專利名稱：向涂層制品局部提供密封材料的制作方法
技術領域：
本發明涉及向經有機涂料涂覆的制品至少局部提供一層易于形變的密封材料(所謂的組合物)的方法，其包括將一層所述組合物的中間產物涂在涂層上，隨后將該制品在升高的溫度下暫時保存以從組合物的中間產物形成該組合物。
在許多工業應用中，必要的是能將這種制品與另一種制品以例如真空密封的形式互相連接。其已知例子是通常所知的為儲存食物設計的玻璃罐上的螺旋蓋。為延長這些食物的保質期，必要的是罐蓋能以氣密性和真空密封的方式密封罐子，所述的密封也能經受對罐的內容物的巴氏殺菌或消毒處理。
因為罐和罐蓋的嚙合邊緣不總是構造得能提供完全平滑的密封，所以通過易于形變的密封材料即組合物的插入層來達到絕對的密封。這種組合物的可加工的中問產物可以各種類型和化學組成從商業獲得，許多這些組合物含有基于PVC的組成。在將可加工的中間產物涂在所述制品上后，使該中間產物固化以制備其組合物。特別是用于螺旋蓋時，要求組合物的涂層對其所涂覆的制品具有好的粘合。如果所述粘合是不充分的，那么組合物層，特別當用于螺旋蓋時，將翹曲或斷開，并不再保證好的密封。
一般地，提供有組合物層的制品首先被有機涂料所涂覆。例如鋼制螺旋蓋就是這種情況。雖然鋼制罐蓋可通過涂覆金屬表層來防止腐蝕，但在許多情況下優選另外涂覆涂料。例如為保持罐的內容物的味道或允許罐蓋內側配有圖案或文字，可能需要另外涂覆涂層。發現要獲得組合物對涂層的好的粘合在許多情況下是不易解決的問題。具體的說，如果制品被基于PET(聚對苯二甲酸乙二酯)的有機涂料涂覆就是這種情況。
本發明提供對這種普遍存在的問題的解決方法。那么，針對假定為已知的方法，本發明的要點在于，制品的涂層含有聚對苯二甲酸乙二酯和該組合物選自聚氨酯類、酰胺類、其混合物和其雜聚物，和在于在涂覆組合物的中間產物之前，涂層的自由表面至少在欲涂覆中間產物的位置短暫地經過處理操作，其選自包括火焰處理的等效處理操作，其中在火焰處理的過程中涂層不熔融。
應該注意的是在許多情況下已通過在將組合物的中間產物涂在制品上時對中間產物進行特殊處理來形成組合物層。例如，所述的中間產物在已涂覆后將必須固化，例如通過熱處理從其中除去溶劑或分散劑。
驚奇地發現，使含PET聚合物的涂層另外經過建議的處理操作具有這樣的效應，即該涂層表面已獲得大幅度提高的粘合組合物的潛力。令人驚奇的是，發現特別是使用上述類型的組合物時表現出所述的提高。進行上述處理后，PVC基組合物的粘合一般未提高，甚至在許多情況下變差。
也值得注意的是本文包括由于處理操作的類型是火焰處理形式而導致出現的效果，和例如其自身溫度的升高將一般不會達到類似的效果。在一些其它熱處理中，在個別情況下一些相似的其它條件顯然受到影響，其結果是例如在通過等離子體加熱的情況下，在一些PET涂層中也觀察到有益的效果。但是，如果對涂層的自由表面進行的處理操作通過由燃燒丙烷和燃燒空氣的化學計量混合物所獲得的火焰來進行，那么根據本發明可獲得對于實際上所有常用的PET涂層都很好的效果。
應該注意的是，一般知道火焰處理和其實施條件是為了對自由表面起作用。可參考例如由英國Sherman Treaters公司出版的CliffBartley和P.B.Sherman所著的“煤氣火焰技術”。其中將火焰處理對自由表面的影響歸因于對火焰中所形成的自由基、離子、中性化合物和電子的表面的作用。顯然有可能通過變化工藝參數來獲得一組最終效果相同的物理化學處理操作。已知火焰處理用于提高表面張力。但是，證明這不是組合物的粘合的決定性因素。
在暴露于明火的情況下，有可能以各種方法進行處理操作。但是，發現優選使制品和由燃燒丙烷獲得的火焰在互相接觸的同時相對移動。在本文中應該注意的是，在許多情況下最終產品如罐蓋是由條形材料制成的，其中條形材料經過預處理后通過沖壓和進一步的機械處理被轉變成最后的形狀。例如在涂層鋼制螺旋蓋的情況下，有可能首先涂覆鋼條和使鋼條經過上述火焰處理，然后從所述鋼條沖壓半成品，然后將半成品制成螺旋蓋，最后向螺旋蓋提供環形組合物層。
