(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）乳化重合により調製された水性ポリマー；
（ｂ）Ｔ０（膨張開始温度）およびＴｍ（最大膨張温度）を有する複数の膨張可能なミクロスフェアをコーティング組成物を基準として１０〜４０重量％；および
（ｃ）任意に、添加剤
を含み、
前記ポリマーが、膨張可能なミクロスフェアのＴ０およびＴｍの中間点：（Ｔｍ＋Ｔ０）／２で、０．１６ＭＰａ以上０．３ＭＰａ未満の動的貯蔵弾性率を有し、ｔａｎδが０．３５より大きいことを特徴とする、コーティング組成物。
【請求項２】
（ａ）乳化重合により調製された水性ポリマー；
（ｂ）Ｔ０（膨張開始温度）およびＴｍ（最大膨張温度）を有する複数の膨張可能なミクロスフェア；および
（ｃ）任意に、添加剤
を含み、
前記ポリマーが、膨張可能なミクロスフェアのＴ０およびＴｍの中間点：（Ｔｍ＋Ｔ０）／２で、０．１６ＭＰａ以上０．３ＭＰａ未満の動的貯蔵弾性率を有し、ｔａｎδが０．３５より大きく、
２５００％を超える体積膨張が可能であることを特徴とする、コーティング組成物。
【請求項３】
前記膨張可能なミクロスフェアをコーティング組成物を基準として１０〜４０重量％の量で含む、請求項２に記載のコーティング組成物。
【請求項４】
前記ポリマーが、０．２ＭＰａ未満の動的貯蔵弾性率を有し、ｔａｎδが０．４より大きいことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
【請求項５】
前記水性ポリマーが、酢酸ビニルエチレン分散物、ポリ酢酸ビニル、ポリ酢酸ビニルポリビニルアルコール、デキストリン安定化ポリ酢酸ビニル、ポリ酢酸ビニル共重合体、酢酸ビニルエチレン共重合体、ビニルアクリル樹脂、スチレンアクリル樹脂、アクリル樹脂、スチレンブチルゴム、ポリウレタン、およびこれらの混合物からなる群から選択されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
【請求項６】
前記膨張可能なミクロスフェアが、ポリマーシェルおよび炭化水素コアを有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
【請求項７】
消泡剤、湿潤剤、界面活性剤、着色剤、架橋剤、防腐剤、充填剤、顔料、染料、安定剤、レオロジー調整剤、ポリビニルアルコール、またはこれらの混合物をさらに含むことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
【請求項８】
前記コーティングが、３０乾燥重量％以下の前記膨張可能なミクロスフェアを含むことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
【請求項９】
前記水性ポリマーが、ｌｏｇ（動的貯蔵弾性率）対温度である絶対勾配が０．０１４より大きいことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
【請求項１０】
前記水性ポリマーが、ｌｏｇ（動的貯蔵弾性率）対温度である絶対勾配が０．０２５より大きいことを特徴とする、請求項９に記載のコーティング組成物。
【請求項１１】
前記膨張可能なミクロスフェアが、８０℃未満のＴ０を有することを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
【請求項１２】
前記膨張可能なミクロスフェアが、９０℃未満のＴ０を有することを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
【請求項１３】
前記膨張可能なミクロスフェアが、１５０℃を超えるＴｍを有することを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
【請求項１４】
前記膨張可能なミクロスフェアが、１３０℃を超えるＴｍを有することを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
【請求項１５】
前記添加剤が、粘着付与剤、可塑剤、ワックス分散添加剤、防腐剤、およびこれらの混合物からなる群から選択されることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
【請求項１６】
前記ワックス分散添加剤が、１００℃未満の融点を有することを特徴とする、請求項１５に記載のコーティング組成物。
【請求項１７】
前記ワックス分散添加剤が、パラフィン、蜜蝋、合成ポリエチレンワックス、およびこれらの混合物からなる群から選択されることを特徴とする、請求項１６に記載のコーティング組成物。
【請求項１８】
基材と、請求項１〜１７のいずれか一項に記載のコーティング組成物とを含む物品。
【請求項１９】
出荷または郵送の保護パッケージである、請求項１８に記載の物品。
【請求項２０】
