金属封装液体或气溶胶喷射涂料组合物、涂覆的基材、封装和方法与流程

背景技术：

1、多种液体施加的涂层组合物已经用于在金属封装制品(例如，食品和饮料罐、金属闭合件)的表面上提供硬化涂层。例如，有时使用“卷材涂覆”或“片材涂覆”操作用液体涂料组合物涂覆金属罐，即，合适的基材(例如，钢或铝金属)的平面卷材或片材被涂覆合适的液体涂料组合物，随后被硬化(例如，固化)。然后将涂覆的基材形成为罐端盖或主体。替代地，可以将液体涂料组合物(例如，通过喷涂、浸渍、辊涂等)施加至形成的制品，并且然后硬化(例如，固化)以形成连续涂层。

2、金属封装涂料应当优选地能够高速施加到基材上，并且当硬化时提供必要的性质以在这种要求的最终用途中进行。例如，硬化涂层应优选地对于食品接触是安全的，并且不会不利地影响封装的食品或饮料产品的味道，对基材具有优异的粘附性，抗着色和其它涂层缺陷诸如“爆裂”、“发白”和/或“起泡”，并且即使当暴露于恶劣环境中时也在长时间内抗降解。另外，硬化涂层通常应该能够在罐制造过程中保持合适的膜完整性，并且能够耐受在产品封装过程中罐可能经受的加工条件。硬化涂层通常还应该能够经受住常规的罐掉落事件(例如，从货架)，在该掉落事件中下面的金属基材凹陷，而不会破裂或开裂。

3、辊涂和喷涂的封装涂料很大程度上满足当今刚性金属封装市场的需求，但是其使用仍有显著的改进空间。这些涂覆方法在很大程度上产生整体膜，其是具有单一厚度的全面涂层(即，覆盖基材的整个表面的涂层)。使用此类方法，不存在将涂料组合物仅引导至基材上的特定位置或改变基材上的涂层厚度的实际能力。传统的涂覆方法也是劳动密集型的，并且可能使操作者暴露于危险材料，从而需要昂贵的大规模工程控制装置。另外，辊涂卷材涂料通常配制有显著量的挥发性有机物含量(voc)，以实现无缺陷应用所需的流变性。最后，用于该工业的传统涂覆设备大、复杂并且难以清洁，使得涂层更换昂贵和耗时。

4、需要一种用于刚性金属封装应用的改进的涂料组合物和方法，其克服了与常规液体封装涂料组合物和应用方法相关联的上述缺点。

技术实现思路

1、本公开提供了液体喷射或气溶胶喷射涂料组合物，特别是金属封装(例如，食品、饮料、气溶胶或一般封装容器(例如，罐或杯)、封装容器的一部分或金属闭合件)液体喷射或气溶胶喷射涂料组合物、涂覆的金属基材、金属封装和方法—涂覆金属基材的方法以及制造金属封装容器(例如，食品、饮料或气溶胶罐)、金属封装容器的一部分或用于容器的金属闭合件的方法。

2、在一个实施方案中，提供了一种金属封装液体喷射或气溶胶喷射涂料组合物，该涂料组合物包含：聚合物颗粒，该聚合物颗粒包含具有至少2000道尔顿的数均分子量的聚合物，其中该聚合物颗粒具有d50小于10微米的粒度分布；和液体载体，该液体载体包含占该液体载体主要量的水。还提供了将此类组合物涂覆在金属基材上以形成涂覆的金属基材的方法以及涂覆的金属基材。还提供了使用该涂覆的金属基材以形成金属封装的方法以及该金属封装。

3、在本文中，“金属封装”涂料组合物是指适用于直接涂覆在刚性金属上或间接涂覆在预处理层或底漆层上的涂料组合物，该预处理层或底漆层不衍生自覆盖在基材上的自立式膜(即，在施加到另一基材之前诸如通过层压形成的膜)。金属封装通常不包括至少10微米厚的自立式塑料膜、纸或其它纤维材料或金属箔，其然后被施加(例如，粘附)到刚性金属封装。因此，举例来说，施加到覆盖金属基材的纸层或覆盖金属基材的层压塑料层的液体喷射或气溶胶喷射涂料组合物不是如本文所用的金属封装涂料组合物。

