NO832584L - Fremgangsmaate for belegging av substrater med vandige polymerdispersjoner - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører belegging av substrater, særlig forpressede plastsubstrater, og barrierebelegg for plastbeholdere. Eksempelvis blir polyetylen-tereftalat-flasker belagt med en kopolymer av polyvinyliden-klorid for at flaskene skal gis et gassbarriere-belegg. Mer presist, benyttes konvensjonelt utstyr for luftfri spray for å forsyne overflaten av polyetylen-tereftalat-beholdere med et barrierebelegg av høy kvalitet og jevn gjennomsiktighet for vesentlig å redusere eller hindre gass-passasje gjennom behblderveggene.

Plastbeholdere for drikkevarer, fremstilt av polyetylen-teref talat (vanligvis kalt PET flasker eller beholdere) er blitt populære av en rekke grunner, inklusive deres ringe vekt, deres styrke og evne til å holde på drikkevarene, inklusive kullsyredrikk som leskedrikker og cola, deres ugiftighet og den materialbesparende og økonomiske produksjon av slike beholdere. Slike beholdere fremstilles som regel ved en fremgangsmåte som kalles "formblåsing", hvor en for-form eller et emne blir varmet opp og strukket både aksialt og radialt ved lufttrykk i en form til den ønskede form av beholderen. Slike bi-aksialt orienterte PET-beholdere er sterke og viser god motstandsdyktighet mot krymping, dvs de bibeholder sine dimen-sjoner, selv ved det innvendige trykk som forårsakes av gasser i væskeinnholdet i flaskene. Beholderne er videre forholdsvis tynnvegget og dermed lette, men de er like fullt i stand til uten større forvrengning å tåle det innvendige trykk som ut-øves av kullsyreholdige drikker, som leskedrikker og cola, i den ønskede lagringstid for produktet.

Et hovedproblem ved slike tynnveggede PET-beholdere

er imidlertid at de er gjenriomslippelige for gasser, som karbondioksyd og oksygen. Det betyr at disse gasser ved PET beholdere er i stand til å migrere eller passere gjennom beholderveggen, som følge av trykkdifferansen mellom gassen innenfor og trykket utenfor beholderen. Når det gjelder flasker som inneholder kullsyreholdige væsker, kan således det. trykkfrem-kallende karbondioksyd i væsken som gjerne har et trykk i stør-relsesorden ^3 2-5,2 kp/cm2 migrere gjennom beholderveggene og bli frigitt. Denne migrering av karbondioksyd finner sted over tid. Følgelig taper den kullsyreholdige væske sin karbondioksyd

gradvis og når flasken åpnes, mangler leskedrikken kullsyre eller er det man vanligvis kaller "flat". Omvendt er PET beholdere gjennomslippelige for oksygen, slik at oksygenet i om-givelsesluften kan migrere gjennom veggene og inn i beholderen. Dette kan føre til at visse matvarer som oppbevares i beholderne blir ødelagt, hvis de nedbrytes i nærvær av oksygen. Det vil igjen påvirke beholderinnholdets smak og kvalitet.

I dag krever en kommersiell produsent og tapper av kullsyreholdige leskedrikker at trykktapet i PET flasker ved romtemperatur (23°C 50% fuktighet) i en periode oå 16 uker ikke må være mer enn 15%, dvs ikke mer enn0,63kp/cm2 med ut-gangspunkt i 4,2kp/cm<2>. Dette kalles flaskens lagringstid,

dvs den tid flasken og dens innhold kan oppbevares før salg uten uakseptabel reduksjon av produktets kvalitet. Ved ube-lagte PET flasker kan den tid det tar å distribuere flaskene til salgsstedet alene i enkelte tilfelle overskride lagrings-tiden i opp til halvparten av USA.

Problemet med gass-gjennomslippelighet i PET flasker eller beholdere er særlig stort, der beholderen er forholdsvis liten, idet forholdet mellom overflateareal av beholderen og innholdets volum er større enn ved større beholdere. Et eksempel på en slik beholder er en \ liters beholder, som er en ønskelig størrelse for kullsyreholdige drikker, som leskedrikker og cola.

Av de her nevnte grunner har fagfolk på området funnet det ønskelig å tilveiebringe PET beholdere med et lag av et materiale som har lav damp- og gass-gjennomslippelighet og som således danner et belegg eller en barriere på beholderoverflaten for å hindre gasspassasje gjennom beholderveggen. Et materiale som er blitt brukt for oppnåelse av en slik barriere er en kopolymer av vinyliden-klorid (vanligvis kalt PVDC). Dette materiale er en polymer som kan påføres som en lateks, dvs. en vandig polymerdispersjon og deretter tørkes for dannelse av det ønskede barrierebelegg. Det er brukt forskjellige teknikker for påføring av barrierebelegg av PVDC lateks, inklusive belegget av PET for-former før formblåsing og valsebelegging av overflaten av formblåste PET beholdere.

Skjønt PVDC med hell er påført overflaten av PET be holdere ved slike metoder som valse-belegging, er en slik prosess ikke spesielt effektiv eller økonomisk, idet den ikke kan gjennomføres med høye produksjonshastigheter. I industrien blir PET flasker fremstilt med en hastighet på 700-1800 flasker i minuttet. En effektiv og økonomisk beleggingsprosess skulle således forsyne PET flasker med et PVDC belegg med en hastighet på 300 flasker i minuttet eller mer. For tiden er omkostningene for utstyr som kan tilfredsstille denne produk-sj onshastighet eller høyere hastigheter ved valse-belegging uforholdsmessig høye.

Eldre patenter beskriver et. antall teknikker for belegging med polymer-lateks, inklusive valse-belegging, be-strykningsbelegging, belegging ved dypping.eller spray, elek-trostatisk belegging, sentrifugalbelegging, støpebelegging og andre. US-PS 4 370 368 henviser f.eks. til slike teknikker generelt og refererer i driftseksemplene igjen generelt til dem som hensiktsmessige måter å avleire lateks på en for-for-met plastflate på, vanligvis med en preliminær behandling for bedring av fukteevnen, som påføring av forankringslag e.l. 1 nevnte patentskrift er det spesielt henvist til "spray-belegging" av lateks i eksemplene, men i eksempel 10 og 13 f. eks. blir plastflasken først dyppe-belagt for opprettelse av et forankringsmiddel før spray-belegging med en PVDC lateks. Andre patenter har tatt opp spørsmålet om å prøve å spray-belegge plastflasker med lateks. Dette gjelder f.eks. US-PS

3 696 987, 3 8o4 663, 4 004 049 og britisk patentskrift

2 014 160. Det kan foreligge andre patenter av interesse som bakgrunn for foreliggende oppfinnelse, men de 'ovenstående er nevnt som en illustrasjon, som ikke skal gi et komplett bilde av teknikkens stilling, men vise bakgrunnen for oppfinnelsen. US-PS 3 804 663 nærmer seg f. eks. de kjente problemer ved lateks-belegging ved rotasjon av belegget under spraying for derved å fremkalle en sentrifugalkraft for fordeling og/eller jevn påføring av dispersjonen på veggen og ved oppvarming for fusjon mens rotasjonen er i gang. US-PS 4 004 049 beskjeftiger seg med spraybare lateks-klebestoffer i den hensikt å bryte opp emulsjonen etter spraying, dvs. forstøve og destabilisere lateksen for dannelse av et knudret, findelt mønster som kre ver lite eller ingen tørking. Skjønt de ovenstående gjenværen-de patenter igjen generelt nevner spraying, er det tilsynela-tende ikke tenkt nærmere over de problemer som oppstår i forbindelse med slike teknikker.