（ａ）（ｉ）酢酸ビニルエチレン分散物、ポリ酢酸ビニル、ポリ酢酸ビニルポリビニルアルコール、デキストリン安定化ポリ酢酸ビニル、ポリ酢酸ビニル共重合体、酢酸ビニルエチレン共重合体、スチレンブチルゴム、ポリウレタン、およびこれらの混合物からなる群から選択される乳化重合により調製された水性ポリマーと、（ｉｉ）コーティング組成物を基準として１０〜４０重量％のＴ０（膨張開始温度）およびＴｍ（最大膨張温度）を有する複数の膨張可能なミクロスフェアとを含み、前記ポリマーが、膨張可能なミクロスフェアのＴ０およびＴｍの中間点：（Ｔｍ＋Ｔ０）／２で、０．３ＭＰａ未満の動的貯蔵弾性率を有し、ｔａｎδが０．３５より大きいコーティング組成物を調製する工程、
（ｂ）紙、板紙、木材、箔、プラスチック、またはプラスチックフィルムである基材上に前記コーティング組成物を塗布する工程、
（ｃ）前記コーティング組成物を乾燥させて、水を実質的に除去する工程であって、乾燥温度がＴ０未満である工程、および、
（ｄ）Ｔ０以上の温度で、前記コーティング組成物を膨張させる工程
を含む、物品を形成する方法。
【請求項２１】
（ａ）（ｉ）酢酸ビニルエチレン分散物、ポリ酢酸ビニル、ポリ酢酸ビニルポリビニルアルコール、デキストリン安定化ポリ酢酸ビニル、ポリ酢酸ビニル共重合体、酢酸ビニルエチレン共重合体、スチレンブチルゴム、ポリウレタン、およびこれらの混合物からなる群から選択される乳化重合により調製された水性ポリマーと、（ｉｉ）Ｔ０（膨張開始温度）およびＴｍ（最大膨張温度）を有する複数の膨張可能なミクロスフェアとを含み、前記ポリマーが、膨張可能なミクロスフェアのＴ０およびＴｍの中間点：（Ｔｍ＋Ｔ０）／２で、０．３ＭＰａ未満の動的貯蔵弾性率を有し、ｔａｎδが０．３５より大きいコーティング組成物を調製する工程、
（ｂ）紙、板紙、木材、箔、プラスチック、またはプラスチックフィルムである基材上に前記コーティング組成物を塗布する工程、
（ｃ）前記コーティング組成物を乾燥させて、水を実質的に除去する工程であって、乾燥温度がＴ０未満である工程、および、
（ｄ）Ｔ０以上の温度で、前記コーティング組成物を２５００％を超えて体積膨張させる工程
を含む、物品を形成する方法。
【請求項２２】
（ａ）（ｉ）酢酸ビニルエチレン分散物、ポリ酢酸ビニル、ポリ酢酸ビニルポリビニルアルコール、デキストリン安定化ポリ酢酸ビニル、ポリ酢酸ビニル共重合体、酢酸ビニルエチレン共重合体、スチレンブチルゴム、ポリウレタン、およびこれらの混合物からなる群から選択される乳化重合により調製された水性ポリマーと、（ｉｉ）コーティング組成物を基準として１０〜４０重量％のＴ０（膨張開始温度）およびＴｍ（最大膨張温度）を有する複数の膨張可能なミクロスフェアとを含み、前記ポリマーが、膨張可能なミクロスフェアのＴ０およびＴｍの中間点：（Ｔｍ＋Ｔ０）／２で、０．３ＭＰａ未満の動的貯蔵弾性率を有し、ｔａｎδが０．３５より大きいコーティング組成物を調製する工程、
（ｂ）紙、板紙、木材、箔、プラスチック、またはプラスチックフィルムである基材上に前記コーティング組成物を塗布する工程、
（ｂ１）任意に、前記コーティング組成物を乾燥させて、水を実質的に除去する工程であって、乾燥温度がＴ０未満である工程、
（ｃ）前記第１の基材の異なる部分上に接着剤組成物を塗布する工程、
（ｄ）任意に、前記コーティング組成物を乾燥させて、水を実質的に除去する工程であって、乾燥温度がＴ０未満である工程、および、
（ｅ）Ｔ０以上の温度で、前記コーティング組成物を膨張させる工程
を含む、物品を形成する方法。
【請求項２３】
（ａ）（ｉ）酢酸ビニルエチレン分散物、ポリ酢酸ビニル、ポリ酢酸ビニルポリビニルアルコール、デキストリン安定化ポリ酢酸ビニル、ポリ酢酸ビニル共重合体、酢酸ビニルエチレン共重合体、スチレンブチルゴム、ポリウレタン、およびこれらの混合物からなる群から選択される乳化重合により調製された水性ポリマーと、（ｉｉ）Ｔ０（膨張開始温度）およびＴｍ（最大膨張温度）を有する複数の膨張可能なミクロスフェアとを含み、前記ポリマーが、膨張可能なミクロスフェアのＴ０およびＴｍの中間点：（Ｔｍ＋Ｔ０）／２で、０．３ＭＰａ未満の動的貯蔵弾性率を有し、ｔａｎδが０．３５より大きいコーティング組成物を調製する工程、
（ｂ）紙、板紙、木材、箔、プラスチック、またはプラスチックフィルムである基材上に前記コーティング組成物を塗布する工程、
（ｂ１）任意に、前記コーティング組成物を乾燥させて、水を実質的に除去する工程であって、乾燥温度がＴ０未満である工程、
（ｃ）前記第１の基材の異なる部分上に接着剤組成物を塗布する工程、
（ｄ）任意に、前記コーティング組成物を乾燥させて、水を実質的に除去する工程であって、乾燥温度がＴ０未満である工程、および、
（ｅ）Ｔ０以上の温度で、前記コーティング組成物を２５００％を超えて体積膨張させる工程
を含む、物品を形成する方法。
【請求項２４】
工程（ｂ）および工程（ｃ）は、単一の工程として実施される、請求項２２または２３に記載の方法。
【請求項２５】
