KR20160099677A - 코팅 폴리머 필름용 조성물, 코팅 방법 및 이로부터 얻어진 복합체 - Google Patents
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- C08J7/00—Chemical treatment or coating of shaped articles made of macromolecular substances
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- C08K5/0008—Organic ingredients according to more than one of the "one dot" groups of C08K5/01 - C08K5/59
- C08K5/0025—Crosslinking or vulcanising agents; including accelerators
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- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D133/00—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Coating compositions based on derivatives of such polymers
- C09D133/04—Homopolymers or copolymers of esters
- C09D133/06—Homopolymers or copolymers of esters of esters containing only carbon, hydrogen and oxygen, the oxygen atom being present only as part of the carboxyl radical
- C09D133/08—Homopolymers or copolymers of acrylic acid esters
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- C09D167/00—Coating compositions based on polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Coating compositions based on derivatives of such polymers
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- C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
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- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
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- C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
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- B32B7/00—Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
- B32B7/04—Interconnection of layers
- B32B7/10—Interconnection of layers at least one layer having inter-reactive properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B32B7/00—Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
- B32B7/04—Interconnection of layers
- B32B7/12—Interconnection of layers using interposed adhesives or interposed materials with bonding properties
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2367/00—Characterised by the use of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Derivatives of such polymers
- C08J2367/02—Polyesters derived from dicarboxylic acids and dihydroxy compounds
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2433/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Derivatives of such polymers
- C08J2433/02—Homopolymers or copolymers of acids; Metal or ammonium salts thereof
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2433/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Derivatives of such polymers
- C08J2433/04—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Derivatives of such polymers esters
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2433/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Derivatives of such polymers
- C08J2433/04—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Derivatives of such polymers esters
- C08J2433/06—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Derivatives of such polymers esters of esters containing only carbon, hydrogen, and oxygen, the oxygen atom being present only as part of the carboxyl radical
- C08J2433/08—Homopolymers or copolymers of acrylic acid esters
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2433/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Derivatives of such polymers
- C08J2433/04—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Derivatives of such polymers esters
- C08J2433/06—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Derivatives of such polymers esters of esters containing only carbon, hydrogen, and oxygen, the oxygen atom being present only as part of the carboxyl radical
- C08J2433/10—Homopolymers or copolymers of methacrylic acid esters
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
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Abstract
본 발명은 필름과 최종 코팅간의 접착성을 개선하고, 코팅된 필름에 우수한 차단특성을 부여하는 코팅 폴리머 필름용 조성물에 관한 것이다. 코팅 조성물은 아크릴 및/또는 메타크릴 폴리머의 전체 중량 대비 적어도 50 중량%의 겔 함량을 가지고 있는 적어도 하나의 아크릴 및/또는 메타크릴 폴리머, 적어도 하나의 가교제 및 설포닐옥시(Sulphonyloxy) 그룹을 가지는 적어도 하나의 수용성(watersoluble) 또는 수분산성(water-dispersible) 폴리에스테르를 포함한다.
Description
본 발명의 기술 분야는 플라스틱 필름, 특히, 폴리에스테르 필름에 관한 것이다. 더 구체적으로는, 코팅 폴리머 필름용 조성물에 관한 것으로서, 필름과 최종 코팅간의 접착력을 향상시키고, 다른 한편으로는 코팅된 필름에 우수한 차단성을 부여하는 코팅용 조성물에 관한 것이다.
플라스틱 필름과, 특히 폴리에스테르 필름은 열적 안정성, 치수 안정성(dimensional stability), 내화학성 및 상대적으로 높은 표면에너지 등의 우수한 물성으로 잘 알려져 있다. 이러한 필름들은 매우 강한 재료이고, 특히 다양한 코팅용 기재로서 사용된다. 기재인 플라스틱 필름과 코팅으로 이루어진 복합체는 수많은 응용이 가능하다: 포장, 특히 식품 포장; 기재의 보호; 그래픽 아트용 필름 또는 시트, 예를 들어, 인쇄용이나 그림용; 금속화 필름.
그러나, 이 복합체는 상기 기재들 간의 특히, 폴리에스테르 필름들과 그 코팅간 접착성이 불충분한 결점을 가져서, 복합체의 사용이 비효율적 및/또는 신뢰할 수 없고 따라서 적합하지 않게 된다. 이러한 접착성 문제는 복합체가 높은 응력을 받는 경우에 특히 중대하다. 예를 들어, 식품분야에 있어서, 포장은 고온 충전, 멸균 (pasteurization) 및 살균하는 공정에서 습기와 높은 온도의 조건을 겪게 된다. 이런 조건에서 금속 코팅이 PET 필름에 잘 접착되지 않는다는 것은 알려져 있다. 접착성의 손실이나 부족은 기대되는 산소와 수증기의 차단 효과가 떨어지는 것을 의미하고, 이는 음식물의 변질을 유발하며 건강에 위험을 초래하게 된다.
기재와 코팅간의 결합 문제를 해결하기 위한 시도로 과거에 몇몇의 해결방안이 제시되었다. 따라서, 필름 표면에 물리적 처리 (화염 처리, 코로나 방전, 마모처리) 또는 물리-화학적 처리 (산 처리, 화학 작용기 그라프팅(Grafting))를 시험했다. 이러한 다양한 처리들은 많은 단점들을 가지기 때문에, 중간 코팅 (Intermediate coating)을 부가하는 것이 선호되었다.
일반적으로 프라이밍 코트(Priming coat)로도 불리는 이 중간코팅은 기재에 대한 접착성이 우수하면서 코팅에 대한 접착성도 우수하도록 설계되었다. 수많은 폴리머들과 코폴리머들은 중간 코팅의 제조에 제안되었다. 미국특허 제2 794 742호, 제 2 627 088 호 및 프랑스특허 제1 428 831호는 결합 프라이머 (bonding primer)로서 가장 적합한 폴리머는 아크릴 폴리머라고 언급하고 있다. 이 프라이밍 코트는 유기 용액이나 수성 에멀전으로 코팅됨으로써 기재 위에 부가된다. 이러한 아크릴 폴리머 사용에 있어서 단점 중 하나는 최상의 가능한 접착성을 갖기 위해 아크릴계 코팅(acrylic-based coating)의 배합이 최종 코팅의 각 타입마다, 그리고 결국에는 코팅된 필름의 각 사용마다 조절되어야 한다는 사실이다. 이것은 제조자가 다양한 용액의 패널을 가질 필요가 있음을 의미한다. 따라서, 가능한 한 광범위한 기재에 대한 최종 코팅의 접착성을 향상시키는 코팅이 모색되어 왔고, 결국, 각각의 최종 코팅에 대한 코팅 조성물을 조정하는 과정을 생략하는 것을 가능하게 했다. 유럽특허 제 0 260 203 호는 이 문제에 대한 해결방안을 제시하고 있다. 본 특허출원은 하나 이상의 방향족 디카르본산(Aromatic dicarboxylic acid) 및 적어도 하나의 지방족 디올(Aliphatic diol)로부터 유래되었으며, 다수개의 설포닐옥시 그룹으로 이루어진 수분산성 폴리에스테르의 유효량 존재 하에서, 적어도 하나의 아크릴 특성의 모노머의 수상 라디칼 중합에 의해 얻어지는 변성 폴리머를 기술하고 있다. 본 배합에 의해 얻어진 접착성의 결과가 우수하였음에도 불구하고, 추가적으로 개선하는 것이 바람직하다.
더욱이, 복합체가 산소와 수증기에 대한 우수한 차단성을 갖게 하는 것이 바람직하다. 시간에 따른 복합체의 차단성의 유지는 일반적으로 기재와 복합체의 코팅 사이의 접착성과 연관됨에도 불구하고, 복합체의 차단효과의 초기 품질은 독립적인 물성이다. 종래 복합체의 차단효과를 개선하기 위해 사용된 경로는 프라이밍 코트 조성물에서 가교도(the degree of cross-linking) 를 증가시키는 것을 포함한다. 그러나, 이 기술적 방안은 제한된 효과를 갖는다: 가교제의 농도가 증가하면, 차단효과의 레벨이 빠르게 정체기에 도달하고, 차단효과 값이 필요한 값에 비해 불충분하게 유지되는 것이 밝혀졌다.
이러한 맥락에서, 본 발명의 목적 중 하나는 폴리머 필름, 특히 폴리에스테르 필름을 위한 새로운 코팅 조성물을 제안하는 것이고, 이는, 폴리머 필름과 코팅 사이에 프라이밍 코트로 사용될 때, 얻어진 복합체에 개선된 차단효과를 부여할 수 있다. 나아가, 복합체가 바람직하게는, 선행기술과 동일하거나 그보다 나은 접착특성을 갖게 하고, 이러한 접착특성이 고온과 습도가 존재하는 조건에서 유지되도록 하는 것, 특히, 복합체가 물에 반응하지 않도록 되는 것이 바람직하다. 더욱이, 또 다른 목적은 그러한 코팅 조성물이 가능한 한 범용적이어야 한다는 것이다.
발명자들은 상기 목적들이 특정한 첨가제를 포함한 새로운 코팅 조성물로 달성될 수 있음을 밝혀내었다.
