MXPA02002200A

MXPA02002200A - Imprimacion de copolimero para recipientes de alimentos y bebidas con aleacion de aluminio.

Info

Publication number: MXPA02002200A
Application number: MXPA02002200A
Authority: MX
Inventors: A Nitowski Gary
Original assignee: Alcoa Inc
Priority date: 1999-12-21
Filing date: 1999-12-21
Publication date: 2003-04-10
Also published as: CN1187133C; HUP0202408A3; EP1239976A1; CZ300236B6; CA2380542A1; PL353345A1; TW518278B; RU2232649C2; HU225813B1; AU2205100A; NO20021039D0; HUP0202408A2; CZ2002496A3; PT1239976E; TR200200511T2; CN1367720A; BR9917478B1; SK3182002A3; ATE246547T1; KR20020069001A

Abstract

Se proporciona una hoja de aleacion de aluminio (Figura 1) con una capa de imprimacion que comprende un producto de reaccion de oxido o hidroxido de aluminio y un copolimero de acido acrilico-acido vinilfosfonico, revestida con una composicion de revestimiento polimerico que contiene cloruro de polivinilo o un epoxi. La hoja de aleacion de aluminio revestida con polimero se forma en cuerpos de recipiente para recipientes de alimentos o cubierta finales de recipientes para alimentos y bebidas.

