KR100502151B1 - Method of priming polyolefin articles for coating - Google Patents
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Abstract
폴리올레핀(polyolefin) 기판에 부유의(waterborne), 무기(inorganic) 차단 코팅을 제공하기 위한 방법이 기술되어 있다. 상기 방법은 중합체 반복 단위(repeat units) 중 75% 이상이 하이드록실(hydroxyl) 부분을 갖는 사이드 그룹(side group)을 포함하는 비닐 중합체를 함유한 프라이머 조성물을 상기 기판에 도포하는 것을 포함한다. 이러한 프라이머 코팅은 그 후에 상기 기판에 도포되는 차단 코팅 조성물의 도포 및 결합을 촉진시킨다.A method is described for providing a waterborne, inorganic blocking coating on a polyolefin substrate. The method comprises applying to the substrate a primer composition containing a vinyl polymer wherein at least 75% of the polymer repeat units comprise a side group having a hydroxyl moiety. This primer coating then facilitates the application and bonding of the barrier coating composition applied to the substrate.
Description
다른 출원의 상호 참조Cross Reference of Other Applications
본 건은 1996년 6월 12일에 출원되어 현재 계류중인 미국 특허 출원 번호 08/662,836호의 부분 계속 출원이다.This is a partial continuing application of US Patent Application No. 08 / 662,836, filed June 12, 1996 and currently pending.
산소와 같은 가스 및 액체가 투과하지 못하도록 방습 차단 코팅 조성물로 열가소성 중합체 기판을 코팅하는 것이 알려져 있다. 예를 들면, 미국 특허 제 3,282,729호를 참조하라{고온에서 열가소성의 중합체 기판에 폴리(비닐 알코올)(poly vinyl alcohol; PVOH)과 트리메틸올페놀(trimethylolphenol)의 수용액의 도포에 관해 설명함}. 또 예를 들면, 미국 특허 번호 제 5,073,419호는 약 0.0003cm 내지 약 0.0076cm(약 0.1 내지 3 mil) 두께의 PVOH 코팅을 갖는 낮은 밀도의 직쇄형 폴리에틸렌 필름을 포함하는 필름 복합체에 대해 기술하고 있다. 미국 특허 번호 제 5,487,940호는 산소 차단부와 습기 차단부를 포함하는 금속화된 중합체 필름 구조에 대해 기술하고 있다. 산소 차단부는 교차 연결된 PVOH를 포함하고, 습기 차단부는 바람직하게는 금속화 배향된 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌이다.It is known to coat thermoplastic polymer substrates with a moisture barrier coating composition such that gas and liquids such as oxygen are not permeable. See, for example, US Pat. No. 3,282,729, which describes the application of an aqueous solution of poly vinyl alcohol (PVOH) and trimethylolphenol to a thermoplastic polymer substrate at high temperature. For example, US Pat. No. 5,073,419 describes a film composite comprising a low density straight chain polyethylene film having a PVOH coating of about 0.0003 cm to about 0.0076 cm (about 0.1 to 3 mil) thick. US Pat. No. 5,487,940 describes a metallized polymer film structure comprising an oxygen barrier and a moisture barrier. The oxygen barrier comprises crosslinked PVOH and the moisture barrier is preferably metallized oriented polypropylene or polyethylene.
이와 유사하게, 미국 특허 번호 제 4,254,170호는 이 축 배향된 폴리에스테르 중공체(hollow body)에 관한 것으로, 예비 형성물(preform) 중 한 벽면은 양립할 수 없는 적어도 두 개의 중합체로 구성되어 있는 수성 조성물로 코팅되어 있는데, 하나는 수용성 PVOH이고 다른 하나는 낮은 물 감도를 갖는 중합체 라텍스(latex)이다.Similarly, US Pat. No. 4,254,170 relates to this axially oriented polyester hollow body, wherein one wall of the preform consists of at least two incompatible polymers. Coated with the composition, one is water soluble PVOH and the other is polymer latex with low water sensitivity.
미국 특허 번호 제 5,384,192호는 유기 중합체 층을 갖는 무기 산화물 기판을 포함하는 구조에 대해 기술하고 있다. 이러한 구조에서 기판과 유기 중합체 층 사이에는 접착 강화층이 존재한다. 접착층의 한 성분은 폴리(비닐 페놀)(poly vinyl phenol)로, 폴리(하이드록시스티렌)(poly hydroxystyrene)으로도 알려져 있다.US Patent No. 5,384,192 describes a structure comprising an inorganic oxide substrate having an organic polymer layer. In this structure there is an adhesion enhancement layer between the substrate and the organic polymer layer. One component of the adhesive layer is poly vinyl phenol, also known as poly hydroxystyrene.
미국 특허 번호 제 5,192,620호는 접착 강화제에 의해 표면이 변형된 중합체 기판을 포함하는 금속화된 필름 조성물에 대해 기술하고 있는데, 변형된 표면에 PVOH 표피층이 제공된다. PVOH 표피층은 용액 코팅 공정으로 도포된다. 표피층 바로 위에는 금속층이 있다.U. S. Patent No. 5,192, 620 describes a metallized film composition comprising a polymer substrate whose surface is modified by an adhesion enhancer, wherein the modified surface is provided with a PVOH skin layer. The PVOH epidermal layer is applied by a solution coating process. Just above the skin layer is a metal layer.
미국 특허 번호 제 5,491,023호는 접착 강화제로 표면이 변형된 중합체 기판을 포함하는 금속화된 필름 조성물에 대해 기술하고 있는데; 변형된 표면에 PVOH 표피층이 제공된다. PVOH 표피층은 압출 성형 공정으로 도포된다. 표피층 바로 위에는 금속층이 있다.US Patent No. 5,491,023 describes metallized film compositions comprising a polymer substrate whose surface has been modified with an adhesion enhancer; The modified surface is provided with a PVOH skin layer. The PVOH skin layer is applied by an extrusion process. Just above the skin layer is a metal layer.
차단 코팅 기술 분야의 깊은 학문적 성과에도 불구하고, 현재 사용 중인 중 합체 필름은 포장 식품의 보다 긴 저장 수명을 위한 시장의 요구를 만족시키지 못한다. 또한, 이러한 많은 제품들 (예를 들면, 알루미늄으로 코팅된 필름)은 전자레인지에 사용할 수 없고, 또는 쉽게 처리할 수 없어서 {예를 들어, 폴리(염화 비닐리덴)으로 코팅된 필름}, 환경상의 문제를 만족시키지 못한다.Despite the deep academic achievement of barrier coating technology, the polymer films currently in use do not meet the market demand for longer shelf life of packaged foods. In addition, many of these products (eg films coated with aluminum) cannot be used in microwave ovens or are not easily processed {eg films coated with poly (vinylidene chloride)}, environmental Does not satisfy the problem.
예를 들어, 필름, 병 등과 같은 중합체 제품에 향상된 차단 코팅을 제공하는 추가 조성물과 방법에 대한 필요성이 이 기술 분야에 존재한다.For example, there is a need in the art for additional compositions and methods for providing improved barrier coatings to polymeric articles such as films, bottles, and the like.
한 가지 측면에서, 본 발명은 폴리올레핀 기판, 바람직하게는 필름에 차단 코팅을 제공하는 방법을 제공한다. 이러한 방법은 상기 중합체 기판에 반복 단위를 포함하는 임의의 비닐 공중합체를 함유하는 프라이머 조성물(primer composition)을 도포하는 단계를 포함하는데, 상기 공중합체 반복 단위 중 적어도 75%는 하이드록시기 부분을 갖는 사이드 그룹(side group)을 함유한다. 그 다음, 프라이머 층은 건조된다. 방법의 세 번째 단계는, 그 후 상기 건조된 프라이머 층에 건조 무기 차단층을 형성하는 수성 차단 코팅 용액을 도포하는 단계를 포함한다.In one aspect, the present invention provides a method of providing a barrier coating on a polyolefin substrate, preferably a film. This method includes applying a primer composition containing any vinyl copolymer comprising repeating units to the polymer substrate, wherein at least 75% of the copolymer repeating units have a hydroxyl group moiety. It contains a side group. The primer layer is then dried. The third step of the method then includes applying an aqueous barrier coating solution to form a dry inorganic barrier layer on the dried primer layer.
다른 측면에서, 본 발명은 차단제가 코팅된 폴리올레핀 물품을 제공한다.In another aspect, the present invention provides a polyolefin article coated with a barrier.
본 발명의 다른 측면과 이점은 아래 실시예의 상세한 설명에서 추가 기술된다.Other aspects and advantages of the invention are further described in the detailed description of the examples below.
본 발명은 차단 코팅 용액을 도포하기 전 선택된 프라이머 조성물을 기판에 도포함으로써, 폴리올레핀 기판 상의 수성 차단 코팅 용액의 적심(wetting)을 향상시키고, 이와 같이 얻어진 무기 차단층의 폴리올레핀 기판에 대한 접착성을 강화시키는 방법을 제공한다. 건조된 무기 차단층의 향상된 접착성은 향상된 증기 차단 성능에서 증명된다.The present invention improves the wetting of the aqueous barrier coating solution on the polyolefin substrate by applying the selected primer composition to the substrate before applying the barrier coating solution, and enhances the adhesion of the inorganic barrier layer thus obtained to the polyolefin substrate. It provides a method to make it. Improved adhesion of the dried inorganic barrier layer is demonstrated in improved vapor barrier performance.
Ⅰ. 프라이머 조성물I. Primer composition
본 발명에 따른 프라이머 조성물은 반복 단위를 포함하는 임의의 비닐 중합체(즉, 에틸렌, 프로필렌, 비닐 아세테이트, 비닐 페놀 등과 같은 "비닐" 단위체로부터 유도됨)를 포함하고, 상기 중합체 반복 단위의 적어도 75%는 하이드록시기 부분을 갖는 사이드 그룹을 포함한다. 바람직하게는, 비닐 중합체는 폴리(비닐 알코올)과 폴리(파라-하이드록시스티렌)을 포함한다.The primer composition according to the invention comprises any vinyl polymer comprising repeat units (ie derived from “vinyl” units such as ethylene, propylene, vinyl acetate, vinyl phenol, etc.) and at least 75% of said polymer repeat units Includes a side group having a hydroxyl group moiety. Preferably, the vinyl polymer comprises poly (vinyl alcohol) and poly (para-hydroxystyrene).
한 실시예에서, 프라이머에 유용한 비닐 중합체는 폴리(비닐 알코올)(PVOH)이다. 상업적으로 구입 가능하고/하거나 본 기술 분야에 공지되어 있는 다양한 PVOH의 변형물이 있다. 예를 들면, 이러한 PVOH 변형물은 분자량과 가수분해율과 같은 특징이 다르다. 폴리(비닐 알코올)은 아세테이트 작용기를 가수분해하므로써 폴리(비닐 아세테이트)로부터 유도된다. 전형적으로, 아세테이트 작용기의 일부분은 서로 다른 특성을 부여하기 위해 그대로 남겨진다. 가수분해율은 하이드록시기 부분으로 가수분해된 아세테이트 그룹의 부분을 나타낸다. 바람직하게는, 프라이머 조성물에서 유용한 PVOH 중합체의 평균 분자량 분포는 약 50,000 내지 약 185,000 사이이고, PVOH는 약 75% 이상 가수분해된다.In one embodiment, the vinyl polymer useful for the primer is poly (vinyl alcohol) (PVOH). There are various variations of PVOH that are commercially available and / or known in the art. For example, these PVOH variants differ in characteristics such as molecular weight and hydrolysis rate. Poly (vinyl alcohol) is derived from poly (vinyl acetate) by hydrolyzing acetate functional groups. Typically, some of the acetate functional groups are left intact to impart different properties. Hydrolysis rate refers to the portion of the acetate group hydrolyzed to the hydroxyl group portion. Preferably, the average molecular weight distribution of the PVOH polymers useful in the primer composition is between about 50,000 and about 185,000, and the PVOH is hydrolyzed at least about 75%.
본 발명에서 유용한 PVOH는 비닐 알코올 그룹 중 일부를 다음의 구조식을 갖는 비닐 부티랄(vinyl butyral) 그룹으로 무작위 대체함으로써 변형될 수 있다:PVOH useful in the present invention can be modified by random replacement of some of the vinyl alcohol groups with vinyl butyral groups having the structure:
여기에서 n, p 및 r은 중합체 반복 단위의 몰분율을 나타내며, n, p 및 r의 합은 1이다. 이러한 프라이머 층 위에 차단 코팅 용액을 만족스럽게 적시기 위해, r은 적어도 0.75 인 것이 바람직하다. 바람직하게는, 변형 PVOH의 평균 분자량은 약 40,000 내지 100,000 사이이다.Where n, p and r represent the mole fraction of polymer repeating units and the sum of n, p and r is one. In order to satisfactorily wet the barrier coating solution on this primer layer, r is preferably at least 0.75. Preferably, the average molecular weight of the modified PVOH is between about 40,000 and 100,000.
