JP2002530226A - 金属基材への熱可塑性エラストマーの接着を促進するための組成物および方法 - Google Patents
金属基材への熱可塑性エラストマーの接着を促進するための組成物および方法Info
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Abstract
Description
)を促進するための組成物に関する。より詳細には本発明は、高温充填、滅菌お
よびレトルト処理環境での使用に特に適した、堅く接着された熱可塑性エラスト
マー製の封止ガスケットまたはライナーを含む金属製食品容器クロージャーに関
するものである。
した表面にライナーまたはガスケットを備えた金属製またはプラスチック製のク
ロージャーシェルを含む。ライナーまたはガスケットは、クロージャー部材と容
器開口の間にハーメチックシールを与える。従来、クロージャーシールを得るた
めにポリ(塩化ビニル)系ライナー配合物が用いられてきた。現在、多くの理由
でポリ(塩化ビニル)樹脂系配合物ライナーの使用は控えられつつある。
の問題で不利なEPA発表を受けた。クロージャーガスケットまたはライナーとし
て慣用されているPVC樹脂系プラスチゾルは、現在プラスチック製クロージャー
シェルと熱可塑性ポリエステルボトルまたは容器のいずれのリサイクル性をも妨
げている。
、非PVCタイプの代替ライナー材料を得る研究が現在行われている。初期の試み
はUSP4,032,492および4,085,186に記載されるようなホットメルト組成物に注目
した。提唱された組成物には、スチレンおよびブチレンまたはビニル酢酸エチル
コポリマーをベースとするゴム質ブロックコポリマーを、低分子量炭化水素油、
ろう、可塑剤および他の添加剤と組み合わせて用いるものが含まれる。ホットメ
ルト配合物は、一般に70〜125℃の低い融点または軟化点をもつ。ある種の食品
加工および包装の環境ならびに用途では、高温充填および低温殺菌(pasteuriza
tion)処理を70〜125℃より高い温度で行うことがしばしばある。さらに、高温
充填、高温レトルト食品充填の操作では、高温に加えて、15〜26インチ水銀(in
chHg)という高い内部真空に達するが、これは低温軟化性のシーリングまたはガ
スケット材料に対して問題を引き起こす。提唱されたホットメルト組成物は、一
般にこれらの高温処理条件下で十分なハーメチックシールを得るのに必要な圧縮
設定値および切断抵抗値を維持できない。
ルト処理中のガスケットまたは配合物ライナーの移動および切断を最小限にする
ために、組成物がクロージャー基材に対する良好ないし卓越した接着性をもたな
ければならないことである。処理、箱詰め、輸送および長期保存期間中のハーメ
チックシールの維持はすべて、効果的な食品包装に必須である。
のハーメチックシール構造を得るのに熱可塑性エラストマー製品を用いることが
提唱された。熱可塑性エラストマーは、易加工性およびゴム質の機械的性能特性
をもつ熱可塑性加工適性ポリマー材料である。熱可塑性エラストマー(しばしば
TPEと呼ばれる)は、加工上、従来のゴム材料に優る多数の利点をもつ。熱可塑
性エラストマーは、造形するために押出しおよび成形することができ、余分な配
合、加硫または加熱工程をほとんどまたは全く用いずに使用できるからである。
また、スクラップのリサイクル性、ならびに一般的なプラスチック加工工具およ
び方法を使用できることは、顕著な利点である。熱可塑性エラストマーは、食品
クロージャー用ライナーガスケットとして用いるのに十分な高温ゴム性能特性を
もつ。しかし、それらを金属クロージャー材料に十分に接着させるのが困難であ
る。このため、それらは容易には使用できなかった。
ナー配合物またはガスケット材料としてポリプロピレンポリマーおよびコポリマ
ーを用いることであった。金属基材およびポリマー基材へのポリプロピレンライ
ナー材料の接着も、ある種の初歩的支障を生じた。たとえばUSP4,034,132には、
容器開口上のホイルプルタブに施されるような、エナメルコーティングした金属
表面へのプロピレンポリマーの接着が、金属コーティング用エナメルに接着促進
量のカルボキシ修飾ポリプロピレン樹脂を含有させることによって改善されると
開示されている。USP4,478,677には、エポキシ樹脂、アミノプラスト樹脂および
カルボキシル化ポリプロピレン樹脂をベースとするエナメルコーティング配合物
により得られる、エナメルコーティングした金属表面および開口に対してるヒー
トシールしたポリプロピレンライナー付きのアルミニウム箔プルタブテープスト
リップの接着が、ブテンポリマー(たとえばポリイソブチレン)の金属表面への
塗布前に、ブテンポリマーをエナメルコーティング組成物に添加することにより
、さらに改善され、満足すべきものになると開示されている。
料の結合にいっそう直接的に関連する他の試みは、USP5,060,818に記載されてい
る。この場合、容器クロージャー内に配置するためにエラストマーを射出成形ま
たは造形する前に、熱可塑性エラストマー配合物に低温融点流動パラフィン樹脂
およびポリプロピレン樹脂を含有させることにより、クロージャーへのTPEガス