Description

IMPRIMACIÓN DE COPOLÍMERO PARA RECIPIENTES DE ALIMENTOS Y BEBIDAS CON ALEACIÓN DE ALUMINIO DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un nuevo cuerpo de recipiente para alimentos o a una nueva cubierta final de recipientes para alimentos o bebidas y a un proceso para formar el mismo a partir de una hoja de aleación de aluminio. Más especificamente, la invención se refiere a la hoja de aleación de aluminio revestida con polimero que tiene una capa de imprimación que comprende un producto de reacción de una capa de óxido o hidróxido y un copolimero de ácido acrilico-ácido vinilfosfónico. •Aunque el aluminio se protege contra la corrosión formando un revestimiento de óxido natural, la protección no es completa. En presencia de humedad y electrolitos, las aleaciones de aluminio se corroen mucho más rápido que el aluminio puro. Por consiguiente, existe una necesidad de tratar los sustratos de aleación de aluminio con materiales de imprimación u otros productos quimicos que proporcionen una mayor resistencia a la corrosión así como una fuerte afinidad de enlace para los polímeros. En la técnica anterior, los revestimientos de conversión química se han formado en aleaciones de aluminio REF: 136026 'conversión" una superficie del metal en un revestimiento firmemente adherente, parte de lo cual consiste de una forma oxidada de aluminio. Los revestimientos de conversión química proporcionan alta resistencia a la corrosión y una afinidad de enlace mejorada para los revestimientos de polímero. Un revestimiento de conversión de cromato es proporcionado normalmente poniendo en contacto el aluminio con una solución acuosa que contiene iones de cromo hexavalentes o trivalentes, iones de fosfato e iones de fluoruro. En los últimos años, ha surgido un interés con respecto a los efectos contaminantes de cromatos y fosfatos descargados en canales por tales procesos. Debido a la alta solubilidad y al carácter altamente oxidante de los iones hexavalentes de cromo, deben emplearse procedimientos costosos para el tratamiento de residuos con la finalidad de reducir los iones hexavalentes de cromo a iones trivalentes de cromo para disposición residual. Se han hecho intentos en la técnica anterior de producir revestimientos de conversión libres de cromato aceptables para el aluminio. Por ejemplo, algunos revestimientos de conversión libres de cromato contienen circonio, titanio, hafnio y/o silicio, algunas veces combinados con fluoruros, surfactantes y polímeros tal como el ácido poliacrílico. A pesar de los grandes esfuerzos que se han hecho anteriormente, todavía no existe un revestimiento o imprimación de conversión libre ' de cromato enteramente satisfactorio para mejorar la adhesión y resistencia a la corrosión de sustratos de aleación de aluminio revestidos con polímero. Un objetivo principal de nuestra invención es proporcionar la hoja de aleación de aluminio revestida con polímero que tiene una capa de imprimación que comprende un producto de reacción de un copolímero de ácido acrílico-ácido vinilfosfónico y una capa de óxido o hidróxido de aluminio sobre la hoja. Un objetivo relacionado de nuestra invención es proporcionar una capa de imprimación para la hoja de aleación de aluminio que está libre de compuestos de cromo. Los objetivos y ventajas adicionales de nuestra invención llegarán a ser evidentes a los expertos en la técnica a partir de la siguiente descripción detallada. La Figura 1 es un diagrama de fabricación del proceso de la presente invención. De acuerdo con la invención, se proporciona un proceso para elaborar una hoja de aleación de aluminio revestida con polímero conveniente para formarse en un cuerpo de recipiente de alimentos o cubierta final de un recipiente para alimentos o bebidas. Algunas aleaciones de aluminio convenientes . para cuerpos de recipientes revestidos de polímero o cubiertas finales para recipientes incluyen aleaciones de aluminio-magnesio de la serie AA 5000 y particularmente aleaciones AA 5042 y AA 5182. Las aleaciones de aluminio convenientes para cubiertas finales de recipientes tales como AA 5182, son proporcionadas como un lingote o barra o placa por técnicas de vaciado conocidas en el arte. Antes de trabajar, el lingote o barra se somete a una homogeneización a temperatura elevada. La pieza de aleación es entonces laminada en caliente para proporcionar una hoja de medida intermedia. Por ejemplo, el material puede laminarse en caliente a una temperatura de entrada del metal de aproximadamente 371°-524°C (700°-975°F) para proporcionar un producto intermedio que tiene un espesor de aproximadamente 0.330 cm (0.130 pulgadas) a 0.482 cm (0.190 pulgadas). Este material laminado en frío proporciona una hoja que tiene un intervalo de espesor de aproximadamente 0.020 a 0.038 cm (0.008 a 0.015 pulgadas). Se prefiere la hoja de aleación de aluminio de AA 5182 ya sea en el temple de H19 o H39. Se prefiere la hoja de aleación de aluminio 5042 para los revestimientos finales en el temple de H19. Las aleaciones de aluminio tales como AA 5042 se proporcionan como un lingote que está homogeneizado. Esto es seguido por laminación en caliente para obtener una medida intermedia de aproximadamente 0.317 cm (0.125 pulgadas) . Normalmente, el producto de medida intermedia es •recocido, seguido por laminación en caliente y luego por laminación en frío para obtener un producto de medida final que tiene un espesor de aproximadamente 0.020 a 0.038 cm (0.008 a 0.015 pulgadas) . La hoja es revestida con un polímero y luego estirada y vuelto a estirar en los cuerpos de recipientes para alimentos. Se prefiere la hoja de aleación de aluminio de AA 5042 endurecida por laminación en frío H2E72. El revestimiento de óxido natural sobre una superficie de hoja de aleación de aluminio es generalmente suficiente para practicar la invención. El revestimiento de óxido natural ordinariamente tiene un espesor de aproximadamente 30-50 angstroms. Para una mejor protección contra la corrosión, el revestimiento de óxido puede crecer por tratamientos tales como el tratamiento de oxidación anódica o hidrotérmico en agua, vapor de agua o soluciones acuosas . La hoja de aleación de aluminio de la invención se limpia generalmente con un limpiador de superficies alcalino para eliminar cualquier lubricante residual adherido a la superficie, y después se enjuaga con agua. La limpieza puede evitarse si el contenido residual lubricante es insignificante.

La superficie de hoja limpia luego es imprimada con una composición de imprimación que comprende una solución acuosa de aproximadamente 1-20 g/1 de un copolímero de ácido acrílico-ácido vinilfosfónico (copolímero VPA-AA) . Se prefieren las soluciones que contienen aproximadamente 4-10 g/1 de copolímero. El' copolímero generalmente comprende aproximadamente 5-50% mol de ácido vinilfosfónico, de manera preferible de aproximadamente 20-40% mol. Un copolímero VPA-AA particularmente preferido contiene aproximadamente 30% mol de VPA y aproximadamente 70% mol de AA. La solución tiene una temperatura de aproximadamente 38°-93°C (100°- 200°F), de manera más preferible de aproximadamente 49°-82°C (120°-180°F) . Una solución particularmente preferida tiene una temperatura de aproximadamente 77°C (170°F) . La superficie de hoja se puede sumergir en la composición de imprimación o la composición puede ser revestida con rodillo o rociada sobre la superficie de hoja. Una línea continua preferida de limpieza y pretratamiento opera a aproximadamente de 300 a 450 m (1000-1500 pies) por minuto. Un tiempo de contacto de aproximadamente 6 segundos entre la superficie de hoja y la composición de imprimación es suficiente cuando la línea se opera a 300 m (1000 pies) por minuto. El copolímero VPA-AA reacciona con el revestimiento ' de óxido o hidróxido para formar una capa de imprimación sobre la superficie de hoja.

