KR20070020404A - Organic acid resistance improvement in polymer coated metals - Google Patents
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Abstract
금속 컨테이너 본체(metal container body), 금속 컨테이너 끝부(metal container end), 또는 금속 컨테이너 본체와 끝부 상에 코팅된 열가소성 폴리머에서의 아세트산과 같은 유기산의 공격을 억제하는 방법에 관한 것으로서,A method of inhibiting attack of organic acids such as acetic acid in a metal container body, a metal container end, or a thermoplastic polymer coated on the metal container body and the end,
유기산과 접촉하게 되는 컨테이너의 폴리머가 코팅된 각각의 금속 부품 전체를 순간 열 처리(flash heat treating)하는 공정을 포함하여, 상기 부품들 상의 폴리머를 이의 용융 온도 이상으로 가열하여 유기산 함유 재료를 포장하기에 적당한 컨테이너를 제작하는 것을 특징으로 한다.Packaging the organic acid-containing material by heating the polymer on the components above their melting temperature, including flash heat treating the entire metal part of the polymer coated container in contact with the organic acid. It is characterized by producing a container suitable for the.
Description
본 발명은 금속 컨테이너 본체(metal container body) 및/또는 금속 컨테이너 끝부(metal container end) 상에 코팅된 열가소성 폴리머에서의 아세트산과 같은 유기산에 의한 공격을 억제하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for inhibiting attack by organic acids such as acetic acid in a thermoplastic polymer coated on a metal container body and / or a metal container end.
폴리머 코팅 금속은 여러 분야에서 응용하기 위해 개발되었다. 이러한 여러 분야 중의 하나는 백포도주로 양념한 참치와 같은, 유기산을 함유하는 재료를 포장하기 위한 폴리머 코팅 금속 컨테이너의 제조 분야이다.Polymer coated metals have been developed for many applications. One such field is the manufacture of polymer coated metal containers for packaging materials containing organic acids, such as tuna seasoned with white wine.
아세트산과 같은 유기산의 공격성(aggressiveness)은 여러 가지 상호 작용의 기작 때문에, 예를 들어 염 용액과 같은 기타 물질의 공격성과는 상이하다. 염-용액이 우선 부식 과정을 일으키는 동안 유기산 용액은 금속 기재와 폴리머 코팅 층 사이의 결합을 직접적으로 공격할 수도 있다.Aggressiveness of organic acids, such as acetic acid, differs from that of other substances, such as, for example, salt solutions, because of the mechanism of interaction. The organic acid solution may directly attack the bond between the metal substrate and the polymer coating layer while the salt-solution first causes the corrosion process.
유기산 함유 재료를 포장하는 경우 유기산이 매우 공격적이며 접촉면을 공격할 것 같은데도 불구하고, 저온살균 및 멸균과 같은 열 처리 공정을 하지 않으면 적층 분리의 문제점이 없거나 아주 약하게 발견된다.Although the packaging of organic acid-containing materials is very aggressive and likely to attack the contact surfaces, there are no or very weak problems of lamination separation without heat treatment processes such as pasteurization and sterilization.
공지된 폴리머 코팅재는 변형 후에도 코팅재의 접착성이 양호하도록 특이적으로 도안되었다.Known polymer coatings have been specifically designed to ensure good adhesion of the coating even after deformation.
그러나, 본 발명에 따르면 아세트산과 같은 유기산에 의한 공격의 문제점은 가득 채워진 컨테이너를 멸균과 같은 열 처리를 하는 경우 보다 더 심각한 문제가 된다.However, according to the present invention, the problem of attack by organic acids such as acetic acid is more serious than the case of heat treatment such as sterilization of a filled container.
유기산은 이들의 비(非)해리 상태(non-dissociated state)로 코팅재를 통해 확산될 수 있으며, 이러한 확산 비율은 온도에 매우 민감하다(표 1 참조). 폴리머-금속 접촉면에서 해리가 발생할 수 있으며 산의 축적으로 공격성이 높다. 이러한 산은 이중의 결과를 가져올 것이다: 부식 강화 및 코팅재 분리.Organic acids can diffuse through the coating in their non-dissociated state, and this diffusion rate is very temperature sensitive (see Table 1). Dissociation can occur at the polymer-metal interface and aggressive in the accumulation of acids. These acids will result in a double: corrosion reinforcement and coating separation.
