KR20150126896A - 라텍스 에멀젼, 및 라텍스 에멀젼으로부터 제조되는 코팅 조성물 - Google Patents

라텍스 에멀젼, 및 라텍스 에멀젼으로부터 제조되는 코팅 조성물 Download PDF

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KR20150126896A
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주드 토마스 래드매셔
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아크조노벨코팅스인터내셔널비.브이.
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Abstract

본 발명은 코팅 조성물과, 코팅 조성물을 사용한 기판의 코팅 방법을 포함한다. 본 발명의 일부 구현예에서, 코팅 조성물은, 에틸렌 불포화 모노머 성분 및 안정화제를 담체 내에서 혼합하여, 모노머 에멀젼을 제조하는 단계, 및 모노머 에멀젼을 개시제와 반응시켜, 라텍스 에멀젼을 제조하는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조되는 라텍스 에멀젼에 의해 제조되며, 여기서, 에틸렌 불포화 모노머 성분은 벤질 (메트)아크릴레이트, 사이클로헥실 (메트)아크릴레이트 또는 이들의 혼합물을 포함한다.

Description

라텍스 에멀젼, 및 라텍스 에멀젼으로부터 제조되는 코팅 조성물{LATEX EMULSIONS AND COATING COMPOSITIONS PREPARED FROM LATEX EMULSIONS}
본 발명은 라텍스 에멀젼, 라텍스 에멀젼으로부터 제조되는 코팅 조성물, 기판을 코팅 조성물로 코팅하는 방법, 및 코팅 조성물로 코팅된 기판에 관한 것이다.
에폭시 수지로부터 형성되는 코팅 조성물은 식음료 포장 및 용기 코팅에 사용되어 왔다. 미국, 캐나다, 유럽 및 일본의 주요 국제 식품 안전 규제 기관에 의해 해명된 과학적 증거의 비중은, 현재 시판되는 에폭시계 코팅에 소비자가 노출되는 비스페놀 A의 수준은 안전함을 보여주고 있긴 하지만, 일부 소비자들과 브랜드 소유주들은 계속해서 우려를 표명하고 있으며, 비스페놀 A 또는 임의의 다른 내분비계 교란물질을 포함하지 않는 코팅이 바람직하다.
공동-소유한 국제 공개 WO 2010/097353은 패키징 코팅 조성물로서 유용한 라텍스 에멀젼의 제조에 관해 기술하고 있다.
라텍스는 식음료 코팅 조성물에 사용하기 위해 개발되고 있다. 일부 문제점들은, 맥주내 풍미 허용성(flavor acceptance), 및 살균되거나 또는 레토르트된(retorted) 잡기 힘든 음료(hard-to-hold beverage)내 백화 성능(blush performance)이었다. 전형적인 라텍스 에멀젼 폴리머는 완충제 및 안정화제로서 나트륨 염을 사용하고, 허용불가능한 정도의 수 민감성(water sensitivity)(백화성(blushing))을 또한 부여하는 비-이온성 계면활성제를 사용한다.
비스페놀 A를 포함하지 않거나 또는 비스페놀 A를 실질적으로 포함하지 않는 코팅 조성물을 제조하는 것이 요구되고 있다. 또한, 스티렌 모노머는, 내부식성 및 금속에의 접착성을 향상시키기 위해 식음료를 보호하는 코팅 조성물에 광범위하게 사용되고 있으나, 최근에는 이러한 코팅 조성물을 스티렌을 첨가하지 않고 제조하는 것이 바람직하다. 본 발명의 라텍스 에멀젼은 특히, 식음료 포장재 및 용기용 패키징 코팅재로서 적합한 코팅 조성물의 제조에 사용될 수 있다.
본 발명은, 포름알데하이드 무함유 경화성(formaldehyde free cure), 내백화성(blush resistance), 레토르트화 가능성(capability to retort)을 여전히 허용하면서도, 잡기 힘든 음료를 견딜 수 있는, 에폭시 수지 및 스티렌 모노머에 대한 대체물을 제공한다. 일부 구현예에서, 라텍스 에멀젼은 에폭시 수지 또는 스티렌 모노머 대신에 벤질 (메트)아크릴레이트, 사이클로헥실 (메트)아크릴레이트 또는 이들의 혼합물을 사용하여 제조된다. 본 발명의 코팅 조성물은, 의도하는 효과를 달성하기 위해 복수의 폴리머 또는 가공 단계를 필요로 하지 않고 단순한 공정에 의하여 제조될 수 있다.
