DE1261614B

DE1261614B - Dichtungsmassen zum Herstellen von Dichtungsringen oder Dichtungseinlagen

Info

Publication number: DE1261614B
Application number: DEG42039A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Arnold
Original assignee: Glasurit Werke M Winkelmann GmbH
Current assignee: Glasurit Werke M Winkelmann GmbH
Priority date: 1964-11-17
Filing date: 1964-11-17
Publication date: 1968-02-22
Also published as: CH455107A; FR1453719A; DK111827B; SE332677B; NO127974B; AT271680B; GB1059428A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

Nummer: Aktenzeichen: Anmeldetag: Auslegetag:

C09j

Deutsche KL: 22 i -1

1261614
G42039IVc/22i
17. November 1964
22. Februar 1968

Die Erfindung betrifft Dichtungsmassen zum Herstellen von Dichtungsringen oder Dichtungseinlagen, die auf die Innenseite von Schraubdeckeln oder Verschlußkappen aufgebracht werden. Es wird dabei so verfahren, daß ein dünner, gleichmäßiger Belag hergestellt wird, der sich über die ganze Innenseite des Verschlusses erstreckt. Vielfach genügt aber auch das Aufbringen einer ringförmigen Seitendichtung oder die Verwendung der Dichtungsmasse in Form von Dichtungsringen. Nach dem dichten Verschließen von Glasbehältern mit Verschlüssen, die mit den erfindungsgemäßen Dichtungsmassen versehen sind, wird eine hermetische Abdichtung erzielt.

Aus der deutschen Auslegeschrift 1 066 686 sind Dichtungsmassen auf der Grundlage von pastenbildenden Gemischen eines Polyyinylchloridharzes und Weichmachern bekannt, die bei aufschraubbaren Verschlußdeckeln Anwendung finden, deren Innenseite mit Dichtungsmasse versehen ist. Damit die Deckel sich nach dem Verschließen der Behälter wieder abschrauben lassen, enthalten die bekannten Dichtungsmassen als Schmiermittel flüssiges Silikonharz, um ein bestimmtes Drehmoment beim Abschrauben auszubilden. Bekanntlich werden zum Verschließen und öffnen von Konservengläsern zwei verschiedene Deckelarten eingesetzt. Bei den einen handelt es sich um solche Verschlußdeckel, die beim öffnen einen Gleiteffekt besitzen, damit der Deckel abgeschraubt werden kann. Bei den anderen handelt es sich um Deckel, die nur durch Auflösen des im Gefäß bestehenden Vakuums abgehoben werden können. In der Konservenindustrie werden bekanntlich für die Haltbarmachung von Lebensmitteln verschiedene Verfahren angewandt. Nach dem einen Verfahren wird das heiße Füllgut in die Gläser gefüllt. Nach einem zweiten Verfahren wird der verschlossene Behälter bei Temperaturen zwischen 80 und 100° C pasteurisiert. Nach einem dritten Verfahren werden die verschlossenen Gefäße bei Temperaturen über 100° C sterilisiert. Die bekannten Dichtungsmassen auf Polyvinylchloridbasis haben den Nachteil, daß sie nicht in der gleichen Zusammensetzung für alle Temperaturen eingesetzt werden können. Es ist erforderlich, daß je nach der Sterilisationstemperatur die Zusammensetzung zwischen Polyvinylchlorid und Weichmacher geändert wird. Im allgemeinen werden für Sterilisationstemperaturen über 100° C verhältnismäßig harte Dichtungsringe angewendet und für Temperaturen unter 100°C mehr weichmacherhaltige Massen. Sind Sterilisationstemperatur und Dichtungsmasse nicht genau aufeinander abgestimmt, so besteht die Gefahr, daß der Dich-Dichtungsmassen zum Herstellen von
Dichtungsringen oder Dichtungseinlagen

Anmelder:

Glasurit-Werke M. Winkelmann A. G.,

2000 Hamburg-Wandsbek, Am Neumarkt 30

Als Erfinder benannt:

Heinrich Arnold, 2000 Hamburg-Volksdorf

tungsring beim Sterilisationsprozeß von dem Behälterrand durchschnitten wird.