관련된 특이 문제점은 저장 수명을 증가시키기 위해 식품을 포장하는데 사용하는 열 공정 처리의 결과이다. 이러한 열 처리는 내용물에 따라 다르며, 고온 충전 응용 분야(hot fill application)에서는 80 ℃ 내지 120 ℃ 이상에서 1 시간 동안 실행한다.A particular problem involved is the result of thermal process treatments used to package foods to increase shelf life. This heat treatment depends on the content and is performed for 1 hour at 80 ° C. to 120 ° C. or higher in hot fill applications.
예를 들어 캔에 포장된 많은 생선 제품들은 대략 115 ℃에서 멸균한다. 이러한 열 처리는 좋은 제품을 제조하는데 중요한 요소이며 이러한 형태의 제품을 포장하는 공정에서도 중요한 요소이다.For example, many fish products packaged in cans are sterilized at approximately 115 ° C. This heat treatment is an important factor in producing a good product and is also an important factor in the packaging process of this type of product.
현재 상기와 같은 제품을 포장하기 위해서 유용한 폴리머 코팅 금속 컨테이너는 없다. 따라서 본 발명의 목적은 멸균과 같은 열 처리할, 아세트산 및 기타 유기산 함유 제품을 포장하기에 적당한 용액을 찾는 것이다.There is currently no polymer coated metal container useful for packaging such products. It is therefore an object of the present invention to find a suitable solution for packaging acetic acid and other organic acid containing products to be heat treated, such as sterilization.
본 발명에 따르면 컨테이너 본체를 거의 구멍 근처까지 가열해도 멸균과 같은 가열 처리할 유기산 함유 제품의 포장과 관련된 문제점을 예방하기에는 불충분하다.According to the present invention, even heating the container body to near the hole is insufficient to prevent problems associated with the packaging of the organic acid-containing product to be heat treated, such as sterilization.
본 발명에 따르면 폴리머도 코팅된 스틸로 이루어지며, 금속과 폴리머 사이의 접촉면이 약해질 위험이 있는 실질적인 변형을 견딘 컨테이너를 구성하는 모든 부품들(예를 들어 컨테이너 본체 및/또는 뚜껑이 컨테이너를 형성함)용으로 특수 열 처리가 제안된다. 그 다음에 상기 컨테이너는 아세트산과 같은 유기산의 존재하에 레토르팅(retorting)과 같은 열 공정의 역효과에 대한 내성이 생긴다. 국소적인 열 처리 뿐만 아니라 어떠한 열 처리도 충분하지 않다는 것이 실험으로 명백해졌다.According to the invention the polymer is also made of coated steel and all the parts constituting the container (for example the container body and / or the lid forming the container) which withstand the substantial deformation at the risk of weakening the contact surface between the metal and the polymer. Special heat treatment is proposed. The container then becomes resistant to the adverse effects of thermal processes such as retorting in the presence of organic acids such as acetic acid. Experiments have shown that any heat treatment as well as local heat treatment is not sufficient.
US2003/0198537에서는 컨테이너에 폴리머를 접착시키기 위해서 본체에 캔 끝부를 부착하기 전에 컨테이너 본체의 개방 끝부를 유도적으로 가열시킴으로써 컨테이너 본체로부터 압출된 열가소성 폴리머 코팅재의 적층분리(delamination)를 억제하는 방법을 제공한다고 알려져 있다. 컨테이너 본체는 외부 표면, 내부 표면 및 구멍인 가장자리를 갖는 원통형의 본체를 형성하여 만들어 진다. 본체 내부 표면은 폴리머 라이너로 코팅하며, 본체 외부 표면은 선택적으로 장식할 수 있다. 거의 구멍에 가까운 컨테이너 본체 가장자리는 유도적으로 가열하고, 끝부와 본체를 결합하여 완전한 컨테이너를 형성한다. US2003/0198537에 따르면 캔 본체 내부 표면 중 아주 작은 표면의 불완전한 부분으로 폴리머가 흘러 들어가야 한다. 이러한 현상은 폴리머가 비정질상(amorphous phase)으로 존재하는 경우 폴리머의 유리점 (glass-point) 이상에서 이미 발생된다. US2003 / 0198537 provides a method of suppressing delamination of a thermoplastic polymer coating extruded from a container body by inductively heating the open end of the container body before attaching the can end to the body to bond the polymer to the container. It is known. The container body is made by forming a cylindrical body having an outer surface, an inner surface and an edge which is a hole. The body inner surface is coated with a polymer liner, and the body outer surface can be optionally decorated. Nearly perforated container body edges are inductively heated and join the ends and the body to form a complete container. According to US2003 / 0198537 the polymer must flow into an incomplete portion of a very small surface of the inner surface of the can body. This phenomenon already occurs above the glass-point of the polymer when the polymer is in an amorphous phase.