본 발명은 코팅 조성물, 및 코팅 조성물을 사용하여 기판을 코팅하는 방법을 포함한다. 본 발명의 일부 구현예에서, 라텍스 에멀젼은, 에틸렌 불포화 모노머 성분 및 안정화제를 담체 내에서 혼합하여, 모노머 에멀젼을 제조하는 단계, 및 상기 모노머 에멀젼을 개시제와 반응시켜, 라텍스 에멀젼을 제조하는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조되며, 여기서, 에틸렌 불포화 모노머 성분은 벤질 (메트)아크릴레이트, 사이클로헥실 (메트)아크릴레이트 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 라텍스 에멀젼으로부터 제조되는 코팅 조성물은 백화성을 나타내지 않거나 또는 최소화되며, 착색성(color pick-up)을 나타내지 않거나 또는 최소화되며, 상업적으로 허용가능한 접착성을 나타낼 수 있다.
본 발명은 본 발명의 코팅 조성물로 코팅된 기판을 또한 개시한다. 일부 구현예에서, 기판은 캔 또는 포장이다.
본원에 기술된 개시내용 및 청구항의 전술한 구현예 및 다른 구현예에 사용되는 바와 같이, 하기의 용어들은 일반적으로 지시된 의미를 가지지만, 이들 의미는 본 발명의 효과가 하기의 용어들에 대한 보다 광의의 의미를 추론함으로써 달성되는 경우, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 의미되지 않는다.
본 발명은, 일정 부분 이상이 본 발명의 코팅 조성물로 코팅된 기판, 및 기판을 코팅하는 방법을 포함한다. 본원에서, 용어 "기판(substrate)"은 비제한적인 예로, 캔, 금속 캔, 포장, 용기, 그릇 또는 임의 타입의 식음료를 담거나, 이와 닿거나 또는 접촉하는 데 사용되는 이들의 일부를 포함한다. 또한, 용어 "기판", "식품 캔(들)", "식품 용기" 등은, 비제한적인 예로, 캔 엔드 스톡(can end stock)으로부터 찍어내, 음료 포장에 사용될 수 있는 "캔 엔드can end)"를 포함한다.
본 발명은 라텍스 에멀젼을 포함하는 코팅 조성물을 포함하며, 여기서, 라텍스 에멀젼은, 에틸렌 불포화 모노머 성분 및 안정화제를 담체 내에서 혼합하여, 모노머 에멀젼을 제조하는 단계, 및 상기 모노머 에멀젼을 개시제와 반응시켜, 라텍스 에멀젼을 제조하는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조되며, 여기서, 에틸렌 불포화 모노머 성분은 벤질 (메트)아크릴레이트, 사이클로헥실 (메트)아크릴레이트 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 일부 구현예에서, 라텍스 에멀젼은 중화제와 반응하여, 코팅 조성물을 제조한다. 라텍스 에멀젼은, 라텍스의 고형분 함량을 기준으로, 적어도 약 35 내지 약 85의 산가(acid value)를 가질 수 있다.
일부 구현예에서, 본 발명에 사용되는 라텍스 에멀젼은, 비제한적인 예로, 현탁 중합, 계면 중합 및 유화 중합과 같은 당해 기술분야에 공지된 기술에 의해 제조된다. 에틸렌 불포화 모노머 성분으로부터 라텍스 에멀젼을 제조하는 유화 중합 기술은 폴리머 분야에 잘 알려져 있으며, 비제한적인 예로, 단일 및 복수 샷 배치 공정(shot batch process) 및 연속 공정과 같은 임의의 통상적인 라텍스 에멀젼 기술이 이용될 수 있다. 바람직한 경우, 에틸렌 불포화 모노머 성분 혼합물이 제조되어, 중합 용기에 서서히 첨가될 수 있다. 중합 용기 내의 에틸렌 불포화 모노머 성분 조성물은 중합 과정 동안에, 예컨대 비제한적인 예로, 용기에 공급되는 에틸렌 불포화 모노머 성분의 조성물에 변화를 줌으로써, 다양해질 수 있다. 단일단계 중합 기술 및 다단계 중합 기술 둘 다 본 발명의 일부 구현예에 이용될 수 있다. 일부 구현예에서, 라텍스 에멀젼은, 당해 기술분야에 공지된 바와 같이 유화 중합에 의해 생성되는 입자의 수를 조절하기 위해, 시드(seed) 폴리머 에멀젼을 사용하여 제조된다. 일부 구현예에서, 라텍스 폴리머 입자의 입자 크기는 초기의 계면활성제 전하를 조정함으로써 조절된다.
