[發明專利]用于聚合物薄膜和硬質容器的氣體阻隔涂料體系

無效

• 申請號: 00803803.1
• 申請日: 2000-02-15
• 公開（公告）號: CN1340076A
• 公開（公告）日: 2002-03-13
• 發明（設計）人: R·J·巴索蒂;D·J·溫特
• 申請（專利權）人: 納幕爾杜邦公司
• 主分類號: C08J7/04
• 分類號: C08J7/04;C09D7/12
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 王景朝,姜建成

發明背景

本發明涉及用于聚合物薄膜和硬質(即成型)容器的改進型水性氣體阻隔涂料組合物，更具體地涉及在氣體阻隔層中包括層狀礦物和特別適合于噴涂應用的改進雙層涂料體系。本發明進一步涉及與未涂覆的聚合物基材以及已經涂有任何其它已知氣體阻隔體系的那些相比表現出明顯增加的氣體阻隔性能的涂覆聚合物基材。

U.S.專利No.5,700,560描述了樹脂組合物以及以此涂覆的薄膜，該組合物由高氫鍵樹脂如聚乙烯醇和非成膜無機層狀化合物組成，通過增加無機層狀化合物的長寬比而使所得到的薄膜具有改進的氣體阻隔性能。

U.S.專利No.5,571,614描述了涂覆聚合物薄膜，其中涂層由包括礦物層和交聯劑的組合物形成。涂覆薄膜另外包括由乙烯與乙烯基單體的共聚物形成的底漆層，在用礦物涂料層涂覆之前將其施涂于薄膜基材。

人們需要可靠、經濟和環境可接受的(即可再循環利用的)用于注坯拉伸吹塑PET瓶的涂料體系，尤其它可顯著改進阻隔性能，以使該瓶能夠以12英兩(33ml)的規格用于碳酸軟飲料和啤酒。

發明概述

本發明在于以下發現：通過將獨特的水性組合物施涂于容器或薄膜的至少一個表面以形成第一涂層，可以顯著增加普通硬質(即成型或模塑的)塑料容器和薄膜的氣體阻隔性能，例如高達20或甚至30倍或30倍以上。水性組合物包括任選有交聯劑存在的水溶性或水可分散性有機粘合劑，其中有機粘合劑包括基于第一涂層干重的10重量％到低于90重量％的選自蒙脫石、合成鋰皂石、有機改性的蒙脫石和它們的混合物的無機層狀礦物。第一涂層能夠是未交聯的、部分交聯的或完全交聯的。

涂料組合物的噴涂應用產生干基厚度至多20微米的通常均勻的第一涂層，盡管實際上在僅僅3-4微米范圍內的厚度就具有優異的阻隔性能。礦物片在干燥涂層的有機粘合劑部分中以一般平行三維和重疊的間隔關系取向。根據應用，具有賦予氣體阻隔性能的第一涂層的成型塑料容器還能夠例如包括粘結到第一涂層的基本上透明的第二涂層。第二涂層包括可固化的組合物，它包含在有機溶劑(b)中的粘合劑組分(a)。

因此，一方面，本發明是食物和飲料用的聚合物容器，它包括：

(A)成型為構成食物或飲料的容器的聚合物基材；

(B)粘合到聚合物基材的至少一個表面并能夠阻止氧和二氧化碳透過基材的第一涂層，所述第一涂層包括水溶性或水可分散性有機粘合劑和基于第一涂層干重的10-90重量％的選自蒙脫石、合成鋰皂石、有機改性的蒙脫石和它們的混合物的無機層狀礦物。根據本發明在其至少一個表面上具有第一涂層的大多數普通的硬質或成型聚合物容器會表現出大約0.7cc密耳/100英寸²/天/大氣壓的氧滲透值(基于從瓶壁切取的試樣)，盡管氧滲透值能夠低至0.07cc密耳/100英寸²/天/大氣壓。在某些情況下，對瓶壁和/或薄膜試樣可觀察到低于0.03cc密耳/100英寸²/天/大氣壓的氧滲透值。總的瓶滲透性(用Mocon?Oxtran2/60或2/20儀器測量(cc/容器/天))會表現出相對于未涂覆的對照瓶而言高達35倍的改進的氧滲透值。然而，整個瓶的絕對阻隔性能(相對于來自瓶側壁的離散試樣)將取決于諸多因素，如涂層的均勻性和厚度，所覆蓋的總瓶表面積的百分數，層狀礦物在涂層內的最佳取向，容器缺陷(如果有的話，它可能從吹塑過程等中產生)。????

容器任選包括粘合到第一涂層的第二透明涂層(C)，它包括在(b)有機溶劑中包含(a)粘合劑組分的一種可固化組合物。

另一個方面，本發明是用于在模塑的雙軸取向的硬質聚酯容器中包裝充碳酸氣的液體(即飲料)的方法，它包括：

(1)成型容器；

(2)通過將水性組合物噴涂到容器上，在容器的至少一個表面上施涂厚度在8微米或8微米以下范圍內的第一涂層，所述水性組合物包含任選有交聯劑存在的水溶性或水可分散性有機粘合劑(a)和基于第一涂層干重的10重量％到低于90重量％的選自蒙脫石、合成鋰皂石、有機改性的蒙脫石和它們的混合物的無機層狀礦物(b)；

(3)在環境溫度或稍微升高的溫度下干燥第一涂層，并任選在低于發生容器熱變形溫度的溫度下使其固化。

(4)通過將包含粘合劑組分(a)和有機溶劑(b)的可固化組合物噴涂到所述第一涂層上來將厚度在約12微米或12微米以下范圍內的第二涂層施涂到第一涂層上；

(5)固化第二涂層；

(6)把充碳酸氣的液體引入到容器中；和

(7)密封容器。