NL8620475A - Werkwijze voor het vormen van een structurele bekleding op een glasachtig, keramisch of porseleinen substraat. - Google Patents

Description

/fry »620475 * / \ ' \ 1 Werkwijze voor ^et_vomen_van_een_structurele_bekle- ding op een glasachtig_, keramisch of porseleinen s\*straat^

De uitvinding heeft betrekking op de samenstelling van structurele bekledingen, films en dergelijke. Met de uitvinding wordt voorzien in een verbeterd produkt(en een werkwijze voor de vervaardiging ervan), welk produkt een verhoogde werking (verbeterde 5 eigenschappen) heeft in gevallen waarin de structurele stabiliteit ervan een rol speelt.

De uitvinding vloeit voort uit onze fondst, dat een bepaald substraat -dat is bekleéd met de hierna gedefinieerde en beschreven wèüjkwijze- niet slechts is voorzien van een bekleding 10 maar, bovendien, een enorme en onverwachte verbetering te zien geeft in bepaalde functionele eigenschappen.

De uitvinding vindt toepassing bij de structurele versterking, en herstel en/of het opknappen van èjlazen houders zoals flessen van allerlei vormen, typen en afmetingen (voor melk, 15 frisdranken en alcoholische of andere dranken) drinkvaten, potten, vazen -in feite, glazen houders of glazen oppervlakken van elk type en voor elk doel. De uitvinding is ook geschikt voor het structureel versterken van andere materialen zoals porseleinen en keramische goederen. De praktische waarde ervan spreekt derhalve 20 vanzelf. In één ruim aspect, voorziet de uitvinding in een werkwijze voor het vormen van een structurele bekleding (zoals in deze aanvrage gedefinieerd) op een glasachtig keramisch of porseleinen substraat waardoor het substraat wordt beschermd of versterkt, omvattende de volgende trappen: 25 aanbrengen op het substraat van een bekledingsmateriaal dat vrije isocyanaatgroepen bevat en onderwerpen van het zo beklede substraat aan behandeling met een droogmiddel bij kamertemperatuur, waarbij het droogmiddel in de dampfase verkeert en bestaat uit: (a) ammonia,eenimine of een alkanolamine, of h 30 o (b)i.een uit me er dér e-’Componenten bestaand middel, omvatten (i) water en (ii) een verdere component gekozen uit een amine, alkanolamine of andere hydrateerbare verbinding.

In het bijzonder voorziet de -uitvinding in een werkwijze voor het vormen van een structurele bekleding (zoals in deze 35 aanvrage gedefinieerd) op een glazen fles waardoor de glazen fles 8620-4 75 ^ - 2 -r wordt beschermd en versterkt, omvattende de volgende trappen: aanbrengen op het oppervlak van de glazen fles van een één components bekledingsmateriaal dat vrije isocyanaatgroepen bevat en onderwerpen van de zo beklede fles aan behandeling met een droog-5 middel bij kamertemperatuur, welk'droogmiddel: (a) in de dampfase verkeert en (b) een uit meerdere componenten bestaand middel is dat water en een amine omvat.

Volgens een verder aspect voorziet de uitvinding 10 in een structurele bekleding (zoals in deze aanvrage gedefinieerd), omvattende een bekledingsmateriaal dat vrije isocyanaatgroepen bevat, aangebracht op een glasachtig, keramisch of porseleinen substraat en daarop is gedroogd bij kamertemperatuur door een droogmiddel in de dampfase, welk droogmiddel 15 (a) ammonia,een amine of een akanolamine is of (b) een uit meerdere componenten bestaan middel is omvattende (i) water en (ii) een andere component gekozen uit een amine, alkanolamine of andere hydrateerbare verbinding.

Volgens nog een verder aspect voorziet de uitvinding 20 ook in een glazen fles waarvan het oppervlak is beschermd en ver sterkt door een structurele bekleding (zoals in deze aanvrage ; gedefinieerd), welke bekleding een één components bekledingsmateriaal omvat dat vrije isocyanaatgroepen bevat; aangebracht op het oppervlak van de fles en daarop gedroogd bij kamertemperatuur door 25 een droogmiddel, welk droogmiddel (a) in de dampfase is en (b) een uit meerdere componenten bestaand middel is, omvattende-water en een amine.

In deze beschrijving gelden de volgende betekenissen:: 30 1. Wat betreft een structurele bekleding, geen vocht- doorlatende film of dèrgelijke die moet worden of is onderworpen aan de werkwijze volgens de uitvinding -omvat de term "drogen" ook (i) binnen zijn omvahg "harden" en (ii) de betekenis dat de bekleding hetzij "niet kleverig" is,onoplosbaar is in oplosmiddelen, 35: een verhoogde samenhang bezit of in staat is om zonder beschadiging een redelijke afschuring of druk te doorstaan. Het zal duidelijk zijn dat een droge bekleding elk van de bovengenoemde eigenschappen te zien kan geven.

2. De uitdrukking "substraat" betekent een voorwerp - 3 - of oppervlak van een voorwerp dat structureel kan woadden versterkt en/of gestabiliseerd door de structurele bekleding volgens de uitvinding. Het substraat is glasachtig, keramisch of porselein van aard.

5 3. De uitdrukking "bekledingsmateriaal" betekent een materiaal dat, na aanbrengen op het substraat en behandeling met het droogmiddel, zal bijdragen tot de vorming van de structurele bekleding volgens de uitvinding.

Het materiaal bevat isocyanaatgroepen,kan van het 10 dén componentstype zijn en kan oplosmiddel(en), een additief (addi tieven) en/of een oppervlakteactief middel of oppervlakteactieve middelen omvatten alnaar nodig is. Het kan helder, doorschijnend of opaak zijn.

4. De term "structurele bekleding" betekent een 15 bekleding(bijvoorbeeld een organische bekleding) die een substraat waarop hij is aangebracht: -beschermt, versterkt en omsluit(door omwikkelen of op een andere wijze). De bekleding wordt verkregen uit het hiervoor gedefinieerde bekledingsmateriaal en is effectief bij geringe dikten die eerder niet werden beoogd, dat wil zeggen 20 1 dikten van de orde van 10-20 micron. Dit betekent niet dat de uitvinding is beperkt tot bekledingen en tot beklede substraten waarbij de dikte'van deze orde is (ze is niet op deze wijze beperkt zoals hierna duidelijk zal zijn). Wat eenvoudig wordt bedoeld is dat de bekleding bij dergelijke geringe dikten (ook) effectief is.

