Композиция покрытия упаковки
Настоящее изобретение относится к композиции покрытия для упаковки, в особенности композиции покрытия упаковки для продукта питания и/или напитка. Композиция содержит: первую акриловую смолу, содержащую акриловую кислоту, алкилакрилат и стирол; и вторую акриловую смолу, содержащую N-бутоксиметилакриламид. Причем вторая акриловая смола характеризуется кислотным числом в диапазоне от 70 до 110 мг КОН/г и гидроксильным числом в диапазоне от 10 до 40 мг КОН/г. Также описываются система покрытия, упаковка и способ нанесения покрытия на упаковку. Обеспечиваются покрытия, характеризующиеся превосходным блеском, стойкостью к обтиранию, адгезией типографской краски, стойкостью к высокотемпературной противобактериальной обработке и гибкостью. 5 н. и 13 з.п. ф-лы, 8 табл., 6 пр.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к композиции покрытия упаковки, в частности композиции покрытия упаковки у контейнеров для продуктов питания и/или напитков. Композиция покрытия упаковки содержит: а) первую акриловую смолу, содержащую акриловую кислоту, алкилакрилат и стирол; b) вторую акриловую смолу, содержащую N-бутоксиметилакриламид.
Уровень техники
В современной жизни на поверхность упаковки для продуктов питания и напитков наносят широкий спектр покрытий для получения защитного покрытия. Например, для нанесения покрытия на металлический контейнер или материал, из которого контейнер будет изготовлен, обычно используют покрытие рулонного проката и/или покрытие листового материала. Покрытие рулонного проката и/или покрытие листового материала относятся к способу нанесения на рулонные или листовые подложки, в том числе подложки из нержавеющей стали, белой жести или алюминия, покрытия из соответствующей композиции. После этого из подложки с нанесенным покрытием могут быть изготовлены корпус, днище, крышка и/или колпачок банки. В дополнение к этому композиция покрытия также может быть нанесена на уже сформованные корпус, днище, крышку и/или колпачок банки таким образом, как в результате нанесения покрытия напылением и/или нанесения покрытия окунанием на деталь, а после этого его отверждения. Покрытие у упаковки для продуктов питания и напитков обычно может быть нанесено на подложку с большой скоростью при одновременном получении также и необходимых эксплуатационных характеристик для удовлетворения потребностей конечных пользователей, например, полученный слой покрытия должен быть безопасным при попадании в контакт с продуктом питания и напитком и/или демонстрировать превосходную адгезию к подложке.
В способе изготовления «легко вскрываемых» банок (банок с ключом) стадия образования горловины будет приводить к изгибанию подложки. В зависимости от слоя покрытия и использующегося способа во время осуществления процедуры изгибания отвержденное покрытие может растрескиваться, что в результате приведет к получению дефектов. В соответствии с этим, в целях удовлетворения требований к изготовлению банок имеет место потребность в новых композициях покрытий, характеризующихся лучшей гибкостью при сохранении целостности слоя покрытия без растрескивания во время осуществления процедуры изготовления горловины.
Многие из композиций покрытий для контейнеров для продуктов питания и напитков основаны на эпоксидных смолах, которые в своей основе имеют простые полиглицидиловые эфиры бисфенола А. Присутствие бисфенола А в покрытиях упаковки в виде либо самого бисфенола А (ВРА), либо его производных, таких как простые диглицидиловые эфиры бисфенола A (BADGE), эпоксидные новолачные смолы и полиолы, полученные при использовании бисфенола А и бисфенола F, является проблематичным. Хотя итоговый результат, вытекающий из научных сведений, доступных на сегодняшний день, свидетельствует о том, что небольшие следовые количества соединений ВРА или BADGE, которые могут высвобождаться из существующих покрытий, не представляют опасности для здоровья людей, данные соединения, тем не менее, воспринимаются некоторыми как вредные для здоровья человека. Следовательно, имеется сильное желание исключить данные соединения из покрытий контейнеров для продуктов питания и напитков. В соответствии с этим, поэтому желательными являются композиции покрытий упаковки у контейнеров для продуктов питания или напитков, которые не содержат экстрагируемых количеств соединений ВРА, BADGE или других производных ВРА и, тем не менее, обладают свойствами, подходящими для использования в данной области применения.
Раскрытие изобретения
Настоящее изобретение предлагает композицию покрытия, содержащую:
a) первую акриловую смолу, содержащую акриловую кислоту, алкилакрилат и стирол;
b) вторую акриловую смолу, содержащую N-бутоксиметилакриламид.
Настоящее изобретение, кроме того, предлагает систему покрытия, содержащую слой базового покрытия и слой покровного покрытия, в которой указанный слой базового покрытия содержит композицию покрытия настоящего изобретения, содержащую первую акриловую смолу и вторую акриловую смолу, и слой покровного покрытия содержит композицию покрытия настоящего изобретения, содержащую первую акриловую смолу и вторую акриловую смолу.
В объем изобретения также входят и способы нанесения покрытия на упаковку и упаковка с нанесенным таким образом покрытием.
Осуществление изобретения
Настоящее изобретение предлагает композицию покрытия, содержащую: а) первую акриловую смолу, содержащую акриловую кислоту, алкилакрилат и стирол; b) вторую акриловую смолу, содержащую N-бутоксиметилакриламид. В определенных вариантах осуществления композиция покрытия настоящего изобретения, дополнительно содержит сшиватель. В определенных вариантах осуществления композиция покрытия настоящего изобретения дополнительно содержит окрашивающее вещество, такое как пигмент.
