BRPI0612398B1

BRPI0612398B1 - método para conferir um revestimento não aderente a uma superfície de uma chapa de metal

Info

Publication number: BRPI0612398B1
Application number: BRPI0612398A
Authority: BR
Inventors: Nadkarni Sadashiv; L Davisson Thomas
Original assignee: Novelis Inc
Priority date: 2005-07-07
Filing date: 2006-06-21
Publication date: 2017-05-30
Also published as: EP1907603A4; US7547463B2; KR101299832B1; CA2612448C; KR20080038153A; BRPI0612398A2; US20070009666A1; WO2007006131A1; ES2489541T3; EP1907603B1; JP4848007B2; JP2008544854A; EP1907603A1; CA2612448A1

Abstract

método para conferir um revestimento não aderente a uma superfície de uma chapa de metal, e, folha metálica. é descrito um método de conferir um revestimento não adesivo a uma superficie de uma folha de película de alumínio, e a folha de película resultante. o método envolve revestir pelo menos parte (preferivelmente pelo menos 40 %) da área de uma superficie de um artigo de chapa metálica (preferivelmente, uma folha de película de alumínio) com um óleo de silicone substancialmente livre de solvente a uma taxa de aplicação de revestimento médio na faixa de 1,5 a 10 mg/pé^2^ (16,1 a 107,6 mg/m^2^) da área superficial revestida. o artigo revestido com a folha é então preferivelmente bobinado. o artigo revestido com a folha é então aquecido na presença de ar ou oxigênio a uma temperatura de 250<198>c ou mais por um período de tempo de pelo menos 10 minutos. a superficie aquecida tanto não é pegajosa quando é adequada para alimentos.

Description

“MÉTODO PARA CONFERIR UM. REVESTIMENTO NÃO ADERENTE A UMA SUPERFÍCIE DE UMA CHAPA DE METAL” Campo Técnico [0001] Esta invenção diz respeito a métodos de conferir propriedades de não aderência a superfícies metálicas, particularmente as superfícies de papéis e folhas metálicas, e aos produtos não aderentes resultantes. Mais particular mente, embora de forma não necessariamente exclusiva, a invenção diz respeito a métodos de conferir propriedades de não aderência a papéis e folhas feitos de alumínio e ligas de alumínio.

Fundamentos da Invenção |()()()21 Película e folha de alumínio são usadas amplamente em aplicações de embalagem e preparação de alimentos. Propriedades de não aderência são muito desejáveis para tais aplicações, e papéis ou folhas com tais propriedades encontram-se comercialmenie disponíveis. Por exemplo, uma película deste tipo é vendida com o nome comercial “Retease” pela Alcoa Corporation, e esta película é produzida revestindo uma película metálica dura com uma suspensão de um polímero de termocura contendo siloxano e um solvente, e em seguida curando parcíalmente o polímero em um forno a uma temperatura suficiente para remover completa mente o solvente. O polímero se solidifica, aprisionando assim o siloxano no polímero (ver patente U.S. 6.423.417 de Robbins, que foi concedida em 23 de julho de 2002). A película revestida parcialmente curada é então recozida para tornar a película macia, para curar completamente o polímero e obter características de “aderência” (a capacidade de ser dobrado sem apresentar o efeito mola). Este método é caro, em virtude de o revestimento poder ser aplicado somente a baixa velocidade em virtude da necessidade de curar parcialmente o polímero. Além disso, são necessários dois tratamentos térmicos, e as suspensões usadas como os revestimentos iniciais são caras.

[0003] A patente U.S. 2.978.098, que foi concedida em 4 de abril de 1961, descreve um método de aplicar um revestimento de óleo de silicone a uma película de alumínio. Uma película na forma de bobina é imersa em uma solução do óleo em um solvente volátil, em seguida removido da solução e seco. 10004] Existe uma necessidade de um método melhorado de aplicar uma superfície não aderente à película de alumínio, por exernplo, para maior economia e facilidade de preparação.