25 De uitdrukking "structurele bekleding"moet voor de doeleinden volgens deze uitvinding worden begrepen als synoniem met "geen vochtdoorlatende film" (of dergelijke).

5. De uitdrukking "droogmiddel"betekent de chemische verbinding(en) die de harding of het drogen van het beklede materi- 30 aal teweeg brengt (brengen). Deze kunnen soms ook in deze beschrij ving worden aangeduid als een katalytisch middel of eenvoudig als katalysator. Het droogmiddel (of katalytische middel) kan ammonia, een amine of een alkanolamine zijn. In een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding kan het een uit meerdere componenten (bijvoorbeeld 35 twee-componenten) bestaand middel zijn omvattende water als de eerste component, tezamen met tenminste één verdere component gekozen uit een amine of alkanolamine of één of andere andere hydra-teerbare verbinding die, tezamen met het water, de gewenste reaktie-weg zal versnellen. Gemeend wordt dat het water en de verdere compo- Λ.

- 4 - nent(en) pp: elkaar Ihwerkeir of onderling.x&ag'feren onder vorming van een middel van het gehydrateerde complextype welk middel daardoor effectief is voor het drogen van het bekleedmateriaal met een verhoogde snelheid en wanneer dit wordt gedaan, effectief is 5 voor het versterken van het substraat waarop het materiaal als bekleding werd aangebracht.

Het was uiteraard bekend om glasen flessen voorafgaand aan de onderhavige uitvinding te bekleden. De eerder bekende beklede flessen werden echter onverandelijk gekarakteriseerd door 10 bekledingen met een aanzienlijke dikte en/of ze vereisten warmte voor het uitvoeren van de bekledingswerkwijze. Hoewel de zo beklede flessen redelijk bevredigend voldeden bij het gebruik,, maakten een overmatige dikte van de bekleding, gekoppeld met een neiging tot wankelen als de opslag-, transport- en gebruiksomstandigheden niet 15 ideaal waren, ze veelal! onaantrekkelijk voor de gebruikers.

Bovendien bestond er duidelijk ruimte voor het verfijnen en verbeteren van de bekledingsprocedures.

Het was ook bekend om bepaalde substraten te bekleden met bekledingsvehibels': die uithardbare groepen bevatten en de 20 vehicèls in de dampfase te drogen. De bekende procedures hielden echter geen verband met de gebieden waarop de onderhavige uitvinding zich beweegt. Het bekleden, van de hier geïdentificeerde substraten .volgens-..., de hier beschreven werkwijze werd nooit beoogd en evenmin konden de verrassende resultaten die doormiddel 25 van de onderhavige uitvinding worden verkregen worden voorzien.

Zoals hiervoor kort werd aangegeven, hebben we gevonden dat bepaalde substraten die volgens de uitvinding zijn bekleed, een enorme verbetering te zien geven in bepaalde functionele eigenschappen. In het bijzonder hebben we gevonden dat glazen flessen die zo zijn bekleed 30 niet alleen deze verbeterde eigenschappen verkrijgen, maar, onverwacht^ook in staat zijn dit te doen bij bekledingslaagdikten die eerder niet mogelijk werden geacht. Een glazen fles volgens en bekleed overeenkomstig de uitvinding kan zo een hoger niveau van acceptatie door de gebruiker bereiken. Daarmee geassocieerd 35 kunnen de bekledingen die snel kunnen worden gedroogd bij kamer temperatuur, efficiënter en econpmischer worden aangebracht dan het geval is bij thermisch,: aanbrengen De bekledingen volgens de uitvinding worden voorts ook aangebracht als vloeibare bekledingen met aanzienlijke praktische voordelen ten opzichte van bekledingen -5-.

in poedervorm dieiGdestand der techniek ook als prominent bekend staan.

De tegenwoordige status van de glazen flessenindustrie is zo dat een gelijkmatig technologienivéau in dé techniek algemeen 5 beschikbaar is voor fabricanten over de gehele wereld. Met andere woorden, dezelfde technieken, werkwijzen, uitgangsmaterialen,tussen— produkten en dergelijke worden gebruikt voor het maken van een soortgelijk' typen; prodüctep . Ëen dunne beschermende structurele bekleding zoals wordt verkregen met deze uitvinding die een verhoogde trek-r 10 sterkte bezit en het vermogen heeft om een uitstekende hechting te geven aan een doorsnede van substraten uit glas of keramisch materiaal, opent enorm veel mogelijkheden voor de industrie van glazen houders. Als men dit feit koppelt met het feit dat de mengsels of formuleringen die in deze aanvrage worden beschreven 15 bij kamertemperatuur in enkele Mnuten kunnen worden gehard, zal men zich realiseren dat de uitvinding een enorme vooruitgang biedt in de industrie van de glazen flessen welke industrieel op grote schaal kan worden toegepast.

Als ze eenmaal is. gehard draagt de structurele bekle-20 ding bij tot een verhoogte barststerkte van een glazenhhouder, verlaagt de kans op kraséen van het oppervlak en houdt ze, in het geval van breuk, een groter percentage glassplinters innde directe omgeving van het punt waar de breuk optrad. Een daarmee verbonden consequentie is dat flessen kunnen worden vervaardigd uit dunner 25 glas(en dus met een lichter gewicht) met daaruit voortvloeiende economische voordelen.

In de hiervoor gegeven beschrijving werd de structurele versterking van het substraat genoemd. Hoewel er op wordt gewezen dat deze aanvrage niet moet worden uitgelegd als te zijn 30 gebonden aan een of andere speciale theorie of bewerking, wordt niettemin gemeend dat de verhoging van de barststerkte van een „ glazenhouder, die volgens de uitvinding is bekleed,valt toé te schrijven aan het volgende: (a) het vullen met het vloeibare bekledingsmateriaal 35 van alle oppervlaktescheurtjes of andere onvolkomenheden, waardoor bij uitharden,de gehele bekleding structureel wordt versterkt en (b) het verwijderen van watermoleculen van dergelijke scheurtjes of andere onvolkomenheden in het oppervlak door de reaktieve groepen die zich in het bekledingsmateriaal bevinden,

8 6 2 0 4 7 S

- 6 - waardoor een volledig watervrij oppervlak wordt gevormd dat op zijn beurt het voortgaan van verdere oppervlakte onvolkomenheden afremt.