如上所述，首先通過涂覆組合物的中間產物、然后使所述中間產物固化以制備合適的組合物來形成組合物層。根據本發明，所述的固化以制備組合物可通過在涂覆中間產物后將制品在200-230℃的溫度下保存至少40秒、然后將其冷卻來進行。顯然，在條形制品的情況下高度可行的選擇是通過使該條通過連續的加熱爐來進行熱處理。
盡管此新方法用于涂層制品，其基材可包括各種材料例如塑料，但本發明證明當用于含有金屬基材的制品時是特別有利的。具體的說，當金屬基材包括金屬涂層鋼片時發現合適的用途。可能的用途是具有ECC涂層(電解鉻/氧化鉻涂層)的錫片或鋼片。
以上指在制品上的涂層，但對于許多用途將優選所述涂層自身含有多層。例如，可選擇能保證對例如金屬基材的好的粘合的底層，同時可選擇對制品必須接觸的物質呈惰性的表層。例如，如果制品是食物聽桶或飲料聽桶的蓋，那么表層必須對所述食物和/或飲料呈惰性，并相似地不賦予其以任何顏色、氣味或味道。
除上述方法以外，本發明進一步涉及所獲得的涂層制品，在其上局部提供一層組合物。具體的說，本發明涉及容器蓋或罐蓋形式的涂層制品。所述容器可以是飲料罐，例如也可以是油漆聽桶或油桶。由于本發明獲得的組合物對涂層的牢固粘合，所得的涂層物品特別適于作為可擰開的蓋。好的組合物粘合效果是當將罐蓋再次擰緊或擰松時，將防止該組合物被從涂層上撕開，防止翹曲和防止其喪失保持密封功能的能力。
除作為最終產品的涂層制品的制備以外，本發明也涉及制備經有機涂料涂覆的和具有提高的對組合物層的粘合的半成品，其中組合物選自聚氨酯類、酰胺類、其混合物和其雜聚物。所制備的半成品是由材料生產者向生產成品的工廠供應的常用工業產品。
該方法的特征在于涂層含有聚對苯二甲酸二乙酯，和在于使涂層的自由表面至少在欲涂覆組合物層的位置短暫地經過處理操作，其選自包括火焰處理的等效處理操作，其中在火焰處理的過程中涂層不熔融。顯然，這種制備涂漆半成品的方法可進一步以與上述相同的方式進行，并在權利要求2、3、5、6和7中進一步詳述。
最后，本發明也涉及按照上述方法制備的涂層半成品的方法。在此方面，發現重要的是必須將所述半成品轉變成適于進一步加工成作為最終產品的涂層制品的形狀，如上述方法所解釋。
將參考以下一些實驗結果和參考顯示這些實驗結果的圖來解釋本發明。
實驗基本上以如下所述方式進行。使用首先以通常方式提供金屬ECC涂層的薄鋼片。將涂料體系涂在所述的鋼片上，其表層含有PET(聚對苯二甲酸乙二酯)。使用三種PET涂料，以符號PETⅠ、PETⅡ和PETⅢ表示。此處PET一般指含有多于70％的對苯二甲酸的酸和含有多于60％的乙二醇的醇的50-50摩爾％混合物的聚合產物。PET的共聚物可通過用對苯二甲酸與另一種酸的混合物作為酸和通過用乙二醇與另一種醇的混合物作為醇來獲得。具體的說，PETⅠ應理解為是實際上純的PET。PETⅢ指PET的共聚物，其中醇也含有二甘醇。PETⅡ是共聚物，其中醇也含有環己烷二甲醇。所用的PET材料的特性粘數I.V.為0.5-1.5。將各種組合物條涂在材料上，所述條的厚度為1毫米，寬度為12毫米，長度約為15厘米。可涂覆可從商業獲得的各種組合物，即從各種供應者獲得三種PVC類型和一種聚氨酯/酰胺類型。下文中將三種PVC類型表示為PVCⅠ、PVCⅡ和PVCⅢ。
在已涂覆組合物的中間產物后，使試樣經過這些組合物的處理所要求的熱處理。在該過程中，將該組合物干燥，并粘合于涂層上。
該熱處理在220℃的溫度下進行120秒。
組合物條對涂層基材的粘合通過常用的“180°剝離實驗”來確定。
這包括以180°的角度以1.0厘米/分鐘的速率將12毫米寬的組合物條從涂層基材上扯下。由此產生的力是“剝離強度”P.S.，以牛頓/毫米表示，其是檢測組合物和涂層之間的粘合的手段。
進行三組實驗。首先進行A組實驗(如圖)，其中將組合物條涂在未經預處理的涂層上。
然后進行B組實驗，其中將各種組合物涂在已經過火焰處理的各種PET涂層上。通過丙烷火焰進行火焰處理，使條狀的涂層鋼試樣以15米/分鐘的速度移動通過85毫米高的火焰。
在C組實驗中，在涂層已經過氣體等離子體處理之后涂覆組合物。將等離子體設定為300瓦特60秒的動力。為形成等離子體，使用60毫升/分鐘的氧氣，其入口壓力為25帕。
由附圖
