Способ получения пластикового полотна для покрытия металлической подложки, ламинированный материал, включающий такое пластиковое полотно, и полученный из него продукт или компонент
Изобретение относится к технологии получения пластикового полотна для покрытия металлической подложки, в котором используемым пластиком является полиэфир. В соответствии с изобретением пластиковое полотно получают экструдированием смеси различных полиэфиров. Изобретение также относится к ламинированному материалу, содержащему металлическую подложку и пластиковый слой, при этом пластиковый слой включает адгезивный слой, который по существу состоит из пластикового полотна, полученного способом по изобретению. Изобретение также относится к продуктам, полученным из такого ламинированного материала, в частности к завинчивающимся крышкам, кронен-пробкам, легко открываемым концам. Из указанного ламинированного материала получают компоненты, в которых поверх пластикового слоя ламинированного материала нанесено поливинилхлоридсодержащее вещество. Изобретение обеспечивает прочное сцепление полиэфира с металлом даже после деформации металла и мокрой термообработки. 7 с. и 21 з.п.ф-лы, 3 табл.
Изобретение относится к способу получения пластикового полотна для покрытия металлической подложки, в котором используемым пластиком является полиэфир. Изобретение относится к ламинированному материалу, включающему такое пластиковое полотно, и к продукту или компоненту, полученному с использованием такого ламинированного материала.
В силу разных причин для металла часто желательно покрытие его дополнительным слоем в виде металлического или органического покрытия. Этот слой может служить для защиты металла или в декоративных целях, в зависимости от его последующего использования. Для упаковочной стали обычно используют такую комбинацию металлического и органического слоев покрытия, чтобы имеющий покрытие материал в его конечном применении хорошо защищал упакованные продукты, не корродировал и сохранял качество упакованных продуктов.Используемый металлический покрывающий слой часто представляет собой олово или хром, покрытый сверху оксидом хрома, или комбинацию этих двух слоев. В изобретении, описанном ниже, были достигнуты хорошие результаты при получении упаковочной стали, имеющей тонкий слой хрома и оксида хрома (ECCS), но изобретение не ограничивается использованием только такого типа упаковочной стали.В качестве органического слоя покрытия часто используют лаки. Примером являются эпоксидные и эпоксифенольные лаки, полиэфирные лаки и органозольные лаки или комбинация этих лаков. Иногда при использовании таких лаков возникают проблемы в конечном изделии, такие как коррозия, выделение из лака нежелательных веществ в упакованные продукты или нежелательная эмиссия растворителей.В этом отношении лучшие результаты получают при использовании упаковочной стали, имеющей слой покрытия из пластикового полотна. Примеры пластиков, которые можно использовать для таких целей, включают полипропилен, полиэтилен, полиамид и полиэфир. Пластиковое полотно можно наносить, получая его отдельным способом, свертывая его в рулоны и затем раскручивая по направлению нанесения покрытия, при этом оно прилипает к металлу под действием тепла и давления. Также можно получать тонкий расплавленный слой пластика по линии покрытия путем экструзии, который наносят на металл в расплавленном или отвержденном состоянии.В ЕР 0685509 А1 описана прозрачная полиэфирная пленка для ламинирования, в качестве покрытия, металлической банки. Эта полиэфирная пленка образована из полиэфирной композиции, содержащей смесь из двух полиэфиров. Один из полиэфиров, образующих композицию, является полиэтилентерефталатом, содержащим этилентерефталат в качестве основного мономерного звена, а другой из них является полибутилентерефталатом, содержащим бутилентерефталат в качестве основного мономерного звена.Недостатком использования в качестве слоя покрытия пластикового полотна, такого как полотно, полученное из ПЭТ (полиэтилентерефталат), является то, что трудно получить удовлетворительную адгезию полотна к упаковочной стали, так как существует возможность деформации металла, на который нанесено покрытие, без отслоения или разрыва слоя покрытия при (мокрой) термической обработке материала, на который нанесено покрытие.Другим недостатком является трудность нанесения дополнительного слоя на слой покрытия так, чтобы получить достаточно прочное сцепление со слоями покрытий из пластика, которые использовали ранее. Дополнительный слой представляет собой, например, содержащее ПВХ (поливинилхлорид) уплотнительное соединение, которое обычно используют для герметичного уплотнения завинчивающихся пробок стеклянных сосудов.Еще одним недостатком является то, что большинство полиэфиров кристаллизуется под действием нагрева. В производственном процессе часто требуется термообработка, например, для отверждения печатной надписи или состава. В ходе этого процесса многие полиэфиры претерпевают кристаллизацию, что в случае прозрачных покровных слоев приводит к нежелательному обесцвечиванию, при этом цвет слоя становится мутным и белесым.