Det er kjent i industrien at spray-belegging er en effektiv og svært rask måte å påføre beleggmateriale i flytende form på substrater. Men som vist ved de ovenstående patent-skrifter, melder det seg spesielle hensyn når man prøver å påføre polymerlateks ved spraying. Det ville være særdeles ønskelig om det kunne tilveiebringes en fremgangsmåte for bruk av konvensjonelt utstyr for påføring av slikt lateksbelegg på plastflasker, som PET flasker. Men søkeren har funnet at når PET flasker blir spray-belagt med vandige polymerdispersjoner av PVDC med konvensjonelle spray-beleggingsteknikker, blir det resulterende belegg svært ujevnt og i tørket tilstand er belegget ikke jevnt gjennomsiktig, slik at det forvrenger overflate-utseendet av flasken og dermed er helt uakseptabelt kommersielt. Trykktapene fra slike spray-belagte beholdere er videre uakseptabelt høye. For kommersiell bruk i dag, må PVDC eller ethvert annet polymer-barrierebelegg på PET beholdere være meget jevnt, glatt, klart, jevnt gjennomsiktig, blankt, det må ikke vise tendens til delaminasjon 'og ikke sprekke eller krakelere, og det må være i det vesentlige ugjennomtrengelig for gass-migrering. Ellers er den belagte beholder ganske enkelt ubrukelig i handelen. Før foreliggende oppfinnelse har det ikke eksis-tert en fremgangsmåte for belegging med konvensjonelt spray-utstyr og behandling av PET beholdere med PVDC, som har ført til barrierebelegg som tilfredsstiller alle disse krav.

I et bredt aspekt av foreliggende oppfinnelse er det tilveiebrakt en enestående fremgangsmåte for belegging av substrater, spesielt plast-substrater, med vandig polymerlateks eller -dispersjon. Fremgangsmåten oppnås ved at en strøm av vandig polymerdispersjon slynges mot substratets overflate, slik at dispersjonen destabiliseres og inverteres på overflaten for dannelse av et gel-lag med polymeren i den kontinuerlige fase av laget. Over gelen ligger et lag av polymerdispersjon. Ved fremgangsmåten dannes således først et vått, jevnt belegg på substratet med et gel-lag som kleber dispersjonen på substratet. Denne fysisk-kjemiske tilstand av belegget oppnås ved at en strøm av vandig polymerdispersjon slynges mot substratet. Det jevne belegg blir deretter tørket for fullbyrdel-se av geldannelsen av hele beleggtykkelsen før fullstendig sammensmelting til en polymerfilm.

Det har vist seg fordelaktig at konvensjonelt luftfritt spray-utstyr kan benyttes for oppnåelse av resultatene. Disse resultater oppnås dog på en høyst ukonvensjonell måte, ved at utstyret brukes for å danne polymerlateks-strømmen slik at den ikke destabiliseres før den rammer substratoverflaten og da bare for å produsere et vått belegg av dispersjonen med det underliggende gellag. Søkerne har oppdaget at denne kritiske prosess leder til barrierebelegg med egenskaper som oversti-ger dem som hittil er oppnådd i industrien.

Foreliggende oppfinnelse har også løst problemet med

å anbringe PVDC barrierebelegg på PET beholdere ved at det er tilveiebrakt en beleggingsmetode som fører til at PET beholderne får et i det vesentlige gass-ugjennomtrengelig, klart, glatt, jevnt gjennomsiktig PVDC barrierebelegg med sterk glans og som ikke viser sprekker eller krakelering. Denne fremgangsmåte blir fortrinnsvis gjennomført med luftfritt spray-utstyr for belegging av PET beholderen med en vandig dispersjon av PVDC, som således kan brukes for produksjonsprosesser med stor hastighet med høy beleggingseffekt.

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen blir en PET beholder ved romtemperatur anbrakt nær en eller flere luftfrie spray-dyser, gjennom hvilke en vandig dispersjon av PVDC sen-des slik at beholderens ytterflate mottar en prellende strøm av den vandige PVDC dispersjon for at beholderens ytterflate skal forsynes med et vått belegg av PVDC med det mellomliggen-de gel-lag og den overliggende vandige dispersjon jevnt påført som et integrert belegg. Den foretrukne fremgangsmåte for belegging av flasker gjennomføres ved at gel-laget først avlei-res fullstendig på hele flaske-overflaten. På dette tidspunkt virker gel-laget som buffer eller pute mot ytterligere geldannelse, fordi prell-kraften er redusert og gelen virker som fukteflate for det overliggende lag av polymerdispersjon. Belegget blir deretter tørket for fjernelse av vannet og fullfø- ring av geldannelsen av grenseflate-underlaget på PET overflaten til ytterflaten av PVDC belegget. Deretter fortsetter oppvarmingen til filmdannelse eller fullstendig sammensmelting av PVDC polymerbelegget. Fortrinnsvis varmes det våte belegg raskt med strålevarme for første fullføring av geldannelsen av belegget som ble påbegynt ved prelling av dispersjonen. Ovns-oppholdstiden og temperaturen er kort nok til å hindre deformering av PET-flasken. Deretter fortsettes tørking, fortrinnsvis med strålevarme, for fjernelse av vann og fullstendig sammen-synking eller sammensmelting av gelen til en beleggfilm. For tilveiebringelse av de overlegne barrierebelegg-egenskaper av PVDC på PET, er disse trinn avgjørende.

En annen fremgangsmåte for tørking av belegget blir gjennomført ved styrt fuktighet og temperatur for at for rask fjernelse av vann fra belegget skal hindres. Et foretrukket miljø for tørking av belegget er f.eks. 20-90% relativ fuktighet og en temperatur på 76,67-79,44°C. Igjen er ovns-oppholds-tiden kortvarig nok til å holde PET beholderens temperatur under dens deformeringstemperatur på ca. 60°C, men lang nok til å tørke belegget til i det vesentlige klebefri tilstand. Det resulterende belegg er meget jevnt, glatt, klart, jevnt gjennomsiktig, blankt, tenderer ikke til delaminering og er ikke sprukket eller krakelert. Belegget er videre i det vesentlige ugjennomtrengelig for gass og tilfredsstiller kravene til lagringstid med ikke mer enn 15% trykktap over en l6-ukers periode som nevnt ovenfor.

Ved gjennomføring av foreliggende oppfinnelse i prak-sis, vil en strøm av en stabilisert dispersjon av polymerpartikler i vann prelle mot overflaten,og destabilisering av dispersjonen vil skje på beholderens overflate. Destabilisering av dispersjonen på beholderoverflaten ved prelling vil forårsake en inversjon av dispersjonen til et tynt gel-lag i grenseflaten til overflaten. Dette gel-lag inneholder nå polymeren i kontinuerlig fase og vannet i diskontinuerlig fase. Det tynne gel-lag virker som underlag for jevn avleiring av polymer-dispersjonen på overflaten uten at den renner, siger eller blir brutt opp. Den vandige polymerdispersjon kan da klebe til beholderoverflaten ved hjelp av det viskøse gel-lag, som den blir intimt forbundet med og på hvilket den uinverterte, vandige dispersjon av polymerpartikler blir avleiret. Mens tykkelsen av disse lag vil variere, f.eks. ved at gel-laget i et totalt, vått belegg med tykkelse 4-24 micron kan være 2-12 mikron, mer eller mindre, mens laget av uinvertert dispersjon ut-gjør resten av belegg-tykkelsen. Det antas at det mellom gel-laget og den overliggende, vandige dispersjon skjer en gradvis gjensidig utskiftning av materialer. Søkeren ønsker ikke å begrense seg til det presise inter-fysiske forhold av disse lag. Men det har vist seg kritisk at overflaten blir utsatt for en slynget dispersjons-strøm, slik at selektiv destabilisering av dispersjonen finner sted på overflaten for dannelse av det avgjørende gel-lag. Det har vist seg at gel-laget har flere viktige funksjoner, som skiller denne prosess fra de tidligere kjente metoder. Det tillater at vandige polymerdispersjoner blir jevnt våt-påført på substrater med tilstrekkelig adhesjon på en rask og effektiv måte med konvensjonelt spray-utstyr. Gel-laget i overflatens grenseflate muliggjør ved tørking av belegget en kontinuerlig inversjon av dispersjonen til et komplett gel-lag, som deretter kan smelte fullstendig sammen til en jevn polymerfilm med overlegne klebe- og barriere-egenskaper.

