SE459967B - Strukturell belaeggning paa ett glasartat, keramiskt eller porslinssubstrat eller -underlag samt foerfarande foer dess framstaellning - Google Patents

Description

459 967 I en vittomfattande aspekt tillhandahåller uppfinningen ett förfarande för bildande av en strukturell beläggning (sådan denna här definierats) på ett glasartat, keramiskt eller porslinssubstrat eller -underlag för att därigenom skydda och förstärka substratet, innefattande stegen att applicera ett beläggningsmaterial innehållande fria iso- cyanatgrupper på substratet och utsätta det sålunda belagda substratet för behandling med ett torkningsmedel vid rums- temperatur, varvid torkningsmedlet är i àngfas och är: (a) ammoniak, en amin eller en alkanolamin; eller (b) ett flerkomponentsmedel innefattande (i) vatten och (ii) en ytterligare komponent vald fràn en amin, alkanol- amin eller annan hydratiserbar förening.

Mer speciellt tillhandahåller uppfinningen ett förfarande för bildande av en strukturell beläggning (sådan denna här definierats) på en glasflaska för att därigenom skydda och förstärka glasflaskan, innefattande stegen att appli- cera ett enkomponentsbeläggningsmateríal innehållande fria.isocyanatgrupper på ytan av glasflaskan och utsätta den sålunda belagda flaskan för behandling med ett tork- ningsmedel vid rumstemperatur, varvid torkningsmedlet är: (a) i àngfas och (b) ett flerkomponentsmedel innefattande vatten och en amin.

I en ytterligare aspekt tillhandahåller uppfinningen en strukturell beläggning (sådan denna här definierats) inne- fattande ett beläggningsmaterial innehållande fria iso- cyanatgrupper applicerade pà ett glasartat, keramiskt eller porslinssubstrat eller -underlag och torkat därpå vid rumstemperatur medelst ett torkningsmedel i ángfas, 459 967 varvid torkningsmedlet är: (a) ammoniak, en amin eller en alkanolamin; eller (b) ett flerkomponentsmedel innefattande (i) vatten och (ii) en ytterligare komponent vald frán en amin, alkanol~ amin eller annan hydratiserbar förening..

I en ytterligare aspekt tillhandahåller uppfinningen ock- så en glasflaska, vars yta är skyddad och förstärkt me- delst en strukturell beläggning (sådan denna här defini- erats), varvid beläggningen innefattar ett enkomponents- beläggníngsmaterial innehållande fria isocyanatgrupper applicerat på ytan av flaskan och torkat därpå vid rums- temperatur medelst ett torkningsmedel, som är: (a) i ångfas och (b) ett flerkomponentsmedel innefattande vatten och en amin.

Vad gäller beskrivningen bör följande förstås: 1. Vad avser en strukturell beläggning, kvarhállande film eller liknande som skall utsättas eller har utsatts för förfarandet enligt uppfinningen skall begreppet "tork- ning" förstås såsom (i) innefattande inom sitt omfång "härdning" och sásom (ii) angivande att beläggníngen är antingen fri fràn "klibbighet", olöslig i lösningsmedel, i besittning av en långtgående grad av integritet eller kapabel att utstå rimlig nötning eller rimligt tryck utan skada. Det bör även förstås att en torr beläggning kan uppvisa någon eller samtliga av de föregående kvalite- terna. »b 459 967 2. Uttrycket “substrat" avser en artikel eller en artikel- yta som kan vara strukturellt förstärkt och/eller stabili- serad av den strukturella beläggningen enligt uppfinningen.

Substratet är till beskaffenheten glasartat, keramiskt eller porslinsartat. 3. Uttrycket "beläggningsmaterial" avser ett material, som efter applicering på substratet och behandling med torkningsmedlet kommer att bidraga till bildande av den strukturella beläggningen enligt uppfinningen. Materialet innehåller isocyanatgrupper, kan vara av enkomponentstypen och kan innefatta lösningsmedel, tillsats eller tillsatser och/eller ett eller flera ytaktiva medel enligt önskemål.

Det kan vara klart, genomskinligt eller opakt. 4. Termen "strukturell beläggning" avser en beläggning (såsom en organisk beläggning) som fungerar för att skydda, förstärka och innehålla (genom omslutning eller eljest) ett substrat, på vilket beläggningen är applicerad. Be- läggningen är åstadkommen av beläggningsmaterialet sådant detta ovan definíerats och är effektiv vid reducerade tjocklekar som icke tidigare ansetts möjliga, det vill säga tjocklekar i storleksordningen 10-20 mikron. Detta innebär icke att uppfinningen är begränsad till belägg- ningar eller belagda substrat, där tjocklekarna är i denna storleksordning (uppfinningen är icke så begränsad såsom kommer att bli uppenbart härefter). Vad som helt enkelt menas är att beläggningen är effektiv vid sådana redu- cerade tjocklekar. Uttrycket "strukturell beläggning" är för denna uppfinnings ändamål att förstås såsom syno- nymt med "retentiv film" (eller liknande).

