KR20010043242A - 피복 물품에 밀봉 재료를 국부적으로 제공하는 방법 - Google Patents

Abstract

유기 피복물로 피복된 물품에 용이하게 변형 가능한 밀봉 재료(소위 컴파운드)층을 적어도 국부적으로 제공하는 방법으로서, 상기 컴파운드의 중간물질층이 피복층에 적용되고, 그 후에 물품은 그 중간물질로부터 컴파운드를 형성하도록 상승된 온도에서 임시로 유지되는 것을 포함하는 방법에 있어서, 물품의 피복층이 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 포함하고, 컴파운드는 우레탄, 아미드 및 이들의 혼합물과 이들의 이형공중합체로 이루어진 그룹으로부터 선택되며, 컴파운드의 중간물질을 적용하기 전의 피복층의 자유 표면에 있어서 적어도 이 중간물질이 적용되는 장소는 피복층이 용융되지 않은 동안의 화염 처리를 포함한 일군의 동등한 공정처리 작업 중에서 선택된 공정처리 작업을 간단하게 받게되는 것을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

피복 물품에 밀봉 재료를 국부적으로 제공하는 방법{LOCALLY PROVIDING A COATED ARTICLE WITH A SEALING MATERIAL}

산업적 응용의 많은 점에 있어서, 그러한 물품과 다른 물품을 서로에 대해 예컨대 진공 밀봉 방식으로 연결할 수 있는 것이 필요하다. 이러한 종류의 공지된 예로는 식품을 담도록 설계된, 널리 알려진 유리 항아리 상의 나사 상부체(screw top)가 있다. 이들 식품의 선반 보존 수명을 연장시키기 위해서는 뚜껑이 가스 밀봉 및 진공 밀봉 방식으로 항아리를 밀봉할 수 있는 것이 필수적이며, 상기 밀봉은 또한 항아리 내용물의 저온 살균 또는 멸균 처리에 견딜 수 있어야 한다.

뚜껑과 항아리의 정합 림(rim)들은 완전히 원활한 밀봉을 제공하도록 항상 딱 맞추어지는 것은 아니기 때문에, 완벽한 밀봉은 림들 사이에 개재된 용이하게 변형가능한 밀봉 재료인 컴파운드층에 의해 달성된다. 그러한 컴파운드의 공정제어 가능한 중간물질은 각종 타입과 화학적 조성으로 상업적으로 입수가능하며, 이들 컴파운드들 중 많은 것들은 PVC기 조성을 가진다. 공정제어 가능한 중간물질을 해당 물품에 적용한 후에 중간물질은 경화되어 컴파운드 자체를 생성시킨다. 특히 나사 상부체와 함께 사용하기 위해서, 적용되는 컴파운드층은 이 컴파운드층이 적용될 물품으로 양호하게 부착될 필요가 있다. 상기 부착이 불충분한 경우에 컴파운드층은 특히 나사 상부체에서 사용될 때 말려올라가거나 또는 찢어지게 되어 더이상 양호한 밀봉이 보장되지 않는다.

일반적으로, 컴파운드층이 제공되는 물품은 먼저 유기 피복물로 피복된다. 이것은 예를 들어 금속제의 나사 상부체를 갖는 경우일 수 있다. 강철 뚜껑은 금속성 상부층을 적용함으로써 부식에 대해 보호될 수 있는 데도 불구하고 많은 경우에 있어서는 피복물을 부가적으로 적용하는 것이 선호된다. 이것은 예를 들어 항아리의 내용물의 맛을 보호하기 위해서 또는 뚜껑의 내부에 사진 또는 텍스트가 제공될 수 있게 해주기 위해서 바람직할 수 있다. 많은 경우에 있어서 컴파운드의 피복층에의 양호한 부착은 쉽게 해결될 수 없는 문제점을 낳게 되는 것으로 판명되었다. 이것은 특히 물품이 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트)기 유기 피복물로 피복된 경우에 그러하다.

본 발명은 유기 피복물로 피복된 물품에 용이하게 변형 가능한 밀봉 재료(소위 컴파운드(compound))층을 적어도 국부적으로 제공하는 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은 상기 컴파운드의 중간물질층이 피복층에 적용되고, 그 후에 물품은 그 중간물질로부터 컴파운드를 형성하도록 상승된 온도에서 임시로 유지되는 것을 포함한다.

도 1은 본 발명에 따른 몇 가지 시험 결과들이 예시되어 있는 그래프이다.

