IT8050452A1 - Copolimeri di esteri epossidici idrosolubili e rivestimento interno di contenitori metallici per bevande ed alimenti. - Google Patents

Copolimeri di esteri epossidici idrosolubili e rivestimento interno di contenitori metallici per bevande ed alimenti. Download PDF

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Description

DESCRIZIONE
a corredo ai una .domanda di Brevetto per Invenzione avente, per titolo:
?Copolimeri di esteri epossidici idrosolubili e rive.stimento interno di contenitori metallici per be vande ed alimenti ?
RIASSUNTO
Copolimero di un estere epossidico, dispersibile in acqua con l'ausilio di una ammina, even tualmente ammoniaca, .ottenuto esterificando un poli epossido che ha.una.equivalenza 1.,S-epossidica supe riore .ad .1,0 ed un peso molecolare, da 350.ad 8000. con.almeno, lo 0 ,5 del peso.,del copolimero, di un mono estere di un alcool monovalente saturo con un._ acido .bicarbossilico .monoetilenicamente insaturo resistente.,alla omopolimerizzazione .Questo estere poliepossidico ?.copolirnerizzato.,con.una.quantit? . dal 15 al 70% di.monomeri.monoetilenici, rispetto al .peso del .copolimero,questi monomeri monoetilenici.in eludendo un monomero a .funzionalit? cariossilica .che .fornisce un numero di acidit?,da .20 .a. 150_ne l copolimero .
la presente invenzione si riferisce a co polimeri di esteri epossidici solubili in acqua che sono adatti per il rivestimento interno di conten tori-metallici ove la buona resistenza alla rimoz !ne-mediante acqua calda e le buone caratteristiche organolettiche sono importanti specialmente quando si confezionano birra.e bevande. Sono anche previsti [altri usi-che riguardano la parte esterna di un con--tenitore metallico.
Per.diversi scopi sono state .usate com-.posizioni di rivestimento in soluzione -acquosa, ma ? stato, difficile ottenere la.buona resistenza alla -rimozione mediante acqua calda e le buone caratteri- . stiche di odore e di sapore che sono importanti.per_ permettere l'applicazione dei rivestimenti a.conte nitori igienici. E ' stato anche difficile ottenere resine acide aventi buona solubilit? particolarmente se-neutralizzate con ammoniaca anzich? con una ammina organica..
E' noto -il metodo per la copolimerizzaz?o ne. di monomeri monoetilenici che includono un monomero a funzionalit?,carbossilica in presenza,di.un polie possi do , ma il copolimero non include chimicamente il poliepossido e la solubilit? ? limitata cosicch? . l' :ammoniaca n 'on pu? essere impiegata
In questa invenzione si esterifica un polie possido con un peso^molecolare di 350-8000 con almeno circa 1*1%, riferito al peso del copol?mero [dell'estere epossidico finale, di un monoestere di un alcool monovalente saturo con un acido bicarbossilico monoetilenicamente insaturo che resiste alla offiopolimerizzazione..come ad esempio monobutil-maleato, 'per.produrre un.estere-insaturo che pu? contenere 0 meno una funzionalit? epossidica residua. Questo estere.insaturo viene copolimerizzato con una quantit? del .155-70%.rispetto al-peso del copolimero di monomeri monoetilenici.-Questi monomeri comprendone un . acido-carbossili co monoetilenico per dare un numero di_acidit? .di -20-150 preferibilmente di 50-120 nel copolimero cosicch? si .possa aggiungere ammina, preferibilmente ammoniaca ed acqua, per ottenere una _. dispersione acquosa (od uria soluzione od una dispersione colloidale). I monomeri reattivi da polimerizzare possono essere inclusi-nel-copolimero . Oppure si pu? usare per la polimerizzazione un amminoplasto come ad e sempio . esame tossirne til-melammina oppu re un fenoplasto solubile o dispersibile in.acqua od un suo-miscuglio..Nella realizzazione pratica preferita si impiega dal 2 al 30% rispetto - al peso totale -della resina, di esanietossirnetil-melammina rizzazione.possono, variare con l'alcool e l'acido . scelti..Sono preferiti alcanoli preferibilmente..alcanoli C2-C8.Non.si desidera ottenere un alcool a forte insaturazione poich? questo fornisce troppi gruppi,insaturi .Cos?, l'alcool allilico tende a gelificare. l'alcool preferito ? il butanolo come ad esempio il.butanolo normale oppure l'isobutanolo,.ma possono risultare adatti,,da soli o in combinazione.l'etanolo,.il propanolo,.il_2-etossi etanolo,..il 2-etilesanolo e simili..