Det er vist at det kritiske gel-lag oppnås ved den umiddelbare nærhet av flaskeoverflaten til den luftfrie spray-dyse i kombinasjon med trykket i væskestrømmen, slik at det dannes en sterk nok prellkraft av PVDC belegg-lateks mot be-holderoverf laten . Det er videre påvist at fullstendig forstøv-ning eller spraying i klassisk eller industriell forstand ikke vil gi de samme resultater som oppfinnelsen. Det har vist seg at når forstøvning er fullført ved en avstand som er avgjøren-de for spray-belegging ved bruk av f.eks. luftfrie spray-dyser er denne forstøvning fullstendig utilfredsstillende for oppfinnelsens øyemed. Under slike forhold når den forstøvede par-tikkel underlaget med utilstrekkelig energi til å slå mot underlaget og danne et gel-lag. I stedet samles slike forstø-vede partikler på overflaten og danner et ruglet, ujevnt beleggsog etter tørking er barriere-egenskapene dårlige. Andre forsøk på dispersjon-belegging uten prelling kan føre til ujevn fordeling av dispersjonene på overflaten, uten tilstrekkelig væting og endog til at dispersjonen renner på grunn av lave viskositeter. Alle disse negative resultater elimineres ved at en strøm av dispersjonen prelles mot substratoverflaten. Når de ønskede resultater oppnås, er lateks-strømmen fra den luftfrie spray-dyse så vidt på grensen til å bryte opp eller er brutt opp i fibriller eller filamenter, eller endog smådråper som ikke er fullstendig skrumpet til atomisert tilstand, slik at strømmen når substrat-overflaten med en kraft som for-årsaker inversjon på overflaten, ikke før. En "strøm" av vandig polymerdispersjon betyr således i denne kontekst en kontinuerlig væske, oppbrutte filamenter eller fibriller eller endog smådråper, forutsatt at den kraft med hvilken strømmen rammer overflaten er tilstrekkelig til inversjon av dispersjonen til et gel-lag, som virker som grenselag som nevnt ovenfor.

Hvis fase-inversjon oppnås når dispersjonen forlater dysen og før den når frem til overflaten, vil belegget bli ruglet eller ådret, og den jevne sammensmelting av det våte belegg vil gå tapt sammen med de gode barriere-egenskaper av det tørkede belegg. Hvis fase-inversjon følgelig ikke skjer i det hele tatt ved spraying, vil det på lignende måte oppnås dårlige resultater. Hvis kraften er tilstrekkelig til å få strømmen av stabilisert polymer-dispersjon til å ramme overflaten for selektiv destabilisering ved overflaten, vil de gode resultater av foreliggende oppfinnelse derimot oppnås, dvs. det vil dannes et gel-lag, som virker som grenseflatelag mellom overflaten og den overliggende polymerdispersjon. En slik belegg-struktur har vist seg å gi utmerket våt-adhesjon for et overlegent belegg som i sin tur kan tørkes og smelte sammen til en kontinuerlig film, som er bundet til substratet.

Gjennomføringen av foreliggende oppfinnelse fører således til dannelse av et klart, jevnt gjennomsiktig PVDC barrierebelegg på PET beholdere. PVDC belegg-materialet påføres i tilstrekkelig tykkelse til å tilfredsstille kravet at trykktapet fra beholderen er mindre enn eller lik 0,63 kp/cm<2>'med ut-gangspunkt i 4,2 kp/cm<2>i .en periode på 16 uker eller mer, når beholderne oppbevares ved 23°C og 50%'relativ fuktighet. Det er angitt i en artikkel av Phillip T. DeLassus, Donald L. Clarke og Ted Cosse fra Dow Chemical Co. i Midland, Michigan, USA, med tittelen "Såran Coatings on PET Bottles: Application, Per-manence and Recycle" at et PVDC belegg med en tykkelse i området ca. 2^-5 mikron) er tilstrekkelig til å tilfredsstille dette krav. Et for nærværende foretrukket område av belegg-tykkelser er ca. 2\ til 12 mikron, fortrinnsvis ca. 8-9 mikroa

Ved gjennomføring kan foreliggende oppfinnelse brukes ved belegging av beholdere enten i en satsvis prosess eller i en kontinuerlig prosess, hvor en rekke kontinuerlig bevegede beholdere blir belagt og tørket. Det kan videre anordnes alter-native organer for å utsette ytterflaten av beholderne for belegging med den luftfrie spraystrøm av PVDC belegg-materiale. En mulighet er å rotere beholderen foran en eller flere luftfrie spray-dyser for oppnåelse av fullstendig belegging av ytterflaten som skal belegges. En annen fremgangsmåte er å la et antall dyser være orientert slik at hele ytterflateområdet av beholderen som skal belegges rammes av materialet uten rotasjon av beholderen.

Blant de mange fordeler ved foreliggende oppfinnelse er at den muliggjør en meget effektiv produksjonsprosess med forholdsvis stor'produksjonshastighet for belegging av PET flasker med PVDC belegg, f.eks. ved å bevege en rekke PET beholdere gjennom en kontinuerlig beleggingsanordning ved beleg-gingshastigheter på 300 flasker i minuttet eller mer. Dette blir gjennomført i et avlukke hvor spray som forfeiler sitt mål blir samlet og returnert for å pumpes til spray-dysene igjen med 95+% overføringseffekt. De resulterende belegg er i det vesentlige ugjennomtrengelige for gass, klare, glatte, jevnt gjennomsiktige og viser ingen sprekker eller krakelering og tenderer ikke til delaminering. Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer således en fremgangsmåte for belegging av plast-substrater, særlig PET flasker med PVDC barrierebelegg for dan-delse av belegg som har overlegne fysiske egenskaper, og denne fremgangsmåte kan gjennomføres med produksjonshastigheter som er egnet for kommersiell anvendelse.

Andre formål og fordeler ved foreliggende oppfinnelse vil fremgå av følgende detaljerte beskrivelse med henvisning til tegningen, hvor

fig. 1 er et fotografi av et eksperimentelt apparat, som viser belegging av en PET flaske ifølge foreliggende oppfinnelse,

fig. 2 er et fotografi i likhet med fig. 1, som viser PET flasken 15 sekunder etter belegging og før tørking av belegget,

fig. 3 er et annet fotografi av samme eksperimentelle apparat som er vist i fig. 1 og 2, men viser belegging av en PET flaske hvor flasken har avstand fra spray-dysen,

fig. 4 er et fotografi som sammenligner utseendet av flasker, som er belagt ifølge fremgangsmåtene som vist i fig. 1 og 2 og den som er vist i fig. 3j

Fig. 5 er et diagram som illustrerer tørkeprosessen for det våte, prellede to-lags gel/emulsjons-belegg ifølge oppfinnelsen.