Как это отмечалось выше, настоящее изобретение также предлагает систему покрытия, содержащую слой базового покрытия и слой покровного покрытия, где как базовое покрытие, так и покровное покрытие содержат а) первую акриловую смолу, содержащую акриловую кислоту, алкилакрилат и стирол; и b) вторую акриловую смолу, содержащую N-бутоксиметилакриламид. Первая и/или вторая акриловые смолы, использующиеся в базовом покрытии, могут быть идентичными или различными в сопоставлении первой и/или второй акриловыми смолами, использующимися в покровном покрытии. В определенных вариантах осуществления между базовым покрытием и покровным покрытием может быть использован слой типографской краски. Слой типографской краски может по существу покрывать базовое покрытие или может быть нанесен в виде определенного рисунка таким образом, чтобы нанести на базовое покрытие (и подстилающую подложку) слова и/или изображения. Типографская краска, которая может быть использована в настоящей заявке, представляет собой типографские краски, которые обычно коммерчески доступны в виде типографской краски для сборной банки из двух деталей, в том числе продукция, предлагаемая компанией INX.
Акриловые смолы, соответствующие настоящему изобретению, включая как первую акриловую смолу, так и вторую акриловую смолу, соответствующие настоящему изобретению, в общем случае могут содержать полимер, полученный из акриловых или метакриловых мономеров. Кроме того, могут быть использованы смеси из акриловых полимеров, полученных из акриловых или метакриловых мономеров. Подходящие для использования мономеры включают нижеследующее, но не ограничиваются только этим: акриловая кислота, метилакрилат, этилакрилат, пропилакрилат, бутилакрилат, пентилакрилат, гексилакрилат, метилметакрилат, метилметакрилат, этилметакрилат, пропилметакрилат, бутилметакрилат, пентилметакрилат, гексилакрилат, акриламид, N-метилолакриламид, N-бутоксиметакриламид и/или N-изобутоксиметакриламид или их смеси. Акриловые полимеры могут также содержать гидроксильные группы, которые обычно происходят из гидроксизамещенных акриловых или метакриловых сложных эфиров. Примеры включают гидроксиэтилакрилат, гидроксипропилакрилат, гидроксибутилакрилат, гидроксиэтилметакрилат, гидроксипропилметакрилат и/или гидроксибутилметакрилат и тому подобное. Акриловый полимер также может представлять собой сополимеры или смеси из полимеров, полученные из акриловых или метакриловых мономеров совместно с другими полимеризуемыми мономерами. Другие полимеризуемые мономеры включают стирол, акрилонитрил и тому подобное, что обычно используют на современном уровне техники. Среднемассовая молекулярная масса (Mw) акрилового полимерного компонента может быть составляющей по меньшей мере 5000 г/моль, например, от 15000 до 100000 г/моль. Акриловый полимер обычно характеризуется кислотным числом в диапазоне от 70 до 110 мг КОН/г, например, как от 80 до 100 мг КОН/г; гидроксильным числом в диапазоне от 10 до 40 мг КОН/г, например, от 20 до 30 мг КОН/г; и температурой стеклования (Tg) в диапазоне от -20 до +100°C, например, от +20 до +70°C.
В определенных вариантах осуществления композиция покрытия изобретения содержит первую акриловую смолу и вторую акриловую смолу.
В определенных вариантах осуществления первая акриловая смола содержит акриловую кислоту, алкилакрилат и стирол.
В определенных вариантах осуществления первая акриловая смола содержит один или несколько алкилакрилатов, каждый из которых необязательно может содержать гидроксильную функциональную группу. Алкилакрилат может включать, например, этилакрилат, пропилакрилат и/или бутилакрилат, при этом бутилакрилат является в особенности хорошо подходящим. Алкилакрилат, содержащий гидроксильную группу, может включать, например, гидроксиэтилакрилат, гидроксипропилакрилат, гидроксиэтилметакрилат и гидроксипропилметакрилат, при этом гидроксиэтилметакрилат является в особенности хорошо подходящим.
В определенных вариантах осуществления, в расчете на общую массу первой акриловой смолы, акриловая кислота присутствует в количестве в диапазоне приблизительно от 1 до 30% (мас.), например, приблизительно от 5 до 20% (мас.) или приблизительно от 8 до 15% (мас.); стирол присутствует в количестве в диапазоне приблизительно от 10 до 40% (мас.), например, приблизительно от 15 до 35% (мас.) или приблизительно от 20 до 30% (мас.).
В определенных вариантах осуществления, в расчете на общую массу первой акриловой смолы, бутилакрилат присутствует в количестве в диапазоне приблизительно от 20 до 80% (мас.), например, от 30 до 70% (мас.) или от 40 до 60% (мас.); при этом гидроксиэтилакрилат присутствует в количестве в диапазоне от 2 до 20% (мас.), например, от 5 до 15% (мас.) или от 8 до 12% (мас.).
В определенных вариантах осуществления вторая акриловая смола содержит N-бутоксиметилакриламид.
В определенных вариантах осуществления вторая акриловая смола дополнительно содержит один или несколько акриловых мономеров, включающих нижеследующее, но не ограничивающихся только этим: акриловая кислота, метилакрилат, этилакрилат, пропилакрилат, бутилакрилат, метилметакрилат, метилметакрилат, этилметакрилат, пропилметакрилат, бутилакрилат, гидроксиметилакрилат, гидроксиэтилакрилат, гидроксипропилакрилат и/или гидроксибутилакрилат.