L'acido .maleico, l'acido fumarico e.l'aci do itaconico.rappresentano esempi di..acidi.bicarbos silici insaturi.adoperabili.. Si preferisce formare. il monoestere dall'acido nella sua forma di anidri-.de,ma ci? rappresenta una .caratteristica di"contorno" ed ?.di.per se cosa nota.
Gli erniesteri.maleici.sono particolarmente preferiti.e. comportano una.considerevole.economia per_quanto riguarda prodotti di_questa invenzione.
Nono stante.si_preferisca l'idro ssido d'ammonio,.sono anche_utili,le .animine .organiche come l? dimetil-etanolamrnina ed entrambi,questi .composti sono compresi nel termine di "ammina volatile". Nonostante,come si ? notato, l'idrossido d'ammonio fornisca importanti .vantaggi, ne esistono altri come la capacit? di,dare per deposito,rivestimanti ..pi? spessi che favoriscono l'impiego di ammine in .alcuni_.cas La._reazione.di_e sterificazione ?_del tutt; convenzionale , occorrendo.solo.un semplice_riscaldemento fino,a formare una massa fusa calda, eventualmente_.in presenza di tracco di .un._catalizzatore amminico. L'erniestere maleico od_altro_acido viene usato in .quantit? di almeno.circa lo 0,5'/? ma preferibilmen te di..almeno. 1,0% rispetto al copolimero^ finale. Dal punto di vista stechiometrico si.prefer?sce usare..almeno .il.50% .rispetto ,alla funzionalita.e.possidica disponibile per l'esterificazione la.reazione di.esterificazione viene continuata fino al suo sostanziale...completamento.,.,soblono m a certa funzionalit?.epossidica od_acida residua,non sia_dannosa. .Si deve far..reagire almeno lo 0,5/?,.preferibilmente almeno.l,05 dimale ato per formare un estere con.il poliepossido,
L'estere epossidico che_viene.ottenuto contiene _un ' insaturazione polirnerizzabile , e viene copoli merizzato con monomeri_monoetilen ici, _ma ssa dei quali (almeno_circa_il 50 % in pero ) non ? reattiva. Queste. vuol dire che in dipendentemente dalla loro insaturazione polime rizzabile, essi non_reagiscono nelle.,condizioni di polimerizzazione e di impiego che sono previste. Questo vuol dire che non vi sono gruppi funzionali ad eccezione del gruppo etilenico polimerizzabile. Lo stirene e il vinil toluene sono particolarmente previsti sebbene il metil metacrilato, il metilaerilato, l'etilacrilato, l'acrilonitrile e l'acetato di vinile costituiscono anch'essi materiali utili. Io stirene e il vinil toluene sono particolarmente importanti poich? copoli merizzano bene con i monoesteri insaturi impiegati per la esterificazione.
Altri monomeri monoetilenici reattivi possene essere inclusi in quantit? fino a circa il 20% ri spetto ai monomeri polimerizzabiliptot_ali.1 ali monomeri sono costituiti ad esempio da_monomeri ossidrilici come ad esempio 2-idrossietil-acrilato , monomeri animidici corne ad esempio acrilammide, monomeri con funzionalit? N-metilolica come ad esempio N-metilol-acrilammide o i suoi eteri come il butiletere .
La copolimerizzazione ?_ di per s? stessa convenzionale essendo effettuata lo una soluzione formata da un solvente organico con l'impiego di un ca.talizzatore di polimerizzazoone che genera radica li liberi. Ci? ? ben noto ed illustrato negli esempi.
e resine di amminoplasto e fenoplasto che si...possono usare -per?la-polimerizzazione sono anche ben note e.sono.-state precedentemente .illustrate.
Questo gruppo di agenti-di polimerizzazione -solubili. in..acqua e dispersibili in acqua-per-la p?limerizza-. zione. di resine.provviste di-funzionalit? ossidrili ca .? noto comunemente .nella,tecnica .Queste.sostanzesi_possono usare-in una-quantit? fino a ..circa il 40% del contenuto secco totale lla remina,sebbene il' loro.impiego .sia preferibilmente-effettuato in Quantit? minime.
