WO2006051144A1 - Composiciones para cierres herméticos de recipientes y cierres herméticos que comprenden dichas composiciones - Google Patents

Composiciones para cierres herméticos de recipientes y cierres herméticos que comprenden dichas composiciones Download PDF

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Federico Del Pozo Duarte
Fred M. Teumac
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Tapón Corona Ibérica, S.A.
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Definitions

  • bottles as containers to contain food or drinks are very frequent in practice.
  • the bottle is usually made from glass or a rigid or semi-rigid plastic polymer.
  • the bottle is provided with what is called “mouth” to accommodate the cap thereto.
  • the bottle is closed at the top with a high strength element, which is usually made of metal or a rigid plastic polymer.
  • a flexible membrane or seal is incorporated thereto. Together, these components constitute a container.
  • a very desirable type of package is one in which the cap can be easily removed by turning. In the market this is known as a twist-off bottle (withdrawal by rotation of the cap with respect to the bottle). In addition to complying with all other requirements for hermetic sealing, the requirement for ease of removal of the cap is considered. Achieving a satisfactory opening torque and, at the same time, obtaining a satisfactory resistance to internal pressure is difficult because the properties of the polymer that give rise to a decrease in one property also do so with the other.
  • the seal is an essential component of this closure or cap for containers. Another desirable feature is that the seal does not contain materials that are suspected of causing problems to health or the environment. Although plasticized PVC (polyvinyl chloride) has been used for these containers, increasing pressure from private authorities and interests has led to PVC being considered an unsatisfactory product.
  • plasticized PVC polyvinyl chloride
  • the present invention relates to a seal that meets all these criteria. It consists of a thermoplastic composition, which is a homogeneous mixture of a thermoplastic rubber and another thermoplastic polymer.
  • Thermoplastic rubber is a solution polymerization of 70/30% of linear butadiene / styrene copolymer.
  • the thermoplastic polymer is polypropylene, polyethylene or polyethylene modified by EVA (Ethyl Vinyl Acetate).
  • EVA Ethyl Vinyl Acetate
  • the ratios of the two components are 20 to 80% by weight of thermoplastic rubber and 80 to 20% of the thermoplastic polyolefin.
  • the use of said closure gasket allows the controlled exit of gas at high pressures and at the same time low opening torques for extraction closures by turning the plug.
  • the processing properties of the base thermoplastic composition can be improved by the inclusion of some additives and changes in the processing conditions.
  • a correct selection of the profile of the closing joint as well as the characteristics of the metal would improve the behavior of the container.
  • a secondary embodiment of this invention is that the hardness of the PVC-free closing joints for leverage removal (known as pry-off) can be reduced without the addition of hydrocarbon oils.
  • PVC compounds have been used, for several decades, as closure seals for seals or seals. It is suspected, however, that PVC compounds contribute to environmental problems and contain ingredients that are believed to cause health problems. The substitution of PVC compounds has been established as a long-term objective.
  • PVC-free closure seals for leverage removal can be easily formulated from polyolefins.
  • United Kingdom Patents Nos. 1,112,023 and 1,112,025 describe procedures for selecting compounds for closure and formation joints thereof.
  • polyolefins are, by their very nature, hard materials with well marked softening points. Shore A hardness of these mixtures is usually 90 or higher. Compositions with a Shore A hardness of 90, and higher, have a limited suitability for closure joint compounds because an abrupt movement could cause the bottles to leak.
  • the compounds are softened by the addition of hydrocarbon oils. The oils are undesirable because they volatilize during processing and the adhesion with the metal part of the closure or plug is decreased.
  • hermetic compositions and seals comprising said compositions for obtaining hermetic seals for twist-off of the cap, without the use of PVC in the seals.
  • thermoplastic rubber with each of the thermoplastic polymers, closure joints with different properties are obtained.
  • the preferred range was 35/65 thermoplastic rubber / thermoplastic polymer.
  • the preferred thermoplastic polymer has been PP-303, polypropylene with a flow rate (MFI) of 14 g / 10 minutes (23O 0 C and 2, 16 Kg) and a Shore hardness
  • thermoplastic polymer listed difficult to use was the PP-400 thermoplastic polypropylene, whose hardness was too high, Shore D 68.
