барьерные покрытия для пленок и структур
| Классы МПК: | C09D7/12 прочие добавки C09D5/02 эмульсионные краски C08J7/04 покрытие B32B27/20 наполнителей, пигментов, веществ, содействующих тиксотропии |
| Автор(ы): | КРАВИТЦ Ховард С. (US), ЛЕВИТТ Фред (US) |
| Патентообладатель(и): | НАНОПЭК, ИНК. (US) |
| Приоритеты: |
подача заявки:
2007-04-30 публикация патента:
10.12.2011 |
Изобретение относится к покрытым пленкам и формованным изделиям, содержащим покрытия, композиции для покрытий, которые широко применяются в упаковочных материалах. Покрытая пленка включает в себя несущую пленку, которая выбрана из группы, включающей полиэтилентерефталат, гликолевый сложный полиэфир (PET-G), найлон, биаксиально ориентированный полипропилен, ориентированный полипропилен, литой полипропилен, полистирол, полиэтилен, поливинилхлорид, полимолочную кислоту (PLA), полигидроксиалканоат (РНА), поливинилхлорид и бумагу; и покрытие, по меньшей мере, на одной поверхности несущей пленки, содержащее (а) вермикулит; (b) полимер, способный к образованию пленки, выбранный из полигидроксильного полимера и уретансодержащего полимера; (с) диспергатор для вермикулита в полимере, причем указанный диспергатор несет отрицательный заряд; и (d) сшивающий агент. Также изобретение относится к способу стабилизации суспензии, содержащей вермикулит, от воздействия сдвига, включающий в себя объединение смеси, содержащей один или несколько сшивающих агентов, полимер, способный к образованию пленки, воду и диспергатор для вермикулита, несущий отрицательный заряд. Технический результат - улучшение барьерных свойств. 5 н. и 19 з.п. ф-лы, 3 табл.
Формула изобретения
1. Покрытая пленка, включающая в себя:
несущую пленку, которая выбрана из группы, включающей полиэтилентерефталат, гликолевый сложный полиэфир (PET-G), найлон, биаксиально ориентированный полипропилен, ориентированный полипропилен, литой полипропилен, полистирол, полиэтилен, поливинилхлорид, полимолочную кислоту (PLA), полигидроксиалканоат (РНА), поливинилхлорид и бумагу; и
покрытие, по меньшей мере, на одной поверхности несущей пленки, содержащее:
(a) вермикулит;
(b) полимер, способный к образованию пленки, выбранный из полигидроксильного полимера и уретансодержащего полимера;
(c) диспергатор для вермикулита в полимере, причем указанный диспергатор несет отрицательный заряд; и
(d) сшивающий агент.
2. Покрытая пленка по п.1, в которой полигидроксильная композиция представляет собой поливиниловый спирт.
3. Покрытая пленка по п.1, в которой вермикулит обладает коэффициентом формы, равным, по меньшей мере, 5000.
4. Покрытая пленка по п.1, в которой количество вермикулита составляет от 5 до 65 мас.% от общей массы полимера и сшивающего агента.
5. Покрытая пленка по п.1, в которой диспергатор представляет собой ксилолсульфонат натрия, карбонат циркония и аммония, анионный полиэтиленовый воск, натриевую соль полиаспарагиновой кислоты, анионный карнаубский воск или их смеси.
6. Покрытая пленка по п.1, в которой сшивающий агент представляет собой этандиаль, циклический конденсат глиоксаля мочевины, карбонат циркония и аммония или их смеси; причем указанный сшивающий агент присутствует в количестве от 0,1 до 50 мас.% от массы указанного полимера, способного к образованию пленки.
7. Покрытая пленка по п.1, которая дополнительно включает в себя герметизирующую пленку, контактирующую с покрытием.
8. Покрытая пленка по п.7, в которой герметизирующая пленка содержит полиэтилен или полипропилен.
9. Покрытая пленка по п.1, имеющая компоненты, которые являются утвержденными FDA или утверждаемыми FDA для прямого и/или непрямого контакта с продуктами питания.
10. Композиция для получения покрытия на пленке, включающая в себя:
(a) воду;
(b) вермикулит, суспендированный в ней;
(c) полимер, способный к образованию пленки;
(d) диспергатор для вермикулита в полимере, причем указанный диспергатор несет отрицательный заряд; и
(е) сшивающий агент.
11. Композиция по п.10, в которой полимер включает в себя полигидроксильный полимер, уретансодержащий полимер.
12. Композиция по п.10, в которой полимер представляет собой поливиниловый спирт.
13. Композиция по п.10, в которой вермикулит обладает коэффициентом формы, равным, по меньшей мере, 5000.
14. Композиция по п.10, в которой диспергатор представляет собой ксилолсульфонат натрия, карбонат циркония и аммония, анионный полиэтиленовый воск, натриевую соль полиаспарагиновой кислоты, анионный карнаубский воск или их смеси.
15. Композиция по п.10, в которой количество вермикулита, выраженное как массовый процент в отношении к полигидроксильному спирту и сшивающему агенту, составляет от 5 до 65%.
16. Композиция по п.10, в которой сшивающий агент представляет собой этандиаль, циклический конденсат глиоксаля мочевины, карбонат циркония и аммония или их смеси; причем указанный сшивающий агент присутствует в количестве от 0,1 до 50 мас.% от массы указанного полимера, способного к образованию пленки.
17. Формованное тело с покрытием, включающее в себя:
формованное тело; и
покрытие, содержащее:
(a) вермикулит;
(b) полимер, способный к образованию пленки;
(c) диспергатор для вермикулита в полимере, причем указанный диспергатор несет отрицательный заряд; и
(d) сшивающий агент.
18. Формованное тело с покрытием по п.17, где полимер включает в себя полигидроксильный полимер или уретансодержащий полимер.
19. Формованное тело с покрытием по п.17, где полигидроксильный полимер представляет собой поливиниловый спирт.
20. Способ получения покрытия на несущей пленке, включающий в себя:
смешение водной суспензии вермикулита с раствором, содержащим (а) полимер, включающий в себя полигидроксильный полимер или уретансодержащий полимер;
(b) сшивающий агент для образования второй суспензии, и (с) диспергатор для вермикулита в полимере, причем указанный диспергатор несет отрицательный заряд, с образованием второй суспензии, и
нанесение покрытия на несущую пленку с помощью указанной второй суспензии,
где несущая пленка представляет собой полиэтилентерефталат, найлон, биаксиально ориентированный полипропилен, ориентированный полипропилен, полиэтилен, поливинилхлорид, полигидроксиалканоат, полимолочную кислоту или бумагу.
21. Способ по п.20, в котором полигидроксильный полимер представляет собой поливиниловый спирт.
22. Способ по п.20, дополнительно включающий в себя нанесение герметизирующей пленки на поверхность покрывающей пленки.
23. Способ стабилизации суспензии, содержащей вермикулит, от воздействия сдвига, включающий в себя объединение смеси, содержащей:
(a) один или несколько сшивающих агентов;
(b) полимер, способный к образованию пленки;
(c) воду; и
(d) диспергатор для вермикулита, несущий отрицательный заряд, с указанной суспензией, содержащей вермикулит.
24. Способ по п.23 в котором указанный сшивающий агент представляет собой этандиаль, циклический конденсат глиоксаля мочевины, карбонат циркония и аммония или их смеси; причем указанный сшивающий агент присутствует в количестве от 0,1 до 50 мас.% от массы указанного полимера, способного к образованию пленки.
Описание изобретения к патенту
РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
По данной заявке испрашивается приоритет в соответствии с предварительной патентной заявкой США № 60/746074, поданной 1 мая 2006.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Изобретение относится к барьерному покрытию, содержащему вермикулит, пленкам и формованным изделиям, содержащим подобные покрытия, и к способам получения подобных покрытий, пленок и изделий.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Барьерные покрытия широко применяются в упаковочных материалах для предотвращения прохождения молекулы или композиции проникающего вещества, особенно для предотвращения контакта между содержимым упаковки и проникающим веществом. Улучшение барьерных свойств является важной задачей для изготовителей пленок, продаваемых для защиты продуктов, таких как продукты питания, косметика, сельскохозяйственные химикаты и фармацевтические препараты. Вредные проникающие химикаты, представляющие интерес, включают кислород, углекислый газ, водяной пар, ароматические и алифатические углеводороды, промышленные отходы, неприятные запахи, посторонние запахи, дым, пестициды, токсичные материалы, а также вещества, загрязняющие окружающую среду, и примеси в воздухе. Является желательным применение типичных пластичных материалов, потому что они недороги. Однако пластики являются проницаемыми для кислорода до такой степени, что количество проникающего кислорода намного выше, чем в случае металлического или стеклянного материала, применяемых в производстве баночных консервов или при розливе в бутылки, или фольги, применяемой с бумагой для упаковки суповых смесей и сухих закусок, которые все обладают проницаемостью для кислорода, практически равной нулю.
Барьерные покрытия могут также служить для (а) удерживания газа внутри упаковки - например, газа, применяемого для модифицированных атмосферных упаковок, или гелия, удерживаемого внутри воздушных шаров; (b) удерживания влаги внутри упаковки так, чтобы содержимое не обезвоживалось; или (с) удерживания запаха внутри упаковки, где запахи могут быть дорогостоящими компонентами. Во всех этих случаях барьер сохраняет упакованное содержимое.
Барьерные свойства являются результатом как структуры, так и состава материала. Характер структуры, т.е. кристаллическая или аморфная природа материала, присутствие слоев или покрытий, может влиять на барьерные свойства. Барьерное свойство многих материалов можно увеличить посредством применения жидкокристаллической или самоупорядоченной молекулярной технологии, посредством аксиально ориентированных материалов, таких как пленка из этилена и винилового спирта, или посредством биаксиально ориентированных нейлоновых пленок и посредством применения других полезных структур. Внутренняя полимерная структура может быть кристаллической или упорядоченной до известной степени для увеличения сопротивления проницаемости проникающего вещества. Можно выбирать для пластичных или бумажных упаковочных покрытий материал, который предотвращает поглощение проникающего вещества барьерной поверхностью, и можно выбирать материал для предотвращения переноса проникающего вещества через барьер. Как правило, проницаемость зависит от концентрации и температуры. Проницаемость также является функцией давления, когда существует градиент между атмосферным давлением и структурой, окруженной покрывающей пленкой, и т.д., например, воздушные шары (положительное давление) и вакуумная упаковка (отрицательное давление).