그러나 본 발명에 따르면 단지 폴리머의 용융점 이상의 열 처리만으로도 코팅재가 유기산에 내성이 있도록 만들기에 충분하다.However, according to the present invention, only heat treatment above the melting point of the polymer is sufficient to make the coating resistant to organic acids.
컨테이너를 처리하기 위해 유도 열을 특이적으로 꼭 사용할 필요는 없다. 본 발명의 효과는 또한 '일반적인(normal)' 오븐 처리로 획득될 수 있다는 것이 확인되었다. 상기 처리는 또한 컨테이너를 보호할 수 있다. 그러나 유도에 의한 열 처리[또는 임의의 기타 신속한 가열 방법 또는 "순간 가열(flash heating)"]는 원하지 않는 분해를 예방하는데 유리하므로 결과적으로 산소의 존재하에 폴리에스테르 사슬의 취화(embrittlement)가 발생한다.It is not necessary to specifically use induction heat to process the container. It has been found that the effects of the present invention can also be obtained with 'normal' oven treatments. The treatment may also protect the container. However, thermal treatment by induction (or any other rapid heating method or “flash heating”) is advantageous in preventing unwanted decomposition, resulting in embrittlement of the polyester chain in the presence of oxygen. .
최적의 효과를 얻기 위해 열 처리의 특정 시간을 지켜야 하는 것이 필수적이라는 것을 본 발명을 통해 추가로 확인하였다. 시간이 길어지면 불리하며, 대략 4 초의 기간이 고려해 보건데 포장으로 최적이라는 것이 실시예로부터 확인되었다.It was further confirmed by the present invention that it is essential to observe a certain time of heat treatment in order to obtain the optimum effect. The longer time is disadvantageous, and it has been confirmed from the examples that the period of approximately 4 seconds is considered to be optimal for packaging.
요약하면 유기산 함유 재료를 위한 열처리성, 예를 들어 레토르트성 포장으로 적당한 폴리머 코팅 금속 컨테이너에 있어서 본 발명에 따르면, 종래 폴리머 코팅 금속 컨테이너에서는 5초 미만이 바람직하지만 폴리머의 분해를 방지하기 위해 너무 길지 않는 것이 바람직하며, 효과를 갖기 위해 너무 짧지 않아야 하는 적정 기간 동안 폴리머의 용융 온도 이상으로 컨테이너의 내부, 폴리머를 가열시키는 것이 제안된다.In summary, according to the present invention for polymer coated metal containers suitable for heat treatment, for example, retort packaging, for organic acid containing materials, less than 5 seconds is preferred for conventional polymer coated metal containers, but not too long to prevent degradation of the polymer. It is desirable not to, and it is proposed to heat the polymer inside the container above the melting temperature of the polymer for a period of time that should not be too short to have an effect.
본 발명을 지금부터 도면과 실시예를 이용하여 설명할 것이다.The invention will now be described using the drawings and examples.
도면drawing
도 1은 121 ℃에서 90 분 동안 1.5 중량%의 아세트산(HAc)에 노출시킨 두개의 캔을 보여주며, 유도 열 처리를 하지 않은 하나의 캔(왼쪽)은 검은색이 주로 확실하게 전체 표면 상에 심각한 적층분리와 부식을 보여주며, 유도 열 처리를 한 다른 하나(오른쪽)는 부식 또는 적층분리가 보이지 않는다.FIG. 1 shows two cans exposed to 1.5% by weight acetic acid (HAc) at 121 ° C. for 90 minutes, with one can (left) without induction heat treatment on the entire surface clearly black. It shows severe delamination and corrosion, and the other with induction heat treatment (right) shows no corrosion or delamination.