본 발명은 이러한 일반적으로 경험되는 문제점에 대한 해결책을 제공한다. 또한 본 발명은 공지된 것으로 추정되는 방법과 더불어, 물품의 피복층이 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 포함하고, 컴파운드는 우레탄, 아미드 및 이들의 혼합물과 이들의 이형공중합체로 이루어진 그룹으로부터 선택되며, 컴파운드의 중간물질을 적용하기 전의 피복층의 자유 표면에 있어서 적어도 이 중간물질이 적용되는 장소는 피복층이 용융되지 않은 동안의 화염 처리를 포함한 일군의 동등한 공정처리 작업들로부터 선택된 공정처리 작업을 간단하게 받게되는 것으로 구성된다.

많은 경우에 있어서 컴파운드층은 물품에 적용될 컴파운드의 중간물질의 특수 처리에 의해 형성되어 왔음을 주지해야 한다. 예를 들면, 상기 중간물질은 적용된 후에는 열처리에 의해 용제 또는 분산제를 중간물질로부터 강제로 제거시킴으로써 경화되어야 한다.

놀랍게도 피복층이 제안된 공정처리 작업을 부가적으로 받게 되면 PET 공중합체에 있어서 피복층의 표면은 컴파운드로의 부착을 위한 매우 크게 향상된 잠재력을 획득하게 된다는 사실이 판명되었다. 놀랍게도, 상기 향상은 특히 상술한 타입의 컴파운드에서 발생하는 것으로 판명되었다. 일반적으로 PVC기 컴파운드의 부착력은 상술한 처리후에도 향상되지 않으며, 많은 경우에 경우서는 오히려 악화된다.

또한, 화염 처리 형태의 공정처리 작업의 타입으로 인해 발생하는 효과가 여기에 포함되고, 예를 들어 온도 그 자체의 증가는 일반적으로 필적할만한 효과를 달성하지 못한다는 사실은 주목할 만하다. 몇몇 다른 열처리에 있어서는 명백히 개개의 경우에 다소 유사한 기타 조건들이 수행되며, 그 결과 예를 들어 플라즈마에 의해 가열하는 경우에 몇몇 PET 피복물에 있어서는 확실한 효과가 관찰된다. 그러나, 피복물의 자유 표면이 공정처리 작업을 겪게 되는 작업이 프로판과 연소 공기의 양론적 혼합물을 연소시키는 화염에 의해 수행되는 경우에 사실상 모든 통상의 PET에 대해 매우 양호한 결과가 본 발명에 따라 얻어진다.

화염 처리와 이들이 수행되는 조건들은 일반적으로 자유 표면 상에 작용하게 할 목적으로 공지되어 있음을 주지해야 한다. 예를 들어 영국 회사인 셔먼 트리터스(Sherman Treaters)에 의해 발행되고 클리프 바틀리 및 P.B. 셔면에 의한 공보를 참조할 수 있다. 이 공보에서 자유 표면 상에서의 화염 처리의 효과는 화염 속에 형성된 자유 라디칼, 이온, 중성 컴파운드 및 전자가 표면 상에 작용한 탓이다. 공정처리 매개변수들을 변동시킴으로써 목적하는 결과 면에서 동등한 일군의 물리화학적인 공정처리 작업들을 획득하는 것이 가능함은 자명하다. 그러나, 이것은 컴파운드의 부착력에 대한 결정 인자는 아닌 것으로 입증되었다.

개방된 화염에 노출된 경우에 각종 방식으로 처리하는 것이 가능하다. 그러나, 프로판의 연소에 의해 얻어진 화염과 물품은 서로 접촉해 있는 동안에 서로에 대해 이동되는 것이 바람직한 것으로 판명되었다. 이러한 맥락에서 많은 경우에 뚜껑과 같은 최종 생산품은 예비 처리 후에 펀칭 또는 추가적인 기계적 처리에 의해 최종 형태로 변환된 스트립 재료로부터 제조된다는 사실을 주지해야 한다. 예를 들어 피복강 나사 상부체의 경우에, 강 스트립은 먼저 피복되고, 전술한 화염 처리를 겪게 되며 그후 상기 스트립으로부터 블랭크(blank)가 펀칭된 다음 최종적으로 그 기부에 환형의 컴파운드층이 제공된 나사 상부체로 만들어진다.