Opcionalmente, la hoja de imprimación se puede enjuagar con agua para eliminar una porción del copolímero VPA-AA sin reaccionar con el revestimiento de óxido o hidróxido. El agua para enjuagar tiene preferiblemente una temperatura de aproximadamente de 77°-82°C (170°-180°F) . El agua para enjuagar es concentrada eliminando el exceso de agua para poder reciclar el copolímero VPA-AA. Algunas técnicas de concentración preferidas incluyen la filtración de membrana y osmosis inversa. La hoja imprimada es revestida con una composición de polímero que preferiblemente incluye un polímero orgánico y partículas de pigmento dispersadas en un disolvente orgánico. Tres polímeros de revestimiento preferidos son epóxidos, cloruro de polivínilo y poliésteres. Los epóxidos convenientes incluyen epóxidos modificados fenólicos, epóxidos modificados de poliéster y cloruro de polivinilo de epoxi modificado. Alternativamente, la hoja imprimada se puede revestir por electrorrevestimientos, revestimiento por ranura o revestimiento por extrusión. Las partículas de pigmento son preferiblemente dióxido de titanio, alúmina o silicona. Se prefieren partículas de dióxido de titanio en el intervalo de tamaño de partícula promedio de 0.5 a 10 mieras.

La hoja revestida con polímero se seca, se enrolla, finalmente formada en cuerpos de recipientes o cubiertas finales de recipientes. De acuerdo con la presente invención, algunas muestras de 5.080 x 10.160 cm (2 x 4 pulgadas) de hojas de aleación de aluminio de AA 5182 fueron limpiadas, imprimadas con un copolímero de ácido acrílico-ácido vinilfosfónico y después revestidas con una composición de revestimiento de cloruro de polivinilo. El copolímero VPA-AA contuvo 30% mol de unidades VPA y 70% mol de unidades AA. Las muestras revestidas de PVC fueron probadas para la resistencia a tornarse rojizas y para la adherencia del revestimiento. Un conjunto de muestras fue colocado en una lata de cerveza llena de cerveza, la lata fue sellada, y luego fue calentada a 82°C (180°F) durante 30 minutos en un baño de agua. Otro grupo de muestras fue sumergido durante 30 minutos en un baño de agua desionizada, calentado a 82°C (180°F) . Las muestras de prueba fueron retiradas de sus ambientes de prueba, enjuagadas con agua desionizada y secadas. La aparición del color rojizo fue registrada, si es evidente por observación visual. La adherencia del revestimiento fue probada trazando una configuración marcada con rayas cruzadas (líneas horizontales y verticales de aproximadamente de 0.3 cm a 0.5 cm (1/8 pulgada a 3/16 pulgada) de separación) a través del revestimiento al metal base con una hoja cortante. Una cinta altamente adhesiva (3M No. 610) fue sellada sobre el área marcada con rayas Cruzadas. Después de 5 segundos de tiempo de contacto, la cinta fue retirada rápidamente tirando aproximadamente a un ángulo de 90° de la superficie de metal. A continuación se muestran los resultados de la prueba de cinta con la imprimación de (VPA-AA) y de las pruebas de cinta similares con las imprimaciones de ácido poliacrílico (PAA) y ácido fosfónico de polivinilo (PVPA) .

Tabla I-Resultados de la Prueba de Cinta Prueba ambiental Tratamiento previo Cerveza Agua PVPA-4.1 g/1 Falla Falla Baño a 82°C (180°F) PVPA-7.4 g/1 Falla Falla Baño de 82°C (180°F) PAA-1.0 g/1 Falla Falla Baño de 60°C (140°F) PAA-7.7 g/1 Falla Falla Baño de 60°C (140°F) P (VPA-AA) -4.4 g/1 Pasa Pasa Baño de 82°C (180°F) P (VPA-AA) -7.2 g/1 Pasa Pasa Baño de 82°C (180°F) Habiéndose descrito las presentes modalidades preferidas, debe entenderse que la invención se puede incorporar de otra manera dentro del alcance de las reivindicaciones anexas .

