CN101193829A - 用于玻璃容器的划痕隐蔽涂料 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于如瓶子的玻璃容器的划痕隐蔽涂料体系，该体系适合于各种瓶子表面和施涂条件。划痕隐蔽涂料以水包油乳液施涂，该乳液在处理和施涂技术方面提供了灵活性，同时最大程度减少了处理时的问题。本发明中，用破乳剂或去稳定剂对水包油乳液进行处理，使乳液在施涂于待处理的玻璃表面后失去稳定性或破乳。去稳定化或破乳可通过在乳液中加入足够量的破乳剂或对乳液加热来引发，以提供所需的破乳时间。

Description

用于玻璃容器的划痕隐蔽涂料

发明领域

本发明涉及使用水包油乳液来修整或改善玻璃表面，特别是玻璃容器的外表面。更具体地，本发明涉及用于玻璃瓶以改善外观的划痕隐蔽涂料。

发明背景

玻璃制品如可退回的瓶子在制造、检查、灌装、货运、清洗等时需要大量的时间来进行处理。在进行这些处理期间，瓶子与各种机械装置如传送带、检测设备等接触以及与其它玻璃瓶和如盒子、货架等表面接触。这样的高度接触会引起破损、裂纹、划痕或表面其它缺陷方面的损坏。

已知可以在玻璃容器上使用划痕或者磨损隐蔽剂。要求这类隐蔽剂能隐蔽磨损，并具有可接受的耐久性和表面性质。对磨损隐蔽剂要求的性质包括耐水性和耐久性，同时是无毒的，并可以在对瓶子的碱性液清洗操作中去除。用于玻璃制品的涂层可包含在施涂于瓶子表面后在室温或加热条件下固化的聚合物材料。例如，美国专利第4,273,834号揭示了施涂在玻璃制品上的特定的有机聚硅氧烷和固化催化剂，以隐蔽磨损。所述材料在瓶子表面上于室温或加热条件下固化。美国专利第5,346,544号揭示了甘油三酸酯材料和异丙醇的脂肪酸酯作为用于玻璃容器上的涂层，这种涂层可以在水中乳化，施涂到玻璃瓶上，并于室温或加热条件下干燥。

美国专利第4,792,494号和第4,834,950号揭示了使用水分散液形式的改性聚乙烯，在玻璃表面形成保护涂层。涂层通常是在热端修整过程结束时施涂，因而玻璃上的残余热量有助于在常规冷端涂覆过程中干燥。

美国专利第3,296,173号揭示了一种用于玻璃的保护涂层，该涂层包含聚乙烯醇、乳化的聚烯烃和氯化铵的反应产物。施涂该涂层并加热，因而所述组合物发生反应，产生耐久的涂层。

对玻璃瓶处理、清洗和灌装操作的各种设计导致对现有技术领域中涂覆方法在应用上的限制。在制造期间，在热端过程和/或冷端过程中，给玻璃容器施涂保护涂层。在单一用途的玻璃容器中，这种保护涂层足以在该容器的寿命期内保护容器不被磨损。对可以清洗和再灌装20-60次的可退回的玻璃容器，“生产时施涂的”涂层被清洗掉并丧失保护作用。随返回循环次数的增加，磨损会产生不希望有的外观。为了提供更好的外观，返回的瓶子在每次清洗/再灌装周期中用耐磨损的涂料处理。依赖于加热固化或干燥的涂料体系对玻璃瓶是冷的生产线无效。对某些涂料，因为诸如冷凝过程产生的水分而导致固化时间变长，可能对涂料体系产生不利作用。基于水性乳液的涂料体系常依赖于因水相蒸发而使乳液不稳定或破乳。其它体系依赖于因乳化剂浓缩而使乳液不稳定。瓶子中的水分，如来自冷凝过程的水分会对这种体系产生不利作用。在基于乳液的涂料体系中，要求乳液在玻璃表面上不稳定，使乳液破乳，将油相沉积在玻璃表面。然而，需要乳液在货运和处理期间具有稳定性。以前的体系是依赖于水相蒸发或者乳化剂浓缩来使乳液破乳，并将涂料沉积在玻璃表面上。