Полагают, что проницаемость через полимерное покрытие является многоступенчатым явлением. Прежде всего, за столкновением молекул проникающего вещества, такого как кислород, с полимером следует их сорбция в полимер. Проникающее вещество мигрирует через полимерную матрицу вдоль случайной траектории, и в конце концов проникающее вещество выделяется из полимера. Процесс достигает равновесия (химическая концентрация и давления) на обеих сторонах покрытия. Проникающая способность типичной молекулы через упаковочную пленку является функцией скорости диффузии и растворимости молекулы. Скорость диффузии измеряет, как быстро происходит перенос молекулы через пленку, и она относится к легкости, с которой молекула проникающего вещества движется внутри полимера. Растворимость относится к концентрации или общему количеству проникающего вещества, которое может присутствовать в пленке. Диффузия и растворимость являются важными мерами для характеристик барьерного покрытия. Перенос паров через упаковочные пленки может происходить посредством капиллярного течения или активированной диффузии. Капиллярное течение включает проникновение небольших молекул через отверстия малого диаметра или микроскопические каналы пористой среды, которая, как правило, является нежелательной особенностью барьерного покрытия. Активированная диффузия вызывает растворение проникающего вещества в эффективно непористой среде, диффузию через пленку под градиентом концентрации и выделение из поперечной поверхности при более низкой концентрации. Несколько факторов определяют способность молекулы проникающего вещества проникать через барьерное покрытие, включая размер, форму и химическую природу проникающего вещества, физические и химические свойства полимера и взаимодействия между проникающим веществом и полимером.
Известны различные прозрачные пластичные материалы, обладающие неудовлетворительными газобарьерными свойствами. Пленки, состоящие из термопластичной смолы, ориентированные пленки из полипропилена, полиэфира, полиамида или тому подобного, обычно обладают превосходными механическими свойствами, теплостойкостью, прозрачностью и т.п. и широко применяются в качестве упаковочных материалов. Однако когда эти пленки применяются для упаковки продуктов питания или других товаров, они являются неудовлетворительными в плане высоких барьерных требований к кислороду и другим газам. Типичные барьерные материалы представляют собой однократный слой полимера, двойной слой совместно экструдированной или ламинированной полимерной пленки, покрытую однослойную или двухслойную либо многослойную пленку, обладающую одним или несколькими покрытиями на поверхности или обеих поверхностях. Наиболее широко применяемыми барьерными полимерами для упаковки продуктов питания являются сополимеры этилена и винилового спирта ( EVON
), сополимеры этилена и винилацетата (
EVA
) и тройные сополимеры поливинилиденхлорида (
PVDC
), которые имеют известную стойкость к проникновению газов, отдушек, ароматов и растворителей. PVDC также имеет известную стойкость к влаге. Сополимерные смолы EVON являются доступными в широком разнообразии сортов, обладающих различающимися концентрациями этилена. Так как содержание EVON увеличивается относительно содержания полиэтилена, увеличиваются барьерные свойства к газам, отдушкам и растворителям. Смолы EVON обычно применяются посредством совместной экструзии или ламинирования с полиолефинами, такими как полиэтилен и полипропилен, в качестве структурных и/или уплотняющих слоев, и с нейлоном, полиэтилентерефталатом (
PET
), полимолочной кислотой (
PLA
) или полигидроксиалканоатом (
PHA
) в качестве структурных слоев. Эмульсии PVDC наносятся в виде ротационных глубоких покрытий микронной толщины на различные основные пленочные структуры, такие как РЕТ, нейлон, полипропилен, полимолочная кислота (
PLA
) или полигидроксиалканоат (
PHA
). Другие барьерные технологии включают металлизацию с помощью тонких покрытий алюминия на различных основных пленочных структурах с применением вакуумного отложения. Коммерчески доступны умеренные барьерные полимерные материалы, такие как пленки из монослойного полиэтилентерефталата, полиметилпентена и поливинилхлорида (
PVC
).
Были получены и другие барьерные пленки с очень тонкими, полученными с помощью осаждения из плазменного пара слоями оксидов кремния или алюминия (толщиной в несколько нанометров) на основные пленки и сформованные полимерные структуры.
Другая барьерная технология включает применение абсорберов кислорода или поглотителей, которые применяются в полимерных покрытиях или объемных полимерных материалах. Можно ввести в барьерные системы металлические восстановители, такие как соединения железа и порошковый оксид или металлическую платину, которые поглощают кислород посредством преобразования его в стабильный оксид внутри пленки. Также разработаны неметаллические поглотители кислорода, и они предназначены для облегчения проблем, связанных с металлом или металлическим вкусом или запахом. Подобные системы включают соединения, включающие аскорбиновую кислоту и различные соли и металлоорганические соединения, которые обладают природным сродством к кислороду. Подобные молекулы абсорбируют молекулы кислорода во внутреннюю полимерную химическую структуру, удаляя кислород из внутреннего или закрытого пространства упаковочных материалов. Подобные материалы являются дорогостоящими, и в некоторых случаях присутствие опасных химических антиоксидантов ограничивает их применение.
Другой способ улучшения газобарьерных свойств включает диспергирование неорганического материала в смоле. Полимерные покрытия микронной толщины включают дисперсии наночастиц глин, таких как монтмориллонит, гекторит, слюда, натриевая тетракремниевая слюда, натриевый тэннолит и вермикулит, в различных водорастворимых или эмульгированных полимерах. Например, монтмориллонит, гекторит, натриевую тетракремниевую слюду или натриевый тэннолит можно смешать с поливиниловым спиртом. Аналогично, известны смеси поливинилового спирта и полиакриловой кислоты с этими глинами. Для предотвращения агрегирования частиц глины или вермикулита или осаждения их из раствора во время смешения с подобными полимерами их необходимо предварительно тщательно обработать, например, уксусной кислотой или глицином. Кроме того, трудно сохранить частицы вермикулита в суспензии.
Наконец, распространенными являются попытки создать барьер посредством прямого добавления частиц различных глин в экструдированные и раздувные термопластичные пленки и сформованные изделия, но они дают только ограниченные улучшения в барьерной непроницаемости по отношению к значительному улучшению при применении вышеупомянутых содержащих глины покрытий.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В некоторых вариантах осуществлений изобретение касается покрытых пленок, включающих в себя основную пленку; и покрытие, по меньшей мере, на одной поверхности основной пленки, содержащее:
(а) вермикулит;
(b) полимер, способный к образованию пленки;
(с) диспергатор (или комбинацию диспергаторов) для вермикулита в полимере, причем указанный диспергатор (диспергаторы) несет отрицательный заряд; и
(d) сшивающий агент.
Предпочтительные полимеры, способные к образованию пленок, включают полигидроксильный полимер, уретансодержащий полимер, каучук и PVDC. В некоторых предпочтительных вариантах осуществлений уретан или каучук следует применять в водной эмульсии. В некоторых вариантах осуществлений PVDC следует применять в форме эмульсии.
Подходящие каучуки включают полихлоропрен, бутилкаучук и нитрильный каучук. В определенных вариантах осуществлений полигидроксильная композиция представляет собой поливиниловый спирт. В другом варианте осуществления полигидроксильный полимер, который можно применять, представляет собой полимер поливинилового спирта и этиленвинилового спирта (PVOH/EVON).
Некоторый предпочтительный вермикулит обладает коэффициентом формы (отношение длины к высоте) более чем 5000 и предпочтительно более чем 10000. В некоторых вариантах осуществлений количество вермикулита составляет от 5 до 65 мас.% от общей массы полимера и сшивающего агента.
В изобретении можно применять множество различных диспергаторов. Подходящие диспергаторы включают ксилолсульфонат натрия, карбонат циркония и аммония, анионный полиэтиленовый воск, натриевую соль полиаспарагиновой кислоты, анионный карнаубский воск или их смеси.
В некоторых вариантах осуществлений сшивающий агент представляет собой этандиаль, циклический конденсат глиоксаля мочевины, карбонат циркония и аммония или их смеси.
Изобретение также применимо к разнообразным несущим пленкам. Эти пленки включают полиэтилентерефталат, гликолизированный сложный полиэфир (PET-G), нейлон, биаксиально ориентированный полипропилен, ориентированный полипропилен, литой полипропилен, полистирол, полиэтилен, поливинлхлорид, полимолочную кислоту (PLA), полигидроксиалканоат (РНА) и поливинилхлорид. Изобретение также применимо к другим субстратам, таким как бумага.
В некоторых вариантах осуществлений пленки, изделия и тому подобное согласно изобретению включают герметизирующую пленку, контактирующую с покрытием. В некоторых вариантах осуществлений герметик покрывает по существу все покрытие. Подходящие герметизирующие пленки включают полиэтилен, различные формы полипропилена, полимолочную кислоту и полигидроксиалканоат. Эти пленки включают вариации композиций, такие как полиэтилен низкой плотности (LDPE) и полиэтилен высокой плотности (HDPE).
В некоторых вариантах осуществлений пленки, изделия и композиции по изобретению являются полезными в области упаковки продуктов питания, напитков, медикаментов, косметики и других чувствительных к воздуху материалов. В определенных предпочтительных вариантах осуществлений компоненты представляют собой утвержденные FDA или утверждаемые FDA, компоненты для прямого и непрямого контакта с продуктами питания, медикаментами или тому подобным.
Изобретение также относится к композициям, включающим в себя (а) воду; (b) вермикулит, суспендированный в ней; (с) полимер, способный к образованию пленки; (d) по меньшей мере, один диспергатор для вермикулита в полимере, причем указанный диспергатор несет отрицательный заряд; и (е) по меньшей мере один сшивающий агент.
В других вариантах осуществлений изобретение касается формованных объектов с покрытием, где покрытие включает в себя: (а) вермикулит; (b) полимер, способный к образованию пленки; (с) по меньшей мере один диспергатор для вермикулита в полимере, причем указанный диспергатор несет отрицательный заряд; и (d) по меньшей мере один сшивающий агент.
В иных вариантах осуществлений изобретение относится к промышленным изделиям, включающим в себя по меньшей мере один ламинат, причем указанный ламинат включает в себя: (а) вермикулит; (b) полимер, способный к образованию пленки; (с) по меньшей мере один диспергатор для вермикулита в полимере, причем указанный диспергатор несет отрицательный заряд; и (d) по меньшей мере один сшивающий агент.
Еще в одних других вариантах осуществлений изобретение затрагивает способы получения композиции покрытой пленки, включающие в себя:
- смешение водной суспензии вермикулита с раствором, включающим в себя (а) полимер, включающий в себя полигидроксильный полимер, уретансодержащий полимер, каучук или PVDC; (b) по меньшей мере один диспергатор или смесь диспергаторов и (с) по меньшей мере один сшивающий агент для образования второй суспензии; и
- нанесение субстрата с помощью указанной второй суспензии.