（ａ）酢酸ビニルエチレン分散物、ポリ酢酸ビニル、ポリ酢酸ビニルポリビニルアルコール、デキストリン安定化ポリ酢酸ビニル、ポリ酢酸ビニル共重合体、酢酸ビニルエチレン共重合体、スチレンブチルゴム、ポリウレタン、およびこれらの混合物からなる群から選択される乳化重合により調製された水性ポリマー；
（ｂ）コーティング組成物を基準として１０〜４０重量％のＴ０（膨張開始温度）およびＴｍ（最大膨張温度）を有する複数の膨張可能なミクロスフェア；および
（ｃ）任意に、添加剤
を含み、
前記ポリマーが、膨張可能なミクロスフェアのＴ０およびＴｍの中間点：（Ｔｍ＋Ｔ０）／２で、０．３ＭＰａ未満の動的貯蔵弾性率を有し、ｔａｎδが０．３５より大きいことを特徴とする、コーティング組成物。
【請求項２６】
（ａ）酢酸ビニルエチレン分散物、ポリ酢酸ビニル、ポリ酢酸ビニルポリビニルアルコール、デキストリン安定化ポリ酢酸ビニル、ポリ酢酸ビニル共重合体、酢酸ビニルエチレン共重合体、スチレンブチルゴム、ポリウレタン、およびこれらの混合物からなる群から選択される乳化重合により調製された水性ポリマー；
（ｂ）Ｔ０（膨張開始温度）およびＴｍ（最大膨張温度）を有する複数の膨張可能なミクロスフェア；および
（ｃ）任意に、添加剤
を含み、
前記ポリマーが、膨張可能なミクロスフェアのＴ０およびＴｍの中間点：（Ｔｍ＋Ｔ０）／２で、０．３ＭＰａ未満の動的貯蔵弾性率を有し、ｔａｎδが０．３５より大きく、
２５００％を超える体積膨張が可能であることを特徴とする、コーティング組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、保護パッケージ用の耐衝撃性および／または断熱性コーティング組成物に関する。このコーティング組成物は、熱または放射線のトリガーがあると、体積で少なくとも２５００％膨張する。このコーティング組成物でコーティングされたパッケージは、耐衝撃性、高強度、断熱性および軽量化を備える。特に、本発明は、保護パッケージとして輸送または郵送中に壊れやすい、および／または腐敗しやすい物を収容する封筒、ピロー、または包装袋に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の広く使用されている保護包装材料としては、衝撃および／または断熱材として有用である様々な詰物材料または充填材料がある。例えば、単独で、または発泡“ピーナッツ”と共に使用される、プラスチック製のバブルラップまたは発泡挿入物で裏打ちされた包装袋、およびバブルラップが、壊れやすい物を出荷するために使用される。また、外側の小袋と内側の膨張ライナーとを有する郵送用容器（封筒）が利用可能である。しかしながら、それらは大きさがかさばっているか、または、ＵＳ２０１１／０１９１２１に記載されているように、ライナー中に空気を強制的に密封するために特別な機械が必要である。
【０００３】
従来の保護包装材料の大部分はプラスチックで作られているので、それらは生分解せず、したがって環境に悪影響を与える。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、再生可能および／またはリサイクル可能な基材に耐衝撃性、高強度、および軽量化を与えるコーティング組成物を使用することにより、保護包装を改善することを目的とする。本発明は、より環境的かつ経済的に健全な、壊れやすい、および／または腐敗しやすい物を出荷するための保護パッケージを提供する。本発明はまた、容易に利用できる器具、例えば、オーブンおよびマイクロ波により、特別な機械への依存を最小限にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、耐衝撃性、高強度、断熱性、および軽量化を与える保護パッケージ用のコーティング組成物に関する。本発明は、さらに、基材上に塗布されたコーティング組成物を含む物品を提供する。コーティング組成物は、熱または放射線のトリガーがあると、体積で少なくとも２５００％膨張する。体積が膨張した物品は、実質的に少ない量のプラスチック材料で、輸送または郵送中に壊れやすい、および／または腐敗しやすい物を収容することができる。
【０００６】
一実施形態では、乳化重合により調製された水性ポリマー；Ｔ０（膨張開始）およびＴｍ（最大膨張）を有する複数の膨張可能なミクロスフェア；および任意に添加剤を含むコーティング組成物が提供される。水性ポリマーは、膨張可能なミクロスフェアのＴ０およびＴｍの中間点：（Ｔｍ＋Ｔ０）／２で、０．３ＭＰａ未満の弾性率と、０．３５より大きいｔａｎδを有する。
【０００７】
別の実施形態は、（１）乳化重合により調製された水性ポリマーと、Ｔ０およびＴｍを有する複数の膨張可能なミクロスフェアとを含む組成物を調製する工程、（２）紙、板紙、木材、または箔である基材上に前記コーティング組成物を塗布する工程、（３）前記コーティング組成物を乾燥させて、水を実質的に除去する工程、および、（４）前記組成物を膨張させる工程を含む、保護包装品を形成する方法を提供する。水性ポリマーは、０．３ＭＰａ未満の弾性率を有し、膨張可能なミクロスフェアのＴ０およびＴｍの中間点：（Ｔｍ＋Ｔ０）／２でのｔａｎδは０．３５より大きい。乾燥温度はＴ０未満であり、膨張温度はＴ０以上である。
