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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein Zusammensetzungen für Sauerstoffbarrierenauskleidungen
für Kunststoffverschlüsse und
insbesondere homogene Auskleidungszusammensetzungen, welche im Wesentlichen
transparent sind, eine effektive Barriere gegenüber Sauerstoffeintritt in die
Behälter darstellen
und gute Entdrillungseigenschaften und Haftfestigkeit für den Kunststoffverschluss
bereitstellen.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Verschlüsse zur
Verwendung in Nahrungsmittel- und Getränkebehältern umfassen eine Verschlusshülle, welche
ausgebildet ist aus Metall, Kunststoff oder sowohl Metall als auch
Kunststoff und typischerweise mit einer Auskleidung auf der Innenoberfläche des
Verschlusshüllenendelements
bereitgestellt werden. Die Auskleidung soll eine hermetische Abdichtung
zwischen dem Verschlusselement und der Behälteröffnung bereitstellen.
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Dennoch
kann Sauerstoff die Verschlusshülle
durchdringen oder in die Räume
zwischen der Verschlusshülle
und dem Behälter
eintreten. Sauerstoff kann einen negativen Einfluss auf Getränke und
Nahrungsmittelprodukte aufweisen, welche in einem Behälter gelagert
werden, da eine kleine Menge Sauerstoff den Geschmack des Getränks oder
des Nahrungsmittelprodukts beeinflussen kann oder zum Verderben
des Produkts führen
kann. Entsprechend ist es wünschenswert,
dass die Auskleidungen aus einem Material hergestellt sind oder
ein Material umfassen, welches eine Barriere für Sauerstoff darstellt. Im
Stand der Technik werden Anstrengungen beschrieben, eine Auskleidung
bereitzustellen, bei welcher es sich um eine effektive Barriere
gegenüber Oxidation
des Nahrungsmittels oder des Getränks, welches in einem Behälter gelagert
wird, handelt.
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Zusätzlich zu
den vielen Eigenschaften, welche für eine Auskleidung erforderlich
sind (nachstehend diskutiert), kann es auch wünschenswert sein, eine Auskleidung
bereitzustellen, welche im Wesentlichen transparent ist, so dass
ein Aufdruck auf der Innenoberfläche
des Verschlussendelements vom Verbraucher wahrgenommen werden kann. „Klare" Auskleidungen sind
insbesondere bei verkaufsfördernder
Werbung wünschenswert,
bei welcher eine Nachricht für
den Verbraucher auf die Innenoberfläche des Verschlussendelements
aufgedruckt ist.
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US-Patent Nr. 5,955,163 von
White offenbart eine Dichtung für
Verschlüsse,
welche im Rahmen von Getränkebehältern verwendet
wird. Die Dichtung ist ausgebildet aus einem thermoplastischen Material,
welches beispielsweise ein hydriertes Copolymer aus Styrol und konjugiertem
Dien oder einem funktionalisierten Derivat davon und ein gummiartiges
Polymer umfasst, wie beispielsweise Butylgummi, welches gemäß diesem
Patent einen Eintritt von Sauerstoff oder flüchtigen Gerüchen verhindert. Die Dichtung
wird mit Metallkronkorken verwendet. Das Patent offenbart nicht,
ob die Auskleidung klar ist oder nicht.
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Die
US-Patentanmeldung mit der Seriennummer Nr. 09/638,240 offenbart
eine Kunststoffzusammensetzung mit verbesserten Sauerstoffbarriereneigenschaften.
Die Auskleidungszusammensetzung ist ein Gemisch aus einem thermoplastischen Elastomer,
zu welchem ausgewählte
Mengen Polyisobutylen und Polybutylen zugegeben werden. Gleitmittel,
wie beispielsweise mikrokristallines Wachs, können der Zusammensetzung ebenfalls
zugegeben werden. Die resultierende Auskleidung stellt gute Barriereneigenschaften
bereit, ist aber nicht klar (d. h. transparent).
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Es
wäre daher
wünschenswert,
eine Auskleidung bereitzustellen, welche als Sauerstoffbarriere wirkt
und welche in Verbindung mit wiederverschließbaren Kunststoffverschlüssen verwendet
werden kann. Es wäre
auch wünschenswert,
eine Auskleidung mit Sauerstoffbarriereneigenschaften bereitzustellen,
welche im Wesentlichen transparent ist, so dass ein Aufdruck auf
der Unterseite des Endelements des Verschlusses sichtbar und klar
ist.
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Zusätzlich zur
Bereitstellung einer transparenten Auskleidung, welche auch als
Barriere gegen Sauerstoff wirkt, sollten Auskleidungen zur Verwendung
in Verschlüssen
für Nahrungsmittel-
oder Getränkebehälter andere
Eigenschaften aufweisen. Beispielsweise müssen die Auskleidungszusammensetzungen
und die Kunststoffzusammensetzungen, welche für derartige Auskleidungen verwendet
werden, eine hervorragende Haftfestigkeit an die Innenoberfläche des
Verschlusses aufweisen, vorzugsweise ohne die Verwendung eines getrennten
Klebemittels.