Изобретение также относится к способам стабилизации суспензии, включающей в себя вермикулит, от сдвига, включающим в себя применение одного или нескольких сшивающих агентов, в смеси, дополнительно содержащей: (а) вермикулит; (b) полимер, способный к образованию пленки; и (с) один диспергатор для вермикулита, причем указанный диспергатор несет отрицательный заряд.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЛЛЮСТРАТИВНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЙ
Изобретение затрагивает покрытые пленки и изделия, композиции для подобных покрытий и способы покрытия субстрата, где покрытие включает в себя вермикулит; полимер, способный к образованию пленки; диспергатор (диспергаторы) для вермикулита в полимере, причем указанный диспергатор (диспергаторы) несет отрицательный заряд, и сшивающий агент (агенты). Следует отметить, что в некоторых вариантах осуществлений большая часть сшивающего агента взаимодействует с полимером, способным к образованию пленки.
В некоторых вариантах осуществлений реагент может выполнять более чем одну функцию. Например, карбонат циркония и аммония является как диспергатором, так и сшивающим агентом для PVOH.
В некоторых вариантах осуществлений субстрат является основной пленкой. Изобретение применимо к многочисленным основным пленкам. Например, композицию барьерного покрытия можно нанести на различные выдувные, отлитые, экструдированные и т.д. пленки или изделия, изготовленные из полимерных материалов, выбираемых из полиэтилентерефталата ( PET
); биаксиально ориентированного полипропилена (
BOPP
) и ориентированного пропилена (
OPP
); отлитого полипропилена, полиэтилена (
PE
), включая полиэтилен высокой плотности (
HDPE
), полиэтилен низкой плотности (
LDPE
) и линейный полиэтилен низкой плотности (
LLDPE
); поливинилхлорида (
PVC
); полистирола (
PS
), биаксиально ориентированного полистирола и разрыхленного полистирола (
EPS
); полиэтилентерефталатгликоля (
PET-G
); этиленвинилацетата (
EVA
); этиленвинилового спирта (
EVON
); полигидроксиалканоата (
PHA
), полимолочной кислоты (
PLA
) и других, таких как сополимеры акрилонитрила, бутадиена и стирола; акриловые полимеры, такие как полиметилметакрилат, поли-н-бутилакрилат, сополимер этилена и акриловой кислоты, сополимер этилена и метакрилата; целлофан, производные целлюлозы, такие как ацетат целлюлозы, пропионат ацетата целлюлозы, бутират ацетата целлюлозы и триацетат целлюлозы; фторполимеры, включая политетрафторэтилен (например, тефлон, зарегистрированная торговая марка фирмы DuPont), сополимеры этилена и тетрафторэтилена, сополимеры тетрафторэтилена и пропилена, поливинилфторидные полимеры; полиамиды, такие как нейлон-6 и нейлон-6,6, включая биаксиально ориентированный нейлон; поликарбонаты; сложные полиэфиры, такие как поли(этилен-со-терефталат), поли(этилен-со-1,4-нафталиндикарбоксилат), поли(бутилен-со-терефталат); полиимидные материалы; виниловые пленки, включая сополимеры винилхлорида и винилацетата, поливинилиденхлорид, поливиниловый спирт (
PVOH
), сополимеры винилхлорида и винилидендихлорида; и специализированные пленки, включая полисульфон, полифениленсульфид, полифениленоксид, жидкие кристаллические сложные эфиры, кетоны простых эфиров и т.п.
Пленка представляет собой плоский участок полимерной (например, пластичной) смолы без подложки, толщина которого намного меньше, чем его ширина или длина. Пленки, как правило, рассматриваются как объекты, которые обладают толщиной 0,25 мм или менее, в типичном случае от 0,01 до 0,20 мм. По толщине слой может колебаться в пределах от приблизительно 0,20 мм до нескольких см, типично от 0,3 до 3 мм. Пленки и слои можно применять отдельно или в комбинации с другим слоем, тканью или структурными звеньями благодаря ламинированию, совместной экструзии или покрытию. Важные свойства включают условный предел прочности при растяжении, относительное удлинение при разрыве, жесткость, прочность на отрыв (раздир) и стойкость; оптические свойства, такие как мутность, прозрачность; химическую стойкость, такую как водопоглощение и пропускание различных проникающих материалов, включая водяной пар и другие проникающие вещества; электрические свойства, такие как диэлектрическая проницаемость; и свойства стабильности, включая усадку, растрескивание, погодостойкость и т.д. Полимерные материалы можно формировать в пленку с применением разнообразных способов, включая раздувную экструзию полимера, линейную биаксиально ориентированную экструзию пленки, и путем отливания расплавленной полимерной смолы, мономерной или полимерной дисперсии (в водном или органическом растворителе). Эти способы являются хорошо известными процедурами изготовления. Специалисты могут разработать полимер для конкретного конечного применения посредством регулирования молекулярной массы (в качестве измерения молекулярной массы полимерной промышленностью выбран индекс расплава - индекс расплава обратно пропорционален молекулярной массе, плотности и кристалличности).
Композицию барьерного покрытия по изобретению можно также нанести на формованное тело, которое может представлять собой литое изделие или изделие, изготовленное посредством литья под давлением или выдувным формованием (такое как бутылки и другие укупорочные средства), формованием листовых термопластов (например, поддоны) или холодной штамповкой (например, поддоны). Для литья расплавленную полимерную смолу или дисперсию мономера обычно получают из полиэтилена или полипропилена. Иногда отливают нейлон, сложный полиэфир и PVC. Для рулонного покрытия дисперсии акрилового уретана и PVDC и др. на водной основе полимеризуют до оптимальной степени кристалличности и молекулярной массы до нанесения покрытия. Композицию покрытия по изобретению можно также нанести на бутылки и поддоны, которые обычно изготавливают из PET, полипропилена и полистирола. Дополнительно пленку можно применять в качестве пленочного укупурочного средства на жестком пластичном контейнере. Подобные контейнеры могут обладать треугольной, круглой, квадратной или другими формами поперечного сечения, с плоским дном и открытым верхом. Дополнительно изобретение можно применять в формировании дутых упаковок, складных типов оболочек, баков, поддонов, укупорочных крышек и тому подобных изделий защитных оболочек. Примеры использования включают, но не ограничиваются ими, бутылки, поддоны, крышки, пробки, перчатки и презервативы.
Часто два или более полимерных материалов соединяют способом совместной экструзии для изготовления специальных продуктов из пленки или листов, приспособленных для конкретного конечного применения. Один или несколько видов полимеров в двух или более слоях расплава расплавляют в отдельных экструдерах и соединяют вместе в отдельной головке для совместной экструзии, наслаивающей отдельные экструдаты вместе в отдельную пленку, чтобы получить готовую пленку с разнообразными свойствами, производными от единичных слоев. Слои различных полимеров или смол можно комбинировать посредством параллельной экструзии различных полимеров. Пленку можно переработать традиционным образом или ее можно ориентировать после охлаждения. Пленки могут содержать различные добавки, такие как антиоксиданты, теплостабилизаторы, стабилизаторы УФ-излучения, добавки, понижающие трение, наполнители и антиадгезивы.
Альтернативно при другом пленочном способе слои накладываются вместе посредством ламинирования. Еще другие структуры могут являться комбинацией экструзии поверх твердой пленки и совместной экструзии поверх твердой пленки.
Помимо пленки композицию барьерного покрытия изобретения можно также нанести на изделие из бумаги, ткани, волокон или другого изготовленного материала. Например, барьерное покрытие можно нанести на разнообразные упаковочные формы для упаковки разнообразных изделий. Например, изделия можно упаковать полностью в сумку или мешочек из бумаги, ткани или другого изготовленного материала, который покрыт барьерным покрытием по изобретению. Бумажные продукты включают любое изготовленное изделие, часть которого включает в себя бумагу, покрытую в соответствии с изобретением.
Покрытый бумажный продукт можно изготовить полностью из бумаги или частично из бумаги. Изобретение охватывает бумажные продукты, изготовленные или из одного слоя, или из многих слоев, например, бумажного ламината или ламината бумаги и пластика. В подобных конструкциях пластичные покрытия обычно экструдируют на бумагу; глины обычно представляют собой суспензии, которые наносят на бумагу с помощью устройства для нанесения покрытий в виде ножа (лезвие поверх бумаги с определенным зазором и давлением). Покрытие можно наносить на одну или обе стороны. Существуют бумажные продукты, которые являются покрытыми (глиной или полимером) так, что композицию изобретения можно нанести поверх покрытия из глины или полимера.
Бумажные продукты, которые разработаны для приема пищевых продуктов, обычно следует располагать так, чтобы покрытия не входили в контакт с пищевыми продуктами. В данном случае между пищевым продуктом и покрывающим слоем располагается слой герметика.
Другие бумажные продукты для обработки композицией по изобретению или изготовленные из бумаги, обработанной в соответствии с изобретением, включают коробки с хозяйственным мылом, контейнеры для сушки листов ткани и промышленные оберточные материалы. Контейнеры для пищевых продуктов, которые также можно обработать композицией по изобретению, включают любой оберточный материал, мешок, коробку, чашку и другой бумажный продукт, способный к покрытию, удерживанию или сохранению пищевого продукта, горячего или холодного, мокрого или сухого, как, например, в числе прочего, обертки для гамбургеров, обертки для конфет, коробки для пиццы и круп, приправ, суповых смесей, кофе, специй и мешочки для картофельных чипсов, арахиса и кормов для домашних животных.
Изобретение особенно выгодно применяется для защиты продукта от загрязнения со стороны источников проникающих веществ снаружи упаковочного материала, защищая продукты питания от загрязнения ароматическими и алифатическими углеводородами, фтороуглеводородами, чернилами и остатками упаковочного материала, выхлопами от транспортировки и других двигателей внутреннего сгорания и т.д. Аналогично этому изобретение можно выгодно применять для предотвращения испарения определенных ароматов из упаковки (особенно дорогостоящих ароматов), обычно применяемых в разнообразных потребительских продуктах, таких как ароматные бумажные продукты, бруски мыла, ароматные продукты для душа, очистители, смягчители тканей, детергенты и сухие отбеливатели, дезинфицирующие средства. Изобретение можно также нанести на упаковку для приправ, специй, кофе и тому подобного.
Продукты питания являются наиболее традиционным материалом, нуждающимся в защите от внешнего загрязнения. Далее, разнообразные материалы необходимо паковать в барьерные материалы, предотвращающие улетучивание из упаковки запаха материала, что приводит к существенной потере важных ароматических составляющих из упаковочных материалов, снижая ценность продукта. Далее, пищевые запахи могут легко пропускаться разнообразными упаковочными материалами, привлекая вредителей в виде насекомых и грызунов. Важные запахи, требующие существенных барьеров, включают запахи, производимые кофе, готовыми к употреблению крупами, замороженной пиццей, какао или другими продуктами из шоколада, соусами и супами в виде сухих смесей, закусками (такими как картофельные или кукурузные чипсы, сушки, крекеры и попкорн), печеными пищевыми продуктами, ароматами масла или масла с запахом, мясные продукты, в частности ароматы масла и масла с запахом, применяемого для изготовления попкорна в микроволновой печи в бумажных контейнерах для возможного приготовления в микроволновой печи, фруктами и орехами и т.д. В случае сухих кормов для домашних животных (такие как корма для собак и кошек и т.д.) можно также извлечь пользу из изобретения, так как оно часто является важным для предотвращения улетучивания неприятного запаха в окружающую среду - в магазине и дома.