Um den Dichtungsringen eine größere Kompressibilität zu verleihen, hat man deshalb auch schon Dichtungseinlagen aus mit Weichmachern versetzten Vinylharzen vorgeschlagen, die ein Treibmittel enthalten. Diese werden während des in der Hitze verlaufenden Gelierprozesses gebläht. Sie haben den Nachteil, daß sie poröse Flächen aufweisen. Dadurch leidet z. B. beim Sterilisieren von verschlossenen Glasbehältern das Dichtungsvermögen der Dichtungseinlage.

Ziel der Erfindung ist es, Dichtungsmassen für solche Deckel, die durch Auflösen des Vakuums abgehoben werden, mit verbesserten Eigenschaften unter Ausschaltung der bisherigen Nachteile zu schaffen.

Es wurde überraschenderweise gefunden, daß man diese Nachteile beseitigen kann und verbesserte Dichtungsmassen mit verbesserten Eigenschaften auf der Grundlage der an sich bekannten pastenbildenden Gemische von Vinylharz und Weichmachern erhält, wenn diese zusätzlich Natur- oder Synthesekautschuk oder andere kautschukähnliche Stoffe als Elastomere in einer solchen Form enthalten, daß die Elastomerpartikeln einen festen Kern aufweisen, der von einer durch die Weichmacher angequollenen, gelartigen Hülle umgeben ist, wobei der Quellungszustand des Elastomers vom Kern nach außen hin größer wird, so daß sich ein reibungsloser übergang der festen zur flüssigen Phase ergibt.

Erfindungsgemäß wird nun eine Masse zum Herstellen von Dichtungseinlagen oder Dichtungsringen

809 509/311

unter Verwendung eines Plastisols aus einem Vinylharz und einem Weichmacher beansprucht. In diesem Plastisol ist ein Elastomer in Pulverform so eingearbeitet, daß der Weichmacheranteil auf das Elastomer zwar anquellend wirkt, die Körnchen aber nicht vollständig aufgelöst werden. Auf diese Weise entsteht ein Partikel mit einem festen Kern und einer angequollenen, gelartigen Masse, die diesen Kern umgibt. Der Quellungszustand des Elastomers wird also von seinem Kern aus nach außen hin größer, so daß sich ein reibungsloser übergang der festen zur flüssigen Phase ergibt. Auf diese Weise übt das Elastomere eine doppelte Wirkung aus. Es hat einerseits weichmacherähnlichen Charakter und besitzt andererseits eine so stark rückfedernde Wirkung, wie sie geschäumter Kautschuk selbst nicht besitzt. Die erfindungsgemäße Dichtungsmasse ist also nicht mit den Mängeln des verschäumten Kautschuks behaftet, der bekanntlich unter Druckeinwirkung zusammenbricht. Die aus der erfindungsgemäßen Dichtungsmasse hergestellten Dichtungseinlagen und Dichtungsringe zeichnen sich durch eine außerordentlich gute öl- und Fettbeständigkeit aus. Sie erreichen die Elastizität eines geschäumten Materials, besitzen aber nicht dessen Nachteile. Trotz der außerordentlich hohen Elastizität wird die Dichtungseinlage während des Sterilisierens von den Glasrändern der verschlossenen Gläser nicht durchgeschnitten.

