NO153323B - Overflateglidemiddel for bearbeiding av metallbaand, og anvendelse av dette. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et overflateglidemiddel for bearbeiding av metallband, spesielt for blanke og lakkerte bånd av aluminium og aluminiumlegeringer, for anvendelse for emballasjeformål, spesielt for næringsmiddelemballasje, hvor glidemiddelet som hovedbestanddeler inneholder aluminium-

saltet og magnesiumsaltet av en eller flere mettede til C^g monokarboksylsyrer, og det særegne ved overflateglidemiddelet i henhold til oppfinnelsen er at det består av 10 - 30 % av minst et dispergeringsmiddel og at vektforholdet mellom aluminiumsalt og magnesiumsalt ligger mellom 17:3 og 19:1, foretrukket mellom 8:1 og 16:1.

I samsvar med oppfinnelsen anvendes overf1ateglidemiddelet for belegging av minst en side av et metallbånd, spesielt av aluminium eller en aluminiumlegering, med en tykkelse på 10

til 250 ^um, idet båndet eventuelt er lakkert eller kasjert på den ene eller begge sider og.er egnet for emballasjeformål, spesielt for fremstilling av dyptrukne emballasjebeholdere.

Disse og andre trekk ved oppfinnelsen fremgår av patent-

kravene.

Emballasjebeholdere, for eksempel for næringsmidler, kan som

kjent fremstilles ved dyptrekking, for eksempel av aluminiumbånd, idet disse aluminiumbånd overveiende anvendes i udekket eller lakkert tilstand. For at bearbeidbarheten av båndene ( skal sikres ved de forskjelligste sekvensoperasjoner, må båndoverflaten fremvise en god glideevne. Denne egenskap frem-bringes på den måte at det på overflaten i et produksjonstrinn som følger for eksempel etter lakkeringen påføres et over-flatesmøremiddel. Disse med et smøre- eller glidemiddel forsynte overflater må oppfylle følgende krav:

Glideevnen mellom to med glidemidler forsynte båndoverflater

må være så stor som mulig.

Glideevnen må bibeholdes over lang tid, for eksempel mer enn

to år. Smøremiddelet må under normale lagringsbetingelser være bestandig overfor innvirkning av luft, oksygen og lys og må ikke miste sin smørevirkning.

Smørevirkningen av glidemiddelet må være så god at for eksempel med glidemiddelet belagte, udekkede eller lakkerte bånd uten ytterligere smøremidler må kunne anvendes for dyp-trekkingsforming ved beholderfremstilling.

Glidemiddelet må ikke fremvise noen lukt i seg selv- Spesielt ved oppvarmingen av de med et overflateglidemiddel forsynte udekkede eller lakkerte tynnbåndprodukter må smøremiddelet •ikke frembringe noen egen lukt og må fremvise termostabilitet.

Glidemiddelpåføringen må forhindre fastklebing av fyllgods på båndoverflaten også etter relativ sterk varmeinnvirkning, for eksempel ved baking.

Glidemiddelfilmen på termolakkert båndoverflate må bare endre sin varmforseglingsevne innenfor en styrbar ramme.

Glidemiddelet må forholde seg inert overfor lakksjikt og må hverken virke svellende eller løsende. Bestanddelene av smøremiddelet må være tillatt for anvendelser tilsvarende de strenge bestemmelser i næringsmiddellovgivningen.

De tidligere anvendte overflatesmøremidler som for eksempel parafinolje og syntetiske triglyserider, som altså er flytende substanser, kan bare delvis oppfylle de ovennevnté krav.

I noen land er det videre forbud under forberedelse, som i sterk grad vil forby anvendelse av parafinoljer som overflate-smøremiddel på næringsmiddelembal1asje.

.Den oppgave som ligger til grunn for oppfinnelsen er å frembringe et overflateglidemiddel som oppfyller de ovennevnte krav for et overflateglidemiddel. En ytterligere'oppgave er

frembringelsen av et overflateglidemiddel som ikke viser noen giftig virkning, det vil si at det er tillatt i henhold til næringsmiddellovgivningen.

