DE19960068A1

DE19960068A1 - Cold-coating process for hollow glass containers, e.g. beer bottles, involves coating with aqueous dispersions of polyurethane and polyethylene

Info

Publication number: DE19960068A1
Application number: DE1999160068
Authority: DE
Inventors: Manfred Schramm
Original assignee: BAYERISCHE FLASCHEN GLASHUETTE
Current assignee: BAYERISCHE FLASCHEN GLASHUETTE
Priority date: 1999-12-13
Filing date: 1999-12-13
Publication date: 2000-08-31
Also published as: DE10060257A1; DE10060257C2

Abstract

A process for cold-coating the surface of hollow glass containers involves coating with aqueous dispersions of polyurethane and polyethylene, or with a mixture of an aqueous dispersion of both. Independent claims are also included for cold-coated hollow glass containers with at least one coating, which comprises: (a) dried and hardened aqueous dispersions of polyurethane and polyethylene; or (b) a mixed dispersion of polyurethane and polyethylene.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kaltendvergütung der Oberfläche eines Hohlglasbehälters mit den im Oberbe griff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen sowie eine Beschichtung für die Kaltendvergütung.The invention relates to a method for cold end tempering the surface of a hollow glass container with those in the upper part handle of claim 1 specified features and a Coating for cold end tempering.

Aus der DE 198 09 033 A1 ist ein Verfahren zur Herstel lung oberflächenversiegelter Hohlglasbehälter bekannt, bei dem im Herstellungsprozeß im Bereich des Austritts des Kühlofens, der einer Maschine zur Herstellung von Hohlglasbehältern nachgeordnet ist, eine Beschichtung der Hohlglasbehälter mittels wasserbasierenden Kaltendver gütungsmittels erfolgt. Das Kaltendvergütungsmittel ent hält ein Silan, wobei auf diese erste Schicht anschlie ßend eine zweite Schicht eines wasserbasierenden Kaltend vergütungsmittels aufgebracht wird, das nachfolgende Kom ponenten enthält:
From DE 198 09 033 A1 a process for the manufacture of surface-sealed hollow glass containers is known, in which in the manufacturing process in the region of the outlet of the cooling furnace, which is arranged downstream of a machine for producing hollow glass containers, a coating of the hollow glass containers is carried out by means of water-based Kaltendver. The cold end hardening agent contains a silane, a second layer of a water-based cold end hardening agent then being applied to this first layer, which contains the following components:

- A water-based organopolysiloxane-containing composition Composition made from alkoxysilanes that have a func tional group, and alkoxysilanes selected are made of trialkoxysilanes, dialkoxysilanes and tetra alkoxysilanes, and
- a silicon-free component selected from one Wax, a partial fatty acid ester, a fatty acid and / or a surfactant.

Gemäß diesem Verfahren wird eine Polyethylen-Dispersion mit vorhydrolisierten Silanen versetzt. Dadurch entstehen wasserbasierte organopolysiloxanhaltige Lösungen, die aushärten und eine Oberflächenversiegelung gewährleisten.According to this method, a polyethylene dispersion with pre-hydrolyzed silanes. This creates water-based organopolysiloxane-containing solutions that harden and ensure surface sealing.

Als Nachteil hat sich erwiesen, daß diese Lösungen nur eine sehr begrenzte Lebensdauer aufweisen, so daß sie immer wieder frisch angesetzt werden müssen und keine größere Lagervorhaltung möglich ist. Ferner bedingt das Aufbringen im Zwei-Schichten-System einen zusätzlichen Aufheizschritt durch einen Trockenofen.A disadvantage has been found that these solutions only have a very limited lifespan, so they always have to be freshly prepared and none larger storage is possible. This also requires Apply an additional one in the two-layer system Heating step through a drying oven.