  • the metal specifications of the closure or plug were 0.22 to 0.23 mm in bell or continuous annealing . A good closure could be achieved with a continuous annealing steel of 0.215 mm.
  • Croda an erucamide
  • Croda and other lubricants had some advantages from 1 part to 5 parts.
  • Kristol a hydrocarbon oil from petroleum refining with a viscosity of 70 cSt at 40 0 C
  • a margin of 2-5% could be used before smoke was detected in the assembly machine.
  • the PVC properties can be adjusted by means of the resin selection and the use of plasticizers to achieve the characteristics required for the closing seals of closure by rotation of the cap.
  • the most important properties are the index of fluidity, surface hardness and compression modulus. Since the same extrusion and molding equipment had to be used as in the case of PVC, the flow rate was important.
  • the hardness and compression module are important because they influence how the seal will interact with the mouth of the bottle. The magnitude of the contact and the closing pressure determines the resistance to the internal pressure and the opening torque.
  • the objectives for the new closure joint compounds should be a flow rate of ⁇ 19 grams / 10 minutes; hardness ⁇ 70 and compression module of ⁇ 50% (one hour at 60 ° C).
  • the compression module is an elastic property. A value of 50% determines that the composition would have to be a rubber or a mixture of rubbers. A thermoplastic rubber was necessary because the crosslinked bond would produce a contraction in the material that would cause dimensional changes in it and therefore, loss of adhesion to the closure or metal plug.
  • the resulting hardness is determined, in general, by the proportion by weight and the hardness of each component.
  • thermoplastic rubber used was a linear butadiene / styrene 70/30 copolymer, which had been polymerized in solution. Its fluidity index is approximately 5 grams / 10 minutes (190 0 C and 5 kg) and Shore A hardness of 68.
  • TPR The tables will be abbreviated and designated as TPR.
  • thermoplastic polymers were selected:
  • PE - 201 Polyethylene polymer with a flow rate of 7 grams / 10 minutes, Shore A 75 hardness designated as PE - 201.
  • thermoplastic rubber and the thermoplastic polymer were simply mixed together, fed through a single screw extruder, pelletized, water cooled and dried.
  • the resulting sealing gasket compounds were tested for hardness and examined for reproducibility and odor formation during processing.
  • the batches that seemed suitable were used in the assembly.
  • a ZA-matic assembly machine was used.
  • the pellets were extruded and placed on preformed caps that had previously been coated with a suitable lacquer.
  • the closures were heated to gain adhesion.
  • the closures or plugs were cooled to 5 o C and the seal joints were molded with the intended profile. Observations were made on the speed at which the pellets had sufficient material to fill the mold, the placement of the pellet in the closure or cap, appearance of odors, moldability of the compound and adhesion achieved in the closure or cap.
  • the resulting closures or plugs were tested for adhesion for 30 minutes in boiling water. Closures or plugs from lots that had sufficient adhesion were then used to form and test the entire package (opening pairs and internal pressures).
  • TPR 20 30 40 50 60 70 80
  • Croda or wax improved the behavior in the assembly machine.
  • Steel closures or plugs were prepared from two metals, ECCS 0.22 mm, bell annealed and ECCS 0.23 mm, continuous annealed.
  • An inner lacquer designed to provide adhesion to polypropylene, was applied equally to both metals.
  • the bottles were filled with carbonated water, capped, pasteurized at 60 ° C for 20 minutes and measured 24 hours later. Values are expressed in bars (pressures) and pounds per inch (turns).

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Abstract

Hasta ahora, para cumplir los difíciles requisitos de los cierres de tapones de retirada por giro del mismo se han utilizado compuestos de PVC plastificados. La sustitución de los compuestos de PVC en el cierre permitiría a la industria sacar el máximo partido de los cierres de retirada por giro del tapón sin los inconvenientes de utilizar PVC. La presente invención se dirige a composiciones para cierres herméticos de recipientes así como a cierres herméticos de recipientes de bebidas carbonatadas que comprenden las composiciones anteriores, y que están diseñados para su fácil extracción por giro del tapón. Las propiedades de retención de presión interna y facilidad de retirada del cierre vienen determinadas, en gran medida, por la junta de cierre. Puesto que las propiedades de la junta de cierre que incrementan la retención de la presión causan incrementos proporcionales en el par de apertura, resulta difícil conseguir soluciones de compromiso aceptables para cumplir todas las combinaciones de especificaciones. Eligiendo relaciones adecuadas de estos dos parámetros, se pueden diseñar juntas de cierre que cumplan con las especificaciones más exigentes.