I et av sine generelle aspekter gjelder fremgangsmåten bruk av luftfrie spray-dyser for belegging av PET beholdere eller flasker ved romtemperatur med vandige dispersjoner av en polyvinyl-klorid-kopolymer. I foreliggende kontekst omfatter betegnelsen "dispersjon" en emulsjon, oppløsning eller lateks og angir en fin dispersjon av en polymer, f.eks. i størrelses-orden 1000 til 2000 Ångstrøm, dispergert i en kontinuerlig fase som i det vesentlige består av vann. Andelen av polymerpartikler i dispersjonen er gjerne i størrelsesorden 40 til 60'vekt-% faste stoffer. Eksempler på en slik kopolymeremulsjon som er hensiktsmessig til bruk ved foreliggende oppfinnelse er DARAN 820, som markedsføres av W.R. Grace & Company, Chemical Division, Baltimpre, Maryland, USAJ Dow XD30563-2, markedsført av Dow Chemical Company, Midland, Michigan, USA; Morton Serfene 2011, markedsført av Morton Chemical Company, Crystal Lake, Illinois, USA og Union P-9313markedsført av Union Chemical Division av Union Oil Company, Anaheim, California, USA. Hver av disse la-tekser er kopolymerer av vinyliden-klorid i en betydelig mengde med mindre mengder av komonomerene lavere alkyl (metyl eller etyl)akrylat og akrylnitril. Disse polymerer inneholder gjerne 99-70 vekt-%, fortrinnsvis 69-75 vekt-% vinyliden-klorid og 1-30 vekt-%, fortrinnsvis 4-25 vekt-% av minst en akryl- eller metakryl-monomer, og som valgfri komponent, en annen etylensk umettet monomer i en mengde på opp til 100 vekt-deler, fortrinnsvis 50 vektdeler, pr. 100 vektdeler av den totale mengde av nevnte vinyliden- og akrylmonomerer. Eksempler på disse sistnevnte polymerer omfatter: vinyliden-klorid/akrylnitril-kopolymer, vinyliden-klorid/akrylnitril/metakrylnitril-kopolymer, vinyliden-klorid/metakrylnitril-kopolymer, vinyliden-klorid /akrylnit r il /glye idyl-akry lat -kopolymer, vinyliden-klorid/ akrylnitril/glyeidyl-metakrylat-kopolymer, vinyliden-klorid/ akrylnitril/akryl-monoglycerid-kopolymer, vinyliden-klorid/ ety1-akrylat/glyeidyl-akrylat-kopolymer, vinyliden-klorid/metyl-metakrylat/styren-kopolymer, vinyliden-klorid/akrylnitril/styren-kopolymer, vinyliden-klorid/akrylnitril/trikloretylen-kopolymer, vinyliden-klorid/akrylnitril/vinylklorid-kopolymer, vinyliden-klorid/akrylnitril/metakry1-monoglycerid/triklor-etylen-kopolymer- og vinyliden-klorid/metoksyetyl-akrylat/metyl-akrylat/trikloretylen-kopolymer. Som andre eksempler på belegg-polymerlateks eller dispersjoner, kan nevnes lateks basert på styren/butadien eller styren/alkyl-akrylat-kopolymerer som har høyt styreninnhold og fortrinnsvis omfatter mer enn 60% styren-enheter, alkyl- eller arylestere av umettede karboksylsyrer,

som akrylater og metakrylater; umettede nitriler, som akrylnitril og metakrylnitril, vinylhalider, som vinylklorid og vinyl-bromid, og på vinylidenklorid; vinylacetat. Polyvinyliden-klorid-latekser er særlig verdifulle, fordi de bidrar merkbart til ugjennomtrengeligheten og har god adhesjon og et estetisk utseende. Andelen av vinyliden-klorid i kopolymerene er fortrinnsvis større enn ca. 70% og de øvrige monomerer kan f.eks. være vinylklorid, akrylater eller metakrylater eller umettede orga-niske syrer, som akryl-, metakryl-, itakon- og fumarsyre.

Plaststoffene som brukes som underlag eller substrat for belegg-komposisjonene omfatter eksempelvis polyolefiner,

som HD og LD polyetylen og polypropylen, polystyren og styren/ akrylnitril-kopolymerer, polyvinylklorid, vinylklorid-kopolymerer, polykarbonater, polyacetaler, polyamider og polyestere,

som poly(glukol-t'ereftalater) . Valgfrie plastflasker som er utformet av en smelt- og formbar termoplastisk harpiks ved sprøy-testøping, formblåsing, bi-aksial strekk-formblåsing eller strekkforming, kan benyttes som plastflaskesubstrat, f.eks.

polyetylen-med lav, middels eller høy tetthet, polypropylen, kopolymerer av olefintype, som etylen/propylen-kopolymerer, etylen/buten-kopolymerer, ionomerer, etylen/vinylacetat-kopolymerer og etylen/vinylalkohol-kopolymerer, polyestere, som polyetylen-tereftalat (PET), polybutylen-tereftalat og polyetylentereftalat/isoftalat, polyamider, som nylon 6, nylon 6,6 og nylon 6,10, polystyren, kopolymerer av styrentype, som styren/butadien-blokk-kopolymerer, styren/akrylnitril-kopolymerer, styren/butadien/akrylnitril-kopolymerer (ABS har-pikser), polyvinylklorid, kopolymerer av vinylkloridtype, som vinylklorid/vinylacetat-kopolymer, polymetyl-metakrylat og akrylkopolymerer, 'som metyl-metakrylat/etyl-akrylat-kopolymerer og polykarbonat.

Enkelte materialsammensetninger kan ha en overflate-spenning, slik at det er vanskelig å væte substratet. I slike tilfelle vil forbehandling med metoder som er kjent av fagfolk på området, som flammebehandling og koronautlading, fremme væting. Belegget påføres utsiden av PET-beholderne ved at beholderne anbringes meget nær en eller flere luftrie spraydyser og at beholderoverflaten rammes av en strøm av dispersjonen som utstøtes fra de luftrie spraydysene. Det er ønskelig å opprettholde en relativ luftfuktighet på mer enn 90% i området for beholderen som blir belagt. Dette kan f. eks. oppnås ved at beleggingskamrets vegger overrisles med vann eller ved inn-sprøyting av damp i beleggingsområdet gjennom en eller flere dyser. I kontinuerlige beleggings-anordninger, hvor overskytende spray blir samlet opp og pumpet tilbake til dysene, ville tilsatt vann fortynne belegg-materialet. Det er derfor ønskelig å sprute selve emulsjonen mot kamrets vegger eller inn i beleggingsområdet i tillegg til slag-spraying av flaskene under belegging, slik at den ønskede relative fuktighet kan opprettholdes i avlukket uten fortynning av PVDC belegg-materialet . Tilstopping av dyser reduseres også til et minimum når den ønskede relative fuktighet blir opprettholdt i beleggings-avlukket. Når den relative fuktighet blir holdt på over 90%, vil belegget avholdes fra for rask tørking i beleggings-avlukket og dermed reduseres dannelsen av mikroriss i belegget til et minimum. Mikroriss skaper veier for migra- sjon av gasser gjennom belegget og kan føre til at belegget mister sin gjennomsiktighet. Mikroriss må derfor unngås.

Under belegging kan flaskene roteres, f.eks. med hastigheter på 500 omdr./min. og opp til 1500 omdr./min. for at fullstendig dekning av flaskenes ytterflate med det flytende belegg som slagspreSytes fra en eller flere faste spraydyser skal sikres. Dysene kan også være montert på bevegelige armer, slik at de kan beveges for dekning av overflaten av en rekke ikke-roterende flasker. Videre kan det benyttes et antall faste dyser som peker i forskjellige retninger for oppnåelse av fullstendig dekning av flaskeoverflaten som skal belegges med den flytende strøm eller slagsprayen.

Uansett benyttet apparat, er det kritisk for oppnåelse av jevnt gjennomsiktige PVDC belegg av høy kvalitet på PET-flasker at PVDC-strømmen eller slagsprayen kommer i kontakt med flasken med tilstrekkelig kraft til å sette igang jevn sammensmelting av polymeren,dvs for dannelse av gel-laget og opprettelse av et jevnt belegg med de ønskede egenskaper som er angitt ovenfor. I et system med luftfri spraypåføring, har det vist seg at slagkraften av den flytende spray eller strøm mot flaskeoverflaten er en funksjon av de hydrauliske trykk, dysens størrelse, rotasjonshastigheten av flasken, hvis denne roterer, og avstanden mellom flaskeoverflaten som skal belegges og dyseoverflaten. Når alle andre variabler er like, har det vist seg at det kan oppnås utmerkede resultater ved at flaskene fysisk anbringes svært nær dysene.

Denne oppdagelse blir demonstrert ved og kan utleses nærmere av de følgende eksempler.

