DE1479302B2

DE1479302B2 - Verfahren zum Herstellen einer Dichtung in einem Behälterverschluß

Info

Publication number: DE1479302B2
Application number: DE19641479302
Authority: DE
Inventors: Jakob; Tappolet Heinrich; Küsnacht Zürich Ernst (Schweiz)
Original assignee: WR Grace and Co
Current assignee: WR Grace and Co
Priority date: 1963-09-19
Filing date: 1964-09-16
Publication date: 1970-02-26
Also published as: NL6410961A; DK119914B; DE1479302A1; CH419877A; BE653284A; SE301232B

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen wird. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, einer Dichtung in einem Behälterverschluß, bei dem daß das Plastisol auf eine so hohe Temperatur erhitzt ein Vinylharzplastisol auf den Verschluß aufgebracht, wird, daß ein Teil des darin enthaltenden Weichzum Gelieren erhitzt und anschließend abgekühlt wird. machers verdampft und eine Schutzgasschicht bildet.

Bei Verwendung von Pasten aus synthetischen 5 Zur Erzielung derart hoher Temperaturen innerhalb Harzen, wie Vinylchlorid-Plastisolen, als Dichtungs- von kürzester Zeit wird gemäß Erfindung Infrarotmasse kann man eine dosierte Menge der Paste auf strahlung angewendet, die beim Auftreffen auf das den horizontal gehaltenen Verschluß aufbringen und Plastisol praktisch vollständig absorbiert wird und durch Zentrifugalkraft über die Innenfläche des dieses erhitzt.

Verschlusses verteilen. Nach einem anderen Verfahren io Die Verschlußhülle oder -kappe wird aus einem mit kann die Paste als Tropfen oder Klümpchen auf die einem Schutzüberzug versehenen Metallblech, wie Mitte des Verschlusses aufgebracht und dann durch z. B. Weißblech, hergestellt. Als Überzug kann ein einen Formstempel über die Fläche verteilt werden. aus Vinylharz allein oder aus einer Kombination von Nach einem weiteren/Verfahren kann man das Vinylharz mit einem oder mehreren Ölharz-, Epoxy-Plastisol auch als Ring in den Verschleiß einbringen 15 oder Phenolkomponenten bestehender Lack verwendet und dann gelatinieren,'so daß nur ein geringer Teil des werden. Eine geeignete Überzugsmasse ist ein Lack Plastisols nach dem Verschließen mit dem Flaschen- aus Polyvinylchlorid oder vorwiegend aus mit bis zu inhalt in Berührung kömmt. 20 Gewichtsprozent Vinylacetat copolymerisierten

Es sind bereits Verfahren zum Herstellen von Polyvinylchlorid in Kombination mit den genannten Dichtungen in Behälterverschlüssen bekannt, bei 20 Ölharz-, Epoxy- oder Phenolkomponenten. Derartige denen man ein Vinylharzplastisol auf den Verschluß Lacke sind in der USA.-Patentschrift 2 380 456 beaufbringt, zum Gelieren erhitzt und anschließend schrieben. Die Strahlung und die Dicke der anschlieabkühlt. Dabei wird so vorgegangen, daß die an der ßend aufgebrachten Plastisolschicht werden so ein-Zuführdüse bereits auf eine Temperatur von etwa gestellt, daß die Strahlungsenergie den temperatur-44 bis 46°C vorerwärmte Masse in die Kapseln 25 empfindlichen Schutzlack in dem Verschluß nicht eingebracht wird, worauf die Verschlüsse mit der darin beschädigen kann. Nach dem Überziehen mit dem befindlichen Masse auf einer Heizplatte und mittels Schutzlack werden die Metallbleche zu einzelnen Vereines ebenfalls beheizten Preßstempels auf eine schlußkappen gestanzt.