Description

COMPOSICIONES PARA CIERRES HERMÉTICOS DE RECIPIENTES Y CIERRES HERMÉTICOS QUE COMPRENDEN DICHAS COMPOSICIONES.
Introducción El uso de botellas como envases para contener alimentos o bebidas es muy frecuente en Ia práctica. La botella suele fabricarse a partir de vidrio o de un polímero plástico rígido o semi-rígido. La botella está provista de Io que se denomina "boca" para acomodar el tapón a Ia misma. La botella se cierra en su parte superior con un elemento de alta resistencia, que suele ser de metal o de un polímero de plástico rígido. Para poder obtener un cierre hermético entre Ia boca de Ia botella y el cierre o tapón, se incorpora a este una membrana flexible o junta de cierre. En conjunto, estos componentes constituyen un envase.
Un tipo muy deseable de envase es aquel en el que el tapón puede retirarse fácilmente mediante giro. En el mercado esto se conoce como una botella twist-off (retirada por giro del tapón respecto de Ia botella). Además de cumplir todos los demás requisitos para el cierre hermético, se plantea Ia exigencia de facilidad de retirada del tapón. Conseguir un par de apertura satisfactorio y, al mismo tiempo, obtener una resistencia a Ia presión interna satisfactoria resulta difícil porque las propiedades del polímero que dan lugar a una disminución de una propiedad también Io hacen con Ia otra.
La junta de cierre es un componente esencial de este cierre o tapón para recipientes. Otra característica deseable es que Ia junta de cierre no contenga materiales que sean sospechosos de generar problemas a Ia salud o al medio ambiente. Aunque el PVC (poli(cloruro de vinilo)) plastificado se ha utilizado para estos recipientes, una presión cada vez mayor por parte de las autoridades e intereses privados ha hecho que el PVC se considere como un producto no satisfactorio.
La presente invención se refiere a una junta de cierre que cumple todos estos criterios. Está constituida por una composición termoplástica, que es una mezcla homogénea de un caucho termoplástico y otro polímero termoplástico. El caucho termoplástico es una polimerización de solución de 70 / 30 % de copolímero lineal butadieno / estireno. El polímero termoplástico es polipropileno, polietileno o polietileno modificado por EVA (Acetato de Etil-Vinilo). Las relaciones de los dos componentes son de 20 a 80% en peso de caucho termoplástico y del 80 a 20% de Ia poliolefina termoplástica. El uso de dicha junta de cierre permite Ia salida controlada de gas a altas presiones y al mismo tiempo bajos pares de apertura para cierres de extracción por giro del tapón. Las propiedades de procesado de Ia composición termoplástica base puede mejorarse mediante Ia inclusión de algunos aditivos y cambios en las condiciones de procesado. Además, una correcta selección del perfil de Ia junta de cierre así como de las características del metal mejoraría el comportamiento del envase. Una realización secundaria de esta invención es que Ia dureza de las juntas de cierre libres de PVC para retirada por apalancamiento (conocidos como pry-off) puede ser reducida sin Ia adición de aceites hidrocarbonados.
Antecedentes
Los compuestos de PVC han sido utilizados, durante varias décadas, como juntas de cierre para cierres o tapones herméticos. Se sospecha sin embargo que los compuestos de PVC contribuyen a crear problemas medioambientales y contienen ingredientes que, se cree, pueden causar problemas a Ia salud. Se ha establecido como objetivo a largo plazo Ia sustitución de los compuestos de PVC.
A finales de Ia década de los 80, se introdujeron compuestos para juntas de cierre libres de PVC. Las aplicaciones solamente han sido satisfactorias para tapones de retirada por apalancamiento. Estos cierres o tapones se extraen simplemente apalancando el tapón para separarlo del recipiente. Los otros criterios de comportamiento y procesado pueden cumplirse con facilidad sin necesidad de preocuparse acerca de como gira el cierre en Ia boca de Ia botella.