PVOH 변형물은 적당한 용매(예를 들면, 물, 이소프로판올, 또는 이들 혼합물)에 용해될 수 있으므로, 프라이머 조성물은 0.1 중량% 내지 10 중량% 사이의 고체 함량을 특징으로 한다. 프라이머 조성물 내의 중합체가 PVOH이면, 프라이머 조성물에 유용한 용매는 물인 것이 바람직하다. 그러나, PVOH에 대해 적당한 다른 용매가 당업자에 의해 용이하게 선택될 수도 있다. Since the PVOH variant can be dissolved in a suitable solvent (eg, water, isopropanol, or a mixture thereof), the primer composition is characterized by a solids content between 0.1% and 10% by weight. If the polymer in the primer composition is PVOH, the solvent useful for the primer composition is preferably water. However, other solvents suitable for PVOH may be readily selected by those skilled in the art.
PVOH 용액이 미생물(microorganisms)의 성장을 도와주는 것으로 알려져 있다. 이것을 방지하기 위해, 코팅 용액에 적어도 하나의 살균제(biocidal agent)를 선택적으로 첨가하는 것이 종래의 방법이다. 바람직한 살균제는 활성 성분인 5-클로로-2-메틸-4-이소티아졸린-3-온(5-chloro-2-methyl-4-isothiazolin-3-one), 2-메틸-4-아이소티아졸린-3-온(2-methyl-4-isothiazolin-3-one), 또는 1-(3-클로로아릴)-3,5,7-트리아자-1-아조니아아담안탄 클로라이드[1-(3-chloroallyl)-3,5,7- triaza-1-azoniaadamantane chloride]를 갖고 있는 것을 포함한다. 본 발명의 코팅된 물품에서 건조된 프라이머 층의 성능을 저하시키지 않는 대표적 살균제는 카톤(Kathon)(등록상표) LX (Rome and Haas) 살균제이다.PVOH solutions are known to help the growth of microorganisms. To prevent this, it is a conventional method to selectively add at least one biocidal agent to the coating solution. Preferred fungicides are 5-chloro-2-methyl-4-isothiazolin-3-one, 2-methyl-4-isothiazoline 3-one (2-methyl-4-isothiazolin-3-one), or 1- (3-chloroaryl) -3,5,7-triaza-1-azoniaadamantane chloride [1- (3- chloroallyl) -3,5,7-triaza-1-azoniaadamantane chloride]. Representative fungicides that do not degrade the performance of the dried primer layer in the coated articles of the present invention are Kathon® LX (Rome and Haas) fungicides.
프라이머 조성물에 유용한 비닐 중합체의 다른 실시예는 직쇄형 또는 측쇄형 폴리(파라-하이드록시스티렌)(para-hydroxystyrene; PHS) 또는 그것의 변형물이다. 상업적으로 구입 가능하고/하거나 본 기술 분야에 공지된 많은 PHS의 변형물이 있다. 예를 들면, 상기의 PHS 변형물은 분자량, 불순도 및 측쇄도(degree of brancing)와 같은 특성이 다르다. 아래의 예들은 폴리(파라-하이드록시스티렌)의 몇 가지 변형물{측쇄형, 직쇄형 및 부분적으로 페녹사이드 염(phenoxide salts)으로 변환된 것}을 사용하지만, 예를 들면 PHS의 몰분율이 적어도 0.75가 되는 공중합체인 다른 PHS 변형물은 본 발명의 프라이머 조성물 및 방법에서 유사한 작용을 할 것으로 예상된다.Another embodiment of a vinyl polymer useful in the primer composition is a straight or branched poly (para-hydroxystyrene; PHS) or variant thereof. There are many variations of PHS that are commercially available and / or known in the art. For example, the above PHS variants differ in properties such as molecular weight, impurity and degree of brancing. The examples below use several variants of poly (para-hydroxystyrene) (branched, straight and partially converted to phenoxide salts), but for example the mole fraction of PHS is at least Other PHS modifications, which are copolymers of 0.75, are expected to function similarly in the primer compositions and methods of the invention.
바람직하게는, PHS를 함유하는 프라이머 조성물은 0.1 중량% 내지 10 중량% 사이의 고체 함량을 갖는 것을 특징으로 한다. 프라이머 조성물 중 중합체가 PHS 변형물인 경우, 용매는 알칼리 금속 수산화물의 묽은 수용액인 것이 바람직하다. 예를 들면, 0.1 N 농도의 리튬(또는 소듐 또는 포타슘) 수산화물을 사용해서 1 중량%의 PHS 용액을 제조할 수 있다. 이 용매에서, PHS는 부분적으로 알칼리 금속(예를 들면, 리튬) 페녹사이드 염으로 변환된다. 이렇게 생성된 직쇄형 또는 측쇄형 임의 공중합체는 다음의 구조식을 갖는다.Preferably, the primer composition containing PHS is characterized by having a solids content between 0.1% and 10% by weight. When the polymer in the primer composition is a PHS variant, the solvent is preferably a dilute aqueous solution of an alkali metal hydroxide. For example, 1 wt% PHS solution can be prepared using 0.1 N concentration of lithium (or sodium or potassium) hydroxide. In this solvent, the PHS is partially converted to alkali metal (eg lithium) phenoxide salts. The linear or branched optional copolymer thus produced has the following structural formula.
여기서, M+는 1가 양이온이며(예를 들면, Li+), 몰분율인 n과 p의 합은 1이다. 페녹사이드 염의 몰분율인 p는 알칼리 금속 수산화물의 농도를 조정함으로써 조절될 수 있다.Here, M + is a monovalent cation (for example, Li + ), and the sum of n and p, which is a mole fraction, is 1. P, the mole fraction of the phenoxide salt, can be adjusted by adjusting the concentration of the alkali metal hydroxide.
동적 접촉각 실험(dynamic contact angle experiments)은, 코로나 처리되고 이 축 배향된 폴리프로필렌(BOPP) 필름 위에 프라이머 층을 형성하기 위한, 0.1 N LiOH의 PHS 용액을 사용하면 물로 완전히 적셔지는 표면을 제공한다는 사실를 보여준다. 게다가, 금속 코폴리실리케이트(copolysilicate) 코팅은 상기의 프라임된 표면을 매우 잘 적시는 것으로 밝혀졌으며, 이와 같이 제조된 차단층은 우수한 증기 차단 성능을 제공한다. 염기의 양이 더 작은 용액에 있어서, PHS의 완전히 용해시키려면 보조 용매가 필요하다. 이러한 보조 용매는 당업자에 의해 쉽게 선택되어질 수 있다. 한 가지 예시적인 적당한 보조 용매는 이소프로판올(isopropanol)이다. 대안적으로, PHS는 에탄올, 프로판올, 부탄올, 이소프로판올(2-프로판올) 및 이와 유사한 알코올과 같은 알콜에서(단독 또는 혼합물로) 간단하게 용해될 수 있다. 순도 높은 PHS(예를 들면, Hoechst Celanese Electronic Grade)를 사용하여 제조된 중성의 PHS 용액은 시간 및 pH에 의존하는 적심도(wettability)를 나타내는 중성의 PHS 중합체 층을 생성한다. pH가 12보다 큰 용액은 중성의 프라이머 층을 완전하게 적신다. 순도가 낮은 PHS(예를 들면, Hoechst Celanese Polymer Grade)를 사용하여 제조된 PHS 프라이머 용액은 7 이상의 임의의 pH에서 동일하게 적셔질 수 있는 프라이머 층을 생성한다.Dynamic contact angle experiments show that using a PHS solution of 0.1 N LiOH to form a primer layer on corona treated and biaxially oriented polypropylene (BOPP) films provides a surface that is completely wetted with water. Shows. In addition, metal copolysilicate coatings have been found to wet the primed surface very well, and the barrier layer thus prepared provides excellent vapor barrier performance. For solutions with smaller amounts of base, a co-solvent is needed to completely dissolve the PHS. Such co-solvents can be readily selected by one skilled in the art. One exemplary suitable co-solvent is isopropanol. Alternatively, PHS can simply be dissolved in alcohol (alone or in mixtures) such as ethanol, propanol, butanol, isopropanol (2-propanol) and similar alcohols. Neutral PHS solutions prepared using high purity PHS (eg, Hoechst Celanese Electronic Grade) produce a layer of neutral PHS polymer exhibiting wettability dependent on time and pH. Solutions with a pH greater than 12 completely wet the neutral primer layer. PHS primer solutions prepared using low purity PHS (eg, Hoechst Celanese Polymer Grade) produce primer layers that can be equally wetted at any pH of 7 or more.
선택적으로, 프라이머 용액은 프라이머 중합체의 종류에 관계없이 표면 장력을 줄이는 하나 이상의 계면 활성제를 함유한다. 스핀 코팅으로 프라이머를 도포할 때는 계면 활성제가 필요 없지만, 역방향 그라비어(reverse gravure) 코팅과 같은 롤(roll) 코팅 방법으로 프라이머를 도포할 때는 적심 조건이 더 엄격하다는 사실이 알려졌다. 당업자에 의해 적당한 계면 활성제가 선택될 수 있다. 선택된 계면 활성제는 건조 프라이머 코팅이 잔여 계면 활성제에 의해 손상되지 않도록 충분히 낮은 임계 미셀 농도(critical micelle concentration)를 가져야만 한다. 계면 활성제는 아세틸레닉 디올{예를 들면, 에어 프러덕트(Air Products)사에 의해 상업적으로 제공되는 것과 같은}과 알킬 에톡실레이트(다른 것 중에서 훽스트 셀라네제(Hoechst Celanese)사에 의해 제공되는 것과 같은}로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것이 바람직하다. 아세틸레닉 디올의 그룹에서 바람직한 계면 활성제는 다이놀(Dynol)(등록상표) 604 계면 활성제이고, 알킬 에톡실레이트 그룹에서 바람직한 계면 활성제는 게나폴(Genapol)(등록상표) UD050 계면 활성제이다. 프라이머 조성물에 첨가되는 계면 활성제의 양은 선택되는 특정 계면 활성제에 의해 좌우되지만, 폴리올레핀 기판을 프라이머 용액이 적절하게 적실 수 있는 최소량이어야 한다. 예를 들면, 전형적인 계면 활성제의 양은 약 0.1 중량%의 아세틸레닉 디올 또는 알킬 에톡실레이트일 수 있다. 다이놀(등록상표) 604 계면 활성제는 물에 잘 용해되지 않기 때문에, 0.1%의 다이놀(등록상표) 604 계면 활성제를 함유하는 프라이머 용액은 프라이머 용액의 표면상에 떠있는 분산되지 않은 계면 활성제의 작은 물방울을 갖고 있는 것으로 관찰되었다. 이것은 단지(jars), 드럼(drums), 및 용액을 담는 탱크와 같은 용기에 있는 코팅 용액의 메니스커스(meniscus) 주위에 찌꺼기가 형성되게 하는 것으로 관찰되었다. 바람직한 프라이머 용액에서 다이놀(등록상표) 604 계면 활성제의 분산을 개선시키기 위해 제 2 계면 활성제, 바람직하게는 게나폴(Genapol) UD050 계면 활성제를 첨가함으로써 이것이 완화된다.Optionally, the primer solution contains one or more surfactants that reduce the surface tension regardless of the type of primer polymer. No surfactant is required when applying the primer by spin coating, but it is known that the wetting conditions are more stringent when the primer is applied by a roll coating method such as reverse gravure coating. Suitable surfactants can be selected by one skilled in the art. The chosen surfactant should have a critical micelle concentration low enough so that the dry primer coating is not damaged by the residual surfactant. Surfactants include acetylenic diols (such as those provided commercially by Air Products) and alkyl ethoxylates (among others provided by Hoechst Celanese). Preferred surfactant in the group of acetylenic diols is Dynol® 604 surfactant and the preferred surfactant in the alkyl ethoxylate group is Genapol. (Registered trademark) UD050 Surfactant The amount of surfactant added to the primer composition depends on the specific surfactant selected, but the polyolefin substrate should be the minimum amount that the primer solution can adequately wet. The amount of active agent may be about 0.1% by weight of acetylenic diol or alkyl ethoxylate. Because the Inol® 604 surfactant is poorly soluble in water, primer solutions containing 0.1% of Dynol® 604 surfactant may be a small amount of undispersed surfactant that floats on the surface of the primer solution. It has been observed to have water droplets, which cause debris to form around the meniscus of the coating solution in containers such as jars, drums, and tanks containing the solution. This is alleviated by the addition of a second surfactant, preferably Genapol UD050 surfactant, to improve the dispersion of the Dinol® 604 surfactant in the primer solution.
Ⅱ. 본 발명에서 유용한 수성 무기 차단 코팅 조성물II. Aqueous Inorganic Barrier Coating Compositions Useful in the Present Invention
본 발명의 방법은 아래에 기술되는 것과 같이 가스, 증기 및 방향(aromas)에 차단제로 작용하는 다양한 수성 무기 차단 코팅 조성물에 유용하다.The process of the present invention is useful for various aqueous inorganic barrier coating compositions that act as barriers to gases, vapors, and aromas, as described below.
"수성(waterborne)"이라는 용어는, 용매는 주로 물이지만 이소프로판올(isopropanol)과 같은(이에 제한되지는 않음) 더 적은 양의 보조 용매를 포함할 수 있는 용액으로부터 가해지는 코팅을 의미한다.The term "waterborne" means a coating that is applied from a solution that is primarily water but may contain a smaller amount of auxiliary solvent, such as but not limited to isopropanol.