. Uttrycket "torkníngsmedel" avser den eller de kemiska föreningar som åstadkommer härdning eller torkning av det belagda materialet. Uttrycket kan stundom i denna text alternativt komma att hänvisas till såsom ett kata- 459 967 lytiskt medel eller helt enkelt såsom en katalysator.

Torknings- (eller det katalytiska) -medlet kan vara ammo- niak, en amin eller en alkanolamín. I en annan utförande- form av uppfinningen kan det vara ett flerkomponentmedel (t ex ett tvàkomponentmedel) innefattande vatten såsom den första komponenten tillsammans med åtminstone en yt- terligare kompmæmt vald fràn en amin eller alkanolamin eller varje annan hydratiserbar förening som, i förening med vattnet, kommer att accelerera den önskade funktionen.

Det antages att vattnet och den eller de ytterligare kom- ponenterna samverkar, eller samreagerar, för att bilda ett medel av hydratiserad komplex typ, vilket medel däri- genom är effektivt för torkning av det belagda materialet med accelererad hastighet och därvid för att strukturellt förstärka substratet, på vilket materialet har belagts.

Det var givetvis känt att belägga glasflaskor före före- liggande uppfinning. De tidigare kända belagda flaskorna har emellertid städse varit karaktäriserade av belägg- ningar av avsevärda tjocklekar och/eller har erfordrat värme för att utföra beläggningsförfarandet. Ehuru de sålunda belagda flaskorna var någorlunda tillfredsstäl- lande vad gäller användning tenderade otillbörlig belägg- ningstjocklek jämte en tendens att vackla om lagrings-, transport- och användningsbetingelserna var andra än ideala att göra flaskorna oattraktiva för användarna. Dessutom fanns ett klart behov av förfining och förbättring vad gäller beläggningsprocedurerna.

Det var likaledes känt att belägga vissa substrat med beläggningsvehiklar innehållande härdbara grupper och torka vehiklarna i ångfas. De kända procedurerna var emel- lertid icke besläktade med de områden som föreliggande uppfinning avser. Beläggningen av de här definierade subs- traten i enlighet med det när beskrivna förfarandet hade aldrig tidigare påtänkts och följaktligen kunde ej heller 459 967 de överraskande resultat, som erhålls genom föreliggande uppfinning, ha kunnat förutses.

Såsom i korthet angetts ovan har vi upptäckt att speci- ella substrat, belagda i enlighet med uppfinningen, er- håller en dramatisk förbättring vad avser vissa funktio- nella egenskaper. Vi har speciellt upptäckt att sålunda belagda glasflaskor icke blott erhåller dessa förbättrade egenskaper utan också helt oväntat gör detta vid belägg- ningstjocklekar som tidigare icke ansågs möjliga. En upp- finningsenlig glasflaska belagd i enlighet med uppfinnin- gen är således kapabel att uppnå en högre grad av accep- tans bland användarna. I förbindelse därmed kan belägg- ningarna, som är kapabla att snabbt torkas vid rumstem- peratur, appliceras pà ett mer effektivt och ekonomiskt sätt än som är fallet med termisk applicering. Dessutom appliceras beläggningarna enligt föreliggande uppfinning såsom vätskebeläggningar, vilka har avsevärda praktiska fördelar utöver pulverformsbeläggningar, vilka också före- kommer ymnigt inom tidigare teknik.

Föreliggande läge inom glasflaskeindustrin är sådant att en likformig teknologinivå inom området är allmänt till- gänglig för tillverkarna över hela världen. Samma tekniker, förfaranden, råmaterial, mellanprodukter och liknande användes sålunda för att producera en liknande typ av produkt. En tunn skyddande strukturell beläggning sådan som tillhandahållas genom föreliggande uppfinning och har en hög grad av nötningsbeständighet, förbättrad drag- hållfasthet och förmåga att uppnå utmärkt adhesion till ett tvärsnitt av glas- eller keramiska substrat, öppnar enorma möjligheter för glasbehållarindustrin. När man till detta kopplar faktumet att de här beskrivna samman- sättningarna kan härdas vid rumstemperatur inom minuter inses att uppfinningen innebär ett dramatiskt framsteg - kapabelt till industriell tillämpning i stor skala - 459 967 inom glasflaskeindustrin.

När den strukturella beläggningen väl är härdad tillägger den ökad styrka mot sprängning eller brott till en glas- behållare, sänker möjligheten för ytrepning och, i fall av brott, behåller den en större procentandel av glasfrag- ment inom en intim närhet till brottpunkten. En samhö- rande konsekvens är att flaskor kan göras av tunnare glas (Och sålunda lättare till vikten) med resulterande eko- nomiska fördelar.

I föregående beskrivning har strukturell förstärkning av substratet nämnts. Ehuru det betonas att beskrivningen icke bör betraktas sásom bunden till någon speciell funk- tionsteori antages det icke desto mindre att ökningen av bristningsstyrkan hos en glasbehàllare, belagd i enlig- het med uppfinningen, kan bero pà följande: - (a) fyllningen medelst det flytande beläggningsmaterialet av alla ytsprickor eller andra -defekter, varigenom hela behållaren efter hârdning förstärks strukturellt; och (b) elimínerandet av vattenmolekyler från sådana ytsprickor eller andra -defekter genom de reaktiva grupperna som är innehàllna i beläggningsmaterialet, varigenom sålunda àstadkommes en fullständigt anhydrisk yta, som i sin tur förhindrar utbredningen av ytterligare ytdefekter.

