Композиция покрытия для банок для пищевых продуктов или напитков
Банка для пищевых продуктов или напитков содержит лаковый слой и линию надреза, по меньшей мере на часть которой нанесено восстанавливающее покрытие. Композиция восстанавливающего покрытия включает акриловый латексный материал. Группа изобретений обеспечивает восстановление коррозионной стойкости металлической банки на линии надреза. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 8 табл.
Настоящее изобретение относится к композиции покрытия. В частности, настоящее изобретение относится к композиции покрытия, подходящего для нанесения на металлическую подложку, и более определенно к композиции покрытия для восстановления покрытия на металлической подложке (например, восстановление линии надреза) и к способу восстановления такой линии надреза, предусматривающему использование композиции покрытия.
Металлические емкости все чаще оснащают так называемыми легковскрываемыми крышками, благодаря которым потребитель получает доступ к содержимому емкости, надрывая ее заранее заданным образом, без необходимости использования отдельного открывающего устройства. Такие легковскрываемые крышки обычно используются в консервных банках для пищевых продуктов или напитков.
Принципиальную возможность легкого вскрывания получают уменьшением толщины металла, чтобы тем самым создать линию надреза, которая более хрупка и восприимчива к открыванию. Во время нанесения линии надреза, которое часто выполняется пробивным штампом, внешний лаковый слой надрезается и тем самым устойчивость металлической подложки к коррозии нарушается. Это особенно создает проблемы в ситуациях, когда:
i) создается напряжение в металле, и тем самым его устойчивость к коррозии ослабевает;
ii) слой белой жести (если она является подложкой) также надрезан; и/или
iii) следующий этап обработки упаковки - стерилизация, при которой наличие тепла и высокой влажности будет создавать условия для сильной коррозии;
iv) емкость находится в начале своего периода эксплуатации, который составляет минимум два года.
Коррозионная стойкость металлической подложки восстанавливается нанесением покрытия на линию надреза. Это покрытие часто наносят распылением и, в частности, процессом безвоздушного распыления.
Существующие рецептуры для восстановления, как правило, основаны на сшивке эпоксидной смолы, обычно низкой молекулярной массы, поли(амидоамин)ами. Эти композиции характеризуются высоким содержанием летучих органических соединений (VOC), низкой скоростью сшивки и ограниченным сроком годности при хранении (от нескольких часов до недели). Кроме того, поскольку эти композиции основаны на химии эпоксидных соединений, они часто содержат бисфенол А (4,4′-(пропан-2,2-диил)дифенол, также известный как ВРА) или его производные.
Таким образом, существующие композиции имеют недостатки. В частности, желательно создать покрытия с пониженным содержанием ВРА или его производных.
Также желательно создать покрытия с пониженным содержанием летучих органических соединений (VOC), по сравнению с существующими композициями.
Задачей настоящего изобретения является решение вышеуказанных и других проблем.
В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предложена композиция покрытия для восстановления заготовки банки для пищевого продукта или напитка, включающая:
акриловый латексный материал.
Подходящий акриловый латексный материал включает водную эмульсию одного или нескольких акриловых полимеров.
Подходящий акриловый латексный материал сформирован из реакционной смеси, реакционная смесь может включать один или несколько С1-С6-алкил(мет)акрилатных материалов, предпочтительно более одного С1-С6-алкил(мет)акрилатного материала. Примеры подходящих С1-С6-алкил(мет)акрилатных материалов включают метилакрилат; метил(мет)акрилат; этилакрилат; этил(мет)акрилат; пропилакрилат; пропил(мет)акрилат; бутилакрилат; бутил(мет)акрилат, С1-С6-алкил(мет)акрилат может включать одну или несколько функциональных групп, например, эпоксидную группу. Например, C1-С6-алкил(мет)акрилат может включать глицидилметакрилат.
Каждый акриловый полимер(ы) соответственно включает гомополимер или сополимер, по меньшей мере, одного С1-С6-алкил(мет)акрилатного мономера.
Если не указано иное, следует понимать, что ссылка в описании на (мет)акрилат означает, что (мет) группа не является обязательной.
Соответственно, реакционная смесь дополнительно включает αβ этиленненасыщенную карбоновую кислоту или ангидрид. Особенно подходящей αβ этиленненасыщенной карбоновой кислотой или ангидридом являются акриловая кислота или метакриловая кислота.
Реакционная смесь может дополнительно включать один или несколько этиленненасыщенных мономеров. В одном осуществлении реакционная смесь может включать арилзамещенный этиленненасыщенный мономер, такой как, например, стирол.
В одном осуществлении акриловый латексный материал включает водную дисперсию акрилового материала со структурой ядро/оболочка.
Оболочка может быть выполнена из нескольких компонентов, которые могут быть отнесены к смеси оболочки. Смесь для оболочки предпочтительно включает одну или несколько αβ этиленненасыщенных карбоновых кислот, таких как, например, метакриловая кислота. Смесь для оболочки может дополнительно включать один или несколько С1-С6-алкил(мет)акрилатов, например, метилакрилат, этилакрилат или бутилакрилат, особенно подходящим С1-С6-алкил(мет)акрилатом является этилакрилат. Смесь для оболочки может дополнительно включать один или несколько этиленненасыщенных мономеров, например, арилзамещенный этиленненасыщенный мономер, такой как, например, стирол.
