用于由金屬構成的易腐蝕物品的包裝材料的制作方法

專利名稱：用于由金屬構成的易腐蝕物品的包裝材料的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于由金屬構成的易腐蝕物品的包裝材料。
背景技術：
包裝材料由形成包裝外側的塑料薄膜、內側層和連接塑料薄膜與內側層的粘合 劑層組成，其中所述粘合劑層含有揮發性緩蝕劑，并且其中內側層與在包裝外側上的塑料 薄膜相比具有對于緩蝕劑的高透過性。所述內側層可由織物層、打孔的薄膜或聚合物薄 膜組成，所述聚合物具有對于緩蝕劑的高滲透性。下文也稱為VCI (Volatile Corrosion Inhibitor)的揮發性緩蝕劑是這樣的化合物，其除了防腐蝕特性外還具有蒸汽壓力。由于 蒸發特性，緩蝕劑轉移到氣相中，并以膜的形式沉積在所要保護物品的金屬表面。VCI分子 的吸引力(Anziehimg)強于水分子的吸引力，從而在金屬表面上形成保護層。轉移到氣相 中的緩蝕劑的存在阻礙了導致腐蝕的電化學過程。按照這種方式，在包裝內產生臨時的防 腐蝕作用，其作用持續時間保持數月。作為揮發性緩蝕劑可使用例如亞硝酸鹽化合物或胺 鹽，例如二環己胺-苯甲酸鹽和二乙醇胺-亞硝酸鹽(GBl 048 770)。在除去VCI包裝后， VCI成分無殘留地從金屬表面逃逸掉，從而在金屬物品繼續使用之前無需對其再凈化。與其 他臨時防腐蝕方法，例如部件涂油/涂脂相比，這是含有VCI包裝的關鍵優點。前者在任何 情況下均需要從部件上除去防腐蝕油/脂。這通常利用有機溶劑或者酸性或堿性脫脂溶液 進行，并且是額外的處理步驟以及危害健康和環境。公知的是，將固態或者液態的VCI有效物質或者VCI有效物質混合物涂覆或者混 入到包裝材料上，如塑料薄膜、紙張、紙板、泡沫塑料、復合材料等。在這種情況下，使用如浸 漬、噴涂、涂覆或者借助擠出混入的方法以及類似的方法。含有VCI的紙張或者紙板的優點 是對有效物質的高吸收能力。紙張和紙板可以吸收多倍可混入到塑料薄膜中的有效物質 量。但它們釋放有效物質也比后者快得多。這意味著，VCI浸漬的紙張和紙板雖然可以迅速 且最初有效地防腐蝕，但不能長時間保持。塑料薄膜和其他聚合物載體釋放它們的VCI有 效物質緩慢得多。因此它們不能產生如紙張那么快的防腐蝕作用，但為此通常具有好得多 的長時間有效性。在工業包裝過程中，兩種作用方式都是重要的。包裝的設備部件或者工件通常在 幾小時后就要進行運輸。也就是說，它們可能在未對VCI成分進行較長時間的調理情況下 就要在載重汽車和船舶上的運輸集裝箱內承受環境條件。在此，需要部件的快速防腐蝕。在 運輸或者儲存持續時間較長的情況下，長時間保持的防腐蝕又是必要的。因此，實踐中經常 將材料組合用于臨時防腐蝕。例如VCI薄膜包覆包裝(Folieumverpackung)與嵌入的VCI 紙張或者VCI泡沫組合使用。所要保護部件的涂油/涂脂與VCI薄膜包裝的共同使用也很 常見。但兩種方法都有缺點。嵌入的紙張由于滲入的水蒸氣而濕透，并然后對金屬部件形 成持久的濕氣施予者，這造成腐蝕。防腐蝕油/脂與VCI包裝的組合可能對金屬部件造成 不確定的條件并甚至導致消除防腐蝕作用。共同使用不同的VCI包裝材料的另一個關鍵的 缺點是，通過不同VCI成分的反應可能會導致形成有害物質，例如N-硝胺。在共同使用含
4CN 101920811 A 有亞硝酸鹽和含有仲胺的制品時形成后者的強致癌物質。具有開頭所述特征的包裝材料由EP 0 825 019 A2是已知的。為了將包裝外側的 塑料薄膜與內置的織物層粘合而使用熱熔粘合劑。揮發性緩蝕劑必須在熔液狀態下與粘合 劑混合。此外，熱熔粘合劑與緩蝕劑的混合物在加工時，也就是為了生產層壓復合物，必須 重新加熱。在兩個方法步驟中，喪失了大部分揮發性VCI有效物質。采取勞動保護措施是 必要的，因為適合作為揮發性緩蝕劑的物質有害于健康。此外，該包裝材料還有上文說明的 含有VCI的塑料薄膜的缺點，即防腐蝕性的形成比較緩慢。