"증기"라는 용어는 수증기와 같이 부분 압력상의 한 액체를 의미한다. "가스"라는 용어는 산소, 질소, 이산화탄소 등을 포함한다. "방향"이라는 용어는 멘톨 등과 같이 향기를 품는 물질을 포함한다. 간단히, 여기 사용되듯이 "증기 차단제"라는 용어는 종래에 정의된 증기뿐만 아니라 가스와 방향에 대한 차단제를 의미하는 것으로 해석될 수 있다.The term "vapor" means a liquid in partial pressure, such as water vapor. The term "gas" includes oxygen, nitrogen, carbon dioxide, and the like. The term "aroma" includes odorous substances, such as menthol. For simplicity, as used herein, the term "vapor barrier" may be interpreted to mean barriers to gases and aromas as well as steam as defined in the prior art.
여기서 사용되는 것과 유사하게, "용액"이라는 용어는 콜로이드 분산액과 현탁액을 포함하는 것으로 해석된다. "콜로이드 분산액과 콜로이드 현탁액"은 액체 내 입자의 임의 분산액 또는 현탁액을 의미하고, 입자는 가라앉지 않는 분자보다 크기가 더 크다. 일반적으로, 본 발명의 현탁액이나 분산액의 입자 크기는 약 10 내지 약 50,000 옹스트롬(Å)이다. 여기서 사용되듯이 "코팅 용액"은 가라앉지 않는 용해되거나 현탁되어 있는 고체를 함유하고, 상기 고체를 기판에 도포하는데 사용되는 액체를 의미한다.Similar to the term used herein, the term "solution" is to be interpreted to include colloidal dispersions and suspensions. By "colloidal dispersion and colloidal suspension" is meant any dispersion or suspension of particles in a liquid, wherein the particles are larger in size than molecules that do not sink. Generally, the particle size of the suspensions or dispersions of the present invention is about 10 to about 50,000 angstroms. As used herein, "coating solution" means a liquid that contains a solid that does not sink or is suspended and that is used to apply the solid to a substrate.
한 실시예에서, 수성 무기 코팅은 소듐 폴리실리케이트, 포타슘 폴리실리케이트, 리튬 폴리실리케이트 또는 이들 혼합물과 같은 알칼리 금속 폴리실리케이트를 함유한다.In one embodiment, the aqueous inorganic coating contains alkali metal polysilicates such as sodium polysilicate, potassium polysilicate, lithium polysilicate or mixtures thereof.
다른 실시예에서, 코팅 용액은 코폴리실리케이트 즉, 두 개의 서로 다른 알칼리 금속 폴리실리케이트의 혼합물을 함유한다. 바람직한 실시예에서, 차단 코팅 용액은 화학식 (Li2O)x(K2O)1-x(SiO2)y (x가 1 미만이면 y는 4.6보다 크고, 또는 y가 1 내지 10 이면 x는 0.5보다 큼)로 표현되는 리튬과 포타슘의 코폴리실리케이트를 함유한다.In another embodiment, the coating solution contains a copolysilicate, ie a mixture of two different alkali metal polysilicates. In a preferred embodiment, the barrier coating solution is formula (Li 2 O) x (K 2 O) 1-x (SiO 2 ) y (y is greater than 4.6 if x is less than 1, or if y is 1-10, x is Copolysilicates of lithium and potassium, expressed as greater than 0.5).
바람직한 다른 차단 코팅은 알칼리 금속 폴리실리케이트(또는 이들의 혼합물)의 고체 매트릭스에 분산된, 선택된 층 구조의 실리케이트{예를 들면, W. R. 그레이스(Grace) 사의 박편화된 질석 마이크로라이트(MicroLite)(등록상표) 제품}를 함유해서, 건조된 차단 코팅 층에서 층 구조 실리케이트의 중량%는 1% 내지 99%이다.Another preferred barrier coating is a silicate of selected layer structure (e.g., flaky Vermiculite MicroLite® from WR Grace) dispersed in a solid matrix of alkali metal polysilicates (or mixtures thereof). Product}, the weight percent of the layer structure silicate in the dried barrier coating layer is 1% to 99%.
본 발명의 조성물 및 방법에 사용하기 위한 적절한 차단 코팅의 특정 제제(formulation)가 아래 실시예에 더 자세히 기술되어 있다.Specific formulations of suitable barrier coatings for use in the compositions and methods of the present invention are described in more detail in the Examples below.
Ⅲ. 방법의 실시III. Conduct of method
유리하게, 본 발명의 방법을 실시할 때, 프라이머 조성물은 기판에 계속해서 도포되는 코팅 용액의 우수한 적심을 향상시키고, 건조된 무기 차단 층의 우수한 접착성을 촉진시킨다. 상기 접착성에 관한 이점은 본 발명의 방법에 따라 제조된 코팅 물품의 개선된 증기 차단 성능에서 증명된다.Advantageously, when carrying out the process of the invention, the primer composition enhances the good wetting of the coating solution which is subsequently applied to the substrate and promotes good adhesion of the dried inorganic barrier layer. The above advantages with respect to adhesion are demonstrated in the improved vapor barrier performance of coated articles made according to the process of the invention.
A. 기판A. Substrate
본 발명의 방법은 폴리올레핀(특히 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 이들의 공중합체)과 시클로올레핀 공중합체(COC){에틸렌과 노르보르넨(norbornene)의 공중합체(미국 특허 번호 5,087,677)와 같은}와 같은 중합체 기판에서 사용하는데 특히 적합하다. 전형적으로, 폴리프로필렌 필름은 고객의 요구에 따라 이 축 배향된다. 상기 방법으로 코팅된 물품은 중합체 필름 및 시트(sheet), 강성 및 반(半)강성의 용기, 그리고 그 밖의 다른 표면을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 방법에 따른 코팅을 위한 특히 바람직한 물품은 상기 중합체로 제조된 필름, 병, 플라스틱 용기, 단지(jars), 블리스터 포장(blisterpacks) 및 리드스탁(lidstocks)이다. 특히 바람직한 실시예에서, 상기 물품은 식품 저장을 위해 사용되는 필름 또는 병이다.The process of the present invention is directed to polymers such as polyolefins (particularly polyethylene, polypropylene, copolymers thereof) and cycloolefin copolymers (COC) (such as copolymers of ethylene and norbornene (US Pat. No. 5,087,677)). It is particularly suitable for use in substrates. Typically, polypropylene films are axially oriented according to customer requirements. Articles coated in this manner include, but are not limited to, polymeric films and sheets, rigid and semi-rigid containers, and other surfaces. Particularly preferred articles for coating according to the method of the invention are films, bottles, plastic containers, jars, blisterpacks and lidstocks made of the above polymers. In a particularly preferred embodiment, the article is a film or bottle used for food storage.
본 발명에 따른 프라이머와 코팅 조성물로 코팅하고자 하는 중합체 물품은 미리 처리되지 않을 수 있다. 흔히, 필름 또는 병과 같은 중합체 물품은 프라이머 용액에 의한 적심과 건조된 프라이머 층의 접착성을 향상시키기 위하여 먼저 플라즈마 처리된다. 대안적으로, 중합체 물품은 산업계에서 널리 쓰이는 코로나 방전 처리 방법으로 코로나 처리될 수 있다. 프라이머 층의 도포보다 먼저 일어날 수 있는 적절한 다른 표면 처리는 화염 처리와 화학적 산화 또는 에칭(etching)이다. 선택적으로, 프라이머 용액을 도포하고 건조시킨 다음, 차단 코팅 용액을 도포하기 전, 건조된 프라이머 층이 플라즈마 처리, 코로나 처리, 화염(flame) 처리, 또는 화학적으로 산화 또는 에칭될 수 있다. 대안적으로, 상기 물품은 적어도 한 표면이나 측면에 열 밀착 층(heat seal layer)을 가질 수 있다. 이러한 열 밀착 층의 예는 에틸렌-프로필렌 공중합체 또는 에틸렌-프로필렌-부틸렌 삼중합체(terpolymer)이다.The polymeric article to be coated with the primer and coating composition according to the invention may not be pretreated. Often, polymeric articles, such as films or bottles, are first plasma treated to improve the wetting by the primer solution and the adhesion of the dried primer layer. Alternatively, the polymeric article may be corona treated with a corona discharge treatment method widely used in the industry. Suitable other surface treatments that may occur prior to application of the primer layer are flame treatment and chemical oxidation or etching. Optionally, after applying and drying the primer solution and before applying the barrier coating solution, the dried primer layer may be plasma treated, corona treated, flame treated, or chemically oxidized or etched. Alternatively, the article may have a heat seal layer on at least one surface or side. Examples of such thermally adhesive layers are ethylene-propylene copolymers or ethylene-propylene-butylene terpolymers.
아래의 예에서 사용된 예시적인 폴리올레핀 기판은 트레스파판(Trespaphan) GmbH에 의해 제조된 FND xx와 SCM xx 등급의 이 축 배향 폴리프로필렌(BOPP) 필름이다. 숫자 xx는 필름 두께를 마이크로미터로 나타낸 것이다. 그러므로 FND 30은 30 ㎛(또는 1.2 mil) 두께의 BOPP 필름이다. 이러한 필름은 알루미늄의 열적 또는 전자-빔 증착에 의해 금속이 덮이게 된다. FND 와 SCM 등급의 BOPP 필름은 양면이 얇은 열 밀착 층으로 덮인 3개 층의 적층물(three-layer laminates)이다. 필름의 한 면은 알루미늄의 접착성을 향상시키기 위하여 36-39 dynes/cm의 표면 에너지로 공장에서 코로나 처리된다. 프라이머 용액을 도포하기 바로 직전 행하는 추가적인 코로나 처리는 공장에서 코로나 처리된 상기 필름에 대해서도 유익한 것으로 알려졌다. 본 발명에 적당하고 상업적으로 유용한 유사한 폴리프로필렌 필름은 AQS, MT BASE, 및 MTV BASE 필름(AET 포장 필름)을 포함한다. 이들 모두는 한 면에만 열 밀착 층을 갖고, AQS의 경우에는 수성 코팅을 위해 높은 에너지로 처리된 표면을 갖는다. 이들 모두는 열 밀착 층의 반대 면에 코팅되게 된다.Exemplary polyolefin substrates used in the examples below are biaxially oriented polypropylene (BOPP) films of the FND xx and SCM xx grades made by Trespaphan GmbH. The number xx represents the film thickness in micrometers. FND 30 is therefore a 30 μm (or 1.2 mil) thick BOPP film. Such films are covered with metal by thermal or electron-beam deposition of aluminum. BOPP films of FND and SCM grades are three-layer laminates covered with a thin heat-adhesive layer on both sides. One side of the film is corona treated at the factory with a surface energy of 36-39 dynes / cm to improve the adhesion of aluminum. Additional corona treatments, which are performed immediately prior to application of the primer solution, have also been found to be beneficial for such films that have been corona treated at the factory. Similar polypropylene films suitable and commercially useful in the present invention include AQS, MT BASE, and MTV BASE films (AET packaging films). All of these have heat-adhesive layers on only one side and, in the case of AQS, high energy treated surfaces for aqueous coatings. All of them will be coated on the opposite side of the heat tight layer.
B. 프라이머의 도포B. Application of Primer
바람직한 실시예에서, 프라이머 용액은 두께가 약 10 내지 약 50 nm인 프라이머 조성물의 건조층을 제공하기 위해 기판 위에 도포된다. 보다 두꺼운 층은 만족스럽지만 훌륭하지는 않은 성능을 제공하고, 따라서 비용 면에서 바람직하지 않다. 프라이머는 당업자에게 공지된 임의 기술에 의해 도포될 수 있다. 이러한 기술은 롤 코팅(roll coating), 스프레이 코팅(spray coating), 및 딥 코팅(dip coating) 기술을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 종래의 롤 코팅 기술은 로드(rod), 롤, 역방향 롤, 정방향 롤, 에어 나이프(air knife), 롤 위의 나이프, 블레이드(blade), 그라비어(gravure) 및 슬롯 다이(slot die) 코팅 방법을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 이러한 형태의 코팅 방법에 대한 일반적 서술은 1992년 뉴욕(New York)에서 발행된 현대 코팅과 건조 기술(E. Cohen and E. Gutoff, eds; VCH Publishers)과 1984년 뉴욕(New York)에서 발행된 웹 처리와 변환 기술 및 장치(D. Satas, ed; Van Nostrand Reinhold)와 같은 참고 문헌에서 찾아 볼 수 있다. 3차원 물품은 스프레이 코팅 또는 딥 코팅에 의해 코팅될 수 있다. 도포 방법은 본 발명을 제한하지 않지만, 당업자에 의해 상기의 것들 및 다른 공지된 방법 중에서 선택될 수 있다.In a preferred embodiment, a primer solution is applied over the substrate to provide a dry layer of primer composition having a thickness of about 10 to about 50 nm. Thicker layers provide satisfactory but not good performance and are therefore undesirable in terms of cost. Primers can be applied by any technique known to those skilled in the art. Such techniques include, but are not limited to, roll coating, spray coating, and dip coating techniques. Conventional roll coating techniques employ rod, roll, reverse roll, forward roll, air knife, knife on roll, blade, gravure and slot die coating methods. Including but not limited to. General descriptions of this type of coating method are given in contemporary coating and drying technology (E. Cohen and E. Gutoff, eds; VCH Publishers) published in New York in 1992 and New York in 1984. It can be found in references such as web processing and transformation technologies and devices (D. Satas, ed; Van Nostrand Reinhold). The three-dimensional article can be coated by spray coating or dip coating. The application method does not limit the present invention, but may be selected from the above and other known methods by those skilled in the art.
