Контейнеры для пищевых продуктов и напитков и способы нанесения покрытия

Контейнеры для пищевых продуктов и напитков и способы нанесения покрытия

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Перекрестная ссылка на родственную заявку

Данная заявка претендует на приоритет временной заявки США №60/826103, поданной 19 сентября 2006, на имя Gibanel et. al., озаглавленной "Food and beverage containers and methods of coating", которая целиком включена сюда в качестве ссылки.

Область техники

Настоящее изобретение относится в общем к упаковочным изделиям. Более конкретно, настоящее изобретение относится к контейнерам для пищевых продуктов и напитков и композиции покрытия для использования в них.

Известный уровень техники

Различные виды покрытий используются для нанесения покрытий на внутренние и/или наружные поверхности упаковочных изделий. Покрытия выполняют разнообразные функции, которые могут меняться в зависимости от таких факторов, как, например, природа упаковочного изделия, природа товара, подлежащего упаковке в упаковочное изделие, и природа субстрата, на который наносится покрытие. Такие покрытия часто наносятся на внутренние поверхности металлических контейнеров для пищевых продуктов или напитков для предотвращения или замедления взаимодействия пищевых продуктов или напитков с металлическими субстратами контейнеров.

Различные технологические процессы используются для нанесения таких покрытий на субстраты. Например, покрытия на части металлических банок иногда наносят с использованием операций "рулонного покрытия" или "листового покрытия", при которых на размотанный рулон или лист пригодного субстрата наносят покрытие из пригодной композиции и отверждают. Из субстрата с покрытием затем формуют конец или корпус банки. Альтернативно, жидкие композиции покрытия могут быть нанесены (например, путем распыления, окунания, прокатки и т.д.) на сформованное изделие и затем отверждены.

Покрытия, предназначенные для использования в упаковке, предпочтительно должны быть пригодными для высокоскоростного нанесения на субстрат и обеспечивать необходимые свойства при отверждении, соответствующие высоким требованиям этой области применения. Например, в некоторых областях применения покрытия должны иметь прекрасную адгезию к субстрату, стойкость к деградации на протяжении длительных периодов времени и быть безопасными при контакте с пищевыми продуктами (в тех случаях, когда требуется такой контакт), даже при воздействии суровых условий окружающей среды.

В промышленности упаковки для пищевых продуктов и напитков все шире используются системы покрытий на водной основе взамен систем покрытий на основе органических растворителей. Однако при этом возникали значительные проблемы при использовании обычных систем покрытий на водной основе для пищевых продуктов или напитков, требующих консервации или стерилизации пищевого продукта или напитка (например, в условиях повышенной температуры и давления). Такие проблемы могут включать, например, коррозию покрытия, абсорбцию воды покрытием, образование пятен или обесцвечивание покрытия и/или потерю адгезии покрытия к субстрату основы. Более того, упакованный пищевой продукт или напиток часто проявляют агрессивные химические свойства, которые могут повреждать обычные системы покрытий на водной основе, особенно в сочетании с условиями повышенной температуры при консервации или стерилизации.

Таким образом, продолжает существовать потребность в усовершенствованных системах покрытий на водной основе, которые сопротивляются такой деградации.

Сущность изобретения

В одном варианте воплощения настоящее изобретение предусматривает изделие с покрытием, включающее контейнер для пищевого продукта или напитка или его части. Изделие с покрытием включает металлический субстрат и композицию покрытия, нанесенного на по меньшей мере часть металлического субстрата. Покрытие включает водный носитель и вододиспергируемую систему смолы, включающую (i) эпоксидный компонент и (ii) Акриловый компонент предпочтительно имеющий Tg, равный по меньшей мере примерно 40°С. Предпочтительно при отверждении композиции покрытия с образованием отвержденного покрытия отвержденное покрытие является по меньшей мере минимально пригодным для автоклавирования.

В другом варианте воплощения настоящее изобретение предусматривает композицию покрытия, описанную тут.

В еще одном варианте воплощения настоящее изобретение предусматривает способ формования контейнера для пищевого продукта или напитка, описанного тут, или его части. Способ включает приготовление композиции покрытия, описанной тут, нанесение композиции покрытия на металлический субстрат и отверждение композиции покрытия с образованием отвержденного покрытия, которое является по меньшей мере минимально пригодным для автоклавирования.