제1 측면에 따르면, 본 발명은 다음을 포함하는 코팅 조성물에 관한 것이다:
- 아크릴 및/또는 메타크릴 폴리머의 전체 중량 대비 적어도 50 중량%의 겔 함량을 가지고 있는 적어도 하나의 아크릴 및/또는 메타크릴 폴리머;
- 적어도 하나의 가교제;
- 설포닐옥시(sulphonyloxy) 그룹을 가지고 있는 적어도 하나의 수용성(water-soluble) 또는 수분산성 (water-dispersible) 폴리에스테르;
본 발명은 또한, 다음을 포함하는 것을 특징으로 하는 적어도 하나의 결합 프라이머 (Bonding primer) 층으로 기재 (Substrate)를 코팅하는 방법에 관한 것이다:
a) 기재를 준비하는 과정;
b) 선택적으로, 상기 기재에 물리적 표면처리를 수행하는 과정;
c) 상기 기재의 적어도 일 면을 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 하나에 따른 코팅 조성물로 코팅하는 과정;
d) 프라이밍 코트(priming coat)를 얻기 위하여 코팅을 가교하는 과정으로서, 상기 프라이밍 코트의 표면에서 유리산기(free acid functions)의 잔여 수준(residual level)이 프라이밍 코트에 포함된 폴리머의 전체 중량 대비 적어도 5 중량%인 과정.
또 다른 측면에 따르면, 본 발명은 상기에서 설명한 프라이밍 코트로 코팅된 기재 상에, 프라이밍 코트와 반응할 수 있는 코팅을 부가하는 과정을 포함하는 복합체 제조 방법에 관한 것이다.
마지막으로, 본 발명은 상기 제조방법에 의해 얻어지거나 얻어질 수 있는 복합체, 뿐만 아니라, 식품 및 비식품 포장(non-food packaging), 그래픽 아트용 필름 또는 시트, 장식용 필름 또는 시트, 기재 보호용 필름 또는 시트, 및 건축 분야에서의 단열용 및 내수분용 필름 또는 시트로 구성된 군에서 선택되며 상기 복합체로 구성된 것을 특징으로 하는 물품(Article)에 관한 것이다.
본 발명은 기재와 코팅간의 접착력을 향상시키고 이를 사용하여 제조되는 복합체에 개선된 차단효과, 특히 산소와 수증기에 대한 차단효과를 부여하는 코팅 조성물을 제공한다. 이러한 코팅 조성물로 기재를 코팅하고 가교 처리함으로써, 다른 코팅과 반응할 수 있는 결합 프라이머 층으로 기재를 코팅하는 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 산업상 구현의 단순화뿐만 아니라 시간과 비용을 상당히 절약할 수 있도록 결합 프라이머 층으로 기재 코팅을 일렬로 수행하는 방법을 제공하며, 우수한 접착특성 및 차단특성을 가지며, 고온조건, 습윤조건 및 건조조건에서도 상기 특성이 유지되는 복합체(composite material) 및 그 제조방법을 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 코팅방법의 일렬(in-line) 수행을 나타낸 계략도 이다.
도 2는 본 발명에 따라 얻어진 복합체를 보여주고 있다.
도 2는 본 발명에 따라 얻어진 복합체를 보여주고 있다.
본 설명의 문맥에서 용어 "comprised between"은 기재되어 있는 제한들(limits)을 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명에 따른 코팅 조성물은 다음을 포함한다:
- 아크릴 및/또는 메타크릴 폴리머의 전체 중량 대비 적어도 50 중량%의 겔 함량을 가지고 있는 적어도 하나의 아크릴 및/또는 메타크릴 폴리머;
- 적어도 하나의 가교제;
- 설포닐옥시(Sulphonyloxy) 그룹을 가지고 있는 적어도 하나의 수용성 (water-soluble) 또는 수분산성 (water-dispersible) 폴리에스테르.
이러한 코팅 조성물은 바람직하게는 수분산물(aqueous dispersion) 형태이다.
본 발명에 따른 상기 아크릴 및/또는 메타크릴 폴리머는 아크릴 및/또는 메타크릴 모노머를 포함한다. 이는 다음과 같이 다른 종류일 수 있는 모노머로 구성된다: 소수성 모노머, 친수성 모노머 및 부분적으로 친수성인 모노머. 바람직하게는, 본 발명에 따른 상기 아크릴 및/또는 메타크릴 폴리머는 다음을 포함한다:
i. 알킬 아크릴레이트 (Alkyl acrylate), 알킬 메타크릴레이트 (Alkyl metacrylate) 또는 이 둘의 혼합물이고, 알킬 잔기가 하나 또는 두개의 탄소 원자를 포함하는, 적어도 하나의 부분적으로 친수성인 모노머 ;
ii. 선택적으로, 알킬 아크릴레이트 (Alkyl acrylate), 알킬 메타크릴레이트 (Alkyl metacrylate) 또는 이 둘의 혼합물이고, 알킬 잔기가 선형 또는 가지형이고, 적어도 4개의 탄소 원자를 포함하는, 적어도 하나의 소수성 모노머 ;
iii. 적어도 하나의 친수성 모노머.
본 발명에서 사용될 수 있는 상기의 부분적으로 친수성인 모노머는 상기의 알킬 잔기가 1개 또는 2개의 탄소원자를 포함하는 알킬 아크릴레이트 또는 상기의 알킬 메타크릴레이트를 포함한다. 상기의 부분적으로 친수성인 모노머는 바람직하게는 메틸 아크릴레이트 (methyl acrylate), 메틸 메타크릴레이트 (methyl metacrylate), 에틸 아크릴레이트 (ethyl acrylate) 또는 이의 혼합물이고, 메틸 메타크릴레이트 (methyl metacrylate)와 에틸 아크릴레이트 (ethyl acrylate)가 가장 바람직하다.
부분적으로 친수성인 모노머의 함량은 모노머의 전체 중량 대비, 바람직하게는 적어도 5 중량%, 더욱 바람직하게는 적어도 30 중량%, 더욱 바람직하게는 40 내지 60 중량%, 특히 바람직하게는 50 내지 60 중량%이다.
본 발명에서 사용될 수 있는 상기의 소수성 모노머는 알킬 잔기가 선형이거나 가지형이고, 적어도 4개의 탄소원자를 갖는 알킬 아크릴레이트 또는 알킬 메타크릴레이트를 포함한다. 알킬 잔기는 n-부틸 (n-butyl), 아이소부틸(isobutyl), t-부틸 (t-butyl), n-펜틸 (n-pentyl), n-헥실 (n-hexyl), 에틸-2-헥실 (ethyl-2-hexyl), 데실 (decyl), 도데실 (dodecyl) 및 옥타데실기(octadecyl)로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다. 바람직한 소수성 모노머는 부틸 아크릴레이트 (butyl acrylate), 부틸 메타크릴레이트 (butyl metacrylate) 및 이들의 혼합물이다.
소수성 모노머의 함량은 모노머의 전체 중량 대비, 바람직하게는 적어도 5 중량%, 더욱 바람직하게는 적어도 10 중량%이다.
본 발명에서 사용될 수 있는 친수성 모노머는 알킬 아크릴레이트 또는 알킬 메타크릴레이트 모노머와 공중합될 수 있는 모노머이고, 수용성 모노머이다. 친수성 모노머는 모노 올레핀 모노카르본산 (mono-olefinic mono carboxylic acid), 모노 올레핀 디카르본산 (mono olefinic dicarboxylic acid), 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택될 수 있다. 친수성 모노머에 포함되는 예로, 그러나 이것으로 제한되지는 않으며, 아크릴산(acrylic acid), 메타크릴산(metacrylic acid), 푸마르산(fumaric acid), 말레산(maleic acid), 이타콘산(itaconic acid), 크로톤산(crotonic acid), 아크릴산 올리고머(oligomer of acrylic acid)와 이들의 혼합물로부터 선택될 수 있다.
친수성 모노머의 함량은 모노머의 전체 중량 대비, 적어도 5 중량%, 바람직하게는 10 중량%이다.
상기의 소수성, 친수성 및 부분적으로 친수성인 모노머의 전체 중량은 본 발명에 따른 아크릴 및/ 또는 메타크릴 폴리머 전체 중량의 바람직하게는 적어도 60 중량%, 더욱 바람직하게는 75중량%, 더욱 바람직하게는 80 중량%, 특히 바람직하게는 90 중량%으로 표현된다. 소수성, 친수성 및 부분적으로 친수성인 모노머 외의 모노머의 중량%는 바람직하게는 20 중량% 미만, 더욱 바람직하게는 10 중량% 미만, 특히 바람직하게는 5 중량% 미만이다. 바람직하게는, 본 발명에 따른 아크릴 및/또는 메타크릴 폴리머는 소수성, 친수성 및 부분적으로 친수성인 모노머로 구성되거나, 필수적으로 구성된다.
바람직하게, 본 발명에 따른 아크릴 및/또는 메타크릴 폴리머는 식품에의 응용과 호환되지 않는 모노머, 예를 들어, 아크릴 아미드 타입, 방향족 디카르본산 타입 또는 이의 에스테르 (특히, 프탈산(phthalic acid), 이소프탈산(isophthalic acid) 및 테레프탈산 (terephthalic acid)과 이의 에스테르), 스티렌타입, 알킬 페놀타입 또는 부타디엔 타입으로 구성된 군으로부터 선택된 모노머를 포함할 필요가 없다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 아크릴 및/또는 메타크릴 폴리머는 다음을 포함한다:
i. 적어도 30중량%의 메틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 아크릴레이트 및 이들의 혼합물로부터 선택된 부분적으로 친수성인 모노머.
ii. 선택적으로, 알킬 잔기가 선형이거나 가지형이고 적어도 4개의 탄소원자를 갖는, 알킬 아크릴레이트, 알킬 메타크릴레이트 또는 이들의 혼합물로부터 선택된 적어도 하나 이상의 소수성 모노머;
iii. 적어도 10중량%의 아크릴산, 메타크릴산 및 이들의 혼합물로부터 선택된 친수성 모노머.
