用于包装制品诸如食品和饮料容器的涂料组合物的制作方法_4

文档序号:9620081阅读:来源:国知局
,在共聚物连接键中邸2和CH基团的每一个氨原子可W任选地 被独立地用短烷基基团(例如C1-C3烷基基团)取代。
[0144] 不期望受理论限制,共聚物连接键被认为产生第一阶段共聚物和第二阶段共聚物 的互相连接的网络。运与单体选择组合能够提供所得到的共聚物胶乳的高玻璃化转变溫 度。
[0145] 对于第二阶段共聚物来说,优选的玻璃化转变溫度包括上文中对第一阶段共聚物 所讨论的那些。对于整体上所得到的胶乳乳液(即乳液聚合胶乳)共聚物来说,优选的玻 璃化转变溫度包含超过约15°C、更优选地超过约20°C、甚至更优选地超过约25°C且最优选 地超过约30°C的那些。对于所得到的胶乳乳液共聚物来说,优选的玻璃化转变溫度还包含 小于约150°C、更优选地小于约140°C且甚至更优选地小于约130°C的那些。
[0146] 对于所得到的共聚物胶乳(例如在第二阶段聚合后)来说,优选的酸值包含超过 约10、更优选地超过约20且甚至更优选地超过约30毫克mgKOH每克共聚物胶乳的酸值。 在运些实施方式中,对于所得到的共聚物胶乳(优选地在第二阶段聚合后)来说,优选的酸 值还包含小于约150、更优选地小于约140且甚至更优选地小于约130mgKOH每克共聚物胶 乳的酸值。 阳147]此外,相对于第一阶段单体、第二阶段单体和连接单体的总重量,第一阶段单体的 优选的量包括超过20重量%、更优选地超过30重量%且甚至更优选地超过45重量%的 量。在一些实施方式中,相对于第一阶段单体、第二阶段单体和连接单体的总重量,第一阶 段单体优选的量还包含小于80重量%、更优选地小于70重量%且甚至更优选地小于60重 量%的量。
[0148] 相对于第一阶段单体、第二阶段单体和连接单体的总重量,第二阶段单体的优选 的量包含超过20重量%、更优选地超过30重量%且甚至更优选地超过40重量%的量。在 一些实施方式中,相对于第一阶段单体、第二阶段单体和连接单体,第二阶段单体的优选的 量还包含小于80重量%、更优选地小于70重量%且甚至更优选地小于55重量%的量。
[0149] 相对于第一阶段单体、第二阶段单体和连接单体的总重量,连接单体的优选的量 包含超过0.1重量%、更优选地超过1重量%且甚至更优选地超过1. 5重量%的量。在一 些实施方式中,相对于第一阶段单体、第二阶段单体和连接单体,连接单体的优选的量还包 含小于10重量%、更优选地小于7重量%且甚至更优选地小于4重量%的量。 阳150]如果期望的话,用上文所讨论的两阶段聚合方法生产的胶乳乳液可W任选地包含 额外的聚合阶段。运种额外的聚合阶段可W发生在任何合适的时间(例如在第二阶段之 后、第一和第二阶段之间,等等...)。如上面所提到的,第一和第二聚合阶段是生产整体上 所得到的胶乳乳液共聚物的示例性阶段,并且可W使用一个或多个种子聚合阶段和/或一 个或多个额外的后聚合阶段。优选地,第一和第二阶段共聚物构成至少约50固体重量%的 所得到的共聚物、更优选地至少约75重量%、甚至更优选地至少约90重量%且甚至更优选 地约95重量%至100重量%。在一些实施方式中,所得到的胶乳乳液共聚物本质上由第一 和第二阶段共聚物组成。 阳151]此外,涂料组合物可W由胶乳乳液配制,任选地包含一种或多种添加剂和/或通 过流变改性用于不同涂料应用的(例如稀释用于喷涂应用)。在涂料组合物包含一种或多 种添加剂的实施方式中,添加剂优选地不会对胶乳乳液、或由涂料组合物形成的固化涂层 产生负面影响。例如,在涂料组合物中可W包含运样的任选的添加剂,W增强组合物美学, W便于组合物的制造、加工、处理和涂覆,并且进一步改善涂料组合物或由其所形成的固化 涂层的具体功能性质。