Es ist weiterhin bekannt, für die Kaltendvergütung von Hohlglasbehältnissen, z. B. Bierflaschen, Sektflaschen, Weinflaschen, modifiziertes Polyethylen in einer Disper sion auf die Hohlglasbehälter aufzusprühen. Solche Dis persionen können mit Wasser verdünnt werden (i. a. 1%), vorzugsweise in einem Verdünnungsverhältnis zwischen 0,5 : 100 und 1 : 100. Darüber hinaus können die Konzentra tionen je nach Anwendung variiert werden. Für die Verdün nung kann im Hinblick auf die kurzen Austrockenzeiten auch nicht enthärtetes Wasser (bis 20° dH) verwendet wer den. Diese wäßrige Lösung wird auf den Glasbehälter, der eine Oberflächentemperatur zwischen ca. 100°C und ca. 190°C beim Austritt aus dem Kühlofen aufweist, aufge sprüht. Eine geeignete Dispersion ist auf dem Markt unter der Bezeichnung TEGOGLAS® RP 40 erhältlich. Eine Variante LT ist darüber hinaus für Anwendungen für Flaschenkörper im niedrigen Temperaturbereich verfügbar. Die Beschich tung mit dieser Variante durch Besprühen kann auch dann noch erfolgen, wenn die Flaschen bereits auf 80°C bis 140°C abgekühlt sind. Durch das warme Glas trocknet und härtet die Beschichtung relativ schnell aus. Eine Kon trolle der Vergütungsqualität kann über die Bestimmung der Kratzfestigkeit und/oder des Gleitwinkels erfolgen.It is also known for the cold end of Hollow glass containers, e.g. B. beer bottles, champagne bottles, Wine bottles, modified polyethylene in a disper spray on the hollow glass container. Such dis persions can be diluted with water (generally 1%), preferably in a dilution ratio between 0.5: 100 and 1: 100. In addition, the concentra tion can be varied depending on the application. For the dilution may be due to the short drying times Also not softened water (up to 20 ° dH) is used the. This aqueous solution is placed on the glass container a surface temperature between approx. 100 ° C and approx. 190 ° C at the exit from the cooling furnace sprays. A suitable dispersion is on the market below the name TEGOGLAS® RP 40 available. A variant LT is also for bottle body applications available in the low temperature range. The Beschich can also be sprayed with this variant by spraying still done when the bottles are already at 80 ° C to 140 ° C have cooled. Dries through the warm glass and the coating hardens relatively quickly. A con trolls of remuneration quality can be about determining the scratch resistance and / or the sliding angle.

Es ist ferner bekannt, Urethanhybridpolymere in Disper sionsform als Lackbindemittel für Beton, Metall, Holz und Kunststoffuntergründe zu verwenden. Eine solche Disper sion ist als Polyurethan-Acrylatdispersion bekannt. Als Verdünnungsmittel wird auch hierfür Wasser eingesetzt.It is also known to displace urethane hybrid polymers sionsform as paint binder for concrete, metal, wood and Use plastic substrates. Such a disper sion is known as a polyurethane-acrylate dispersion. As Diluent is also used for this water.

Versuche mit einer Beschichtung von Hohlglasbehältern mit Urethanhybridpolymer hatten gezeigt, daß die Gleitfähig keit der Flaschen herabgesetzt wird, so daß das Laufver halten auf Sortier- und Füllbahnen negativ beeinflußt werden.Experiments with a coating of hollow glass containers with Urethane hybrid polymer had shown to be lubricious speed of the bottles is reduced so that the Laufver keep negatively influenced on sorting and filling lanes become.

Die Kaltendvergütung wird vorgenommen, um Beschädigungen an der Oberfläche des Glasgefäßes zu vermeiden. Vor allem bei schweren Flaschen (z. B. Sektflaschen) kommt es trotz Kaltendvergütung auf den Laufbändern und vereinzelt auch beim Transport der Paletten durch Erschütterungen immer wieder zu Beschädigungen, wie z. B. Kratzringen, die durch das Reiben der Flaschen aneinander oder an Trenn wänden entstehen. Grund ist die unzureichende Haftung der filmartigen Beschichtung auf der Glasoberfläche. Zudem sind die bekannten Beschichtungen relativ weich und nur bedingt kratzfest, so daß eine schnelle Abnutzung der Oberflächenbeschichtung gegeben ist.The cold end coating is made to avoid damage to avoid on the surface of the glass jar. Especially with heavy bottles (e.g. champagne bottles) it happens despite Cold end compensation on the treadmills and occasionally also when transporting the pallets due to vibrations back to damage, such as B. scratch rings, the by rubbing the bottles against each other or at parting walls arise. The reason is the insufficient liability of the film-like coating on the glass surface. In addition the known coatings are relatively soft and only conditionally scratch-resistant, so that a quick wear of the Surface coating is given.

Der Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, eine Beschichtung für Hohlglasbehälter anzugeben, die kostengünstig realisiert werden kann, hohe Kratzfestigkeit und lange Haltbarkeit aufweist. Ein wei teres Ziel ist es, eine widerstandsfähigere Beschichtung zu schaffen. The invention is based on the prior art Task based on a coating for hollow glass containers specify that can be realized inexpensively, high Has scratch resistance and long durability. A white The goal is to create a more resistant coating to accomplish.