EKSEMPEL I

Det vises til fig. 1. En g-liters flaske 10 ble montert vertikalt på en spindel 12, som strekker seg inn i et spraybeleggingskammer 14 . Flasken 10 ble holdt i sin åpne ende ved at flaskens 10 kapselende ble tredd i en endekapsel 16, montert på enden av spindelen 12. To luftfrie spraydyser 18 og 20 ble montert i spray-beleggingskamrets 14 vegg. Disse dyser var to 6/12 dyser, Part No. 710244, fremstilt av Nordson Corporation of Amherst, Ohio, USA. Disse dyser drives med 1,36 liter/minutt ( målt med en vannstrømningshastighet på 3531 kp/cm ) og danner en 30,48 cm bred vifte 2 5 3 ^ cm frå dysene. Dysene ble brukt uten begrensere. Øvre dyse 18 pekte 10° under horisontalen og nedre dyse 20 pekte 8° over horisontalen, slik at dyseåpningene hadde en vertikal innbyrdes avstand på ca.11,43 cm. Denne anordning fremkalte en dispersjonsstrøm perpendikulært på flaskeoverflaten og en stripe av beleggpåføringsareal omtrent 2,54 cm bred fra toppen til bunnen av flaskene, som var ca. 17 3 78 cm høye, med en overlapping på ca. 2,5^ cm i midten av flasken. Flaskene 10 ble rotert ved 500 omdr./min. ved rotasjon av spindelen 12, og dysene 18 og 20 ble drevet i 200 millisekunder for påføring av spraybelegg-materialet.

For å vise effekten av å plassere flaskene svært nær dysene, ble det foretatt en test-serie med flasker i forskjel-lig avstand fra dysene. Fig. 1 viser flasken som blir slag-sprayet med en emulsjonsstrøm. Flasken befinner seg i en avstand på 6,35 cm fra dysene, hvilket ligger innenfor området ifølge foreliggende oppfinnelse. Det ble brukt W.R.Grace No.

820 PVDC emulsjon, som nevnt ovenfor, et trykk på 45 3 69 kp/cm , 200 millisekunders påvirkning og en hastighet på 500 omdr./min.

'Fig. 2 viser flasken 15 sekunder etter belegging og før tørking av belegget. På dette stadium har flasken et vått emulsjonslag som i det vesentlige jevnt belegg. Dette laget er normalt ca. 4 til 24 mikron tykt. Det er fastslått at struktu-ren av dette lag er avgjørende for virkningen av foreliggende oppfinnelse. Denne struktur består av en tynn gel-film av polymeren i grenseflaten mellom belegg og flaske og denne gel-film utmerker seg ved en i det vesentlige kontinuerlig film av polymer, som ikke lenger eksisterer som separate partikler. Når emulsjonslagets struktur utvikles utover fra flaskens overflate, blir gel-laget omdannet til et øvre lag av emulgerte eller dispergerte polymerpartikler. Det er fastslått at det tynne gel-lag har i det minste to viktige funksjoner. Gel-laget i grenseflaten for flasken tillater belegg-filmen å klebe til flaskesubstratet og det danner et underlag på hvilket et barrierebelegg med de i det vesentlige overlegne egenskaper ifølge oppfinnelsen kan dannes. Etter styrt tørking, fortrinnsvis ved stråleoppvarming, fullbyrdes gelatineringen av det øvre lag, slik at polymerfilm-underlaget som er opprettet ved grenseflaten

blir bygget opp, inntil hele øvre beleggparti befinner seg i en gel-tilstand av samme slag som det underliggende grenseflatelag. Den eksakte mekanisme ved hjelp av hvilken hele belegget blir omdannet til en gel er ikke helt klarlagt,men det skjer ved rask tørking av belegget. Det har imidlertid vist seg at gel-laget er avgjørende for at belegget skal klebe til flaskens overflate uten at det renner eller siger, slik at den fullstendige geldannelse kan skje når vann kontinuerlig fjernes fra det våte belegg-lag. På slutten av tørkesyklusen, når nesten alt vann er fjernet fra beleggets gel-tilstand, oppnås sammensmelting av polymerpartiklene og belegg-sammensetningen til en film. Fig. 5 er et skjema over tørkeprosessen for det to-lags, våte slaggel/ emulsjonsbelegg ifølge oppfinnelsen.

Fig. 3 viser en andre flaske 22 beliggende 11,43 cm

fra dysene 18 og 20 under belegging, hvor alle øvrige betingelser er like. Ved sammenligning av fig. 1 og fig. 3>ble slag-effekten av strømmen av emulsjonsmateriale på overflaten av flaske 10 i fig. 1 sammenlignet med den som er vist i fig. 3. Det vil si at strømmen av vandig dispersjon fra spraydysene i fig. 1 kunne karakteriseres som en heftig "skrubbing" eller "vasking" av flaskens 10 overflate, mens flaskeoverflaten i den anordning som er vist i fig. 3>ble.utsatt for noe nærmere bløt tåke. Med andre ord er sprøyting av emulsjonslateks eller dispersjoner som foreslått ved kjente teknikker og som fører til atomisering av den vandige dispersjon, representert ved fig. 35fullstendig utilfredsstillende for oppnåelse av fordelene ved foreliggende oppfinnelse. Det har vist seg at det er avgjørende at strømmen av vandig dispersjon rettes mot substratet og slår mot dette med betydelig kraft, slik at emulsjons-belegget destabiliseres ved grenseflaten mot flasken for dannelse av"gel-film-faststoffer av emulsjonen ved grenseflaten som påpekt ovenfor. Spraying, slik dette forstås av folk flest har en biklang av atomisering. Atomisering eller belegging i tradisjonell forstand gir ikke den nødvendige slagkraft som fører til dannelse av det avgjørende gel-lag i grenseflaten. Skjønt luftfrie spray-dyser er blitt brukt for oppnåelse av resultatene ifølge oppfinnelsen, som omtalt ovenfor i forbindelse med fotografiene, er det empirisk vist ved beskrivelsen av driftseksemplene at ato-

misering eller spraying i den klassiske forstand, • som vist ved fig. 3} ikke fremkaller den avgjørende slagkraft for dannelse av gel-laget i grenseflaten, som igangsetter destabilisering av emulsjonen, som deretter kan virke som underlag for fullstendig geldannelse av hele belegget etter styrt tørking, som i sin tur vil føre til endelig, fullstendig sammensmelting av de faste partikler av polymer.

Under henvisning til fig. 1 og med spesiell oppmerk-somhet rettet mot strømmen av polymeremulsjon, slik den umid-delbart trer ut fra den luftfrie spraydyse, er strømmen i det vesentlige kontinuerlig over en kort avstand, idet den trer ut fra dysen og kan karakteriseres som en væskehinne, med en stør-relsesorden av kanskje ca. 1,27-2,54 cm i lengde. Det skjer ingen oppbryting når væskehinnen først trer ut av dysen, men deretter, i en avstand på opp til ca. 338l-5j08 cm skjer en oppbryting. Idet denne oppbryting finner sted, blir væskehinnen oppdelt i fibriller eller filamenter, som i sin tur, når strøm-men fortsetter lengre bort fra dysen, blir ytterligere atomisert til dråper. Det har vist seg at resultatene av foreliggende oppfinnelse kan oppnås ved bruk av dysen ifølge fig. 1 under lignende betingelser med så lav avstand som ca. 2,54 cm mellom dyse og flaskesubstrat. På denne avstand på ca. 2,54 cm vil væskestrømmen under de gitte forhold så vidt begynne å brytes opp, og.over de nærmeste 338l cm eller opp til en avstand på ca. 6,35 cm som vist i fig. 1, består strømmen for det meste av fibriller eller filamenter, men ikke atomiserte/forstøvede partikler. I denne avstand på ca. 6,35 cm oppnås den foretrukne drift av foreliggende oppfinnelse. Når substratet blir anbrakt i større avstand, som omtalt ovenfor og gjengitt i fig. 33blir partiklene atomisert og slår ikke mot målet, og den hydrauliske skrubbing eller vasking av flasken oppnås heller ikke for oppnåelse av grenseflate-gelfilmen, som er avgjørende for oppfinnelsens prinsipper. Søkerne ønsker ikke å begrense seg til - og driftsprinsippene for oppfinnelsen krever heller ikke

- et bestemt punkt, hvor strømmen fra dysen enten er i en kontinuerlig væske-, fibrill- eller dispergert partikkeltilstand. Det avgjørende punkt er at strømmens slagkraft mot overflaten fører til grenseflate-gellaget som er avgjørende for oppnåelse

av fordelenevived oppfinnelsen. Skjønt spraying av emulsjon iføl-ge kjente teknikker kan ha blitt foreslått, er det en forutsett ning at spraying til oppnåelse av en atomisert/forstøvet tilstand, som søkeren har vist, ikke gir den nødvendige slagkraft eller hydrauliske skrubbing av overflaten med emulsjonen for igangsetting av destabilisering av emulsjonen og for dannelse av gelfilmen av polymerbelegg på grenseflaten til flasken. Det er derfor søkerens overbevisning at de har funnet frem til en ny fremgangsmåte for påføring av et barrierebelegg ved å slyn-ge en strøm av vandig polymerdispersjon mot flaskens overflate.