Por consiguiente, las juntas de cierre libres de PVC para retirada por apalancamiento pueden ser formuladas con facilidad a partir de poliolefinas. Las
Patentes de Gran Bretaña núms. 1.112.023 y 1.112.025 describen procedimientos para seleccionar compuestos para juntas de cierre y formación de las mismas. Sin embargo, las poliolefinas son, por su propia naturaleza, materiales duros con puntos de ablandamiento bien marcados. La dureza Shore A de estas mezclas suele ser 90 o más altas. Las composiciones con una dureza Shore A de 90, y superiores, tienen una idoneidad limitada para compuestos de juntas de cierre porque un movimiento brusco podría hacer que las botellas tengan fugas. Para resolver este problema, los compuestos se ablandan mediante Ia adición de aceites hidrocarbonados. Los aceites son indeseables porque se volatilizan durante el procesado y se disminuye Ia adherencia con Ia parte metálica del cierre o tapón.
Otros compuestos para juntas de cierre libres de PVC han sido diseñados para actuar como barreras para Ia permeabilidad de gases. Esto se ha conseguido mezclando polietileno de baja densidad con caucho termoplástico de butilo (EPA 599356A1 ). El polietileno de baja densidad tiene buenas propiedades de barrera, pero es un polímero muy duro. En Ia práctica comercial, se hace necesario añadir aceite para ablandar Ia junta de cierre, pero aún así resulta un compuesto muy duro. Estas juntas de cierre son especialmente susceptibles a las fugas. De hecho cuando una botella que tiene un cierre con este material se cae durante el proceso de envasado, dicha botella debe retirarse por el riesgo de fuga señalado previamente.
Por razones prácticas, es importante que un compuesto para junta de cierre tenga las características siguientes:
• Los componentes deben ser miscibles en un equipo de mezcla de polímero estándar
• Ha de ser extruible en una máquina ensambladura estándar
• Debe soportar las temperaturas del proceso • Ha de tener suficiente caudal a través del extrusor para proporcionar una alta productividad.
• Debe tener facilidad para el moldeo de Ia junta de cierre
• Debe proporcionar una correcta adherencia a Ia corona metálica. • Tiene que cumplir los reglamentos pertinentes en materia de salud
• Los tapones resultantes deberían cumplir todas las características de comportamiento estándar además de:
- Proporcionar un par de apertura de 4,60 a 13,82 kg-cm (4 a12 libras por pulgada);
- Proporcionar una resistencia a Ia presión interior de 6 a 12,5 bares.
Hasta ahora, los compuestos de PVC plastificados se han empleado para cumplir los difíciles requisitos de los tapones de retirada por giro del tapón. Esta invención divulga composiciones y cierres herméticos que comprenden dichas composiciones para obtener cierres herméticos de retirada por giro del tapón, sin el uso de PVC en las juntas de cierre.
Además, se divulgan materiales y procedimientos que dan lugar a juntas de cierre con más baja dureza, sin o con un uso minimizado de aceites hidrocarbonados. Los ejemplos demuestran que variando las proporciones de caucho termoplástico con cada uno de los polímeros termoplásticos se obtienen juntas de cierre con diferentes propiedades. El rango preferido era de 35 / 65 de caucho termoplástico / polímero termoplástico. Sin embargo, las relaciones de 80 / 2O a
20 / 80 presentan propiedades diferentes y útiles. El polímero termoplástico preferido ha sido el PP-303, polipropileno con un índice de fluidez (MFI) de 14 g / 10 minutos (23O0C y 2, 16 Kg) y una dureza Shore
D de 30.
El único polímero termoplástico listado difícil de utilizar fue el polipropileno termoplástico PP-400, cuya dureza era demasiada alta, Shore D 68. Las especificaciones de metales del cierre o tapón eran de 0,22 a 0,23 mm en recocido en campana o continuo. Podría conseguirse un buen cierre con un acero de recocido continuo de 0,215 mm.
Un diseño de junta de cierre hermético, con sellado interior y exterior, que utilizaba 190mg de compuesto de cierre hermético por tapón, proporcionó el mejor comportamiento. De 180 a 220 mg sería admisible.
La adición de 2 a 3,5 partes de Croda (una erucamida) como lubricante fue ideal para Ia lubricación del extrusor. Croda y otros lubricantes presentaban algunas ventajas desde 1 parte a 5 partes.
La adición de Kristol (un aceite hidrocarbonado procedente del refinado del petróleo con una viscosidad de 70 cSt a 400C) no era necesaria, pero podría utilizarse para ablandar el compuesto. Un margen de 2-5 % se podría utilizar antes de que se detectara humo en Ia máquina ensambladora.
