-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Additivzusammensetzung, die Wachse mit verschiedenen Schmelzpunkten und ein Fluoratome enthaltendes Polymerpulver umfasst, sowie eine Beschichtungszusammensetzung für die Beschichtung von Getränkedosen, die die erfindungsgemäße Additivzusammensetzung umfasst. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung sowie eine Beschichtung, die durch Aushärten der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung erhältlich ist und ein Verfahren zur Beschichtung von Getränkedosen unter Verwendung der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung.
-
Getränkedosen sind neben Flaschen die wichtigste Handelsverpackung für Getränke, haben aber gegenüber den Flaschen den Vorteil, dass sie sich einfacher stapeln und transportieren lassen. Sie werden vor allem für kohlensäurehaltige Getränke wie Dosenbier und Softdrinks verwendet und können mittels Aufreißlasche geöffnet werden. Moderne Getränkedosen bestehen in der Regel aus einem einteiligen, zylindrischen Behälter aus Aluminium oder Weißbleich und einem aufgefalzten Deckel mit einer ovalen Ritzlinie und einer Metalllasche, die als eingebauter Dosenöffner fungiert und durch die die spätere Trink- und Ausgießöffnung erzeugt wird. Die Dosen werden in der Regel durch Ausschneiden passender Scheiben aus einem Aluminium- oder Weißblechband hergestellt. Aus diesen Scheiben wird durch Ziehen in einer Abstreckmaschine der zylinderförmige Korpus der späteren Dose geformt. Dieser Korpus wird von außen lackiert und bedruckt bevor in einem weiteren Arbeitsschritt die Lackierung der Innenseite erfolgt. Für die Aufnahme des im Durchmesser kleineren Deckels wird der Dosenrand in mehreren Arbeitsschritten mit Hilfe von Formwerkzeugen eingezogen, so dass sich die Dose im oberen Bereich verjüngt. Um eine sichere Verbindung der Dose mit dem Deckel zu gewährleisten, wird der Dosenrand nach außen gebogen. In einem weiteren Arbeitsschritt erfolgt eine separate Lackierung des Bodens bevor die Dose dem Abfüllbetrieb zugeführt wird, wo den gefüllten Dosen der Deckel aufgefalzt wird.
-
EP 2 599 844 A1 beschreibt eine Beschichtungszusammensetzung für einen Nahrungsmittel- oder Getränkebehälter, die ein Acryl-Latex-Material und ein funktionalisiertes Silan-Material umfasst.
-
EP 1 672 041 B1 beschreibt eine wässrige Beschichtung für Nahrungsmittelbehälter, die ein im Mittel mindestens 2 NCO-Gruppen pro Molekül enthaltendes Polyisocyanat und ein hydrophiliertes Polyesterpolyol mit im Mittel mindestens 2 reaktiven Hydroxylgruppen pro Molekül enthält.
-
US 2007/0032606 A1 offenbart eine Zusammensetzung für die Beschichtung von Nahrungsmittelbehältern, die ein filmbildendes Harz und ein Amin-terminiertes Polyamid umfasst.
-
Durch die hohe mechanische Beanspruchung während des Herstellungsprozesses der Dose sind vor allem die Anforderungen, die an die Beschichtung oder die Beschichtungszusammensetzung gestellt werden, mit denen die Außenseite der Dose beschichtet wird, sehr hoch. Zum einen muss die Beschichtung eine hohe Mobilität aufweisen, um ein schnelles und effizientes Aufbringen auf die Dose zu gewährleisten. Des Weiteren sollte sie schnell und gleichmäßig aushärten, um ein Zusammenkleben der Dosen im automatisierten Herstellungsprozess zu vermeiden und deren Mobilität zu garantieren. Weiterhin muss die Beschichtung aufgrund der mechanischen Verformungen der Dose eine hohe Flexibilität aufweisen, wodurch allerdings die Haftungseigenschaften nicht beeinträchtigt werden dürfen. Des Weiteren sollte sie eine hohe Abriebfestigkeit aufweisen und auch gegenüber hohen Temperaturen beständig sein, um Beschädigungen bei der Pasteurisation der Dose zu vermeiden. Darüber hinaus sollte die Beschichtung bedruckbar sein.