В других вариантах осуществлений желательно удерживать конкретный газ внутри изготовленного изделия, такой как гелий, внутри надувного шара или инертный газ, такой как азот или аргон, внутри упаковки. Материалы, которые легко окисляются, такие как реакционноспособные химические реагенты, можно паковать в контейнере, в котором атмосфера окружающей среды заменена на инертную атмосферу, и изобретение служит для исключения кислорода и сохранения содержимого упаковки (включая инертную атмосферу).
Композиции барьерных покрытий по изобретению можно нанести на пленку или другое изготовленное изделие, применяя любое количество способов нанесения, включая стержень Мейера; способы обратной глубокой печати, прямой глубокой печати, ротационной глубокой печати и обратной ротационной глубокой печати; флексографию, щелевую головку и способы напыления; способы микроглубокой печати; способы покрытия с помощью валков, такие как способы покрытия с помощью двухвалкового ударного приспособления; способ обратного покрытия трехвалкового ударного приспособления с нижней подачей и подобные; способы покрытия с помощью ножа или лезвия; способы покрытия с помощью щелевой головки; способы покрытия с помощью окунания; способы покрытия с помощью штанги и их комбинации, а также другие технологии, хорошо известные в технике. Когда субстрат представляет собой пленку или лист, способ нанесения покрытия предпочтительно включает в себя нанесение раствора композиции барьерного покрытия на поверхность субстрата с последующим высушиванием раствора. Дополнительное нагревание в ходе ламинирования или экструзии покрытия способствует дополнительному отверждению покрытия. Толщина слоя покрытия может варьироваться в зависимости от вида субстрата и желательных барьерных свойств и в некоторых вариантах осуществления предпочтительно составляет при высыхании приблизительно 10 мкм или менее, более предпочтительно приблизительно 1 мкм или менее. Однако не существует нижнего предела, и в некоторых вариантах осуществления толщина составляет предпочтительно 10 нм или более 50 нм, 100 нм, 200 нм, 500 нм или более для получения эффективных газобарьерных свойств в определенных вариантах осуществлений.
Если только не ухудшаются полезные эффекты изобретения, композиция барьерного покрытия может содержать различные добавки, такие как поглотители или блокаторы ультрафиолетовых лучей, красители, антиоксиданты, антипирены и тому подобное. В некоторых предпочтительных вариантах осуществлений эти добавки обладают средним размером частиц в интервале нанометра или менее (например, антипирен в виде коллоидной сурьмы, УФ-барьер в виде наноразмерных диоксида титана и оксида цинка).
Подходящие антипирены включают галоген-углеводороды, такие как бромированный простой полидифениловый эфир (PBDE), хлорированные полибифенилы (PCB), производные хлорэндиковой кислоты (такие как дибутилхлорэндат и диметилхлорэндат), органофосфаты, броморганические соединения и хлорорганические соединения. Можно также использовать подходящие неорганические соединения. Они включают гидроксид алюминия, гидроксид магния, галогенсодержащие соединения фосфора, красный фосфор, триоксид сурьмы, пентоксид сурьмы, соединения бора (такие как бораты) и соли тетракисгидроксиметилфосфония. Дополнительные соединения включают парафины, бромированные полибифенилы (РВВ), простой пентабромдифениловый эфир, (пентаBDE), простой октабромдифениловый эфир (октаBDE), простой декабромдифениловый эфир (декаBDE), гексабромциклододекан (HBCD), три-о-крезилфосфат, трис(2,3-дибромпропил)фосфат (TRIS), бис(2,3-дибромпропил)фосфат и трис(1-азиридинил)фосфин оксид (ТЕРА). Выбор конкретного антипирена следует проводить на основании совместимости и желательных свойств.
Можно применять любые подходящие поглотители ультрафиолетовых лучей. Эти материалы включают оксиды титана, циркония, церия и оксид титана с примесью олова (такие как диоксид титана, диоксид циркония, диоксид церия, оксид олова и индия) и тому подобные.
Кроме вышеупомянутых добавок можно использовать дополнительные анионные соединения. Можно использовать любую композицию, которая несет отрицательный заряд и придает кроющей композиции полезное свойство. Подобные соединения включают углеродные нанотрубки с функциональными группами. Подходящие функциональные группы включают разнообразные традиционные органические функциональные группы (такие как группы карбоновых кислот), а также неорганические группы (такие как анионные магнитные частицы или TiO2 с анионными функциональными группами). Обзор некоторых возможных нанотрубок с функциональными группами можно найти в Ebbesen, J. Phys. Chem. Sol. 1996; 57(6-8):951-5 и Rakov, Chemistry of Carbon Nanotubes In: Gorotsi Y, издание Nanomaterials Handbook, Boca Raton, FL: CRC Press; 2006, p. 105-75.
Дополнительные анионные добавки включают соединения, такие как TiO2, наполненный анионным компонентом, каолиновые глины, анионные краски и красители, оксид алюминия и кислоты, содержащие фосфор. Следует отметить, что дополнительный анионный компонент может включать анионные формы добавок, обсужденных в данном документе, или их анионные варианты с функциональными группами.
Изобретение включает изготовленные изделия, в которых либо покрытие, либо пленки впоследствии ламинируют с дополнительной герметизирующей пленкой или с помощью экструзии покрывают герметизирующими полимерами. Герметик можно нанести любыми средствами, известными в технике. Герметик может быть однослойным, или он может быть многослойным. В некоторых вариантах осуществлений герметик предпочтительно выбирают из группы, состоящей из полиэтилена (включая линейный полиэтилен низкой плотности и т.д.), полипропилена и сополимера этилена и винилацетата (EV ацетат), полимолочной кислоты ( PLA
), полигидроксиалканоата (
PHA
) или их смесей.
Из других глин предпочтительными являются пластины вермикулита из-за их высокого коэффициента формы. Эти пластины вермикулита предпочтительно имеют толщину от 1 до 3 нанометров и обладают размерами поверхности (длиной и/или шириной) от 10 до 30 микрон. Высокие коэффициенты формы позволяют многочисленным пластинам удерживаться на месте параллельно или почти параллельно плоскости покрытия и внутри тонких слоев покрытия и в то же время иметь достаточную ширину для образования извилистой траектории для прохождения молекул, таких как молекулы кислорода. Анионный полимер на не полимерном соединении применяется для диспергирования и сохранения дисперсии вермикулитовой глины. Частицы вермикулита отрицательно заряжены на их поверхности и положительно заряжены на их краях. Без применения диспергатора частицы вермикулита агломерируют и осаждаются в растворе полимера. Применение анионных диспергаторов преодолевает необходимость длительной обработки частиц вермикулита уксусной кислотой или глицином, как описано в других патентах и литературе, чтобы функционализировать пластины, так чтобы они не агломерировали.
Подходящие диспергаторы включают соединения, которые несут отрицательный заряд для рассеивания вермикулита. Некоторые подходящие соединения включают анионные полимеры. Подобные анионные полимеры включают анионный полимер на основе воды, такой как анионный карнаубский воск, парафиновый воск или полиэтиленовый воск. Другие диспергаторы представляют собой фрагменты небольших молекул, таких как ксилолсульфонат натрия, карбонат циркония и аммония и натриевая соль полиаспарагиновой кислоты. В одном варианте осуществления эти диспергаторы применяются в массовом соотношении диспергатора к вермикулиту в интервалах от приблизительно 0,02 до приблизительно 1,0, предпочтительно от приблизительно 0,04 до приблизительно 0,5. В некоторых вариантах осуществлений можно использовать смесь диспергаторов.
Подходящие полимеры, применяемые в композициях, включают полимеры, способные к образованию пленок. Пленки можно образовать посредством накатки или наложения полимера (или раствора или суспензии полимера) на поверхность и предоставления ей возможности образовать пленку. Подобные пленки можно образовать с применением нагревания или без него. Пленки можно образовать в присутствии растворителя для полимера или при его отсутствии.
Полимеры по изобретению можно подавать в кроющую композицию либо чистыми, либо в растворе. В некоторых вариантах осуществлений раствор представляет собой водный раствор. В других вариантах осуществлений можно применять неводный растворитель. Неводные растворители включают спирты (такие как метанол, этанол и изопропанол), диметилсульфоксид, ацетон, метилэтилкетон (МЕК) и углеводороды.
В некоторых вариантах осуществлений полимеры можно подавать в форме эмульсии. Уретановый полимер представляет собой один подобный пример. Другой пример пригодной эмульсии основан на поливинилиденхлориде (PVDC). Следует также отметить, что многие каучуки, упомянутые на всем протяжении данной заявки, можно также подавать в форме эмульсий, например, бутиловые, нитрильные, стирольные (SBR), эпихлоргидриновые, хлоропреновые, акриловые каучуки и подобные. В некоторых эмульсиях интервал сухого остатка составляет от низких процентных содержаний (обычно несколько процентов) до более обычно высоких процентных содержаний, равных до 55-60 мас.%. В некоторых вариантах осуществлений PVDC составляет 55-60 мас.% и уретан составляет 40 и более мас.%. В каждом из этих случаев растворы можно разбавлять (в некоторых случаях до 5-10 мас.%), чтобы допустить оптимальную обработку и нанесение покрытия.
Хотя в покрытии можно применять широкое разнообразие полимеров, их барьерные свойства будут варьироваться в зависимости от композиции. Следует отметить, что введение полимеров, которые обладают хорошими барьерными свойствами, отсутствующими в имеющихся на данный момент покрытиях, обычно улучшает барьерные свойства на несколько порядков величины. Однако если смола сама не является хорошим барьером, барьер настолько не улучшится.
В изобретении можно применять любой полимер, который образует пленку с желательными свойствами. Некоторые предпочтительные полимеры включают полигидроксильный полимер, уретаны и каучуки. Подходящие полигидроксильные полимеры включают поливиниловый спирт (PVOH) и сополимер этилена и винилового спирта (EVOH) и их смеси. Один предпочтительный PVOH представляет собой высокогидролизованный PVOH, который является более кристаллическим по природе, чем низкогидролизованный PVOH. Высокогидролизованный PVOH является более кристаллическим и, следовательно, обладает лучшей целостностью (определяемой как лучшее сопротивление газовому переносу) при более высоких уровнях относительной влажности.
PVOH обычно получают посредством гидролиза поливинилацетата. В этой реакции ацетатные группы поливинилацетата замещаются спиртовыми группами благодаря реакции гидролиза. Чем больше ацетатных групп, которые замещаются, тем выше гидролиз смолы PVOH. Например, в гидролизованной на 95% смоле PVOH приблизительно 5% ацетатных групп остаются неизменными. Аналогично в гидролизованной на 99% смоле PVOH приблизительно 1% ацетатных групп остаются неизменными. В настоящем изобретении можно применять PVOH различных степеней гидролиза. В некоторых случаях степень гидролиза больше или равна 90%, 95% или 99%.