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Die
Dichtung, welche durch die Auskleidung bereitgestellt wird, sollte
auch nicht so ausgestaltet sein, dass es für den Durchschnittsverbraucher schwierig
ist, den Behälter
zu öffnen.
Entsprechend muss die Auskleidung gute "Entdrillungs-" ("torque removal") eigenschaften aufweisen,
um eine leichte Entfernung (z. B. durch Abschrauben) der Kappe zu ermöglichen,
ohne überschüssige Kraft
anwenden zu müssen.
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Die
Auskleidung sollte auch aus einer Zusammensetzung hergestellt sein,
welche einfach zu verarbeiten ist. Einige Weichmacher auf Grundlage von Öl, wie beispielsweise
Mineralöl,
wurden in Auskleidungszusammensetzungen eingebracht, um die Verarbeitungsfähigkeit
der Zusammensetzung zu verbessern. Unter bestimmten Umständen sind
jedoch extrahierbare Verbindungen aus Weichmachern bekannt, welche
aus der Auskleidungszusammensetzung zum gelagerten Nahrungsmittelprodukt wandern.
Es wäre
deshalb wünschenswert,
eine Auskleidung bereitzustellen, welche einfach zu verarbeiten
ist, aber (1) den Geschmack des gelagerten Nahrungsmittelprodukts
nicht beeinflusst und (2) im Wesentlichen geruchlos ist.
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Es
wäre auch
wünschenswert,
eine Auskleidung bereitzustellen, welche leicht zu dünnen Auskleidungen
durch bekannte Techniken geformt werden kann, wie beispielsweise
Spritzgießen
und Kaltstanzformen, und welche andererseits leicht in den Verschluss
eingebracht werden kann.
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Eine
bekannte Herausforderung, welche sich den Fachleuten auf dem Gebiet
der Kunststoffverkleidungen stellt, ist die, dass die Zugabe und/oder
Entfernung von bestimmten Verbindungen oder Anpassungen hinsichtlich
ihrer relativen Mengen (um bestimmte ihrer Eigenschaften zu verbessern,
wie beispielsweise die Verarbeitungsfähigkeit) zu einer Verschlechterung
anderer Eigenschaften führen
können, wie
beispielsweise der Barriereneigenschaft, der Entdrillung und der
Klarheit der Auskleidung. Es wäre deshalb
wünschenswert,
eine Auskleidung bereitzustellen, welche auf einfache Art und Weise
zu verarbeiten ist ohne die anderen wünschenswerten Eigenschaften,
welche vorausstehend identifiziert wurden, zu verschlechtern. Das
Dokument
WO 0214171 offenbart
Verschlusskappenauskleidungen mit Sauerstoffbarriereneigenschaften.
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Die
Kunststoffzusammensetzung der vorliegenden Erfindung und Auskleidungen,
welche aus solchen Kunststoffzusammensetzungen hergestellt sind,
erfüllen
wenigstens alle der vorausstehend beschriebenen Aufgaben.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Kunststoffzusammensetzungen
des vorausstehend beschriebenen Typs weisen hervorragende Sauerstoffbarriereneigenschaften
auf und sind deshalb als Verschlüsse
für Nahrungsmittel-
oder Getränkebehälter nützlich.
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Unter
einem Aspekt ist die vorliegende Erfindung auf eine Verschlusskappenauskleidungszusammensetzung
gerichtet, umfassend ein Gemisch aus 40–75 Gew.-% von einer oder mehreren
Verbindungen auf Butylbasis, 25–60
Gew.-% von einem Polypropylenhomopolymer und einem Polypropylencopolymer,
wobei das Verhältnis
von Homopolymer zu Copolymer zwischen 40:60 und 60:40 ist, und 1–17 Gew.-%
von zwei oder mehreren schmiermittelartigen Additiven.
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Unter
einem anderen Aspekt ist die vorliegende Erfindung auf einen Behälterverschluss
gerichtet, umfassend eine Kunststoffhülle mit einem Endelement und
einer eingebauten Randleiste, welche sich am Umfang der Randleiste
nach unten erstreckt. Das Endelement weist eine Innenoberfläche auf
und umfasst eine im Wesentlichen sauerstoffundurchlässige Auskleidung,
welche an wenigstens einem Teil der Innenoberfläche anhaftet. Die Auskleidung
ist hergestellt aus einer Zusammensetzung, welche ein Gemisch einer
ausgewählten
Menge einer Butylkautschukkomponente, einer Polyolefinkomponente
und zwei oder mehreren schmiermittelartigen Additiven ist.
