Brevet FR2343795A1 — publié le 19771007

La présente invention concerne une composition de scellement pouvant être utilisée dans la fermeture étanche des extrémités de bottes métalliques aux corps desdites bot- tes métalliques du type utilisé pour les bottes contenant des breuvages, des fruits, des végétaux, des aérosols et une variété de produits commerciaux tels que des peintures et des spécialités pour automobiles.La fixation des fermetures d'extrémités au corps des bottes métalliques, soit des bottes 2-pièces étirées et en fer ou les bottes 3-pieces où les fermetures d'extrémités sont placées sur chaque extrémité d'un cylindre, est bien connue dans l'art antérieur comme une opération connue de double agrafage e Dans ce procédé une quantité de composition de scellement est placée dans le creux d'une fermeture d'extrémité de la botte et fixée sur l'extré- mité de la botte par rotation d'une fermeture d'extrémité sous une buse gixe délivrant la composition de scellement liquide. Avant que les fermetures d'extrémités de la botte puissent titre utilisées, c'est-8-dire fixées au corps cylindrique de la bot- te, la composition de scellement, qui est une composition liquide doit "prendre" en un solide, soit par changement de la température ou par élimination de matières volatiles à partir de la composition de scellement. Généralement, le choix d'une composition de scellement particulière dépendra du produit à mettre en botte, bien que pour la plupart toutes ces compositions de scellement sont à base de dispersions de caoutchouc préparées pour leur réalisation avec un dispositif à vitesse élevée. Généralement, les compositions de scellement pour les extrémités de bottes métalliques sont classées en deux groupes, å savoir 1) des dispersions à base d'eau, et 2) des dispersions de caoutchouc à base de solvant organique volatil , ces dernières étant souvent subdivisées en a) celles qui sont résistantes à l'eau et qui sont utilisées pour la mise en botte de fruits, de végétaux, de breuvages et de certains aliments pour animaux et b) celles qui sont résistantes à l'huile et qui sont emplo yées pour la mise en boîte de poisson, de volaille, de soupes et d'autres produits à base de viande. Les fermetures d'extrémités de boîtes métalliques enduites avec la composition de scellement formée d'une dispersion de caoutchouc à base d'eau sont généralement soumises à une opération de séchage séparée pour éliminer lleau, tandis que les fermetures d'extrémités de bottes rev8tues avec une composition de scellement formée d'une dispersion à base d1un solvant organique volatil séchent généralement par elles-m & es par évaporation des solvants volatils durant leur stockage dans une zone de manipulation ou dans un entrepôt avant leur utilisation. Ainsi, tandis que les extrémités des bottes métalliques enduites avec une composition de scellement formée d'une dispersion de caoutchouc à base de solvant organique volatil fournissent un avantage sur les compositions à base d'eau en ce qu'une opération de séchage séparée n'est pas nécessaire l'utilisation des compositions à base de solvant organique volatil souffre néanmoins de certains inconvénients à savoir l'évaporation de grands volumes de solvants organiques volatils dans les zones peuplées où les conserveries sont généralement installées,à cause de la pollution indésirable de l'air, ainsi que pour les risques d'incendie et de mort.Par exemple, dans une opération journalière typique, approximativement 600 fats de 250 litres de telles compositions de scellement à base de solvants organiques volatils sont utilisées, la teneur moyenne en solvant de celles-ci étant d'environ 60 ffi . D'une façon plus spécifique, une composition de scellement formée d'une dispersion de caoutchouc à base de solvant organique volatilwlargement utilisée ? est une dispersion dans l'hexane de caoutchouc styrène-butadiène et/ou de caoutchouc butyle, préparée avec des charges inertes, des colorants, des stabilisants de vieillissement, des stabilisants de viscosité et des anti-oxydants de qualité alimentaire. La teneur totale en matières solides.de telles compositions de scellement est d'environ 40 * , le reste étant constitué par le composant solvant volatil. L'utilisation de cette composition de scellement particulière peut ainsi atteindre une quantité d'environ 90 000 litres de solvant organique volatil par jour, soit de l'ordre d'environ vingt deux millions et