PL221660B1 - Sposób wytwarzania termotopliwego bezrozpuszczalnikowego sieciowalnego promieniowaniem UV kleju samoprzylepnego - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania termotopliwego bezrozpuszczalnikowego sieciowalnego promieniowaniem UV kleju samoprzylepnego. Rozpuszczalne w wodzie kleje samoprzylepne stosowane są między innymi do produkcji materiałów samoprzylepnych używanych w przemyśle papierniczym oraz drukarskim w postaci taśm do łączenia ze sobą bel papieru, jak również do produ kcji samoprzylepnych etykiet ekologicznych. W przemyśle artykułów medycznych rozpuszczalne w wodzie kleje samoprzylepne stosowane są do produkcji chirurgicznych taśm operacyjnych (OP-tapes), szerokiej gamy elektrod biomedycznych oraz samoprzylepnych hydrożeli.

Znany jest z opisu wynalazku US2838421 rozpuszczalny w wodzie klej samoprzylepny na bazie poli(kwasu akrylowego) modyfikowanego glikolami polialkilenowymi, a w szczególności rozpuszczalnymi w wodzie glikolami polipropylenowymi o niskich ciężarach cząsteczkowych. Z opisu wynalazku US3441430 znany jest rozpuszczalny w wodzie klej samoprzylepny zbudowany z kopolimerów kwasu akrylowego oraz akrylanu 2-etoksyetylu z dodatkiem wodorozpuszczalnych monoeterów glikolu polipropylenowego. Znany jest z opisu wynalazku DE2142770 rozpuszczalny w wodzie klej samoprzylepny bazujący na mieszaninie hydrofilowych kopolimerów akrylanowych, poli(alkoholu winylowego), poliwinyloeteru oraz poliwinylopirolidonu. Z opisu wynalazku US3865770 znane są dyspergowalne w wodzie taśmy samoprzylepne zawierające rozpuszczalny w wodzie klej samoprzylepny oparty na kopolimerach kwasu akrylowego oraz alkiloakrylanach modyfikowanych żywicami, glikolami polialkilowymi oraz produktami reakcji pomiędzy żywicami zawierającymi grupy karboksylowe oraz alkanoloaminami. Znany jest z opisu wynalazku DE2360441 sposób uzyskania wodorozpuszczalności kopolimerów akrylanowych poprzez neutralizację grup karboksylowych drugorzędowymi lub trzeciorzędowymi alkanoloaminami. Z opisu wynalazku US4442258 znany jest rozpuszczalny w wodzie klej samoprzylepny otrzymany na drodze polimeryzacji rozpuszczalnych w wodzie monomerów w obecności rozpuszczalników organicznych oraz wodorozpuszczalnych plastyfikatorów zawierających grupy wodorotlenowe. W opisie wynalazku DE3105894 opisano rozpuszczalne w wodzie kleje samoprzylepne na bazie kopolimerów zbudowanych z alkiloakrylanów oraz kwasu akrylowego, modyfikowanych etoksylowanymi diaminami. Z opisu wynalazku US4413080 znane są dyspergowalne w wodzie taśmy samoprzylepne, do produkcji których zastosowano rozpuszczalny w wodzie klej samoprzylepny na bazie kopolimerów zbudowanych z nienasyconego kwasu karboksylowego oraz akrylanu alkilu, modyfikowanych dodatkiem żywic na bazie kalafonii oraz rozpuszczalnych w wodzie plastyfikatorów. Polepszenie wodorozpuszczalności uzyskano wskutek neutralizacji grup karboksylowych polimeru wodorotlenkami alkalicznymi. Rozpuszczalny w wodzie klej samoprzylepny na bazie kwasu β-akryloilooksypropionowego oraz wodorozpuszczalnych glikoli polialkilenowych znany jest z opisu wynalazku EP0352442. Jako medium polimeryzacyjne zastosowano tutaj mieszaninę alkoholu izopropylowego oraz wody. Natomiast w EP0379932 opisano rozpuszczalny w wodzie klej samoprzylepny otrzymany na drodze polimeryzacji nienasyconych kwasów karboksylowych, akrylanów z grupami hydroksylowymi, pochodnych akryloamidu oraz soli nienasyconych kwasów karboksylowych. Znane są z opisów wynalazków EP0699726 oraz EP0710708 fotoreaktywne rozpuszczalne w wodzie kleje samoprzyle pne na bazie poliakrylanów, zawierające wbudowany w łańcuch polimeru nienasycony fotoinicjator oraz plastyfikatory na bazie wodorozpuszczalnych glikoli polietylenowych lub/oraz polipropylenowych. Sieciowanie tego typu klejów odbywa się przy zastosowaniu promieniowania ultrafioletowego (UV). Z opisu wynalazku US6525129 oraz WO01/46329 znane są rozpuszczalne w wodzie poliakrylanowe kleje samoprzylepne w postaci dyspersji wodnych na bazie poliakrylanów zawierające N-winylopirolidon oraz octan winylu.