Uppfinningen kommer nu att beskrivas med sekvensiell hän- visning till (i) föredragna undergeneriska uppförande- särdrag och (ii) specifika detaljerade exempel. Det bör förstås att den följande beskrivningen är blott illustra- tiv för uppfinningen och icke skall betraktas såsom be- gränsande.

Beläggningen är med fördel av enkomponentstyp (eller en- kärlstyp) innehållande fria isocyanatgrupper. Uttrycket 4 59 967 "fria isocyanatgrupper" inbegriper inom sitt omfång sådana potentiellt fria grupper, varvid betydelsen som skall frambringas är att prepolymeren har isocyanatgrupper som är frigörbara eller tillgängliga för reaktion med vatten- molekyler eller vilken som helst annan förening som be- sitter aktiva väteplatser (i ändamål av polymerutbredníng och/eller filmbildning). Föreningar innehållande fria isocyanatgrupper bör förstås såsom omfattande alla sä- dana föreningar.

Följaktligen omfattas därigenom icke blott isocyanater med uretanstruktur och polyisocyanater utan också de med polyisocyanurat-, biuret-, allofanat- och karbamidstruk~ til! .

Speciellt föredragna isocyanatinnehållande beläggnings- material är toluendiisocyanat(TDI)prepolymerer, xylen- diisocyanat(XDI)gnçohmerer(hydrogenerade eller andra) och blandningar därav och baserade därpå. Andra innefat- tar prepolymerer av 4,4'-diisocyanatodifenylmetan(MDI), trimetylhexametylendiisocyanat(TMDI), hexametylendiisocya~ nat(HMDI), isoforondiisocyanat(IPDI) och lämfligä bland- ningar därav.

Vissa tillsatser i vanligen minimala mängder (t ex spår- kvantíteter till 2%) kan också med fördel användas i sam- mansättningen för att uppnå de optimala graderna av adhe~ sion till substratet eller för att modifiera, enligt vad som erfordras, de reologiska egenskaperna hos beläggningen för att underlätta dess appliceringsprocedur. Adhesions- befrämjande medel är typiskt silanbaserade kompositioner, exemplifierade av -glycidoxipropyltrimetoxisilan. Ytter- ligare tillsatser kan inbegripa flödesbefrämjande medel/ ytaktiva medel, vaxemulsioner och vattenrengörande medel, x vilka exemplifieras respektive av silikonbaserade komposi- tioner, polyetylenvaxemulsioner och monofunktionella iso- f 9 459 967 cyanater och molekylärsiktar. Ytterligare tillsatser kan innefatta organometaller och oorganiska salter i deras tur exemplifierade av respektive dibutyltenndilaurat, blytetretyl, titanacetylacetonat, dimetyltenndíklorid, stanno- och zinkoktoater och vismutnitrat och ferriklo- rid.

Såsom angetts ovan är beläggningarna och de belagda sub- straten enligt föreliggande uppfinning effektiva vid redu- cerad tjocklek - med resulterande fördelar såsom angivits.

Typiskt, men icke nödvändigtvis, kan tjocklekarna vara i storleksordningen 10-20 mikron (t ex 15 mikron). Bero- ende på de speciella omständigheterna och fordringarna kan emellertid tjockare beläggningar (t ex i storleks- ordningen 40 mikron) pàföras. Det bör emellertid också förstås att belagda substrat kan àterbeläggas till vilken som helst önskad tjocklek.

Såsom angivits kan torkningsmedlet (eller det katalytiska medlet) vara ammoniak, en amin eller en alkanolamin. Al- ternativt kan det vara ett flerkomponentsmedel med de yt- terligare komponenterna sâsom har'framförts ovan. Tork- ningsmedlet effektuerar sin behandling i àngfas. När med- let är ett flerkomponentsmedel kan den ytterligare kompo- nenten först göras komplex med vattenmolekyler som an- givits ovan (för att bilda ett medel av hydratiserad kom- plex typ). Uttrycket "ängfas" avses ange att torkningsmed- let är i gas-, äng- eller varje annan upptagen luftburen form (t ex dispersion, dimma eller aerosol), i vilken det är tillgängligt för reaktion. Torkningsoperationen erfordrar icke värme utan utföres vid rumstemperatur.

Uttrycket "amin" innefattar inom sitt omfång icke blott de med helt enkelt primär alifatisk monofunktionell struk- tur utan ocksà aminer karaktäriserade av (i) polyfunk- tionalitet och (ii) en mer avancerad grad av vätesubsti- tution. I fallet med tertiära aminer kan dessa'vara (a) 459 967 polyfunktionella, (b) aromatiska, (c) alífatiska eller cykloalifatiska till beskaffenheten.