В определенных вариантах осуществления вторая акриловая смола дополнительно содержит стирол.
В определенных вариантах осуществления вторая акриловая смола дополнительно содержит инициатор.
В определенных вариантах осуществления, в расчете на общую массу второй акриловой смолы, N-бутоксиметилакриламид присутствует в количестве в диапазоне от 5 до 40% (мас.), например, от 10 до 30% (мас.) или от 15 до 20% (мас.).
В определенных вариантах осуществления в композиции покрытия настоящего изобретения смесь из акриловых смол присутствует в количестве в диапазоне от 40 до 60% (мас.) в расчете на общую массу композиции покрытия.
В определенных вариантах осуществления в композиции покрытия настоящего изобретения, в расчете на общую массу композиции покрытия, первая акриловая смола присутствует в количестве в диапазоне от 5 до 50% (мас.), например, от 15 до 40% (мас.), от 20 до 35% (мас.) или от 25 до 30% (мас.); вторая акриловая смола присутствует в количестве в диапазоне от 5 до 45% (мас.), например, от 10 до 40% (мас.), от 15 до 35% (мас.) или от 20 до 30% (мас.).
В определенных вариантах осуществления в композиции покрытия настоящего изобретения соотношение между первой акриловой смолой и второй акриловой смолой находится в диапазоне от 1,0: 0,2 до 1,0: 1,0.
В определенных вариантах осуществления композиция покрытия настоящего изобретения дополнительно содержит сшиватель. Сшиватель, в особенности хорошо подходящий для использования в композиции покрытия настоящего изобретения, включает бензогуанаминовые сшиватели. Данные агенты могут быть коммерчески доступными, например, как продукты Cytec CYMEL, в том числе CYMEL 659 и CYMEL 1123. Обычно, в случае присутствия такового, в расчете на общую массу композиции покрытия, сшиватель будет присутствовать в количестве в диапазоне от 2 до 30% (мас.), например, от 2 до 8% (мас.) или от 2 до 4% (мас.) или от 10 до 25% (мас.) или от 15 до 20% (мас.). Композиция покрытия настоящего изобретения может использовать один или несколько сшивателей. Подходящие для использования сшиватели выбирают в зависимости от химической природы полимерной смолы, и выбор одного или нескольких сшивателей соответствует возможностям специалистов в соответствующей области техники.
В композицию покрытия могут быть включены необязательные ингредиенты. Обычно композиция покрытия будет содержать разбавитель, такой как вода или органический растворитель или смесь из воды и органического растворителя, для растворения или диспергирования смоляного связующего. Разбавитель может быть реакционно-способным или нереакционно-способным или представлять собой их смеси. В определенных вариантах осуществления органический растворитель выбирают имеющим достаточную летучесть для по существу полного выпаривания из композиции покрытия во время процесса отверждения, например, во время нагревания при 175-205°С в течение приблизительно от 5 до 15 минут. Примерами подходящих для использования органических растворителей являются алифатические углеводороды, такие как уайт-спирты и нафта для лакокрасочной промышленности, характеризующаяся высокой температурой вспышки; ароматические углеводороды, такие как бензол, толуол, ксилол и сольвент-нафта 100, 150, 200 и тому подобное; спирты, например, этанол, н-пропанол, изопропанол, н-бутанол и тому подобное; кетоны, такие как ацетон, циклогексанон, метилизобутилкетон и тому подобное; сложные эфиры, такие как этилацетат, бутилацетат и тому подобное; гликоли, такие как бутилгликоль, простые гликолевые эфиры, такие как метоксипропанол (монометиловый эфир пропиленгликоля), монометиловый эфир этиленгликоля и монобутиловый эфир этиленгликоля и тому подобное. Также могут быть использованы и смеси из различных органических растворителей. В случае присутствия такового, разбавитель будут использовать в композициях покрытий в количествах в диапазоне приблизительно от 5 до 40% (мас.), например, от 10 до 30% (мас.) или от 15 до 25% (мас.), в расчете на общую массу композиции покрытия.
Еще один необязательный ингредиент представляет собой катализатор для увеличения скорости отверждения или сшивания композиции покрытия. В общем случае может быть использован кислотный катализатор. В вариантах осуществления композиция покрытия на основе растворителя настоящего изобретения, в расчете на ее общую массу, содержит от 0,05 до 5% (мас.), например, от 0,5 до 2% (мас.), катализатора. Примеры подходящих для использования катализаторов включают додецилбензолсульфоновую кислоту, метансульфоновую кислоту, п-толуолсульфоновую кислоту, динонилнафталиндисульфоновую кислоту и фенилфосфоновую кислоту.
Еще один подходящий для использования необязательный ингредиент представляет собой смазку, например, воск, что облегчает изготовление металлических укупорочных средств в результате придания смазывающей способности листам металлической подложки с нанесенным покрытием. Подходящие для использования смазки включают, например, смазки, относящиеся к типу карнаубского воска, воска FLUOROSLIP FS731MG, продукта MPP-620F, воска SST-3H, продуктов Carnauba wax, Т-1, микрокристаллического воска SP 96 и полиэтиленовых смазок. В случае использования таковой, смазка может быть использована в композициях покрытий при уровне содержания, составляющем, по меньшей мере 0,1% (мас.) в расчете на общую массу композиции покрытия.