본 발명의 방법에 따라 도포된 바람직한 프라이머 층은 실제 연속적으로, 즉 폴리올레핀은 거의 차단 코팅 용액에 노출되지 않는다. 건조 전 또는 건조 중에 프라이머 용액을 기판으로부터 제거(dewetting)하면, 프라이머 층에 공극(void)이 생기고, 이에 따라 차단 층에도 공극이 생긴다. 이로 인해, 열등한(그러나 어떤 경우에는 만족스러운) 증기 차단 성능을 갖는 완성 제품을 만든다. 극단적인 경우, 프라이머 용액의 제거는 대부분 덮여있지 않지만 단순히 프라이머 물질의 입자들로 장식된 폴리올레핀 기판을 얻을 수 있는 것으로 관찰되었다. 건조된 프라이머 층은 실제 연속적이라는 것을 확인하기 위해 원자력 현미경 검사법(atomic force microscopy)을 사용할 수 있다. 프라이머 용액을 도포하기 전에 폴리올레핀 기판의 처리를 증가하거나 계면 활성제의 농도를 증가시키고, 또는 프라이머 용액의 점성도(viscosity)를 증가시킴으로써 프라이머 용액의 이러한 제거를 최소화할 수 있다. 계면 활성제의 농도를 증가시키고, 또는 프라이머 용액의 점성도를 증가시키는 것은, 분자량이 높은 PVOH 등급을 사용하고 프라이머 용액에서 PVOH 고형물의 비율을 증가시킴으로써 쉽게 달성될 수 있다.Preferred primer layers applied according to the process of the invention are practically continuous, ie almost no polyolefin is exposed to the barrier coating solution. Dewetting of the primer solution from the substrate prior to or during drying results in voids in the primer layer and thus in the barrier layer. This results in a finished product with inferior (but in some cases satisfactory) vapor barrier performance. In extreme cases it has been observed that the removal of the primer solution is mostly uncovered but can simply result in a polyolefin substrate decorated with particles of primer material. Atomic force microscopy can be used to confirm that the dried primer layer is indeed continuous. This removal of the primer solution can be minimized by increasing the treatment of the polyolefin substrate or increasing the concentration of the surfactant, or increasing the viscosity of the primer solution before applying the primer solution. Increasing the concentration of the surfactant, or increasing the viscosity of the primer solution, can be easily accomplished by using PVOH grades of high molecular weight and increasing the proportion of PVOH solids in the primer solution.
프라이머 층은 수성 무기 코팅 층을 도포하기 전 건조된다. 선택된 수성 무기 산화물 코팅 용액의 종래 코팅 두께가 프라이머 층에 가해지고, 즉, 기판 표면에서 약 100 내지 약 500 nm와 같은 프라이머 부재시 사용되는 전형적인 코팅 두께가 가해진다. 코팅 용액의 도포는 프라이머 조성물을 도포하기 위해 위에서 기술된 방식대로 수행될 수 있다.The primer layer is dried before applying the aqueous inorganic coating layer. The conventional coating thickness of the selected aqueous inorganic oxide coating solution is applied to the primer layer, ie the typical coating thickness used in the absence of a primer such as about 100 to about 500 nm at the substrate surface. Application of the coating solution may be carried out in the manner described above for applying the primer composition.
차단 코팅 용액으로 물품을 코팅한 후에 얻어진 제품을 실온 또는 그 이상의 선택 온도에서 건조시켜야 한다. 건조 온도의 선택은 원하는 건조 시간에 달려있다; 즉, 건조 시간은 온도를 높이면 줄일 수 있는데, 만약 건조시키는데 오랜 시간이 걸려도 무방하다면 굳이 온도를 높일 필요가 없을 것이다. 그러나 당업자는 오븐의 온도 및 노출을 원하는 대로 쉽게 조절할 수 있다. 건조된 차단 코팅의 성능은 25 - 200℃에 걸친 건조 온도에 영향을 받지 않는다. 본 방법의 한 가지 이점은 프라이머와 차단 코팅 모두 폴리프로필렌 필름을 롤-코팅할 때 필요한 낮은 온도(< 100℃)에서 건조될 수 있다는 것이다.After coating the article with the barrier coating solution, the product obtained should be dried at room temperature or above a selected temperature. The choice of drying temperature depends on the desired drying time; In other words, the drying time can be reduced by increasing the temperature, but if it takes a long time to dry, there is no need to increase the temperature. However, those skilled in the art can easily adjust the temperature and exposure of the oven as desired. The performance of the dried barrier coating is not affected by drying temperatures over 25-200 ° C. One advantage of the method is that both the primer and barrier coating can be dried at the low temperatures (<100 ° C.) required for roll-coating the polypropylene film.
한 예로서, 본 방법의 발명에 의해 코팅된 최종 물품{예를 들면, BOPP 필름, 0.0025cm(1 mil)의 두께}은 23℃와 50%의 상대 습도에서 50 cm3/[m2 day atm] 미만의 산소 투과율(OTR)을 가진다. 바람직한 경우에는 23℃와 50%의 상대 습도에서 약 20 cm3/[m2 day atm]의 OTR이 달성될 수 있다. 이러한 성능은 스핀-코팅 실험보다 파일럿(pilot) 스케일의 역방향 그라비어 코팅에서 더 재현되게 얻어질 수 있다.As an example, the final article (e.g. BOPP film, thickness of 0.0025 cm (1 mil)) coated by the invention of the method is 50 cm 3 / [m 2 day atm at 23 ° C. and 50% relative humidity. Has an oxygen transmission rate (OTR) of less than]. If desired, an OTR of about 20 cm 3 / [m 2 day atm] can be achieved at 23 ° C. and 50% relative humidity. This performance can be obtained more reproducibly in pilot scale reverse gravure coating than in spin-coating experiments.
건조된 차단 코팅이 보호용 표피층(top-coat layer)으로 덮인다면, 현저하게 개선된 성능을 얻을 수 있다. 상기 표피층은 얇은(반드시 그런 것은 아니지만 대체로 1-10 ㎛의 두께) 코팅이거나 적층화 필름(laminated film)이다. 얇은 상부-코팅(top-coating)은 롤 코팅, 스프레이 코팅, 딥 코팅과 같은 다양한 코팅 방법에 의해 도포될 수 있다. 차단 코팅에 대한 용융-압출 적층(melt-extrusion lamination)이나 제 2 필름의 접착성 적층을 통해 적층물이 제조될 수 있다. 본 방법에 따라 제조된 코팅 필름(BOPP 필름)은 보호용 표피층이 제공될 때 23℃와 50%의 상대 습도에서 약 10 cm3/[m2 day atm]의 OTR을 달성하였다. 상기 표피층은 개선된 내요성(flex resistance)(즉, 구부린 후 증기 차단 성능의 유지) 및 내습성(즉, 높은 상대 습도에서 증기 차단 성능의 유지)을 추가로 제공한다.If the dried barrier coating is covered with a protective top-coat layer, significantly improved performance can be obtained. The epidermal layer is either a thin (but not necessarily large, 1-10 μm thick) coating or a laminated film. Thin top-coating may be applied by various coating methods such as roll coating, spray coating, dip coating. Laminates may be prepared through melt-extrusion lamination to the barrier coating or through adhesive lamination of the second film. The coating film prepared according to the method (BOPP film) achieved an OTR of about 10 cm 3 / [m 2 day atm] at 23 ° C. and 50% relative humidity when a protective skin layer was provided. The epidermal layer further provides improved flex resistance (ie, maintenance of vapor barrier performance after bending) and moisture resistance (ie, maintenance of vapor barrier performance at high relative humidity).
다음의 예는 본 발명의 바람직한 조성물과 방법을 예시한다. 이러한 예들은 단지 예시적이며 본 발명의 범위를 제한하지 않는다.The following examples illustrate the preferred compositions and methods of the present invention. These examples are illustrative only and do not limit the scope of the present invention.
(실시예)(Example)
예 1: 폴리(파라-하이드록시스티렌) 프라이머 수용액의 제조Example 1: Preparation of aqueous poly (para-hydroxystyrene) primer
예시적인 폴리(파라-하이드록시스티렌) 프라이머의 염기 수용액(PHS-Li로 표시)은 다음과 같이 제조되었다. 0.1 N(노르말)의 수산화리튬 용액은 100.0 ml의 용액을 만들기 위해 충분한 증류수에 4.19 g의 수산화 리튬 일수화물(monohydrate)을 용해시켜서 제조했다. 1 중량%의 PHS-Li 용액은 99.0 g의 0.1 N 수산화리튬 용액에 미세하게 분쇄한 1.00 g의 PHS(Hoechst Celanese, 중합체 등급)를 첨가하고 고형물이 용해될 때까지 50℃에서 가열함으로써 제조되었다. 그 결과로 생성된 갈색-오렌지색 용액은 사용되기 전에 주름 접힌 거름종이를 통해 여과되었다. 오랫동안 방치해둔 상태에서 용액의 색깔은 오렌지색-갈색으로부터 녹색-갈색으로 변하지만, 금속 폴리실리케이트 차단 코팅을 위한 프라이머로서 용액의 성능에는 영향을 주지 않는다.An aqueous base solution of the exemplary poly (para-hydroxystyrene) primer (denoted PHS-Li) was prepared as follows. A 0.1 N (normal) lithium hydroxide solution was prepared by dissolving 4.19 g of lithium hydroxide monohydrate in sufficient distilled water to make 100.0 ml of solution. A 1 wt% PHS-Li solution was prepared by adding finely ground 1.00 g of PHS (Hoechst Celanese, polymer grade) to 99.0 g of 0.1 N lithium hydroxide solution and heating at 50 ° C. until the solids dissolved. The resulting brown-orange solution was filtered through wrinkled manure paper before use. After long standing, the color of the solution changes from orange-brown to green-brown, but does not affect the performance of the solution as a primer for the metal polysilicate barrier coating.
예 2: 용매를 원료로 한 폴리(파라-하이드록시스티렌) 프라이머 용액의 제조Example 2: Preparation of Poly (para-hydroxystyrene) Primer Solution Based on Solvent
예시적인 폴리(파라-하이드록시스티렌)의 알코올 프라이머 용액(PHS-OH)은 다음과 같이 제조되었다. 1 중량%의 PHS-OH 용액은 100.0 ml의 용액을 만들기 위해 충분한 양의 2-프로판올(2-propanol)에 미세하게 분쇄한 1.00 g의 PHS(Hoechst Celanese, 중합체 등급)를 첨가함으로써 제조되었다. 상기 혼합물은 고형물이 용해될 때까지 50℃에서 가열되었다. 그 결과로 생성된 엷은 오렌지색 용액은 사용되기 전에 주름 접힌 거름종이를 통해 여과되었다. 예 1에서 기술된 것과 유사한 색 변화가 상기 용액에서도 발생하지만 그 정도가 더 적으며 금속 폴리실리케이트 차단 코팅을 위한 프라이머로서의 용액의 성능에는 영향을 주지 않는다.An exemplary alcohol primer solution (PHS-OH) of poly (para-hydroxystyrene) was prepared as follows. A 1 wt% PHS-OH solution was prepared by adding 1.00 g of finely ground PHS (Hoechst Celanese, polymer grade) to a sufficient amount of 2-propanol to make 100.0 ml of solution. The mixture was heated at 50 ° C. until the solids dissolved. The resulting pale orange solution was filtered through wrinkled manure paper before use. Color variations similar to those described in Example 1 occur in these solutions but are lesser and do not affect the performance of the solution as a primer for metal polysilicate barrier coatings.
예 3: 건조된 PHS 프라이머 층의 조성물에 대한 수산화 리튬의 영향Example 3: Effect of Lithium Hydroxide on the Composition of a Dried PHS Primer Layer
수성 수산화리튬에 용해된 PHS를 사용하여 제조된 건조 프라이머 층은 이소프로판올(isopropanol)에 용해된 PHS를 사용하여 제조된 건조 프라이머 층과 다르다. 본 발명자는 PHS/수성 염기 프라이머로부터 부착된 프라이머 층은 중성 PHS가 아니라 약산인 페놀 부분의 일부가 수산화리튬의 존재 하에서 페녹사이드(phenoxide)로 변환된 PHS인 것을 발견했다. X-선 광전자 분광(X-ray photoelectron spectroscopy ; XPS) 측정은 위의 예 1에서 기술된 PHS의 수산화리튬 용액(PHS-Li로 표시됨, 중합체 Li 페녹사이드염으로의 부분적 변환을 의미)이나 예 2에서 기술된 이소프로판올 내의 1 중량% PHS 용액(PHS-OH로 표시됨, 중성의 페놀 중합체 의미)으로 프라임된 BOPP 필름{Trespaphan(등록상표) FND 30 등급}으로 수행되었다. 표면의 기본적인 조성물은 각 샘플의 3개의 분리된 지점에서 결정되고 평균되었다. 상기 3개 지점에서의 일치는 예외적으로(표준 편차 ≤ 0.7%), 건조된 프라이머 층에서 측면 조성물의 높은 균일성을 증명한다The dry primer layer prepared using PHS dissolved in aqueous lithium hydroxide is different from the dry primer layer prepared using PHS dissolved in isopropanol. The inventors found that the primer layer attached from the PHS / aqueous base primer was not neutral PHS but part of the weak acid phenol moiety which was converted to phenoxide in the presence of lithium hydroxide. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) measurements can be performed by the lithium hydroxide solution of PHS described in Example 1 above (denoted as PHS-Li, indicating partial conversion to polymer Li phenoxide salts) or Example 2. A BOPP film (Trespaphan® FND 30 grade) primed with a 1 wt% PHS solution (denoted PHS-OH, meaning neutral phenolic polymer) in isopropanol as described above. The basic composition of the surface was determined and averaged at three separate points of each sample. The agreement at these three points is exceptional (standard deviation ≤ 0.7%), demonstrating the high uniformity of the side compositions in the dried primer layer.