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Unter
einem weiteren Aspekt sind die Auskleidungen im Wesentlichen transparent.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
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1 ist
eine seitliche Ansicht eines Kunststoffverschlusses der Art, welche
in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
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2 ist
eine Querschnittsansicht eines Behälterverschlusses mit einer
Auskleidung, welche eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt, anhaftend an der Innenoberfläche des
Verschlusses;
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3 ist
eine Draufsicht auf die Innenoberfläche eines Verschlusses mit
der Auskleidung von 2, anhaftend an der Innenoberfläche des
Verschlusses;
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4 ist
eine Querschnittsansicht des Verschlusses gemäß 1 mit der
im Wesentlichen transparenten Auskleidung, wobei es sich um eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung handelt, anhaftend an der Innenoberfläche des
Verschlussendelements.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die
Kunststoffzusammensetzung der vorliegenden Erfindung wird nun im
Zusammenhang mit ihrer bevorzugten Verwendung beschrieben, nämlich als
Auskleidung für
einen Kunststoffverschluss eines Nahrungsmittels- oder Getränkebehälters. Es
wird aber anerkannt, dass die Kunststoffzusammensetzung der vorliegenden
Erfindung nicht auf eine derartige Verwendung beschränkt ist.
Die Kunststoffzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann in einer
beliebigen anderen Applikation verwendet werden, in welcher beispielsweise
ein im Wesentlichen transparentes Material mit Sauerstoffbarriereneigenschaften
gewünscht
ist und/oder in welcher ein Material erwünscht ist, welches eine hervorragende
Haftfestigkeit an einem Kunststoffträger aufweist.
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Bezugnehmend
auf die Figuren zeigt 1 einen Behälter 10 mit einem
Verschluss 12, befestigt über dem offenen Eingang des
Behälters 10.
Der Verschluss 12 umfasst eine Hülle, welche allgemein durch
die Referenznummer 14 bezeichnet ist. Die Hülle 14 umfasst
ein Endelement 16 und eine Leiste 18. In der bildlich
dargestellten Ausführungsform
umfasst der Verschluss 12 ferner ein Sicherheitsband 20,
integral ausgebildet mit und befestigt an der Basis der Leiste durch
mehrere zerbrechliche Brücken 21. Der
Verschluss 12 kann typischerweise hergestellt werden, beispielsweise
durch Spritzgießen,
aus einer thermoplastischen Zusammensetzung wie beispielsweise einem
Polyolefin, umfassend, aber nicht beschränkt auf, Polypropylen. Der
Verschluss 12 kann auch hergestellt werden aus Polyethylen
oder einem Gemisch von Polyethylen und Polypropylen.
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Wie
am besten in 2 gesehen werden kann, verschließt die Hülle 14 den Öffnungseingang des
Behälters 10,
definiert durch die Endenausführung 24.
Wie in 2 ferner gezeigt ist, umfasst die Verschlusshülle 14 eine
Auskleidung 28, welche an der Innenoberfläche von
Hülle 14 anhaftet.
Die Auskleidung 28 kann in Form einer runden Scheibe oder eines
Kissens vorliegen, welche/welches im Wesentlichen die gesamte Innenoberfläche des
Endelements von Hülle 14 bedeckt
(3 und 4). Alternativ kann die Auskleidung 14 in
Form eines Rings vorliegen, welcher nur den ringförmigen Umfang
der Innenoberfläche
der Hülle
bedeckt, wie es in der US-Patentanmeldung mit der Seriennr. 09/638,240 gezeigt
ist. In jedem Fall sollte die Auskleidung 28 mit der Endenausführung der
Behälterwände in Kontakt stehen,
um eine hermetische Abdichtung zwischen der Verschlusshülle 14 und
der Öffnung
bereitzustellen und somit ein Einströmen von Sauerstoff aus der Außenumgebung
in das Behälterinnere
beschränken.
In einer bevorzugten Ausführungsform,
welche bildlich in 4 gezeigt ist, ist die Auskleidung 14 im Wesentlichen
transparent, so dass ein Aufdruck auf der Innenoberfläche des
Endelements 16 leicht lesbar und klar ist.
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In
einer Ausführungsform
kann die Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung ein Gemisch aus
ausgewählten
Mengen an einem oder mehreren Gummis auf Butylbasis sein, einem
oder mehreren Polyolefinen und zwei oder mehreren schmiermittelartigen
Additiven.