본 발명의 에틸렌 불포화 모노머 성분은 벤질 (메트)아크릴레이트, 사이클로헥실 (메트)아크릴레이트 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 에틸렌 불포화 모노머 성분은 또한, 비제한적인 예로, 하나 이상의 비닐 모노머, 아세토아세테이트 (메트)아크릴레이트 모노머, 아크릴 모노머, 알릴릭(allylic) 모노머, 아크릴아미드 모노머; 비닐 에스테르, 예컨대 비제한적인 예로 비닐 아세테이트, 비닐 프로피오네이트, 비닐 부티레이트, 비닐 벤조에이트, 비닐 이소프로필 아세테이트 및 유사한 비닐 에스테르; 비닐 할라이드, 예컨대 비제한적인 예로 비닐 클로라이드, 비닐 플루오라이드 및 비닐리덴 클로라이드; 비닐 방향족 탄화수소, 예컨대 비제한적인 예로 스티렌, 메틸 스티렌 및 유사한 장기(longer) 알킬 스티렌, 클로로스티렌, 비닐 톨루엔, 비닐 나프탈렌; 비닐 지방족 탄화수소 모노머, 예컨대 비제한적인 예로 알파 올레핀, 예컨대 비제한적인 예로, 에틸렌, 프로필렌, 이소부틸렌 및 사이클로헥센; 뿐만 아니라 공액 다이엔, 예컨대 비제한적인 예로, 1,3-부타다이엔, 메틸-2-부타다이엔, 1,3-피페릴렌, 2,3 다이메틸 부타다이엔, 이소프렌, 사이클로헥산, 사이클로펜타다이엔, 다이사이클로펜타다이엔 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 비닐 알킬 에테르로는, 비제한적인 예로, 메틸 비닐 에테르, 이소프로필 비닐 에테르, n-부틸 비닐 에테르, 이소부틸 비닐 에테르 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 아크릴 모노머로는, 비제한적인 예로, 모노머, 예컨대 비제한적인 예로, 메틸 또는 에틸 이외의, 탄소수 약 3 내지 약 10의 알킬 에스테르 부분을 가진 아크릴산 또는 메타크릴산의 저급 알킬 에스테르, 뿐만 아니라 아크릴산 및 메타크릴산의 방향족 유도체를 포함할 수 있다. 아크릴 모노머로는, 비제한적인 예로, 부틸 아크릴레이트 및 메타크릴레이트, 프로필 아크릴레이트 및 메타크릴레이트, 2-에틸 헥실 아크릴레이트 및 메타크릴레이트, 사이클로헥실 아크릴레이트 및 메타크릴레이트, 데실 아크릴레이트 및 메타크릴레이트, 이소데실아크릴레이트 및 메타크릴레이트, 벤질 아크릴레이트 및 메타크릴레이트, 부탄 다이올 다이메타크릴레이트, 아크릴산 및 메타크릴산과 반응한 다양한 글리시딜 에테르, 하이드록실 알킬 아크릴레이트 및 메타크릴레이트, 예컨대 비제한적인 예로, 하이드록시에틸 및 하이드록시 프로필 아크릴레이트 및 메타크릴레이트, 및 아미노 아크릴레이트 및 메타크릴레이트 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 에틸렌 불포화 모노머 성분은 폴리머 조성물에 약 1 중량% 내지 약 85 중량%의 함량으로 존재한다.
일부 구현예에서, 라텍스 에멀젼의 형성에 사용되는 에틸렌 불포화 모노머 성분은, 폴리머의 분자량을 증가시키고 폴리머를 가교시키기에 효과적인 1종 이상의 다중-에틸렌 불포화 모노머 성분을 포함한다. 다중-에틸렌 불포화 모노머 성분의 비제한적인 예로는, 알릴 (메트)아크릴레이트, 트리프로필렌 글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 다이에틸렌 글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 에틸렌 글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 1,6-헥산다이올 다이(메트)아크릴레이트, 1,3-부틸렌 글리콜 (메트)아크릴레이트, 폴리알킬렌 글리콜 다이(메트)아크릴레이트, 다이알릴 프탈레이트, 트리메틸올프로판 트리(메트)아크릴레이트, 다이비닐벤젠, 다이비닐톨루엔, 트리비닐벤젠, 다이비닐나프탈렌 및 이들의 조합을 포함한다. 일부 구현예에서, 다중-에틸렌 불포화 모노머 성분은 폴리머 조성물에 약 0.1 중량% 내지 약 10 중량%의 함량으로 존재한다.