Denne oppgave løses med den foreliggende oppfinnelse.

Foretrukket er aluminium- eller magnesium-monokarboksylsyre-saltet aluminiumstearat eller magnesiumdistearat. Det har videre i de fleste tilfeller vist seg nødvendig i de prepa-rater som anvendes å la overflateglidemiddelet inneholde en minste konsentrasjon av aluminium- eller magnesium-monokarbok-sylsyresaltet på 60 %.

Stearatet har vist seg som et spesielt fordelaktig aluminium-eller magnesium-monokarboksylsyresalt.

Omfattende driftsforsøk har også vist at aluminiumdistearat i de fleste tilfeller viser en noe bedre smørevirkning enn magnesiumdistearat. Smøreegenskapene av magnesiumdistearat er på sin side dog vesentlig bedre enn for (de øvrige) jordalkali-metalIdistearatene.

Videre har det også vist seg at aluminium- og magnesium-monokarboksylsyresalter bare kan påføres under store vanskeligheter ved påføring i industriell målestokk, men det har fullstendig overraskende vist seg at ved anvendelse av blandinger av aluminium- og magnesium-monokarboksylsyresalter , virker det i mindre mengde tilsatte magnesiumsalt som påfør-ingshjelpemiddel for det som hovedbestanddel i overflateglidemiddelet foreliggende aluminiumsalt, og det har i denne forbindelse vist seg påkrevet å anvende blandinger med i det vesentlige (vektprosent): 85 til 95 % foretrukket 89 til 94 % av et aluminiumsalt av en mettet til C^g monokarboksylsyre, og 5 til 15 % foretrukket 6 til 11 % av et magnesiumsalt av en mettet til C^g monokarboksylsyre.

Fordelaktig anvendes for glidemiddelhovedbestanddelen såvel som for påføringsmiddelet aluminium- og magnesiumsalter av den samme mono-karboksylsyre; for eksempel stearinsyre, men det kan også anvendes blandinger, som for eksempel

aluminiumbistearat som hovedbestanddel i glidemiddelet og magnesiumdilaurat som påføringshjelpemiddel.

Da foredlingen av de for emballasjeformål bestemte metallbånd med et overflateglidemiddel i mange tilfeller gjennomføres som et umiddelbart etter lakkeringen følgende bearbeidelsestrinn, ble det forsøkt å påføre overflateglidemiddelet på bånd-overf laten fra en løsning eller dispersjon av et'i lakkteknikken vanlig anvendt alifatisk løsningsmiddel, som for eksempel n-heksan. De derav resulterende vanskeligheter, idet hverken aluminium- eller magnesiumsaltene.av langkjedede mono-karboksylsyrer, eller en blanding av begge er løselig eller dispergerbar i alifatiske løsningsmidler i større mengder, kan overvinnes ved tilsetning av minst et ytterligere påføringshjelpemiddel i form av et dispergeringsmiddel. Som dispergeringsmiddel har substanser av følgende typer vist seg brukbart:

i

syntetiske triglyserider,

parafinolje

polyisobuten

alifatiske C. til C^g alkoholer

estere, ay metyl- eller etylalkohol med en til C^7

mono^karbo<ksy>lsyre

estere av en alifatisk C, til Cg alkohol med en C, ,

til monp^karboksylsyre

estere ay en alifatisk C, til Gg alkohol med en

t^-.oksymono^.k,arboksyl_syre.

Foretrukket er metyla e><3 etylestere a<y> C^^ til C17 mono-karboksylsyre, spesielt av laurinsyren. I den etterfølgende tabell 1 vises en e.ksemp.elvis sammensetning ay glidemiddelet i henhold til oppfinnelsen, idet de angjeldende substanser aluminiumtristearat, magnesiumdistearat og metylpalmitat kan substitueres med andre medlemmer a<y> deres stoffgrupper.