[0152]运样的任选的添加剂包含例如,催化剂、染料、颜料、调色剂、增量剂、填料、润 滑剂、防腐剂、流动控制剂、触变剂、分散剂、抗氧化剂、粘附促进剂、光稳定剂、共树脂 (co-resins)和它们的混合物。优选地W足够的量包含每种任选的添加剂,W满足其预期的 目的,但该量不对涂料组合物和由其得到的固化涂层产生负面影响。 阳153]-种优选的任选添加剂是用于提高固化速率的催化剂。催化剂的实例包括但不限 于强酸(例如十二烷基苯横酸值DBSA,市售为来自切tec的CYCAT600)、甲横酸(MSA)、对 甲苯横酸(pTSA)、二壬基糞二横酸值NNDSA)和=氣甲横酸)、季锭化合物、憐化合物和锡和 锋化合物。具体的例子包括但不限于四烷基面化锭、四烷基或四芳基鱗舰化物或乙酸盐/ 醋、辛酸亚锡、辛酸锋、=苯基麟和本领域技术人员已知的类似催化剂。
[0154]如果使用的话,基于涂料组合物的总固体重量,催化剂优选地W至少约0.01重 量%和更优选地至少约0. 1重量%的量存在。此外,如果使用的话,基于涂料组合物的总固 体重量,催化剂还W不超过约3重量%和更优选地不超过约1重量%的量存在。
[0K5] 另一种有用的任选成分为润滑剂,例如蜡,其通过将润滑性质赋予到经涂布的金 属基材来促进金属密封部位的制造和其他润滑的涂布制品的制造。优选的润滑剂包括例如 己西栋桐蜡和聚乙締型润滑剂。如果使用的话,基于涂料组合物的总固体重量,润滑剂优选 地W至少约0. 1重量%且优选地不超过约2重量%、更优选地不超过约1重量%的量存在 于涂料组合物。 阳156]另一种有用的任选成分为颜料,例如二氧化铁。如果使用的话,基于涂料组合物的 总固体重量,颜料W不超过约70重量%、更优选地不超过50重量%且甚至更优选地不超过 40重量%的量存在。 阳157]如果期望的话,上文所讨论的多阶段聚合方法所得到的共聚物也可W与一种或多 种额外的胶乳共聚物共混。在一些实施方式中,基于涂料组合物中胶乳共聚物的整个重量, 上文所讨论的所得到的共聚物超过共混的胶乳乳液的约50重量%、更优选地超过约75重 量%、甚至更优选地超过约90重量%且甚至更优选地约95重量%至100重量%。在一些 实施方式中,涂料组合物的胶乳共聚物基本上由上文所讨论的所得到的共聚物组成。
[0158]胶乳乳液还可W包含一种或多种任选的固化剂(例如交联树脂,有时被称为"交 联剂")。具体交联剂的选择典型地取决于所要配制的具体产品。例如,一些涂料是高度 着色的(例如金色涂料)。运些涂料典型地可使用本身为黄色的交联剂来配制。相反,白 色涂料一般使用非黄色交联剂或仅使用少量黄色交联剂来配制。优选的固化剂基本上不含 BPA、BPF、BPS及其缩水甘油酸化合物(例如BADG巧和环氧线形酪醒树脂。
[0159]可W使用任何已知的径基反应性固化树脂。例如可W使用酪醒塑料、封端的异氯 酸醋和氨基塑料固化剂W及它们的组合。酪醒塑料树脂包含醒与酪的缩合产物。甲醒和乙 醒是优选的醒。可W使用各种酪例如苯酪、甲酪、对苯基苯酪、对叔下基苯酪、对叔戊基苯酪 和环戊基苯酪。
[0160]氨基塑料树脂为醒(例如甲醒、乙醒、己豆醒和苯甲醒)与包含氨基或酷氨基的物 质(例如脈、=聚氯胺和苯基脈胺)的缩合产物。合适的氨基塑料交联树脂的实例包括但不 限于:苯基脈胺-甲醒树脂、=聚氯胺-甲醒树脂、醋化=聚氯胺甲醒和脈-甲醒树脂。合 适的氨基塑料交联剂的一个具体实例为完全烷基化的=聚氯胺-甲醒树脂,该树脂在商品 名CYMEL303 下从切tecIndustries,Inc.购得的。 阳161]其他通常合适的固化剂的实例为封端化locked)或非封端的脂族、脂环族或芳族 二价、S价或多价异氯酸醋,例如六亚甲基二异氯酸醋("HMDI")、环己基-1,4-二异氯酸 醋等。通常合适的封端的异氯酸醋的其他实例包括异佛尔酬二异氯酸醋、二环己基甲烧二 异氯酸醋、甲苯二异氯酸醋、二苯基甲烧二异氯酸醋、亚苯基二异氯酸醋、四甲基二甲苯二 异氯酸醋、亚二甲苯基二异氯酸醋的异构体及其混合物。在一些实施方式中,使用的封端的 异氯酸醋具有至少约300、更优选至少约650、甚至更优选至少约1000的数均分子量。