发明概述

本发明提供一种用于诸如瓶子的玻璃容器的涂料体系，所述涂料体系适应于各种瓶子表面和应用条件。本发明的涂料以水包油乳液形式施涂，其中，油相是隐蔽涂料。以水包油乳液形式施涂在处理和施涂技术方面提供了灵活性，同时减少了处理时的问题。本发明中，对水包油乳液进行处理，使乳液以易控制的方式破坏稳定性或破乳。乳液失去稳定性或破乳产生油相的隐蔽涂料，该涂料可施涂在需进行处理的玻璃表面上。破坏稳定性或破乳优选通过在乳液中加入足够量的破乳剂来引发，以在要求的时间实现所需的破乳。破乳剂可以在将乳液施涂到玻璃表面之前即刻加入到乳液中，或者以单独的溶液施涂于玻璃表面。添加到乳液中时，在将乳液施涂在玻璃表面之前加入足量的破乳剂，以确保施涂于玻璃表面后发生乳液破乳。或者，采用加热来引发乳液破乳。如通过加热乳液流动管线和/或施涂喷嘴提供热量，所得热量足以使乳液不稳定，使该乳液在玻璃表面上破乳。

通过最大程度缩短将乳液施涂于表面和乳液破乳之间的时间间隔，提高了施涂涂料的效率。此外，通过改变乳液中去稳定剂或破乳剂的添加量，或施加于乳液的热量，可以方便地采用独特和/或可变的操作条件。通过改变加入乳液的去稳定剂或破乳剂的量，可以控制乳液破乳所需的时间。

当以单独的溶液施涂时，破乳剂可以在施涂乳液之前、同时或之后施涂。乳液和破乳剂在待处理的表面上相互反应，导致溶液破乳或不稳定，实现对表面的处理。本发明方法可以用于各种处理瓶子的操作、冷热施涂温度，以及适应变化的条件，如在产生湿度的冷凝过程中补给水的波动或改变。

发明详述

本发明涉及在玻璃容器表面施涂涂料的方法。所述涂料提供对玻璃容器表面上的划痕和磨损的隐蔽，玻璃容器表面上的划痕和磨损对容器的商业价值产生不利影响。例如，玻璃瓶，尤其是用于饮料的可退回的玻璃瓶上的划伤或磨损产生不希望有的雾度或白色外观，会降低瓶子的价值。本发明的方法提供用于玻璃容器的涂料，以隐蔽如划痕或磨损。此外，该涂料能增强容器表面的光滑性。本发明的涂料以水包油乳液形式施涂，这种形式的涂料可以通过喷涂、浸涂或接触的方法施涂。喷涂是优选的施涂方法。在本发明的水包油乳液中，油相包含用于玻璃表面的涂料处理剂。根据本发明，对水包油乳液进行处理，以使该溶液在玻璃表面上失去稳定性或破乳，从而为施涂处理过程提供更好的控制。乳液通过对其加热而失去稳定性，或者优选通过在一定时间在乳液中添加足够量的乳液去稳定剂或破乳剂，以使乳液在玻璃表面上变得不稳定或破乳，优选在施涂后即刻进行。

本发明的水包油乳液包含连续的水相，油相在水相中分散或乳化。乳液通常是通过将含乳化剂的油相与水相混合制得。油相和乳化剂可作为浓缩物供给，由终端用户将其与水混合，形成处理剂乳液，或者以准备好可以直接使用的乳液供给。可供直接施涂的乳液中油相的优选浓度为3-20重量％，优选约为6-10重量％。当提供的是浓缩物，要与“当地”的水混合时，水质变化如pH或硬度变化可能影响最终处理乳液的质量和稳定性。考虑到这些变化，经常需要改变油相或乳化剂的浓度。为了确保乳液足够稳定，易于处理和施涂，经常添加“过量”的乳化剂。为了能将油相涂料有效沉积在玻璃表面上，必须在将乳液施涂于玻璃表面后，对乳液进行去稳定或破乳。在典型的冷端涂覆过程中，这可以通过加热玻璃或将乳液施涂到热玻璃表面上来实现。水蒸发改变了乳液稳定性，使乳液破乳，油相沉积在玻璃表面上。曾经试图改变浓缩物中的乳化剂量，提供稳定性有限的乳液。这种调节方式存在困难，因为存在水质的变化以及施涂过程中的变化。此外，系统处理条件可能很快发生变化。例如，在冷的瓶子上形成冷凝物，可能导致乳液性质发生变化，使得难以控制乳液破乳。冷凝物形成可能随局部条件发生大的变化，使过程难以控制。