For fremstilling ay dispersjoner av glidemiddelet i henhold til oppfinnelsen har de i lakkteknikken vanlig anvendte løsnings1midler i form av flytende alif atiske hydrokarboner vist seg spesielt egnet, særlig n-heksan. Dette løsningsmiddel kqker yed 6 9°e, har praktisk ingen egen lukt <p>g forårsaker fremfor alt i lakksjikt ingen mikroskopiske sprøhetsriss, som i mange tilfeller kan iakttas ved anvendelse av alifatiske alkoholer eller ketoner som løs^-ningsmiddel. De ved belegging med glidemiddelet i henhold til oppfinnelsen på de lakkerte metallband av lakkskiktet opptatte mengder n-heksan er små og blir ved den etterfølgende tørking vidtgående avdampet slik at rest-løsningsmiddelinn-

holdet i lakkskiktet knapt forandres. For foredlingsbehandlingen udekkede metallbånd kan imidlertid også alifatiske alkoholer eller ketoner anvendes som løsningsmiddel. Deres anvendelse begrenses imidlertid foretrukket til behandling av udekkede bånd, da disse løsningsmidler som allerede nevnt i lakk-

skiktet kan forårsake mikroskopiske sprøhetsriss.

Med dispersjoner i henhold til oppfinnelsen lar det seg

i alifatiske løsningsmidler fremstille overordentlig stabile dispersjoner. Dispersjoner som etter lange lagringstider delvis utskiller et bunnfall, viser den egenskap et de avsatte partikler av metallsaltene av langkjedede monokarboksylsyrer med en gang på nytt dispergeres ved de minste rørebevegelser.

Fremfor alt for overflateglidemidler som er bestemt for næringsmiddelemballasje, har det videre vist seg at disse dispergeringsmidler ved oppvarming,(f.eks. ved baking), delvis kan forårsake ubehagelig lukt. Denne luktdannelse tilbakeføres blant annet til forurensninger i dispergeringsmidlet. Dermed er det overordentlig viktig at for slike næringsmiddel-emballasjer anvendte glidemiddel-sammensetninger anvendes dispergeringsmidler med i det minste kvalitetsgraden "ren"

(renset). Som spesielt egnet for næringsmiddelemballsje har glidemiddel-sammensetninger med metyl- og etyl-estere av mettede C ^ til C q monokarboksylsyrer vist seg, idet disse kan anvendes enkeltvis eller i blanding-. Som dispergeringsmiddel er metylpalmitat foretrukket.

Substansene i de øvrige grupper av substanser anvendes foretrukket for emballasjebånd som kan finne anvendelse for andre formål enn for næringsmiddelemballasje.

En typisk og spesielt fordelaktig sammensetning av en dispersjon av overflateglidemidlet i henhold til oppfinnelsen er inntatt i det følgende:

En slik. disperajion: viser seiv ved etter lange lagringstider på flere' måmede-r en utmerket stabil i te-t,. det, vil. sa ved bare lite-n: skilling; av dispersvj-onen-.

En ytterligere: likeledes- fordelaktig sammensetning; a-v dispersjoner i hcj-nhold: til oppfinnelsen, kan erholdes når konstentras-j.ons-om-r.å'd'et for- aluminiumtrisÆea-ra-tet og: magnesiumdis.tearatet i-t a-b ell II. ombyttes...

Di.s:se' d'isperg:ering;s;h-j;elpem.id'];er,• som- etter tørkeprosess.e-n' utgjør en. b.es'.ta-ndde'l. afv- g.lidemidlet på- metallbandet,, fremviser likeledes en viss smøre.vir.kning;,. søm; imidlertid, ikke; er så utpreget som smø^evirKndingen' aw aluminium,-' og. magnesium-monokarboksylsyre-saltene.. Denne smø-reegenskap kan- imidlertid reduseres' med tiden ved oksydasjon av- dispergeringsmidlet. I ekstreme tilfeller,.- spesielt ved t.ri.g-lycerider„ bevirker oksydasj;onen av dis.perg.e-rin.grsmidlet en. omdannelse- av g.lidemidlet i en klebrig film,, som-, g.j:.ø'r at de dermed' over tr uk ne; metallband synes ubrukelige.. I drss.e tilfeller kan lagr ing sevnen for giide-midler. s.om- inneholder slike oksydas.j,onsoiafind11 icje disperg.erings-ingsm-idier- foriengres' i s:å sterk g.rad: ved tilsetn ing av minst et y.-tt.e-rligere tilsetningsmidde!nemlig, oksy-dasjonsinhibi.torer, at også oksydasjonsomfindtiige dispergeringsmidler kan anvendes med mening, i industrielt målestokk. Meng;demes;sig: anvendes disse oksydasjons-inhibitorer fordelaktig i. ekvivalente mengder med disnerg.eringsmidlet, men også gli,demidde;lsammensetning.er med innhold av oksydasjonsinhibitorer som, er større e;ller mindre enn innholdet av dis.pergeringshjelpemidler kan være. brukbare og i enkelte tilfeller endog fordelaktig. En slik oksydasjons-inhibitor er f.eks. palmitoylaskorbat.