EJEMPLOS
Las propiedades de PVC se pueden ajustar mediante Ia selección de resina y el uso de plastificantes para conseguir las características requeridas para las juntas de cierre de retirada por giro del tapón. Las propiedades más importantes son el índice de fluidez, dureza superficial y módulo de compresión. Puesto que el mismo equipo de extrusión y moldeo hubo de utilizarse como en el caso del PVC, el índice de fluidez era importante. La dureza y el módulo de compresión son importantes porque influyen en cómo Ia junta de cierre interaccionará con Ia boca de Ia botella. La magnitud del contacto y de Ia presión de cierre determina Ia resistencia a Ia presión interior y el par de apertura.
Para determinar estas propiedades, se realizaron mediciones en compuestos de junta de cierre de retirada por giro del tapón. Se decidió que los objetivos para los nuevos compuestos de junta de cierre debían ser un índice de fluidez de ~ 19 gramos / 10 minutos; dureza ~ 70 y módulo de compresión de ~ 50% (una hora a 60° C). El módulo de compresión es una propiedad elástica. Un valor del 50% determina que Ia composición tendría que ser un caucho o una mezcla de cauchos. Un caucho termoplástico fue necesario porque el enlace entrecruzado produciría una contracción en el material que causaría cambios dimensionales en el mismo y por Io tanto, pérdida de adhesión al cierre o tapón metálico. La dureza resultante se determina, en general, por Ia proporción en peso y Ia dureza de cada componente.
Ningún polímero libre de PVC cumplía las especificaciones propuestas. Desde el punto de vista teórico, una mezcla de un caucho termoplástico y un polímero termoplástico podría estar próxima al objetivo. Modificando Ia composición del material y con una correcta selección del metal, podría obtenerse un cierre satisfactorio.
El caucho termoplástico empleado era un copolímero lineal de butadieno/ estireno 70 / 30, que había sido polimerizada en solución. Su índice de fluidez es de aproximadamente 5 gramos/10 minutos (1900C y 5Kg) y Ia dureza Shore A de 68 . En las tablas se abreviará y designará como TPR.
Los siguientes polímeros termoplásticos fueron seleccionados:
.- Polímero de polietileno con un índice de fluidez de 7 gramos / 10 minutos, dureza Shore A 75 designado como PE - 201.
.- Polímero de polietileno con un índice de fluidez de 20 gramos / 10 minutos, dureza Shore A 68 designado como PE - 202.
.- Polímero de polipropileno con un índice de fluidez de 14 gramos / 10 minutos, dureza Shore D 30 designado como PP - 303. .- Polímero de polipropileno con un índice de fluidez de 8 gramos / 10 minutos, dureza Shore D 30 designado como PP - 302.
.- Polímero de polipropileno con un índice de fluidez de 7 gramos / 10 minutos, dureza Shore D 68 designado como PP - 400.
.- Una mezcla de 90 / 10 de — PE/EVA dureza Shore A 90 designado como ZP- 90.
En todos los casos, el caucho termoplástico y el polímero termoplástico fueron simplemente mezclados juntos, alimentados a través de un extrusor de husillo único, peletizados, enfriados con agua y secados.
Los compuestos para juntas de cierre hermético resultantes fueron probados en cuanto a su dureza y examinados en su reproducibilidad y formación de olores durante procesado. Los lotes que parecían adecuados fueron utilizados en el ensamblado. Se utilizó una máquina ensambladura ZA-matic. Los pelets fueron objeto de extrusión y colocados sobre tapones preformados que habían sido recubiertos previamente con una laca adecuada. Los cierres fueron calentados para ganar adherencia. Los cierres o tapones fueron enfriados a 5o C y las juntas de cierre fueron moldeadas con el perfil previsto. Se realizaron observaciones sobre Ia velocidad a Ia que los pelets tenían suficiente material para rellenar el molde, Ia colocación del pelet en el cierre o tapón, aparición de olores, moldeabilidad del compuesto y adherencia conseguida en el cierre o tapón. Los cierres o tapones resultantes fueron probados en cuanto a su adherencia durante 30 minutos en agua hirviendo. Los cierres o tapones procedentes de los lotes que tenían adherencia suficiente fueron utilizados luego para formar y probar el envase completo (pares de apertura y presiones internas).
