성 용기에 관한 것은 없었다.

발명의 개요

본 발명은 상기 요구를 충족시킨다. 열가소성 용기는 발포성 열가소성 입자로 성형되고, 라텍스 코팅은 용기의 내부 및 외부 중 적어도 하나; 바람직하게는 내부 표면에; 보다 바람직하게는 내부 및 외부의 표면 모두의 일부분에 도포된다. 이 용기는 비교적 불투수성이어서, 실질적으로 누출을 감소시키거나 제거하며, 따라서 용기의 표면에 형성되는 얼룩도 감소시키거나 제거한다.

라텍스 코팅은, 그것이 용기의 외부표면에 도포되면 또한 레이블링(labeling) 및/또는 프린팅(printing) 목적으로 사용될 수 있다.

라텍스 코팅은 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate) 및 스티렌 공중합체의 라텍스, 메틸 아크릴레이트 및 스티렌 공중합체의 라텍스, 아크릴산(acrylic acid) 및 스티렌 공중합체의 라텍스, 및 부타디엔 및 스티렌 공중합체의 라텍스로 이루어진 그룹에서 선택된 것일 수 있다.

코팅의 두께는 약 0.10 mil(컵 표면의 cm² 당 0.27mg 건조 코팅 중량) 내지 약 5.0 mil(컵 표면의 cm² 당 13.4mg 건조 코팅 중량) 범위일 수 있으며, 바람직하게는 약 0.9 mil(컵 표면 cm² 당 약 0.25mg 건조 코팅 중량)일 수 있다. 코팅은 용기의 내부 및/또는 외부 표면의 일부 또는 전부에 도포될 수 있다. 본 발명의 일 구체예에서, 코팅은 용기의 내부 및/또는 외부 표면의 실질적으로 전부에 도포된다.

라텍스 코팅은 브러슁(brushing) 방법, 디핑(dipping) 방법 또는 스프레이 방법(예, 에어리스(airless) 스프레이 장치 또는 장치들을 통하여)으로 용기 표면에 도포될 수 있다.

이 용기는 발포성 열가소성 수지 비드로 제조된 것이며, 몇몇 구체예에서, 이러한 발포성 열가소성 수지는 발포성 폴리스티렌(EPS)이다.

본 발명의 몇몇 구체예는 누출 및/또는 얼룩에 대한 개선된 저항성 및 개선된 단열 특성을 나타내는 열가소성 성형 용기(molded thermoplastic container)에 관한 것이다.

본 발명의 몇몇 구체예는 열가소성 성형 용기의 내부 및/또는 외부 표면에 도포된 라텍스 코팅에 관한 것이다.

본 발명의 다른 구체예는 성형 용기의 표면에 라텍스 코팅을 도포하는 방법에 관한 것이다.

다른 구체예는 라텍스 코팅으로 코팅되어 있고, 액체 또는 식품 물질을 포함하는 열가소성 성형 용기를 포함하는 제조 제품에 관한 것으로서, 상기 용기는 개선된 저장 수명, 개선된 얼룩 저항성, 및/또는 개선된 누출 저항성을 보유한다.

본 발명의 여러 양태는 하기의 설명 및 첨부된 청구범위로부터 보다 확실하게 인지되고 이해될 것이다.

발명의 상세한 설명

본 발명에서, 용기(예, 컵, 사발 및 이의 유사체)는 발포성 열가소성 입자로 성형된다. 이 발포성 열가소성 입자는 임의의 적절한 열가소성 균일중합체(homopolymer) 또는 공중합체로 제조된다.

이용하기에 특히 적절한 것은, 스티렌, 이소프로필스티렌, 알파-메틸스티렌, 뉴클리어 메틸스티렌, 클로로스티렌, tert-부틸스티렌 및 이들의 유사체를 포함하는 비닐 방향족 단량체 유래의 균일중합체 뿐만 아니라, 디비닐벤젠, 부타디엔, 알킬 메타크릴레이트, 알킬 아크릴레이트, 아크릴로니트릴 및 말레산 무수물과 같은 단량체와 1 이상의 비닐 방향족 단량체의 공중합화에 의해 제조된 공중합체(여기서, 비닐 방향족 단량체는 공중합체의 50중량% 이상으로 존재한다)이다.

