NL1009088C2

NL1009088C2 - Werkwijze voor het plaatselijk voorzien van een met een organische coating bekleed voorwerp van een laag goed vervormbaar afdichtmiddel, aldus vervaardigd bekleed voorwerp, werkwijze voor het prepareren van een met een organische coating bekleed halfproduct en een aldus geprepareerd halfproduct.

Info

Publication number: NL1009088C2
Application number: NL1009088A
Authority: NL
Inventors: Willem Jan Van Veenen; Renauld Robert Belvroy
Original assignee: Hoogovens Staal Bv
Priority date: 1998-05-06
Filing date: 1998-05-06
Publication date: 1999-11-09
Also published as: KR100551877B1; CN1207329C; ID27164A; RU2230767C2; ZA200005914B; WO1999057180A1; EP1084176A1; AU4361499A; CA2330875A1; BR9911014A; KR20010043242A; PL343819A1; US6753088B1; AU754341B2; CN1299389A

Description

WERKWIJZE VOOR HET PLAATSELIJK VOORZIEN VAN EEN MET EEN ORGANISCHE COATING BEKLEED VOORWERP VAN EEN LAAG GOED VERVORMBAAR AFDICHTMIDDEL, ALDUS VERVAARDIGD BEKLEED VOORWERP, WERKWIJZE VOOR HET PREPAREREN VAN 5 EEN MET EEN ORGANISCHE COATING BEKLEED HALFPRODUCT EN EEN ALDUS GEPREPAREERD HALFPRODUCT

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het althans plaatselijk voorzien van een met een organische coating bekleed voorwerp van een laag goed 10 vervormbaar afdichtmiddel (een zogenaamde compound), waarbij een laag van een voorproduct van deze compound op de bekledingslaag wordt aangebracht, waarna het voorwerp tijdelijk op verhoogde temperatuur wordt gehouden voor de vorming van de compound uit zijn voorproduct.

Op vele plaatsen in de techniek is het nodig om zo’n voorwerp en een ander 15 voorwerp bijvoorbeeld vacuümdicht op elkaar te kunnen aansluiten. Een bekend voorbeeld hiervan zijn de algemeen bekende schroefdeksels op glazen potten welke bestemd zijn voor het bevatten van levensmiddelen Teneinde de houdbaarheid van deze levensmiddelen te verlengen is het dan essentieel dat het deksel de pot gas- en vacuümdicht kan afsluiten, waarbij deze afdichting ook bestand is tegen een 20 pasteurisatie- of sterilisatiebehandeling van de potinhoud.

Daar de op elkaar aansluitende randen van deksel en pot niet altijd ideaal glad afdichtend zijn uitgevoerd, wordt de absolute afdichting verkregen met behulp van een tussenliggende laag van het goed vervormbare afdichtmiddel, de compound. Verwerkbare voorproducten van dergelijke compounds zijn in de handel in diverse 25 typen en chemische samenstellingen verkrijgbaar, waarbij vele van deze compounds zijn samengesteld op PVC-basis. Na het aanbrengen van het verwerkbare voorproduct op het betreffende voorwerp wordt het voorproduct uitgehard tot de compound zelf. Speciaal ten gebruike bij schroefdeksels is het een vereiste dat de aangebrachte laag compound een goede hechting heeft aan het voorwerp waarop het 30 is aangebracht. Is deze hechting onvoldoende, dan zal met name bij het gebruik in schroefdeksels de laag compound gaan opstropen of afschuiven en is een goede afdichting niet meer verzekerd.

1009088 -2-

Veelal worden voorwerpen welke van een compoundlaag zijn voorzien eerst met een organische coating bekleed. Dit kan bijvoorbeeld het geval zijn bij schroefdeksels welke uit staal zijn vervaardigd. Hoewel een stalen deksel tegen corrosie kan worden beschermd door het aanbrengen van een metallische deklaag, 5 wordt er toch in veel gevallen de voorkeur aan gegeven tevens een coating aan te brengen. Bijvoorbeeld kan dit gewenst zijn om de smaak van een potinhoud te beschermen of om afbeeldingen of teksten op de binnenzijde van het deksel aan te kunnen brengen. Een goede hechting van een compound op een bekledingslaag blijkt in veel gevallen een moeilijk oplosbaar probleem te vormen. Met name is dit het geval 10 indien het voorwerp met organische coating op basis van een PET (polyethyleentereftalaat) is bekleed.