Själva aminen kan exemplifieras inom vida gränser. Ty- piska exempel är sålunda monoföreningar, såsom metylamin, etylamin, propylamin, isopropylamin och de otaliga isome- rerna av butylamin och polyfunktíonella aminer, såsom hydrazin, etylendiamin, propylendiamin och díetylentri- amin. Ytterligare exempel är dietylamin, trietylamin och dimetyletanolamin (DMEA) och ditertiära aminer såsom N,N,N',N'-tetrametyletylendiamin (TMEDA) och N,N,N',N',2- pentametyl-1,2-propandiamin (PMT), och varje kombination av sådana aminer, proportionerade enligt vad som erfordras, varigenom fördel kan dragas av den synergistiska effek- ten hos en sådan kombination.

Speciellt föredragna torkningsmedel är dímetyletanolamin (DMEA), N,N,N',N'-tetrametyletylendiamin (TMEDA) och N,N,N',N'- 2-pentmmïyl-1,2~propandiamín (PMT).

Uttrycket "àngfas" har definierats ovan. När torkningsmed- let är ett flerkomponentsmedel uppnås med fördel erhàl~ landet av denna fas genom atomisering eller finfördelning av förutbestämda kvantiteter av vatten och en vald nämnd ytterligare komponent. Koncentrationerna av vatten och den ytterligare komponenten kan varieras i enlighet med situationskrav. Exempelvis kan torkningen utföras vid 45-85% relativ fuktighet, t ex 65%, vid en temperatur inom omrâdet 20-30°C ( t ex ZSOC). Koncentrationen av torkningsmedel (eller katalytískt medel) kan variera i enlighet med den valda ytterligare komponenten. Vad gäller DMEA är således koncentrationen med fördel inom området 1200-1800 ppm, exempelvis 1400 ppm. Vad gäller DMI och TMEDA är de respektive föredragna områdena 700-900 ppm (mer föredraget 800) och 800-1000 ppm (mer fördraget 900). q 459 967 Beläggningsmaterialet kan appliceras på substratot genom varje konventionell åtgärd (sprutning, doppning, strykning, borstníng) kapabel att applicera en film/beläggning pá en yta pà likformigt sätt och till specifika vátfilmstjock- lekar. När beläggningsmaterialet väl applicerats kan det behandlas i enlighet med tidigare av oss utvecklade för- faranden.

Initiella försök utförda på glasbehàllare belagda enligt uppfinningen anger att ytan av en sådan behållare har en enkelt reglerbar fríktionskoefficient. Ytterligare försök visar att de belagda glasbehâllarna är bättre ka- pabla att motstå den omilda behandling, för vilken glas- behållare utsätts för i konventionella operationer vid transportlinjer, behállarfyllning och liknande. En fylld behållare är således i en transportlinje under förflytt- ning míndre benägen att "hoppa ur" sitt läge eller fast- kilas genom alltför stor friktion. Dessutom kan angränsande ytor hos glasbehållare nötas mot varandra under mycket längre perioder under ökade tryck utan att behàllarna påverkas negativt genom mattering, spjälkning, skrapning eller repning, omständigheter vilka för närvarande upp- träder under transport av dessa artiklar över långa sträc- kor.

I ett ytterligare försök befanns en cnlitersflaska belagd med en strukturell beläggning sådan denna här beskrivits uppvisa i stor utsträckning förbättrade egenskaper vad gäller fragmentkvarhállande när tlaskan släpptes pà en härd yta från en höjd på en meter. Alla dessa tester och försök kommer att framföras och förklaras härefter. 12 459 967 Beläggningarna enligt uppfinningen uppvisar remarkabelt god integritet under ett mángfacetterat omrâde av expo- § neringsförhàllanden. De är fullständigt ineflfi, lösnings-- medelsresistenta och företer icke någon förändring vad gäller karaktäristika efter rigorös rengöring (t ex 20 kommersiella diskmaskinscykler). Förmågan hos en belagd glasbehállare att motstá rigorös rengöring kommer också att demonstreras härefter.

En ytterligare fördel demonstreras när en glasbehállare, belagd i enlighet med uppfinningen, átervinnes. Eftersom det är möjligt att förflyktiga beläggningen (t ex i en smältugn) kan oförorenat glas igen göras tillgängligt för formning. Uppfinningen innebär således icke någon förlust av àtervinnbart glas. Ej heller är det nödvändigt att separera klart glas fràn färgat glas.

Vi fortskrider nu till specifika detaljerade exempel, vilka demonstrerar såväl (i) bildningen av den skyddande strukturella beläggningen på substratet och (ii) prov- ningen av detta skyddade och förstärkta substrat. När förkortningar möjligen krävande förklaring användes ges sådan förklaring. När en eller flera ingredienser är allmänt kända genom det eller de handelsnamn, under vilka de är kommersiellt tillgängliga, ges handelsnamnet. Eljest är terminologin standardterminologin inom tekniken.