본 발명에 따른 아크릴 및/또는 메타크릴 폴리머는 바람직하게는 폴리머 입자 형태이다. 상기 입자들은 수상에서 분산될 수 있다. 바람직하게는, 폴리머 입자는 작다: 입자의 평균직경은 100 nm보다 작을 수 있다. 결과적으로 폴리머 입자의 표면적이 매우 넓다.
본 발명에 따르면, 아크릴 및/또는 메타크릴 폴리머는 아크릴 및/또는 메타크릴 폴리머 전제 중량 대비 적어도 50 중량%의 겔 함량을 갖는다. 폴리머의 겔 함량은 고분자의 불용성 물질의 비율을 나타내고, 따라서 폴리머의 가교도에 특성을 부여할 수 있다. 아크릴 및/또는 메타크릴 폴리머 입자의 겔 함량은 속슬렛 추출기 (Soxhlet extractor) 를 이용하여 다음과 같은 방법으로 특정된다.
아크릴 및/또는 메타크릴 폴리머 1 g을 앞서 계량된 셀룰로오스(Cellulose) 캡슐에 넣는다. 플라스크를 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran, THF) 100 ml로 채우고, 질소 분위기 하에 둔다. 계(system)를 오일 배스 (Oil bath)를 이용하여 95℃까지 승온시킨다. 95℃에서, 질소 흐름이 감소되고, 온도를 뜨겁게 유지하면서THF가 벽에 응축되는 방지하기 위해 알루미늄 호일을 유리관 주변을 둘러싼다. THF가 응축되어 캡슐 안으로 떨어지면 추출을 시작하고, 가교되지 않은 아크릴 및/또는 메타크릴 폴리머를 용해시킨다. 추출은 7시간이 소요된다. 그리고 나서, 캡슐을 105℃에서 밤새 건조시킨다.
겔 함량(G)는 다음의 식을 이용하여 계산된다:
G (%) = [(Mf-Mc) X 100] / Mi
상기의
- Mf 는 최종 중량, 즉, 캡슐과 불용성 폴리머의 건조 후 중량,
- Mc 는 캡슐의 중량,
- Mi 는 건조된 폴리머의 중량.
단순함과 편의성을 위해, 아크릴 및/또는 메타크릴 폴리머 전체 중량 대비 적어도 50 중량%의 겔 함량을 갖는 아크릴 및/또는 메타크릴 폴리머 또는 이들의 수분산물(aqueous dispersion)은 "라텍스(Latex)"라는 용어로 표기한다.
본 발명에서, 코팅 조성물은 추가로 적어도 하나의 가교제를 포함한다. 가교제에 의한다는 것은 아크릴 및/또는 메타크릴 폴리머에 첨가되고 폴리머 사슬 간의 가교반응, 특히 아크릴 및/또는 메타크릴 폴리머의 수산화기와 카르복실기 간의 가교반응을 유발하는 첨가제를 의미한다. 이러한 가교는 하나 이상의 입체 네트워크 형성을 유발한다. 본 발명에 따른 아크릴 및/또는 메타크릴 폴리머가 이미 고도로 가교되었기 때문에, 첨가된 가교제는 분자간의 가교를 유도하지 않는다. 본 발명자들은 이 가교제가 입자 형태의 폴리머 계면 간의 가교를 할 수 있고, 특히, 아크릴 및/또는 메타크릴 폴리머로 만들어진 필름의 표면을 극성화시키는 물질로 사용될 수 있을 것으로 생각한다.
가교제는 해당분야의 당업자에게 본 발명을 구현하기에 적합한 것들이 알려져 있다. 가교제는 아민계 수지, 특히 멜라민-알데히드, 벤조구아나민 (benzoguanamine)-알데히드 또는 이들의 유도체들일 수 있다. 아민계 수지는 다양한 작용기 부위를 갖는 혼합물의 복합체이고, 이것은 포름알데히드의 아민과 중합 및 알코올과 함께 얻어진 메틸올 그룹의 후속 알킬화를 통해 통상적으로 합성된다.
임의의 사용되는 가교제는 화학식 (I) 의 멜라민-알데히드 수지 또는 화학식 (II)의 벤조구아나민-알데히드 수지이다.
상기의 R1 내지 R6 그룹은 -H, -CH2OH 및 -CH2OR7 중에서 서로 독립적으로 선택되고, R7는 1개 내지 5개의 탄소를 갖는 알킬 그룹이다.
본 발명에서 바람직하게 사용되는 아민계 수지는 Cymel 1123ㄾ (벤조구아나민-포름알데히드의 메틸화 및 에틸화된 수지, 최소 98% 고체)와 Cymel 303LFㄾ (반응성 알콕시기를 가진 멜라민-포름알데히드의 메틸화된 수지, 최소 98% 고체)이고, 각각의 화학 구조는 다음과 같다.
Cymel 1123
Cymel 303
(여기서, R은CH3 또는C2H5)
상기 수지들은 사이텍 인더스트리사(Cytec Industries Inc.)에 의해 판매된다.
바람직한 실시예는 다음으로부터 얻어진다.
- 부분적으로 메틸화된 또는 바람직하게는 고도로 메틸화된 아민계 수지들로부터 선택된 가교제, 및/또는
- 80℃보다 높은 온도에서 빠르게 경화(Curing)되도록하는 가교제, 및/또는
- 아크릴 폴리머와 수성 매질 상에서 혼합된 후, 바람직하게는 48 시간 이상의 장기 보존 안정성을 가진 가교제.
아크릴 및/또는 메타크릴 폴리머에 사용가능한 카르복실기, 수산화기, 아마이드기 및/또는 메틸올기와 가교제의 작용기는 산 촉매 존재 하에서 반응할 수 있다. 산 촉매는 차단될 수도, 차단되지 않을 수도 있다. 본 발명에 적합한 산 촉매로서, 다음에서 언급되지만, 이것에 한정되지는 않는다: 무기산, p-톨루엔 설폰산 (p-toluene sulphonic acid), 디노닐 나프탈렌 디설폰산 (dinonyl naphthalene disulphonic acid), 도데실벤젠설폰산, 옥살산, 말레산, 헥사믹 산 (hexamic acid), 인산, 프탈산, 폴리머 내의 공중합된 아크릴산. 가장 범용적으로 사용되는 촉매는 파라-톨루엔 설폰산이다. 촉매의 최적량은 아크릴 및/또는 메타크릴 폴리머의 목표 산도와 경화 온도의 함수이다.
상기의 가교제는 일반적으로 140℃ 이상의 온도에서 좋은 반응성을 나타낸다. 멜라민-포름올 타입의 가교제는 통상적으로 100℃ 이상의 최소 활성 온도를 가지고, 이는 본 발명에 따른 공정에 적합하며, 또한 수분을 증발시켜 폴리머를 건조하는 온도에 부합하고, 따라서 가교된 코팅을 형성한다.
본 발명에 따른 코팅 조성물에 있어서, 아크릴 및/또는 메타크릴 폴리머의 중량비(중량/중량)는 바람직하게 95/5 내지 70/30, 더 바람직하게는 90/10 내지 75/15, 특히 바람직하게는 85/15 내지 80/20이다.
게다가, 본 발명에 따른 코팅 조성물은 설포닐옥시(Sulphonyloxy) 그룹을 가지고 있는 적어도 하나의 수용성(water-soluble) 또는 수분산성(water-dispersible) 폴리에스테르를 포함한다. 본 발명에서 수분산성 폴리머는 물에서 안정한 균질 분산물을 형성하는 폴리머를 의미한다.
상기의 설포닐옥시 그룹은 일반적인 화학식의 그룹으로 정의된다.
-SO3H
또는 (-SO3 -)nMn+
상기의 n은 1 또는 2의 값은 가지고, M은 알카리성 금속 이온, 알카리 토금속 이온 또는 사차 암모늄이온(quaternary ammonium)이다.
설포닐옥시 그룹을 가진 폴리에스테르는 하나 이상의 지방족 다이올을 포함하는 하나 이상의 방향족 디카르본산과 적어도 하나의 설포닐 그룹을 갖는 적어도 하나의 이작용기 화합물(bifunctional compound)의 중축합으로 얻어질 수 있다.
사용가능한 방향족 디카르본산들 중에, 테레프탈산, 이소프탈산, 프탈산, 나프탈렌-1,4-디카르본산(naphthalene-1,4-dicarboxylic acid), 옥시-4,4'-디벤조산 (oxy-4,4'-dibenzoic acid), 비스(히드록시카보닐-4-페닐)술폰 및 디히드록시카보닐-4,4'-벤조페논이 있다. 상기 산들은 단독으로 사용되거나, 혼합하여 사용될 수 있다. 방향족 디카르본산은 바람직하게는 테레프탈산, 이소프탈산 또는 이들의 혼합물로부터 선택될 수 있다. 3 내지 15개의 탄소원자로 구성된 지방족 디카르본산은 방향족 디카르본산, 예를 들어, 아디프산(adipic acid), 수베르산(suberic acid), 세바스산(sebacic acid), 숙신산(succinic acid) 및 도데케인디오닉 산(dodecanedioic acid)과 결합될 수 있다.
