[发明专利]混合胶乳乳液和由混合胶乳乳液形成的涂料组合物

说明书

发明背景

1.发明领域

本发明涉及混合胶乳乳液、由混合胶乳乳液形成的涂料组合物、用该涂料组合物涂敷基材的方法以及涂有该涂料组合物的基材。

2.相关技术描述

由环氧树脂形成的涂料组合物已经用于涂敷食品和饮料用包装和容器。尽管由美国、加拿大、欧洲和日本的主要全球食品安全法规署所解释的科学证据重要性表明暴露于消费者的当前市售的环氧基涂料的双酚A含量是安全的，但一些消费者和品牌拥有者继续表达了关切并且需要一种不含双酚A或任何其他内分泌干扰剂的涂料。

共同拥有的WO2010/97353描述了制备用于涂料组合物中的胶乳乳液，所述涂料组合物可以用于在内喷雾应用中饮料的包装涂敷。共同拥有的专利公布WO2012/089747描述了制备用于饮料盖应用的核-壳胶乳乳液。该类胶乳乳液尚未达到环氧基涂料的性能且尚未成功地在工业基础上用作食品和饮料涂料组合物。

需要生产不含双酚A或基本不含双酚A的涂料组合物。还需要生产不含酚醛树脂或基本不含酚醛树脂的涂料组合物。

发明概述

本发明提供了一种环氧树脂替代品，其仍允许不含甲醛和酚类或基本不含酚类的固化，抗发白性，蒸馏(retort)能力并且可以经受难以容留的饮料。本发明的涂料组合物可以用简单方法制备，不要求多种聚合物或多个加工阶段以实现意欲效果。

本发明的混合胶乳乳液可以通过溶胶-凝胶方法制备，以将自交联性官能基团引入混合胶乳乳液颗粒中而有助于提高混合胶乳乳液颗粒凝胶含量和抗发白性。这些混合胶乳乳液可以用于制备不含或基本不含酚醛树脂的涂料组合物，其尤其适合作为包括啤酒和饮料内/外易开盖在内的食品和饮料包装和容器的包装涂料。啤酒和饮料容器用易开盖通常通过首先涂敷金属基材的扁平片材，加热被涂敷的基材并随后将被涂敷基材冲压或成型为所需形状而制造。啤酒和饮料罐盖用涂料可以以约1-15毫克/平方英寸的薄膜重量在高速卷材涂装线上施加。高速卷材涂装线要求在几秒内干燥并固化的涂料，因为它被非常快速地加热至可以为约200-300℃的峰值金属温度。

可以将有机硅烷化合物，如烷氧基硅烷引入本发明混合胶乳乳液中以有助于形成可自交联薄膜。结果可以制备有机硅烷-丙烯酸酯共聚物混合胶乳乳液，其具有的特定性能被设计成利用有机硅烷化合物的拒水性、无污染和热稳定性以及丙烯酸系基体的机械强度和内聚性的组合。

尽管以前的文献启示的是有机硅烷化合物改进粘附，但本发明的发明人发现有机硅烷化合物还改进食品和饮料包装和容器的关键质量特性参数，尤其是啤酒和饮料盖的涂层。在共同拥有的WO2010/97353中，使用高薄膜厚度难以实现抗杀菌性。在本发明中引入有机硅烷化合物使得该涂料组合物可以具有更高凝胶含量，这允许更高的薄膜重量，同时在杀菌之后仍实现无发白薄膜。本发明的更厚薄膜满足啤酒和饮料盖应用的全球要求。

本发明包括通过乳液聚合或微乳液聚合制备稳定的混合有机硅烷-丙烯酸酯共聚物胶乳乳液(如混合有机硅-丙烯酸酯共聚物胶乳乳液)的方法。在本发明的一些实施方案中，混合胶乳乳液通过一种包括在载体中混合烯属不饱和单体组分和稳定剂以形成单体乳液并使该单体乳液与引发剂反应以形成该混合胶乳乳液的步骤的方法制备，其中该烯属不饱和单体组分包括有机硅烷化合物和至少一种不为有机硅烷化合物的烯属不饱和单体。烯属不饱和单体组分和稳定剂在载体中的混合可以使用高剪切Ross混合机在中速下进行约10分钟，然后在高速(>10,000rpm)下另外进行约10分钟以获得稳定颗粒。该混合物可以与引发剂溶液一起泵送入反应器中而形成混合胶乳乳液。

在本发明的一些实施方案中，将混合胶乳乳液本身用作食品和饮料包装和容器用涂料组合物或用于形成食品和饮料包装和容器用涂料组合物。在本发明的一些实施方案中，可以将该混合胶乳乳液与有机硅烷化合物，如胶体二氧化硅分散体共混，以改进抗发白性、耐磨性、抗起泡性、硬度和抗划伤性。此外，本发明混合胶乳乳液和涂料组合物也可以在没有酚类化合物下制备。

本发明还包括用具有混合胶乳乳液的涂料组合物涂敷基材的方法以及涂有该涂料组合物的基材。

发明详细描述