[0162] 涂料组合物中固化剂(例如交联剂)的浓度可W取决于固化剂的类型、烘烤的时 间和溫度W及胶乳共聚物的分子量。如果使用的话,交联剂典型地W至多约50重量%、优 选地至多约30重量%且更优选地至多约15重量%的量存在。如果使用的话,交联剂典型 地W至少约0. 1重量%、更优选地至少约1重量%且甚至更优选地至少约1. 5重量%的量 存在。运些重量百分数是基于涂料组合物的总固体重量。
[0163]如上文所讨论,共聚物连接键14a被认为提高所得到的涂层的交联密度,而不会 不适宜地降低涂层的柔初性,并使涂层尤其适合用于食品和饮料接触的情形,例如用于食 品或饮料容器的内部或外部上。因此,在一些实施方式中,涂料组合物可W被固化,W在不 使用外部交联剂(例如酪醒交联剂)的情况下实现良好的交联密度。此外,涂料组合物可 W基本上不含甲醒和甲醒调节材料,更优选地本质上不含运些化合物,甚至更优选地本质 上完全不含运些合物,W及最优选地完全不含运些化合物。
[0164]对于固化涂层来说,优选的玻璃化转变溫度包括超过约20°C、更优选地超过约 25°C、甚至更优选地超过约30°C且最优选地超过约35°C的那些。对于固化涂层来说,优 选的玻璃化转变溫度还包括小于约155°C、更优选地小于约145°C且甚至更优选地小于约 135°C的那些。
[01化]在优选的实施方式中,涂料组合物基本上不含或完全不含衍生自双酪A( "BPA")、 双酪F( "BPF")、双酪S( "BPS")或其任意二环氧化物(例如其二缩水甘油酸,诸如BPA的 二缩水甘油酸("BADGE"))的任何结构单元。此外,涂料组合物优选地基本上不含或完全 不含衍生自二元酪或其它多元酪的任何结构单元,其中所述多元酪的雌激素激动活性高于 或等于4,4'-(丙烷-2,2-二基)双酪的雌激素激动活性。更优选地,涂料组合物基本上 不含或完全不含衍生自二元酪或其它多元酪的任何结构单元,其中所述多元酪的雌激素激 动活性高于或等于BPS的雌激素激动活性。甚至更优选地,涂料组合物基本上不含或完全 不含衍生自二元酪或其它多元酪的任何结构单元,其中所述多元酪的雌激素激动活性高于 4,4'-(丙烷-2,2-二基)双(2,6-二漠苯酪)的雌激素激动活性。最佳地,涂料组合物 基本上不含或完全不含衍生自二元酪或其它多元酪的任何结构单元,其中所述多元酪的雌 激素激动活性高于2,2-双(4-径苯基)丙酸的雌激素激动活性。对于包括该涂料组合物 的组合物的任何其它组分来说,优选地同样如此。对于运种结构单元和可应用的测试方法 的讨论,参见例如U.S.申请No. 13/570, 743。在一些实施方式中,涂料组合物基本上不含或 甚至完全不含衍生自双酪的结构单元。
[0166]在一些其他的实施方式中,涂料组合物基本上不含或完全不含任何丙締酷胺型单 体(例如丙締酷胺或甲基丙締酷胺)。此外,在一些实施方式中,涂料组合物基本上不含或 完全不含苯乙締(无论游离的或聚合的)。如上文所讨论,在运些实施方式中,第一阶段单 体和/或第二阶段单体可W包含其他締属不饱和芳族化合物和/或締属不饱和脂环族化合 物,例如芳族(甲基)丙締酸醋和/或脂环族(甲基)丙締酸醋。在另外的其他实施方式 中,涂料组合物基本上不含或完全不含面化单体(无论游离的或聚合的),例如氯化乙締基 单体。 阳167]涂料组合物还可W任选地被流变地改性,W用于不同的涂料涂覆。例如,涂料组合 物可W用额外量的水性载体稀释,来降低涂料组合物中总固体含量。或者,可W去除(例如 蒸发)部分水性载体,W提高涂料组合物中总固体含量。涂料组合物中的最终总固体含量 可W根据如下而改变:所使用的具体涂料涂覆(例如喷涂)、具体涂层用途(例如用于内部 罐表面)、涂层厚度等等。
