Барьер для минерального масла

Барьер для минерального масла

Реферат

Настоящее изобретение относится к жидкой композиции покрытия, к способу производства жидкой композиции покрытия, а также к использованию упомянутой композиции в качестве барьерного слоя для минеральных масел и других гидрофобных соединений.

В настоящее время бумага и картон, содержащие переработанные волокна, широко используются в качестве материалов для упаковки пищевых продуктов. Во время процесса переработки, однако, минеральные масла из типографских красок, обычно использующихся в офсетной или флексографической печати на основе масла, например, для газет, журналов и непищевой упаковки, могут попасть в бумагу или картон. Если пищевые продукты упаковываются в такие материалы, загрязняющие примеси минерального масла могут мигрировать в пищевые продукты в относительно больших количествах.

Проблема миграции минерального масла в пищевые продукты является предметом интенсивных дебатов для всего рынка упаковки с тех пор, как немецкий федеральный институт оценки степени риска (BfR) классифицировал соответствующий потенциальный риск для здоровья как критический (см. отчет BfR № 008/2010 от 9 декабря 2009 г.). Мнение BfR было подтверждено в 2012 г. Европейским ведомством по безопасности пищевых продуктов (EFSA) (см. публикацию EFSA Panel on Contaminants in the Food Chain (CONTAM), «Scientific opinion on mineral oil hydrocarbons in food», EFSA Journal 2012, 10(6), 2704). По этой причине недопустимой является любая обнаруживаемая миграция минерального масла в пищевые продукты.

Одна возможность для предотвращения такой миграции состоит в том, чтобы защитить пищевые продукты внутри упаковочного материала подходящим барьером, например, внутренним мешком или покрытием на внутренней стороне упаковочного материала.

Патентный документ WO 2012/168433 A1 раскрывает упаковочный материал, имеющий по меньшей мере один барьерный слой для гидрофобных соединений, содержащий сшитый поливиниловый спирт. Использование поливиниловых спиртов или этиленвиниловых спиртов в качестве добавки к основанным на целлюлозе волокнистым материалам для уменьшения миграции масла из волокнистого материала описывается в патентном документе WO 2013/160199 A1. Поливиниловые спирты являются растворимыми в воде, и таким образом обычно должны быть сшитыми для того, чтобы обеспечить устойчивый барьерный слой. Многие сшивающие средства, однако, высвобождают или являются загрязненными вредными веществами, такими как формальдегид, альдегид или глиоксаль, и поэтому могут создавать дополнительные потенциальные риски для здоровья.

Патентный документ EP 1770215 A1 относится к упаковочному материалу, содержащему стойкий к влаге и/или смазке барьерный слой, сделанный из редиспергируемого полимера. Улучшенный предварительно сформированный листовой гибкий ламинат, содержащий непроницаемое для масла полимерное покрытие, раскрывается в патентном документе US 4442148 A. Патентный документ US 6787245 B1 описывают сульфированные алифатическо-ароматические сополиэфиры, которые являются полезными для формирования покрытий или пленок на различных подложках. Изделия, включающие пленки, покрытия или ламинаты алифатическо-ароматических полиэфирэфирных композиций, раскрываются в патентном документе US 2004/0254332 A1. Патентный документ US 2006/0009610 A1 относится к некоторым сульфированным сополиэфирэфирным композициям, содержащим гидроксиалканойные кислоты, которые могут использоваться для производства формованных изделий. Напечатанный чернилами разогреваемый в печке контейнер для пищевых продуктов, содержащий покрытие из сульфированного полиэфира, описывается в патентном документе US 4595611 A.

Принимая во внимание вышеизложенное, обеспечение дополнительных упаковочных материалов, которые могли бы предотвратить миграцию минеральных масел в упакованные пищевые продукты, продолжает вызывать интерес у специалистов в данной области техники.

Соответственно, задачей настоящего изобретения является предложить барьерный слой для упаковочного материала, который мог бы предотвращать миграцию гидрофобных веществ, таких как минеральные масла, пластификаторы или другие гидрофобные загрязняющие примеси, в упакованные пищевые продукты. Задачей настоящего изобретения также является предложить процесс для производства упаковочного материала, содержащего такой барьерный слой. Также желательно, чтобы упомянутый упаковочный материал мог легко производиться и был бы недорогим. Также желательно, чтобы упомянутый упаковочный материал мог быть произведен на обычной промышленной установке для производства упаковочных материалов.