-
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Beschichtungszusammensetzung bereitzustellen, die alle der oben genannten Eigenschaften aufweist und eine effektive und ökonomische Herstellung von Getränkedosen ermöglicht, bei der insbesondere die Mobilität der Dose in der Produktionslinie nicht beeinträchtig ist.
-
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche der vorliegenden Erfindung gelöst.
-
Es wurde überraschend gefunden, dass die Zugabe einer Additivzusammensetzung, die Wachse mit unterschiedlichem Schmelzpunkt sowie ein Fluoratome enthaltendes Polymerpulver aufweist, zu einer Beschichtungszusammensetzung führt, die den oben genannten Anforderungen entspricht und sich durch eine hohe Mobilität auszeichnet.
-
Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher eine Additivzusammensetzung für eine Beschichtungszusammensetzung oder eine Beschichtung, die die folgenden Komponenten umfasst:
- i) Wachs (A) mit einem Schmelzpunkt oberhalb von 60°C;
- ii) Wachs (B) mit einem Schmelzpunkt unterhalb von 60°C; und
- iii) Fluoratome enthaltendes Polymerpulver.
-
Schmelzpunkt im Rahmen der vorliegenden Erfindung bezeichnet die Temperatur bei Normaldruck (1 bar), bei der ein Stoff oder Stoffgemisch vom festen in den flüssigen Aggregatzustand übergeht.
-
Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, eine Wachsmischung zu verwenden, bei der ein Wachs einen Schmelzpunkt oberhalb von 60°C und ein weiterer Wachs einen Schmelzpunkt unterhalb von 60°C aufweist.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform weist Wachs (A) einen Schmelzpunkt oberhalb von 60°C, vorzugsweise oberhalb von 65°C, beispielsweise in einem Bereich von 75 bis 100°C, auf. Weiterhin bevorzugt weist Wachs (A) einen oder oder mehrere Ester von langkettigen Fettsäuren, ω-Hydroxycarbonsäuren und aromatischen Carbonsäuren, wie beispielsweise Zimtsäure, auf. In einer bevorzugten Ausführungsform ist Wachs (A) Carnaubawachs.
-
Weiterhin bevorzugt ist eine Ausführungsform, in der Wachs (B) einen Schmelzpunkt unterhalb von 60°C, vorzugsweise unterhalb von 55°C, beispielsweise in einem Bereich von 30 bis 50°C, aufweist. Vorzugsweise weist Wachs (B) einen oder mehrere Komponenten ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus langkettige Ester, Diester, Hydroxyester sowie Sterole auf. In einer bevorzugten Ausführungsform ist Wachs (B) Lanolinwachs.
-
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, dass die Schmelzpunkte von Wachs A und Wachs B wenigstens eine Differenz von 5°, bevorzugt wenigstens 10°C, insbesondere 15°C, beispielsweise 20°C oder 25°C aufweisen.
-
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung weist neben den beiden Wachsen (A) und (B) ein Fluoratome enthaltendes Polymerpulver auf.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Fluoratome enthaltende Polymerpulver Polytetrafluorethylen (PTFE) oder besteht im Wesentlichen aus PTFE. Vorzugsweise weist das Polytetrafluorethylen-Pulver eine Dichte in einem Bereich von 1,9 bis 2,5 g/cm3, bestimmt bei 23°C gemäß ASTM-D2320, auf.
-
In einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform weist das Fluoratom enthaltende Polymerpulver einen Schmelzpunkt in einem Bereich von 250 bis 400°C, vorzugsweise von 300 bis 380°C, auf.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Additivzusammensetzung Carbaubawachs, Lanolin und Polytetrafluorethylen(PTFE)-Pulver.