Задачей настоящего изобретения является создание способа получения пластикового полотна для покрытия металлического субстрата, обеспечивающего прочное сцепление полиэфира с металлом даже после деформации металла вместе со слоем покрытия и (мокрой) термообработки.Другой задачей изобретения является создание соответствующего способа, в котором полиэфир имеет хорошую адгезию к ПВХ-содержащему веществу, которое наносят на него.Еще одной задачей является создание соответствующего способа, приводящего к получению слоя пластика, сохраняющего высокую прозрачность при термообработке.И еще одной задачей изобретения является использование такого способа для получения ламинированных материалов, продуктов и компонентов, соответствующих одной или более из вышеуказанных задач.В соответствии с первым объектом настоящего изобретения одна или более из этих задач достигается посредством способа такого типа, какой описан во вводной части, в котором пластиковое полотно получают путем экструдирования смеси различных полиэфиров.Было обнаружено, что если составляющие компоненты полиэфиров выбраны правильно и выбран подходящий способ получения, то это решает проблемы адгезии покрытия к стали после деформации и использования, обесцвечивания слоя покрытия при термообработке и адгезии к ПВХ-содержащим веществам.Предпочтительно способ является таким, в котором используемые полиэфиры представляют собой сополимеры сложных эфиров. При помощи таких сополимеров сложных эфиров легко манипулировать свойствами полиэфирного слоя.Предпочтительно используют сополимеры сложных эфиров на основе терефталевой кислоты. Это является стандартным типом сополимера сложных эфиров. Более предпочтительно, когда используют сополимеры сложных эфиров, образованные на основе ПЭТ. Такие сополимеры являются легко доступными.В соответствии с преимущественным способом используемая смесь представляет собой смесь кристаллизуемого полиэфира и некристаллизуемого полиэфира. Путем изменения соотношения кристаллизуемого полиэфира и некристаллизуемого полиэфира можно подгонять свойства так, чтобы, например, получать хорошую адгезию к упаковочной стали или с содержащим ПВХ соединением или хорошую стойкость к термообработке.Предпочтительно используют такой способ, в котором используемый некристаллизуемый полиэфир представляет собой сополимер сложных эфиров, содержащий СГДМ (1,4-циклогександиметанол). Такой полиэфир, содержащий СГДМ, является особенно подходящим для манипулирования свойствами полиэфирного слоя.Предпочтительно СГДМ-модифицированный сополимер сложных эфиров получают путем взаимодействия смеси терефталевой кислоты, этиленгликоля (этандиола) и СГДМ.Альтернативно используют способ, в котором используемый некристаллизуемый полиэфир представляет собой сополимер ПЭТ/полиэтиленнафталат (ПЭН), который получают из смеси терефталевой кислоты, нафталиндикарбоновой кислоты и этиленгликоля (этандиола). Другие некристаллизуемые полиэфиры также могут быть подходящими для получения описанных эффектов.Предпочтительно используемая смесь имеет некристаллизуемую фракцию более 6 маc.%. Если это процентное содержание меньше, во многих случаях адгезия является недостаточной, когда пластиковая прослойка впоследствии подвергается термообработке и/или происходит ее существенная деформация.Предпочтительно используемая смесь имеет некристаллизуемую фракцию менее 90 маc.%. Чрезмерно высокое процентное содержание некристаллизуемого полимера в некоторых случаях приводит к нежелательной деформации пластикового полотна на металлическом субстрате, что приводит к сморщиванию, так что ламинат нельзя использовать в качестве субстрата для, например, закручивающихся крышек, на которые нанесена надпись термоотверждаемыми чернилами.Предпочтительно используемая смесь имеет некристаллизуемую фракцию, составляющую около 25 мас.%. или больше. При этом получают хорошую адгезию с содержащим ПВХ соединением.Предпочтительно используемая смесь имеет некристаллизуемую фракцию, составляющую около 33 мас.%. или больше. При этом получают пластиковое полотно, которое остается чрезвычайно прозрачным в процессе термообработки; для стерилизационной обработки требуется значительно более высокое процентное содержание.Хорошую адгезию к ПВХ-содержащему веществу получают, когда используемая смесь имеет некристаллизуемую фракцию, составляющую около 50 мас.% или больше, когда покрытый пластиком металл не более чем пастеризуют.В тех применениях, когда требуется стерилизация, предпочтительно использовать смесь, имеющую некристаллизуемую фракцию примерно 66% или больше.Хорошую адгезию к составам получают, когда используемая смесь имеет некристаллизуемую фракцию, составляющую около 75 мас.% или больше.Что касается вышесказанного, необходимо особо отметить, что всегда желательно, чтобы количество некристаллизуемого полимера в смеси поддерживалось на как можно более низком уровне, поскольку некристаллизуемый полимер является значительно более дорогостоящим по сравнению с кристаллизуемым полимером.