Смесь для оболочки может дополнительно включать один или несколько свободно-радикальных инициаторов, в частности, инициаторов, которые растворимы в смеси мономеров, таких как вещества с пероксидными или пероксиэфирными функциональными группами. Обычные примеры подходящих свободно-радикальных инициаторов этого типа включают, трет-бутилпербензоат, трет-бутилперокси-3,5,5-триметилгексаноат, трет-бутилперокси-2-этилгексаноат, ди-трет-бутилпероксид и трет-бутилперацетат. Другие подходящие материалы включают инициаторы азо-типа, типичными примерами являются 2,2′-азобис(изобутиронитрил), 2,2′-азобис(2-метилбутиронитрил), 2,2′-азобис(2,4-диметил валеронитрила) и 2,2′-азобис(4-метокси-2,4-диметилвалеронитрил).
Соответственно, смесь для оболочки подвергают полимеризации для формирования полимерной оболочки. Полимеризацию смеси оболочки обычно проводят свободно-радикальной полимеризации в растворе в растворителе или смеси растворителей. Растворители, которые могут быть использованы в этом процессе, включают один или несколько соединений из следующих: спирты, такие как n-бутанол, пентанол или гексанол; или простые гликолевые эфиры, такие как 2-бутоксиэтанол, 1-метоксипропан-2-ол или монометиловый эфир дипропиленгликоля. Полимеризация может быть проведена при повышенной температуре. Обычно полимеризацию можно проводить в диапазоне 80-150°С. Полимеризацию можно эффективно проводить добавлением смеси оболочки в течение определенного периода времени в смеси растворителей. В одном осуществлении смесь для оболочки может быть полимеризована для формирования полимерной оболочки до контакта с компонентами смеси ядра.
Там, где смесь для оболочки включает одну или несколько αβ этиленненасыщенных карбоновых кислот, полимер оболочки будет иметь боковые функциональные группы карбоновых кислот. Он может называться полимером оболочки с функциональными группами карбоновой кислоты.
Полимер оболочки с функциональными группами карбоновой кислоты можно приводить в контакт с основанием для формирования диспергируемой в воде соли. Функциональные группы карбоновой кислоты полимера оболочки с функциональными группами карбоновой кислоты могут быть, по меньшей мере, частично нейтрализованы основанием. Обычно нейтрализованы, по меньшей мере, 10% имеющихся карбоксильных групп. В одном осуществлении по существу все имеющиеся карбоксильные группы нейтрализованы основанием. Соответственно, основание, используемое для этой нейтрализации, включает материал с функциональными аминогруппами или смесь материалов с функциональными аминогруппами. Примеры подходящих материалов с функциональными аминогруппами включают аммиак, триэтиламин, диэтиламин, триметиламин и морфолин или материалы с гидроксильными и аминогруппами, такие как этаноламин, N-метилэтаноламин и N,N-ди-метилэтаноламин.
Полимер оболочки может быть диспергирован в водной среде. Соответственно, полимер оболочки может быть диспергирован в водной среде. Таким образом может быть сформирована водная дисперсия или раствор полимера оболочки.
В другом осуществлении смесь для оболочки полимеризуют для формирования полимера оболочки дисперсионной полимеризацией в водной среде с образованием водной дисперсии или раствора полимера оболочки.
Ядро может быть сформировано из нескольких компонентов, которые могут называться смесью для ядра. Соответственно смесь для ядра включает один или несколько С1-С6-алкил(мет)акрилатов, например, один или несколько соединений из метилакрилата, этилакрилата или бутилакрилата, особенно подходящим С1-С6-алкил(мет)акрилатом является этилакрилат. Смесь для ядра может дополнительно включать C1-С6-алкил(мет)акрилат с функциональными группами. Например, С1-С6-алкил(мет)акрилат может включать эпоксидную функциональную группу, например, глицидилметакрилат; гидроксильную функциональную группу, например, любой из гидроксиэтилметакрилата или 2-гидроксиэтилакрилата; или алкилметилольную функциональную группу, например, n-бутоксиметилакриламид. Смесь для ядра может дополнительно включать один или несколько этиленненасыщенных мономеров, например, арил-замещенный этиленненасыщенный мономер, такой как, например, стирол.
Полимер, сформированный из смеси оболочки, например, в виде его водной дисперсии, может служить в качестве диспергатора для последующей полимеризации, которая может быть полимеризацией смеси α, β этиленненасыщенных мономеров, такой как смесь для ядра.