demi de litres par an pour une année de 250 jours ouvrables, qui est évacuée dans l'atmosphère ambiante. Evidemment, n importe quelle réduction importante dans l'émission de tels solvants organiques dans l'atmosphère est fortement souhaitable.La demanderesse a ainsi trouvé l'utilisation d'une composition de scellement qui atteint ces désiderata conséquence la présente invention fournit une composition.de scellement qui ne présente aucun solvant inflammable ou soumis à objection en ce qui concerne l'émission et qui ne nEcessite pas un séchage à l'étuve. Denswson~prin- cipe, la nouvelle composition est du type à base d'eau, à teneur suffisamment élevée en matières solides pour permettre un séchage à ltair dans un temps qui n'est pas supérieur à celui normalement requis pour les systèmes à base de solvant. Cette composition de scellement, en conséquence, combine les meilleures caractéristiques à la fois des deux types de système avec aucun des inconvénients de chacun d'eux. Le résidu de caoutchouc dans la composition de scellement séchée maintiendra efficacement tout assemblé dans les bottes métalliques agrafées par le procédé de double agrafage de sorte qu'aucune vulcanisation ou agent de durcissement ne sera nécessaire. Une caractéristique importante des compositions de scellement de la présente invention ,telles que décrites ici,est le choix du caoutchouc entrant dans ces compositions. Le composant caoutchouc utilisé ici est un copolymOre de styrène et de butadiène sous forme d'émulsion ou de latex, couramment connu comme SBR. La polymérisation se fait par un procédé à froid , c'est-à-dire à une température de 4,44 C à 7,220C, de torte que le poids moléculaire peut stéten- dre à une gamme élevée de polymères qui est nécessaire pour les compositions de la présente invention. I1 y a dans l'art antérieur certains désaccords en ce qui concerne les poids moléculaires exacts des polymères supérieurs en fonction des méthodes de mesure utilisées, toutefois comme indiqué ici , cette propriété est considérée comme une fonction de la viscosité Mooney du polymère solide mesurée à 10000. Celle-ci est une méthode d'essai normalisée bien connue dans ce domaine et utilisée pour tester les caoutchoucs secs de toutes sortes On trouvera une discussion détaillée sur les caoutchoucs styrène-butadiène (SBR) y compris leurs propriétés physiques et chimiques dans la publication Encyclopedia of Polymer Science & Technology, vol. 5, pages 406-426, à laquelle on se réfère ici Les compositions de scellement selon la présente invention, pouvant sécher à l'air et pratiquement ou complètement exemptes de solvant organique inflammable ou pouvant titre soumis à objection, comprennent les composants suivants, tous exprimés en parties en poids sans autres indications. (a) de 17,5 à 24,5 parties d'un latex de caoutchouc styrène-butadiène (SBR) ayant une viscosité Xooney de 100 à 150, de préférence d'environ 140, et une teneur en styrène lié de l'ordre de 20 à 30*, de préférence d'environ 23 % (b) Un agent mouillant est typiquement inclus en une quantité et d'un type tels que la composition résultante assur.e une configuration sensiblement plate sur les surfaces de métal lubrifiées. Des substances ioniques, les aUcyl aryl sulfates et sulfonates, de façon typique des sels de sodium ou de potassium de ceux-ci, contenant un groupe alkyle ayant de 4 à 30 atomes de carbone disposés dans une longue chatne sont préférés.Gomme exemples on cite le dodécylbenzène sulfonate de sodium, l'octylnaphtalène sulfonate de sodium, le monobutylphényl-phénol sulfonate de sodium, et d'autres composés similaires. Des agents mouillants appropriés peuvent être choisis parmi ceux décrits dans la colonne 4, lignes 8 à 71 du brevet E.UIB. nO 2.629.698. De plus,divere autres agents mouillants sont inclus dans la liste donnée par McCutcheon dans Detergents and Emulsifiers. année 1970 ; la citation de ces publications est incorporée à titre de référence.De préférence l'agent mouillant est une substance acceptée par la FDA, (Bood and Drug Administration), approuvée pour sa mise en contact avec des aliments humides, secs ou huileux. La demanderesse préfère utiliser comme agent mouillant de 3 à 5 % d'une solution à 30 % d'alkylaryl sulfate de sodium tel que Âquarex VAQ, marque de fabrique de la Société E.I. DuPont and Company. (c) Des charges sont incluses de façon typique dans la composition avec une dimension maximum de