CN1207329C - 向涂层制品局部提供密封材料 - Google Patents

Abstract

向经有机涂料涂覆的制品至少局部提供一层易于形变的密封材料(所谓的组合物)方法，其包括将一层组合物的中间产物涂在涂层上，然后将该制品在升高的温度下暂时保存以由组合物的中间产物形成该组合物，该方法的特征在于制品的涂层含有聚对苯二甲酸乙二酯和该组合物选自聚氨酯类、酰胺类、其混合物和其杂聚物，和在于在涂覆组合物的中间产物之前，涂层的自由表面至少在欲涂覆该中间产物的位置短暂地经过处理操作，其选自包括火焰处理的等效处理操作，其中在火焰处理的过程中涂层不熔融。

Description

向涂层制品局部提供密封材料

本发明涉及向经有机涂料涂覆的制品至少局部提供一层易于形变的密封材料(所谓的组合物)的方法，其包括将一层所述组合物的中间产物涂在涂层上，随后将该制品在升高的温度下暂时保存以从组合物的中间产物形成该组合物。

在许多工业应用中，必要的是能将这种制品与另一种制品以例如真空密封的形式互相连接。其已知例子是通常所知的为储存食物设计的玻璃罐上的螺旋盖。为延长这些食物的保质期，必要的是罐盖能以气密性和真空密封的方式密封罐子，所述的密封也能经受对罐的内容物的巴氏杀菌或消毒处理。

因为罐和罐盖的啮合边缘不总是构造得能提供完全平滑的密封，所以通过易于形变的密封材料即组合物的插入层来达到绝对的密封。这种组合物的可加工的中间产物可以各种类型和化学组成从商业获得，许多这些组合物含有基于PVC的组成。在将可加工的中间产物涂在所述制品上后，使该中间产物固化以制备其组合物。特别是用于螺旋盖时，要求组合物的涂层对其所涂覆的制品具有好的粘合。如果所述粘合是不充分的，那么组合物层，特别当用于螺旋盖时，将翘曲或断开，并不再保证好的密封。

一般地，提供有组合物层的制品首先被有机涂料所涂覆。例如钢制螺旋盖就是这种情况。虽然钢制罐盖可通过涂覆金属表层来防止腐蚀，但在许多情况下优选另外涂覆涂料。例如为保持罐的内容物的味道或允许罐盖内侧配有图案或文字，可能需要另外涂覆涂层。发现要获得组合物对涂层的好的粘合在许多情况下是不易解决的问题。具体的说，如果制品被基于PET(聚对苯二甲酸乙二酯)的有机涂料涂覆就是这种情况。

本发明提供对这种普遍存在的问题的解决方法。那么，针对假定为已知的方法，本发明的要点在于，制品的涂层含有聚对苯二甲酸乙二酯和该组合物选自聚氨酯类、酰胺类、其混合物和其杂聚物，和在于在涂覆组合物的中间产物之前，涂层的自由表面至少在欲涂覆中间产物的位置短暂地经过处理操作，其选自包括火焰处理的等效处理操作，其中在火焰处理的过程中涂层不熔融。

应该注意的是在许多情况下已通过在将组合物的中间产物涂在制品上时对中间产物进行特殊处理来形成组合物层。例如，所述的中间产物在已涂覆后将必须固化，例如通过热处理从其中除去溶剂或分散剂。

惊奇地发现，使含PET聚合物的涂层另外经过建议的处理操作具有这样的效应，即该涂层表面已获得大幅度提高的粘合组合物的潜力。令人惊奇的是，发现特别是使用上述类型的组合物时表现出所述的提高。进行上述处理后，PVC基组合物的粘合一般未提高，甚至在许多情况下变差。

也值得注意的是本文包括由于处理操作的类型是火焰处理形式而导致出现的效果，和例如其自身温度的升高将一般不会达到类似的效果。在一些其它热处理中，在个别情况下一些相似的其它条件显然受到影响，其结果是例如在通过等离子体加热的情况下，在一些PET涂层中也观察到有益的效果。但是，如果对涂层的自由表面进行的处理操作通过由燃烧丙烷和燃烧空气的化学计量混合物所获得的火焰来进行，那么根据本发明可获得对于实际上所有常用的PET涂层都很好的效果。

应该注意的是，一般知道火焰处理和其实施条件是为了对自由表面起作用。可参考例如由英国Sherman Treaters公司出版的CliffBartley和P.B.Sherman所著的“煤气火焰技术”。其中将火焰处理对自由表面的影响归因于对火焰中所形成的自由基、离子、中性化合物和电子的表面的作用。显然有可能通过变化工艺参数来获得一组最终效果相同的物理化学处理操作。已知火焰处理用于提高表面张力。但是，证明这不是组合物的粘合的决定性因素。