【０００８】
さらに別の実施形態は、基材と、乳化重合により調製された水性ポリマー；Ｔ０およびＴｍを有する複数の膨張可能なミクロスフェア；および任意に添加剤を含むコーティング組成物とを含む保護包装品を対象とする。水性ポリマーは、膨張可能なミクロスフェアのＴ０およびＴｍの中間点：（Ｔｍ＋Ｔ０）／２で、０．３ＭＰａ未満の弾性率と、０．３５より大きいｔａｎδを有する。基材は、紙、板紙、木材、金属紙、金属板紙または箔である。いくつかの実施形態では、基材は、再生または再生可能プラスチックまたはプラスチックフィルムであってもよい。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明は、このコーティング組成物を加熱、またはコーティング組成物に放射線を照射すると、耐衝撃性、高強度、断熱性、および軽量化を与えるコーティング組成物を提供する。このコーティング組成物、および、このコーティング組成物を用いて作製された物品は、より環境にやさしく、例えば、プラスチック廃棄物を減少させる。
【００１０】
本発明は、水性ポリマー、Ｔ０およびＴｍを有する複数の膨張可能なミクロスフェア、および任意に添加剤を含む保護パッケージ用のコーティング組成物が、耐衝撃性、高強度、および軽量化を与えるという発見に基づく。本明細書に記載のコーティング組成物は、保護パッケージのリサイクル可能な基材、および再生可能な基材に塗布することができ、コーティング組成物を加熱、またはコーティング組成物に放射線を照射すると、膨張可能なミクロスフェアが膨張する。ここで有用な保護包装製品としては、嵩高い包装材料を使用することなく、輸送または郵送中に壊れやすい、および／または腐敗しやすい物を収容する可撓性の封筒またはピローが挙げられる。
【００１１】
コーティング組成物は、任意の数の材料から作製することができる。好ましくは、コーティング組成物は、乳化重合により調製された水性ポリマー；Ｔ０およびＴｍを有する複数の膨張可能なミクロスフェア；および任意にワックス分散添加剤を含む。水性ポリマーは、膨張可能なミクロスフェアのＴ０およびＴｍの中間点：（Ｔｍ＋Ｔ０）／２で０．３ＭＰａ未満の弾性率を有し、０．３５より大きい（Ｔｍ＋Ｔ０）／２でのｔａｎδを有する。コーティング組成物は、さらに、１種以上の防腐剤、粘着付与剤、可塑剤、湿潤剤または充填剤を含むことができる。所望に応じて、コーティング組成物、およびコーティング組成物の膨張特性に悪影響を及ぼさない他の材料を使用することができる。
【００１２】
コーティング組成物は、乳化重合により調製された水性ポリマーを含む。エマルションポリマーは、コーティング組成物中に任意の量で存在することができ、組成物の硬化前に、コーティング組成物の重量の約５０重量％〜約９９．５重量％、好ましくは約５０重量％〜約７０重量％の量で存在することが望ましい。エマルションポリマーに依存して、エマルションポリマーに基づく固形分レベルは、約４０重量％から約６０重量％まで変化する。
【００１３】
水性ポリマーは、水により高度に可塑化できるように選択することができる。これにより、加熱中のミクロスフェアの効率的な膨張が可能になる。エマルションポリマーは、親水性保護コロイドによって安定化されていることが好ましい。乳化重合によって調製される水性ポリマーは、単一グレードであってもよいし、合成エマルションポリマーまたは天然由来のポリマーの混合物であってもよい。乳化重合によって調製される水性ポリマーは、酢酸ビニルエチレン分散物、ポリ酢酸ビニル、ポリ酢酸ビニルポリビニルアルコール、デキストリン安定化ポリ酢酸ビニル、ポリ酢酸ビニル共重合体、酢酸ビニルエチレン共重合体、ビニルアクリル樹脂、スチレンアクリル樹脂、アクリル樹脂、スチレンブチルゴム、ポリウレタン、およびこれらの混合物などの、任意の所望のポリマー成分を含むことができる。特に好ましいエマルションポリマー成分は、酢酸ビニルエチレン分散物、ビニルアクリル樹脂、スチレンアクリル樹脂、アクリル樹脂、およびポリ酢酸ビニルである。
【００１４】
一実施形態では、水性ポリマーは、膨張可能なミクロスフェアのＴ０およびＴｍの中間点：（Ｔｍ＋Ｔ０）／２で、０．３ＭＰａ未満の弾性率を有する。特に明記しない限り、全ての報告された弾性率測定は、ＡＳＴＭ  Ｄ５０２６に従って行った。別の実施形態では、水性ポリマーは、膨張可能なミクロスフェアのＴ０およびＴｍの中間点：（Ｔｍ＋Ｔ０）／２で、０．３５より大きいｔａｎδを有する。
【００１５】
