METHOD OF CLOSING GLASS OR CERAMIC CONTAINERS WITH METAL FOILS

Abstract: 1. Method for closing containers of glass of ceramic materials with a metal foil, especially an aluminum foil, which, on the side facing the container, has a coating of plastics which melts under the action of heat and pressure, on the rim of the container a purely organic or an aqueous organic solution of a monomeric or polymeric titanic acid ester is applied, the coating is dried, and thereupon the closure foil is sealed onto the container rim in know manner by pressing on with the help of a heated sealing head.

Description: Verfahren zum Verschliessen von Glasbehältern mit kunststoffbeschichteten Metallfolien Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verschlies- sen von Behältern aus Glas oder keramischen Werkstoffen mit einer:Metall-, insbesondere Aluminiumfolie', 'die auf der dem Behälter zugekehrten Seite einen Auftrag aus unter Einwirkung von Wärme und Druck aufschmelzendem Kunststoff aufweist. Es ist bekannt, kunststoffbeschichtete Metallfolien, sogenannte Heisssiegelfolien, zum Verschliessen von Kunststoffbechern oder ähnlichen Kunststoffbehältern zu verwenden. Die Folie wird dazu mit ihrer Heisssiegelbeschichtung auf den meist als Flansch ausgebildeten Behälterrand aufgelegt und dort unter Temperatur- und Druckeinwirkung eines Siegelwerkzeuges aufgeschmolzen. Bei richtiger Auswahl der Kunststoffe und Siegelbedingungen schmelzen dabei sowohl die Heisssiegelbeschichtung als auch der Becherrand auf, so dass sich zwischen beiden eine feste,dauerhafte sowie keimund wasserdichte Siegelnaht ausbildet. Bringt man jedoch die bekannten Heisssiegelfolien nach dem gleichen Verfahren auf Glasbehälter oder Gefässe aus keramischen Werkstoffen auf, so ge lingt es zwar, eine zunächst relativ fest haftende Verbindung zwischen dem Gefässrand und der Heisssiegelfolie herzustellen, diese wird jedoch unter Einwirkung von Wasserdampf und schon verhältnismässig geringer Wärmezufuhr alsbald undicht, so dass ein keimfreier Verschluss nicht mehr gewährleistet ist und im Behälter etwa abgefüllte Lebensmittel verderben. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Verfahren so zu verbessern, dass die auf dem Behälter- rand erzeugte Siegelnaht auch unter dcm Einfluss von Wasser haltigen Füllgütern und höheren Temperaturen daserha't fest sowie keim- und wasserdicht bleibt. Diese Aufgabe wird er findungsgemäss dadurch gelöst, dass auf dem Behälterrard eie rein organische oder eine wasserhaltige organische Lösung eines Alkyltrialkoxysilans, eines Alkyltrichlorsilans oder eines gemischten Alkylalkoxychlorsilans, dessen Alkylgruppe einen Substituenten mit einer Amino-, Epoxy-, Vinyl-, Acryl- cder Metha- crylgruppe trägt, oder eine organische Lösung eines monomenen oder polymeren Titansäureesters aufgebracht wird, der Auftrag; getrocknet und anschliessend die Verschlussfolie in an ich be- kannter Weise durch Aufpressen mit Hilfe eines erwärmten Siegel- kopfes auf den Gefässrand aufgesiegelt wird. Dabei werden als organische Lösungsmittel für das Alkyltrialkoxysilan, c.a± yl- trichlorsilan oder das gemischte Alkylalkoxychlorsilevorzugs- weise Ketone, z. B. Aceton, verwendet. Bei der Verwendung von Titansäureestern wird dagegen vorzugsweise ein Benzin als organisches Lösungsmittel eingesetzt. Die Konzentration der verwendeten Lösungsmittel ist für das erfindungsgemässe Verfahren von untergeordneter Bedeutung, vorzugsweise wird jedoch mit 0,5 - 50 %igen Lösungen gearbeitet. Das Aufbringen der genannten Lösungen auf den Behälter rand erfolgt zweckmässigerweise mittels einer Auftracsa1ze. Es ist aber auch jede andere Art des Auftrags, beissielsweise durch Tauchen, Sprühen oder Pinseln möglich. Der iu;- trag ist lediglich so aufzubringen, dass die fL:r die