Gelöst wird die Aufgabe durch die in den nebengeordneten Ansprüchen 1 und 2 angegebenen Verfahren. Die Anwendung der Verfahren führt zu einer Beschichtung, wie sie in den Ansprüchen 11 und 12 angegeben sind.The task is solved by the in the subordinate Claims 1 and 2 specified method. The application the process leads to a coating as shown in the Claims 11 and 12 are given.

Vorteilhafte Verfahrensschritte sind in den abhängigen Unteransprüchen 3 bis 10 angegeben.Advantageous process steps are in the dependent Subclaims 3 to 10 specified.

Im Anspruch 1 wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem in zwei Schichten - vorzugsweise unmittelbar nacheinander oder gleichzeitig - eine wäßrige Polyurethan-Dispersion und eine wäßrige Polyethylen-Dispersion auf die Oberflä che aufgesprüht werden. Die Polyurethan-Beschichtung, z. B. aus einer Polyurethan-Acrylatdispersion, fungiert da bei quasi als Gerüst-Polymer, die die Polyethylen-Be schichtung aufnimmt und an seinem Platz auf der Fla schenoberfläche festhält. Es hat sich ferner herausge stellt, daß anstelle einer Polyethylen-Dispersion auch wäßrige Polyethylen-Wachse verwendet werden können, wobei die gleichen Eigenschaften der Oberflächenversiegelung erzielt wurden.In claim 1, a method is proposed in which in two layers - preferably one after the other or at the same time - an aqueous polyurethane dispersion and an aqueous polyethylene dispersion on the surface be sprayed on. The polyurethane coating, e.g. B. from a polyurethane-acrylate dispersion, acts there in quasi as a scaffold polymer that the polyethylene Be layering and in its place on the fla holds surface. It has also emerged represents that instead of a polyethylene dispersion aqueous polyethylene waxes can be used, wherein the same properties of surface sealing were achieved.

Es hat sich darüber hinaus gezeigt, daß auch ein Gemisch aus den wäßrigen Dispersionen des Polyurethans und Poly ethylens zur gleichen vorteilhaften Kaltendvergütung führt, wenn dieses beispielsweise durch Aufsprühen auf die Oberfläche aufgebracht wird. Auch hierdurch ist ge währleistet, daß das Polyurethan als Gerüst das Poly ethylen bindet. Es entsteht so eine wesentlich kratz festere Schicht auf der Oberfläche des Hohlglasbehälters, so daß eine längere Verwendung eines Glases ohne Beschä digung der Glaswand möglich ist, was sowohl für Eingweg flaschen als auch für Mehrwegeflaschen von Vorteil ist.It has also been shown that a mixture from the aqueous dispersions of polyurethane and poly ethylene for the same advantageous cold end tempering leads, for example, by spraying the surface is applied. This is also ge ensures that the polyurethane as a framework the poly ethylene binds. This creates a substantially scratch firmer layer on the surface of the hollow glass container, so that prolonged use of a glass without damage Damage to the glass wall is possible, both for one-way use bottles as well as reusable bottles is advantageous.

Durch das Aufbringen der sehr dünnen Einzelschichten oder der Schicht aus dem Gemisch in stark verdünnter wäßriger Lösung (ca. 0,5 bis ca. 2 Gew.-%-iger Verdünnung) und die relativ hohe Temperatur des Glases beim Austritt aus dem Kühlofen wird darüber hinaus eine schnelle Aushärtung bei gleichzeitig schneller Restabkühlung der Flasche erzielt.By applying the very thin individual layers or the layer from the mixture in heavily diluted aqueous Solution (approx. 0.5 to approx. 2% by weight dilution) and the relatively high temperature of the glass when exiting the Cooling furnace will also help with rapid curing at the same time, rapid residual cooling of the bottle is achieved.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Beispielen er gänzend erläutert:The invention is based on examples he explained in full:

example 1

Dieses Beispiel gibt die Beschichtung einer Standard-Bierflasche (NRW-Flasche) mit verschiedenen An sätzen an. In verschiedenen Ansätzen werden 0, 33, 50 und 66 Gewichts % der handelsüblichen Kaltendvergütung durch ein Gemisch aus einer wasserbasierenden Polyurethan- und einer Polyethylen-Lösung ersetzt. Der Auftrag erfolgt in einer 2 Gew.-%-igen-wäßrigen Verdünnung am Ausgang des Kühlofens auf der Kühlbahn mittels handelsüblicher automatischer Sprühpistolen. Die Flaschen besitzen dabei in der Regel noch Temperaturen von ca. 90°C bis ca. 200°C. Als Polyurethan-Lösung wurde eine Polyurethan- Acrylatdispersion verwendet. Als Polyethylen-Lösung wurde eine bekannte modifizierte Polyurethan-Lösung zur Kaltendvergütung von Hohlglas verwendet.This example gives the coating one Standard beer bottle (NRW bottle) with different types start. In different approaches 0, 33, 50 and 66% by weight of the standard cold end compensation a mixture of a water-based polyurethane and a polyethylene solution. The order is placed in a 2 wt .-% aqueous dilution at the exit of the Cooling oven on the cooling track using commercially available automatic spray guns. The bottles have usually temperatures from approx. 90 ° C to approx. 200 ° C. As a polyurethane solution, a polyurethane Acrylic dispersion used. As a polyethylene solution a known modified polyurethane solution for Cold tempering of hollow glass used.

Nach der Abkühlung wurden zur Charakterisierung 20 Fla schen in einen Liniensimulatur gestellt und die Flaschen für 10 min bei 25 U/min einer Liniensimulation (LS) aus gesetzt. Dabei erfolgten Belastungen zum einen im leeren Zustand und trocken und zum anderen im mit Wasser gefüll ten Zustand und wurden während der Rotation mit Wasser besprüht. Die Innendruckfestigkeit wurde mittels eines AGR Ramp Pressure Testers festgestellt und die Höhe der Bruchursprungs gemessen. An ausgewählten Flaschen wurde vorher der Gleitwinkel bestimmt. Der allgemeine optische Eindruck im Bereich des oberen (130 mm Höhe) und unteren (20 mm Höhe) Etikettenschützes wurde auf Reibringe hin untersucht. Die nachfolgenden Tabellen zeigen die ermit telten Meßergebnisse, aus denen ersichtlich ist, daß die besten Ergebnisse erzielt werden mit einem Mischungsver hältnis von ca. 50 : 50%. After cooling, 20 fla put in a line simulation and the bottles a line simulation (LS) for 10 min at 25 rpm set. On the one hand, there were loads in empty Condition and dry and secondly filled with water state and were during the rotation with water sprayed. The internal compressive strength was determined using a AGR Ramp Pressure Testers found and the amount of Fracture origin measured. On selected bottles previously determined the glide angle. The general optical Impression in the area of the upper (130 mm height) and lower (20 mm high) label protector was on friction rings examined. The following tables show the ermit telten measurement results from which it can be seen that the best results can be achieved with a mix ver ratio of approx. 50: 50%.

Tabelle 1 Table 1

Berstdruck nach Liniensimulation und Gleitwinkel von Bier-Flaschen in Abhängigkeit von der Zusam mensetzung der Kaltendvergütung Burst pressure according to line simulation and glide angle of beer bottles depending on the composition of the cold end coating

Tabelle 2 Table 2

Häufigkeit der Bruchursprünge nach trockener Li niensimulation und Berstdruckmessung in Abhängig keit von der Zusammensetzung der Kaltendvergütung Frequency of fracture origins after dry line simulation and burst pressure measurement depending on the composition of the cold end coating

Tabelle 3 Table 3

Häufigkeit der Bruchursprünge nach nasser Linien simulation und Berstdruckmessung in Abhängigkeit von der Zusammehsetzung der Kaltendvergütung Frequency of breakage origins after wet line simulation and burst pressure measurement depending on the composition of the cold end compensation

Example 2

Angewendet wurde das Verfahren bei einer Ein wegbierflasche 330 ml, 140 g Gewicht unter Verwendung von ca. 50 Gew.-% Polyethylen-Dispersion und ca. 50 Gew.-% Polyurethan-Dispersion, die als Gemisch auf der Kühlbahn als 2 Gew.-%-ige wäßrige Verdünnung aufgesprüht wurde.The procedure was used for an on away beer bottle 330 ml, 140 g weight using approx. 50% by weight polyethylene dispersion and approx. 50% by weight Polyurethane dispersion as a mixture on the cooling track was sprayed on as a 2% by weight aqueous dilution.