Im Gegensatz zu den bisher bekannten Dichtungsmassen auf Polyvinylchloridbasis können die erfin- dungsgemäßen Dichtungsmassen für sämtliche Methoden der Haltbarmachung von Lebensmitteln eingesetzt werden. Sowohl bei Temperaturen unter 100⁰C als auch bei Temperaturen über 100⁰C zeigen Gläser, die mit Deckeln verschlossen sind, die die erfindungsgemäße Dichtungsmasse enthalten, ein absolut einwandfreies Abdichtungsvermögen. Die erfindungsgemäßen Dichtungsmassen besitzen überraschenderweise folgende hervorragende Eigenschaften: Sie gestatten die Ausbildung eines größeren Vakuums in dem sterilisierten Glas. Das Vakuum bleibt auch nach längerer Lagerzeit erhalten. Die Gläser werden auch dann absolut dicht verschlossen, wenn unterschiedliche Glasmündungen vorliegen. Der Gehalt der erfindungsgemäßen Dichtungsmasse an Elastomeren bewirkt, daß ein geringerer Weichmachergehalt benötigt wird. Dadurch wird die Lagerdauer der Dichtungsmasse erhöht, und die Extraktionswerte werden verbessert.

Die erfindungsgemäße Dichtungsmasse enthält keine Lösungsmittel, jedoch sind noch Zusätze an Verschnittmitteln üblicher Art, wie Gleitmitteln, Pigmenten, Füllstoffen, festem Polyäthylen oder anderen Zusätzen, wie Vulkanisationsmitteln, möglich. Die Dichtungsmasse wird auf die Innenseite von Metalldeckeln oder Metallkappen bzw. Metallkapseln aufgebracht und durch Erhitzen geliert. Bei der Plastifizierungstemperatur verwandelt sich die Dichtungsmasse in ein dauerhaftes Gel, das nach dem Abkühlen ein gummiartiges, elastisches Verhalten zeigt. 60·

Piastisole sind bekanntlich Dispersionen von Harzen in einem nicht flüchtigen Weichmacher. Sie haben pastenförmige Konsistenz. Beim Erhitzen auf eine Plastifizierungstemperatur geht das Harz in dem Weichmacher in Lösung, und es entsteht eine gelartige Paste, die ihren flüssigen Zustand verliert. Nach dem Abkühlen bildet sich ein zäher zusammenhängender Film aus.

Der Harzanteil des Plastisols kann erfindungsgemäß aus Polyvinylchlorid oder aus Mischpolymerisaten von Vinylchlorid mit einer anderen Vinylverbindung, wie Vinylidenchlorid oder Vinylacetat, bestehen.

Als Weichmacher können alle bekannten nicht flüchtigen mit Vinylharzen verträglichen Weichmacher verwendet werden, die das Vinylharz bei der Plastifizierungstemperatur gelieren, wie Trikresylphosphat, Acetyltributylcitrat, Dioctylphthalat, Diisooctylphthalat, Dinonylphthalat, Didecylphthalat, Sebacinsäurediester und Adipinsäurediester.

Das in das Plastisol eingearbeitete Elastomere kann Naturkautschuk oder Synthesekautschuk, ein Butadien-Styrol-Mischpolymerisat, ein Butadien-Acrylnitril-Mischpolymerisat, Polychloropren, chlorsulfoniertes Polyäthylen sein. Die Elastomeren können einzeln oder in Mischung miteinander verwendet werden.

Bei den bekannten Dichtungsmassen werden Piastisole mit einem Gehalt an Weichmachern verwendet, der ausreichend sein muß, um ein Plastisol von pastenförmiger Konsistenz zu bilden. Der Weichmacheranteil beträgt üblicherweise 60 bis 100 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des Vinylharzes. Bei den erfindungsgemäßen Dichtungsmassen dagegen kann der Gehalt an Weichmachern auf Grund der Anwesenheit des Elastomeren bis auf 20 Gewichtsprozent gesenkt oder bis auf 200 Gewichtsprozent erhöht werden, jeweils bezogen auf das Gewicht des Vinylharzes. Dies war nicht vorauszusehen und ermöglicht den Einsatz äußerst vielseitiger und variabler Dichtungsmassen zur Herstellung von Dichtungsringen oder Dichtungseinlagen mit verschiedenartiger Elastizität. Das Verhältnis von Naturoder Synthesekautschuk zu Polyvinylharz beträgt zwischen 100 : 5 bis 5 : 100, in Gewichtsteilen gerechnet. Die Dichtungsringe oder Einlagen haben ausgesprochen kautschukartigen Charakter. Gerade ein besonders niedriger Weichmacheranteil erhöht die Extraktionsfestigkeit gegen öle beträchtlich. Die erfindungsgemäßen Dichtungsmassen erschließen damit den daraus hergestellten Dichtungseinlagen und Dichtungsringen zahlreiche neue Einsatzgebiete, vorzugsweise in der Konservenindustrie. Sie bedeuten also einen echten technischen Fortschritt.