可得到以下結論-在未處理的涂層的情況下，在PET涂層和組合物的各種組合之間觀察到剝離強度的很大分散。在任何情況下都未發現剝離強度P.S.＞1.2牛頓/毫米，認為此結果是不夠的。
-如果用等離子體處理，當使用PVC型組合物時剝離強度每次都不夠。在聚氨酯/酰胺組合物與各種PET涂層的各種組合之間相似地發現很大的分散，其中有一個峰，認為此處的剝離強度好(2.7牛頓/毫米)。
-在對PET涂層進行火焰處理后，證明全部PVC組合物對涂層的粘合都不夠，甚至低于未處理的涂層的情況。
-在對PET涂層進行火焰處理后，發現聚氨酯/酰胺組合物對全部PET型涂層的粘合在所有情況下都很好。強度檢測值之間的分散程度低，在3.5牛頓/毫米的水平左右。由此得到這樣的結論，即該檢測值實際上與組合物的拉伸強度相對應，和組合物與PET涂層之間的粘合作用比組合物的拉伸強度更強。
在長期實驗后，其中在形成組合物層之前將經火焰處理的材料儲存長達2個月，發現其剝離強度未降低。
然后對涂層上的全部組合物層進行殺菌實驗。為進行該實驗，將試樣在121℃的溫度下在軟化水中保存90分鐘。發現該處理不影響組合物層的質量和其對涂層的粘合。
權利要求
1．向經有機涂料涂覆的制品至少局部提供一層易于形變的密封材料(所謂的組合物)的方法，其包括將一層組合物的中間產物涂在涂層上，然后將該制品在升高的溫度下暫時保存以由組合物的中間產物形成該組合物，該方法的特征在于制品的涂層含有聚對苯二甲酸乙二酯和該組合物選自聚氨酯類、酰胺類、其混合物和其雜聚物，和在于在涂覆組合物的中間產物之前，使涂層的自由表面至少在欲涂覆中間產物的位置短暫地經過處理操作，其選自包括火焰處理的等效處理操作，其中在火焰處理的過程中涂層不熔融。
2．根據權利要求1的方法，其特征是所述的使涂層的自由表面經過處理操作通過由燃燒化學計量的丙烷/燃燒空氣的混合物而獲得的火焰來進行。
3．根據權利要求2的方法，其特征是對明火的暴露通過使制品和由丙烷燃燒獲得的火焰在互相接觸的同時相對移動來進行。
4．根據權利要求1-3之一的方法，其特征是在涂覆組合物的中間產物之后將所述制品在200-230℃的溫度下保存至少40秒，然后將其冷卻。
5．根據以上權利要求之一的方法，其特征是所述制品含有金屬基材。
6．根據以上權利要求之一的方法，其特征是金屬基材包括金屬涂層鋼片。
7．根據以上權利要求之一的方法，其特征是所述涂層由多層組成。
8．經有機涂料涂覆的、局部提供有一層組合物的、根據權利要求1-7之一的方法制備的制品，其特征是該制品是容器蓋或罐蓋的形式。
9．根據權利要求8的涂層制品，其特征是其是可擰開的蓋的形式。
10．制備經有機涂料涂覆的半成品的方法，以提高欲涂在半成品上的組合物層對半成品的粘合，該組合物選自聚氨酯類、酰胺類、其混合物和其雜聚物，該方法的特征在于該涂層含有聚對苯二甲酸乙二酯，和在于在涂覆組合物的中間產物之前，涂層的自由表面至少在欲涂覆組合物層的位置短暫地經過處理操作，其選自包括火焰處理的等效處理操作，其中在火焰處理的過程中涂層不熔融。
11．根據權利要求10的方法，其中對涂層半成品的處理按照根據權利要求2、3、5、6和7之一或多種方法進行。
12．經有機涂料涂覆的和按照根據權利要求10或11之一的方法制備的半成品，其特征是其已被轉變成適于進一步加工的形式以獲得作為根據權利要求1-7的方法之一的產品的涂層制品。
全文摘要
向經有機涂料涂覆的制品至少局部提供一層易于形變的密封材料(所謂的組合物)方法,其包括將一層組合物的中間產物涂在涂層上,然后將該制品在升高的溫度下暫時保存以由組合物的中間產物形成該組合物,該方法的特征在于制品的涂層含有聚對苯二甲酸乙二酯和該組合物選自聚氨酯類、酰胺類、其混合物和其雜聚物,和在于在涂覆組合物的中間產物之前,涂層的自由表面至少在欲涂覆該中間產物的位置短暫地經過處理操作,其選自包括火焰處理的等效處理操作,其中在火焰處理的過程中涂層不熔融。
文檔編號B05D3/08GK1299389SQ99805856
公開日2001年6月13日 申請日期1999年5月6日 優先權日1998年5月6日
發明者R·R·拜爾弗瑞, W·J·范威尼恩 申請人:克里斯塔爾公司