Temperatur von unterhalb 200⁰C erhitzt werden, so Nach Herstellung der Kappen wird die flüssige

daß bei dieser Temperatur die Verformung und 3° Dichtungsmasse auf die ebene Innenfläche der Kappe Gelierung stattfindet. Zur Durchführung dieses Ver- aufgebracht. Hierfür sind Vinylharz-Plastisole wie fahrens ist somit eine Vorrichtung erforderlich, welche plastifizierte Vinylchloridharzmassen besonders ge-. drei beheizte Teile aufweist. Derartige Vorrichtungen eignet, jedoch können auch andere säurebeständige sind kompliziert im Aufbau, ferner liegt der Energie- thermoplastische Harzmassen verwendet werden, wie bedarf ungewöhnlich hoch. Es kommt hinzu, daß nur 35 z. B. Polyvinylacetat, Polyvinylbutyral Copolymere eine begrenzte Taktgeschwindigkeit möglich ist. aus Vinylchlorid und Vinylacetat, Polyvinylalkohol,

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ver- Polyvinylidenchlorid und Copolymere aus Vinylidenfahren zu entwickeln, das mit einer einzigen Behei- chlorid und einer vinylaromatischen Verbindung, wie zungsvorrichtung auskommt und eine sehr schnelle Styrol. Grundsätzlich bestehen die Piastisole aus der Gelierung der Plastisolmasse ermöglicht. 40 Dispersion eines Vinylharzes in einem Weichmacher,

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das auf in dem das Harz bei Raumtemperatur unlöslich ist, den Verschluß aufgebrachte Plastisol zum Gelieren der es jedoch bei erhöhter Temperatur solvatisieren mit kurzweiliger Infrarotstrahlung auf eine oberhalb kann. Das Plastisol kann außerdem andere gebräuchder Zersetzungstemperatur des Plastisols liegende liehe Stoffe, wie Blähmittel, Gleitmittel, Füllstoffe, Temperatur erhitzt und; dabei durch teilweises Ver- 45 Stabilisierungsmittel und Pigmente, enthalten,
dampfen des Weichmachers eine den Sauerstoffzutritt Als Weichmacher kann jeder bekannte Weichverhindernde Schutzschicht erzeugt wird und daß macher für Vinylharze, welcher das Harz bei erhöhter anschließend das gelierte Plastisol auf eine unterhalb Temperatur solvatisiert, verwendet werden. Hierzu der Zersetzungstemperatur'.. des . Plastisols liegende gehören primäre Weichmacher,. wie Dioctylphthalat, Temperatur abgekühlt wird. ^: " ' 50 Diisooctylphthalat, Didecylphthalat, Di-(n-octyl,

Es ist seit langem bekannt, daß sich Vinylhalogenid- n-decyl)-phthalat, Acetyltributylcitrat, Dioctylsebacat, polymere, wie z. B. Polyvinylchlorid, beim Erhitzen Dihexyladipat, Dioctyladipat, 2-Äthylhsxyldiphenylauf höhere Temperaturen zersetzen. Bei dieser Zer- phosphat und Trikresylphosphat.. Es können auch Setzung wird zunächst Chlorwasserstoff abgespalten, polymere Weichmacher, z. B. von dibasischen Säuren so daß sich eine Polyen struktur ausbildet, wobei die 55 und Glykolen abgeleitete Polyester verwendet werden, freigesetzte Säure die weitere Zersetzung katalysiert. Sekundäre Weichmacher, wie die allgemein als Plasti-Durch Luftsauerstoff Oxydation der dabei entstehenden fizierungsmittel oder Weichmacher für Kautschuk Doppelbindungen tritt eine unerwünschte Verfärbung verwendeten Petroleumrückstandsprodukte, können der Masse ein. Das Plastisol wird bei einer derartigen in Ergänzung zu primären Weichmachern verwendet Erhitzung schwarz und steif, was seine Verwendung 60 werden oder diese teilweise ersetzen. Die Auswahl als Dichtung ausschließt, da es hierbei gerade auf die spezieller Weichmacher hängt vom Verwendungselastischen Eigenschaften des gelierten Plastisols an- zweck der Dichtung ab. So sind z. B. Trikresylphosphat kommt. Entgegen der allgemeinen Ansicht, daß und sekundäre Petroleumweichmacher bei Produkten deshalb ein Erhitzen des Plastisols über dessen Zer- ungeeignet, die für den menschlichen Gebrauch Setzungstemperatur nicht in Frage kommt, hat der 65 bestimmt sind. Der Weichmacher wird der Dichtungs-Erfinder nun überraschend gefunden, daß ein kurz- masse allgemein in Mengen von 30 bis 150 Teilen pro zeitiges Erhitzen auf hohe Temperaturen möglich ist, 100 Teile Vinylharz zugesetzt,
wenn dabei der Zutritt von Luftsauerstoff verhindert Neben den Weichmachern können noch ver-

