DE1294172B

DE1294172B - Verwendung von Polyaethylen, Polybutylen und/oder Polypropylen als Material fuer Dichtungen fuer Lebensmittelbehaelter

Info

Publication number: DE1294172B
Application number: DEC27536A
Authority: DE
Inventors: Kehe Alfred William
Original assignee: Continental Can Co Inc
Current assignee: Continental Can Co Inc
Priority date: 1961-09-11
Filing date: 1962-07-24
Publication date: 1969-04-30
Also published as: GB997382A; US3134496A

Description

Bei der Herstellung von Dichtungen für Lebensmittelbehälter, z. B. in der Konservenindustrie, ist es bekannt, Dichtungen aus Gummi wie Buna R, Buna S oder Butylgummi oder aus weichgemachten Polyvinylchloriden in Form von Homo- oder Mischpolymerisaten zu fertigen. Mit Dichtungen aus derartigen Werkstoffen werden die Verschlußdeckel, wie Klemmdeckel, Schraubdeckel usw., ausgerüstet, um ein durch Erhitzen und anschließendes Abkühlen erzeugtes Vakuum im Behälter aufrechtzuerhalten.

Andere bekannte Dichtungswerkstoffe auf Kunstharzbasis enthaltenweichgemachte Mischpolymerisate mit Vinylacetat, Vinylstearat u. dgl.

Alle bekannten Dichtungswerkstoffe weisen jedoch recht erhebliche Nachteile auf, weil sie den Anforderungen der Praxis nur zum Teil oder nur unvollkommen gerecht werden.

In der nachfolgenden Tabelle sind die physikalischen Eigenschaften eines bekannten typischen Werkstoffes ao aus Gummi den Eigenschaften eines bekannten Werkstoffes auf Kunstharzbasis gegenübergestellt, der gleichfalls als typischer Vertreter dieser Werkstoffe betrachtet werden kann.
»5

Dehnung, % —
Elastizitätsmodul

50% >

100%

Zugfestigkeit

Härte

Zusammendrückbarkeit, % ■
Spezifische Durchlässigkeit
(Luft), 10-*

Butylgummi

239

210

480

670

76

1,75

Weichgemachtes Polyvinylchlorid

170

880

1596

1966

98

48

3,76

35

40

Aus der Tabelle laßt sich leicht entnehmen, daß die Kunststoff-Dichtungswerkstoffe gegenüber den Gummiwerkstoffen in vielen Punkten beträchtlich bessere Eigenschaften "aufweisen. Dennoch bleiben diese Verbesserungen noch unzureichend für Dichtungen von Lebensmittelbehältern.

Zahlreiche weitere Nachteile ergeben sich auch noch dadurch, daß bei diesen bekannten Werkstoffen, z. B. bei Polyvinylchlorid, ein Weichmacher erforderlich ist, um dem Werkstoff die nötige Geschmeidigkeit und Elastizität zu verleihen. Dieser Weichmacher verursacht unter anderem eine hohe Gasdurchlässigken, eine hohe Zusamioendrückbarkeit. Außerdem ist er flüchtig oder enthält zumindest flüchtige Bestandteile. Gerade diese letztere Eigenschaft ist aber bei der Verpackung von Lebensmitteln ein schwerwiegender Nachteil, weil sie zu Geruchs- und Geschmacksbeeinflussungen des Behälterinhaltes führt. Schließlich neigen diese bekannten stark weichgemachten Polyvinylchloride auch noch dazu, bei höheren Temperaturen, die beim Konservieren auftreten können, ihre Haftfähigkeit zu verlieren und sich von den Schutzüberzügen abzulösen, mit denen die Verschlußdeckel auf ihrer Innenseite ausgerüstet sind. Dadurch werden die Behälter undicht, und die Lebensmittel verderben.

Es ist bereits bekannt, auf bestimmtem Weg hergestellte Chlorierungsprodukte auf Polyolefinen als Bindemittel für Lacke auf Kunstharzbasis zu verwenden, die als Anstrichfilm vorzügliche Haftung und besonders gute Härte zeigen.

Im deutlichen Unterschied hierzu muß jedoch eine Dichtungsmasse anschmiegsam und zusammendrückbar sein, wobei die zuletzt erwähnte Eigenschaft möglichst im elastischen Bereich liegen soll, oder zumindest in solchen Grenzen erhalten bleibt, daß die erneute Verwendung der Dichtungsmasse möglich ist Bei solchen Massen soll im Gegensatz zu Lacken keine Durchhärtung erfolgen, und es darf keine haftfähige Oberfläche entstehen.

Erfindungsgemäß wird nun ein Gemisch aus 25 bis 100 Gewichtsteilen von zu 40 bis 50 Gewichtsprozent chloriertem Polyäthylen, Polybutylen und/oder Polypropylen mit 0 bis 75 Gewichtsteilen Polyvinylchlorid-Homopolymer oder -Mischpolymer, gegebenenfalls mit einem Zusatz eines Stabilisators und/oder eines Gleitmittels, als Material für Dichtungen für Lebensmittelbehälter verwendet.