Beispiele

Als Basis dient ein Plastisol oder eine Mischung aus Polyvinylchlorid mit einem nicht flüchtigen Weichmacher, bestehend aus 50 Gewichtsteilen Polyvinylchlorid und 10 bis 100 Gewichtsteilen Weichmacher. Zu dieser Basis werden 5 bis 200 Gewichtsteile Naturkautschuk oder Synthesekautschuk hinzugefügt und zu einer gleichmäßigen homogenen Paste vermischt, in die noch 0,5 bis 5 Gewichtsteile Gleitmittel und 2 bis 5 Gewichtsteile Pigment (z. B. Titandioxyd, Eisenoxydrot) gerührt werden.

Diese Dichtungsmasse wird mit Hilfe einer automatischen Spritzeinrichtung auf die Innenseite von Verschlüssen z. B. für Konservengläser in Form einer ringförmigen Dichtung aufgebracht. Der mit der Dichtungsmasse versehene Deckel wird in einem Trockenofen bei 16O⁰C 5 Minuten erhitzt. Die Temperatur kann bis auf 220⁰G erhöht und die Einbrenndauer auf 45 Sekunden erniedrigt werden. Die jeweilige Einbrenndauer ist von der Temperaturhöhe ab-

hängig. Danach wird der Deckel aus dem Ofen entfernt und abgekühlt. Die entstandene Dichtungseinlage ist elastisch, kautschukartig und weist eine glatte Oberfläche auf. Die Dichtungseinlage besitzt ein sehr gutes Haftvermögen auf dem Deckel. Nach lstündigem Kochen bei 121⁰C in Speiseöl bleibt die Einlage unverändert beständig. Sie wird nicht schmierig weich und zeigt keine erkennbaren Quellungserscheinungen. Die ursprüngliche Elastizität ist fast völlig erhalten.

Nach üem Aufbringen der mit den Dichtungseinlagen versehenen Verschlüsse auf Behälter läßt sich eine einwandfreie Abdichtung erzielen. Auch bei höheren Sterilisationstemperaturen und starkem auf den Deckel wirkenden Außendruck wird die Dichtung von dem Glasrand nicht durchschnitten. Bei Gläsern, die mit diesen Deckeln verschlossen sind, wird ein hohes Vakuum erzielt und gehalten.

Es werden vier Dichtungsmassen A, B, C und D, die die in der Tabelle 1 angegebene Zusammensetzung haben, auf übliche Weise mit Hilfe eines Kneters hergestellt.

Tabelle 1

Polyvinylchlorid

Acetyltributylcitrat

Butadien-Acrylnitril-Kautschuk

Calciumrizinoleat

ölsäureamid

Paraffin

(Schmelzpunkt: 52°C)
Bariumsulfat

Dichtungsmassen

A	B
40	40
45	45
1	1
—	1 1
5	5

C	D
30	30
40	40
5	5
1	1
—	1
—	1
5	5

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Die Dichtungsmassen C und D enthalten als Kautschukelastomer ein Butadien-Acrylnitril-Polymerisat. Die Dichtungsmassen A und B entsprechen in ihrer Zusammensetzung den bisher bekannten Dichtungsmassen (vgl. deutsche Auslegeschrift 1 066 686) und dienen als Vergleichsversuche. Die Dichtungsmassen B und D enthalten zusätzlich noch Gleit- mittel.