Изложенная выше сущность настоящего изобретения не должна описывать каждый раскрытый вариант воплощения или каждую область применения настоящего изобретения. Приведенное далее описание содержит более конкретные примеры иллюстративных вариантов воплощения. В нескольких местах в настоящей заявке приводятся перечни примеров, которые могут быть использованы в различных комбинации. В каждом случае приведенный перечень служит только репрезентативной группой и не должен истолковываться как исключительный перечень.

Детали одного или больше вариантов воплощения изобретения изложены в приведенном ниже описании. Другие особенности, объекты и преимущества изобретения будут очевидными из описания и формулы изобретения.

Определения

Если не указано иное, то следующие термины, используемые в данном описании, имеют указанные ниже значения.

Термин "акриловый компонент" включает любое соединение, полимер или органическую группу, состоящую из или содержащую акрилатное или метакрилатное соединение (например, акриловую или метакриловую кислоту и ее сложные эфиры). Как подробнее описано ниже, акриловый компонент может также дополнительно состоять из или содержать один или больше других виниловых мономеров.

Термин "эпоксидный компонент" включает любое соединение, полимер или органическую группу, содержащие эпоксигруппу или состоящие из соединения, содержащего эпоксигруппу.

Термин "сшивающий агент" относится к молекуле, способной образовывать ковалентную связь между двумя полимерами или между двумя разными участками одного полимера.

Термины "Испытания на адгезию", "Тест на стойкость к помутнению", "Тест на стойкость к образованию пятен" и "Тест на пористость" относятся, соответственно, к методикам испытаний на адгезию, стойкость к помутнению, стойкость к образованию пятен и пористость, описанным в разделе Способы тестирования ниже. Испытания на адгезию тест на стойкость к помутнению, тест на стойкость к образованию пятен и тест на пористость вместе называются "Испытания свойств покрытий". Каждый из этих соответствующих тестов по определению проводится после того, как композиция покрытия по настоящему изобретению будет должным образом отверждена и подвергнута стерилизации в соответствии со способом стерилизации (тут и далее "способ стерилизации"), включенным в раздел Способы тестирования ниже.

Термин "нефункциональный мономер" относится к этиленненасыщенным мономерам, которые не содержат функциональных групп, реакционно-способных по отношению к сшивающим агентам, особенно к сшивающим агентам на основе аминопластов и/или фенопластов. Примерами таких реакционно-способных функциональных групп являются карбоксильные, гидроксильные и аминогруппы в боковых цепях.

Термин "органическая группа" означает углеводородную группу (с необязательными элементами, отличными от углерода и водорода, такими как кислород, азот, сера и кремний), которая классифицируется как алифатическая группа, циклическая группа или комбинация алифатических и циклических групп (например, алкарильная и аралкильная группы). Термин "алифатическая группа" означает насыщенную или ненасыщенную линейную или разветвленную углеводородную группу. Этот термин используется, например, для охвата алкильных, алкенильных и алкинильных групп. Термин "алкильная группа" означает насыщенную линейную или разветвленную углеводородную группу, включая, например, метил, этил, изопропил, т-бутил, гептил, додецил, октадецил, амил, 2-этилгексил и т.п. Термин "алкенильная группа" означает ненасыщенную, линейную или разветвленную углеводородную группу с одной или больше углерод-углеродными двойными связями, такую как винильная группа. Термин "алкинильная группа" означает ненасыщенную, линейную или разветвленную углеводородную группу с одной или больше углерод-глеродными тройными связями.

Группы, которые могут быть одинаковыми или разными, называются "независимо" представляющими что-то. Предусматривается замещение органических групп соединений по настоящему изобретению. Таким образом, когда термин "группа" используется для описания химического заместителя, описанный химический материал включает незамещенную группу и эту же группу с атомами О, N, Si или S, например, в цепи (как в случае алкоксигруппы), а также карбонильные группы или другие обычные замещения. Например, фраза "алкильная группа" должна включать не только чистые насыщенные углеводородные алкильные заместители с открытой цепью, такие как метил, этил, пропил, т-бутил и т.п., но также алкильные заместители, несущие дополнительные заместители, известные специалистам, такие как гидрокси, алкокси, алкилсульфонил, атомы галогена, циано, нитро, амино, карбоксил и т.д. Таким образом, например, "алкильная группа" включает простые эфирные группы, галоидалкилы, нитроалкилы, карбоксиалкилы, гидроксиалкилы, сульфоалкилы и т.д.