Fig. 1-3 er en synlig illustrasjon på den forskjellige effekt når flasken som skal belegges blir anbrakt meget nær dysen, slik at overflaten virkelig blir påført en slagaktig, luftfri spraystrøm, i motsetning til anbringelse av flasken i en viss avstand, hvor sprayen riktignok kommer i kontakt med flaskens overflate, men hvor det oppstår for lite slagkraft eller skjærkraft til at jevn sammensmelting av polymerbelegget skal igangsettes. Betegnelsen "igangsetting av en jevn sammensmelting" skal i denne kontekst bety dannelse av en gelfilm i grenseflaten av flasken etter påføring av den vandige polymer-dispersjon. Med andre ord beskrives samme fenomen som har opp-stått som følge av fremgangsmåten ifølge, eksempel 1 og som illustrert i fig. 1.

Resultatene av forskjellige forsøksserier med sammenligning av overflatens utseende av |-liters flasker som er belagt fra forskjellige avstander er gitt i nedenstående Tabell.

I hvert tilfelle ble belegget tørket til klebefri eller berø-rings-tørr tilstand med strålevarme ved hjelp av kontinuerlig rotasjon av flasken over en varm plate. Den varme plate ble varmet opp til en overflatetemperatur på ca. 315,56°C under omgivelsesfuktighet i rommet og flaskene ble holdt ca. 8,89-10,16 cm over platens overflate ved en flaskerotasjon på ca. 10-60 omdr./min. Termoelektriske elementer som var sentrert 7,62 og 10,16 cm over plateoverflaten viste 70 hhv 64,44°C.

Av Tabell I vil det fremgå at prøvene A og B som var blitt plassert forholdsvis tett inntil spray-dysene, dvs. ca. 6,35 cm fra dem, hadde utmerkede, jevnt gjennomsiktige PVDC belegg som var overlegne i utseende og ensartethet. Prøve C som også var beliggende 6,35 cm fra dysen, hadde et noe dårligere utseende. Dette kan tilskrives det betydelig lavere dysetrykk og dermed lavere prellkraft av sprayen eller strømmen, sammenlignet med prøvene A og B. Alle hadde god' belegg-vekt. Ved en g-liters flaske er det areal som skal dekkes ca. 354,838. PVDC materialets tetthet var ca. 1,6. Jevnt påført, gir et 400 mg belegg således en tykkelse på ca. 8 mikron, hvilket ligger innenfor rammen av foreliggende oppfinnelse.

Når flaskene ble beveget bort fra dysene, som i prøve-ne D-I, ble belegg-kvaliteten progressivt dårligere.

En sammenligning av f.eks. prøve A med prøve G viser at dysetrykket og spraytiden var lik, men prøve A, som befant seg 6,35 cm fra dysen fikk et overlegent belegg, mens prøve G, som befant seg 16,51 cm fra dysene var uakseptabel. Det skal bemerkes at ethvert utseende under 9 ikke er kommersielt ak-septabelt. Prøve D, som befant, seg 11,43 cm fra dysen (en be-liggenhet som er illustrert i fig. 3)3var således kommersielt uakseptabel, se:lv om den ble belagt ved samme dysetrykk og spraytid som prøve A og hadde forholdsvis god belegg-vekt.

Sammenfatningsvis viser tabellen at prøveflasker beliggende 6,35 cm fra dyser som har et arbeidstrykk fra 24,6 til 52,7 kp/cm gir utmerkede til overlegne resultater. Prøveflas-ker som er forskjøvet 11,43-16,51 cm fra dysene fikk langt dårligere belegg, som ville være kommersielt uakseptable når det gjelder belegg-kvaliteten.

Som en forklaring på disse resultater, antas at når flasken befinner seg nær inntil den luftfrie spraydyse, er kraften i den luftfrie materialspray som slår mot flaskeoverflaten størst. Det antas at denne kraft danner en skjæreffékt på det polymere beleggmateriale, idet dette slår mot flaskens overflate, og denne effekt antas å være avgjørende for igangsetting av jevn sammensmelting av polymerpartiklene, som i sin tur er avgjørende for oppnåelse av et jevnt polymerb.elegg. Spray-effekten på flasken kan beskrives som "hydraulisk skrubbing" eller som "skjæreffékt", og uansett benevnelse viser det seg å være avgjørende at belegget slås mot flaskens overflate f oi' at resultatene ifølge oppfinnelsen skal oppnås. I gjennom-føringen av fremgangsmåten som antydet ovenfor, inngår dannel sen av et gel-lag eller en film i grenseflaten mellom belegg og flaske, som følge av at emulsjonstrømmen slynges mot flaskens overflate. Når fagfolk derfor følger de spesielle eksempler som er angitt her, vil de således være i stand til å sikre de nødvendige parametre for å utnytte prinsippene ifølge oppfinnelsen. "Ved mikroskopisk undersøkelse i et omfang på 500 til 1000 gangers forstørrelse, kan gel-filmen eller laget av fast beleggmateriale fastslås. Det gjør det mulig for emulsjonen å klebe til flaskesubstratet og virke som grunnlag for den komplette geldannelse av filmen etterfulgt av fullstendig sammensmelting for oppnåelse av den ensartethet og gjennomsiktighet som kreves av utmerkede barriere-egenskaper.

Betydningen av belegg-kvalitet kan forstås ved en henvisning til fig. 4, hvor to \-literflasker er sammenlignet ved siden av hverandre. Flasken til venstre ble belagt i en avstand på 6,35 cm fra dysen, mens flasken til høyre var anbrakt i en avstand på 11,43 cm. Bokstaven "A" er plassert bak hver flaske, slik at man må se gjennom flasken for å se bokstaven. Som ty-delig vist, har flasken til venstre et meget jevnt, gjennomsiktig belegg, mens flasken til høyre har et belegg som er flekket og ujevnt og som er kommersielt uakseptabelt.

Som nevnt ovenfor, er den avstand hvor flasken kan anbringes en funksjon av dysestørrelse, spraystrømmens trykk, beleggingstiden og flaskens rotasjonshastighet. Det har dog vist seg å være avgjørende at forholdet mellom disse variabler og flaskens avstand fra spraydysen er slik at kraften av emul-sjonsstrømmen mot flasken er tilstrekkelig til å sette i gang jevn sammensmelting av det polymere belegg-materialé. Flaskens omdreiningshastighet kan f.eks. variere fra 500 og opp til 1500 omdr./min. Når gelen er fullstendig dannet på flasken ved at det er bygget opp en beleggvekt under forhold som er angitt i de ovenstående eksempler, viser det seg at belegget er be-grensende, dvs. det skjer strømning av dispersjon rundt flasken. Dette viser at gel-laget virker som en pute mot ytterligere geldannelse og at det foreligger et lag av stabilisert dispersjon på gellaget. Ytterligere slynging av strømmen i det vesentlige perpendikulært, snarere enn tangensialt, mot den buede flaskens overflate gir resultatene.