本发明提供对乳液去稳定化或破乳的控制。乳液破乳或去稳定化可以通过在乳液中添加乳液去稳定剂或通过加热乳液来实现。优选的方法是添加乳液去稳定剂。去稳定剂可以在将乳液施涂于玻璃表面之前加入乳液，或者独立地施涂于玻璃表面。当独立地施涂于玻璃表面时，破乳剂或去稳定剂可以在施涂乳液之前、施涂乳液的同时或者之后进行施涂。考虑到条件的变化，通过在将乳液施涂于玻璃表面之前即刻在该乳液中加入破乳剂或去稳定剂，可以很快并且很容易地控制乳液破乳。考虑到处理条件的变化，破乳剂或去稳定剂的量或浓度可以改变。类似地，考虑到处理条件的变化，将破乳剂作为单独的溶液施涂于玻璃表面，能够调节破乳作用。此外，这样做可以在制备待用乳液浓缩物或乳液稀释物的时候加入足够的乳化剂，以确保其在施涂到玻璃表面之前不会失去稳定性。

本发明的水包油乳液包含隐蔽剂、在含水或水连续相中的油或聚合物不连续相。油或聚合物可以包含聚烯烃，如最多40个碳原子的石蜡油或脂肪酸酯。隐蔽剂可以作为水性乳液供应，可以直接施用，或者作为隐蔽油和乳化剂的浓缩混合物施用，该混合物在施用前与水混合。乳化剂可以是非离子型、阴离子型或阳离子型。典型的非离子乳化剂包括但不限于：乙氧基化醇类，如油醇乙氧基化物或硬脂醇乙氧基化物；乙氧基化酸，包括但不限于油酸和棕榈酸；乙氧基化酯，包括但不限于脱水山梨醇和甘油羧酸酯或其它多元醇的羧酸酯。典型的乳化剂包括但不限于：脂肪酸盐，如油酸钠或者油酸铵。典型的阳离子型乳化剂包括但不限于与环氧乙烷乙酸酯的C12-C18胺或其它盐。还可以包含其它添加剂如生物杀灭剂。隐蔽剂的浓度优选为最终工作乳液重量的约3-15重量％。施涂设备通常包括混合器和储存容器、泵、输送管道和喷涂设备以及控制和监测设备。工作溶液中存在的乳化剂为乳液提供了足够的稳定性，使其在通过施涂设备的过程中保持稳定性。

以受控的方式使用溶液去稳定剂或破乳剂，使溶液失去稳定性或乳液。乳液去稳定剂或破乳剂可以在将乳液施用于玻璃表面之前即刻加入到乳液中或与乳液混合。或者，可以在施涂乳液之前、施涂的同时或之后，将乳液去稳定剂或破乳剂施涂于待处理的玻璃表面。乳液稳定性与pH相关，乳液去稳定剂或破乳剂可以包含足够的能改变pH的添加剂，以使乳液失去稳定性或破乳。例如，乳液去稳定剂或破乳剂可以包含酸，包括但不限于：有机酸，如柠檬酸、乳酸、乙酸，或无机酸，包括但不限于：盐酸、硫酸，或者这些酸的混合物。乳液去稳定剂或破乳剂或者可以包含提供pH控制的多价离子物质，如钙、铁、钠、镁的盐，或它们的混合物。乳液去稳定剂或破乳剂优选是一种酸。乳液去稳定剂或破乳剂的用量是能够在将乳液施涂于玻璃表面后提供对乳液去稳定化或破乳的量。

在将乳液施涂于玻璃表面之前即刻在稳定的乳液中加入乳液去稳定剂或破乳剂，就能够调节所使用的去稳定剂量。这样能够调节乳液实际破乳的时间，使之适应变化的处理条件，如湿度变化、水的变化等。此外，这样可以使乳液以稳定形式制备、储存和处理，避免对混合、储存或施涂设备的不利影响。如果将乳液施涂于玻璃表面之前、基本上在施涂的同时或者之后，将去稳定剂作为独立的溶液施涂，那么允许加入不同量的去稳定剂，以控制溶液破乳的时间。本发明的方法改进了对基于乳液的玻璃表面隐蔽涂料的控制，该涂料可在许多类型的施涂系统中施涂，比如其中玻璃容器处于温热状态的系统，以及其中玻璃容器处于低温状态的系统。