Besonders geeignet ist ein Gemisch eines homopolymeren, chlorierten Polyäthylens mit Polyvinylchloriden. Daneben können die bei einem Dichtungsmaterial üblichen Zusätze wie Stabilisierungsmittel, Pigmente sowie Füll- und/oder Gleitmittel vorhanden sein.

Die Verwendung eines Gemisches mit chloriertem Polyäthylen bringt viele Vorteile mit sich. Chloriertes Polyäthylen besitzt im Gegensatz zu dem normalen, linearen Polyäthylen eine hervorragende Geschmeidigkeit und eine erheblich größere Elastizität, Aber auch das Verhalten bei höheren Temperaturen, die Gasdurchlässigkeit und die Haftfähigkeit der Dichtungen auf Schutzüberzügen ist bei Vorhandensein von chlorierten Polyäthylenen beträchtlich besser als von linearen Polyäthylenen.

Das Molekulargewicht eines Kunstharzes ist entscheidend für dessen Gasdurchlässigkeit, wobei allgemein ein hohes Molekulargewicht eine hohe Dichte des Harzes und damit eine geringe Gasdurchlässigkeit bedeutet.

Für die Zwecke der Erfindung ist von besonderer Bedeutung, daß Gemische mit chlorierten Polyäthylenen verwendet werden mit verhältnismäßig hohen Molekulargewichten, die zumindestens 85%, besser zu 93 bis 95%. kristallin sind.

Chloriertes Polyäthylen ist ausgezeichnet verträglich mit Polyvinylchlorid. Mischungen von chloriertem Polyäthylen mit Polyvinylchlorid haben eine weit über bekannte Werte hinausgehende Elastizität und Geschmeidigkeit, so daß hierfür auf Weichmacher verzichtet werden kann. Weiterhin verringert Polyvinylchlorid die verhältnismäßig hohe Drucknachgiebigkeit von chloriertem Polyäthylen.

Ein erfindungsgemäß zu verwendendes Dichtungsgemisch (Typ II), das zu gleichen Gewichtsteilen aus chloriertem Polyäthylen und Polyvinylchlorid besteht, hat folgende Eigenschaften:

Dehnung, %

230

Elastizitätsmodul

50% 2303

100% 2623

Zugfestigkeit 2946

Härte 98,6

Drucknachgiebigkeit, % 65

Spezifische Durchlässigkeit

(Luft), IO-⁴ 0,42

Das erfindungsgemäß zu verwendende Dichtungsmaterial kann 1 bis 2 Teile Stabilisierungsmittel in Form von Organometallsalzen oder Salzen organischer Säuren, 0 bis 5 Teile Stabilisierungsmittel in Form epoxydierter öle oder von Fettsäureestern, 0 bis 5 Teile Pigmente und 0 bis 5 Teile Gleitmittel in Form von Fettsäuren, Erdölwachsen und/oder Silikonölen enthalten.

Aus dem erfindungsgemäß zu verwendenden Dichtungsmaterial können die Dichtungen der verschiedensten Stärken, Abmessungen und Formen für Lebensmittelbehälter nach bekannten Verfahren gefertigt werden. So läßt sich das erfindungsgemäß zu verwendende Gemisch kalandrieren, extrudieren oder schmelzen.

Für das erfindungsgemäß zu verwendende Gemisch haben sich als Gleitmittel solche bewährt, die Dimethylpolysiloxan, Fettsäuren und Erdölwachs enthalten. Das schließt aber nicht aus, daß auch andere bekannte Gleitmittel mit Erfolg angewendet werden können, ao

Wie Versuche ergaben, haftet eine Dichtung, die aus dem erfindungsgemäß zu verwendenden Gemisch gefertigt ist, besonders gut auf Schutzüberzügen, die sich aus Vinyl-, Phenol- und/oder epoxydierten Harzbestandteilen zusammensetzen, oder die aus Phenol- as oder Butadienacrylnitrilgummi bestehen. Bei derartigen Schutzüberzügen bleibt die Haftfähigkeit der aus dem erfindungsgemäß zu verwendenden Gemisch hergestellten Dichtung auch bei Temperaturen von 93 bis 121°C erhalten.

Das erfindungsgemäß zu verwendende Dichtungsmaterial besitzt eine hinreichend große Weichheit, wodurch eine gute Einbettung des Behälteröffnungsrandes gewährleistet ist. Es besitzt ferner eine hinreichend große Festigkeit und Elastizität, so daß es an den durch Druck besonders beanspruchten Stellen nicht abgequetscht wird. Diese vorteilhaften Eigenschaften bleiben auch bei erhöhten Temperaturen bis in einen Bereich von 93 bis 121⁰C erhalten.

Das im folgenden angegebene Gemisch des Typs I zeichnet sich durch eine außergewöhnlich niedrige Durchlässigkeit für Sauerstoff und ein hohes Widerstandsvermögen gegen ein Abquetschen bis zu Temperaturen von etwa 121⁰C aus.