Смесь для ядра может дополнительно включать один или несколько свободно-радикальных инициаторов, особенно подходящими являются инициаторы, которые обычно растворимы в смеси мономеров, таких как вещества с перокисдными или пероксиэфирными функциональными группами. Обычные примеры свободно-радикальных инициаторов этого типа включают трет-бутилпербензоат, трет-бутилперокси-3,5,5-триметилгексаноат, трет-бутилперокси-2-этилгексаноат, ди-трет-бутилпероксид, трет-бутилперацетат. Другие подходящие растворимые в масле материалы инициаторов включают инициаторы азо-типа, например: 2,2′-азобис(изобутиронитрил), 2,2′-азобис(2-метилбутиронитрил), 2,2′-азобис(2,4-диметилвалеронитрил) и 2,2′-азобис(4-метокси-2,4-диметилвалеронитрил). Также могут быть использованы свободно-радикальные инициаторы, которые растворимы в воде, такие как, например: инициаторы азо-типа, такие как гидрат 2,2′-азобис[N-(2-карбоксиэтил)-2-метилпропионамидина], дигидрохлорид 2,2′-азобис[2-(2-имидазолин-2-ил)пропана] и дигидрохлорид 2,2′-азобис(2-метилпропионамидина). Другие примеры подходящих водорастворимых свободно-радикальных инициаторов включают такие материалы, как пероксид водорода, трет-бутилгидропероксид или смеси, такие как пероксид водорода и бензоин, или окислительно-восстановительные инициаторы, такие как смесь трет-бутигидропероксида, эриторбовой (изоаскорбиновой) кислоты и комплексов двухвалентного железа. Могут быть использованы водорастворимые персульфатные инициаторы, такие как персульфат аммония, персульфат натрия или персульфат калия.
Соответственно смесь для ядра полимеризуют предпочтительно при температуре около 30-99°С, в частности, около 50-95°С и наиболее предпочтительно около 80-90°С. Полимеризация смеси ядра может проходить в присутствии полимера, полученного полимеризацией смеси оболочки, чтобы тем самым сформировать полимер ядра/оболочки, обычно дисперсионной полимеризацией. Обычную полимеризацию можно проводить добавлением смеси ядра с контролируемой скоростью в течение определенного времени к водной дисперсии полимера оболочки. В ходе полимеризации смесь может быть смешана, например, перемешиванием и температура может в основном поддерживаться постоянной.
Другие способы полимеризации смеси ядра включают, но не ограничиваются смешиванием всех или части этиленненасыщенных веществ ядра с водной дисперсией полимера оболочки и последующим добавлением к полученной смеси остальных компонентов ядра, включая свободно-радикальный инициатор, в течение заданного периода времени. Подходящие температуры для этого типа процесса обычно составляют 50-95°С.
Для латексной композиции ядро/оболочка отношение смеси ядра (мономеров и инициатора) к смеси оболочки (мономеров и инициатора) обычно составляет около 20:80-90:10 мас. Соответственно отношение смеси ядра к смеси оболочки составляет около 60:40-80:20 мас., особенно подходящим отношением компонентов смеси ядра к смеси оболочки составляет около 70:30-75:25.
В другом осуществлении латексный материал включает водную дисперсию акрилового материала с реакционноспособными функциональными группами и стабилизированную эмульгатором или поверхностно-активным веществом.
В таком осуществлении эмульгатор может быть стабилизатором анионного, катионного или неионного типа. Обычные примеры анионных эмульгаторов включают алкилсульфаты, такие как додецилсульфат натрия или полиоксиэтиленалкилсульфат натрия или арилсульфонаты натрия, такие как додецилбензолсульфонат натрия. Другие примеры анионных эмульгаторов включают сульфосукцинаты, примеры которых включают соединения диизобутилсульфосукцинат натрия, диоктилсульфосукцинат натрия и дициклогексилсульфосукцинат натрия. Примеры неионных эмульгаторов включают этоксилаты жирных спиртов, такие как монолауриловый эфир полиэтиленгликоля или этоксилаты жирной кислоты, такие как моностеарат полиэтиленгликоля или монолаурат полиэтиленгликоля или полиэфирные блок-полимеры, такие как полиэтиленгликоль/полипропиленгликоль блок-полимеры также известные как плюроники, типичные коммерческие продукты этого типа включают Tergitol XJ, ХН или XD поставляемые Dow Chemical. Примеры катионных эмульгаторов включают соли аминов, такие как хлорид цетилтриметиламмония или бромид бензилдодецилдиметиламмония. Следует также отметить, что смеси анионных и катионных эмульгаторов являются нежелательными.
Акриловый латексный материал в соответствии с настоящим осуществлением может быть сформирован из реакционной смеси, реакционная смесь может включать один или несколько С1-С6-алкил(мет)акрилатных материалов, предпочтительно более одного С1-С6-алкил(мет)акрилатного материала. Примеры подходящих C1-С6-алкил(мет)акрилатных материалов включают метилакрилат; метил(мет)акрилат; этилакрилат; этил(мет)акрилат; пропилакрилат; пропил(мет)акрилат; бутилакрилат; бутил(мет)акрилат. С1-С6-алкил(мет)акрилаты могут включать C1-С6-алкил(мет)акрилатные функциональные группы. Например, С1-С6-алкил(мет)акрилат может включать эпоксидные функциональные группы, например, глицидилметакрилат; гидроксильные функциональные группы, например, любой из гидроксиэтилметакрилата или 2-гидроксиэтилакрилата; или метилолалкильные функциональные группы, такие как n-бутоксиметилакриламид.
В некоторых случаях реакционная смесь дополнительно включает α, β этилен-ненасыщенную карбоновую кислоту или ангидрид, предпочтительно акриловую кислоту или метакриловую кислоту.
Реакционная смесь может дополнительно включать один или несколько этиленненасыщенных мономер(ов). В одном осуществления реакционная смесь может включать арилзамещенный этиленненасыщенный мономер, такой как стирол.