Термин "вододиспергируемый" в контексте вододиспергируемого полимера означает, что полимер может быть смешан с водой (или водным носителем) с образованием стабильной смеси. Например, смесь, которая легко разделяется на несмешивающиеся слои, не является стабильной смесью. Термин "вододиспергируемый" должен включать термин "водорастворимый". Другими словами, по определению, водорастворимый полимер также считается вододиспергируемым полимером.

Термин "дисперсия" в контексте диспергируемого полимера относится к смеси диспергируемого полимера и носителя. Термин "дисперсия" должен включать термин "раствор".

Термин "поверхность контакта с пищевым продуктом" относится к поверхности изделия (например, контейнера для пищевого продукта или напитка), которая находится в контакте с или предназначена для контакта с пищевым продуктом или напитком.

Термин "стерилизация в автоклаве" (retort) обычно относится к условиям, ассоциированным с консервацией или стерилизацией пищевого продукта или напитка, которые включают температуру 100°С или выше. Для достижения температуры выше 100°С условия, ассоциированные со стерилизацией, также часто включают давление, превышающее атмосферное давление. Термин "пригодный для автоклавирования" обычно относится к способности покрытия выдерживать воздействие одного или больше таких условий и проявлять при этом одно или больше пригодных свойств пленки или покрытия.

Термин "легко открывающийся конец" относится к концу банки (типично, концу контейнера для пищевого продукта или напитка), включающему (i) выламываемую открывающуюся часть (которая для некоторых концов банок для напитков служит горлышком для питья) и (ii) склепанную часть для присоединения к ней отрывного язычка для открывания выламываемой открывающейся части для получения доступа к продукту, находящемуся внутри банки или контейнера.

Термины "предпочтительный" и "предпочтительно" относятся к вариантам воплощения изобретения, которые могут обеспечивать определенные преимущества в определенных обстоятельствах. Однако другие варианты воплощения также могут быть предпочтительными, в таких же или в других условиях. Кроме того, перечисление одного или больше предпочтительных вариантов воплощения не предполагает, что другие варианты воплощения не являются пригодными и не должно исключать другие варианты воплощения из объема изобретения.

В используемом тут значении, "a", "an", "the" (артикли единственного и множественного числа), "по меньшей мере один" и "один или больше" используются взаимозаменяемо. Так, например, композиция покрытия, которая включает "an" амин (в единственном числе), может быть интерпретирована как обозначающая, что композиция покрытия включает "один или больше" аминов.

Также в данном документе указание интервалов численных значений по их конечным точкам включает все числа, входящие в этот интервал значений (например, от 1 до 5 включает 1, 1,5, 2, 2,75, 3, 3,80, 4, 5 и т.д.). Кроме того, указание интервала значений включает указание всех поддиапазонов, входящих в более широкий интервал (например, от 1 до 5 включает от 1 до 4, от 1,5 до 4,5, от 1 до 2 и т.д.).

Детальное описание

Настоящее изобретение предусматривает контейнер для пищевого продукта или напитка или его части, включающий металлический субстрат, где по меньшей мере часть металлического субстрата имеет нанесенное покрытие, изготовленное из композиции, включающей систему смолы, водный носитель, необязательно, сшивающий агент и, необязательно, катализатор. Предпочтительные системы смолы по настоящему изобретению включают эпоксидный компонент и акриловый компонент и типично являются диспергируемыми в водном носителе.

Настоящее изобретение также предусматривает способ нанесения покрытия на контейнер для пищевого продукта или напитка или его части. Способ включает: приготовление композиции, описанной тут, и нанесение композиции на металлический субстрат перед или после формования из металлического субстрата контейнера для пищевого продукта или напитка или его части. Металлический субстрат представляет собой металл, типично используемый в промышленности упаковки пищевых продуктов и напитков. Предпочтительно металлический субстрат включает сталь, алюминий или их комбинации.

