(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-01-27
(54)【発明の名称】包装用コーティング系
(51)【国際特許分類】
B65D 65/40 20060101AFI20230120BHJP
B65D 25/14 20060101ALI20230120BHJP
B32B 15/08 20060101ALI20230120BHJP
【FI】
B65D65/40 D
B65D25/14 A
B32B15/08 U
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022529948
(86)(22)【出願日】2020-12-01
(85)【翻訳文提出日】2022-05-23
(86)【国際出願番号】 IB2020061296
(87)【国際公開番号】W WO2021105970
(87)【国際公開日】2021-06-03
(32)【優先日】2019-11-27
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
【公序良俗違反の表示】
(特許庁注:以下のものは登録商標)
(71)【出願人】
【識別番号】518155030
【氏名又は名称】エスダブリューアイエムシー・エルエルシー
(74)【代理人】
【識別番号】100118902
【氏名又は名称】山本 修
(74)【代理人】
【識別番号】100106208
【氏名又は名称】宮前 徹
(74)【代理人】
【識別番号】100196508
【氏名又は名称】松尾 淳一
(74)【代理人】
【識別番号】100126985
【氏名又は名称】中村 充利
(72)【発明者】
【氏名】リアッツィ、アーサー
(72)【発明者】
【氏名】ティシー、メアリー
(72)【発明者】
【氏名】バートリー、ジョージ
(72)【発明者】
【氏名】エヴァンス、リチャード
【テーマコード(参考)】
3E062
3E086
4F100
【Fターム(参考)】
3E062AA04
3E062AA06
3E062AB02
3E062AB14
3E062AC03
3E062JA07
3E062JA08
3E062JB23
3E062JC02
3E062JD03
3E062JD04
3E086AD04
3E086AD30
3E086BA04
3E086BA13
3E086BA15
3E086BB90
3E086CA01
3E086CA11
3E086DA01
4F100AB01A
4F100AK01B
4F100AK41B
4F100AK54B
4F100BA02
4F100BA07
4F100GB16
4F100JA05B
4F100JA07B
4F100JB12B
4F100YY00B
(57)【要約】
食品用又は飲料用容器、又はその一部は、金属基体及び金属基体の少なくとも一部上のコーティングを含み、コーティングは、例えば、2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカンの置換または非置換セグメントなどの1つ以上の置換または非置換のスピロ環式セグメントを有するポリマーを含むコーティング組成物から形成される。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
金属基体と、
前記基体の少なくとも一部上のコーティングであって、任意選択で複素環式脂肪族基を含有する1つ以上のスピロ環式セグメントを有するポリマーを含む、コーティング組成物から形成されているコーティングと、
を備える、食品用又は飲料用容器、又はその一部。
【請求項2】
食品用又は飲料用容器、又はその一部を形成する方法であって、
食品用又は飲料用容器の金属基体に、任意選択で複素環式脂肪族基を含有する1つ以上のスピロ環式セグメントを有するポリマーを含むコーティング組成物を、塗布することと、
前記コーティング組成物を硬化させて、前記基体上にコーティングを形成することと、
を含む方法。
【請求項3】
前記1つ以上のスピロ環式セグメントが、以下の式I:
【化1】
(式中、
各R
1は、独立して、原子又は有機基であり、
各R
2は、存在する場合、独立して、多価有機基であり、
nは、独立して、1又は2であり、nが1である場合、それぞれのR
1基は、二重結合を介して結合され、
mは、独立して、0又は1であり、かつ
任意選択的に、2つ以上のR
1基又はR
2基が結合して、環式又は多環式基を形成することができる)
のセグメントである、請求項1に記載の食品用又は飲料用容器、又は請求項2に記載の方法。
【請求項4】
各nは、2であり、各R
1は、水素である、請求項1若しくは3に記載の食品用又は飲料用容器、又は請求項2若しくは3に記載の方法。
【請求項5】
各R
2基は、約250ダルトン未満の分子量を有する、請求項1、3若しくは4のいずれか一項に記載の食品用又は飲料用容器、又は請求項2~4のいずれか一項に記載の方法。
【請求項6】
各R
2基は、約150ダルトン未満の分子量を有する、請求項5に記載の食品用又は飲料用容器、又は方法。
【請求項7】
各R
2基は、約100ダルトン未満の分子量を有する、請求項5に記載の食品用又は飲料用容器、又は方法。
【請求項8】
各R
2基は、約72ダルトンの分子量を有する、請求項5に記載の食品用又は飲料用容器、又は方法。
【請求項9】
各R
2基は、前記ポリマーの骨格中に少なくとも1つのエーテル結合又はエステル結合を提供する、請求項1若しくは3~8のいずれか一項に記載の食品用又は飲料用容器、又は請求項2~8のいずれか一項に記載の方法。
【請求項10】
式Iの前記セグメントが、約1000ダルトン未満の分子量を有する、請求項1若しくは3~9のいずれか一項に記載の食品用又は飲料用容器、又は請求項2~9のいずれか一項に記載の方法。
【請求項11】
式Iの前記セグメントが、約500ダルトン未満の分子量を有する、請求項10に記載の食品用又は飲料用容器、又は方法。
【請求項12】
式Iの前記セグメントが、約350ダルトン未満の分子量を有する、請求項10に記載の食品用又は飲料用容器、又は方法。
【請求項13】
前記ポリマーが、ポリエステルポリマー、ポリエーテルポリマー、又はそれらのコポリマーを含む、請求項1若しくは3~12のいずれか一項に記載の食品用又は飲料用容器、又は請求項2~12のいずれか一項に記載の方法。
【請求項14】
前記ポリマーが、ペンダント二級ヒドロキシル基を有するポリエーテルポリマーを含む、請求項13に記載の食品用又は飲料用容器、又は方法。
【請求項15】
前記ポリマーが、1つ以上の酸官能性アクリル部分又はポリマーを含むコポリマーを含む、請求項13に記載の食品用又は飲料用容器、又は方法。
【請求項16】
前記ポリマーが、
(i)以下の式II:
【化2】
(式中、
各R
1は、式Iのものと同じであり、
各R
3が存在する場合、各R
3は、独立して、多価有機基であり、かつ好ましくは、1つ以上のヘテロ原子を含有し得る、1~10個の炭素原子を含む有機基であり、
pは、独立して、0又は1であり、
任意選択的に、2つ以上のR
1基又はR
3基が結合して環式又は多環式基を形成することができ、かつ
各Oが、エーテル酸素である)のセグメントを含むジエポキシドと、
(ii)前記ジエポキシドのオキシラン基と反応することができる少なくとも2つの反応性基を有するエクステンダーと、
を含む成分どうしの反応生成物を含む、請求項1若しくは3~15のいずれか一項に記載の食品用又は飲料用容器、又は請求項2~15のいずれか一項に記載の方法。
【請求項17】
前記ジエポキシドが、以下の式III:
【化3】
(式中、
各R
1、R
3、n、及びpは、式IIのそれぞれと同じである)のジオールから形成される、請求項16に記載の食品用又は飲料用容器、又は方法。
【請求項18】
前記ジエポキシドが、式IIIの前記ジオールのジグリシジルエーテルを含む、請求項17に記載の食品用又は飲料用容器、又は方法。
【請求項19】
前記エクステンダーが、ポリオール、多価フェノール、二酸、ジアミン、又は、カルボン酸、ヒドロキシル、もしくはアミンから選択される2つの異なる基を有する化合物を含み、かつ前記エクステンダーが、1つ以上のアリール又はヘテロアリール基を含む、請求項16~18のいずれか一項に記載の食品用又は飲料用容器、又は方法。
【請求項20】
前記エクステンダーが、カテコール、置換カテコール、ヒドロキノン、置換ヒドロキノン、レゾルシノール、置換レゾルシノール、又はそれらの混合物を含む、請求項19に記載の食品用又は飲料用容器、又は方法。
【請求項21】
式IIのセグメントを含有する反応物が、前記ポリマーを形成するために使用される前記成分の少なくとも約5重量%を構成する、請求項16~21のいずれか一項に記載の食品用又は飲料用容器、又は方法。
【請求項22】
式IIのセグメントを含有する反応物が、前記ポリマーを形成するために使用される前記成分の約80重量%未満を含む、請求項16~22のいずれか一項に記載の食品用又は飲料用容器、又は方法。
【請求項23】
前記ポリマーが、ポリエステルポリマーであり、かつ前記ポリマーが、
(i)以下の式III:
【化4】
(式中、
各R
1及びnは、式Iのそれぞれと同じであり、
各R
3が存在する場合、各R
3は、独立して、多価有機基であり、かつ好ましくは、1つ以上のヘテロ原子を含有し得る、1~10個の炭素原子を含む有機基であり、
pは、独立して、0又は1であり、
任意選択的に、2つ以上のR
1基又はR
3基が結合して環式又は多環式基を形成することができる)のセグメントを含むジオールと、
(ii)少なくとも1つのポリカルボン酸と、
を含む成分どうしの反応生成物である、請求項1若しくは3~15のいずれか一項に記載の食品用又は飲料用容器、又は請求項2~15のいずれか一項に記載の方法。
【請求項24】
前記ジオールが、3,9-ビス(1,1-ジメチル-2-ヒドロキシエチル)-2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカンを含む、請求項23に記載の食品用又は飲料用容器、又は方法。
【請求項25】
前記ポリエステルポリマーが、前記ポリマーの骨格内に1つ以上の不飽和二重結合を含む、請求項23又は24に記載の食品用又は飲料用容器、又は方法。
【請求項26】
前記少なくとも1つのポリカルボン酸が、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、フタル酸、テトラヒドロフタル酸、メチルテトラヒドロフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、メチルヘキサヒドロフタル酸、エンドメチレンテトラヒドロフタル酸、アゼライン酸、セバシン酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメリト酸、ナフタレンジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、グルタル酸、二量体脂肪酸、ナジック酸、フランジカルボン酸、それらの無水物もしくはそれらのエステル化誘導体、又はそれらの組み合わせを含む、請求項23~25のいずれか一項に記載の食品用又は飲料用容器、又は方法。
【請求項27】
前記ポリエステルポリマーが、前記ポリマーを形成するために使用される反応物の重量に基づいて、少なくとも約3重量パーセント(重量%)の、式IIIの前記ジオールから誘導されたセグメントを含む、請求項23~26のいずれか一項に記載の食品用又は飲料用容器、又は方法。
【請求項28】
前記ポリエステルポリマーが、前記ポリマーを形成するために使用される反応物の重量に基づいて、約23重量%未満の、式IIIの前記ジオールから誘導されたセグメントを含む、請求項23~27のいずれか一項に記載の食品用又は飲料用容器、又は方法。
【請求項29】
前記ポリマーが、1つ以上のアリール基又はヘテロアリール基を含む、請求項1若しくは3~28のいずれか一項に記載の食品用又は飲料用容器、又は請求項2~28のいずれか一項に記載の方法。
【請求項30】
前記基体が、食品接触表面を画定し、かつ前記コーティングが、前記食品接触面の少なくとも一部上にある、請求項1若しくは3~29のいずれか一項に記載の食品用又は飲料用容器、又は請求項2~29のいずれか一項に記載の方法。
【請求項31】
前記コーティング組成物が、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、及びそれらのジグリシジルエーテルの各々を実質的に含まない、請求項1若しくは3~30のいずれか一項に記載の食品用又は飲料用容器、又は請求項2~30のいずれか一項に記載の方法。
【請求項32】
前記コーティングが、約30℃~約120℃のガラス転移温度を有する、請求項1若しくは3~31のいずれか一項に記載の食品用又は飲料用容器、又は請求項2~31のいずれか一項に記載の方法。
【請求項33】
前記コーティングが、少なくとも約70℃のガラス転移温度を有する、請求項1若しくは3~32のいずれか一項に記載の食品用又は飲料用容器、又は請求項2~32のいずれか一項に記載の方法。
【請求項34】
前記コーティングが、少なくとも約90℃のガラス転移温度を有する、請求項1若しくは3~33のいずれか一項に記載の食品用又は飲料用容器、又は請求項2~33のいずれか一項に記載の方法。
【請求項35】
前記コーティングが、約110℃未満のガラス転移温度を有する、請求項1若しくは3~34のいずれか一項に記載の食品用又は飲料用容器、又は請求項2~34のいずれか一項に記載の方法。
【請求項36】
前記コーティングが、約2マイクロメートル(μm)~約20μmの平均コーティング厚さを有する、請求項1若しくは3~35のいずれか一項に記載の食品用又は飲料用容器、又は請求項2~35のいずれか一項に記載の方法。
【請求項37】
前記金属基体が、約0.14ミリメートル(mm)~約0.50mmの平均厚さを有する、請求項1若しくは3~36のいずれか一項に記載の食品用又は飲料用容器、又は請求項2~36のいずれか一項に記載の方法。
【請求項38】
前記コーティング組成物が、液体担体を更に含む、請求項1若しくは3~37のいずれか一項に記載の食品用又は飲料用容器、又は請求項2~37のいずれか一項に記載の方法。
【請求項39】
前記ポリマーが、水分散性であり、かつ前記コーティング組成物が、任意選択で前記ポリマーの存在下で形成された、ラテックスポリマー粒子を含むラテックスエマルジョンを含む、請求項1若しくは3~38のいずれか一項に記載の食品用又は飲料用容器、又は請求項2~38のいずれか一項に記載の方法。
【請求項40】
コーティング組成物が硬化したときに、前記ポリマーと反応するように構成された少なくとも1つの架橋剤を更に含む、請求項1若しくは3~38のいずれか一項に記載の食品用又は飲料用容器、又は請求項2~38のいずれか一項に記載の方法。
【請求項41】
前記コーティング組成物を硬化させて前記基体上にコーティングを形成することが、前記コーティング組成物を少なくとも約100℃の温度で硬化させることを含む、請求項2~40のいずれか一項に記載の方法。
【請求項42】
前記コーティング組成物を塗布した後で、前記金属基体を、前記食品用又は飲料用容器の一部に成形することを更に含む、請求項2~41のいずれか一項に記載の方法。
【請求項43】
前記コーティング組成物を塗布する前に、前記金属基体を、前記食品用又は飲料用容器の一部に成形することを更に含む、請求項2~41のいずれか一項に記載の方法。
【請求項44】
食品用又は飲料用の金属製缶の食品接触コーティングを形成する際に使用するのに好適な、食品用又は飲料用のコーティング組成物であって、任意選択で複素環式脂肪族基を含有する、1つ以上のスピロ環式セグメントを有するポリマーを含む、食品用又は飲料用のコーティング組成物。
【請求項45】
前記1つ以上のスピロ環式セグメントが、以下の式I:
【化5】
(式中、
各R
1は、独立して、原子又は有機基であり、
各R
2は、存在する場合、独立して、多価有機基であり、
nは、独立して、1又は2であり、nが1である場合、それぞれのR
1基は、二重結合を介して結合され、
mは、独立して、0又は1であり、かつ
任意選択的に、2つ以上のR
1基又はR
2基が結合して、環式又は多環式基を形成することができる)
のセグメントである、請求項44に記載のコーティング組成物。
【請求項46】
各nは、2であり、各R
1は、水素である、請求項45に記載のコーティング組成物。
【請求項47】
各R
2基は、は、約250ダルトン未満の分子量を有し、式Iの前記セグメントは、約1000ダルトン未満の分子量を有する、請求項45又は46のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
【請求項48】
各R
2基は、約72ダルトンの分子量を有する、請求項45~47のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
【請求項49】
式Iの前記セグメントが、約350ダルトン未満の分子量を有する、請求項45~48のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
【請求項50】
各R
2基は、前記ポリマーの骨格中に、少なくとも1つのエーテル結合、エステル結合、又はその両方を提供する、請求項45~48のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
【請求項51】
前記ポリマーが、
以下の式II:
【化6】
(式中、
各R
1は、式Iのものと同じであり、
各R
3が存在する場合、各R
3は、独立して、多価有機基であり、かつ好ましくは、1つ以上のヘテロ原子を含有し得る、1~10個の炭素原子を含む有機基であり、
pは、独立して、0又は1であり、
任意選択的に、2つ以上のR
1基又はR
3基が結合して環式又は多環式基を形成することができ、
各Oが、エーテル酸素である)のセグメントを含むジエポキシドと、
前記ジエポキシドのオキシラン基と反応することができる少なくとも2つの反応性基を有するエクステンダーと、を含む成分同士の反応生成物を含む、請求項44~50のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
【請求項52】
前記ジエポキシドが、式IIを含有するジオールのジグリシジルエーテルである、請求項51に記載のコーティング組成物。
【請求項53】
前記エクステンダーが、ポリオール、多価フェノール、二酸、ジアミン、又は、カルボン酸、ヒドロキシル、もしくはアミンから選択される2つの異なる基を有する化合物を含み、かつ前記エクステンダーが、1つ以上のアリール又はヘテロアリール基を含む、請求項51又は52に記載のコーティング組成物。
【請求項54】
前記エクステンダーが、カテコール、置換カテコール、ヒドロキノン、置換ヒドロキノン、レゾルシノール、置換レゾルシノール、又はそれらの混合物を含む、請求項53に記載のコーティング組成物。
【請求項55】
前記ポリマーが、ポリエステルポリマーであり、かつ前記ポリマーが、
以下の式III:
【化7】
(式中、
各R
1及びnは、式Iのそれぞれと同じであり、
各R
3が存在する場合、各R
3は、独立して、多価有機基であり、かつ好ましくは1~10個の炭素原子を含む炭化水素基であり、
pは、独立して、0又は1であり、
任意選択的に、2つ以上のR
1基又はR
3基が結合して環式又は多環式基を形成することができる)のセグメントを含むジオールと、
少なくとも1つのポリカルボン酸と、
を含む成分どうしの反応生成物である、請求項44~50のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
【請求項56】
前記コーティング組成物が、液体担体を含む、請求項44又は55のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
【請求項57】
前記ポリマーが、水分散性であり、かつ前記コーティング組成物が、前記ポリマーの存在下で形成された、ラテックスポリマー粒子を含むラテックスエマルジョンを含む、請求項44又は56のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
【請求項58】
請求項1~44のいずれか一項に引用のコーティング組成物。
【請求項59】
前記ポリマーが、約10~約120のヨウ素価を有する、請求項1~58のいずれかに記載の食品用又は飲料用容器、方法、又はコーティング組成物。
【請求項60】
