Способ получения лаковых полимерных композиций для окраски консервной тары Российский патент 2021 года по МПК C09D167/00 

Описание патента на изобретение RU2749277C1

Изобретение относится к получению полимерной композиции для лакирования консервной тары, поэтому к покрытиям на основе данной композиции предъявляются особые требования по контакту с пищевыми продуктами, регламентированными ГН 2.3.3.972-00 «Предельно допустимые количества химических веществ, выделяющихся из материалов, контактирующих с пищевыми продуктами». Поэтому использованию любых типов диспергирующих тел при получении такой композиции, которое сопровождается привнесением частиц намола в полимерную композицию, приводящее к превышению предельно допустимых концентраций вредных веществ, в соответствии с ГН 2.3.3.972-00 - недопустимо.

Исходя из вышеизложенного применение системы «ротор - статор», где процесс переработки (совмещения) достигается за счет явления кавитации пузырьков воздуха - целесообразно.

Известен способ получения композиций для лакирования консервной тары, описанный в [авт. свид. СССР №1198941, 1983]. По этому способу композиции на основе эпоксидных и фенолформальдегидных олигомеров получают в переменном магнитном поле напряженностью 500-600 Э в присутствии частиц феррита бария. К недостаткам такого способа совмещения следует отнести то, что в составе покрытий на основе композиции, приготовленной по данному методу, могут находиться частицы феррита бария, что может негативно сказаться на хранении пищевых продуктов в консервной таре.

В изобретении [авт. свид. СССР №1689391, 1991], авторы предлагают получать композиции путем совмещения растворов олигомеров с выдержкой при температуре, это изобретение было выбрано за прототип.

Состав эпоксидно-фенольной композиции содержит: эпоксидный олигомер (марок Э-05К или Э-04Кр) 24,0-36,0% масс., фенолформальдегидный олигомер (марок КФЭ, ФКоФ-4, ФПФ-1) 5,0-15,0% масс., ортофосфорная кислота 0,1-0,2%) масс, органический растворитель - остальное.

Растворы олигомеров подвергаются прогреванию при температуре 120°С в течение 90 мин (процесс форконденсации). После охлаждения смеси до 40-60°С в нее добавляют ортофосфорную кислоту в виде 25%-ного раствора в этилцеллозольве.

Недостатком данного состава композиции является использование метода форконденсации при совмещении компонентов, что связано с высокими энергозатратами для поддержания высокой температуры процесса (120°С) и длительностью прогрева (60-90 мин).

Задачей изобретения является сокращение времени и уменьшение температуры получения эпоксидно-фенольных композиций при сохранении эксплуатационных характеристик покрытий на их основе и определение основных технологических параметров (окружной скорости).

Поставленная задача достигается способом получения эпоксидно-фенольной композиции путем смешения раствора эпоксидного олигомера в этилцеллозольве, раствора фенолформальдегидной смолы резольного типа в н-бутаноле и раствора ортофосфорной кислоты в н-бутаноле, и последующего воздействия сдвиговых напряжений при температуре окружающей среды в и комнатной температуре.

В качестве эпоксидного олигомера использовали олигомер марки Э-05К (ТУ 2225-008-00204211-96), производства ОАО Котласский химический завод, в качестве фенолформальдегидной смолы резольного типа смолу марки ФКоФ-4 (ТУ 6-10-1736-80), производства ОАО Котласский химический завод. Для интенсификации процесса совмещения использовали диспергирующую добавку - Disperbyk 111, фирма Byk Chemie, Везель, Германия и пеногаситель Byk 054, фирма Byk Chemie, Везель, Германия.

Высокие сдвиговые напряжения создаваемы системой ротор-статор позволяют разрушать надмолекулярные образования в растворах указанных высокомолекулярных веществ и создаются благоприятные условия для взаимного проникновения олигомерных сеток друг в друга, что позволяет избежать процесса длительного прогрева (форконденсации).

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Примеры 1-2 даны по прототипу.

Пример 1. 24 г эпоксидного олигомера Э-04Кр и 18 г фенолформальдегидного олигомера растворяют в 36 г этилцеллозольва и 21,9 г бутанола, проводят форконденсацию при 120°С в течение 90 мин. По окончании форконденсации при охлаждении смеси добавляют 0,1 г ортофосфорной кислоты (в расчете на концентрированную кислоту) в виде 25%-ного раствора в этилцеллозольве. Композицию разводят этилцеллозольвом до рабочей вязкости и наносят на жесть электролитического лужения и отверждают в режиме 200°С 12 мин.

Пример 2. 36 г эпоксидного олигомера Э-045Кр и 5 г фенолформальдегидного олигомера растворяют в 54 г этилцеллозольва и 4,8 г бутанола проводят форконденсацию при 120°С в течение 90 мин. По окончании форконденсации при охлаждении смеси добавляют 0,2 г ортофосфорной кислоты (в расчете на концентрированную кислоту) в виде 25%-ного раствора в этилцеллозольве. Композицию разводят этилцеллозольвом до рабочей вязкости и наносят на жесть электролитического лужения Покрытие по примеру 2 получают как описано в примере 1.