Еще один другой подходящий для использования необязательный ингредиент представляет собой поверхностно-активное вещество. Поверхностно-активные вещества необязательно могут быть добавлены к композиции покрытия для содействия текучести и смачиванию подложки. Примеры подходящих для использования поверхностно-активных веществ включают нижеследующее, но не ограничиваются только этим: неионные поверхностно-активные вещества, такие как продукты реакции между алкиленоксидами и алкилзамещенными фенолами, например, этоксилированный нонилфеноловый простой полиэфир. В случае использования такового, поверхностно-активное вещество обычно будут присутствовать в количествах, составляющих по меньшей мере 0,01% (мас.) и не более, чем 10% (мас.), в расчете на общую массу композиции покрытия.
Композиции покрытия настоящего изобретения также могут содержать и любые добавки, стандартные на современном уровне техники изготовления покрытий, в том числе окрашивающие вещества, пластификаторы, стойкие к истиранию частицы, упрочняющие пленку частицы, регуляторы текучести, тиксотропные добавки, модификаторы реологии, катализаторы, антиоксиданты, биоциды, противопенообразователи, поверхностно-активные вещества, смачиватели, диспергирующие добавки, промотеры адгезии, глины, пространственно-затрудненные аминовые светостабилизаторы, поглотители и стабилизаторы ультрафиолетового излучения, стабилизирующую добавку, наполнители, диспергирующий носитель и другие обычные вспомогательные вещества или их комбинации. В соответствии с использованием в настоящем документе термин «окрашивающее вещество» обозначает любое вещество, которое придает композиции окраску и/или другую непрозрачность и/или другой визуальный эффект. Окрашивающее вещество может быть добавлено к покрытию в любой подходящей для использования форме, такой как в виде дискретных частиц, дисперсий, растворов и/или хлопьев. В покрытиях настоящего изобретения могут быть использованы одно окрашивающее вещество или смесь из двух и более окрашивающих веществ.
Примеры окрашивающих веществ включают пигменты, красители и краски, такие как те материалы, которые используются в лакокрасочной промышленности и/или перечисляются Ассоциацией производителей сухих красок (DCMA), а также композиции, создающие специальный эффект. Окрашивающее вещество может включать, например, тонко измельченный твердый порошок, который является нерастворимым, но смачиваемым в условиях использования. Окрашивающее вещество может быть органическим или неорганическим и может быть агломерированным или неагломерированным. Окрашивающие вещества могут быть введены в покрытия при использовании диспергирующего носителя, такого как акриловый диспергирующий носитель, использование которого должно быть знакомо для специалистов в соответствующей области техники. В случае присутствия такового, окрашивающее вещество используют в композициях покрытий в количествах в диапазоне приблизительно от 10 до 40% (мас.), например, от 15 до 35% (мас.) или от 20 до 30% (мас.), в расчете на общую массу композиции покрытия.
В определенных вариантах осуществления композиция покрытия настоящего изобретения может быть существенно свободной, может быть по существу свободной и/или может быть полностью свободной от бисфенола А и его производных или остатков, в том числе бисфенола А («ВРА») и простого диглицидилового эфира бисфенола А («BADGE»). Такие композиции и/или покрытия иногда обозначают как «умышленно не содержащие ВРА», поскольку соединение ВРА, в том числе его производные или остатки не добавляли преднамеренно, но они могут присутствовать в следовых количествах вследствие наличия примесей или неизбежного загрязнения из окружающей среды. Композиции и/или покрытия также могут быть существенно свободными и могут быть по существу свободными и/или могут быть полностью свободными от бисфенола F и его производных или остатков, в том числе бисфенола F («BPF») и простого диглицидилового эфира бисфенола F («BPDGE»). Термин «существенно свободный» в соответствии с использованием в данном контексте обозначает содержание композициями и/или покрытиями менее, чем 1000 частей на миллион частей (ч./млн.), термин «по существу свободный» обозначает содержание менее, чем 100 ч./млн., а термин «полностью свободный» обозначает содержание менее, чем 20 частей на миллиард частей (ч./млрд.), любого из вышеупомянутых соединений, их производных или остатков.
Композиция покрытия настоящего изобретения может быть нанесена на любые подложки, известные на современном уровне техники, например, автомобильные подложки, промышленные подложки, упаковочные подложки, архитектурные подложки, деревянные пол и мебель, одежду, электронные устройства, в том числе корпуса и монтажные платы, стекло и остекления, спортивное оборудование, в том числе мячи для игры в гольф, и тому подобное. Данные подложки могут быть, например, металлическими или неметаллическими. Металлические подложки включают олово, сталь, белую жесть, безоловянистую сталь, черную жесть, сталь, пассивированную хромом, оцинкованную сталь, алюминий, алюминиевую фольгу. Неметаллические подложки включают полимер, пластик, сложный полиэфир, полиолефин, полиамид, целлюлозу, полистирол, полиакриловую смолу, поли(этиленнафталат), полипропилен, полиэтилен, найлон, сополимер этилена и винилового спирта (EVOH), полимолочную кислоту, другие «зеленые» полимерные подложки, поли(этилентерефталат) («РЕТ»), поликарбонат, поликарбонат-акрилобутадиенстирол («РС/ABS»), полиамид, древесину, шпон, древесный композит, древесно-стружечную плиту, древесно-волокнистую плиту средней плотности, цемент, камень, стекло, бумагу, картон, текстили, кожу как синтетическую, так и натуральную, и другие неметаллические подложки. Подложка может быть подложкой, которую уже подвергли обработке определенным образом, например, чтобы придать визуальный и/или цветовой эффект.