Glidemidler, som bare inneholder de spesielt for næringsmiddelemballasje egnede metyl- og etylestere av mettede til C^g monokarboksylsyrer som dispergeringsmiddel, viser<1>ingen endring av glideegenskapene ved oksydasjon av dispergerings-hjelpemidlet.

For fremstilling av dispersjonene kan bestanddelene i glidemidlet, det vil si aluminium- og magnesium-monokarboksylsyre-saltet, dispergeringsmidlet og eventuelt antioksydasjonsmidlet innføres i et løsningsmiddel og blandingen oppvarmes i lengre tid, f.eks. i 6 til 8- timer; i en beholder med tilbakeløps-kjøler slik at løsningsmidlet stadig koker. Derved dannes en melkehvit utseende dispersjon av oppsvellede metallstearat-partikler i løsningsmidlet. I ekstreme tilfeller, det vil si ved anvendelse av spesielle "dispergeringsmidler", kan det derved også oppstå en tilsynelatende løsning. Påføringen av glidemidlet på båndoverflaten kan skje ved hjelp av innen lakkteknikken vanlige fremgangsmåter og innretninger. Derved har fremgangsmåter og innretninger for dyppelakkering henholdsvis dyppe-fernisering vist seg gunstig. Derved skjer beleggingen av emballasjebåndene med glidemidlet i henhold til oppfinnelsen foretrukket på begge sider.

Vanligvis anvendes i emballsjeindustrien for emballasje av metallband aluminium eller dets legeringer som eventuelt kan være lakkert eller laminert på den ene eller begge sider. Tykkelsen av disse aluminiumbånd eller bånd av aluminiumlegeringer ligger derved alt etter anvendelsen mellom 10 og 250 ^ura. Tykkelsen av de eventuelt på den ene eller begge sider påførte lakk- eller lamineringsskikt ligger fore-

trukket mellom 1 og 100 ^um.

Den mengde glideniiddel som påføres må avstemmes til videre-forarbeidelseprosessen for båndet. Foretrukket ligger den dog mellom 10 og 150 mg/m 2/side. Ved anvendelse av båndet for emballasje for næringsmidler må man også ta hensyn til tilsvarende lov, forskrifter og bestemmelser for å bestemme den mengde som skal påføres.

Ved anvendelse på ubelagte og lakkerte bånd oppfyller glidemidlet i henhold til oppfinnelsen samtlige i emballasjeindustrien stilte fordringer og dette gjelder spesielt for: Fremstilling av dypttrukne metallbeholdere uten ytterligere smøremiddelpåføring før eller under deformasjons-prosessen.

Skillemiddel for stansede, stablede metall-lokk for problemløs løsning av de enkelte lokk ved pakkemaskinene.

Formskillemidler for bakervaren (spesielt med høyt.sukker innhold) for problemløs uttagning av fyllgodset, f.eks.

av en aluminiumform, etter bakeprosessen.

Uhindret løsning av enkeltbåndene fra hverandre i form

av emner for fremstilling av brettede beholdere.

Anvendelse som glidemiddel for aluminiumfolier og aluminiumbånd ved videreforarbeidelse på fylleanlegg fra spole-material, f.eks. for sjokoladeinnpakking etc.