Пример 3. Смешивают 24 г эпоксидного олигомера Э-05К, 18 г фенолформальдегидного олигомера ФКоФ-4 с 36 г этилцеллозольва и 21,9 г н-бутанола с добавлением 0,1 г ортофосфорной кислоты (в расчете на концентрированную кислоту) в виде 25%-ного раствора в н-бутаноле, 0,04 г добавки Disperbyk 111 и 0,03 г добавки Byk 054, и подвергают сдвиговым усилиям на системе ротор-статор при окружной скорости перемешивающего устройства составляет от 15 до 50 м/с при температуре окружающей среды в течение 15 минут. Композицию наносят на белую жесть электролитического лужения марки ЭЖК II класса производства ПАО Магнитогорский металлургический комбинат и сушат при температуре 200°С в течение 12 мин, для получения покрытия толщиной 5,5-6,0 г/м2.

Пределы окружной скорости выбраны исходя из следующих соображений. При скорости вращения ротора со скоростью менее 15 м/с, исходя из технической документации на установку, не создается требуемого гидродинамического режима для создания эффективного перемешивания (переработки, совмещения). Создать скорость более 50 м/с не представляется возможным, так как возникают сильные вибрации установки, приводящие к автоматической блокировки электродвигателя по аварийному протоколу.

Пример 4. Смешивают 36 г эпоксидного олигомера Э-05К, 5 г фенолформальдегидного олигомера ФКоФ-4 с 54 г этилцеллозольва и 4,8 г н-бутанола 0,1 г ортофосфорной кислоты (в расчете на концентрированную кислоту) в виде 25%-ного раствора в н-бутаноле, 0,04 г добавки Disperbyk 111 и 0,03 г добавки Byk 054, и подвергают сдвиговым усилиям на системе ротор-статор при окружной скорости перемешивающего устройства составляет от 15 до 50 м/с при температуре окружающей среды в течение 15 минут. Композицию наносят на белую жесть электролитического лужения марки ЭЖК II класса производства ПАО Магнитогорский металлургический комбинат и сушат при температуре 200°С в течение 15 мин, для получения покрытия толщиной 5,5-6,0 г/м2.

Пределы окружной скорости выбраны исходя из следующих соображений. При скорости вращения ротора со скоростью менее 15 м/с, исходя из технической документации на установку, не создается требуемого гидродинамического режима для создания эффективного перемешивания (переработки, совмещения). Создать скорость более 50 м/с не представляется возможным, так как возникают сильные вибрации установки, приводящие к автоматической блокировке электродвигателя по аварийному протоколу.

Составы композиций приведены в табл. 1, а свойства покрытий на их основе в табл. 2.

Как видно из приведенных примеров, характеристики эпоксидно-фенольных композиций, полученных с помощью метода форконденсации и с использованием высокий сдвиговых напряжений системы ротор-статор, при ее работе в пределах окружной скорости от 35 до 45 м/с - идентичны.

При работе системы «ротор - статор» со скоростью менее 35 м/с получаются композиции с более высокой вязкостью, при этом, как видно из таблицы 2 ухудшается стойкость прочность при ударе, адгезия и стойкость к стерилизации в модельных средах, что, вероятно, обусловлено недостаточной интенсификацией процесса совмещения, приводящие к наличию в системе глобулярных структур достаточно большого размера, ухудшающих эксплуатационные и физико-механические свойства покрытий.

При работе системы «ротор - статор» со скоростью более 45 м/с наблюдалось расслаивание системы. Вероятно, при таких значительных центробежных сдвиговых напряжениях происходит сепарирование полимерных матриц из растворов, что делает невозможным получение композиционного материала.

Как видно из табл. 2 покрытия на основе композиций, полученных при помощи системы «ротор-статор» с окружной скоростью вращения в пределах от 35 до 45 м/с сочетают в себе высокие физико-механические показатели - эластичность, твердость, стойкость к удару и адгезию. При оценке стойкости к стерилизации к воздействию модельных сред на покрытиях по прототипу наблюдалась незначительная шероховатость при воздействии 3% раствора уксусной кислоты. Покрытия, полученные на основе композиций, полученных за счет высоких скоростей сдвига выдержали стерилизацию во всех модельных средах.

Как видно из приведенных примеров (табл. 1, 2), технико-экономическая эффективность изобретенной композиции заключается в том, что снижаются энергозатраты благодаря уменьшению температуры получения композиции со 120°С до 20°С и времени совмещения растворов олигомеров с 90 мин до 15 мин, что, в конечном счете, приводит к значительному удешевлению получаемого продукта при сохранении его высоких эксплуатационных характеристик.