在暴露于明火的情况下，有可能以各种方法进行处理操作。但是，发现优选使制品和由燃烧丙烷获得的火焰在互相接触的同时相对移动。在本文中应该注意的是，在许多情况下最终产品如罐盖是由条形材料制成的，其中条形材料经过预处理后通过冲压和进一步的机械处理被转变成最后的形状。例如在涂层钢制螺旋盖的情况下，有可能首先涂覆钢条和使钢条经过上述火焰处理，然后从所述钢条冲压半成品，然后将半成品制成螺旋盖，最后向螺旋盖提供环形组合物层。

如上所述，首先通过涂覆组合物的中间产物、然后使所述中间产物固化以制备合适的组合物来形成组合物层。根据本发明，所述的固化以制备组合物可通过在涂覆中间产物后将制品在200-230℃的温度下保存至少40秒、然后将其冷却来进行。显然，在条形制品的情况下高度可行的选择是通过使该条通过连续的加热炉来进行热处理。

尽管此新方法用于涂层制品，其基材可包括各种材料例如塑料，但本发明证明当用于含有金属基材的制品时是特别有利的。具体的说，当金属基材包括金属涂层钢片时发现合适的用途。可能的用途是具有ECC涂层(电解铬/氧化铬涂层)的锡片或钢片。

以上指在制品上的涂层，但对于许多用途将优选所述涂层自身含有多层。例如，可选择能保证对例如金属基材的好的粘合的底层，同时可选择对制品必须接触的物质呈惰性的表层。例如，如果制品是食物听桶或饮料听桶的盖，那么表层必须对所述食物和/或饮料呈惰性，并相似地不赋予其以任何颜色、气味或味道。

除上述方法以外，本发明进一步涉及所获得的涂层制品，在其上局部提供一层组合物。具体的说，本发明涉及容器盖或罐盖形式的涂层制品。所述容器可以是饮料罐，例如也可以是油漆听桶或油桶。由于本发明获得的组合物对涂层的牢固粘合，所得的涂层物品特别适于作为可拧开的盖。好的组合物粘合效果是当将罐盖再次拧紧或拧松时，将防止该组合物被从涂层上撕开，防止翘曲和防止其丧失保持密封功能的能力。

除作为最终产品的涂层制品的制备以外，本发明也涉及制备经有机涂料涂覆的和具有提高的对组合物层的粘合的半成品，其中组合物选自聚氨酯类、酰胺类、其混合物和其杂聚物。所制备的半成品是由材料生产者向生产成品的工厂供应的常用工业产品。

该方法的特征在于涂层含有聚对苯二甲酸二乙酯，和在于使涂层的自由表面至少在欲涂覆组合物层的位置短暂地经过处理操作，其选自包括火焰处理的等效处理操作，其中在火焰处理的过程中涂层不熔融。显然，这种制备涂漆半成品的方法可进一步以与上述相同的方式进行，并在权利要求2、3、5、6和7中进一步详述。

最后，本发明也涉及按照上述方法制备的涂层半成品的方法。在此方面，发现重要的是必须将所述半成品转变成适于进一步加工成作为最终产品的涂层制品的形状，如上述方法所解释。

将参考以下一些实验结果和参考显示这些实验结果的图来解释本发明。

实验基本上以如下所述方式进行。使用首先以通常方式提供金属ECC涂层的薄钢片。将涂料体系涂在所述的钢片上，其表层含有PET(聚对苯二甲酸乙二酯)。使用三种PET涂料，以符号PET I、PET II和PET III表示。此处PET一般指含有多于70％的对苯二甲酸的酸和含有多于60％的乙二醇的醇的50-50摩尔％混合物的聚合产物。PET的共聚物可通过用对苯二甲酸与另一种酸的混合物作为酸和通过用乙二醇与另一种醇的混合物作为醇来获得。具体的说，PET I应理解为是实际上纯的PET。PET III指PET的共聚物，其中醇也含有二甘醇。PETII是共聚物，其中醇也含有环己烷二甲醇。所用的PET材料的特性粘数I.V.为0.5-1.5。将各种组合物条涂在材料上，所述条的厚度为1毫米，宽度为12毫米，长度约为15厘米。可涂覆可从商业获得的各种组合物，即从各种供应者获得三种PVC类型和一种聚氨酯/酰胺类型。下文中将三种PVC类型表示为PVC I、PVC II和PVC III。

在已涂覆组合物的中间产物后，使试样经过这些组合物的处理所要求的热处理。在该过程中，将该组合物干燥，并粘合于涂层上。

该热处理在220℃的温度下进行120秒。

组合物条对涂层基材的粘合通过常用的“180°剥离实验”来确定。

这包括以180°的角度以1.0厘米/分钟的速率将12毫米宽的组合物条从涂层基材上扯下。由此产生的力是“剥离强度”P.S.，以牛顿/毫米表示，其是检测组合物和涂层之间的粘合的手段。