스티렌계 중합체가 바람직하고, 특히 폴리스티렌이 바람직하다. 그러나, 기타 적절한 중합체, 즉 폴리올레핀(예, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌), 및 폴리카보네이트, 폴리페닐렌 옥시드, 및 이들의 유사체들이 이용될 수 있다.

바람직하게는 발포성 열가소성 입자는 발포성 폴리스티렌(EPS) 입자이다. 이 입자는 비드, 그래뉼 또는 기타 발포 및 성형 작업에 용이한 입자들의 형태로 존재할 수 있다. 수성 현탁액 방법에서 중합된 입자는 본질적으로 구형이며 본 발명의 발포체 용기의 성형에 바람직하다. 이 입자는 그들의 직경이 약 0.008 내지 약 0.02 in가 되도록 체 분류된다.

발포성 열가소성 입자는 임의의 종래 방법을 이용하여 적절한 발포제로 함침될 수 있다. 예를 들어 함침은 중합체의 중합화 동안 수성 현탁액에 발포제를 첨가함으로써, 또는 선택적으로 수성 매질에 중합체 입자를 재-부유시킨 다음 알렐리오(Alelio)에게 허여된 미국특허 제2,983,692호에서 교시하는 바와 같이 발포제와 혼합함으로써 달성될 수 있다.

임의의 기체 물질 또는 가열 시 기체를 생산하는 물질이 발포제로서 이용될 수 있다. 종래의 발포제에는 4 내지 6개의 탄소를 분자 내에 함유한 지방족 탄화수소, 즉 부탄, 펜탄, 헥산 및 할로겐화 탄화수소(예컨대 CFC 및 HCFC)가 포함되는데, 이들은 선택된 중합체의 연화점 이하의 온도에서 비등한다. 지방족 탄화수소 발포제의 혼합물도 또한 이용될 수 있다.

선택적으로, 물이 이러한 지방족 탄화수소 발포제와 혼합될 수 있거나, 노바 케미칼즈 (인터네셔날) 소시에테 아노뉨에 양도된 미국특허 제6,127,439호; 제6,160,027호; 및 제6,242,540호에서 교시하는 바와 같이, 물이 유일한 발포제로서 이용될 수 있다. 전술한 특허에서는 수분-보유제(water-retaining agent)가 이용된다. 발포제로서 이용하기 위한 물의 중량 퍼센트는 1 내지 20% 범위일 수 있다. 미국 특허 제6,127,439호, 제6,160,027호 및 제6,242,540호의 교시는 그 전부를 본원에 참고인용하고 있다.

함침된 열가소성 입자는 일반적으로 약 2 내지 약 12 lb/ft³의 밀도까지 예비발포된다. 이 예비발포(pre-expansion) 단계는 전통적으로 함침된 비드를 임의의 종래 가열 매체, 예컨대 열기(hot air), 열수 또는 복사열을 통해 가열함으로써 수행된다. 함침된 열가소성 입자를 예비발포하기 위해 일반적으로 수용되는 한 방법은 로드맨(Rodman)에게 허여된 미국특허 제3,023,175에서 교시하고 있다.

함침된 열가소성 입자는 노바 케미칼즈 인크.에게 양도된 아치 외의 미국특허 출원 번호 제10/021,716호에서 교시하는 바와 같이 발포된 독립기포 중합체(foamed celluar polymer) 입자일 수 있는데, 상기 교시는 그 전부를 본원에서 참고인용하고 있다. 이 발포된 독립기포 입자는 바람직하게는 약 12.5 내지 약 34.3 lb/ft³의 밀도까지 예비발포되고, 중합체의 중량을 기초로 6.0중량%, 바람직하게는 약 2.0중량% 내지 약 5.0중량%, 보다 바람직하게는 약 2.5중량% 내지 약 3.5중량% 미만의 농도로 휘발성 발포제를 함유하는 폴리스티렌이다.