Las botellas de vidrio con bocas para retirada por giro del tapón fueron llenadas con agua carbonatada y taponadas. Los pares de apertura y las resistencias a Ia presión interna fueron sometidos a ensayo. Aquellas botellas que cumplieron los valores requeridos de 4 - 12 libras por pulgada para el par de apertura y 6 - 12,5 bares para Ia presión interna fueron evaluadas para ver posibles evoluciones con el tiempo así como fueron evaluadas para soportar el apilamiento.
Ejemplo 1.
Compuesto 8 12 13 14 15 19
Porcentajes
TPR 20 80 80 80 50 60
ZP-90 80 20 10 40
EVA 20 10 50
Dureza 94 62 70 68 85 84
Resultados: El 8 funcionó bien en Ia máquina ensambladura y su adherencia fue adecuada
El 12 no funcionó en Ia máquina ensambladura; adherencia deficiente. Los 13 y 14 no funcionaron en Ia máquina ensambladura; adherencia deficiente. El 15 funcionó bien en Ia máquina ensambladura; cierta adherencia El 19 funcionó bien en Ia máquina ensambladora; adherencia deficiente. Puesto que Ia laca interior estaba diseñada para polietileno, Ia proporción de TPR era demasiado alta.
Eiemplo 2.
Compuesto 21 22 23 24 25 26 27
Porcentajes
TPR 50 60 70 50 40 30 70
PP400 30
PE-201 50 40 30
PE-202 50 60 70
Dureza 66 59 59 82
Resultados
Los 21 , 22 y 23 no funcionaron bien en Ia máquina ensambladora, pelets desplazados; adherencia correcta. Los 24 y 25 funcionaron muy deficientemente en Ia máquina ensambladora; adherencia deficiente.
El 26 funcionó muy deficientemente en Ia máquina ensambladora; adherencia deficiente.
El 27 funcionó bien en Ia máquina ensambladora; adherencia deficiente.
Ejemplo 3.
Compuesto 29 30 31 32 33 34 35
Porcentajes
TPR 20 30 40 50 60 70 80
PP-302 80 70 60 50 40 30 20
Dureza 85 77 71 Resultados:
Esta serie de compuestos no funcionaron en Ia máquina ensambladora. El índice de fluidez del PP-302 era demasiado bajo.
Ejemplo 4.
Compuesto 29+ C 29C1 32+C 35+C
Porcentajes
TPR 19.8 19.8 49.5 79.21
PP-302 79.21 49.5 19.8
PP-400 79.21
Croda 0.99 0.99 0.99
Cera 0.99
Dureza 84 73 70
Resultados:
La adición de Croda o cera mejoró el comportamiento en Ia máquina ensambladora.
Ejemplo 5.
Compuestos 27A* 27B 27C 27D 27E 36
Porcentajes
TPR 65.43 67.66 66.98 69 81 57.14
PP-400 28.03 25.57 25.32 30 17 28.57
Croda 1.87 1.93 1.91 1.8 2.2
Kristol 4.67 4.82 5.79 14.29
Dureza 72 66 67 75 71 58
Resultados:
La adición de una pequeña cantidad de Croda y Kristol disminuyó notablemente Ia dureza. Debido a Ia lubricación, todos funcionaron bien en Ia máquina ensambladora. La adherencia era deficiente debido al alto nivel de caucho termoplástico.
Eiemplo 6.
Compuestos 38 38-5A 38-5C 39 40 4OC
Porcentajes
TPR 19 28 27.8 49 77.45 77.76
PP-303 78 70 69.6 49 19.36 19.44
Croda 3 2 2.6 2 3.2 2.8
Dureza 82 87 81 78 69 66
Resultados:
El comportamiento en Ia máquina ensambladora y Ia adherencia fueron muy buenos para 38, 38-5A, 38-5C y 39. Fue difícil ensamblar con 40 y 4OC debido a Ia forma de los pelets y a una peor adherencia al metal. La influencia de las durezas de los polímeros y las proporciones en Ia dureza final es evidente. Puesto que se utilizó una capa de barniz de enganche de polipropileno, Ia influencia de Ia proporción del propileno sobre Ia adhesión al cierre o tapón era también evidente. Las durezas de 38 y 39 era más alta que el objetivo original, pero todas las propiedades eran casi ideales. Evidentemente, el desarrollo de un barniz de enganche para el TPR permitiría el uso de una proporción mayor de TPR y por Io tanto, un compuesto más blando.