Задачей настоящего изобретения также является предложить барьерный слой, который не выделял бы токсичных или вредных веществ, не был растворим в воде и был бы пригоден для повторного использования. Также желательно предложить барьерный слой, который содержал бы уменьшенное количество полимера, а также содержал бы материалы, получаемые из источников возобновляемого сырья.

Эти и другие задачи решаются предметом настоящего изобретения, определяемым в настоящем документе в независимых пунктах формулы изобретения.

В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения предлагается жидкая композиция покрытия, содержащая

по меньшей мере один иономер терефталата, содержащий анионные заместители, выбираемые из сульфонатных, карбоксилатных и/или фосфатных групп, в котором по меньшей мере один иономер терефталата имеет кислотное число по меньшей мере 1 мг KOH/г иономера,

по меньшей мере один содержащий карбонат кальция наполнитель, и

буфер,

в котором значение pH жидкой композиции покрытия находится в диапазоне от 6,5 до 11.

В соответствии с другим аспектом настоящее изобретение предлагает процесс для производства жидкой композиции покрытия, содержащий стадии:

a) обеспечения водного раствора и/или дисперсии по меньшей мере одного иономера терефталата, содержащего анионные заместители, выбираемые из сульфонатных, карбоксилатных и/или фосфатных групп, в котором по меньшей мере один иономер терефталата имеет кислотное число по меньшей мере 1 мг KOH/г иономера,

b) обеспечения по меньшей мере одного содержащего карбонат кальция наполнителя,

c) смешивания водного раствора и/или дисперсии по меньшей мере одного иономера терефталата, полученного на стадии a), и по меньшей мере одного содержащего карбонат кальция наполнителя, полученного на стадии b),

в котором буфер добавляется

(i) во время стадии a), или

(ii) во время стадий a) и b), или

(iii) во время стадий a) и c), или

(iv) во время стадий a), b) и c)

для того, чтобы обеспечить в полученной жидкой композиции покрытия значение pH в диапазоне от 6,5 до 11.

В соответствии с другим аспектом настоящее изобретение предлагает упаковочный материал, содержащий

подложку на основе целлюлозы, имеющую первую сторону и обратную сторону, и

по меньшей мере один барьерный слой, находящийся в контакте с первой стороной или с обратной стороной подложки,

в котором по меньшей мере один барьерный слой содержит по меньшей мере один иономер терефталата и по меньшей мере один содержащий карбонат кальция наполнитель, и

в котором по меньшей мере один иономер терефталата содержит анионные заместители, выбираемые из сульфонатных, карбоксилатных и/или фосфатных групп, и имеет кислотное число по меньшей мере 1 мг KOH/г иономера.

В соответствии с еще одним аспектом настоящее изобретение предлагает процесс для производства упаковочного материала, содержащий следующие стадии:

A) обеспечения подложки на основе целлюлозы, имеющей первую сторону и обратную сторону,

B) нанесения жидкой композиции покрытия в соответствии с настоящим изобретением на первую сторону подложки для формирования барьерного слоя, и

C) сушки барьерного слоя.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения предлагается использование композиции, содержащей по меньшей мере один иономер терефталата и по меньшей мере один содержащий карбонат кальция наполнитель, в качестве барьерного слоя для упаковочных материалов, в котором по меньшей мере один иономер терефталата содержит анионные заместители, выбираемые из сульфонатных, карбоксилатных и/или фосфатных групп, и имеет кислотное число по меньшей мере 1 мг KOH/г иономера.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения предлагается использование упаковочного материала в соответствии с настоящим изобретением в приложениях упаковки пищевых продуктов и/или выкладки пищевых продуктов.

Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения определяются в соответствующих подпунктах формулы изобретения.

В соответствии с одним вариантом осуществления по меньшей мере один иономер терефталата содержит анионные заместители в количестве от 0,1 мол.% до 20 мол.%, предпочтительно от 0,5 мол.% до 10 мол.%, и более предпочтительно от 1 мол.% до 5 мол.% по общему количеству по меньшей мере одного иономера. В соответствии с другим вариантом осуществления по меньшей мере один иономер терефталата является сульфированным иономером терефталата, предпочтительно содержащим сульфонатные группы в количестве от 0,1 мас.% до 6 мас.%, более предпочтительно от 1 мас.% до 5 мас.%, и наиболее предпочтительно от 2 мас.% до 4 мас.% или 3,7 мас.% по общей массе по меньшей мере одного иономера.