[0168] 在一些实施方式中,基于涂料组合物的总重量,涂料组合物优选地具有超过约5 重量%、更优选地超过约10重量%且甚至更优选地超过约15重量%的总固体含量。基于涂 料组合物的总重量,涂料组合物还优选地具有小于约80重量%、更优选地小于约60重量% 且甚至更优选地小于约50重量%的总固体含量。水性载体可W构成涂料组合物重量的剩 余部分。
[0169] 在一些实施方式中,例如用于某些喷涂应用(例如用于食品或饮料罐的内部喷 涂),基于涂料组合物的总重量,涂料组合物可W具有超过约5重量%、更优选地超过约10 重量%且甚至更优选地超过约15重量%的总固体含量。在运些实施方式中,基于涂料组合 物的总重量,涂料组合物还可W具有小于约40重量%、更优选地小于约30重量%且甚至更 优选地小于约25重量%的总固体含量。在运些实施方式中的一些中,涂料组合物可W具有 范围从约18重量%到约22重量%的总固体含量。水性载体可W构成涂料组合物重量的剩 余部分。
[0170] 涂料组合物优选地包含至少成膜量的本发明的胶乳乳液共聚物。就本身而言,基 于涂料组合物中总固体的整体重量,胶乳乳液共聚物优选地构成超过约50重量%、更优选 地超过约65重量%且甚至更优选地超过约80重量%的涂料组合物。基于涂料组合物中总 固体的整体重量,胶乳乳液共聚物可W构成100重量%或更少、更典型地小于约99重量% 且甚至更典型地小于约95重量%的涂料组合物。 阳171]如上文所讨论,涂料组合物的水性载体优选地包含水并且还可W包含一种或多种 任选的有机溶剂。在一些实施方式中,水构成超过约20重量%、更优选地超过约35重量% 且甚至更优选地超过约50重量%的水性载体总重量。在一些实施方式中,水构成100重 量%或更少、更优选地小于约95重量%且甚至更优选地小于约90重量%的水性载体总重 量。
[0172] 不期望受理论限制,在一些实施方式(例如用于某些卷涂应用,来改善涂料组合 物的流动性和流平性、控制起泡或者使卷涂机的线速度最大),包含合适量的有机溶剂可能 是有利的。因此,在某些实施方式中,基于水性载体的总重量,有机溶剂可W构成超过0重 量%、更优选地超过约5重量%且甚至更优选地超过约10重量%的水性载体。在运些实施 方式中,基于水性载体的总重量,有机溶剂还可W构成小于约60重量%、更优选地小于约 50重量%且甚至更优选地小于约40重量%的水性载体。
[0173] 涂料组合物优选地具有适用于给定涂料应用的粘度。在一些实施方式中,例如用 于某些喷涂应用(例如下文对图6和7所讨论的那些),基于下文所描述的"粘度测试",涂 料组合物可W具有超过约30秒、更优选地超过40秒且甚至更优选地超过约45的平均粘 度。在一些实施方式中,基于下文所描述的"粘度测试",涂料组合物还可W具有小于约90 秒、更优选地小于80秒且甚至更优选地小于约75的平均粘度。本发明的优选的内部喷涂 涂料组合物能够被喷涂到食品或饮料罐(例如2件式食品或饮料罐)的内部,W有效地且 均匀地涂布基材并形成连续固化的涂层(例如如下的涂层:其展现出适合的初始金属暴露 值,从而表明基材已被有效地涂布)。
[0174] 可W使用各种不同的涂布技术,将具有乳液聚合的胶乳共聚物的本发明的涂料组 合物涂覆到各种不同的基材上。如上文简要描述的,由涂料组合物形成的固化涂层尤其 适合用于食品和饮料罐(例如两件式罐、=件式罐等)上。两件式罐典型地是通过拉伸 (化awn)和压延(ironing)("D&I")工艺制造的。固化涂层还适合用于食品或饮料接触 情形,并且可W用于运种罐的内部或外部上。