도 2는 컷 오픈 비처리 캔(cut open non-treated can)의 사진을 나타내며, 위쪽 사진의 캔은 1 % HAc 용액을 충전하여 4 개월 저장한 것이며, 아래쪽 사진은 1 % HAc 용액을 충전하여 1 개월 저장한 것이다.Figure 2 shows a picture of a cut open non-treated can, the top picture of the can is filled with 1% HAc solution and stored for 4 months, the bottom picture is filled with 1%
도 3은 본 발명에 따른 컨 오픈 캔 처리 사진을 나타내며, 위쪽 사진의 캔은 1 % HAc 용액을 충전하여 4 개월 저장한 것이며, 아래쪽 사진은 1 % HAc 용액을 충전하여 1 개월 저장한 것이다.Figure 3 shows a canned open cans processing photo according to the present invention, the cans of the top picture is stored for 4 months filled with 1% HAc solution, the bottom picture is stored for 1 month filled with 1% HAc solution.
도 4는 여러 가지 열 처리, 특히 본 발명에 따른 순간 열 처리 FH를 실행하는 것을 도시적으로 나타낸 것이다.Figure 4 shows the implementation of various heat treatments, in particular the instantaneous heat treatment FH according to the invention.
실시예 1Example 1
폴리머 코팅 ECCS 포장 스틸의 유기산에 대한 내성에 영향을 미치는 몇가지 요소가 있는데, 다시 말하면 산에 대한 화학적 내성은 폴리머 코팅 포장 스틸에 도 포된 폴리머 중에서 다양하므로 사용된 폴리머 형태, 층 두께가 증가하면 내성도 증가하므로 크롬 층 두께, 증가된 코팅 두께가 장벽을 증가시키므로 코팅 두께, 증가된 결정화도가 확산 억제를 증가시키므로 폴리머의 결정화도, 장벽 특성들을 증가시킬 수 있는 폴리머 층 중의 첨가제, 및 산이 축적되어 금속 표면으로부터 폴리머가 분리될 수 있는 코팅재와 기재 사이에 공기 주머니가 존재하기 때문에 에어 엔트랩먼트(air entrapment)가 있다.There are several factors that affect the resistance of polymer-coated ECCS-packed steels to organic acids.In other words, the chemical resistance to acids varies among the polymers applied to polymer-coated steels, so that the polymer type used and the thickness of the layer increases. As the chromium layer thickness increases, the increased coating thickness increases the barrier, the coating thickness, the increased crystallinity increases the diffusion inhibition, the crystallinity of the polymer, additives in the polymer layer that can increase the barrier properties, and the acid accumulates from the metal surface. There is an air entrapment because of the presence of air pockets between the substrate and the coating from which the polymer can separate.
평평하고 변형되지 않은 재료에 있어서 크롬 층과 폴리머 코팅재가 최적의 조합이다. 변형된 재료로 이후의 실험을 진행하는 동안의 금속 선택의 긍정적인 효과가 크게 손실되었다. 열 처리 중에 아세트산의 공격으로 가장 큰 변형 비율을 갖는 부분이 발생하여 결과적으로 폴리머와 스틸의 접촉면이 약해진다는 것을 확인하였다.For flat, unstrained materials, the chromium layer and polymer coating are the best combination. The modified material significantly lost the positive effects of metal selection during subsequent experiments. During the heat treatment, it was confirmed that the attack with acetic acid caused the portion with the largest strain rate, resulting in a weak contact between the polymer and the steel.
개시 재료(평평한 판)의 부착성을 개선시킨다고 해서 제품의 성능이 개선되지 않는다. 따라서 완전한 해결책을 실행시키기 위한 옵션은 컨테이너를 제작한 후 충전하고 레토르팅과 같은 열처리를 하기 전에 접착면을 강화시키기 위한 것이라는 결론을 얻었다.Improving the adhesion of the starting material (flat plate) does not improve the performance of the product. Therefore, it was concluded that the option to implement a complete solution was to reinforce the adhesive side after the container was manufactured and filled and before heat treatment such as retorting.
