用于包装制品诸如食品和饮料容器的涂料组合物制造技术

本发明专利技术涉及包含包装制品(例如食品或饮料容器(20))或其一部分的制品，其包含基材(30，32)和布置在所述基材(30，32)的至少一部分上的涂层(34)。涂层(34)优选地由包含胶乳乳液的涂料组合物形成，所述胶乳乳液包含第一阶段共聚物、第二阶段共聚物和在固化之前互相连接第一阶段共聚物与第二阶段共聚物的连接键。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于包装制品诸如食品和饮料容器的涂料组合物
本专利技术涉及涂料组合物。具体地，本专利技术涉及胶乳乳液涂料组合物，例如用于形成食品和饮料容器以及其他包装制品的涂层。
技术介绍
已经使用各种涂料来涂布包装制品(例如食品和饮料罐)的表面。例如，有时使用“卷涂”或“片涂”操作来涂布金属罐，即用合适的组合物涂布合适基材(例如钢或铝金属)的平面卷材或片材并硬化(例如固化)。然后，使经涂布的基材形成罐盖或罐体。或者，可将液体涂料组合物涂覆(例如通过喷涂、浸涂、辊涂等)到已经形成或部分形成的制品上然后硬化(例如固化)。包装涂层优选地应当能够高速涂覆到基材上，并且当在这种终端应用中硬化以起作用时能够提供各种必要的性质。例如，涂层应当对食品接触安全、对基材具有优异的粘附性、并且长期耐降解，即使在暴露于苛刻条件时亦如此。目前许多包装涂层包含活动的或结合的双酚A(“BPA”)或芳族缩水甘油醚化合物或PVC化合物。虽然最新的科学证据表明可从现有的涂层中释放出的小的痕量的这些化合物对人没有任何健康风险，尽管如此，这些化合物中的一些仍然被一些人理解为对人体健康有潜在危害的。从前述内容中可以理解的是，本领域中需要用不含可提取量的这种化合物的组合物涂布的包装容器(例如食品或饮料罐)。专利技术概述本专利技术的一个方面涉及制品，其包含包装制品(例如食品或饮料容器)或其一部分。制品包括：基材、更优选地金属基材，和布置于该基材的至少一部分上的涂层。涂层是由涂料组合物形成的，涂料组合物包含作为一个方法的反应产物的乳液聚合胶乳。该方法优选地包括：提供具有逐步增长官能基团的第一阶段共聚物；并将连接单体接枝到逐步增长官能基团的一个上，以提供悬挂的连接基团。该方法还包括在第一阶段共聚物存在下使多个第二阶段单体进行乳液聚合，以形成共价连接于第一阶段共聚物的第二阶段共聚物。在一个优选的实施方式中，在乳液聚合中，悬挂的连接基团与至少一个第二阶段单体或初期的第二阶段共聚物反应，以使第二阶段共聚物与第一阶段共聚物连接。在本专利技术的另一个方面，涂料组合物包含具有第一阶段共聚物的乳液聚合胶乳，第一阶段共聚物是由第一阶段单体乳液聚合得到的，其中第一阶段单体包含具有逐步增长官能基团的单体。乳液聚合胶乳还包含由第二阶段单体乳液聚合得到的第二阶段共聚物，以及互相连接第一阶段共聚物与第二阶段共聚物的连接键，其中连接键优选地是在第二阶段单体的乳液聚合期间形成的。本专利技术的另一个方面涉及制备涂料组合物的方法，所述涂料组合物适合用于食品或饮料容器。该方法包括提供分散于水性载体中的第一阶段共聚物，其中第一阶段共聚物具有逐步增长官能基团。该方法还包括第一阶段共聚物的一个逐步增长官能基团与连接单体的互补官能基团反应，以产生悬挂的烯属不饱和基团。该方法还包括在第一阶段共聚物存在下使多个第二阶段单体进行乳液聚合，以产生通过一个或多个连接键与第一阶段共聚物相连的第二阶段共聚物，其中优选地，至少一个第二阶段单体和/或初期的第二阶段共聚物与悬挂的烯属不饱和基团反应，以使第一阶段共聚物与第二阶段共聚物连接。