ケットの接着を促進している。パラフィン改質配合物は低温包装操作には適する
かもしれないが、パラフィンは約250°F(121℃)で軟化するので、その配合物
は一般に高温加工条件では使用できない。
ストマー組成物自体を改質するほか、USP5,060,818はさらに、エポキシフェノー
ルタイプのコーティングを金属クロージャーの表面に塗布する場合、容器クロー
ジャーの内側へのライナーの結合は、酸化ポリエチレン樹脂または酸改質オレフ
ィン樹脂(カルボキシル改質ポリプロピレン樹脂を含む)を含有する別個の接着
剤層を付与することによって促進できると述べている。
ーティング組成物にカルボキシル改質ポリオレフィン樹脂接着促進剤を添加する
ことにより、金属基材への造形熱可塑性エラストマー物品の接着を促進しうるこ
とが見出された。TPE材料に対するカルボキシル化ポリオレフィン接着促進剤を
エナメルコーティング組成物に添加すると、TPE材料への十分な接着を得るため
にカルボキシル化ポリオレフィン樹脂を含む別個の接着層を付与する必要性が避
けられる。エポキシ樹脂、フェノール樹脂およびカルボキシル化ポリオレフィン
樹脂を含むエナメル組成物はこれらの有利な特性を備えているが、これらの樹脂
をベースとするコーティングに、より良好な柔軟性および耐食性を付与すること
が望ましい。
透過度が要求される真空または加圧タイプ製品用の蓋付き、栓付き、ねじ込み式
、キャップ付きまたはライナー付きの金属クロージャーに機能性ハーメチックシ
ールを付与することが本発明の目的である。
ハーメチックシールを維持できるライナー構造体を備えた金属クロージャーを提
供することである。
ットクロージャーを提供することである。 本発明のさらに他の目的は、低温殺菌および滅菌の条件下で機能性ハーメチッ
クシールクロージャーガスケットを付与するために後加硫を必要としない非PVC
系の押出しまたは射出加工適性熱可塑性エラストマーを備えたクロージャーを提
供することである。
トマーライナー付き金属クロージャーを提供することである。 本発明のさらに他の目的は、機能性の非PVC系ライナーおよびガスケット材料
の接着を促進する熱活性化性エナメルコーティングを備えた金属クロージャーを
提供するだけでなく、低温殺菌、滅菌および長期室温保存条件下に置かれた場合
に卓越した製品および耐食性を示す金属クロージャーを提供することでもある。
接着を促進するのに適した組成物が開示されている。たとえばUSP5,491,031には
エポキシノボラック樹脂、フェノール樹脂、ポリエステルおよびエラストマーを
含む組成物の使用が開示され、一方JP86/038744にはポリエステル樹脂、カルボ
キシル含有樹脂、ならびにフェノール、アミノおよび/またはエポキシ樹脂を含
む組成物が開示されている。外側に面した表面および内側に面した表面をもつ金
属シェルを含むライナー付き容器クロージャーであって:内側に面した表面上に
、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、カルボキシポリオレフィン樹脂およびポリエ
ステル樹脂の固体混合物を含む硬化エナメルコーティングが含まれ;このエナメ
ルコーティングした内面に造形した熱可塑性エラストマーライナー部材が接着さ
れたものを、これらの特許はいずれも開示していない。
き金属シェルであって:内側に面した表面上に、エポキシ樹脂、フェノール樹脂
、カルボキシポリオレフィン樹脂およびポリエステル樹脂の固体混合物を含む硬
化エナメルコーティングが含まれ;このエナメル内面に造形した熱可塑性エラス
トマーライナー部材が接着された金属シェルにより達成できる。他のものは等し
くても、カルボキシポリオレフィン樹脂を排除すると造形した熱可塑性エラスト
マーライナー部材への硬化エナメル層の接着性が乏しくなり、一方ポリエステル
樹脂を排除するとエナメル層がより脆くなり、内側金属シェルの防食性が低下す
る。
ェノール樹脂の重量比約1:1〜1:5をもち、ポリエステル樹脂がエポキシ樹脂お
よびフェノール樹脂100重量部当たり約15〜60重量部を構成し、カルボキシポリ
オレフィン樹脂がエポキシ樹脂、フェノール樹脂およびポリエステル樹脂100重
量部当たり約0.1〜10重量部を構成する。
品を金属表面に接着する新規な改良方法であって:エポキシ樹脂、フェノール樹
脂、カルボキシポリオレフィン樹脂およびポリエステル樹脂の固体混合物を含有
し、エポキシ樹脂対フェノール樹脂の重量比約1:1〜1:5、エポキシ樹脂および
フェノール樹脂100重量部当たり約15〜60重量部を構成するポリエステル樹脂、
エポキシ樹脂、フェノール樹脂およびポリエステル樹脂100重量部当たり約0.1〜
10重量部を構成するカルボキシポリオレフィン樹脂を含むエナメルコーティング
を基材の金属表面に塗布し、;エナメルコーティングした基材をエナメルコーテ
ィング組成物が硬化して硬くなるのに十分な時間、高められた温度でベーキング
し;造形した熱可塑性エラストマー物品を硬化エナメルコーティングした金属表
面にヒートシールし;ヒートシールしたアセンブリーを周囲温度に冷却させるこ
とを含む方法を提供する。
ールAのグリシジルエーテルが含まれる。 本発明の組成物に有用なエポキシノボラック樹脂は、約2、好ましくは約2〜約