コーティング組成物は、さらに、ポリマーシェルと炭化水素コアを有する複数の予め膨張された、または膨張可能なミクロスフェアを含む。予め膨張されたミクロスフェアは完全に膨張されていて、さらなる膨張をする必要はない。本発明において有用な膨張可能なミクロスフェアは、熱および／または放射エネルギー（例えば、マイクロ波、赤外線、高周波、および／または、超音波エネルギーなど）の存在下で、大きさを膨張することができるべきである。本発明において有用なミクロスフェアとしては、例えば、炭化水素コアとポリアクリロニトリルのシェルを有するもの（ＤＵＡＬＩＴＥ（登録商標）という商品名で販売されているものなど）、他の同様のミクロスフェア（ＥＸＰＡＮＣＥＬ（登録商標）という商品名で販売されているものなど）などの熱膨張性ポリマーのミクロスフェアなどがある。膨張可能なミクロスフェアは、例えば直径が約１２μｍ〜約３０μｍなどの、任意の膨張していない大きさを有することができる。熱の存在下で、本発明の膨張可能なミクロスフェアは、直径を約３倍〜約１０倍増加させることができる。コーティング組成物中のミクロスフェアが膨張すると、コーティング組成物は、発泡体のような物質になり、それは、向上した耐衝撃性および断熱性を有している。以下に説明するように、部分的に硬化されたコーティング組成物中でミクロスフェアの膨張が起こることが望ましいことがある。
【００１６】
膨張可能なミクロスフェアは、それらが膨張し始める特定の温度（Ｔ０）と、それらが最大膨張に達する第２の温度（Ｔｍ）を有する。異なるグレードのミクロスフェアは、異なる膨張開始温度および最大膨張温度を有する。例えば、一つの特に有用なミクロスフェアは、約８０℃〜約１００℃のＴ０を有する。本発明では、任意の特定のグレードのミクロスフェアを使用することができるが、配合および処理時には、ミクロスフェアのＴ０およびＴｍを考慮すべきである。ミクロスフェアが最大膨張に達する温度（Ｔ）は、好ましくは約１２０℃〜約１３０℃である。
【００１７】
特定のミクロスフェア、およびそれらそれぞれのＴ０およびＴｍの選択は本発明にとって重要ではないが、これらの温度に応じて、処理温度を変更することができる。コーティング組成物が十分に乾燥される前は、これらのミクロスフェアは、組成物内を移動することができ、膨張することができる。しかしながら、コーティング組成物が十分に乾燥されると、ミクロスフェアは、実質的に決まった場所に固定され、その膨張を不可能ではないにしても、難しくする。
【００１８】
好ましい実施形態では、膨張可能なミクロスフェアは、組成物の硬化前に、コーティング組成物の約１０重量％〜約４０重量％の量で、より望ましくは、組成物の硬化前に、接着剤コーティング組成物の約１５重量％〜約３０重量％の量で、コーティング組成物中に存在することが望ましい。膨張可能なミクロスフェアの膨張率と、ミクロスフェアの充填量は、互いに関連している。
【００１９】
ミクロスフェアの完全に膨張した大きさに応じて、コーティング組成物中の膨張可能なミクロスフェアの量を調整することができる。組成物中で使用される特定の膨張可能なミクロスフェアに応じて、組成物中のミクロスフェアの所望の量を変更することができる。典型的には、コーティング組成物が、高すぎる濃度の膨張可能なミクロスフェアを含む場合、ミクロスフェアの膨張時に接着力および強度が不十分になり、それにより組成物の構造的完全性が弱められる。
【００２０】
硬化前のコーティング組成物の１０重量％〜約４０重量％の膨張可能なミクロスフェアの添加によって、構造的完全性を向上させることが可能になることが明らかになった。膨張されたコーティングは、未乾燥または部分的に乾燥されたコーティングからの全体積膨張が２０００％を超え、好ましくは２５００％を超える。典型的には、低いガラス転移温度（Ｔｇ）と、ミクロスフェアの膨張温度における高い弾性率を有するポリマーが、コーティング組成物のベースバインダーとして選択される。本出願人は、ミクロスフェアの膨張温度において０．３ＭＰａ未満の弾性率と、０．３５より大きいｔａｎδを有するバインダーポリマーを選択することにより、コーティングの膨張率がより高くなることを見出した。
【００２１】
コーティング組成物は、任意に、ワックス分散添加剤を含む。非限定的なワックス分散添加剤としては、パラフィンワックス、蜜蝋、合成ポリエチレンワックスなどが挙げられる。ワックス分散添加剤の融点は、膨張可能なミクロスフェアのＴ０よりも低いことが望ましい。一実施形態では、ワックス分散添加剤は、１００℃未満の融点を有する。
【００２２】
他の添加剤としては、粘着付与剤、可塑剤、防腐剤、例えば殺生物剤が挙げられる。例示的な防腐剤としては、ｌ，２−ベンズイソチアゾリン−３−オン、５−クロロ−２−メチル−４−イソチアゾリン−３−オン、２−メチル−４−イソチアゾリン−３−オンが挙げられる。典型的には、防腐剤は、組成物の硬化前のコーティング組成物の約０．０５重量％〜約０．５重量％の量で使用することができる。
【００２３】
接着剤組成物は、任意に、配合物中に、任意の極性溶媒、特に水を含むことができる。
【００２４】
コーティング組成物は、任意に、消泡剤、湿潤剤、界面活性剤、着色剤、架橋剤、防腐剤、充填剤、顔料、染料、安定剤、レオロジー調整剤、ポリビニルアルコール、およびこれらの混合物をさらに含むことができる。これらの成分は、組成物の硬化前のコーティング組成物の約０．０５重量％〜約１５重量％の量で含まれることができる。