전술한 바와 같이, 컴파운드층은 먼저 컴파운드의 중간물질을 적용함으로써 형성되게 되며, 그 다음 상기 중간물질은 경화되어 적절한 컴파운드를 생성하게 된다. 본 발명에 따르면 컴파운드를 생성시키는 상기 경화작업은 중간물질을 적용한 후에 물품을 200 내지 230℃의 온도에서 적어도 40초동안 유지한 다음에 냉각시킴으로써 수행될 수 있다. 명백하게는, 스트립형 물품의 경우에 고도로 실행가능한 대안으로는 이 스트립을 연속로를 통해 통과시킴으로써 열처리를 수행하는 것이 있다.

상기 신규한 방법은 그 기층이 플라스틱과 같은 각종 물질을 포함할 수 있는 피복 물품에 적용 가능하지만, 본 발명은 금속 기층을 포함하는 물품에 적용될 때 특히 유리한 것으로 입증되었다. 특히, 금속 기층이 금속 피복된 강판으로 이루어진 경우에 적절하게 적용될 수 있는 것으로 판명되었다. 가능한 적용예로는 ECC 피복물(전기 분해 크롬 또는 산화 크롬 피복물)을 갖는 주석판 또는 강판이 있다.

상기에서는 물품 상의 하나의 피복층에 대해 언급하였지만 많은 응용예에 있어서는 상기 피복층 자체는 복수의 층으로 이루어진 것이 바람직하다. 예를 들면 하부층은 금속 기층 등으로의 양호한 부착을 보장하는 것이 선택될 수 있는 반면에, 상부층은 물품이 접촉하여야 될 물질에 대해 불활성 특성을 갖는 것이 선택될 수 있다. 예를 들면, 물품이 식품 또는 음료용의 주석깡통의 뚜껑인 경우에 상부층은 해당 식품 및/또는 음료에 대해 불활성이어야 하며, 마찬가지로 이들 식품 및/또는 음료에 어떠한 색상이나, 냄새 또는 맛도 부여하지 않아야 한다.

상기 방법 이외에, 본 발명은 또한 컴파운드층이 국부적으로 제공된 상기와 같이 얻어진 피복 물품에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 용기 또는 항아리용 뚜껑 형태의 상기와 같이 피복된 물품에 관한 것이다. 상기 용기는 음료 캔뿐만 아니라 예컨대 페인트 주석 깡통 또는 오일 드럼일 수 있다. 본 발명 덕분에 얻어진, 컴파운드의 피복층으로의 강한 부착력 때문에 얻어진 피복 물품은 특히 비틀어서 떼어질 수 있는 뚜껑으로서 적합하다. 컴파운드의 양호한 부착 효과는 뚜껑이 체결되거나 또는 다시 이완될 때 컴파운드가 피복층으로부터 찢어지거나 말려올라가서 밀봉체로서의 기능을 유지할 수 없는 것이 방지된다.

최종 생산품으로서의 피복 물품의 제조 이외에, 본 발명은 또한 유기 피복물로 피복되고, 우레탄, 아미드와 이들의 혼합물 및 이들의 이형공중합체를 포함한 그룹으로부터 적용될 컴파운드층의 상기 생성물로의 향상된 부착력을 갖는 반가공 생산품을 준비하는 방법에 관한 것이다. 그와 같이 준비된 반가공된 생산품은 통상 재료 제조업자로부터 마무리가공된 물품을 생산하는 산업체로 공급되는 상업용 제품이다.

다음, 상기 방법은 피복층이 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 포함하고, 피복층의 자유 표면에 있어서 적어도 컴파운드층이 적용되어야 할 장소는 피복층이 용용되지 않은 동안의 화염 처리를 포함한 일군의 동등한 공정처리 작업들 중 한가지 공정처리 작업을 받게 되는 것을 특징으로 한다. 또한, 광택처리된 반가공 생산품을 준비하기 위한 상기 방법은 상술한 것과 같은 동일한 방식으로 그리고 청구항 제 2 항, 제 3 항, 제 5 항, 제 6 항 및 제 7 항에 보다 상세히 면밀하게 기재된 것과 동일한 방식으로 수행될 수 있음은 자명하다.

최종적으로, 본 발명은 또한 상술한 방법에 따라 제조된 반가공 피복 생산품에 관한 것이다. 이러한 맥락에서 상기 반가공 생산품은 상기 방법에서 설명된 바와 같이 최종 생산품으로서의 피복된 물품에 대한 추가 공정처리를 위해 적절한 형태로 변환되는 것이 중요한 것으로 판명되었다.

하기에서는 도 1에 예시된 몇 가지 시험 결과들을 참조해서 본 발명을 설명하기로 한다.