Revelação da Invenção [0005] De acordo com um aspecto da invenção, é provido um método de conferir uma propriedade de não aderência a uma superfície de uma folha metálica, que compreende deslocar a folha metálica para depois de um dispositivo de revestimento, e revestir pelo menos 40% da área de uma superfície de uma folha metálica com um óleo de silicone a uma taxa de aplicação de revestimento média em uma faixa de 16,1 a 107,6 mg/m2 (1,5 a 10 mg/pé2) de referida área superficial revestida, bobinando então dita folha metálica, e então aquecendo a folha bobinada na presença de oxigênio a uma temperatura de 250°C ou mais por um período de tempo de pelo menos 10 minutos. A etapa de aquecimento não somente seca e solidifica o revestimento de silicone, mas também aquece-trata o artigo de folha (se desejado) para causar recozi mento e conferir características de “aderência”. Para recozimento da folha, a temperatura é em geral mantida na faixa de 270°C a 370°C. Entretanto, algumas vezes, é desejável película parcialmente recozida, quando é necessária uma folha mais dura e resistente, e o tempo do tratamento térmico pode então ser devidamente limitado. A duração do tratamento térmico pode assim ser escolhida dc acordo com as propriedades do metal desejadas, mas é geralmente menor que 2 horas (por exemplo, cerca de 1 hora).

[0006j A etapa de aquecimento é preferivelmente realizada em ar como a fonte de oxigênio, mas o aquecimento podería ser realizado em outras atmosferas contendo oxigênio, se desejado. Mesmo quando a folha é bobinada, existe ainda um certo espaço entre as voltas ou enrolamentos, e isto é adequado para entrada de oxigênio. Esta entrada pode ser assistida direcionando uma corrente de ar quente (ou outro gás contendo oxigênio) nas bobinas para garantir uma maior dispersão de gás em toda a bobina.

[0007] A invenção também diz respeito a folha de película metáhca não aderente, “adequada para alimentos” (isto é, não contaminante) com uma superfície não aderente produzida pelo método referido. As propriedades de não aderência são conferidas à superfície por meio do revestimento produzido pelo método referido que é normalmente bgado fortemente à superfície metáhca.

[0008] A invenção é usada basicamente para o tratamento de artigos de folha de alumínio e pode ser aplicada a qualquer liga de alumínio, embora ligas convencionalmente destinadas ao uso com gêneros alimentícios sejam preferidas. O método pode ser também usado com outros metais, por exemplo, aço ou outros metais ferrosos.

[0009] Ambas as superfícies da folha podem ser tratadas de acordo com a invenção, se desejado, mas, normalmente o tratamento de apenas uma superfície é suficiente e desejável.

[00010] É uma vantagem da presente invenção que o óleo de silicone pode ser aplicado rapidamente a baixos carregamentos, e a etapa de cura é combinada com a etapa de recozimento para o metal. Velocidades de revestimento de até 609,6 metros (2.000 pés) por minuto podem ser alcançadas usando o método da presente invenção, e a folha resultante pode ser usada para aplicações de alimentos sem tratamento superficial adicional, embora a folha inicialmente formada em grandes bobinas seja em geral ré-embalada em pequenos rolos, normalmente de 7,62 a 152,4 metros (25 a 500 pés), para maior conveniência.

[00011] O termo “folha” na forma aqui usada significa qualquer produto laminar alongado de grande área superficial e espessura relativamente fina, mas a invenção basicamente diz respeito ao tratamento de película metálica, por exemplo, uma folha com uma espessura de 0,203 milímetros (0,008 polegada) ou menos que pode ser facilmente curvada e dobrada à mão, por exemplo, película usada para envolver ou cobrir alimento, ou para fazer recipientes ou tampas de alimento baratos e descartáveis. Em geral, a folha é tratada de acordo com a invenção na forma na qual ela é recebida da usina, sem nenhuma preparação superficial anterior.

[00012] O significado do termo “superfície não aderente” é de entendimento dos versados na técnica, mas uma definição prática é que alimentos contendo amidos, açúcares ou proteínas não aderem firmemente em tais superfícies quando colocados em contato com elas e expostos às temperaturas de cozimento (de até 232,2°C (450 °F)).

[00013] O termo “óleo ou fluido de silicone” na forma aqui usada refere-se a uma forma líquida de silicone, isto em um polímero semi-inorgânico baseado na unidade estrutural R2S1O, onde R é um grupo orgânico. Dimetilsiloxano com uma viscosidade similar à da água (em tomo de 1 cp) é especialmente preferido, mas outras classes de polímero de silicone podem ser usadas, por exemplo, poli(dimetilsiloxano), poli(metil fenil)siloxano modificados por poliéster e resinas de silicone funcional de hidroxila. Óleos e fluidos de silicone adequados para uso na presente invenção são fabricados pela Dow Corning and Cadillac Oil Co dos Estados Unidos da América. Em geral, a presença de catalisadores de polimerização no óleo ou resina de silicone deve ser evitada, já que catalisadores podem contaminar a folha e tomar assim o produto inadequado para aplicações de alimentos. Outros aditivos são em geral evitados também, por exemplo, agentes de liberação de silicone, antioxidantes e similares. Entretanto, se desejado reduzir a viscosidade de um óleo ou fluido de silicone, um solvente volátil não tóxico pode ser adicionado, por exemplo, álcool isopropüico ou solventes de cetona.