종래의 방법에 있어서, 예비발포된 입자("프리-퍼프(pre-puff)")는 폐쇄된 주형에서 가열되어 추가적으로 입자가 발포되고, 본 발명의 발포체 성형 용기를 형성한다.

일반적으로, 본 발명에 적합한 라텍스 코팅은 열가소성 입자가 용기를 형성하는데 해가 되지 않아야 한다. 다시 말해서, 본 발명의 라텍스 코팅에는 열가소성 입자, 특히 폴리스티렌 입자를 용해시키기 쉬운 어떠한 화학물질도 존재하지 않아야 한다. 예를 들어, 대부분의 용매-기반 중합체 코팅은 본 발명에 적합하지 않다.

"라텍스"는 물과 같은 수성 매질에 중합체 입자의 콜로이드분산계(colloidal dispersion)로 정의 된다. 상비율(phase ratio)(중합체상 대 수성상)은 중량 대비 40:60 내지 60:40 범위일 수 있다. 라텍스 코팅 산업분야에서 보다 일반적인 용어는 "고형물 함량(solid content)"이다. 본원에서 이용되는 "고형물 함량"은 라텍스 코팅 내에 중합체, 에멀션화제, 무기 염류 등을 포함하는 건조 성분(dry matter)을 나타내는 것이다. 고형물 함량의 전형적인 범위는 40 내지 60중량%이다. 이러한 측정치는 100 내지 140℃의 온도에서 일정한 질량의 라텍스 코팅 샘플을 건조하여 수득한 것이다. 이후, 고형물 함량은 건조 성분 대 샘플의 총 질량의 퍼센트 비율로 표현된다.

본 발명에 사용되는 라텍스는 계면활성제 및/또는 기타 미량 성분을 함유할 수 있다. 일반적으로 안정성을 목적으로 사용되는 계면활성제는 소듐 옥틸 설포네이트(sodium octyl sulfonate), 소듐 데실 설포네이트, 소듐 도데실 설포네이트, 소듐 테트라데실 설페이트(sodium tetradecyl sulfate), 소듐 헥사데실 설페이트, 소듐 도데실 설페이트, 분지된 소듐 알킬 설페이트, 소듐 도데실 에톡실레이트(2EO), 도데실 알콜 에톡실레이트(5EO), 도데실 알콜 에톡실레이트(7EO), 도데실 알콜 에톡실레이트(8EO) 등과 같이, 일반적으로 알려진 라텍스 코팅에 이용되는 임의의 계면활성제일 수 있다.

본 발명의 라텍스 코팅에 특히 적절한 중합체는 부타디엔, n-부틸 아크릴레이트, i-부틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 옥틸 아크릴레이트, 비닐 아세테이트, 비닐 클로라이드, 비닐리덴 클로라이드, 비닐 피발레이트(vinyl pivalate), 비닐 네오-데카노에이트, 아클릴로니트릴, 메틸 아크릴로니트릴, 아크릴아미드, 스티렌, α-메틸 스티렌, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, n-부틸 메타크릴레이트, i-부틸 메타크릴레이트로 이루어진 그룹에서 선택된 단량체일 수 있거나; 또는, 이 중합체는 균일중합체 또는 상기 단량체 중 2 이상의 공중합체, 또는 상기 단량체 중 2 이상과 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 푸마르산, 하이드록시에틸 아크릴레이트, 하이드록시에틸 메타크릴레이트, 디에틸아미노에틸 메타크릴레이트, tert-부틸아미노에틸 메타크릴레이트, 아크릴아미드, 디메틸 메타-이소프로펜일 벤질 이소시아네이트, N-메틸올아크릴아미드, N-메틸올메타크릴아미드, N-(이소-부톡시메틸)아크릴아미드, 글리시딜 아크릴레이트, 글리시딜 메타크릴레이트, 소듐 스티렌 설포네이트를 포함하는 기능성 단량체의 공중합체로 이루어진 그룹에서 선택될 수 있다..