표 1에서 볼 수 있듯이, XPS에 의해 관측된 탄소/산소 비율은 화학식 (C8H8O)n을 갖는 PHS 중합체 사슬에 대해 계산된 비율과 잘 들어맞는다. 수소 원자는 XPS에 의해 검출될 수 없다. PHS-Li 코팅의 경우에 XPS에 의해 얻어진 탄소/산소 비율은 2.9이다. 표 1에 나타난 것처럼, 이 값은 상술한 바와 같이 전적으로 PHS와 LiOH로 구성된 코팅에서 예상할 수 있는 비율 3.6보다 낮은 것이다. PHS와 LiOH의 친수성(hydrophilic nature) 때문에, 약간의 물이 코팅에 유지되고 있다고 가정하는 것이 타당하다. 리튬 이온마다 일 당량의 물이 코팅에 의해 유지된다고 가정하면, 탄소/산소 비율은 실험과 더 잘 들어맞는다.As can be seen in Table 1, the carbon / oxygen ratio observed by XPS fits well with the calculated ratio for the PHS polymer chain having the formula (C 8 H 8 O) n . The hydrogen atom cannot be detected by XPS. For PHS-Li coating the carbon / oxygen ratio obtained by XPS is 2.9. As shown in Table 1, this value is lower than the ratio 3.6 that can be expected in a coating consisting entirely of PHS and LiOH as described above. Because of the hydrophilic nature of PHS and LiOH, it is reasonable to assume that some water is retained in the coating. Assuming that one equivalent of water per lithium ion is maintained by the coating, the carbon / oxygen ratio fits better with the experiment.
PHS-OH 스펙트럼에서, 산소에 의한 한 개의 피크(peak)가 533.8 eV에서 관찰되는데, 이것은 공유 결합된 산소(예를 들면, 페놀) 때문이라고 할 수 있다. PHS-Li 샘플에서 두 번째 피크가 532.6 eV에서 관찰되는데, 이것은 이온성 산화물 종(예를 들면, 리튬 페녹사이드 또는 수산화물)과 일치한다. 상기 두 종의 상대적 존재비는 55.5 대 44.5로서, 더 많은 부분이 이온성을 갖는다.In the PHS-OH spectrum, one peak by oxygen is observed at 533.8 eV, which may be due to covalently bound oxygen (eg phenol). A second peak in the PHS-Li sample is observed at 532.6 eV, consistent with the ionic oxide species (eg lithium phenoxide or hydroxide). The relative abundance of the two species is 55.5 to 44.5, with more being ionic.
예 4: 폴리(비닐 알코올) 프라이머 용액의 제조Example 4: Preparation of Poly (vinyl Alcohol) Primer Solution
본 발명의 예시적인 폴리(비닐 알코올)(PVOH) 프라이머 용액이 다음과 같이 제조되었다. 1 g의 PVOH {알드리쉬(Aldrich), 98-99% 가수분해, 분자량 Mv = 85,000-146,000}가 둥근 바닥 플라스크(round bottom flask)에서 99.0 g의 증류수에 첨가되었다. 상기 혼합물은 80 ℃에서 가열하고 중합체가 완전히 용해될 때까지 저어주었다. 뜨거운 용액을 주름 접힌 거름종이를 통해 여과함으로써 순수한 수용액이 얻어졌다. 계면 활성제를 포함하지 않은 상기 프라이머 용액은 스핀-코팅 실험에서는 만족스럽지만 롤-코팅에서는 그렇지 못한 것으로 밝혀졌다.An exemplary poly (vinyl alcohol) (PVOH) primer solution of the present invention was prepared as follows. 1 g of PVOH {Aldrich, 98-99% hydrolysis, molecular weight M v = 85,000-146,000} was added to 99.0 g of distilled water in a round bottom flask. The mixture was heated at 80 ° C. and stirred until the polymer completely dissolved. Pure aqueous solution was obtained by filtration of the hot solution through the creased filter paper. The primer solution without surfactants was found to be satisfactory in spin-coating experiments but not roll-coating.
예 5: 측쇄형 알킬 에톡실레이트 계면 활성제를 함유하는 PVOH 프라이머 용액의 특성화Example 5: Characterization of PVOH Primer Solutions Containing Side Chain Alkyl Ethoxylate Surfactants
본 예는 폴리(비닐 알코올) 프라이머 용액에서 측쇄형 알킬 에톡실레이트 계면 활성제의 사용을 설명한다. PVOH 프라이머는 용량 플라스크(volumetric flask)에서 예 4에서와 같이 높은 순도의 물{피셔 사이언티픽사, Optima(등록상표)등급}을 사용하여 제조되었다. This example illustrates the use of branched alkyl ethoxylate surfactants in poly (vinyl alcohol) primer solutions. PVOH primers were prepared using high purity water (Fischer Scientific, Optima® grade) as in Example 4 in a volumetric flask.
액체의 표면 장력, γ1v는 계면 활성제를 첨가하기 위한 자동 적정기를 구비한 자동화된 빌헬미 판 표면 장력계(Wilhelmy plate surface tensionmeter)(ATI Cahn DCA 315)를 이용해서 측정되었다. 처음에는 계면 활성제 없이 표면 장력이 측정되었고, 제나폴(Genapol)(등록상표) UD050 측쇄형 알킬 에톡실레이트 계면 활성제(Hoechst Celanese Corp)를 서서히 첨가한 다음, 표면 장력을 측정하였다. 표 2는 표면 장력 데이터를 나타낸다.The surface tension of the liquid, γ 1v, was measured using an automated Wilhelmy plate surface tension meter (ATI Cahn DCA 315) with an automatic titrator for adding surfactant. Initially the surface tension was measured without surfactants, and Genapol® UD050 branched alkyl ethoxylate surfactant (Hoechst Celanese Corp) was added slowly and then surface tension was measured. Table 2 shows surface tension data.
PVOH는 물의 표면 장력을 최대 8 dynes/cm까지 낮추는 상당히 큰 고유 표면 활성을 가지고 있지만, 측쇄형 알킬 에톡실레이트 계면 활성제는 순수한 물에서와 같이 프라이머 용액에서도 거의 동일한 성능을 나타낸다는 것을 상기 데이터로부터 알 수 있다. 임계 미셀 농도(cmc = 0.11 g/l)와 표면 장력의 수렴 값(plateau value)(약 27 dynes/cm)은 PVOH가 있는 용액이나 없는 용액이나 거의 동일한데, 약간의 차이는 PVOH의 표면 활성의 증가 때문이다. PVOH와 제나폴(등록상표) UD050 계면 활성제 사이에서는 해롭거나 상호 상승 작용하는 반응이 없다.PVOH has a fairly large intrinsic surface activity that lowers the surface tension of water up to 8 dynes / cm, but the data show that the branched alkyl ethoxylate surfactants perform almost the same in primer solutions as in pure water. Can be. The critical micelle concentration (cmc = 0.11 g / l) and the surface tension convergence value (approximately 27 dynes / cm) are almost the same with or without PVOH, with slight differences in the surface activity of PVOH. Because of the increase. There is no harmful or synergistic reaction between PVOH and Xenapol® UD050 surfactant.
예 6: 직쇄형 알킬 에톡실레이트 계면 활성제를 함유하는 PVOH 프라이머 용액의 특징Example 6: Characteristics of PVOH Primer Solutions Containing Straight Alkyl Ethoxylate Surfactants
본 실험은 PVOH 프라이머 용액에서 직쇄형 알킬 에톡실레이트 계면 활성제의 사용을 설명한다. 세 개의 프라이머 용액(1.0% w/w, 2.0% w/w, 3.0% w/w)이 본 실험을 위해 예 4에서 기술된 대로 제조되었다.This experiment demonstrates the use of linear alkyl ethoxylate surfactants in PVOH primer solutions. Three primer solutions (1.0% w / w, 2.0% w / w, 3.0% w / w) were prepared as described in Example 4 for this experiment.
액체의 표면 장력, γ1v는 제나폴(등록상표) 26-L-60N의 직쇄형 알킬 에톡실레이트 계면 활성제(Hoechst Celanese사)를 서서히 첨가하면서 예 5에 기술된 대로 측정되었다. 표 3은 표면 장력 데이터를 나타낸다. 임계 미셀 농도(cmc = 0.01 g/l) 이상에서, PVOH와 무관하고, 표면 장력의 수렴값(γ1v는 최대 31 dynes/cm)은 이와 마찬가지로 PVOH의 농도에 무관하다는 것을 표 3으로부터 알 수 있다. PVOH와 제나폴(등록상표) 26-L-60N 계면 활성제 사이에는 해롭거나 상호 상승 작용하는 반응의 증거가 없다.The surface tension, γ 1v of the liquid was measured as described in Example 5 with the slow addition of Xenapol® 26-L-60N linear alkyl ethoxylate surfactant (Hoechst Celanese). Table 3 shows the surface tension data. Above the critical micelle concentration (cmc = 0.01 g / l), it can be seen from Table 3 that it is independent of PVOH and that the convergence value of surface tension (γ 1v up to 31 dynes / cm) is similarly independent of the concentration of PVOH. . There is no evidence of harmful or synergistic reactions between PVOH and Xenapol® 26-L-60N surfactants.
예 7: 물을 사용해 정적 접촉 각(static contact angle)을 측정하여 평가된 프라임된 기판의 적심도(wettability)Example 7: Wetability of Primed Substrate Evaluated by Measuring Static Contact Angle with Water
4 인치(10.16 cm)의 원이 이 축 배향 폴리프로필렌(BOPP) 필름{Trespaphan(등록상표) FND 등급}으로부터 메스를 이용해 절단되었다. 필름의 모든 먼지도 여과된 깨끗한 공기의 분사로 제거되었다. 상기 필름은 예 1부터 6에 개시된 프라이머 용액들 중 하나로 즉시 코팅되거나 또는 코로나 방전 처리 후 예 1부터 6에 개시된 프라이머 용액 중 하나로 코팅되었다. 추가적 코로나 처리는 간격이 2 mm인 세라믹 전극을 사용하는 탄텍 랩 시스템(Tantec Lab System) Ⅱ 코로나 처리기를 사용하여 수행되었다. 전원 세팅(power setting)은 90%이었고, 20초 동안 손을 사용해서 필름 표면 위로 전극이 스캔되었다(약 10번).A 4 inch (10.16 cm) circle was cut using a scalpel from this axially oriented polypropylene (BOPP) film (Trespaphan® FND grade). All dust on the film was also removed by the jet of filtered clean air. The film was immediately coated with one of the primer solutions disclosed in Examples 1-6 or coated with one of the primer solutions disclosed in Examples 1-6 after the corona discharge treatment. Additional corona treatment was performed using a Tantec Lab System II corona processor using ceramic electrodes with a 2 mm spacing. The power setting was 90% and the electrode was scanned over the film surface by hand for 20 seconds (about 10 times).
약 10g의 프라이머 용액이 폴리프로필렌 필름에 분배되었다. 1초 동안 300rpm의 스프레드 사이클(spread cycle) 바로 뒤에 10초 동안 2000rpm의 스핀 사이클이 이어졌다. 코팅된 필름은 50℃로 유지된 오븐에서 최대 30초 동안 건조되었다. 몇 개의 코팅 필름 샘플이 각 코팅 용액을 사용하여 제조되었다.About 10 g of primer solution was dispensed onto the polypropylene film. Immediately following a spread cycle of 300 rpm for 1 second followed by a spin cycle of 2000 rpm for 10 seconds. The coated film was dried for up to 30 seconds in an oven kept at 50 ° C. Several coating film samples were prepared using each coating solution.
정적 물 접촉 각이 탄텍(Tantec)사의 Cam-Film-T(등록상표)의 접촉 각 측정기를 사용하여 측정되었다. 폴리프로필렌에 대해 측정된 정적 접촉 각 결과가 표 4에 나타나 있으며, 코팅되지 않은 폴리프로필렌 필름에 대한 정적 물 접촉 각과 비교된다.Static water contact angles were measured using a contact angle meter from Camtec-Tlm®. The static contact angle results measured for polypropylene are shown in Table 4 and compared with the static water contact angle for the uncoated polypropylene film.
상기 데이터는 PHS 프라이머 코팅의 수산화리튬이 물의 측정된 정적 접촉각과, 추론에 의해 특히 계면활성제를 함유하지 않는 금속 폴리실리케이트 차단 코팅 수용액의 측정된 정적 접촉각을 상당히 감소시킴을 보여준다.The data show that the lithium hydroxide of the PHS primer coating significantly reduces the measured static contact angle of water and, by inference, the measured static contact angle of the metal polysilicate barrier coating aqueous solution, which in particular does not contain a surfactant.