본 발명의 일부 구현예에서, 라텍스 에멀젼의 형성에 사용되는 에틸렌 불포화 모노머 성분을 안정화제와 혼합하여, 모노머 에멀젼을 제조한다. 선택적으로, 염기가 혼합물에 존재한다. 일부 구현예에서, 안정화제는 폴리머 고형분의 약 0.1 중량% 내지 2.0 중량%의 함량으로 존재한다. 안정화제의 비제한적인 예로는, 강산, 예컨대 비제한적인 예로, 도데실벤젠 설폰산, 다이노닐나프탈렌 설폰산, 다이노닐나프틸렌다이설폰산, 비스(2-에틸헥실)설포숙신산 등 뿐만 아니라 이들의 조합을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 강산은 수용액에서 해리 상수 pKa가 4보다 작은 산이다. 일부 구현예에서, 강산의 산에는 소수물질(hydrophobe)이 부착되어 있다. 일부 구현예에서, 강산의 탄소수는 약 6 이상이다. 염기의 비제한적인 예로는, 암모니아, 다이메틸에탄올아민, 2-다이메틸아미노-2-메틸-1-프로판올 및 이들의 조합을 포함한다. 일부 구현예에서, 염기는 안정화제에 약 50 몰% 내지 100 몰%의 함량으로 존재한다.
일부 구현예에서, 라텍스 에멀젼의 형성에 사용되는 담체로는, 비제한적인 예로, 물, 수용성 공용매 및 이들의 조합을 포함한다. 일부 구현예에서, 담체는 총 라텍스 에멀젼에 약 50% 내지 약 90%의 함량으로 존재한다.
본 발명의 일부 구현예에서, 에틸렌 불포화 모노머 성분 에멀젼은 1종 이상의 개시제와 반응하여, 라텍스 에멀젼을 제조한다. 개시제로는 비제한적인 예로, 중합 온도에서 열적 분해되어 자유 라디칼을 발생시키는 개시제를 포함할 수 있다. 개시제의 예로는, 비제한적인 예로, 수용성 화학종 및 수-불용성 화학종 둘 다 뿐만 아니라 이들의 조합을 포함한다. 자유 라디칼-발생 개시제의 예로는, 비제한적인 예로, 퍼설페이트, 비제한적인 예로, 암모늄 또는 알칼리 금속(칼륨, 나트륨 또는 리튬) 퍼설페이트, 아조 화합물, 비제한적인 예로, 2,2'-아조-비스(이소부티로니트릴), 2,2'-아조-비스(2,4-다이메틸발레로니트릴), 및 1-t-부틸-아조시아노사이클로헥산), 하이드로퍼옥사이드, 비제한적인 예로, t-부틸 하이드로퍼옥사이드 및 쿠멘 하이드로퍼옥사이드, 퍼옥사이드, 비제한적인 예로, 벤조일 퍼옥사이드, 카르릴릴 퍼옥사이드, 다이-t-부틸 퍼옥사이드, 에틸 3,3'-다이(t-부틸퍼옥시) 부티레이트, 에틸 3,3'-다이(t-아밀퍼옥시) 부티레이트, t-아밀퍼옥시-2-에틸 헥사노에이트 및 t-부틸퍼옥시 피빌레이트, 퍼에스테르, 비제한적인 예로, t-부틸 퍼아세테이트, t-부틸 퍼프탈레이트 및 t-부틸 퍼벤조에이트, 퍼카르보네이트, 비제한적인 예로, 다이(1-시아노-1-메틸에틸)퍼옥시 다이카르보네이트, 퍼포스페이트 등, 뿐만 아니라 이들의 조합을 포함할 수 있다.
일부 구현예에서, 개시제는 단독으로 사용되거나 또는 산화환원 시스템의 산화제 성분으로서 사용되며, 비제한적인 예로, 환원제 성분, 예컨대 비제한적인 예로, 아스코르브산, 말산, 글리콜산, 옥살산, 젖산, 티오글리콜산 또는 알칼리 금속 설파이트, 비제한적인 예로, 하이드로설파이트, 하이포설파이트 또는 메타바이설파이트, 비제한적인 예로, 소듐 하이드로설파이트, 포타슘 하이포설파이트 및 포타슘 메타바이설파이트, 소듐 포름알데하이드 설폭실레이트 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 환원제 성분은 가속화제 또는 촉매 활성화제로서 지칭될 수 있다.