В соответствии с одним вариантом осуществления по меньшей мере один содержащий карбонат кальция наполнитель выбирается из карбоната кальция, содержащих карбонат кальция минералов или их смесей, предпочтительно по меньшей мере один содержащий карбонат кальция наполнитель является карбонатом кальция, и более предпочтительно тонкодисперсным карбонатом кальция. В соответствии с другим вариантом осуществления по меньшей мере один содержащий карбонат кальция наполнитель имеет форму частиц, имеющих средневесовой размер частиц d₅₀ от 0,05 до 7 мкм, предпочтительно от 0,1 до 5 мкм, более предпочтительно от 0,2 до 3 мкм, и наиболее предпочтительно от 0,3 до 2 мкм.

В соответствии с одним вариантом осуществления содержание твердых веществ в композиции находится в диапазоне от 25 мас.% до 75 мас.%, предпочтительно от 30 мас.% до 67 мас.%, более предпочтительно от 45 мас.% до 65 мас.%, и наиболее предпочтительно от 50 мас.% до 62 мас.% по общей массе композиции. В соответствии с одним вариантом осуществления отношение в мас.% по меньшей мере одного иономера терефталата к по меньшей мере одному содержащему карбонат кальция наполнителю находится в диапазоне от 95:5 до 20:80, предпочтительно 60:40 к 20:80, более предпочтительно от 55:45 до 30:70, и наиболее предпочтительно от 50:50 до 45:65.

В соответствии с одним вариантом осуществления композиция дополнительно содержит комплексообразующий реагент, предпочтительно карбонат циркония-аммония. В соответствии с другим вариантом осуществления по меньшей мере один иономер терефталата является иономером полиалкилентерефталата, предпочтительно иономером полиэтилентерефталата. В соответствии с еще одним вариантом осуществления по меньшей мере один иономер терефталата сополимеризуется с гидрофобным соединением, причем гидрофобное соединение предпочтительно представляет собой жирную кислоту C₆ - C₂₄ с линейной или разветвленной цепью, или ее триглицерид, или их смесь.

В соответствии с одним вариантом осуществления процесс в соответствии с настоящим изобретением для производства жидкой композиции покрытия дополнительно содержит стадию добавления комплексообразующего реагента до, во время и/или после стадии c).

В соответствии с другим вариантом осуществления в процессе по настоящему изобретению для производства упаковочного материала стадии B) и C) также выполняются на обратной стороне подложки, чтобы произвести упаковочный материал, покрытый на первой стороне и на обратной стороне.

Следует понимать, что для целей настоящего изобретения следующие термины имеют следующие значения:

«Кислотное число» материала в значении настоящего изобретения относится к количеству миллиграммов гидроксида калия, необходимому для нейтрализации свободных кислотных групп в одном грамме этого материала. Кислотное число материала определяется в единицах мг KOH/г материала. Примерами «кислотных групп» в значении настоящего изобретения являются сульфонатные, карбоксилатные или фосфатные группы.

Для целей настоящего изобретения термин «барьерный слой» относится к одному или более покрытиям, оболочкам, пленкам, наружным слоям и т.д., сформированным, созданным, приготовленным и т.д. из жидкой композиции покрытия, которая остается преимущественно на поверхности подложки. В соответствии с настоящим изобретением барьерный слой может уменьшать или предотвращать миграцию гидрофобных веществ, таких как минеральные масла, пластификаторы и/или гидрофобные загрязняющие примеси, например, из подложки или упаковочного материала, который покрыт барьерным слоем.

Использующийся в настоящем изобретении термин «основная масса» определяется в соответствии со стандартом DIN EN ISO 536:1996, и определяется как масса в г/м².

«Содержащий карбонат кальция наполнитель» в значении настоящего изобретения может быть материалом, имеющим содержание карбоната кальция по меньшей мере 50 мас.%, предпочтительно 75 мас.%, более предпочтительно 90 мас.%, и наиболее предпочтительно 95 мас.% по общей массе содержащего карбонат кальция наполнителя. Содержащий карбонат кальция наполнитель может быть минеральным материалом, причем для целей настоящего изобретения «минеральный материал» является твердым веществом, имеющим определенный неорганический химический состав и характерную кристаллическую и/или аморфную структуру.