Реакционная смесь α, β-этиленненасыщенных соединений может быть полимеризована для формирования акрилового латекса с использованием свободно-радикальных инициаторов. Водорастворимые свободно-радикальные инициаторы обычно используются в стабилизированных эмульгатором латексных композициях в качестве одного или нескольких свободнорадикальных инициаторов полимеризации. Примеры этого типа инициатора включают инициаторы азо-типа, такие как гидрат 2,2′-азобис[N-(2-карбоксиэтил)-2-метилпропионамидина]; дигидрохлорид 2,2′-азобис[2-(2-имидазолин-2-ил)пропана] и дигидрохлорид 2,2′-азобис(2-метилпропионамидина). Другие примеры водорастворимых свободно-радикальных инициаторов включают такие материалы, как пероксид водорода, или смеси, такие как такие как пероксид водорода и бензоин, или окислительно-восстановительные инициаторы, такие как смесь трет-бутигидропероксида, эриторбовой кислоты и комплексов двухвалентного железа. Могут быть использованы водорастворимые персульфатные инициаторы, такие как персульфат аммония, персульфат натрия или персульфат калия
В некоторых осуществлениях полимеризации могут быть использованы инициаторы, которые растворимы в смеси мономеров или так называемые маслорастворимые инициаторы, например, соединения с пероксидными или пероксиэфирными функциональными группами. Типичные примеры свободно-радикальных инициаторов этого типа включают трет-бутилпербензоат, трет-бутилперокси-3,5,5-триметилгексаноат, трет-бутилперокси-2-этилгексаноат, дитрет-бутилпероксид, трет-бутилперацетат. Другие маслорастворимые материалы инициатора включают инициаторы азо-типа, типичными примерами являются 2,2′-азобис(изобутиронитрил); 2,2′-азобис(2-метилбутиронитрил); 2,2′-азобис(2,4-диметилвалеронитрил) и 2,2′-азобис(4-метокси-2,4-диметил валеронитрил). Полимеризация может быть проведена при температурах около 30-99°С, предпочтительно 50-95°С и наиболее предпочтительно 75-90°С. Температура, как правило, поддерживается постоянной в течение всего процесса полимеризации.
Процесс формирования стабилизированного эмульгатором латексного полимера может быть проведен несколькими способами. Во всех случаях эмульгатор смешивают с водой, и смесь нагревают до температуры полимеризации, в качестве первой части этого процесса. В некоторых процессах способа всех мономерные компоненты можно смешивать с водой и эмульгатором в начале процесса и затем после достижения заданной температуры, материалы инициатора могут быть добавлены к реакционной смеси непрерывно или порциями в течение определенного периода времени. Альтернативный процесс состоит в добавлении смеси всех мономеров и инициатора к смеси эмульгатора и воды в течение определенного периода времени с постоянной скоростью. Другие альтернативные процессы используют комбинацию этих способов, так как часть смеси мономера или инициатора (или обоих) добавляют к смеси эмульгатора и воды в начале полимеризации. Остальную смесь мономера и инициатор затем добавляют к реакционной смеси в течение определенного периода времени при сохранении предварительно заданной температуры. Используют соответствующий процесс способа, который обеспечивает стабильный латексный материал с искомыми характеристиками из выбранных компонентов реакции.
Термин полимер, используемый в описании, относится к гомополимеру или сополимеру, если не указано иное. Кроме того, термин сополимер относится к полимеру, сформированному из двух или нескольких различных мономеров. Например, термин сополимер, используемый в описании, относится к полимеру, который может быть сформирован из 2, 3, 4, 5 или большего числа различных мономеров.
Композиция покрытия применяется в качестве покрытия для восстановления деталей емкостей для пищевых продуктов или напитков. Наиболее предпочтительно она используется в качестве покрытия для восстановления полностью удаляемой легковскрываемой крышки консервных банок. Эту деталь крышки восстанавливают нанесением покрытия после изготовления емкости, как правило, безвоздушным распылением материала на внешнюю линию надреза. Другие применения в качестве покрытия для восстановления включают нанесение на швы покрытия и сварные швы, например, боковые швы, на которые покрытие может быть нанесено распылением (безвоздушным или пневматическим) или валиком. Покрытие для восстановления может также включать защиту уязвимых участков, где возможна коррозия из-за повреждения, эти участки включают фланцы, обод и нижнюю кромку, где покрытие может быть нанесено распылением, валиком, обливом или окунанием.
В некоторых осуществлениях композиции покрытий настоящего изобретения могут быть по существу свободными, могут быть в основном свободными и/или могут быть полностью свободными от бисфенола А и его производных или остатков, включая бисфенол А ("ВРА") и диглицидилового эфира бисфенола A ("BADGE"). Такие композиции покрытия иногда называют как "без использования ВРА", потому что ВРА, включая его производные или остатки, которые преднамеренно не добавляют, но он может присутствовать в следовых количествах из-за примесей или неизбежного загрязнения из окружающей среды. Композиции покрытия также может быть в основном свободными и могут быть по существу свободными и/или могут быть полностью свободными от бисфенола F и его производных или остатков, включая бисфенол F и диглицидиловый эфир бисфенола F ("BFDGE"). Термин "в основном свободный" в соответствии с использованием в данном контексте означает композиции покрытия, содержащие менее 1000 частей на миллион (ppm), "по существу свободный" означает менее 100 частей на миллион и "полностью свободен" означает менее 20 частей на миллиард (ppb) любого из вышеуказанных соединений, их производных или остатков.