【００２５】
架橋剤の添加は、ミクロスフェアが膨張された後のコーティングの構造的完全性をさらに強める。
【００２６】
コーティング組成物は室温で合体（coalesce）し始めることができるが、コーティング組成物は、なお高い含水量を有し、実質的に流動性である。コーティングを十分に乾燥させる前にミクロスフェアを膨張させるために、エネルギーの一形態をコーティング組成物に導入することができる。このエネルギーの形態は、典型的には、伝導、誘導、または放射からの加熱である。予め膨張したミクロスフェアを含有するコーティングには、追加のエネルギーの一形態は必要ない。
【００２７】
膨張可能なミクロスフェアを含有するコーティングと予め膨張されたミクロスフェアを含有するコーティングの両方に、ヒーターおよびファンを使用して、コーティングの乾燥を助けるために、過剰な水を除去することができる。保護物品の製造の特に望ましい実施形態では、コーティング組成物は、基材の表面（または複数の表面）に塗布され、コーティングを合体（coalesce）するのに十分な熱にさらされる。コーティングの合体（coalescence）の開始時、および、コーティングがなお実質的に流体状である間、コーティングは、ミクロスフェアを決まった場所に保持するのを助けるかもしれないが、ミクロスフェアを自由に膨張させる。一実施形態では、次いで、熱を、ミクロスフェアを膨張させるのに十分な温度に上昇させることができる。ヒーターは、ミクロスフェアのＴ０とＴｍの間の温度範囲に設定することが好ましい。最後に、熱を、再び、コーティング組成物から水を完全に除去するのに十分な温度に上昇させることができる。例えばオーブン中、または加熱されたローラーの使用によって等の任意の所望の方法によって、熱を加えることができる。様々な段階（硬化の開始、ミクロスフェアの膨張、およびコーティングの十分な乾燥）は、直接加熱の代わりとして、または直接加熱に加えて、放射エネルギーによって達成できることに留意すべきである。すなわち、例えば、様々なステップは、マイクロ波または高周波放射の使用によって達成することができる。このプロセスでは、熱源として、伝導、対流、および／または、誘導加熱法を使用することができる。さらに、加熱と共に、強制空気が使用される。さらに、このプロセスは、熱を加えることと放射線を加えることの任意の組み合わせを含むことができる。例えば、コーティングの初期の合体（coalescence）は、直接加熱によって達成することができ、一方、ミクロスフェアの膨張は、放射エネルギーを加えることによって達成することができる。
【００２８】
所望により、コーティングの合体（coalescence）を強めるために、他の添加剤を組成物中に含めることができる。
【００２９】
本発明のコーティング組成物は、輸送または郵送中に壊れやすい、および／または腐敗しやすい物を収容する保護パッケージに特に適している。例示的な保護パッケージとしては、封筒、ピロー、ガセット袋などが挙げられる。コーティングされた保護パッケージは、耐衝撃性、高強度、断熱性および軽量化を備える。
【００３０】
別の実施形態は、（１）乳化重合により調製された水性ポリマーと、Ｔ０およびＴｍを有する複数の膨張可能なミクロスフェアとを含む組成物を調製する工程、（２）紙、板紙、木材、金属紙、金属板紙、箔、またはプラスチックフィルムである基材上に前記コーティング組成物を塗布する工程、（３）前記コーティング組成物を乾燥させて、水を実質的に除去する工程、および、（４）前記組成物中のミクロスフェアを膨張させる工程を含む、保護パッケージ物品を製造する方法を提供する。
【００３１】
別の実施形態では、多基材（複数の基材を有する）保護パッケージ物品を製造する方法は、（１）乳化重合により調製された水性ポリマーと、Ｔ０およびＴｍを有する複数の膨張可能なミクロスフェアとを含む組成物を調製する工程、（２）前記コーティング組成物を第１の基材の一部分上に塗布する工程、（２ｂ）任意に、前記コーティング組成物を乾燥させて、水を実質的に除去する工程、（３）前記第１の基材の異なる部分上に接着剤組成物を塗布する工程、（３ｂ）任意に、前記コーティング組成物を乾燥させて、水を実質的に除去する工程、（４）第２の基材を前記第１の基材上に持っていき、それにより、この２つの基材の間に前記接着剤および前記コーティング組成物を介在させる工程、および、（５）前記組成物中のミクロスフェアを膨張させる工程を含む。基材は、紙、板紙、木材、金属紙、金属板紙、箔、またはプラスチックフィルムからそれぞれ独立して選択される。所望のプロセスおよびコーティング組成物に応じて、水を効率的に除去するために、この方法に工程（２ｂ）または工程（３ｂ）を任意に追加することができる。いくつかの実施形態では、コーティング組成物および接着剤組成物、工程（２）および工程（３）を同時に適用することができる。コーティング組成物および接着剤組成物は、基材の異なる領域に塗布されることが好ましい。さらに、耐衝撃性および断熱性を高めるために、接着剤はミクロスフェアを含む。別の実施形態では、接着剤は、第２の基材、または両方の基材に塗布されてもよい。さらに別の実施形態では、耐衝撃性および断熱性を高めるために、コーティング組成物は、第１の基材と第２の基材の両方に塗布されてもよい。耐衝撃性および断熱性をさらに高めるために、多層の、２枚を超える基材を使用して、多基材保護パッケージ物品を製造できることがさらに想定される。