Wszystkie opisane powyżej, jako stan techniki, kleje samoprzylepne znane są jako kleje rozpuszczalnikowe zawierające rozpuszczalniki organiczne lub występujące w postaci dyspersji wodnych, charakteryzujących się słabą rozpuszczalnością w wodzie, bardzo przeciętnymi właściwościami s amoprzylepnymi, takimi jak niska lepkość, niska adhezja do papieru oraz innych materiałów oraz niska kohezja, szczególnie w podwyższonych temperaturach powyżej 70°C.

Sposób wytwarzania termotopliwego bezrozpuszczalnikowego sieciowalnego promieniowaniem UV kleju samoprzylepnego, według wynalazku, polegający na polimeryzacji i usieciowaniu, charakt eryzuje się tym, że 35-80 części wagowych kwasu akrylowego, 15-60 części wagowych akrylanu 2-hydroksypropylu i 0,1-5 części wagowych nienasyconego fotoinicjatora na bazie benzofenonu poddaje się polimeryzacji rodnikowej w wodzie destylowanej jako medium polimeryzacyjnym. Tak otrzymany klej modyfikuje się rozpuszczalnym w wodzie glikolem polialkilenowym w ilości 50 do 120 części

PL 221 660 B1 wagowych. Z tak powstałego roztworu wodnego polimeru oddestylowuje się wodę (medium polimeryzacyjne) i następnie sieciuje się promieniowaniem UV-C. Jako nienasycony fotoinicjator na bazie benzofenonu stosuje się 4-akryloilooksybenzofenon (ABP), 4-akryloilooksyetoksybenzofenon (AEBP), 4-akryloilooksybutoksybenzofenon (ABBP) lub 4-akryloilooksyheksoksybenzofenon (AHBP). Zastosowanie nienasyconych fotoinicjatorów jest w tym przypadku jedyną metodą podwyższenia kohezji termotopliwego kleju samoprzylepnego po jego usieciowaniu promieniowaniem UV. Nienasycony fotoinicjator zbudowany jest na bazie benzofenonu, co nie powoduje powstawania ubocznych produktów fotolitycznych w trakcie procesu sieciowania pod lampą UV. Korzystnie sieciująca dawka promieniowania UV-C wynosi od 100 do 500 mJ/cm . Dodatek rozpuszczalnego w wodzie glikolu alkilenowego ma na celu podwyższenie adhezji kleju do szerokiej gamy papierów. Jako rozpuszczalny w wodzie glikol polialkilenowy stosuje się glikol polietylenowy lub glikol polipropylenowy lub glikol poli(etylenowo-propylenowy), wszystkie o masie cząsteczkowej poniżej 1000 g/mol.

Zaletą termotopoliwych rozpuszczalnych w wodzie klejów samoprzylepnych według wynalazku jest to, że charakteryzują się one w usieciowanym stanie bardzo dobrą adhezją do papieru, wysoką kohezją w podwyższonej temperaturze oraz dobrą rozpuszczalnością w wodzie (krótkim czasem ro zpuszczania warstwy samoprzylepnej kleju). Termotopliwe fotoreaktywne sieciowalne promieniowaniem UV rozpuszczalne w wodzie kleje samoprzylepne charakteryzują się również długim czasem życia, dłuższym niż dla klejów samoprzylepnych rozpuszczalnych w wodzie sieciowanych konwencjonalnymi związkami sieciującymi.

Niniejszy wynalazek opisują bliżej poniższe przykłady wykonania.

P r z y k ł a d 1

Do 100 g wody destylowanej ogrzanej do temperatury 80°C wkraplano mieszaninę złożoną z 55 g (55 części wag.) kwasu akrylowego, 44,9 g (44,9 części wag.) akrylanu 2-hydroksypropylu, 0,1 g (0,1 części wag.) nienasyconego fotoinicjatora 4-akryloilooksybenzofenonu (ABP) oraz 0,1 g (0,1 części wag.) rodnikowego inicjatora termicznego AIBN. Reakcję polimeryzacji prowadzono 3 h w temperaturze około 80°C. Do otrzymanego polimeru dodano 25 g (50 części wag.) glikolu polietylenowego 200 (masa cząsteczkowa 200 g/mol), a następnie z tak otrzymanego roztworu polimeru oddestylowano medium polimeryzacyjne - wodę. Otrzymaną mieszaninę bezrozpuszczalnikowego kleju o grama₂ turze 60 g/m powleczono w 100°C na folii poliestrowej, a następnie sieciowano pod lampą UV-C emi₂ tującą promieniowanie o dawce 100 mJ/cm . Tak otrzymaną jednostronną taśmę samoprzylepną poddaje się badaniu na adhezję do papieru (według normy AFERA 4001), kohezję w 130°C (AFERA 4012) oraz rozpuszczalność warstwy samoprzylepnej w wodzie (metoda Tappi UM-213), mierząc czas rozpuszczalności kleju przy wartościach pH=7, oraz 9. Wyniki badań przedstawiono w tabeli.