Можно применять любой природный или синтетический каучук, который дает желательные свойства. Подходящие каучуки включают полихлоропрен, бутилкаучук, акриловый каучук и нитрильный каучук. Другие синтетические каучуки включают каучуки, производные от изопрена, бутадиена, SBR (бутадиен-стирольный каучук), изобутен/изопрен и EPDM (этилен-пропилен-бутадиеновый каучук).
Специалистам хорошо известны уретановые полимеры. Подходящие уретановые полимеры включают полимеры, способные к образованию водных дисперсий.
Содержащие уретан полимеры включают полиуретаны, полученные технологиями, известными в технике. В некоторых вариантах осуществлений полиизоцианатное соединение (ароматическое и алифатическое) взаимодействует с соединением, обладающим двумя или более реакционноспособными концевыми атомами водорода. В некоторых вариантах осуществлений изоцианат представляет собой диизоцианат. В некоторых вариантах осуществлений изоцианаты с тремя или более функциональными группами можно использовать отдельно или в смесях с диизоцианатами. В некоторых вариантах осуществлений предпочтительными являются алифатические изоцианаты.
Подходящие соединения с реакционноспособными концевыми атомами водорода включают полиолы, такие как полиэтиленгликоль, полипропиленгликоль и сложный полиэфиргликоль. Эти соединения могут взаимодействовать с изоцианатным соединением либо в присутствии, либо в отсутствие катализаторов.
В некоторых вариантах осуществлений уретаны могут обладать полярными участками, присоединенными к ним, для способствования совместимости с водой. Подобные участки включают группы карбоновой кислоты, простого эфира, сульфогруппы, группы сульфония, сульфгидрила и аммония. См., например, патентную заявку № WO 98/03860.
В некоторых вариантах осуществлений полимер можно образовать на месте. Уретан, например, можно получить посредством взаимодействия полиизоцианата с подходящими соединениями с образованием уретановых связей. Подобные соединения могут быть полезными в различных конечных применениях, таких как адгезивы (например, двухкомпонентный адгезив).
В некоторых предпочтительных вариантах осуществлений полимеры могут быть сшитыми. Можно применять любой подходящий сшивающий агент, который обеспечивает желательные свойства. Примеры сшивающих агентов включают этандиаль (например, Glyoxal 40 от Clairant Corporation), конденсат глиоксаля циклической мочевины (например, SunRez 700) и карбонат циркония и аммония. В некоторых вариантах осуществлений количество сшивающего агента составляет от 0,1 до 50% по отношению к массе полимера, способного к образованию пленки.
В некоторых вариантах осуществлений кроющая композиция включает в себя водную дисперсию. В некоторых вариантах осуществлений массовое процентное содержание сухого остатка составляет 0,5-10%. В других вариантах осуществлений массовое процентное содержание сухого остатка составляет 3-8% или 4-6%.
Изобретение иллюстрируется посредством следующих примеров, которые предназначены для иллюстрации, а не для ограничения.
Пример 1
Порцию PVOH с концентрацией, равной 10%, получали посредством растворения 100 граммов Celvol 107 (Celvol является торговой маркой Celanese Corporation) в 900 граммах деионизированной воды при 200°F (93,3°С). К смеси добавляли метилпарабен в количестве 0,1 массового процента от массы Celvol, или 0,1 грамма для предотвращения образования микробов. Раствор нагревали в течение 20 минут до тех пор, пока все количество PVOH и метилпарабена не растворялось. Позже раствор охлаждали и фильтровали через сито размером 200 меш для удаления твердых примесей. Проверяли концентрацию с применением ручного рефрактометра и регулировали, чтобы учесть воду, испарившуюся в ходе стадии растворения. Испарившуюся воду заменяли деионизированной водой так, чтобы показание рефрактометра составляло 11,5 BRIX (на основании известного соотношения показания BRIX к концентрации, показание, равное 11,5 BRIX, соответствует концентрации в воде сухого остатка PVOH, равной 10%).
Взвешивали чашку, содержащую 15,5 грамма 10% раствора Celvol 107. К 10% раствору Celvol 107 добавляли дополнительные 24,8 грамма деионизированной воды. К этой смеси добавляли шесть десятых одного грамма анионного карнаубского воска Michem 62125AM (Michem является торговой маркой Michelman, Inc.). Смесь осторожно перемешивали в течение 5 секунд. К смеси PVOH и воска добавляли 5,0 граммов Microlite 963 (Microlite является торговой маркой W.R. Grace & Co. - Conn., а Microlite 963 представляет собой суспензию вермикулита в воде с концентрацией 7,5 мас.%). Смесь перемешивали в течение 5 секунд для диспергирования частиц вермикулита. Наблюдали заметное завихрение частиц, указывающее на выравнивание пластинок, так как вихревое движение выравнивало поверхности пластинок параллельно потоку смеси. К этой смеси добавляли 2,0 грамма Glyoxal 40 L от Clairant Corporation (Glyoxal 40 L является обозначением продукта, применяемым Clairant для этандиаля). Смесь осторожно перемешивали в течение 5 секунд. У смеси все еще проявлялось заметное завихрение частиц, указывающее, что сохраняется сингулярность пластинок. Общая масса раствора составляла 47,9 грамма.
Покрытие, описанное выше, имело содержание сухого остатка 6,0 мас.% или 5,0 объемных %, принимая расчетную (сухую) массовую плотность покрытия, равную 1,2 г/см3. Это покрытие разбавляли до 3,0% сухого остатка с помощью дополнительных 47,9 грамма деионизированной воды. Данный раствор наносили на пленку РЕТ калибра 48, обработанную коронным разрядом, с помощью #15 стержня Мейера. Из покрытия удаляли влагу посредством высушивания при 140°F (60°С) в течение одной минуты с помощью ручной воздушной сушилки. Покрытие дополнительно отверждали при 300°F (148,9°С) в течение 2 минут. Вычисляли, что толщина сухого барьерного покрытия составляла 0,95 микрон, исходя из концентрации в 3% и количества влажного покрытия, распределенного стержнем Мейера, в 38,1 микрон. Пленка РЕТ с покрытием обладала скоростью передачи кислорода ( OTR
), равной 0,004 см3/100 дюйм2/день/атмосфера при относительной влажности 0% при применении Ox-Tran 2/16 (Ox-Tran является зарегистрированной торговой маркой MOCON Corporation).
Пример 2
Порцию PVOH с концентрацией, равной 9,565%, получали посредством растворения 100 фунтов (45,4 кг) Celvol 107 (Celvol является торговой маркой Celanese Corporation) в 900 фунтах (408,2 кг) деионизированной воды при 190 до 205°F (87,8 до 96,1°С). К смеси добавляли метилпарабен в количестве 0,1 массового процента от массы Celvol, или 0,1 фунта (0,045 кг), для предотвращения образования микробов. Раствор нагревали в течение 45 минут до тех пор, пока все количество PVOH и метилпарабена не растворится. Позже раствор охлаждали и фильтровали через сито размером 80 меш для удаления твердых примесей. Проверяли концентрацию с применением ручного рефрактометра и регулировали для учета воды, испарившейся в ходе стадии растворения. Испарившуюся воду заменяли деионизированной водой так, чтобы показание рефрактометра составляло 11,0 BRIX (показание, равное 11,0 BRIX, соответствует концентрации PVOH, равной 9,565%, на основании известного соотношения показания BRIX к концентрации, где концентрация PVOH = 1,15х BRIX.)
Маточную смесь покрытия получали посредством смешивания 1805,8 грамма раствора PVOH с концентрацией 9,565% с 1510,9 грамма деионизированной воды. К этой смеси добавляли 37,6 грамма анионного карнаубского воска Michem 62125AM (Michem является торговой маркой Michelman, Inc.). Смесь осторожно перемешивали в течение 5 секунд. К этой смеси дополнительно добавляли 125,4 грамма Glyoxal 40 от Clairant Corporation (Glyoxal 40 L является обозначением продукта, применяемым Clairant для этандиаля). Эту смесь осторожно перемешивали в течение 10 секунд. Данную маточную смесь переносили в лабораторию за пределами производства вместе с отдельным контейнером, содержащим 313,5 грамма Microlite 963 (Microlite является торговой маркой W.R. Grace & Co. - Conn., и Microlite 963 представляет собой суспензию вермикулита в воде концентрацией 7,5 мас.%).
Сразу же на лабораторном участке маточную смесь и пластинки глины смешивали вместе и наносили на обработанную коронным разрядом пленку РЕТ калибра 92 с помощью устройства для нанесения покрытий для ротационной глубокой печати Nordmeccanica Labo Combi шириной 12 дюймов (0,3 м) с применением 110 линейной аналоговой гравировальной цилиндрической направляющей со скоростью 30 метров (98,4 фунта) за минуту. Ракельный нож входил в контакт с передней частью аналогового цилиндра для поддержания объема плотного покрытия, нанесенного на пленку. Покрытие высушивали, пропуская через непрерывную сушилку длиной 12 футов (3,7 метра) при 210°F (98,9°С). Массу полученного покрытия измеряли как 0,0055 грамма на 100 см2, или толщина 0,46 микрон, при применении расчетной плотности сухого покрытия, равной 1,2 г/см3. Полученная скорость передачи кислорода для этого покрытия при измерении составила 0,008 см3/100 дюйм2/день/атмосфера при относительной влажности 0% и 23°С при применении Ox-Tran 2/16 (Ox-Tran является зарегистрированной торговой маркой MOCON Corporation).
Пример 3
Покрытие, полученное в Примере 2, наносили на таком же устройстве для нанесения ротационной глубокой печати при применении таких же условий за исключением того, что вместо 110-линейного аналогового цилиндра применяли 200-линейный аналоговый цилиндр.
Массу полученного покрытия находили как 0,0036 грамма на 100 см2, что соответствует толщине 0,30 микрон при использовании расчетной плотности сухого покрытия, равной 1,2 г/см3. Полученная при измерении скорость передачи кислорода для этого покрытия составила 0,074 см 3/100 дюйм2/день/атмосфера при относительной влажности 0% и 23°С при применении Ox-Tran 2/16.