4、“液体或气溶胶喷射涂料组合物”是指在水基载体中包含聚合物颗粒从而形成水基聚合物分散体的组合物。

5、短语“金属封装涂料组合物”并不意味着金属必须包含在涂料组合物中。即，在金属封装涂料组合物的上下文中使用的术语“金属”是指封装的类型并且不需要在涂料组合物中存在任何金属。

6、“硬化”涂层是指其中颗粒经由交联反应共价固化(例如，热固性涂层)或在不存在交联反应的情况下简单地熔融和/或聚结(例如，热塑性涂层)并且粘附到金属基材上，从而形成涂覆的金属基材的涂层。术语“硬化”并不暗示与涂层的相对硬度或柔软性(tg)有关的任何事物。

7、“粘附”涂层是指优选根据测试方法中描述的粘附性测试粘附(粘结)到基材(诸如金属基材)的硬化涂层。优选地，粘附性等级9或10，优选10被认为是粘附性的。

8、“连续”涂层是指没有涂层缺陷(优选地，没有针孔)的硬化涂层，这些涂层缺陷会导致基材暴露(即，通过硬化涂层暴露的基材区域)。此类膜缺陷/故障优选通过使用测试方法中描述的平板连续性测试以毫安(ma)为单位测量的电流来指示。为了本技术的目的，当根据该测试评价时，连续涂层优选通过小于200ma。连续涂层可以是完全覆盖基材的全面涂层，或者它可以仅覆盖基材的部分，例如，如在图案化涂层中。

9、“图案化”涂层(即多部分涂层)是指印刷在基材表面上的两个或更多个区域中的硬化涂层，其在印刷(即，涂覆)区域之间和/或周围可具有或可不具有“空白”区域，其中“空白”区域上不具有涂层。“图案化”涂层是指具有以下一种或多种的任何涂层：(i)相同化学组成的两个或更多个硬化涂层部分，其不是直接邻接的，设置在相同基材表面的不同区域上并且存在于相同的整体多部分涂层中；(ii)不同化学组成(例如，具有不同颜色、光泽度等)的两个或更多个硬化涂层部分，其设置在相同基材表面的不同区域上并且存在于相同的整体多部分涂层中；或者(iii)不同厚度或纹理的相同化学组成的两个或更多个硬化涂层部分，其可以是或可以不是直接邻接的，设置在相同基材表面的不同区域上并且存在于相同的整体多部分涂层中。图案化涂层不同于全面涂层(即，具有基本上均匀/均质涂层(具有由常规涂覆工艺导致的固有厚度变化)的常规施加的液体或粉末涂层，其通常覆盖基材的整个表面)。图案化涂层的这种定义还排除：(a)仅在边缘涂覆的基材；(b)除了边缘以外的所有地方均涂覆的基材；以及(c)不表现出(i)、(ii)或(iii)中任一者的涂层。图案化涂层可包括涂覆区域的规则或不规则图案，该图案可为各种形状(例如，条纹、菱形、正方形、圆形、椭圆形)。术语“图案”和“图案化”不要求设计元素中的任何重复，但是可存在这种重复。图案化涂层的涂覆区域优选地是如上所述“连续”的(在图案要涂覆的区域中)，因为它们没有针孔和其它涂层缺陷，如果不存在下面的涂层，这些涂层缺陷会导致基材暴露。

10、术语“基本上不含”特定组分意指本公开的组合物或硬化涂层含有小于1,000百万分率(ppm)的所述组分(如果有的话)。术语“实质上不含”特定组分意指本公开的组合物或硬化涂层含有小于100百万分率(ppm)的所述组分(如果有的话)。术语“实质上完全不含”特定组分意指本公开的组合物或硬化涂层含有小于10百万分率(ppm)的所述组分(如果有的话)。术语“完全不含”特定组分意指本公开的组合物或硬化涂层含有小于20十亿分率(ppb)的所述组分(如果有的话)。当用于可含有所述组分(如果有的话)的组合物或硬化涂层时，本段的前述术语是指该组合物或硬化涂层中该组分的含量小于相关的ppm或ppb最大阈值，无论该组分在该组合物或硬化涂层中的情况如何(例如，无论化合物是以未反应的形式存在，以作为另一种材料的结构单元的反应形式存在，还是以它们的组合存在)。