Dyptrukne emballasjebeholdere fremstilt av lakkerte eller laminerte aluminiumbånd, som er forsynt med et glidemiddel i henhold til oppfinnelsen, kan lukkes tett ved hjelp av

et lokk på v anlig måte ved hjelp av varmforsegling. Som eneste forskjell overfor konvensjonelle glidemidler på parafinolje-basis har det vist seg at forseglingstemperaturen for tett lukking av emballasjen må forhøyes svakt i visse tilfeller. Dette krav kan på industrielle emballasjemaskiner lett etter-kommes uten videre vanskeligheter ved enkel forhøyning av temperaturen slik at det ikke opptrer noen. ulemper.

I de vedføyde fig. 1 og 2 illustreres to for påføring av glidemidlet i henhold til oppfinnelsen spesielt gunstige innretninger på skjematisk måte.

Fig. 1 viser en innrenting bestående av en hovedspole 1,

en beholder 2 inneholdende dispersjonen, pressvalser 3, tørke-kanal 4 med et avtrekk inneholdende en ventilator for løsnings-middeldampene 5, sirkelformede kniver med knivbjelke 6 og en oppviklingsspole 7 for det med glidemiddel påførte og kniv-skårne bånd.

Den påførte mengde av glidemiddel kan med dette reguleres ved hjelp av pressvalsene, hvorav den ene er utformet av stål og den andre av gummi og som er forsynt med en pneumatisk eller mekanisk innstilling. Ved anvendelse av n-heksan som løsnings-middel utgjør temperaturen i tørkekanalen omtrent 80°C.

Fig. 2 viser skjematisk et i og for seg kjent lakkeringsanlegg som likeledes har vist seg spesielt egnet for påføring av glidemidlet i henhold til oppfinnelsen. Innretningen består av en hovedspole 1, et neddykkingsbad 2 som inneholder dispersjonen, pressvalser 3, tørkekanal 4 med avtrekk og ventilator 5 og en oppviklingsspole 6 for det på begge sider belagte bånd.

Ved dette anvendes som beskrevet allerede i forbindelse med

fig. 1 foretrukket pressvalser 3 av stål og- eller gummi,

og temperaturen i tørkekanalen utgjør ved anvendelse av n-heksan som løsningsmiddel likeledes omtrent 80°C. Pressvalsene 3 er videre forsynt med en f.eks. mekanisk reguleringsanordning. Derved kan den mengde glidemiddel som skal påføres styres.

Fordelene ved glidemidlet i henhold.til oppfinnelsen illustreres nærmere i det følgende ved hjelp av to eksempler.

Eksen}p_el_ 1

For et glidemiddel med sammensetning:

Aluminiumtristearat 91 o

Magnesiumdistearat 9%

vises innvirkningen av forskjellige dispergeringsmidler. Forsøkene gjennomføres på den måte at. 5,5 g glidemiddel tilsettes

en definert dispergeringsmiddelmengde i 94,5 g n-heksan og denne blanding kokes under tilbakeløp i 7 timer. De i tabell III oppførte resultater viser stabiliteten av dispersjonen under en kontrollperiodc på 30 dager ved 25°C samt smøre-virkningen mellom to aluminiumplater og luktdannelsen på aluminium etter en oppvarming i 60 minutter ved 60°C.

Stabiliteten av dispersjonen defineres virkårlig på følgende måte: En stabilitet på 100% betyr at dispersjonen under kontroll-perioden fullt ut opprettholdes.

En stabilitet på 70% betyr at det over dispersjonen står

3 0 volumprosent klar n-heksan.

En stabilitet på 0% viser at dispersjonen er falt ut som bunnfall. De i tabell III oppførte resultater viser at det med samtlige dispergeringsmidler oppnås brukbare glidemidler. Det tydelig-gjøres også at metylpalmitat, det vil si dispergeringsmidler av gruppen " estere av en C, eller C_ alkohol med en mettet C.^ til C^7 monokarboksylsyre" foretrukket kan anvendes for sammensetninger for næringsmiddeleballasjebånd.

Videre viser tabell III at det med samtlige dispergeringsmidler kan oppnås en tilfredsstillende smørevirkning, idet disperger-ingsmiddelmengden ikke spiller noen vesentlig rolle. I tabell III bedømmes smørevirkningen kvalitativt som følger:

Utmerket,

meget god,

god,

dårlig,

meget dårlig.

