CN1048663C - 在金属容器的内表面涂敷聚烯烃材料的工艺 - Google Patents
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Abstract
公开了一种通过在容器的各部件上沉积某种聚烯烃组合物，然后组装所述部件并熔化该聚烯烃组合物涂敷金属容器内表面的工艺。
Description
本发明涉及一种通过粉末状聚烯烃组合物的静电沉积涂敷金属容器内表面的工艺，和一种适用于实施所述工艺的装置。
在涂敷金属容器内部这一领域里有多种公知的工艺，这些容器用于例如，腐蚀性物质，特别是氧化和腐蚀性物质或食物。
多数工艺中所用的涂敷材料为以带一个酚基的氨基塑料树脂或环氧树脂为基础的油漆和涂料。
工艺和涂料的选择取决于容器类型和其最可能容纳的物质。例如，采用上述涂料或漆可使用喷涂技术。
但上述涂料和漆需要复杂和昂贵的设备和工艺。事实上，为获得好效果，被涂金属表面须完全清洁。而且，喷涂技术需使用必须回收的溶剂和配有容器和蒸发抑制系统的装置。对于容纳食物的容器，特别是容纳腐蚀性或污染物质，除上述涂敷以外，还使用通常由聚乙烯或PVC制作的，放入金属容器内的袋或内衬垫。
因此，显然上述常用于本领域的涂料和工艺存在许多缺点，包括：
涂敷所需的设备和操作的复杂性；
因所容纳产品的不同需使用不同种类的材料和工艺，
需用污染物(溶剂)；
对于特定用途的金属容器需使用附加袋或插入物于容器的壳体内。
申请人现已发现一种克服了所述缺点的金属容器内表面涂敷工艺。事实上，本发明的工艺的基础为，静电沉积，然后熔化聚烯烃组合物粉末，获得具有高化学惰性和出色机械性能的涂层。
因此，所述涂敷可用于各种容器，其内体积为20至250升，为不同的应用而设计，所述涂敷在涂敷工艺上无需太大改良或改变，无需使用聚乙烯或PVC袋或插入物。
而且本发明的工艺简单、经济并有优点，因为它不需被涂的金属表面完全干净，不用溶剂和其它污染物，涂敷物可容易地通过燃烧除去并处理掉，并不在环境中释放任何污染物。
如上所述，本发明的工艺采用一种静电沉积技术，其包括通过静电放电将一种聚烯烃组合物的粉末固定到涂敷表面。
所述技术在该领域为已知的。尤其已知的是采用静电沉积PVC、LDPE、聚酰胺、水解乙烯/乙烯基乙酸酯共聚物和环氧树脂粉末。但本发明的工艺特别适用于由分离部件制作的容器，因为可在组装之前涂敷，便于操作，由于所用聚烯烃组合物可以选择，甚至在组装后也可通过熔化该聚烯烃组分而在联接处获得均匀涂敷。当所用的聚烯烃组合物以结晶丙烯聚合物为基时，本发明的工艺提供了一个显著的附加优点，因为所用的聚丙烯组合物比聚酰胺、水解乙烯/乙烯基乙酸酯共聚物和环氧树脂便宜得多。除了上述的化学惰性和与食物的兼容性及处理时对环境有利外，这样获得的涂层还具有良好的抗水蒸汽性，表面硬度高于以LDPE和水解乙烯/乙烯基乙酸酯共聚物为基的和对金属表面的粘附性强。
因此，本发明提供了一个涂敷容积为20至250升的金属容器内表面的工艺，包括：
1)在容器的底、盖和主体的内表面静电沉积一种聚烯烃组合物，该组合物选自：
a)选自HDPE、LDPE或LIDPE的一种聚乙烯，其熔化指数E(由ASTM 1238在条件E下测定的)为从1至70，优选为5至40dl/g；和
b)一种聚丙烯组合物，其熔化指数L(由ASTM D-1238条件L所确定)为15至150，优选为60至90g/10分钟，包括一种或一种以上下列组分：
(i)一种丙烯结晶均聚物；
(ii)一种丙烯/乙烯结晶无规则共聚物；
(iii)一种丙烯/乙烯/C4-C10α-烯烃结晶无规则共聚物；和可选择地，
(iv)一种乙烯/丙烯弹性共聚物或乙烯/1-丁烯弹性共聚物；