Von den Dichtungsmassen A, B, C und D werden mit Hilfe einer automatischen Spritzeinrichtung ringförmige Dichtungen auf Aluminiumdeckel, die einen Durchmesser von 83 mm haben, aufgebracht. Von jeder Dichtungsmasse werden Deckel hergestellt, die verschiedene Mengen an Dichtungsmasse enthalten. So beträgt die Auflagemenge einmal 1000 mg und einmal 1300 mg. Die Deckel mit den Dichtungsmassen werden 90 Sekunden bei 200 bis 210⁰C einge- brannt. Nach dem Abkühlen sind elastische kautschukartige Dichtungseinlagen mit glatter Oberfläche entstanden. Diese Deckel werden dann zum Verschließen passender Gläser verwendet. Mit den verschlossenen Gläsern werden folgende Prüfungen durchgeführt:

Prüfung Nr. 1

In die Gläser wird Wasser, das eine Temperatur von 8O⁰C hat, eingegossen. Nach dem Verschließen der Deckel werden die Gläser abgekühlt. Das entstandene Vakuum wird nach dem Abkühlen gemessen. Das Vakuum wird dann geprüft und jeweils nach 10 Tagen, 10 Wochen und 6 Monaten erneut gemessen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 2 enthalten. Die Ergebnisse zeigen eindeutig, daß die Gläser, die mit Deckeln verschlossen sind, deren Dichtungsringe Butadien-Acrylnitril-Kautschuk enthalten (Dichtungsmasse C und D), ein wesentlich höheres Abdichtungsvermögen besitzen als die Dichtungsmassen A und B. Sowohl das Anfangsvakuum als auch das Endvakuum nach 6 Monaten ist bei Verwendung der Dichtungsmasse C und D höher und bleibt vor allen Dingen konstant. Selbst Deckel, die nur eine Auflage von 1000 mg enthalten, sind bei Verwendung der Massen B und C in ihrem Dichtungsvermögen einwandfrei.

Prüfung Nr. 2

In Glasgefäße wird Wasser von 8O⁰C eingefüllt. Nach dem Verschließen werden die Gläser 1 Stunde bei 100⁰C pasteurisiert. Das Vakuum wird nach dem Abkühlen der Gläser gemessen, ferner wieder nach 10 Tagen, 10 Wochen und 6 Monaten. Die Ergebnisse, die aus Tabelle 2 zu entnehmen sind, zeigen eindeutig, daß das Vakuum bei Anwendung von Dichtungsmassen C und D gehalten wird, während dies bei Verwendung der Dichtungsmassen A und B nicht der Fall ist.

Prüfung Nr. 3

Die mit Wasser gefüllten und mit den beschichteten Deckeln verschlossenen Gläser werden 1 Stunde sterilisiert (Sterilisationsdruck 1 atü, Temperatur 121°C, Gegendruck 0,7 atü, Gesamtdruck 1,7 atü). Auch hier wird das Vakuum sofort nach dem Abkühlen der Gläser nach 10 Tagen, 10 Wochen und 6 Monaten gemessen. Die erzielten Ergebnisse sind in Tabelle 2 enthalten. Auch hier zeigt sich die deutliche Überlegenheit der mit Hilfe der Dichtungsmassen C und D verschlossenen Gläser.

Prüfung Nr. 4

Die mit Wasser gefüllten und mit den beschichteten Deckeln verschlossenen Gläser werden 2 Stunden sterilisiert (Sterilisationsdruck 1 atü, Temperatur 121°C, Gegendruck 1 atü, Gesamtdruck 2 atü). Das Ergebnis ist in der Tabelle 2 enthalten. Auch bei dieser hohen Beanspruchung wird das Vakuum bei den Gläsern, deren Deckel die Dichtungsmassen C und D enthält, einwandfrei beibehalten. Die angegebenen Sterilisationsbedingungen werden bei Konserven, die Fleisch und Fleischprodukte enthalten, in der Praxis angewendet, um Keime und Bakterien abzutöten. Die Gläser, die die Dichtungsmasse A mit einer Auflage von 1000 mg enthalten, können kein Vakuum halten. Bei einer Auflage von 1300 mg wird zwar ein geringeres Vakuum als bei Dichtungsmassen C und D erreicht, aber 10% der Gläser fallen aus, weil die Dichtungsringe von dem Glasrand durchschnitten worden sind. Dadurch ist in den Gläsern kein Vakuum enthalten.