前記コーティング組成物が、少なくとも1つの金属乾燥剤を更に含む、請求項1~59のいずれか一項に記載の、食品用又は飲料用容器、方法、又はコーティング組成物。
【請求項61】
前記コーティング組成物が、アクリル成分を実質的に含まない、請求項1~60のいずれか一項に記載の食品用又は飲料用容器、方法、又はコーティング組成物。
【請求項62】
前記ポリマーが、約0~約150のヒドロキシル価を有するポリエステルである、請求項1~61のいずれか一項に記載の食品用又は飲料用容器、方法、又はコーティング組成物。
【請求項63】
前記ポリマーが、約5~約40の酸価を有するポリエステルである、請求項1~62のいずれか一項に記載の食品用又は飲料用容器、方法、又はコーティング組成物。
【請求項64】
前記ポリマーが、約10,000未満の数平均分子量(Mn)を有する、請求項1~63のいずれか一項に記載の食品用又は飲料用容器、方法、又はコーティング組成物。
【請求項65】
前記ポリマーが、約2,000~約8,000の数平均分子量(Mn)を有する、請求項1~64のいずれか一項に記載の食品用又は飲料用容器、方法、又はコーティング組成物。
【請求項66】
前記ポリマーが、前記スピロ環式セグメントの分解を低減するために、220℃未満の重合温度で実施される重合プロセスを介して調製される、請求項1~65のいずれかに記載の食品用又は飲料用容器、方法、又はコーティング組成物。
【請求項67】
前記ポリマーが、1つ以上のエーテルセグメントを含むポリエーテルポリマーである、請求項1~66のいずれか一項に記載の食品用又は飲料用容器、方法、又はコーティング組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
(関連出願の相互参照)
本出願は、2019年11月27日に出願された米国特許出願第62/941,013号からの優先権を主張し、その開示内容は、参照により本明細書に組み込まれるものとする。
【0002】
(発明の分野)
本発明は、食品、飲料、又は人間が消費したりあるいは人体に密に触れたりする他の製品に、直接触れる包装材料又は他の基体用のコーティングに関する。
【背景技術】
【0003】
コーティングは、下地基体を保護するために、食品用及び飲料用の金属製容器、保持タンク、器、貨車、バルク貯蔵容器、パイプ、他の貯蔵用及び輸送用物品又はシステムの内外面をはじめとする各種容器に適用され得る。基体と、包装された製品又は外部環境との間で接触があると、基体材料の腐食が起こり得る。これは、容器の内容物が本質的に化学的腐食性を有する場合に特に当てはまる。
【0004】
例えばビスフェノールA(「BPA」)及びビスフェノールF(「BPF」)エポキシ系コーティングを含む、様々なコーティング組成物が、保護用接着性コーティングとして使用されてきた。BPA及びBPFは、様々な特性及び使用法を有するポリマーを調製するために使用されてきた。科学データを比較考量すると、そのような化合物をコーティングに使用することは安全であるということを示唆しているものの、一部に、容器及びコーティング、特に食品又は飲料との接触を伴うものにおいて、一部特定のBPA系化合物及びBPF系化合物の使用を低減又は排除することを要望する声がある。
【発明の概要】
【0005】
いくつかの実施形態では、本開示は、ポリマーの骨格内に、2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン(例えば、下記式I)の1つ以上のセグメントなどの1つ以上の置換又は非置換スピロ環式セグメントを有するポリマーを含む、コーティング組成物及びコーティングされた物品を記載する。開示されたコーティング組成物及びコーティングは、食品用又は飲料用容器又は他の物品に適用されて、下地基体材料を外部環境から、又はその容器又は物品の中に収容される材料から保護する助けとされてもよく、更に、包装された又は収容された製品を、下地基体から保護する助けとされてもよい。好ましい実施形態では、ポリマーは、1つ以上のエーテル又はエステルセグメントを含み、食品用又は飲料用容器の食品接触表面の保護コーティングとしての使用に特に適した特性を示す。
【0006】
いくつかの実施形態では、本開示は、金属基体、基体の少なくとも一部上のコーティングを含む、食品用又は飲料用容器、又はその一部を記載し、そのコーティングは、任意選択でかつ好ましくは複素環式脂肪族基(例えば、以下の式I’を参照)を含有する、1つ以上のスピロ環式セグメントを有するポリマーを含むコーティング組成物から形成される。
【0007】
別の一実施形態では、本開示は、食品用又は飲料用容器、又はその一部を形成する方法を記載する。この方法は、食品用又は飲料用容器用の金属基体にコーティング組成物を塗布することを含み得るが、そのコーティング組成物は、任意選択でかつ好ましくは複素環式脂肪族基(例えば、以下の式I’を参照)を含有する、1つ以上のスピロ環式セグメントを有するポリマーを含む。この方法は、コーティング組成物を硬化させて、基体上にコーティングを形成することを更に含む。
【0008】
別の一実施形態では、本開示は、食品用又は飲料用の金属製缶への食品接触コーティングを形成する際に使用するのに好適な、食品用又は飲料用のコーティング組成物であって、任意選択でかつ好ましくは複素環式脂肪族基(例えば、以下の式I’を参照)を含有する、1つ以上のスピロ環式セグメントを有するポリマーを含むコーティング組成物を記載する。
【0009】
別の一実施形態では、本開示は、以下の式I’:
【化1】
(式中、各R
1は、独立して、原子又は有機基であり、各R
2は、存在する場合、独立して、多価有機基であり、nは独立して1又は2であり、nが1である場合、それぞれのR
1基は、二重結合を介して結合し、mは独立して0又は1であり、任意選択で、2つ以上のR
1基又はR
2基は、結合して環式又は多環式基を形成することができる)の1つ以上のスピロ環式セグメントを有するポリマーを含む、食品用又は飲料用のコーティング組成物を記載する。
【0010】
好ましい実施形態では、コーティング組成物は、BPA、ビスフェノールF(「BPF」)、ビスフェノールS(「BPS」)、又はそれらの任意のジエポキシド(例えば、それらのジグリシジルエーテル、具体的には、BPAのジグリシジルエーテルであるBADGEなど)から誘導された、いかなる構造単位も含まない。更に、コーティング組成物は、好ましくは、BPSのエストロゲンアゴニスト活性以上のエストロゲンアゴニスト活性を有する多価フェノールから誘導された、いかなる構造単位も含まない。
【発明を実施するための形態】
【0011】
本明細書で使用される場合、「1つの(a)」、「1つの(an)、」「その(the)」、「少なくとも1つの(at least one)」、及び「1つ以上の(one or more)」は、互換的に使用される。従って、例えば、「1つの(a)」コポリマーを含むコーティング組成物は、コーティング組成物が「1つ以上の(one or more)」コポリマーを含むことを意味すると解釈することができる。
【0012】
「アリール基」(例えば、アリーレン基)という用語は、閉芳香環又は環系(例えば、フェニレン、ナフチレン、ビフェニレン、フルオレニレン、及びインデニルなど)、及びヘテロアリーレン基(例えば、閉芳香環又は閉芳香様環炭化水素又は環系であって、その環中の原子のうちの1つ以上が、炭素以外の元素(例えば、窒素、酸素、硫黄など)であるもの)を指す。そのような基が二価であるとき、それらは、典型的には、「アリーレン」又は「ヘテロアリーレン」基(例えば、フリレン、ピリジレンなど)と称される。
【0013】
「ビスフェノール」という用語は、2つのフェニレン基を有する多価ポリフェノールであって、それぞれのフェニレン基が6炭素環と、環の炭素原子に結合したヒドロキシル基とを含み、2つのフェニレン基の環は、いかなる原子も共有しない、多価ポリフェノールを指す。
【0014】
「含む」という用語及びその変形形態は、これらの用語が明細書及び特許請求の範囲に現れる場合には、限定的な意味を有するものではない。様々なステップを含むと言われる方法、又は様々な要素を含むと言われる物質、基、部分、成分、構成要素、及び他のアイテムもまた、そのようなステップ又は要素からそれぞれ本質的になるものであってよく、又はそれらからなるものであってよい。
【0015】
「エストロゲン活性」及び「エストロゲンアゴニスト活性」という用語は、内因性エストロゲン受容体、典型的には内因性ヒトエストロゲン受容体との相互作用を通じて、ホルモン様活性を模倣する化合物の能力を指す。化合物のエストロゲン活性は、以下で更に論じられるように、MCF-7アッセイを実施することによって評価され得る。
【0016】
「不飽和二重結合」という用語は、更なる反応(例えば、フリーラジカル重合、ディールス-アルダー反応、エン反応、又は酸化硬化反応)をさせることができる非芳香族炭素-炭素二重結合を指す。そのような二重結合としては、ビニル基、アリル性基、(メタ)アクリル基、他のα、β不飽和基、アルケニル基などが挙げられ得るが、これらに限定されない。
【0017】
「第1の」、「第2の」、「第3の」などの用語は、別個の構成要素を区別するために使用され、特に記載されない限り、特定の量又は順序を意味することを意図するものではない。例として、「第1の層」上にある「第2の層」は、系が少なくとも2つの異なる層を含むことを示すために使用される。同様に、「第3の層」などの追加の層が系内に存在し得るが、層の構成が説明される方法に応じて、この第3の層は、第1の層及び第2の層の上、下、又はそれらの間に配置され得る。
【0018】
「食品接触表面」又は「内面」という用語は、食品又は飲料の貯蔵又は輸送中に、食品又は飲料製品と接触しているか、又は接触するように意図されている、物品の基体表面(典型的には、食品用又は飲料用容器の内面)を指す。例として、食品用又は飲料用容器の金属基体の内面又はその一部は、金属製の内面がコーティング組成物でコーティングされ、食品又は飲料に直接接触しない場合でも、食品接触表面である。
【0019】
「独立して」という用語が、基、部分、又は他の要素を参照して使用される場合には、そのような要素の各例が、同じであっても異なっていてもよいということを意味する。例えば、要素Eが2つの場合に現れ、独立してX又はYであり得る場合、要素Eの第1の例及び第2の例は、それぞれ、X及びX、X及びY、Y及びX、又はY及びYであり得る。
【0020】
「上に」という用語が、表面又は基体「上に」塗布されたコーティングの文脈で使用される場合には、表面又は基体に、直接的に塗布されたコーティング又は間接的に塗布されたコーティングの両方を含む。従って、例えば、基体の上を覆うプライマー層に塗布されたコーティングは、基体上に塗布されたコーティングを構成する。比較すると、「上に直接」という語句が、表面又は基体「上に直接」塗布されたコーティングの文脈で使用される場合には、表面又は基体と直接接触しているコーティングを指し、両者の間にいかなる中間層もコーティングも存在していないことを指す。
【0021】
「有機基」という用語は、炭化水素基(例えば酸素、窒素、硫黄、及びケイ素などの、炭素及び水素以外の任意選択の元素を有するもの)であって、脂肪族基、環式基(例えば、芳香族基及び脂環式基)、又は脂肪族基と環式基の組み合わせ(例えば、アルカリル基及びアラルキル基)として、更に分類され得る炭化水素基を意味する。「脂肪族基」という用語は、飽和又は不飽和の直鎖又は分岐炭化水素基を意味する。この用語は、例えば、アルキル、アルケニル、及びアルキニル基を包含するために使用される。「アルキル基」という用語は、飽和直鎖又は分岐炭化水素基(例えば、n-プロピルイソプロピル基)を意味する。「アルケニル基」という用語は、1つ以上の炭素-炭素二重結合を有する、不飽和の直鎖又は分岐炭化水素基(例えばビニル基)を意味する。「環式基」という用語は、脂環式基又は芳香族基として分類される閉環炭化水素基を意味し、これらの両方がヘテロ原子を含み得る。「脂環式基」という用語は、脂肪族基の特性に類似する特性を有する環式炭化水素基を意味する。開示されたポリフェノールの有機基に対して置換がなされるということも考えられる。「基」及び「部分」という用語は、置換を可能にするか、又は置換され得る化学種と、置換を可能にしないか、又はそのように置換され得ない化学種とを区別するために使用され得る。「基」という用語は、特定の部分を表現すること、及び部分を含む置換及び非置換構造のより広い分類を表現することの両方であることが意図される。従って、「基」という用語が化学置換基を記載するために使用されるとき、記載された化学物質は、非置換基、及び例えば鎖内に、O、N、Si、又はS原子を有するその基(アルコキシ基のような)、及びカルボニル基又は他の従来の置換基を含む。「部分」という用語が化学化合物又は置換基を記載するために使用される場合、非置換の化学物質のみが含まれることが意図される。例えば、「アルキル基」という語句は、メチル、エチル、イソプロピル、t-ブチル、ヘプチル、ドデシル、オクタデシル、アミル、2-エチルヘキシルなどの純粋な開鎖飽和炭化水素アルキル置換基だけでなく、ヒドロキシ、アルコキシ、アルキルスルホニル、ハロゲン原子、シアノ、ニトロ、アミノ、カルボキシルなどの当技術分野で知られている更なる置換基を持つアルキル置換基も含むことが意図される。従って、「アルキル基」は、エーテル基、ハロアルキル、ニトロアルキル、カルボキシアルキル、ヒドロキシアルキル、スルホアルキルなどを含む。一方、「アルキル部分」という語句は、例えば、メチル、エチル、イソプロピル、t-ブチル、ヘプチル、ドデシル、オクタデシル、アミル、2-エチルヘキシルなどの純粋な開鎖飽和炭化水素アルキル置換基のみを含むことに限定される。
【0022】
記載される式のいずれかにおける基又はセグメントに関して本明細書で使用される「分子量」という用語は、それぞれの基又はセグメントを構成する1つ以上の原子の原子量の合計を指す。これは理論的計算値であり、分子量値を決定するために試験方法は必要とされない。
【0023】
「ポリカルボン酸」という用語は、エステル化反応に関与することができる2つ以上のカルボン酸基又は機能的に同等な基を有する化合物を指す。ポリカルボン酸化合物は、二酸、無水物、エステル(例えば、アルキルエステル)、又は同等の形態などであり得る。
【0024】
特に指示がない限り、「ポリマー」という用語は、ホモポリマー及びコポリマー(例えば、2種類以上の異なるモノマーのポリマー)の両方を含む。同様に、特に指示がない限り、例えば、「ポリエーテル」などのポリマークラスを指定する用語の使用は、ホモポリマー及びコポリマー(例えば、ポリエーテル-エステルコポリマー、ポリエーテル-アクリルコポリマーなど)の両方を含むことが意図され、典型的には、複数の繰り返しモノマー単位を含む高分子を指す。「ポリエーテル」という用語は、ポリマーの骨格内に複数のエーテル結合を含有するポリマーを指す。
【0025】
「多価フェノール」(二価フェノールを含む)という用語が本明細書で使用される場合には、1つ以上のアリール基又はヘテロアリール基(より典型的には、1つ以上のフェニレン基)、及び同じ又は異なるアリール又はヘテロアリール環に結合した少なくとも2つのヒドロキシル基を有する、任意の化合物を広く指す。従って、例えば、ヒドロキノン及び4,4’-ビスフェノールの両方は、多価フェノールであると考えられる。多価フェノールが本明細書で使用される場合には、典型的には、アリール環中に6個の炭素原子を有するが、他のサイズの環を有するアリール又はヘテロアリール基を使用することができることが考えられる。
【0026】
「ポリオール」という用語は、2つ以上のヒドロキシル基を有する化合物を指す。「ジオール」という用語は、化合物が2つのヒドロキシル基を有するポリオールを指す。
【0027】
「ポリフェノール」という用語は、それぞれが、6個の炭素環及び環の炭素原子に結合したヒドロキシル基を含む2つ以上のフェニレン基を有する多価材料を指し、フェニレン基の環は、いかなる原子も共有しない。
【0028】
「好ましい」及び「好ましくは」という用語は、ある特定の状況下で、ある特定の利益をもたらし得る本発明の実施形態を指す。しかしながら、同じか又は他の状況下では、他の実施形態が好ましい場合もあり得る。更に、1つ以上の好ましい実施形態の列挙は、他の実施形態が有用でないことを暗示するものではなく、本発明の範囲から他の実施形態を排除することを意図するものでもない。
【0029】
「スピロ環式」という用語は、2つ以上の環式基の各々の環中に存在する単一の共有原子(例えば、炭素)を通して結合された、2つ以上の環式基を有する化合物を指す。従って、例として、4,4’-ビフェノールも、2,6-ナフタレンジカルボン酸も、スピロ環式セグメントを含まない。スピロ環式セグメントの一例としては、2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカンが挙げられる。
【0030】
「実質的に含まない」という用語が、ある特定の化合物を含有し得るコーティング組成物に関して使用される場合には、そのコーティング組成物が、指定された化合物の状況(例えば、化合物がコーティング中で移動可能であるか、又はコーティングの構成成分に結合しているかどうか)に関係なく、その化合物を1,000ppm未満(0.1重量%未満に対応する)しか含有しないことを意味する。「本質的に含まない」という用語が、ある特定の化合物を含有し得るコーティング組成物に関して使用される場合には、そのコーティング組成物が、指定された化合物の状況に関係なく、その化合物を100ppm未満しか含有しないことを意味する。「本質的に完全に含まない」という用語が、ある特定の化合物を含有し得るコーティング組成物に関して使用される場合には、そのコーティング組成物が、指定された化合物の状況に関係なく、その化合物を5ppm未満しか含有しないことを意味する。「完全に含まない」という用語が、ある特定の化合物を含有し得るコーティング組成物に関して使用される場合には、そのコーティング組成物が、指定された化合物の状況に関係なく、その化合物を20ppb未満しか含有しないことを意味する。「~を含まない」(ただし前述の語句の文脈で使用されているものを除く)、「(複数のものが)~を含有しない」、「(単数のものが)~を含有しない」、「何らの~も含有しない」などの語句が本明細書で使用される場合、そのような語句は、存在し得るが意図的に使用されていない関連のある構造又は化合物が、例えば、周囲の汚染物質の存在に起因して、ごく微量で存在することすら排除することを意図するものではない。当業者によって理解されるように、成分、ポリマー、配合物、又は他の成分中の化合物の量は、典型的には、そのような成分、ポリマー、配合物、又は他の成分を作製する際に用いられた出発材料の量及び得られた収量に基づいて計算され得る。
【0031】
また、本明細書では、数の範囲を端点によって指定する場合には、その範囲内に属する全ての数を含む(例えば、1~5は、1、1.5、2、2.75、3、3.80、4、5などを含む)。更に、範囲が開示されている場合には、そのより広い範囲内に含まれる全ての部分的範囲の開示を含む(例えば、1~5は、1~4、1.5~4.5、4~5などを開示する)。
詳細な説明
【0032】
本開示は、ポリマーの骨格内に、置換もしくは非置換2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカンの1つ以上のセグメント(例えば、下記式Iのセグメント)などの1つ以上の置換又は非置換スピロ環式セグメントを有するポリマーを含むコーティング組成物を記載する。そのようなコーティング組成物は、例えば、食品用又は飲料用容器又は他の一般的な包装容器を含む、様々な基体材料をコーティングするのに有用であり得る。本開示はまた、そのようなポリマーを形成するための方法及びそのようなコーティング組成物から形成されたコーティングを生成する方法について記載する。
【0033】
好ましい実施形態では、開示されたポリマー及びコーティング組成物は、BPA、BPF、BPSなど、又はそれらの任意のジエポキシド(例えば、ジグリシジルエーテル又は「DGE」)から誘導された、いかなる構造単位も、材料も含まない。より好ましくは、開示されたポリマー及びコーティング組成物は、BPSのエストロゲンアゴニスト活性以上のエストロゲンアゴニスト活性を有する多価フェノールから誘導された、いかなる構造単位も含まない。非エストロゲン多価フェノールの考察は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許第10,435,199号に提供されている。開示されたスピロ環式セグメントは、ビスフェノール型反応物又はその誘導体(例えば、ビスフェノールのジエポキシド)の代替として使用され得る。従って、いくつかの実施形態では、開示されたポリマーは、ビスフェノールを実質的に含まなくてもよい。