예 8: 폴리(비닐 알코올)/폴리(비닐 부티랄) 프라이머 층의 적심도Example 8: Wetness of poly (vinyl alcohol) / poly (vinyl butyral) primer layer
일련의 프라이머 용액이 다음 구조식으로 표현되는 부티랄-변형 PVOH 중합체를 사용하여 제조되었다.A series of primer solutions were prepared using butyral-modified PVOH polymers represented by the following structural formula.
여기서 n, p 및 r은 중합체 반복 단위의 몰분율을 나타내며, n, p 및 r의 합은 1이다. 표 5에 추가 설명된 이러한 중합체는 물, 이소프로판올, 또는 물/이소프로판올의 혼합물에 용해되었다. 프라이머 용액에는 계면 활성제가 첨가되지 않았다. 이러한 용액으로부터 제조된 프라이머 층의 적심도는 동적 접촉 각 분석에 의해 측정되었다. 프라임된 샘플은 화염에 의해 정화된 현미경 커버 슬립을 프라이머 용액에 딥-코팅함으로써 제조되었다. 이러한 프라이머 층에서 물의 증가 및 감소하는 접촉각은 칸(Cahn)-ATI DCA 315 동적 접촉 각 분석기에 의해서 측정되었다. 그 결과가 표 5에 나타나 있다. 불만족스러운 적심이 n ≥ 0.70에서 관찰되었다.Where n, p and r represent the mole fraction of polymer repeating units and the sum of n, p and r is one. These polymers, further described in Table 5, were dissolved in water, isopropanol, or a mixture of water / isopropanol. No surfactant was added to the primer solution. Wetness of the primer layer prepared from this solution was measured by dynamic contact angle analysis. Primed samples were prepared by dip-coating a microscope cover slip purified by flame into the primer solution. The increasing and decreasing contact angle of water in this primer layer was measured by a Cahn-ATI DCA 315 dynamic contact angle analyzer. The results are shown in Table 5. Unsatisfactory wetting was observed at n> 0.70.
예 9: 스핀-코팅에 의해 제조된, PHS로 프라임된 물품의 산소 투과율Example 9: Oxygen Permeability of an PHS Primed Article Prepared by Spin-Coating
본 예는 화학식 (Li2O)x(K2O)1-x(SiO2)y의 리튬-포타슘 코폴리실리케이트의 제조에 전형적인 것으로, 여기서 총 고형물 레벨은 10 중량%이고, Li2O의 몰분율인 x는 0.5이고, 결합된 알칼리금속 산화물에 대한 SiO2의 몰 비인 y는 3.64이다. 사용된 리튬 폴리실리케이트는 3.0% w/w Li2O와 24.5% w/w SiO2를 함유한 이노본드(등록상표) Li 2043 리튬 폴리실리케이트 용액(van Baerle)이었다. 사용된 포타슘 폴리실리케이트는 13.0% w/w K2O와 26.85% w/w SiO2를 함유한 K-4009 포타슘 폴리실리케이트 용액(van Baerle)이었다. 53.1g의 이노본드(등록상표) Li 2043 용액이 계속 교반되면서 108.1g의 증류수로 희석되었고, 이어서 38.8g의 K-4009 폴리실리케이트가 첨가되었다. 분산액은 밤새 교반되었고, 셀라이트(Celite)(등록상표) 545 규조토를 통해 여과되었다.This example is the formula (Li 2 O) x (K 2 O) 1-x (SiO 2) Li y - of that typical for the production of potassium co-polysilicate, wherein the total solids level is 10% by weight, Li 2 O The mole fraction x is 0.5 and y, the molar ratio of SiO 2 to the bound alkali metal oxide, is 3.64. The lithium polysilicate used was an Inobond® Li 2043 lithium polysilicate solution (van Baerle) containing 3.0% w / w Li 2 O and 24.5% w / w SiO 2 . The potassium polysilicate used was a K-4009 potassium polysilicate solution (van Baerle) containing 13.0% w / w K 2 O and 26.85% w / w SiO 2 . 53.1 g of Inobond® Li 2043 solution was diluted with 108.1 g of distilled water with continued stirring, followed by the addition of 38.8 g of K-4009 polysilicate. The dispersion was stirred overnight and filtered through Celite® 545 diatomaceous earth.
4 인치(10.16 cm)의 원이 트레스파판(등록상표) FND 30 BOPP 필름으로부터 메스를 이용해 절단되었다. 필름상의 모든 먼지도 여과된 깨끗한 공기의 분사로 제거되었다. 예 1 및 2에 기술된 프라이머 용액 중 하나가 약 10g이 BOPP 필름에 분배되었다. 1초 동안 300 rpm의 스프레드 사이클 바로 뒤에 10초 동안 2000 rpm의 스핀 사이클로 이어졌다. 코팅된 필름은 50℃로 유지된 오븐에서 약 30초 동안 건조되었다.A 4 inch (10.16 cm) circle was cut using a scalpel from Trespapan® FND 30 BOPP film. All dust on the film was also removed by the jet of filtered clean air. About 10 g of one of the primer solutions described in Examples 1 and 2 was dispensed onto the BOPP film. Immediately following a spread cycle of 300 rpm for 1 second followed by a spin cycle of 2000 rpm for 10 seconds. The coated film was dried for about 30 seconds in an oven kept at 50 ° C.
프라이밍 공정 후에 약 10g의 (Li2O)x(K2O)1-x(SiO2)y 코폴리실리케이트 코팅 용액(x = 0.5, y = 3.64)이 폴리프로필렌 필름의 프라임된 면에 분배되었다. 1초 동안 300 rpm의 스프레드 사이클 바로 뒤에 10초 동안 2000 rpm의 스핀 사이클이 이어졌다. 코팅된 필름은 50℃로 유지된 오븐에서 약 30초 동안 건조되었다.About 10 g of (Li 2 O) x (K 2 O) 1-x (SiO 2 ) y copolysilicate coating solution (x = 0.5, y = 3.64) was distributed to the primed side of the polypropylene film after the priming process. . Immediately following a spread cycle of 300 rpm for 1 second followed by a spin cycle of 2000 rpm for 10 seconds. The coated film was dried for about 30 seconds in an oven kept at 50 ° C.
산소 투과율(OTR)은 모콘(등록상표) 2/20 기기를 사용하여 측정되었다. 30℃와 0%, 40% 및 90%의 상대 습도에서 각 샘플에 대해 측정되었다. 그 결과는 표 6에 나타나 있다.Oxygen transmittance (OTR) was measured using a Mocon® 2/20 instrument. Measurements were made for each sample at 30 ° C. and relative humidity of 0%, 40% and 90%. The results are shown in Table 6.
예 10: 스핀-코팅에 의해 제조된 PVOH 프라임 물품의 산소 투과율Example 10 Oxygen Permeability of PVOH Prime Articles Prepared by Spin-Coating
4 인치(10.16 cm)의 원이 이 축 배향 폴리프로필렌(BOPP) 필름{Trespaphan(등록상표) FND 등급}으로부터 메스를 이용해 절단되었다. 필름의 모든 먼지도 여과된 깨끗한 공기의 분사로 제거되었다. 코로나 처리는 간격이 2 mm인 세라믹 전극을 사용하는 탄텍 랩 시스템 Ⅱ 코로나 처리기를 사용하여 수행되었다. 전원 세팅(power setting)는 90%이었고, 20초 동안 손을 사용해서 필름 표면 위로 전극이 스캔되었다(약 10번). 약 10g의 예 4에서 기술된 PVOH 프라이머 용액이 폴리프로필렌 필름 상에 투여되었다. 1초 동안 300 rpm의 스프레드 사이클 바로 뒤에 10초 동안 2000 rpm의 스핀 사이클이 이어졌다. 코팅된 필름은 50℃로 유지된 오븐에서 약 30초 동안 건조되었다. A 4 inch (10.16 cm) circle was cut using a scalpel from this axially oriented polypropylene (BOPP) film (Trespaphan® FND grade). All dust on the film was also removed by the jet of filtered clean air. Corona treatment was performed using a Tantec Lab System II corona processor using ceramic electrodes with a spacing of 2 mm. The power setting was 90% and the electrode was scanned over the film surface using the hand for 20 seconds (about 10 times). About 10 g of the PVOH primer solution described in Example 4 was administered onto a polypropylene film. Immediately following a spread cycle of 300 rpm for 1 second followed by a spin cycle of 2000 rpm for 10 seconds. The coated film was dried for about 30 seconds in an oven kept at 50 ° C.
프라임 공정 후에 약 10g의 예 9에서 기술된 코폴리실리케이트 코팅 용액이 폴리프로필렌 필름의 프라임 면에 분배되었다. 1초 동안 300 rpm의 스프레드 사이클 바로 뒤에 10초 동안 2000 rpm의 스핀 사이클이 이어졌다. 코팅된 필름은 50℃로 유지된 오븐에서 최대 30초 동안 다시 건조되었다.After the prime process, about 10 g of the copolysilicate coating solution described in Example 9 was dispensed on the prime side of the polypropylene film. Immediately following a spread cycle of 300 rpm for 1 second followed by a spin cycle of 2000 rpm for 10 seconds. The coated film was dried again for up to 30 seconds in an oven kept at 50 ° C.
산소 투과율(OTR)은 모콘 옥스-트란(Mocon Ox-Tran)(등록 상표) 2/20 기기를 사용하여 몇 개의 상대 습도에서 측정되었다. 그 결과는 표 7에 나타나 있다.Oxygen transmission rate (OTR) was measured at several relative humidity using a Mocon Ox-Tran® 2/20 instrument. The results are shown in Table 7.
예 11: 프라임되지 않은 BOPP 필름에서 차단 코팅 성능의 비교예Example 11: Comparative Example of Barrier Coating Performance on an Unprimed BOPP Film
본 예는 아세틸레닉 디올 계면 활성제를 더 포함하는 리튬-칼륨 코폴리실리케이트, (Li2O)x(K2O)1-x(SiO2)y (10%의 총 고형물, x = 0.5, y = 3.64)를 채택한다. 계면 활성제는 프라임되지 않은 BOPP 필름 위에서 차단 코팅 용액의 만족스러운 적심을 얻는데 필요하다. 다이놀(등록상표) 604 아세틸레닉 디올 계면 활성제(Air Products)의 1 중량% 분산액은 100 ml의 총 분산액을 만들기 위해 충분한 증류수에 1.00g의 다이놀(등록상표) 604 계면 활성제를 분산함으로써 제조되었다. 상기 분산액은 사용되기 직전에 격렬하게 교반되었다.This example is a lithium-potassium copolysilicate further comprising an acetylenic diol surfactant, (Li 2 O) x (K 2 O) 1-x (SiO 2 ) y (10% total solids, x = 0.5, y = 3.64). Surfactants are necessary to obtain satisfactory wetting of the barrier coating solution on the unprimed BOPP film. A 1 wt% dispersion of Dinol® 604 Acetylene Diol Surfactant (Air Products) was prepared by dispersing 1.00 g of Dinol® 604 surfactant in sufficient distilled water to make 100 ml of total dispersion. . The dispersion was vigorously stirred just before use.
계속 교반하면서, 53.1g의 이노본드(등록상표) Li 2043 용액이 108.1g의 증류수로 희석되었고, 이어서 38.8g의 K-4009 용액이 첨가되었다. 이것에 2.0g의 잘 교반된 계면 활성제 분산액을 첨가함으로써, 계면 활성제 농도가 0.01 중량%인 코폴리실리케이트 차단 코팅 용액을 만들었다. With continued stirring, 53.1 g of Inobond® Li 2043 solution was diluted with 108.1 g of distilled water followed by 38.8 g of K-4009 solution. To this was added 2.0 g of a well stirred surfactant dispersion to make a copolysilicate barrier coating solution having a surfactant concentration of 0.01% by weight.
4 인치(10.16 cm)의 원이 Trespaphan(등록상표) FND 15 BOPP 필름으로부터 메스를 이용해 절단되었다. 필름의 모든 먼지도 여과된 깨끗한 공기의 분사로 제거되었다. 코로나 처리가 간격이 2 mm인 세라믹 전극을 사용하는 탄텍 랩 시스템 Ⅱ 코로나 처리기를 사용하여 수행되었다. 전원 세팅은 90%이었고, 20초 동안 손을 사용해서 필름 표면 위로 전극이 스캔되었다(약 10번). 약 10g의 코폴리실리케이트 차단 용액이 BOPP 필름의 코로나 처리 표면에 분배되었다. 1초 동안 300rpm의 스프레드 사이클 바로 뒤에 10초 동안 2000rpm의 스핀 사이클이 이어졌다. 코팅된 필름은 50℃로 유지된 오븐에서 최대 30초 동안 건조되었다. A 4 inch (10.16 cm) circle was cut using a scalpel from Trespaphan® FND 15 BOPP film. All dust on the film was also removed by the jet of filtered clean air. Corona treatment was performed using a Tantec Lab System II corona processor using ceramic electrodes with a spacing of 2 mm. The power setting was 90% and the electrode was scanned over the film surface using the hand for 20 seconds (about 10 times). About 10 g of copolysilicate blocking solution was dispensed to the corona treated surface of the BOPP film. Immediately following the spread cycle of 300 rpm for 1 second followed by a spin cycle of 2000 rpm for 10 seconds. The coated film was dried for up to 30 seconds in an oven kept at 50 ° C.