일부 구현예에서, 개시제 시스템으로 지칭될 수 있는, 개시제 및 가속화제는 각각, 라텍스 에멀젼의 형성 동안에 공중합되는 에틸렌 불포화 모노머 성분의 중량을 기준으로, 약 0.001% 내지 약 5%의 비율로 사용된다. 일부 구현예에서, 비제한적인 예로, 코발트, 철, 니켈 또는 구리의 클로라이드 및 설페이트 염과 같은 촉진화제는 선택적으로, 약 2 ppm 내지 약 200 ppm의 함량으로 사용된다. 산화환원 시스템의 비제한적인 예로는, 비제한적으로, tert-부틸 하이드로퍼옥사이드/소듐 포름알데하이드 설폭실레이트/Fe(II) 및 암모늄 퍼설페이트/소듐 바이설파이트/소듐 하이드로설파이트/Fe(II) 및 이들의 조합을 포함한다. 일부 구현예에서, 중합 온도는 약 실온 내지 약 90℃이며, 온도는 통상적인 대로, 적용되는 개시제 시스템에 대해 최적화될 수 있다.
본 발명의 일부 구현예에서, 폴리머 라텍스 입자의 응집은, 중합 동안에 안정화 계면활성제를 포함시킴으로써 제한된다. 비제한적인 예로, 생장중인(growing) 라텍스 입자는, 중합 분야에 잘 알려진 바와 같이, 비제한적인 예로, 도데실벤젠 설폰산, 음이온성 또는 비-이온성 계면활성제 또는 이들의 조합과 같은 1종 이상의 계면활성제에 의한 유화 중합 동안에 안정화될 수 있다. 일부 구현예에서, 비제한적인 예로 보호성 콜로이드와 같은 다른 타입의 안정화제가 사용될 수 있다. 일반적으로, 금속을 포함하는 종래의 음이온성 계면활성제, 폴리에틸렌 사슬을 포함하는 비-이온성 계면활성제, 및 다른 보호성 콜로이드는 생성되는 필름에 수 민감성을 부여하는 경향이 있다. 본 발명의 일부 구현예에서, 이들 종래의 음이온성 계면활성제 및 비-이온성 계면활성제의 사용을 최소화하거나 또는 배제하는 것이 바람직하다. 일부 구현예에서, 안정화 계면활성제는 시드 중합 동안에 사용된다.
본 발명의 일부 구현예에서, 라텍스 에멀젼의 분자량을 조절하기 위해 사슬전달제가 사용된다. 사슬전달제의 비제한적인 예로는, 머캅탄, 폴리머캅탄, 폴리할로겐 화합물, 알킬 머캅탄 비제한적인 예로, 에틸 머캅탄, n-프로필 머캅탄, n-부틸 머캅탄, 이소부틸 머캅탄, t-부틸 머캅탄, n-아밀 머캅탄, 이소아밀 머캅탄, t-아밀 머캅탄, n-헥실 머캅탄, 사이클로헥실 머캅탄, n-옥틸 머캅탄, n-데실 머캅탄, n-도데실 머캅탄, 머캅토 카르복실산 및 이들의 에스테르, 비제한적인 예로, 메틸 머캅토프로피오네이트 및 3-머캅토프로피온산, 알코올, 비제한적인 예로, 이소프로판올, 이소부탄올, 라우릴 알코올 및 t-옥틸 알코올, 할로겐화된 화합물 비제한적인 예로, 카본 테트라클로라이드, 테트라클로로에틸렌, 트리클로로-브로모에탄 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 에틸렌 불포화 모노머 성분 혼합물의 중량을 기준으로 약 0 중량% 내지 약 10 중량%로 사용된다. 일부 구현예에서, 라텍스 에멀젼의 분자량은 당해 기술분야에 공지된 기술에 의해, 비제한적인 예로, 에틸렌 불포화 모노머 성분에 대한 개시제의 비율에 의해, 조절될 수 있다.
일부 구현예에서, 개시제 시스템 및/또는 사슬전달제는 개별 유체 매질 또는 동일한 유체 매질에서 용해되거나 또는 분산되며, 그런 다음, 중합 용기에 서서히 첨가된다. 일부 구현예에서, 라텍스 에멀젼의 형성에 사용되는, 순수한 형태이거나 또는 유체 매질에 용해 또는 분산된 형태의 에틸렌 불포화 모노머 성분은 촉매 및/또는 사슬전달제와 동시에 첨가된다. 촉매는, 중합 분야에 잘 알려져 있는 바와 같이, 중합이 실질적으로 완료된 후, 잔류의 모노머를 "추적"하여, 잔류 모노머를 중합하기 위해, 중합 혼합물에 첨가된다.