Siegel- naht vorgesehene Behälterfläche mindestens benetzt wird Die Trocknung kann bei normaler Raumtemperatur oder unter zusätzlicher Luft- und Wärmezufuhr erfolgen. Das erfindungsgemässe Verfahren eigenet sich für vergütete wie für unvergütete Gläser. Es hat sich ferner gezeigt, dass das erfindungsgemässe Verfahren bei der Verwendung von :e siegelfolien mit den verschiedensten Beschichtungsmaterialien wirksam ist. Als solche kommen insbesondere Extrusionsbe- schichtungen aus Polyäthylen und Polypropylen sowie derer Co-, Pfropf- und Blockpolymerisate in Betracht. Ferr.er Surlyn- Polyester- und Polyamidbeschichtungen ebenso wie Heisssiegel- lacke, die Bindemittel auf der Basis von PVC, PVCAC, Acrylat, Methacrylat, Polyamid, Polyester, Epoxid- oder Polyurethanverbindungen, gegebenenfalls isocyanatvernetzt, enthalten. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, das erfindungs- gemässe Verfahren mit einem Siegelkopf durchzuführen dec sen Siegelfläche aus elastischem Material besteht. Als besonders geeignet für diesen Zweck hat sich ein wärmeleitfähig einge- stellter Silikonkautschuk erwiesen. Zur Erzielung ausreichend hoher Siegeltemperaturen kann es zweckmässig sein, das Heinele- ment des Siegelkopfes in das elastische Material einzubetten. Beispielhafte Ausführungen solcher zur Durchführung des er findungsgemässell Verfahrens besonders geeigneter Siegelköpfe sind in der Zeichnung dargestellt. Dabei zeigt Fig. 1 den Schnitt durch einen scheibenartigen Siegelkopf 1, mit Hohlraumen 6, in die ein elektrisches Heizelement 2 eingelassen ist, das über den Anschluss 3 mit einer Stromquelle verbunden ist. In der der Heisssiegelfolie zugewendeten Unterseite des Siegelkopfes ist eine kreisförm ig verlaufende Nut 4 vorgesehen, in die ein rvEförmiger Streifen 5 aus wärmeleitfähig eingestelltem Silikonkautschuk eingelegt ist. Fig. 2 zeigt den Schnitt durch einen scheibenartigen Siegelkopf, bei dem das elektrische Heizelement 2 in den Streifen 5 aus wärmeleitfähig eingestelltem Silikonkautschuk eingebettet ist. Die Verbindung dieses Heizelements 2 mit der Stromquelle erfolgt über den Anschluss 3, von dem nicht näher dargestellte, durch den Siegelkopf und den elastischen Streifen führende Zuleitungen zum Heizelement 2 vorgesehen sind. Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung. Beispiel 1 Es wurde eine Lösung aus 96 Gewichtsteilen Aceton, 2 Gewichtsteilen Wasser und 2 Gewichtsteilen Aminopropyltri äthoxysilan hergestellt und unter Verwendung einer mit einer saugfähigen Schicht versehenen Walze als dünner Film auf den Rand von 2 Konserven gefässen aus vergütetem Glas aufgebracht. Der Film wurde in einem Ofen eine Minute lang bei 1600 C getrocknet. Diese sowie zwei weitere nicht v-orbehan- delte Gläser wurden anschliessend bis etwa 2 cm unter den Gefässrand mit Wasser gefüllt und mit einem 0,04 mm dicken, mit einem PE-Acrylsäurecopolymeren beschichteten Aluminiumband belegt. In einer Siegelmaschine, deren Siegelkopf mit einer Siegelfläche aus wärmeleitfähig ein gestelltem Silikonkautschuk ausgerüstet war, wurde schliess lich bei einer Siegeldauer von 5 Sekunden und einer Siegeltemperatur von 240 C eine Siegelnaht zwischen der Heisssiegelfolie und dem Gefässrand hergestellt. Ein erfindungsgemäss und ein herkömmlich versiegeltes Glas wurden sodann mit der Heisssiegelfolie nach unten stehend sei Raumtemperatur gelagert. Während das herkönmlich versiegelte Glas bereits nach 5 Tagen Undichtigkeiten zeigte, war das er findungsgemäss versiegelte Glas nach 6 Wochen Auslagerung noch einwandfrei dicht. Die beiden anderen Versuchsgläser wurden mit der Heisssiegel- folie nach oben stehend in einem Wärmeschrank auf 75 C erwärmt. Hier zeigten sich bereits nach 4 Minuten beim herkömm- lich versiegelten Glas Undichtigkeiten