particule de l'ordre d'environ de 2 microns de diamètre. Des charges appropriées comprennent le silicate d'aluminium, le carbonate de calcium et le silicate de magnésium tandis que le dioxyde de titane et le noir de lampe peuvent également titre incorporés pour leurs propriétés colorantes. De préférence une majeure partie ou l'ensemble de la charge, c'est-à-dire 35 à 65 *, est du silicate d'aluminium qui est d'une valeur particulière de par sa structure plate en forme de plaques. Des charges réactives vis-à-vis du caoutchouc styrène-butadiène, telles que l'oxyde de magnésium et l'oxyde de zinc, ne sont pas souhaitées et dans la plupart des cas sont à éviter. (d) Des anti-oxydants de degré alimentaire, approuvés par la tDA et acceptés pour le caoutchouc styrène-butadiène sont inclus en une quantité anti-oxydante suffisante qui est en général de 0,1 à i * ou mtme au-delà jusqu là 2 selon le caoutchouc du type styrène-butadiène. Les matières préférées comprennent l'hydroxytoluène butylé (HTB), l'hydroxyanisole butylé (HAB) et le paracrésol styrène butylé. Des mélanges de ces matières peuvent également être utilisés. (e) L'épaississement de la composition est réglé avec un sel neutralisé d'un acide polyacrylique tel que le méthacrylate de méthyle inclus de façon typique en une quantité de 0,2 à environ 1,0 % et généralement sous la forme d'une dispersion, c'est-à-dire d'une dispersion à 40 % d'acide polyacrylique. (f) D'autres additifs de formulation habituellement utilisés dans ce domaine sont inclus dans la composition de la présente invention dans la mesure où cela est nécessaire. De telles matières comprennent des anti-mousses, des colorants ou des pigments pour des buts d'identification, des stabilisants d'émulsion et des agents de coalescence, tous étant requis pour un fonctionnement optimum de la composition de scellement. Des matières spécifiques considérées comprennent le laurate de méthyle (0,2 - 1,0 %) comme anti-mousse et une ou plusieurs résines hydrocarbonées, de façon typique fournies sous forme d'une dispersion, ayant un point de fusion dans la gamme de 50 à 150 C , de préférence d'environ 90 à 1000C. Le polyisoprène ayant un point de fusion d'environ 1000C est approprié. I1 existe plusieurs exigences pour les compositi-ona de scellement de la présente invention. Par exemple, la stabilité du système doit être telle qu'aucun engorgement par l'agent de scellement ne se produise quand il est appliqué de la buse fixe aux fermetures d'extrémités de bottes métalliques aux vitesses allant jusqu'à 500 fermetures d'extrémités par minute. Quand cela est possible, tous les composants de la composition de scellement sont du type "qualité alimentaire", c' est-à-dire approuvé par la "Food and Drug Administration1' pour un contact direct avec les aliments humides, secs ou huileux. Ceci permet l'interchangeabilité du contenu de la boîte ainsi remplie ; par exemple, le remplissage des bottes peut entre si nécessaire changé d'un article non alimentaire,tel que peinture ou laque pour cheveux, en un article alimentaire, sans changement des données en ce qui concerne les réceptacles ou l'agent de scellement. Lors de l'exécution, le temps moyen de séchage des nouvelles compositions de scellement décrites ici varie selon divers facteurs,tels que la formulation spécifique de la composition de scellement, l'humidité, les courants A'air et les températures ambiantes entourant less iermeturee d"extrérnts de bottes avant le scellement j v ux températures ambiantes, pour que la composition de scellement soit suffisamment "prise" pour l'achèvement de la botte et son scellement, le séchage est généralement complet en moins de deux jours environ. Quand il est souhaitable d'accélérer le séchage, des courants d'air chauds réduisent ce temps de façon importante à 30 secondes ou moins, et même jusqu'à 15 à 20 secondes.Bien entendu, le temps de séchage ou de '1prise" moyen sst réglé pour etre en accord avec les nécessités de l'utilisateur des compositions de scellement. Le pH de la composition finale est généralement d'une importance fondamentale et usuellement il est compris dans la gamme de 8,0 à 10,0 . Cette valeur est réglée par addition de la quantité requise d'un acide ou d'une base, généralement d'une base, à la formulation. La base appropriée est la diéthylamine, environ 0,3 à 0,7 % La composition résultante est une matière à base d'eau, ayant une teneur en matières solides