-
Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Komponenten der Additivzusammensetzung in einem bestimmten Gewichtsverhältnis zueinander vorliegen. Auf diese Weise kann ein reibungsloser Herstellungsprozess der Getränkedosen erzielt werden, bei denen die Dosen eine hohe Mobilität in der Produktionsline aufweisen.
-
Daher ist eine Ausführungsform bevorzugt, in der das Gewichtsverhältnis von Wachs (A) zu Wachs (B) in der Additivzusammensetzung in einem Bereich von 1:1 bis 1:5, vorzugsweise in einem Bereich von 1:2 bis 1:4 liegt.
-
Weiterhin bevorzugt ist eine Ausführungsform, in der das Gewichtsverhältnis von Wachs (A) zu dem Fluoratome enthaltenden Polymerpulver in der Additivzusammensetzung in einem Bereich von 1:1 bis 1:3, vorzugsweise in einem Bereich von 1:1,5 bis 1:2,5 liegt.
-
Ebenfalls bevorzugt ist eine Ausführungsform, in der das Gewichtsverhältnis von Wachs (B) zu dem Fluoratome enthaltenden Polymerpulver in der Additivzusammensetzung in einem Bereich von 1:0,4 bis 1:2, vorzugsweise in einem Bereich von 1:0,6 bis 1:1,2 liegt.
-
Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, in der das Gewichtsverhältnis von Wachs (A) zu Wachs (B) in der Additivzusammensetzung ein einem Bereich von 1:1 bis 1:5, das Gewichtsverhältnis von Wachs (A) zu dem Fluoratome enthaltenden Polymerpulver in einem Bereich von 1:1 bis 1:3 und das Gewichtsverhältnis von Wachs (B) zu dem Fluoratome enthaltenden Polymerpulver in einem Bereich von 1:0,4 bis 1:2 liegt. Auf diese Weise kann eine hohe Mobilität der Getränkedose in der Produktionslinie sowie ein gleichmäßiges Auftragen der Beschichtungszusammensetzung, in der die Additivzusammensetzung enthalten ist, und ein qualitativ hochwertiges Bedrucken der Dose erzielt werden.
-
Die erfindungsgemäße Additivzusammensetzung ist besonders als Zusatz von Beschichtungszusammensetzungen geeignet, die neben der Additivzusammensetzung bevorzugt weitere Komponenten, wie Bindemittel und Vernetzer aufweisen, die eine schnelle Verarbeitung der Beschichtungszusammensetzung und ein gleichmäßiges Aushärten derselben ermöglichen.
-
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher eine Beschichtungszusammensetzung, insbesondere für Getränkedosen, die die erfindungsgemäße Additivzusammensetzung umfasst.
-
Speziell bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung, die folgendes umfasst:
- a) optional acrylierter Polyester;
- b) optional Epoxidharz;
- c) Additivzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung;
- d) optional einen Katalysator; und
- e) optional ein Lösungsmittel oder ein Lösungsmittelgemisch.
-
Mit Hilfe der entsprechenden Gewichtsverhältnisse der Komponenten der Beschichtungszusammensetzung lässt sich die Reaktionsgeschwindigkeit der Beschichtungszusammensetzung gezielt steuern. Vorzugsweise sind die Gewichtsverhältnisse so gewählt, dass eine optimale Abstimmung zwischen dem Auftragen der Beschichtungszusammensetzung und deren Aushärten erzielt wird.
-
Folglich ist eine Ausführungsform bevorzugt, in der die Beschichtungszusammensetzung folgendes umfasst:
- a) 10 bis 32 Gew.-% acrylierter Polyester;
- b) 3 bis 20 Gew.-% Epoxidharz;
- c) 0,5 bis 6 Gew.-% Additivzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung;
- d) optional einen Katalysator; und
- e) optional ein Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch,
wobei sich die Gewichtsangaben jeweils auf das Gesamtgewicht der Beschichtungszusammensetzung beziehen.