«Подложка на основе целлюлозы» в значении настоящего изобретения является материалом, имеющим поверхность, подходящую для печати или рисования на ней, который содержит по меньшей мере 50 мас.% целлюлозного материала, такого как древесная целлюлоза, солома, хлопок, сухие измельченные волокна и т.п. Примерами подложек на основе целлюлозы являются бумага, картон или тарный картон.

Термин «степень сульфирования» в настоящем документе определяется как количество сульфонатных групп, выраженное в мас.% по общей массе иономера терефталата. Количество сульфонатных групп может быть определено путем измерения количества серы в иономере с использованием элементного анализа. Для элементного анализа может использоваться элементный анализатор Vario EL III CHNS производства компании Elementar Analysensysteme GmbH, Германия.

«Тонкодисперсный карбонат кальция» (GCC) в значении настоящего изобретения является карбонатом кальция, полученным из естественных источников, таких как известняк, мрамор или мел, и обработанным с помощью влажной и/или сухой обработки, такой как измельчение, просеивание и/или фракционирование, например с использованием циклона или классификатора.

Использующийся в контексте настоящего изобретения термин «характеристическая вязкость» является мерой способности полимера в растворе увеличивать вязкость раствора и определяется в дл/г.

«Иономер» в значении настоящего изобретения является полимером, содержащим часть составных блоков, имеющих ионизируемые или ионные группы, или и те, и другие.

«Модифицированный карбонат кальция» (MCC) в значении настоящего изобретения может представлять собой естественный измельченный или осажденный карбонат кальция с модификацией внутренней структуры или продукт поверхностной реакции, то есть «прореагировавший на поверхности карбонат кальция». «Прореагировавший на поверхности карбонат кальция» является материалом, содержащим карбонат кальция и нерастворимые, предпочтительно по меньшей мере частично кристаллические, кальциевые соли анионов кислот на поверхности. Предпочтительно нерастворимая кальциевая соль простирается от поверхности по меньшей мере части карбоната кальция. Ионы кальция, формирующие упомянутую по меньшей мере частично кристаллическую кальциевую соль упомянутого аниона, происходят в значительной степени из первоначального материала карбоната кальция. Модифицированные карбонаты кальция описываются, например, в патентных документах US 2012/0031576 A1, WO 2009/074492 A1, EP 2264109 A1, EP 2070991 A1 или EP 2264108 A1.

В настоящем документе «размер частиц» содержащего карбонат кальция наполнителя описывается его распределением размеров частиц. Значение dx представляет диаметр, относительно которого x мас.% частиц имеют диаметры меньше, чем dx. Это означает, что значение d₂₀ является размером частиц, при котором 20 мас.% всех частиц имеют более малые размеры, а значение d₉₈ является размером частиц, при котором 98 мас.% всех частиц имеют более малые размеры. Значение d₉₈ также определяется как «максимальное содержание». Значение d₅₀ является таким образом средневесовым размером частиц, то есть 50 мас.% всех частиц имеют размеры больше или меньше, чем этот размер частиц. Для целей настоящего изобретения размер частиц определяется как средневесовой размер частиц d₅₀, если не указано иное. Для определения значения средневесового размера частиц d₅₀ или значения размера максимального содержания d₉₈ может использоваться устройство Sedigraph 5100 или 5120 производства компании Micromeritics, США.

«Осажденный карбонат кальция» (PCC) в значении настоящего изобретения является синтезированным материалом, обычно получаемым путем осаждения после реакции двуокиси углерода и гидроксида кальция (гашеной извести) в водной среде или путем осаждения источника кальция и карбоната в воде. Дополнительно к этому, осажденный карбонат кальция может быть также продуктом введения кальция и углекислых солей, например хлористого кальция и карбоната натрия, в водную среду. Осажденный карбонат кальция может быть фатеритом, кальцитом или арагонитом. Осажденные карбонаты кальция описываются, например, в патентных документах EP 2447213 A1, EP 2524898 A1, EP 2371766 A1, или в неопубликованной европейской патентной заявке № 12 164041,1.

