DE19912794A1 - BADGE-freie Dosenbeschichtung - Google Patents
BADGE-freie DosenbeschichtungInfo
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Abstract
Eine beispielhafte erfindungsgemäße Beschichtung, die als eine Innenbeschichtung für Metalldosen verwendbar ist, umfaßt (a) ein Polyesterharz, (b) ein Resolharz und (c) ein Lösungsmittel, wobei die Beschichtung im wesentlichen frei von Bisphenol-A-Diglycidyl-Ether und Bisphenol-F-Diglycidyl-Ether (z. B. "BADGE"- oder "BADGE-Typ"-Komponenten) und vorzugsweise ebenfalls im wesentlichen frei von Polyvinylchlorid ist.
Description
Metallbehälter zur Aufnahme von Lebensmitteln und Getränken
weisen im allgemeinen eine Beschichtung oder mehrere Beschich
tungen auf, um den Kontakt zwischen dem eingefüllten Produkt und
dem Metall zu verhindern. Dies geschieht, um die Korrosion des
Metalls durch das Produkt und jegliche nachteilige Einwirkungen
auf die Qualität des Produkts zu verhindern oder zu minimieren.
Zur Herstellung von Behältern dieses Typs wie Stahl- oder Zinn
dosen, werden Metallbahnen verwendet, die vor ihrer Formung (wie
für dreiteilige Dosenherstellung) oder Deformation (wie für
Tiefziehverfahren) mit geeigneten Beschichtungszusammensetzungen
beschichtet werden. Zur Herstellung von Dosen für Lebensmittel
und Getränke werden Beschichtungen benötigt, die extrem flexibel
sind und ein geringes Maß an Toxizität aufweisen.
Beschichtungen des Epoxy-Phenol-Typs wurden als Lacke auf Me
talldosenmaterial (z. B. für dreiteilige Dosen) aufgetragen und
zur Lieferung von Beschichtungen mit guter Beständigkeit gegen
über aggressiven eingefüllten Produkten, guten mechanischen
Eigenschaften und guter Metallhaftung gebacken. Allerdings ent
halten viele dieser Verbindungen 2,2'-Bis(4-hydroxyphenyl)pro
pan-bis(2,3-epoxypropyl)-ether (oder dessen Homologe), auch
bekannt als Bisphenol-A-Diglycidyl-Ether oder "BADGE" (Bisphe
nol-A-Di-Glycidyl-Ether).
Eine erfindungsgemäße Aufgabe ist es, eine neue Dosenbeschich
tung zu liefern, die im wesentlichen frei von BADGE (und Kom
ponenten vom BADGE-Typ) ist. BADGE-enthaltende Formulierungen
werden in einigen Staaten nicht zur Verwendung bei der Verpac
kung von Lebensmitteln freigegeben. Zur Zeit erhältliche Be
schichtungen vom Polyester-Typ, wie mit Harzen vom Amino-Typ
oder Isocyanat-Typ vernetzte, werden an der Außenseite von drei
teiligen Dosen verwendet, halten jedoch nicht der Verarbeitung
in Kontakt mit Lebensmitteln stand, oder erfüllen Lebensmittel
gesetze nicht, und liefern daher noch keine alternative Be
schichtungsformulierung. Angesichts der vorgenannten Nachteile
des Standes der Technik, wird eine neue Dosenbeschichtung benö
tigt, die im wesentlichen BADGE-frei (und ebenso PVC-frei) ist.
Zur Überwindung der Nachteile des Standes der Technik, liefert
die vorliegende Erfindung eine Beschichtung für bahnförmige
Metallsubstrate wie Metalldosen oder Metalldosenmaterial, die im
wesentlichen BADGE-frei ist.
Eine weitere erfindungsgemäße Aufgabe ist es, eine Beschichtung
zu liefern, die im wesentlichen frei von Polyvinylchlorid (PVC)
ist.