本专利技术的另一个方面涉及在食品和饮料容器上形成涂层的方法。该方法包括提供具有乳液聚合胶乳的涂料组合物，其中至少一部分胶乳包含与第二阶段共聚物用共聚物连接键相连的第一阶段共聚物，并且其中第二阶段共聚物优选地还包含固化基团(例如环氧乙烷基团)。该方法还包括：将所提供的涂料组合物喷涂到食品或饮料容器的内表面上，并加热所喷涂的涂料组合物，以使涂料组合物固化并形成连续涂层，从而提供在食品或饮料容器的内表面上的涂层。本专利技术的另一个方面涉及食品或饮料容器，其包含限定食品或饮料容器的内表面的基材，更优选地金属基材。容器还包含由涂料组合物(更优选地液体涂料组合物)产生的布置于金属基材上的涂层，涂料组合物包含胶乳乳液共聚物，胶乳乳液共聚物具有在固化前与第二阶段共聚物连接的第一阶段共聚物。涂层优选地具有用于金属基材的合适的膜厚度(例如，平均膜厚度范围从约0.7毫克/平方英寸到约4.0毫克/平方英寸)和高的交联度。定义除非另有声明，本文中使用的如下术语具有如下提供的含义。术语“优选的”和“优选地”是指在某些情况下可提供某些益处的本专利技术实施方式。然而，在相同或其他情况下，其他实施方式也可能是优选的。另外，一个或多个优选的实施方式的叙述不意味着其他实施方式是不可用的，也不旨在将其他实施方式排除在本专利技术范围外。由于本领域技术人员公知的预期变量(例如测量中的限制和变化性)，对于可测量的值和范围，本文中使用了术语“约”和“基本上”。本文中使用时，术语“有机基团”是指烃基(具有除碳和氢之外的任选元素，诸如氧、氮、硫和硅)，其被分类为脂族基团、环状基团或脂族基团与环状基团的组合(例如烷芳基和芳烷基基团)。术语“环状基团”是指，闭环烃基，其被分类为脂环族基团或芳族基团，这二者都可以包含杂原子。术语“脂环族基团”是指，性质与脂族基团的那些性质类似的环状烃基团。术语“芳基基团”(例如亚芳基基团)指的是封闭的芳环或环体系，例如亚苯基、亚萘基、亚联苯基、亚芴基和茚基，以及亚杂芳基基团(即，环中的一个或多个原子是除碳以外的元素(例如氮、氧、硫等)的封闭的芳族或类芳族环烃或环体系)。适合的杂芳基基团包括呋喃基、噻吩基、吡啶基、喹啉基、异喹啉基、吲哚基、异吲哚基、三唑基、吡咯基、四唑基、咪唑基、吡唑基、噁唑基、噻唑基、苯并呋喃基、苯并苯硫基、咔唑基、苯并噁唑基、嘧啶基、苯并咪唑基、喹喔啉基、苯并噻唑基、萘啶基、异噁唑基、异噻唑基、嘌呤基、喹唑啉基、吡嗪基、1-氧桥吡啶基、哒嗪基、三嗪基、四嗪基、噁二唑基、噻二唑基等。当这些基团是二价时，典型地将它们称为“亚芳基”或“亚杂芳基”基团(例如，亚呋喃基、亚吡啶基等)。可以相同或不同的基团被称作“独立地”为某物。预期在本专利技术化合物的有机基团上可以有取代。为了简化本申请通篇中使用的某些术语的讨论和陈述，术语“基团”和“片段”被用于区分允许取代或可以被取代的化学实体与不允许取代或不可被取代的化学实体。因此，使用术语“基团”描述化学取代基时，所描述的化学材料包括未经取代的基团和下述基团，所述基团例如在链中具有O、N、Si或S原子(如在烷氧基中)以及具有羰基或其他常规取代。使用术语“片段”描述化合物或取代基时，仅旨在包括未经取代的化学材料。例如，短语“烷基基团”旨在不仅包括纯开链饱和烃烷基取代基(例如甲基、乙基、丙基、叔丁基等等)，而且包括还带有本领域已知的其他取代基(例如羟基、烷氧基、烷基磺酰基、卤素原子、氰基、硝基、氨基、羧基等等)的烷基取代基。