Dé uitvinding zal nu worden beschreven waarbij achter-5 eenvolgens aandacht wordt gegeven aan (i) sub-generieke gedrags- ·· kenmerken waaraan de voorkeur wordt gegeven' en (iij specifieke gedetailleerde voorbeelden. Het zal duidelijk zijn dat, omdat hij alleen illustratief is voor de uitvinding, een"dergelijke hierna volgende beschrijving niet beperkend mag worden uitgelegd.

10 De bekleding is bij voorkeur van het één components (of "één pots") type dat vrije isocyanaatgroepen bevat. De uitdrukking "vrije isocyanaatgroepen" omvat binnen zijn grenzen ook van dergelijke potentieelvrije groepen waarbij de over te brengen / betekenis is dat het voorpolymeer isocyanaatgroepen bezit die 15 af kunnen worden gesplitst of beschikbaar zijn voor reaktie met watermoleculen of elke andere verbinding die aktieve waterstof-plaatsen bezit (met het doel de doorpolymerisatie van het polymeer en/of filmvorming).(De term) verbindingen die vrije isocyanaat groepen bevatten omVat in zijn betekenis ook al dergelijke ver-20 bindingen.

Daardoor worden derhalve niet alleen omvat isocyana-ten met urethaanstructuur en polyisocyanaten,maar ook die met een polyisocyanuraa-t-,biureet-, allofanaat- en ure ums truc tuur.

Isocyanaat bevattende bekledingsmaterialen waaraan 25 in het bijzonder de voorkeur wordt gegeven zijn toluëendiisocyanaat (TDI).c voorpolymeren, xyleendiisocyanaat (XDI) voorpolymeren(gehy-drogeneerd of anderzins) en mengsels daarvan en daarop gebaseerde materialen. Andere omvatten voorpolymeren van 4.4'-diisocyanato-difenylmethaan (MDI), trimethylhexamethyleen diisocyanaat (TMDI), 30 hexamethyleen diisocyanaat (HMDI), isoforon diisocyanaat (IPDI) en geschikte meügsels daarvan.

Bepaalde additieven in gewoonlijk minimale hoeveelheden (bijvoorbeeld sporen hoeveelheden tot 2%) kunnen ook met voordeel worden gebruikt in de formulering teneinde de optimale 35 hechtingseigenschappen aan het substraat te bewerkstelligen of om, al naar nodig is, de rheologische eigenschappen van de bekleding te modificeren om zo de wijze van toepassing te vergemakkelijken.

De hechtingspromotors zijn in het algemeen composities op silaan-basis waarvoor als voorbeeld wordt genoemd -glycidoxy propyltrime- 8620475 r- -7- toxysilaan. Verdere additieve kunnen omvatten vloeipromotors/opper-viakteaktieve middelen, wasèmulsies en middelen voor het wegvangen van water, waarvan als voorbeelden respectievelijk worden genoemd composities op siliconenbasis, polyethyleenwasemulsies en mono-5 functionele isocyanaten en moleculaire zeven. Tot de verdere additieven gunnen behoren organometaalverbindingen en anorganische zouten, waarvan respectievelijk als voorbeelden worden genoemd dibutyltindilautaat,lood-tetraethyl, titaanacetylacetonaat, dimethyl-tindichloride, stanno- en zinkoctoaten en bismutnitraat en ferri-10 chloride.

Zoals hiervoor werd vermeld zijn de bekledingen en beklede substraten volgens de uitvinding effectief in geringe dikte· -met de genoemde voordelen als resultaat. In het algemeen, maar dit is niet essentieel, kan de dikte van de orde van 10-20 15 micron (bijvoorbeeld 15 micron) zijn. Maar, onder bijzondere omstandigheden en als bijzondere eisen worden gesteld kunnen ook dikkere bekledingen (bijvoorbeeld van' de orde van 40 micron) worden toegepast. Opgemerkt wordt dat beklede substraten opnieuw kunnen worden bekléed tot elke.gewenste dikte.

20 Zoals vermeld kan het droogmiddel (of katalytischmid- del) ammonia, een amine of een alkanolamine zijn. Een andere mogelijkheid is dat het een uit meerdere componenten bestaand middel is waar in de verdere componenten componenten zijn zoals hiervoor vermeld. Het droogmiddel bewerkstelligt, de behandeling 25 ervan in de dampfase. Als het middel een uit meerdere componenten bestaand middel is, kan de verdere component eerèt worden gecom-plexeerd met watermoleculen 'zoals hiervoor werd aangegeven (onder vorming van een middel van het gehydrateerde complextype). De uitdrukking "dampfase" betekent dat het droogmiddel in de gas- of 30 dampvorm of één of andere andere in de lucht ontstane vorm verkeert ((bijvoorbeeld dispersie, nevel of aerosol) waarin het beschikbaar is voor reaktie. De droogbewerking vereist geen warmte en wordt uitgevoerd bij kamertemperatuur.

De uitdrukking "amine" omvat binnen zijn omvang niet 35 alleen die (aminai) met een eenvoudige primaire alifatische mono- functionele structuur, maar ook amineridie worden gekenmerkt door (i) polyfunctionaliteit en (ii) een verder gaande graad van waterstof substitutie. In het geval van tetiaire aminen geldt dat deze (a) polyfunctioneel (b) aromatisch (c)alifatische of aycloalifatisch 8620475 - 8 - van aard kunnen zijn.

