PL222736B1

PL222736B1 - Sposób wytwarzania rozpuszczalnego w wodzie kleju samoprzylepnego na bazie kwasu akrylowego oraz glikoli polialkilenowych

Info

Publication number: PL222736B1
Application number: PL407654A
Authority: PL
Inventors: Zbigniew Czech; Adrian Krzysztof Antosik; Agnieszka Kowalczyk; Dominika Sowa
Original assignee: Zachodniopomorski Univ Tech W Szczecinie
Priority date: 2014-03-25
Filing date: 2014-03-25
Publication date: 2016-08-31
Also published as: PL407654A1

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania rozpuszczalnego w wodzie kleju samoprzylepnego na bazie kwasu akrylowego oraz glikoli polialkilenowych. 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 produkcji 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 poli(winylo-rolidonu). 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 ujawniono 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 i/lub 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 lepność niska adhezja do papieru oraz innych materiałów oraz niska kohezja, szczególnie w podwyższonych temperaturach powyżej 70°C.

Celem wynalazku jest opracowanie syntezy rozpuszczalnego w wodzie kleju samoprzylepnego na bazie kwasu akrylowego i rozpuszczalnych w wodzie glikoli polialkilenowych. Do jego syntezy stosuje się także akryloamid, który podwyższa kohezję kleju samoprzylepnego, szczególnie w podwyższonych temperaturach powyżej 70°C.

Sposób wytwarzania rozpuszczalnego w wodzie kleju samoprzylepnego na bazie kwasu akrylowego oraz glikoli polialkilenowych, według wynalazku, charakteryzuje się tym, że prowadzi się

PL 222 736 B1 w wodzie polimeryzację rodnikową mieszaniny o składzie: 40-70% wagowych kwasu akrylowego, 29-60% wagowych rozpuszczalnego w wodzie glikolu polialkilenowego, 0,1-5% wagowych akryloamidu i 0,1% wagowego inicjatora rodnikowego-AIBN. Stężenie inicjatora rodnikowego odnosi się do masy pozostałych składników, których sumaryczne stężenie wynosi 100% wagowych. Woda destyl owana stanowi medium polimeryzacyjne, do którego wkrapla się mieszaninę. Do tak otrzymanego wodnego roztworu kleju samoprzylepnego dodaje się jako stabilizator izopropanol w ilości 10-15% wagowych i związek sieciujący w ilości od 0,1 do 5% wagowych w stosunku do całkowitej masy kwasu akrylowego, glikolu polialkilenowego i akryloamidu. Dodatek związku sieciującego odpowiada za nadanie rozpuszczalnemu w wodzie klejowi samoprzylepnemu odpowiednio wysokiej kohezji oraz odporności termicznej. Jako glikol polialkilenowy stosuje się glikol polietylenowy, glikol polipropylenowy lub glikol poli(etylenowo-propylenowy), o masie cząsteczkowej mniejszej od 1000 g/mol. Reakcję polimeryzacji prowadzi się w temperaturze około 80°C. Jako związek sieciujący stosuje się chelaty metali, wielofunkcyjne etylenoiminy, wielofunkcyjne propylenoiminy lub żywice aminowe.

Zaletą rozpuszczalnych w wodzie klejów samoprzylepnych według wynalazku jest to, że charakteryzują się w usieciowanym stanie bardzo dobrą adhezją do papieru, wysoką kohezją w podwyższonej temperaturze oraz dobrą rozpuszczalnością w wodzie (krótkim czasem rozpuszczania warstwy samoprzylepnej kleju).

Niniejszy wynalazek opisują bliżej poniższe przykłady wykonania.