Композиция покрытия может дополнительно включать один или несколько смачивающих агентов, таких как, например, несиликоновый смачивающий агент.
Композиция покрытия может дополнительно включать один или несколько пеногасителей, такие как, например, силиконовый пеногаситель.
Композиция покрытия может дополнительно включать другие добавки, такие как, например, один или несколько спиртовых компонентов, один или несколько эфирных компонентов и т.д. В одном осуществлении композиция покрытия может дополнительно включать бутилгликоль.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения предложена банка для пищевых продуктов или напитков, включающая поверхность, имеющую покрытие, по меньшей мере, на ее части, причем покрытие сформировано из композиции покрытия согласно первому аспекту.
В частности, второй аспект настоящего изобретения предлагает соответственно банку для пищевого продукта или напитка, имеющую одну или несколько линий надреза с покрытием, по меньшей мере, на части или на каждой линии надреза, причем покрытие сформировано из композиции покрытия первого аспекта.
В соответствии с третьим аспектом настоящего изобретения предложен способ восстановления банки для пищевых продуктов или напитков, который включает нанесение на часть банки для пищевых продуктов или напитков покрытия из композиции покрытия в соответствии с первым аспектом.
Применение композиции покрытия в соответствии с первым аспектом для восстановления банки для пищевого продукта или напитка нанесением покрытия на части банки для пищевого продукта или напитка композицией покрытия в соответствии с первым аспектом.
Авторами настоящего изобретения неожиданно было установлено, что композиция покрытия настоящего изобретения обеспечивает абсолютно прозрачное покрытие без заметного пожелтения покрытия. Это свойство дает преимущество, заключающееся в том, что покрытие, сформированное из композиция покрытия, которую используют для восстановления линии надреза, по существу не видно конечному потребителю. Таким образом, согласно дополнительному аспекту настоящего изобретения предложено применение композиции покрытия согласно первому аспекту для снижения пожелтения.
Все признаки, содержащиеся в заявке, могут быть объединены с любым из вышеуказанных аспектов и в любой комбинации.
Для лучшего понимания настоящего изобретения и иллюстрации того, как могут быть выполнены его осуществления, посредством примеров будут представлены следующие экспериментальные данные.
Примеры
Следующие примеры предназначены для иллюстрации изобретения и не должны быть истолкованы как ограничивающие изобретение каким-либо образом.
Примеры полимера
Латексные эмульсии ядро/оболочка формируют следующим образом.
Пример 1 полимера оболочки
Компоненты этого примера полимера оболочки представлены в таблице 1 ниже.
| Таблица 1 | ||
| № | Компонент | Части (мас.) |
| 1 | Монометиловый эфир пропиленгликоля | 6,00 |
| 2 | Бутилгликоль | 11,88 |
| 3 | Trigonox 42S* | 0,50 |
| 4 | Бутилгликоль | 3,00 |
| 5 | Метакриловая кислота | 11,25 |
| 6 | Этилакрилат | 6,25 |
| 7 | Стирол | 7,50 |
| 8 | Бутилгликоль | 1,00 |
| 9 | Trigonox 42S* | 0,25 |
| 10 | Бутилгликоль | 1,50 |
| 11 | Бутилгликоль | 0,50 |
| 12 | Деионизированная вода | 5,83 |
| 13 | Диметилэтаноламин* * | 5,83 |
| 14 | Деионизированная вода | 38,73 |
| * = Трет-бутилперокси-3,5,5-триметилгексаноат | ||
| ** = Амин используется для нейтрализации полимера |
Осуществление способа
Полимеризацию проводят с использованием реакционного сосуда, снабженного средствами нагрева, охлаждения, мешалкой и обратным холодильником. Используют продувку азотом реактора для создания инертной атмосферы, в сосуде проводят перемешивание для смешивания и добавления мономеров (емкость с мономером) и свободно-радикальных инициаторов (емкость с инициатором), доступных и связанных с реакционным сосудом с помощью насосов, которые могут быть использованы для контроля скорости добавления. Компоненты 1 и 2 добавляют в реакционный сосуд и нагревают до 140°С. В ходе нагрева сосуда до температуры компоненты 3 и 4 смешивают в емкости инициатора и компоненты 5, 6 и 7 смешивают в емкости мономера. При поддержании температуры содержимого реактора 139-140°С содержимое емкости инициатора и емкости мономера одновременно добавляют в реактор с постоянной скоростью в течение 150 минут. После завершения добавления содержимое реактора выдерживают при 139-140°С затем компонент 8 добавляют в реактор из емкости мономера в качестве промывки линии. Компоненты 9 и 10 добавляют в емкость инициатора. После выдерживания содержимого реактора при 139-140°С в течение 30 минут 50% содержимого емкости инициатора (№№9 и 10) добавляют как можно быстрее в реактор и температуру реактора 139-140°С выдерживают еще в течение 30 минут. Затем добавляют остаток содержимого емкости инициатора и компонент 11 добавляют в реактор через емкость инициатора в качестве промывки линии. Содержимое реактора затем выдерживают при 139-140°С в течение еще 90 мин. Содержимое реактора затем охлаждают до 98°С, компоненты 12 и 13 смешивают и смесь осторожно добавляют в реактор в течение 15 минут. После тщательного перемешивания содержимого реактора добавляют компонент 14, чтобы получить материал в виде полупрозрачного или слегка мутного раствора, который охлаждают до 25°С и который готов для использования после фильтрации в последующей полимеризации.