实施例

由下面的非限制性实施例更详细地说明本发明。用商业化玻璃隐蔽产品Opticoat^140和酸性乳液破乳剂、柠檬酸进行测试，以评价乳液破乳剂对沉积在玻璃瓶上的涂层的影响，其中Opticoat^140与水混合形成6-8％水包油乳液(Opticoat 140是乙氧基化脂肪酸酯、酯油和乙氧基醇的混合物，从美国宾州费城(Philadelphia，PA)的阿科玛股份有限公司(Arkema Inc.)购得)。涂料的沉积效率通过以下方式评价，即，将该涂料施涂于玻璃瓶，干燥该涂料，用丙酮从瓶子上漂洗涂料至小型承接杯，蒸发丙酮后再称重该杯。这种方式提供了施涂的涂料的重量结果，这一结果是隐蔽性能的一个度量。施涂条件如下所述进行标准化：

-8℃的玻璃瓶，在开始施涂前干燥。

-6％Opticoat^140的水溶液，硬度dH2°。

-通过在0.4ml/sec乳液流速下喷涂1秒，将Opticoat^140施涂在旋转玻璃瓶上。

-120g/L柠檬酸储备溶液以不同浓度使用。

-在将Opticoat施用于瓶子后，在大于90％相对湿度和22-26℃下直接调理1小时，然后在环境条件下干燥。

实施例1

在上面的条件下进行测试：将不同量的柠檬酸储备溶液(ml)加入Opticoat140乳液(1L)，然后将该乳液施涂于玻璃瓶，评价柠檬酸对涂层重量的影响。表1总结了这些结果。

表1.在Opticoat乳液中添加柠檬酸的结果

编号	柠檬酸	瓶子上Opticoat 140的量
				ml	mg
1	0	5.3
			2	0.5	7.0
3	1.0	11.4
			4	2.0	14.3
5	4.0	14.4
			6	8.0	15.0

表1显示，在Opticoat 140中添加柠檬酸，提高了沉积在瓶子表面的处理剂的量。

实施例2

在实施例1列出的条件下进行试验，以评价将Opticoat 140施涂于瓶子表面之前和之后即刻分别独立地喷涂不同量(1L水中储备溶液的ml数)的柠檬酸的结果。表2总结了这些结果。

表2.在施涂Opticoat 140之前或之后喷涂柠檬酸的结果

编号	瓶子上的柠檬酸	施涂Opticoat之前或之后喷涂	瓶子上Opticoat的量(mg)
												ml	柠檬酸浓度(ml/l)→	0	0.5	1.0	2.0	4.0	8.0	16.0	32.0
7	0.4	之前	2.5	2.1	2.5	4.7	5.5	6.1
											8	0.4	之后	2.6	2.5	2.6	4.6	5.8	5.7
9	0.3	之前	2.8			6.3	7.3	8.6	7.2	6.9
											10	0.3	之后	2.7			6.2	8.7	7.1	6.6	7.1
11	0.2	之前	3.5	3.8	4.5	6.9	8.7	10
											12	0.2	之前	3.5	-	-	-	9.5	10.8	11.0	11.5
13	0.2	之后	3.7	4.5	5.0	7.3	9.6	10.5
											14	0.2	之后	3.5	-	-	-	10.3	10.3	10.0	9.5

表2显示，通过在将Opticoat 140乳液施涂于瓶子表面之前或之后即刻独立地喷涂柠檬酸，可以增加施涂于瓶子上的Opticoat 140的量。

实施例3

评价酸、盐和碱对瓶子上涂料乳液的破乳、去稳定化的能力。评价柠檬酸、乙酸、硫酸、氯化钠和氨对瓶子上隐蔽乳液的稳定性的影响。在10重量％的瓶子涂布剂在水中的乳液中，加入不同重量％的破乳剂或去稳定剂。在不同时间测定油层的体积％，以评价该处理剂对乳液破乳的能力。瓶子的涂料组合物是Opticoat 140。表1至表5列出了测试结果。当上述影响小到可忽略时，终止试验，表示为表中缺少一个条目。表中，dH指按照德国标准测定的硬度。

表1：有机层体积％。Opticoat 140 10重量％水溶液，dH 2，在每100克Opticoat溶液中加入1克硫酸

	500ppm硫酸	250ppm硫酸	100ppm硫酸	50ppm硫酸	25ppm硫酸	10ppm硫酸	0ppm硫酸
								分钟
0	0	0	0	0	0	0	0
								5	15		15	18	1	1	1
10	15		15	15	2	2	3
								15	15		15	15	3	3	3
30	15		15	15	6	6	6
								60	15		15	15	6	6	9