进行三组实验。首先进行A组实验(如图)，其中将组合物条涂在未经预处理的涂层上。

然后进行B组实验，其中将各种组合物涂在已经过火焰处理的各种PET涂层上。通过丙烷火焰进行火焰处理，使条状的涂层钢试样以15米/分钟的速度移动通过85毫米高的火焰。

在C组实验中，在涂层已经过气体等离子体处理之后涂覆组合物。将等离子体设定为300瓦特60秒的动力。为形成等离子体，使用60毫升/分钟的氧气，其入口压力为25帕。

由附图可得到以下结论：

-在未处理的涂层的情况下，在PET涂层和组合物的各种组合之间观察到剥离强度的很大分散。在任何情况下都未发现剥离强度P.S.＞1.2牛顿/毫米，认为此结果是不够的。

-如果用等离子体处理，当使用PVC型组合物时剥离强度每次都不够。在聚氨酯/酰胺组合物与各种PET涂层的各种组合之间相似地发现很大的分散，其中有一个峰，认为此处的剥离强度好(2.7牛顿/毫米)。

-在对PET涂层进行火焰处理后，证明全部PVC组合物对涂层的粘合都不够，甚至低于未处理的涂层的情况。

-在对PET涂层进行火焰处理后，发现聚氨酯/酰胺组合物对全部PET型涂层的粘合在所有情况下都很好。强度检测值之间的分散程度低，在3.5牛顿/毫米的水平左右。由此得到这样的结论，即该检测值实际上与组合物的拉伸强度相对应，和组合物与PET涂层之间的粘合作用比组合物的拉伸强度更强。

在长期实验后，其中在形成组合物层之前将经火焰处理的材料储存长达2个月，发现其剥离强度未降低。

然后对涂层上的全部组合物层进行杀菌实验。为进行该实验，将试样在121℃的温度下在软化水中保存90分钟。发现该处理不影响组合物层的质量和其对涂层的粘合。

Claims (12)

1.向经有机涂料涂覆的制品至少局部提供一层易于形变的密封材料，即此后记为组合物的密封材料的方法，其包括将一层组合物的中间产物涂在涂层上，然后将该制品在升高的温度下暂时保存以由组合物的中间产物形成该组合物，该方法的特征在于制品的涂层含有聚对苯二甲酸乙二酯和该组合物选自聚氨酯类、酰胺类、其混合物和其杂聚物，和在于在涂覆组合物的中间产物之前，使涂层的自由表面至少在欲涂覆中间产物的位置短暂地经过处理操作，其选自包括火焰处理的等效处理操作，其中在火焰处理的过程中涂层不熔融。

2.根据权利要求1的方法，其特征是所述的使涂层的自由表面经过处理操作通过由燃烧化学计量的丙烷/燃烧空气的混合物而获得的火焰来进行。

3.根据权利要求2的方法，其特征是对明火的暴露通过使制品和由丙烷燃烧获得的火焰在互相接触的同时相对移动来进行。

4.根据权利要求1-3之一的方法，其特征是在涂覆组合物的中间产物之后将所述制品在200-230℃的温度下保存至少40秒，然后将其冷却。

5.根据以上权利要求之一的方法，其特征是所述制品含有金属基材。

6.根据以上权利要求之一的方法，其特征是金属基材包括金属涂层钢片。

7.根据以上权利要求之一的方法，其特征是所述涂层由多层组成。

8.经有机涂料涂覆的、局部提供有一层组合物的、根据权利要求1-7之一的方法制备的制品，其特征是该制品是容器盖或罐盖的形式。

9.根据权利要求8的涂层制品，其特征是其是可拧开的盖的形式。

10.制备经有机涂料涂覆的半成品的方法，以提高欲涂在半成品上的组合物层对半成品的粘合，该组合物选自聚氨酯类、酰胺类、其混合物和其杂聚物，该方法的特征在于该涂层含有聚对苯二甲酸乙二酯，和在于在涂覆组合物的中间产物之前，涂层的自由表面至少在欲涂覆组合物层的位置短暂地经过处理操作，其选自包括火焰处理的等效处理操作，其中在火焰处理的过程中涂层不熔融并且所述处理操作导致提高了选自聚氨酯类、酰胺类、其混合物和其杂聚物的组合物与该涂层的粘合。

11.根据权利要求10的方法，其中对涂层半成品的处理按照根据权利要求2、3、5、6和7之一或多种方法进行。

12.经有机涂料涂覆的和按照根据权利要求10或11之一的方法制备的半成品，其特征是其已被转变成适于进一步加工的形式以获得作为根据权利要求1-7的方法之一的产品的涂层制品。

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