Композиция для покрытия рулонного и листового металла, предназначенного для изготовления консервной тары
Владельцы патента RU 2689567:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева" (РХТУ им. Д.И. Менделеева) (RU)
Изобретение относится к области химии, а именно получению лакокрасочных композиций, и может быть использовано для нанесения на рулонный и листовой металл, предназначенного для производства консервной тары. Описана композиция для покрытия рулонного и листового металла для изготовления консервной тары, включающая полиэфирную смолу, бензогуанамино-формальдегидную смолу, эпоксидсодержащую смолу, не содержащую фрагментов бисфенола А и его производных, органические растворители и функциональные добавки в следующем соотношении компонентов, мас. %: A) полиэфирная смола на основе 1,2-пропандиола, неопентилгликоля, триметилолпропана, адипиновой кислоты и ангидрида малеиновой кислоты, 75% раствор в Solventnaphta 100 и/или полиэфирная смола на основе 1,2-пропандиола, триметилолпропана, адипиновой кислоты и ангидрида фталевой кислоты 100% и/или полиэфирная смола на основе диэтиленгликоля, этиленгликоля, 1,4-бутандиола и адипиновой кислоты 100% составляет 19,0-38,0; Б) бензогуанамино-формальдегидная смола, этерифицированная н-бутанолом, 66% раствор в н-бутаноле 10,0-20,0; эпоксидная смола на основе продукта взаимодействия эпихлоргидрина с полипропиленгликолем 100% и/или продукта взаимодействия эпихлоргидрина с триметилолпропаном 100% 5,0-15,0; B) функциональная добавка, улучшающая смачивание, - полиакриловая смола, 52% раствор в метоксипропилацетате 0,005-0,01; Г) органические растворители - остальное. Технический результат: повышение эластичности, прочности при изгибе и более низкая температура сушки.
Изобретение относится к области химии, а именно получению лакокрасочных композиций, и может быть использовано для нанесения на рулонный и листовой металл.
Известна композиция для антикоррозионной зашиты консервной тары (Патент РФ №2562299), включающая эпоксидиановые смолы с молекулярной массой 3500-5000 (марки Э-05, Э-04), фенолформальдегидные смолы с молекулярной массой до 500 (марки КФЭ, ФКоФ-4, ФПФ-1), и бутанолизированный дианформальдегидный олигомер, полученный (Патент РФ №2098431, 1997), на основе дифенилолпропана и формальдегида с молекулярной массой 780, в качестве органического растворителя используют этилцеллозольв, в качестве катализатора отверждения - 25% раствор ортофосфорной кислоты в этилцеллозольве.
Недостатком данной композиции является то, что она содержит в своем составе фрагменты бисфенола А и фрагменты диглидиловогоэфира бисфенола А, которые негативно воздействуют на организм человека, приводя к развитию различных нарушений эндокринной системы и репродуктивной функции, поэтому их контакт с пищевыми продуктами нецелесообразен.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является композиция для внутреннего покрытия металлических емкостей для продуктов питания и упаковок (Патент РФ №2388776), непосредственно контактирующего с пищевыми продуктами или вкусовыми веществами, состоящее из: а) по меньшей мере, одного полиизоцианата, содержащего в среднем, две NCO-группы на молекулу, причем не менее 95% NCO-групп блокировано блокирующим средством, и б) по меньшей мере, одного полигидроксильного соединениея, содержащего в среднем, по меньшей мере, две активные к NCO-группам гидроксильные группы, представляющее собой сложный полиэфирполиол, и в) при необходимости, вспомогательных средств и добавок.
Однако, данное средство наряду с хорошими физико-механическими свойствами, содержит блокированные изоцианаты. Блокированные полиизоцианаты в процессе горячей сушки отщепляют соответствующее блокирующее средство, например, бутаноноксим или о-капролактам. Однако эти отщепляющиеся вещества могут частично оставаться в лаковом слое и мигрировать затем в пищевой заполнитель. Безопасность таких органических веществ для человека на данный момент не доказана. Кроме того, формирование покрытий на основе данного состава осуществляется при температуре 200°С, в течение 12 минут.
Технической задачей предлагаемого изобретения является создание однокомпонентной композиции, при нанесении которой на поверхность рулонного и листового металла, образует покрытие с высокими физико-механическими свойствами: эластичность, твердость, прочность при изгибе, обратном ударе, и более низкую температуру сушки.
Поставленная задача решается путем создания композиции, содержащей полиэфирную смолу, бензогуанамино-формальдегидную смолу эпоксидсодержащую смолу (не содержащую фрагментов бисфенола А и его производных), органические растворители и функциональные добавки, в качестве полиэфирной смолы, смолу на основе 1,2-пропандиола, неопентилгликоля, триметилолпропана, адипиновой кислоты и ангидрида малеиновой кислоты, 75% раствор в Solventnaphta 100 и/или смолу на основе 1,2-пропандиола, триметилолпропана, адипиновой кислоты и ангидрида фталевой кислоты, 100% и/или смолу на основе диэтиленгликоля, этиленгликоля, 1,4-бутандиола и адипиновой кислоты, 100%, в качестве бензогуанамин-формальдегидной смолы, этерифицированную н-бутанолом бензогуанамино-формальдегидную смолу, 66% раствор в н-бутаноле, эпоксидную смолу на основе продукта взаимодействия эпихлоргидрина с полипропиленгликолем, 100% и/или продукта взаимодействия эпихлоргидрина с триметилолпропаном, 100%, функциональной добавки, улучшающей смачивание - полиакриловой смолы, 52% раствор в метоксипропилацетате, и органические растворители при следующем соотношении компонентов, % масс:
В качестве полиэфирной смолы использовались: разветвленный, содержащий гидроксильные группы полиэфир на основе 1,2-пропандиола, неопентилгликоля, триметилолпропана, адипиновой кислота и ангидрида малеиновой кислоты, 75% раствор в Solventnaphta® 100, вязкостью 3700 мПас (23°С), с содержанием ОН-групп 2,7%, кислотное число ≤5 мг КОН/г, марки Desmophen Т 1775 SN фирмы Covestro (Bayer, Германия); сильно разветвленный, содержащий гидроксильные группы полиэфир на основе 1,2-пропандиола, триметилолпропан, ангидрида фталиевой кислоты и адипиновой кислоты, 100%, вязкостью 850 мПас (23°С), с содержанием ОН-групп 8,6%, кислотное число<4 мг КОН/г, марки Desmophen 800, фирмы Covestro (Bayer, Германия; линейный полиэфир, содержащий гидроксильные группы полиэфир на основе диэтиленгликоля, этиленгликоля, 1,4-бутандиола и адипиновой кислоты, 100%, вязкостью 11000 мПас (23°С), с содержанием ОН-групп 1,6%, кислотное число ≤4 мг КОН/г, марки Desmophen 1652 фирмы Covestro (Bayer, Германия).