發明內容
在這種背景下本發明的目的在于，提供一種具有防腐蝕作用的包裝材料，其僅需 添加少量的緩蝕劑，并且可以在無需特殊勞動保護措施的情況下制造。在作為金屬物品的 包裝使用時，防腐蝕作用應當快速形成并且還保證長時間保護性。從具有開頭所述特征的包裝材料出發，該目的依據本發明由此得以實現，即粘合 劑層由化學凝固性的反應性粘合劑形成。在本發明教導的范圍內使用的化學凝固性反應 性粘合劑可以在最高至約80°C的溫度下加工。優選使用可以在較低溫度下，尤其是最高至 60°C的溫度下加工的化學凝固性反應性粘合劑。特別優選的是在室溫下或者稍微升高的溫 度下硬化的和采用最高40°C的溫度加工的化學凝固性反應性粘合劑。緩蝕劑可以在上述 溫度下在層壓過程前短時間內混入到層壓粘合劑中，其中僅少量的揮發性緩蝕劑轉變成氣 相，從而無需特別的勞動保護措施。此外有利的是，僅僅層壓輥和粘合劑槽被健康有害物質 所污染，且這些裝置部件在層壓后容易凈化。根據一種優選的具體實施形式，粘合劑層的內外表面通過大量氣泡而增大。在此， 所述粘合劑在內部含有大量極小氣泡，所述氣泡具有微米范圍直至納米范圍內的大小。這 些氣泡可以通過粘合劑硬化時形成氣體的化學反應而產生。但原則上也可以通過物理方 法，例如產生負壓，將極小氣泡引入粘合劑中、使其在粘合劑中均勻分布并任選地使其體積 增大。也可以考慮混入形成氣體或泡沫的添加劑。粘合劑泡沫的大表面使得VCI有效物質 的一部分非常迅速且有效地釋放。這導致所包裝的金屬物品快速形成VCI防腐蝕性。但 同時硬化的粘合劑也具有長時間持續的VCI塑料薄膜的儲存效果，從而在數日至數周時間 后，為所包裝金屬部件的防腐蝕仍釋放足夠大量的VCI有效物質。起到釋放VCI有效物質作用的粘合劑層的表面也可以由此增大，即作為內側層選 擇部分滲入到粘合劑層中的材料。有利的尤其是，滲入到粘合劑層中的內側層的材料具有 這樣的結構，使得內側層與粘合劑層的材料之間有效地產生毛細力。根據本發明的一種優 選具體實施方式
，內側層以織物層的形式構成，其纖維部分嵌入到粘合劑層的表面中，并以 這種方式增大粘合劑層的表面。一方面，粘合劑層與織物層之間的界面不光滑。此外，例如 通過REM/顯微照片可觀察到粘合劑由于毛細力而在單個纖維上拉高，這同樣有助于增大 起到VCI有效物質釋放作用的粘合劑表面。對于包裝材料的防腐蝕作用來說，僅需少量的緩蝕劑。塑料薄膜形成有效的阻擋 層并確保有效物質幾乎僅轉移到由包裝包圍的空間內。由于粘合劑層內緩蝕劑的比例低而 不損害膠粘劑附著性。作為反應性粘合劑可以使用單組分反應性樹脂粘合劑，其在空氣濕氣進入時聚合
5(auspolymersiert)。優選的是基于脂肪族或者芳香族異氰酸酯的不含溶劑的PUR粘合劑。 通過添加水(其可以與VCI有效物質一起導入到粘合劑材料中)，可以影響與氣體形成相關 的反應并由此影響在硬化的粘合劑層內所含有的氣泡的比例、分布和大小。基于VCI有效 物質和水的總重量計，水含量例如為0. 2重量％ 7重量％，優選0. 5重量％ 3重量％。 優選如此調整反應條件，使得硬化粘合劑的結構等同于發泡的塑料。在此，硬化的粘合劑層 具有這樣的層厚，其為所施加的未發泡粘合劑的厚度的兩倍至五倍。最后也可以混合多種 VCI有效物質。作為VCI有效物質尤其適合的是伯胺、仲胺或叔胺或者亞硝酸鹽化合物。但在本發明的范圍內，不排除也使用基于溶劑的反應性粘合劑和雙組分反應性樹 脂粘合劑。