상기를 획득하기 위한 하나의 옵션은 에어 오븐에서 폴리머를 가열하여 표면에 폴리머의 결합 기가 직접 결합할 수 있도록 하는 것이다. 실험은 핫-에어 오븐에서 다양한 온도(90 ℃ 내지 260 ℃의 범위, 즉 유리 전이 온도보다 약간 높은 온도에서 PET의 용융점보다 약간 높은 온도까지) 및 다양한 시간(5 분 내지 50 분)에서 PET로 코팅된 ECCS로부터 제조된 캔(본 시험에서 DRD 캔이 사용됨)을 가열한다. 캔을 5 중량% 아세트산 용액에 노출시키고, 100 ℃에서 1 시간 동안 저온살균한다. 이러한 실험으로 효능을 충분하게 개선시키기 위한 유일한 방법은 폴리머을 완전하게 용융시켜 기능성을 회복시키는 것임을 알 수 있었다(표 2 참조).One option to achieve this is to heat the polymer in an air oven so that the bond groups of the polymer can be directly bonded to the surface. Experiments were conducted in hot-air ovens with PET at various temperatures (range from 90 ° C to 260 ° C, ie slightly above the glass transition temperature to slightly above the melting point of PET) and at various times (5 to 50 minutes). The cans prepared from the prepared ECCS (DRD cans used in this test) are heated. The cans are exposed to 5 wt% acetic acid solution and pasteurized at 100 ° C. for 1 hour. These experiments showed that the only way to fully improve the efficacy was to completely melt the polymer to restore functionality (see Table 2).
용융점 이상으로 폴리머를 가열시킴으로써 기능성을 회복시키는 중에 나타나는 문제점은 이러한 고온에서 비교적 오랜 시간 동안 잔류하기 때문에 폴리머가 심각하게 취화된다는 것이다. 부착성과 부식 내성이 회복된다고 하더라고 코팅재는 너무 깨지기 쉽게 되며, 마지막에 튼튼한 캔이 생성되지 않는다. 이러한 문제점의 해결책은 신속한 가열 방법[여기서는 순간 가열(flash heating)이라고도 함]을 사용하는 것이다. 여기서 유도 가열을 사용하였지만 기타 방법도 또한 사용할 수 있다. 이러한 가열 방법으로 수 초 내에 캔의 폴리머 코팅재를 용융시킬 수 있다.A problem encountered in restoring functionality by heating the polymer above the melting point is that the polymer is severely embrittled because it remains relatively long at these high temperatures. Even if the adhesion and corrosion resistance are restored, the coating is too fragile and no durable cans are produced at the end. The solution to this problem is to use a rapid heating method (also referred to herein as flash heating). Induction heating is used here, but other methods may also be used. This heating method can melt the polymer coating of the can within seconds.
가열된 DRD-캔은 아세트산 농도가 5 중량% 이하에서 121 ℃에서 90 분 이하의 멸균 사이클에 저항할 수 있게 된다는 것을 확인하였다(표 3 참조).The heated DRD-can confirmed that the acetic acid concentration was able to withstand sterilization cycles of up to 90 minutes at 121 ° C. at 5% by weight or less (see Table 3).
캔 벽과 캔 바닥의 분석으로 코팅재 자체는 아주 크게 변화하지 않았다는 것을 확인하였다: 결정화도가 동일하고, 오리엔테이션도 DRD-캔에서 보다 단지 약간 낮았다. 이후의 코팅재 결정화로 용융 공정의 효과보다 훨씬 낮지만 더 나은 결과를 얻었다.Analysis of the can walls and can bottoms confirmed that the coating itself did not change significantly: the crystallinity was the same and the orientation was only slightly lower than in the DRD-can. Subsequent coating crystallizations resulted in much better but lower results than the effects of the melting process.