В качестве бензогуанамин-формальдегидной смолы использовалась н-бутанолизированная смола, марки Cymel 5010, фирма Cytec Netherlands (Нидерланды).
В качестве эпоксидной смолы использовались: смола на основе эпихлоргидрина и полипропиленгликоля, марки Der 732Р, фирма Dow Chemical (Германия), и смола на основе эпихлоргидрина и триметилолпропана, марки Der 742, фирма Dow Chemical (Германия).
В качестве функциональной добавки, улучшающей смачивание, использовалась полиакриловая смола, 52% раствор в метоксипропилацетате, марки BYK 355, фирма BYK Chemie (Германия).
В качестве органических растворителей применяют бутилцеллозольв, ксилол, бутанол и другие.
Композицию для покрытия рулонного и листового металла, предназначенной для изготовления консервной тары, готовят путем тщательного смешения всех компонентов при комнатной температуре.
Полученный прозрачный лак наносили стержневым аппликатором №35 на пластинки из белой жести ЭЖК I класса по ГОСТ 13345, ММК (Магнитогорского металлургического комбината) и подвергали горячей сушке в сушильной печи с рециркуляцией воздуха. Получали пленки, толщина которых в сухом состоянии составляла 6-8 мкм.
Составы предлагаемой композиции и известной по прототипу приведены в таблице 1; свойства покрытий - в таблице 2.
Как видно из таблицы, предлагаемая композиция для покрытия рулонного и листового металла, предназначенной для изготовления консервной тары имеет более низкую температуру сушки и время нахождения в сушильной печи, что более энергоэффективно для промышленной лакировки.
Примечание:
1Прибор для испытания на ударный изгиб по Эриксену типа 471, ударный молоток 2300 г, высота падения 650 мм, указание длины трещин в мм.
2Машина для измерения глубокой вытяжки с круглой полой заготовкой по Эриксену.
3Пластинки с покрытием укладывались друг на друга лакированными сторонами друг к другу. Между пластинками с покрытием помещался черный ленточный фильтр. Штабель покрывался стальной пластиной для лучшего распределения веса и грузом 5 кг и затем выдерживался 16 часов (оставлялся на ночь) при 50°С. После хранения отмечалось любое повреждение пленки (следы отпечатков фильтровальной бумаги).
4Пропитанный метилэтилкетоном (МЭК) ватный тампон прикреплялся к молотку весом 500 г, с длинной ручки 50 см и двигался с постоянным нажимом на лаковую пленку определялось количество двойных ходов (раз туда и обратно), до наблюдения сильных повреждений или отслоения. Затем пластинки оценивали визуально на потускнение и/или отслаивание пленки. Для лучшей идентификации покрытия в местах испытаний протирали ватным тампоном, смоченным в растворе медного купороса с добавлением соляной кислоты.
5Отвержденные покрытия помещались в стерилизатор (ВК-75-01) в течение 1,5 часов при 1,2 бар/120°С и затем происходило исследование покрытий на потерю адгезии (отпаривание), потерю блеска, пятна воды, образование пузырей
Композиция для покрытия рулонного и листового металла для изготовления консервной тары, включающая полиэфирную смолу, бензогуанамино-формальдегидную смолу,
эпоксидную смолу, не содержащую фрагментов бисфенола А и его производных, органические растворители и функциональные добавки, в следующем соотношении компонентов, мас. %:
A) полиэфирная смола на основе 1,2-пропандиола, неопентилгликоля, триметилолпропана, адипиновой кислоты и ангидрида малеиновой кислоты, 75% раствор в Solventnaphta 100 и/или полиэфирная смола на основе 1,2-пропандиола, триметилолпропана, адипиновой кислоты и ангидрида фталевой кислоты 100% и/или полиэфирная смола на основе диэтиленгликоля, этиленгликоля, 1,4-бутандиола и адипиновой кислоты 100%
составляет 19,0-38,0;
Б) бензогуанамино-формальдегидная смола, этерифицированная н-бутанолом, 66% раствор в н-бутаноле 10,0-20,0;
эпоксидная смола на основе продукта взаимодействия эпихлоргидрина с полипропиленгликолем 100% и/или продукта взаимодействия эпихлоргидрина с триметилолпропаном 100% 5,0-15,0;
B) функциональная добавка, улучшающая смачивание, - полиакриловая смола, 52% раствор в метоксипропилацетате 0,005-0,01;
Г) органические растворители - остальное.