Zur Charakterisierung wurden soviel Flaschen wie möglich in den Liniensimulator gestellt und die Flaschen für 10 min bei 25 U/min einer Liniensimulation (LS) ausgesetzt. Dabei erfolgte die Belastung zum einen im leeren Zustand und trocken, zum anderen wurden die Flaschen mit Wasser gefüllt und während der Rotation mit Wasser besprüht. Die Innendruckfestigkeit wurde mittels eines AGR (Ramp Pres sure Testers) festgestellt und die Höhe des Bruchursprun ges gemessen. Der allgemeine optische Eindruck im Bereich des oberen (130 mm Höhe) und unteren (20 mm Höhe) Eti kettenschutzes wurde auf Reibringe hin untersucht. Reib ringe wurden nicht festgestellt.As many bottles as possible were used for characterization placed in the line simulator and the bottles for 10 min at 25 rpm exposed to a line simulation (LS). On the one hand, the load was empty and dry, on the other hand the bottles were filled with water filled and sprayed with water during rotation. The Internal compressive strength was determined using an EGR (Ramp Pres sure testers) and the amount of the break origin total measured. The general visual impression in the area of the upper (130 mm high) and lower (20 mm high) Eti chain guard was examined for friction rings. Rub rings were not found.

Als Vergleich dienten Flaschen mit einem Zusatz von 0% Polyurethan-Disperion (reine Polyethylen-Lösung wie im Beispiel 1), die keiner Liniensimulation ausgesetzt wa ren. Die Losgrößen betrugen 20 Flaschen.Bottles with an addition of 0% served as a comparison Polyurethane dispersion (pure polyethylene solution as in Example 1) which was not exposed to a line simulation ren. The lot sizes were 20 bottles.

Die nachfolgende Tabelle zeigt den Berstdruck in Abhän gigkeit von der Art der Kaltvergütung und Linienbela stung. Auch diese Beispiel zeigt, daß eine optimale Mi schung beim Verhältnis von ca. 50 : 50 Gew.-% beträgt. The following table shows the burst pressure depending depending on the type of cold coating and line coating stung. This example also shows that an optimal Mi at a ratio of approx. 50:50% by weight.

Tabelle 4 Table 4

Berstdruck von 330 ml Einweg-Bierflaschen, 140 g in Abhängigkeit von der Art der Kaltvergütung und Linienbelastung Bursting pressure of 330 ml disposable beer bottles, 140 g depending on the type of cold coating and line load

Die Versuche haben gezeigt, daß das erfindungsgemäße Ver fahren zu einer Beschichtung führt, die wesentliche Vor teile gegenüber herkömmlichen Beschichtungen im Endvergü tungsverfahren aufweisen und daß die Substanzen preiswert und einfach zu verarbeiten sind.The experiments have shown that the Ver driving to a coating leads to the essential pre parts compared to conventional coatings in the final coating tion process and that the substances inexpensive and are easy to process.

Claims

1. A method for the cold finish of the surface of a hollow glass container by coating with a water-based cold finish, characterized by the coating with aqueous dispersions of polyurethane and polyethylene.

2. Process for the cold finish of the surface of a Hollow glass container by coating with a water based cold end coating, characterized by coating it with a mixture of aqueous dispersion of polyurethane and of polyethylene.

3. The method according to claim 2, characterized records that the mixing ratio polyurethane to Po is approximately 1: 1.

4. The method according to claim 1, 2 or 3, characterized ge indicates that the coating after exiting of the hollow glass container from the cooling furnace before further cooling or after cooling to one certain temperature occurs.

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the dispersions or their mixture on the surface of the hollow glass container is sprayed on.

6. The method according to claim 1, 4 or 5, characterized ge indicates that in a first process step a coating on the surface of the hollow glass container by means of an aqueous dispersion with polyurethane and a coating in a second process step by means of a dispersion with polyethylene, the second coating immediately after the first or takes place simultaneously with this.

7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that as a polyurethane Urethane hybrid polymer, especially a polyurethane Acrylate dispersion is used.

8. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized characterized in that the polyethylene is a modifier is polyethylene, e.g. B. polyethylene wax.

9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the dilution ver Ratio with water between approx. 0.5: 100 and approx. 3: 100 lies.

10. The method according to claim 4, characterized records that the surface temperature of the hollow glass container between approx. 80 ° C and approx. 200 ° C when applying the coating is.

11. Cold-tempered hollow glass container, thereby ge indicates that he has at least one coating from a dried and hardened aqueous dispersion sion made of polyurethane and polyethylene.

12. Cold-tempered hollow glass container, thereby ge indicates that he has at least one coating from a dispersion mixture of polyurethane and poly has ethylene.