Ejemplo 7
Botellas de vidrio con bocas para retirada por giro del tapón fueron llenadas con agua carbonatada, taponadas, pasteurizadas (62° C durante 20 minutos), puestas en espera durante 24 horas y luego sometidas a ensayo. Unos cierres o tapones fueron hechos con material para junta de cierre 38 - 5, en acero recocido en campana (varios espesores), los perfiles de las juntas de cierre fueron J y ZD1 (cierre herméticos interior y exterior) y C1 y D1 B (cierre herméticos interiores) tal como se utilizan en todos los compuestos de PVC de retirada por giro del tapón. Los valores de resistencia a Ia presión interna (SST) se expresaron en bares.
0,22 mm 0,23 mm
J ZD1 C1 D1 B J ZD1 C1 D1 B
Media 7.95 7.90 6.15 7.22 7.90 8.89 6.95 8.00 Desv. Estándar 0.55 1.26 0.58 0.51 0.61 0.65 0.80 0.58 min. 7.00 6.00 5.50 6.50 6.50 8.00 6.00 7.00 max. 9.00 10.00 7.00 8.00 9.00 10.00 8.00 9.00
Los valores de los pares de apertura se expresan en libras por pulgada
0,22 mm 0,23 mm
J ZD 1 C1 D1 B J ZD 1 C1 D1 B
Media 8.48 6.85 6.89 9.17 8.18 8.13 8.90 8.77
Desv. Estándar 1.14 1.17 0.67 0.85 0.90 0.94 0.94 1.46
Min. 6.90 4.47 5.88 7.69 7.23 6.17 7.26 6.58 Max. 10.08 8.26 7.82 10.42 9.90 9.78 9.96 10.97
Se repitieron varios experimentos con estas mismas variables; en general, los pares de extracción eran más bajos con las juntas de cierre interiores y los valores de resistencia a Ia presión interna eran generalmente más altos. El perfil de junta de cierre ZD1 fue el preferido.
Ejemplo 8
La elección del acero base del cierre o tapón y el diseño de Ia junta de cierre interaccionan con el compuesto para proporcionar un cierre adecuado para una diversidad de acabados de botellas y / o especificaciones de los embotelladores. Una forma comercial de Compuesto 38-5C fue seleccionada como base. El compuesto comercial contenía ingredientes para ayudar al flujo del compuesto y para protegerle del medioambiente en las fases de proceso y de almacenamiento. Compuesto 38-5AM
Porcentajes TPR 28.00
PP-303 69.45
BHT 0.05
Croda 2.50
Se prepararon cierres o tapones de acero a partir de dos metales, ECCS 0,22 mm, recocido en campana y ECCS 0,23 mm, recocido continuo. Una laca interior, diseñada para proporcionar adherencia al polipropileno, fue aplicada igualmente a ambos metales.
Se seleccionaron dos tipos de botella de retirada por giro del tapón. Estas botellas fueron etiquetadas como BSN o St. Gobain.
Las botellas fueron rellenadas con agua carbonatada, taponadas, pasteurizadas a 60° C durante 20 minutos y medidas 24 horas más tarde. Los valores se expresan en bares (presiones) y libras por pulgada (giros).
Figure imgf000013_0001
Figure imgf000014_0001
Resulta evidente de los anteriores datos que se puede obtener un margen de datos admisibles a partir de solamente este compuesto. Estos compuestos tienen inherentemente bajos pares de apertura. Si se exigiera un par de apertura más bajo, pequeñas cantidades de algún lubricante conseguirían dicha finalidad. Se conseguirían mejores resistencias a Ia presión interna aumentando Ia resistencia mecánica del metal. Permaneciendo dentro de los márgenes indicados por calibre y tipo de recocido, Ia resistencia mecánica aumentaría por Ia mayor dureza del metal. La dureza del metal se puede utilizar para un ajuste fino de los pares de apertura y resistencias a Ia presión interna.