(v)一种以极性基改良的聚丙烯；或
(vi)一种(iv)和(v)的混合物。
所述聚烯烃组合物为粉末状，颗粒尺寸不超过600微米和不超过25％(重量百分比)的粒径分布，优选不超过4％的粉末颗粒直径为300至450微米和不超过10％，优选不超过0.6％的颗粒直径大于450微米；
2)预熔化在步骤(1)中沉积的聚烯烃组合物；
3)将容器的底、盖和体装配好，然后熔化该聚烯组合物。
可选择地提供在晶状丙烯无规则共聚物中的C4-C10α-烯烃的例子为1-丁烯；1-己烯；1-辛烯；4-甲基-1-戊烯；6，6-二甲基-1-戊烯。
若存在时，C4-C10α-烯烃通常的量为重量百分比2％至10％。
优选的晶体聚丙烯均聚物或无规则共聚物的例子为：
-全同立构指数高达99的全同立构聚丙烯；
-乙烯含量为重量百分比1％至7％，更优选2％至4.5％的丙烯/乙烯晶体无规则共聚物；
-乙烯含量为1.5％至3％重量百分比，更优选2％至2.2％，1-丁烯含量为4％至10％重量百分比的丙烯/乙烯/1-丁烯晶体无规则共聚物。
组分(iv)的优选聚合物的例子为丙烯含量为30％至70％重量百分比，更优选40％至45％的乙烯/丙烯弹性共聚物。
组分(v)优选为结晶度不同的，由马来酐或异佛尔酮二马来酰胺酸或丙烯酸改良的聚丙烯均聚物，用量为0.5％至10％按重量百分比。改良通过已知方法进行，在固体状态或在溶液状态下混合聚丙烯和改良剂，优选加入基团引发剂，例如有机过氧化物。如存在，组分(iv)和(v)的优选的用量分别为按重量百分比高达70％和从0.5％至10％。除上述组分。本发明工艺所用的聚烯组合物也可包含各种利于改性的附加剂、象染料，例如二氧化钛。
本发明工艺所用的聚烯组合物通过挤出然后碾碎制备。为此使用已知型的挤出机，单螺杆或双螺杆的，操作温度应能得到流体的并可挤出的物质。通常，挤出温度为170℃至230℃。
为了得到上述熔体指数值，可在挤出时加入一种自由基发生剂，优选为有机过氧化物。其例子有：1，1-二(叔丁基过氧化物)3，5，5-三甲基环己烷，过苯叔丁酯；2，2-二(过氧叔丁)丁烷；过氧化二枯基；二过氧叔戊基；二过氧叔丁基；1，3-二(异丙基过氧叔丁)苯；2，5-二甲基-2，5-二(过氧叔丁)己烷。
如果需要，所用自由基发生剂的用量为聚丙烯组合物重量百分比的0.05％至0.2％。
必须将从聚烯烃组合物挤出而得到的小丸减小至上述粒度分布的粉末。使用现有技术可达到目的，特别是对于聚丙烯组合物，可采用例如用液氮冷却磨机的低温磨粉技术。在磨粉过程中形成特细的粉末部分并非按本发明的工艺的缺点。
在静电沉积之前，涂敷表面可以不同方式处理，例如除去油脂和硬壳物并砂磨。但如前所述，本发明的工艺通常不需为获得良好的涂敷粘性而对金属表面进行清洗和预处理。为改进粘性，在静电沉积之前可先在被涂金属表面上一层底漆。这类底漆的例子为环氧树脂，可以在适当溶剂中的溶液使用，和铬酸盐(例如重量百分比10％)水溶液。在这两种情况中，都在静电沉积前通过加热将溶剂减至最小。沉积在金属表面的聚烯烃组合物层通常为100至500微米，优选为150至250微米。
用于静电沉积的装置随被涂容器的种类可用不同种类和不同尺寸的。一般说来，所述装置包括一个或多个部分，待涂容器的分离的部件内表面在其内被涂喷以上述聚烯烃组合物粉末，这些粉末在喷涂前或喷涂中带上电荷。静电负荷是通过最好与喷涂装置相联的发电机实施。
申请人已设计一适用以上述工艺涂敷容积为20至250升的金属容器内部的特定装置，该装置包括：
1)一个将容器的底和盖送入(2)所定义的喷箱的供料器，和另一将容器主体送入(2)所定义的另一喷箱的供料器；