일부 구현예에서, 에틸렌 불포화 모노머 성분과 안정화제의 부가적인 모노머 혼합물이, 라텍스 에멀젼을 제조하는 데 사용되는 모노머 에멀젼에 첨가된다. 선택적으로, 염기가 부가적인 모노머 혼합물에 존재한다. 일부 구현예에서, 부가적인 모노머 혼합물은 개시제의 첨가 전, 개시제의 첨가 후, 또는 개시제의 첨가 전과 후에, 모노머 에멀젼에 첨가될 수 있다. 부가적인 모노머 혼합물 중의 에틸렌 불포화 모노머 성분, 안정화제 및 염기의 조성물은, 모노머 에멀젼 중의 이들 성분의 조성물과 동일하거나 또는 상이할 수 있다.
본 발명의 일부 구현예에서, 라텍스 에멀젼은 중화제와 반응하여, 코팅 조성물을 제조할 수 있다. 일부 구현예에서, 반응은 용매의 존재 하에 발생한다. 비제한적인 예로, 용매는 케톤, 방향족 용매, 에스테르 용매, 하이드록시 관능성 용매 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 용매는 폴리머 고형분의 약 0 중량% 내지 약 90 중량%의 함량으로 존재한다.
일부 구현예에서, 중화제는 비제한적인 예로, 암모니아, 3차 아민, 예컨대 비제한적인 예로, 다이메틸에탄올아민, 2-다이메틸아미노-2-메틸-1-프로판올, 트리부틸아민 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 비제한적인 예로, 중화제는 시스템에서 중화되어야 하는 산의 양을 기준으로, 약 0 중량% 내지 약 100 중량%의 함량으로 사용될 수 있다.
라텍스 에멀젼 자체는 코팅 조성물로서 작용할 수 있다. 본 발명의 라텍스 에멀젼 및 코팅 조성물은, 비제한적인 예로, 발포(foam)를 조절하고, 평형 및 동적 표면 장력을 줄이며, 유동학 및 표면 윤활성을 조절하는 첨가제와 같이 당해 기술분야의 당업자에게 공지된 통상적인 첨가제를 포함할 수 있다. 첨가제의 양은 당해 기술분야의 당업자에게 공지된 임의의 방식으로 원하는 코팅 적용 및 성능에 따라 다양할 수 있다.
본 발명의 1종 이상의 코팅 조성물은 기판, 일부 구현예에서, 예컨대 비제한적인 예로, 캔, 금속 캔, 포장, 용기, 그릇, 캔 엔드 또는 임의의 타입의 식음료를 담거나 또는 이와 닿게 하는 데 사용되는 이들의 일부에 적용된다. 일부 구현예에서, 본 발명의 코팅 조성물 외에도 1종 이상의 코팅제가 적용되는데, 예컨대 비제한적인 예로, 프라임 코트(prime coat)가 기판과 본 발명의 코팅 조성물 사이에 적용될 수 있다.
코팅 조성물은 당해 기술분야의 당업자에게 공지된 임의의 방식으로 기판에 적용될 수 있다. 일부 구현예에서, 코팅 조성물은 바람직한 경우, 기판 상에 분무된다. 분무되는 경우, 코팅 조성물은 다른 휘발성 물질, 예컨대 비제한적인 예로 최소량의 용매를 포함하는 물 약 70% 내지 약 90%에 대해, 비제한적인 예로 폴리머 고형분을 약 10 중량% 내지 약 30 중량%로 포함할 수 있다. 일부 적용의 경우, 전형적으로 분무 이외의 경우, 폴리머 수성 분산액은 비제한적인 예로, 폴리머 고형분을 약 20 중량% 내지 약 60 중량%로 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 유기 용매는 분무 또는 기타 적용을 촉진하기 위해 사용되며, 이러한 용매로는, 비제한적인 예로, n-부탄올, 2-부톡시-에탄올-1, 크실렌, 톨루엔 및 이들의 혼합물을 포함한다. 일부 구현예에서, n-부탄올은 2-부톡시-에탄올-1과 조합해서 사용된다. 일부 구현예에서, 본 발명의 코팅 조성물은 공지된 안료 및 불투명체(opacifier)를 사용해 안료 및/또는 불투명화될 수 있다. 비제한적인 예로 식품용을 비롯한 다수의 용도에서, 안료는 티타늄 다이옥사이드이다. 일부 구현예에서, 생성되는 수성 코팅 조성물은 코팅 산업에 공지된 통상적인 방법에 의해 적용될 수 있다. 따라서, 비제한적인 예로, 분무, 롤링, 침지(dipping) 및 유동 코팅 적용 방법은 투명 필름 및 착색 필름 둘 다에 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 기판 상에 적용된 후, 코팅은 약 130℃ 내지 약 250℃의 온도에서 열에 의해 경화될 수 있으며, 다른 예로 더 높은 온도에서 경화를 완료할 뿐만 아니라 임의의 변색가능한(fugitive) 성분을 휘발시키기에 충분한 시간 동안 경화될 수 있다.