【0034】
開示されたポリマーは、例えば、物品を包装するためのコーティングの膜形成材料としての用途などの、様々な最終用途での使用に好適である。以下で更に論じられるように、好ましい例では、開示されたコーティング組成物は、食品用又は飲料用容器(例えば、食品缶、飲料缶など)などの包装物品の金属基体に適用され、下地金属基体を外部環境又はその中に含有される材料から保護する助けとなり得る。そのような実施形態では、基体としては、鋼(例えば、冷間圧延鋼、めっき鋼、又は電気すずめっき鋼)又はアルミニウムなどの金属が挙げられ得るが、アルミニウムが好ましい金属基体である。コーティング組成物は、そのような容器の内面又は外面に適用され得る。
【0035】
食品用又は飲料用容器コーティングとしての使用に適するコーティング組成物に必要とされるコーティング性能属性のバランスは、特に厳しいものがあり、他のコーティング最終用途とくらべて独特のものである。そのような性能特性には、最小限のコーティング重量及び厚さで適切なコーティング被覆を実現する必要性、基体への接着性、耐薬品性(特に、腐食性のある食品又は飲料に対する耐性)、適切な可撓性(例えば、コーティング後の製造ステップ及び日常的に起こる缶の落下に耐えられること)、高速硬化時間と両立するコーティング組成物の十分に長期の貯蔵寿命、従来のコーティング機械との適合性、FDAによる規制への準拠、包装されている製品に異臭又は悪臭が移らないことなどが挙げられるが、それらに限定されるものではない。これらの厳しい要件により、他の最終用途のために設計されたコーティングは、食品用又は飲料用容器コーティングとしての使用に通常は適さない。しかしながら、開示されたコーティング組成物は、そのような食品用又は飲料用容器コーティングに適しているため、それらは、一般に要求される条件がより緩やかな、食品用又は飲料用容器コーティング以外の様々な最終用途にも適している可能性がある。開示されたコーティング組成物の他の例示的な最終用途としては、保持タンク、器、貨車、金属コイル、バルク貯蔵容器、パイプ、バルブ、及び他の貯蔵用物品又はシステムが挙げられ得るが、これらに限定されない。開示されたコーティング組成物の適用から利益を得ることができる他の例示的な基体材料としては、他の金属、コンクリート、繊維板、プラスチック(例えば、ポリエステル、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン、ポリオレフィン、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレンなど、エチレンビニルアルコール、ポリ塩化ビニリデン、及びそれらのコポリマー)、ガラス強化プラスチックなどが挙げられ得る。
【0036】
開示されたコーティング組成物は、ポリマーの骨格内に1つ以上のスピロ環式セグメントを有するポリマーを含む。スピロ環式セグメント中に存在する2つ以上の環は、例えば、環自体に4、5、6、7、又は8個以上の原子を有する環などの任意の好適な環サイズ、又は環サイズの組み合わせのものであり得るが、5又は6個が現在のところ好ましい。好ましくは、スピロ環式セグメントは、複素環式基、より好ましくは複素環式脂肪族基を含有する。好適なヘテロ原子としては、例えば、窒素、酸素、ケイ素、及び硫黄が挙げられ得る。より好ましくは、スピロ環の各環式基は、酸素原子及び炭素原子を含有する5員環又は6員環を含む。好ましい実施形態では、スピロ環式セグメント(付着置換基又は連結基を除く)は、7つの炭素原子及び4つの酸素原子を含む(例えば、置換2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン)。
【0037】
いくつかの実施形態では、開示されたポリマーは、以下の式Iの1つ以上のスピロ環式セグメントを含み得る:
【化2】
(式中、
・各R
1は、独立して、原子又は有機基であり、
・各R
2は、存在する場合、独立して、多価有機基であり、
・下付き文字のnは、独立して、1又は2であり、nが1である場合、それぞれのR
1基は、二重結合を介して結合され、
・下付き文字のmは、独立して、0又は1であり、かつ
・任意選択的に、2つ以上のR
1基又はR
2基が結合して、環式又は多環式基を形成することができる。)
【0038】
各R1は、独立して、水素又はハロゲン原子などの原子であってもよく、水素が好ましい。追加的又は代替的に、1つ以上のR1は、1つ以上のヘテロ原子を含み得る、炭化水素基などの有機基を含み得る。有機基の例としては、直鎖状、分岐状、又は環状に配列された1~10個の炭素原子を含有する炭化水素基が挙げられる。いくつかの実施形態では、各R1は、水素原子であり得る。
【0039】
各R2は、存在する場合、独立して、多価有機基であり、二価又は三価の基がその例として挙げられる。いくつかの実施形態では、R2は、任意選択で1つ以上のヘテロ原子を含み得る、炭化水素基である。好ましい例では、各R2基は、1つ以上の酸素原子、より好ましくは1つ以上のエーテル又はエステルセグメント、又はそれらの組み合わせを含む。追加的又は代替的に、R2は、1つ以上のフェニレン基などの、1つ以上のアリール基又はヘテロアリール基を含み得る。好適なヘテロアリール基としては、例えば、フリル、チエニル、ピリジル、キノリニル、イソキノリニル、インドリル、イソインドリル、トリアゾリル、ピロリル、テトラゾリル、イミダゾリル、ピラゾリル、オキサゾリル、チアゾリル、ベンゾフラニル、ベンゾチオフェニル、カルバゾリル、ベンゾオキサゾリル、ピリミジニル、ベンゾイミダゾリル、キノキサリニル、ベンゾチアゾリル、ナフチリジニル、イソキサゾリル、イソチアゾリル、プリニル、キナゾリニル、ピラジニル、1-オキシドピリジル、ピリダジニル、トリアジニル、テトラジニル、オキサジアゾリル、チアジアゾリルなどが挙げられ得る。
【0040】
いくつかの実施形態では、R2は、1つ以上の段階成長基を含み得る。そのような段階成長基は、硬化プロセス中のポリマーの追加の架橋又は添加を促進し得る。例示的な段階成長基としては、アミン基、カルボキシル基、エポキシド基、ヒドロキシル基などが挙げられ得るが、これらに限定されない。
【0041】
各R2基の分子量の上限は、具体的に限定されず、コーティング組成物又はコーティングの所望の特性、及びポリマーを形成するために使用される成分に依存するが、いくつかの実施形態では、各R2基は、約250ダルトン(Da)未満、約150Da未満、より好ましくは約100Da未満の分子量を有し得る。いくつかの実施形態では、各実施形態の各R2基は、約72Daの分子量を有する(例えば、C4H8O)。
【0042】
開示されたポリマーは、ポリマーの骨格内に、1つ以上のエーテル、エステル、アミド、イミド、カルバメート、尿素、炭酸エステル、又は他の結合セグメントを含み得る。好ましい例では、ポリマーは、ポリエーテルポリマー、ポリエステルポリマー、又はそれらのコポリマーである。更に、ポリマーは、そのポリマーを含有するコーティング組成物の1つ以上の所望の性能特性(例えば、基体への接着性又は耐薬品性)を改善又は最適化するのに役立ち得る、複数の芳香族セグメント(例えば、フェニレン基)を含み得る。
【0043】
開示されたコーティング組成物によって生成されたコーティングは、ガラス転移温度(「Tg」)、金属基体との良好な接着、食品安全性、高温での短い硬化時間、及び液体コーティング組成物としての貯蔵寿命安定性を含むが、これらに限定されない、いくつかの有益な特性を示し得る。これは、特に食品用又は飲料用容器において、包装物品のコーティング系に特に適し得る。ガラス転移温度(Tg)は、反応した成分(例えば、式Iのセグメントを含有する成分以外のもの)に応じて調整されて、開示されたポリマー又はポリマーの種類(例えば、ポリエーテル又はポリエステル)を生成し得る。開示されたポリマー(硬化及び架橋前のポリマー)は、典型的には、少なくとも約30℃、少なくとも約40℃、少なくとも約50℃、少なくとも約60℃、少なくとも約70℃、少なくとも約80℃、又は少なくとも約90℃のガラス転移温度(Tg)を有する。ガラス転移温度(Tg)は、例えば、約130℃未満、約120℃未満、約110℃未満、約100℃未満、約95℃未満、又は約90℃未満であり得る。ポリマー内でのアリール又はヘテロアリール基の濃度がより高いと、より高い濃度の直鎖脂肪族基を有する同様のポリマーと比較して、結果として得られたガラス転移温度(Tg)を高くすることができる。一部特定の非芳香族環式基はまた、ガラス転移温度(Tg)を増加させるために使用され得るが、そのような非芳香族環式基としては、例えば、シクロブタン基(例えば、2,2,4,4-テトラメチル-1,3-シクロブタンジオール中に存在するもののようなもの)、多環式基(例えば、ノルボルナン、ノルボルネン(例えば、無水ナジック酸中に存在するもののようなもの)、トリシクロデカンジメタノール(例えば、トリシクロデカンジメタノール中のもののようなもの)、イソソルビドなど)、及びそれらの組み合わせなどが挙げられる。同様に、長鎖炭化水素基又はセグメントの非存在又は相対的不在はまた、より高いガラス転移温度(Tg)を達成するのに役立ち得る。
【0044】
ポリマーのガラス転移温度(Tg)はまた、コーティングが内面に塗布されるか又は外面に塗布されるかに応じて調整され得る。例えば、コーティング組成物が食品用又は飲料用容器の内面に塗布されるいくつかの実施形態では、少なくとも約30℃、より好ましくは60℃超のポリマーガラス転移温度(Tg)を有することが望ましい場合があり得る。ポリマーがポリエーテルポリマーである例では、約70℃を超えるガラス転移温度(Tg)を有することが望ましい場合があり得る。ポリマーがポリエステルポリマーである例では、約30℃を超えるガラス転移温度(Tg)を有することが望ましい場合があり得る。コーティングが食品用又は飲料用容器の外面に塗布される実施例では、ポリマーのガラス転移温度(Tg)は、上述の範囲内又はそれ以外であり得る。実施例のセクションに説明するDSC試験方法は、ガラス転移温度(Tg)を決定するための有用な試験である。
【0045】
ポリマーがポリエステルポリマーであるいくつかの実施形態では、ポリマーは、0℃超、30℃超、又は40℃超~95℃未満、80℃未満、70℃未満、又は更に50℃未満であるガラス転移温度(Tg)を有し得る。
【0046】
好適なガラス転移温度(Tg)値を有することは、特に酸性の食品又は飲料などの本質的により高い化学的腐食性を有する製品を、高温で(例えば、約100℃以上の温度で、時には大気圧を超える圧力を伴って)レトルト処理中に、コーティング組成物が食品又は飲料製品と接触する用途において、特に重要であり得る。ポリマー中に、式Iのセグメントを単独で含めること、又は式Iのセグメント及び1つ以上のアリールもしくはヘテロアリール基を含めることは、記載された範囲内の所望のガラス転移温度(Tg)を得るのに役立ち得る。更に、理論に束縛されるものではないが、2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン構造内の酸素原子は、より長い寿命にわたって高いガラス転移温度(Tg)回復力を有するポリマーを提供すると考えられている。いくつかの実施形態では、食品用又は飲料用コーティングに使用される従来のポリマーは、自己酸化を受けて、コーティングの性能特性の低下をもたらす可能性がある。そのような低下の1つは、ガラス転移温度(Tg)の低下である。2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン構造内の酸素原子では、容器の寿命中に自己酸化が起きる可能性があるが、結果として生じる酸素原子との反応は、環状エーテル結合を形成させ、より高いガラス転移温度(Tg)値を維持し、コーティングにおける有意なガラス転移温度(Tg)の減少をもたらさないと考えられている。
【0047】
いくつかの実施形態では、開示されたコーティング組成物中のポリマーは、ポリエーテルポリマーであり得る。開示されたポリエーテルポリマーは、(a)1つ以上のポリエポキシド、より好ましくは1つ以上のジエポキシドと、(b)オキシランと反応することができる2つ以上の反応性基を含むエクステンダー(例えば、エポキシ基)と、を含む反応物を使用して形成され得る。例えば、エクステンダーは、2つ以上の酸基、ヒドロキシル基、アミン基、又はそれらの組み合わせ(例えば、1つ以上の酸及び1つ以上のヒドロキシル、1つ以上の酸及び1つ以上のアミン、又は1つ以上のヒドロキシル及び1つ以上のアミン)を含み得る。追加的又は代替的に、開示されたポリマーは、他のモノマー又はポリマーとのコポリマーであってもよく、又は脂肪族DGEなどの1つ以上の他の材料とブレンドされてもよい。
【0048】
好ましい実施形態では、エクステンダーは、1つ以上のポリオール、より好ましくは1つ以上の多価フェノール、更により好ましくは1つ以上の二価フェノールを含む。そのような実施形態では、ポリエポキシド又はエクステンダーの一方又は両方は、以下の式IIの1つ以上のセグメントを含む:
【化3】
(式中、
・各Oは、エーテル酸素であり、
・各R
1と下付き文字nとは、式Iにおけるそれらと同じであり、
・各R
3は、存在する場合、独立して、多価有機基(例えば、直鎖又は分岐)であり、好ましくは炭化水素であり、
・下付き文字pは、独立して、0又は1であり、好ましくは1であり、かつ
・任意選択的に、2つ以上のR
1基又はR
3基は、結合して環式又は多環式基を形成することができる。)
【0049】
R3は、有機基、好ましくは1~10個の炭素原子を含む有機基であり、1つ以上のヘテロ原子を含有してもよく、より好ましくは各R3基は、1~4個の炭素原子を含む。いくつかの実施形態では、R3は、隣接する酸素原子と組み合わせて、式IのR2と同じであり得る。従って、いくつかの実施形態では、R3と隣接する酸素原子とを合わせて、約250ダルトン(Da)未満、約150Da未満、より好ましくは約100Da未満の分子量を有し得る。いくつかの実施形態では、R3は、約56Daの分子量を有する-CH2-C(CH3)2-であり得る。
【0050】
好ましい実施形態では、例えば式I及び式IIのものを含む、スピロ環式セグメントは、ハロゲン原子(例えば、臭素、塩素、フッ素など)を含まない。より好ましくは、ポリマー全体がハロゲン原子を含まない。
【0051】
好ましい実施形態では、ジエポキシドなどのポリエポキシドは、式IIの1つ以上のセグメントを含み、そのポリエポキシドは、次に、エクステンダーと反応する。ジエポキシドは、ジオール(例えば、後ほどに更に論じる式IIIのジオール)をハロヒドリン(例えば、エピクロロヒドリン)と反応させて、オキシラン末端基を有するジエポキシド類似体(すなわち、DGE)を形成することによって最初に調製され得る。
【0052】
式IIの1つ以上のセグメントを含有するジエポキシドを生成するために使用され得る好適なジオールは、以下の式IIIのジオールを含む。
【化4】
(式中、
・各R
1と下付き文字nとは、式Iにおけるそれらと同じであり、かつ
・各R
3と下付き文字pとは、式IIにおけるそれらと同じである。)
【0053】
式IIIを満たすジオールの例としては、3,9-ビス(1,1-ジメチル-2-ヒドロキシエチル)-2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン、2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン-3,9-ジイルビス(2-メチルプロパン-2,1-ジイル)ビス[3-[3-(tert-ブチル)-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル]プロパノエート]などが挙げられるが、それらに限られない。好ましい例では、ジオールは、3,9-ビス(1,1-ジメチル-2-ヒドロキシエチル)-2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカンを含み、これは以下の構造を有する:
【化5】
又はジオールは、その置換形態を含む。いくつかの実施形態では、式IIIのジオールは、約1,000Da未満、約500Da未満、又は約350Da未満の分子量を有し得る。
【0054】
式IIIのジオールは、エピクロロヒドリン又は他の適切な材料と反応して、ジエポキシドを生成し得る。ジエポキシドの調製のための条件は、当業者に知られている標準的な技術を使用して実行され得る。例えば、1つ以上の式IIIのセグメントを含有するジオールは、アルカリ媒体中でエピクロロヒドリンと反応させることができる。所望のアルカリ度は、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムなどの塩基性物質を、好ましくは化学量論的過剰量でエピクロロヒドリンに添加することによって得ることができる。反応は、好ましくは、50℃~150℃の温度で実施される。加熱は、好ましくは数時間続けて反応を起こさせ、次いで生成物を洗浄して、塩及び塩基を含まないようにする。同様の反応の手順は、例えば、米国特許第2,633,458号に開示されている。
【0055】
式IIのセグメントを含有するジエポキシド化合物の例としては、以下のもののジエポキシド(例えば、ジグリシジルエーテル又はジグリシジルエステル)が挙げられるが、これらに限定されない:3,9-ビス[4-(オキシラン-2-イルメトキシ)フェニル]-2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン、3,9-ビス[2-メチル-1-(オキシラン-2-イルメトキシ)プロパン-2-イル]-2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン、3,9-ビス(オキシラン-2-イル)-2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン、など。
【0056】
次いで、式IIの1つ以上のセグメントを含有する、得られたエポキシド化合物を、2つの同一又は異なるオキシラン反応性基(例えば、ヒドロキシル基、ヒドロキシフェニル基、酸基又はアミン基)を有する任意の好適なエクステンダー、又はエクステンダーの組み合わせと反応させて、得られたポリエーテルポリマーの分子量を構築することができる。
【0057】
好ましいエクステンダーとしては、上記のジエポキシドと反応して、式I又はIIのセグメントを含む更新された分子量のポリエーテルポリマーを提供する、2つ以上のヒドロキシル基、特に1つ以上のヒドロキシフェニル基(例えば、二価フェノール)を含有するポリオールが挙げられる。いくつかの実施形態では、開示されたジエポキシドとポリオールとの間の、結果として生じる結合は、-CH2-CH(OH)-CH2-セグメント又は-CH2-CH2-CH(OH)-セグメントの一方又は両方を、得られたポリエーテルポリマーの骨格内に生成する。
【0058】
いくつかの実施形態では、エクステンダーとしては、ヒンダードジフェノール、例えば、米国特許第9,409,219(B2)号(Niederstら、以下‘219と略す)に記載の4,4’-メチレンビス(2,6-ジメチルフェノール)、同じくNiederstらの‘219に記載されているような、低エストロゲン性を有する非置換ジフェノール(例えば、4,4’-(1,4-フェニレンビス(プロパン-2,2-ジイル))ジフェノール及び2,2’メチレンビス(フェノール))、ジフェノール、例えば米国特許第8,129,495(B2)号(Evansら、以下‘495と略す)に記載されているもの(例えば、シクロヘキサンジメタノールのビス-4-ヒドロキシ安息香酸塩)、又は国際公開第2015/057932(A1)号(Gibanelら)に記載されているようなジ(アミド(アルキル)フェノール)化合物などが挙げられ得る。
【0059】
他の実施形態では、ポリオールは、例えばフェニレン基などの、1つ以上のアリール基又はヘテロアリール基を含み得る。そのようなポリオールの好ましい例としては、以下の式IVの二価化合物が挙げられる:
【化6】
(式中、Hは水素であり、各R
4は、独立して、水素以外の原子、又は好ましくは少なくとも15ダルトンの分子量を有する有機基であり、下付き文字vは0~4である。R