Композиция покрытия настоящего изобретения может быть нанесена любыми средствами, стандартными для современного уровня техники, такими как нанесение покрытия электроосаждением, напыление, электростатическое напыление, окунание, нанесение валиком, нанесение кистью и тому подобное.
Композиция покрытия настоящего изобретения в определенных вариантах осуществления может быть нанесена до получения толщины сухой пленки в диапазоне приблизительно от 1 до 100 мкм (приблизительно от 0,04 до 4 мил), например, приблизительно от 8 до 50 мкм (приблизительно от 0,3 до 2 мил) или приблизительно от 18 до 33 мкм (приблизительно от 0,7 до 1,3 мил). В определенных вариантах осуществления композиции покрытий настоящего изобретения могут быть нанесены до получения толщины сухой пленки, составляющей приблизительно 2,5 мкм (приблизительно 0,1 мил) и более, приблизительно 13 мкм (0,5 мил) и более, приблизительно 25 мкм (1,0 мил) и более, приблизительно 50 мкм (2,0 мил) и менее, приблизительно 125 мкм (5,0 мил) и менее, приблизительно 250 мкм (5,0 мил) и более.
Композиция покрытия настоящего изобретения может быть использована индивидуально или в комбинации с одним или несколькими другими покрытиями. Например, композиция покрытия настоящего изобретения может содержать или не содержать окрашивающее вещество и может быть использована в качестве грунтовки, базового покрытия и/или покровного покрытия. Для подложек, покрытых множеством покрытий одно или несколько данных покрытий может быть покрытием, описанным в настоящем документе.
Композиция покрытия настоящего изобретения также является подходящей для использования в качестве покрытий упаковки. Прочно установившимся является использование различных предварительных обработок и покрытий для упаковки. Такие обработки и/или покрытия, например, могут быть использованы в случае металлических банок, где обработку и/или покрытие используют для сдерживания или ингибирования коррозии, получения декоративного покрытия, обеспечения легкости обращения во время процесса изготовления и тому подобного. Покрытия могут быть нанесены на внутреннюю поверхность таких банок для предотвращения попадания содержимого в контакт с металлом контейнера. Контакт между металлом и продуктом питания или напитком, например, может привести к корродированию металлического контейнера, что после этого может загрязнить продукт питания или напиток. Это в особенности верно для содержимого банки, кислотного по своей природе. Покрытия, нанесенные на внутреннюю поверхность металлических банок, также способствуют предотвращению коррозии в свободном пространстве над продуктом в банках, которое представляет собой область между линией наполнения продуктом и крышкой банки; коррозия в свободном пространстве над продуктом будет в особенности проблематичной в случае пищевых продуктов, характеризующихся высоким уровнем содержания соли. Покрытия также могут быть нанесены и на внешнюю поверхность металлических банок. Определенные покрытия настоящего изобретения будут в особенности хорошо пригодными для использования в случае материала рулонного металла, такого как материал рулонного металла, из которого изготавливают торцы банок, («материал для торца банки») и изготавливают торцевые заглушки и укупорочные средства («материал для заглушки/укупорочного средства»). Поскольку покрытия, разработанные для использования на материале для торца банки и материале для заглушки/укупорочного средства, обычно наносят перед вырезанием и штампованием детали из материала рулонного металла, они обычно являются гибкими и растяжимыми. Например, на такой материал покрытие обычно наносят по обеим сторонам. После этого материал металла с нанесенным покрытием штампуют. Затем для торцов банок на металле делают бороздку для «прощелкивающегося» открытия и после этого прощелкивающее кольцо присоединяют штырьком, который изготавливают отдельно. Затем торец присоединяют к корпусу банки при использовании процесса прокатки боковых граней. Подобную методику осуществляют для торцов «легко вскрываемых» банок. Для торцов легко вскрываемых банок бороздка по существу вокруг периметра крышки делает возможными легкие открывание или удаление крышки с банки, обычно при использовании отрывного язычка. В случае заглушек и укупорочных средств покрытие обычно будут наносить на материал для заглушки/укупоривающего средства, например, в результате нанесения покрытия валиком, и из материала штампуют заглушку или укупорочное средство; однако, покрытие на заглушку/укупорочное средство можно наносить и после формования. Покрытия для банок, к которым предъявляют относительно жесткие требования по температуре и/или давлению, также должны быть стойкими к образованию раковин, корродированию, помутнению и/или вспучиванию.
В соответствии с этим, настоящее изобретение, кроме того, относится к упаковке по меньшей мере частично покрытой любой из композиций покрытия, описанных выше. В определенных вариантах осуществления упаковка представляет собой металлическую банку. Термин «металлическая банка» включает любой тип металлических банки, контейнера или любого типа приемника или их части, использующихся для вмещения чего-либо. Одним примером металлической банки является банка для продукта питания; термин «банка (банки) для продукта питания» используется в настоящем документе для обозначения банок, контейнеров или любого типа приемника или их части, использующейся для вмещения любого типа продукта питания и/или напитка. Таким образом, «банка для продукта питания» включает «банку для напитка». Термин «металлическая банка (банки)» конкретно включает банки для продуктов питания, а также конкретно включает «торцы банок», которые обычно штампуют из материала для торца банки и используют в сочетании с упаковкой продуктов питания и напитков. Термин «металлические банки» также конкретно включает металлические заглушки и/или укупорочные средства, такие как бутылочные пробки, навинчивающиеся пробки и крышки любого размера, обжимные лепестковые крышки и тому подобное. Металлические банки могут быть использованы для вмещения других видов продукции наряду с продуктом питания и/или напитком, включая нижеследующее, но не ограничиваясь только этим: средства личной гигиены, спрей для борьбы с насекомыми, аэрозольная краска и любое другое соединение, подходящее для использования в упаковке в виде аэрозольного баллончика. Банки могут включать «сборные банки из двух деталей» и «сборные банки из трех деталей», а также цельные банки с утоненным при вытяжке корпусом; такие цельные банки зачастую находят себе применение для аэрозольной продукции. Упаковка с нанесенным покрытием в соответствии с настоящим изобретением также может включать пластмассовые бутылки, пластмассовые тюбики, изделия из слоистых материалов и гибкую упаковку, такие как изделия, изготовленные из полимеров ПЭ, ПП, ПЭТФ и тому подобного. Такая упаковка могла бы вмещать, например, продукт питания, зубную пасту, средства личной гигиены и тому подобное.