Eine weitere erfindungsgemäße Aufgabe ist es, Metalldosenbe
schichtungen zu liefern, die geeignete Flexibilität aufweisen
und sicher sind, wenn sie in Kontakt mit Lebensmitteln verarbei
tet werden. Die Beschichtungen sollten sowohl für dreiteilige
Dosen, als auch für tiefgezogene Metalldosen geeignet sein.
Eine beispielhafte erfindungsgemäße Beschichtung umfaßt (a) ein
Polyesterharz (20-50 Gew.-%), (b) ein Resolharz (1-15 Gew.-%) und
(c) eine Lösungsmittel-Komponente (35-79 Gew.-%), wobei alle
Gewichtsprozent-Angaben auf Basis des Gesamtgewichts der Be
schichtung sind, die Beschichtung im wesentlichen frei von Bis
phenol-A-Diglycidyl-Ether und Bisphenol-F-Diglycidyl-Ether (z. B.
"BADGE"- oder "BADGE-Typ"-Komponenten) und vorzugsweise auch im
wesentlichen frei von Polyvinylchlorid sind. In weiter bevorzug
ten Ausführungsformen umfaßt die Beschichtung ein Schmiermittel
(0,1-2 Gew.-%) und Säurekatalysator (0-2 Gew.-%).
Weitere erfindungsgemäße Vorteile und Merkmale werden nachfol
gend diskutiert.
Alle hier gelieferten Gewichtsprozent-Angaben sind auf Basis des
Gesamtgewichts der Beschichtungszusammensetzung einschließlich
Lösungsmittel.
Wie oben zusammengefaßt, umfassen beispielhafte erfindungsgemäße
Beschichtungszusammensetzungen: (a) ein Polyesterharz in einer
Menge von 20-50 Gew.-%, (b) ein Resolharz in einer Menge von
1-15 Gew.-%, das ein Kondensationsprodukt umfaßt, welches aus einem
Phenol oder dessen Homologen und Formaldehyd hergestellt ist,
sowie (c) ein Lösungsmittel in einer Menge von 35-79 Gew.-%,
wobei alle Gewichtsprozent-Angaben auf Basis des Gesamtgewichts
der Beschichtung sind, und die Beschichtungszusammensetzungen im
wesentlichen frei von Bisphenol-A-Diglycidyl-Ether ("BADGE") und
Bisphenol-F-Diglycidyl-Ether (eine "BADGE-Typ"-Komponente) sind.
Der Ausdruck "im wesentlichen frei", wie er im Zusammenhang
dieser Anmeldung verwendet wird, bedeutet, daß die erfindungs
gemäßen Beschichtungszusammensetzungen keine BADGE-, BADGE-Typ-
Komponente oder PVC enthalten, oder zumindest nicht mehr als
eine minimale Menge dieser Komponenten, z. B. weniger als
0,001 Gesamt-Gew.-%.
Eine beispielhafte erfindungsgemäße Polyesterharz-Komponente
umfaßt (a) Trimethylolpropan in einer Menge von 0,1-10 Gew.-%,
bevorzugter 1-7 Gew.-%; Neopentylglycol in einer Menge von 15-30 Gew.-%,
bevorzugter 20-25 Gew.-%; mindestens ein anderes Polyol
(z. B. Ethylenglycol, Propylenglycol) in einer Menge von 5-20 Gew.-%,
bevorzugter 10-15 Gew.-%; Phthalsäure (einschließlich Iso-
und Terephthalsäure) in einer Menge von 20-60 Gew.-%, bevorzugter
20-25 Gew.-%; sowie Adipinsäure in einer Menge von 10-35 Gew.-%
und bevorzugter 15-20 Gew.-%. Es wird vermutet, daß ein kommer
ziell erhältliches Polyesterharz, erhältlich von DSM-Resins,
Zwolle, Niederlande, unter dem Handelsnamen URALAC XP 8481 SN
zur Verwendung als Polyesterharz-Komponente (a) in der vorlie
genden Erfindung geeignet ist.