schiedene andere Zusatzstoffe zur Modifizierung der Piastisole dienen. Hierzu gehören Füllstoffe, wie wasserfreies Calciumsulfat, Talk, Holzmehl, Diatomeenerde und Asbest, Stabilisierungsmittel, wie Tetranatriumpyrophosphat, dreibasisches Bleisilikat, CaI-ciumstearat, Zinkstearat, zweibasisches Bleistearat, organische Zinnkomplexe, Epoxyharze und epoxydierte Öle oder Fettsäuren, Pigmente, wie Ruß, Titandioxid und Aluminiumpulver, sowie Dispergiermittel, wie Zinkresinat, Lecithin, Glykolstearat, Propylenglykollaurat und Glyzerinmonooleat.

Die Plastisolmasse kann auf die lackierte Verschlußkappe auf verschiedene Weise aufgebracht werden. Bei einem Verfahren wird eine kleine Menge Plastisol maschinell auf die Mitte der Verschlußkappe aufgegeben und diese dann zur Verteilung des Plastisols schnell rotiert.. Auf Grund der Zentrif ugalkrait der Rotation wird der Randbereich der Fläche mit einer größeren Plastisolmenge versehen, was vorteilhaft ist, da dieser Teil besonders zur Abdichtung eines Behälters beiträgt. Nach Verteilung der Masse wird der Verschluß so lange durch Infrarotstrahlung erhitzt, bis die Masse gelatiniert ist. Bei Verwendung von Strahlern, die eine maximale Strahlungsdichte in der -Mitte des Spektrums aussenden, und bei einer Temperatur der Abstrahlfläche von etwa 800⁰C kann die Masse innerhalb von 10 bis 15 Sekunden gelatiniert werden.

Die Bestrahlung wird vorzugsweise mit einer künstlichen Strahlungsquelle, wie z.B. einer elektrischen Wolframglühfadenlampe, durchgeführt, in welcher sich der Glühfaden in einer Röhre aus Quarzglas befindet. Das Plastisol wird dadurch gelatiniert, daß es dem Infrarotbereich des elektromagnetischen Spektrums ausgesetzt wird. Das Infrarotwellenband ist willkürlich in drei Bereiche unterteilt: den »nahen«, den »mittleren« und den »fernen« Bereich. Die Gelatinierung wird vorzugsweise im »nahen« Bereich durchgeführt, der eine Wellenlänge von etwa 7500 bis 30 000 Ä hat. In einem Spitzenbereich von etwa 10 000 bis 18 000 Ä wird das Plastisol innerhalb von etwa 10 bis 15 Sekunden wirksam gelatiniert.

Kurzwellige Infrarotstrahlen passieren Luft ohne wesentlichen Energieverlust. Nur.. wenn die Strahlen auf ein Objekt treffen, das die Energie absorbiert, wird Wärme erzeugt. Im vorliegenden Fall wird durch die kurzwelligen Infrarotstrahlen die umgebende Luft nicht miterwärmt, sondern die meiste Wärme wird vom Plastisol absorbiert. Durch die Temperatur des Glühfadens läßt sich der Bereich der ausgestrahlten Wellenlänge regulieren; obgleich es wünschenswert ist, mit einer möglichst kurzen Wellenlänge zu arbeiten, setzen wirtschaftliche Faktoren der Glühfadentemperatur eine Höchstgrenze. Kurze Wellenlängen sind vorteilhaft, da die Strahlen um so besser eindringen, je kürzer die Wellen sind. Strahlungsmenge, Strahlungsintensität und Bestrahlungsdauer sind voneinander abhängig, da das Plastisol zum Gelatinieren entweder kurze Zeit mit hoher Temperatur oder längere Zeit mit niedriger Temperatur bestrahlt werden kann. In der Praxis ist die Maximaltemperatur durch die Zersetzungstemperatur des Weichmachers und des Vinylchloridpolymeren gegeben. Die Minimaltemperatur ist durch die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens gegeben, da eine lange Gelatinierungsdauer (länger als einige Minuten) unzweckmäßig ist.