EXEMPEL 1 Ett klart beläggningsmaterial för beläggning av glasflas- kor var sammansatt enligt följande:- Komponent Viktdelar Toluendiisocyanatprepo]ymerer 56,5 Aromatiskt kolvätelösningsmedel 40,0 (en aromatisk nafta med hög flam~ punkt och kommersiellt tillgänglig under f handelsnamnet "Solvesso 100"l 13 459 967 Silikonbaserat flödesbefrämjande 2,0 medel (produkt känd kommersiellt såsom “BYK 300“) Silanbaserat adhesíonsbefrämjande 1,0 medel (produkt känd kommersiellt såsom “Sílan A 187") Vaxemulsíon (polyetylenvax) 0,5 Beläggningsmaterialet sprutades från en konventionell sifonkärlssprutpistol vid en appliceringsviskositet av 18 sekunder FORD Cup nr 4 pà en färsk (dvs nyligen till- verkad) glasflaska roterande på ett vridbord inuti ett konventionellt sprutskàp eller -hölje. Beläggningen appli- cerades pà ytterytan av flaskan för att ge en tjocklek lika med approximativt 15 mikron torr film.

Flaskan placerades sedan i en torkningskammare och ut- sattes för en svagt turbulent luftström (luftrörelse 1,5 m/sek) innehållande en koncentration av DMEA pà 1400 ppm vid 25°C, 65% relativ fuktighet. Efter exponering för denna behandling under 1 minut evakuerades kammaren och frisk luft cirkulerades kring kammaren under en efter- härdningsperíod pà 3 minuter.

Den resulterande belagda flaskan uppvisar alla de för- bättrade egenskaperna specificerade ovan. Dessa kommer att demonstreras i efterföljande exempel.

EXEMPEL 2 Ett opakt, vitt beläggningsmaterial för beläggning av glasflaskor sammansattes enligt följandez- 14 459 967 Komponent Viktdelar Xylendiisocyanatprepolymerer 50,0 Titandioxid (pigment) 20,0 Inert slipningsharts för pigment 5,0 ("Durasol 3lO") Esterlösningsmedel (“Corsol EEA") 23,8 Fuktfördrivande medel för pigment 1,0 (“Tíllsats TI") Ytaktivt medel (“BYK 300") 0,2 Beläggningsmaterialet sprutades genom en konventionell sifonkärlssprutpistol vid en appliceringsviskositet pá 16 sekunder FORD Cup nr 4 på en färsk glasflaska rote- rande på ett vridbord inuti ett konventionellt spruthöl- je. Beläggningen applicerades på ytterytan av flaskan för att ge en tjocklek lika med approximativt 15 mikron torr film.

Flaskan placerades sedan i en torkningskammare och ut- sattes för torkning på det sätt och under de betingelser som framförts i exempel 1. Den färdiga produkten var ka- raktäriserad av excellent opacitet och en yta med attrak- tiv glans. Dessutom uppvísar den belagda flaskan alla de förbättrade egenskaperna som specificerats ovan.

EXEMPEB 3 Introduktionz- Åtta färskaiglasflaskor togs från en flasktíllverknings- ugn med blott den konventionella stannikloridbeläggningen applicerad på den varma änden. Åtta identiska ytterligare flaskor togs från ugnen men i detta fall hade en konven- tionell kalländesbeläggning av polyetylenvax också appli- cerats. Dessa flaskor kommer att jämföras i exempel 6 häreíter. 459 967 De âtta ovaxade flaskorna placerades pá en transportlinje för att transportera dem genom ett spruthölje med sido- drag och framför en elektrostatísk turbohuvapplikator.

Applikatorn applicerade ett transparent grönt belägg- ningsmaterial sammansatt enligt följandez- Komponent Viktdelar Toluendiisocyanatprepolymerer 50,0 Aromatiskt kolvätelösningsmedel 37,0 (såsom i exempel 1) Metyletylketonlösningsmedel_ 3,0 Organiskt grönt färgämne 1,5 (Sflvinyl Green G L S) Silikonbaserat flödesbefrämjande medel 2,0 (sàsom i exempel 1) Silanbaserat adhesionsbefrämjande medel 1,0 (såsom i exempel 1) Vaxemulsion (sàsom i exempel 1) 0,5 Beläggningsmaterialet applicerades via den elektrosta- tiska turbohuven för att ge en vàtfilmstjocklek motsva- rande approximativt 15 mikron torr film. De belagda flas- korna (vilka hade roterats och vilka också hade metall- sonder insatta) fortsatte på transportörlinjen genom en luftridà och in i en permeationszon. I zonen bibehölls reglerade förhållanden på 25OC, 65% relativ fuktighet och 1400 ppm DMEA (luftrörelse 1,5 m/sek).

Transporttiàflxför flaskorna anordnades att ge en minut permeation under dessa betingelser.

Därefter bringadcs flaskorna att passera genom en luft- ridå och in i en efterhärdningsluftrörelse under en period av tre minuter. När flaskorna avlägsnades fràn transpor- törlinjen var de fullständigt torra, fria från lösnings- medelslukt och uppvisade de förbättrade egenskaperna speci- firernde ovan. 16 459 967 EXEPMPEL 4 Ett opakt, etsat, bärnstensfärgat beläggningsmaterial var sammansatt enligt följandez- _ Komponent Viktdelar Xylendiisocyanatprepolymerer 25,0 Hydrerade xylendiisocyanatprepolymerer 25,0 Aromatiskt kolvätelösningsmedel 17,0 (såsom i exempel 1) Metyletylketonlösningsmedel I 10,0 Organiskt bärnstensfärgämne 1,5 (härlett från Savinyl färgmaterial) Silica 20,0 Silanbaserat adhesionsbefrämjande medel 1,0 (såsom i exempel 1) Vaxemulsion (såsom i exempel 1) 0,5 Detta beläggningsmaterial applícerades på det sätt som u framförts i exempel 2. Torkning utfördes såsom i exempel 1. De sålunda belagda flaskorna uppvisade ånyo de för- delaktiga egenskaperna framförda ovan.