[01巧]例如,图5示出了容器20,其是可W用本发明的涂料组合物涂布的食品或饮料容 器的简易示例。容器20可W是具有罐体22和盖件24的两件式罐,其中罐体22包含侧壁 26和底端28。盖件24可WW任意合适的方式被密封于罐体22,并且可W任选地包含一个 或多个拉环(未示出),W便于剥落或打开盖件24或其一部分(例如对饮料罐盖和易拉食 品罐盖来说常见的)。 阳176] 侧壁26和底端28分别包含内表面30和32,并且用于侧壁26和底端28的合适的 基材材料包括金属材料,例如侣、铁、锡、钢、铜等。内表面30和32的一个或多个部分可W 用涂层34涂布,涂层是由本发明的胶乳乳液形成的固化涂层。在一些实施方式中,盖件24 的内表面也可W用涂层34涂布。或者,在一些实施方式中,盖件26的内表面可W用涂层34 涂布,并且内表面30和32可W用其他涂层材料涂布。
[0177] 此外,涂料组合物尤其适合用于喷涂内表面,例如食品罐、啤酒和饮料容器等的内 表面。例如,涂料组合物尤其适合用于喷涂于两件式食品或饮料罐(例如经拉伸和压延的 饮料罐,其典型地由钢或侣基材制成)的内表面上(例如内表面30和32)。
[0178]用于涂覆涂料组合物于食品或饮料罐的内表面的合适的喷涂技术可W包含使用 喷嘴喷涂涂料组合物,所述喷嘴能够均匀地涂布罐的内部。例如,图6示出了侧视图,并且 图7示出了一个示例性设置的顶视图,该示例性设置用于使用喷嘴36喷涂涂料组合物于罐 20的内表面30和32上。如图所示,喷嘴36优选地是能够产生所期望的喷射模式的模式受 控的喷嘴,例如图6和7中所一般性示出的具有扁平扇形模式的喷射38。
[0179] 此外,喷嘴36优选地是固定的,并且还优选地在没有空气压力(例如无空气喷射 操作)的情况下产生喷射38。在一些实施方式(其中待喷射的罐很大)中,喷嘴36可W采 用"喷枪喷涂"技术,其中喷嘴36可W相对于罐移动,W达到罐的非常靠里的端。
[0180] 此外,罐20本身可W被接合到旋转构件(rotatingmechanism)(例如驱动漉或 带,和/或可旋转的卡盘支架),该旋转构件被配置为W高速(例如约2200rpm)围绕其纵轴 40旋转罐20,如箭头42所示。罐20的运种旋转优选地将所喷射的涂料组合物均匀地散布 在整个内表面30和32。从图6中可W看出,喷射38的扁平扇形模式不是均匀地与罐20的 纵轴40对齐。就本身而言,喷射38的模式(由喷嘴36支配)可W是非均匀的,其中喷射 38的下部具有与喷射38的上部相比更大的涂料组合物密度。 阳181] 图6和7中所示出的实施方式设及单喷嘴组件。在运种实施方式中,每个罐20可 WW与喷嘴36适当的配准(registration)(例如用转台或其他构件)的方式被定位,绕其 纵轴40旋转,并从喷嘴36喷射足够量的涂料组合物。从而,罐20的旋转将涂料组合物W 适当均匀的方式分配于整个内表面30和32。用涂料组合物喷涂后,罐20可W远离喷嘴36 移动,并且另一个罐20可WW与喷嘴36适当的配准的方式被定位用于随后的喷涂涂覆。 阳182] 在第二种实施方式中,例如对于在侧26和底端28之间具有凹陷的或W其他方式 的具体拐角接缝的罐20来说,可W使用两喷嘴喷涂技术。在运种实施方式中,罐20可W初 始地WW与第一喷嘴36适当的配准的方式被定位,并围绕其纵轴40旋转。然后,第一喷嘴 36可W将涂料组合物的薄带喷射于罐20的拐角接缝(在内表面30和32的相交部位)上。 罐20围绕其纵轴40的旋转W基本上均匀的方式将涂料组合物分配在内表面30和32之间 的整个拐角接缝上。
[0183] 然后,可W移动罐20,并将其W与第二喷嘴36适当的配准的方式定位,并围绕其 纵轴40旋转。然后第二喷嘴36W期望的涂料组合物模式喷涂于内表面30和/或内表面 32的之前未喷涂的部分上。罐20围绕其纵轴40的旋转W基本上均匀的方式将涂料组合物 分散在内表面30和/或32的整个经喷涂的部分上。
[0184] 在喷涂涂覆之后,每个罐20可W被移动到固化烘箱中,W固化已喷涂的涂料组合 物,其优选地进行从喷涂步骤起约40至200秒内的时间。固化过程优选地采用在连续移动 的传送带或轨道上排列在一起的多个罐20而整批
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