6、好ましくは約2〜約5のエポキシ官能価をもつ多官能性エポキシ樹脂である。
エポキシノボラック樹脂は、約100〜約220のエポキシド当量(epoxide eqivalen
t weight,EEW)、好ましくは約150〜約210のEEWをもつ低分子量樹脂である。
ボラック樹脂が含まれるが、これらに限定されない。エポキシフェノールノボラ
ック樹脂は、一般構造式(I)で表され、式中のnは約0.2〜約4である。
p−p’、o−p’、およびo−o’の組合わせのフェノールヒドロキシル基を含む。
エピクロルヒドリンを用いるエポキシド化により、高官能性エポキシフェノール
ノボラック樹脂が得られる。エポキシフェノールノボラック樹脂は、高粘度の液
体(すなわちnが約0.2)または固体(すなわちnが3を越える)の可能性がある
。
CIBA−GEIGY社(ニューヨーク州ホーソーン)から入手できるARALDITE(登録商
標)EPN1139、およびDow Chemical社(ミシガン州ミッドランド)から入手でき
るD.E.N. 431である。これらのエポキシフェノールノボラック樹脂は、0.2のn値
(構造式Iより)、175のEEW、および2.2のエポキシ官能価をもち、金属基材の腐
食を効果的に阻止する有用なコーティング組成物を提供した。他のエポキシフェ
ノールノボラック樹脂の例(限定ではない)は、それぞれDow Chemical社(ミシ
ガン州ミッドランド)およびCIBA−GEIGY社から入手でき、1.6のn値、178のEEW
、および3.6のエポキシ官能価をもつ、D.E.N. 438およびARALDITE(登録商標)E
PN1138;ならびにDow Chemical社(ミシガン州ミッドランド)から入手でき、1.
8のn値、200のEEW、および3.8のエポキシ官能価をもつD.E.N. 439である。
シクレゾールノボラック樹脂であり、式中のnは約1.7〜約4.4である。
様にo−クレゾール−ホルムアルデヒド縮合物のグリシジル化により製造される
。エポキシクレゾールノボラック樹脂のエポキシ官能価は、約2.7〜約5.4である
。
核フェノール−グリシジルエーテル樹脂、たとえば構造式(III)に示され、約1
85〜約210のEEW、および4の理論的エポキシ官能価をもつ、テトラキス(4−ヒド
ロキシフェニル)エタンのテトラグリシジルエーテルが含まれるが、これらに限
定されない。
約117〜約133のEEW、および約4のエポキシ官能価をもつN,N,N’,N’−テトラ
グリシジル−4,4’−ジアミノフェニルメタンも、エポキシノボラック樹脂とし
て使用できる。
シ官能価をもつトリグリシジルp−アミノフェノール樹脂を、エポキシノボラッ
ク樹脂として使用できる。
能価および約108のEEWをもつトリグリシジルイソシアヌレートである。
組成物に十分な化学的および物理的特性を得るのに十分な数の架橋性部位を備え
ている。硬化コーティング組成物は、卓越した物理的特性、たとえば耐引掻き性
、接着性および可撓性をも示す。エポキシノボラック樹脂は、さらに、硬化コー
ティング組成物が卓越したバリア性をもつ(すなわち卓越した腐食抑制を示す)
のに十分な数の架橋性部位をも備えている。
多官能性ハロヒドリンと多価フェノールの重合反応生成物が含まれる:
ロルヒドリン、グリセロール、ジクロロヒドリンなどである。代表的な多価フェ
ノールは、レソルシノールおよび2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)アルカン
であり、後者はフェノールとアルデヒド類およびケトン類(ホルムアルデヒド、
アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、アセトン、メチルエチルケトンなど
)の縮合により得られ、その結果、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパ
ンなどの化合物が得られる。これらのエポキシ樹脂は、普通は末端エポキシ基を
含むが、末端エポキシ基および末端ヒドロキシル基を含むこともできる。
の平均分子量をもつものを使用できる。好ましい樹脂は、エピクロルヒドリンと
ビスフェノールAの縮合物、すなわち2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロ
パンである。
されている。好ましい例は、Shell Chemical社の製品EPON(登録商標)1004およ
びEPON(登録商標)1007である。これはエピクロルヒドリンとビスフェノールA
の縮合物である。最大の耐食性を得るためには、Celanese社から商標EPI−REZ(
登録商標)565で市販されている高分子量エポキシ樹脂が特に好ましい。
である極性基、たとえばヒドロキシル、アミノまたはカルボキシル基をもついか
なる樹脂であってもよい。たとえばフェノール/ホルムアルデヒド樹脂、尿素/
ホルムアルデヒド樹脂、メラミン/ホルムアルデヒド樹脂、極性基含有ビニル樹
脂、および極性基含有アクリル樹脂を、単独で、または組み合わせて使用できる
。
よび加工耐性の観点からみて、フェノール/ホルムアルデヒド樹脂が特に好まし
い。