Композиции покрытия по настоящему изобретению могут быть пригодными для формования покрытия на внутренних и/или наружных поверхностях контейнеров для пищевых продуктов и напитков. Предпочтительные композиции покрытия по настоящему изобретению являются особенно пригодными для использования на поверхностях контакта с пищевыми продуктами, включая концы банок для напитков и пива (также называемые легко открывающимися концами). Композиции покрытия могут быть пригодны для формирования покрытия, которое предотвращает или замедляет взаимодействие пищевых продуктов или напитков с материалами подлежащего субстрата (например, металлом). Композиции покрытия может также быть пригодными для формирования защитных покрытий, эстетических покрытий, поливных покрытий, аппретирующих покрытий, лаков, листовых покрытий, покрытий боковых швов и их комбинаций и вариантов.

Отвержденные покрытия по настоящему изобретению предпочтительно пригодны для автоклавирования при использовании в контейнерах для пищевых продуктов или напитков. Предпочтительные отвержденные покрытия по настоящему изобретению предпочтительно выдерживают условия повышенной температуры, часто ассоциируемые с процессами стерилизации или другими процессами автоклавирования или стерилизации пищевых продуктов или напитков. Особенно предпочтительные отвержденные покрытия проявляют повышенную стойкость к таким условиям при одновременном контакте с пищевыми продуктами или напитками, проявляющими одно или больше агрессивных (или коррозионных) химических свойств в таких условиях. Примеры таких пищевых продуктов или напитков могут включать продукты на основе молока, продукты на фруктовой основе, высокоэнергетические напитки и кислотные или подкисленные продукты.

В некоторых вариантах воплощения отвержденные покрытия по настоящему изобретению могут выдерживать воздействие, в течение пригодного периода времени (например, от по меньшей мере примерно 10 секунд до примерно 90 минут), температуры, равной по меньшей мере примерно 80°С, более предпочтительно по меньшей мере примерно 100°С и еще более предпочтительно по меньшей мере примерно 120°С, проявляя при этом пригодные свойства пленки или покрытия (которые определяются, например, по способности удовлетворять требованиям одного или больше пригодных тестов на химические или механические свойства, таких как одно или больше испытаний свойств покрытия, включенных в данное описание). Кроме того, некоторые из этих предпочтительных отвержденных покрытий могут далее выдерживать воздействие условий, включающих одно из повышенной температуры в комбинации с давлением, по меньшей мере на примерно 0,5 атм выше атмосферного давления, более предпочтительно по меньшей мере на примерно 1,0 атм выше атмосферного давления, проявляя при этом пригодные свойства пленки или покрытия (которые определяются, например, способностью удовлетворять требованиям одного или больше пригодных испытаний на химические или механические свойства, таких как одно или больше испытаний свойств покрытия).

Как указывалось выше, пригодным образом отвержденные композиции покрытия по настоящему изобретению могут предпочтительно выдерживать процессы стерилизации при контакте с пищевыми продуктами или напитками, обладающими одним или больше агрессивных химических свойств. Например, отвержденные композиции покрытия по настоящему изобретению предпочтительно могут выдерживать стерилизацию в одном или больше из следующих веществ А-Е в соответствии с способом стерилизации:

А. 0,4 мас.% лимонной кислоты в воде;

В. 1 мас.% лимонной кислоты в воде;

С. 2 мас.% лимонной кислоты в воде;

D. подкисленное кофе; и/или

Е. напиток GATORADE.

Предпочтительно композиции покрытия по настоящему изобретению, после пригодного отверждения и стерилизации (в соответствии со способом стерилизации) в одном из веществ А-Е, способны удовлетворять требованиям одного или больше испытаний свойств покрытия. Некоторые варианты воплощения композиций покрытия по настоящему изобретению способны выдерживать все испытания свойств покрытия для одного или больше веществ А-Е.

Предпочтительные композиции покрытия по настоящему изобретению, при надлежащем отверждении, способны образовывать покрытия, являющиеся по меньшей мере минимально пригодными для автоклавирования. В используемом тут значении термин "минимально пригодный для автоклавирования" относится к покрытиям, выдерживающим одно или оба из испытаний на адгезию и теста на пористость для по меньшей мере одного из веществ А-Е (после проведения стерилизации в одном из веществ А-Е в соответствии со способом стерилизации).

Более предпочтительные композиции покрытия по настоящему изобретению, при надлежащем отверждении, способны образовывать покрытия, являющиеся по существу пригодными для автоклавирования. В используемом тут значении термин "по существу пригодный для автоклавирования" относится к покрытиям, выдерживающим испытания на адгезию для по меньшей мере (i) вещества В или (ii) вещества А и одного или больше из веществ D или Е (после проведения стерилизации в каждом из соответствующих веществ А-Е в соответствии со способом стерилизации).