11、术语“双酚”是指具有两个亚苯基基团的多元多酚，这两个亚苯基基团各自包含六碳环和附接到该环的碳原子的羟基基团，其中两个亚苯基基团的环不共享任何共有的原子。举例来说，对苯二酚、间苯二酚、儿茶酚等不是双酚，因为这些酚化合物仅包括一个亚苯基环。

12、术语“食品接触表面”是指旨在与食品长时间接触的制品(例如，食品或饮料罐)的表面。当例如在食品或饮料容器(例如，罐)的金属基材的上下文中使用时，该术语通常是指容器的内部金属表面，其预期在不存在施加于其上的液体或气溶胶涂料组合物的情况下接触食品或饮料产品。举例来说，施加在金属食品或饮料罐的内表面上的基底层、中间层和/或聚合物顶涂层被认为施加在罐的食品接触表面上。

13、当在施加到表面或基材上的涂层的上下文中使用时，术语“在…上”包括直接(例如，原生金属或预处理的金属诸如电镀钢)或间接(例如，在底漆层上)施加到表面或基材上的涂层。因此，例如，施加到预处理层(例如，由铬或无铬预处理形成)或覆盖基材的底漆层的涂层构成施加到基材上(或设置在基材上)的涂层。

14、术语“聚合物”和“聚合材料”包括但不限于有机均聚物、共聚物，诸如例如嵌段、接枝、无规和交替共聚物、三元共聚物等，以及它们的共混物和改性物。此外，除非另外具体限制，否则术语“聚合物”应包括材料的所有可能几何构型。这些构型包括但不限于全同立构、间同立构和无规对称。

15、术语“芳基基团”(例如，亚芳基基团)是指闭合的芳族环或环系，诸如亚苯基、亚萘基、亚联苯基、亚芴基和茚基，以及亚杂芳基基团(例如，其中环中的一个或多个原子是除碳之外的元素(例如，氮、氧、硫等)的闭合的芳族或类似芳族的环烃或环系)。合适的杂芳基基团包括呋喃基、噻吩基、吡啶基、喹啉基、异喹啉基、吲哚基、异吲哚基、三唑基、吡咯基、四唑基、咪唑基、吡唑基、噁唑基、噻唑基、苯并呋喃基、苯并噻吩基、咔唑基、苯并噁唑基、嘧啶基、苯并咪唑基、喹喔啉基、苯并噻唑基、萘啶基、异噁唑基、异噻唑基、嘌呤基、喹唑啉基、吡嗪基、1-氧代吡啶基、哒嗪基、三嗪基、四嗪基、噁二唑基、噻二唑基等。当此类基团为二价时，它们通常被称为“亚杂芳基”或“亚杂芳基”基团(例如，亚呋喃基、亚吡啶基等)。

16、如本文所用，术语“亚苯基”是指可以具有任何取代基(包括例如卤素(不优选)、烃基团、氧原子、羟基基团等)的六碳原子芳基环(例如，如在苯基团中)。因此，例如，以下芳基基团各自是亚苯基环：–c6h4-、–c6h3(ch3)-和–c6h(ch3)2cl-。另外，例如，萘基团的芳基环中的每一个芳基环是亚苯基环。

17、术语“多个”或者“多”是指两个或更多个所提及的项目(例如，材料、组分、组合物、涂层部分)。

18、在液体或气溶胶喷射涂料组合物的上下文中，“不同”是指液体或气溶胶涂料组合物在一种或多种化学/物理方式(例如，单体类型/量、聚合物颗粒的分子量、涂料组合物的颜色、添加剂类型/量)方面不同(即，相异)，从而提供一种或多种不同的功能(例如，硬度、柔性、耐腐蚀性、美观、触觉)。