élevée, particulièrement appropriée pour le scellement de fermetures d'extrémités de bombes aérosols contenant des produits alimentaires et non alimentaires à base d'eau ou d'huile. Grâce à la sélection d'un caoutchouc styrène-butadiène approprié, ayant une viscosité Mooney très élevée , le produit résultant fournit une composition de scellement de type caoutchouc non réticulé. Les propriétés physiques d'une formulation typique sont les suivantes Solvant eau Apparence à l'état humide gris sombre Apparence à l'état sec gris sombre Matières solides, * en poids 65,0 -+ 1,0 Cendres , % en poids 46,55 Densité à l'état humide 1,306 Densité à l'état sec (calciné) 1,474 Viscosité Brookfield, L V F à 30 tours/minutes 3320 cps Rotatif 3 (typique) 12 tours/minute 6500 cps Comme utilisé ici, le terme température ambiante est relatif à des températures de l'ordre de 18 à 350C, c'est à-dire des températures auxquelles les compositions de scellement selon la présente invention peuvent titre soumises, durant leur application et quelques jours après leur application à la partie extrémité de la botte, dans un temps suffisant pour que la composition soit sensiblement solidifiée. Quand ils sont présents, chaque composant de la nouvelle composition décrite ici est présent en une quantité d'au moins environ 0,1 %. Un exemple de formulation typique de cette mposi- tion est la suivante : Parties en Poids Latex de caoutchouc styrène-butadiène 1 (matières solides 70 %) 28,00 Eau 24,40 Pyrophosphate tétrapotassique 0,10 Laurate de méthyle 0,50 Silicate d'aluminium (kaolin) 36,00 dioxyde de titane (rutile) 4,10 Soir de lampe 0,35 Carbonate de calcium -16,00 Hydroxyde de potassium à 45 % 0,15 Solution de caséine d'ammonium à 15 % 2,50 Diéthylamine 0,40 Para cresol styrène butylé 0,20 Emulsion d'une résine hydrocarbonée (matières solides 50%) 5,00 Arylalkylsulfates mixtes de sodium (30%) 3,00 Résine polyméthylméthacrylate acide 0;;50 Total 115,20 Sous cet aspect B présente invention consiste à appliquer une quantité suffisante de la composition aqueuse de scellement comme décrit ici à la partie creuse dtune fermeture d'extrémité de botte et à laisser la composition se solidifier ou "sécher". Comme indiqué, un jour ou deux sont nécessaires pour le séchage aux températures ambiantes, durant le séchage le véhicule aqueux de la composition de scellement s'évapore massivement. Les extrémités de bottes portant la composition de scellement peuvent 8tre stockées pendant un certain temps puis utilisées comme requis pour l'opération de formation des bottes.L'extrémité de la botte ou la fermeture d'extrémité métallique portant la composition de scellement solide est fixée au corps métallique de la botte, généralement cylindrique et les deux pièces sont jointes ensemble par un double agrafage. La composition de scellement est incluse dans ce procédé entre les deux pièces métalliques. Pour les bottes en 3-pièçes l'opération de double agrafage est répétée en utilisant un joint d'extrémité portant la composition de scellement pour assurer la fermeture de l'autre extrémité du corps métallique. Dans les revendications ci-après on se réfère pour les divers composants de la nouvelle composition de scellement à des parties en poids calculées sur la base du poids sec. Dans la formulation de ces compositions on peut utiliser des ingrédients particuliers contenus dans les solutions ou les dispersions aqueuses telles qu'elles sont présentement disponibles dans le commerce. REVENDICATIONS 1. Composition de scellement pour bottes métalliques, à base d'eau, sensiblement exempte de solvant volatil, durcissable aux températures ambiantes et comprenant essentiellement, en plus du véhicule aqueux, exprimé en partie en poids (a) environ 17,5 à environ 24,5 parties d'un caoutchouc styrène-butadiène d'un poids moléculaire élevé ayant une viscosité Mooney à 1000C de 100 - 150 et une teneur en styrène lié de 20 - 30 % (b) environ 35 à environ 55 parties d'une charge inerte ayant une dimension de particule ne dépassant pas 2 microns environ , (c) 0,1 à environ 2,0 parties d'un anti-oxydant pour le caoutchouc styrène-butadiéne, (d) environ 0,9 à environ 1,5 partie d'un agent mouillant anionique, et (e) de 0,08 à environ 0,4 partie d'un sel e l'acide polyacrylique comme agent épaississant, ladite composition de scellement dans son ensemble étant ajustée à un pH compris dans la gamme d'environ 8,0 à environ 10,0. 