EKSEMPEL II

For ytterligere å illustrere prinsippene for foreliggende oppfinnelse, ble en lateks av vinyliden-klorid/lavere alkylakrylat og akrylnitril (Union M3-153) belagt ved at den ble slynget ved bruk av apparatet som er beskrevet ovenfor i forbindelse med fig. 1. Lateksen hadde en egenvekt på 1,190 og inneholdt ca. 40% faststoffer. Det hovedsakelige kjemiske polymerinnhold i kopolymeren ble kvalitativt bekreftet ved infrarøde spektra, og monomerprosentene svarer til de mengder som er angitt på side 10. Ved bruk av det luftfrie dyseapparat som er omtalt i forbindelse med fig. 1, ble 12 PET flasker spray-belagt i en avstand på ca. 6,35 cm fra dyseanordningen. Sprayen kom i det vesentlige perpendikulært mot den buede flaskeoverflaten ved et dysetrykk på ca. 45,69 kp/cm , ble opprettholdt i 200 millisekunder og flaskene roterte med 600 omdr./min. For belegging av flasken ved hjelp av slag-spray-prosessen, er det nødvendig å foreta to fullstendige om-dreininger av flasken. Under de betingelser som er angitt for dette eksempel, svarte 600 omdr./min. til:

Det ble oppnådd belegg-vekter mellom 400 og 470 mg

for de 12 flaskene. Et 400 mg belegg gir en tykkelse på ca.

8 mikron, som antydet ovenfor. Etter belegging av flaskene, ble det våte belegg tørket over en varm stråleplate med en overflatetemperatur på ca. 315,56°C i ca. 1§ minutter, mens flasken ble rotert i et horisontalplan om sin horisontale ak-se i en avstand på 8,89 cm over den varme plate med en hastighet mellom 10 og 60 omdr./min. Termoelementer som var sentrert 7,62 hhv 19,16 cm ovenfor plateoverflaten viser 70 hhv. 65°C. Flasker som er belagt under slike betingelser ble bedømt med 10, noe som kvalitativt betyr at de ville være kommersielt akseptable med et jevnt gjennomsiktig belegg og med de egenskaper og den utmerkede kvalitet som er representert ved den akseptable flaske i fotografiet i fig. 4. Beleggings-prosessen ble gjennomført på en slik måte at det ble dannet en tynn gel-film av polymeren ved grenseflaten mellom belegg og flaske. Etter hvert som gel-lagets struktur utvikles utover fra flaske- overflaten, blir det kronet med dispergerte polymerpartikler. Den våte flaskens utseende på dette trinn er i det vesentlige det samme som det som er vist i fig. 2, ca. 15 sekunder etter belegging og før tørking av belegget. Det tynne gel-lag viste de vesentlige funksjoner, dvs jevn klebing av dispersjonen i våt tilstand av belegget,og etter tørking med strålevarme ble det jevnt gjennomsiktige. belegg oppnådd. Polyetylen-tereftalatflasken ble forsynt med et glatt, juvnt og jevnt gjennomsiktig, i det vesentlige sprekk- og krakeleringsfritt polymerbelegg på utsiden, og dette belegg viste en gass-ugjennom-trengelighet, slik at en flaske med et innvendig trykk på 4,2 kp/cm 2 mister 0,63 kp/cm ? eller mindre trykk i en l6-ukers periode ved 23°C.

EKSEMPEL III

Et annet sett flasker ble behandlet med identisk fremgangsmåte som nevnt i Eksempel II, bortsett fra at tørkingen av den våte film ble gjennomført med ovnsvarmekonveksjon i ca. 3 minutter ved 7i,ll°C og ved en relativ fuktighet på 1%. Ved sammenligning av flaskene som var behandlet ifølge Eksempel II med flaskene som var behandlet ifølge Eksempel III, ble det funnet at den forholdsvis kortvarige strålevarmeteknikk ga bedre lagringsvarighet enn tørking ved konveksjonsvarme. Teknikken med strålevarme er følgelig den foretrukne teknikk for fullføring av gel-dannelsen av den våte film og dannelse av et jevnt gjennomsiktig barriere-belegg.

EKSEMPEL IV

For ytterligere å illustrere prinsippene for foreliggende oppfinnelse, ble en lateks av vinyliden-klorid/lavere alkylakrylat og akrylnitril (Morton Serfene 2011) påført ved slag-belegging ved bruk av apparatet som er beskrevet ovenfor i forbindelse med fig. 1. Lateksen hadde en egenvekt på 1,195 og omfattet ca. H0% faststoffer. Hovedpolymerinnholdet i kopolymeren ble kvalitativt bekreftet ved infrarøde spektra og monomerprosentene var lik de som er angitt på side 10. Ved bruk av det luftfrie dyseapparat som er beskrevet i forbindelse med fig. 1, ble 12 PET flasker spraybelagt i en avstand på ca. 6,35 cm fra dyseanordningen. Sprayen falt i det vesentlige perpendikulært på flaskenes buede overflate ved et dyse trykk på ca. 45,69 kp/cm 2, 200 millisekunders varighet og 600 omdr./min. rotasjonshastighet. Beleggvekt på mellom ca. 400 og ca. 470 mg) ble oppnådd for de 12 flaskene. Et belegg på 400 mg betyr en tykkelse på ca. 8 mikron, som antydet ovenfor. Etter belegging av flasken, ble det våte belegg tørket over en varm stråleplate med en overflatetemperatur på ca. 315j56°C i ca.

lg minutt, hvor flasken ble rotert i et horisontalplan om sin horisontale akse i en avstand på ca. 8,89 cm ovenfor den varme platen med en rotasjonshastighet på mellom 10 og 60 omdr./min. Termoelementer som var sentrert 7,62 hhv 10,16 cm over platens overflate viste 70 hhv 65°C. Flasker som var belagt under disse betingelser graderte 10, hvilket betyr at de ville være kvalitativt akseptable kommersielt med et jevnt gjennomsiktig belegg som har de egenskaper og den utmerkede kvalitet som representert ved de akseptable flaskene i fig. 4. Beleggingspro-sessen ble gjennomført på en slik måte at det ble dannet en tynn gel-film av polymeren i grenseflaten mellom belegg og flaske. Etter hvert som gel-lagets struktur utvikles utover fra flaskens overflate, blir det kronet med et øvre lag av de gjen-værende dispergerte polymerpartikler. Den våte flaskens utseende på dette stadium er i det vesentlige som vist i fig. 2, ca. 15 sekunder etter belegging og før tørking av belegget. Det tynne gel-lag utførte sin vesentlige funksjon, dvs adhesjon av dispersjonen i våt tilstand av belegget og etter kontrollert tørking med strålevarme, ble det jevnt gjennomsiktige barriere-belegg ^oppnådd . Polyetylen-tereftalatflasken ble oppnådd som angitt i Eksempel II.

EK SEMPEL V

Et annet sett flasker ble behandlet på identisk måte som angitt i Eksempel IV, bortsett fra at tørkingen av den vå-te film ble utført med ovnskonveksjonsvarme i ca. 3 minutter ved 54,44-68,33°C ved en relativ fuktighet på 1%. Ved sammenligning av flaskene som var behandlet ifølge Eksempel III med flaskene fra Eksempel IV, ble det fastslått at den relativt kortvarige strålevarmebehandling ga bedre levetid enn konvek-sjonsvarmen. Strålevarme-teknikken er følgelig den foretrukne teknikk for fullføring av geldannelse av den våte film og omdannelse av den til et jevnt gjennomsiktig barriere-belegg.

Variasjoner fra de spesielle utførelseseksempler av oppfinnelsen som er beskrevet vil være innlysende for fagfolk på området, og de ovenstående eksempler er således ikke å be-trakte som begrensning av oppfinnelsens ramme.

Claims (22)

1. Fremgangsmåte for belegging av et substrat med et jevnt polymer-belegg, karakterisert ved at det tilveiebringes et substrat med en overflate som skal belegges, at denne overflate påføres en slynget strøm av en stabilisert dispersjon av polymer i vann, at det først på den nevnte overflate dannes et gel-belegglag som er bundet til overflaten og forårsaket av destabilisering av dispersjonen ved anslag mot substratet, at det geldannede belegglag deretter fortsatt :blir utsatt for en slynget strøm av den stabiliserte polymerdispersjon for dannelse av et vått, integrert belegg som omfatter et dekkende lag av polymerdispersjon som fullstendig dekker gel-laget, hvor gel-laget virker som grenseflatelag for å klebe det dekkende lag av polymerdispersjon til substratet, at det våte, integrerte belegg varmes opp for dannelse av et i det vesentlige fullstendig gelformet belegg gjennom hele beleggets tykkelse på overflaten og at dette gelformede belegg varmes ytterligere for sammensmelting av polymeren til et i det vesentlige jevnt belegg på substratet.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at substratet er en på forhånd utformet plast.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 2, karakterisert ved at den på forhånd formede plast er polyetylen-tereftalat og at polymeren i den stabiliserte dispersjon er en kopolymer av vinylidenklorid.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 3, karakterisert ved at kopolymeren inneholder andre kopolymeri-serte monomerer valgt fra en gruppe som omfatter lavere alkylakrylat, akrylnitril og akrylsyre, og blandinger av disse.