ェノールを含有するいかなるフェノール/ホルムアルデヒド樹脂であってもよい
。
が結合した環を複数個もつフェノール類を表す。多核フェノールの代表例は、次
式で表される二価フェノールである:
明の目的に用いるのに好都合である。二価架橋基をもつ二価フェノールにおいて
、Rは式−CR1R2−のアルキレン基(式中、R1およびR2はそれぞれ水素原子、ハロ
ゲン原子、4個以下の炭素原子をもつアルキル基、またはペルハロアルキル基で
ある)、−O−、−S−、−SO−、SO2−、および式−NR3の基(式中、R3は水素原
子、または4個以下の炭素原子をもつアルキル基である)である。一般にRは、好
ましくはアルキレン基またはエーテル基である。そのような二価フェノールの適
切な例は、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン(ビスフェノールA)
、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ブタン(ビスフェノールB)、1,1−ビス
(4−ヒドロキシフェニル)エタン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタン(ビ
スフェノールF)、4−ヒドロキシフェニルエーテル、およびp−(4−ヒドロキシ
)フェノールである。ビスフェノールAおよびビスフェノールBが最も好ましい。
ルデヒドと縮合させると、フェノール/ホルムアルデヒド樹脂が得られる。この
タイプの樹脂の製造に従来用いられている一価フェノールはすべて、フェノール
類の混合物として使用できる。一般に次式の二価フェノール:
コキシ基であり、3個のR4基のうち2個は水素原子、1個はアルキルまたはアルコ
キシ基であり、R5は水素原子、または4個以下の炭素原子をもつアルキル基であ
る)が好ましい。他のフェノール類、たとえばo−クレゾール、p−クレゾール、
p−t−ブチルフェノール、p−エチルフェノール、2,3−キシレノールおよび2,5
−キシレノールの単独または2種類以上の組み合わせたものが最も好ましい。も
ちろん他のフェノール類、たとえばフェノール(カルボン酸)、m−クレゾール
、m−エチルフェノール、3,5−キシレノール、m−メトキシフェノール、2,4−
キシレノールおよび2,6−キシレノール、ならびに他の二官能性フェノール類、
たとえばp−アミノフェノール、p−ノニルフェノール、p−フェニルフェノール
およびp−シクロヘキシルフェノールも使用できる。これらはすべて、単独で、
または前記の多核フェノール類と組み合わせて、フェノール−アルデヒド樹脂の
製造に使用できる。
ルデヒド樹脂のアルデヒド成分として特に適する。他のアルデヒド類、たとえば
アセトアルデヒド、ブチルアルデヒドおよびベンズアルデヒドも、単独で、また
はホルムアルデヒドと組み合わせて使用できる。本発明に用いるフェノール/ホ
ルムアルデヒド樹脂は、前記フェノール類(1種類以上)とアルデヒド類を塩基
性触媒の存在下で反応させることにより得ることができる。
%のビスフェノールAおよび約7重量%のホルムアルデヒドを含有する。このフェ
ノール樹脂を本発明のコーティング組成物に、約50重量%のフェノール樹脂を含
有する溶液として取り込ませる。
10,000の分子量を有するものである。このポリエステルは、本発明の完全な利点
を達成するために、約1,500〜約6,000の分子量を有する。ポリエステルの同一性
(identity)は特には限定されない。しかし、個々のポリエステルは、硬化した
コーティング組成物に可撓性を付与すべく充分に低い分子量を有していることが
重要である。
混合物と多塩基酸系カルボン酸若しくはそれらの無水物またはそれらの混合物か
ら、この技術分野で周知の方法で製造される。ジオール、トリオールおよびポリ
オールの例として、限定されるものではないが、エチレングリコール、プロピレ
ングリコール、グリセロール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール
、トリエチレングリコール、トリプロピレングリコール、ネオペンチルグリコー
ル、ペンタエリトルトール、1,4−ブタンジオール、トリメチロールプロパン、
イソプロピリデン ビス(p−フェニレンオキシプロパノール−2)およびそれら
の混合物が挙げられる。
ないが、無水マレイン酸、マレイン酸、フマル酸、無水こはく酸、こはく酸、ア
ジピン酸、フタル酸、無水フタル酸、無水テトラヒドロフタル酸、無水ヘキサヒ
ドロフタル酸、無水エンドメチレンテトラヒドロフタル酸、アゼライン酸、セバ
シン酸、無水テトラクロロフタル酸、クロレンド酸、イソフタル酸、無水トリメ
リット酸およびそれらの混合物が挙げられる。
(98.8℃)において加熱し、次いで酸価が約10になるまでその温度を約430゜F(
221.1℃)まで昇温することによって製造される。
。この混合物中には、約3000の重量平均分子量を有するポリエステルが不揮発性
物質として約75重量%の量で存在する。
和ジカルボン酸またはその無水物をαーオレフィン骨格上に高エネルギー放射線
、または英国特許第1,020,740号明細書に記載されるペルオキシ触媒を用いてグ