Композиция покрытия настоящего изобретения может быть нанесена на внутреннюю поверхность и/или внешнюю поверхность упаковки. Например, покрытие может быть нанесено валиком на металл, использующийся для изготовления корпусов сборных банок из трех деталей, материал для торца сборной банки из двух или трех деталей и/или материал для заглушки/укупорочного средства. В некоторых вариантах осуществления покрытие наносят на рулон или лист в результате нанесения покрытия валиком; после этого покрытие отверждают под действием излучения и торцы банок штампуют и изготавливают в виде конечного продукта, то есть, торцов банок. В других вариантах осуществления покрытие наносят в виде покрытия по ободу на днище банки; такое нанесение может быть проведено в результате нанесения покрытия валиком. Покрытие по ободу осуществляет функцию уменьшения трения для достижения улучшенного обращения во время непрерывных изготовления и/или переработки банки. В определенных вариантах осуществления покрытие наносят на заглушки и/или укупорочные средства; такое нанесение может включать, например, защитный лак, который наносят до и/или после получения заглушки/укупорочного средства и/или пигментированной эмали, наносимой впоследствии на заглушку, в частности, на те изделия, которые имеют шов с бороздкой на днище заглушки. На материал декорированной банки также может быть частично нанесено по внешней поверхности покрытие, описанное в настоящем документе, и материал декорированной банки с нанесенным покрытием может быть использован для формования различных металлических банок.
Для целей данного описания изобретения необходимо понимать то, что изобретение может воспринимать различные альтернативные вариации и последовательности стадий за исключением случаев однозначного указания на противоположное. Кроме того, в отличие от любых рабочих примеров или случаев указания на другое все числа, выражающие числа, диапазоны, количества или уровни процентного содержания, например, количества ингредиентов, использующиеся в описании изобретения и формуле изобретения, могут прочитываться, как если бы им во всех случаях предшествовал термин «приблизительно», и как если бы они были во всех случаях модифицированы данным термином, даже в случае отсутствия однозначного приведения данного термина. Кроме того, необходимо понимать то, что любой численный диапазон, представленный в настоящем документе, предполагает включение граничных точек данных диапазонов и всех поддиапазонов, заключенных в них. Например, диапазон «от 1 до 10» предполагает включение всех поддиапазонов в промежутке от (и с включением) приведенного минимального значения 1 до (и с включением) приведенного максимального значения 10, то есть, при наличии минимального значения, равного или большего 1, и максимального значения, равного или меньшего 10. В соответствии с этим, если только не будет указано на противоположное, то численные параметры, представленные в следующем далее описании изобретения и прилагаемой формуле изобретения, будут представлять собой приближения, которые могут варьироваться в зависимости от желательных свойств, получаемых в настоящем изобретении. В самом крайнем случае и не в попытке ограничения приложения доктрины эквивалентов к объему формулы изобретения, каждый численный параметр должен по меньшей мере восприниматься в свете количества приведенных значащих разрядов и при использовании обычных методик округления.
Несмотря на то, что численные диапазоны и параметры, представляющие широкий спектр объема изобретения, являются приближениями, численные значения, представленные в конкретных примерах, приведены по возможности наиболее точно. Однако, любое численное значение по самой своей природе включает определенные погрешности, необходимым образом представляющие собой результат наличия стандартной вариации, встречающейся при их измерениях в соответствующих испытаниях.
В соответствии с использованием в данном описании изобретения и прилагаемой формуле изобретения, единственное число включает множественное число и наоборот, если только конкретно не будет указано на другое. Например, хотя в настоящем документе и делается ссылка на термины «один», «некий» и «данный», будут включаться и соответствия во множественном числе, если только однозначно и недвусмысленно не будет иметь место ограничение одним вариантом соответствия. Например, несмотря на приведение в настоящем документе ссылки на «одну» акриловую кислоту, «один» алкилакрилат, «один» сшиватель и тому подобное могут быть использованы один или несколько каждых из данных компонентов и любых других компонентов. В дополнение к этому, в данной заявке использование термина «или» обозначает «и/или», если только конкретно не будет указано на другое, даже несмотря на однозначное использование термина «и/или» в некоторых случаях. Термины «включающий», «например», «такой как» и тому подобное обозначают понятия «включающий», «например», «такой как», но не без ограничения только этим.
Различные варианты осуществления и примеры настоящего изобретения, представленные в настоящем документе, в каждом случае понимаются как неограничивающие по отношению к объему изобретения.
Изобретение будет дополнительно описано при обращении к следующим далее примерам. Следующие далее примеры представляют собой просто иллюстрацию изобретения и не предполагают его ограничения.