Van het amine zelf kunnen velerlei voorbeelden worden gegeten. Typische voorbeelden zijn bijvoorbeeld monoverbindingen zoals, methylamine, ethylamine,propylamine,isopropylamine en de 5 vele isomeren van butylamine en polyfunctionele aminen zoals hydrazine, ethyleendiamin©, própyleendiamine en diethyleentriamine. Verdere voorbeelden zijn diethylamine, triethylamine en dimethyl-ethanolamine (DMEA), en ditertiaire amine zoals N.N.N'.N'-tetra-methylethyleendiamine (TMDEA) en N.N.N',N'.2-pentamethyl-l.2-10 propaandiamine (PMT)- en elke mogelijke combinatie van dergelijke aminen, in daarvoor vereiste verhoudingen, waardoor voordeel kan worden getrokken van het synergistische effect van een dergelijke combinatie.

Droogmiddelen waaraan in het bijzonder de voorkeur 15 wordt gegeven zijn dimethylethanolamine (DMEA) N.N.N'.N'-tetramethyl- ethyleendiamine (TMEDA) en N.N.N'.N'.2-pentamethyl-l.2-propaandiamine (PMT).

De uitdrukking "dampfase" werd hiervoor definieerd.

Als het droogmiddel een uit meerdere componenten bestaand middel 20 is, wordt deze fase geschikt bereikt door het verstuiven van vooraf bepaalde hoeveelhedèn water en een uit de genoemde groep gekozen verdere component. De concentraties aan water en de verdere - component kunnen wordën ; gevarieerd afhankelijk van de eisen die de situatie stelt. Bijvoorbeeld kan het drogenï.wordën uitgevoerd 25 bij een relatieve vochtigheid van 45-85%, bijvoorbeeld 65%, bij en temperatuur in het traject van 20-30°C (bijvoorbeeld 25°C). De concentratie aan droogmiddel (katalytisch middel) kan variëren als functie van de gekozen verdere component. Voor DMEA ligt zo de concentratie bij voorkeur in het traject van 1200-1800 dpm, 30 bijvoorbeeld 1400 dpm. Voor DMI en TMEDA zijn de respectieve trajec ten waaraan de voorkeur wordt gegeven 700-900 dpm (nog liever 800) en 80-1000 dpm (liefst 900).

Het bekledingsmateriaal kan op het substraat wordenu aangebracht met alle conventionele middelen (door spuiten, dompelen 35 opbrengen met ëen kwast) waarmee gelijkmatig een film/bekledingslaag tot een bepaalde natte filmdikte of laagdikte op het oppervlak kan worden aangebracht. Als het is aangebracht kan het bekledingsmateriaal volgens eerder door onê ontwikkelde werkwijzenworden behandeld. Eén zo'n werkwijze wordt beschreven in de lopende Australische 86 2 0 4 7 5· - 9 - octrooiaanvrage no. 17146/585 waarvan de inhoud geacht wordt ook in deze aanvrage te zijn opgenomen door verwijzing naar deze lopende aanvrage. Een andere werkwijze waarvan de beschrijving eveneens geacht wordt in deze aanvrage zijn opgenomen door de 5 verwijzing daar naar, wordt gegeven in de lopende Australische octrooiaanvrage ho.23010/83.

Eerste proeven, uitgevoerd op glazen houders die zijn bekleed volgens de uitvinding, leren dat het oppervlak van een vdergelijkë.; houder, ben gemakkelijk regelbare wr;ijvingscoëfficiënt 10 heeft. Verdere proeven laten zien dat de beklede glazen houders beter in staat zijn de behandeling te doorstaan waaraan glazen houders worden blootgesteld in conventionele installaties voor het vullen van houders op een lopende band en dergelijke bewerkingen Een beklede houder op een lopende transportband zal minder gemak-15 kelijk van zijn plaats worden geduwd of samengedrukt door een overmaat wrijving. Voorts kunnen tegen elkaar aanliggende oppervlakken van glazen houders gedurende veel langere tijd tegen elkaar wordën gewreven onder verhoogde druk zonder dat de houders daarvan nadelige invloed ondervinden in de vorm van dof worden, afschilferen 20 krassen of slijten, zoals tegenwoordig (veelal) optreedt tijdens het transport van deze voorwerpen over lange afstanden.

Bij een verdere proef bleken van een fles van 1 liter die was bekleed met een structurele bekleding zoals in deze aanvrage beschreven, scherven veel beter bij elkaar te worden gehouden toen 25 (die fles) van een hoogte van 1 meter op een hard oppervlak viel.

Al deze proeven zullen hierna worden beschreven en verklaard.

De bekledingen volgens de uitvinding geven een opmerkelijk goede samenhang te zien onder een grote verscheidenheid van omstandigheden. Ze zijn volledigu inert, bestand tegen oplos-30 middelen en vertonen geen verandering in karakteristieke eigen schappen na rigareus reinigen (bijvoorbeeld 20 maal een wasbeurt in een commerciële bordenwas installatie). Het vermogen van een beklede glazen houder om weerstand te bieden aan een rigoreus reinigen zal hierna ook worden gedemontreerd.

35 Een verder voordeel wordt waargenomen als een glazen houder die volgens de uitvinding is bekleed, wordt teruggevoerd voor opnieuw verwerken tot nieuwe voorwerpen. Omdat het mogelijk is de bekleding te vervluchtigen (bijvoorbeeld in een smeltoven) kan niet 1320475 - 10 - verontreinigd glas weer beschikbaar komen voor het maken van nieuwe voortbrengselen. De uitvinding geeft derhalve geen verlies aan glas dat geschikt is. voor opnieuw toepassen bij de vervaardiging van voorwerpen. Evenmin is het nódig om helder glas te scheiden van 5 gekleurd glas.

Wij gaan nu over tot specifieke gedetailleerde voorbeelden die zowel (i) de vorming van de beschermende structurele bekleding op het substraat en (ii) de beproeving van dit beschermde en versterkte substraat demonstreren. Als afkortingen worden gebruikt 10 die mogelijk een verklaring nodig maken, wordt een dergelijke verklaring gegeven. Als een ingrediënt of ingrediënten gewoonlijk bekend zijn onder de handelsnaam'(namen) waaronder ze verkrijgbaar zijn, zijn die handelsnamen vermeld. Overigens is de gebruikte therminologie de in deze techniek gangbare standaard therminologie.