시험은 특히 통상적인 방식으로 먼저 금속성 ECC 피복물이 제공된 얇은 강판을 사용해서 수행되었다. 상기 강판에는 상부층이 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트)로 이루어진 피복 시스템이 적용되었다. 3가지 PET 피복물이 사용되었는데, 이들은 부호 PET Ⅰ; PET Ⅱ; PET Ⅲ로 표시되어 있다. 여기서 PET란 통상 70％ 이상의 테레프탈산을 포함하는 산과 60％ 이상의 에틸렌 글리콜을 포함하는 알코올의 50-50 mol％ 혼합물로 된 중합반응 생성물을 가리킨다. PET의 공중합체는 산으로서 테레프탈산과 다른 산과의 혼합물을 채택하고, 알코올로서 에틸렌 글리콜과 다른 알코올과의 혼합물을 사용함으로써 얻어질 수 있다. 특히, PET Ⅰ은 사실상 순수한 PET로서 이해되어야 하며, 또한 PET Ⅲ는 알코올이 디에틸렌 글리콜을 함유하는 PET의 공중합체를 가리킨다. 또한 PET Ⅱ는 알코올이 시클로헥산디메탄올을 포함하는 공중합체이다. 사용된 PET 재료는 고유 점성(I.V.)이 0.5 내지 1.5이다. 이들 시료에는 각종 컴파운드로 된 스트립이 적용되는데, 상기 스트립은 두께가 1㎜, 폭이 12㎜, 길이가 약 15㎝이다. 각종 상업적으로 입수가능한 컴파운드, 즉 각종 공급업자로부터의 3개의 PVC 타입과, 1개의 우레탄/아미드 타입이 적용된다. 3개의 PVC 타입은 이후로는 PVC Ⅰ, PVC Ⅱ 및 PVC Ⅲ로 표시된다.

컴파운드의 중간물질이 적용된 후에 시료는 이들 컴파운드의 처리를 위해 요구되는 열처리를 받게 된다. 이 과정에서 컴파운드는 건조되어 피복층에 부착하게 된다.

이 열처리는 120초의 기간동안 220℃의 온도에서 수행되었다.

컴파운드 스트립의 피복 기층에의 부착력은 통상적으로 사용되는 "180。 박리 시험"으로 결정되었다.

이것은 폭이 12㎜인 컴파운드 스트립이 피복 기층으로부터 1.0㎝/분의 속도로 180°의 각도 이상 박리되는 것을 의미한다. 이것이 야기하는 힘은 N/㎜로 표시되는데, 이 힘은 컴파운드와 피복층간의 부착력을 측정한 "박리 강도"(P.S. : Peel Strength)이다.

3개의 일련의 시험들이 수행되었는데, 그 첫 번째가 컴파운드 스트립을 예열되지 않은 피복층에 적용하는 일련의 시험 A(도면 참조)이다.

다음에는 화염 처리를 겪은 후의 PET 피복층에 각종 타입의 컴파운드를 적용하는 일련의 시험 B가 수행되었다. 화염 처리는 프로판 화염에 의해 발생하며, 스트립 형태의 피복된 강 시료는 높이가 85㎜인 화염을 통해 15m/분의 속도로 이동되었다.

일련의 시험 C에서는 피복층이 가스 플라즈마로 처리된 후에 컴파운드가 적용되었다. 플라즈마는 60초동안 300Watt의 전력으로 설정되었다. 플라즈마를 형성하기 위해서 60㎖/분의 산소가 25 ㎩의 유입 압력에서 사용되었다.

첨부 도면으로부터 다음과 같은 결론들이 도출될 수 있다.

- 처리되지 않은 피복층들의 경우에 박리 강도 측면에서의 큰 분산이 PET 피복물과 컴파운드간의 각종 조합에서 관측되었다. 어느 한 경우에도 박리 강도(P.S.)가 ＞1.2N/㎜인 경우가 발견되지 않았으며, 이것은 불충한 것으로 간주될 수 있는 결과이다.

- 플라즈마 처리가 채택된 경우에 PVC 타입의 컴파운드를 사용할 때의 박리 강도는 매번 불충분했다. 마찬가지로, 우레탄/아미드 컴파운드와 각종 PET 피복물간의 각종 조합에 있어서 큰 분산이 발견되었으며, 박리 강도가 양호(2.7N/㎜)한 것으로 간주될 수 있는 단 한 번의 최고치가 있었다.