;

De uitvinding voorziet in een oplossing voor dit algemeen gevoelde probleem. De uitvinding bestaat nu daarin dat bij de bekend gestelde werkwijze de bekledingslaag van het voorwerp een polyethyleentereftalaat omvat en de compound 15 is gekozen uit de groep omvattende urethanen, amiden, mengsels daarvan en mengpolymeren daarvan, dat het vrije oppervlak van de bekledingslaag vóór het aanbrengen van het voorproduct van de compound, althans ter plaatse waar dit voorproduct wordt aangebracht, kortstondig wordt blootgesteld aan een bewerking uit de groep van gelijkwaardige bewerkingen omvattende een vlambehandeling, 20 waarbij de bekledingslaag niet smelt.

Opgemerkt wordt dat de laag compound in veel gevallen is gevormd door een speciale behandeling van een voorproduct van de compound zoals dit op het voorwerp is aangebracht. Bijvoorbeeld zal dit voorproduct na het aanbrengen moeten worden uitgehard, bijvoorbeeld door er een oplosmiddel of een dispersiemiddel uit te 25 drijven met behulp van een thermische behandeling.

Verrassenderwijs is gebleken dat de extra blootstelling van de bekledingslaag aan de voorgestelde bewerking bij PET-polymeren bewerkstelligt dat het oppervlak van de bekledingslaag een zeer sterk verbeterde mogelijkheid tot hechting met de compound heeft gekregen. Verrassenderwijs blijkt deze verbetering in het bijzonder 30 op te treden met compounds van het aangegeven type. Na de beschreven behandeling h 1 0 0 9 o 8 8 -3 - is het vermogen tot hechting met compounds op basis van PVC als regel niet verbeterd, in veel gevallen zelfs verslechterd.

Ook opmerkelijk is het dat het hier een effect betreft hetwelk door het type bewerking, als een vlambehandeling tot stand komt, en dat bijvoorbeeld enkel een 5 temperatuurverhoging als regel niet een vergelijkbaar effect teweegbrengt. Bij sommige andere thermische processen worden in enkele gevallen blijkbaar enigszins gelijkwaardige andere omstandigheden gerealiseerd, waardoor bijvoorbeeld bij een verhitting met behulp van een plasma ook bij sommige PET-coatings een positief effect wordt geconstateerd. Zeer goede resultaten op vrijwel alle gebruikelijke PET-10 coatings worden echter volgens de uitvinding verkregen indien de blootstelling van het vrije oppervlak van de bekledingslaag aan een bewerking wordt bewerkstelligd met behulp van een vlam welke wordt verkregen door het verbranden van een stoichiometrisch mengsel van propaan en verbrandingslucht

Opgemerkt wordt dat vlambehandelingen en de omstandigheden waaronder die 15 worden uitgevoerd, van algemene bekendheid zijn voor het beïnvloeden van vrije oppervlakten. Verwezen kan bijvoorbeeld worden naar de publicatie “Gas Flame Technology” van Cliff Bartley en P.B. Sherman, als uitgave van de Engelse firma Sherman Treaters. Hierin wordt de invloed van de vlambehandeling op een vrij oppervlak toegeschreven aan de inwerking op het oppervlak van in de vlam gevormde 20 vrije radicalen, ionen, neutrale verbindingen en electronen Het zal duidelijk zijn dat door variatie van procesparameters een groep van voor het eindresultaat gelijkwaardige fysisch-chemische bewerkingen kan worden verkregen. Vlambehandelingen zijn bekend voor het verhogen van de oppervlaktespanning. Voor de hechting van compounds blijkt dit echter geen bepalende factor te zijn.

25 Bij de inwerking van een open vlam kan men op verschillende wijzen te werk gaan. Gebleken is echter dat het de voorkeur verdient door het voorwerp en een vlam, verkregen door verbranding van propaan, ten opzichte van elkaar in onderling contact te bewegen. Daarbij dient te worden opgemerkt dat in veel gevallen een eindproduct, zoals een deksel, wordt vervaardigd uit bandmateriaal, hetwelk na een 30 voorbehandeling door uitstansen en verdere mechanische bewerking tot een uiteindelijke vorm wordt gebracht. Bijvoorbeeld in het geval van beklede stalen 1009088 -4- schroefdeksels kan eerst een stalen band bekleed worden en de beschreven vlambehandeling ondergaan, waarna uit deze band rondellen worden gestanst, welke vervolgens tot schroefdeksels worden gemaakt, die tenslotte in hun bodem worden voorzien van een ringvormige laag compound.