ラフトさせることによって製造される。カルボキシル変性ポリプロピレン樹脂を
製造するのに用いることができる不飽和ジカルボン酸またはそれらの無水物とし
て、マレイン酸、テトラヒドロフタル酸、フマル酸、イタコン酸、ナド酸および
メチルナド酸、並びにそれらの無水物が挙げられるが、無水マレイン酸が好まし
い。
ン酸またはその無水物の量は、グラフトされた重合体の総量に基づいて約0.05〜
約10重量%の範囲であり、好ましくはグラフトされたジカルボン酸またはその無
水物の量は約0.1〜約5.0%の範囲である。
着促進アジュバントとして好ましい。この変性ポリプロピレン樹脂はいかなる粒
径のものであってもよいが、一般的には0.05〜50ミクロンの粒径、好ましくは35
〜40ミクロンの粒径を有する。
ストマーを加えることができる。適したエラストマーとして、ポリブテン類、天
然ゴム、ブタジエン−スチレン共重合体、ポリブタジエン、イソブチレン−イソ
プレン共重合体、ポリクロロプレン、ポリウレタン、アクリル系エラストマー、
スチレン−イソプレン共重合体、アクリロニトリル−クロロプレン共重合体、ビ
ニルピリジン−ブタジエン共重合体およびそれらの共重合体が挙げられる。
フェノールプラスト樹脂およびポリエステル成分を、ケトンと芳香族炭化水素と
の混合物のような溶媒ブレンドにこれらの成分が完全に溶解するまで溶解させる
。
として用いることができる適したケトンとして、メチルエチルケトン、メチルイ
ソブチルケトン、イソホロン、シクロヘキサノン、ジアセトンアルコールおよび
ジイソブチルケトンが挙げられる。エポキシ−フェノールプラスト樹脂系エナメ
ルコーティング配合物の溶媒として有用な芳香族炭化水素溶媒としては、ベンゼ
ン、トルエン、キシレン、およびソルベッソ(Solvesso)100または150のような
商業的に入手できる芳香族ナフサ混合物が挙げられる。有用なエーテルアルコー
ルの一例はブチルセロソルブであり、また有用なエーテルアルコールエステルの
一例はセロソルブアセテートである。
金属表面に対する塗布後にそのエナメルコーティングの焼き付け、硬化中のカル
ボキシル変性ポリプロピレン樹脂の酸化を抑制するために、酸化防止剤および熱
安定剤を配合してもよい。本発明の実施に際して有用であることが見いだされて
いる酸化防止剤化合物としては、テトラキス[メチレン−3−(3,5−ジ−t−ブ
チル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタンであるイルガノックス
(Irganox)1010(登録商標)のようなヒンダードフェノール系化合物が挙げら
れ、ここでこれら化合物はエナメルコーティング配合物中にそのエナメルの固形
分含有量に基づいて約0.1〜1.0重量%の範囲の濃度で配合される。容器端面クロ
ージャーの製造において成形工程中に必要とされる低分子量ポリエチレン分散物
のような潤滑剤も、エナメル組成物に配合することができる。
ピレン樹脂を約1〜約30重量パーセント、好ましくは約2〜約10重量%の濃度で加
えることができる。樹脂を溶媒に加えた後に、その混合物を約100℃の温度に樹
脂が溶媒に完全に溶解するまで加熱する。このカルボキシル化ポリプロピレン樹
脂溶液を、次に、エポキシ/フェノールプラスト樹脂配合物に加えてエナメルコ
ーティング組成物を調製する。
ィング配合物を製造するための、固体のカルボキシル化ポリプロピレン樹脂の溶
液を調製するのに使用することができる有機アルコールは、一般式R−OH(ここ
で、Rは10〜30個の炭素原子、好ましくは12〜22個の炭素原子を有する直鎖また
分枝鎖状の飽和またはエチレン性不飽和炭化水素基である)を有する長鎖の飽和
および不飽和の脂肪族モノヒドロキシアルコールである。実例としてのアルコー
ルは、デシルアルコール、トリデシルアルコール、ラウリルアルコール、テトラ
デシルアルコール、セチルアルコール、オレイルアルコール、リネオレイルアル
コール、パルミトイルアルコール、アラキジルアルコール、ステアリルアルコー
ル、ベンヘニルアルコール、アラキドニルアルコール、ミリストイルアルコール
およびこれらアルコールの混合物である。
として、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、イソステアリ
ン酸、ステアリン酸およびアラキン酸、ウンデシレン酸、ミリストレイン酸、パ
ルミトレイン酸、オレイン酸、鯨油酸および尿酸、並びにこれら酸の混合物とし
ての脂肪酸のような、10個以上の炭素原子、好ましくは12〜22個の炭素原子を有
する飽和またはエチレン性不飽和の脂肪族の酸が挙げられる。
上の炭素原子を有する脂肪族炭化水素として、ケロシンおよび鉱油のような飽和
炭化水素、並びに不飽和炭化水素、特にウンデセン、トリデセンおよびペンタデ
センのようなオレフィン性またはエチレン性不飽和基を有する不飽和炭化水素が
挙げられる。
いて約20〜約70重量%の範囲の固形分含有量において満足に塗布することができ
る。一般的には、30〜50重量%の固形分含有量が好ましい。
の方法のいずれによっても満足に塗布することができる。しかし、容器の製造で
用いられるシートメタルのコーティングには、グラビア塗布法または直接ローラ