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In Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung macht ein/machen synthetische(r)
Gummi(s) auf Butylbasis vorzugsweise den Hauptteil (in Teilen, gewichtsbezogen)
der Mischungszusammensetzung aus. In einer Ausführungsform macht der Gummi
auf Butylbasis zwischen 40–75
Gew.-% der Zusammensetzungsmischung aus. Vorzugsweise macht der Gummi
auf Butylbasis 55–65
Gew.-% des Zusammensetzungsgemischs aus. Die Gummikomponente auf
Butylbasis des Gemischs kann eine einzelne Gummiverbindung auf Butylbasis
sein. Stärker
bevorzugt kann die Gummikomponente auf Butylbasis der Zusammensetzung
jedoch zwei oder mehrere Gummis auf Butylbasis umfassen und/oder
selbst ein Gemisch von zwei oder mehreren Gummis auf Butylbasis
sein.
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In
einem nicht beschränkenden
Beispiel kann die Gummikomponente auf Butlybasis eine ausgewählte Menge
an Polyisobutylen umfassen. In einer bevorzugten Ausführungsform
kann das Polyisobutylen mit einem zweiten Gummi auf Butylbasis vermischt
sein. Beispielsweise kann in einer bevorzugten Ausführungsform
Polyisobutylen vorgemischt werden oder kombiniert werden mit einem
zweiten Gummi auf Butylbasis, bei welchem es sich selbst um ein
Gemisch aus Polyisobutylen und einem anderen synthetischen Gummi
auf Butylbasis oder einem Copolymer von Polyisobutylen handelt.
Ein Beispiel für ein
geeignetes Polyisobutylen ist erhältlich von Exxon Mobil unter
dem Namen Vistanex® MM-Polyisobutylen, Güteklasse L-100. Andere mögliche Polyisobutylene
können
Vistanex®,
Güteklasse
L-80 und L-120 umfassen.
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Ein
Beispiel für
den zweiten Butylkautschuk (der mit Polyisobutylen vermischt wird)
umfasst die Güteklassen,
welche bekannt sind als Exxon® Butyl, Güteklasse
L-268. Diese Exxon® Butylgummis, welche vorausstehend
beschrieben sind, sind Copolymere von Isobutylen und Isopren. Geeignete
Butylgummis sind auch von der Bayer Corporation erhältlich.
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Es
wurde herausgefunden, dass die Kombination von zwei getrennten Gummis
auf Butylbasis (des vorausstehend beschriebenen Typs) zu einer Dichtung
oder einer Auskleidung führen,
welche viele der gewünschten
Eigenschaften für
eine Dichtung oder eine Auskleidung bereitstellen. Beispielsweise ist
Polyisobutylen des vorausstehend beschriebenen Typs vorzugsweise
aufgrund seiner guten Barriereneigenschaften umfasst. Polyisobutylen
stellt auch gute Haftfestigkeitseigenschaften bereit, insbesondere
gegenüber
Polypropylenhüllen,
welche üblicherweise
in der Verschlussindustrie verwendet werden. Es wurde herausgefunden,
dass eine Kombination des Polyisobutylens mit einer ausgewählten Menge
einer zweiten Butylkautschukverbindung des vorausstehend beschriebenen
Gemischs die Fließfähigkeit
des Gemischs verbessert, was wiederum die Verarbeitungsfähigkeit
der Zusammensetzung erhöht.
Darüber
hinaus führt
die Kombination einer ausgewählten
Menge des Polyisobutylens mit einer zweiten Gummiverbindung auf
Butylbasis zu einer verringerten Druckverformung. Das bedeutet,
dass das Auskleidungsmaterial besser zurückfedern kann, wenn es gegen
die Innenseite des Endelements des Verschlusses gedrückt wird,
wodurch eine dichtere hermetische Abdichtung bereitgestellt wird.
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Deshalb
ist ein Gemisch aus zwei oder mehreren Butylgummis bevorzugt. Obwohl
viele verschiedene Kombinationen und Verhältnisse von Polyisobutylen
und einer zweiten Gummiverbindung auf Butylbasis möglich sind,
ist ein Verhältnis
von Polyisobutylen zur zweiten Gummiverbindung auf Butylbasis von
zwischen 20:80 und 80:20 wünschenswert. Stärker bevorzugt
kann das Verhältnis
von Polyisobutylen zu der zweiten Gummiverbindung auf Butylbasis
zwischen 40:60 und 60:40 sein.
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In Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung umfasst das Zusammensetzungsgemisch auch
eine polyolefinische Komponente. Polyolefin wird zu den vorausstehend
beschriebenen Butylgummis zugegeben, um die Haftfestigkeit der Auskleidung
an der Hülle
des Verschlusses zu verbessern und um die Klarheit der Auskleidung
zu verbessern. Wenn die Hülle
Polypropylen ist, umfasst das Gemisch der vorliegenden Erfindung
vorzugsweise eine ausgewählte
Menge eines Polypropylenhomopolymers und -copolymers. Wenn die Hülle Polyethylen ist,
kann ein Polyethylenhomopolymer oder -copolymer bevorzugt sein.
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Das
Polyolefin des Gemischs ist ein Gemisch aus zwei oder mehreren Polyolefinen.