2. Composition de scellement selon la revendication 1, caractérisée en ce que la charge inerte comprend de 35 à 40 parties de silicate d'aluminium, de O à 15 parties de carbonate de calcium et de 3 à 8 parties d'oxime de titane. 3. Composition de scellement selon la revendication 1 , caractérisée en ce qu'elle comprend en outre 0,15 à 0,75 partie de caséine d'ammonium. 4. Composition de scellement selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'agent mouillant (d) est un alkylarylsulfate de sodium. 5. Composition de scellement selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre 0,08 à 0,4 partie d'acide polyacrylique. 6. Composition de scellement selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre 1,5 à 10 parties d'une dispersion de résine hydrocarbonée, ladite résine ayant un point de fusion dans la gamme de 50 à 1500C. 7. Composition de scellement selon la revendication 1, caractérisée en ce que la résine styrène-butadiène a une viscosité Mooney de 130 et une teneur en styrène lié de 23*. 8. Composition de scellement selon la revendication 1, caractérisée en ce que la charge consiste entièrement en silicate d'aluminium. 9. Composition de scellement selon la revendication 1 , caractérisée en ce que l'antioxydant (c) est l'hydroxy-anisole butylé. 10. Composition de scellement selon la revendication 1, caractérisée en ce que la partie (c) est le paracrésol butylé. 11. Composition de scellement selon la revendication 1, caractérisée en ce que la charge inerte (b) est le carbonate de calcium, le dioxyde de titane, le silicate d'aluminium, le silicate de magnésium , le noir de lampe ou un mélange de ceux-ci. 12. Composition de scellement selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'anti-oxydant (c) est l'hy- droxy-anisole butylé, le paracrésol-styrèn4-butylé etl'hrdroxy- toluène butylé ou des mélanges de ceux-ci. 13. Récipient métallique comprenant un corps métallique et au moins une fermeture d'extrémité métallique attachée à l'extrémité de celui-ci au moyen d'un double agrafage avec une composition de scellement incluse dans ledit double agrafage et formant une couche dans ledit agrafage entre ladite fermeture et la paroi dudit corps , ledit scellement étant obtenu à partir d'une composition de scellement comprenant essentiellement, en parties en poids sec sur la base du mélange (a) environ 17,5 à environ 24,5 parties de caoutchouc styrène-butadiène de poids moléculaire élevé ayant une viscosité Mooney à 1000C de 100 à 150 et une teneur en sty rène lié de 20 - 30% (b) environ 35 à environ 55 parties d'une charge inerte ayant une dimension de particules ne dépassant pas 2 microns environ , (c) de 0,1 à environ 2,0 parties d'un antioxydant pour ledit caoutchouc styrène-butadiène , (d) environ 0,9 à environ 1,5 partie d'un agent mouillant anionique, et (e) de 0,08 à environ 0,4 partie d'un sel d'acide polyacrylique comme agent épaississant ladite composition de scellement dans son ensemble ayant un pH réglé dans la gamme d'environ 8,0 à environ 10,0. 14. Procédé pour former un récipient métallique qui comprend un corps métallique et au moins une fermeture d'extrémité métallique attachée à l'extrémité dudit corps, le procédé consistant : (1) à appliquer dans la partie creuse de ladite fermeture d'extrémité d'une composition de scellement aqueuse consistant essentiellement, en plus du véhicule aqueux, exprimé en parties en poids (a) environ 17,5 à environ 24,5 parties d'un caoutchouc styrine-butadiène de poids moléculaire élevé, ayant une viscosité Mooney à 100 C de 100 - 150 et une teneur en styrène lié de 20 - 30 % i (b) environ 35 à environ 55 parties d'une charge inerte ayant une dimension de particule ne dépassant pas 2 microns environ (c) de 0,1 à environ 2 parties d'un antioxydant pour ledit caoutchouc styrène-butadiène; ; (d) environ 0,9 à environ 1,5 partie d'un agent mouillant anionique, et (e) de 0,08 à environ 0,4 partie d'un sel d'acide polyacrylique comme agent épaississant , ladite composition dans son ensemble étant ajustée à un pH compris dans la gamme d'environ 0,8 à environ 10,0, et à laisser la composition se solidifier, (2) à fixer la fermeture d'extrémité métallique portant la composition de scellement solide au corps métallique du récipient et à agrafer les deux pièces ensemble en joignant la fermeture d'extrémité au corps par un moyen de double agrafage et en incluant la composition de scellement entre les deux pièces.