라텍스 코팅은 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 메타크릴에이트, 아크릴산, 메타크릴산, 및 단량체로 이루어진 그룹에서 선택된 중합체 또는 비닐 아세테이트 또는 스티렌과 결합한 이러한 단량체의 공중합체를 함유할 수 있다.

바람직한 라텍스 코팅은 메틸 메타크릴레이트 및 스티렌 공중합체의 라텍스, 메틸 아크릴레이트 및 스티렌 공중합체의 라텍스, 아크릴산 및 스티렌 공중합체의 라텍스, 및 부타디엔 및 스티렌 공중합체의 라텍스이다.

라텍스 코팅의 분자량은 약 100 내지 약 1,000,000 단위(500 내지 약 200,000,000g/mol)의 범위일 수 있다. 라텍스 코팅의 분자 다분산지수(Molecular polydispersity)는 매우 좁은 범위에서 매우 넓은 범위까지, 즉 약 1.0 내지 약 20까지 한정될 수 있다.

열가소성 용기는 내부 쉘(shell) 및 외부 쉘을 보유하는 종래의 컵-성형 기계에 의해 제작된 폴리스티렌 컵일 수 있다. 종래의 컵-성형 기계는 오토네이셔널 비이.브이.(Autonational B.V.)에서 제작된 Cup Production MODEL 6-VLC-125 기계 또는 매스터 머신 앤 툴 컴패니(Master Machine & Tool Co.)에서 제작된 MODEL M10 컵 기계이다.

본 발명에서, 용기가 성형된 후, 라텍스 코팅은 내부 및 외부 표면 중 적어도 하나, 바람직하게는 내부 표면에, 보다 바람직하게는 내부 및 외부 표면 모두의 일부분에 도포된다. 바람직하게는 라텍스 코팅은 내부 및/또는 외부 표면의 실질적으로 전부에 도포된다.

라텍스 코팅은 임의의 적절한 방법을 통하여 용기의 한 표면 또는 복수의 표면에 도포되는데, 적절한 방법에는 디핑 방법, 브러슁 방법, 또는 임의의 적절한 수단을 통한 스프레이 방법이 포함된다. 스프레이 방법이 경제적 측면 및 생산성 측면 모두에서 바람직할 수 있다.

본 발명에 특히 적절한 라텍스 코팅의 형태는 고형 미립자 형태의 중합체 및 물을 함유한다. 중합체의 초기 고형물 함량은 약 48중량% 내지 약 50중량%이며, 이후 물로 희석되어 약 5중량% 내지 약 47중량% 범위일 수 있는 더 낮은 고형물 함량을 산출한다.

용기의 표면에 도포되기 이전에 라텍스의 고형물 함량은 일반적으로 용기에 라텍스를 도포하는데 이용되는 방법에 좌우된다. 예를 들어, 스프레이 방법 또는 브러슁 방법이 이용될 경우, 바람직하게는 고형물 함량은 라텍스의 중량을 기초로 약 40중량% 내지 약 47중량% 범위일 것이다. 만약 디핑 방법이 이용된다면, 바람직하게는 고형물 함량은 약 8중량% 내지 약 20중량% 범위일 것이다.

라텍스가 용기의 한 표면 또는 복수의 표면에 도포된 후에, 이어서 용기는 수송 벨트를 통해 건조 챔버 또는 오븐으로 운반될 수 있다. 이 건조 오븐은 종래의 오븐일 수 있고, 가열 매체는 열기, 복사열 또는 열 + 진공일 수 있다. 바람직하게는, 가열 매체는 열기이다. 전형적인 건조 오븐은 일리노이주 블루 아일런드 소재, 블루 엠 일렉트릭 컴패니(Blue M Electric Company)에서 입수한다. 건조 시간은 건조 온도, 코팅의 고형물 함량, 및 코팅의 두께에 좌우된다. 예를 들어, 코팅이 1.5mil이라면, 건조 온도 약 90℃에서 건조 시간은 약 60초이다. 전형적으로 약 8중량% 내지 약 47중량% 범위의 고형물 함량을 가진 코팅에 대하여, 건조 온도는 약 50℃ 내지 약 100℃ 범위일 것이며, 건조 시간은 약 5 초 내지 약 3000초 범위일 것이다.