Wenn die Verschlusshülle
beispielsweise aus Polypropylen hergestellt ist, kann die Polyolefinkomponente
der Zusammensetzung ein Copolymer von Polypropylen sein. In der
Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung ist ein statistisches
oder ataktisches Copolymer von Polypropylen bevorzugt. Das statistische Copolymer
kann ein Copolymer von Polypropylen und Polyethylen sein. Ein Beispiel
für ein
bevorzugtes statistisches Copolymer von Polypropylen und Polyethylen
ist ein statistisches Copolymer, welches von Atofina unter der Produktbezeichung
PP 7825 erhältlich
ist.
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Die
Zusammensetzung kann ein zweites Polyolefin mit dem statistischen
Polypropylencopolymer umfassen. In einer Ausführungsform kann dies ein anderes
Polypropylen sein. Alternativ und in Abhängigkeit von der Anwendung
kann das Polyolefin ein Polybutylen, Polyethylen oder ein anderes
niederes Polyolefin sein. Homopolymere von Polypropylen mit einem
hohen Schmelzfluss, wie beispielsweise 100 g/10 min und darüber sind
bevorzugt. Hochschmelzflusshomopolymere von Polypropylen sind aus
verschiedenen Quellen erhältlich.
Ein besonders geeignetes Polypropylenhomopolymer ist erhältlich von Atofina
unter dem Produktcode PP 3960.
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In
einer Ausführungsform
kann das Polypropylenhomopolymer kombiniert werden mit einer ausgewählten Menge
eines statistischen Copolymers von Propylen und einem anderen Olefin.
Wie vorausstehend beschrieben, kann das statistische Copolymer ein
Copolymer von Polypropylen und Polyethylen sein.
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Eine
Kombination des statistischen Copolymers von Polypropylen und Polyethylen
mit dem Polypropylenhomopolymer stellt eine Auskleidung mit einer
verbesserten Klarheit bereit im Vergleich mit einem Gemisch, in
welchem das Polypropylenhomopolymer kombiniert ist mit einem Polyolefincopolymer,
welches kein statistisches Copolymer ist, wie beispielsweise ein
isotaktisches und ein syndiotaktisches Copolymer. Darüber hinaus
stellt ein Gemisch des statistischen Copolymers und des Polypropylenhomopolymers
ein Gemisch bereit, welches gute Fließeigenschaften aufweist. Dies
verbessert die Verarbeitung der Zusammensetzung und führt zu einem
Gemisch, welches nicht zu steif ist und noch einen ausreichenden
Grad an Härte
und Dichtungseigenschaften zur Verwendung als Verschlusskappenauskleidung
umfasst. Ein Verhältnis
von 60:40 zu 40:60 statistisches Copolymer zu Homopolymer ist bevorzugt.
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Zusätzlich zur
Butylgummikomponente und der polyolefinischen Komponente, welche
vorausstehend beschrieben sind, umfasst die vorliegende Erfindung
zusätzliche
Additive in kleineren Mengen, welche dem Gemisch zugegeben werden
können. Der
Einschluss dieser zusätzlichen
Additive, welche im allgemeinen in die Kategorie Schmiermittel fallen, zum
großen
Teil, stellt eine Kunststoffzusammensetzung bereit, welche hervorragende
Entdrillungseigenschaften aufweist. Wie vorausstehend angegeben,
darf, obwohl die Auskleidung, welche in einem Verschluss verwendet
wird, eine hervorragende Abdichtung bereitstellen sollte, die Abdichtung
der Auskleidung mit dem Ende des Behälters nicht so gestaltet sein,
dass es für
den Durchschnittsverbraucher schwierig ist, den Behälter zu öffnen. Entsprechend muss
die Auskleidung gute Entdrillungsigenschaften aufweisen, um eine
leichte Entfernung zu ermöglichen.
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In Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung werden schmiermittelartige Additive
zur Zusammensetzung zugegeben, um die Entdrillung zu verbessern.
Obwohl in der Vergangenheit schmiermittelartige Additive, wie beispielsweise
bestimmte Wachse als Gleitmittel zu Kunststoffzusammensetzungen
zugegeben wurden, welche für
Auskleidungen verwendet wurden, kann zuviel eines bestimmten schmiermittelartigen
Additivs andere Eigenschaften negativ beeinflussen, welche für die Funktion
der Auskleidung wichtig sind. Beispielsweise kann, wenn zuviel eines
Gleitmittels, wie beispielsweise mikrokristallines Wachs, in dem
Gemisch enthalten ist, die Haftfestigkeit der Zusammensetzung auf
der Innenoberfläche
des Endelements verschlechtert sein.
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Es
wurde herausgefunden, dass ein Gemisch oder eine Kombination aus
zwei, drei oder mehreren schmiermittelartigen Additiven in den bevorzugten
Mengen die Entdrillungseigenschaften verbessern kann und die Verarbeitung
verbessern kann, ohne andere Eigenschaften der Auskleidung, wie
beispielsweise Barriereneigenschaften und die Klarheit zu verschlechtern.