4原子又は基は、好ましくは、エポキシ基と実質的に非反応性である。いくつかの実施形態では、少なくとも1つのR
4は、環付着ヒドロキシル基のうちの少なくとも1つに対して、オルト位又はメタ位に位置付けられた炭化水素基であり得る。追加的又は代替的に、2つ以上のR
4基は、任意選択的に結合して、1つ以上の環式基を形成することができる。
【0060】
式IIの1つ以上のセグメントを含有するジエポキシドと反応し得る、式IVの例示的な二価化合物は、例えば、カテコール及び置換カテコール(例えば、3-メチルカテコール、4-メチルカテコール、4-tert-ブチルカテコールなど)と、ヒドロキノン及び置換ヒドロキノン(例えば、メチルヒドロキノン、2,5-ジメチルヒドロキノン、トリメチルヒドロキノン、テトラメチルヒドロキノン、エチルヒドロキノン、2,5-ジエチルヒドロキノン、トリエチルヒドロキノン、テトラエチルヒドロキノン、tert-ブチルヒドロキノン、2,5-ジ-tert-ブチルヒドロキノン、メトキシヒドロキノンなど)と、レゾルシノール及び置換レゾルシノール(例えば、2-メチルレゾルシノール、4-メチルレゾルシノール、2,5-ジメチルレゾルシノール、4-エチルレゾルシノール、4-ブチルレゾルシノール、4,6-ジ-tert-ブチルレゾルシノール、2,4,6-トリ-tert-ブチルレゾルシノールなど)と、それらの変異体及び混合物が挙げられる。
【0061】
化学量論及び使用されるエクステンダーの種類に応じて、得られたポリエーテルポリマーは、例えば、少なくとも約2,000、より好ましくは少なくとも約3,000、更により好ましくは少なくとも約4,000の数平均分子量(Mn)などの様々な分子量を有し得る。得られたポリエーテルポリマーの分子量の上限は、一般に、選択されたコーティング液体担体におけるポリマー溶解度限界などの考慮事項によって左右され、例えば、約20,000未満、約10,000未満、約8,000未満、又は約6,000未満のMn値であり得る。いくつかの実施形態では、得られたポリマーは、市販のBPA系エポキシ材料(例えば、EPON 828、1001、1007、及び1009などの商品名で、Resolution Performance Products社(テキサス州ヒューストン)から入手可能なもの)のMn値と同じか又は同様であるMn値を有するため、生成物の再配合及びBPA材料の除去を簡素化し得る。数平均分子量は、例えば、較正用のポリスチレン標準を使用したゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)などの、多くの方法によって決定することができる。開示されたポリマーは、任意の好適な多分散性指数(PDI)を示し得る。ポリマーが、液体塗布包装コーティング(例えば、食品又は飲料缶コーティング)の結合剤ポリマーとして使用することを意図したポリエーテルポリマーである実施形態では、ポリエーテルポリマーは、典型的には、約1.5~5、より典型的には約2~3.5、及び場合によっては約2.2~3又は約2.4~2.8の多分散性指数(PDI)を示す。
【0062】
得られたポリエーテルポリマーは、好ましくは、ポリマーを作製するために使用される固体反応物の総重量に対する、式IIのセグメントを含有する反応物の相対重量に基づいて、1重量パーセント(重量%)超、5重量%超、又は10重量%超の式IIのセグメントを含む。いくつかの実施形態では、ポリマーは、70重量%未満、40重量%未満、30重量%未満、又は25重量%未満の式IIのセグメントを含む。
【0063】
開示されたポリマーは、様々な他の材料と反応して、望ましい生成物を形成することができる。例えば、エポキシ末端ポリマーは、脂肪酸と反応して、不飽和(例えば、空気酸化可能な)反応性基を有するポリマーを形成してもよく、あるいは、アクリル酸又はメタクリル酸と反応して、フリーラジカル硬化性ポリマーを形成し得る。そのようなエポキシ末端ポリマーはまた、好適な二酸(アジピン酸など)と反応して、ポリマーの分子量を更に増大させ得る。
【0064】
いくつかの実施形態では、式I又は式IIの1つ以上のセグメントを含有するポリエーテルポリマーは、ポリマーの骨格中にエステルセグメント及びエーテルセグメントの両方を含み得る。他の実施形態では、開示されるポリエーテルポリマーは、ポリマーの骨格に、いかなるエステル結合も含まない(例えば、R2としては、エステルセグメントを除外する)。
【0065】
他の実施形態では、開示されたコーティング組成物は、式Iの1つ以上のセグメント及び液体担体(例えば、水及び/又は有機溶媒)を有するポリエステルポリマーを含む。式Iの1つ以上のセグメント及びエステル形成反応に関与することができる反応性官能基(例えば、ヒドロキシル基、カルボン酸基など)を有する、様々な化合物を使用して、開示されたポリエステルポリマーを作製することができる。好適な反応スキームは、直接エステル化反応又はエステル交換反応を含み得る。例えば、ポリエステルポリマーは、直接エステル化を介して、1つ以上のジカルボン酸及び1つ以上のジオールを反応させることによって、エステル交換を介して、1つ以上のジメチルエステル及び1つ以上のジオール(例えば、式IIIのジオール)を一緒に反応させることによって、又は多段プロセスにおいて直接エステル化及びエステル交換の両方を実施することによって、調製され得る。理論に拘束されることを意図するものではないが、いくつかの実施形態では、3,9-ビス(1,1-ジメチル-2-ヒドロキシエチル)-2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5.5]、又はそれに由来する二環式構造単位は、約210~220℃の低い重合温度で発生し始めたと考えられる。従って、いくつかの実施形態では、重合中に温度を約220℃未満、より好ましくは約210℃未満に保つことが有利であり得る。得られたポリエステルポリマーは、主鎖(例えば、骨格)にエステル官能基を含有し、好ましくは、二酸又はジエステルとジオールとの組み合わせを含む成分に由来し、二酸、ジエステル、ジオール、又はそれらの組み合わせのいずれかは、式Iの1つ以上のセグメントを含む。
【0066】
いくつかの実施形態では、ポリエステルは、上記式IIIのジオールを含む成分から形成され得る。式IIIのジオールは、好適なポリカルボン酸と反応して、ポリエステルポリマーを生成し得る。例示的なポリカルボン酸としては、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、フタル酸、テトラヒドロフタル酸、メチルテトラヒドロフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、メチルヘキサヒドロフタル酸、エンドメチレンテトラヒドロフタル酸、アゼライン酸、セバシン酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメリト酸、ナフタレンジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、グルタル酸、二量体脂肪酸(例えば、Radiacid 960二量体脂肪酸)、ナジック酸、フランジカルボン酸、それらの無水物もしくはそれらのエステル化誘導体、又はそれらの組み合わせが挙げられるが、それらに限定されない。所望であれば、ポリ酸化合物(例えば、三酸、四酸など)及び単官能性化合物の付加物を使用することができる。ポリエステルポリマーの合成において、特定されたポリカルボン酸化合物は、無水物、エステル(例えば、アルキルエステル)、又は同様の同等の形態であり得ることを理解されたい。従って、ポリカルボン酸は、無水物又はエステル化合物を含むと考えられる。
【0067】
追加的又は代替的に、開示されたポリエステルポリマーは、式Iの1つ以上のセグメントを含有する1つ以上の二酸を含む成分を使用して形成され得る。そのような二酸化合物は、2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン-3,9-ジカルボン酸、3,9-ジメチル-2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン-3,9-ジカルボン酸、又はそれらの変形を含み得るが、これらに限定されない。そのような二酸は、上記式IIIの1つ以上のジオール、式IIIの構造を含まない1つ以上のポリオール、又はそれらの組み合わせと反応させてもよく、式IIIのジオールが好ましい。ポリエステルポリマーを形成するために使用され得る好適なポリオールの例としては、ポリエーテルポリマーの形成に関して上に論じた全てのポリオールが挙げられるが、これらに限定されない。ポリエステルポリマーを形成するために使用され得る他の好適なポリオールとしては、ジオール、3つ以上のヒドロキシル基を有するポリオール(例えば、トリオール、テトラオールなど)、及びそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されず、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3-プロパンジオール、2-メチル-1,3-プロパンジオール、グリセロール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、トリプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、ペンタエリスリトール、1,4-ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、ヘキシレングリコール、シクロヘキサンジメタノール、トリシクロデカンジメタノール、ポリエチレンもしくはポリプロピレングリコール、イソプロピリデンビス(p-フェニレン-オキシプロパノール-2),2,2,4,4-テトラメチル-1,3-シクロブタンジオール、及びそれらの混合物が挙げられる。所望であれば、ポリオール化合物(例えば、トリオール、テトラオールなど)及び単官能性化合物の付加物を使用することができる。いくつかの実施形態では、ポリマーは、ネオペンチルグリコールを使用して作製はされない。追加の好適な二価化合物は、米国特許出願公開第2013/0206756(A1)号(Niederstら、以下‘756と略)及び国際公開第2013/119686(A1)号(Niederstら、以下‘686と略)に開示されている。
【0068】
いくつかの実施形態では、ポリエステルポリマーの形成に使用されるポリオール又はポリカルボン酸のうちの1つ以上は、1つ以上のアリール基又はヘテロアリール基を含有し得るが、フェニレン基が好ましい。上に論じたように、そのようなアリール基又はヘテロアリール基を含めることは、例えば、得られたガラス転移温度(Tg)を改善することを含む、得られたポリマー及びコーティングの特性のうちの1つ以上を改善するのに役立ち得る。
【0069】
当業者には明らかであるように、式Iセグメントに対するポリエステル内のエステルセグメントの異方性は、使用されるジカルボン酸又はポリオール成分が式Iセグメントを含むかどうかに依存するであろう。例えば、式IIIのジオールがポリカルボン酸と反応する場合、得られたポリマーは、-(CO)-O-X-O-(CO)-のセグメントを含み、式中、Xは、ジオールによって提供される式Iセグメントを表す。対照的に、式Iのセグメントを含むポリカルボン酸がポリオール(例えば、式IVのポリオール)と反応する場合、得られたポリマーは、-O-(CO)-Y-(CO)-O-のセグメントを含み、式中、Yは、ポリカルボン酸によって提供される式Iセグメントを表す。ポリオール及びポリカルボン酸の両方が式Iのセグメントを含む実施形態では、得られたポリマーは、-O-(CO)-Y-(CO)-O-X-O-(CO)-のセグメントを含み、式中、X及びYは、それぞれ、ポリオール及びポリカルボン酸によって提供される式Iセグメントを表す。
【0070】
開示されたポリエステルはまた、コポリエステル、グラフト化ポリエステル(例えば、ポリエステル-アクリルグラフトコポリマー)、水分散性ポリエステルなどの1つ以上の修飾を含み得る。コポリエステルは、他の二酸又はジオール(例えば、式Iのセグメントを含まない成分)の導入から生じ得る。従って、コポリエステルは、2つ以上の異なる二酸又は2つ以上の異なるジオールから形成され得る。水分散性ポリエステルは、例えば、酸官能性アクリル基をポリエステルにグラフト化して、ポリエステルに水分散性をもたらした結果として形成された、アクリル化ポリエステルポリマーを含み得る。グラフト化は、様々な手段(例えば、相補的な末端基どうしを反応させること、アクリルモノマーをポリエステル中の不飽和に重合させること、水素引き抜き反応など)を介して生じ得る。いくつかの実施形態では、例えば、米国特許第9,650,176号で教示されているようなディールス-アルダー反応及び/又はエン反応スキームを使用して、二重結合を介した水分散基の組み込みを可能にするために、不飽和がポリエステルポリマーに含まれ得る。
【0071】
いくつかの実施形態では、開示されたポリマーは、いかなるアクリレート部分も含まない。すなわち、いくつかの実施形態では、ポリマーは、ポリエステルポリマー又はポリエーテルポリマーであるが、ポリエステル-アクリルコポリマーでもポリエーテル-アクリルコポリマーでもない。更に、いくつかの実施形態では、全体的なコーティング組成物は、アクリル成分を、もし含んでいたとしてもほとんど含まない(例えば、もし含んでいたとしても、コーティング組成物中の全固形分に基づいて5重量%未満、1重量%未満、又は0.1重量%未満)。
【0072】
開示されたポリエステルポリマーは、任意の好適な分子量を有するものあり得る。好ましい実施形態では、ポリエステルポリマーは、少なくとも1,000ダルトン(Da)の数平均分子量(Mn)を有する。分子量範囲の上限は限定されないが、そのようなポリエステルポリマーは、好ましくは、50,000Da未満の数平均分子量(Mn)を有する。分子量は、様々な要因に応じて変化し得るが、それらの要因としては、例えば、所望のコーティング最終用途、コスト、及びポリマーを合成するために用いられる製造方法が挙げられる。一部特定の実施形態では、開示されたポリエステルポリマーは、少なくとも少なくとも2,000Da、又は少なくとも3,000Daの数平均分子量(Mn)を有する。一部特定の実施形態では、開示されたポリエステルポリマーは、最大20,000Da又は最大15,000Daの数平均分子量を有し、特に水ベースの系は、最大10,000Da、又は特に溶媒ベースの系は、最大7,000Daの数平均分子量を有する。いくつかの実施形態では、開示されたポリエステルポリマーは、約6,100Da未満、例えば、約2,500~約5,500Daの数平均分子量(Mn)を有する。数平均分子量(Mn)は、ゲル浸透クロマトグラフィー及びポリスチレン標準を使用して測定され得る。
【0073】
いくつかの実施形態では、開示されたポリエステルポリマーは、ポリマーを作製するために使用される固体反応物の総重量に対する式Iのセグメントを含有する反応物の相対重量(例えば、式IIIのジオール又は二酸)に基づいて、3重量%超の式Iのセグメントを含み得る。より好ましくは、ポリエステルポリマーは、ポリエステルの骨格中に少なくとも5重量%、少なくとも10重量%、少なくとも15重量%、又は少なくとも20重量%の式Iのセグメントを含む。いくつかの実施形態では、ポリマーは、70重量%未満、40重量%未満、30重量%未満、又は25重量%未満の式Iのセグメントを含む。いくつかの実施形態では、ポリエステルポリマーは、約23重量%の式Iのセグメントを含む。
【0074】
式Iのそのようなセグメントを含有する開示されたポリマー(例えば、開示されたポリエステルポリマー、ポリエーテルポリマー、又はそれらのコポリマー)は、熱硬化性又は熱可塑性組成物のいずれかであり得る。好ましい実施形態では、開示されたポリマーは、熱硬化性組成物(例えば、コーティング組成物が硬化してコーティングを形成するために、不可逆的に硬化されるポリマー)として、液体の担体とともに、コーティング組成物に含まれる。
【0075】
開示されたポリマー(開示されたポリエステルポリマー、ポリエーテルポリマー、又はそれらのコポリマー)は、例えば、完全に配合されたコーティング組成物中に存在する場合、飽和であってもよく、又は不飽和であってもよい。ヨウ素価は、脂肪族炭素-炭素二重結合の数、又は開示されたポリマー中に存在する場合、不飽和のレベルの有用な尺度である。不飽和が、開示されたポリエステルポリマー中に存在して、例えば、酸化的硬化を促進する場合、特に好適な金属乾燥剤及び/又はエーテル含有成分の存在下でそのような硬化を促進する場合には、不飽和は、特に有利であり得る。いくつかの実施形態では、1つ以上のエーテル結合が、開示されたポリエステルポリマー中に存在する。そのような架橋機構は、いかなるホルムアルデヒド含有成分(例えば、フェノール-ホルムアルデヒド架橋剤及び/又はアミノ-ホルムアルデヒド架橋剤)も含めることなく、コーティング組成物の熱ベーク時に好適な程度の架橋を有するコーティング組成物の調製を可能にし得る。開示されたポリマーは、例えば、少なくとも約10、少なくとも約20、少なくとも約30、少なくとも約40、又は少なくとも約50などの、所望の結果を達成するための任意の好適なヨウ素価を有し得る。好適なヨウ素価の範囲の上限は特に限定されないが、ほとんどの実施形態では、ヨウ素価が存在する場合、典型的には、約120又は約100を超えない。本明細書のヨウ素価は、材料1グラム当たりのヨウ素のセンチグラムを単位として表される。ヨウ素価は、例えば、「Standard Test Method for Determination of Iodine Values of Tall Oil Fatty Acids」というタイトルのASTMのD5768-02(2006年に再度認可)を使用して、以下の実施例に記載されるように決定され得る。一部特定の実施形態では、コーティング組成物の総不飽和ポリマー含有量は、本明細書に開示される前述の値又は他のヨウ素価に従って、平均ヨウ素価を示す。
【0076】
開示されたポリマー、特にポリエステルポリマーに不飽和を組み込むための不飽和反応物の例としては、フマル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、イタコン酸、ナジック酸、無水ナジック酸、ポリブタジエンジオール、それらの誘導体(例えば、無水ナジック酸メチル)、又はそれらの組み合わせが挙げられる。無水マレイン酸は、好ましい不飽和反応物である。
【0077】
本明細書のコーティング組成物は、そのコーティング組成物が不飽和ポリマーを含む場合、任意選択的に、例えばコーティング組成物の硬化を増強するための1つ以上の金属乾燥触媒を含み得る。上記のように、金属乾燥剤は、エーテル基と共に含まれてもよく、又はエーテル基を含まない組成物に使用されてもよい。1つ以上の金属乾燥剤が含まれる場合、その1つ以上の金属乾燥剤は、好ましくは有効量で含まれる。いかなる理論にも拘束されることを意図するものではないが、有効量の1つ以上の金属乾燥剤の存在は、(例えば、不飽和ポリエステルの脂肪族炭素-炭素二重結合間の架橋の形成を増強及び/又は誘導することによって)コーティング硬化時の架橋を増強し得ると考えられる。好適な金属乾燥剤の非限定的な例としては、アルミニウム(Al)、アンチモン(Sb)、バリウム(Ba)、ビスマス(Bi)、カルシウム(Ca)、セリウム(Ce)、クロム(Cr)、コバルト(Co)、銅(Cu)、イリジウム(Ir)、鉄(Fe)、鉛(Pb)、ランタン(La)、リチウム(Li)、マンガン(Mn)、ネオジウム(Nd)、ニッケル(Ni)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、パラジウム(Pd)、カリウム(K)、オスミウム(Os)、プラチナ(Pt)、ナトリウム(Na)、ストロンチウム(Sr)、スズ(Sn)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、イットリウム(Y)、亜鉛(Zn)、ジルコニウム(Zr)、任意の他の好適な希土類金属もしくは遷移金属、これらのいずれかの酸化物、これらのいずれかの塩(例えば、酸塩(例えば、オクタン酸塩、ナフテン酸塩、ステアリン酸塩、ネオデカン酸塩など))、又はこれらのいずれかの錯体、及びこれらの混合物が、挙げられ得る。
【0078】