Полимер, полученный вышеприведенным примером, имеет следующие характеристики:
содержание твердого вещества 28,9% (180°С, 30 минут 0,5 г),
вязкость 504 сантипуаз (вискозиметр Brookfield DVII pro, скорость вращения шпинделя 3,50 об/мин при 25°С),
кислотное число 69,6 (мг КОН/г всего образца).
Этот полимер оболочки, также иногда называемый мылом, может быть использован в различных латексных системах ядро/оболочка. Один из примеров подробно описан в таблице 2.
Пример 1 латекса
| Таблица 2 | ||
| № | Компонент | Части (мас.) |
| 1 | Пример полимера оболочки 11 | 25,38 |
| 2 | Деионизированная вода | 55,02 |
| 3 | Стирол | 6,80 |
| 4 | Этилакрилат | 9,54 |
| 5 | Глицидилметакрилат | 1,32 |
| 6 | Trigonox 212 | 0,18 |
| 7 | Деионизированная вода | 1,68 |
| 8 | Trigonox 212 | 0,04 |
| 9 | Trigonox 212 | 0,04 |
| 1 = мыло формируется из компонентов реакции вышеуказанной таблицы 1, | ||
| 2 = радикальный инициатор=трет-бутилперокси-2-этилгексаноат |
Осуществление способа
Компоненты 1 и 2 помещают в реакционный сосуд, снабженный средствами нагрева, охлаждения, перемешивания и простым обратным холодильником. Сосуд также снабжен средствами продувки азотом для поддержания инертной атмосферы и также связан с дополнительными емкостями с перемешиванием, которые могут быть использованы для добавления αβ ненасыщенных мономеров и инициатора. Смесь в реакционном сосуде нагревают до 85°С и выдерживают при этой температуре. Компоненты 3-6 смешивают в дополнительной емкости с мешалкой и затем добавляют в сосуд в течение 2 часов, поддерживая температуру содержимого сосуда 85°С. После завершения добавления компонент 7 добавляют в сосуд через дополнительную емкость с мешалкой в качестве промывки линии. Сосуд выдерживают при 85°С в течение 30 минут и затем добавляют компонент 8. Сосуд выдерживают при температуре в течение еще 1 часа до добавления компонента 9 и сосуд выдерживают при 85°С в течение еще 2 часов. Наконец, содержимое сосуда охлаждают до 40°С и извлекают фильтрацией до начала использования данного материала латекс примера 1 при получении покрытий.
Характеристики латекса, полученного в примере 1, определены следующим образом:
Содержание твердого вещества 25,4% (110°С, 60 минут 0,5 г),
Вязкость 15 секунд (Ford 4 cup @ 25°C),
Размер частиц 167,4 нанометра (среднее значение Z, определенное с разбавленной пробой с использованием прибора Malvem Zetasizer Nano ZS).
Латекс, полученный в этом процессе, является примером латексной дисперсии ядро/ оболочка, с отношением компонентов ядра к компонентам оболочки 73,3/26,7% мас.
Примеры покрытий
Примеры покрытий 1 и 2 формируют из компонентов, перечисленных в таблице 3 ниже.
| Таблица 3 | ||
| Компоненты | Пример покрытия 1 | Пример покрытия 2 |
| АС-253811 | 75,9 | |
| Латекс примера 12 | 91 | |
| Деионизированная вода | 21,8 | 6,9 |
| Дополнительный раствор 1 | 1,6 | 1,6 |
| Дополнительный раствор 2 | 0.4 | 0,4 |
| Дополнительный раствор 3 | 0,3 | 0,3 |
| 1 = Водный, ядро-оболочка, токодиспергированный сополимер, самосшивающаяся акриловая дисперсия, коммерчески поставляемая Alberdingk Boley GMBH, Krefeld Germany | ||
| 2 = Латекс ядро оболочка, полученный как описано выше |
Дополнительные растворы приготавливают, как описано ниже в таблице 4:
| Таблица 4 | |||
| Дополнительный раствор 1 | Дополнительный раствор 2 | Дополнительный раствор 3 | |
| Byk-3816 | 25 | ||
| Byk-0287 | 50 | ||
| Tinopal NFW liq8 | 10 | ||
| Деионизированная вода | 50 | 90 | |
| Бутилгликоль | 75 | ||
| 6 = Несиликоновый смачивающий, коммерчески поставляемый BYK-Chemie GmbH, Wesel, Germany | |||
| 7 = Силиконовый антивспениватель, коммерчески поставляемый BYK-Chemie GmbH, Wesel, Germany | |||
| 8 = Tinopal NFW Liq, коммерчески поставляемый BASF SE, Ludwigshafen, Germany |
Каждый дополнительный раствор готовят добавлением компонентов в порядке, представленном в таблице 4, в сосуд при перемешивании высокоскоростным смесителем при 25°С. Смешивание продолжают в течение 10 минут после завершения добавления компонентов.
Каждый из примеров покрытий готовят добавлением компонентов в порядке, представленном в таблице 4, в сосуд при перемешивании высокоскоростным смесителем при 25°С. Смешивание продолжают в течение 10 минут после завершения добавления компонентов.