-
Die erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung kann weiterhin zusätzliche Komponenten enthalten, die die Applikation der Beschichtungszusammensetzung erleichtern sowie ihre Haftung auf dem Dosenkörper verbessern. So kann die Beschichtungszusammensetzung beispielsweise Benetzungsadditive und/oder ein Lösungsmittel enthalten.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung die folgenden Komponenten:
- a) acrylierter Polyester;
- b) Epoxidharz;
- c) Additivzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung;
- d) Katalysator;
- e) Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch;
- f) Melaminharz;
- g) Benetzungsadditiv;
- h) epoxidiertes Alkydharz; und
- i) optional Antiabsatzmittel.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung ein oder mehrere Benetzungsadditive, vorzugsweise in einer Menge von 0,01 bis 1,5 Gew.-%, bevorzugt von 0,03 bis 1,0 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Beschichtungszusammensetzung. Dabei ist das Benetzungsadditiv vorzugsweise ein Polyacrylat, beispielsweise ein Polyacrylat, wie unter der Bezeichnung Additol XW 395 (Cytec Surface Specialities SA/NV, Belgien) oder der Bezeichnung Resiflow FL2 (Worlée-Chemie GmbH, Deutschland) im Handel erhältlich ist.
-
Geeignete Antiabsatzmittel für den Einsatz in der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung sind Kieselsäuren.
-
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform umfasst die Beschichtungszusammensetzung ein oder mehrere Melaminharze, vorzugsweise in eine Menge von 1 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise von 2 bis 8 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Beschichtungszusammensetzung.
-
Weiterhin ist eine Ausführungsform bevorzugt, in der das Lösungsmittel vorzugsweise ein hochsiedendes Lösungsmittel ist, insbesondere solche mit einem Siedepunkt bei 1 bar oberhalb von 100°C, speziell oberhalb von 130°C oder oberhalb von 170°C. Bevorzugt liegt der Siedepunkt der Lösungsmittel unterhalb von 200°C. Weiter bevorzugt ist das Lösungsmittel ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus bei 25°C flüssige Ester, Ketone, Alkohole, Glykole, dibasische Ester und Aromaten, insbesondere Butyldiglykolacetat, Ethanol, Methylisobutylketon, Isopropanol, Isoglykol, Butyldiglykol, 1,2,4-Trimethylbenzol, Mesitylen, Xylol, Propylbenzol, Isopropylbenzol und Isopropanol. Besonders bevorzugt ist das Lösungsmittel ausgewählt aus der Gruppe der Aromaten, die unter dem Handelsnamen Solvesso, wie Solvesso 100 und Solvesso 200, beispielsweise von der Firma F. B. Silbermann GmbH & Co KG, Gablingen, Deutschland, kommerziell erhältlich sind.
-
Die Menge an Lösungsmittel sollte vorzugsweise so gewählt sein, dass eine gleichmäßige Applikation der Beschichtungszusammensetzung unter Prozessbedingungen möglich ist, ohne dass das Trocknen der Beschichtungszusammensetzung nach dem Aufbringen auf den Dosenkörper zu lange dauert oder zu hohe Temperaturen erfordert, was den Herstellungsprozess behindern würde.
-
Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn einige der Komponenten der Beschichtungszusammensetzung, beispielsweise die Wachse (A) und/oder (B) in Form von Dispersionen verarbeitet werden.
-
Daher ist eine Ausführungsform bevorzugt, in der die Beschichtungszusammensetzung einen Feststoffgehalt von 35 bis 60%, vorzugsweise 40 bis 55%, bezogen auf die Beschichtungszusammensetzung, aufweist.
-
Vorzugsweise umfasst die erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung einen Katalysator. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Katalysator um eine Säure, die ihre Aktivität erst bei einer Temperatur in einem Bereich von 80 bis 90°C entfaltet. Auf diese Weise ist es möglich die Lagerstabilität der Beschichtungszusammensetzung zu verlängern. Der Katalysator ist vorzugsweise ausgewählt aus Säuren, insbesondere Sulfonsäuren, speziell aromatischen Säuren, wie Sulfonsäuren, beispielsweise p-Tuluolsulfonsäure.