Die Resolharz-Komponente (b) kann als ein Kondensationsharz
gekennzeichnet werden, daß aus einem Phenol oder Phenol-Homolo
gen (Phenol, Butylphenol, Kresol, Xylenol, Bisphenol-A) und
Formaldehyd hergestellt ist. Vorzugsweise umfaßt das Resolharz
Bisphenol-A, Butylphenol, Xylenol oder eine Mischung derselben
sowie Formaldehyd. Für zur erfindungsgemäßen Verwendung geeignet
gehaltene, kommerziell erhältliche Resolharze sind von Vianova
Resins, Deutschland, unter dem Handelsnamen PHENODUR PR 401 und
von der Deutschen Shell Chemie, Deutschland, unter dem Handels
namen EPICURE DX 200 erhältlich.
Die Harze können in einem Lösungsmittel oder einer Lösungsmit
telmischung solvatisiert werden, beispielsweise in n-Butanol
und/oder Butylcellosolve® oder anderen für Dosenbeschichtungen
verwendeten konventionellen Lösungsmitteln. Das Harz kann mit
einem Alkohol (z. B. Butanol) verethert werden und in dem Lö
sungsmittel oder der Lösungsmittelmischung solvatisiert werden.
Andere zur Solvatisierung des Polyesters und der Resolharze
verwendbare, bekannte Lösungsmittel schließen aromatische Koh
lenwasserstoffe (z. B. Aromatic 100 oder Aromatic 150), Glycol
ether/Glycoletheracetat (z. B. Methoxypropanol-Butylcellosolve®-
Acetat, Methoxypropylacetat), Alkohole (z. B. Isobutanol, Diace
ton-Alkohol), Ketone (z. B. Methylisobutylketon, Isphoron) oder
Ester ein (z. B. Butylacetat, zweiwertige Ester). In anderen bei
spielhaften erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzungen
werden mindestens zwei verschiedene Lösungsmittel verwendet, die
vorzugsweise unterschiedliche Siedebereiche aufweisen.
Vorzugsweise umfaßt die Beschichtungszusammensetzung ferner ein
Schmiermittel, das in einer in Lösungsmittel dispergierten fe
sten Form vorliegt. Das Schmiermittel kann in der Beschichtungs
zusammensetzung in einer Menge von 0,1-2 Gew.-%, bevorzugter
0,1-1 Gew.-% vorliegen. Beispielhafte Schmiermittel können Polyethy
len (PE), Polypropylen (PP), PTFE, Lanolin, Karnaubawachs und
Petrolatum umfassen. Vorzugsweise umfaßt das Schmiermittel PE,
PP oder PTFE oder eine Mischung derselben.
Bevorzugte Beschichtungszusammensetzungen umfassen auch minde
stens einen Katalysator, vorzugsweise einen sauren Katalysator
wie Sulfonsäure (z. B. Paratuluol-Sulfonsäure und Dodecylbenzol
sulfonsäure), Phosphorsäure und Phosphorsäureester (z. B. Phos
phorsäure-Monobutylester) in einer Menge von 0,05-2,0 Gew.-%,
bevorzugter in einer Menge von 0,05-1,0 Gew.-%.
Daher umfaßt eine bevorzugte erfindungsgemäße Beschichtungszu
sammensetzung Polyesterharz (fest) (20-50 Gew.-%), Resolharz
(fest) (1-15 Gew.-%), ein Schmiermittel (fest) (0,1-2 Gew.-%),
einen sauren Katalysator (0-2 Gew.-%) und ein Lösungsmittel
(35-79 Gew.-%), wobei alle Prozentangaben auf Basis des Gesamtge
wichts der Beschichtungszusammensetzung sind.