Die Kombination von schmiermittelartigen Additiven übersteigt
vorzugsweise nicht 17% (Gew.-%) der Gesamtzusammensetzung. Die einzelnen
Schmiermitteladditive, welche in der vorliegenden Zusammensetzung
verwendet werden, sollten 10 Gew.-% nicht überschreiten und vorzugsweise
nicht 5 Gew.-% der Zusammensetzung überschreiten (basierend auf
den Gesamtgewichtsteilen der Butylgummikomponente, der polyolefinischen
Komponente und der schmiermittelartigen Additive). Schmiermittelartige
Additive, welche umfasst sein können,
sind Wachse, insbesondere mikrokristalline Wachse, Silikone, bestimmte
Amide und bestimmte Weichmacher wie beispielsweise Monoglyceride.
In einer Ausführungsform
ist die schmiermittelartige Additivkomponente ein Gemisch aus mehreren
dieser schmiermittelartigen Additive.
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In
einer Ausführungsform
umfasst das Schmiermittel ausgewählte
Mengen an Silikon, Fettamiden, Wachsen und gesättigten Monoglyceriden. Silikone,
welche zur Verwendung in der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung
geeignet sind, sind beispielsweise von Dow Corning unter dem Namen
DC200 erhältlich.
Wachse und insbesondere mikrokristalline Wachse, welche zur Verwendung
in der vorliegenden Erfindung geeignet sind, sind ebenfalls von
verschiedenen Quellen erhältlich.
Ein Beispiel für ein
bevorzugtes mikrokristallines Wachs ist von Honeywell unter der
Produktbezeichnung OK6080 erhältlich.
Fettamide sind ebenfalls aus verschiedenen Quellen erhältlich.
Das Fettamid Erucamid ist von Croda unter dem Namen Incroslip C
erhältlich.
Andere geeignete Erucamide umfassen Chemamid E, erhältlich von
Crompton Corporation, und Crodamid E, ebenfalls erhältlich von
Croda. Abschließend
sind die gesättigten
Monoglyceride ebenfalls aus mehreren Quellen erhältlich. Ein bestimmtes gesättigtes
Monoglycerid, wobei es sich um einen essigsäurehydrierten Ester von Monoglycerid
handelt, abgeleitet aus dem Kokosnussöl, ist erhältlich von Danisco, unter der
Bezeichnung Acetem 95CO.
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In
einer Ausführungsform
kann die Zusammensetzung effektive Mengen an mikrokristallinem Wachs
und einem Fettamid wie beispielsweise Erucamid enthalten. Vorzugsweise
kann die Zusammensetzung jedoch zusätzlich zu diesen zwei schmiermittelartigen
Additiven ferner eine effektive Menge eines anderen schmiermittelartigen
Additivs umfassen, wie beispielsweise Silikon. Sogar noch stärker bevorzugt
umfasst die Zusammensetzung ferner eine effektive Menge eines gesättigten
Monoglycerids.
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Die
vorausstehend beschriebenen Verbindungen können hinsichtlich Mengen und
Anteilen so kombiniert werden, dass die Kunststoffzusammensetzung,
wenn sie zu einer Auskleidung für
einen Verschluss ausgebildet wird, hervorragende Sauerstoffbarriereneigenschaften,
Entdrillungseigenschaften, Haftfestigkeit an die polymere Hülle bereitstellt, leicht
zu verarbeiten ist und im Wesentlichen transparent ist, um es einem
Verbraucher zu ermöglichen,
einen Aufdruck auf der Innenseite des Endelements zu lesen. Deshalb
kann in einer besonderen Ausführungsform
die Kunststoffzusammensetzung zwischen 20–60 Gewichtsteile Polyisobutylen,
20–60 Gewichtsteile
eines anderen Butylgummis, wobei es sich vorzugsweise um ein Copolymer
von Polyisobutylen und Isopren handelt, 5–20 Gewichtsteile eines Homopolymers
von Polypropylen, 5–20
Gewichtsteile eines statistischen Copolymers von Polypropylen und
Polyethylen, 1–19
Gewichtsteile eines Gemischs oder einer Kombination aus zwei, drei
oder mehreren schmiermittelartigen Additiven, wie vorausstehend beschrieben,
umfassen. In einem besonderem Beispiel umfasst die Schmiermittelkomponente
zwei oder mehr von 1–10
Gewichtsteile eines mikrokristallinen Wachses, 1–10 Gewichtsteile eines Fettamids, 1–10 Gewichtsteile
eines Silikons und 1–10
Gewichtsteile eines gesättigten
Monoglycerids. Stärker bevorzugt
umfasst die Zusammensetzung alle vier der vorausstehend beschriebenen
schmiermittelartigen Additive, wobei die maximale Menge eines jeden der
schmiermittelartigen Additive 5 Gewichtsteile der Zusammensetzung
nicht übersteigt
(bezogen auf die Gesamtgewichtsteile der Butylgummikomponenten, der
polyolefinischen Komponente und der schmiermittelartigen Additive).