5 Zoals reeds eerder is opgemerkt zal de compoundlaag gevormd worden door eerst een voorproduct van de compound aan te brengen, welk voorproduct aansluitend wordt uitgehard tot de eigenlijke compound. Volgens de uitvinding kan deze uitharding tot compound geschieden door het voorwerp na het aanbrengen van het voorproduct gedurende tenminste 40 sec. op een temperatuur van tussen 200 en 10 230 °C te houden, waarna het wordt afgekoeld. In het geval van een bandvormig voorwerp is het uiteraard zeer goed mogelijk om deze thermische behandeling uit te voeren door de band door een doorloopoven te leiden.

Hoewel de nieuwe werkwijze toepasbaar is op beklede voorwerpen waarvan het substraat uit een grote diversiteit van materialen kan bestaan, zoals kunststoffen, 15 is gebleken dat de uitvinding in het bijzonder voordelen oplevert bij toepassing op voorwerpen welke een metaalsubstraat omvatten. In het bijzonder is een geschikte toepassing gevonden indien het metaalsubstraat bestaat uit een metallisch beklede staalplaat. Daarbij kan gedacht worden aan vertind blik of aan staalblik met een ECC-coating (electrolytische chroom-chroomoxyde coating).

20 In het voorgaande is sprake geweest van een bekledingslaag op het voorwerp doch bij veel toepassingen zal het de voorkeur verdienen indien deze bekledingslaag zelf uit meerdere lagen bestaat. Zo kan een onderlaag gekozen zijn welke een goede hechting aan bijvoorbeeld een metaalsubstraat garandeert, terwijl een toplaag kan zijn gekozen vanwege de inerte eigenschappen ervan ten opzichte van materialen 25 waarmee het voorwerp in contact moet komen. Indien bijvoorbeeld het voorwerp een deksel is voor een levensmiddelen- of een drankenbus, moet de toplaag ongevoelig zijn voor de betreffende levensmiddelen en/of dranken en daaraan ook geen kleur, geur of smaak afgeven.

Behalve op de beschreven werkwijze heeft de uitvinding verder betrekking op 30 het aldus verkregen beklede voorwerp, hetwelk plaatselijk is voorzien van een laag compound. In het bijzonder betreft de uitvinding dan een zodanig bekleed voorwerp 1009088 - 5 - dat de vorm heeft van een deksel voor een vat of een pot. Dit vat kan een drankenblik zijn maar ook bijvoorbeeld een verfbus of een oliedrum. Vanwege de dankzij de uitvinding verkregen sterke hechting van de compound op de bekledingslaag is het verkregen beklede voorwerp in het bijzonder geschikt als afdraaibaar deksel. De 5 goede hechting van de compound voorkomt daarbij dat de bij het vastdraaien en weer losdraaien van het deksel de compound afscheurt van de bekledingslaag, gaat opstropen, en zodoende niet meer zijn afdichtende functie kan vervullen.

Behalve op de vervaardiging van een bekleed voorwerp als eindproduct heeft de uitvinding tevens betrekking op een werkwijze voor het prepareren van een met een 10 organische coating bekleed halfproduct met een verbeterde hechting daaraan van een aan te brengen laag van een compound uit de groep omvattende urethanen, amiden, mengsels daarvan en mengpolymeren daarvan. Dergelijke geprepareerde halfproducten zijn veelal handelsproducten welke door de materiaalfabrikant aan de industrie worden geleverd waarin de gerede voorwerpen worden gemaakt.

15 De werkwijze is dan gekenmerkt doordat de bekledingslaag een polyethyleentereftalaat omvat en dat het vrije oppervlak van de bekledingslaag, althans ter plaatse waar de laag compound bestemd is, kortstondig wordt blootgesteld aan een bewerking uit de groep van gelijkwaardige bewerkingen omvattende een vlambehandeling, waarbij de bekledingslaag niet smelt. Het zal duidelijk zijn dat deze 20 werkwijze voor het prepareren van een gelakt halfproduct verder kan worden uitgevoerd op dezelfde wijze als hier eerder is omschreven, en zoals nader is uitgewerkt in de conclusies 2 ; 3 ; 5 ; 6 en 7.

Tenslotte heeft de uitvinding tevens betrekking op het beklede halfproduct hetgeen is vervaardigd volgens de hierboven aangegeven werkwijze. Daarbij is het 25 van belang gebleken dat dit halfproduct in een vorm is gebracht welke geschikt is voor verdere verwerking tot een bekleed voorwerp als eindproduct, zoals in de eerder beschreven werkwijze is toegelicht.

De uitvinding zal hierna worden toegelicht aan de hand van enige proefresultaten onder verwijzing naar een figuur waarin deze proefresultaten zijn 30 geïllustreerd.