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at substratet er en preformet plastbeholder.

6. Fremgangsmåte som angitt i krav 5, karakterisert ved at den preformede plastbeholder er fremstilt av polyetylen-tereftalat og at polymeren i den stabiliserte dispersjon er en kopolymer av vinylidenklorid.

7. Fremgangsmåte som angitt i krav 5, karakterisert ved at plastbeholderen er en flaske med en buet ytterflate og at strømmen slynges mot denne overflate i en vinkel som i det vesentlige er perpendikulær mot overflaten.

8. Fremgangsmåte som angitt i krav 7S karakterisert ved at flasken roteres under påslynging og dannelse av det våte, integrerte belegg.

9. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at oppvarmingen for dannelse av det i det vesentlige gelformede belegg oppnås ved strålevarmeelemen-ter.

10. Fremgangsmåte som angitt i krav 9, karakterisert ved at det våte, integrerte belegg blir avleiret i en tykkelse i området fra ca. 4 til ca. 24 mikron.

11. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte strøm slynges mot overflaten ved hjelp av en luftfri spraydyse.

12. Fremgangsmåte for belegging av et substrat med et jevnt polymerbelegg, karakterisert ved at det tilveiebringes en flaske med en buet ytterflate som skal belegges, at denne overflate rammes med en strøm av en stabilisert dispersjon av vinyliden-klorid-kopolymer i en i det vesentlige perpendikulær vinkel mot ytterflaten, at det på overflaten først dannes et gelbelegg-lag som er bundet til overflaten og forårsaket av destabilisering av dispersjonen når denne rammer overflaten, at det gelformede belegglag deretter fortsatt blir utsatt for en strøm av stabilisert polymerdispersjon for dannelse av et vått, integrert belegg som inneholder et dekkende lag av polymerdispersjon som helt dekker gel-laget, hvor gel-lagetvirker som grenseflatelag for å klebe det dekkende lag av polymerdispersjon til substratet, at det våte, integrerte belegg varmes opp ved strålevarme for dannelse av et i det vesentlige fullstendig gelformet belegg i hele lagets tykkelse på overflaten og at det gelformede belegg fortsatt varmes opp for sammensmelting av polymeren til et i det vesentlige jevnt belegg på substratet.

13- Fremgangsmåte som angitt i krav 12, karakterisert ved at det dannes en kontinuerlig beveget rekke av flasker med en hastighet på 300 flasker eller mer i minuttet.

1 4. Plastsubstrat som har et glatt, jevnt, jevnt gjennom siktig gassbarriere-belegg av en kopolymer av vinyliden-klorid, fremstilt ved fremgangsmåten som angitt i krav 1.

15. Substrat som angitt i krav 14, karakterisert ved at plasten er polyetylen-tereftalat.

16. Polyetylen-tereftalat-flaske som har et glatt, jevnt og jevnt gjennomsiktig, i det vesentlige sprekk- og krakeleringsfritt polymerbelegg på ytterflaten, hvor belegget har en gassbarriere-egenskap, slik at en flaske med innvendig trykk på 4,2 kg/cm 2 mister 0,63 kp/cm 2 eller mindre trykk under en l6-ukers periode ved 23°C, 50% relativ luftfuktighet, fremstilt ved fremgangsmåten ifølge krav 12.

17- System for belegging av et substrat med et polymerbelegg, karakterisert ved at det i kombinasjon omfatter spray-dyser for avgivning av en strøm av en stabilisert dispersjon av polymer i vann, organer for betjening av dysen, slik at den avgir nevnte strøm, organer for å plassere substratet nær inntil dysen, slik at strømmen ved betjening av dysen rammer overflaten for først å danne et gel-belegglag som er bundet til overflaten og forårsaket ved destabilisering av dispersjonen når denne rammer underlaget, at dysen deretter fortsetter å utsette det gelformede belegglag for strømmen av stabilisert polymerdispersjon for dannelse av et vått, integrert belegg som omfatter et dekkende lag av polymerdispersjon som fullstendig dekker gellaget, hvor gellaget virker som grenseflatelag for å klebe dekklaget av polymerdispersjon til substratet, og organer for oppvarming av det våte, integrerte belegg for dannelse av et i det vesentlige fullstendig gelformet belegg og for sammensmelting av polymeren til et i det vesentlige jevnt belegg på substratet.

18. System som angitt i krav 17, karakterisert ved at det omfatter organer for rotasjon av substratet under betjening av dysen.

19- System som angitt i krav 17, karakterisert ved at spraydysen omfatter en hydraulisk spray-anordning.

20. System for belegging av substrater med et polymerbelegg, karakterisert ved at det i kombinasjon omfatter en spraydyse for avgivning av en strøm av kopolymeren av vinyliden-klorid, organer for betjening av dysen for avgivning av denne strøm, organer for å plassere polyetylen-tereftalat-substratet i umiddelbar nærhet av dysen, slik at strømmen rammer overflaten og først danner et gelbelegg-lag som er bundet til overflaten og forårsaket av destabilisering av dispersjonen når denne rammer underlaget, at dysen deretter fortsetter å utsette det gelformede belegg for nevnte strøm av stabilisert polymer-dispersjon for dannelse av et vått, integrert belegg som omfatter et dekkende lag av polymerdispersjon som fullstendig dekker dellaget, hvilket gellag virker som grenseflatelag for å klebe det dekkende lag av polymerdispersjon til substratet, og organer for oppvarming av det våte, integrerte belegg for dannelse av et i det vesentlige fullstendig gelformet belegg og for sammensmelting av polymeren til et i det vesentlige jevnt belegg på substratet.

21. System for kontinuerlig belegging av polyetylen-teref talat f lasker med en kopolymer av vinyliden-klorid for å forsyne ytterflaten av flaskene med et glatt, jevnt og jevnt gjennomsiktig, i det vesentlige sprekk- og krakeleringsfritt polymerbelegg som har en gassbarriere-egenskap, slik at flasker som har et innvendig trykk på 4,2 kp/cm 2 mister 0,6 kp/cm <2> eller mindre trykk i en 16-ukers periode ved 23°C, 50% relativ luftfuktighet, karakterisert ved at det i kombinasjon omfatter et avlukke for å oppta en kontinuerlig beveget rekke av flasker som skal belegges, hvor avlukket er åpent i endene for å tillate flaskene som skal belegges å tre inn i avlukket og de belagte flaskene å tre ut av avlukket, en spray-dyseanordning beliggende i avlukket for å avgi en strøm av kopolymeren av vinyliden-klorid, organer for betjening av dyseanordningen for å avgi den atomiserte spray, transportor-ganer for bevegelse av flaskene kontinuerlig inn i dg ut av avlukket og til umiddelbar nærhet av dyseanordningen, slik at strømmen ved betjening av dyseanordningen rammer nevnte overflate og først danner et gelbelegglag som er bundet til over- ■ flaten og forårsakes av destabilisering av dispersjonen når denne rammer overflaten, hvorpå dyseanordningen fortsetter å utsette det gelformede belegg for strømmen av stabilisert polymerdispersjon for dannelse av et vått, integrert belegg som omfatter et dekklag av polymerdispersjon som fullstendig dekker gellaget, hvor gellaget virker som grenseflatelag for å klebe dekklaget av polymerdispersjon til substratet, og strå-levarmeorganer for tørking av belegget på substratet til i det vesentlige klebefri tilstand uten deformasjon av flaskene.

22. System som angitt i krav 21, karakterisert ved at spraydysen omfatter en hydraulisk spray-anordning.