산소 투과율(OTR)은 모콘 옥스-트란(등록상표) 2/20 기기를 사용하여 측정되었다. 상기 방식으로 제조된 샘플에 대해 30℃와 0%의 상대 습도에서 429 cm3/[m2 day atm]의 OTR이 측정되었다.Oxygen transmittance (OTR) was measured using a Mocon Ox-Tran® 2/20 instrument. An OTR of 429 cm 3 / [m 2 day atm] was measured at 30 ° C. and 0% relative humidity for samples prepared in this manner.
예 12: 프라임되지 않은 BOPP 필름에서 차단 코팅 성능의 비교예Example 12: Comparative example of barrier coating performance on unprimed BOPP film
차단 코팅 용액이 예 11에서 기술된 대로 제조되었다. 코로나 처리가 이러한 필름에서 일어나지 않은 것만 제외하고는, 예 11에서 기술된 대로 필름이 스핀-코팅되었다. 산소 투과율(OTR)은 모콘 옥스-트란(등록상표) 2/20 기기를 사용하여 측정되었다. 상기 방식으로 제조된 샘플에 대해 30℃와 0%의 상대 습도에서 3221 cm3/[m2 day atm]의 OTR이 측정되었다. 이것은 코팅되지 않은 트레스파판(Trespaphan)(등록상표) FND 15 BOPP 필름의 OTR과 실질적으로 동일하다.Barrier coating solutions were prepared as described in Example 11. The film was spin-coated as described in Example 11 except that no corona treatment occurred on this film. Oxygen transmittance (OTR) was measured using a Mocon Ox-Tran® 2/20 instrument. An OTR of 3221 cm 3 / [m 2 day atm] was measured at 30 ° C. and 0% relative humidity for samples prepared in this way. This is substantially the same as the OTR of an uncoated Trespaphan® FND 15 BOPP film.
예 13: 박편화된 질석(delaminated vermiculite : 얇은 조각으로 갈라진 풍화된 흑운모)을 함유한 차단 층으로 코팅된 물품의 제조Example 13: Preparation of an article coated with a barrier layer containing delaminated vermiculite (weathered biotite broken into pieces)
리튬 폴리실리케이트와 마이크로라이트(MicroLite)(등록상표) 963 Plus+ 등급의 분산된 질석의 콜로이드 용액이 표 8에 나열된 시약과 함량을 이용하여 먼저 마이크로라이트(등록상표) 분산액을 물로 희석시킨 다음, 리튬 폴리실리케이트 용액을 교반하며 첨가함으로써 제조되었다. 용액은 코팅 직전에 30분 동안 교반되었고, 여과되지 않았다.Lithium polysilicate and MicroLite® 963 Plus + grade colloidal solution of dispersed vermiculite was first diluted with water using the reagents and contents listed in Table 8, followed by lithium polysilicate. Prepared by adding the silicate solution with stirring. The solution was stirred for 30 minutes immediately before coating and was not filtered.
4 인치(10.16 cm)의 원이 Trespaphan(등록상표) FND 15 BOPP 필름으로부터 메스를 이용해 절단되었다. 필름의 모든 먼지도 여과된 깨끗한 공기의 분사로 제거되었다. 상기 필름은 프라이머 용액에 의한 적심을 향상시키고, 건조된 프라이머 층의 접착성을 향상시키도록 코로나 처리되었다. 코로나 처리는 2 mm인 세라믹 전극을 사용하는 탄텍 랩 시스템 Ⅱ 코로나 처리기를 사용하여 수행되었다. 전원 세팅(power setting)는 90%이었고, 20초 동안 손을 사용해서 필름 표면 위로 전극이 스캔되었다(약 10번).A 4 inch (10.16 cm) circle was cut using a scalpel from Trespaphan® FND 15 BOPP film. All dust on the film was also removed by the jet of filtered clean air. The film was corona treated to enhance the wetting by the primer solution and to improve the adhesion of the dried primer layer. Corona treatment was performed using a Tantec Lab System II corona processor using a 2 mm ceramic electrode. The power setting was 90% and the electrode was scanned over the film surface using the hand for 20 seconds (about 10 times).
예 1에 설명된 약 10g의 PHS-Li 프라이머 용액이 폴리프로필렌 필름에 분배되었다. 1초 동안 300rpm의 스프레드 사이클 바로 뒤에 10초 동안 2000rpm의 스핀 사이클이 이어졌다. 코팅된 필름은 50℃로 유지된 오븐에서 최대 30초 동안 건조되었다. About 10 g of PHS-Li primer solution described in Example 1 was dispensed onto the polypropylene film. Immediately following the spread cycle of 300 rpm for 1 second followed by a spin cycle of 2000 rpm for 10 seconds. The coated film was dried for up to 30 seconds in an oven kept at 50 ° C.
프라임 공정 후에, 표 8에 기술된 코폴리실리케이트/질석 분산액 중 하나의 약 10g이 폴리프로필렌 필름의 프라임된 면에 분배되었다. 1초 동안 300 rpm의 스프레드 사이클 바로 뒤에 10초 동안 2000 rpm의 스핀 사이클이 이어졌다. 코팅된 필름은 50℃로 유지된 오븐에서 최대 120초 동안 다시 건조되었다.After the prime process, about 10 g of one of the copolysilicate / vermiculite dispersions described in Table 8 was dispensed onto the primed side of the polypropylene film. Immediately following a spread cycle of 300 rpm for 1 second followed by a spin cycle of 2000 rpm for 10 seconds. The coated film was dried again for up to 120 seconds in an oven kept at 50 ° C.
산소 투과율(OTR)은 건조 조건 하의 30℃에서 모콘 옥스-트란(등록상표) 2/20 기기를 사용하여 측정되었다. OTR 데이터는 표 8에 나타나 있다.Oxygen permeability (OTR) was measured using a Mocon Ox-Tran® 2/20 instrument at 30 ° C. under dry conditions. OTR data is shown in Table 8.
예 14: 박편화된 질석을 함유하는 차단 층으로 코팅된 물품의 제조Example 14 Preparation of an article coated with a barrier layer containing flaky vermiculite
리튬 폴리실리케이트와 마이크로라이트(등록상표) 963 플러스+ 등급의 분산된 질석(40 중량%의 코팅 고형물이 리튬 폴리실리케이트임)을 함유하는 수성 콜로이드 현탁액이 예 13에 제공되는 제법에 따라 제조되었다. BOPP 필름 샘플은 예 13에 기술된 절차에 따라, 코팅을 위해 제조되었고, 1 중량%의 PHS-Li 용액으로 프라임되었으며, 폴리실리케이트/질석 코팅으로 코팅되었다.An aqueous colloidal suspension containing lithium polysilicate and Microlite® 963 plus + grade of dispersed vermiculite (40 wt.% Of the coating solid is lithium polysilicate) was prepared according to the formulation provided in Example 13. BOPP film samples were prepared for coating, primed with 1 wt% PHS-Li solution, and coated with a polysilicate / vermiculite coating, according to the procedure described in Example 13.
산소 투과율이 몇 개의 상대 습도에서 한 개의 대표적 필름에 대하여 측정되었다. OTR은 먼저 건조 조건에서, 다음에는 상대 습도가 증가되었을 때 측정되었다. 필름은 각 측정 사이에 샘플 챔버(chamber)에서 꺼내지지 않았다. 90% 상대 습도에서의 테스트가 끝났을 때, 샘플 챔버는 건조 조건으로 복귀하고, OTR이 다시 측정되었다. OTR 결과가 표 9에 나타나 있다.Oxygen transmission was measured for one representative film at several relative humidity. OTR was measured first under dry conditions and then when relative humidity was increased. The film was not taken out of the sample chamber between each measurement. At the end of the test at 90% relative humidity, the sample chamber returned to dry conditions and the OTR was measured again. OTR results are shown in Table 9.
예 15: 박편화된 질석을 함유한 차단 층으로 코팅된 물품의 제조Example 15: Preparation of an article coated with a barrier layer containing flaky vermiculite
리튬 폴리실리케이트와 마이크로라이트(등록상표) 963 플러스+ 등급의 분산된 질석(10 중량%의 코팅 고형물은 리튬 폴리실리케이트임)을 함유하는 수성 콜로이드 현탁액이 예 13에서 제공되는 제법에 따라 제조되었다. BOPP 필름 샘플이 예 13에서 기술된 절차에 따라, 코팅을 위해 제조되었고, 1 중량1%의 PHS-Li 용액으로 프라임되었으며, 폴리실리케이트/질석 코팅으로 코팅되었다.An aqueous colloidal suspension containing lithium polysilicate and Microlite® 963 plus + grade dispersed vermiculite (10 wt.% Of the coating solids is lithium polysilicate) was prepared according to the formulation provided in Example 13. BOPP film samples were prepared for coating, primed with 1 wt.% PHS-Li solution, and coated with a polysilicate / vermiculite coating, following the procedure described in Example 13.
OTR이 서로 다른 상대 습도에서 한 개의 대표 필름에 대하여 측정되었다. OTR은 먼저 건조 조건에서 측정되고, 이어서 증가된 상대 습도에서 측정되었다. 필름은 각 측정 사이에 샘플 챔버에서 꺼내지 않았다. 90% 상대 습도에서의 테스트가 끝났을 때, 샘플 챔버는 건조 조건으로 복귀하고, OTR이 다시 측정되었다. OTR 결과가 표 10에 나타나 있다.OTR was measured for one representative film at different relative humidity. OTR was first measured at dry conditions and then at increased relative humidity. The film was not taken out of the sample chamber between each measurement. At the end of the test at 90% relative humidity, the sample chamber returned to dry conditions and the OTR was measured again. OTR results are shown in Table 10.
예 16: 역방향 그라비어 코팅 공정에 의한 프라이머와 차단 코팅 용액의 도포Example 16: Application of Primer and Barrier Coating Solutions by Reverse Gravure Coating Process
리튬 폴리실리케이트/분산된 질석 용액은 표 11에 나타난 양을 사용하고, 예 13에서 기술된 공정을 사용해서 제조되었다. BOPP 필름은 인라인(in-line) 코로나 처리와 함꼐 여러 단계 역방향 그라비어 롤 코팅기를 거쳐서, PHS-Li{0.1% Dynol(등록상표) 604 계면 활성제를 함유} 또는 PVOH 중 한 가지의 프라이머 층을 도포하고 건조한 다음, 리튬 폴리실리케이트/분산된 질석 코팅 용액을 도포하고, 역방향 그라비어 코팅 공정을 사용하여 코팅될 때 건조되었다.Lithium polysilicate / dispersed vermiculite solution was prepared using the amounts shown in Table 11 and using the process described in Example 13. The BOPP film is subjected to a multi-stage reverse gravure roll coater with in-line corona treatment to apply a primer layer of either PHS-Li {containing 0.1% Dynol® 604 surfactant} or PVOH. After drying, lithium polysilicate / dispersed vermiculite coating solution was applied and dried when coated using a reverse gravure coating process.
OTR은 건조 조건 하의 30℃에서 모콘 옥스-트란(등록상표) 2/20 기기를 사용하여 측정되었다. OTR 데이터가 표 11에 나타나 있다.OTR was measured using a Mocon Ox-Tran® 2/20 instrument at 30 ° C. under dry conditions. OTR data is shown in Table 11.
예 17: 역방향 그라비어 코팅 공정에 의한 PVOH 프라이머와 차단 코팅 용액의 도포Example 17 Application of PVOH Primer and Barrier Coating Solution by Reverse Gravure Coating Process
1% 고형물을 가진 PVOH 프라이머는 19 kg의 물에 190 g의 PVOH(Mv = 31,000 - 50,000, 98 - 99% 가수분해)를 75℃로 가열시키면서 용해시킴으로써 제조되었다. 상기 PVOH 용액은 냉각되었고 고 밀도의 폴리에틸렌(HDPE) 시약병(carboy)으로 옮겨졌으며, 계속 교반하면서 19 g의 다이놀(등록상표) 604 계면 활성제와 19 g의 제나폴(등록상표) UD050 계면 활성제를 첨가했다. 1% PVOH, 0.1% 다이놀(등록상표) 604 계면 활성제, 및 0.1% 제나폴(등록상표) UD050 계면 활성제를 함유한 프라이머 용액의 표면 장력은 26.8 dynes/cm이었다.PVOH primers with 1% solids were prepared by dissolving 190 g of PVOH (Mv = 31,000-50,000, 98-99% hydrolysis) in 19 kg of water with heating to 75 ° C. The PVOH solution was cooled and transferred to a high density polyethylene (HDPE) reagent bottle (carboy) with 19 g of Dynol® 604 surfactant and 19 g of Xenapol® UD050 surfactant under constant stirring. Added. The surface tension of the primer solution containing 1% PVOH, 0.1% Dinol® 604 surfactant, and 0.1% Xenapol® UD050 surfactant was 26.8 dynes / cm.
x = 0.5, y = 3.64인 화학식 (Li2O)x(K2O)1-x(SiO2)y인 일련의 리튬-칼륨 코폴리실리케이트 차단 코팅 용액이 예 9에서 개시된 방법에 의해 고형물 함량이 3%, 6%, 9%, 12% 및 15%가 되도록 제조되었다.A series of lithium-potassium copolysilicate barrier coating solutions of the formula (Li 2 O) x (K 2 O) 1-x (SiO 2 ) y where x = 0.5, y = 3.64 was solids content by the method disclosed in Example 9. To 3%, 6%, 9%, 12% and 15%.