유리 필름(free film)을 통한 확산Diffusion through free film
PET 코팅재를 통한 아세트산의 이동 특성을 평가하기 위해서 상이한 온도에서 유리 PET 코팅재로 확산 실험을 설정하였다. 표 1은 3 중량% 아세트산 용액을 함유하는 확산 셀의 하나의 구획에서 PET 호일 막을 통한(삼투) 무형화 물 (dematerialized water)을 함유하는 인접 구획까지의 확산에 대한 결과를 보여준다. 이러한 결과로 확산 계수 상에서 일반적인 아세트산과 유기산의 확산에서 온도의 중요성을 알 수 있다. 또한 아세트산 함유 식품의 열 처리가 포장 스틸에 매우 공격적인 이유를 알 수 있다.Diffusion experiments were set up with glass PET coatings at different temperatures in order to evaluate the transport properties of acetic acid through the PET coatings. Table 1 shows the results for the diffusion from one compartment of the diffusion cell containing 3% by weight acetic acid solution to the adjacent compartment containing dematerialized water (permeate) through the PET foil membrane. These results show the importance of temperature in the diffusion of acetic acid and organic acids in general on the diffusion coefficient. It can also be seen why the heat treatment of the acetic acid-containing food is very aggressive to the packaging steel.
20 ℃에서의 아세트산의 확산은 매우 느리다. 온도가 증가함에 따라서 확산도 급격하게 증가한다; 막을 통한 HAc의 확산은 90 ℃에서가 60 ℃에서 보다 훨씬 높은 인수 10,000이다. 이러한 특성은 폴리머 코팅 스틸 DRD-캔의 멸균 중에 60 ℃ 이상의 온도에서 발생하는 코팅재 내성의 손실에 상응한다.The diffusion of acetic acid at 20 ° C. is very slow. As temperature increases, diffusion also increases rapidly; The diffusion of HAc through the membrane is a much higher factor 10,000 at 90 ° C than at 60 ° C. This property corresponds to the loss of coating resistance that occurs at temperatures above 60 ° C. during sterilization of the polymer coated steel DRD-can.
폴리머의 핫 에어 오븐 가열Hot air oven heating of polymer
표 2는 표준 핫 에어 오븐에서의 열 처리 효과를 보여준다. 주요 개선 결과는 폴리머의 용융 온도 이상에서 이루어 진다는 것을 확인할 수 있다.Table 2 shows the heat treatment effect in a standard hot air oven. It can be seen that the main improvement is over the melting temperature of the polymer.
상기에서 언급되어 있는 것과 같이 상기 결과가 허용가능한 것처럼 보여도 코팅재의 취화는 매우 짧은 시간 동안 사용한다고 해도 상기 방법을 사용가능하지 않게 한다.As mentioned above, even if the results seem acceptable, embrittlement of the coating material renders the method unusable even when used for a very short time.
폴리머의 유도 가열Induction heating of polymers
DRD-캔은 폴리머 코팅재의 용융 특성을 조사하기 위해 유도적으로 가열하였다. 표 3은 폴리머를 용융시키는 상이한 처리와 이의 성공을 보여준다.The DRD-can was inductively heated to investigate the melting properties of the polymer coating. Table 3 shows the different treatments for melting the polymer and its success.
모두 완전하게 용융된 코팅재를 시험하여 1.5 중량% 아세트산(121 ℃에서 90 분 시험) 내지 5 중량%의 아세트산(100 ℃에서 1 시간 시험) 용액에 양호한 내성을 확인하였다. 용융되지 않은 캔에 있어서 상기 시험에서 완전하게 코팅재가 분리되었으며, 캔은 부식 생성물이 쌓여 검은색으로 변했다.All completely melted coatings were tested to ensure good resistance to 1.5% by weight acetic acid (90 min test at 121 ° C.) to 5% by weight acetic acid (1 hour test at 100 ° C.). For the unmelted cans the coating was completely separated in the test and the can turned black due to the accumulation of corrosion products.
도 1에서는 121 ℃에서 90 분 동안 1.5 중량%의 아세트산에 노출시킨 2개의 캔을 보여준다. 유도성 열 처리를 하지 않은 캔(왼쪽)은 검은 색상이 명백한 전체 표면 상에 부식과 적층 분리를 보여준다. 유도 열 처리를 한 캔(오른쪽)은 부식 또는 적층분리가 나타나지 않았다.1 shows two cans exposed to 1.5 wt% acetic acid at 121 ° C. for 90 minutes. Cans without induction heat treatment (left) show corrosion and stacking separation on the entire surface where the black color is apparent. Cans with induction heat treatment (right) showed no corrosion or delamination.