본원에서 언급한 바와 같이, 용기의 한 표면 또는 복수의 표면 상의 라텍스 코팅의 두께는 약 0.10mil(컵 표면의 cm² 당 0.27mg 건조 코팅 중량) 내지 약 5.0mil(컵 표면의 cm² 당 13.4mg 건조 코팅 중량) 범위, 바람직하게는 약 0.9mil(컵 표면의 cm² 당 0.25mg 건조 코팅 중량)일 수 있다. 이러한 코팅 두께는 용기의 내부 및/또는 외부 표면의 일부 또는 실질적으로 전부에 확장될 수 있다.

본 발명의 바람직한 구체예에서, 라텍스는 스프레이 방법을 통해 용기에 도포된다. 16 oz 컵의 내부 표면에 라텍스를 스프레이 코팅하기 위한 단일 스프레이 장치의 생산율은 약 50 내지 약 600개의 컵/min이다. 몇 가지 스프레이 장치가 컵에 대한 원하는 생산율을 수득하는데 이용될 수 있다는 것은 명백하다.

본 발명에 유용할 수 있는 스프레이 장치는 노드손(Nordson) 코포레이션에서 입수 가능한 에어리스(airless) 스프레이 장치이다. 노드손 코포레이션에서 제공한 스프레이 장치의 실시예는 전술한 스즈키 외의 미국 특허 제4,206,249에 개시되어 있다. 이 경우에, 미국 특허 4,206,249에서 교시하는 승온 조건 대신에 실온에서 에어리스 스프레이 장치로 라텍스를 도포하는 것이 바람직하다. 본 발명의 라텍스 코팅을 스프레이할 경우 ＇249 특허의 스프레이 장치에 경미한 변형을 가할 수 있을 것이라는 것은 이해될 것이다.

코팅율(coating rate)은 "용기의 단위 표면적 상에 스프레이된 코팅의 건조 중량"으로 정의된다. 본원에서 언급한 바와 같이, 코팅율은 컵 표면의 cm² 당 약 0.27mg 내지 약 13.4mg 건조 코팅 중량 범위일 수 있다.

라텍스는 코팅될 용기의 내부 및 외부 표면 중 적어도 하나; 바람직하게는 내부 표면; 보다 바람직하게는 내부 및 외부 표면 모두의 일부 또는 실질적으로 전부에 도포되어 코팅을 형성한다.

라텍스 코팅은 누출 저항 목적 및/또는 레이블링 및 프린트 목적으로 외부 표면에 도포될 수 있다. 용기가 측벽 및 기저부를 모두 가지고 있다는 것 및 "내부 표면" 및 "외부 표면"이 일반적으로 용기의 측벽 및 기저부 모두를 언급할 것이라는 것은 이해될 것이다.

본 발명이 하기의 실시예에 의해 추가적으로 예증되나, 이에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

본 실시예는 라텍스가 코팅된 용기의 제조를 예증하는 것이다. 발포성 폴리 스티렌 컵 비드(노바 케미칼즈, 인크의 DYLITE^® 비드, 폴리스티렌 및 펜탄을 함유)를 아연 스테아레이트와 혼합하고, 대기압에서 11 gal(약 1.5 ft³) 용량의 로드맨 스팀 예비발포기(pre-expander)(아티산(Artisan) 인더스트리즈 인크.) 내에서 예비발포했다. 예비발포는 회분식으로 실시했다. 약 0.008in 내지 약 0.02in의 직경 분포를 보유한 컵 비드 3.5 lb를 이용하여 약 3.5 lb/ft³의 밀도를 보유한 프리-퍼프를 제조했다. 새롭게 제조된 프리-퍼프를 약 5분간 공기 건조시켜 습기를 제거하고 성형 전에 약 4시간 동안 에이징(aging)했다.