음료 용기로 의도되는 기판의 경우, 일부 구현예에서 코팅 조성물은, 노출된 기판 표면 제곱 인치(인치2) 당 폴리머 코팅 약 0.5 mg 내지 약 15 mg의 비율로 적용될 수 있다. 일부 구현예에서, 물-분산성 코팅은 약 1 미크론 내지 약 25 미크론의 두께로 적용된다.
실시예
본 발명은 하기의 비제한적인 실시예를 참조로 더 기술될 것이다. 이들 실시예의 변화 및 변형은 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 당해 기술분야의 당업자에 의해 이루어질 수 있는 것으로 이해해야 한다.
실시예 1
반응기에서 탈이온수 219.82 g에, 이소프로판올 중의 70% 도데실벤젠설폰산 0.75 g, 탈이온수 3.5 g 및 28% 암모니아 0.10 g의 혼합물을 첨가하였다. 혼합물을 질소 살포(nitrogen sparge)하에 80℃로 가열하였다. 온도에 도달하였을 때, 살포를 질소 블랭킷(nitrogen blanket)으로 대체하였다.
개별 용기에서, 탈이온수 150.51 g, 70% 도데실벤젠설폰산 1.50 g, 28% 암모니아 0.21 g, 벤질 아크릴레이트 175.01 g, 부틸 아크릴레이트 147.01 g 및 메타크릴산 28.00 g으로 구성된 예비-에멀젼을 제조하였다. 예비-에멀젼 25.11 g을 반응기에 첨가하고, 15분 동안 혼합하였다. 이후, 암모늄 퍼설페이트 1.75 g 및 탈이온수 13.46 g의 혼합물을, 생성되는 혼합물에 첨가하고, 15분 동안 방치하였다. 방치 후, 잔류량의 예비-에멀젼을 180분 동안 첨가하였다. 공급을 완료한 후, 탈이온수 31.50 g, 아스코르브산 0.35 g 및 황산철(II) 0.001 g의 혼합물을 첨가하고, 후속해서, 탈이온수 3.5 g 및 t-부틸 퍼벤조에이트 0.88 g의 혼합물을 첨가하였다. 반응 혼합물 15분 동안 방치한 다음, 냉각시켜, 35% 고형분에서 백색 라텍스를 수득하였다.
실시예 2
벤질 아크릴레이트를 벤질 메타크릴레이트로 대체한 것을 제외하고는, 실시예 1을 반복하였다. 생성되는 백색 라텍스의 고형분 함량은 35%였다.
실시예 3
벤질 아크릴레이트를 스티렌으로 대체한 것을 제외하고는, 실시예 1을 반복하였다. 생성되는 백색 라텍스의 고형분 함량은 35%였다.
실시예 4 - 코팅 조성물의 제조
실시예 1 내지 3의 라텍스 각각을, 탈이온수 92.8 g, 부탄올 34.94 g, 에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르 8.55 g 및 에틸렌 글리콜 모노헥실 에테르 0.71 g과 블렌딩하였으며, 각각의 첨가 사이에 잘 혼합해 주었다. 컷 다운 알루미늄 음료 캔의 측면 상에서 #12 로드(rod)를 사용해 필름을 제조하였다. 필름을 380℉에서 60초 동안 구웠다(bake).
하기의 특징들을 가진 깨끗한 필름을 수득하였다:
실시예 접착 등급
(Adhesion Rating)		 부식 등급 시트르산
백화성 등급		 게토레이트
백화성/색상 등급
1 4 5 5 4
2 9 1 4 3
3 10 5 5 2
실시예 5
반응기에서 탈이온수 879.3 g에, 이소프로판올 중의 70% 도데실벤젠설폰산 3.0 g, 탈이온수 14.0 g 및 28% 암모니아 0.42 g의 혼합물을 첨가하였다. 혼합물을 질소 살포(nitrogen sparge)하에 80℃로 가열하였다. 온도에 도달하였을 때, 살포를 질소 블랭킷(nitrogen blanket)으로 대체하였다.