-le soluzioni-acquose ottenute polimerizzano.per. fornire..pellicole caratterizzate.da una.supe.-riore resistenza all'estrazione e.resiston all 'assorbiniento.dei componenti che.costituiscono...l'odore ed il sapere -degli alimenti e delle "bevande che vengono confezionati . Si-p?ssono applicare -a qualsiasi-parte interna .di -contenitore ,metallico come ad e sempio alluminio ed acciaio ed acciaio_stagnato. Si prevedono in particolare-l'applicazione.a .spruzzo.e la po limerizzazione .mediante.trattamento .in . forno a 400 ?F (.204, 4? C ) . per -3 minuti . Di solito si formano .pelli cole .dello spessore di circa .0 , 2-0 , 3 mille simi , di pollice (0 ,050.8 mm - 0 ,0762._mm) Su tutte..tali., superfici ottiene.una .buona.adesione
l'invenzione ? illustrata nei seguenti esempi. di realizzazione preferita e tutte le parti essendo qui espresse in peso a meno che non sia al trimenti indicato.
Esempio 1 (Formazione di monolutil-raaleato)
45 parti di.butanolo normale e 49 parti di .anidride maleica .si caricano in un reattore provvisto..di.condensatore _a riflusso,ed il miscuglio viene riscaldato a_110?C e mantenuto a tale temperatura per due ore .durante le .quali la reazione si compie
ta.
Esempio 2
Il prodotto dell'esempio 1..viene diluito con 330 .parti...di buianolo normale e 330 parti di 2-butossi etanolo e.poi 1000 parti di un diglicidiletere di "bisfenolo A avente un peso molecolare di circa 3500 sono.aggiunte lentamente, per 30 minuti,, alla soluzione,mantenuta alla temperatura da 110 a. :120?C. Si pu? usare .la resina epossidica del.commerci? Epon 1007 La.resina,epossidica viene disciolta nella soluzione calda.che contiene il monobutil?maleato .
4.parti di un catalizzatore alcalino (carbonato di sodio) vengono aggiunte alla soluzione calda e la.temperatura ? regolata a 120 ?C-125?C; si faprocedere la reazione di esterificazione? la reazione viene fatta continuare finche il numero di acidit? scende al di sotto di 3 per pr?durre una soluzione di estere epossidico insaturo.
Esempio 3
Un premiscuglio di menomori viene pieparato mescolando insieme 130 parti di stirene, 100 parti di acido motacrilico e 35 parti di i?roperoscido !di curnuno. Questo premiscuglio viene agpiunto,lenta niente alla soluzione calda di estere epossidico insaturo dell'esempio 2 alla temperatura di 120?C per 2 oro e mossa. Completata l'aggiunta dei monomeri, il miscuglio di reazione di copolimerizzazione viene mantenuto calla temperatura di 120?C per un?ora e si aggiungono poi 10 parti di idro perossido di cu mene in due porzioni con un tempo di permanenza di un?ora per ciascuna porzione por garantire la ccm- . piet? trasformazione dei monomeri in copolimero. Esempio 4
la soluzione di copolimero dell'esempio 3 viene raffreddata fino a 80?C e poi si aggiungono 160 parti di una.solozione acquosa di idrossido di. 'ammonio al 28% agitando per 20 minuti. Si aggiungono poi 2200 parti di acqua deionizzata in un periodo di 30 minuti agitando, e si raffredda il pr?dotto in dispersione a 35?0, e si filtra.
Il prodotto ? costituito da una dispersione acquosa statile_lattiginosa che contiene un.residuo secco di.resina .del 32 con.un numero di acidita pari a 50.
Esempio 5
Della esametossimetil- melammina in quantiila pari al 15% in.peso del residuo secco di.resina. nel _pr?dotto_in .dispersione acquosa dell?esempio.4 [si pone in un_contenitore insieme con una quantit?; sufficiente di butano normale per fornire un.rapporto in peso finale tra acqua e solvente organico di. 83:20..la dispersione acquosa viene.poi..aggiunta lentamente agitando .il prodotto finale contiene al l'in circa.il 22% di residuo secco di resina e forni sce .una.soluzione ;per applicazione a spruzzo che si deposita formando un.,rivealimento trasparente.