1009088 -6-

Proeven werden onder andere gedaan met dunne staalplaat welke eerst op een gebruikelijke wijze was voorzien met een metallische ECC-coating. Op deze staalplaat werd een coatingsysteem aangebracht waarvan de toplaag bestaat uit PET (polyethyleenteraftalaat). Drie PET coatings werden gebruikt, aangeduid met de 5 codes PET I; PET II en PET III. Onder PET wordt hier in het algemeen verstaan het polymerisatieproduct van een 50 - 50 mol % mengsel van een uit meer dan 70 % tereftaalzuur bestaand zuur en een uit meer dan 60 % ethyleenglycol bestaande alcohol. Copolymeren van PET kunnen zowel worden verkregen door als zuur een mengsel te gebruiken van tereftaalzuur met een ander zuur, als door als alcohol een 10 mengsel te gebruiken van ethyleenglycol met een andere alcohol. In het bijzonder wordt onder PET I een vrijwel zuivere PET verstaan. Met PET 111 is een copolymeer van PET bedoeld waarbij de alcohol ook di-ethyleenglycol bevat. PET II is een copolymeer waarbij de alcohol tevens cyclohexaandimethanol bevat. De gebruikte PET materialen hebben een intrinsieke viscositeit I V. tussen 0,5 en 1,5. Op de 15 proefstukken werden stroken van diverse compounds aangebracht, waarbij deze stroken een dikte hadden van 1 mm, een breedte van 12 mm en een lengte van ca. 15 cm. Diverse in de handel verkrijgbare compounds werden aangebracht, en wel drie PVC-types afkomstig van verschillende leveranciers, en één urethaan/amide-type. De drie PVC-types worden verder aangeduid als PVC I, PVC II en PVC III.

20 Na het aanbrengen van het voorproduct van de compounds werden de monsters aan een voor het behandelen van deze compounds vereiste warmtebehandeling onderworpen. Daarbij wordt de compound ingedroogd en gaat hechten aan de bekledingslaag.

Deze warmtebehandeling werd bij een temperatuur van 220 °C uitgevoerd 25 gedurende 120 sec.

De hechting van de compoundstrook aan het beklede substraat werd bepaald met een algemeen gangbare “180° peltest”.

De 12 mm brede compound-strook wordt daarbij over een hoek van 180° van het gelakte substraat afgetrokken met een snelheid van 1,0 cm/minuut. De daarbij 30 optredende kracht, uitgedrukt in N/mm, geldt als de “pelsterkte” P.S., welke een maat is voor de hechting tussen compound en bekledingslaag.

1009088 - 7-

Drie series proeven werden uitgevoerd. Allereerst proevenserie A (zie de figuur) waarbij de compoundstrook werd aangebracht op de niet-voorbehandelde bekledingslaag.

Vervolgens proevenserie B, waarbij diverse typen compounds werden 5 aangebracht op diverse PET-bekledingslagen nadat deze een vlambehandeling hadden ondergaan. De vlambehandeling was met behulp van een propaanvlam waarbij de beklede staalmonsters in handvorm met een snelheid van 15 m/minuut door een vlam met een hoogte van 85 mm werden bewogen.

Bij proevenserie C werden de compounds aangebracht nadat de bekledingslagen 10 waren onderworpen geweest aan een behandeling met een gasplasma. Een plasma-instelling werd gebruikt met een vermogen van 300 Watt gedurende 60 sec. Voor de vorming van het plasma werd 60 ml/min zuurstof gebruikt onder een voordruk van 25 Pa.

Uit de bijgaande figuur kunnen de volgende conclusies worden getrokken: 15 - Bij de onbehandelde bekledingslagen werd een grote spreiding in pelsterkte geconstateerd tussen de verschillende combinaties van PET-coatings en compounds. In geen enkel geval werd een pelsterkte P.S. van > 1,2 N/mm gevonden, welk resultaat als onvoldoende kan worden beschouwd.

Bij gebruik van een plasmabehandeling was de pelsterkte bij gebruik van PVC-20 type compounds steeds onvoldoende. Tussen de verschillende combinaties van een urethane/amide compound met verschillende PET-coatings werd ook een grote spreiding gevonden, met een enkele uitschieter waarbij de pelsterkte als goed kan worden gekwalificeerd (2,7 N/mm).

Na een vlambehandeling van de PET-coatings bleek de hechting van alle PVC-25 compounds met de bekledingslaag zeer onvoldoende te zijn, en zelfs nog minder te zijn dan bij de onbehandelde bekledingslaag.