因此，“烷基基团”包括醚基、卤代烷基、硝基烷基、羧基烷基、羟基烷基、磺基烷基等等。另一方面，短语“烷基片段”仅限于包括纯开链饱和烃烷基取代基，例如甲基、乙基、丙基、叔丁基等等。本文中使用的术语“基团”意欲记载具体的片段以及记载更广种类的包含该片段的被取代的和未被取代的结构。在本文中使用时，“一种(a，an)”、“该(the)”、“至少一种”和“一种或多种”可互换使用。因此，例如提及“一个”化合物时指的是一个或多个化合物的分子，而不仅限于化合物的单个分子。此外，一个或多个分子可以相同，也可以不相同，只要它们落入该化合物的范畴内即可。因此，例如，“一个”聚酯被理解为包含聚酯的一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
包含食品或饮料容器或者其一部分的制品，其包含：金属基材；和布置于所述金属基材的至少一部分上的涂层，其中所述涂层是由具有乳液聚合胶乳的涂料组合物形成的，所述乳液聚合胶乳是包括如下步骤的方法的反应产物：提供具有逐步增长官能基团的第一阶段共聚物；将连接单体接枝到所述逐步增长官能基团的一个上，以提供悬挂的连接基团；并且在所述第一阶段共聚物存在下使多个第二阶段单体进行乳液聚合，以形成第二阶段共聚物并使用由所述悬挂的连接基团衍生得到的连接键使所述第二阶段共聚物与所述第一阶段共聚物连接。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.07.02 US 61/842,0431.包含食品容器或饮料容器或者其一部分的制品，其包含：金属基材；和布置于所述金属基材的至少一部分上的涂层，其中所述涂层是由具有乳液聚合胶乳的涂料组合物形成的，所述乳液聚合胶乳是包括如下步骤的方法的反应产物：使多个第一阶段单体乳液聚合来形成具有逐步增长官能基团的第一阶段共聚物；其中所述第一阶段单体选自一个或多个非芳族(甲基)丙烯酸酯、一个或多个(甲基)丙烯酸、一个或多个芳族(甲基)丙烯酸酯及其组合，其中所述第一阶段单体基本上不含苯乙烯；将连接单体接枝到所述逐步增长官能基团的一个上，以提供悬挂的连接基团，其中所述连接单体包含烯属不饱和环氧乙烷官能单体；并且在所述第一阶段共聚物存在下使多个第二阶段单体进行乳液聚合，以形成第二阶段共聚物并使用由所述悬挂的连接基团衍生得到的连接键使所述第二阶段共聚物与所述第一阶段共聚物连接，所述第二阶段单体选自一个或多个(甲基)丙烯酸酯、一个或多个烯属不饱和芳族单体及其组合。2.根据权利要1所述的制品，其中所述逐步增长官能基团包含酸官能基团、醇官能基团、胺官能基团或其组合。3.根据权利要求2所述的制品，其中所述逐步增长官能基团包含酸官能基团，并且其中所述酸官能基团包含羧酸官能基团、其酸酐、其盐或它们的组合。4.根据权利要求1所述的制品，其中所述连接单体包含丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯或其混合物。5.根据权利要求1所述的制品，其中所述第一阶段共聚物进一步包含至少一个由可聚合物的表面活性剂单体生成的结构单元。6.根据权利要求1所述的制品，其中烯属不饱和逐步增长官能基团构成超过5％的用于聚合制备所述第一阶段共聚物的单体。7.根据权利要求1所述的制品，其中所述第一阶段共聚物具有大于40mgKOH每克所述第一阶段共聚物的酸值。