실시예 2Example 2
일련의 팩 시험을 실행하여 결과를 평가하였다. 투명한 것과 백색인 PET 코팅재인 2개의 폴리에스테르 코팅재를 시험하였다. 스틸은 폴리에스테르 층으로 양면을 코팅한 물질로 깊은 홈의 캔(deep drawn can)을 만들었다. 이후에 상기 캔의 부품을 순간 열 처리하였다. 실험 A, B, C 및 D는 순간 열 처리를 하고, 대조군 1 및 2는 처리하지 않았다.A series of pack tests was run to evaluate the results. Two polyester coatings were tested, transparent and white PET coatings. Steel is a deep drawn can made of a material coated on both sides with a polyester layer. The parts of the can were then instant heat treated. Experiments A, B, C and D were subjected to instant heat treatment, and controls 1 and 2 were not treated.
이후에 상기 캔에 시험 매질을 직접 충전하거나 또는 추가의 열 처리를 시행하였다. 사용한 열 처리는 상기 캔이 170 ℃에서 5 분 동안 열처리하는 결정화 공정이거나 또는 프린트 시뮬레이션이다.The cans were then charged directly to the test medium or subjected to further heat treatment. The heat treatment used is a crystallization process or print simulation in which the can is heat treated at 170 ° C. for 5 minutes.
결정화 공정으로 결정화가 최대로 이루어진 PET를 수득하였다. 이러한 실험은 성능에 있어서의 결정화 효과를 평가하기 위해서 실행한다. 대조군 중의 1개(대조군 2)는 이러한 처리를 실행한다. 프린트 경화의 시뮬레이션은 캔을 장식하기 위해 사용된 잉크 경화의 효과를 평가하기 위해서 실행한다. 잉크 경화 시간으로 40 분을 선택하며, 이것은 통상적으로 실행되는 실험, 즉 잉크 경화에는 20 분이고 광택을 높이기 위한 경화에서는 20 분이다.The crystallization process yielded PET with maximum crystallization. These experiments are run to assess the effect of crystallization on performance. One of the controls (Control 2) performs this treatment. Simulation of print curing is performed to evaluate the effect of ink curing used to decorate the can. 40 minutes is selected as the ink cure time, which is 20 minutes for commonly performed experiments, 20 minutes for ink cure and 20 minutes for cure to enhance gloss.
캔은 시판되는 식품 또는 캔의 성능에 강한 영향을 주는 화학물질을 함유하는 시뮬런트로 충진한다. 충진하고 캔을 밀봉한 후 멸균 또는 저온 살균하고 20 ℃에서 6 개월간 온도가 조절되는 구역에 저장한다.Cans are filled with simulants containing chemicals that have a strong impact on the performance of commercial foods or cans. After filling, the cans are sealed and sterilized or pasteurized and stored in a temperature controlled area at 20 ° C. for 6 months.
결과는 하기 표 4와 같다:The results are shown in Table 4 below:
에스카베체는 3 개월의 결과이다. Escabece is the result of three months.
2.5 % HAc 45 분 115 ℃는 단지 6 개월 천공 후의 4 개월의 결과이다.115 ° C with 2.5% HAc 45 min is the result of 4 months after just 6 months of drilling.
0 = 천공0 = perforation
1 = 심각한 부식1 = severe corrosion
2 = 심각한 부식2 = severe corrosion
3 = 약간 부식3 = slightly corrosive
4 = 거의 부식이 없음4 = almost no corrosion
5 = 부식 없음5 = no corrosion
순간 열 처리가 모든 경우에서 코팅재의 성능을 강하게 개선시킨다는 것이 명백해졌다. 이것은 본 발명에 따라 처리되지 않은 캔과 처리된 캔이 각각 나타나 있는 도 2와 도 3에서 추가로 설명하며, 위쪽 사진의 캔은 4 개월간 저장한 것이고 아래쪽 사진의 캔은 1 개월 저장한 것이다.It has been evident that instantaneous heat treatment strongly improves the performance of the coating in all cases. This is further illustrated in Figures 2 and 3, in which the untreated and processed cans are shown in accordance with the present invention, respectively, wherein the cans in the upper photo are stored for 4 months and the cans in the lower photo are stored for 1 month.