Na een vlambehandeling van de PET-coatings bleek in alle gevallen de hechting van de urethane/amide-type compounds met alle PET-type coatings zeer goed te zijn. De spreiding tussen de gemeten sterkte waarden was gering om het 30 niveau van 3,5 N/mm. Hieruit kan geconcludeerd worden dat in feite deze gemeten waarde correspondeert met de treksterkte van de compound, en dat de 1009088 -8- hechting tussen compound en de PET-coating sterker is dan de treksterkte van de compound.

Na duurproeven, waarbij het vlambehandelde materiaal tot 2 maanden werd opgeslagen voordat een compoundlaag werd gevormd, bleek dat de pelsterkte niet 5 was afgenomen.

De gevormde compoundlagen op de bekledingslaag werden vervolgens aan een sterilisatieproef onderworpen. Daartoe werden de monsters in gedemineraliseerd water gedurende 90 minuten op een temperatuur van 121 °C gehouden. Deze behandeling bleek niet van invloed te zijn op de kwaliteit van de compoundlaag en de 10 hechting daarvan aan de bekledingslaag.

1009088

Claims

1. Werkwijze voor het althans plaatselijk voorzien van een met een organische coating bekleed voorwerp van een laag goed-vervormbaar afdichtmiddel 5 (zogenaamd compound), waarbij een laag van een voorproduct van de compound op de bekledingslaag wordt aangebracht, waarna het voorwerp tijdelijk op verhoogde temperatuur wordt gehouden voor de vorming van de compound uit zijn voorproduct, met het kenmerk, dat de bekledingslaag van het voorwerp een polyethyleentereftalaat omvat en de compound is gekozen uit de 10 groep omvattende urethanen, amides, mengsels daarvan en mengpolymeren daarvan, en dat het vrije oppervlak van de bekledingslaag vóór het aanbrengen van het voorproduct van de compound, althans ter plaatse waar dit voorproduct wordt aangebracht, kortstondig wordt blootgesteld aan een bewerking uit de groep van gelijkwaardige bewerkingen omvattende een vlambehandeling, 15 waarbij de bekledingslaag niet smelt.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de blootstelling van het vrije oppervlak van de bekledingslaag aan een bewerking wordt bewerkstelligd met behulp van een vlam welke wordt verkregen door het verbranden van een 20 stoichiometrisch propaan - verbrandingslucht mengsel.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de inwerking van een open vlam wordt bewerkstelligd door het voorwerp en een vlam, verkregen door verbranding van propaan, ten opzichte van elkaar, in onderling contact, te 25 bewegen.

4. Werkwijze volgens één der conclusies 1 t/m 3, met het kenmerk, dat het voorwerp na het aanbrengen van het voorproduct van de compound gedurende tenminste 40 sec. op een temperatuur van tussen 200 en 230 °C wordt 30 gehouden en vervolgens wordt afgekoeld. 1 v Ö 9 0 8 8 - ιοί. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het voorwerp een metaalsubstraat omvat.

6. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het 5 metaalsubstraat bestaat uit een metallisch beklede staalplaat.

7. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de bekledingslaag uit meerdere lagen bestaat.

8. Met een organische coating bekleed voorwerp, plaatselijk voorzien van een laag compound, vervaardigd volgens de werkwijze volgens één der conclusies 1 t/m 7, met het kenmerk, dat het de vorm heeft van een deksel voor een vat of een pot.

9. Bekleed voorwerp volgens conclusie 8 met het kenmerk, dat het de vorm heeft van een afdraaibaar deksel

10. Werkwijze voor het prepareren van een met een organische coating bekleed halfproduct voor de verbetering van de hechting daaraan van een aan te brengen 20 laag van een compound uit de groep omvattende urethanen, amiden, mengsels daarvan en mengpolymeren daarvan, met het kenmerk, dat de bekledingslaag een polyethyleentereftalaat omvat en dat het vrije oppervlak van de bekledingslaag, althans ter plaatse waar de laag compound bestemd is, kortstondig wordt blootgesteld aan een bewerking uit de groep van 25 gelijkwaardige bewerkingen omvattende een vlambehandeling, waarbij de bekledingslaag niet smelt.

11. Werkwijze volgens conclusie 10, waarbij de behandeling van het beklede halfproduct wordt uitgevoerd overeenkomstig de werkwijzen volgens één of 30 meer der conclusies 2 ; 3 , 5 ; 6 en 7. 1009088 - II -

12. Met een organische coating bekleed halfproduct vervaardigd volgens de werkwijze volgens één der conclusies 10 of 11, met het kenmerk, dat het in een vorm is gebracht, geschikt voor verdere verwerking tot een bekleed voorwerp als product van één der werkwijzen volgens conclusies 1 t/m 7. 5 ü ό0 9 0 8 8