ー塗布法が、所望とされる塗布重量が一つのコートで容易にかつ従来どおりに塗
布されるので、好ましい方法である。吹付塗布法、浸漬被覆法および流れ塗布法
もコーティング分散液の有用な塗布法である。
た基材を約350〜500゜F(176.6〜260℃)の温度で約20分〜約1分の時間加熱する
ことによって硬化および固化される。好ましい条件は約375゜F(190.5℃)で8〜
10分である。
トシールされ得るエナメル表面を与えるには、基材表面1平方インチ(6.45cm2)
当たりの乾燥コーティングとして1.0〜6.0ミリグラムの範囲である。
ットまたはライナーを本発明に従って形成するのに有用な熱可塑性エラストマー
材料として、ポリオレフィンのマトリックスに連続相として微細に分散されたゴ
ム状共重合体のアロイ化ブレンドが挙げられる。実例としてのアロイ化ブレンド
としては、エチレン−プロピレンエラストマーを含んでいるポリプロピレンマト
リックス、モンサント社(Monsanto Company)から商標名・トレフシン(Trefsi
n:登録商標)で市販される予備加硫ブチルゴム、モンサント社から商標名・ビ
スタフレックス(Vistaflex:登録商標)およびサントプレン(Santoprene:登
録商標)で市販されるエチレン−プロピレン−ジシクロペンタジエンゴム(EPDM
)が挙げられる。他の熱可塑性エラストマーとして、一般式ABA(ここで、Bはエ
ラストマー性セグメントであり、そしてAは熱可塑性セグメントである)のトリ
ブロック共重合体のようなゴム状ブロック共重合体を挙げることができ、また中
央ハブとそれより出ている一般式AB(ここで、Bはエラストマー性セグメントで
あって、ハブに結合しており、またAは熱可塑性の外側セグメントである)を有
する複数の共重合体鎖とを有するタイプの放射状ブロック共重合体も使用可能で
ある。
端ブロックのガラス転移温度より高い温度における熱可塑性樹脂と同様の流動特
性によって特徴付けられる。これら化合物の剪断および温度に対する溶融挙動は
通常の熱可塑性樹脂の挙動と同様であるが、溶融粘度は同じ分子量を持つどちら
の単独重合体の溶融粘度よりもはるかに高い。このようなブロック共重合体はエ
ラストマー性セグメントと熱可塑性セグメントとが別々の相中に存在している構
造を示すことが証明されている。温度が熱可塑性樹脂ブロックの軟化点より低い
温度に保たれている限りは、熱可塑性セグメントが会合して可撓性のエラストマ
ー鎖により接続されている「ドメイン」を形成することによって、それら分子は
各末端に留まったままになっている。かくして、加硫物の化学的架橋結合の場所
に物理的架橋結合を有するエラストマーのネットワークが形成される。熱可塑性
セグメントのガラス転移温度より高い温度に加熱されると、そのドメインは解体
されて、重合体は軟化、流動する。
スチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリプロピレン等々であることができ、
またBは、普通はエラストマー性と見なされる任意の重合体、例えばポリイソプ
レン、ポリブタジエン、ポリイソブチレン、ポリエチレン−ブチレン、EPDM等々
であることができる。これらブロックの選択に加えて、二つの他のパラメーター
、即ち総分子量、並びに存在する二つのタイプのセグメントの相対的割合と存在
する二つのタイプのセグメントの機械的性質がこれら化合物の物理的挙動に影響
を及ぼす。このようなブロック共重合体の機械的性質は分子量の変化によっては
本質的に影響されないが、それらの粘度は総分子量の変化に対して極めて敏感で
あり、そしてこの感受性は低剪断速度において特に明白である。これらのブロッ
ク共重合体にニュートン粘性挙動を示すものは一つもないから、本発明の方法で
有用な組成物の粘度範囲を通常の粘度単位で明らかにすることは可能でない。
らブロック共重合体の機械的性質と流動性との両性質に有意の影響を及ぼす。一
例として、Aがポリスチレンであり、そしてBがポリブタジエンであるトリブロッ
ク共重合体は、パーセントスチレン含有量を変えると次の変化を受ける。13%の
スチレン含有量では、その重合体は硬化不足の通常の加硫物のように挙動する。
スチレン含有量を27.5%まで上げると、この重合体の挙動は通常の加硫物の挙
動に一層近づく。もっと高いスチレン含有量(30〜53%)においては、この重合
体は降伏を、続いてドローイング(drawing)を、次いで弾性伸張を示す。さら
に高いスチレン含有量(65%)では、降伏応力が非常に高いと、それには短いド
ロー(draw)と即時破壊が伴われる。加えて、スチレン含有量が増加すると、そ
れにつれて重合体の粘度は明白な最大値を通過し、次いで減少する。
ントは、約2,000〜30,000の範囲内の平均分子量を有する重合したアルケニル芳
香族化合物であるのが好ましい。ポリスチレンが好ましい物質であるが、それに
代えてポリメチルスチレン、ポリビニルトルエン、ポリビニルナフタレン等も用
いることができる。B、即ちエラストマー性セグメントは、4〜8個の炭素原子を
有する共役ジエン系炭化水素化合物より成る部類から選ばれる出発物質から重合
されたジエンであるのが好ましい。エチレンとプロピレンとのエラストマー性共