ПРИМЕРЫ
Следующие далее примеры представлены для демонстрирования общих принципов изобретения. В примерах описываются получение алкидной смолы на основе растворителя и композиции покрытия на основе растворителя, соответствующей вариантам осуществления настоящего изобретения, и способы получения. Все перечисленные количества будут описываться в частях в расчете на общую массу, если только не будет указано другого. Изобретение не должно восприниматься как ограниченное конкретными представленными примерами.
Пример 1
Синтез первой акриловой смолы
12 граммов акриловой кислоты, 10 граммов гидроксиэтилакрилата, 56 граммов бутилакрилата и 22 грамма стирола добавляли в колбу при одновременном перемешивании при комнатной температуре, нагревали до достижения флегмообразования в течение 6 часов, охлаждали до комнатной температуры, после этого хранили для дальнейшего использования.
Пример 2
Синтез второй акриловой смолы
18 граммов N-бутоксиметилакриламида, 12 граммов акриловой кислоты, 24 грамма бутилакрилата, 16 граммов метилметакрилата, 6 граммов бутилметакрилата, 20 граммов микрокристаллического воска и 4 грамма трет-бутилпероксибензоата добавляли в колбу при одновременном перемешивании при комнатной температуре и после этого нагревали до флегмообразования. Кислотное число и гидроксильное число проверяли вплоть до достижения кислотным числом значения 90 мг КОН/г и достижения гидроксильным числом значения 25 мг КОН/г. Сразу после достижения кислотным числом и гидроксильным числом значений в пределах данного диапазона перемешивание прекращали, после этого проводили хранение для дальнейшего использования.
Пример 3
Синтез композиции покрытия
Композицию покрытия получали в соответствии со следующей далее рецептурой в расчете на общую массу композиции покрытия:
Пример 4
Получение и испытание для покрытия
Для нанесения образцов в соответствии с дозировкой 4,2 грамма сухой массы при расчете на один квадратный метр использовали шпатель #8.
Сборные банки из двух деталей из белого алюминия расплющивали и протирали бутаноном для удаления примесей. На подложку валиком наносили покрытие из определенного количества типографской краски, где типографская краска может быть красной/черной/синей/желтой типографской краской, а после этого на слой типографской краски при использовании шпателя #8 наносили композиции покрытий А и В, полученные в примере 3.
Сборные банки из двух деталей из белого алюминия с нанесенным покрытием располагали в печи и подвергали горячему высушиванию в течение 25 секунд при 195°С, после этого температуру увеличивали до 205°С и продолжали горячее высушивание в течение 2 минут, затем образец из печи удаляли для проведения дальнейших испытаний.
Метод испытания
А. Стойкость к бутанону
Молоток, весящий приблизительно 1 кг, оборачивали в поглощающую вату, а после этого дополнительно оборачивали в хлопчатобумажную ткань. Поглощающую вату и хлопчатобумажную ткань увлажняли бутаноном. Молоток с усилием протаскивали вручную, перемещая его взад и вперед по образцам, подвергнутым горячему высушиванию. Каждый цикл перемещения взад и вперед засчитывали за 1 раз. Подсчитывали число раз перемещения молотка взад и вперед вплоть до разрушения поверхности образца. После этого данное число раз регистрировали как величину стойкости к бутанону.
B. Блеск
Блеск подвергают испытанию при использовании блескомера в результате регистрации данных, считываемых под углом 60 градусов.
C. Смачиваемость типографской краской
Смачиваемость типографской краской измеряли визуально при использовании невооруженного глаза. Полностью окрашенную поверхность при отсутствии дефектов относили к категории «превосходно».
D. Адгезия
Адгезию подвергали испытанию при использовании метода сетки. Метод сетки включает прочерчивание сеток 10×10 на поверхности покрытия, после этого попытку отслаивания захвата клейкой лентой 3М 610. 100% сетки, все еще остающиеся приставшими, относили к категории «превосходно».
E. Эксплуатационные характеристики по стерилизации при высокой температуре
Образцы, подвергнутые горячему высушиванию, располагали в высокотемпературном стерилизаторе и нагревали до температуры стерилизации 121°С в течение 30 минут вплоть до уменьшения давления до атмосферного давления. Образцы удаляли для испытания. Стерилизующая среда представляет собой водяной пар или водопроводную воду.
Результаты испытаний
Образцы без стерилизации
Пример 5
Синтез композиции покрытия
Композицию покрытия получали в соответствии со следующей далее рецептурой в расчете на общую массу композиции покрытия:
Пример 6
Получение и испытание для покрытия
Получение покрытия
А. Нанесение базового покрытия
Сборные банки из двух деталей из белого алюминия расплющивали и протирали бутаноном для удаления примесей. Для нанесения полученной в примере 4 композиции покрытия С в соответствии с дозировкой 6,0 грамма сухой массы в расчете на один квадратный метр использовали шпатель #10. Сборные банки из двух деталей из белого алюминия с нанесенным покрытием располагали в печи и подвергали горячему высушиванию в течение 25 секунд при 195°С, после этого удаляли из печи для охлаждения до комнатной температуры.
B. Нанесение типографской краски
На отвержденное базовое покрытие валиком наносили покрытие из определенного количества типографской краски, где типографская краска может быть красной/черной/синей/желтой типографской краской.
C. Нанесение покровного покрытия
Полученные в примере 3 композиции покрытия А и В в соответствии с дозировкой 4,2 грамма сухой массы при расчете на один квадратный метр наносили на слой типографской краски при использовании шпателя #8.
