DE19643110A1

DE19643110A1 - Verfahren zur Beschichtung der Oberflächen von Hohlglasbehältern im Herstellungsprozeß

Info

Publication number: DE19643110A1
Application number: DE1996143110
Authority: DE
Inventors: Rainer Dr Lomoelder; Peter Speier; Alois Fickler; Gerd Buchmayer; Elmar Staebler
Original assignee: Huels AG; Oberland Glas AG; Chemische Werke Huels AG
Current assignee: Huels AG; Verallia Deutschland AG
Priority date: 1996-10-21
Filing date: 1996-10-21
Publication date: 1998-04-23

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung der Oberflächen von Hohlglasbehältern im Herstellungsprozeß.

Es ist bekannt, im Herstellungsprozeß der Hohlglas behälter diese einer Oberflächenbehandlung zu unter ziehen, mit der äußere Schäden, wie Mikrorisse, überdeckt und weitere Beschädigungen minimiert werden sollen. So wird bereits unmittelbar nach der Produktionsmaschine die sog. Heißendvergütung auf die 500-550 Grad heiße Glasoberfläche als dünne Schicht aufgebracht. Hierbei handelt es sich insbesondere um Titan- und Zinnchloride. Diese erzeugen auf den Glasoberflächen eine Titan- oder Zinndioxidschicht, wobei das freiwerdende Chlor in das Abgas übergeht. Die Aufbringung des Heißendvergütungsmittels erfolgt durch Bedampfung oder Sprühzerstäubung.

Nach der Heißendvergütung durchlaufen die Hohlglasbehälter einen Kühlofen, in dem sie zur Vermeidung von schädlichen Spannungen langsam abgekühlt werden.

Am sog. Austragsende des Kühlofens werden die zuvor heiß endvergüteten Hohlglasbehälter entweder mittels Bedampfung oder durch Sprühzerstäubung kaltendvergütet. Dadurch entsteht die für den weiteren Ablauf in der Glashütte und im Abfüll betrieb notwendige Glätte.

Die häufigsten Substanzen, die als Kaltendvergütungsmittel Verwendung finden, sind Tenside, Fettsäureprodukte, par tielle Fettsäureester, Esterwachsemulsionen und unter schiedliche Polyethylen-Dispersionen.

Um den durch die stetig weitergehende Mechanisierung und Steigerung der Produktionszahlen erhöhten Anforderungen gerecht werden zu können, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß im Bereich des Austritts eines einer Maschine zur Herstellung von Hohlglasbehältern nachgeordneten Kühlofens eine Beschichtung der Hohlglasbehälter mittels einer Lösung oder Dispersion aus Silan und Polyethylen als Beschichtungs mittel erfolgt. Durch die Behandlung der Hohlglasbehälter mit dem erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel werden nachstehend aufgeführte wesentliche Vorteile erzielt:

- Entfall der Heißendvergütung mit ökologischem Vorteil durch Emissionsreduzierung; Kostenvorteil; verbesserte Produktionsbedingungen bei der Glasbehälterherstellung durch zusätzlichen Freiraum, wie Verlängerung der Maschinenbandkühlung, der Seitenkühlung, besserer Zugriff, Installationsmöglichkeit für Heißendinspektions maschinen usw.;
- Steigerung der Gebrauchsfestigkeit (Berstdruck) bei Ein- und Mehrschichtauftrag;
- Steigerung der Trocken- und Naßkratzfestigkeit bei Ein- und Mehrschichtauftrag;
- Steigerung der Durchkratzeigenschaften bei Ein- und Mehr schichtauftrag;
- Steigerung der chemischen Resistenz bei Ein- und Mehr schichtauftrag;
- Verwendung herkömmlicher Leime zur Behälteretikettierung;
- Reduzierung des Behältergewichts.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist es möglich, auf die Schicht aus der Lösung bzw. Dispersion aus Silan und Polyethylen ein weiteres an sich bekanntes sog. Kaltendver gütungsmittel aufzubringen, wie Tenside, Wachse, Ester, Esterwachse, Polyethylene (anionische bzw. kationische), Polyethylendispersionen, Polyurethane, Acrylate, Epoxide und deren Harze usw. In dieser Kombination wirkt das Silan ins besondere als Haftvermittler zwischen den Glasoberflächen und den sog. Kaltendvergütungsmitteln.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist es auch mög lich, die Lösung bzw. Dispersion auf Silan und Polyethylen zusammen mit dem an sich bekannten Altendvergütungsmittel auf die Oberflächen der Hohlglasbehälter in herkömmlicher Weise aufzubringen, wie Bedampfen, Sprühen und Tauchen.