15 Voorbeeld 1

Een helder bekledingsmateriaal voor het bekleden van glazen flessen werd als volgt samengesteld:

Component gew. delen tolueendiisocyanaat voor polymeren 56,5 20 aromatisch koolwaterstofoplosmiddel ( een aromatische nafta met een hoodj ontvlammings punt, in de handel verkrijgbaar onder de handelsnaam "Solvesso 100") 40,0 vloeipromotor oppsiliconenbasis (in de ^ handel als "BYK 300" bekend produkt 2,0 hechtingspromotor op silaanbasis (in de handel als "Silane A 187" bekend produkt) 1,0 wasemulsie (polyethyleenwas) 0,5

Het bekledingsmateriaal werd, met een opbrengviseosi-30 teit van 18 seconden FORD Cup no. 4, met behulp van een conventioneel spuitpistool met een sifonpot gespoten op een nieuwe (dat wil zeggen nieuw vervaardigde) glazen fles die op een draaitafel in een conventionele spuitcabine roteerde. De bekleding werd aangebracht op het buitenoppervlak van de fles zodanig dat een dikte werd verkregen die 35 overeen kwam met een droge laag van ongeveer 15 micron. De fles werd daarna in een droogkamer geplaatst en blootgesteld aan een zachte turbulente luchtstroom (luchtsnelheid 1,5 meter per seconded van 25°C en 65% relatieve vochtigheid die DMEA bevatte in een concen- S 6 2 0 4 7 5 - 11 - tratie van 1400 dpm. Na 1 minuut onderwerpen aan deze behandeling werd de kamer geëvacueerd en werd verse lucht door de kamer gecirculeerd gedurende een nahardingsperiode van 3 minuten.

De verkregen beklede fles vertoonde alle hiervoor ge-5 specificeerde verbeterde eigenschappen. Deze zullen wordën gedemon streerd in volgende voorbeelden.

Voorbeeld 2

Een opaak wit bekledingsmateriaal voor het bekleden van glazen flessen werd als volgt samengesteld: 10 Component Gew. delen xyleendiisocyanaat voorpolymeren 50,0 titaandioxyde (pigment) 20,0 inërte maalhars voor pigment ("Durasol 310") 5,0 esteroplosmiddel ("Corsel EEA") 23,8 15 vochtwegvangendmiddel voor pigment ("Additive TI") 1,0 oppervlakteactiefmiddel ("BYK 300") 0,2

Het bekledingsmateriaal werd met een opbrengviscositeit van 16 seconden FORD Cup no. 4, met behulp van een conventioneel spuitpistool met een sifonpot op een nieuwe glazen fles gespoten 20 die op een draaitafel roteerde in een conventionele spuitcabine.

De bekleding werd op het buitenoppervlak van de fles aangebracht in en laagte dikte die overeen kwam met een droge laag van ongeveer 15 micron.

De fles werd daarna in een droogkamer geplaatst en 25 aan een droogbehandeling onderworpen op de wijze en onder de omstan digheden die zijn beschreven in voorbeeld 1. Het gerede produkt werd gekenmerkt door een uitstekend opaak aanzien en een aantrekkelijke glanzende finisch. Daarnaast vertoonde de beklede fles alle hiervoor aangeduide verbeterde eigenschappen.

30 Voorbeeld 3

Inleiding:

Acht maagdelijke glazen flessen werden verwijderd uit de koeloven van een flessenfabriek, tèrMjl alleen de conventionele heet opgebrachte stannichloride bekleding was aangebracht. Nog acht 35 , identieke flessen werden uit de koeloven verwijderd, maar in dit geval was ook een conventionele koud opgebrachte bekleding van polyètheen was aangebracht. Deze flessen zullen worden vergeleken in het hierna volgende voorbeeld 6.

8620475 - 12 -

De acht niet met was beklede flessen werden op een transportband geplaatst om ze door een spuitcabine met zijafzuiging

La aan Voorlangs een elektrostatische turboklok opbrenginrichting te transporteren. De opbrenginrichting bracht een transparant groen 'i 5 bekledingsmateriaal op de fléssen aan dat als volgt was samengesteld:

Component gew. delen tolueendisiocyanaat- voor polymeren 50,0 aromatisch koolwaterstofoplosmiddel 37,0 (als in voorbeeld 1) 10 methylethylketon-oplosmiddel 8,0 organische groene kleurstof 1,5 (Savinyl Green G L S) vloeipromotor op silaanbasis (als in voorbeeld 1) 2,0 15 hechtingspromotor op silaanbasis 1,0 (als in voorbeeld 1) wasemulsie (als in voorbeeld 1) 0,5

Het bekledingsmateriaal werd opgebracht via de elektrostatisch turboklok onder vorming van een natte bekledings-20 laag die overeenkwam met een droge laag van ongeveer 15 micron. De beklede flessen die snel waren geroteerd (spun) en waarin ook metalen sondes waren geplaatst) werden verder gevoerd op de tranport-band door een luchtgordijn heen in een permeatiezone. In die zone werden beheerste omstandigheden van 25°C, 65% relatieve vochtigheid 25 en 1400 dpm DMEA (luchtbeweging 1,5 meter per seconde) gehandhaafd.

De transporttijd van de flessen werd zo geregeld dat onder deze omstandigheden een permeatieperiode werde verkregen van 1 minuut.

Daarna gingen de flessen door een luchtgordijn heen 30 en kwamen ze in een nahardingszone met bewegende lucht gedurende een periode van 3 minuten. Bij het verwijderen van de transportband waren de flessen volledig droog, vertoonden geen oplosmiddelgeur meer en gaven.ze de hiervoor vermelde verbeterde eigenschappen te zien.

35 Voorbeeld 4

Een opaak geëtst amberkleurig bekledingsmateriaal werd als volgt samengesteld: f5620 4 7 5 - 13 -

Component gew.delen xyleendiisocyanaat-voor polymeren 25,0 gehydrogeneerde xyleen 25,0 diisocyanaat voor polymeren 5 aromtisch koolwaterstofoplosmiddel 17,0 (als in voorbeeld 1) methylethylketon-oplosmiddel 10,0 organisch amber-kleurstof 1,5 \(verkregen uit Savinyl-kleurstofmateriaal 10 siliciumdioxyde hèchtingspromotöit"Op silaanbasis 1,0 (als in voorbeeld 1) wasemulsie (als in voorbeeld 1) 0,5

Dit bekledingsmateriaal werd opgebracht op de wijze 15 vermeldt in voorbeeld 2. Het drogen vond plaats als beschreven in voorbeeld 1. Opnieuw gaven de zo beklede flessen de hiervoor vermelde gunstige eigenschappen te zien.