Пример 4
Порцию PVOH с концентрацией, равной 9,565%, получали посредством растворения 100 фунтов (45,4 кг) Celvol 107 (Celvol является торговой маркой Celanese Corporation) в 900 фунтах (408,2 кг) деионизированной воды при 190 до 205°F (87,8 до 96,1°С). К смеси добавляли метилпарабен в количестве 0,1 массового процента от массы Celvol, или 0,1 фунта (0,045 кг), для предотвращения образования микробов. Раствор нагревали в течение 45 минут до тех пор, пока все количество PVOH и метилпарабена не растворится. Позже раствор охлаждали и фильтровали через сито размером 80 меш для удаления твердых примесей. Проверяли концентрацию с применением ручного рефрактометра и регулировали для учета воды, испарившейся в ходе стадии растворения. Испарившуюся воду заменяли деионизированной водой так, чтобы показание рефрактометра составляло 11,0 BRIX (показание, равное 11,0 BRIX, соответствует концентрации PVOH, равной 9,565%, на основании известного соотношения показания BRIX к концентрации, где концентрация PVOH = 1,15х BRIX).
Маточную смесь покрытия получали посредством смешивания 6437 граммов раствора PVOH с концентрацией 9,565% с 9603 граммами деионизированной воды. К этой смеси добавляли 239 граммов анионного карнаубского воска Michem 62125AM (Michem является торговой маркой Michelman, Inc.). Смесь осторожно перемешивали в течение 20 секунд. К этой смеси дополнительно добавляли 797 граммов Glyoxal 40 от Clairant Corporation (Glyoxal 40 L является обозначением продукта, применяемым Clairant для этандиаля). Эту смесь осторожно перемешивали в течение 20 секунд. Данную маточную смесь помещали в контейнер емкостью 5 галлонов (18,9 л) и переносили во внешнее производственное помещение вместе с отдельным контейнером, содержащим 5 галлонов Microlite 963 (Microlite является торговой маркой W.R. Grace & Co. - Conn., и Microlite 963 представляет собой суспензию вермикулита в воде с концентрацией 7,5 мас.%).
Сразу же в производственном помещении маточную смесь из контейнера емкостью 5 галлонов и 1992,5 грамма пластинок глины смешивали вместе и помещали в резервуар рядом с устройством для ламинирования покрытий на основе воды Dri-Tec с шириной машины, равной 57 дюймов (1,4 м). Покрытие закачивали в резервуар с применением диафрагменного наноса на поддон, на котором 200-линейный аналоговый цилиндр был частично погружен в покрытие. Ракельный нож, прикрепленный к цилиндру, поддерживал правильное количество покрытия на цилиндре для переноса на пленку шириной 37 дюймов (0,94 м) калибра 48, обработанную коронным разрядом, до 50+ дин·см. Избыток покрытия с ракельного ножа падал на второй поддон ниже поддона, содержащего покрытие для аналогового цилиндра, и тек обратно к резервуару самотеком. Покрытие наносили на РЕТ пленку с машинной скоростью 400 футов (121,9 м) за минуту. Для улучшения однородности покрытия на пленке применяли гладкий стержень, вращающийся в противоположном направлении к движению пленки. Для высушивания покрытия применяли сушку длиной 25 футов (7,6 м) при 215°F (101,7°С). Массу полученного покрытия находили как 0,0026 грамма на 100 см2, что соответствует толщине 0,22 микрона при применении расчетной плотности сухого покрытия, равной 1,2 г/см3 . Полученная при измерении скорость передачи кислорода для этого покрытия составляла 0,21 см3/100 дюйм2/день/атмосфера при относительной влажности 0% и 23°С при применении Ox-Tran 2/16 (Ox-Tran является зарегистрированной торговой маркой MOCON Corporation).
Пример 5
Порцию PVOH с концентрацией, равной 10%, получали посредством растворения 100 граммов Celvol 107 (Celvol является торговой маркой Celanese Corporation) в 900 граммах деионизированной воды при 200°F (93,3°С). К смеси добавляли метилпарабен в количестве 0,1 массового процента от массы Celvol, или 0,1 грамма, для предотвращения образования микробов. Раствор нагревали в течение 20 минут до тех пор, пока все количество PVOH и метилпарабена не растворится. Позже раствор охлаждали и фильтровали через сито размером 200 меш для удаления твердых примесей. Проверяли концентрацию с применением ручного рефрактометра и регулировали для учета воды, испарившейся в ходе стадии растворения. Испарившуюся воду заменяли деионизированной водой так, чтобы показание рефрактометра составляло 11,5 BRIX (на основании известного соотношения показания BRIX к концентрации).
Взвешивали чашку, содержащую 15,5 грамма 10% раствора Celvol 107. К 10% раствору Celvol 107 добавляли дополнительные 23,8 грамма деионизированной воды. К этой смеси добавляли четыре десятых одного грамма Magnesium Elektron Inc. (MEI) Bacote 20 (Bacote 20 является торговой маркой для карбоната циркония и аммония фирмы MEI). Смесь осторожно перемешивали в течение 5 секунд. К смеси PVOH и Bacote 20 добавляли 5,0 граммов Microlite 963 (Microlite является торговой маркой W.R. Grace & Co. - Conn., и Microlite 963 представляет собой суспензию вермикулита в воде с концентрацией 7,5 мас.%). Смесь перемешивали в течение 5 секунд для диспергирования частиц вермикулита. Наблюдали заметное завихрение частиц, указывающее на выравнивание пластинок, так как вихревое движение выравнивало поверхности пластинок параллельно потоку смеси. К этой смеси добавляли 2,0 грамма Glyoxal 40 L от Clairant Corporation (Glyoxal 40 L является обозначением продукта, применяемым Clairant для этандиаля). Смесь осторожно перемешивали в течение 5 секунд. В смеси все еще проявлялось заметное завихрение частиц, указывающее, что сохраняется сингулярность пластинок. Общая масса раствора составляла 46,7 грамма.
Покрытие, описанное выше, имело содержание сухого остатка 6,0%. Это покрытие растворяли до 3,0% сухого остатка с помощью дополнительных 46,7 грамма деионизированной воды. Этот раствор наносили на пленку калибра 48, обработанную коронным разрядом, с помощью #15 стержня Мейера. Из покрытия удаляли влагу посредством высушивания при 140°F (60°С) в течение одной минуты. Далее покрытие отверждали при 300°F (148,9°С) в течение 2 минут. Вычисляли, что толщина сухого барьерного покрытия составляла 1,14 микрона, исходя из концентрации в 3% и количества влажного покрытия, распределенного стержнем Мейера, в 38,1 микрона. Пленка РЕТ с покрытием обладала скоростью передачи кислорода ( OTR
), равной 0,007 см3/100 дюйм2/день/атмосфера при относительной влажности 0% и 23°С при применении Ox-Tran 2/16 (Ox-Tran является зарегистрированной торговой маркой MOCON Corporation).
Пример 6
Порцию PVOH с концентрацией, равной 10%, получали посредством растворения 100 граммов Celvol Е (Celvol является торговой маркой Celanese Corporation) в 900 граммах деионизированной воды при 200°F (93,3°С). К смеси добавляли метилпарабен в количестве 0,1 массового процента от массы Celvol, или 0,1 грамма, для предотвращения образования микробов. Раствор нагревали в течение 20 минут до тех пор, пока все количество PVOH и метилпарабена не растворится. Позже раствор охлаждали и фильтровали через сито размером 200 меш для удаления твердых примесей. Проверяли концентрацию с применением ручного рефрактометра и регулировали для учета воды, испарившейся в ходе стадии растворения. Испарившуюся воду заменяли деионизированной водой так, чтобы показание рефрактометра составляло 11,5 BRIX (на основании известного соотношения показания BRIX к концентрации).
Взвешивали чашку, содержащую 15,5 грамма 10% раствора Celvol Е. К 10% раствору Celvol Е добавляли дополнительные 24,3 грамма деионизированной воды. К этой смеси добавляли две десятых одного грамма Magnesium Elektron Inc. (MEI) Bacote 20 (Bacote 20 является торговой маркой для карбоната циркония и аммония фирмы MEI). Смесь осторожно перемешивали в течение 5 секунд. К смеси PVOH и Bacote 20 добавляли 5,0 граммов Microlite 963 (Microlite является торговой маркой W.R. Grace & Co. - Conn., а Microlite 963 представляет собой суспензию вермикулита в воде с концентрацией 7,5 мас.%). Смесь перемешивали в течение 5 секунд для диспергирования частиц вермикулита. Наблюдали заметное завихрение частиц, указывающее на выравнивание пластинок, так как вихревое движение выравнивало поверхности пластинок параллельно потоку смеси. К этой смеси добавляли три десятых одного грамма анионного карнаубского воска Michem 62125AM (Michem является торговой маркой Michelman, Inc.). И, наконец, к этой смеси добавляли 2,0 грамма Glyoxal 40 L от Clairant Corporation (Glyoxal 40 L является обозначением продукта, применяемым Clairant для этандиаля). Смесь осторожно перемешивали в течение 5 секунд. В смеси все еще проявлялось заметное завихрение частиц, указывающее, что сохраняется сингулярность пластинок. Общая масса раствора составляла 47,3 грамма.
Покрытие, описанное выше, имело содержание сухого остатка 6,0 мас.% или 5,0 объемных %, принимая, что расчетная массовая плотность (сухого) покрытия составляет 1,2 г/см3. Это покрытие разбавляли до 3,0% сухого остатка с помощью дополнительных 47,3 грамма деионизированной воды. Данный раствор наносили на пленку РЕТ калибра 48, обработанную коронным разрядом, с помощью #15 стержня Мейера. Из покрытия удаляли влагу посредством высушивания при 140°F (60°С) в течение одной минуты. Далее покрытие отверждали при 300°F (148,9°С) в течение 2 минут. Вычисляли, что толщина сухого барьерного покрытия составляла 0,95 микрона, исходя из концентрации в 3% и количества влажного покрытия, распределенного стержнем Мейера, в 38,1 микрона. Пленка РЕТ с покрытием обладала скоростью передачи кислорода ( OTR
), равной 0,007 см3/100 дюйм2/день/атмосфера при относительной влажности 0% и 23°С при применении Ox-Tran 2/16 (Ox-Tran является зарегистрированной торговой маркой MOCON Corporation).
Пример 7
Порцию PVOH с концентрацией, равной 10%, получали посредством растворения 100 граммов Celvol 107 (Celvol является торговой маркой Celanese Corporation) в 900 граммах деионизированной воды при 200°F (93,3°С). К смеси добавляли метилпарабен в количестве 0,1 массового процента от массы Celvol, или 0,1 грамма, для предотвращения образования микробов. Раствор нагревали в течение 20 минут до тех пор, пока все количество PVOH и метилпарабена не растворится. Позже раствор охлаждали и фильтровали через сито размером 200 меш для удаления твердых примесей. Проверяли концентрацию с применением ручного рефрактометра и регулировали для учета воды, испарившейся в ходе стадии растворения. Испарившуюся воду заменяли деионизированной водой так, чтобы показание рефрактометра составляло 11,5 BRIX (на основании известного соотношения показания BRIX к концентрации).