После смешивания каждое покрытие готово к использованию.
Нанесение и сушка покрытия
Покрытия вышеописанных примеров наносят на полностью удаляемые легкооткрываемые крышки из белой жести. Используемые крышки покрывают прозрачным или золотистым или белым лаком с печатной маркировкой или используют крышки без покрытия для восстановления.
Покрытия наносят безвоздушным распылением полосой 5-25 мм шириной по линии надреза на легковскрываемой крышке.
После нанесения покрытий легковскрываемые крышки сушат в течение одной минуты в вентилируемой печи при температуре 100-175°С, как описано в таблице 4 ниже. Процесс сушки приводил к образованию отвержденной пленки покрытия на крышке, которое тестировали, как подробно указано ниже, чтобы продемонстрировать эффективность защитного покрытия, нанесенного на линию надреза как восстанавливающий слой.
Детали способов испытания покрытий
Характеристики покрытия оцениваются с помощью испытания на пузырьки, коррозию, помутнение, адгезию и пожелтение. Детали проведения и оценки этих испытаний приведены ниже.
Пузырьки
После нанесения и отверждения оценивается образование пузырьков. Это делают изучением линии надреза в микроскоп, обращая внимание, в частности, на пузырьки и дефекты, которые включены в пленку или в покрытие. Оценивают баллами от 0 до 5. Балл 0 соответствует отсутствию пузырьков, замеченных вдоль линии надреза, и балл 5 соответствует присутствию пузырьков на всей линии надреза.
Коррозия
Коррозионные характеристики оценивается после погружения крышки в подкисленный раствор сульфата меди в течение 5 минут при комнатной температуре.
Состав подкисленного сульфата меди, в частях, мас.:
| Сульфат меди (гекса-гидрат) | 200 |
| Хлорид натрия | 15 |
| Концентрированная хлористоводородная кислота | 2 |
| Вода | 1000 |
Оценивают баллами от 0 до 5. Оценка 0 соответствует отсутствию коррозии на линии надреза без осаждения меди из раствора. Оценка 5 соответствует полностью прокорродировавшей линии надреза, которая полностью отмечена осадком меди.
Помутнение
Для оценки стойкости крышки с покрытием стерилизуют в автоклаве в течение 1 часа при 130°С в воде и пленку контролируют. Возможны некоторые явления: потеря адгезии, коррозия и помутнение. Помутнение представляет собой белое окрашивание пленки, вызванное проникновением и захватом воды.
При оценке примеров покрытий в таблице 5, представленной ниже, оценки помутнения соответствуют стерилизации в жидкой фазе (полностью погруженного в раствор) и паровой фазе в воде в течение 1 часа при 130°С.
При оценке примеров покрытий в таблице 6, представленной ниже, оценки помутнения соответствуют стерилизации в жидкой фазе (полностью погруженного в раствор) в воде с 1% арилсульфосукцината в качестве моющего средства в течение 1 часа при 130°С.
В промышленном процессе обработки или стерилизации банок, содержащих различные продукты питания, часто используется вода, которую обрабатывают моющими средствами, такими как арилсульфосукцината. В некоторых случаях в промышленном процессе также может использоваться 1% раствор Teepol в воде. Таким образом, этот тест имеет прямое отношение к промышленному использованию оцениваемых покрытий.
После стерилизации внешний вид пленки оценивается от 0 до 5. Оценка 0 соответствует идеальному внешнему виду пленки без заметных повреждений. Оценка 5 соответствует полному повреждению пленки по всей линии надреза.
Адгезия
Также проверяется адгезия пленки после стерилизации в воде или в воде плюс 1% Teepol в течение 1 часа при 130°С. Покрытие штрихуют и проверяют на удаление с использованием ленты (тип ленты 3М 610). Оценка 0 соответствует хорошей адгезии без удаления покрытия и оценка 5 соответствует полной потере, что видно по полному удалению покрытия лентой.
Пожелтение
Чтобы проверить пожелтение, покрытия наносят на крышки, которые покрыты белой эмалью и стерилизованы в воде или в воде плюс 1% Teepol в течение 1 часа при 130°С. Оценка 0 соответствует отсутствию пожелтения и оценка 5 высокому уровню пожелтения.
Результаты испытания примеров покрытий
Готовят стандартные продукты и примеры покрытия, нанесенные и высушенные, как описано в предшествующем описании. Затем приготовленные крышки испытывают не позднее чем через 3 часа после завершения процесса сушки. Результаты испытания и оценки крышек представлены в таблицах 5, 6, 7 и 8, ниже.
| Таблица 5. | ||
| Результаты испытания на пожелтение в воде | ||
| Температура отверждения пленки | Пожелтение | |
| Стандарт PPG (эпоксидный продукт на основе органических растворителей)1 | 125°С | 1 |
| 150°С | 1 | |
| 175°С | 2 | |
| Пример покрытия 1 | 125°С | 0 |
| 150°С | 0 | |
| 175°С | 0 |
| Пример покрытия 2 | 125°С | 0 |
| 150°С | 0 | |
| 175°С | 0 | |
| 1 = PPG 2982-803/A+PPG 2982-804/А смесь 1:1 |
Как показано в таблице 6, характеристики продукта являются превосходными. Таким образом, как показано в таблице 6, покрытие примера 2 согласно изобретению работает очень хорошо и с улучшенным пожелтением по сравнению с примером сравнения.