Eksempel_2

Et overflateglidemiddel med sammensetning:

Aluminiumtristearat 5 vektprosent

Magnesiumdistearat 0,5 vektprosent

Metylpalmitat 1,5 vektprosent

ble påført et udekket aluminiumbånd ved hjelp av en innretning tilsvarende den som er vist i fig. 1. For dette formål kokes glidemidlet med den ovennevnte sammensetning i 93 vektprosent n-heksan på allerede beskrevet måte i 7 timer under tilbakeløp.

Den på denne måte fremstilte dispersjon påføres i forskjellige mengder på begge sider av aluminiumbåndet og mengdeforholdene i den på denne måte oppnådde belegging av båndoverflaten ble bestemt. De tilsvarende resulteter er oppført i den etterfølgende tabell IV. Etter næringsmiddellovgivningens forskrifter FDA er aluminiumtristearat og magnesiumdistearat tillatt i kontakt med næringsmidler, men mengden bør ikke overstige 310 mg/m2 .

Under de samme forhold tillates metylpalamitat hvis bare ikke påført mengde overstiger 23 mg/m2 .

Av tabell IV kan det sees at overflateglidemidlene i henhold til oppfinnelsen med metylpalmitat tilsvarer de lovmessige krav når beleggingen av den båndoverflate som er i kontakt med fyllgodset mengdemessig bare i liten grad overstiger 100 mg/m<2 >pr. side.

Claims (7)

1. Overflateglidemiddel for bearbeiding av metallbånd, spesielt for blanke og lakkerte bånd av aluminium og aluminiumlegeringer, for anvendelse for emballasjeformål, spesielt for næringsmiddelemballasje, hvor glidemiddelet som hovedbestanddeler inneholder aluminiumsaltet og magnesiumsaltet av en eller flere mettede C... til C^g monokarboksylsyrer, karakterisert ved at det består av 20 - 30 % av minst et dispergeringsmiddel og at vektforholdet mellom aluminiumsalt og magnesiumsalt ligger mellom 17:3 og 19:1, foretrukket mellom 8:1 og 16:1.

2. Glidemiddel som angitt i krav 1, karakterisert ved at det inneholder aluminiumsalt og magnesiumsalt av en og samme mono-karboksylsyre.

3. Glidemiddel som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at det som aluminium-monokarboksylsyresalt inneholder aluminiumtristearat og som magnesium-mono-karboksylsyresalt inneholder magnesiumdistearat.

4. Glidemiddel som angitt i krav 1-3, karakterisert ved at det som dispergeringsmiddel ytterligere inneholder en eller flere av komponentene syntetiske triglyserider, parafinoljer, polyisobuten, alifatiske C. - C., alkoholer, 4 16 estere av metyl- eller etylalkohol med en C^^ - mono-karboksylsyre, estere av en alifatisk C-. - C, alkohol med en 3 6 mettet - ^ mono-karboksylsyre, eller estere av en C, - C, alkohol med en 1 6 -oksymonor-karboksylsyre.

5. Glidemiddel som angitt i krav 4, karakterisert ved at det som dispergeringsmiddel inneholder en metyl- eller etylester av en mettet C^^ - C^^ mono-karboksylsyre, foretrukket metylpalmitat.

6. Anvendelse av overflateglidemiddelet som angitt i krav 1, for belegging av minst en side av et metallbånd, spesielt av aluminium eller en aluminiumlegering, med en tykkelse på 10 til 250 yum, idet båndet eventuelt er lakkert eller kasjert på den ene eller begge sider og er egnet for emballasjeformål, spesielt for fremstilling av dyptrukne embal-1 asjebeholdere.

7. Anvendelse som angitt i krav 6, for belegging av minst en side av et for emballasjeformål egnet metallbånd, spesielt av aluminium eller en aluminiumlegering, idet beleggingen t av metallbåndet med overflateglidemiddelet foretas med mellom 10 og 150 mg/m<2> pr. side.