В соответствии со вторым объектом изобретения предлагается ламинированный материал, содержащий металлический субстрат и пластиковый слой, при этом пластиковый слой включает адгезивный слой, при этом адгезивный слой по существу состоит из пластикового полотна, полученного способом, описанным выше. Такой ламинированный материал демонстрирует хорошую адгезию между металлическим субстратом и слоем пластика.Предпочтительно ламинированный материал образуют таким образом, что пластиковый слой включает верхний слой, который по существу содержит пластиковое полотно, полученное способом, указанным выше. Это обеспечивает верхнему слою хорошую адгезию к ПВХ-содержащему веществу.В соответствии с предпочтительным вариантом изобретения пластиковый слой ламинированного материала имеет адгезивный слой и верхний слой, при этом между адгезивным слоем и верхним слоем имеется промежуточный слой, который по существу содержит пластиковое полотно, полученное экструдированием полиэфира. Поскольку верхний слой и адгезивный слой прежде всего выполняют адгезивную функцию и поэтому могут быть тонкими, промежуточный слой желателен для того, чтобы сделать пластиковый слой достаточно толстым и прочным. Чтобы можно было экструдировать пластиковый слой в ходе одной операции, промежуточный слой также должен быть экструдируемым.Промежуточный слой можно получить с использованием способа, описанного выше.В этом случае промежуточный слой предпочтительно получают из смеси, содержащей некристаллизуемую фракцию, составляющую около 10 мас.% или более. Предпочтительно такая фракция составляет около 33 мас.% или более. Также в данном случае необходимо поддерживать количество некристаллизуемого полимера на как можно более низком уровне по соображениям стоимости. Для стерилизационной обработки необходимо использовать более высокое процентное содержание.Ламинат можно использовать для получения, например, завинчивающихся крышек, закупоривающих пробок и легко открывающихся концов, а также для упаковки и ее компонентов, таких как основание, крышка или корпус, банка из стали глубокой вытяжки и/или окованная железом, основание, колпачок, стенки или клапан аэрозольного баллона, или лоток, или блюдо и т.д.В третьем объекте изобретение предлагает компонент, полученный из ламинированного материала, описанного выше, в котором ПВХ-содержащее вещество наносят на верхний слой пластикового слоя ламинированного материала.В этом случае некристаллизуемая фракция в верхнем слое предпочтительно составляет около 25 мас.% или более. Это позволяет достигать хороших результатов адгезии между верхним слоем и ПВХ-содержащим веществом.Предпочтительно содержание такой фракции составляет около 35 мас.% или более. Это улучшает результаты адгезии.Однако для того, чтобы можно было подвергать такой компонент пастеризации или подобной термообработке, содержание некристаллизуемой фракции предпочтительно должно составлять 50 мас.% или более, чтобы наверняка получить хорошую адгезию.Для применений, где используют стерилизацию, содержание указанной фракции предпочтительно составляет около 66 мас.% или более. В этом случае получают хорошую адгезию для всех исследованных ПВХ-содержащих веществ.Однако было обнаружено, что массовое содержание некристаллизуемого полиэфира, необходимое для верхнего слоя, зависит от используемого соединения, так что минимально необходимое процентное содержание должно определяться в зависимости от соединения, которое используют.Далее изобретение поясняется более подробно.Эксперименты продемонстрировали, что смесь, например, двух типов полиэфира является особенно подходящей для получения металла с пластиковым покрытием, например упаковочной стали. Такая смесь представляет собой, например, смесь кристаллизуемого ПЭТ, далее называемого ПЭТ А, и некристаллизуемого ПЭТ, далее называемого ПЭТ В. Примером подходящего типа ПЭТ для ПЭТ А является Eastapak 9921w, выпускаемый фирмой Eastman Chemical Company. Примером подходящего типа ПЭТ для ПЭТ В является Eastar PETG 6763, также выпускаемый фирмой Eastman Chemical Company.Различные покрытия из ПЭТ наносили с адгезивным, промежуточным и верхним слоями, в которых разные количества ПЭТ В были смешаны с ПЭТ А.Были испытаны три типа полиэфира и их смеси. Далее указаны характеристики таких различных типов. Два типа полимера представляют собой ПЭТ А и ПЭТ В, как указано выше. Из этих двух типов получали смеси. Эти два типа являются сополимерами "обычного" ПЭТ, в котором в процессе синтеза некоторое количество этандиола было заменено 1,4-циклогександиметанолом (который далее в тексте будет сокращенно называться СГДМ). ПЭТ А имеет очень низкое содержание СГДМ, тогда как ПЭТ С, описанный ниже, имеет более высокое содержание СГДМ, а ПЭТ В имеет еще более высокое содержание СГДМ. ПЭТ С является полностью сополимеризованным и имеет максимально достижимую кристалличность ниже, чем у ПЭТ А. Для ПЭТ С используют Eastar PETG 15086. Сополимер такого типа обладает свойствами, значительно отличающимися от свойств смеси ПЭТ А и ПЭТ В. Такие сорта ПЭТ и их смеси наносят в качестве слоя покрытия на субстрат.Код продукта для используемых продуктов с пластиковым покрытием и соответствующие композиции пластиков представлены в таблице 1 (все проценты указаны в расчете на массу).