Еще более предпочтительные композиции покрытия по настоящему изобретению, при надлежащем отверждении, способны образовывать покрытия, являющиеся обычно пригодными для автоклавирования. В используемом тут значении термин "обычно пригодный для автоклавирования" относится к покрытиям, выдерживающим испытания на адгезию для по меньшей мере (i) вещества С или (ii) вещества В и одного или больше из веществ D или Е (после проведения стерилизации в каждом из соответствующих веществ в соответствии со способом стерилизации).

Оптимальные композиции покрытия по настоящему изобретению, при надлежащем отверждении, способны образовывать покрытия, являющиеся в общем пригодными для автоклавирования. В используемом тут значении термин "в общем пригодный для автоклавирования" относится к покрытиям, выдерживающим испытания на адгезию для по меньшей мере вещества С и тест на пористость для по меньшей мере вещества В (после проведения стерилизации в каждом из соответствующих веществв А-Е в соответствии со способом стерилизации).

Особенно оптимальные композиции покрытия по настоящему изобретению, при надлежащем отверждении, способны образовывать покрытия, являющиеся полностью пригодными для автоклавирования. В используемом тут значении термин "полностью пригодный для автоклавирования" относится к покрытиям, выдерживающим (i) испытания на адгезию для по меньшей мере веществ С, D и Е и (ii) тест на пористость для по меньшей мере вещества В (после проведения стерилизации в каждом из соответствующих веществв А-Е в соответствии со способом стерилизации).

Эпоксидные и акриловые компоненты композиций покрытия по настоящему изобретению могут присутствовать в системе смолы в любой пригодной форме, обеспечивающей достижение желательных свойства пленки или покрытия. Например, в некоторых вариантах воплощения эпоксидные и акриловые компоненты могут каждый присутствовать в качестве (i) одной или больше частей полимера системы смолы и/или (ii) одной или больше частей отдельных полимеров системы смолы. В некоторых вариантах воплощения система смолы включает привитой полимер, имеющий одну или больше боковых групп, присоединенных к основной цепи. В одном предпочтительном варианте воплощения основная цепь привитого полимера включает один или больше акриловых компонентов с одним или больше боковыми эпоксидными компонентами, присоединенными к основной цепи. Связующая группа может быть необязательно включена для ковалентного связывания эпоксидного компонента и акрилового компонента через связующую группу.

Не желая быть связанными теорией, укажем, что в некоторых вариантах воплощения использование связующей группы для ковалентного связывания акрилового и эпоксидного компонентов может увеличивать гибкость отвержденных композиций покрытия по настоящему изобретению, в то время как прямая прививка акрилового и эпоксидного компонентов (например, путем использования инициатора свободных радикалов) может повышать пригодность для автоклавирования отвержденных композиций покрытия по настоящему изобретению. В некоторых вариантах воплощения может быть желательным иметь пригодную комбинацию обоих указанных выше типов связи для получения отвержденного покрытия, проявляющего желательное сочетание свойств пленки или покрытия.

Система смолы по настоящему изобретению предпочтительно имеет среднечисловой молекулярный вес (М_n), равный по меньшей мере примерно 3000, более предпочтительно по меньшей мере примерно 4500 и еще более предпочтительно по меньшей мере примерно 5500. В предпочтительных вариантах воплощения система смолы имеет М_n менее примерно 50000, более предпочтительно менее примерно 45000 и еще более предпочтительно менее примерно 40000. В предпочтительном на данный момент варианте воплощения, М_n системы смолы составляет от примерно 10000 до примерно 16000 и еще более предпочтительно равен примерно 14000.

Полимеры системы смолы по настоящему изобретению могут обладать любым пригодным кислотным числом. Кислотные числа типично выражаются в миллиграммах КОН, необходимых для титрования образца до определенной конечной точки. Способы определения кислотных чисел широко известны специалистам. См., например, ASTM D974-04, озаглавленный "Standard Test Method for Acid and Base Number by Color-Indicator Titration", доступный от фирмы American Society for Testing and Materials International (West Conshohocken, Pennsylvania). В некоторых вариантах воплощения система смолы предпочтительно имеет кислотное число от примерно 20 до примерно 150, более предпочтительно от примерно 40 до примерно 120 и еще более предпочтительно от примерно 60 до примерно 90. В особенно предпочтительном варианте воплощения система смолы по настоящему изобретению имеет кислотное число, равное примерно 70.