Die Beschichtung kann z. B. durch Walzenbeschichtung oder Sprüh
beschichtung auf ein Metallsubstrat oder eine Metallplatte für
eine Dose aufgebracht werden, oder sie kann durch diese Mittel
auf eine geformte Dose aufgebracht werden. Die bevorzugte Auf
bringung erfolgt durch Walzenbeschichtung auf das flache Metall
vor Bildung der Dose. Bevorzugte Gewichte der Beschichtungs
schicht sind 2-15 g/m2 und bevorzugter 3-8 g/m2. Nach Aufbringung
sollte die Beschichtung bei 180°C-210°C, bevorzugter bei
190°C-205°C 6-20 Minuten, bevorzugter 8-13 Minuten gehärtet werden.
Eine beispielhafte erfindungsgemäße Dosenbeschichtungszusammen
setzung kann wie folgt hergestellt und aufgetragen werden. Eine
Beschichtungscharge kann wie folgt unter Verwendung eines Mi
schers hergestellt werden, der die folgenden Komponenten in eine
genügend homogene Zusammensetzung mischen kann. Das Polyester
harz, das Trimethylolpropan, Neopentylglycol sowie andere vorher
beschriebene Polyole umfaßt, wird vorzugsweise zuerst in einer
Menge von 40-85 Gew.-% und bevorzugter 69-80 Gew.-% (auf Basis des
Gesamtgewichts der Beschichtungszusammensetzung) in den Mischer
gegeben. Das Polyesterharz war URALAC XP 8481 SN (von DSM Re
sins), das in einer Lösungsmittelmischung solvatisiert wurde,
die SOLVESSO 150 und Butylcellosolve® umfaßte (wobei die Lösu
ngsmittel in einem Gewichtsverhältnis von 4 : 1 verwendet wurden).
SOLVESSO 150 - aromatisches Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel ist
von Exxon Chemical erhältlich und es wird vermutet, daß es einen
Siedebereich von 186-210°C aufweist. Butylcellosolve ist eben
falls als Butylglycol bekannt (z. B. Ethylenglycol-Monobutylet
her).
Wenn einmal das Polyesterharz in den Mischer eingebracht worden
ist, können die anderen Komponenten somit anschließend während
des Mischens wie folgt eingebracht werden:
Beispielhafte, erfindungsgemäß verwendbare Schmiermittel sind
PFTE (Polytetrafluorethylen), das mit Polyethylenwachs modifi
ziert, feinstgemahlen wurde (z. B. besonders fein), und sind
erhältlich von Lanco Wax unter der Bezeichnung "TF 1780 EF".
Ebenfalls erhältlich von Lanco Wax ist ein Polyethylen/Polypro
pylen-Schmiermittel unter der Bezeichnung "PP 1350 FF", das auch
erfindungsgemäß geeignet ist. Das in fester Form vorliegende
Schmiermittel sollte mit einem geeigneten Lösungsmittel oder mit
geeigneten Lösungsmitteln wie SOLVESSO 100 (ein Lösungsmittel
auf Kohlenwasserstoff-Basis von Exxon) und Butylcellosolve® in
geeigneten Mengen gemischt werden, um Agglomerisierung des
Schmiermittels in der Mischung zu verhindern.
Sobald eine homogene Mischung der Beschichtungskomponenten er
halten ist, kann sie beispielsweise auf Dosenmaterial aus Stahl
oder Aluminium beschichtet werden und bei etwa 200°C vorzugs
weise 12-15 Minuten gebacken werden. Somit wird eine BADGE-freie
Beschichtung erhalten.
Die vorgehende Beschreibung wurde nur zur Illustrierung gelie
fert und soll die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen darge
stellt ist, nicht einschränken.
Claims (16)
1. Beschichtungszusammensetzung für in einen Behälter formbares
Metall, die:
- a) ein Polyesterharz in einer Menge von 20-50 Gew.-%,
- b) ein Resolharz in einer Menge von 1-15 Gew.-%, das ein Kon densationsprodukt umfaßt, welches aus einem Phenol oder dessen Homologen sowie Formaldehyd hergestellt ist, und
- c) eine Lösungsmittelkomponente in einer Menge von 35-79 Gew.-% umfaßt, wobei alle vorstehenden Gewichtsprozente auf Basis des Gesamtgewichts der Beschichtungszusammen setzung sind, und
2. Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, die weiterhin
mindestens ein Schmiermittel umfaßt.
3. Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 2, bei dem das
Schmiermittel Polyethylen, Polypropylen, Polytetrafluorethy
len oder eine Mischung derselben umfaßt.
4. Beschichtungszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1-3,
bei der das Polyesterharz Trimethylolpropan in einer Menge
von 0,1-10 Gew.-%, Neopentylglycol in einer Menge von
15-30 Gew.-%, mindestens ein anderes Polyol in einer Menge von
5-20 Gew.-%, eine Phthalsäure in einer Menge von 20-60 Gew.-% sowie
Adipinsäure in einer Menge von 10-35 Gew.-% umfaßt.
5. Beschichtungszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1-4,
bei der das Resolharz ein Kondensationsprodukt ist, das aus
Phenol, Butylphenol, Kresol, Xylenol, Bisphenol-A oder einer
Mischung derselben hergestellt ist.
6. Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 5, bei der das
Resolharz Bisphenol-A, Butylphenol und Xylenol oder eine
Mischung derselben umfaßt.
7. Beschichtungszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1-6,
bei der das Lösungsmittel einen aromatischen Kohlenwasser
stoff, ein Glycolether/Glycoletheracetat, n-Butanol, einen
aromatischen Kohlenwasserstoff, ein Glycolether/Glycolether
acetat, einen Alkohol, einen Ester oder eine Mischung der
selben umfaßt.
8. Beschichtungszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1-7,
die ein in einem Lösungsmittel dispergiertes Polyesterharz
(20-50 Gew.-%), ein in einem Lösungsmittel gelöstes Resolharz
(1-15 Gew.-%), ein in mindestens einem Lösungsmittel disper
giertes Schmiermittel in fester Form (0,1-2 Gew.-%), einen
sauren Katalysator (0-2 Gew.-%) umfaßt, und das Lösungsmittel
oder die Lösungsmittel geeignet sind, um die Harze und das
Schmiermittel zu solvatisieren, wobei alle Prozent-Angaben
auf Basis des Gesamtgewichts der Beschichtungszusammenset
zung sind.
9. Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 8, bei der der
Polyester und das Resolharz unter Verwendung von mindestens
zwei verschiedenen Lösungsmitteln kombiniert sind.
10. Beschichtungszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1-9,
bei der die Beschichtung auf einem Metallsubstrat beschich
tet ist.
11. Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, bei der das
Polyesterharz Trimethylolpropan und Neopentylglycol umfaßt,
das Resolharz ein Kondensationsharz umfaßt, das aus einem
Phenol oder Phenol-Homologen sowie Formaldehyd hergestellt
ist, mindestens ein Schmiermittel Polyethylen, Polypropylen,
PTFE, Lanolin, Karnaubawachs, Petrolatum, oder eine Mischung
derselben umfaßt, sowie mindestens zwei verschiedene Lö
sungsmittel.
12. Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 11, bei der min
destens eines der zwei verschiedenen Lösungsmittel ein Lö
sungsmittel vom aromatischen Kohlenwasserstoff-Typ umfaßt.
13. Beschichtungszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1-12,
bei der die Zusammensetzung mindestens zwei verschiedene Lö
sungsmittel mit unterschiedlichen Siedebereichen umfaßt.
14. Beschichtetes Metallsubstrat, umfassend eine Metallbahn mit
der Beschichtungszusammensetzung gemäß einem der Ansprüche
1-13.
15. Beschichteter Dosenkörper mit der Beschichtungszusammenset
zung gemäß einem der Ansprüche 1-13.
16. Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, die weiterhin
mindestens einen Katalysator umfaßt.
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