[00014] O termo “substancialmente livre de solvente” na forma aqui usada significa que nenhum solvente é adicionado ao tipo comercial de um produto de óleo de silicone puro. O óleo de silicone é de forma preferível completamente livre de solvente (referido simplesmente como “livre de solvente”). Em tais casos, a resina de silicone é assim essencial mente pura e contém somente as impurezas normal mente presentes em um produto de tipo comercial.

Descrição Resumida dos Desenhos [00015] A figura 1 é um diagrama esquemático que mostra etapas em um método preferido de acordo com uma forma preferida da presente invenção.

Melhores Modos para Realizar a Invenção [00016] Percebe-se que o termo “alumínio” na forma aqui usada deve incluir ligas de alumínio, particularmente aquelas usadas para a formação de película de conversor, bem como alumínio puro. Além disso, o termo “película” é usado na descrição seguinte, mas a presente invenção pode também ser usada com artigos de folhas de maiores espessuras, embora a invenção seja particularmente aplicável ao revestimento de papéis.

[00017] Conforme mostrado esquematicameme na figura I dos desenhos anexos, uma forma preferida da presente invenção inclui duas etapas mostradas como ETAPA A e ETAPA B. Na ETAPA A, uma folha de película 10 que move-se na direção da seta A é revestida em um lado 11 (embora revestimentos dos dois lados possam ser possíveis) com um tipo comercialmente puro de óleo de silicone 12 na forma de um jato 13 que emana de um dispositivo de revestimento de aspersão 14 (preferivelmente, um dispositivo de revestimento de aspersão ultrassôníeo) que evita contato da película com qualquer objeto sólido que possa danificar ou mar a película. O jato é aplicado à temperatura ambiente e a velocidade de revestimento pode ser bem alta, por exemplo, até 609,6 metros (2.000 pés) por segundo. Métodos de revestimento alternativos podem ser empregados, mas são menos preferidos, por exemplo, aplicação por esfregão, aplicação com escova ou escorrimento, ete.

[00018] O óleo de silicone é preferivelmente um polímero de unidades de dimetilsiloxano e pode ser obtido comercialmente, por exemplo, o produto vendido com o nome comercial CADCO 03-B-956-50 pela Cadillac Oil Co of Hamtramck, Michingan, USA.

[00019] Depois do revestimento, a folha de película é bobinada para formar uma bobina 15, bobinando firmemente a folha em um rolo 16, girando na direção da seta B.

[00020] Neste procedimento de revestimento, pelo menos 40 %, e mais preferivelmente pelo menos 60 %, ou até 100 % da área superficial da folha de película (em um ou ambos os lados) é revestida com o óleo de silicone. O óleo é aplicado a uma taxa de revestimento (ou carregamento) média de menos de 107,6 mg/m2 (10 mg/pé2) da superfície revestida, mais preferivelmente menos de 64,6 mg/m2 (6 mg/pé2). A taxas de revestimento acima de cerca de 107,6 mg/m2 (10 mg/pé2), o óleo de silicone reage em parte para formar sílica, que pode formar ligações localizadas entre as camadas de película e fazer com que as camadas na bobina colem umas nas outras, e de forma que a película rasgue quando a bobina é desenrolada. A taxa de revestimento média mínima é cerca de 16,1 mg/m2 (1,5 mg/pé2) (mais preferivelmente 21,5 mg/m2 (2 mg/pé2)) já que o revestimento não aderente não pode formar em todos os casos a menores taxas de revestimento. Tais baixas taxas de revestimento também têm a vantagem de que o excesso não emerge nas extremidades da bobina, evitando assim contaminação.

[00021] O óleo de silicone é preferivelmente livre de solvente e não diluído. Ele é também preferivelmente sem nenhum tipo de catalisador, já que o produto provavelmente entra em contato com alimento e catalisadores geralmente têm um certo grau de toxicidade.

[00022] Na ETAPA B, a bobina 15 é transferida para um fomo de aquecimento 17 e é aquecida na presença de ar ou oxigênio a uma temperatura de 250°C ou mais por um período de pelo menos 10 minutos. A temperaturas abaixo de cerca de 250°C, um revestimento não aderente não se forma de maneira nenhuma. Embora nenhum limite superior particular tenha que ser especificado para a etapa de aquecimento, preferivelmente ela não é superior a cerca de 400°C para evitar decomposição do silicone e, na prática, não existe necessidade de usar temperaturas superiores a cerca de 350°C. A duração da etapa de aquecimento deve ser suficiente para converter o óleo de silicone a uma forma curada seca e conferir o grau desejado de revenimento na película metálica.