-
Das Aushärten der Beschichtungszusammensetzung erfolgt vorzugsweise thermisch, besonders bevorzugt bei einer Temperatur von 150 bis 250°C, vorzugsweise 180 bis 220°C.
-
Die erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung ist besonders für die Beschichtung von Metallbehältern geeignet. Daher ist eine Ausführungsform bevorzugt, in der die Beschichtungszusammensetzung für die Beschichtung von Behältern auf Metallbasis, insbesondere Weißblech und Aluminium verwendet wird.
-
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung, bei dem die Beschichtungszusammensetzung durch Mischen der einzelnen Komponenten erhalten wird. Vorzugsweise erfolgt die Zugabe der Komponenten sukzessive unter Rühren bei Raumtemperatur (20°C).
-
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Beschichtung, die durch Aushärten der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung erhalten wird. Das Aushärten der Beschichtungszusammensetzung erfolgt vorzugsweise thermisch, vorzugsweise bei einer Temperatur in einem Bereich von 150 bis 250°C, vorzugsweise 180 bis 220°C.
-
Die erfindungsgemäße Beschichtung ist vor allem für die Beschichtung von Behältern auf Metallbasis geeignet. Daher ist eine Ausführungsform bevorzugt, in der sich die Beschichtung dadurch auszeichnet, dass mit ihr Behälter auf Metallbasis, insbesondere Getränkedosen beschichtet werden.
-
Die Methoden, mit denen Getränkedosen beschichtet werden, sind vor allem dadurch geprägt, dass eine hohe Anzahl an Dosen in kurzer Zeit unter vollautomatischen Bedingungen gefertigt wird. Dabei ist besonders wichtig, dass die Beschichtung, mit der die Dosen versehen werden, schnell trocknet und gleichmäßig aushärtet, um ein Aneinanderkleben der Dosen in der Produktionslinie zu verhindern. Weiterhin muss die Beschichtung die formgebenden Verfahren sowie die Pasteurisierung, denen die Dosen unterworfen werden, ohne Beschädigung überstehen. Es wurde überraschend gefunden, dass alle diese Anforderungen bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung erfüllt werden.
-
Daher ist ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Beschichtung von Lebensmittelbehältern unter Verwendung der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung. Dabei wird die Beschichtungszusammensetzung vorzugsweise durch Aufwalzen auf der Außenseite des Dosenrohlings aufgebracht und getrocknet. Vorzugsweise erhält die Dose durch weitere Formgebungsverfahren ihre gewünschte Form, insbesondere mittels die-spin-spin-Verfahren.
-
Die vorliegende Erfindung soll anhand des folgenden Beispiels näher erläutert werden, das jedoch nicht als Einschränkung des Erfindungsgedanken zu verstehen ist.
-
Beispiel:
-
Eine beispielhafte Zusammensetzung der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung ist in Tabelle 1 angegeben, wobei die Mengenangaben als Gewichtsprozent zu verstehen sind, die sich jeweils auf das Gesamtgewicht der Beschichtungszusammensetzung beziehen.
| | Komponente | Menge [Gew.-%] |
| 1 | Hexamethoxymethylmelaminharz | 4,4 |
| 2 | Epoxidharz | 12,0 |
| 3 | acrylierter Polyester | 19,5 |
| 4 | PTFE-Pulver | 0,48 |
| 5 | Lanolin | 0,56 |
| 6 | Carnauba-Wachs | 0,2 |
| 7 | Polyester | 8,5 |
| 8 | epoxidiertes Alkydharz | 2,1 |
| 9 | p-Toluolsulfonsäure | 0,15 |
| 10 | Lösungsmittel | ad 100 |
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- EP 2599844 A1 [0003]
- EP 1672041 B1 [0004]
- US 2007/0032606 A1 [0005]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-