いくつかのアプローチでは、(金属乾燥剤が使用される場合には)使用される金属乾燥剤の量は、特定の最終用途のために選択された特定の乾燥剤(複数可)に少なくとも部分的に依存して決定される。しかしながら、コーティング組成物中に金属乾燥剤が存在する場合には、一般に、コーティング組成物中に存在する金属乾燥剤の量は、コーティング組成物の総重量に対する金属乾燥剤中の金属の総重量に基づいて、好適には、約10重量ppm超、好ましくは約25重量ppm超、より好ましくは約100重量ppm超であり得る。金属乾燥剤の量は、コーティング組成物の総重量に対する金属乾燥剤中の金属の総重量に基づいて、好適には約25,000重量ppm未満、他のアプローチでは約15,000重量ppm未満、更に別のアプローチでは、約10,000重量ppm未満であり得る。
【0079】
開示されたポリエステルポリマーは、典型的にはポリマーの骨格に、1つ以上のウレタン結合を含み得る。そのような1つ以上のウレタン結合は、典型的には、イソシアネート反応物、例えば、ジイソシアネート、部分ブロックイソシアネート三量体、又はそれらの組み合わせを使用して導入される。イソシアネートは、1個のイソシアネート基を有するイソシアネート化合物、2、3、又は4個以上のイソシアネート基を有するポリイソシアネート化合物、又はそれらの混合物を含む、任意の好適な化合物であってよい。
【0080】
好適なジイソシアネートとしては、イソホロンジイソシアネート(すなわち、5-イソシアナト-1-イソシアナトメチル-1,3,3-トリメチルシクロヘキサン)、5-イソシアナト-1-(2-イソシアナトエタ-1-イル)-1,3,3-トリメチルシクロヘキサン、5-イソシアナト-1-(3-イソシアナトプロパ-1-イル)-1,3,3-トリメチルシクロヘキサン、5-イソシアナト-(4-イソシアナトブタ-1-イル)-1,3,3-トリメチルシクロヘキサン、1-イソシアナト-2-(3-イソシアナトプロパ-1-イル)シクロヘキサン、1-イソシアナト-2-(3-イソシアナトエタ-1-イル)シクロヘキサン、1-イソシアナト-2-(4-イソシアナトブタ-1-イル)シクロヘキサン、1,2-ジイソシアナトシクロブタン、1,3-ジイソシアナトシクロブタン、1,2-ジイソシアナトシクロペンタン、1,3-ジイソシアナトシクロペンタン、1,2-ジイソシアナトシクロヘキサン、1,3-ジイソシアナトシクロヘキサン、1,4-ジイソシアナトシクロヘキサン、ジシクロヘキシルメタン2,4’-ジイソシアネート、トリメチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、エチルエチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサンジイソシアネート、ヘプタメチレンジイソシアネート、2-ヘプチル-3,4-ビス(9-イソシアナトノニル)-1-ペンチル-シクロヘキサン、1,2-、1,4-、及び1,3-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、1,2-、1,4-、及び1,3-ビス(2-イソシアナトエタ-1-イル)シクロヘキサン、1,3-ビス(3-イソシアナトプロパ-1-イル)シクロヘキサン、1,2-、1,4-、又は1,3-ビス(4-イソシアナトブチ-1-イル)シクロヘキサン、液体のビス(4-イソシアナトシクロヘキシル)-メタン、及びそれらの誘導体又は混合物、が挙げられ得る。
【0081】
いくつかの実施形態では、イソシアネート化合物は、好ましくは非芳香族である。非芳香族イソシアネートは、食品用又は飲料用容器の内面上での使用を意図したコーティング組成物にとって特に望ましい。イソホロンジイソシアネート(IPDI)及びヘキサメチレンジイソシアネート(HMDI)は、好ましい非芳香族イソシアネートである。
【0082】
いくつかの実施形態では、1つ以上のイソシアネート化合物の少なくとも一部、又は代替的に全ては、部分的にブロックされたポリイソシアネートであり得る。特定の実施形態は、例えば、ポリウレタンポリマー自体を含む、コーティング組成物の他の成分と共有結合を形成するための手段として、ポリウレタンポリマー中に1つ以上のブロックされたイソシアネート基(例えば、脱ブロッキング性イソシアネート基)を含めることから利益を得ることができる。好ましい部分ブロックポリイソシアネートは、平均して、(i)部分ブロックされたポリイソシアネートの1分子あたり少なくとも約1.5個、より好ましくは少なくとも約1.8個、更により好ましくは少なくとも約2個の遊離(又は非ブロック)イソシアネート基と、平均して、(ii)部分ブロックされたポリイソシアネートの1分子あたり少なくとも約0.5個、より好ましくは少なくとも約0.7個、更により好ましくは少なくとも約1個のブロックされたイソシアネート基(好ましくは非ブロック化可能なイソシアネート基)と、を含有する。非ブロック化可能なイソシアネート基を形成するための現在好ましいブロッキング剤は、εカプロラクタム、ジイソプロピルアミン(DIPA)、メチルエチルケトキシム(MEKO)、及びそれらの混合物を含む。ポリエステルウレタンポリマーを形成する際の部分ブロックイソシアネート化合物の使用に関連する好適な材料及び方法論の更なる考察については、米国特許第8,574,672号に記載されている。
【0083】
イソシアネート含有量は、ポリマー中に存在するウレタン結合の数の有用な尺度である。一部特定の実施形態では、開示されたポリエステルポリマーは、総不揮発性物質に基づいて、少なくとも約0.1重量%、より好ましくは少なくとも約1重量%、更により好ましくは少なくとも約5重量%のイソシアネート化合物を含む反応物から形成される。好適なイソシアネート化合物濃度の上限は特に限定されず、反応物として利用される1つ以上のイソシアネート化合物の分子量に依存して決定されるであろう。しかしながら、典型的には、ポリマーは、総不揮発性物質に基づいて、約35重量%未満、より好ましくは約30重量%未満、更により好ましくは約25重量%未満のイソシアネート化合物を含む反応物から形成される。好ましくは、イソシアネート化合物は、ウレタン結合、より好ましくは一対のウレタン結合を介して、ポリマーの骨格に組み込まれる。
【0084】
いくつかの実施形態では、開示されたポリエステルポリマーの骨格の一方又は両方の末端は、ヒドロキシル末端である。追加的又は代替的に、末端から離れて(例えば、ペンダント基として)位置する1つ以上のヒドロキシル基が、開示されたポリエステルポリマー上に存在し得る。ポリエステルポリマーは、任意の好適なヒドロキシル価を有し得る。ヒドロキシル価は、典型的には、ヒドロキシル含有物質1グラムのヒドロキシル含有量に相当する水酸化カリウム(KOH)のミリグラム数として表される。ヒドロキシル価を決定するための方法は、当該技術分野において周知である。例えば、「Standard Test Method for Hydroxyl Value of Fatty Oils and Acids」というタイトルの、ASTMのD1957-86(2001年に再度認可)を参照されたい。この文献は、ASTMインターナショナル(ペンシルベニア州West Conshohocken)から入手可能である。一部特定の好ましい実施形態では、ポリエステルポリマーは、0~約150、更により好ましくは約5~約100、最適には約10~約80、又は約20~約80のヒドロキシル価を有する。
【0085】
ポリエステルポリマーは、任意の好適な酸価を有し得る。酸価は、典型的には、1グラムの試料を特定の終点に滴定するために必要なKOHのミリグラム数として表される。酸価を決定するための方法は、当該技術分野において周知である。例えば、「Standard Test Method for Acid and Base Number by Color-Indicator Titration」というタイトルの、ASTM D974-04を参照されたい。この文献は、ASTMインターナショナル(ペンシルベニア州West Conshohocken)から入手可能である。好適な酸価の範囲は、例えば、水分散性が望まれるかどうかを含む様々な考慮事項に応じて変化し得る。いくつかの実施形態では、ポリエステルポリマーは、少なくとも約5、より好ましくは少なくとも約15、更により好ましくは少なくとも約30の酸価を有する。所望のモノマー選択に応じて、一部特定の実施形態(例えば、溶媒ベースのコーティング組成物が所望される実施形態)において、ポリエステルポリマーは、約40未満、約10未満、又は約5未満の酸価を有する。
【0086】
開示されたポリマーは、液体ベースのコーティング組成物として様々な基体に適用され得る。液体コーティング組成物(典型的にはポリマー及び液体担体を含む)は、多くの最終用途、特に熱感受性基体上又は特に薄いコーティングが望まれる基体上での使用に好ましい場合がある。液体ベースのコーティング組成物の場合、開示されたポリマーは、コーティング組成物中の樹脂固形分の総重量に基づいて、典型的には少なくとも10重量%、より典型的には少なくとも30重量%、更により典型的には少なくとも50重量%を構成する。そのような液体ベースのコーティング組成物について、開示されたポリマーは、コーティング組成物中の樹脂固形分の総重量に基づいて、典型的には約90重量%未満、より典型的には約85重量%未満、更により典型的には約75重量%未満を構成する。液体担体は、水、有機溶媒、又は様々なそのような液体担体の混合物であり得る。従って、液体熱硬化性コーティング組成物は、水ベースの系又は溶媒ベースの系のいずれかであり得る。好適な有機溶媒の例としては、グリコールエーテル、アルコール、芳香族又は脂肪族炭化水素、二塩基性エステル、ケトン、エステルなど、及びそれらの組み合わせが挙げられる。好ましくは、そのような担体は、ポリマー及びコーティング組成物の任意の他の材料の分散液又は溶液を提供するように選択される。いくつかの実施形態では、液体担体は、水性又は実質的に非水性であり得る。
【0087】
いくつかの実施形態では、開示されたコーティング組成物は、ポリマーを含有するラテックスエマルジョンであり得る。いくつかのそのような実施形態では、ポリマーは水分散性であり、コーティング組成物は、任意選択でポリマーの存在下で形成される、ラテックスポリマー粒子を含み得る。例えば、開示されたポリマーは、ポリマー界面活性剤として液体エマルション中で物理的にブレンドされて、ラテックスポリマー粒子を生成する、エチレン性不飽和モノマー成分のエマルジョン重合を支援することができる。ラテックスエマルション及びそのようなエマルションを形成する技術の例は、例えば、その全体が参照により組み込まれる、米国特許出願公開第2019/0085170(A1)号に記載されている。必要に応じて、水分散性ポリマーとラテックスポリマー粒子との物理的ブレンドも用いられ得る。
【0088】
液体担体を含む熱硬化性コーティング組成物が現在好ましいが、他の実施形態では、開示されたコーティング組成物は、例えば、粉末コーティング、押出コーティング、ラミネートコーティングなどの固体コーティング塗布技術において有用性を有し得る。粉末組成物では、組成物は、熱又はレーザー焼結可能な、開示されたポリマーの少なくとも1つのポリマー粉末を含み得る。いくつかの実施形態では、そのような粉末コーティング組成物は、他のポリマー、任意選択の補強剤などの他の材料と任意選択でブレンドされた、開示されたポリマーを含み得る。好ましくは、そのような粉末組成物中のポリマーは、220℃未満、より好ましくは約175℃未満の溶融温度を有する。
【0089】
本開示のポリマーは、当該技術分野で既知の包装コーティング組成物中に存在する、任意の従来のエポキシポリマーに置換され得るということも予想される。従って、例えば、本開示のポリエーテルポリマーは、例えば、エポキシ/アクリルラテックスコーティング系のBPA/BADGE含有ポリマーに、溶媒ベースのエポキシコーティング系のBPA/BADGE含有ポリマーに、置換され得る。コーティング組成物に含まれる本開示のポリマーの量は、例えば、塗布方法、他の膜形成材料の存在、コーティング組成物が水ベースの系であるか又は溶媒ベースの系であるか、などの、さまざまな考慮事項によって変化し得る。しかしながら、液体ベースのコーティング組成物の場合、本発明のポリマーが、コーティング組成物中の樹脂固形分の総重量に基づいて、少なくとも10重量%、より典型的には少なくとも30重量%、更により典型的には少なくとも50重量%のコーティング組成物を構成し得る。そのような液体ベースのコーティング組成物の場合、ポリマーは、コーティング組成物中の樹脂固形分の総重量に基づいて、約90重量%未満、より典型的には約80重量%未満、更により典型的には約70重量%未満のコーティング組成物を構成し得る。
【0090】
いくつかの実施形態では、コーティング組成物は、好ましくは少なくとも20重量%の非揮発性成分(「固体」)、より好ましくは少なくとも25重量%の非揮発性成分を有する、有機溶媒ベースの組成物である。そのような有機溶媒ベースの組成物は、好ましくは、40重量%以下の非揮発性成分、より好ましくは25重量%以下の非揮発性成分を有する。この実施形態では、非揮発性膜形成成分は、好ましくは、少なくとも50重量%の本発明のポリマー、より好ましくは少なくとも55重量%のポリマー、更により好ましくは少なくとも60重量%のポリマーを含む。この実施形態では、非揮発性膜形成成分は、好ましくは、本発明のポリマーの95重量%以下、より好ましくはポリマーの85重量%以下を含む。
【0091】
いくつかの実施形態では、本発明のコーティング組成物は、水が存在する場合、水をその最小量(例えば、水は、2重量%未満)でしか含まない溶媒ベースの系である。そのようなコーティング組成物の一例は、溶媒ベースのコーティング組成物であって、水をその最小量以下で含み、更に、固形分基準で、約30~99重量%、より好ましくは約50~85重量%の本発明のポリマーと、好適な量の架橋剤(例えば、フェノール架橋剤又は無水物架橋剤)と、任意選択で無機充填剤(例えば、TiO2)又は他の任意選択の添加剤と、を含む。本発明のそのような溶媒ベースのコーティング組成物の1つでは、ポリマーは、好ましくは約7,500~約10,500Da、より好ましくは約8,000~10,000Da、更により好ましくは約8,500~約9,500Daの数平均分子量Mnを有する、高分子量ポリエーテルポリマーである。
【0092】
一実施形態では、コーティング組成物は、好ましくは少なくとも15重量%の非揮発性成分を有する、水ベースの組成物である。一実施形態では、コーティング組成物は、好ましくは50重量%以下の非揮発性成分、より好ましくは40重量%以下の非揮発性成分を有する、水ベースの組成物である。この実施形態では、非揮発性成分は、好ましくは、少なくとも5重量%の本発明のポリマー、より好ましくは少なくとも25重量%のそのポリマー、更により好ましくは少なくとも30重量%のそのポリマー、及び最適に少なくとも40重量%のそのポリマーを含む。この実施形態では、非揮発性成分は、好ましくは、70重量%以下の本発明のポリマー、より好ましくは60重量%以下のそのポリマーを含む。
【0093】
水ベースの系が望まれる場合、用いられ得る手法は、米国特許出願特許第3,943,187号、同第4,076,676号、同第4,247,439号、同第4,285,847号、同第4,413,015号、同第4,446,258号、同第4,963,602号、同第5,296,525号、同第5,527,840号、同第5,830,952号、同第5,922,817号、同第7,037,584号、及び同第7,189,787号に記載されているものなどであってよい。本発明の水ベースのコーティング系は、任意選択的に、1つ以上の有機溶媒を含み得、これは、典型的には、水に対する混和性を有するように選択される。水ベースのコーティング組成物の液体担体系は、典型的には、少なくとも50重量%の水、より典型的には少なくとも75重量%の水を含み、いくつかの実施形態では、90重量%又は95重量%を超える水を含む。本発明のポリマーを水に混和性にするために、任意の好適な手段を使用することができる。例えば、ポリマーは、ポリマーを水(又はそのような塩の基を形成することができる基)に混和性にするために、イオン性又はカチオン性の塩の基などの好適な量の塩の基を含み得る。中和された酸の基又は塩基の基は、好ましい塩の基である。
【0094】
一部特定の実施形態では、好ましい水分散性ポリマー又はコポリマーは、乾燥樹脂1グラム当たり少なくとも20、少なくとも30、少なくとも50、又は少なくとも100ミリグラム(mg)KOHの酸価を有する。他の実施形態では、好ましい溶媒ベースのポリマーは、20未満、10未満、又は5未満の酸価を有し得る。酸価は、実施例のセクションに説明されるようにして決定され得る。
【0095】
いくつかの実施形態では、本発明のポリマーは、塩の基又は塩形成基を有する1つ以上の材料(例えば、オリゴマー又はポリマー)に共有結合して、ポリマーに水分散性をもたらす。塩の基又は塩形成基を含有する材料は、例えば、(i)本発明のポリマーの形成前、形成中、又は形成後にその場で形成された、又は(ii)予め形成された又は新生の本発明のポリマーと反応する、予め形成された材料として提供される、オリゴマー又はポリマーであり得る。共有結合は、任意の好適な手段によって実現され得るが、そのような手段の例としては、例えば、非芳香族炭素-炭素二重結合を含む反応、水素引き抜き反応(例えば、米国特許第4,212,781号に記載のもののような、水素引き抜き反応を介した過酸化ベンゾイルによるグラフティングを伴う反応を解するもの)、又は例えば縮合反応において起こるもののような、相補的反応性官能基どうしの反応を通じることが挙げられる。一実施形態では、連結化合物を利用して、ポリマーと、塩の基又は塩形成基を含有する材料とを、共有結合させる。一部特定の好ましい実施形態では、塩の基又は塩形成基を有する1つ以上の材料は、アクリル材料、より好ましくは酸官能性又は無水物官能性アクリル材料である。
【0096】
一実施形態では、水分散性ポリマーは、予め形成されたポリマー(例えば、(a)好ましくは式I又は式IIの少なくとも1つのセグメントを有する、ポリエーテルポリマーなどのオキシラン官能性ポリマー、又は酸官能性ポリマー(例えば、酸官能性アクリルポリマー))から、アミン、より好ましくは第三級アミンの存在下で形成され得る。必要に応じて、酸官能性ポリマーは、オキシラン官能性ポリマーとの反応前に、アミン、より好ましくは第三級アミンと組み合わせて、少なくとも部分的に中和させることができる。
【0097】
別の一実施形態では、水分散性ポリマーは、好ましくは、不飽和二重結合を含有するモノマーと反応し、酸官能性ポリマーを形成する(なお、この酸官能性ポリマーは、その後、例えば、第三級アミンなどの塩基で中和され得る)、式Iの少なくとも1つのセグメントを好ましくは有する、オキシラン官能性ポリマー(より好ましくは、本明細書に記載のポリエーテルポリマー)から形成され得る。従って、例えば、一実施形態では、好ましくは式Iの少なくとも1つのセグメントを有する水分散性ポリマーは、エポキシ官能性ポリマーへの酸官能性アクリル基を(例えば、過酸化ベンゾイルの使用を介して)グラフト化するための技術を説明する、米国特許第4,285,847号及び/又は同第4,212,781号のアクリル重合に関する教示に従って形成され得る。別の一実施形態では、アクリル重合は、好ましくは式Iの少なくとも1つのセグメントを含有するポリマー中に不飽和が存在する不飽和二重結合を含むモノマーの反応によって達成され得る。そのような技術の例については、米国特許第4,517,322号及び/又は米国特許出願公開第2005/0196629号を参照のこと。
【0098】
別の一実施形態では、構造E-L-Aを有する水分散性ポリマー(なお、Eは、本明細書に記載のポリエーテルポリマーから形成されたポリマーのエポキシ部分であり、Aは、ポリマーの重合アクリル部分であり、Lは、ポリマーの結合部分であり、EをAに共有結合させる部分である)が形成され得る。そのようなポリマーは、例えば、(a)好ましくは約2つのエポキシ基を有するポリエーテルポリマー、及び(b)不飽和連結化合物であって、好ましくは(i)炭素-炭素二重結合、共役炭素-炭素二重結合もしくは炭素-炭素三重結合と、(ii)エポキシ基と反応することができる官能基(例えば、カルボキシル基、ヒドロキシル基、アミノ基、アミド基、メルカプト基など)とを有する不飽和連結化合物から調整され得る。好ましい連結化合物は、12個以下の炭素原子を含み、ソルビン酸が、好ましいそのような連結化合物の例である。アクリル部分は、好ましくは、1つ以上の塩の基又は塩形成基(例えば、α,β-エチレン性飽和カルボン酸モノマー中に存在するような酸基)を含む。そのようなポリマーは、例えば、本発明の、BPAもBADGEも含有しないポリエーテルポリマーを、米国特許第5,830,952号又は米国特許出願公開第2010/0068433号に開示されている材料及び技法と組み合わせて用いて形成され得る。