將粘合劑層符合目的地以lg/m2 10g/m2的施涂重量施加，基于所述包裝材料的 面積計，其中優選的是2 6g/m2的量。緩蝕劑符合目的地以0. lg/m2 5g/m2的量包含于所述粘合劑層內，基于所述包裝 材料的面積計。緩蝕劑優選與反應性粘合劑均勻混合。基于粘合劑和VCI有效物質的總重 量計，VCI有效物質的比例優選為2 20重量％，特別優選為2 10重量％。塑料薄膜和內側層可以通過均勻施加粘合劑層而面狀地彼此結合。但在本發明的 范圍內，粘合劑層也形成由膠粘面和不含粘合劑的面組成的圖案，并以例如點狀、條狀、網 格狀等存在于塑料薄膜與織物層之間的接觸區域內。所述塑料薄膜由形成防止緩蝕劑遷移的阻擋層的聚合物構成。粘合劑在聚合物內 的遷移取決于有效物質在聚合物內的溶解度以及擴散速度。所述遷移與有效物質在粘合劑 層內的遷移相比低至少5倍(Faktor)，優選超過10倍。對于所述塑料薄膜可以考慮大量常 規聚合物。所述塑料薄膜優選由聚烯烴，尤其是聚乙烯或者聚烯烴共聚物構成。此外，所述 塑料薄膜還可以多層地構成并具有對緩蝕劑具有高擴散阻力的阻擋層，而一個或多個其它 層為所述薄膜和復合材料賦予了所期望的加工性能和使用性能，例如伸長性能、密封性能 等。為了取得非常高的阻擋效果，所述塑料薄膜可以蒸鍍有薄金屬層。在多層構成的具體 實施形式中，除了蒸鍍一層外，還可以設計結合入一層金屬墊作為屏障。與所述塑料薄膜是 一層還是多層構成無關，所述塑料薄膜符合目的地具有10 120 μ m的厚度。特別優選厚 度為 20ym 50μπι。所述塑料薄膜的朝向所述粘合劑層的一側可以具有通過預處理，特別是電暈預處 理的改性表面結構，以改進粘合劑附著性。內側層優選為織物層。該織物層形成對于緩蝕劑轉移到氣相中的部分可透過的層 并保證機械保護包裝物。所述織物層最好具有柔軟和/或絨質的表面。所述織物層符合目 的地由無紡物構成，所述無紡物由聚合物纖維構成，其中作為無紡物適合的是紡紗無紡物、 熔噴無紡物或者紡紗無紡物與熔噴無紡物的組合。此外，所述織物層可以由紡織物、針織物 或編織物構成。本發明的包裝材料可以作為卷制品制造并利用可商購的薄膜焊接裝置進一 步加工。從所述包裝材料中可以制造出袋、包和罩等。如果所述塑料薄膜和紡織材料由相 同的聚合物，例如聚烯烴制得，則所述包裝材料可以再生利用。由于緩蝕劑比例低，回收利 用沒有問題。作為選擇，內側層可以由泡沫塑料形成，其優選具有開孔結構，以便可以實現 對于VCI有效物質的高透過性。在由紡織材料或泡沫材料構成的內側層方面還得到這樣的 優點，聚集在內側層上的液體，例如冷凝水一定程度上可以被吸收。由此，在內側層上可以
6形成連續的液膜，并相應地避免了加重腐蝕所包裝物品的傾向。本發明的包裝材料適用于包裝并保護由鋼、不銹鋼、鋁、銅、黃銅等構成的金屬物 品，并例如可以作為包裝材料用于切削加工的機器部件、機器和設備、車輛、板材和用于鋼 鐵工業的其他部件。由于緩蝕劑的比例小，也可以包裝用于食品工業的機器。由本發明的包裝材料構成的包覆包裝保證通過氣相快速形成金屬材料的全面防 腐蝕。這一點迄今為止只有通過使用VCI紙張或紙板才能達到。此外，在相應寬松貼合的 含有VCI的包裝，例如薄膜袋中，也可獲得所包裝的金屬部件的快速且良好的防腐蝕性。此 外，即使直接在所包裝的金屬表面上形成冷凝水，例如在海上長時間集裝箱運輸的情況下， 本發明的包裝材料也保證長時間保持的突出防腐蝕作用。因此，本發明的包裝材料同樣地 將VCI紙張和VCI薄膜的優點集于一身，而沒有它們的缺點。只須再將僅只一種包裝材料用 于大量各種各樣的應用場合。不用考慮具有上文提到的相應缺點的各種VCI材料的組合。所述包裝材料的總厚度典型地為70 200 μ m，優選為80 150 μ m。