während das erfindungs- gemäss versiegelte Glas auch nach 45 Minuten noch einwandfre dicht war. Beispiel 2 Es wurde eine Lösung aus 98 Gewichtsteilen Benzin (Siedebereich 100 - 1400 C) und 2 Gewichtsteilen polymeren Butyltitanats hergestellt und durch Eintauchen auf den Rand von 2 Konservenge- fässen aus nicht vergütetem Glas aufgebracht. Der Auftrag wurde 1 Minute lang bei 1600 C im Ofen getrocknet. Nach Abkühlung ' Raumtemperatur wurden diese sowie 2 nicht vorbehandelte Ver- gleichsgefässe wie in Beispiel 1 mit Wasser gefüllt Üd versiegelt. Bei der anschliessenden Auslagerung, die unter dc. In Beispiel 1 genannten Bedingungen erfolgte, zeigte das herkömm- lich versiegelte, bei Raumtemperatur ausgelagerte Gefäss bereits nach 5 Tagen und das herkömmlich versiegelte, bei 75 lagerte Gefäss bereits nach 4 Minuten Undichtigkeiten de Siegel- naht. Bei den erfindungsgemäss versiegelten Gefässen waren die Siegelnähte nach 6 Wochen bzw. 45 Minuten immer noch einwandfrei dicht. Beispiel 3 Durch weitere Vergleichsversuche wurde die Haftfähigkeit der Beschichtungsmaterialien noch näher untersucht. Für diese Versuche wurden Yoghurtgläser mit 150 cc Inhalt verwendet, deren Mundung einen Aussendurchmes-ser von 56 mm und einen Innendurchmesser von 50 mm aufweisen, was für die Siegelung der Abdeckfolie eine Siegelfäche von 3mm Breite ergibt. Bei einer Gläserserie wurde die Mündung mit einer Lösung von T -Aminopropyltriäthoxysilan und bei einer anderen Serie mit einer Lösung von polymerem Butyltitanat beschichtet, worauf der aufgetragene Film im Ofen eine Minute lang bei 1600 C getrocknet wurde. Die in dieser Art vorbereiteten Gläser wurden mit Wasser pH 7, mit Wasser pH 1 (Ansäuerung mit Salzsäure) und mit Yoghurt abgefüllt und darauf mit einer mit Surlyn, einem mit Metallionen neutralisierten PE-Acrylsäurecoplymeren, beschichteten Aluminiumfolie durch Heisssiegeln verschlossen. Diese verschlossenen Gläser wurden dann in einem Autoklaven bei 400 bzw. 800 C gelagert. Es wurde dann im Ausgangszustand, d.h. bei nicht warm gelagerten Gläsern (Nullwert) und nach verschiedenen Lagerzeiten die Haftung der Deckfolie auf der Mündung durch Messung der zum Wegreissen der Abdeckfolie benötigte Kraft ermittelt. Die Messergebnisse sind in der Tabelle wiedergegeben. Die aufgeführten Messwerte sind jeweils Mittelwerte aus drei Messungen. Bei der Beurteilung der Resultate ist zu berücksichtigen, dass-infolge von herstellungsbedingten Ungenauigkeiten der Glasmündung die Breite der Siegelnaht etwas variieren kann, was zu leichten Schwankungen der Messwerte führt. Trotzdem zeigen die in der Tabelle aufgeführten Messwerte, dass mit dem Butyltitanat viel bessere Resultate erreicht werden als mit dem Silan. Die ersten Messungen wurden nach einer Lagerzeit von 8 Stunden bei 400 C vorgenommen. Es zeigt sich dabei, dass mit der Silanbeschichtung die Glasverschlüsse schon alle undicht waren, worauf noch ein Versuch mit 2 Stunden bei 40 C durchgeführt wurde. Bereits bei dieser Lagerzeit ist eine merkliche Verminderung der Haftfestigkeit festzustel len. Es konnte ferner beobachtet werden, dass die Trennung bei den mit Butyltitanat vorbehandelten Gläsern zwischen Metallfolie und Surlyn-Kleber erfolgte und das Material der Siegelnaht an der Mündung des Glasbehälters hÅaften-bl;ab, dies selbst beim Versuch 800 C / 2 1/2 h. Hingegen erfo!