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones:

1. Un proceso para elaborar una hoja de aleación de aluminio revestida con polímero apropiada para formarse en un cuerpo de recipiente para alimentos o bebidas o cubierta final del recipiente, caracterizado porque comprende : (a) proporcionar una hoja de aleación de aluminio que tiene una porción superficial que comprende óxido o hidróxido de aluminio; (b) revestir una porción superficial con una composición de imprimación que comprende una solución acuosa que consiste esencialmente de agua y un copolímero de ácido acrí lico-ácido vinilfosfónico, por lo cual se forma una capa de imprimación que comprende un producto de reacción del copolímero y de óxido o hidróxido; y (c) revestir la capa de imprimación con una composición de revestimiento que comprende un polímero seleccionado del grupo que consiste de cloruro de polivinilo, epóxidos y poliésteres.

2. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque adicionalmente comprende : (d) formar la hoja en un cuerpo de recipiente o cubierta final del recipiente.

3. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque adicionalmente comprende : (d' ) después de (b) y antes de (c) , enjuagar la hoja para eliminar una porción de copolímero sin reaccionar con óxido o hidróxido.

4. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el copolímero comprende aproximadamente de 5-50% mol de ácido vinilfosfónico.

5. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el copolímero comprende aproximadamente de 20-401 mol de ácido vinilfosfónico .

6. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la composición de imprimación comprende aproximadamente de 1-20 g/1 de copolímero disuelto en agua.

7. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la composición de imprimación tiene una temperatura de aproximadamente 49°- 93°C (120°-200°F) en la etapa (b) .

8. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la composición de revestimiento adicionalmente comprende un disolvente orgánico .

9. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la composición de revestimiento adicionalmente comprende partículas de un pigmento seleccionado del grupo que consiste de dióxido de titanio, silicona y alúmina.

10. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la hoja de aleación de aluminio comprende una aleación de aluminio-magnesio de la serie AA 5000.

11. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la composición de revestimiento comprende cloruro de polivinilo.

12. Una hoja de aleación de aluminio revestida con polímero elaborada por el proceso de conformidad con la reivindicación 1.

13. La hoja de aleación de aluminio revestida con polímero de conformidad con la reivindicación 12, caracterizada porque comprende una aleación de aluminio-magnesio de la serie AA 5000 revestida con una composición de imprimación que consiste esencialmente de un copolímero del ácido acrílico-ácido vinilfosfónico que comprende aproximadamente de 20-40% mol de ácido vinilfosfónico y aproximadamente de 60-80% mol de ácido acrílico, y una composición de revestimiento que comprende cloruro de polivinilo .

14. Uri cuerpo de recipiente de aleación de aluminio o cubierta final del recipiente elaborado por el proceso de conformidad con la reivindicación 3.

15. Una hoja de aleación de aluminio revestida con polímero, caracterizada porque comprende: (a) una hoja de aleación de aluminio que comprende una aleación de aluminio-magnesio de la serie AA 5000 y que tiene una porción superficial que comprende óxido o hidróxido de aluminio; (b) una capa de imprimación que comprende un producto de reacción de óxido o hidróxido con un copolímero de ácido acrílico-ácido vinilfosfónico que comprende aproximadamente de 20-40% mol de unidades acidas viniifosfónicas; y (c) una composición de revestimiento adherida a la capa de imprimación, la composición de revestimiento comprende un polímero seleccionado del grupo que consiste de cloruro de polivinilo, epóxidos y poliésteres. .

16. Un proceso para elaborar una hoja de aleación de aluminio revestida con polímero conveniente para formarse en un cuerpo de recipiente para alimentos o bebidas o cubierta final del recipiente, caracterizado porque comprende : (a) proporcionar una hoja de aleación de aluminio que comprende una aleación del aluminio-magnesio de la serie AA 5000 y que tiene una porción superficial de óxido o hidróxido de aluminio; (b) revestir la porción superficial con una composición que comprende una solución acuosa que consiste esencialmente de agua y aproximadamente 1-20 g/1 de un copolímero de ácido acrílico-ácido vinilfosfónico, el copolímero comprende aproximadamente 5-50% mol de ácido vinilfosfónico, por lo cual forma una capa que comprende un producto de reacción del copolímero y de óxido o hidróxido; y (c) revestir la capa con una composición de revestimiento que comprende un polímero seleccionado del grupo que consiste de cloruro de polivinilo, epóxidos y poliésteres. '

17. El proceso de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque la solución acuosa consiste esencialmente de agua y aproximadamente de 4-1.0 g/1 del copolímero.