Эпоксидный компонент системы смолы предпочтительно состоит из эпоксидного соединения (или смеси эпоксидных соединений), содержащего по меньшей мере одну эпоксигруппу, более предпочтительно имеющего в среднем от примерно 1,5 до примерно 2,5 эпоксигрупп на молекулу эпоксидного соединения. В предпочтительном варианте воплощения, эпоксидный компонент состоит из эпоксидного соединения, имеющего примерно две эпоксигруппы на молекулу эпоксидного соединения.

Пригодные эпоксидные соединения имеют эпокси-эквивалентный вес (EEW), равный предпочтительно по меньшей мере примерно 180, более предпочтительно по меньшей мере примерно 1500 и наиболее предпочтительно по меньшей мере примерно 2500. Кроме того, пригодные эпоксидные соединения имеют EEW, равный предпочтительно менее примерно 25000, более предпочтительно менее примерно 22500 и наиболее предпочтительно менее примерно 20000. В предпочтительном на данный момент варианте воплощения используются эпоксидные соединения, имеющие EEW от примерно 5000 до примерно 8000, причем особенно предпочтительными являются эпоксидные соединения, имеющие EEW 7000.

Эпоксидное соединение может быть любым пригодным эпоксидным соединением, создающим желательное свойство покрытия или пленки. Эпоксидное соединение является предпочтительно линейной эпоксидной смолой с одной или больше концевыми эпоксигруппами. Эпоксидное соединение может быть алифатическим или ароматическим. Пригодные эпоксидные соединения включают ароматические соединения, такие как, например, эпоксидные смолы на основе диглицидилового эфира бисфенола A ("BADGE"). Эпоксидное соединение может быть использовано в коммерчески доступной форме или может быть приготовлено путем модификации низкомолекулярного эпоксидного соединения стандартными способами. Например, эпоксидное соединение, имеющее EEW от примерно 180 до примерно 500, может быть модифицировано пригодным количеством двухатомного фенола (например, бисфенола А ("ВРА")) для получения эпоксидного соединения, имеющего EEW от примерно 1000 до примерно 12000. Альтернативно, могут быть использованы любые пригодные дифункциональные соединения (или смесь соединений), способные реагировать с оксирановыми группами. Примеры таких соединений могут включать двухосновные кислоты, такие как, например, себациновую, адипиновую, азелаиновую и димерные жирные кислоты (например, насыщенные и/или ненасыщенные димерные жирные кислоты, более предпочтительно насыщенные); амины или диамины, такие как, например, бутиламин, этилендиамин и гексаметилендиамин; аминокислоты, такие как, например, аланин, лизин и аминододекановая кислота; диолы; и их смеси и варианты. В одном варианте воплощения эпоксидный компонент представляет собой продукт реакции эпоксидного соединения, двухатомного фенола и димерной жирной кислоты. В некоторых вариантах воплощения эпоксидное соединение может быть модифицировано с помощью двухатомных фенолов, не содержащих ВРА (например, бис-4-гидроксибензоат 1,4-циклогександиметанола), например, как описано в заявке США №11/550451 (в настоящее время опубликована как US 200700871465), которая включена сюда в качестве ссылки. В некоторых таких вариантах воплощения полученное эпоксидное соединение не содержит связанного и/или экстрагируемого ВРА.

Примеры пригодных эпоксидных соединений включают DER 331, DER 664, DER 667, DER 668 и DER 669 (все коммерчески доступные от фирмы Dow Chemical Co., Midland, MI); и EPON 828, EPON 1004, EPON 1007 и EPON 1009 (все коммерчески доступные от фирмы Shell Chemical Co., Houston, TX). EPON 828 и DER 331 являются предпочтительными низкомолекулярными эпоксидными соединениями, которые могут быть использованы в коммерческой форме или модифицированными двухатомным фенолом (например, ВРА).