EXEMPEL 5 Ett klart beläggningsmaterial var sammansatt enligt föl- jandez- Komponent Viktdelar Xylendiisocyanatprepolymerer 28,25 Hydrerade xylendiisocyanatprepolymerer 28,25 Aromatiskt kolvätelösningsmedel 40,0 (såsom i exempel 1) Silíkonbaserat flödesbefrämjande medel 2,0 (såsom i exempel 1) Silanbaserat adhesionsbefrämjande medel 1,0 fr (såsom i exempel 1) Uï Vaxcmulsíon (såsom i exempel 1) 0, 459 967 Beläggningsmaterialet applicerades såsom i exempel 1.

I detta fall utfördes torkning med användning av PMT vid en koncentration av 800 ppm. De andra torkningsbetingel- serna (temperatur etc) var såsom i exempel 1. De belagda flaskorna uppvisade ånyo fördelarna enligt uppfinningen.

EXEMPEL 6 Bristningsstyrkeegenskaperna hos de tvà grupperna av flas- kor angivna i exempel 3 jämfördes genom att utsätta dem för AGR ramptrycksprov med användning av en AGR ramptrycks- provare. Före utförandet av provet utsattes flaskorna för en körning om sju minuter på en AGR linjesimulator.

Resultaten tabelleras nedan.

Noterz- 1. AGR är en inom tekniken erkänd förkortning för American Glass Research. 2. En AGR linjesimulator är en standardapparat, som möj- liggör för en observatör att approximera effekten på flas- kor av den typ av behandling, för vilken flaskorna utsättes under deras livstid vid normala fyllningsoperationer av transportörtyp etc. Ju längre simuleringstid, desto mer påfrestande behandling. 3. Ramptrycksprovet/provaren är också välkänd inom tek- niken. Provet utföres med flaskorna fyllda med vatten.

Provaren ökar progressivt trycket med tiden intill dess att brott uppträder. Trycket vid brott registreras.

TABELL ii TRYCK VID BÉOTT (KG PER KVADRATCENTIMETER) KG/CM2 18 459 967 Flaska 1. Tennklorid 2. Tennklorid %förbättring plus P.E. Vax plus beläggning Kol.2 över enligt uppfin- kol 1- ningen 1, 20,5 40,4 97'° 2. 23,5 34,5 46'3 3. 25,6 33,4 3°'7 4. 15,9 40,5 l54'4 . 18,9 40,2 ll3'° , 23,3 33,9 45'° 7, 19,5 35,9 84'3 3, 14,5 31,8 ll9'7 GENOMSNITT 20,2 kg/cmz 36,3 kg/cmz 79'6 Flaskorna i den första kolumnen (icke belagda i enlighet med uppfinningen) ger ett genomsnittligt brott- tryck på 20,2kg/cm2Emellertid visar den andra kolumnen (flaskor belagda i enlighet med uppfinningen) ett genom- snittligt brottryck på 36/3 kg/cmz. Detta represen- terar en högst betydelsefull fiörbättring av prestanda och demonstrerar således tydligt en dramatisk ökning av bristningshállfastheten.

EXEMPEL 7 Fragmentkvarhàllande: En flaska belagd i enlighet med exempel 1 och ånyo belagd att ge en torrfilmstjocklek på 35-40 mikron fylldes med vatten och släpptes från en höjd på 1,5 meter för att landa på en stàlplatta med en tjocklek på 6 mm. Provet krävde att plattan var in- ställd i en vinkel pá 40 relativt underlaget sà att den resulterande süfisen skulle vara riktad mot ett stycke mjuk matta. Ändamålet var att säkerställa blott en di- rekt stöt per fall. 459 967 En kontrollflaska (icke belagd i enlighet med uppfin- ningen) fylldes och provades på liknande sätt.

Kontrollflaskan sönderdelades vid stöten med total för- lust av innehåll. Flaskan enligt uppfinningen uppvisade - inget skönjbart strukturellt brott.