Для целей настоящего изобретения «модификатор реологии» является добавкой, которая изменяет реологическое поведение густой суспензии или жидкой композиции покрытия так, чтобы оно соответствовало требуемым спецификациям для используемого способа покрытия.

В значении настоящего изобретения «карбонат кальция с поверхностной обработкой» является измельченным, осажденным или модифицированным карбонатом кальция, подвергнутым обработке или содержащим слой покрытия, например слой жирных кислот, поверхностно-активных веществ, силоксанов или полимеров.

Для целей настоящего изобретения «толщина» и «вес» слоя относятся соответственно к толщине и весу слоя после высыхания нанесенной композиции покрытия.

Для целей настоящего изобретения «содержание твердых веществ» в жидкой композиции является мерой количества материала, остающегося после того, как весь растворитель или вода испарятся.

Для целей настоящего изобретения термин «вязкость» или «вязкость по Брукфильду» относится к вязкости по Брукфильду. Вязкость по Брукфильду с этой целью измеряется вискозиметром Брукфильда (Typ RVT) при температуре 20°C ± 2°C и скорости вращения 100 об/мин с использованием соответствующего шпинделя и определяется в мПа⋅с.

«Суспензия» или «густая суспензия» в значении настоящего изобретения содержит нерастворимые сухие вещества и воду, и опционально добавки, и обычно содержит большое количество твердых частиц и таким образом является более вязкой и может иметь более высокую плотность, чем та жидкость, из которой она формируется.

Когда термин «содержащий» используется в настоящем описании и в формуле изобретения, он не исключает других элементов. Для целей настоящего изобретения термин «состоящий из» считается предпочтительным вариантом осуществления термина «включающий в себя». Если в дальнейшем группа определяется как содержащая по меньшей мере некоторое количество вариантов осуществления, это должно пониматься как раскрытие группы, которая предпочтительно состоит только из этих вариантов осуществления.

Когда неопределенный или определенный артикль используется вместе с существительным единственного числа, это подразумевает также и множественное число этого существительного, если явно не указывается иное.

Такие термины, как «получаемый» или «определяемый», а также «полученный» или «определенный», используются взаимозаменяемо. Это, например, означает, что если контекст ясно не указывает иное, термин «полученный» не предназначен для указания того, что, например, вариант осуществления должен быть получен с помощью, например, последовательности стадий, следующих за термином «полученный», даже если такое ограниченное понимание всегда включается терминами «полученный» или «определенный» в качестве предпочтительного варианта осуществления.

Жидкая композиция покрытия в соответствии с настоящим изобретением содержит по меньшей мере один иономер терефталата, по меньшей мере один содержащий карбонат кальция наполнитель, а также буфер. По меньшей мере один иономер терефталата содержит анионные заместители, выбираемые из сульфонатных, карбоксилатных и/или фосфатных групп, и имеет кислотное число по меньшей мере 1 мг KOH/г иономера. Значение pH жидкой композиции покрытия находится в диапазоне от 6,5 до 11.

Далее подробности и предпочтительные варианты осуществления композиции в соответствии с настоящим изобретением будут изложены более детально. Следует понимать, что эти технические детали и варианты осуществления также относятся к процессу в соответствии с настоящим изобретением, использованию композиции в соответствии с настоящим изобретением, а также к продуктам, содержащим композицию в соответствии с настоящим изобретением.

Иономер терефталата

Жидкая композиция покрытия по настоящему изобретению содержит по меньшей мере один иономер терефталата, содержащий анионные заместители, выбираемые из сульфонатных, карбоксилатных и/или фосфатных групп, причем по меньшей мере один иономер терефталата имеет кислотное число по меньшей мере 1 мг KOH/г иономера.

По меньшей мере один иономер терефталата по настоящему изобретению может быть описан как полиэфир, получаемый путем поликонденсации терефталевой кислоты или одного из ее образующих полиэфир производных и диола. Подходящими образующими полиэфир производными терефталевой кислоты являются диметилтерефталат, диэтилтерефталат, дипропилтерефталат, дибутилтерефталат или их смеси. Примерами подходящих диолов являются алкандиолы, например алкандиолы, имеющие от 2 до 12 атомов углерода в углеродной цепи, такие как этиленгликоль, пропандиол, бутандиол, пентандиол, гександиол, гептандиол, октандиол, нонандиол, декандиол, ундекандиол, додекандиол или их смеси.