【0099】
いくつかの実施形態では、本発明のコーティング組成物は、アクリル成分を実質的に含まない。例えば、いくつかの実施形態では、コーティング組成物は、約5重量%未満又は約1重量%未満の重合アクリルモノマー(例えば、アクリル酸、メタクリル酸、又はそれらのエステルから選択される少なくとも何らかのモノマーを含む、エチレン性不飽和モノマーの混合物)を含む。
【0100】
別の一実施形態では、ポリマーは、好ましくは式Iのセグメントを含有し、かつ-CH2-CH(OH)-CH2-セグメント又は-CH2-CH2-CH(OH)-セグメントを含む。これにより、酸官能基が提供されるが、この酸官能基は、アミン又は他の好適な塩基と組み合わせると、酸官能基を少なくとも部分的に中和し、水分散性を有するようになる。
【0101】
いくつかの実施形態では、本発明のコーティング組成物は、低VOC(揮発性有機化合物)コーティング組成物であり、固体1リットルあたり0.4kg以下の揮発性有機化合物を、より好ましくは固体1リットルあたり0.3kg以下、更により好ましくは固体1リットル当たり0.2kg以下の揮発性有機化合物、最適には固体1リットルあたり0.1kg以下の揮発性有機化合物を含むものである。
【0102】
反応性希釈剤を任意選択的に使用して、そのような低VOCコーティング組成物を得ることができる。反応性希釈剤は、好ましくは溶媒として機能するか、又はそうでなければ反応物のブレンドの粘度を低下させる。「溶媒」としての1つ以上の反応性希釈剤の使用は、処理中に相当量の他の共溶媒(ブタノールなど)を組み込む必要性を排除又は低減する。本発明における使用に好適な反応性希釈剤は、好ましくは、フリーラジカル反応性モノマー及びオリゴマーを含む。本発明のポリマーとの反応に供することができる、少量の反応性希釈剤(例えば2-ヒドロキシエチルメタクリレートなどのヒドロキシモノマー、例えばアクリルアミドなどのアミドモノマー、及び例えばN-メチロールアクリルアミドなどのN-メチロールモノマー)を使用することができる。好適な反応性希釈剤としては、例えば、ビニル化合物、アクリレート化合物、メタクリレート化合物、アクリルアミド、アクリロニトリルなど、及びそれらの組み合わせが挙げられる。好適なビニル化合物としては、例えば、ビニルトルエン、酢酸ビニル、塩化ビニル、塩化ビニリデン、スチレン、置換スチレンなど、及びそれらの組み合わせが挙げられる。好適なアクリレート化合物としては、ブチルアクリレート、エチルアクリレート、2-エチルヘキシルアクリレート、イソブチルアクリレート、tert-ブチルアクリレート、メチルアクリレート、2-ヒドロキシエチルアクリレート、ポリ(エチレングリコール)アクリレート、イソボルニルアクリレート、及びそれらの組み合わせが挙げられる。好適なメタクリレート化合物としては、例えば、ブチルメタクリレート、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、2-ヒドロキシエチルメタクリレート、ポリ(エチレングリコール)メタクリレート、ポリ(プロピレングリコール)メタクリレートなど、及びそれらの組み合わせが挙げられる。好ましい反応性希釈剤としては、スチレン及びブチルアクリレートが挙げられる。米国特許第7,037,584号は、低VOC包装コーティング組成物における反応性希釈剤の使用に関連する、好適な材料及び方法についての追加の考察を提供する。
【0103】
任意の好適な量の1つ以上の反応性希釈剤が、任意選択的に、本発明のコーティング組成物に用いられ得る。例えば、前述の低VOCコーティング組成物のVOC含有量を達成するのに十分な量の、1つ以上の反応性希釈剤を使用することができる。いくつかの実施形態では、コーティング組成物は、少なくとも約1重量%、少なくとも約5重量%、又は少なくとも10重量%の反応性重合希釈剤を含む。
【0104】
一実施形態では、本発明のポリマーは、任意の好適な順序で、アクリル成分(例えば、アクリル樹脂)及び反応性希釈剤とブレンドされる。ポリマー及びアクリル成分は好ましくは、反応性希釈剤の添加前又は添加後のいずれかのタイミングで、互いに反応して(ただしそれらは、シンプルなブレンドとして使用され得る)、例えばポリエーテル-アクリレートコポリマーを形成することができる。ポリエーテル-アクリレート及び反応性希釈剤は、好ましくは、水に更に分散される。次いで、反応性希釈剤は好ましくは、ポリエーテル-アクリレートコポリマーの存在下で重合されて、所望の低VOC含有量を有するコーティング組成物を形成する。この文脈において、「反応性希釈剤」という用語は、好ましくは、本明細書で企図されるブレンド条件下で、例えばアクリル樹脂上に存在し得る樹脂又はいかなるカルボン酸部分(又は他の官能基)とも、本質的に非反応性であるモノマー及びオリゴマーに関する。反応性希釈剤はまた、好ましくは、本発明のポリマーとの、又は任意選択で、例えばアクリル樹脂上に存在し得る不飽和部分との相互貫入ネットワークとして記載されるポリマーを、形成することができる。
【0105】
上記に開示されている、得られたポリマーは、コーティング組成物中の様々な追加の成分と共に配合され、剛性又は可撓性包装のためのコーティング、及び様々な他の使用法を提供することができる。そのような任意選択成分は、典型的には、コーティングの美観を向上させるため、組成物の製造、加工、取り扱い、又は適用を容易にするため、又はコーティング組成物又はその硬化したコーティングの特定の機能的特性を更に改善するために、コーティング組成物に含まれ得る。任意選択の成分は、それらがコーティング組成物又はその硬化したコーティングに悪影響を及ぼさないように選択されるべきである。そのような任意の成分の例としては、所望の薄膜特性を提供するための、防食剤、酸化防止剤、接着促進剤、着色剤、合体剤、分散剤、染料、エクステンダー、充填剤、流量制御剤、潤滑剤、顔料、チキソトロープ剤、トナー、酸素除去材料、界面活性剤、光安定剤、及びそれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。各任意選択成分は、好ましくは、その意図された目的を果たすのに十分な量であるが、コーティング組成物又はその組成物の硬化したコーティングに悪影響を及ぼすことのない量で含まれる。開示されたコーティング組成物はまた、好ましくは、熱硬化性コーティングを提供し、必要な場合、コーティング組成物に熱硬化性特性を付与するか、又は熱硬化性を可能にする架橋剤又は他の成分を含む。
【0106】
いくつかの実施形態では、コーティング組成物は、硬化プロセス中にポリマーと反応する、1つ以上の任意選択の架橋剤又は硬化剤を含み得る。そのような例では、開示されたポリマーは、架橋剤又は硬化剤と反応する、より好適な反応性基(例えば、エポキシ基、フェノキシ基又は不飽和基、ヒドロキシル基、カルボキシル基など)のうちの1つを含み得る。特定の架橋剤又は硬化剤の選択は、典型的には、配合されつつある特定の生成物に依存して決定される。例えば、いくつかのコーティング組成物は、非常に着色されている(例えば、金色コーティング)。これらのコーティングは、典型的には、それ自体が黄色がかった色を有する傾向がある架橋剤又は硬化剤を使用して配合され得る。対照的に、白色コーティングは、一般に、非黄色又は非黄変架橋剤、又は少量のみの黄色もしくは黄変架橋剤を使用して配合される。そのような架橋剤又は硬化剤の好適な例としては、例えば、フェノプラスト、アミノプラスト、ブロック又は非ブロックイソシアネート、酸性オリゴマー、ポリアミン、ポリアミノアミドなどのヒドロキシル反応性硬化樹脂、例えば、ベータ-ヒドロキシアルキル-アミド架橋剤などのカルボキシル反応性硬化基、及びそれらの混合物が挙げられる。
【0107】
例示的なフェノプラスト樹脂は、アルデヒドとフェノールとの縮合生成物を含む。ホルムアルデヒド及びアセトアルデヒドは、好ましいアルデヒドである。フェノール、クレゾール、p-フェニルフェノール、p-tert-ブチルフェノール、p-tert-アミルフェノール、及びシクロペンチルフェノールを含む、様々なフェノールを用いることができる。
【0108】
例示的なアミノプラスト樹脂は、例えば、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、クロトンアルデヒド、及びベンズアルデヒドなどのアルデヒドの、例えば、尿素、メラミン、及びベンゾグアナミンなどのアミノ基含有物質又はアミド基含有物質との縮合生成物である。好適なアミノプラスト架橋樹脂の例としては、ベンゾグアナミン-ホルムアルデヒド樹脂、メラミン-ホルムアルデヒド樹脂、エーテル化メラミン-ホルムアルデヒド樹脂、及び尿素-ホルムアルデヒド樹脂が挙げられるが、これらに限定されない。
【0109】
例示的な他の一般的に好適な硬化剤としては、ブロック又は非ブロックの脂肪族、脂環式もしくは芳香族、ジ、トリ、又は多価イソシアネート、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート、シクロヘキシル-1,4-ジイソシアネートなどが挙げられる。一般に好適なブロックイソシアネートの更なる非限定的な例としては、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、トルエンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート、テトラメチルキシレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネートの異性体、及びそれらの混合物が挙げられる。いくつかの実施形態では、少なくとも約300、より好ましくは少なくとも約650、更により好ましくは少なくとも約1,000の数平均分子量(Mn)を有するブロックイソシアネートを使用することができる。ブロックされたポリマーイソシアネートは、一部特定の実施形態において有用である。例示的なブロックされたポリマーイソシアネートは、ジイソシアネートのビウレット又はイソシアヌレート、三官能性「三量体」、又はそれらの混合物を含む。市販のブロックされたポリマーイソシアネートとしては、Trixene(商標)BI 7951、Trixene BI 7984、Trixene BI 7963、Trixene BI 7981(Baxenden Chemicals、Ltd.(英国、ランカシャー、Accrington)から入手可能)、DESMODUR(商標)BL 3175A、DESMODUR BL 3272、DESMODUR BL 3370、DESMODUR BL 3475、DESMODUR BL 4265、DESMODUR PL 340、DESMODUR VP LS 2078、DESMODUR VP LS 2117、及びDESMODUR VP LS 2352(BAYER CORP.(米国、ペンシルベニア州、PITTSBURGH)から入手可能)、及びそれらの組み合わせが挙げられる。三量体の例としては、平均して3つのジイソシアネート分子から調製された三量体化生成物、又は例えばトリオール(例えば、トリメチロールプロパン)などの1モルの別の化合物と反応する、平均して3モルのジイソシアネート(例えば、HMDI)から調製された三量体が挙げられる。
【0110】
他の好適な硬化剤としては、例えば、ベンゾオキサジン系フェノール樹脂などのベンゾオキサジン硬化剤を挙げることができる。ベンゾオキサジン系硬化剤の例は、米国特許出願公開第2016/0297994(A1)号に提供されている。追加的又は代替的に、EMS-Chemie AGによって、PRIMIDという商標(例えば、PRIMID XL-552及びQM-1260製品)下で販売されているものなどのベータ-ヒドロキシアルキル-アミド架橋剤を含むが、これらに限定されない、アルカノールアミド型硬化剤も使用され得る。
【0111】
使用される硬化剤のレベル(すなわち、架橋剤)は、典型的には、硬化剤の種類、焼成の時間及び温度、及びコーティング組成物中の開示されたポリマーの分子量に依存して決まるであろう。使用される場合、架橋剤は、コーティング組成物中の樹脂固形分の総重量に基づいて最大50重量%、好ましくは最大30重量%、より好ましくは最大15重量%の量で存在し得る。使用される場合、架橋剤は、総樹脂重量に基づいて、好ましくは少なくとも0.1重量%、より好ましくは少なくとも1重量%、更により好ましくは少なくとも1.5重量%の量で存在する。
【0112】
別の有用な任意成分は、潤滑剤(例えば、ワックス)であり、コーティングされた金属基体のシートに潤滑性を付与することによって、複雑な金属物品(例えば、容器クロージャ及び食品用又は飲料用缶の端部)の製造を容易にするものである。好適な潤滑剤の非限定的な例としては、例えば、カルナウバワックス又はラノリンワックスなどの天然ワックス、ポリテトラフルオロエタン(PTFE)及びポリエチレン型潤滑剤が挙げられる。使用される場合、潤滑剤は、好ましくは、コーティング組成物中の不揮発性材料の総重量に基づいて、少なくとも0.1重量%で、好ましくは2重量%以下、より好ましくは1重量%以下の量で、コーティング組成物中に存在する。
【0113】
別の有用な任意の成分は、二酸化チタンなどの顔料である。使用される場合、顔料は、開示されたコーティング組成物中に、コーティング組成物中の固形分の総重量に基づいて、70重量%以下、より好ましくは50重量%以下、更により好ましくは40重量%以下の量で存在する。
【0114】
界面活性剤は、基体の流動及び湿潤を助けるために、開示されたコーティング組成物に任意選択的に添加され得る。界面活性剤の例としては、ノニルフェノールポリエーテル及び塩、ならびに当業者に既知の同様の界面活性剤が挙げられるが、これらに限定されない。使用される場合、界面活性剤は、樹脂固形分の重量に基づいて、好ましくは少なくとも0.01重量%、より好ましくは少なくとも0.1重量%の量で存在する。使用される場合、界面活性剤は、樹脂固形分の重量に基づいて、好ましくは10重量%以下、より好ましくは5重量%以下の量で存在する。
【0115】
いくつかの実施形態では、コーティング組成物は、硬化速度を増加させるための、任意選択の触媒を含み得る。触媒の例としては、強酸(例えば、リン酸、Cytec社からCycot600として入手可能なドデシルベンゼンスルホン酸(DDBSA))、メタンスルホン酸(MSA)、p-トルエンスルホン酸(pTSA)、ジノニルナフタレンジスルホン酸(DNNDSA)、及びトリフル酸)、第4級アンモニウム化合物、リン化合物、ならびにスズ、チタン、及び亜鉛化合物が挙げられるが、それらに限られない。具体的な例としては、テトラアルキルアンモニウムハライド、テトラアルキル又はテトラアリールホスホニウムヨージド又はアセテート、オクタン酸スズ、オクタン酸亜鉛、トリフェニルホスフィン、及び当業者によく知られている同様の触媒が挙げられるが、これらに限定されない。使用される場合、触媒は、好ましくは、熱硬化性アンダーコーティング組成物中の乾燥固形分の重量に基づいて、少なくとも0.01重量%、より好ましくは少なくとも0.1重量%の量で存在する。使用される場合、触媒は、好ましくは、熱硬化性アンダーコーティング組成物中の乾燥固形分の重量に基づいて、3重量%以下、より好ましくは1重量%以下の量で存在する。
【0116】
好ましいコーティング組成物は、BPA及びそのジグリシジルエーテルを実質的に含まず、BPF及びそのジグリシジルエーテルを実質的に含まず、BPS及びそのジグリシジルエーテルを実質的に含まず、BPSよりも大きいエストロゲン活性を有する他のビスフェノール又はビスフェノールDGEを実質的に含まない。より好ましくは、開示されたコーティング組成物は、これらの化合物の各々を本質的に含まず、最も好ましくはこれらの化合物の各々を完全に含まない。追加的又は代替的に、ポリマー及び得られたコーティングは、グローバル抽出試験手順に記載されるように、50ppm未満のグローバルな移動物質を含む。
【0117】
更により好ましくは、コーティング組成物は、4、4’-(プロパン-2、2-ジイル)ビス(2、6-ジブロモフェノール)を超えるエストロゲンアゴニスト活性を有する二価フェノール又は他の多価フェノールに由来するいかなる構造単位を、実質的に含まないか、完全に含まないか、又は何ら含有しない。最適なことには、コーティング組成物は、二価フェノール、又は2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン酸のエストロゲンアゴニスト活性を超えるエストロゲンアゴニスト活性を有する他の多価フェノールに由来する、いかなる構造単位も実質的に含まないか、又は何ら含有しない。
【0118】
開示されたコーティング組成物は、単層コーティング系の層として、又は多層コーティング系の1つ以上の層として、基体上にコーティングされ得る。コーティング組成物は、プライマーコート、中間コート、トップコート、又はそれらの組み合わせとして使用することができる。特定の層及びコーティング系全体のコーティング厚さは、使用されるコーティング材料、基体、コーティング塗布方法、及びコーティングされた物品についての最終用途に依存して変化するであろう。開示されたコーティング組成物から形成された1つ以上の層を含む単層又は多層コーティング系は、任意の好適な全体的なコーティング厚を有し得るが、典型的には、約2マイクロメートル~約60マイクロメートル、約2マイクロメートル~20マイクロメートル、より典型的には約3マイクロメートル~約12マイクロメートルの全体的な平均乾燥コーティング厚さを有する。
【0119】
包装コーティングは、好ましくは、基体に高速塗布することができる必要があり、この要求の厳しい最終用途で機能するために硬化したときに必要な特性を提供しなければならない。例えば、コーティングは、過酷な環境にさらされた場合でも、基体に対する優れた接着性、摩耗や汚れ、及び「ポッピング」、「白化」、又は「膨れ」などの他の他のコーティング不良への抵抗性を有し、長期間にわたる劣化に抵抗する必要がある。加えて、コーティングは、一般に、容器製造中に適切な膜の完全性を維持することができ、容器が製品包装中に供され得る加工条件に耐えることができる必要がある。
【0120】
開示されたコーティング組成物は、基体が、例えば、食品用又は飲料用容器などの物品又はその一部に形成される前、又はその後のいずれかで、基体に塗布され得る。例えば、いくつかの実施形態では、開示されたコーティング組成物は、液体として(例えば、スプレー塗布を介して)、金属基体に塗布され得る。いくつかの実施形態では、金属基体は、食品用又は飲料用容器の一部の形態であってよく、かつコーティング組成物は、それに塗布され、硬化されてよい。いくつかのそのような実施形態では、コーティング組成物は、容器の内面又は食品接触表面に噴霧塗布され、UV又は高温条件を使用して硬化され得る。
【0121】
開示されたコーティング組成物を受容する金属基体は、約0.14ミリメートル(mm)~約0.50mmの平均厚さを有し得る。そのような厚さは、食品用又は飲料用容器に特に適し得る。
【0122】
他の実施形態では、コーティング組成物は、金属基体上で塗布され、乾燥又は硬化され得る(例えば、組成物を、平面コイル又はシートの形態の金属基体に塗布する)。コイルコーティングは、金属(例えば、鋼又はアルミニウム)からなる連続コイルのコーティングとして記載されている。ひとたびコイルがコーティングされると、コーティングコイルは、コーティングの硬化(例えば、乾燥及び硬化)のために、短い時間、熱、紫外線、及び/又は電磁波による硬化サイクルに供される。コイルへのコーティングは、2ピースの絞り加工食品缶、3ピースの食品缶、食品缶の端部、絞り加工されアイロン加工された缶、飲料缶の端部などの成形物品を製造することができるコーティングされた金属(例えば、鋼及び/又はアルミニウム)基体を提供する。コイル基体は、コーティング及び硬化後に、例えば、コイルを、包装容器又はその一部に打抜き加工及び絞り加工することによって成形されてもよい(例えば、コーティングが内面に塗布された食品又は飲料缶又はその一部とする)。金属コイルがコーティングされる基体である場合、例えば、コーティングされた金属基体を、好ましくは約350°F(177℃)を超えるピーク金属温度(「PMT」)に適切な時間にわたって加熱することによって、塗布されたコーティング組成物の硬化を行うことができる。より好ましくは、コーティングされた金属コイルは、好適な期間(例えば、約5~900秒)、少なくとも約425°F(218℃)のピーク金属温度(PMT)に加熱される。