16 oz 컵을 에이징된 프리-퍼프 비드로 성형했다. 스팀 헤더 압력(steam header pressure)은 80 lb/in²이었고, 총 사이클 시간은 6 내지 15초의 범위였다. 성형된 발포체 컵은 밤새 에이징되도록 하였다.

라텍스(로이말(Roymal) 인코포레이티드에서 제조하고 판매하는 Roymal 45526 제품, 이는 메틸 아크릴레이트, 아크릴산 및 스티렌 공중합체의 라텍스이다)를 컵의 내부 표면, 즉 측벽 및 기저부 모두에 노드손 코포레이션에서 제조 및 판매되는 에어리스 스프레이 장치를 이용하여 컵 표면의 cm² 당 1.7 내지 4.3mg 건조 코팅 중량의 코팅율 스프레이했다. 이 라텍스 제품에 대하여는 스티렌 대 메틸 아크릴레이트의 비율이 중합체 분절의 중량을 기초로 약 5:95 퍼센트 중량 내지 약 95:5 퍼센트 중량의 범위일 수 있으며, 아크릴산은 총 중합체 중량에서 0 내지 10중량% 범위일 수 있다. 이 라텍스는 48중량%의 고형물을 함유했다.

라텍스를 내부 표면에 도포하기 이전에, 라텍스를 탈 이온수로 희석하여 46중량%의 고형물을 함유하는 라텍스를 생산했다.

이후, 코팅된 컵을 오븐에서 열기 순환 및 복사열의 조합을 이용하여 90℃에서 1분 동안 건조시켰다. 이 코팅된 컵을 시험하기 전에 밤새 저장해 두었다.

코팅된 컵을 하기의 방법으로 시험했다: 실온에서 스파이시 오일(Spicy oil)을 각 용기에 부어 컵 용량의 80%까지 채웠다. 오일 얼룩 및 누출에 대하여 각 용기의 외부 표면을 초기 1.5시간 동안은 매 10분마다, 1.5시간부터 6시간까지의 구간에서는 매 30분마다, 이 이후에는 매 시간마다 총 48시간 동안 관찰했다.

각 컵의 표본 그룹에 대한 평균 감퇴 시간(Average time to failure(ATF))을 각 용기에 대한 감퇴 시간을 더하고, 감퇴까지의 총 시간을 시험한 용기의 개수로 나누어서 계산했다. 전형적으로 각 그룹에서 10개의 컵을 시험했다. 48시간 째의 최소 ATF 값은 그 그룹에서 얼룩이나 누출을 나타낸 컵이 없다는 것을 의미한다. 0.17시간 째의 최소 ATF 값은 초기 10분 내에 그 그룹에서 모든 컵이 불합격했다는 것을 의미한다.

오일 보유성(ATF)에 대한 결과를 표 1에 나타냈다. 나타난 바와 같이, 라텍스 코팅이 된 컵은 라텍스 코팅이 되지 않은 컵(대조구)에 비하여 개선된 ATF를 보였다.

코팅율 (mg/cm²)	0	1.7	2.5	3.8	4.3
ATF(시)	0.83	38.9	48	48	48
비고	대조구

실시예 2

EPS 컵은 6 oz 컵이었다. 3.5 lb/ft³의 프리-퍼프 밀도를 보유하는 이러한 EPS 컵에 대한 오일 보유력 시험(ATF)을 실시예 1에서와 유사한 방법으로 수행하였다.

라텍스 코팅의 형태는 실시예 1에서 사용한 것과 동일했다. 첫째로 코팅을 물로 희석하여 다양한 고형물 함량을 보유하는 코팅을 생산했다. 컵의 내부 및 외부 표면 모두가 코팅되도록 하기 위해서, 희석된 라텍스로 딥 코팅(dip coating) 방법을 통해 성형된 발포체 컵을 코팅했다. 이 코팅된 컵을 시험 전에 밤새 실온에서 건조시켰다. 결과는 표 2에 나타냈다.