Сборные банки из двух деталей из белого алюминия с нанесенным покрытием располагали в печи и подвергали горячему высушиванию в течение 25 секунд при 195°С, после этого температуру увеличивали до 205°С и продолжали горячее высушивание в течение 2 минут, затем образец из печи удаляли для проведения дальнейших испытаний.
Метод испытания
В соответствии с описанной выше методикой испытания подвергали испытанию следующие далее свойства, включающие А. Стойкость к бутанону, В. Блеск, С. Смачиваемость типографской краской, D. Адгезию и Е. Эксплуатационные характеристики по стерилизации при высокой температуре.
F. Гибкость
Образцы подложек с нанесенными покрытиями моделировали в пресс-форме 206 для имитирования методики образования горловины при изготовлении банок. И наблюдали, отслаивалось или нет покрытие в момент, когда подложка максимально деформировалась при использовании клейкой ленты 3М 610. Образец будет отнесен к категории «превосходно» в случае отсутствия отслаивания покрытия или отнесен к категории «приемлемо» в случае легкого отслаивания покрытия.
Результаты испытаний
Образцы без стерилизации
Как демонстрируют результаты, слой покрытия, полученный при использовании композиции покрытия настоящего изобретения, характеризуется превосходными блеском, стойкостью к обтиранию, адгезией типографской краски, стойкостью к высокотемпературной противобактериальной обработке и гибкостью и будет удовлетворять требованиям к стадии образования горловины во время изготовления банки, таким образом, композиция покрытия настоящего изобретения является подходящей для использования в металлических банках, в особенности в металлических банках для продуктов питания и напитков. В то время как выше были описаны конкретные варианты осуществления данного изобретения для целей иллюстрирования, для специалистов в соответствующей области техники будет очевидным то, что без отклонения от изобретения, определенного в прилагаемой формуле изобретения, могут быть получены и многочисленные вариации деталей настоящего изобретения. Поэтому необходимо понимать то, что данное изобретение не ограничивается конкретными описанными вариантами осуществления, но оно предполагает охватывание модификаций, которые попадают в пределы объема и сущности изобретения, определенного в прилагаемой формуле изобретения.
1. Композиция покрытия, содержащая:
(1) первую акриловую смолу, содержащую акриловую кислоту, алкилакрилат и стирол;
(2) вторую акриловую смолу, содержащую N-бутоксиметилакриламид, причем вторая акриловая смола характеризуется кислотным числом в диапазоне от 70 до 110 мг КОН/г и гидроксильным числом в диапазоне от 10 до 40 мг КОН/г.
2. Композиция покрытия по п. 1, в которой первая акриловая смола содержит один или несколько алкилакрилатов, каждый из которых необязательно может содержать гидроксильную функциональность.
3. Композиция покрытия по п. 2, в которой алкилакрилаты включают гидроксиэтилакрилат и бутилакрилат.
4. Композиция покрытия по п. 1, в которой вторая акриловая смола содержит от 5 до 40% (мас.) N-бутоксиметилакриламида в расчете на общую массу второй акриловой смолы.
5. Композиция покрытия по п. 1, в которой вторая акриловая смола характеризуется кислотным числом в диапазоне от 80 до 100 мг КОН/г.
6. Композиция покрытия по п. 1, в которой вторая акриловая смола характеризуется гидроксильным числом в диапазоне от 20 до 30 мг КОН/г.
7. Композиция покрытия по п. 1, в которой первая акриловая смола и вторая акриловая смола присутствуют при соотношении в диапазоне от 1,0:0,2 до 1,0:1,0.
8. Композиция покрытия по п. 1, дополнительно содержащая сшиватель.
9. Композиция покрытия по п. 8, в которой сшиватель включает бензогуанамин.
10. Композиция покрытия по п. 1, дополнительно содержащая окрашивающее вещество.
11. Композиция покрытия по п. 1, которая является существенно свободной от бисфенола А и его производных.
12. Композиция покрытия по п. 1, которая имеет водную основу.
13. Композиция покрытия, содержащая в расчете на общую массу композиции покрытия:
(1) смесь из акриловых смол в количестве в диапазоне от 40 до 60% (мас.), содержащую:
(а) первую акриловую смолу, содержащую акриловую кислоту, алкилакрилат и стирол;
(b) вторую акриловую смолу, содержащую N-бутоксиметилакриламид, причем вторая акриловая смола характеризуется кислотным числом в диапазоне от 70 до 110 мг КОН/г и гидроксильным числом в диапазоне от 10 до 40 мг КОН/г; и
(2) сшиватель в количестве в диапазоне от 10 до 20% (мас.).
14. Система покрытия, содержащая слой базового покрытия и слой покровного покрытия, причем указанный слой базового покрытия содержит композицию покрытия по п. 10, а указанное покровное покрытие содержит композицию покрытия по п. 1.
15. Система покрытия по п. 14, дополнительно содержащая слой типографской краски между указанным слоем базового покрытия и указанным слоем покровного покрытия.
16. Упаковка, на по меньшей мере часть которой нанесена композиция покрытия по п. 1 или п. 13, или система покрытия по п. 14 или п. 15.
17. Упаковка по п. 16, которая включает банку для продукта питания.
18. Способ нанесения покрытия на упаковку, включающий нанесение композиции покрытия по п. 1 или 13 или системы покрытия по п. 14 или п. 15 на по меньшей мере часть упаковки.