사용될 수 있는 디올 중, 에틸렌 글리콜, 부테인-1,4-디올, 부테인-1,3-디올, 프로페인-1,3-디올, 프로페인-1,2-디올, 2,2-디메틸프로페인-1,3-디올(또는 네오펜틸글리콜), 펜테인-1,5-디올, 헥세인-1,6-디올, 시클로헥세인디메탄올, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 테트라에틸렌글리콜, 펜타메틸렌글리콜, 헥사메틸렌글리콜 또는 데카메틸렌 글리콜일 수 있다. 바람직하게는, 디올은 에틸렌 글리콜과 이의 올리고머, 단독으로 또는 다른 하나 및/또는 또 다른 하나의 디올과 혼합된 것들로부터 선택될 수 있다. 에틸렌 글리콜의 올리고머는 화학식 HO-(CH2-CH2-O)nH 로 표현될 수 있고, 여기서 n 은 2 내지 10 사이의 정수이다.
결국, 적어도 하나의 설포닐옥시 그룹을 포함하는 이작용기 화합물은 상기에서 규정한 적어도 하나의 설포닐옥시 그룹을 포함하고, 이산(diacid) 및/또는 디올과 중축합에 의해 반응할 수 있는 적어도 둘 이상의 작용기를 포함한 화합물로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 설포테레프탈산(sulphoterephthalic acid), 설포이소프탈산(sulphoisophthalic acid), 설포프탈산(sulphophthalic acid), 4-히드록시설포닐-나프탈렌-2,7-디카르본산(4-hydroxysulphonyl-naphthalene-2,7-dicarboxylic acid) 또는 이들의 유도체 및 특히 이들의 에스테르와 같은 설포닐옥시 그룹을 갖는 방향족 디카르본산의 알칼리 금속염일 수 있다.
예를 들어, 본 발명에 따른 설포닐옥시 그룹을 갖는 수용성 또는 수분산성 폴리에스테르는 다음의 화학식에 부합할 수 있다:
상기 X는 20 이다.
설포닐옥시 그룹을 갖는 수용성 또는 수분산성 폴리에스테르는 예를 들어, 유럽특허출원 제0 260 203호와 같은 선행기술에서 기술되어 있다. 게다가, 본 발명에서 사용될 수 있는 폴리에스테르는 시판되고 있다.
본 발명에 따른 코팅 조성물에 있어서, 설포닐옥시 그룹을 갖는 수용성 또는 수분산성 폴리에스테르의 함량은 아크릴 및/또는 메타크릴 폴리머 건조 중량 대비 바람직하게는 2 내지 30 중량%, 더 바람직하게는 5 내지 20 중량%, 특히 바람직하게는 8 내지 20 건조 중량% 이다.
본 발명의 변형예에서, 코팅 조성물은 추가적으로 첨가제를 포함할 수 있고 특히, 무기 충전제 또는 물에 분산된 유기 또는 무기 입자를 포함할 수 있고, 이는 코팅 후 기재의 미끄러짐을 제어하는 목적을 가진다. 그러나, 바람직하게, 본 발명에 따른 코팅은 접착 촉진제(adhesion promoter), 예를 들어, 구연산염(citrate), 아디프산염(adipate), 에폭시화된 식물성 기름을 포함하지 않는다.
코팅 조성물은 바람직하게는, 수상에서 혼합함으로써 얻어진다. 그러면 수분산물 형태로 조성물이 존재한다. 조성물의 건조 추출물은 조성물의 전체 중량 대비 5 내지 40 중량%, 바람직하게는 10 내지 30 중량%일 수 있다.
발명자들은 상술한 바와 같이 상기의 코팅 조성물이 특히 유용한 점, 즉, 폴리머 필름과 코팅간의 프라이밍 코트로 사용될 수 있다는 점 및 예상치 못하게도, 얻어진 복합체에 선행기술보다 좋거나 더 나은 접착특성뿐만 아니라, 개선된 차단특성을 부여함을 밝혀냈다.
본 발명은 또한 적어도 하나의 결합 프라이머 층으로 기재를 코팅하는 방법에 관한 것이다.
코팅 방법을 위한 기재는 고체 기재이고, 바람직하게는 휘어질 수 있다. 특히, 폴리머 필름일 수 있다. 아주 상세하게는, 폴리에스테르 필름이 사용된다. 상기 폴리에스테르는 적어도 하나의 알킬렌글리콜(예를 들어, 에틸렌 글리콜, 프로페인-1,3-디올, 부테인-1,4-디올)과 하나 이상의 방향족 디카르본산(예를 들어, 테레프탈산, 이소프탈산) 또는 이들의 유도체(할라이드, 에스테르)의 중축합 생성물이다. 바람직하게, 테레프탈산 또는 테레프탈산과 다른 방향족 디카르본산(예를 들어, 이소프탈산)의 혼합물로부터 유도되고, 폴리머가 연신 후에 필수적으로 결정화되도록 혼합물의 테레프탈산 함량은 충분하다.
바람직하게는, 배향에 의해 결정화 될 수 있고, 일반적인 방법으로 하나 이상의 방향족 디카르본산 또는 이들의 유도체(예를 들어, 저급 지방족 알코올의 에스테르 또는 할로겐화물)와 하나 이상의 지방족 디올로부터 출발하여 얻어지는 필름-형성 선형폴리에스테르가 본 발명에서 사용된다.
기재 필름을 구성하는 폴리에스테르는 이축 연신된 반결정성 필름을 얻기 위해서 보통 채용되는 폴리에스테르로부터 선택될 수 있다. 방향족 산의 예로서 프탈산, 테레프탈산, 이소프탈산, 나프탈렌-2,5-디카르본산과 나프탈-2,-디카르본산이 있다. 상기 산들은 아디프산, 아제라산(azelaic acid), 테트라- 또는 헥사히드로테레프탈산과 같은 하나 이상의 지방족 또는 시클로지방족 디카르본산 소량과 조합될 수 있다. 지방족 디올의 비제한적인 예로서, 에틸렌글리콜, 프로페인-1,3-디올 및 부테인-1,4-디올이 있다. 상기 디올은 하나 이상의 카본을 기준으로 더 압축된 지방족 디올(예를 들어, 네오펜틸글리콜), 또는 시클로지방족 디올 (예를 들어, 시클로헥세인디메탄올) 소량과 조합될 수 있다.
바람직하게는 결정화 필름 형성 폴리에스테르는 알킬렌 디올 폴리테레프탈레이트, 또는 폴리나프탈렌 디카르본산염 그리고 특히, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 또는 폴리(부테인-1,4-디올 테레프탈레이트) 또는 적어도 80 몰%인 에틸렌 글리콜 테레프탈산염 단위로 구성된 코폴레에스테르이다. 바람직하게는, 폴리에스테르는 폴리에틸렌테레프탈레이트고, 25℃에서 오쏘-클로로페놀(ortho-chlorophenol)내에서 측정된 고유점성도가 0.6 dl/g 내지 0.75 dl/g 이다.
상기의 이축 연신된 폴리에스테르 필름은, 예를 들어:
- 하나의 폴리에틸렌테레프탈레이트로 구성;
- 또는 에틸렌 단위 존재 하의 시클로헥실디메틸올 단위를 포함한 폴리에틸렌테레프탈레이트 코폴리에스테르, 단독으로 또는 혼합되어 구성;
- 또는 이소프탈산염 단위의 폴리에스테르 잔기를 갖는 폴리에틸렌테레프탈레이트 코폴리에스테르 단독으로 또는 혼합되어 구성;
- 또는 상기에서 설명한 바와 같이 공압출로 얻어지고, 상이한 화학적 물성을 갖는 몇몇의 폴리에스테르 층으로 구성된다.
방향족 폴리에스테르의 구체적인 예는 특히, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌이소프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리(디메틸-1,4-시클로헥실렌 테레프탈레이트) 그리고 폴리에틸렌-2,6-나프탈렌 디카르본산염이다. 방향족 폴리에스테르는 상기 폴리머의 코폴리머 또는 소량의 다른 수지, 예를 들어 이것으로 제한되지 않으나, 폴리부틸렌 테레프탈산염(PBT)과 상기 폴리머의 혼합물일 수 있다. 상기 폴리에스테르 중, 물리적 특성, 기계적 특성 및 광학적 특성을 균형을 제공하는 한 폴리에틸렌 테레프탈산(PET) 그리고 폴리에틸렌-2,6-나프탈렌 디카르본산염(PEN) 이 특히 바람직하다. 바람직하게는, 테레프탈산의 함량은 산 100몰당 몰로 표현하면 적어도 80이다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 기재는 폴리에틸렌테레프탈레이트 PET(예를 들어, 이축 연신된 것) 필름이거나 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 또는 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT) 필름이다.
본 발명에서 사용된 기재 필름은 연신된 것 이거나, 연신되지 않은 것일 수 있다. 바람직하게는, 연신된 것이다. 바람직하게는, 채용된 폴리에스테르 필름은 이축 연신된 것이다.