2)两个喷籍，一个用于喷涂底部和盖子，另一个用于喷涂容器主体，各有一个或多个与一个或多个静电发电机相联的粉末喷涂装置。
为获得容器主体内部的聚合物粉末的均匀沉积，该特定喷箱优选配有一个设备，保持容器主体旋转。
所述喷涂装置优选为喷枪，更优选，所述喷枪配有装置保持其在各方向运动。进而，该喷箱联结着一个用于回收和循环未保持在所覆盖的金属表面上的粉末的回收循环线路是十分重要的。
如上所述，通过静电沉积粘附在金属表面上的聚烯烃组合物粉末在工艺的步骤(2)中被预熔，在步骤(3)中熔化，以获得完美的涂敷。优选在所述步骤(2)和(3)中，使工件和组装的容器保持在160至300℃1至30分钟。上述步骤所用的时间和温度可以相同也可不同。可使用普通加热装置，具体说，普能炉或感应炉。
本发明的工艺也可被用于已被涂敷的金属容器，得到复层涂敷。
下面以例说明本发明，但不限定本发明。
一些基本直径为571.5mm，高为872mm的柱形容器内部被以上述设备涂敷。
例中的用于涂敷的聚烯烃组合物包括(重量百分比)：
-80.5％丙烯/乙烯晶体无规则共聚物；
-12％含有60％乙烯的乙烯/丙烯高弹体；
-3.5％含有1.6％接枝的马来酐的，由马来酐改良的丙烯均聚物；
-4％TiO2。
上述组合物的熔体指效为80g/10min(通过过氧降解得到的)，形态为下述粒度分布的粉末(重量百分比)；
-颗粒直径为250至300微米的粉末不高于5％；
-颗粒直径高于300微米的粉末不超过1％；
颗粒的最大直径为350微米。
容器的底、盖和主体分别在其内表面静电沉积上述粉末状聚烯烃组合物。
用静电枪喷涂聚合物粉末。
将冷涂的工件送入180℃炉中，在其内保持所述温度约10min得到的涂层厚度为100至300微米。
然后组装该容器。涂敷外部，然后输送入一个170℃的炉内，在其内将其保持在所述温度下15min，以使涂料硬化，和涂层的最后熔化的发生。
按ASTM D3359测量的粘度值为4B至5B。
作为一种变化，在喷涂该粉末之前先喷20至40微米液体环氧树脂。在这种情况下粘度为5B。
Claims (5)
1.一种涂敷内容积为20至250升的金属容器内表面的工艺，包括：
1)在容器底、盖和体的内表面上静电沉积一种聚丙烯组合物，该聚丙烯组合物具有的熔体指数L为15-150g/10分钟，且包括0.5-10％重量的改性聚丙烯(v)，所述的(v)是用0.5-10％重量的马来酸酐或异佛尔酮二马来酰胺酸或丙烯酸改性的聚丙烯，还包括一种或多种下列组分：
(i)一种丙烯晶体均聚物；
(ii)一种丙烯/乙烯晶体无规共聚物；
(iii)一种丙烯/乙烯/C4-C10α-烯烃晶体无规共聚物；和任选的
(iv)一种乙烯/丙烯弹性共聚物或乙烯/1-丁烯弹性共聚物；其中，所述聚丙烯组合物为粉末状，颗粒直径不超过600微米，粒度分布为，不超过25％粉末的颗粒直径为300至450微米，不超过10％的颗粒直径大于450微米；
2)预熔在步骤(1)中沉积的聚丙烯组合物；
3)装配该容器的底、盖和体，然后熔化该聚丙烯组合物。
2.如权利要求1的工艺，其特征在于，聚丙烯组合物中的组分(iv)为一种含30-70％重量丙烯的乙烯/丙烯弹性共聚物，所述组分(iv)含量高达70％重量。
3.如权利要求1的工艺，其中，在静电沉积之前，用一种粘性底漆处理要被涂覆的金属表面。
4.如权利要求1的工艺，其中，静电沉积在金属表面上的聚丙烯组合物层的厚度为100至500微米。
5.如权利要求1的工艺，其中，步骤(2)和(3)进行时，使单个工件和装好的容器处于160至300℃温度下1至30min。
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