II.rive stimento spruzzato viene cotto. in forno a 400 ?F. ( 20.4 , 4?C) er 3 minuti per fornire, un rivestimento finale.. di .15 mg/4 pollici quadrati ( 15 mg/25, 8 cm2 ) che manifesta una "buona adesione e sie de una buona re sistenza alla pastorizzazione . la pellicola polimerizzata supera la prova effettuata eon 100. sfregamenti, doppi con un panno saturo di metil-etil-che tone . Non si genera alcun sapore n? o dore sgradevole.
Esempio 6
40 grammi di prodotte Dow EER-333 (un diglicidil-etere pre catalizzato di bisfenolo A aven te un peso equivalente epossidico di 190) vengono caricati in un reattore insieme a .155 grammi di 2-im-. tossi-etanolo . Al.tutto si aggiunge .una quantit? pari a 338 grammi di bisfenolo A ed il miscuglio viene riscaldato fino a 170?C e mantenuto a tale temperatura per due ore. Il prodotto ? un poliepossido a , funzionalit? epossidica di aumentato peso molecolare .(all'incirca lo stesso di.quello di Epon 1007).
. Si aggiungono poi 20 grammi di monobutilmaleato -preparato come nell'esempio 1 ed il misou glio viene,mantenuto per.due.ore a 170?C per.fornir un numero di acidit? inferiore ad .1. Il prodotto viene raffreddato, si aggiungono 350 grammi di butanolo- normale .e poi il.sistema viene.riscaldato di.nuovo a 120?C.
Si prepara separatamente.un pre-miscuglio di.-183 grammi di acido metacrilico, 96 grammi di_.stirene e 3 grammi di etil-acrilato in 80 .grammi .di 2-butossi etanolo. .contenenti .19 . grammi, .di . benzoil-pe rossi do.-Questo premiscuglio viene .aggiunto.lenta-; mente al_reattore per due ore alla temperatura di 120 ?C. 11_mi3cuglio viene mantenuto per un'ora a . 'tale .temperatura e.poi si aggiungono 8 grammi di _1 idro perossido di eumene e il miscuglio viene,mantenuto..per un'altra ora e mezza a tale temperatura per 'completare la trasformazione dei.monomeri nel.copo-'limero.
la soluzione del copolimero viene poi.raf freddata e si aggiungono .80 .grammi di 2-butossi.,et? nolo e 120 grammi di butanolo normale.alla,temperatura.di 105?C? Il.prodotto in .soluzione contiene il 60,8 % di residuo secco ed ha .una viscosit? .Gardner di.Z7-Z8.
Il_numero acidit? del.residuo,secco ? 93,3.
Esempio 7
A 1000 parli della soluzione dell'esempio 6.si aggiungono .61.,1 parti di .dimetil-etanol-ammina e poi..si aggiungono .19,4 parti di.esametossi-metilme 1acumina. Si aggiungono .poi 1000.part? di_acqua.deronizzata agitando per.ottenere. una_soluz?one uniforme .Que sta.soluzione viene diluita con 700 parti di acqua deionizzata per fornire una composizione di rive stimento adatta per 1 ' applicazione . a spruzzo che contiene un residuo secco pari. al. 21% ed ha una vi sco sit? ..."Ford .cup" .numero 4 a temperatura ambiente di 32 secondi.
Questa soluzione viene,usata.,per fornire una soluzione,per l'applicazione.acquosa a spruzzo per rivestire la parte interna di contenitori metallici (contenitori di alluminio_in due pezzi). I ri vestimenti sono polimerizzati a 400?F (204,4?C) per 3 minuti per fornire rivestimenti polimerizzati del peso di 15 mg/4 pollici quadrati (15 mg/25,8.cm ).
Questi rivestimenti presentano una eccellente resistenza alla pastorizzazione della birra e dell'acqua ed una eccellente adesione al sottostrato. La pellicola polirnerizzata superarla prova di 10-15 sfregementi doppi con un panno saturo di metil -etil-chetone. Non si produce alcun odore o sapore sgradevole Si ripete poi questo esempio sostituendo solamente la dimetil-etanolammina con una propor-. zione corrispondentemente equivalente di idrossido d?ammonio. Si ottengono gli stessi .eccellenti.risultati. Le composizioni acquose sono stabili in maniera_ eccellente indipendentemente dalla scelta della; ammina_ organica o dell'ammoniaca.