具體實施例方式實施例1 該實施例涉及一種復合材料，其具有38 μ m厚的聚乙烯薄膜和單位面積重量17g/ m2的無紡物。聚乙烯薄膜由PE-MD和PE-LD組成的混合物構成，并可以含有常規添加劑，例如最 高至10重量％的二氧化鈦以染成白色。所述無紡物由聚丙烯構成的紡紗無紡物構成。擠出聚乙烯薄膜并在層壓側上采用電暈放電進行預處理。作為用于制造層壓復合 材料的粘合劑使用基于芳香族多異氰酸酯的單組分水硬性聚氨酯粘合劑。作為緩蝕劑使用可商購的產品VCI 9000 (Grofit Plastics)。其作為液體存在，具 有約200°C的沸點且在室溫(20°C)下蒸汽壓力低于O.OlhPa。將所述緩蝕劑與液態粘合劑 通過攪拌混合。由粘合劑和緩蝕劑組成的混合物含有約10重量％的緩蝕劑。在涂覆所述 無紡物和制成所述復合材料之前，將所述由粘合劑和緩蝕劑組成的混合物以約2g/m2的施 涂重量面狀地涂覆到薄膜上。因此，在該實施例中緩蝕劑的施涂量僅0.2g/m2。以此獲得了 足夠的防腐蝕作用。實施例2 為了非合金化的結構鋼部件的臨時防腐蝕，用含有VCI的改性粘合劑將38 μ m厚 的聚丙烯薄膜與40 μ m厚的塑料無紡物(Nonwoven)粘合。為了該粘合，使用空氣濕氣硬化 性1-組分_聚氨酯粘合劑(I-K-PUR)，將VCI成分混入到該粘合劑中。所述空氣濕氣硬化性I-K-PUR粘合劑在施用到聚丙烯薄膜上之前直接用4重量％ 由乙醇胺和羧酸(羧酸酯和酰胺)構成的化合物摻混并將其緊密地混合。所添加的化合物 (VCI有效物質)含有約2重量％的水。這種水比例在施加所述改性粘合劑到塑料薄膜上之 后直接導致在所述粘合劑中形成二氧化碳(CO2)。這導致在無紡物與聚丙烯薄膜粘合期間 和之后在所述粘合劑中形成極小的氣泡并且導致所述粘合劑略微發泡。所施用的粘合劑層 的層厚由此從未發泡的、流體狀態下的約10 20 μ m提高到硬化狀態下的約50 60 μ m。 硬化的粘合劑層的光柵電子顯微照片顯示出大量微米范圍至納米范圍內的小和極小的氣 泡。硬化的粘合劑的結構形態上等同于發泡的塑料。
由如此制得的含有VCI的復合材料借助薄膜焊接裝置制造薄膜袋。將塑料框引入 到該薄膜袋中，再將由非合金化、易腐蝕的結構鋼構成的鋼試樣(板材和圓柱體)牢固置入 到其中。隨后將所述袋密封焊接。在5 20小時的調節時間之后，在氣候環境實驗箱中對所述包裝施加負荷。使用 在室溫與98%的相對空氣濕度以及55°C和93%的相對空氣濕度之間的循環交替。與無VCI 有效物質的同樣制造并施加負荷的空白試樣相反，含有VCI的包裝即使在施加負荷數天之 后，鋼試樣上沒有顯出腐蝕位置。即使從一開始就在鋼表面上強制進行水冷凝的情況下，與 嚴重腐蝕的無VCI的空白試樣相反，它們即使在承受數天之后也未顯出腐蝕。作為易腐蝕的金屬物品，使用冷軋非合金結構鋼DC 03，材料編號1. 0347的鋼板 (Q-PaneIs, Pausch Messtechnik GmbH，Haan 公司)以及由非合金脫氧鋼 S235JRG2，材料編 號1. 0038的磨削圓柱狀試樣(圓棒材料，ThyssenKruppSchulte GmbH, Radebeul公司)。
權利要求
用于由金屬構成的易腐蝕物品的包裝材料，該包裝材料由形成包裝外側的塑料薄膜、內側層和連接塑料薄膜與內側層的粘合劑層組成，其中所述粘合劑層含有揮發性緩蝕劑，并且其中所述內側層與在包裝外側上的塑料薄膜相比具有對于緩蝕劑的高透過性，其特征在于，所述粘合劑層由化學凝固性、反應性粘合劑形成。
2.如權利要求1所述的包裝材料，其特征在于，其中所述粘合劑層的表面通過大量氣 泡而增大。