P r z y k ł a d 2

Do 100 g wody destylowanej ogrzanej do temperatury 80°C wkraplano mieszaninę złożoną z 80 g (80 części wag.) kwasu akrylowego, 15 g (15 części wag.) akrylanu 2-hydroksypropylu, 5 g (5 części wag.) nienasyconego fotoinicjatora 4-akryloilooksyetoksybenzofenonu (AEBP) oraz 0,1 g (0,1 części wag.) rodnikowego inicjatora termicznego AIBN. Reakcję polimeryzacji prowadzono 3 h w temperaturze około 80°C. Do otrzymanego polimeru dodano 60 g (120 części wag.) glikolu polietylenowego 300 (masa cząsteczkowa 300 g/mol), a następnie z tak otrzymanego roztworu polimeru oddestylowano medium polimeryzacyjne - wodę. Otrzymaną mieszaninę bezrozpuszczalnikowego kleju o gramaturze ₂ g/m² powleczono w 100°C na folii poliestrowej, a następnie sieciowano pod lampą UV-C emitującą ₂ promieniowanie o dawce 100 mJ/cm . Tak otrzymaną jednostronną taśmę samoprzylepną poddaje się badaniu na adhezję do papieru (według normy AFERA 4001), kohezję w 130°C (AFERA 4012) oraz rozpuszczalność warstwy samoprzylepnej w wodzie (metoda Tappi UM-213), mierząc czas rozpuszczalności kleju przy wartościach pH=7, oraz 9. Wyniki badań przedstawiono w tabeli.

P r z y k ł a d 3

Do 100 g wody destylowanej ogrzanej do temperatury 80°C wkraplano mieszaninę złożoną z 60 g (60 części wag.) kwasu akrylowego, 39 g (39 części wag.) akrylanu 2-hydroksypropylu, 1 g (1 części wag.) nienasyconego fotoinicjatora 4-akryloilooksybutoksybenzofenonu (ABBP) oraz 0,1 g (0,1 części wag.) rodnikowego inicjatora termicznego AIBN. Reakcję polimeryzacji prowadzono 3 h w temperaturze około 80°C. Do otrzymanego polimeru dodano 40 g (80 części wag.) glikolu polipropylenowego 300 (masa cząsteczkowa 300 g/mol), a następnie z tak otrzymanego roztworu polimeru oddestylowano medium polimeryzacyjne - wodę. Otrzymaną mieszaninę bezrozpuszczalnikowego kleju o gramatu₂ rze 60 g/m poleczono w 100°C na folii poliestrowej, a następnie sieciowano pod lampą UV-C emitują₂ cą promieniowanie o dawce 100 mJ/cm². Tak otrzymaną jednostronną taśmę samoprzylepną poddaje

PL 221 660 B1 się badaniu na adhezję do papieru (według normy AFERA 4001), kohezję w 130°C (AFERA 4012) oraz rozpuszczalność warstwy samoprzylepnej w wodzie (metoda Tappi UM-213), mierząc czas rozpuszczalności kleju przy wartościach pH=7, oraz 9. Wyniki badań przedstawiono w tabeli.

P r z y k ł a d 4

Do 100 g wody destylowanej ogrzanej do temperatury 80°C wkraplano mieszaninę złożoną z 39,5 g (39,5 części wag.) kwasu akrylowego, 60 g (60 części wag.) akrylanu 2-hydroksypropylu, 1 g (1 części wag.) nienasyconego fotoinicjatora 4-akryloilooksyheksoksybenzofenonu (AHBP) oraz 0,1 g (0,1 części wag.) rodnikowego inicjatora termicznego AIBN. Reakcję polimeryzacji prowadzono 3 h w temperaturze około 80°C. Do otrzymanego polimeru dodano 50 g (100 części wag.) glikolu polipropylenowego 400 (masa cząsteczkowa 400 g/mol), a następnie z tak otrzymanego roztworu polimeru oddestylowano medium polimeryzacyjne - wodę. Otrzymaną mieszaninę bezrozpuszczalnikowego kleju o gramaturze 60 g/m powleczono w 100°C na folii poliestrowej, a następnie sieciowano pod ₂ lampą UV-C emitującą promieniowanie o dawce 100 mJ/cm . Tak otrzymaną jednostronną taśmę samoprzylepną poddaje się badaniu na adhezję do papieru (według normy AFERA 4001), kohezję w 130°C (AFERA 4012) oraz rozpuszczalność warstwy samoprzylepnej w wodzie (metoda Tappi UM-213), mierząc czas rozpuszczalności kleju przy wartościach pH=7, oraz 9. Wyniki badań prze dstawiono w tabeli.