Deshalb kann in einer Ausführungsform
die Zusammensetzung 1,0–5,0
Gewichtsteile mikrokristallines Wachs, 0,7–5,0 Gewichtsteile des Fettamids,
0,5–4,0
Gewichtsteile eines Silikons und 1,0–5,0 Gewichtsteile eines gesättigten
Monoglycerids umfassen.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
umfasst die Zusammensetzung 35 Gewichtsteile des Polyisobutylens,
40 Gewichtsteile einer Butylgummiverbindung des vorausstehend beschriebenen
Typs, 12 Gewichtsteile eines Polypropylenhomopolymers, 13 Gewichtsteile
eines statistischen Copolymers von Propylen und Ethylen, 4 Gewichtsteile
eines mikrokristallinen Wachses, 5 Gewichtsteile eines Fettamids
wie beispielsweise Erucamid, zwischen 2,5 und 4 Gewichtsteile eines
Silikons und 4 Gewichtsteile eines gesättigten Monoglycerids.
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Abschließend können, falls
gewünscht,
zusätzliche
Mittel wie beispielsweise färbende
Mittel oder tönende
Mittel oder Farbstoffe zugegeben werden, um die transparente Auskleidungszusammensetzung
mit einer gewünschten
Farbe oder einer gewünschten
Tönung
bereitzustellen.
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Die
relativen Anteile und bevorzugten Mengen, welche vorausstehend beschrieben
sind, stellen eine Kunststoffzusammensetzung bereit, welche zu einer
effektiven Auskleidung für
einen Kunststoffverschluss mit den vorausstehend beschriebenen Eigenschaften
verarbeitet werden kann. Während
Anpassungen an die vorausstehend beschriebenen Anteile möglich sind,
wurde herausgefunden, dass die Mengen an Komponenten, welche signifikant
außerhalb
der vorausstehend beschriebenen Bereiche liegen, zu einer Auskleidung
mit schlechteren Eigenschaften im Vergleich zu Auskleidungen führen, welche
die Komponenten in den vorausstehend beschriebenen Anteilen enthalten.
Beispielsweise kann zu viel Polyisobutylen zu einem Gemisch führen, welches
zu weich und zu viskos ist, und in der Folge schwerer zu verarbeiten
ist. Andererseits kann eine zu niedrige Menge an Polyisobutylen
die Sauerstoffbarriereneigenschaften der Auskleidung verringern.
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Zu
viel an statistischem Copolymer, zum Ausschluss des Homopolymers
von Polypropylen führt
zu einer Zusammensetzung, welche unzureichende Fließeigenschaften
aufweist und deshalb schwerer zu verarbeiten und zu einer Auskleidung
zu formen ist. Eine Dichtung oder eine Auskleidung, welche nicht
einfach in die gewünschte
Form auf dem Endelement des Verschlusses gepresst werden kann, kann
die Dichtungsfähigkeit
der Verschlusskappe des Behälters
verschlechtern.
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Signifikante
Abweichungen von den bevorzugten Mengen der schmiermittelartigen
Additive können
die Eigenschaften der Auskleidung ebenfalls beeinflussen. Auskleidungen,
welche in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, umfassend die
bevorzugten schmiermittelartigen Additive in ihren bevorzugten effektiven
Mengen, stellen eine verbesserte Entdrillung ohne eine Verschlechterung
anderer Eigenschaften, wie beispielsweise Haftfähigkeitseigenschaften, Barriereeigenschaften
und Klarheitseigenschaften bereit. In einem Beispiel, wiesen Verschlüsse (43
mm) mit Auskleidungen der vorliegenden Erfindung, umfassend die vier
schmiermittelartigen Additive, welche vorausstehend beschrieben
sind, typischerweise Entdrillungsmesswerte von weniger als 30 Zoll/lbs
auf, bei Kaltlagertemperaturen (38°F) und durchschnittlichen Messwerten
von weniger als 25 Zoll/lbs bei Raumtemperatur unter Verwendung
von Standardentdrillungsmessausrüstung,
wie beispielsweise einem Electronic Torque Tester, geliefert von
Secure Pak, Inc.
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In Übereinstimmung
mit dem Verfahren zur Herstellung der Kunststoffzusammensetzung
können die
vorausstehend beschriebenen Verbindungen wie folgt kombiniert werden.