Die Entfernung der Lampe vom Plastisol hat keinen Einfluß, da kurzwellige Infrarotstrahlen nicht von der Luft absorbiert werden. Dicke der Plastisolschicht, Plastisolzusammensetzung und Farbe des Plastisols werden während des Verfahrens konstant gehalten, so daß die Intensität der Strahlung auf diese Faktoren eingestellt werden kann. Insbesondere hat die Farbe des Plastisols einen starken Einfluß auf das Ergebnis, weil verschiedene Farben die Infrarotstrahlen verschieden stark absorbieren. Die folgende Übersicht gibt die Absorptionsfaktoren für verschieden Farben ίο wieder. Der Absorptionsfaktor ist dabei das Verhältnis von Intensitätsverlust durch Absorption zur gesamten ursprünglichen Strahlungsintensität.

.Farbe "'j;.;;	Absorpticms- . -faktor.
Weiß	0,35 . - 0,45
Creme .... ..	0,50 0,55 0,55 . . 0,60 0,60 0,65 0,65 .. 0,70 0,75 0,80
Gelb ...: ;..
Rot
Grün
Blau, helle Töne Braun
Grau ■
Rot ·.-.
Grün; dunkle Töne. Blau
Braun .. ....

Die folgenden Beispiele geben einige typische Zusammensetzungen für die Plastisolmassen zur Herstellung der Dichtungen (in Gewichtsteilen):

	A	Beispiel	C	100
35 .■■--■"	100	B	100	75
Polyvinylchlorid ...	65	.56,0	: 53	:.. :-5
Diisooctylphthalat..	—	41,5	■■ — . ■	l ·;
Dioctyladipat	5,6 '	—-·	—	■ · ^_ ■.
⁴⁰ Azodicarbönamid ..	1,40	. — ,		..
.Titandioxyd .......	0,23	■ ^-· ; ·	■
Zinkstearat........	0,45	"■		> - -.
Siliconöl ..........	VJ * "S -1,0 .		■ ■- - -	—: ;
Epoxydiertes Sojaöl	: 1,54	1,5	- — -	:■ Λ
⁴5 Calciiimstearat ....	'..rrr.:r:	• — ■	•0,7	■ -^:' — ·;·
'Calciumzinkstearat .'	— VT'--;	. .1,0	■■'■: 3,5:	·■ .. -
Mikrowachs	■■ "'!Τ	■—'- ■		10
Vermahlenes c ■':;*
Calciumcarbonat
⁵⁰ Dispersion von Ti				4
tandioxyd und Ruß	—		—
in Dioctylphthalat	—

Das in den Beispielen A und D verwendete Blähmittel Azodicarbönamid verleiht dem Plastisol eine Zellstruktur, wodurch die Elastizität der Dichtung verbessert und ihr Gewicht verringert wird. Waiters für diesen Zweck geeignete Blähmittel sind 3,3-Disulfonhydrazid-diphenylsulfon, Dinitrosopentamethylentetramin, Diazoaminobenzol und p,p'-Oxybis-(benzolsulfonylhydrazid). Das Blähmittel kann in Mengen von 0,2 bis 5,0 Gewichtsprozent, bezogen auf das Harz, verwendet werden. Mit 0,4 bis 2,0% Blähmittel in der Plastisolmasss wird eins gute Zellstruktur, verbunden mit einer geschlossenen Oberfläche, erhalten. Mit der Plastisolmasse nach Beispiel D wurde eine graugefärbte Dichtung erhalten, während die Dichtungen nach den Beispielen B und C klar waren.

Nach der Aufgabe der Dichtungsmasse in die Verschlüsse und Verteilung der Masse gelangen die Verschlüsse in eine umlaufende Gelatinierungsstation. Über dem äußeren Rand der Gelatinierungsstation ist eine Anzahl von Infrarotlampen im Abstand voneinander angeordnet. Diese Lampen bestehen z. B. aus einem Wolframglühfaden in einer klaren Quarzröhre. Die Röhre ist an der Innenfläche eines Metallreflektors angebracht, der außen mit einem Paar beweglicher, die Lampen über der umlaufenden Gelatinierungsstation haltenden Verbindungsstücke versehen ist. Mittels der Reflektoren werden die Strahlen von der Lampe direkt auf die Verschlüsse mit der Plastisolmasse gerichtet. Von jeder Lampe werden Strahlen im »nahen« Bereich des Infrarotspektrums ausgesandt, in dem die Wellenlänge etwa 7500 bis 30 000 Ä beträgt.