【0123】
開示されたポリマー及び得られたコーティングは、食品用又は飲料用容器の内部又は内部部分での使用、及び食品又は飲料接触表面を伴う他の用途、又は金属基体を伴う他の用途での使用に特に望ましい。例示的な用途としては、2ピースの絞り加工食品缶、3ピースの食品缶、食品缶の端部、絞り加工されアイロン加工された食品缶又は飲料缶が挙げられ、飲料缶の端部、イージーオープン式の缶の端部、ひねって外せる閉じ蓋などが挙げられる。従って、好ましい実施形態では、コーティング組成物は、連続的な内部缶コーティングを形成する。
【0124】
コーティング組成物を基体上に塗布した後、組成物は、様々なプロセスを使用して硬化させることができる。それらのプロセスの例としては、高温での、従来の又は対流式のいずれかの方法によるオーブンベーク、又はコーティングを硬化させるのに好適な高温を提供する任意の他の方法が挙げられる。硬化プロセスは、個別のステップ又は複合ステップのいずれかで実施され得る。例えば、基体を周囲温度で乾燥させて、コーティング組成物を大部分、非架橋状態にすることができる。次いで、コーティングされた基体を加熱して、組成物を完全に硬化させることができる。一部特定の例では、開示されたコーティング組成物は、1つのステップで乾燥及び硬化され得る。
【0125】
基体に塗布されると、開示されたコーティング組成物の硬化条件は、塗布方法及び意図される最終用途に応じて変化する。硬化プロセスは、例えば、約100℃~約300℃、より典型的には約177℃~約250℃の範囲のオーブン温度を含む、任意の好適な温度で実施され得る。金属基体がコーティングされている材料(例えば、食品用又は飲料用容器用の金属基体)である場合、塗布されたコーティング組成物の硬化は、例えば、コーティングされた金属基体を好ましくは約177℃を超えるピーク金属温度(「PMT」)に適切な時間にわたって加熱することによって実施され得る。より好ましくは、コーティングされた金属基体は、好適な期間(例えば、約5~900秒)、少なくとも約218℃のピーク金属温度(PMT)に加熱される。
【0126】
本開示の金属包装容器及び金属クロージャの、得られたコーティングされた食品接触表面は、液体含有製品を包装するために特に望ましい場合がある。本質的に少なくとも部分的に液体(例えば、湿潤)である被包装製品は、コーティングと密接に化学的に接触するので、コーティングに実質的な負担をかける。そのような密接な接触は、何か月にわたり、あるいは何年も続く場合がある。更に、コーティングは、製品の包装中の低温殺菌プロセス又は調理プロセスに抵抗する必要があるとされ得る。食品又は飲料の包装の範囲においては、そのような液体含有製品の例としては、ビール、アルコールシードル、アルコールミキサー、ワイン、清涼飲料、エナジードリンク、水、飲料水、コーヒー飲料、茶飲料、ジュース、肉ベースの製品(例えば、ソーセージ、肉ペースト、肉入りソース、魚、ムール貝、二枚貝など)、牛乳ベースの製品、フルーツベースの製品、野菜ベースの製品、スープ、マスタード、ピクルス、ザワークラウト、マヨネーズ、サラダドレッシング、及び調理用ソースが挙げられる。「湿潤」製品のためのコーティングは、他のコーティング用途(例えば、乾燥食品用の内部コーティング)又はコーティング場所(例えば、食品用又は飲料用容器の外部のコーティング)と比較して、そのような「湿潤」物品と共に使用するために必要なコーティング特性の、より厳密なバランスを必要とし得る。
【0127】
乾燥粉末製品用の容器は、市場においてより大量に必要であるため、本開示の容器は、包装用コーティングに対する腐食性が本質的に低い傾向がある乾燥粉末製品(粉末牛乳、粉末粉ミルク、粉末クリーマー、粉末コーヒー、粉末洗浄製品、粉末の薬剤など)を包装するために使用され得る。しかし、より典型的には、本コーティングは、本質的に少なくともいくらか「湿潤」である、より腐食性の高い製品とともに使用され得る。従って、本開示のコーティング組成物から形成された包装コーティングは、好ましくは、過酷な環境条件下も含めて、1つ以上の困難な化学的特徴を有する被包装製品と、長期的に及び密接に接触することができる。他方で、コーティングの下にある金属基体を腐食から保護し、被包装製品が不適切に分解劣化するの(例えば、見苦しい色の変化又は臭気の導入又は風味が抜けることなど)を回避する。上記のような困難な化学的特徴の例としては、水、酸性度、脂肪、塩分、強力な溶媒(例えば、洗浄製品、燃料安定剤、又は一部特定の塗料製品)、腐食性噴射剤(例えば、一部特定のジメチル-エーテル含有噴射剤などのエアロゾル噴射剤)、染色特性(例えば、トマト)、又はそれらの組み合わせが挙げられる。
【0128】
一部特定の実施形態では、潜在的な懸念、例えば、味及び毒性に対する懸念を最小限に抑えるための一般的なガイドとして、開示されたコーティング組成物から形成された硬化コーティングは、もし何らかの検出可能な量で含む場合には、実施例セクションに記載のグローバル抽出試験に従って試験して、50ppm未満、25ppm未満、10ppm未満、又は1ppm未満の抽出物(もしそれがある場合)を含む。これらの試験条件の例は、硬化コーティングを10重量%のエタノール溶液に121℃で2時間曝露し、続いて40℃で溶液中に10日間曝露するというものである。
【0129】
いくつかの実施形態では、上記のような低いグローバル抽出値は、硬化コーティング中の移動種又は潜在的な移動種の量を制限することによって得ることができる。これは、例えば、不純物の混じった反応物質ではなく純粋な反応物質を使用すること、加水分解性成分又は結合の使用を回避すること、コーティングに効率的に反応して取り込まれない可能性のある低分子量添加剤の使用を回避するか又は制限すること、及び任意選択で、1つ以上の硬化用添加剤と組み合わせて、最適化された硬化条件を使用することによって、達成することができる。これにより、開示されたコーティング組成物から形成された硬化コーティングは、食品接触表面での使用に特に望ましいものとなる。
【0130】
好ましい実施形態では、本開示のポリマー、好ましくはコーティング組成物は、例えば塩素化ビニルモノマーなどのハロゲン化モノマー(遊離又は重合されているかにかかわらず)を使用しては調製されない。更に好ましい実施形態では、コーティング組成物は、ハロゲン化モノマーを実質的に含まないか、完全に含まないか、又は含有しない。
【0131】
本開示はまた、コーティング組成物を金属包装(例えば、食品用又は飲料用容器、一般包装容器、又はそれらの一部)の金属基体上に使用させることを含む方法を提供する。複数の当事者が関与する場合、第1の当事者(例えば、コーティング組成物を製造及び/又は供給する当事者)は、食品用又は飲料用容器のコーティングの最終用途に関する指示、推奨、又はその他の情報開示を、第2の当事者(例えば、金属コーティング業者(例えば、飲料缶の端部用のコイルコーター)、缶のメーカ、又はブランド所有者)に提供し得る。そのような情報開示は、例えば、金属基体をコーティングし、その後に包装容器又はその部分を成形するために使用すること、予め成形された容器又はその一部の金属基体をコーティングすること、上記の使用法のためにコーティング組成物を調整すること、上記のようなコーティングのための硬化条件又は処理に関連する条件、又は得られるコーティングと共に使用するための適切な種類の被包装製品、に関連する指示、推奨、又はその他の情報開示を含み得る。そのような情報開示は、例えば、技術データシート(TDS)、安全データシート(SDS)、規制開示、保証もしくは保証制限のステートメントにより、マーケティング文献もしくはプレゼンテーション内で、又は会社ウェブサイト上で行われる。第2の当事者に対するそのような開示を行う第1の当事者者は、実際に組成物を商業的に金属基体に塗布し、そのようなコーティングされた基体を商業的に、包装容器の金属基体に使用し、かつ/又はそのようなコーティングされた容器を製品で充填するのが第2の当事者であっても、コーティング組成物を、金属包装(例えば、容器又はその一部)の金属基体上に使用させたものと見なされることになる。
【0132】
開示されたコーティングは、食品又は飲料コーティング系で使用するのに十分なコーティング特性を有し得る。そのようなコーティングは、十分な接着性(例えば、後述の接着試験によるスコアが10)、適切な可撓性(例えば、ウェッジ曲げ試験によるスコアが、少なくとも75%)、少量の抽出物(例えば、グローバル抽出試験によって、50ppm未満の抽出物)、及び他の望ましくない特性又は不良モード(例えば、悪臭又は異臭を付与すること、又は食品接触に不適切な物質を含むこと)の不在を示す必要がある。
【0133】
本明細書に開示されたコーティング、コーティング組成物、及びポリマーは、以下に論じるさまざまな試験を用いて評価し得る。
示差走査熱量測定
【0134】
示差走査熱量測定(「DSC」)試験のための試料を、最初に液体樹脂組成物をアルミニウムシートパネル上に塗布することによって調製した。次いで、パネルをFisher ISOTEMP(商標)電気オーブン内で、149℃(300°F)の温度で20分間ベークして、揮発性物質を除去した。室温に冷却した後、試料をパネルから掻き取り、標準試料パンに秤量し、標準的なDSCの加熱-冷却-加熱法を使用して分析した。試料を-60℃で平衡化し、次いで20℃/分で200℃まで加熱し、-60℃に冷却し、次いで20℃/分で再び200℃まで加熱した。ガラス転移を、最後の加熱サイクルのサーモグラムから計算した。転移の変曲点でガラス転移を測定した。
耐溶剤性
【0135】
コーティングの「硬化」又は架橋の程度は、例えばメチルエチルケトン(MEK)又はイソプロピルアルコール(IPA)などの溶媒に対する耐性として測定され得る。この試験は、ASTMのD5402-93に記載されているようにして実施される。二重摩擦(すなわち、1回の前後運動)の回数が報告される。
グローバル抽出
【0136】
グローバル抽出試験は、コーティングから、コーティングされた缶に充填された食品に移動可能な移動性材料の総量を推定するように設計されている。典型的には、コーティングされた基体が、所与の最終用途をシミュレートするために、様々な条件下で水又は溶媒のブレンドに供される。許容可能な抽出条件及び培地は、21 CFRのセクション175.300、段落(d)及び(e)に見出すことができる。このFDA規制によって定義される現在の許容可能なグローバル抽出限界は、50ppmである。抽出物は、21 CFRのセクション175.300、段落(e)(4)(xv)に記載の手順を使用して評価され得るが、最悪のケースのシナリオでも一定の性能を確保するため、以下の修正を伴う。1)アルコール含有量を10重量%まで増加させ、2)充填された容器が、10日間の平衡期間にわたり37.8℃に保持される。これらの修正は、FDAの刊行物、食品接触通知を準備するための「Guidelines for Industry」に従っている。いくつかの実施形態では、コーティングされた飲料缶に、10重量%のエタノール水溶液を充填し、2時間にわたって低温殺菌条件(65.6℃)に供し、引き続いて、37.8℃で10日間の平衡期間とした。抽出物の量の決定は、21 CFRのセクション175.300、段落(e)(5)に記載されているようにして決定され、ppm単位での値は、缶(端部なし)の表面積は283.9cm2であり、容積は355ミリリットル(mL)であるということに基づいて計算される。好ましいコーティングは、50ppm未満のグローバルな抽出結果、10ppm未満のより好ましい結果、1ppm未満の更により好ましい結果をもたらす。最も好ましくは、グローバル抽出結果は、最適な場合には検出不可能である。
【0137】
追加的又は代替的に、片側抽出セルが、Journal of the Association of Official Analytical Chemists,47(2):387(1964)に記載されている設計に従い、軽微な修正を伴い、作成される。セルは、テフロンスペーサの中心に、6インチ×6インチの開口領域を有する9インチ×9インチ×0.5インチである。これにより、36平方インチ又は72平方インチの試験物品が食品シミュレート溶媒に曝露される。セルは、300mLの食品シミュレート溶媒を保持する。36平方インチ及び72平方インチの試験物品のそれぞれが曝露された場合、溶媒対表面積の比は、8.33mL/平方インチ及び4.16mL/平方インチである。
【0138】
本発明の目的のために、試験物品は、0.0082インチの厚さの5182アルミニウム合金パネルからなり、Permatreat(登録商標)1903(Chemetall GmbH(ドイツ、フランクフルトアムマイン))で前処理された。これらのパネルを、試験コーティングでコーティングして(試験セルに適合させるために必要とされる少なくとも6インチ×6インチのエリアを完全に覆う)、242℃ピーク金属温度(PMT)を達成した10秒の硬化ベーク後に、11グラム/平方メートル(gsm)の最終乾燥膜厚を得た。セルごとに2つの試験物品を用い、セルごとの総表面積は72平方インチである。試験物品は、食品シミュレート溶媒として10%の水性エタノールを使用して、4回にわたり抽出される。試験物品を121℃で2時間処理し、次いで40℃で238時間保管する。試験溶液は、2、24、96、及び240時間後にサンプリングされる。試験物品を、上記の条件下で10%の水性エタノールを使用して4回にわたり抽出する。
【0139】
各試験溶液を、ホットプレート上で加熱することによって、予め秤量した50mLビーカーで蒸発乾固させる。各ビーカーを250°F(121℃)のオーブンで最低30分間乾燥させる。次いで、ビーカーをデシケーターに入れて冷却し、次いで、一定重量となるか秤量する。一定重量は、その差異が0.00005g以下となる、3回連続の重量測定として定義される。
【0140】
抽出セルにおいてテフロンシートを使用する溶媒ブランクを、同様に刺激剤に曝露し、溶媒自体によって添加される抽出残留物の試験物品の抽出残留物重量を補正するために、一定重量に蒸発させる。2つの溶媒ブランクを各時点で抽出し、平均重量を補正に使用する。
【0141】
次いで、総不揮発性物質抽出物を以下のように計算する。
Ex=es
(式中、Ex=抽出残流物(mg/in2);e=試験した再現試行あたりの抽出物(mg)、及び、s=抽出された面積(in2)。好ましいコーティングは、グローバル抽出結果が50ppm未満、より好ましい結果が10ppm未満、更により好ましい結果が1ppm未満となる。最も好ましくは、グローバル抽出結果は、最適な場合には検出不可能である。
接着性
【0142】
コーティングがコーティングされた基体に接着するかどうかを評価するために、接着性試験を実行することができる。接着試験は、SCOTCH(商標)610テープ(3M Company(ミネソタ州Saint Paul)から入手可能)を使用して、ASTMのD3359試験方法Bに従って行われる。接着性は一般に、0~10の尺度で評価され、「10」の評点は、接着破壊を示さないこと、「9」の評点は、コーティングの90%が接着されたままであること、「8」の評点は、コーティングの80%が接着されたままであること、以下同様を示す。10の接着性評点は、典型的には、商業的に実行可能なコーティングに望ましい。
白化耐性
【0143】
白化耐性は、様々な溶液による攻撃に抵抗するコーティングの能力を測定する。典型的には、白化は、コーティングされた膜に吸収された水の量によって測定される。膜が水を吸収すると、通常曇るか、又は白色に見えるようになる。白化は一般に、0~10の尺度を使用して視覚的に測定され、「10」の評点が白化を示さず、「0」の評点が膜の完全な白化を示す。少なくとも7の白化評点は、典型的には、商業的に実行可能なコーティングに対して所望され、最適には、9以上の評点が所望される。
プロセス又はレトルト耐性
【0144】
これは、水などの液体で、熱及び圧力に曝露した後の、コーティングされた基体のコーティング完全性の尺度である。レトルト性能は、すべての食品用及び飲料用コーティングに必ずしも必要とはされないが、レトルト条件下で包装されるいくつかの製品タイプには望ましい。試験は、コーティングされた基体を、105℃~130℃の範囲の熱と、0.7kg/cm2~1.05kg/cm2の範囲の圧力とに、15分~90分の期間にわたり供することによって達成される。本評価のために、コーティングされた基体を、脱イオン水に浸漬し、121℃の熱と1.05kg/cm2の圧力とに、90分間にわたって供することができる。次いで、コーティングされた基体を、上記のように接着及び白化について試験することができる。レトルト性能を必要とする食品又は飲料用途では、商業的に実行可能なコーティングには、典型的には、10の接着性評点及び少なくとも7の白化評点が望ましい。
ウェッジ曲げ試験
【0145】
コーティングの柔軟性が、ERICHSEN(商標)モデル471屈曲及び衝撃試験機(Erichen GmbH & Co.KGから入手可能)を用い、製造業者の推奨試験手順に、コーティングされたパネルが、5×14cmではなく、8×12cmであることを除いて、準拠して評価され得る。結果は、コーティング折り目線全体のパーセントで表した未破裂コーティング長として報告される。一般に、少なくとも75%の値は良好な性能を表し、90%以上の値は優れた性能を表す。
端部製造
【0146】
この試験は、コーティングの製造能力の尺度である。標準(例えば、サイズ206(直径57mm)、サイズ307(直径83mm)、又は任意の他の便利なサイズ)の缶の端部が、コーティングされた鋼プレートから、プレス機において成形される。端部は、初期不良について評価を行う。次いで、端部を、69部の脱イオン水、20部の無水硫酸銅、10部の濃塩酸、及び1部のDOWFAX(商標)2A1界面活性剤(Dow Chemical Companyから入手可能)を含む、硫酸銅溶液中に、10分間浸漬する。腐食していない端周のパーセンテージを記録する。
端部コーティング多孔度
【0147】
この試験は、成形後のコーティングの多孔度の尺度である。コーティングされた缶の端部を、上記のようにして容易する。端部は、様々な溶液に浸漬され、上記のレトルト条件に供される。電極をコーティングの上に置き、ミリアンプメータを使用して、基体から電極への電流の流れを測定する。結果は、ミリアンペア単位の電流の流れで報告される。
食品模擬物質試験
【0148】
コーティングされたプレートから打抜き加工で成形された缶の端部の抵抗特性は、121℃及び1.05kg/cm2で、3つの食品模擬物質内で、それらを60分間処理(レトルト処理)することによって評価され得る。3つの食品模擬物質は、例えば、脱イオン水、脱イオン水中の乳酸の1重量%溶液、及び脱イオン水中の2%塩化ナトリウム、及び脱イオン水中の3重量%の酢酸の溶液であり得る。追加の模擬物質、脱イオン水中の2%塩化ナトリウムを、90分間にわたり、121℃及び1.05kg/cm2で処理する。接着試験は、上記のように実施する。白化及び腐食を視覚的に評価する。
エストロゲン様活性
【0149】
MCF-7アッセイは、多価フェノール化合物が明らかに非エストロゲン様であるかどうかを評価するための有用な試験である。MCF-7アッセイは、MCF-7、クローンWS8、細胞を使用して、ある物質がエストロゲン受容体(ER)媒介経路を介して細胞増殖を誘発するかどうか及びどの程度誘発するかを測定する。本方法は、検証のために、CertiChem,Inc.によって、米国国家毒性プログラムの代替法評価に関する毒性学プログラム省庁間センター(NICEATM)に、2006年1月19日に提出された、「Test Method Nomination:MCF-7 Cell Proliferation Assay of Estrogenic Activity」に説明されている(http://iccvam.niehs.nih.gov/methods/endocrine/endodocs/SubmDoc.pdfで利用可能)。
【0150】