Voorbeeld 5

Een helder bekledingsmateriaal werd als volgt samen- 20 gesteld:

Component gew.delen xyleendiisoeyanaat- voor polymeren 28,25 gehydrogeneerde xyleendiisoeyanaat 28,25 voor polymeren 25 aromatisch kóolwaterstofoplosmiddel 40,00 <(als in voorbeeld 1) promotor op siliconenbasis (als in voorbeeld 1) 2,00 hechtingspromotor op silaanbasis (als in voorbeeld 1) 1,00 wasemulsie (als in voorbeeld 1) 0,5 30 Het bekledingsmateriaal werd aangèbracht als in voobbeeld 1. In dit geval werd gedroogd onder toepassing van PMT in een concentratie van 800 dpm. De andere droogomstandigheden (temperatuur, enz-.··}· waren als in voorbeeld 1. De beklede flessen gaven weer de voordelen van de uitvinding te zien.

35 Voorbeeld 6

De barststerkte van de twee groepen flessen die zijn vermeld in voorbeeld 3 werd vergeleken door ze te onderwerpen aan de "AGR Ramp Pressure" proef onder toepassing van een"AGR Ramp Pressure 8620475 - 14 -

Tester".Voorafgaand aan het uitvoeren van de proef werden de flessen onderworpen aan een zeven minuten durende behandeling op een AGR lijn- simulator. De resultaten zijn hierna in een tabel samengevat.

Opmerkingen: 1. AGR is een erkende afkorting in deze 5 techniek voor American Glass Research.

2. Een AGR lijnsimulator is een standaard apparaat dat het een waarnemer mogelijk maakt om het effect op flessen van het type behandeling waaraan flessen tijdens hun leven blootstaan bij : , normale vulbewerkingen, enz. op een transportinrichting zoveel 10 mogelijk natte bootsen. Hoe langer de simulatietijd is hoe zwaarder de behandeling.

3. De"Römp Bressure"proef/Tester zijn ook wel bekend in de glastechniek. De proef wordt uitgevoerd met flessen die zijn gevuld met water. Het proefapparaat verhoogt géleidelijk de druk als 15 functie van de tijd totude flessen het begeven (breken). De druk op het moment van begeven (breken) wordt geregistreerd.

Tabel 2 .

Druk bij begeven (pounds per square inch) fles 1. tinchloride 2. tin chloride %. verbetering 20 plus P.E. Was plus bekleding kol.2 t.o.v.

volgens de uit- kol.1 vinding 1 291,5 574,4 97,0 2 335,0 490,2 46,3 3 364,0 475,7 30,7 25 4 226,3 575,8 154,4: 5 268,3 571/5 113,0 6 332,1 481,5 45,0 7 277,0 510,5 84,3 8 206,0 452,5 119,7 30 gemiddeld 287,5 PSI 516,5 PSI 78,6

De flessen uit de eerste kolom (niet bekleed volgens de uitvinding) geven een gemiddeldê druk waarbij zei het begeven van 287,5 psi. De tweede kolom (flessen bekleed volgens de uitvinding) geeft echter feen gemiddelde druk waarbij de flessen het begeven te 35 zien van 516,5 psi. Dit betekent een zéér aanzienlijke verbetering in het gedrag en demonstreert dus; duidelijk een drastische toename van de barssterkte.

8§ 2 0 4 1 S

- 15 -

Voorbeeld 7

Op zijn plaats blijven van scherven: Een fles, die was bekleed volgens voorbeeld 1 en opnieuw was bekleed toto een bekledingslaag met een dikte in droge toestand van 35-40 micron, 5 werd gevuld met water en deze liet meh van een hoogte van 1,5 meter omlaag vallen dodat hij terecht kwam op een stalen plaat van 6 mm dik. De proef vereist dat de plaat onder een hoek van 4° staat ten opzichte van de grond zodat de optredende terugkaatsing zal zijn gericht naar een stuk zaèht tapijt. Het doel was om slechts een 10 directe stoot per val te verzekeren.

Een ter vergelijking dienende fles(niet bekleéd volgens de uitvinding) werd evenzo gevuld en beproefd. De ter vergelijking dienende fles brak in scherven bij het stoten '(op de plaat) waarbij de inhoud volledig verloren ging. De fles volgens de uitvin-15 ding gaf geen waarneembare structurele breuk te zien.

Voorbeeld 8

Flessen die zijn bekleed volgens de uitvinding geven uitstekende glijeigenschappen (in deze techniek smerend vermogen genoemd) te zien. Dit wordt gedemonstreerd met een fetandaardproef 20 waarbij drie flessen als een pyramide op elkaar worden geplaatst- twee onder, één boven - en (de pyramide) steeds schuiner wordt gezet tot de bovenste fles begint te glijden. De resultaten die werden verkregen als de proef werd toegepast op drie groepen flessen ( twee vergelijkingsgroepen, één groep van flessen volgens de 25 uitvinding) zijn hierna;;in tabelvorm samengevat:

Tabel 3 smerend vermogen/glijhoek type fles glijhoek,graden maagdeli'Jk flintglas 30 - 35 30 standaard met was behandeld glas 1Θ - 20 fles bekleed volgens voorbeeld 2 11-13

Door een passende variatie kan het resultaat met flessen die zijn bekleed volgens de uitvinding uiteraard volgens de éisen worden ingesteld. De verbeterde eigenschappen die de fles-35 sen volgens de uitvinding hebben kunnen de behoefte aan bespuitingen met stearaat of andere bespuiting met smeermiddel die algemeen worden gebruikt voor het vergemakkelijken van het bewegen van flessen op transportbanden van vulmachines te elimineren! :V' . .

8620415 - 16 - -% ....