In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann auf die Schicht bzw. auf die Schichten aus der Lösung bzw. Dispersion aus Silan und Polyethylen und dem an sich bekannten Kaltendvergütungsmittel eine zusätzliche Schicht des bekannten Kaltendvergütungsmittels aufgebracht werden, um eine besonders gute Glätte der Oberflächen zu bewirken.

Gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist es auch möglich, im Bereich des Eintritts des Kühlofens auf die Oberflächen der Hohlglasbehälter zunächst ein an sich be kanntes sog. Heißendvergütungsmittel aufzubringen und danach im Bereich des Austritts des Kühlofens das Beschich tungsmittel aus der Lösung bzw. Dispersion aus Silan und Polyethylen. Durch Beibehaltung der Heißendvergütung wird zwar auf einen Teil der vorher beschriebenen Vorteile ver zichtet, jedoch kann dieses Verfahren ganz speziellen Erfor dernissen gerecht werden.

Das verwendete Silan besitzt die Formel

R_x ¹ Si(OR²)_4-x
mit x = 1 bis 3, wobei bedeuten

R¹ einen einwertigen organischen Rest, der entweder nur aus Kohlenstoff und Wasserstoff besteht oder auch eine funktionelle Gruppe tragen kann; als funktionelle Gruppe kommen hierbei in erster Linie Amino-, Epoxid- oder Mercaptogruppen in Frage; sowie
R² einen einwertigen organischen Rest, insbesondere eine Alkylgruppe mit 1 bis 8 C-Atomen, oder Wasserstoff.

Beispielhaft seien folgende Silane genannt: Methyltrimethoxy silan, Ethyltrimethoxysilan, n-Propyltriethoxysilan, i- Butyltrimethoxysilan, Octyltriethoxysilan, Hexadecyltri methoxysilan, Cyclohexenylethyltriethoxysilan, Cyclohexyl methyl-dimethoxysilan, Diphenyldimethoxysilan, Hexadecyl dimethylmethoxysilan, 3-Aminopropyl-trimethoxysilan, 3-Aminopropyl-triethoxysilan, N-Methyl-3-aminopropyl trimethoxysilan, 3-Aminopropyl-trihydroxysilan, 3-Amino propyl-methyl-diethoxysilan, N-Aminoethyl-3-aminopropyl trimethoxysilan, N-(Benzylaminoethyl)-3-aminopropyl trimethoxysilan, N-Aminoethyl-3-aminopropyl-trihydroxysilan, 3-Glycidyloxvpropyl-trimethoxysilan, 3-Mercaptopropyl trimethoxysilan, 3-Mercaptopropyl-triethoxysilan, 3- Mercaptopropyl-methyl-dimethoxysilan, 3-Mercaptopropyl trimethoxysilan, Vinyltrimethoxysilan, Vinyltriethoxysilan und Vinyl-tris(2-methoxy-ethoxy)silan. Bevorzugt werden die oben genannten aminogruppenhaltigen Silane eingesetzt.

Erfindungsgemäß wird weiterhin vorgeschlagen, daß das verwendete Polyethylen als wäßrige Dispersion eingesetzt wird. Grundsätzlich kann hierbei jedes dem Stand der Technik entsprechende, dispergierbare Polyethylen verwendet werden.

Im allgemeinen hat das verwendete Polyethylen ein zahlen mittleres Molekulargewicht M_n im Bereich von 400 bis 15 000 und ist somit vom Wachstyp. Bevorzugt wird ein Polyethylenwachs mit einem M_n im Bereich von 500 bis 10 000 und besonders bevorzugt mit einem M_n im Bereich von 1000 bis 8000 eingesetzt. Das Polyethylen kann beispielsweise ein Fischer-Tropsch-Wachs sein, es kann aber auch durch thermischen und ggf. radikalischen Abbau von höhermole kularem Polyethylen oder auch durch Polymerisation von Ethylen, entweder radikalisch oder mittels eines Über gangsmetallkatalysators, hergestellt werden.

Das Polyethylen kann in gewissem Ausmaß Verzweigungen be sitzen, die auch im Falle von Kurzkettenverzweigung durch die Mitverwendung von olefinischen Comonomeren wie Propen, Buten-(1) oder Hexen-(1) hervorgerufen sein können. In diesem Fall ist aber darauf zu achten, daß die anwendungstechnischen Eigenschaften, wie insbesondere die gute Gleitfähigkeit, nicht nennenswert geschmälert werden.

Um eine Dispersion herzustellen, die für die Glasend vergütung geeignet ist, geht man üblicherweise von anoxidiertem Polyethylen aus, welches ggf. zusätzlich verestert und/oder verseift wurde. Hiervon ist eine Vielzahl von Typen im Handel erhältlich.

Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, Copolymerisate einzusetzen, die aus mehr als 50 Mol-% Ethylen und weniger als 50 Mol-% eines polaren Monomeren aufgebaut sind, beispielsweise Ethylen-Vinylacetat-Copolymerwachse oder Copolymerisate aus Ethylen und Acrylsäure.

Eine weitere Möglichkeit zur Herstellung von dispergier fähigem Polyethylen besteht darin, Polyethylen in der Schmelze mit einem ungesättigten polaren Monomeren zu pfropfen, beispielsweise mit Maleinsäureanhydrid. Hierzu ist im allgemeinen die Zugabe eines Radikalstarters sinn voll.

Aus dem so modifizierten Polyethylen kann, ggf. nach weiterer Modifizierung, nach üblichen Methoden eine nichtionogene, anionogene oder kationogene Dispersion hergestellt werden, wobei Emulgatoren zugesetzt werden.

Die Polyethylen-Dispersion kann auch Hilfsstoffe enthalten, wie sie an sich bekannt sind. Ebenso können andere Kaltend vergütungsmittel, wie Fettsäuren, deren Ester, Esterwachse, Tenside, zum Einsatz gelangen.

Das erfindungsgemäß verwendete Beschichtungsmittel ist vorzugsweise ein verdünntes wäßriges System mit einem Festkörperanteil von 0,1-5 Gew.-%, insbesondere von 1-3 Gew.-%. Das wäßrige System kann gegebenenfalls bis zu 10 Gew.-% organische Cosolventien enthalten. Das Gewichtsverhältnis von Silan zu Polyethylen beträgt hierbei 0,05 : 1 bis 5 : 1, bevorzugt 0,1 : 1 bis 2 : 1.

Claims

1. Verfahren zur Beschichtung der Oberflächen von Hohlglas behältern im Herstellungsprozeß, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Austritts eines einer Maschine zur Herstellung von Hohlglasbehältern nachgeordneten Kühl ofens eine Beschichtung der Hohlglasbehälter mittels einer Lösung bzw. Dispersion aus Silan und Polyethylen als Be schichtungsmittel erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Schicht aus der Lösung bzw. Dispersion aus Silan und Polyethylen ein weiteres an sich bekanntes sog. Kaltendvergütungsmittel aufgebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung bzw. Dispersion aus Silan und Polyethylen zusammen mit dem an sich bekannten Kaltendvergütungsmittel auf die Oberflächen der Hohlglasbehälter aufgebracht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder einem oder mehreren der vorhergehenden, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Schicht bzw. Schichten aus der Lösung bzw. Dispersion aus Silan und Polyethylen und dem an sich bekannten Kaltend vergütungsmittel eine zusätzliche Schicht des bekannten Kaltendvergütungsmittels aufgebracht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder einem oder mehreren der vorhergehenden, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Eintritts des Kühlofens zunächst ein an sich bekanntes sog. Heißendvergütungsmittel auf die Hohlglasbehälter aufge bracht wird und danach im Bereich des Austritts des Kühlofens das Beschichtungsmittel aus der Lösung bzw. Dispersion aus Silan und Polyethylen aufgetragen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder einem oder mehreren der vorhergehenden, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete Silan die Formel
R_x ¹ Si(OR²)_4-x
besitzt mit x = 1 bis 3, wobei bedeuten
R¹ einen einwertigen organischen Rest, der entweder nur aus Kohlenstoff und Wasserstoff besteht oder auch eine funktionelle Gruppe tragen kann; als funktionelle Gruppe kommen hierbei in erster Linie Amino-, Epoxid- oder Mercaptogruppen in Frage; sowie
R² einen einwertigen organischen Rest, insbesondere eine Alkylgruppe mit 1 bis 8 C-Atomen, oder Wasserstoff.

7. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder einem oder mehreren der vorhergehenden, dadurch gekennzeichnet, daß das ver wendete Polyethylen als wäßrige Dispersion eingesetzt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder einem oder mehreren der vorhergehenden, dadurch gekennzeichnet, daß das verwen dete Beschichtungsmittel ein verdünntes wäßriges System mit einem Festkörperanteil von 0,1-5 Gew.-% ist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Festkörperanteil 1-3 Gew.-% beträgt.

10. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder einem oder mehreren der vorhergehenden, dadurch gekennzeichnet, daß das wäßrige System bis zu 10 Gew.-% organische Cosolventien enthält.

11. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder einem oder mehreren der vorhergehenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichts verhältnis von Silan zu Polyethylen 0,05 : 1 bis 5 : 1, vor zugsweise 0,1 : 1 bis 2 : 1 beträgt.