[00023] Depois do tratamento térmico, a bobina é resfriada naturalmente no ar ambiente, ou é resfriada mais rapidamente que a velocidade de resfriamento natural, por exemplo, em uma corrente móvel de ar de resfriamento ou outro gás. A folha de película pode então ser usada diretamente, ou desbobinada e embalada para venda e uso subseqüente. A película tem um revestimento seco duro que tem propriedades de não aderência. O óleo de silicone de revestimento parece polimerizar na superfície do alumínio e formar uma camada impermeável que toma a película não aderente.

[00024] Sem querer ficar limitado a nenhuma teoria particular de operação, acredita-se que o óleo de silicone aplicado seja pelo menos parcialmente evaporado da superfície da película durante a etapa de aquecimento. Em virtude de a película ser na forma de bobina, o vapor não pode escapar facilmente e ele é redistribuído uniformemente por toda a superfície da película. A presença de ar ou oxigênio faz com que ocorra uma reação de polimerização dentro do óleo de silicone, que causa a deposição de um revestimento não aderente uniforme por toda a superfície da película. Oxigênio suficiente está presente, mesmo em uma bobina enrolada firmemente. Se não houver oxigênio, por exemplo, se o aquecimento for realizado em um outro gás, tal como nitrogênio, a polimerização não ocorre, e um revestimento não aderente não se forma.

[00025] A invenção está ilustrada com mais detalhes pelos exemplos seguintes, que não devem ser limitantes.

EXEMPLOS

[00026] Diversos exemplos de acordo com a invenção ou providos para comparação estão mostrados na tabela 1 a seguir. Todos exemplos são de película recozida na forma de bobina (304,8 milímetros (12 polegadas) e 152,4 milímetros (6 polegadas) de diâmetro) ao ar. Este apresenta riscos de problema potencial adicional, já que a aderência das espiras tem que ser evitada. Entretanto, os exemplos que mostram a aderência das espiras poderíam ser modificados para evitar bobinamento durante a realização do tratamento térmico, dessa forma originando ainda produtos úteis.

Tabela 1 [00027] Os exemplos 3, 4 e 5 anteriores foram repetidos em uma atmosfera de nitrogênio puro. O resultado foi que a película não aderiu, mas o alimento aderiu na película, e assim o produto foi inaceitável. O mesmo resultado foi obtido quando a película não recozida foi usada.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Método para conferir um revestimento não aderente a uma superfície de uma chapa de metal, caracterizado pelo fato de que compreende: mover a folha metálica para depois de um dispositivo de revestimento, e revestir pelo menos 40% da área de uma superfície de uma folha metálica com um óleo de silicone em uma taxa de aplicação de revestimento média em uma faixa de 16,1 a 107,6 mg/nt3 (1,5 a 10 mg/pé2) da área da superfície revestida; bobinar então a folha metálica; e, então, aquecer a folha bobinada na presença de oxigênio a uma temperatura na faixa de 250°C a 400°C por um período de tempo de pelo menos 10 minutos.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo falo de que a taxa de revestimento é na faixa de 21,5 a 107.6 mg/nr (2,0 a 10 mg/pé2).

3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a taxa de revestimento é na faixa de 21,5 (2,0) a 64,6 mg/m2 (6 mg/pé2).

4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o aquecimento é realizado em uma temperatura na faixa 270°C a 350°C.

5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o aquecimento é realizado com ar como uma fonte do oxigênio.

6. Método de acordo com, a reivindicação 1, caracterizado pelo fato dc que a folha é feita de alumínio ou uma liga de alumínio.

7. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a folha é uma película.

8. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o silicone é dimetilsiloxano.

9. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o óleo de silicone é livre de solvente.

10. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o óleo de silicone é dissolvido em um solvente.

11. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o solvente é selecionado do grupo que consiste em solventes de álcool isopropüico e cetona.

12. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o óleo de silicone é aplicado por um método que evita contato de qualquer objeto com a folha, sem ser o óleo de silicone.

13. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o óleo de silicone é aplicado por pulverização ultrassônica.

14. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a folha tem duas superfícies opostas e pelo menos 40% da área de cada superfície é revestida com o óleo de silicone livre de solvente a uma taxa de aplicação de revestimento média na faixa de 16,1 a 107,6 mg/m2 (1,5 a 10 mg/pé2) da área superficial revestida.