重合体も有用である。Bは、セグメント1個当たりの平均分子量が10,000〜200,00
0の範囲内にあるポリブタジエン、ポリイソプレンまたはポリエチレン−ブチレ
ンであるのが好ましい。熱可塑性セグメントは、トリブロック分子の分子量の約
15〜65%、好ましくは20〜40%を与えるべきである。このタイプのトリブロック
化合物の合成法はこの技術分野の当業者には公知であり、そしてこのタイプの多
くの化合物がシェル・ケミカル社(Shell Chemical Company)から商標名・クラ
トン(Kraton:登録商標)で商業的に入手することができる。
温度に加熱されるとある程度の熱分解を受けやすい。但し、この欠点はこの共重
合体を不活性雰囲気中で加熱することにより回避することができる。熱分解はそ
の組成物に常用の酸化防止剤を配合することによっても実質的に減少される。現
在のところ好ましいトリブロック共重合体は、シェル・ケミカル社が商標名・ク
ラトンG(Kraton G)で販売するものである。これらは有意に向上した熱安定性
によって特徴付けられるものであって、約20〜40%のスチレン、およびエチレン
とブチレンとの共重合体の中央ブロックを含んでいる。
ミカル社から入手できる熱可塑性ゴムである。さらに具体的に言うと、それはエ
チレン−ブチレン重合体の中央エラストマー性ブロックと熱可塑性ポリスチレン
の末端ブロックとを有する直鎖のトリブロック共重合体である。それはその組成
物にゴム特性とフィルム強度を与え、また他のトリブロック分子よりも耐熱性が
大きい。
和脂肪酸アミドと配合される。TPE組成物全体に対して1〜5重量%の量で加えら
れるオレイルアミドおよびエルシルアミドが、トルク解放添加剤としての使用に
特に好ましい。TiO2のような常用の顔料、またはCaSO4およびフュームド(fumed
)二酸化ケイ素(シリカ)のような充填材も常用量で加えることができる。
温押出成形、押込成形、射出成形、圧縮成形により結合されるかまたは成形、結
合され、或いは前もって成形されたガスケットを約350〜400゜F(176.6〜204.4
℃)の温度範囲でヒートシールすることによって直接結合させることができる。
ヒートシールは熱段プレス、または抵抗線により、若しくは誘導加熱により加熱
された金属ジョーのようなこの技術分野で公知の任意の手段で0.1秒から5秒まで
変わる滞留時間を用いて成し遂げることができる。
表面に結合させた後、その組立体を周囲温度まで放冷させる。 本発明により提供される組成物と方法およびそれらに付随する利点に関するさ
らなる細部は、次の例示実施例から明らかになるだろう。
トリップを、ここに言及することにより本明細書に含まれるものとされる米国特
許第5,244,738号明細書に記載されるエポキシ−フェノール樹脂の30重合%固形
分キシレン/ブチルセロソルブ溶液から成る内部用下塗剤により15mg/4in2(25
.8cm2)の重量でロール塗布し、そして400゜F(204.4℃)で10分間焼き付けした
。この下塗りされた鋼板を、ケトン/グリコールエーテル/アルコールブレンド
中に樹脂状固体を約26〜28重量%含んでいる接着性エナメル組成物により15mg/
4in2(25.8cm2)で仕上げ塗りし、そしてオーブン中に380゜F(193.3℃)で10分
間入れておいた。ここで、上記樹脂状成分は乾燥重量基準で45%のフェノール樹
脂、22%のエポキシ−フェノール樹脂、20%のポリエステル、10%のエラストマ
ーおよび3%のカルボキシル化ポリプロピレンから成っていた。このコーティン
グ鋼板を次に4″×1″(10.16cm×2.54cm)のストリップに切断した。共に0.45
″(1.143cm)の厚さと4″×1″(10.16cm×2.54cm)の同じ寸法を有する好まし
い熱可塑性エラストマー、具体的にはスチレンブロック共重合体と熱可塑性樹脂
加硫物、具体的にはEPDM/ポリプロピレンの鋼ストリップとしての試料を、上記
コーティング金属ストリップの二つの間にそれらコーティング面が内向きに面す
るようにして入れた。次に、この試験用「サンドイッチ」を実験室用ヒートシー
ラーの中に380゜F(193.3℃)の定盤温度と30psiの型締圧を用いて5秒間入れて1
″×1″(2.54cm×2.54cm)の結合面積を形成した。
角度で互いに引き離す試みを行うことによって試験した。接着性エナメルと熱可
塑性エラストマーまたは熱可塑性樹脂加硫物とのこれらの組み合わせは、手によ
っては事実上分離不能である、実施例IIで証明される機能性金属および複合材料
クロージャーをもたらすのに十分な結合を与えた。
順序で、商業的な金属装飾操作で塗布した:
置に取り付けられた適切な成形工具を用いてクロージャーシェルに成形した。こ
のようにして、標準的なラグ型金属クロージャー用シェル、および現技術状態の
金属/プラスチック複合材料クロージャー用シェルを作成した。
25゜F(165.5〜218.3℃)まで予備加熱し、続いて熱可塑性エラストマーまたは
熱可塑性樹脂加硫物のシール用ガスケット材料を複合材料クロージャーに所望と
される0.010〜0.020″(0.254〜0.508mm)の厚さおよびラグ型クロージャーに