본 발명에 따른 기재는 단층, 이층 또는 삼층일 수 있다. 각 층은 상기에서 규정한 폴리에스테르 바람직하게는, PET, PBT 또는 PEN, 및/또는 상기에서 기술한 코폴리에스테르 및/또는 폴리에스테르/코폴리에스테르의 혼합물로 구성된다. 층 또는 층들은 M, MN, MNM또는MNO 구조를 가질 수 있고, 여기서 M은 N 및 O와 다르고, N은 O와 다르다. 주층은 한 층 또는 두 층 사이에 끼워질 수 있고, 이것은 두께 및/또는 조성이 같거나 다를 수 있다. 이 구조에서, 기재는 대칭이거나 비대칭일 수 있다. 기재의 층들 중 하나는 후술하는 이후에 형성될 코팅의 접착성을 증가시킬 수 있다.
본 발명에 따른 기재는 바람직하게는 폴리에스테르 필름, 더욱 바람직하게는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름이고, 필름의 두께는 150 ㎛(마이크로 미터)보다 작거나 동일하고, 더 바람직하게는 4 내지 100 ㎛, 더욱 바람직하게는 4 내지 40 ㎛, 특히 바람직하게는 4 내지 12 ㎛이다.
본 발명에 따른 기재는 바람직하게는, 기재 자체 및/또는 코팅된 기재 및/또는 코팅 및 프라이밍 처리된 기재로부터 얻어진 재활용된 물건으로 일부 구성될 수 있다. 기재는 최종 기재의 전체 중량 대비 80 중량%의 재활용된 물건을 포함할 수 있다. 필름의 생산비용을 감소시키고, 기재 및/또는 코팅된 기재 및/또는 코팅 및 프라이밍 처리된 기재의 조각들의 불사용으로 인한 경제적 손실을 막을 수 있다.
본 발명에 따른 코팅 방법은 상술한 바와 같이 기재를 구현하는 것으로 이루어진 첫 번째의 과정(a)를 포함한다.
코팅된 기재의 코팅의 접착특성을 추가적으로 개선하기 위해, 코팅 방법은 상기 기재에 물리적 표면처리를 수행하는 선택적인 과정(b)를 포함할 수 있다. 이 처리는 코팅하기 전에(과정(c)) 수행된다. 기재 표면의 일부 또는 전체에 수행된다. 물리적 처리는 코로나 타입의 전기방전에 의한 처리와 플라즈마 타입의 처리로부터 선택된 것일 수 있다. 상기의 코로나 타입 표면처리는 대기압의 대기 또는 높은 부분압력의 가스 하에서의 코로나 방전이고, 바람직하게는, 100 mbar 내지 3000 mbar, 더욱 바람직하게는 대기압이다.
습윤 조건과 건조 조건에서 코팅과 기재간의 향상된 접착력을 얻기 위해서, 코팅 과정 전에 화학적 처리 또한 기재에 수행될 수 있다. 물리적 처리는 화학적 처리 전에 수행되거나 또는 수행되지 않을 수 있다. 상기 화학적 처리는 적어도 한 층의 결합 프라이머(bonding primer) 또는 접착 프라이머(adhesion primer)로 코팅하는 것이다.
본 발명에 따른 제조방법의 과정(c)는, 상술한 코팅 조성물로 상기 기재의 적어도 한 면을 코팅하는 것을 포함한다. 이 코팅 과정은 프라이밍 코트를 얻기 위해서 코팅을 가교하는 과정(d)로 이어진다.
기재상에, 특히 폴리에스테르 필름 상에, 코팅 조성물을 침적하는 것은 당업자에게 알려진 다양한 기술에 의해 수행될 수 있다. 따라서, 조성물은 슬롯-오리피스 코팅기(slot-orifice coater)의 중력에 의해 또는 분산물에 필름을 통과시키는 것에 의해, 전사롤 방식에 의해, 역 에칭 공정(reverse etching process)에 따라 일렬(in line) 코팅하여 침적될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 기재의 코팅이 일렬로 수행되고, 이것은 산업상 구현의 단순화뿐만 아니라 시간과 비용을 상당히 절약시킬 수 있다.
코팅의 두께는 후반의 가교 반응 속도의 함수로서 선택된다. 이것은 특히 침적된 코팅의 양, 사용된 조성물의 건조 추출물, 분산물에 포함된 가교제의 퍼센트 및 코팅의 건조 조건에 의존한다.
기재는 적어도 기재의 한 면이 코팅된다. 이것은 물론 기재의 양면이 코팅될 수 있다.
기재는 연신 가능한 필름이다. 바람직하게는 한 방향 또는 두 수직방향으로 연신을 실시한다. 두 방향으로 연신되면, 이차원 연신이라 하고, 이는 먼저 세로로(세로방향 연신 LS, LS도 ≥ 3.0), 이어서 가로로(가로방향 연신 TS, TS 도 ≥3.5) 연신될 수 있다. 평면 연신의 정도는 (이러한 연신 작업 순서와는 무관하게 세로방향 연신 정도와 가로방향 연신 정도의 결과물로 정의된다) 예를 들어, 1 내지 20이고, 보통 12보다 크다. 본 발명에 따라 얻어지는 특성에 영향을 미치지 않는다면 연신 순서는 사용된 장치에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 소위 리버스 시퀀스(reverse sequence) 장치 또는 멀티스텝 장치(multistep machine), 교차 시퀀스 장치 또는 동시 연신 장치 등이 유용하게 사용될 수 있다. 연신 온도는, 예를 들어, 세로방향 연신뿐만 아니라 가로방향 연신에서도, 기재의 유리전이온도(Tg) 내지 Tg + 60℃ 와 거의 동일한 온도 사이 값이다. 세로방향 연신은, 예를 들어, 3 내지 6회, 가로방향 연신은, 예를 들어, 3 내지 5회 수행된다.
일반적으로, 연신 작업 또는 작업 마지막에 필름은 가열고정과정을 거친다. PET의 경우를 예로 들면, 열 고정은 필름을 안정화시키기 위해서 180 내지 250℃ (예를 들어, 240℃)에서, 예를 들어, 1 내지 60초간 수행되고 그리고 나서 낮은 온도로 낮춘다.
코팅 조성물의 코팅을 침적하는 과정은 기재의 연신 전에, 기재 연신의 두 단계들 사이에 또는 연신의 두 단계 후에 일어나고, 후자는 덜 만족스러울 수 있다. 본 발명에 따른 공정의 바람직한 실시에 따르면, 코팅 조성물을 침적하는 과정 (c)는 두 연신 단계 사이에 수행된다. 본 발명에 따른 코팅 방법은 2차원의 최종 연신을 얻기 위해, 결국 추가적으로 두 단계의 기재의 수직방향 연신을 포함하고, 이 과정들 중에 적어도 하나의 단계는 과정 (b)나 과정 (c) 의 전이나 후에 수행된다.
코팅의 침적 후, 프라이밍 코트를 형성하기 위한 가교가 일어난다. 가교는 코팅의 침적 후에 일어나고, 수분산물로부터 물을 제거하기 위한 코팅의 건조에 의해 야기된다. 일렬 코팅하는 경우, 특정한 건조 과정을 사용하는 것이 일반적으로 필요하지는 않다: 연신 및/또는 열 고정 과정 동안에 건조를 한다. 그러나, 본 발명에 있어서, 연신 및/또는 열 고정 전에 열처리에 의한 건조 과정의 수행도 가능하다.
가교 과정 (d)의 막바지에, 프라이밍 코트가 얻어지고, 프라이밍 코트의 표면에서의 유리산기의 잔여 수준은 프라이밍 코트를 포함한 폴리머의 전체 중량 대비 적어도 5중량% 이하가 된다.
이러한 유리산기는 코팅 조성물을 포함한 아크릴 및/또는 메타크릴 폴리머로부터 유래된다. 표면에서의 유리산기의 잔여 수준은 다음과 같은 전도도 측정(conductometric determination) 방법으로 계산될 수 있다.