Похожие патенты RU2749277C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭПОКСИДНО-ФЕНОЛЬНОЙ КОМПОЗИЦИИ 2013
  • Тузова Светлана Юрьевна
  • Антипов Евгений Михайлович
RU2583098C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭПОКСИДНО-ФЕНОЛЬНОЙ КОМПОЗИЦИИ 2013
  • Тузова Светлана Юрьевна
  • Антипов Евгений Михайлович
RU2562299C2
ЭПОКСИДНО-ФЕНОЛЬНАЯ КОМПОЗИЦИЯ 2011
  • Тузова Светлана Юрьевна
  • Антипов Евгений Михайлович
RU2502757C2
Композиция для покрытия рулонного и листового металла, предназначенного для изготовления консервной тары 2018
  • Апанович Николай Алексеевич
  • Максимова Елена Юрьевна
  • Зеленская Александра Дмитриевна
  • Павлов Александр Валерьевич
  • Алексеенко Антон Владимирович
RU2689567C1
Полиэфирная лакокрасочная композиция для нанесения на листовой и рулонный субстрат 2019
  • Апанович Николай Алексеевич
  • Максимова Елена Юрьевна
  • Зеленская Александра Дмитриевна
  • Павлов Александр Валерьевич
  • Алексеенко Антон Владимирович
  • Филатова Наталья Михайловна
RU2741878C1
Композиция, предназначенная для изготовления консервной тары с улучшенной адгезией к ПВХ-пластизолю при изготовлении винтовой крышки 2019
  • Апанович Николай Алексеевич
  • Максимова Елена Юрьевна
  • Зеленская Александра Дмитриевна
  • Павлов Александр Валерьевич
  • Алексеенко Антон Владимирович
  • Филатова Наталья Михайловна
RU2744689C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА ОТВЕРЖДЕНИЯ ЭПОКСИДНО-ФЕНОЛЬНЫХ КОМПОЗИЦИЙ 2002
  • Кочнова З.А.
  • Тузова С.Ю.
  • Цейтлин Г.М.
RU2230756C1
Эпоксифенольный лак 1989
  • Цейтлин Генрих Маркович
  • Шодэ Лидия Георгиевна
  • Азаров Михаил Васильевич
  • Миренский Роман Борисович
  • Ларченко Галина Андреевна
  • Брацлавская Раиса Львовна
SU1758055A1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭТЕРИФИЦИРОВАННЫХ ДИФЕНИЛОЛПРОПАНФОРМАЛЬДЕГИДНЫХ ОЛИГОМЕРОВ 2006
  • Кочнова Зоя Алексеевна
  • Тузова Светлана Юрьевна
  • Лисаченко Юлия Сергеевна
RU2318835C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭТЕРИФИЦИРОВАННЫХ ДИФЕНИЛОЛПРОПАНФОРМАЛЬДЕГИДНЫХ ОЛИГОМЕРОВ 2012
  • Тузова Светлана Юрьевна
  • Антипов Евгений Михайлович
RU2534798C2

Реферат патента 2021 года Способ получения лаковых полимерных композиций для окраски консервной тары

Изобретение относится к области химической технологии, а именно получения лаковых полимерных композиций на основе фенолформальдегидных олигомеров в сочетании с эпоксидными смолами и может найти применение в качестве покрытий лакировки консервной тары. Способ заключается в полном совмещении матриц высокомолекулярных соединений в присутствии органических жидкостей, за счет высоких скоростей сдвига, обеспечиваемых посредством системы «ротор - статор». Лаковую полимерную композицию получают при окружной скорости перемешивающего устройства 35-45 м/с и температуре окружающей среды в течение 10-15 минут. Изобретение позволяет снизить энергозатраты благодаря уменьшению времени совмещения полимеров и олигомеров с 90 до 15 минут, а также уменьшению температуры получения композиции со 120 до 20°С. 2 табл.

Формула изобретения RU 2 749 277 C1

Способ получения эпоксидно-фенольной композиции для лакирования консервной тары, путем совмещения фенолформальдегидного олигомера с эпоксидной смолой и ортофосфорной кислотой в присутствии органических растворителей, с последующим воздействием сдвиговых напряжений при окружной скорости перемешивающего устройства 35-45 м/с при комнатной температуре в течение 15 минут.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2021 года RU2749277C1

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭПОКСИДНО-ФЕНОЛЬНОЙ КОМПОЗИЦИИ 2013
  • Тузова Светлана Юрьевна
  • Антипов Евгений Михайлович
RU2562299C2
ДИСПЕРГАТОР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЛАКОКРАСОЧНЫХ СУСПЕНЗИЙ 2010
  • Сидоров Вячеслав Николаевич
  • Зайцев Анатолий Иванович
  • Мурашов Александр Анатольевич
  • Сохарева Елена Викторовна
RU2434675C1
Композиция для покрытий 1989
  • Кочнова Зоя Алексеевна
  • Федосина Альбина Алексеевна
  • Хрисанова Татьяна Алексеевна
  • Абрамина Светлана Петровна
SU1689391A1
ЭПОКСИДНО-ФЕНОЛЬНАЯ КОМПОЗИЦИЯ 2011
  • Тузова Светлана Юрьевна
  • Антипов Евгений Михайлович
RU2502757C2
CN 106565923 B, 30.10.2018
CN 101495533 B, 29.02.2012.

RU 2 749 277 C1

Авторы

Апанович Николай Алексеевич

Максимова Елена Юрьевна

Зеленская Александра Дмитриевна

Павлов Александр Валерьевич

Алексеенко Антон Владимирович

Филатова Наталья Михайловна

Даты

2021-06-07Публикация

2019-12-25Подача