Die normalerweise langen Gelatinierungszeiten können durch Einstellen der Umlaufgeschwindigkeit der Gelatinierungsstation bei einer gegebenen konstanten Strahlungsenergie verkürzt werden. Bei Verwendung von Lampen mit einer maximalen Strahlungsintensität in der Mitte des Spektrums, d. h. mit einer Wellenlänge von etwa 15 000 Ä und einer Temperatur der bestrahlten Fläche von etwa 800⁰C für eine klare Plastisolmasse, wie z. B. die Masse nach Beispiel B, können Gelatinierungszeiten von 10 bis 14 Sekunden erzielt werden. Diese außerordentlich kurzen Gelatinierungszeiten sind möglich, weil die große Dichte der kurzwelligen Wärmeenergie pro Quadratzentimeter Oberfläche dem Plastisol eine hohe Gelatinierungsenergie zuführt. Außerdem kann das Eindringen der Wärmestrahlen je nach Dicke der Plastisolschicht eingestellt werden.

Die Temperatur der Plastisoloberfläche liegt über der Zersetzungstemperatur des Plastisols. Durch die intensive Energiezufuhr wird der Weichmacher teilweise verdampft und bildet direkt über der Oberfläche des Plastisols eine Gaszone. Da der Druck der Gaszone höher als der Außendruck ist, kann sich die Zersetzungstemperatur nicht auswirken, weil kein Luftsauerstoff zugegen ist. Die durch die kurze Wellenlänge der Heizquelle bedingte hohe Temperatur ermöglicht außerdem eine kurze Gelatinierungszeit, wobei eine schnelle und gleichmäßige Gelatinierung ohne Beeinträchtigung des hitzeempfindlichen Schutzlackes auf dem Verschluß erzielt wird.

Nach dem Gelatinieren werden die Verschlüsse einer umlaufenden Kühl- und Formstation zugeführt. Die Formstempel werden nicht durch äußere Wärmezufuhr erhitzt, sondern nehmen Wärme aus den Dichtungen auf, die sie aus dem Plastisol formen, und haben eine Temperatur von etwa 80 bis 9O⁰C. Die Stempel werden in die Verschlüsse eingesenkt und formen die gelatinierte Masse in der Wärme von innen nach außen, so daß eine Dichtung mit einem dicken äußeren Ring und einem dünnen Mittelteil entsteht.

ίο Dabei kühlt der kalte Stempel das Plastisol unter seine Zersetzungstemperatur ab, wobei es gleichzeitig gegen den Luftsauerstoff abgeschlossen wird, so daß auch zu diesem Zeitpunkt keine Oxydation erfolgen kann. Durch Verwendung eines Kühlstempels werden unvollständig gelatinierte Anteile im Inneren der Plastisolmasse durch die Druckwärme nachgelatiniert und so eine Beeinträchtigung des Flascheninhalts durch Ausschwitzen von Weichmacher vermieden.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen einer Dichtung in einem Behälterverschluß, bei dem ein Vinylharzplastisol auf den Verschluß aufgebracht, zum Gelieren erhitzt und anschließend abgekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das auf den Verschluß aufgebrachte Plastisol zum Gelieren mit kurzwelliger Infrarotstrahlung auf eine oberhalb der Zersetzungstemperatur des Plastisols liegende Temperatur erhitzt und dabei durch teilweises Verdampfen des Weichmachers eine den Sauerstoffzutritt verhindernde Schutzschicht erzeugt wird und daß anschließend das gelierte Plastisol auf eine unterhalb der Zersetzungstemperatur des Plastisols liegende Temperatur abgekühlt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gelierte Plastisol während des Abkühlens gleichzeitig verformt wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Plastisol durch eine Infrarotstrahlung mit einer Wellenlänge von etwa 7500 bis 30 000 Ä erhitzt wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das, ein chemisches Blähmittel enthaltende Plastisol etwa 10 bis 15 Sekunden lang durch eine Infrarotstrahlung mit einer Wellenlänge von 10 000 bis 18 000 A erhitzt wird.