In einer Ausführungsform werden
die ausgewählten
Mengen an Polyisobutylen und anderen Butylgummis zuerst kombiniert
und in einem Standardmischer des Banburytyps für etwa 1 Minute gemischt. Die
ausgewählten
Mengen der polyolefinischen Verbindungen werden als nächstes zugegeben,
wobei die Wärme
aus der Reibung beim Mischen die Polyolefine dazu bringt, zu schmelzen und
sich zu vermischen. Abschließend
werden dann die schmiermittelartigen Additive zugegeben, entweder
einzeln oder als ein vorkombiniertes Gemisch. Die gesamte Mischung
wird anschließend
in Pellets extruiert, welche gestanzt werden in die Innenoberfläche der
Verschlussendelements, wobei Verfahren verwendet werden, welche
dem Fachmann bekannt sind.
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Die
Auskleidungen der vorliegenden Zusammensetzung, welche zu Scheiben
oder Kissen ausgebildet worden sind, weisen eine Stärke von 0,005–0,1 Zoll
auf. Typischerweise ist die Dicke von solchen Auskleidungsscheiben
oder Kissen 0,012 Zoll, außer
dass, wie in 2 gesehen werden kann, die Dicke
der Auskleidung in der Nähe
oder entlang des ringförmigen
Umfangs der Auskleidung größer sein
kann, wo sie mit dem Abschlusselement des Behälters in Kontakt steht. Beispielsweise
kann in einer Ausführungsform
die Dicke der Auskleidung nahe oder entlang des ringförmigen Umfangs
0,01 bis 0,05 Zoll sein und stärker
bevorzugt 0,0275–0,039
Zoll. Eine derartige hinzugefügte
Stärke
stellt zusätzliches Barrierematerial
an der Stelle bereit, an der es am Wahrscheinlichsten ist, dass
Sauerstoffeintritt stattfindet, nämlich zwischen der Verschlussleiste
und dem Behälter.
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Auskleidungen
der vorliegenden Erfindung zeigen gute bis hervorragende Sauerstoffbarriereneigenschaften
und sind insbesondere für
Auskleidungen für
Nahrungsmittel- und Getränkebehälter nützlich.
Beispielsweise weisen unter Verwendung einer Apparatur zur Messung
von Sauerstoffpermeabilität, Modell
Ox-Tran2/61, erhältlich
von MOCON®,
Minneapolis, Minnesota, Verschlüsse
mit Auskleidungen der vorliegenden Erfindung eine Sauerstoffeintrittsrate
von typischerweise weniger als .0125 cc/Packung/Tag unter normalen
Atmosphärenbedingungen
(und bezogen auf einen 43 mm-Verschluss) auf. Tatsächlich beschränken Verschlüsse mit
Auskleidungen der vorliegenden Erfindung die Sauerstoffeintrittsrate
typischerweise auf .011 cc/Packung/Tag bei normalen Atmosphärenbedingungen
(und bezogen auf einen 43 mm-Verschluss). (In Kürze: die Ausrüstung des
oben beschriebenen Typs misst den Sauerstoffeintritt durch Einführen von
Stickstoffgas in ein Gefäß, welcher
mit einem ausgekleideten Verschluss versiegelt ist. Das Stickstoffgas
spült jeglichen
Sauerstoff, der innerhalb des geschlossenen Gefäßes vorliegen könnte weg,
aufgrund des Eintritts durch den Verschluss. Das Stickstoffgas tritt
aus dem Gefäß durch
einen Auslass aus und die Menge an eingefangenem Sauerstoff wird als
ein elektronisches Signal aufgenommen und beschrieben als Kubikzentimeter
(cc) an Sauerstoff, welche in eine Packung (Behälter mit Verschluss mit Auskleidung)
an einem Tag eintreten. Der Messwert wird anschließend angepasst,
um die Barriereneigenschaften des Behälters oder des Gefäßes zu berücksichtigen,
um einen präziseren
Messwerts des Sauerstoffeintritts durch den ausgekleideten Verschluss
zu ergeben.)
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Zusammensetzungen
der vorliegenden Erfindung umfassen gute Reißfestigkeitseigenschaften, Dehnungseigenschaften,
Härtegradeigenschaften und
eine relative Dichte, welche die Zusammensetzung zur Verwendung
als Auskleidung geeignet machen. In einer bevorzugten Ausführungsform
kann die Zusammensetzung eine Reißfestigkeit von etwa 300 psi
aufweisen, eine Dehnung von 500, eine Shore-Härte von 65 Shore A und eine
relative Dichte von 0,092.
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Die
vorliegende Erfindung ist im Zusammenhang mit ihren bevorzugten
Ausführungsformen
beschrieben worden. Es ist für
den Fachmann aber offensichtlich, dass Modifikationen und Variationen
davon durchgeführt
werden können,
ohne vom Gedanken und Bereich dieser Erfindung abzuweichen. Entsprechend
ist diese Erfindung durch den Bereich der angefügten Ansprüche auszulegen.