EXEMPEL 8 Flaskor belagda i enlighet med uppfinningen uppvisar ex- cellenta glidningskaraktäristika (inom tekniken benämnda lubricitet). Detta demonstreras medelst ett standardprov, i vilket tre flaskor arrangeras pyramidalt - två under, en över - och snedställs tills den övre flaskan induce- ras att glida. Resultaten som erhölls när provet tilläm~ pades pà tre grupper av flaskor (tvà kontrollgrupper, en grupp med flaskor enligt uppfínningen)tabelleras nedan:- TABELL Ill LUBRICITET/GLIDNINGSVINKBL Flasktvp Glidningsvinkelgrader Färskt flintglas 30-35 Standard vaxbehandlat glass 18-20 Flaska belagd enligt exempel 2 11-13 Genom lämplig variation kan givetvis resultatet med flas- kor belagda i enlighet med uppfinningen justeras enligt vad som erfordras. De förbättrade karaktäristikorna upp- visade av flaskorna enligt uppfinningen kan eliminera behovet av stearat eller andra smörjningssprayer som för närvarande användes för att underlätta rörelsen av flas- kor på transportörfyllningslinjer_ i-gßßxvßi 9 Uppputsning: Tre grupper av ofläckade 750 ml flaskor, sex i varje grupp, iordningställdes enligt följende:- 459 967 Grupp A utsattes icke för någon preliminär behandling (dessa betecknas såsom standardflaskor). Grupp B försågs med en repa på 25 cm, gjord med en glasskärare, mitt mellan skuldran och foten hos flaskorna. Grupp C repades på liknande sätt och belades dessutom till en tjocklek ekvivalent med 30 mikron torr film, med beläggningen i exempel 5.

Flaskorna utsattes sedan för AGR ramptrycksprovet som förklarats och beskrivits i exempel 6. Resultaten, i kg/cmz, tabellerasnedanz- STANDARD REPADE REPADE OCH BELAGDA è i F. E 1. 26.0 8.5 21.8 2. 33.1 26.1 30.5 3. 13.9 14.8 22-0 4. t 41.0 14.7 15.9 . 27 . o 20 . 1 20 . 6 6. 33.5 17.2 17.3 Garmsnitt 29.1 l6.9 21.4 Resultaten ovan visar en väsentlig förbättring vad avser flaskorna i kolumn C jämfört med flaskorna i kolumn B.

Flaskor belagda i enlighet med uppfinningen var således kapabla att signifikant approximera sina ursprungliga egenskaper.

.EÄFEEÉ L I Q En sats flaskor belagda i enlighet med exempel 2 (XDI) behandlades enligt följande:- (a) Nedsänkning i 2% kaustiksoda vid 85OC under 15 minuter. (b) Nedsänkning i 6% kaustíksoda vid 85°C under 15 minuter.

Inga förändringar i glans, färg eller adhesion detekterades. f» 21 459 967 Detta exempel visar att flaskor belagda i enlighet med uppfinningen kommer att vara kapabla att motstå den typ av rigorös rengöring, för vilken de skulle utsättas i normal användning. Tvättning med kaustiksoda är ortodox praxis i bryggerier för rengöring av använda ölflaskor.

EXEMPEI, 1_1 En sats flaskor belagda i enlighet med exempel 4 (bärn- stensglas) behandlades enligt följandez- (a) 100% cognacsnedsänkning (approximativt 37% alkohol) under 4 timmar vid ZOOC.

Resultatz- (i) Ingen färgförändring jämfört med standard. (ii) Ingen glansförlust jämfört med standard. (iii) Ingen förlust av adhesion jämfört med standard efter uttagning efter en halvtimme. (iv) Ingen blásbildning, filmdegradering eller -mjukning. (b) 100% industriell denaturerad sprit under urglas under fyra timmar vid ZOOC.

Resultatz- (i) Ingen färgförändring jämfört med standard. (ii) Ingen glansförlust jämfört med standard. (iii) Svag mjukning av beläggningen noterades initiellt; återhämtningen var snabb.

Detta exempel demonstrerar att flaskor belagda i enlighet med uppfinningen bör vara tillfredsställande för sprit- marknaden.

EXEMPEI.. 12 Repmotstånd och glashállfasthet är direkt relaterade (flas~ kors hållfasthat minskar i själva verket beroende på nötning 459 967 under hantering och transport). En repa i ytan av en flaska förorsakar en svag punkt och brott kommer att börja vid ä denna punkt. Rephållfasthet mätes genom att nöta tvà flaskor mot varandra under ökande tryck. Resultatet är det tryck vid vilket en repa kan bemärkas pá endera av flaskorna. Minimumstandarden för flaskor är 18 kg, dvs vid mindre än 18 kg förkastas en flaska.

Ett prov - repprovet med statisk kompression - utfördes pà (i) två kontrollflaskor (tidigare teknik) och (ii) två flaskor belagda i enlighet med exempel S. I repprovet med statisk kompression placeras de två flaskorna den ena ovanpå den andra och en statisk vikt placeras pà top- § pen av flaskorna under en minut. Ytan examineras sedan vad avser beläggningsavlägsnande och glasrepning.

Med kontrollflaskorna uppträdde repning i området 40-60 kg. Med flaskorna belagda i enlighet med uppfinningen var emellertid inga repor synliga vid utrustningens maxi- mala belastning pà 110 kg.