전도도 측정의 주된 목적은 아크릴 및/또는 메타크릴 폴리머에서 이용가능한 유리산기의 양을 평가하는 것이다. 두 종류의 전하는 구별되어야 한다: "강산" 전하와 "약산" 전하. "강산" 전하는 특히, 황산 전하 SO4 2-이다. "약산" 전하는 아크릴 및/또는 메타크릴산으로부터 제공된 카르복실 전하 COO-이다. 전도도 특정은 미리 세척된 라텍스에 실시되고, 그 고형분 함량은 정확하게 알려져 있다. 미가공 라텍스를 고형분 함량이 5% 이하가 되도록 희석한다. 그리고 나서, 희석된 라텍스는 음이온과 양이온의 혼합 이온 교환 수지에서 세척된다. 반응 막바지에서, 양전하의 반대이온(counter-ion)은 수산화이온이고 음전하의 반대이온은 수소이온이다. 상기 처리는 입자의 표면이 그래프트(graft)되지 않은 이온 화학종을 제거할 수 있게 한다(개시제 또는 입자 표면 상에서 자유 또는 약하게 흡착된 계면 활성제 분자로부터 유래된 전하). 측정은 전도도 프로브를 사용하여 산 작용기를 중화하기 위한 최소값을 찾는 것으로 이루어지고, 두 단계에서 일어난다. 첫 단계는 수산화 나트륨 용액을 첨가함으로써 강산 전하(SO4 2-)를 측정하는 것으로 이루어진다. 상기 전하의 중화가 끝나고 나면, 표면에 존재하는 카르본산 작용기를 카르본산염으로 바꾸기 위해 초과량의 수산화 이온이 첨가된다. 카르본산염 전하는 실제로는 낮은 pKA때문에 직접적으로 수산화 나트륨으로 탐지할 수 없다. 그리고 나서 두번째 단계는 염산으로 역 적정함으로써 라텍스를 측정하는 것으로 이루어진다: 초과량의 수산화 이온OH- 은 먼저 중화되고, 그리고 나서 약산 전하 COO-가 중화된다. 희석된 라텍스를 수지와 접촉하도록 넣어주고, 30 내지 40분간 교반한다. 그리고 나서, 수지를 제거하기 위해 쿼츠 울(quartz wool)로 여과한다. 이 작업은 전도도가 일정해질 때까지 필요한 만큼 여러 번 반복된다. 연속적인 세척 작업은 실제로는 전도도의 감소를 수반하고 세척은 전도도가 안정되면 종료된 것으로 간주된다. 연속적인 세척 작업이 라텍스를 희석시켰기 때문에, 세척된 라텍스의 고형분 함량은 정확하게 측정된다. 또한, 이 세척 작업 중에 변경되지 않았음을 보장하기 위해서, 세척된 라텍스의 입자크기를 확인한다. 라텍스의 일정량을 무게를 정확하게 재고 탈염수 50 mL 로 희석한다. 물에 용해된 미량의 이산화탄소는 카르본산기의 방출에 의해 측정을 왜곡할 수 있기 때문에, 이를 제거하기 위해 질소 흐름 하에서 10분간 전체를 교반 및 탈기한다. 질소 플러싱은 측정하는 동안 유지된다. 높은 정확도를 위해서, 예비 측정으로 적정 용액의 농도(즉, ~10-2 mol.L-1) 를 고려하여, 사용하는 라텍스의 양을 평가하는 것이 가능해 진다. 세번의 측정은 결과의 신뢰성을 보장하기 위해 수행된다. 측정은 백금 전극을 구비하고, 취득부에 연결된 전도도 측정기로 모니터링된다. 라텍스의 전하 농도는 다음 식들을 이용하여 측정 곡선으로부터 계산될 수 있다:
여기서:
- Ccharges 는 라텍스의 전하농도를 나타내고, 폴리머 1g 당 마이크로 당량(micro equivalent) (μeq/gpolymer)으로 표현된다.
- [NaOH]와 [HCl]은 적정 용액 내의 수산화 나트륨과 염산의 농도를 각각 나타내고, mol.L-1로 표현된다.
- VNaOH 와 VHCl는 측정에 사용된 수산화 나트륨과 염산의 적정 용액의 부피를 각각 나타내고, 그램으로 표현된다.
- TS는 희석된 라텍스에서 고형분 함량을 나타낸다.
가교 전에 라텍스 내의 산 레벨을 알면, 상기 가교제에 사용 가능한 반응성기의 수를 고려해서 프라이밍 코트의 표면에 유리산기의 잔여 레벨을 추론 할 수 있다.
상기 코팅 방법은 기재 상에 얻어진 프라이밍 코트의 두께 E 가, 바람직하게는 200 nm(나노미터)보다 작거나 같고, 더 바람직하게는 40 내지 120 nm, 더욱 바람직하게는 50 내지 100 nm, 특히 바람직하게는 60 내지 90 nm를 갖도록 한다. 프라이밍 코트의 최적의 두께는 약 80 ± 20 nm 이고, 이는 기재의 0.08 g/m2 와 대응된다.
코팅의 두께는 특히, 다음 사항에 따라 달라질 수 있다:
- 코팅 조성물의 고형분 함량, 및/또는
- 부가 방법과 기재에 코팅 조성물을 부가하는 것에 사용되는 롤의 크기.
프라이밍 코트의 두께 또는 프라이밍 코트로 코팅된 기재의 두께는 TOF-SIMS(Time of Flight-Secondary Ion Mass Spectrometry) 방법으로 측정되며, 두 종류의 측정을 한다.
1. 상이한 조건에서 기재의 표면에서 코어까지 질적인 깊이방향 분포 프로파일. 프라이밍 코트의 두께를 침식 시간의 함수로 결정하는 것을 가능하게 하고, 동종의 다른 필름 간의 비교 분석을 가능하게 한다.
2. 기준 기판상에 얻어진 구덩이의 프로필로메트리에 의한 필름 두께의 측정(코팅 제거 후 이온 부식을 막는다), 및 이를 제거하기 위한 상응하는 부식시간으로부터 부식속도를 계산.
측정 방법 2에 기초할 때, 부식시간/부식속도와 두께 사이의 상관도가 설정될 수 있다. 따라서, 두께는 부식시간이 측정되어 있는 기재 전부로부터 추정될 수 있다(측정 방법 1).
가장자리 효과(edge effect) 및 재침적(redeposition) 효과를 최소화하기 위해서 분석된 표면적은 큰 크기(대략 600 ㎛ X 600 ㎛)의 부식 구덩이의 중심에서 100 ㎛ X 100 ㎛ 이다. 프로필의 각 포인트는 질량 스펙트럼으로부터 얻어지고, 이는 프로브 깊이에 걸쳐 원소분석을 가능하게 한다. 따라서, 표면, 층들의 중심과 계면에 존재하는 각 원소 및 오염물질이 자동으로 탐지된다. 다음의 주요원소들이 기재 및 프라이밍 코트에서 탐지된다: 탄소(C)와 산소(O). 미량의 황(S)은 프라이밍 코트에서 탐지된다. 깊이 방향 분포 프로파일에 채용된 이온 화학종은 따라서 다음과 같은 원소이다: C, O 및 S.
얻어진 코팅된 기재는 원하는 활용에 따라 소정의 코팅을 수용하게 된다. 코팅을 위한 준비된 코팅 기재는 복합체이다. 본 발명은 복합체의 제조과정에 관련된 것이고, 그로써 얻어진 복합체에 관한 것이다. 여기서, "복합체"는, 상기에서 설명한 기재가 코로나 또는 플라즈마 유형의 물리적 처리를 불문하고, 본 발명에 따른 프라이밍 코트로 코팅되었고, 그 후 상기에서 규정한 대로 부가된 코팅을 갖는 기재를 의미한다. 본 발명에 따른 복합체는 도 2와 같다: 이것은 기재 (1), 코팅 (3)과, 기재 (1)과 코팅 (3)사이의 프라이밍 코트 (2)로 구성된다.
상기 복합체를 얻기 위해, 프라이밍 코트와 반응 할 수 있는 코팅이 본 발명에 따른 프라이밍 코트로 코팅된 기재 위에 부가된다. 그러나, 이러한 이론에 의해 제한되기를 바라지 않고, 발명자들은 코팅과 프라이밍 코트 간의 반응은 폴리머의 유리산기 또는 코팅된 기재의 표면에 잔류하는 극성을 통해 일어난다고 생각했다. 이러한 극성의 존재(COOH 그룹, 또는 OH)는 프라이밍 코트와 코팅 간의 상호작용을 가능하게 하고, 코팅이 기재에 더 잘 고정되도록 유도한다.
코팅은 다음으로부터 선택될 수 있다:
- 적어도 하나의 금속 및/또는 적어도 하나의 금속 산화물로 이루어진 적어도 하나의 층,
- 적어도 하나의 잉크층,
- 적어도 하나의 접착제층
매우 바람직하게, 코팅은 적어도 하나의 금속, 특히 알루미늄으로 이루어진 적어도 하나의 층으로 구성된다.
어떤 경우에는, 서로 다른 유형의 코팅과 결합할 수 있을 것으로 예상된다.
코팅이 적어도 하나의 금속 및/또는 금속산화물로 이루어진 층으로 구성되면, 코팅에 사용되는 금속은 알루미늄, 구리, 니켈, 음, 금 그리고 이들의 합금으로부터 선택될 수 있고, 금속 산화물은 알루미늄, 실리콘, 구리, 니켈, 은의 산화물 그리고 이들의 혼합물로부터 선택 될 수 있다. 코팅된 기재를 황화 아연으로 코팅하는 것도 예상해 볼 수 있다.
코팅에 사용되는 잉크는 일반적인 것이고, 당업자에게 공지 되어있다. 건조 방식의 특수성에 따라 다양한 잉크 타입으로부터 선택될 수 있다(흡수, 산화 중합, 용매 증발, UV 방사선 중합). 일반적으로 플라스틱 필름에 사용되는 인쇄 방법은 그라비어 인쇄(gravure printing), 플렉소그래피(flexography) 및 오프셋(offset )이다.
코팅에 사용된 접착제는 당업자에게 공지된 종래의 접착제들로부터 선택될 수 있다. 특히, 본 발명에서 의도된 것과 동일한 응용에서의 상용 제품들이 사용될 수 있다.
코팅은 기재의 양면 또는 일면에 존재하는 프라이밍 코트에 부가될 수 있다.