Готовили несколько растворов (таблица 1) так же, как в Примере 6, но с различными количествами Glyoxal 40 L, где Glyoxal понижали от количества, показанного в примере 6, понижение заменяли такой же массой деионизированной воды. В этом способе общую массу каждого раствора поддерживали при 46,8 грамма.
| Таблица 1 | ||||||
| Образец # | PVOH, 10%, г | Деионизированная вода, г | Bacote 20, г | Microlite 963, г | Michem 62125AM, г | Glyoxal, г |
| 1 | 15,5 | 23,8 | 0,2 | 5,0 | 0,3 | 2,0 |
| 2 | 15,5 | 24,8 | 0,2 | 5,0 | 0,3 | 1,0 |
| 3 | 15,5 | 25,3 | 0,2 | 5,0 | 0,3 | 0,5 |
| 4 | 15,5 | 25,6 | 0,2 | 5,0 | 0,3 | 0,2 |
Взвешивали четыре чашки, содержащие 15,5 грамма 10% раствора Celvol 107. К каждому из 10% растворов Celvol 107 добавляли деионизированную воду. К каждой из этих смесей добавляли две десятых одного грамма Magnesium Elektron Inc. (MEI) Bacote 20 (Bacote 20 является торговой маркой для карбоната циркония и аммония фирмы MEI). Смеси осторожно перемешивали в течение 5 секунд. К каждой из смесей PVOH и Bacote 20 добавляли 5,0 грамма Microlite 963 (Microlite является торговой маркой W.R. Grace & Co. - Conn., и Microlite 963 представляет собой суспензию вермикулита в воде концентрацией 7,5 мас.%). Смеси перемешивали в течение 5 секунд для диспергирования частиц вермикулита. Наблюдали заметное завихрение частиц, указывающее на выравнивание пластинок, так как вихревое движение выравнивало поверхности пластинок параллельно потоку смеси. К этим смесям добавляли три десятых одного грамма анионного карнаубского воска Michem 62125AM (Michem является торговой маркой Michelman, Inc.). К этим смесям добавляли Glyoxal 40 L от Clairant Corporation (Glyoxal 40 L является обозначением продукта, применяемым Clairant для этандиаля) в соответствии с количеством, показанным в таблице 1, представленной в этом примере. Смесь осторожно перемешивали в течение 5 секунд. В смеси все еще проявлялось заметное завихрение частиц, указывающее, что сохраняется сингулярность пластинок. Общая масса каждого раствора составляла 46,8 грамма.
Все описанные покрытия содержали одинаковые количества PVOH и вермикулита Microlite. Каждое покрытие растворяли посредством добавления 15 граммов воды к 5 граммам каждого раствора. Затем эти растворы наносили на пленку РЕТ калибра 48, обработанную коронным разрядом, с помощью #15 стержня Мейера. Из покрытий удаляли влагу посредством высушивания при 140°F (60°С) в течение одной минуты. Далее покрытия отверждали при 300°F (148,9°С) в течение 2 минут. На основании процентного содержания сухого остатка в каждой композиции покрытий вычисляли толщины сухих барьерных покрытий с использованием этих концентраций вместе с постоянными количествами влажного покрытия, распределенного стержнем Мейера, в 38,1 микрона. Анализировали пленку РЕТ с покрытиями на скорость передачи кислорода ( OTR
) при относительной влажности 0% и 23°С при применении Ox-Tran 2/16 (Ox-Tran является зарегистрированной торговой маркой MOCON Corporation). Концентрации покрытий, толщины и значения OTR показаны в таблице 2.
| Таблица 2 | |||
| Образец # | Концентрация сухого остатка после растворения, % | Толщина покрытия, микрон | OTR, см3/100 дюйм2/день/атмосфера |
| 1 | 1,50 | 0,57 | 0,05 |
| 2 | 1,29 | 0,49 | 0,08 |
| 3 | 1,18 | 0,45 | 0,04 |
| 4 | 1,12 | 0,43 | 0,05 |
Пример 8
Порцию PVOH с концентрацией, равной 10%, получали посредством растворения 100 граммов Celvol 107 (Celvol является торговой маркой Celanese Corporation) в 900 граммах деионизированной воды при 200°F (93,3°С). К смеси добавляли метилпарабен в количестве 0,1 массового процента от массы Celvol, или 0,1 грамма, для предотвращения образования микробов. Раствор нагревали в течение 20 минут до тех пор, пока все количество PVOH и метилпарабена не растворится. Позже раствор охлаждали и фильтровали через сито размером 200 меш для удаления твердых примесей. Проверяли концентрацию с применением ручного рефрактометра и регулировали для учета воды, испарившейся в ходе стадии растворения. Испарившуюся воду заменяли деионизированной водой так, чтобы показание рефрактометра составляло 11,5 BRIX (на основании известного соотношения показания BRIX к концентрации).
Готовили несколько растворов так же, как в примере 6, но с различными количествами Glyoxal 40 L, где Glyoxal понижали от количества, показанного в примере 6, понижение заменяли такой же массой деионизированной воды. В этом способе общую массу каждого раствора поддерживали при 46,8 грамма.
| Таблица 3 | ||||||
| Образец # | PVOH, 10%, г | Деионизированная вода, г | Bacote 20, г | Microlite 963, г | Michem 62125AM, г | Glyoxal, г |
| 1 | 15,5 | 23,8 | 0,2 | 5,0 | 0,3 | 2,0 |
| 2 | 15,5 | 24,8 | 0,2 | 5,0 | 0,3 | 1,0 |
| 3 | 15,5 | 25,3 | 0,2 | 5,0 | 0,3 | 0,5 |
| 4 | 15,5 | 25,6 | 0,2 | 5,0 | 0,3 | 0,2 |
| 5 | 15,5 | 25,7 | 0,2 | 5,0 | 0,3 | 0,1 |
| 6 | 15,5 | 25,8 | 0,2 | 5,0 | 0,3 | 0,0 |
Взвешивали шесть чашек, содержащих 15,5 грамма 10% раствора Celvol 107. К каждому из 10% растворов Celvol 107 добавляли деионизированную воду. К каждой из этих смесей добавляли две десятых одного грамма Magnesium Elektron Inc. (MEI) Bacote 20 (Bacote 20 является торговой маркой для карбоната циркония и аммония фирмы MEI). Смеси осторожно перемешивали в течение 5 секунд. К каждой из смесей PVOH и Bacote 20 добавляли 5,0 граммов Microlite 963 (Microlite является торговой маркой W.R. Grace & Co. - Conn., и Microlite 963 представляет собой суспензию вермикулита в воде с концентрацией 7,5 мас.%). Смеси перемешивали в течение 5 секунд для диспергирования частиц вермикулита. Наблюдали заметное завихрение частиц, указывающее на выравнивание пластинок, так как вихревое движение выравнивало поверхности пластинок параллельно потоку смеси. К этим смесям добавляли три десятых одного грамма анионного карнаубского воска Michem 62125AM (Michem является торговой маркой Michelman, Inc.). К этим смесям добавляли Glyoxal 40 L от Clairant Corporation (Glyoxal 40 L является обозначением продукта, применяемым Clairant для этандиаля) в соответствии с количеством, показанным в таблице 3. Смеси осторожно перемешивали в течение 5 секунд. В смеси все еще проявлялось заметное завихрение частиц, указывающее, что сохраняется сингулярность пластинок. Общая масса каждого раствора составляла 46,8 грамма.
Затем каждую чашку покрытия вспенивали в течение 45 секунд с применением ручного миксера Trudeau. Затем пены оседали, и наблюдались покрытия. В каждой из смесей, где применяли Glyoxal, готовая смесь показывала завихрение частиц, указывающее на выравнивание пластинок. В смеси, где Glyoxal не применялся (Образец #6), смесь содержала агломерированные частицы, указывающие, что не сохраняется стабильность смеси к сдвигу. Стабильность к сдвигу является важной, например, когда нанесение покрытия на пленку с применением устройства для нанесения покрытий для ротационной глубокой печати, ракельного ножа на аналоговом цилиндре создает сдвиг, который может вызвать сдвижение пластинок вермикулита одна на другую и агломерирование.
Пример 9
Порцию PVOH с концентрацией, равной 10%, получали посредством растворения 100 граммов Celvol 107 (Celvol является торговой маркой Celanese Corporation) в 900 граммах деионизированной воды при 200°F (93,3°С). К смеси добавляли метилпарабен в количестве 0,1 массового процента от массы Celvol, или 0,1 грамма, для предотвращения образования микробов. Раствор нагревали в течение 20 минут до тех пор, пока все количество PVOH и метилпарабена не растворится. Позже раствор охлаждали и фильтровали через сито размером 200 меш для удаления твердых примесей. Проверяли концентрацию с применением ручного рефрактометра и регулировали для учета воды, испарившейся в ходе стадии растворения. Испарившуюся воду заменяли деионизированной водой так, чтобы показание рефрактометра составляло 11,5 BRIX (на основании известного соотношения показания BRIX к концентрации.)
Взвешивали чашку, содержащую 15,5 грамма 10% раствора Celvol 107. К 10% раствору Celvol 107 добавляли дополнительные 22,9 грамма деионизированной воды. К этой смеси добавляли 0,05 грамма 2% раствора ксилолсульфоната натрия (полученного посредством растворения 5 граммов 40% активного раствора с 95 граммами деионизированной воды). Смесь осторожно перемешивали в течение 5 секунд. К смеси PVOH и воска добавляли 5,0 граммов Microlite 963 (Microlite является торговой маркой W.R. Grace & Co. - Conn., и Microlite 963 представляет собой суспензию вермикулита в воде с концентрацией 7,5 мас.%). Смесь перемешивали в течение 5 секунд для диспергирования частиц вермикулита. Наблюдали заметное завихрение частиц, указывающее на выравнивание пластинок, так как вихревое движение выравнивало поверхности пластинок параллельно потоку смеси. К этой смеси добавляли 2,0 грамма Glyoxal 40 L от Clairant Corporation (Glyoxal 40 L является обозначением продукта, применяемым Clairant для этандиаля). Смесь осторожно перемешивали в течение 5 секунд. В смеси все еще проявлялось заметное завихрение частиц, указывающее, что сохраняется сингулярность пластинок. Общая масса раствора составляла 45,4 грамма.