Gewichtsanteile

45

Typ I

Chloriertes Polyäthylen mit hoher
Dichte, zu 45 bis 5O°/o chloriert 100
Stabilisierungsmittel (Calcium-
oder Zinkoleate, -stearate, -rizin-

oleate) 1 bis 2

Stabilisierungsmittel (epoxydierte
Öle, epoxydierte Fettsäureester) 0 bis 5
Pigmente (Titandioxyd, Zinkoxyd) 0 bis 5
Gleitmittel 0,5 bis 5

Typ II Gewichtsanteile

Chloriertes Polyäthylen mit hoher

Dichte, 40 bis 50 °/₀ chloriert ... 50 bis 70

Polyvinylchlorid (in Emulsion oder

Suspension) 30 bis 50

Stabilisierungsmittel (Calcium-
oder Zinkoleate, -stearate, -rizin-

oleate) 1 bis 2

Stabilisierungsmittel (epoxydierte

Öle, epoxydierte Fettsäureester).. 0 bis 5
Pigmente (Titandioxyd, Zinkoxyd) 0 bis 5
Gleitmittel 0,5 bis 5

Dichtungen aus einem Gemisch vom Typ I eignen sich besonders für Behälter, deren Inhalt aus Fleisch oder Fleischprodukten besteht.

Für andere Anwendungszwecke, bei denen von der Dichtung eine hohe Nachgiebigkeit verlangt wird und bei denen sehr hohe Anforderungen hinsichtlich der Vermeidung einer Geruchs- oder Geschmacksbeeinflussung des Behälterinhaltes gestellt werden, eignet sich das Gemisch vom Typ III.

Typ III Gewichtsanteile

Chloriertes Polyäthylen mit niedriger Dichte, 40 bis 50°/₀ chloriert 100
Stabilisierungsmittel (Calcium-
oder Zinkoleate, -stearate, -rizin-

oleate) 1 bis 2

Stabilisierungsmittel (epoxydierte
öle, epoxydierte Fettsäureester) 0 bis 5
Füllmittel (Calciumkarbonat,
Calciumsilikat, Aluminiumsilikat) 30 bis 50
Pigmente (Titandioxyd, Zinkoxyd) 0 bis 5
Gleitmittel 0,5 bis 5

Die Gemische vom Typ I bis III eignen sich besonders gut zum Kalandrieren einer Folie mit Dicken von 0,25 bis 1,02 mm. Aus dieser Folie können dann die Dichtungen in der gewünschten Form und Größe herausgeschnitten oder -gestanzt werden. Das Kalandrieren erfolgt zweckmäßigerweise mit zwei beheizbaren Walzen, wobei der Werkstoff für die Dauer von etwa 15 Minuten auf etwa 160 bis 177°C erhitzt wird. Die jeweils vorteilhafteste Temperatur hängt von dem Mengenverhältnis des chlorierten Polyäthylens zum Polyvinylchlorid ab.

Nachdem die Dichtungen aus der Folie herausgeschnitten sind, können sie auf einfache Weise auf die Schutzüberzüge von Verschlußdeckeln aufgebracht werden. Bei den erfindungsgemäß zu verwendenden Gemischen ergibt sich dabei der Vorteil, daß bei Erhitzung auf 199 bis 21O⁰C ein Kontakt von nur 5 bis 10 Sekunden ausreicht, um ein gutes Anhaften der Dichtungen auf den Verschlußdeckeln sicherzustellen.

Das Molekulargewicht der Polyvinylchloride sollte zwischen 50000 bis 100000 liegen, der Anteil an Polyvinylchlorid 30 bis 50 Teile je 100 Teile Gesamtharzmenge betragen. Die Gesamtmenge an Stabilisierungsmitteln sollte ebenfalls 7 Teile je 100 Teile Gesamtharzmenge nicht überschreiten.

Bei einem Gemisch nach Typ I ergeben sich etwa folgende physikalische Eigenschaften:

Dehnung, % 130

Zugfestigkeit 2376

Härte 48

Drucknachgiebigkeit, °/₀ 56

Spezifische Durchlässigkeit für Luft,
IO-⁴ 0,73

Die physikalischen Eigenschaften eines Gemisches des Typs III sind folgende:

Dehnung, % 476

Zugfestigkeit 913

Härte 77,3

Drucknachgiebigkeit, °/o 87,6

Spezifische Durchlässigkeit für Luft,
10-* 0,36

Claims

Patentanspruch:

Verwendung eines Gemisches aus 25 bis 100 Gewichtsteilen von zu 40 bis 50 Gewichtsprozent chloriertem Polyäthylen, Polybutylen und/oder Polypropylen mit 0 bis 75 Gewichtsteilen Polyvinylchlorid-Homopolymer oder -Mischpolymer, gegebenenfalls mit einem Zusatz eines Stabilisaton und/oder eines Gleitmittels, als Material füi Dichtungen für Lebensmittelbehälter.