-- gte bei der Silan-Vorbehandlung die Trennung bei den gelagerten Gläsern zwischen Kleber und Glas, und zwar bei den Gläsern, die bei 400 8 Stunden und mehr, bzw. bei 800 3/4 Stunden und mehr gelagert wurden auf dem ganzen Mündungsumfang, wogegen bei den nicht gelagerten Gläsern sowie bei denjenigen, die 2 Stunden bei 400 C gelagert wurden, die Trennung auf etwa der Hälfte des Umfangs zwi stichen Kleber und Glas und auf etwa der anderen Hälfte zwischen Kleber und Metallfolie erfolgte. Auch diese Beobachtungen zeigen, dass mit der Butyltitanat-Vorbehandlung eine bessere Haftung an der Mündung des Glasbehälters erreicht werden kann als mit Silanvorbehandlung. Tabelle Ausreissmessungen T = Titanester A = Anreisswert * undicht # in Newton S = Silan W = Weiterreisswert - nicht gemessen 1 = Wasser pH 7 2 = Wasser pH 1 3 = Yoghurt EMI8.1 T/1 <SEP> T/2 <SEP> T/3 <SEP> S/1 <SEP> S/2 <tb> Lagerzeit <tb> A <SEP> W <SEP> A <SEP> W <SEP> A <SEP> W <SEP> A <SEP> W <SEP> A <SEP> W <tb> Nullwert <SEP> 21 <SEP> 8 <SEP> 21 <SEP> 9.4 <SEP> 20.8 <SEP> 8.8 <SEP> 17 <SEP> 9.3 <SEP> - <SEP> 40 <SEP> C <SEP> 2 <SEP> h <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 12.5 <SEP> 6 <SEP> - <SEP> @ <SEP> h <SEP> 20.6 <SEP> 8.8 <SEP> 19.3 <SEP> 9.4 <SEP> 18.6 <SEP> 10 <SEP> * <SEP> * <SEP> * <SEP> * <tb> 48 <SEP> h <SEP> 22.7 <SEP> 6.3 <SEP> 21.6 <SEP> 9.4 <SEP> 18.8 <SEP> 9.4 <SEP> * <SEP> * <SEP> - <SEP> 56 <SEP> h <SEP> 21.8 <SEP> 8.8 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 80 <SEP> C <SEP> 3/4 <SEP> h <SEP> 16.3 <SEP> 11.8 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 14.3 <SEP> 11.9 <SEP> 5* <SEP> 5* <tb> 2 <SEP> 1/2 <SEP> h <SEP> 13.2 <SEP> 4.2 <SEP> 17.4 <SEP> 7.8 <SEP> - <SEP> - <SEP> 12.8* <SEP> 6.9* <tb> Trennung <SEP> zwischen <SEP> Kleber <SEP> und <SEP> Metallfolien <SEP> Trennung <SEP> meist <SEP> zwischen <tb> Kleber <SEP> bleibt <SEP> an <SEP> der <SEP> Mündung <SEP> haften <SEP> Kleber <SEP> und <SEP> Glas <tb>

Claims: Patentansprüche 1. Verfahren zum Verschliessen von Behältern aus Glas oder keramischen Werkstoffen mit einer Metall-, insbeson dere Aluminiumfolie, die auf der dem Behälter zuge kehrten Seite einen Auftrag aus unter Einwirkung von Wärme und Druck aufschmelzenden Kunststoff aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Behälterrand eine rein organische oder eine wasserhaltigecrganische Lö sung eines Alkyitrialkoxysilans, eines -Alkyltrichlor silans oder eines gemischten Alkylalkoxychlorsilans, dessen Alkylgruppe einen Substituenten mit einer Amino-, Epoxy-, Vinyl-, Acryl- oder Methacrylgruppe trägt, oder einerv,organischen Lösung eines monomeren oder polymeren Titansureesters aufgebracht wird, der Auftrag getrocknet und anschliessend die Verschlussfolie in an sich bekann ter Weise durch Aufpressen mit Hilfe eines erwärmten Siegelkopfes auf den Gefässrand aufgesiegelt wird. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Lösungsmittel für das Alkyltrialkoxysilan, das Alkyltrichlorsilan oder das gemischttAlkylalkoxychlor- silan ein Keton, z. B. Aceton, verwendet wird. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass als Lösungsmittel für den Titansäureester Benzine ver wendet werden. 4. Verfahren nach Ansprüchen 1,2 oder 3, dadurch gekenn zeichnet, dass beim Aufpressen der Verschlussfolie auf den Gefässrand ein Siegelkopf (1) verwendet wird, des sen Siegelftäche aus elastischem Material besteht. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet. dass das elastische Material ein wärmeleitfähig eingestell ter Silikonkautschuk ist. 6. Verfahren nach Ansprüchen 4 oder 5, dadurch gekennzeich net, aass das Heizelement (2) des Siegelkopfes (1) in das elastische Material eingebettet ist. 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Titansäurester polymeres Butyltitanat eingesetzt wird. 8, Verfahren nach Anspruch 1 und 7, dadurch gekennzeich net, dass als Verschlussfolie eine mit einem PE-Acryl säurecopolymeren beschichtete Aluminiumfolie verwendet wird,

Inventors: BUBECK, DIETRICH, DIPL.-CHEM. DR., KETELSEN, ARNO, MEYER, HORST, DIPL.-CHEM. DR., SCHELLHAMMER, HEINZ
Applicants: SCHWEIZERISCHE ALUMINIUM AG
Application year: 1979
Main classification: B67B5
IPC codes: C09J5, B29C65, B65D77, B65B7