表2：有机层体积％。Opticoat 140 10重量％水溶液，dH 2，在每100克Opticoat溶液中加入1克氯化钠

	500ppm氯化钠	250ppm氯化钠	100ppm氯化钠	50ppm氯化钠	25ppm氯化钠	10ppm氯化钠	0ppm氯化钠
								分钟
0	0	0	0	0	0	0	0
								5	8	1	1				1
10	13	3	3				3
								15	13	4	5				3
30	12	6	6				6
								60	12	8	9				9

表3：有机层体积％。Opticoat 140 10重量％水溶液，dH 2，在每100克Opticoat溶液中加入1克乙酸

	500ppm乙酸	250ppm乙酸	100ppm乙酸	50ppm乙酸	25ppm乙酸	10ppm乙酸	0ppm乙酸
								分钟
0	0	0	0	0	0	0	0
								5		13	15	2	1		1
10		13	14	3	2		3
								15		13	14	5	3		3
30		13	13	8	6		6
								60		13	13	10	8		9

表4：有机层体积％。Opticoat 140 10重量％水溶液，dH 2，在每100克Opticoat溶液中加入1克柠檬酸

	500ppm柠檬酸	250ppm柠檬酸	100ppm柠檬酸	50ppm柠檬酸	25ppm柠檬酸	10ppm柠檬酸	0ppm柠檬酸
								分钟
0	0	0	0	0	0	0	0
								5		16	2	1	1		1
10		14	3	2	2		3
								15		13	5	4	4		3
30		13	6	6	6		6
								60		13	9	9	9		9

表5：有机层体积％。Opticoat 140 10重量％水溶液，dH2，在每100克Opticoat溶液中加入1克氨溶液

	500ppm氨溶液	250ppm氨溶液	100ppm氨溶液	50ppm氨溶液	25ppm氨溶液	10ppm氨溶液	0ppm氨溶液
								分钟
0	0	0	0	0	0	0	0
								5	1	1	1	1	1		1
10	1	1	1	1	1		3
								15	1	1	1	1	1		3
30	3	2	2	2	4		6
								60	6	3	3	5	9		9

表1至表5的数据显示了破乳剂或去稳定剂的量和类型的变化对瓶子涂料，即水包油乳液的影响。

虽然结合本发明的具体实施方式描述了本发明，但是，本发明的许多其它形式和变动对本领域技术人员是显而易见的。权利要求书和本发明一般覆盖了本发明的真实精神和范围之内的所有这些明显的形式和变动。

Claims (16)

1.一种在玻璃表面上形成划痕隐蔽涂层的方法，该方法包括：

在玻璃表面上施涂划痕隐蔽乳液，该乳液包含水包油乳液或水包油分散液；和

将足量的乳液去稳定剂与所述划痕隐蔽乳液混合，使所述水包油乳液或分散液在与所述玻璃表面接触后失去稳定性。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述混合在施涂所述划痕隐蔽组合物之前进行。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述混合在玻璃表面上进行。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在施涂所述划痕隐蔽组合物之前，将所述乳液去稳定剂施涂于玻璃表面。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，基本上在施涂所述划痕隐蔽组合物的同时，将所述乳液去稳定剂施涂于玻璃表面。

6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在施涂所述划痕隐蔽组合物之后，将所述乳液去稳定剂施涂于玻璃表面。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述划痕隐蔽涂料通过喷涂、浸涂或接触的施涂方式施涂。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述乳液去稳定剂选自酸或多价离子物质。

9.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述酸选自：柠檬酸、乳酸、盐酸、硫酸，以及它们的混合物。

10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述多价离子物质选自：钙、铁、钠、镁的盐，或它们的混合物。

11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述划痕隐蔽组合物进一步包含选自以下的化合物：生物杀灭剂、乳液稳定剂以及它们的混合物。

12.一种用来将划痕隐蔽涂料沉积在玻璃表面的划痕隐蔽组合物，该组合物包含：

划痕隐蔽乳液，所述乳液包含在连续水相中的油相；

乳液去稳定剂组合物，包含酸或多价离子物质。

13.如权利要求12所述的组合物，其特征在于，所述乳液去稳定剂选自酸和多价离子物质。

14.如权利要求12所述的组合物，其特征在于，所述酸选自：柠檬酸、乳酸、盐酸、硫酸，以及它们的混合物。

15.如权利要求12所述的组合物，其特征在于，所述多价离子物质选自：钙、铁、钠、镁的盐，或它们的混合物。

16.如权利要求12所述的组合物，还包含选自以下的化合物：生物杀灭剂、乳液稳定剂以及它们的混合物。