Во всех примерах в соответствии с изобретением пленка является прозрачной и бесцветной, что указывает на оценку 0 в испытании на пожелтение, в то время как стандарт слегка желтоватый, что указывает на оценку 1 и 2 в испытании на пожелтение, делая восстановление в некоторой степени заметным. Следовательно, покрытия изобретения предлагают другое искомое преимущество по сравнению с существующим коммерческим стандартным продуктом, особенно там, где крышки предварительно покрывают белым покрытием или бесцветным лаком.
Кроме того, покрытия согласно изобретению свободны от ВРА, что обеспечивает особенное преимущество.
| Таблица 7. | ||
| Испытание на пожелтение в Teepol | ||
| Температура отверждения пленки | Пожелтение | |
| Стандарт PPG (эпоксидный продукт на основе органических растворителей)1 | 125°С | 1 |
| 150°С | 1 | |
| 175°С | 2 | |
| Пример покрытия 1 | 125°С | 0 |
| 150°С | 0 | |
| 175°С | 0 | |
| Пример покрытия 2 | 125°С | 0 |
| 150°С | 0 | |
| 175°С | 0 |
Таблицы 7 и 8 описывают результаты после стерилизации в воде плюс 1% Teepol (моющее средство, додецилбензолсульфонат натрия) в течение 1 часа при 130°С.
Можно видеть, что результаты в плане пожелтения улучшены в покрытиях в соответствии с изобретением. Кроме того, как показано в таблице 8, характеристики покрытия гораздо лучше по сравнению со стандартом во всех других областях. Таким образом, в целом из вышеприведенных примеров можно видеть, что композиция покрытия, приготовленная в соответствии с настоящим изобретением, обладает очень хорошими характеристиками и с улучшением относительно пожелтения. Кроме того, как обсуждалось выше, покрытия согласно изобретению не содержат ВРА, что является особенно предпочтительным.
Кроме того, покрытие согласно настоящему изобретению обеспечивает покрытие на водной основе с более низким содержанием летучих органических соединений (VOC), которое не должно храниться (или выдерживаться) для получения требуемых защитных характеристик и с меньшим пожелтением по сравнению с существующим стандартным коммерческим продуктом. Кроме того, из представленных примеров видно, что также как и для существующего коммерческого стандартного продукта, композиция покрытия, приготовленная в соответствии с настоящим изобретением, обеспечивает покрытие, которое может быть нанесено безвоздушным распылителем и обеспечивает достаточную защиту от коррозии открытого металла линии надреза, на которую было нанесено покрытие для восстановления.
Заявитель обратил внимание на все работы и документы, которые были выполнены параллельно или раньше, чем это описание изобретения, и раскрытия которых были открыты для всеобщего ознакомления, и содержание всех таких работ и документов включено в настоящий документ посредством ссылки.
Все признаки, раскрытые в данном описании (включая прилагаемую формулу изобретения, реферат и чертежи), и/или все стадии любого раскрытого способа или процесса, могут быть объединены в любом сочетании, за исключением комбинаций, где, по меньшей мере, некоторые из таких признаков и/или стадий являются взаимоисключающими
Каждый признак, раскрытый в этом описании (включая прилагаемую формулу изобретения, реферат и чертежи), может быть заменен альтернативными признаками, используемыми в тех же, эквивалентных или аналогичных целях, если явно не указано иное. Таким образом, если специально не указано иное, каждый раскрытый признак является только одним примером из общей серии эквивалентных или сходных признаков.
Изобретение не ограничено деталями вышеприведенного осуществлениями). Изобретение распространяется на любой новый признак или любую новую комбинацию признаков, раскрытых в данном описании (включая прилагаемую формулу изобретения, реферат и чертежи), или на любые новые или любую новую комбинацию стадий любого способа или процесса, раскрытых таким образом.
1. Банка для пищевых продуктов или напитков, содержащая лаковый слой и линию надреза, по меньшей мере на часть которой нанесено восстанавливающее покрытие, причем композиция восстанавливающего покрытия включает акриловый латексный материал.
2. Банка по п. 1, у которой акриловый латексный материал включает водную эмульсию одного или нескольких акриловых полимеров.
3. Банка по п. 1, у которой акриловый латексный материал включает водную дисперсию акрилового материала структуры ядро/оболочка.
4. Банка по п. 3, у которой ядро дисперсии образовано из смеси для ядра и оболочка дисперсии образована из смеси для оболочки, причем отношение смеси для ядра (мономеры и инициатор) к смеси для оболочки (мономеры и инициатор) составляет от 20:80 до 90:10 масс.
5. Банка по п. 4, у которой латексный материал включает водную дисперсию акрилового материала с реакционно-способными функциональными группами и стабилизированную эмульгатором или поверхностно-активным веществом.
6. Банка по п. 1, у которой композиция покрытия по существу не содержит бисфенола А и его производных или остатков.
7. Способ восстановления покрытия на линии надреза на банке для пищевых продуктов или напитков, который включает нанесение на линию надреза банки для пищевых продуктов или напитков композиции восстанавливающего покрытия, включающей акриловый латексный материал.
8. Способ по п. 7, в котором композиция покрытия по существу не содержит бисфенола А и его производных или остатков.