Система смолы по настоящему изобретению предпочтительно включает по меньшей мере примерно 5 мас.%, более предпочтительно по меньшей мере примерно 25 мас.% и еще более предпочтительно по меньшей мере примерно 60 мас.%, эпоксидного соединения, в пересчете на сухой (т.е. нелетучий) вес системы смолы. Более того, система смолы по настоящему изобретению предпочтительно включает менее примерно 95 мас.%, более предпочтительно менее примерно 90 мас.%, и наиболее предпочтительно менее примерно 85 мас.%, эпоксидного соединения, в пересчете на сухой вес системы смолы.

В предпочтительном варианте воплощения одну или больше групп четвертичной аммониевой соли включают в систему смолы путем проведения реакции нейтрализующего агента (например, третичного амина) и эпоксигруппы (т.е. оксирановой группы) эпоксидного компонента. Более подробное обсуждение групп четвертичных аммониевых солей см., например, в патенте США №4302373. Не желая быть связанными теорией, укажем, что группа четвертичной аммониевой соли, как считается, повышает диспергируемость системы смолы в водном носителе и/или совместимость эпоксидного и акрилового компонентов системы смолы.

Композиция покрытия по изобретению может включать любые количества акрилового компонента, пригодные для получения желательных свойств пленки или покрытия. В предпочтительных вариантах воплощения композиция покрытия предпочтительно включает количество акрилового компонента, равное по меньшей мере примерно 5 мас.%, более предпочтительно по меньшей мере примерно 10 мас.% и еще более предпочтительно по меньшей мере примерно 15 мас.%, определяемое по количеству мономерной смеси, используемой для приготовления акрилового компонента, и в пересчете на общий сухой вес системы смолы. В предпочтительных вариантах воплощения композиция покрытия предпочтительно включает количество акрилового компонента менее примерно 95 мас.%, более предпочтительно менее примерно 75 мас.% и еще более предпочтительно менее примерно 40 мас.%, при определении по количеству мономерной смеси, используемой для приготовления акрилового компонента, и в пересчете на сухой вес системы смолы. В используемом тут значении термин "смесь акриловых мономеров" относится к мономерной смеси, используемой для приготовления акрилового компонента.

Акриловый компонент предпочтительно включает один или больше нефункциональных мономеров и один или больше функциональных мономеров (более предпочтительно кислотно-функциональные мономеры и еще более предпочтительно кислотно-функциональные акриловые мономеры). В предпочтительных на данный момент вариантах воплощения акриловый компонент включает один или больше виниловых мономеров. Акриловый компонент предпочтительно получают путем полимеризации с ростом цепи с использованием одного или больше этиленненасыщенных мономеров. Примеры пригодных этиленненасыщенных мономеров включают нефункциональные мономеры, такие как стирол, галоидстиролы, α-метилстирол, алкиловые сложные эфиры акриловой кислоты (например, метилакрилат, этилакрилат, бутилакрилат и т.д.), алкиловые сложные эфиры метакриловой кислоты и/или кротоновой кислоты (например, метил-, этил-, пропил-, бутил-, пентил-, гексил-, октил-, децил-, додецилметакрилаты и кротонаты), винилциклогексан, винилциклооктан, винилциклогексен, гександиолдиакрилат, диметилмалеат, дибутилфумарат и аналогичные сложные эфиры двухосновных кислот, винилнафталин, винилтолуол, винилацетат, винилпропионат, винилциклооктан, аллилметакрилат, 2-этилгексилакрилат и сложные двухзамещенные эфиры малеинового ангидрида; и функциональные мономеры, такие как кислотно-функциональные мономеры (например, акриловая кислота, метакриловая кислота, кротоновая кислота, итаконовая кислота, малеиновый ангидрид и его сложные эфиры, мезаконовая кислота, цитраконовая кислота, фумаровая кислота и сорбиновая кислота), амид-функциональные мономеры (например, акриламид, метакриламид и т.д.), гидрокси-функциональные мономеры (например, гидроксиалкилакрилатные или метакрилатные мономеры, такие как гидроксиэтилакрилат (НЕА), гидроксиэтилметакрилат (НЕМА), гадроксипропилакрилат (НРА), гидроксипропилметакрилат (НРМА) и т.д.); и их варианты и комбинации. Предпочтительные нефункциональные мономеры включают стирол, этилакрилат, бутилметакрилат и их комбинации. Предпочтительные функциональные мономеры включают акриловую кислоту, метакриловую кислоту и их комбинации.