В соответствии с одним вариантом осуществления по меньшей мере один иономер терефталата является иономером полиалкилентерефталата, предпочтительно иономером полиэтилентерефталата, иономером полипропилентерефталата или иономером полибутилентерефталата.

Часть терефталевой кислоты или одно из ее образующих полиэфир производных в иономере полиалкилентерефталата могут быть замещены другими дикарбоновыми кислотами. Примерами подходящих дикарбоновых кислот являются изофталевая кислота, фталевая кислота,

1,4-циклогександикарбоновая кислота, нафталин-2,6-дикарбоновая кислота, адипиновая кислота, себациновая кислота или декандикарбоновая кислота. В соответствии с одним вариантом осуществления вплоть до 5 мол.%, предпочтительно вплоть до 10 мол.%, более предпочтительно вплоть до 20 мол.%, и наиболее предпочтительно вплоть до 30 мол.% терефталевой кислоты или одного из ее образующих полиэфир производных в иономере полиалкилентерефталата замещается другими дикарбоновыми кислотами.

Часть алкандиола в иономере полиалкилентерефталата может быть замещена другими диолами. Примерами подходящих других диолов являются неопентилгликоль, 1,4-диметилолциклогексан или 1,3-диметилолциклогексан. В соответствии с одним вариантом осуществления вплоть до 5 мол.%, предпочтительно вплоть до 10 мол.%, более предпочтительно вплоть до 20 мол.%, и наиболее предпочтительно вплоть до 30 мол.% алкандиола в иономере полиалкилентерефталата замещается другими диолами.

В соответствии с настоящим изобретением по меньшей мере один иономер терефталата содержит немодифицированный и модифицированный терефталат. Иономер терефталата может быть линейным полимером, разветвленным полимером или сшитым полимером. Например, если глицерин будет реагировать с двухосновной кислотой или ее ангидридом, то каждый блок глицерина будет образовывать точку разветвления. Если при этом произойдет внутреннее соединение, например за счет реакции гидроксильной группы и кислотной функции в ветвях, принадлежащих той же самой или другой молекуле, то полимер станет сшитым. Опционально по меньшей мере один иономер терефталата может быть замещенным, предпочтительно алкильной группой C₁ - C₁₀, гидроксильной группой и/или аминной группой. В соответствии с одним вариантом осуществления по меньшей мере один иономер терефталата замещается метилом, этилом, пропилом, бутилом, трет-бутилом, гидроксилом и/или аминной группой.

По меньшей мере один иономер терефталата также может быть модифицирован путем сополимеризации. В соответствии с одним вариантом осуществления по меньшей мере один иономер терефталата сополимеризуется по меньшей мере с одним соединением, содержащим функциональную группу гидроксила, имеющим по меньшей мере две гидроксильные группы, и/или по меньшей мере с одним соединением, содержащим функциональную группу карбоксила, имеющим по меньшей мере две карбоксильные группы, и/или по меньшей мере с одним гидрофобным соединением. В соответствии с одним предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один иономер терефталата сополимеризуется по меньшей мере с одним гидрофобным соединением. В соответствии с другим вариантом осуществления по меньшей мере один иономер терефталата не сополимеризуется с гидрофобным соединением.

По меньшей мере один иономер терефталата может содержать по меньшей мере одно соединение, содержащее функциональную группу гидроксила, имеющее по меньшей мере две гидроксильных группы, в количестве вплоть до 40 мас.% по общей массе по меньшей мере одного иономера терефталата. Примерами упомянутого соединения, содержащего функциональную группу гидроксила, являются этиленгликоль, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, циклогександиметанол, пропиленгликоль, 1,2-пропиленгликоль, 1,3-пропандиол, 1,2-бутиленгликоль, 1,3-бутандиол, 1,4-бутандиол, неопентилгликоль, 1,5-пентандиол, 1,6-гександиол, глицерин, триметилолпропан, триметилолэтан, пентаэритрит, эритрит, сорбит, глицерин или моносахариды, такие как моносахарид, оксиалкилированный с 5-30 молями окиси этилена, окиси пропилена или их смеси.