Diferentes combinaciones de los polímeros, que se mostraron en los Ejemplos, se pueden utilizar para proporcionar una gama diferente de propiedades. Por consiguiente, se podría elegir entre los ejemplos descritos y efectuar una manipulación según se indica en el Ejemplo 8 para conseguir otras propiedades. Con Ia excepción de EVA, estos polímeros son esencialmente no reactivos, por Io que admitirían, con facilidad, aditivos químicos para Ia retardancia de Ia llama, barrido de oxígeno, antioxidantes, etc.
Eiemplo 10
Compuestos 15A 16 17 18 20
Porcentajes
TPR 48.8 49.5 46.51 60 27.42
Kristol 1 1.86
ZP-90 48.8 49.5 46.51 40 63.99
Cera 2.33 1.47
Croda 2.44
Ca CO3 2.79 4.56
Dureza 81 84 78 86 90
Resultados: Todos funcionaron en Ia operación de ensamblado, adherencia más baja que Ia requerida para Ia retirada por torsión, pero las propiedades eran adecuadas para retirada por apalancamiento.

Claims

Reivindicaciones
1. Composición para cierres herméticos de recipientes, que comprende del 20 al 80% en peso de un caucho termoplástico que es un copolímero termoplástico lineal de 70/30 de butadieno/estireno polimerizado en solución, y del 80 al 20% en peso de un polímero termoplástico seleccionado del grupo que consiste en polipropileno, polietileno y polietileno modificado por acetato de etil-vinilo (EVA).
2. Composición de acuerdo con Ia reivindicación 1 , en Ia que el caucho termoplástico tiene un índice de fluidez de aproximadamente 5 g/10 minutos (19O0C y 5 kg) y una dureza Shore A de aproximadamente 68.
3. Composición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 -2, en Ia que el polímero termoplástico es polipropileno con un índice de fluidez de aproximadamente 14 g/10 minutos (23O0C y 2,16 kg) y una dureza Shore D de aproximadamente 30.
4. Composición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además un lubricante o un aceite hidrocarbonado.
5. Composición de acuerdo con Ia reivindicación 4, en Ia que el lubricante es una erucamida y está en una concentración de 1 a 5% en peso.
6. Composición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 4 ó 5, en Ia que el aceite hidrocarbonado es un aceite hidrocarbonado procedente del refinado del petróleo con una viscosidad de 70 cSt a 4O0C y está en una concentración de 2 a 5% en peso.
7. Composición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende aproximadamente 28% en peso de copolímero termoplástico de 70/30 de butadieno/estireno polimerizado en solución, aproximadamente 70% en peso de polímero termoplástico de polipropileno con un índice de fluidez (MFI) de 14 g / 10 minutos (23O0C y 2,16 Kg) y una dureza Shore D de 30, y aproximadamente 2% de lubricante de tipo erucamida.
8. Composición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además antioxidantes, retardantes de llama, ingredientes reactivos para proteger el cierre contra daños químicos o actínicos o compuestos que efectúen un barrido de oxígeno y eviten así Ia entrada de oxígeno al interior del recipiente.
9. Cierre hermético para recipientes que comprende un acero base y una composición para cierres herméticos de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 precedentes.
10. Cierre hermético de acuerdo con Ia reivindicación 9 que comprende de 180 a 220 mg de Ia citada composición por tapón.
11. Cierre hermético de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 9 ó 10 en el que el acero base tiene un espesor de 0,215 a 0,230 mm.
12. Cierre hermético de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11 anteriores en el que el acero base es recocido en campana o recocido continuo.
13. Cierre hermético de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12 anteriores caracterizado porque tiene un par de apertura de 4,60 a 13,82 kg-cm (4-12 libras por pulgada) y una resistencia a Ia presión interna de 6 - 12,5 bares.
14. Cierre hermético de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12 anteriores caracterizado porque es del tipo de apertura por giro (twist-off) o del tipo de apertura por apalancamiento (pry-off).
15. Botella que comprende el cierre hermético de una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 13 anteriores.
16. Botella de acuerdo con Ia reivindicación 15 caracterizada porque su boca está adaptada para retirar dicho cierre girando o apalancando al mismo.
17. Uso del cierre hermético de una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 14 anteriores en el cierre de recipientes de vidrio o plástico.
18. Procedimiento de fabricación de cierres herméticos para recipientes caracterizado porque comprende las etapas de disponer en el cierre una porción fundida de una composición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 anteriores y posteriormente darle forma por moldeo para formar Ia junta de cierre.
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