【００３２】
ミクロスフェアの膨張は、伝導、対流、または誘導からの加熱により行うことができる。さらに、加熱と共に、強制空気が使用される。水性ポリマーは、ミクロスフェアの（Ｔｍ−Ｔ０）／２で、０．３ＭＰａ未満の弾性率、および、０．３５より大きいｔａｎδ値を有する。水性ポリマーバインダーの乾燥温度はＴ０未満であり、膨張温度はＴ０以上である。コーティング中の膨張したミクロスフェアは、保護パッケージに、耐衝撃性、高強度、断熱性、および軽量化を与える。
【００３３】
基材には、繊維板、チップボード（合板）、波形ボード（段ボール）、波形基材、固体漂白ボード（ＳＢＢ）、固体漂白亜硫酸ボード（ＳＢＳ）、固体未漂白ボード（ＳＬＢ）、裏白チップボード（ＷＬＣ）、クラフト紙、クラフトボード、コート紙、バインダーボード、低減基本重量（軽量化）基材、金属紙、金属板紙、箔、プラスチック、またはプラスチックフィルムが含まれる。
【００３４】
保護パッケージのミクロスフェアは、使用直前に膨張されてもよく、または予め事前に製造され、必要になるまで保管されてもよい。膨張前は、保護パッケージは、薄い状態にあり、折りたたまれた状態のままで、より少ないスペースしかとらない。エネルギーを導入、例えば伝導、対流、誘導、または放射からの加熱をすると、コーティング中のミクロスフェアが保護パッケージ上で膨張する。本発明のコーティング組成物では、保護パッケージの空隙内に空気を強制的に送る装置は不要である。
【００３５】
別の実施形態では、多層基材層を有する（複数の基材層を有する）保護パッケージが提供される。このパッケージは、パッケージの内側基材と外側基材とを含む。パッケージは、パッケージのどちらか一方、または両方の層の上に塗布されたコーティングをさらに含み、このコーティング組成物は、それに固定された複数の膨張可能なミクロスフェアを含み、この複数の膨張可能なミクロスフェアが膨張され、コーティング組成物が乾燥されている。このように、保護パッケージは、その片面または両面に、接着された発泡体のような組成物を有する物品を含む。
【００３６】
コーティング組成物は、一連の点（水玉）、縞、波、格子縞（市松模様）、一般的な多面体形状のいずれも、および、それらの組み合わせなどの所望の任意の形状で、基材の表面上に塗布することができる。また、所望により、コーティング組成物は、パッケージの基材の全表面に塗布されてもよい。ある実施形態では、基材の外縁は、コーティング組成物でコーティングされず、接着剤のために確保される。次いで、この縁部で基材同士を接着して、多層基材層を形成し、例えば封筒、ピロー、ガセット袋などの保護パッケージを形成することができる。
【００３７】
コーティング組成物は、所望により、熱の存在下で塗布することができる。しかしながら、塗布時の熱は、膨張可能なミクロスフェアを膨張させる前にコーティング組成物を十分に硬化させるほどは高くないことが重要である。
【００３８】
本発明の接着剤は、郵送および輸送中に保護および断熱を必要とする消費者パッケージに特に適している。
【００３９】
本発明は、以下の実施例の分析によって、よりよく理解することができるが、実施例は非限定的であり、本発明を説明するのを助けるためだけを意図する。
【実施例】
【００４０】
実施例１  −水性ポリマーバインダー
以下の、膨張可能なミクロスフェア、ＤＵＡＬＩＴＥ（登録商標）Ｕ０２０−１３０Ｄミクロスフェアの、膨張可能なミクロスフェアのＴ０およびＴｍの中間点：（Ｔｍ＋Ｔ０）／２で測定された弾性率およびｔａｎδ値を有する水性ポリマーを表１に示す。
【００４１】
【表１】
0006616397.tif 000002
【００４２】
実施例２  −コーティング組成物
以下の成分を含むコーティング組成物を調製した。
【００４３】
【表２】
0006616397.tif 000003
【００４４】
実施例３  −膨張率
コーティング組成物を紙基材上に塗布し、華氏２６５度、華氏２７５度、または華氏２８５度で２５秒間加熱した。体積パーセントの増加を表３に示す。
【００４５】
【表３】
0006616397.tif 000004
【００４６】
表３に示すように、サンプル１、サンプル２、およびサンプル３は、全ての温度において、比較サンプルよりも高い膨張率を有していた。したがって、膨張可能なミクロスフェアのＴ０およびＴｍの中間点：（Ｔｍ＋Ｔ０）／２で０．３ＭＰａ未満の弾性率および０．３５より大きいｔａｎδを有するバインダーを用いて形成されたコーティングは、試験された各温度において、ミクロスフェアがより膨張することを可能にした。