라텍스로 코팅된 컵은 라텍스 코팅이 없는 컵(대조구)에 비해서 향상된 ATF를 보유했다.

코팅 두께		6.0μ	9.0μ	12.0μ
고형물 함량(%)	-	8.08	12.13	16.17
AFT(시)	0.83	16.4	48	48
비고	대조구

본 발명을 특정 구체예의 관점에서 구체적으로 설명했지만, 다양한 변형 및 본 발명의 세부 사항이, 첨부된 청구범위에 한정되는 본 발명의 범주에서 벗어남 없이 만들어 질 수 있다는 것이 당업자들에게는 자명할 것이다. 예를 들어, 다른 형태의 라텍스 코팅이 용기의 1 이상의 표면에 대하여 1 이상의 층으로 도포될 수도 있다.

Claims

내부 및 외부 표면을 보유하고, 액체 및 식품 물질을 담기 위한 열가소성 성형 용기로서, 상기 성형 용기의 상기 내부 및 외부의 표면 중 적어도 하나의 적어도 일부분에 상기 용기를 코팅하기 위한 라텍스 코팅이 도포된 것이 특징인, 열가소성 성형 용기.
제1항에 있어서, 상기 열가소성 성형 용기는 발포성 열가소성 입자로 제조되는 것이 특징인, 열가소성 성형 용기.
제2항에 있어서, 상기 발포성 열가소성 입자는 발포성 폴리스티렌 입자인 것이 특징인, 열가소성 성형 용기.
제1항에 있어서, 상기 라텍스 코팅은 부타디엔, n-부틸 아크릴레이트(n-butyl acrylate), i-부틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 옥틸 아크릴레이트, 비닐 아세테이트, 비닐 클로라이드, 비닐리덴 클로라이드, 비닐 피발레이트, 비닐 네오-데카노에이트, 아크릴로니트릴, 메틸 아크릴로니트릴, 아크릴아미드, 스티렌, α-메틸 스티렌, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, n-부틸 메타크릴레이트, i-부틸 메타크릴레이트로 이루어진 그룹에서 선택된 단량체를 함유하는 것이 특징인, 열가소성 성형 용기.
제4항에 있어서, 상기 라텍스 코팅은 균일중합체, 상기 단량체 중 2 이상의 공중합체, 및 상기 단량체 중 2 이상과 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 푸마르산, 하이드록시에틸 아크릴레이트, 하이드록시에틸 메타크릴레이트, 디에틸아미노에틸 메타크릴레이트, tert-부틸아미노에틸 메타크릴레이트, 아크릴아미드, 디메틸 메타-이소프로펜일 벤질 이소시아네이트, N-메틸올아크릴아미드, N-메틸올메타크릴아미드, N-(이소-부톡시메틸)아크릴아미드, 글리시딜 아크릴레이트, 글리시딜 메타크릴레이트, 소듐 스티렌 설포네이트를 포함하는 기능성 단량체의 공중합체로 이루어진 그룹에서 선택된 중합체를 함유하는 것이 특징인, 열가소성 성형 용기.
제1항에 있어서, 상기 라텍스 코팅은 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 메타크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 및 단량체로 이루어진 그룹에서 선택된 중합체 또는 비닐 아세테이트 또는 스티렌과 결합한 단량체의 공중합체를 함유하는 것이 특징인, 열가소성 성형 용기.
제1항에 있어서, 상기 라텍스 코팅은 메틸 메타크릴레이트 및 스티렌 공중합체의 라텍스, 메틸 아크릴레이트 및 스티렌 공중합체의 라텍스, 아크릴산 및 스티렌 공중합체의 라텍스, 및 부타디엔 및 스티렌 공중합체의 라텍스로 이루어진 그룹에서 선택된 것이 특징인, 열가소성 성형 용기.
제7항에 있어서, 상기 라텍스 코팅은 메틸 아크릴레이트 및 스티렌 공중합체의 라텍스인 것이 특징인, 열가소성 성형 용기.
제1항에 있어서, 상기 라텍스 코팅은 약 0.10mil 내지 약 5.0mil 범위의 두께를 갖는 것이 특징인, 열가소성 성형 용기.
제1항에 있어서, 상기 라텍스 코팅은 스프레이 방법을 통하여 용기의 표면에 도포되고, 여기서 상기 라텍스 코팅은 희석될 경우 약 40중량% 내지 약 47중량% 범위의 고형물 함량을 보유하는 것이 특징인, 열가소성 성형 용기.
제1항에 있어서, 상기 라텍스 코팅은 디핑 방법을 통하여 용기의 표면에 도포되고, 여기서 상기 라텍스 코팅은 희석될 경우 약 8중량% 내지 약 20중량% 범위의 고형물 함량을 보유하는 것이 특징인, 열가소성 성형 용기.
제1항에 있어서, 상기 라텍스 코팅은 브러슁 방법을 통해 용기의 표면에 도포되고, 여기서 상기 라텍스 코팅은 희석될 경우 약 40중량% 내지 약 47중량% 범위의 고형물 함량을 보유하는 것이 특징인, 열가소성 성형 용기.
제1항에 있어서, 상기 라텍스 코팅은 고형물상(solid phase) 및 수성상을 함 유하며, 상기 고형물상은 라텍스 코팅의 중량을 기초로 약 50중량%인 것이 특징인, 열가소성 성형 용기.
내부 표면 및 외부 표면을 보유하는 열가소성 성형 용기를 형성시키는 단계, 및