Формула изобретения
1. Способ получения пластикового полотна для покрытияметаллической подложки, в котором используемый пластик является полиэфиром, отличающийся тем, что пластиковое полотно получают экструдированием смеси кристаллизуемого полиэфира и некристаллизуемого полиэфира.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используемые полиэфиры представляют собой сополимеры сложных эфиров.3. Способ по п.2, отличающийся тем, что используют сополимеры сложных эфиров на основе терефталевой кислоты.4. Способ по п.3, отличающийся тем, что используют сополимеры сложных эфиров, образованные на основе полиэтиленте-рефталата.5. Способ по пп.1-4, отличающийся тем, что используемыйнекристаллизуемый полиэфир представляет собой сополимер сложных эфиров, содержащий СГДМ — 1,4-циклогександиметанол.6. Способ по п.5, отличающийся тем, что СГДМ-модифици-рованный сополимер сложных эфиров получают взаимодействиемсмеси терефталевой кислоты, этиленгликоля (этандиола) и СГДМ.7. Способ по пп.1-4, отличающийся тем, что используемый некристаллизуемый полиэфир представляет собой сополимер полиэтелентерфталата/полиэтиленнафталата (ПЭТ/ПЭН), который получают взаимодействием смеси терефталевой кислоты, нафталиндикарбоновой кислоты и этиленгликоля (этандиола).8. Способ по пп.1-7, отличающийся тем, что используемая смесь содержит некристаллизуемую фракцию, составляющую более 6 мас.%9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что используемая смесь содержит некристаллизуемую фракцию, составляющую менее 90 мас.%.10. Способ по п.8 или 9, отличающийся тем, что используемая смесь содержит некристаллизуемую фракцию, составляющую 25 мас.% или более.11. Способ по пп.8-10, отличающийся тем, что используемая смесь содержит некристаллизуемую фракцию, составляющую 33 мас.% или более.12. Способ по пп.8-11, отличающийся тем, что используемая смесь содержит некристаллизуемую фракцию, составляющую 50 мас.% или более.13. Способ по пп.8-12, отличающийся тем, что используемая смесь содержит некристаллизуемую фракцию, составляющую 66 мас.% или более.14. Способ по пп.8-13, отличающийся тем, что используемая смесь содержит некристаллизуемую фракцию, составляющую 75 мас.% или более.15. Ламинированный материал, содержащий металлическую подложку и пластиковый слой, отличающийся тем, что пластиковый слой включает адгезивный слой, при этом адгезивный слой по существу содержит пластиковое полотно, полученное способом по любому из пп.1-14.16. Ламинированный материал, содержащий металлическую подложку и пластиковый слои, отличающийся тем, что пластиковый слой включает верхний слой, при этом верхний слой по существу состоит из пластикового полотна, полученного способом по любому из пп.1-14.17. Ламинированный материал по п.15, содержащий верхний слой, по существу содержащий пластиковое полотно, полученное способом по любому из пп.1-14, отличающийся тем, что имеет промежуточный слой между адгезивным слоем и верхним слоем, при этом промежуточный слой по существу содержит пластиковое полотно, полученное экструдированием полиэфира.18. Ламинированный материал по п.17, отличающийся тем, что промежуточный слой получен способом по одному из пп.1-7.19. Ламинированный материал по п.18, отличающийся тем, что промежуточный слой получен из смеси, содержащей некристаллизуемую фракцию, составляющую 10 мас.% или более.20. Ламинированный материал по п.19, отличающийся тем, что промежуточный слой получен из смеси, содержащей некристаллизуемую фракцию, составляющую 33 мас.% или более.21. Завинчивающаяся крышка, выполненная из ламинированного материала по одному из пп.15-20.22. Кронен-пробка из ламинированного материала по одному из пп.15-20.23. Легко открываемый конец из ламинированного материала по одному из пп.15-20.24. Компонент, полученный из ламинированного материала по одному из пп.16-20, в котором поверх верхнего слоя пластикового слоя ламинированого материала нанесено поливинилхлоридсодержащее вещество.25. Компонент по п.24, в котором некристаллизуемая фракция в верхнем слое составляет 25 мас.% или более.26. Компонент по п.24, в котором фракция составляет 35 мас.% или более.27. Компонент по п.26, в котором указанная фракция составляет 50 мас.% или более.28. Компонент по п.27, в котором указанная фракция составляет 66 мас.% или более.