Комбинации и/или разные соотношения вышеуказанных мономеров могут быть отрегулированы для обеспечения желательных свойств покрытия или пленки. Предпочтительно по меньшей мере часть вышеназванных мономеров способны придавать системе смолы способность диспергироваться в водном носителе. Примеры мономеров, способных придавать системе смолы диспергируемость в водном носителе, включают кислотно-функциональные мономеры, которые образуют солевые группы при нейтрализации основанием.

Не желая быть связанными теорией, укажем, что, как считается, для некоторых вариантов воплощения настоящего изобретения, температура стеклования (Tg) акрилового компонента является фактором, влияющим на проявление композициями покрытия пригодной стойкости к процессам стерилизации, ассоциированным с определенными пищевыми продуктами и напитками. В предпочтительных вариантах воплощения акриловый компонент имеет Tg, равную по меньшей мере примерно 40°С, предпочтительно по меньшей мере примерно 60°С, более предпочтительно по меньшей мере примерно 80°С и еще более предпочтительно по меньшей мере примерно 90°С.

В общем, уравнение Фокса (Fox) может быть использовано для расчета теоретической Tg акрилового компонента, полученного в результате реакции смеси акриловых мономеров. В используемом тут значении, если не указано иное, Tg относится к теоретической Tg, рассчитанной по уравнению, такому как, например, уравнение Фокса. Примеры мономеров, которые могут быть пригодными для достижения Tg, указанной выше, включают акрилонитрил (97°С), акриловая кислота (106°С), метакриловая кислота (228°С), метилметакрилат (105°С), этилметакрилат (65°С), изобутилметакрилат (53°С), аллилметакрилат (45°С), 2-гидроксиэтилметакрилат (55°С), 2-гидроксипропилметакрилат (55°С), акриламид (165°С), стирол (100°С) и их смеси; где Tg для гомополимера каждого из мономеров, приведенное в Н.Coyard et al., Resins for Surface Coatings: Acrylics & Epoxies 40-41 (PKT Oldring, ed.). Vol.1 (2nd ed. 2001), указывается в скобках. В определенных вариантах воплощения использование стирола, метакриловой кислоты и/или акриловой кислоты является предпочтительным для достижения пригодной Tg.

Количество нефункционального мономера и/или кислотно-функционального мономера в акриловом компоненте может меняться для достижения желательных свойств покрытия или пленки.

В предпочтительных вариантах воплощения акриловый компонент включает по меньшей мере примерно 5 мас.%, предпочтительно по меньшей мере примерно 20% мас. и более предпочтительно по меньшей мере примерно 35 мас.%, нефункционального мономера, в пересчете на общий вес смеси акриловых мономеров. В предпочтительных вариантах воплощения акриловый компонент включает менее примерно 95 мас.%, предпочтительно менее примерно 80 мас.% и еще более предпочтительно менее примерно 65 мас.%, нефункционального мономера, в пересчете на общий вес смеси акриловых мономеров. В особенно предпочтительном варианте воплощения акриловый компонент включает примерно 45 мас.% нефункционального мономера, в пересчете на общий вес смеси акриловых мономеров.

В предпочтительных вариантах воплощения акриловый компонент включает количество кислотно-функционального мономера, составляющее предпочтительно по меньшей мере примерно 10 мас.%, более предпочтительно по меньшей мере примерно 15 мас.% и еще более предпочтительно по меньшей мере примерно 20 мас.%, в пересчете на общий вес смеси акриловых мономеров. В некоторых вариантах воплощения акриловый компонент включает количество кислотно-функционального мономера, составляющее предпочтительно менее примерно 90 мас.%, более предпочтительно менее примерно 85 мас.% и еще более предпочтительно менее примерно 80 мас.%, в пересчете на общий вес смеси акриловых мономеров.

Акриловый компонент предпочтительно включает количество стирола, составляющее по меньшей мере примерно 1 мас.%, более предпочтительно по меньшей мере примерно 10 мас.% и еще более предпочтительно по меньшей мере примерно 20 мас.%, в пересчете на общий вес смеси акриловых мономеров. В предпочтительных вариантах воплощения акриловый компонент включает количество стирола, составляющее предпочтительно менее примерно 95 мас.%, более предпочтительно менее примерно 70 мас.% и еще более предпочтительно менее примерно 60 мас.%, в пересче