Alle vier Prüfungen zeigen die deutliche Überlegenheit der erfindungsgemäßen Dichtungsmassen C und D gegenüber den bisher bekannten Dichtungsmassen A und B.

Tabelle

Das Vakuum wurde gemessen mit Hilfe eines Manometers, das Zahlenwerte zwischen 0 und 1 anzeigt. Dabei bedeutet der Zeigerstand 0, daß kein Vakuum vorhanden ist und der Zeigerstand 1, daß ein 100%iges Vakuum vorliegt. Die abgelesenen Zahlen zwischen 0 und 1 geben dann das Vakuum an.

	Auflage	Prüfung	Vakuun	Abkühlung	10 Tagen	ι nach	0,500	0,500	6 Monaten	0,500	0,500	0,500	0,620	0,620	0,620
Dichtungsmasse	1000	1	0,200	0,180	10 Wochen		0,000		(10% Ausfall, da Dichtungsring durchschnitten)	0,640	0,640	0,640
A	1300	1	0,250	0,240	0,160	0,230	0,620	0,620	0,620	0,620
A	1000	1	0,200	0,180	0,240	0,000	0,640	0,640	0,640	0,640
B	1300	1	0,250	0,240	0,160	0,230	0,620
B	1000	1	0,280	0,280	0,240	0,280	0,640
C-	1300	1	0,350	0,350	0,280	0,350
C	1000	1	0,280	0,280	0,350	0,280
D	1300	1	0,350	0,350	0,280	0,350
D	1000	2	0,220	0,180	0,350	0,050
A	1300	2	0,280	0,260	0,160 ·	0,240
A	1000	2	0,220	0,180	0,250	0,050
B	1300	2	0,280	0,260	0,160	0,240
B	1000	. 2	0,340	0,340	0,250	0,340
C	1300	2	0,380	0,380	0,340	0,380
C	1000	2	0,340	0,340	0,380	0,340
D	1300	2	0,380	0,380	0,340	0,380
D	1000	3	0,400	0,350	0,380	0,150
A	1300	3	0,450	0,450	0,300	0,430
A	1000	3	0,400	0,350	0,450	0,150
B	1300	3	0,450	0,450	0,300	0,450
B	1000	3	0,595	0,595	0,450	0,595
C	1300	3	0,600	0,600	0,595	0,600
C	1000	3	0,595	0,595	0,600	0,595
D	1300	3	0,600	0,600	0,595	0,600
D	1000	4	0,600
A	1300	4	0 (Dichtungsring durchschnitten)	0,500
A			0,500	(10% Ausfall, da Dichtungsring durchschnitten)
	1000	4	0 (Dichtungsring durchschnitten)
B	1300	4	0,500
B
	1000	4
C	1300	4
C	1000	4
D	1300	4
D

Claims

Patentansprüche:

1. Dichtungsmasse auf der Grundlage von Polyvinylharzen und Weichmachern zur Herstellung von Dichtungseinlagen oder Dichtungsringen, dadurch gekennzeichnet, daß sie Naturkautschuk oder Synthesekautschuk als Elastomere in einer solchen Form enthält, daß die Elastomerpartikeln einen festen Kern aufweisen, der von einer durch die Weichmacher angequollenen, gelartigen Hülle umgeben ist, wobei der Quellungszustand des Elastomers vom Kern nach außen hin größer wird, so daß sich ein reibungsloser übergang der festen zur flüssigen Phase ergibt.

2. Dichtungsmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Synthesekautschuk Butadien - Styrol - Mischpolymerisate, Butadien-Acrylnitril-Mischpolymerisate, Polychloropren, chlorsulfoniertes Polyäthylen enthalt.

3. Dichtungsmasse nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie Naturoder Synthesekautschuk im Verhältnis von Kautschuk zu Polyvinylharz wie 100 : 5 bis 5 : 100 enthält.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 066 686.