P r z y k ł a d 5

Do 100 g wody destylowanej ogrzanej do temperatury 80°C wkraplano mieszaninę złożoną z 35 g (35 części wag.) kwasu akrylowego, 60 g (60 części wag.) akrylanu 2-hydroksypropylu, 5 g (5 części wag.) nienasyconego fotoinicjatora 4-akryloilooksybenzofenonu (ABP) oraz 0,1 g (0,1 części wag.) rodnikowego inicjatora termicznego AIBN. Reakcję polimeryzacji prowadzono 3 h w temperaturze około 80°C. Do otrzymanego polimeru dodano 35 g (70 części wag.) glikolu poli(etylenowo-propylenowego) 600 (masa cząsteczkowa 600 g/mol), a następnie z tak otrzymanego roztworu polimeru oddestylowano medium polimeryzacyjne - wodę. Otrzymaną mieszaninę kleju o gramaturze ₂ g/m² powleczono na folii poliestrowej, a następnie sieciowano pod lampą UV-C emitującą promie₂ niowanie o dawce 500 mJ/cm². Otrzymaną mieszaninę bezrozpuszczalnikowego kleju o gramaturze ₂ g/m² powleczono w 100°C na folii poliestrowej, a następnie sieciowano pod lampą UV-C emitującą ₂ promieniowanie o dawce 100 mJ/cm². Tak otrzymaną jednostronną taśmę samoprzylepną poddaje się badaniu na adhezję do papieru (według normy AFERA 4001), kohezję w 130°C (AFERA 4012) oraz rozpuszczalność warstwy samoprzylepnej w wodzie (metoda Tappi UM-213), mierząc czas rozpuszczalności kleju przy wartościach pH=7, oraz 9. Wyniki badań przedstawiono w tabeli.

T a b e l a

Przykład	Adhezja do papieru [N/2,5 cm]	Kohezja w 130°C [N/6,25 cm2]	Rozpuszczalność w wodzie [min]
pH 7	pH 9
1	12,0	16	3 min 34 s	2 min 36 s
2	16,8	22	3 min 56 s	3 min
3	13,1	28	4 min 23 s	3 min 12 s
4	12,6	32	4 min 48 s	2 min 56 s
5	11,5	36	6 min 12 s	4 min 45 s

Zastrzeżenia patentowe

Claims (4)

1. Sposób wytwarzania termotopliwego bezrozpuszczalnikowego sieciowalnego promieniowaniem UV kleju samoprzylepnego, polegający na polimeryzacji i usieciowaniu, znamienny tym, że 35-80 części wagowych kwasu akrylowego, 15-60 części wagowych akrylanu 2-hydroksypropylu i 0,1-5 części wagowych nienasyconego fotoinicjatora na bazie benzofenonu poddaje się polimeryzacji rodnikowej w wodzie destylowanej jako medium polimeryzacyjnym, a następnie tak otrzymany klej modyfikuje się rozpuszczalnym w wodzie glikolem polialkilenowym w ilości 50 do 120 części wagowych, po czym oddestylowuje się wodę i sieciuje się promieniowaniem UV-C.

PL 221 660 B1

2. Sposób wytwarzania według zastrz. 1, znamienny tym, że jako nienasycony fotoinicjator na bazie benzofenonu stosuje się 4-akryloilooksybenzofenon (ABP), 4-akryloilooksyetoksybenzofenon (AEBP), 4-akryloilooksybutoksybenzofenon (ABBP) lub 4-akryloilooksyheksoksybenzofenon (AHBP).

3. Sposób wytwarzania według zastrz. 1, znamienny tym, że sieciująca dawka promieniowania UV-C wynosi od 100 do 500 mJ/cm².

4. Sposób wytwarzania według zastrz. 1, znamienny tym, że jako rozpuszczalny w wodzie glikol polialkilenowy stosuje się glikol polietylenowy lub glikol polipropylenowy lub glikol poli(etylenowo-propylenowy), o masie cząsteczkowej poniżej 1000 g/mol.