前述のMCF-7アッセイの方法の簡単な概要を以下に提供する。MCF-7、クローンWS8、細胞を、フェノールレッド(例えば、GIBCOカタログ番号11875119)を含むRMPI(又はロズウェルパーク記念研究所培地)で37℃に維持し、通常の培養のために示された添加剤を補充した。37℃に維持された細胞のアリコートを、25cm2組織培養フラスコ内の、5%木炭ストリッピング胎児血清を含むフェノールを含まない培地で2日間増殖させる。epMotion 5070ユニットなどのロボットディスペンサーを使用して、MCF-7細胞を、Corning 96ウェルプレート中の0.2mLのホルモン不含培養培地に、ウェルあたり400細胞で播種する。細胞は、エストロゲン活性についてアッセイされる化学物質を添加する前に、ホルモン不含培養培地中で3日間適合させる。試験化学物質を含有する培地を6日間毎日交換する。試験化学物質への7日間の曝露の終了時に、培地を除去し、ウェルを0.2mLのHBSS(ハンクス平衡塩類溶液)で1回洗浄し、次いで、Burtonのジフェニルアミン(DPA)アッセイのマイクロプレート改造物を使用してウェル当たりのDNA量を定量化して、細胞増殖レベルを計算するために使用する。認識可能な非エストロゲン多価フェノールの例としては、MCF-7アッセイを使用して試験される場合、BPSの対数値(底は10)よりも小さいか、又は約-2.0未満の対数値を有し、相対増殖効果(「RPE」)を示す多価フェノールが挙げられ、より好ましくは-3以下のRPE、更により好ましくは-4以下のRPEを示す多価フェノールが挙げられる。RPEは、試験化学物質のEC50と、対照物質17-ベータエストラジオールのEC50との間の比に100をかけたものである。ここでEC50は、MCF-7アッセイにおける総DNAとして測定された細胞増殖の、「50%効果濃度」又は半最大刺激濃度である。
【0151】
以下の実施例は、開示された化合物、組成物、及び方法の理解を助けるために提供され、その範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。特に指示がない限り、全ての部及びパーセンテージは重量による。
【実施例】
【0152】
比較例1.非スピロ環含有ポリエステルベースの調製。
反応水を除去するためにグリコールカラムを取り付けた丸底3リットルフラスコに、以下を入れた:2-メチル-1,3-プロパンジオール(209.9グラム(「g」)、シクロヘキサン-1,4-ジメタノール(水中90%溶液の453.3g)、イソフタル酸(228.7g)、テレフタル酸(114.5g)、及びジブチルスズオキシド(1.3g)。フラスコに熱電対、加熱マントル、及び窒素フローを取り付けた。撹拌下で、加熱中に水を除去しながら混合物を230℃に加熱した。この段階の完了を、酸価を介して監視し、5.0以下の酸価が達成されたときに完了したと考えられた。ひとたびその酸価が達成されると、バッチを170℃に冷却し、無水マレイン酸(259.5g)をバッチに添加した。
【0153】
添加後、バッチを170℃に再加熱し、その温度で1時間保持した。保持が完了したら、カラムを、キシレンで満たしたディーンスタークトラップに交換し、キシレンをバッチに添加して、固形分を94%に低減させた。次いで、水を除去しながら、バッチを210℃に再加熱し、酸価及びヒドロキシルデルタを監視した。必要に応じて、MP DIOL(2-メチル-1,3-プロパンジオール)を添加しながら、ヒドロキシルデルタ目標を45.0に維持した。酸価が5.0以下になるまで反応を続けた。ひとたびその酸価が達成されると、バッチを冷却させつつ、バッチにAromatic 150溶媒を添加して、60%固形分に減少させた。生成された材料は、3330の数平均分子量(Mn)を有すると判定された。
比較例2.非スピロ環含有ポリエステルベースの調製。
【0154】
凝縮器を備えた丸底1リットルフラスコに、比較例1から200.0gの材料を充填し、ピロメリット酸二無水物(5.1g)も充填し、バッチを撹拌しながら120℃に加熱した。ひとたび120℃になると、バッチを3時間保持した。3時間の反応の終わりに、芳香族150溶媒(2.7g)及びシクロヘキサノン溶媒(72.3g)を添加しながら、バッチを冷却させた。生成された材料は、47.0%の固形分、23.0の酸価、3400の決定された数平均分子量(Mn)、及び39℃のガラス転移温度(Tg)を有した。
実施例1:ペンタスピログリコールジグリシジルエーテル(PSGDGE)の合成。
【0155】
機械的撹拌機と、窒素入口と、還流冷却器と、熱電対及び温度制御デバイスを備えた加熱マントルとを備えた4つ口フラスコに、375.3部のエピクロロヒドリンを添加する。装置を窒素でパージし、撹拌を開始し、103.8部のペンタスピログリコール(3,9-ビス(1,1-ジメチル-2-ヒドロキシエチル)-2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン又は「PSG」)を添加する。
【0156】
ひとたび混合物が均質になると、混合物を約85℃に加熱し、その時点で、水中のベンジルトリメチルアンモニウムクロリドの60%溶液の8.4部を、約1時間かけて添加して温度を85~90℃に保つ。添加が完了した後、混合物を85~90℃で4時間保持する。
【0157】
混合物を、1時間の残留PSGのHPLCによって試験する。残留PSGが1%(8時間)未満であるとき、反応器を55℃に冷却し、79部の25%水酸化ナトリウム水溶液を添加し、約55℃で1時間撹拌しながら保持する。撹拌を停止し、層を分離させる。比較的清浄な界面が観察される場合、塩水層(最下層)を除去する。撹拌を開始し、有機層を55℃で平衡化し、30.4部の25%水酸化ナトリウム水溶液を添加する。55℃で30分間撹拌した後、36.5部の水を添加し、撹拌しながら1時間55℃に保持する。撹拌を停止し、最下層を除去する。
【0158】
有機層を加水分解性塩化物含有量について試験し、これは0.5重量%未満と測定されると予想される。真空を引き、真空が約25インチHgに達したときに、熱をゆっくりと加えて約122℃に達する。材料を、エピクロロヒドリンの存在について試験する。ひとたびエピクロロヒドリンの存在が0.2重量%未満となると(値が0.2%を超えた場合、ストリッピングを続ける)、混合物が55℃に冷却され、250.3部のトルエン及び30.9部のイソプロパノールが撹拌下で添加され、55℃に加熱される。次に、14.9部の50%ナトリウム水溶液を添加し、1時間混合し、次いで17.9部の水を添加する。
【0159】
最上層を、加水分解性塩化物(HCC)について試験する。HCCが0.01重量%未満である場合、最下層が除去され(HCCが0.01%を超える場合、追加の苛性ソーダ処理が行われる)、等量の水が添加される。2つの層を30分間撹拌しながら50℃に加熱し、その時点で撹拌を停止し、層を分離させる。
【0160】
最下層を除去し、124.3部の0.4重量%リン酸一ナトリウム水溶液を添加する。層を30分間撹拌しながら50℃に加熱する。最下層を除去し、等量の水を添加し、30分間撹拌しながら50℃に加熱する。撹拌を停止し、層を分離させ、水層を除去する。有機層が完全に透明になる(全ての塩が洗い流されたことを示す)までこれを繰り返す。この時点で、トルエンを真空下122℃で除去し、PSG DGEを以下の予想される特性で残す。
【表1】
実施例2:PSG DGE及びヒドロキノンに基づくポリマーの合成。
【0161】
40.94部の実施例1のPSG DGEと、9.75部のヒドロキノンと、0.05部の重合触媒と、2.66部のメチルイソブチルケトンとを、機械的撹拌機を備えた4つ口丸底フラスコに添加する。システムは、窒素入口に接続され、窒素ブランケットと、水冷凝縮器と、加熱制御デバイス及び加熱マントルに接続された熱電対とを維持している。
【0162】
この混合物を撹拌しながら125℃に加熱し、発熱させ、次いでエポキシ値が0.032eq/100gになるまで160℃で3時間加熱する。次に、48部のシクロヘキサノンを添加し、混合物を70℃に冷却する。バッチを排出して、約50%の不揮発性物質含有量及び0.030eq/100グラムの予想エポキシ値を有する溶媒ベースのポリマーを得た。
【0163】
エポキシをエポキシフェノール樹脂に配合し、電気めっきされたスズ上で、205℃で10分間硬化させる。接着性、柔軟性、及び耐食性は、BPA又はテトラメチルビスフェノールF(「TMBPF」)に基づく同様の配合に匹敵すると予想される。
実施例3.PSG含有ポリエステルベースの調製。
【0164】
反応水を除去するためにグリコールカラムを取り付けた丸底3リットルフラスコに、以下を入れた:MP DIOL(95.0g)、シクロヘキサン-1,4-ジメタノール(水中90%溶液の372.8g)、イソフタル酸(143.1g)、テレフタル酸(72.0g)、及びジブチルスズオキシド(1.2g)。フラスコに熱電対、加熱マントル、及び窒素フローを取り付けた。撹拌下で、加熱中に水を除去しながら混合物を230℃に加熱した。この段階の完了を、酸価を介して監視し、5.0以下の酸価が達成されたときに完了したと考えられた。ひとたびその5.0以下の酸価が達成されると、バッチを170℃に冷却し、その後、無水マレイン酸(254.2g)をバッチに添加した。添加後、バッチを170℃に再加熱し、及びその温度で1時間保持し、カラムをキシレンで満たしたディーンスタークトラップと交換した。
【0165】
保持の終わりに、キシレンをバッチに添加して、固形分を94%に減少させ、ペンタスピログリオール(290.5g)を撹拌下でバッチに添加した。次いで、水を除去しながら、バッチを200℃まで再加熱し、酸価及びヒドロキシルデルタを監視した。必要に応じて、MP DIOLを添加しながら、ヒドロキシルデルタ目標を45.0に維持した。酸価が10.0以下になるまで反応を続けた。
【0166】
ひとたびその酸価が達成されると、バッチを冷却させつつ、バッチにAromatic 150溶媒を添加して、60%固形分に減少させた。生成された材料は、2920の数平均分子量(Mn)を有すると判定された。
実施例4:PSG含有ポリエステルベースの調製。
【0167】
凝縮器を備えた丸底1リットルフラスコに、実施例3から200.0gの材料を充填し、ピロメリット酸二無水物(5.1g)も充填し、バッチを撹拌しながら120℃に加熱した。ひとたび120℃になると、バッチを3時間保持した。3時間の反応の終わりに、Aromatic 150溶媒(2.7g)及びシクロヘキサノン(72.3g)を添加しながら、バッチを冷却させた。
【0168】
生成された材料は、47.0%の固形分、26.0の酸価、3660の決定された数平均分子量(Mn)、及び58℃のガラス転移温度(Tg)を有した。
実施例5.PSGを含有するポリエステルベースの調製。
【0169】
反応水を除去するためにグリコールカラムを取り付けた丸底3リットルフラスコに、以下を入れた:MP DIOL(64.3g)、シクロヘキサン-1,4-ジメタノール(水中の90%溶液の336.7g)、イソフタル酸(144.5g)、テレフタル酸(72.3g)、及びジブチルスズオキシド(1.2g)。フラスコに熱電対、加熱マントル、及び窒素フローを取り付けた。撹拌下で、加熱中に水を除去しながら混合物を230℃に加熱した。この段階の完了を、酸価を介して監視し、5.0以下の酸価が達成されたときに完了したと考えられた。ひとたびその酸価が達成されると、バッチを170℃に冷却し、無水ナジック酸(321.4g)をバッチに添加した。
【0170】
添加後、バッチを170℃に再加熱し、及びその温度で1時間保持し、カラムをキシレンで満たしたディーンスタークトラップと交換した。保持の終わりに、キシレンをバッチに添加して、固形分を94%に減少させ、PSG(268.9g)を撹拌下でバッチに添加した。
【0171】
次いで、水を除去しながら、バッチを200℃まで再加熱し、酸価及びヒドロキシルデルタを監視した。必要に応じて、MP DIOLを添加しながら、ヒドロキシルデルタ目標を45.0に維持した。酸価が15.0以下になるまで反応を続けた。
【0172】
ひとたびその酸価が達成されると、バッチを冷却させつつ、バッチにAromatic 150溶媒を添加して、60%固形分に減少させた。生成された材料は、2350の数平均分子量(Mn)を有すると判定された。
実施例6:
【0173】
凝縮器を備えた丸底1リットルフラスコに、実施例3から148.0gの材料を充填し、ピロメリット酸二無水物(3.6g)も充填し、バッチを撹拌しながら120℃に加熱した。ひとたび120℃になると、バッチを3時間保持した。3時間の反応の終了時に、ブタノール溶媒(6.0g)及びシクロヘキサノン(46.7g)を添加しながら、バッチを冷却させた。
【0174】
生成された材料は、50.0%の固形分、28.3の酸価、3590の決定された数平均分子量(Mn)、及び81℃のガラス転移温度(Tg)を有した。
実施例7:ガラス転移温度(Tg)試験。
【0175】
無水マレイン酸を含有する対照ポリエステルを、ペンタストログリコール(PSG)なしで調製し、26℃のガラス転移温度(Tg)を得た。次いで、このベースポリエステルをピロメリット酸二無水物(PMDA)で増量し、44℃のガラス転移温度(Tg)を有するポリエステルを得た。
【0176】
24重量%のPSGを含有する同様の系を調製した。ベースポリエステルは、44℃のガラス転移温度(Tg)をもたらした。次いで、このベースポリエステルをPMDAで増量して、58℃のガラス転移温度(Tg)を有するポリエステルを得た。
【0177】
このように、開示された化合物、組成物、及び方法の好ましい実施形態を説明してきたが、当業者であれば、本明細書に見出される教示が、添付の特許請求の範囲内の更に他の実施形態に適用され得ることを容易に理解するであろう。本明細書で引用された全ての特許、特許出願、及び刊行物、並びに電子的に利用可能な資料の完全な開示は、参照により組み込まれる。前述の「発明を実施するための形態」及び実施例は、理解を明確にするためにのみ与えられている。不要な限定するものとそこから理解されるべきではない。本発明は、示されて記載された厳密な詳細に限定されるものではなく、当業者にとって明らかな変形形態が、特許請求の範囲によって定義される本発明に含まれるであろう。本明細書に例示的に開示された本発明は、いくつかの実施形態では、本明細書に具体的に開示されていない任意の要素の不在下で実行され得る。
【手続補正書】
【提出日】2022-06-01
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
金属基体と、
前記基体の少なくとも一部上のコーティングであって、任意選択で複素環式脂肪族基を含有する1つ以上のスピロ環式セグメントを有するポリマーを含む、コーティング組成物から形成されているコーティングと、
を備える、食品用又は飲料用容器、又はその一部。
【請求項2】
食品用又は飲料用容器、又はその一部を形成する方法であって、
食品用又は飲料用容器の金属基体に、任意選択で複素環式脂肪族基を含有する1つ以上のスピロ環式セグメントを有するポリマーを含むコーティング組成物を、塗布することと、
前記コーティング組成物を硬化させて、前記基体上にコーティングを形成することと、
を含む、方法。
【請求項3】
前記1つ以上のスピロ環式セグメントが、以下の式I:
【化1】
(式中、
各R
1は、独立して、原子又は有機基であり、
各R
2は、存在する場合、独立して、多価有機基であり、
nは、独立して、1又は2であり、nが1である場合、それぞれのR
1基は、二重結合を介して結合され、
mは、独立して、0又は1であり、かつ
任意選択的に、2つ以上のR
1基又はR
2基が結合して、環式又は多環式基を形成することができる)
のセグメントである、請求項1に記載の食品用又は飲料用容器、又は請求項2に記載の方法。
【請求項4】
各R
2基は、前記ポリマーの骨格中に少なくとも1つのエーテル結合又はエステル結合を提供する、請求項1若しくは3のいずれか一項に記載の食品用又は飲料用容器、又は請求項2若しくは3のいずれか一項に記載の方法。
【請求項5】
前記ポリマーが、ポリエステルポリマー、ポリエーテルポリマー、又はそれらのコポリマーを含む、請求項1若しくは3~4のいずれか一項に記載の食品用又は飲料用容器、又は請求項2~4のいずれか一項に記載の方法。
【請求項6】
前記ポリマーが、ペンダント二級ヒドロキシル基を有するポリエーテルポリマーを含む、請求項5に記載の食品用又は飲料用容器、又は方法。
【請求項7】
前記ポリマーが、
(i)以下の式II:
【化2】
(式中、
各R
1は、式Iのものと同じであり、
各R
3が存在する場合、各R
3は、独立して、多価有機基であり、かつ好ましくは、1つ以上のヘテロ原子を含有し得る、1~10個の炭素原子を含む有機基であり、
pは、独立して、0又は1であり、
任意選択的に、2つ以上のR
1基又はR
3基が結合して環式又は多環式基を形成することができ、
各Oが、エーテル酸素である)のセグメントを含むジエポキシドと、
(ii)前記ジエポキシドのオキシラン基と反応することができる少なくとも2つの反応性基を有するエクステンダーと、を含む成分同士の反応生成物を含む、請求項1若しくは3~6のいずれか一項に記載の食品用又は飲料用容器、又は請求項2~6のいずれか一項に記載の方法。
【請求項8】
前記エクステンダーが、ポリオール、多価フェノール、二酸、ジアミン、又は、カルボン酸、ヒドロキシル、もしくはアミンから選択される2つの異なる基を有する化合物を含み、かつ前記エクステンダーが、1つ以上のアリール又はヘテロアリール基を含む、請求項7に記載の食品用又は飲料用容器、又は方法。
【請求項9】
前記ポリマーが、ポリエステルポリマーであり、かつ前記ポリマーが、
(i)以下の式III:
【化3】
(式中、
各R
1及びnは、式Iのそれぞれと同じであり、
各R
3が存在する場合、各R
3は、独立して、多価有機基であり、かつ好ましくは、1つ以上のヘテロ原子を含有し得る、1~10個の炭素原子を含む有機基であり、
pは、独立して、0又は1であり、
任意選択的に、2つ以上のR
1基又はR
3基が結合して環式又は多環式基を形成することができる)のセグメントを含むジオールと、
(ii)少なくとも1つのポリカルボン酸と、
を含む成分どうしの反応生成物である、請求項1若しくは3~8のいずれか一項に記載の食品用又は飲料用容器、又は請求項2~8のいずれか一項に記載の方法。
【請求項10】
前記ジオールが、3,9-ビス(1,1-ジメチル-2-ヒドロキシエチル)-2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカンを含む、請求項9に記載の食品用又は飲料用容器、又は方法。
【請求項11】
前記ポリエステルポリマーが、前記ポリマーの骨格内に1つ以上の不飽和二重結合を含む、請求項9又は10に記載の食品用又は飲料用容器、又は方法。
【請求項12】
前記ポリエステルポリマーが、前記ポリマーを形成するために使用される反応物の重量に基づいて、前記ポリマーを形成するために使用される反応物の重量に基づいて、少なくとも約3重量パーセント(重量%)の式IIIの前記ジオールから誘導されたセグメントから、約23重量%未満の式IIIの前記ジオールから誘導されたセグメントを含む、請求項9~11のいずれか一項に記載の食品用又は飲料用容器、又は方法。
【請求項13】
前記基体が、食品接触表面を画定し、前記コーティングが、前記食品接触面の少なくとも一部上にあり、前記ポリマーが、少なくとも約70℃のガラス転移温度を有し、かつ前記ポリマーが、1つ以上のアリール又はヘテロアリール基を含む、請求項1若しくは3~12のいずれか一項に記載の食品用又は飲料用容器、又は請求項2~12のいずれか一項に記載の方法。
【請求項14】
前記コーティングが、約2マイクロメートル(μm)~約20μmの平均コーティング厚さを有し、かつ前記金属基体が、約0.14ミリメートル(mm)~約0.50mmの平均厚さを有する、請求項1若しくは3~35のいずれか一項に記載の食品用又は飲料用容器、又は請求項2~35のいずれか一項に記載の方法。
【請求項15】
前記ポリマーが、約10,000未満の数平均分子量(Mn)を有する、請求項1~14のいずれか一項に記載の食品用又は飲料用容器、方法、又はコーティング組成物。
【請求項16】
前記ポリマーが、前記スピロ環式セグメントの分解を低減するために、220℃未満の重合温度で実施される重合プロセスを介して調製される、請求項1~15のいずれか一項に記載の食品用又は飲料用容器、方法、又はコーティング組成物。
【請求項17】
請求項1~16のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
【国際調査報告】