【００４７】
また、ワックス分散添加剤の添加も、膨張率を増加させた。ワックス添加剤を含有するサンプル１、およびサンプル２は、また、ワックス添加剤を含有しないコーティング、サンプル３よりも高い膨張率を有していた。
＜付記＞
本発明は、以下の事項にも関する。
［１］
（ａ）乳化重合により調製された水性ポリマー；
（ｂ）Ｔ０（膨張開始）およびＴｍ（最大膨張）を有する複数の膨張可能なミクロスフェア；および
（ｃ）任意に、添加剤
を含み、
前記ポリマーが、（Ｔｍ＋Ｔ０）／２で、０．３ＭＰａ未満の弾性率を有し、ｔａｎδが０．３５より大きいことを特徴とする、コーティング組成物。
［２］
前記ポリマーが、０．２ＭＰａ未満の弾性率を有し、ｔａｎδが０．４より大きいことを特徴とする、項目１に記載のコーティング。
［３］
前記水性ポリマーが、ｌｏｇ（弾性率）対温度である絶対勾配が０．０１４より大きいことを特徴とする、項目１に記載のコーティング。
［４］
前記水性ポリマーが、ｌｏｇ（弾性率）対温度である絶対勾配が０．０２５より大きいことを特徴とする、項目３に記載のコーティング。
［５］
前記水性ポリマーが、酢酸ビニルエチレン分散物、ポリ酢酸ビニル、ポリ酢酸ビニルポリビニルアルコール、デキストリン安定化ポリ酢酸ビニル、ポリ酢酸ビニル共重合体、酢酸ビニルエチレン共重合体、ビニルアクリル樹脂、スチレンアクリル樹脂、アクリル樹脂、スチレンブチルゴム、ポリウレタン、およびこれらの混合物からなる群から選択されることを特徴とする、項目１に記載のコーティング。
［６］
前記膨張可能なミクロスフェアが、ポリマーシェルおよび炭化水素コアを有することを特徴とする、項目１に記載のコーティング。
［７］
前記膨張可能なミクロスフェアが、８０℃未満のＴ０を有することを特徴とする、項目１に記載のコーティング。
［８］
前記膨張可能なミクロスフェアが、９０℃未満のＴ０を有することを特徴とする、項目７に記載のコーティング。
［９］
前記膨張可能なミクロスフェアが、１５０℃を超えるＴｍを有することを特徴とする、項目１に記載のコーティング。
［１０］
前記膨張可能なミクロスフェアが、１３０℃を超えるＴｍを有することを特徴とする、項目９に記載のコーティング。
［１１］
前記添加剤が、粘着付与剤、可塑剤、ワックス分散添加剤、防腐剤、およびこれらの混合物からなる群から選択されることを特徴とする、項目１に記載のコーティング。
［１２］
前記ワックス分散添加剤が、１００℃未満の融点を有することを特徴とする、項目１１に記載のコーティング。
［１３］
前記ワックス分散添加剤が、パラフィン、蜜蝋、合成ポリエチレンワックス、およびこれらの混合物からなる群から選択されることを特徴とする、項目１２に記載のコーティング。
［１４］
消泡剤、湿潤剤、界面活性剤、着色剤、架橋剤、防腐剤、充填剤、顔料、染料、安定剤、レオロジー調整剤、ポリビニルアルコール、およびこれらの混合物をさらに含むことを特徴とする、項目１に記載のコーティング。
［１５］
前記コーティングが、３０乾燥重量％以下の前記膨張可能なミクロスフェアを含むことを特徴とする、項目１に記載のコーティング。
［１６］
（ａ）（ｉ）乳化重合により調製された水性ポリマーと、（ｉｉ）Ｔ０およびＴｍを有する複数の膨張可能なミクロスフェアとを含み、前記ポリマーが、（Ｔｍ＋Ｔ０）／２で、０．３ＭＰａ未満の弾性率を有し、ｔａｎδが０．３５より大きいコーティング組成物を調製する工程、
（ｂ）紙、板紙、木材、箔、プラスチック、またはプラスチックフィルムである基材上に前記コーティングを塗布する工程、
（ｃ）前記コーティングを乾燥させて、水を実質的に除去する工程であって、乾燥温度がＴ０未満である工程、および、
（ｄ）Ｔ０以上の温度で、前記組成物を膨張させる工程
を含む、物品を形成する方法。
［１７］
（ａ）（ｉ）乳化重合により調製された水性ポリマーと、（ｉｉ）Ｔ０およびＴｍを有する複数の膨張可能なミクロスフェアとを含み、前記ポリマーが、（Ｔｍ＋Ｔ０）／２で、０．３ＭＰａ未満の弾性率を有し、ｔａｎδが０．３５より大きいコーティング組成物を調製する工程、
（ｂ）紙、板紙、木材、箔、プラスチック、またはプラスチックフィルムである基材上に前記コーティングを塗布する工程、
（ｂ１）任意に、前記コーティングを乾燥させて、水を実質的に除去する工程であって、乾燥温度がＴ０未満である工程、
（ｃ）前記第１の基材の異なる部分上に接着剤組成物を塗布する工程、
（ｄ）任意に、前記コーティングを乾燥させて、水を実質的に除去する工程であって、乾燥温度がＴ０未満である工程、および、
（ｅ）Ｔ０以上の温度で、前記組成物を膨張させる工程
を含む、物品を形成する方法。
［１８］
工程（ｂ）および工程（ｃ）は、単一の工程として実施される、項目１７に記載の方法。
［１９］
基材と、項目１に記載の接着剤を含む組成物とを含む物品。
［２０］
出荷または郵送の保護パッケージである、項目１９に記載の物品。