개별 용기에서, 탈이온수 602.1 g, 70% 도데실벤젠설폰산 6.0 g, 28% 암모니아 0.84 g, 사이클로헥실 아크릴레이트 792.0 g, 에틸 아크릴레이트 409.1 g, 글리시딜 메타크릴레이트 67.4 g 및 메타크릴산 131.6 g으로 구성된 예비-에멀젼을 제조하였다. 예비-에멀젼 100.5 g을 반응기에 첨가하고, 15분 동안 혼합하였다. 이후, 암모늄 퍼설페이트 7.0 g 및 탈이온수 53.9 g의 혼합물을, 생성되는 혼합물에 첨가하고, 15분 동안 방치하였다. 방치 후, 잔류량의 예비-에멀젼을 180분 동안 첨가하였다. 공급을 완료한 후, 탈이온수 126.0 g, 아스코르브산 1.4 g 및 황산철(II) 0.001 g의 혼합물을 첨가하고, 후속해서, 탈이온수 14.0 g 및 t-부틸 퍼벤조에이트 3.5 g의 혼합물을 첨가하였다. 다음, 탈이온수 853.8 g 및 다이메틸에탄올 아민 34.8 g의 혼합물을 첨가하였다. 반응 혼합물 60분 동안 방치한 다음, 냉각시켜, 35% 고형분에서 백색 라텍스를 수득하였다.
실시예 6
사이클로헥실 아크릴레이트를 사이클로헥실 메타크릴레이트로 대체한 것을 제외하고는, 실시예 1을 반복하였다. 생성되는 백색 라텍스의 고형분 함량은 35%였다.
실시예 7
사이클로헥실 아크릴레이트를 스티렌으로 대체한 것을 제외하고는, 실시예 1을 반복하였다. 생성되는 백색 라텍스의 고형분 함량은 35%였다.
실시예 8 - 코팅 조성물의 제조
실시예 5 내지 7의 라텍스 각각을, 탈이온수 870 g, 부탄올 349.4 g, 에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르 85.5 g, 에틸렌 글리콜 모노헥실 에테르 7.1 g 및 설포닐(Surfonyl)420 5.7 g과 블렌딩하였으며, 각각의 첨가 사이에 잘 혼합해 주었다. 필름을 120 mg/캔 필름 중량으로, 알루미늄 음료 캔 상에 분무하였다. 필름을 380℉에서 60초 동안 구웠다(bake).
하기의 특징들을 가진 깨끗한 필름을 수득하였다:
실시예 120 mg ME (mA) 시트르산 백화성 등급 시트르산
백화성 등급		 HTH △ME (mA)
1 0.9 0 42.8 87.3
2 0.6 0 20.8 112.9
3 0.5 1 10.3 54.6

Claims (9)

  1. 라텍스 에멀젼으로서,
    상기 라텍스 에멀젼은,
    i) 에틸렌 불포화 모노머 성분 및 안정화제를 담체 내에서 혼합하여, 모노머 에멀젼을 제조하는 단계; 및
    ii) 상기 모노머 에멀젼을 개시제와 반응시켜, 라텍스 에멀젼을 제조하는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조되며,
    상기 에틸렌 불포화 모노머 성분은 벤질 (메트)아크릴레이트, 사이클로헥실 (메트)아크릴레이트 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 라텍스 에멀젼.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 라텍스 에멀젼을 중화제(neutralizer)와 반응시켜, 코팅 조성물을 제조하는 것을 특징으로 하는, 라텍스 에멀젼.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 안정화제는 강산 촉매를 포함하는 것을 특징으로 하는, 라텍스 에멀젼.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 강산 촉매는 설폰산, 트리플릭산(triflic acid), 원소 주기율표(IUPAC 1970 관례에 따름)의 IIA, IIB, IIIA, IIIB 또는 VIIIA족 금속의 트리플레이트 염(triflate salt), 상기 트리플레이트 염의 혼합물, 또는 이들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는, 라텍스 에멀젼.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 에틸렌 불포화 모노머 성분은 폴리머 고형분의 약 1 중량% 내지 약 85 중량%의 함량으로 존재하는 것을 특징으로 하는, 라텍스 에멀젼.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 안정화제는 폴리머 고형분의 약 0.1 중량% 내지 약 2.0 중량%의 함량으로 존재하는 것을 특징으로 하는, 라텍스 에멀젼.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 단계 i)의 혼합은, 암모니아, 다이메틸에탄올아민, 2-다이메틸아미노-2-메틸-1-프로판올 또는 이들의 혼합물을 포함하는 염기의 존재 하에 이루어지는 것을 특징으로 하는, 라텍스 에멀젼.
  8. 제1항에 따른 라텍스 에멀젼을 중화제와 반응시켜 제조되는 코팅 조성물.
  9. 제8항에 따른 코팅 조성물로 코팅된 캔 또는 포장(packaging).
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