Se si omette l'aggiunta di ammonio-butilcaleato nell'esempio 6, la comnosizione acquosa contenente idrossido d'ammonio si separa in tre strati distinti dopo essere stata fatta riposare due setti

Claims (16)

RIVENDICAZIONI
1. Copolimero di un ,estere epossidico di -spersibile in acqua con l'ausilio di una ammina che comprende un poliepossido -che ha una equivalenza
1,2-epossidica superiore ad 1,0 ed un peso molecolare da 350 ad 8000, esterificato con almeno circa lo 0,5% del copolimero di un monoestere di un alcool monovalente saturo con-un -acido bicardoss?lico monoetilenicamente.in saturo che resiste alla omopolimerizzazione, detto estere poliepossidico essendo copolimerizzato con il 15%-70%. rispetto al peso del copolimer? di monomeri monoetilenici, e detti monomeri monoetilenici includendo un monomero a funzionalit? carbossilica che fornisce .un numero di acidit? da 20 a 150 nel copolimero.
un
2. Copolimero di/estere epossidico secon-_ do la rivendicazione 1.in cui detto poliepossido ?.un . -d?glicidil-etere di un -bisfenolo che.ha una equinalenza -1,2-epossidica da 1,4 a 2,0.
3 Copolimero-di un.estere epossidico secon do le riven dicazioni 1 oppure 2 in . cui detto .po liepossido ha un peso.molecolare.-medio da.-150o a 5000 .
4. Copolimero di un estere epossidico .secondo -la riven dicazione 1 in cui detto monoestere ? il prodotto di -reazione di un . alcool C2-C8 con anidride maleica.
.5? Copolimero di un estere epossidico se condo..la rivendicazione A in cui.detto monoestere ? monobutil-maleato
6..Copolimero di un estere epossidico se condo la rivendicazione 1 in cui detto monoestere viene usato in quantit? pari almeno al 50% della quantit? stechiometrica relativa alla funzionalit? epossidica in detto poliepossido.
7 Copolimero di un estere epossidico se con do la rivendicazione 1 in.cui detto monoestere . viene usato in quantit? di almeno 1?1% del copolime ro almeno il.50% di detti monomeri non ? reattivo .
8. Copolimero di un estere epossidico secondo .la rivendicazione.7.in cui detti monomeri-non
reattivi sono stirene e vinil-toluene. _
9. Copolimero...di un estere epossidico secondo_ la rivendicazione in cui la funzionalit? di qualsiasi monomero _reattivo,non acido ?_scelta dal gruppo che ? costituito da ossidrile, gruppo ammidi co e gruppo N-metilo1-ammidico.
10. Copolimero di un estere epossidico se condo?la rivendicazione 1 in cui detta ammina ?.idrossido d'ammonio.
11. Copolimero di un estere epossidico se condo la rivendicazione 1 in cui detto copolimero ? 'presente nel miscuglio in una quantit? fino a 40% dispetto al residuo secco di resina totale di una.re sina amminopiaste o fenoplasto
12.-Copolimero di.un estere epossidico .se condo la rivendicazione.1 in.cui detto copolimero. ha .un .numero di acidit? da .50 a 120.
13. Dispersione .acquosa comprendente,acqua con.il copolimero dell'estere epossidico acido se- L condo la rivendicazione 1 disperso sotto forma di. sale,con una ammina. .
14. Dispersione acquosa secondo la riven-Ldicazione .13 in cui detta ammina ? ammoniaca. _
15 Dispersione acquosa contenente acqua; in.cui ?.disperso con l'ausilio di una ammina, un.copolimero di un .estere epossidico che comprende.un .poliepossido.con una equivalenza1,.2-epossidica di_circa -1,4- circa.2,0 ed un peso,molecolare da 350 ad 8000 esterificato cos? da essere sostanzialmente privo -di-funzionalit? epossidica con .un monoestere. di-un alcool.monovalente saturo, con un . acido "bicarbossilico monoetilenicamente insaturo che resista alla omopolimerizzazione , detto estere .poliepossidico essendo copolimerizzato con .il 1 5-70.% rispetto al peso.- del copolimero .. dei monomeri monoetilenici,-e detti monomeri monoetilenici includendo.un monomero .a .funzionalit? carbossilica che fornisce,l'acidit? neces saria per la dispersione
16.-Dispersione. acquosa secondo la rivendicazione 15 in cui-detta ammina ? ammoniaca
IT50452/80A 1979-12-28 1980-12-23 Copolimeri di esteri epossidici idrosolubili e rivestimento interno di contenitori metallici per bevande ed alimenti IT1188980B (it)

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