코팅의 부가는 금속화, 바람직하게는 진공 금속화로 구성될 수 있다. 진공 하에서, 예를 들어, 약4x10-4 mbar 의 압력에서, 필름상에 얇은 금속층을 증착시키는 것으로 구성된다. 일반적으로, 증착은 약 1400℃ 내지 1500℃의 온도에서 줄-효과로 가열된 세라믹 도가니에서 수행된다. 그리고 나서, 금속은 코팅되는 표면에 스프레이로 뿌려지고, 코팅 롤로 불려지는 냉각 롤에 접촉된다. 그 후에 금속은 즉시, 응축되고, 20 내지 100 nm의 얇은 층을 형성한다. 금속화하는 동안, 금속층의 두께는 광학밀도(OD, 필름의 투명도 측정)를 측정함으로써, 모니터링된다.
금속화는 알루미늄, 구리, 니켈, 은, 금 그리고 이들의 합금으로부터 선택된 적어도 하나의 금속, 또는 알루미늄, 실리콘, 구리, 니켈, 은 산화물로부터 선택된 적어도 하나의 금속 산화물 또는 이들의 혼합물로 수행된다.
잉크와 접착제 코팅의 경우, 당업자에게 알려진 방법, 특히 프린팅/컴플렉싱으로 부가된다.
놀랍게도 본 발명에 따른 복합체는 기재와 코팅 간의 우수한 접착특성과 우수한 차단특성, 특히, 산소와 수증기에 대한 차단특성도 모두 갖는 것으로 밝혀졌다. 이러한 우수한 특성은 고온 및 습기 있는 조건에서도 바람직하게 유지된다.
복합체는 강화된 차단특성, 특히, 산소 차단특성을 갖는 것으로 밝혀졌다. 설포닐옥시 그룹을 가진 폴리에스테르를 프라이밍 코트에 첨가함으로써 복합체의 산소차단특성은 놀랍게도 상당히 낮은 레벨에 도달했다. 상기 복합체는 23℃, 습도 50%에서 바람직하게도 1cc/m2/d 이하, 특히 0.5 mg/m2/d인 산소투과율을 가질 수 있다. 게다가, 38℃, 습도 90%에서 수증기 투과율이 적어도 2 mg/m2/d 이하, 바람직하게는 1 mg/m2/이다. 일반적으로, 복합체는 산소와 수증기 투과율이 바람직하게는 1 cc/m2/d보다 작거나 같을 수 있다.
산소 투과도의 측정은 표준 ASTM F-1927 "Standard Test Method for Determination of Oxygen Gas Transmission Rate, Permeance at Controlled Relative Humidity through Barrier Materials using a Coulometric Detector" 에 따라 수행되었다; 결과는 cc/m2/d (cubic centimetre per square metre per day)로 표현된다. 수증기 투과도의 측정은 표준 ASTM F-1249 "Standard Test Method for Water Vapor Transmission Rate through Plastic Film and Sheeting using a Modulated Infrared Sensor" 에 따라 수행되었다; 결과는 mg/m2/d (milligram per square metre per day) 로 표현된다.
차단특성은 특히 금속화된 필름에서 관찰된다. 차단특성은 인쇄 가능한 필름이나 접착 필름에 있어서 필수적인 특성은 아니다.
게다가, 얻어진 복합체는 바람직하게는 습윤 조건뿐만 아니라 건조한 조건에서도, 우수하며 심지어는 선행기술보다 우수한 코팅의 접착특성을 갖는다.
건조 조건에서, 코팅의 접착력은 바람직하게는 적어도 1000 gF/38 mm일 수 있다. 습윤 조건에서 코팅의 접착력은 바람직하게는 적어도200 gF/38 mm일 수 있다. 일반적으로 습윤 조건과 건조한 조건에서 코팅의 접착력은 적어도 500 gF/38 mm일 수 있다. 접착특성은 접착력 시험 AT에 따라 측정되었다.
접착력 시험 AT는 AIMCAL TP-105-92의 권장 사항(Metallizing Technical Reference published by the Association of Industrial Metallizers, Coaters and Laminators)에 따라 수행되었다. 금속에 대해 기술하고 있으나, 다른 타입의 코팅에 적합하다. 상기 시험 AT은 금속과 PET간의 접착력을 동력계를 이용해 측정할 수 있게 했다. 이 시험은 습윤 조건과 건조한 조건에서 수행될 수 있다. 금속화된 기재, 바람직하게는 금속화된 PET 필름은 처리된 폴리에틸렌(DAP)으로 봉해진다. 38 nm폭의 시험 표본은 샘플로부터 잘라내서 측정에 사용된다. 코팅된 필름으로부터 알루미늄 층을 당기기 위해 적용된 힘을 측정하기 위해 이 시험표본을 INSTRON 동력계를 이용하여 인장 테스트하였다. 기재를 하부 고정기(Jaw)에 고정시키고, DAP 필름을 상부 고정기에 고정하였다. 이런 방식으로, 밀봉된 영역에 180°, 100mm/min속도로 장력이 가해지고, 박리에 필요한 힘이 측정된다 (기준은 NF T 54-122, "Evaluation de la qualite d'une soudure ou d'un collage de deux elements de feuilles par un essai de traction" [Evaluation of the quality of welding or gluing of two sheet elements by a tensile test]를 따랐다). 이러한 시험 AT의 결과는 gF/38 mm로 표현되는 접착력이다. 각 샘플에 있어서, 3개의 시험 표본의 최소값은 이와 같은 방식으로 시험되었고, 각 필름을 넓은 여섯개의 스트립으로 자르고, 침적된 금속의 양을 명확히 하기 위해 광학밀도를 측정한다. PET 필름으로부터 금속층을 박리하기 위해 필요한 동력계의 힘은 건조 조건과 습윤 조건에서 측정된다. 습윤 조건에서 측정하기 위해 오퍼레이터는 수분 함유 환경을 시뮬레이션하기 위한 소량의 물을 인가한다.
본 발명에 따른 복합체의 응용은 특히, 식품포장, 의료 포장, 인쇄 가능한 필름, 장식 또는 기재의 보호 그리고 소위 산업상 응용, 예를 들어 전기 절연재료, 전자 부품, 보호필름, 광학필름, 빛 스펙트럼의 필터부분의 필름 그리고, 건물이나 농업용 필름이다.
포장과 관련하여, 제조 또는 생산 장소에서부터 최종 소비자에 도달되는 식품의 포장이 될 수 있다. 이 필름들은 아주 특히, 어느 가스(산소, 질소, 헬륨, 수증기 등) 또는 향기를 차단하기 위해, 개발되었다. 전자레인지로 음식물을 요리하기 위한 포장필름도 될 수 있다. 음식포장은 뜨거울 때에도 수행될 수 있다. 그러므로 사용되는 복합체의 차단특성뿐만 아니라 심지어는 고온 및 습윤 조건에서도 차단특성의 유지가 중요하다.
그것은 또한 가정용 전기 기기, 전자 부품과 같은 각종 공업 제품을 보호하기 위한 포장이 될 수 있고, 단열 및 수분에 대한 보호를 위한 또는 건축 분야에서의 포장이 될 수 있다.
장식의 경우, 예를 들어, 시뮬레이션된 나무 타입의 표면을 만드는데 이러한 필름이 사용된다.
그래픽 아트를 위한 필름 또는 시트와 관련해서는, 잉크로 덮였거나 덮이지 않은 인쇄 가능한 기재일 수 있다.
<실시예>
실시예 1: 가교제의 비율 증가에 의한 라텍스 B의 차단 성능 개선
DSM 사에 의해 BT-67 라는 이름으로 판매되는 아크릴 및/또는 메타크릴 폴리머가 사용되었다. 100 nm 이하인 입경의 입자상이고, 수상에 분산되어 있다(건조 추출물의 0-15% 또는 20%). 이하에서, 상기 폴리머는 라텍스 B로 표기한다.
사용된 가교제는 Cymel 303 LF이고, 이하에서 가교제 X로 표기한다.
네 코팅 조성물 F1, F2, F3 그리고 F4을 준비한다:
- F1: 라텍스 B
- F2: 라텍스 B + 가교제 X - 라텍스/가교제 중량비 80/20(건조 추출물/건조 추출물)
- F3: 라텍스 B + 가교제 X - 라텍스/가교제 중량비 75/25(건조 추출물/건조 추출물)
- F4: 라텍스 B + 가교제 X - 라텍스/가교제 중량비 70/30(건조 추출물/건조 추출물)
이러한 조성물은 도 1 (도레이 필름 파일럿 장치, Toray Film Europe pilot machine) 에 따른 그라비어 인쇄 라인에서의 코팅 공정에 의해 PET 필름 위에 침적된다. 회전 그라비어 롤러는 PET 필름 위에 코팅 조성물을 깐다. 코팅 조성물은 2 μm정도 파장인 적외선으로 건조된다.
그리고 나서, 결합 프라이머 층으로 코팅된 PET 필름은 진공 증발기 (4x10-4 mbar에서)로 통상적인 산업 금속화 공정(Applied Materials의 TopMet machine)에 의해 얻어지는 알루미늄 층으로 코팅된다. 금속화 공정 중, 금속층의 두께는 광학 밀도(OD)의 측면으로 변환된 필름의 투명성을 측정함으로써 모니터링된다. OD는 2.4 내지 3.0 사이 값으로 구성되며, 이것은 30 nm 내지 60 nm의 금속층 두께와 상응한다.
건조 조건과 습윤 조건에서의 알루미늄 금속 코팅의 접착특성과 얻어진 복합체의 산소 투과율(PO2) 은 상기에서 설명한대로 평가되었으며, 그 결과는 표 1에 나타냈다.