- PET 피복물의 화염 처리 후에 모든 PVC 컴파운드의 피복층에의 부착력은 크게 불충분한 것으로 입증되었으며, 심지어 처리되지 않은 피복층의 경우에서보다 낮은 것으로 입증되었다.

- PET 피복물의 화염 처리 후에 우레탄/아미드 타입 컴파운드의 모든 PET 타입 피복물에서의 부착력은 모든 경우에 있어서 매우 양호한 것으로 판명되었다. 측정된 강도 데이터간의 분산이 낮아서, 강도는 3.5N/㎜ 수준 근방에 있었다. 이것은 이와 같이 측정된 값이 사실상 컴파운드의 인장 강도에 상당한다는 결론에 도달하게 하며, 또 컴파운드와 PET 피복물간의 부착력은 이 컴파운드의 인장 강도보다 강하다는 결론에 도달하게 한다.

컴파운드층을 생성하기에 앞서서 화염 처리된 재료를 만 2개월동안에 저장하는 장기간의 시험 후에도 박리 강도는 감소하지 않는 것으로 판명되었다.

다음에, 피복층 상의 모든 컴파운드층들이 멸균 시험을 받았다. 이러한 목적으로 시료는 90분동안 광물질이 제거된 물 속에서 121℃의 온도로 유지되었다. 이러한 처리는 컴파운드층의 품질과 이 컴파운드층의 피복층에의 부착력에 영향을 미치지 않는 것으로 판명되었다.

Claims (12)

1. 유기 피복물로 피복된 물품에 용이하게 변형 가능한 밀봉 재료(소위 컴파운드)층을 적어도 국부적으로 제공하는 방법으로서, 상기 컴파운드의 중간물질층이 피복층에 적용되고, 그 후에 물품은 그 중간물질로부터 컴파운드를 형성하도록 상승된 온도에서 임시로 유지되는 것을 포함하는 방법에 있어서,

   물품의 피복층이 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 포함하고, 컴파운드는 우레탄, 아미드 및 이들의 혼합물과 이들의 이형공중합체로 이루어진 그룹으로부터 선택되며, 컴파운드의 중간물질을 적용하기 전의 피복층의 자유 표면에 있어서 적어도 이 중간물질이 적용되는 장소는 피복층이 용융되지 않는 동안의 화염 처리를 포함한 일군의 동등한 공정처리 작업 중에서 선택된 공정처리 작업을 간단하게 받게되는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 피복층의 자유 표면의 공정처리 작업은 양론적인 프로판/연소 공기 혼합물을 연소시켜 얻어지는 화염에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   개방된 화염에의 노출은 프로판의 연소에 의해 얻어진 화염과 물품을 서로 접촉 상태에 있는 동안 서로에 대해 이동시킴으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   물품은 컴파운드의 중간물질을 적용한 후에 200 내지 230℃의 온도에서 약 40초동안 유지된 다음에 냉각되는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 물품은 금속 기층을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서,

   금속 기층은 금속성의 피복 강판으로 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.
7. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서,

   피복층은 복수의 층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.
8. 용기 또는 항아리용 뚜껑의 형태인 것을 특징으로 하는 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 따른 방법에 따라 제조된, 컴파운드층을 국부적으로 제공한 유기 피복물로 피복된 물품.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 물품은 비틀어서 떼내어질 수 있는 뚜껑 형태인 것을 특징으로 하는 피복 물품.
10. 우레탄, 아미드와 이들의 혼합물 및 이들의 이형공중합체로 이루어진 그룹으로부터 선택될 컴파운드층의 반가공 생성물에의 부착을 향상시킬 목적으로 유기 피복물로 피복된 반가공 생산품을 마련하는 방법에 있어서,

    물품의 피복층이 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 포함하고, 컴파운드의 중간물질을 적용하기 전의 피복층의 자유 표면에 있어서 적어도 상기 중간물질이 적용되는 장소는 피복층이 용융되지 않은 동안의 화염 처리를 포함한 일군의 동등한 공정처리 작업들 중에서 선택된 공정처리 작업을 간단하게 받게되는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제 10 항에 있어서,

    반가공 피복 생산품의 처리는 제 2 항, 제 3 항, 제 5 항, 제 6 항 및 제 7 항 중 하나 이상의 항에 따른 방법에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 제 1 항 내지 제 7 항에 따른 방법들 중 어느 한 방법의 생산품으로서 피복 물품을 제공하기 위한 추가 공정처리를 위해 적합한 형태로 변형되는 것을 특징으로 하는 제 10 항 또는 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 방법에 따라 제조되고 유기 피복물로 피복된 반가공 생산품.