3.如權利要求2所述的包裝材料，其特征在于，所述氣泡具有微米范圍直至納米范圍 的直徑。
4.如權利要求2或3所述的包裝材料，其特征在于，所述氣泡通過在粘合劑硬化時形成 氣體的化學反應而產生。
5.如權利要求2 4任一項所述的包裝材料，其特征在于，硬化的粘合劑的結構等同于 發泡的塑料。
6.如權利要求5所述的包裝材料，其特征在于，所述粘合劑層具有這樣的層厚，該層厚 為所施加的未發泡粘合劑的厚度的兩倍至五倍。
7.如權利要求6所述的包裝材料，其特征在于，作為反應性粘合劑使用單組分反應性 樹脂粘合劑，其在空氣濕氣進入時聚合。
8.如權利要求1 6任一項所述的包裝材料，其特征在于，作為反應性粘合劑使用基于 脂肪族或者芳香族異氰酸酯的、不含溶劑的PUR粘合劑。
9.如權利要求1 6任一項所述的包裝材料，其特征在于，作為反應性粘合劑使用雙組 分反應性樹脂粘合劑。
10.如權利要求1 9任一項所述的包裝材料，其特征在于，以lg/m2 10g/m2，優選 2g/m2 6g/m2的施涂重量施加所述粘合劑層。
11.如權利要求1 10任一項所述的包裝材料，其特征在于，所述緩蝕劑以0.lg/m2 5g/m2的量包含于所述粘合劑層中，基于所述包裝材料的面積計。
12.如權利要求11所述的包裝材料，其特征在于，所述緩蝕劑與所述反應性粘合劑均 勻混合。
13.如權利要求1 12任一項所述的包裝材料，其特征在于，所述塑料薄膜和所述內側 層通過均勻施涂所述粘合劑層而面狀地彼此結合。
14.如權利要求1 12任一項所述的包裝材料，其特征在于，所述粘合劑層形成由膠粘 面或者不含粘合劑的面構成的圖案。
15.如權利要求1 14任一項所述的包裝材料，其特征在于，所述塑料薄膜由聚合物構 成，該聚合物形成阻礙緩蝕劑遷移的屏障。
16.如權利要求1 15任一項所述的包裝材料，其特征在于，所述塑料薄膜由聚烯烴或 者聚烯烴共聚物構成。
17.如權利要求1 14任一項所述的包裝材料，其特征在于，所述塑料薄膜多層地構 成，并具有對緩蝕劑具有高擴散阻力的阻擋層。
18.如權利要求1 17任一項所述的包裝材料，其特征在于，所述塑料薄膜具有10 120 μ m的厚度，優選20 50 μ m的厚度。
19.如權利要求1 18任一項所述的包裝材料，其特征在于，所述塑料薄膜面向粘合劑層一側具有通過預處理尤其是電暈預處理的、改性的表面結構，以改進粘合劑附著性。
20.如權利要求1 19任一項所述的包裝材料，其特征在于，所述內側層以織物層的形 式構成。
21.如權利要求20所述的包裝材料，其特征在于，所述織物層由無紡物構成，所述無紡 物由聚合物纖維構成。
22.如權利要求21所述的包裝材料，其特征在于，所述無紡物為紡紗無紡物、熔噴無紡 物或者紡紗無紡物與熔噴無紡物的組合。
23.如權利要求20所述的包裝材料，其特征在于，所述織物層由紡織物、針織物或編織 物構成。
24.如權利要求1 23任一項所述的包裝材料，其特征在于，總厚度為70μπι 200 μ m, iXj^ 80 μ m 150 μ m。
全文摘要
本發明涉及一種用于由金屬構成的易腐蝕物品的包裝材料，該包裝材料由形成包裝外側的塑料薄膜、內側層和連接塑料薄膜與內側層的粘合劑層組成，其中所述粘合劑層含有揮發性緩蝕劑，并且其中所述內側層與在包裝外側上的塑料薄膜相比具有對于緩蝕劑的高滲透性。根據本發明，所述粘合劑層由化學凝固性的反應性粘合劑形成。
文檔編號B65D65/40GK101920811SQ20091100023
公開日2010年12月22日 申請日期2009年11月6日 優先權日2008年11月7日
發明者不公告發明人 申請人:諾爾迪尼亞德國格羅瑙有限公司