所望とされる0.005〜0.050″(0.127〜1.27mm)の厚さに射出成形または射出
/圧縮成形することにより、それらクロージャーシェル中に熱可塑性エラストマ
ーまたは熱可塑性樹脂加硫物のシール用ガスケットを形成した。上記予備加熱シ
ェルと上記溶融ガスケット材料との組み合わせは、その接着コーティングを活性
化してガスケットとクロージャーとの間に強力な結合を達成する。
容器に適用した。次に、得られたパッケージを標準的なパッケージ性能試験法に
従って評価した。
遭遇する可能性のある機械的および熱的な極限酷使条件に付す。例えば、この評
価において、これらパッケージを加圧水レトルト中で273℃において60″(60秒
)間殺菌処理し、次いで上記試験法で規定される色々なレベルの衝撃酷使条件に
付した。これらのパッケージを次に真空保持性について2年までの期間にわたっ
て監視した。
るパッケージ性能にとっては不可欠である。ガスケット/クロージャーの接着破
壊は漏れ、従って不良パッケージをもたらす。この実施例では、熱可塑性エラス
トマーまたは熱可塑性樹脂加硫物のガスケットを、本発明の主題である接着剤コ
ーティング技術との組み合わせで組み込んでいるクロージャーに、ガスケットの
接着破壊を示すものは一つもなかった。真空保持性で測定されたパッケージの完
全性は試験期間の間保持されたのである。
Claims (12)
- 【請求項1】 外側に面した表面および内側に面した表面をもつライナー付き
金属シェルであって:内側に面した表面上に、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、
カルボキシポリオレフィン樹脂およびポリエステル樹脂の固体混合物を含む硬化
エナメルコーティングが含まれ;このエナメル内面に造形した熱可塑性エラスト
マー部材が接着された金属シェル。 - 【請求項2】 エポキシ樹脂対フェノール樹脂の重量比が約1:1〜1:5であり
、ポリエステル樹脂がエポキシ樹脂およびフェノール樹脂100重量部当たり約15
〜60重量部を構成し、カルボキシポリオレフィン樹脂がエポキシ樹脂、フェノー
ル樹脂およびポリエステル樹脂100重量部当たり約0.1〜10重量部を構成する、請
求項1に記載の物品。 - 【請求項3】 エポキシ樹脂がエポキシノボラック樹脂を含む、請求項1に記
載の物品。 - 【請求項4】 硬化エナメルコーティングがエラストマーを含む、請求項1に
記載の物品。 - 【請求項5】 造形した熱可塑性エラストマーがスチレンブロックポリマーを
含む、請求項1に記載の物品。 - 【請求項6】 スチレンブロックポリマーがスチレン−エチレン−ブチレン−
スチレンブロックコポリマー樹脂を含む、請求項5に記載の物品。 - 【請求項7】 造形した熱可塑性エラストマーを金属表面に接着する方法であ
って:エポキシ樹脂、フェノール樹脂、カルボキシポリオレフィン樹脂およびポ
リエステル樹脂の固体混合物を含む固体混合物を含有するエナメルコーティング
を基材の金属表面に塗布し、エナメルコーティングした基材をエナメルコーティ
ング組成物が硬化して硬くなるのに十分な時間、高められた温度でベーキングし
、造形した熱可塑性エラストマー物品を硬化エナメルコーティングした金属表面
にヒートシールし、次いでヒートシールしたアセンブリーを周囲温度で冷却させ
る各工程を含む方法。 - 【請求項8】 エポキシ樹脂対フェノール樹脂の重量比が約1:1〜1:5であり
、ポリエステル樹脂がエポキシ樹脂およびフェノール樹脂100重量部当たり約15
〜60重量部を構成し、カルボキシポリオレフィン樹脂がエポキシ樹脂、フェノー
ル樹脂およびポリエステル樹脂100重量部当たり約0.1〜10重量部を構成する、請
求項7に記載の方法。 - 【請求項9】 エポキシ樹脂がエポキシノボラック樹脂を含む、請求項7に記
載の方法。 - 【請求項10】 エナメルコーティング組成物がエラストマーを含む、請求項
7に記載の方法。 - 【請求項11】 造形した熱可塑性エラストマーがスチレンブロックポリマー
を含む、請求項7に記載の方法。 - 【請求項12】 スチレンブロックポリマーがスチレン−エチレン−ブチレン
−スチレンブロックコポリマー樹脂を含む、請求項11に記載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
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---|---|---|---|
US09/196,367 | 1998-11-19 | ||
US09/196,367 US6494983B1 (en) | 1998-11-19 | 1998-11-19 | Composition and method for promoting adhesion of thermoplastic elastomers to metal substrates |
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Publications (3)
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