19、在本文中，术语“包含”及其变型出现在说明书和实施方案中时不具有限制的含义。此类术语将被理解为暗示包括所述步骤或要素或步骤或要素组，但不排除任何其它步骤或要素或步骤或要素组。“由…组成”意指包括并限于短语“由…组成”之后的任何内容。因此，短语“由…组成”指示所列要素是必需的或强制性的，并且可以不存在其它要素。“基本上由…组成”意指包括在该短语之后列出的任何要素，并且限制于不干扰或有助于在本公开中针对所列出的要素指定的活性或作用的其它要素。因此，短语“基本上由…组成”指示所列要素是必需的或强制性的，但其它要素是任选的并且可以存在或可以不存在，这取决于它们是否实质上影响所列要素的活性或作用。在本说明书中以开放式语言(例如，包括及其派生词)叙述的任何要素或要素的组合被认为另外以封闭式语言(例如，组成及其派生词)和以部分封闭式语言(例如，基本上由…组成及其派生词)叙述。

20、字词“优选的”和“优选地”是指在某些情况下可提供某些有益效果的本公开的实施方案。然而，在相同或其它情况下，其它实施方案也可以是优选的。此外，对一个或多个优选实施方案的表述并不暗示其它实施方案是不可用的，并且并非旨在将其它实施方案排除在本公开的范围之外。

21、在本技术中，诸如“一个”、“一种”和“所述”的术语并非旨在仅指单数实体，而是包括其具体示例可用于说明的一般类别。术语“一个”、“一种”和“所述”与术语“至少一个”可互换使用。列表之后的短语“至少一个”和“包括至少一个”是指列表中的任何项目和列表中两个或更多个项目的任何组合。

22、如本文所用，除非内容另外明确规定，否则术语“或”通常以其常规含义采用，包括“和/或”。术语“和/或”意指所列要素中的一个或全部或所列要素中的任何两个或更多个的组合。

23、同样在本文中，所有数字均假定由术语“约”修饰，并且在某些实施方案中，优选由术语“精确地”修饰。如本文中结合测量的量所使用，术语“约”是指测量量的变化，如进行测量和运用与测量的目的和所使用的测量设备的精度相称的护理水平的技术人员所预期的。在本文中，“至多”数字(例如，至多50)包括该数字(例如，50)。

24、另外在本文中，通过端点表述的数值范围包括该范围内包括的所有数值以及端点(例如，1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4、5等)和任何子范围(例如，1至5包括1至4、1至3、2至4等)。

25、如本文所用，术语“室温”是指20℃至25℃的温度。

26、术语“在范围内(in the range)”或“在范围内(within a range)”(和类似表述)包括所述范围的端点。

27、贯穿本说明书对“一个实施方案”、“某个实施方案”、“某些实施方案”或“一些实施方案”等的引用意指结合该实施方案描述的特定特征、构型、组成或特性被包括在本公开的至少一个实施方案中。因此，此类短语在本说明书各处的出现未必是指本公开的同一实施方案。此外，具体实施方案(包括特征、构型、组成或特性)可以以任何合适的方式组合在一个或多个实施方案中。

28、本公开的上述
技术实现要素：
并非意图描述本公开的每个公开的实施方案或每种实施方式。下面的描述和附图更具体地举例说明了例示性实施方案。在本技术全文的若干地方，通过示例的列表提供指导，这些示例可以各种组合使用。在每种情况下，所引用的列表仅用作代表性的组，而不应该被解释为排他的列举。因此，本公开的范围不应限于本文所述的具体示例性结构，而是至少延伸到由实施方案的语言描述的结构以及那些结构的等效物。在本说明书中作为替代方案而正向叙述任何要素可以根据需要以任何组合明确地包括在实施方案中或从实施方案中排除。尽管本文已经讨论了各种理论和可能的机制，但是在任何情况下这些讨论都不应当用于限制可要求保护的主题。