По меньшей мере один иономер терефталата может содержать по меньшей мере одно соединение, содержащее функциональную группу карбоксила, имеющее по меньшей мере две карбоксильные группы, в количестве вплоть до 20 мас.% по общей массе по меньшей мере одного иономера терефталата. Примерами упомянутых соединений, содержащих функциональную группу карбоксила, являются дифункциональные кислоты или ангидриды кислоты, такие как изофталевая кислота, фталевая кислота, тримеллитовый ангидрид, тримеллитовая кислота или малеиновый ангидрид.

По меньшей мере один иономер терефталата может содержать по меньшей мере одно гидрофобное соединение в количестве от 60 мас.% по общей весе по меньшей мере одного иономера терефталата. Предпочтительно упомянутое гидрофобное соединение является жирной кислотой C₆ - C₂₄ с линейной или разветвленной цепью, или ее триглицеридом, или их смесью. Примерами упомянутого гидрофобного соединения являются стеариновая кислота, бегеновая кислота, пальмитиновая кислота, лауриновая кислота, линолевая кислота, триглицериды из животных или растительных источников, таких как говяжий жир, кукурузное масло, соевое масло, арахисовое масло, сафлоровое масло или их гидрированные версии, реактивные кремнийорганические материалы, пористые парафины или минеральные масла, или гидрофобные уретаны.

Как обозначено термином «иономер», иономер терефталата по настоящему изобретению содержит часть составных звеньев, которые имеют ионизируемые или ионные группы, или и то, и другое. По меньшей мере один иономер терефталата по настоящему изобретению может быть сульфированным, карбоксилированным и/или фосфатированным иономером терефталата, предпочтительно сульфированным, карбоксилированным и/или фосфатированным иономером полиэтилентерефталата. Другими словами, по меньшей мере один иономер терефталата содержит анионные заместители, выбираемые из сульфонатных, карбоксилатных и/или фосфатных групп. Упомянутые заместители могут быть введены в иономер терефталата во время полимеризации иономера путем добавления к полимеризационной смеси некоторого количества терефталевой кислоты или одного из ее образующих полиэфир производных и/или мономеров диола, которые содержат заместители, выбираемые из сульфонатных, карбоксилатных и/или фосфатных групп. Альтернативно или дополнительно к этому фталевая кислота или мономеры изофталевой кислоты, содержащие заместители, выбираемые из сульфонатных, карбоксилатных и/или фосфатных групп, могут быть добавлены во время полимеризации иономера терефталата. Примерами таких мономеров являются диметил-5-сульфоизофталат (DMSIP) и сульфоизофталатэтиленгликоль (SIPEG). Сульфонатные, карбоксилатные и/или фосфатные группы по меньшей мере одного иономера терефталата могут присутствовать в протонированной или депротонированной форме.

По меньшей мере один иономер терефталата может состоять из иономера терефталата только одного типа. Альтернативно по меньшей мере один иономер терефталата может состоять из смеси иономеров терефталата двух или более типов.

В соответствии с одним вариантом осуществления по меньшей мере один иономер терефталата содержит анионные заместители, выбираемые из сульфонатных, карбоксилатных и/или фосфатных групп, причем по меньшей мере один иономер терефталата имеет кислотное число по меньшей мере 1 мг KOH/г иономера, и причем по меньшей мере один иономер терефталата не является иономером полиэтилентерефталата. Предпочтительно по меньшей мере один иономер терефталата не является иономером полиэтилентерефталата, состоящим только из блоков этиленгликоля и терефталата. Как было объяснено выше, упомянутые блоки этиленгликоля и терефталата могут содержать заместители, выбираемые из сульфонатных, карбоксилатных и/или фосфатных групп.

В соответствии с одним предпочтительным вариантом осуществления по меньшей мере один иономер терефталата по настоящему изобретению является по меньшей мере одним иономером полиэтилентерефталата. Предпочтительно по меньшей мере один иономер полиэтилентерефталата может состоять только из блоков этиленгликоля и терефталата, причем упомянутые блоки этиленгликоля и терефталата могут содержать заместители, выбираемые из сульфонатных, карбоксилатных и/или фосфатных групп.

Полиэтилентерефталат (PET) является конденсационным полимером и может производиться в промышленных масштабах путем конденсации терефталевой кислоты или диметилтерефталата с этиленгликолем.