Vóórbêéld 9

Opnieuw bruineren: Drie groepen van niet bevuilde flessen van 750 ml, zes flessen in elke groep, werden op de volgende voorbereid: 5 Groep A werd niet aan een voorbehandeling onderworpen (deze worden aangeduid als standaardflessen). Groep B werd voorzien van een kras van 25 cm, gemaakt met een glassnijder, halverwege tussen de schouder en de hiel van de flessen. Groep C werd eveneens gekrast en werd bovendien bekleed, tot een dikte overeenkomend met 10 een droge laag van 30 micron, met het bekledings(matëriaal) van voorbeeld 5.

De flessen werden daarna, onderworpen aan..de AGR Ramp Pressure proef zoals uiteengezet en beschreven in voorbeeld 6.

De resultaten, in kg/cm2 zijn hierna in een tabel samengevat: 15 .STD. gekrast gekrast en bekleed

A B C

1 26,0 8i>i5 21,8 2 33,1 26,1 30,5 3 13,9 14,8 22,0 20 4 41,0 14,7 15,9 5 27,0 20,1 20,6 £""" ',M 1 33,5 17,2 17,3 gemiddeld 29,1 16,9 21,4

De bovenstaande resultaten demonstreren een aanzien-25 lijke verbetering van de flessen in kolom C in vergelijking met de flessen in kolom B. Flessen die waren bekleed volgens de uitvinding konden zoals blijkt hun oorspronkelijke eigenschappen binnen significante grenzen weer benaderen.

Voorbeeld 10 30 Een aantal flessen die waren bekleed volgens voorbeeld II (XDI) werden als volgt behandeld: (a) Dompelen in 2% natriumhydroxyde (oplossing) bij 85°C gedurende 15 minuten.

(b) Dompelen in 6% natriumhydroxyde (oplossing) bij 35 35°C gedurende 15 minuten.

Er werden geen veranderingen in glans, kleur of hechting vastgesteld. Dit voorbeeld demonstreert dat flessen die zijn bekleed volgens de uitvinding in Staat zijn om het type krachtige 8620475 - 17 τ reiniging waaraan zij bij gewoon gebruik worden onderworpen te doorstaan. Het wassen met natriumhydroxyde (oplossing) is de orthodoxe praktijk in brouwerijen voor het reinigen van gebruikte bierflessen.

Voorbeeld 11 5 Een hoeveelheid flessen die waren bekleed volgens voor beeld 4 (amberkleurig glas) werden als volgt behandeld: (a) Vier uur bij 20°C dompelen in 100% "brandy" (ongeveer 37% alcohol).

Resultaten: 10 (i) Geen kleursverandering in vergelijking met standaard.

(ii)Geen glansverlies in vergelijking; met standaard.

(iii)Geen verlies aan hechting in vergelijking met standaard na een half uur herstel.

(iv)Geen afbladderen, achteruitgang van de bekledings-15 laag of verweken.

(b) 100% industrieëël gedenatureerde alkohol onder een een horlogeglas gedurende 4 uur bij 20°C.

Resultaten: (i) Geen kleursverandering in vergelijking met standaard.

20 (ii) Geen glansverlies in vergelijking met standaard.

(iii)Geringe verweking van de bekleding werd in het begin waargenomen; er trad snel herstel op.

Dit voorbeeld demonstreert dat flessen die zijn bekleed volgens de uitvinding geschikt zijn voor de sterke drank markt.

25 Voorbeeld 12

De bestandheid tegen krassen en de sterkte van glas zijn rechtstreeks met elkaar gerelateerd (flessen verliezen werkëlijk sterkte door afslijten tijdens het hanteren en transport). Een kras in het oppervlak van een fles veroorzaakt een zwakke plek en eventu-30 ele breuk zal op dat punt beginnen. De weerstand tegen krassen wordt gemeten door twee flessen tegen elkaar te wrijven waarbij trapsgewijs-de druk wordt vergroot. Het resultaat is de druk waarbij een kras: wordt waargenomen op een of beide flessen. De minimum standaard voor flessen in 18 kg, dat wil zeggen bij minder dan 18 kg wordt een 35 fles afgekeurd.

Een proef -de statische compressiekrasproef- werd uitgevoerd op (i) twee vergelijkingsflessen (volgens de stand van de techniek) en (ii) twee flessen die waren bekleed volgens voorbeeld 5.

8620475 « - - 18 -

Bij de statische compressie krasproef worden de twee flessen boven op elkaar geplaatst en wordt een statisch gewicht gedurende 1 minuut boven op deflësseiagsplaatst. Daarna wordt het oppervlak onderzocht op verwijdering van bekleding en op (opgtetreden)krassen in het glas.

5 Bij de vergelijkingsflessen werden krassen waargenomen in het traject van 40-60 kg. Bij de flessen die volgens de uitvinding waren bekleed waren echter nog geen krassen waarneembaar bij de maximale belasting van het apparaat van 110 kg.

Voorbeeld 13 10 In dit voorbeeld dat verband houdt met voorbeeld 6, werden twee porties van elk zes flessen, onderworpen aan een vijf minuten durende proef in een AGR lijnsimulator waarna ze werden onderworpen aan de AGR Ramp Pressure proef. De eerste portie flessen (B)waren op een conventionele wijze bekleed met (i) stannichloride 15 en (ii) het vasprodukt dat in de handel bekend is als "Valspex".

De flessen van de tweede portie (C) waren bekleed met (i) stannichloride én (ii) volgens voorbeeld 1. De resultaten zijn hierna vermeld:

Oppervlakte behandeling 20 (B) stanni- (C) stanni- % verbe- chloride chloride tering plus plus van (C) ^alspex bekleding t.o.v volgens (B) voorbeeld 1 25 Fles No: P.S.Ï. P.S.I.

1 246,25 348,32 41,4 2 247,50 348,32 40,7 3 230,00 297,19 29,2 4 197,50 527,28 166,9 30 5 236,25 369,09 56,2 6 237,50 420,23 76,9

Totaal gemiddeld 1395,00 2310,43 232,50 385,1 65,6

Opmerking: Fles 4 overleefde de bovengrens van de proefapparatuur.

35 Deze resultaten laten zien dat de flessen die zijn bekleed volgens de uitvinding een drastische verbetering in de barst-sterkte bereiken.