상기 프라이머는 역방향 그라비어 코팅에 의해 공장에서 코로나 처리된 면의 트레스파판(등록상표) FND 20 BOPP 필름{0.002cm(0.8 mil) 두께}에 추가 코로나 처리 없이 도포되었다. 프라이머 용액은 BOPP 필름을 매우 잘 적신다. 세라믹 코팅된 그라비어 실린더는 실린더 축에 대해 60°회전된 레이저로 새겨진 패턴, 인치 당 220개의 라인, 및 1 평방 인치 당 100 억 입방 미크론의 셀 체적을 가졌다. 프라이머 용액은 500 피트/분(152.4 m/min)의 선 속도(line speed)로 도포되었고, 50 피트 공기 부유 건조기(air flotation dryer)에서 최대 55℃로 건조되었다.The primer was applied to the Trespapan® FND 20 BOPP film {0.002 cm (0.8 mil) thick) of cotton corona treated at the factory by reverse gravure coating without additional corona treatment. The primer solution soaks the BOPP film very well. The ceramic coated gravure cylinder had a laser engraved pattern rotated 60 ° about the cylinder axis, 220 lines per inch, and a cell volume of 10 billion cubic microns per square inch. The primer solution was applied at a line speed of 500 feet / minute (152.4 m / min) and dried up to 55 ° C. in a 50 feet air flotation dryer.
리튬-칼륨 코폴리실리케이트 차단 코팅도 선 속도가 200 피트/분(61.0 m/min)이라는 점만 제외하고 위와 동일한 역방향 그라비어 코팅 변수를 사용하여 PVOH로 프라임된 BOPP 필름에 도포되었다.Lithium-potassium copolysilicate barrier coating was also applied to the BOPP film primed with PVOH using the same reverse gravure coating parameters above except that the line speed was 200 feet / minute (61.0 m / min).
OTR은 모콘 옥스-트란(등록상표) 2/20 기기를 사용하여 23℃와 50%의 상대 습도에서 측정되었다. OTR 데이터는 표 12에 나타나 있다.OTR was measured at 23 ° C. and 50% relative humidity using a Mocon Ox-Tran® 2/20 instrument. OTR data is shown in Table 12.
예 18: 역방향 그라비어 코팅 공정을 통한 살균제 함유 PVOH 프라이머 용액의 도포Example 18 Application of Fungicide-Containing PVOH Primer Solution Through a Reverse Gravure Coating Process
카톤(Kathon)(등록상표) LX 살균제(1.5% 용액, Rohm and Hass)를 함유한 1% 고형물을 가진 PVOH 프라이머가 18.772 kg의 물에 190 g의 PVOH(Mv = 31,000-50,000, 98 - 99% 가수분해)를 70℃로 가열하며 용해시킴으로써 제조되었다. PVOH 용액은 여과, 냉각되어 고 밀도의 폴리에틸렌(HDPE) 시약병으로 옮겨졌으며, 이어 계속 교반하면서 19 g의 다이놀(등록상표) 604 계면 활성제, 19 g의 제나폴(등록상표) UD050 계면 활성제 및 0.75 g의 카톤(등록상표) LX 살균제를 첨가했다.A PVOH primer with 1% solids containing the Katton® LX fungicide (1.5% solution, Rohm and Hass) was 190 g of PVOH (Mv = 31,000-50,000, 98-99% in 18.772 kg of water). Hydrolysis) to dissolve while heating to 70 ° C. The PVOH solution was filtered, cooled and transferred to a high density polyethylene (HDPE) reagent bottle, followed by 19 g of Dynol® 604 surfactant, 19 g of Xenapol® UD050 surfactant and 0.75 with continued stirring. g Carton® LX fungicide was added.
x = 0.5, y = 3.64인 화학식 (Li2O)x(K2O)1-x(SiO2)y의 12% 고형물을 가진 리튬-포타슘 코폴리실리케이트 차단 코팅 용액이 예 9에서 기술된 방법을 통해 제조되었다.A lithium-potassium copolysilicate barrier coating solution with 12% solids of the formula (Li 2 O) x (K 2 O) 1-x (SiO 2 ) y where x = 0.5, y = 3.64 is described in Example 9. Was prepared through.
프라이머는 역방향 그라비어 코팅을 통해 트레스파판(등록상표) FND 20 BOPP 필름{0.002cm(0.8 mil) 두께}에 도포되었다. 공장에서 코로나 처리되었던 필름의 면이 추가적인 코로나 처리 없이 프라임되었다. 세라믹 코팅된 그라비어 실린더는 실린더 축으로부터 60°회전된 레이저로 새겨진 패턴과, 인치 당 220 개의 라인 및 1 평방 인치 당 100 억 입방 미크론의 셀 체적을 가졌다. 프라이머 용액은 500 피트/분(152.4 m/min)의 선 속도로 도포되었고, 50 피트 공기 부유 건조기로 최대 55℃에서 건조되었다.The primer was applied to Trespapan® FND 20 BOPP film {0.002 cm (0.8 mil) thick) via reverse gravure coating. The side of the film that was corona treated at the factory was primed without further corona treatment. The ceramic coated gravure cylinder had a laser engraved pattern rotated 60 ° from the cylinder axis and 220 lines per inch and a cell volume of 10 billion cubic microns per square inch. The primer solution was applied at a linear speed of 500 feet / minute (152.4 m / min) and dried at up to 55 ° C. with a 50 feet air suspension dryer.
리튬-칼륨 코폴리실리케이트 차단 코팅은, 셀 체적이 1 평방 인치 당 150 억 입방 미크론이고 선 속도가 200 피트/분(61.0 m/min)이라는 점을 제외하고 동일한 역방향 그라비어 코팅 변수를 사용하여 PVOH 프라임된 BOPP 필름에 도포되었다.Lithium-potassium copolysilicate barrier coatings are PVOH prime using the same reverse gravure coating parameters except that the cell volume is 15 billion cubic microns per square inch and the line speed is 200 feet / minute (61.0 m / min). To the BOPP film.
OTR은 모콘 옥스-트란(등록상표) 2/20 기기를 사용하여 측정되었다. 필름 롤에서 나온 샘플에 대한 4 번의 측정은 23℃와 50%의 상대 습도에서 18 ± 2 cm3/[m2 day atm]의 OTR 값을 나타냈다.OTR was measured using a Mocon Ox-Tran® 2/20 instrument. Four measurements on samples from the film rolls showed an OTR value of 18 ± 2 cm 3 / [m 2 day atm] at 23 ° C. and 50% relative humidity.
예 19: 역방향 그라비어 코팅 공정에 의한 PVOH 프라이머 용액 도포의 비교 예Example 19: Comparative Example of PVOH Primer Solution Application by Reverse Gravure Coating Process
PVOH 프라이머는 4000 g의 탈이온수에 80 g의 PVOH(Mv = 85,000-146,000, 98-99% 가수분해)를 85℃로 가열하면서 용해시킴으로써 제조되었다. PVOH 용액은 뜨거운 상태에서 주름 접힌 거름종이를 통해 여과되었다. 냉각 후에 4000 g의 탈이온수를 계속 교반시키면서 첨가하였고, 이어서 1.6 g의 제나폴(등록상표) UD050 계면 활성제를 첨가하였다. 1% PVOH 및 0.02% 제나폴(등록상표) UD050 계면 활성제를 함유한 프라이머 용액의 표면 장력은 28.0 ± 0.2 dynes/cm였다.PVOH primers were prepared by dissolving 80 g of PVOH (Mv = 85,000-146,000, 98-99% hydrolysis) in 4000 g of deionized water while heating to 85 ° C. The PVOH solution was filtered through pleated manure paper while hot. After cooling 4000 g of deionized water was added with constant stirring followed by 1.6 g of Zenapol® UD050 surfactant. The surface tension of the primer solution containing 1% PVOH and 0.02% Xenapol® UD050 surfactant was 28.0 ± 0.2 dynes / cm.
PVOH 프라이머는 역방향 그라비어 코팅에 의해 트레스파판(등록상표) FND 20 BOPP 필름{0.002cm(0.8 mil)의 두께}에 도포되었다. 공장에서 코로나 처리된 필름의 면은 추가 코로나 처리 없이 프라임되었다. 세라믹 코팅된 그라비어 실린더는 실린더 축에 대해 60°회전된 레이저로 새겨진 패턴과, 1 인치당 220 개의 선 및 1 평방 인치 당 100 억 입방 미크론의 셀 체적을 가졌다. 프라이머 용액은 150 피트/분(45.7 m/min)의 선 속도로 도포되었고, 50 피트 공기 부유 건조기로 최대 80℃에서 건조되었다.PVOH primers were applied to Trespapan® FND 20 BOPP film {thickness of 0.002 cm (0.8 mil)} by reverse gravure coating. The side of the corona treated film at the factory was primed without further corona treatment. The ceramic coated gravure cylinder had a laser engraved pattern rotated 60 ° about the cylinder axis, and 220 lines per inch and a cell volume of 10 billion cubic microns per square inch. The primer solution was applied at a linear speed of 150 feet / minute (45.7 m / min) and dried at up to 80 ° C. with a 50 feet air suspension dryer.
프라이머 용액은 건조기에 들어가기 전에 BOPP 필름으로부터 철저하게 액체가 제거되어서, 대부분 코팅되지 않았지만 PVOH 입자로 장식된 프라임 필름을 생성했다.The primer solution was thoroughly liquid removed from the BOPP film prior to entering the dryer, resulting in a prime film largely uncoated but decorated with PVOH particles.
예 20: 역방향 그라비어 코팅 공정에 의한 PVOH 프라이머 용액 도포의 비교 예Example 20: Comparative Example of PVOH Primer Solution Application by Reverse Gravure Coating Process
PVOH 프라이머는 4000 g의 탈이온수에 80 g의 PVOH(Mv = 31,000 - 50,000, 99% 가수분해)를 70℃로 가열하면서 용해시킴으로써 제조되었다. 냉각 후에 4000 g의 탈이온수를 계속 교반하면서 첨가하였고, 이어서 8 g의 다이놀(등록상표) 604 계면 활성제를 첨가하였다. 1% PVOH 및 0.1% 다이놀(등록상표) 604 계면 활성제를 함유한 프라이머 용액은 25.8 ± 0.1 dynes/cm의 표면 장력을 가졌다. 시약병 안에 있는 프라이머의 표면 위에 분산되지 않은 다이놀(등록상표) 604 계면 활성제 방울이 축적된 것을 확인할 수 있었다.PVOH primers were prepared by dissolving 80 g of PVOH (Mv = 31,000-50,000, 99% hydrolysis) in 4000 g of deionized water while heating to 70 ° C. After cooling 4000 g of deionized water was added with constant stirring followed by 8 g of Dinol® 604 surfactant. The primer solution containing 1% PVOH and 0.1% Dynol® 604 surfactant had a surface tension of 25.8 ± 0.1 dynes / cm. An undispersed Dinol® 604 surfactant drop accumulated on the surface of the primer in the reagent bottle.
PVOH 프라이머는 역방향 그라비어 코팅에 의해 트레스파판(등록상표) FND 20 BOPP 필름{0.002cm(0.8 mil)의 두께}에 도포되었다. 공장에서 코로나 처리된 필름의 면은 추가 코로나 처리 없이 프라임되었다. 세라믹 코팅된 그라비어 실린더는 실린더 축에 대해 60°회전된 레이저로 새겨진 패턴과, 1 인치 당 220 개의 선 및 1 평방 인치 당 100 억 입방 미크론의 셀 체적을 가졌다. 프라이머 용액은 150 피트/분(45.7 m/min)의 선 속도로 도포되었고, 50 피트 공기 부유 건조기로 최대 80℃에서 건조되었다.PVOH primers were applied to Trespapan® FND 20 BOPP film {thickness of 0.002 cm (0.8 mil)} by reverse gravure coating. The side of the corona treated film at the factory was primed without further corona treatment. The ceramic coated gravure cylinder had a laser engraved pattern rotated 60 ° about the cylinder axis, and 220 lines per inch and a cell volume of 10 billion cubic microns per square inch. The primer solution was applied at a linear speed of 150 feet / minute (45.7 m / min) and dried at up to 80 ° C. with a 50 feet air suspension dryer.
PVOH 프라이머 용액은 BOPP 필름을 잘 적시지만, 궁극적으로 그라비어 실린더에 적셔지지 않은 자국을 형성하고, 이것은 다이놀(등록상표) 604 계면 활성제의 분산되지 않은 방울 때문인 것으로 보인다. 이것은 차단 코팅 용액의 이후 계속적인 도포를 방해했다.The PVOH primer solution wets the BOPP film well, but ultimately forms unmarked marks in the gravure cylinder, which appears to be due to undispersed drops of Dinol® 604 surfactant. This prevented subsequent subsequent application of the barrier coating solution.
본 발명의 많은 변경 및 변형은 위와 동일한 명세서에 포함되며 당업자에게 자명할 것으로 여겨진다. 본 발명의 조성물 및 공정에 대한 이러한 변경 및 변형은 첨부된 청구범위의 범위에 포함되는 것으로 여겨진다. Many modifications and variations of the present invention are included in the same specification as above and will be apparent to those skilled in the art. Such changes and modifications to the compositions and processes of the invention are considered to be within the scope of the appended claims.
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