EXBMPEL 13 I detta exempel, som.är besläktat med exempel 6, utsattes två satser pà vardera sex flaskor för fem minuters expo- nering pà en AGR linjesimulator och utsattes sedan för AGR ramptrycksprovet. Flaskorna i den första satsen (B) var konventionellt belagda med (i) stanniklorid och (ii) vaxprodukten känd kommersiellt såsom "Valspex". Flaskorna i den andra satsen (C) var belagda med (i) stanniklorid och (ii) i enlighet med exempel 1. Resultaten återges nedanz- XɧEHA§DLING ¿ (B) Stanniklorid (C) Stanniklorid % Förbätt- plus Valspex plus beläggning ring enligt exempel 1 (C) över (B) ä 23 459 967 FLASKA NR kg/cmz ka/cmz 1. 17,3 24,5 41-4 2. 17,4 24,5 90-7 3. 15,2 20,9 29-2 4. 13,9 31,1 166.9 , 16,6 25,9 56.2 6, 16,7 29,6 76.9 Totalt 98,1 162,4 _ Genomsnitt 16,35 27,1 65.6 nQ¶¿- Flaska 4 överlevde den övre gränsen för testutrust- ningen.

Resultaten visar att flaskorna belagda i enlighet med uppfinningen erhåller en dramatisk förbättring av brist- ningshållfastheten.

Det kommer att inses att enär heläggningsmaterialen och torkningsmedlen i vittomfattande utsträckning är variabla inom de ovan definierade parametrarna kunde föregående exempel expanderas avsevärt. De framförda exemplen (vilka är representativa för behandlingar och prover utförda vid utvecklingen av uppfinningen) bör emellertid vara tillräckliga för att klart illustrera uppfinningen och dess fördelar.

Såsom icke begränsande sammanfattning åstadkommer upp- finningen sáledes skydd och strukturell förstärkning av glasartade och andra substrat. Detta tillåter tillver- karen att sänka massan av sitt hasmaterial enär dess brist- ningshàllfasthet- och fragmentkvarhàllningskaraktäristíka förbättras. Beläggningsmaterialet kan appliceras och här- das inom behandlingstider med kort varaktighet (i stor- leksordningen fem minuter) under rumstemperaturbetingel- ser. Det förmenas att genom uppfinningen har uppnåtts ett netydandc framsteg inom teknzken.

Claims (11)

459 967 24 Patentkrav

1. l. Strukturell beläggning innefattande ett enkomponents- beläggningsmaterial. innehållande fria isocyanatgrupper applicerade på ett glasartat, keramiskt eller porslins- substrat eller -underlag, k ä n n e t e c k n a d därav, att beläggningsmaterialet är torkat vid rumstemperatur på substratet medelst ett torkningsmedel i ångfas till ett skikt med en tjocklek mindre än 40 míkron, och att torkningsmedlet är: (a) ammoniak, en amin eller en alkanolamin; eller (b) ett flerkomponentsmedel innefattande (i) vatten och (ii) en ytterligare komponent vald från en amin eller alkanolamin.

2. '.2. Strukturell beläggning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att det använda tork- ningsmedlet är: (b) ett flerkomponentsmedel innefattande vatten och en amin.

3. Strukturell beläggning enligt krav l eller 2, k ä n n e t e c k n a d därav, att det torkade belägg- ningsmaterialet har en skikttjocklek av 10-20 mikron.

4. Förfarande för bildande av en strukturell beläggning på ett glasartat, keramiskt eller porslinssubstrat eller -underlag för att därigenon1 skydda och förstärka sub- stratet, varvid det innefattar stegen att applicera ett enkomponentsbeläggningsmaterial innehållande fria 459 967 25 isocyanatgrupper på substratet och utsätta det sålunda belagda substratet för torkning, k ä n n e t e c k n a t därav, att det appliceras beläggningsmaterial i sådan kvantitet att efter torkning ett skikt med en tjocklek mindre än 46 mikron erhålles, att torkningen åstadkommes gencmx att det belagda sub- stratet utsätts för behandling med ett torkningsmedel vid rumstemperatur, och att torkningsmedlet är i ångfas och är: (a) ammoniak, en amin eller en alkanolamin; eller (b) ett flerkomponentmedel innefattande (i) vatten och (ii) en ytterligare komponent vald från en amin eller alkanolamin.

5. Förfarande enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a t därav, att beläggningsmaterialet är valt från toluendiisocyanatprepolymerer 'och bland- ningar därav och xylendiisocyanatprepolymerer och bland- ningar därav.

6. Förfarande enligt krav 4 eller 5, k ä n n e t e c k n a t därav, att torkningsmedlet är ett flerkomponentsmedel innefattande eller sammansatt av vatten och en amin.

7. Förfarnade enligt något av kraven 4-6, k ä n n e t e c k n a t därav, att aminen är vald bland DMEA, TMEDA och PMT.

8. Förfarande enligt något av krav 6 eller 7, k ä n n e t e c k n a t därav, att aminen är DMEA och torkning utföres vid en koncentration av DMEA på 1200' ~l8OO ppm vid en relativ fuktighet av 45-85% och en temperatur av 20-25°C. 459 967' 26

9. Förfarande nelígt något av kraven 4-8, k ä n n e t e c k n a t därav, att beläggningsmaterialet appliceras i sådan kvantitet att efter torkning ett skikt med en tjocklek av 10-20 mikron erhålles.

10. Förfarande enligt något av kraven 4-9, k ä n n e t e c k n a t därav, att substratet är en glasartad behållare .

11. ll. Förfarande enligt krav 10, k ä. n n e t e c k n a t därav, att den glasartade behållaren är en glasflaska. dig