Полиэтилентерефталат может полимеризоваться путем переэтерификации, использующей мономеры диметилтерефталата и этиленгликоля, или прямой этерификации с использованием мономеров терефталевой кислоты и этиленгликоля. Оба процесса - переэтерификации и прямой этерификации - комбинируются со стадиями поликонденсации периодически или непрерывно. Системы периодического действия требуют двух реакторов; один для этерификации или переэтерификации, и один для полимеризации. Системы непрерывного действия требуют по меньшей мере трех реакторов; один для этерификации или переэтерификации, другой для восстановления избыточных гликолей, и еще один для полимеризации.

Альтернативно полиэтилентерефталат может быть произведен путем твердофазной поликонденсации. Например, в таком процессе поликонденсация расплава продолжается до тех пор, пока характеристическая вязкость форполимера не составит от 1,0 до 1,4 дл/г, при которой полимер отливается в твердофазную пленку. Предварительная кристаллизация выполняется путем нагрева, например выше 200°C, до тех пор, пока не будет получена желаемая молекулярная масса полимера.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один иономер терефталата содержит анионные заместители в количестве от 0,1 мол.% до 20 мол.%, предпочтительно от 0,5 мол.% до 10 мол.%, и более предпочтительно от 1 мол.% до 5 мол.% по общему количеству по меньшей мере одного иономера. Анионные заместители выбираются из сульфонатных, карбоксилатных и/или фосфатных групп.

В соответствии с одним предпочтительным вариантом осуществления по меньшей мере один иономер терефталата является сульфированным иономером терефталата, предпочтительно содержащим сульфонатные группы в количестве от 0,1 мас.% до 6 мас.%, более предпочтительно от 1 мас.% до 5 мас.%, и наиболее предпочтительно от 2 мас.% до 4 мас.% или приблизительно 3,7 мас.% по общей массе по меньшей мере одного иономера.

По меньшей мере один иономер терефталата по настоящему изобретению имеет кислотное число по меньшей мере 1 мг KOH/г иономера. Специалисту в данной области техники будет понятно, что кислотное число по меньшей мере одного иономера терефталата зависит от количества анионных заместителей, которые присоединены к упомянутому иономеру. В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один иономер терефталата имеет кислотное число от 5 до 50 мг KOH/г иономера.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один иономер терефталата имеет весовую молекулярную массу M_w от 100 до 100000 г/моль, предпочтительно от 200 до 8000 г/моль, более предпочтительно от 400 до 5000 г/моль, и наиболее предпочтительно от 600 до 3000 г/моль.

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один иономер терефталата имеет характеристическую вязкость от 0,1 до 1,0 дл/г, предпочтительно от 0,2 до 0,8 дл/г, и более предпочтительно от 0,25 до 0,5 дл/г.

Введение сульфонатных, карбоксилатных и/или фосфатных групп в иономер терефталата улучшает растворимость и/или диспергируемость иономера в воде. В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один иономер терефталата является диспергируемым в воде. В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один иономер терефталата является растворимым в воде.

Не привязываясь к какой-либо конкретной теории, считается, что растворимость по меньшей мере одного иономера терефталата увеличивается с увеличением количества анионных заместителей, которые присоединены к по меньшей мере одному иономеру терефталата. Другими словами, растворимость по меньшей мере одного иономера терефталата является мерой анионности иономера, и таким образом, представляет дополнительный критерий выбора для по меньшей мере одного иономера терефталата. В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один иономер терефталата имеет такую растворимость, что от 1 мас.% до 70 мас.%, предпочтительно от 5 мас.% до 60 мас.%, более предпочтительно от 10 мас.% до 50 мас.%, и наиболее предпочтительно от 20 мас.% до 45 мас.% по общей массе полученного иономера/водного раствора иономера может быть растворено в воде путем перемешивания полученного иономера/водного раствора в течение 60 мин при температуре 95°C со скоростью перемешивания от 100 до 2000 об/мин.

В соответствии с одним предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один иономер терефталата, предпочтительно иономер полиэтилентерефталата, содержит анионные заместители, выбираемые из сульфонатных, карбоксилатных и/или фосфатных групп, имеет кислотное число по меньшей мере 1 мг KOH/г иономера, и имеет такую растворимость, что от 1 мас.% до 70 мас.% по об