Покрытие, описанное выше, имело содержание сухого остатка 6,0 мас.% или 5,0 объемных %, принимая, что расчетная массовая плотность (сухого) покрытия составляет 1,2 г/см3. Это покрытие разбавляли до 3,0% сухого остатка с помощью дополнительных 45,4 грамма деионизированной воды. Данный раствор наносили на пленку РЕТ калибра 48, обработанную коронным разрядом, с помощью #15 стержня Мейера. Из покрытия удаляли влагу посредством высушивания при 140°F (60°С) в течение одной минуты. Далее покрытие отверждали при 300°F (148,9°С) в течение 2 минут. Вычисляли, что толщина сухого барьерного покрытия составляла 0,95 микрона, исходя из концентрации в 3% и количества влажного покрытия, распределенного стержнем Мейера, в 38,1 микрона. Пленка РЕТ с покрытием обладала скоростью передачи кислорода ( OTR
), равной 0,004 см3/100 дюйм2/день/атмосфера при относительной влажности 0% при применении Ox-Tran 2/16 (Ox-Tran является зарегистрированной торговой маркой MOCON Corporation). Пленка РЕТ с покрытием обладала скоростью передачи водяного пара (
WVTR
), равной 0,5 г/100 дюйм2/день/атмосфера и 23°С при применении PERMATRAN (PERMATRAN является зарегистрированной торговой маркой MOCON Corporation). Пленка сравнительной толщины, полученная без дисперсии вермикулита Microlite, обладала WVTR, равной 1,3 г/100 дюйм2/день/атмосфера и 23°С, которая символизирует пленку РЕТ без какого-либо покрытия.
Пример 10
Порцию PVOH с концентрацией, равной 10%, получали посредством растворения 100 граммов Celvol 107 (Celvol является торговой маркой Celanese Corporation) в 900 граммах деионизированной воды при 200°F (93,3°С). К смеси добавляли метилпарабен в количестве 0,1 массового процента от массы Celvol, или 0,1 грамма, для предотвращения образования микробов. Раствор нагревали в течение 20 минут до тех пор, пока все количество PVOH и метилпарабена не растворится. Позже раствор охлаждали и фильтровали через сито размером 200 меш для удаления твердых примесей. Проверяли концентрацию с применением ручного рефрактометра и регулировали для учета воды, испарившейся в ходе стадии растворения. Испарившуюся воду заменяли деионизированной водой так, чтобы показание рефрактометра составляло 11,5 BRIX (на основании известного соотношения показания BRIX к концентрации).
Взвешивали чашку, содержащую 15,5 грамма 10% раствора Celvol 107. К 10% раствору Celvol 107 добавляли дополнительные 24,9 грамма деионизированной воды. К этой смеси добавляли 0,1 грамма 2% раствора ксилолсульфоната натрия (полученного посредством растворения 5 граммов 40% активного раствора с 95 граммами деионизированной воды). Смесь осторожно перемешивали в течение 5 секунд. К смеси PVOH и воска добавляли 12,5 грамма Microlite 963 (Microlite является торговой маркой W.R. Grace & Co. - Conn., и Microlite 963 представляет собой суспензию вермикулита в воде с концентрацией 7,5 мас.%). Смесь перемешивали в течение 5 секунд для диспергирования частиц вермикулита. Наблюдали заметное завихрение частиц, указывающее на выравнивание пластинок, так как вихревое движение выравнивало поверхности пластинок параллельно потоку смеси. К этой смеси добавляли 2,0 грамма Glyoxal 40 L от Clairant Corporation (Glyoxal 40 L является обозначением продукта, применяемым Clairant для этандиаля). Смесь осторожно перемешивали в течение 5 секунд. В смеси все еще проявлялось заметное завихрение частиц, указывающее, что сохраняется сингулярность пластинок. Общая масса раствора составляла 55,0 граммов.
Покрытие, описанное выше, имело содержание сухого остатка 6,0 мас.% или 5,0 объемных %, принимая, что расчетная массовая плотность (сухого) покрытия составляет 1,2 г/см3. Это покрытие разбавляли до 3,0% сухого остатка с помощью дополнительных 55,0 граммов деионизированной воды. Данный раствор наносили на пленку РЕТ калибра 48, обработанную коронным разрядом, с помощью #15 стержня Мейера. Из покрытия удаляли влагу посредством высушивания при 140°F (60°С) в течение одной минуты. Далее покрытие отверждали при 300°F (148,9°С) в течение 2 минут. Вычисляли, что толщина сухого барьерного покрытия составляла 0,95 микрона, исходя из концентрации в 3% и количества влажного покрытия, распределенного стержнем Мейера, в 38,1 микрона. Пленка РЕТ с покрытием обладала скоростью передачи кислорода ( OTR
), равной 0,0006 см3/100 дюйм2/день/атмосфера при относительной влажности 0% и 23°С при применении Ox-Tran 2/16 (Ox-Tran является зарегистрированной торговой маркой MOCON Corporation). Пленка РЕТ с покрытием обладала скоростью передачи водяного пара (
WVTR
), равной 0,5 г/100 дюйм2/день/атмосфера и 23°С при применении PERMATRAN (PERMATRAN является зарегистрированной торговой маркой MOCON Corporation).
Пример 11
Десять граммов Witcobond UCX-321 смешивали с 181,5 грамма деионизированной воды (Witcobond является торговой маркой Chemtura Cjrporation.) К этой смеси добавляли 0,1 грамма 2% раствора ксилолсульфоната натрия (полученного посредством растворения 5 граммов 40% активного раствора с 95 граммами деионизированной воды). Смесь осторожно перемешивали в течение 5 секунд. К этой смеси добавляли 12,5 грамма Microlite 963 (Microlite является торговой маркой W.R. Grace & Co. - Conn., и Microlite 963 представляет собой суспензию вермикулита в воде концентрацией 7,5 мас.%). Смесь перемешивали в течение 5 секунд для диспергирования частиц вермикулита. К этой смеси добавляли 2,0 грамма Glyoxal 40 L от Clairant Corporation (Glyoxal 40 L является обозначением продукта, применяемым Clairant для этандиаля). Смесь осторожно перемешивали в течение 5 секунд. Готовая смесь была серого цвета и непрозрачной. Общая масса раствора составляла 206,1 грамма. Готовая смесь была 2,82 мас.% сухого остатка и приблизительно 2,0 объемных % сухого остатка при применении расчетной плотности сухого покрытия, равной 1,4 г/см3.
Покрытие, описанное выше, наносили на пленку РЕТ калибра 48, обработанную коронным разрядом, с помощью #15 стержня Мейера. Из покрытия удаляли влагу посредством высушивания при 140°F (60°С) в течение одной минуты. Далее покрытие отверждали при 300°F (148,9°С) в течение 2 минут. Вычисляли, что толщина сухого барьерного покрытия составляла приблизительно 0,76 микрона. Пленка РЕТ с покрытием обладала скоростью передачи водяного пара ( WVTR
), равной 0,7 г/100 дюйм2/день/атмосфера и 23°С при применении PERMATRAN (PERMATRAN является зарегистрированной торговой маркой MOCON Corporation). Пленка сравниваемой толщины, полученная без дисперсии вермикулита Microlite, обладала WVTR, равной 1,3 г/100 дюйм2/день/атмосфера и 23°С, которая символизирует пленку РЕТ без какого-либо покрытия.
Пример 12
Порцию PVOH с концентрацией, равной 10%, получали посредством растворения 100 граммов Celvol Е (Celvol является торговой маркой Celanese Corporation) в 900 граммах деионизированной воды при 200°F (93,3°С). К смеси добавляли метилпарабен в количестве 0,1 массового процента от массы Celvol, или 0,1 грамма, для предотвращения образования микробов. Раствор нагревали в течение 20 минут до тех пор, пока все количество PVOH и метилпарабена не растворится. Позже раствор охлаждали и фильтровали через сито размером 200 меш для удаления твердых примесей. Проверяли концентрацию с применением ручного рефрактометра и регулировали для учета воды, испарившейся в ходе стадии растворения. Испарившуюся воду заменяли деионизированной водой так, чтобы показание рефрактометра составляло 11,5 BRIX (на основании известного соотношения показания BRIX к концентрации показание, равное 11,5 BRIX, соответствует концентрации в воде сухого остатка PVOH, равной 10%).
Взвешивали чашку, содержащую 15,5 грамма 10% раствора Celvol Е. К 10% раствору Celvol Е добавляли дополнительные 23,5 грамма деионизированной воды. К этой смеси добавляли две десятых одного грамма анионного карнаубского воска Michem 62125AM (Michem является торговой маркой Michelman, Inc.). Смесь осторожно перемешивали в течение 5 секунд. К смеси PVOH и воска добавляли 5,0 граммов Microlite 963 (Microlite является торговой маркой W.R. Grace & Co. - Conn., а Microlite 963 представляет собой суспензию вермикулита в воде с концентрацией 7,5 мас.%). Смесь перемешивали в течение 5 секунд для диспергирования частиц вермикулита. Наблюдали заметное завихрение частиц, указывающее на выравнивание пластинок, так как вихревое движение выравнивало поверхности пластинок параллельно потоку смеси. К этой смеси добавляли 2,0 грамма Glyoxal 40 L от Clairant Corporation (Glyoxal 40 L является обозначением продукта, применяемым Clairant для этандиаля). Смесь осторожно перемешивали в течение 5 секунд. В смеси все еще проявлялось заметное завихрение частиц, указывающее, что сохраняется сингулярность пластинок. Общая масса раствора составляла 46,2 грамма.
Покрытие, описанное выше, имело содержание сухого остатка 6,0 мас.% или 5,0 объемных %, принимая, что расчетная массовая плотность (сухого) покрытия составляет 1,2 г/см3. Это покрытие разбавляли до 3,0% сухого остатка с помощью дополнительных 46,2 грамма деионизированной воды. Данный раствор наносили на пленку РЕТ калибра 48, обработанную коронным разрядом, с помощью #15 стержня Мейера. Из покрытия удаляли влагу посредством высушивания при 140°F (60°С) в течение одной минуты с помощью ручной воздушной сушилки. Далее покрытие отверждали при 300°F (148,9°С) в течение 2 минут. Вычисляли, что толщина сухого барьерного покрытия составляла 0,95 микрона, исходя из концентрации в 3% и количества влажного покрытия, распределенного стержнем Мейера, в 38,1 микрона. Пленка РЕТ с покрытием обладала скоростью передачи кислорода ( OTR
), равной 0,006 см3/100 дюйм2/день/атмосфера при относительной влажности 50% и 23°С и 0,51 см3 /100 дюйм2/день/атмосфера при относительной влажности 68% и 23°С при применении Ox-Tran 2/16 (Ox-Tran является зарегистрированной торговой маркой MOCON Corporation).
Хотя как изобретение описано со ссылкой на предпочтительный вариант осуществления, специалистам будет понятно, что могут быть проведены различные изменения, и элементы изобретения могут быть заменены их эквивалентами без выхода за рамки объема изобретения. Кроме того, можно провести много модификаций для адаптации к конкретной ситуации или материалу применительно к идеям изобретения по существу без отклонения от его объема применения. Следовательно, подразумевается, что изобретение не ограничивается частным вариантом осуществления, раскрытым в качестве наилучшего способа, предложенного для проведения изобретения, но что изобретение будет включать все варианты осуществлений, попадающие в объем прилагаемой формулы изобретения.
Класс C09D5/02 эмульсионные краски
Класс B32B27/20 наполнителей, пигментов, веществ, содействующих тиксотропии