상기 용기가 액체 및 식품 물질에 대한 누출 및/또는 얼룩 저항성을 보유하도록 상기 내부 표면 및 상기 외부 표면 중 적어도 하나의 적어도 일부분에 라텍스 코팅을 도포하는 단계를 포함하는, 액체 및 식품 물질을 담기 위한 용기의 제조 방법.
제14항에 있어서, 상기 용기의 상기 내부 표면에 상기 라텍스 코팅을 도포하는 단계를 추가적으로 포함하는 것이 특징인 방법.
제14항에 있어서, 상기 용기의 상기 외부 표면에 상기 라텍스 코팅을 도포하는 단계를 추가적으로 포함하는 것이 특징인 방법.
제14항에 있어서, 상기 라텍스 코팅은 메틸 메타크릴레이트 및 스티렌 공중합체의 라텍스, 메틸 아크릴레이트 및 스티렌 공중합체의 라텍스, 아크릴산 및 스티렌 공중합체의 라텍스, 및 부타디엔 및 스티렌 공중합체의 라텍스로 이루어진 그룹에서 선택된 것이 특징인 방법.
제14항에 있어서, 상기 라텍스 코팅은 메틸 아크릴레이트 및 스티렌 공중합체의 라텍스인 것이 특징인 방법.
제14항에 있어서, 상기 라텍스 코팅이 스프레이 방법을 통해 상기 용기에 도포되는 것이 특징인 방법.
제14항에 있어서, 상기 라텍스 코팅이 디핑 방법을 통해 상기 용기에 도포되는 것이 특징인 방법.
제14항에 있어서, 상기 라텍스 코팅이 브러슁 방법을 통해 상기 용기에 도포되는 것이 특징인 방법.
개선된 저장 수명, 개선된 얼룩 저항성, 및/또는 개선된 누출 저항성을 보유한 제조 물품으로서, 라텍스 코팅으로 코팅되어 있고 액체 물질 또는 식품 물질을 담는 열가소성 성형 용기를 포함하는 제조 물품.
제22항에 있어서, 상기 용기는 개선된 얼룩 저항성을 갖는 것이 특징인 제조 물품.
제1항의 용기를 이용한 액체 및 식품 물질의 개선된 저장 방법.