8.根据权利要求1所述的制品，其中所述第二阶段共聚物还包含至少一种包含如下的官能基团，所述官能基团包含环氧乙烷基团、异氰酸酯基团、吖内酯基团、恶唑啉基团、环碳酸酯基团或其组合。9.根据权利要求1所述的制品，其中所述涂料组合物基本上不含一种或多种衍生自双酚A、双酚F、双酚S、它们的任意二环氧化物、甲醛或形成甲醛的材料、(甲基)丙烯酰胺、苯乙烯或它们的组合的结构单元。10.制备涂料组合物的方法，所述涂料组合物适合用于食品或饮料容器，所述方法包括：提供分散于水性载体中的第一阶段(甲基)丙烯酸类共聚物，所述第一阶段共聚物具有逐步增长官能基团，所述第一阶段共聚物的逐步增长官能基团中至少一个与连接单体的互补官能基团反应，所述连接单体包含烯属不饱和环氧乙烷官能单体；并且在所述第一阶段(甲基)丙烯酸类共聚物存在下使多个烯属不饱和第二阶段单体乳液聚合，以产生第二阶段共聚物，其中所述第二阶段单体选自一个或多个(甲基)丙烯酸酯、一个或多个烯属不饱和芳族单体及其组合，其中第一阶段(甲基)丙烯酸类共聚物与第二阶段共聚物相连。11.根据权利要求10所述的方法，其中逐步增长官能单体构成超过5％的用于聚合制备所述第一阶段丙烯酸类共聚物的单体。12.根据权利要求10所述的方法，其中提供第一阶段共聚物包括使多个第一阶段单体乳液聚合来形成第一阶段共聚物。13.根据权利要求10所述的方法，其中用于产生所述第一阶段(甲基)丙烯酸类共聚物的第一阶段单体进一步包含一个或多个可聚合的表面活性剂单体。14.根据权利要求10所述的方法，其中所述逐步增长官能基团包含酸官能基团，所述酸官能基团包含羧酸官能基团、其酸酐、其盐或它们的组合，并且其中使所述第一阶段共聚物的所述逐步增长官能基团与所述连接单体的互补官能基团反应包括进行缩合反应。15.根据权利要求14所述的方法，其还包括中和至少一部分酸官能基团。16.根据权利要求10所述的方法，其还包括：在所述第一阶段共聚物的逐步增长官能基团与所述连接单体的互补官能基团反应之前，引入聚合抑制剂。17.在食品或饮料容器上形成涂层的方法，所述方法包括：提供具有乳液聚合多阶段胶乳的涂料组合物，其中至少一部分所述胶乳包含与第二阶段乳液聚合共聚物相连的第一阶段乳液聚合胶乳(甲基)丙烯酸类共聚物，其中在第二阶段共聚物的自由基聚合中所形成的连接键使第一阶段共聚物与第二阶段共聚物相连，所述连接键来自包含烯属不饱和环氧乙烷官能单体的连接单体；将所提供的涂料组合物喷涂到食品或饮料容器的内表面上；并且将所喷涂的涂料组合物加热，来使所述涂料组合物固化，从而在所述食品或饮料容器的所述内表面上提供所述涂层。18.根据权利要求17所述的方法，其中所述第二阶段共聚物还包含固化基团。19.根据权利要求17所述的方法，其中使所述涂料组合物固化包括使所述第二阶段共聚物的固化基团与第一阶段共聚物的逐步增长官能基团反应。20.根据权利要求17所述的方法，其中连接第一和第二共聚物的所述连接键包含至少一个酯连接键，并且是用碳-碳共价键与所述第二阶段共聚物相连的。21.根据权利要求17所述的方法，其中连接第一阶段和第二阶段共聚物的所述连接键具有选自如下组成的组的结构：其中羰基与所述第一阶段共聚物和所述第二阶段共聚物的骨架碳原子直接键连，并且...

【专利技术属性】
技术研发人员：塞巴斯蒂安·吉班尼尔，班诺特·普鲁沃斯特，
申请(专利权)人：威士伯采购公司，
类型：发明
国别省市：美国;US