PO2 (cm3/m2/D) | 금속접착력, 건조 (gF/38 mm) | 금속접착력, 습윤 (gF/38 mm) | |
F1 | 4.66 | 60 | 4 |
F2 | 3.07 | 1500 | 200 |
F3 | 1.84 | >1500 | 200 |
F4 | 1.76 | >1500 | 360 |
가교제 농도의 증가는 복합체의 차단 수준을 증가시키는 경향이 있다는 것을 주목해야 한다. 그러나, 고농도에서도, 산소 투과도는 1 cm3/m2/D 이하로 유지된다.
실시예 2: 설포닐옥시 그룹을 가진 수용성 폴리에스테르의 첨가에 의한 차단특성 개선
다음 화학식의 설포닐옥시 그룹을 갖는 수용성 폴리에스테르는 앞의 조성물에 부가된다:
상기 X는 20이다. 상기 폴리머를 이하 "PES"라 한다.
여섯 코팅 조성물 F5 내지 F10을 준비하였다:
- F5: 라텍스 B
+ 가교제 X - 라텍스/가교제 중량비 80/20 (건조 추출물/건조 추출물)
+ 라텍스 B의 건조 중량 대비 PES 5 중량%
- F6: 라텍스 B
+ 가교제 X - 라텍스/가교제 중량비 80/20 (건조 추출물/건조 추출물)
+ 라텍스 B의 건조 중량 대비 PES 10 중량%
- F7: 라텍스 B
+ 가교제 X - 라텍스/가교제 중량비 75/25 (건조 추출물/건조 추출물)
+ 라텍스 B의 건조 중량 대비 PES 5 중량%
- F8: 라텍스 B
+ 가교제 X - 라텍스/가교제 중량비 75/25 (건조 추출물/건조 추출물)
+ 라텍스 B의 건조 중량 대비 PES 10 중량%
- F9: 라텍스 B
+ 가교제 X - 라텍스/가교제 중량비 70/30 (건조 추출물/건조 추출물)
+ 라텍스 B의 건조 중량 대비 PES 5 중량%
- F10: 라텍스 B
+ 가교제 X - 라텍스/가교제 중량비 70/30 (건조 추출물/건조 추출물)
+ 라텍스 B의 건조 중량 대비 PES 10 중량%
상기 조성물들은 실시예 1과 같이 사용되고, 얻어진 복합체의 특성은 같은 방법으로 측정되었다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.
PO2 (cm3/m2/D) | 금속접착력, 건조 (gF/38 mm) | 금속접착력, 습윤 (gF/38 mm) | |
라텍스 B / 가교제X (80/20) PES 첨가와 비첨가 | |||
F2 | 3.07 | 1500 | 200 |
F5 | 0.70 | 1020 | 130 |
F6 | 0.86 | >1500 | 1400 |
라텍스 B / 가교제X (75/25) PES 첨가와 비첨가 | |||
F3 | 1.84 | >1500 | 200 |
F7 | 2.07 | 720 | 100 |
F8 | 1.92 | 1010 | 60 |
라텍스 B / 가교제X (70/30) PES 첨가와 비첨가 | |||
F4 | 1.76 | >1500 | 360 |
F9 | 2.42 | 1400 | 150 |
F10 | 2.58 | 700 | 70 |
매우 놀랍게도, 라텍스 B/ 가교제 X (80/20) 제형에 설포닐옥시 그룹을 가진 폴리에스테르의 첨가함으로써 산소차단특성이 상당히 낮은 수준에 도달하는 복합체를 얻을 수 있고, PO2는 1 cm3/m2/d 이하가 된다. 게다가, 상기 첨가는 PET 기재와 금속 코팅 간의 접착력에 부정적 영향을 주지 않는다. 반면에, PES 10% 첨가로 습윤 조건에서의 접착력은 특히 강화된다.
1: 기재
2: 프라이밍 코트
3: 코팅
2: 프라이밍 코트
3: 코팅
Claims (16)
- 아크릴 및/또는 메타크릴 폴리머의 전체 중량 대비 적어도 50 중량%의 겔 함량을 가지고 있는 적어도 하나의 아크릴 및/또는 메타크릴 폴리머;
적어도 하나의 가교제; 및
설포닐옥시(Sulphonyloxy) 그룹을 가지고 있는 적어도 하나의수용성(watersoluble) 또는 수분산성(water-dispersible) 폴리에스테르;
를 포함하고 있는 코팅 조성물 (coating composition). - 제 1항에 있어서, 상기 아크릴 및/또는 메타크릴 폴리머가 수용액 상에 분산된 고분자 입자들의 형태인 것을 특징을 하는 코팅 조성물.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 가교제는 아민계 수지, 바람직하게는 멜라민-알데히드, 벤조구아나민(benzoguanamine)-알데히드 또는 이들의 유도체들인 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나에 있어서, 상기 가교제에 대한 아크릴 및/또는 메타크릴 폴리머의 중량비(중량/중량)는 95/5 내지 70/30, 더욱 바람직하게는 90/10 내지 75/25, 가장 바람직하게는 85/15 내지 80/20인 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 하나에 있어서, 상기 설포닐옥시 그룹을 가지고 있는 수용성 또는 수분산성 폴리에스테르는 아크릴 및/또는 메타크릴 폴리머의 건조 중량 대비 2 내지 30 중량%, 바람직하게는 5 내지 20 중량%, 더욱 바람직하게는 8 내지 12 중량%인 것을 특징으로 하는 코팅 조성물.
- 적어도 하나의 결합 프라이머(bonding primer) 층으로 기재(substrate)를 코팅하는 방법으로서,
a) 기재를 준비하는 과정;
b) 선택적으로, 상기 기재에 물리적 표면처리를 수행하는 과정;
c) 상기 기재의 적어도 일 면을 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 하나에 따른 코팅 조성물로 코팅하는 과정;
d) 프라이밍 코트(priming coat)를 얻기 위하여 코팅을 가교하는 과정으로서, 상기 프라이밍 코트의 표면에서 유리산기(free acid functions)의 잔여 수준(residual level)이 프라이밍 코트에 포함된 폴리머의 전체 중량 대비 적어도 5 중량%인 과정;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅 방법. - 제 6 항에 있어서, 상기 기재는 폴리에스테르 필름, 바람직하게는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름이고, 상기 필름의 두께는 150 ㎛ (마이크로미터) 이하, 바람직하게는 4 ㎛ 내지 100 ㎛, 더욱 바람직하게는 4 ㎛ 내지 40 ㎛, 가장 바람직하게는 4 ㎛ 내지 12 ㎛인 것을 특징으로 하는 코팅 방법.
- 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 기재 위에 형성된 프라이밍 코트는 200 nm (나노미터) 이하, 바람직하게는 40 nm 내지 120 nm, 더욱 바람직하게는 50 nm 내지 100 nm, 가장 바람직하게는 60 nm 내지 90 nm의 두께(E)를 가지는 것을 특징으로 하는 코팅 방법.
- 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 하나에 있어서, 상기 기재의 코팅은 일렬로(in-line) 수행되는 것을 특징으로 하는 코팅 방법.
- 복합체의 제조방법으로서, 제 6 항 내지 제 9 항 중 어느 하나에 따른 방법에 의해 얻어진 프라이밍 코트로 코팅된 기재 상에, 프라이밍 코트와 반응할 수 있는 코팅을 부가하는 과정을 포함하는 복합체(composite material)의 제조방법.
- 제 10 항에 있어서, 상기 코팅은 다음 중에서 선택되고:
- 적어도 하나의 금속 및/또는 적어도 하나의 금속 산화물로 이루어진 적어도 하나의 층,
- 적어도 하나의 잉크층, 및,
- 적어도 하나의 접착제층;
바람직하게는, 코팅은 적어도 하나의 금속, 특히, 알루미늄으로 이루어진 적어도 하나의 층으로 구성되는 것을 특징으로 하는 제조 방법. - 제 10 항 또는 제 11 항에 따른 방법으로 제조된 복합체.
- 제 12 항에 있어서, 상기 코팅은 적어도 하나의 금속 및/또는 적어도 하나의 금속 산화물로 이루어진 적어도 하나의 층이고, 산소와 수증기 투과율이 1 cc/m2/d 이하인 것을 특징으로 하는 복합체.
- 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서, 상기 코팅은 적어도 하나의 금속 및/또는 적어도 하나의 금속 산화물로 이루어진 적어도 하나의 층이고, 습윤 조건과 건조한 조건에서 상기 코팅의 접착력이 적어도 500 gF/38 mm인 것을 특징으로 하는 복합체.
- 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 하나에 있어서, 상기 기재는 기재 자체 및/또는 코팅된 기재 및/또는 코팅과 프라이밍 코팅된 기재로부터 유래된 재활용 제품을 부분적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 복합체.
- 식품 및 비식품 포장(non-food packaging), 그래픽 아트용 필름 또는 시트, 장식용 필름 또는 시트, 기재 보호용 필름 또는 시트, 및 건축 분야에서의 단열용 및 내수분용 필름 또는 시트로 구성된 군에서 선택되며, 제 12 항 내지 제15 항 중 어느 하나에 따른 복합체 또는 제 10 항 또는 제 11 항에 따른 제조 방법의 결과로 얻어진 복합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 물품(article).
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