시판되는 충전제를 보면 치차릴로스 인 에스카베체(chicharrillos in escabeche)는 처리하지 않은 캔에 넣은 후 3 개월 후 이미 부식이 나타나는 반면에 처리된 캔에서는 더 이상 부식이 나타나지 않았다.Commercially available fillers showed that chicharrillos in escabeche had already corroded three months after being placed in an untreated can, whereas the treated can no longer exhibited corrosion.
결정화 처리는 약간의 개선 효과를 보여준다. 이러한 효과는 2.5 % HAc에서 가장 확실하게 나타난다.Crystallization treatment shows some improvement. This effect is most evident at 2.5% HAc.
시간과 온도에 관하여 HAc 농도와 멸균 상황으로 관찰된 효과가 다양하다. 2.5 % HAc 캔은 4 개월 후에는 양호하지만 6 개월 후에는 모든 캔이 완전하게 부식되고 결과적으로 천공된다. 충전 물질로서 아세트산의 농도를 낮게 사용한 경우에는 천공이 관찰되지 않았다.The effects observed with HAc concentration and sterilization with respect to time and temperature vary. 2.5% HAc cans are good after 4 months, but after 6 months all cans are completely corroded and consequently punctured. Perforations were not observed when a lower acetic acid concentration was used as the filler material.
상기 결과로서 백색과 투명 코팅재 사이에 매우 약한 차이를 알 수 있다.As a result, a very weak difference can be seen between the white and the transparent coating.
도 4에서는 순간 열 처리 FH와 냉각을 포함하는 열 처리를 설명하고 있다. 수평 축은 시간을 나타내고, 수직 축은 온도를 나타낸다. 재료를 용융 온도(Tm) 이상으로 두는 기간을 짧게 두는 것이 중요하다. 실시예에서 수 초의 가열 기간을 선택한다(가열하는 건 포함시키지만 냉각시키는 건 제외함). 순간 가열 FH 후에 캔을 냉각시킨다. 냉각 시간은 다양하게 할 수 있다. 몇 번의 열 처리 곡선은 1, 2 및 3을 나타내는 도 4에서 설명하였다. 실시예 2에서 라인 3을 응용할 수 있다. 코팅된 캔은 신속하게 냉각시킨다. 냉각하는 동안 코팅재는 결정화 영역을 통과한다. PET에 있어서 결정화 온도 Tc는 다양한 조건과 정확한 배합에 따라서 대략 160 ℃이다. 도 4에서 라인 3에 있어서의 결정화 구역 시간은 거의 결정화가 일어나지 않았거나 결정화가 없는 코팅재를 유도할 수 있도록 비교적 짧다는 것이 명백하다. 그러나 라인 1에 따른다면 재료는 매우 오랜 기간 동안 결정화 구역에 있게된다. 이것은 폴리에스테르가 더 많이 결정화되도록 한다. 올바른 처리를 선택함으로써 특히 식품의 조성물과 폴리머의 선택된 배합에 관하여 멸균과 저장 후에 캔의 효과를 최적화할 수 있다. In FIG. 4, heat treatment including instantaneous heat treatment FH and cooling is described. The horizontal axis represents time and the vertical axis represents temperature. It is important to shorten the period of time for which the material is above the melting temperature (Tm). In the examples a heating period of several seconds is selected (including heating but not cooling). The can is cooled after the instantaneous heating FH. The cooling time can vary. Several heat treatment curves are illustrated in FIG. 4, showing 1, 2 and 3. Line 3 can be applied in Example 2. The coated cans cool down quickly. During cooling the coating passes through the crystallization zone. The crystallization temperature Tc for PET is approximately 160 ° C. depending on various conditions and the correct formulation. In FIG. 4 it is evident that the crystallization zone time in line 3 is relatively short so as to lead to a coating with little or no crystallization. But if
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