-19 - φ

Daar de bekledingsmaterialen en droogmiddelen aanzienlijk kunnen variëren binnen de hiervoor gedefinieerde parameters, zal het duidelijk zijn dat de hiervoor gegeven voorbeelden aanzienlijk zouden kunnen worden uitgebreid. De gegeven voorbeelden (die 5 representatief zijn voor behandelingen en proeven die werden .uitge voerd bij de ontwikkeling van de uitvinding) zullen echter voldoende zijn om de uitvinding en de voordelen ervan duidelijk in het licht te. stellen.

Als niet-beperkende samenvatting kan worden gezegd: 10 de uitvinding voorziet in de bescherming en het structureel verster ken van glasachtige en andere substraten. Dit maakt het de fabricant mogelijk om de massa (hoeveelheid) van zijn basismateriaal te verminderen, terwijl de barststerkte en het bij elkaar houden van scherven worden verbeterd. Het bekledingsmateriaal kan worden aange-15 bracht en worden gehard binnen een korte behandelingstijd (van de orde van vijf minuten) bij kamertemperatuuromstandigheden.

Gemeend, wordt dat- met de uitvinding, een aanzienlijke vooruitgang op (dit) gebied van de techniek is bereikt.

8620475

Claims (14)

1. Werkwijze voor het vormen van een structurele bekleding (zoals in deze aanvrage gedefinieerd) op een glasachtig, keramisch of porseleinen substraat waardoor het substraat wordt beschermd en wordt versterkt, omvattende de volgende trappen: 5 aanbrengen van een bekledingsmateriaal dat vrije isocyanaatgroepen bevat op het substraat en onderwerpen van het zo beklede substraat aan behandeling met een droogmiddel bij kamertemperatuur waarbij het droogmiddel zich in de dampfase bevindt en bestaat uit: (a) ammonia, een amine of een .&lkanolamine,of 10 (b) een uit meerdere componenten bestaand middel omvattende (i) water en (ii) een verdere component gekozen uit een amine, alkanolamine of andere hydrateerbare verbinding.

2. Werkwijze volgens conclusie 1 waarbij het bekle-4 dingsmateriaal een uit één component bestaand bekledingsmateriaal 15 is dat vrije isocyanaatgroepen bevat en is gekozen uit tolueendiiso- cyanaat^Voorpolymeren en mengsels daarvan en xyleendiisocyanaat-voor^polymeren en mengsels daarvan.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2 waarbij het droogmiddel een uit meerdere componenten bestaand middel is, omvat- 20 tende water en een amine.

4. Werkwijze volgens een der conclusies 1 tot 3 waarbij het amine wordt gekozen uit DMEA, TMEDA en ΡΜΓ.

5. Werkwijze volgens conclusies 3 of 4 waarbij het amine DMEA is en het drogen wordt uitgevoerd bij een DMEA concentra- 25 tie van 1200 tot 1800 dpm, bij een relatieve vochtigheid van 45-85% en een temperatuur van 20-25°C.

6. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies waarbij het substraat een glasachtige houder is.

7. Werkwijze volgens conclusie 6 waarbij de glasachtige 30 houder een glazen fles is.

8. Werkwijze voor het vormen van een structurele bekleding (zoals in deze aanvrage gedefinieerd) op een glazen fles waardoor de glazen fles wordt beschermd en versterkt*', omvattende de volgende trappen: aanbrengen van een uit één component bestaand 35 bekledingsmateriaal dat vrije isocyanaatgroepen bevat op het opper vlak van de glazen fles en onderwerpen van de zo beklede fles aan behandeling met een droogmiddel bij kamertemperatuur, welk droogmiddel (a) in de dampfase is en 86 2.0 4-7 5 ♦ / - 21 - !(ib) een uit meerdere componenten bestaand middel is omvattende water en een amine. 9v Wefkwijze voor het vormen van een structurele bekleding (zoals in deze aanvrage gedefinieerd) op een substraat waar-5 door het èubstraat wordt beschermd en versterkt, èen en ander zoals beschreven in deze aanvrage en een of meer van de voorbeeldén ervan.

10. Substraat met een daarop gevormde structurele bekleding (zoals in deze aanvrage gedefinieerd), waardoor het substraat wordt beschermd en versterkt, waarbij de structurele bekleding is ge- 10 vormd met een werkwijze volgens een der voorgaande conclusies.

11. Structurele bekleding (zoals in deze aanvrage gedefinieerd) omvattende een bekledingsmateriaal dat vrije isocyanaat-groepen bevat aangebracht op een glasachtig, keramisch of porseleinen substraat en daarop gedroogd bij kamertemperatuur met een droogmiddel 15 in de dampfase, welk droogmiddel bestaat uit: (a) ammonia, een amine of alkanolamine of (b) een uit meerdere componenten bestaand middel omvattende (i) water en '(ii) een verdere component gekozen uit een amine, alkanolamine of een andere hydrateerbare verbinding.

12. Structurele bekleding volgens conclusie 11, in hoofdzaak zoals in deze aanvrage beschreven, met name in een of meer van de hiervoor gegeven voorbeelden.

13. Glazen fles waarvan het oppervlak is beschermd en versterkt door een structurele bekleding (zoals in deze aanvrage 25 gedefinieerd), waarbij de bekleding een uituéén component bestaand bekledingsmateriaal omvat dat vrije isocyanaatgroepen bevat, aangebracht op het oppervlak van de fles en daarop gedroogd bij kamertemperatuur met een droogmiddel,welk droogmiddel (a) in de dampfase is en 30 (b) een uit meerdere componenten bestaand middel is omvattende water en een amine.

14. Glazen fles volgens conclusie 13, in hoofdzaak zoals beschreven in deze aanvrage met name in één of meer van de hiervoor gegeven voorbeelden.

15. Elke in deze aanvrage beschreven nieuwe werkwijze of elk nieuw in deze aanvrage beschreven substraat of elke nieuwe in deze aanvrage beschreven bekleding, waarbij de werkwijze, het substraat of de bekleding nagenoeg zijn zoals in deze aanvrage beschreven. -o-o-o-o-o-o-o-