P r z y k ł a d 1

Do 100 g otrzymanego w wyniku polimeryzacji wodnego roztworu kleju samoprzylepnego o 50% wag. polimeru zbudowanego z 40% wag. kwasu akrylowego, 55% wag. glikolu polipropylenowego 400 oraz 5% wag. akryloamidu dodaje się 10 g izopropanolu oraz 0,05 g (0,1% wag.) wielofunkcyjnej propylenoiminy Trazidin VN. Tak otrzymaną mieszaninę kleju powleka się o gramaturze 60 g/m na folii poliestrowej, a następnie sieciuje w kanale suszącym przez 10 min w temperaturze 110°C. Tak otrzymaną jednostronną taśmę samoprzylepną poddaje się badaniu na adhezję do papieru (według normy AFERA 4001), kohezję w 150°C (AFERA 4012) oraz rozpuszczalność warstwy s amoprzylepnej 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 otrzymanego w wyniku polimeryzacji wodnego roztworu kleju samoprzylepnego o 50% wag. polimeru zbudowanego z 70% wag. kwasu akrylowego, 29% wag. glikolu polietylenowego 200 oraz 1% wag. akryloamidu dodaje się 15 g izopropanolu oraz 2,5 g (5% wag.) żywicy aminowej Cymel 303. Tak otrzymaną mieszaninę kleju powleka się o gramaturze 60 g/m na folii poliestrowej, a następnie sieciuje w kanale suszącym przez 10 min w temperaturze 140°C. Tak otrzymaną jednostronną taśmę samoprzylepną poddaje się badaniu na adhezję do papieru (według normy AFERA 4001), kohezję w 150°C (AFERA 4012) oraz rozpuszczalność warstwy samoprzylepnej w wod zie (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 otrzymanego w wyniku polimeryzacji wodnego roztworu kleju samoprzylepnego o 50% wag. polimeru zbudowanego z 55,9% wag. kwasu akrylowego, 44% wag. glikolu polipropylenowego 600 oraz 0,1% wag. akryloamidu dodaje się 10 g izopropanolu oraz 0,5 g (1% wag.) chelatu acetyloacetonianu glinu. Tak otrzymaną mieszaninę kleju powleka się o gramaturze 60 g/m na folii poliestrowej, a następnie sieciuje w kanale suszącym przez 10 min w temperaturze 110°C. Tak otrzymaną jednostronną taśmę samoprzylepną poddaje się badaniu na adhezję do papieru (według normy AFERA 4001), kohezję w 150°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 otrzymanego w wyniku polimeryzacji wodnego roztworu kleju samoprzylepnego o 50% wag. polimeru zbudowanego z 63% wag. kwasu akrylowego, 35% wag. glikolu polipropylenowego 300 oraz 2% wag. akryloamidu dodaje się 10 g izopropanolu oraz 1 g (2% wag.) wielofunkcyjnej ₂ etylenoiminy XAMA-2. Tak otrzymaną mieszaninę kleju powleka się o gramaturze 60 g/m² na folii poliestrowej, a następnie sieciuje w kanale suszącym przez 10 min w temperaturze 110°C. Tak otrzymaną jednostronną taśmę samoprzylepną poddaje się badaniu na adhezję do papieru (według normy AFERA 4001), kohezję w 150°C (AFERA 4012) oraz rozpuszczalność warstwy samoprzylepnej

PL 222 736 B1 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 5

Do 100 g otrzymanego w wyniku polimeryzacji wodnego roztworu kleju samoprzylepnego o 50% wag. polimeru zbudowanego z 37% wag. kwasu akrylowego, 60% wag. poli(glikolu etylenowopropylenowego) 400 oraz 3% wag. akryloamidu dodaje się 10 g izopropanolu oraz 0,8 g (1,6% wag.) chelatu acetyloacetonianu cyrkonu. Tak otrzymaną mieszaninę kleju powleka się o gramaturze 60 g/m na folii poliestrowej, a następnie sieciuje w kanale suszącym przez 10 min w temperaturze 110°C. Tak otrzymaną jednostronną taśmę samoprzylepną poddaje się badaniu na adhezję do papi eru (według normy AFERA 4001), kohezję w 150°C (AFERA 4012) oraz rozpuszczalność warstwy s amoprzylepnej 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 150°C [N/6,25 cm²]	Rozpuszczalność w wodzie [min]
pH 7	pH 9
1	15,3	16	1 min 13 s	53 s
2	10,1	30	2 min 18 s	1 min 12 s
3	11,8	25	2 min 34 s	1 min 33 s
4	10,9	20	2 min 54 s	1 min 53 s
5	14,0	25	3 min 33 s	2 min 10 s

Zastrzeżenia patentowe

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wytwarzania rozpuszczalnego w wodzie kleju samoprzylepnego na bazie kwasu akrylowego oraz glikoli polialkilenowych, znamienny tym, że prowadzi się w wodzie polimeryzację rodnikową mieszaniny o składzie: 40-70% wagowych kwasu akrylowego, 29-60% wagowych rozpuszczalnego w wodzie glikolu polialkilenowego, 0,1-5% wagowych akryloamidu i 0,1% wagowego inicjatora rodnikowego, przy czym stężenie inicjatora rodnikowego odnosi się do masy pozostałych składników, których sumaryczne stężenie wynosi 100% wagowych, następnie do tak otrzymanego wodnego roztworu kleju samoprzylepnego dodaje się jako stabilizator izopropanol w ilości 10-15% wagowych i związek sieciujący w ilości od 0,1 do 5% wagowych w stosunku do całkowitej masy kwasu akrylowego, glikolu polialkilenowego i akryloamidu.
2. Sposób wytwarzania według zastrz. 1, znamienny tym, że jako glikol polialkilenowy stosuje się glikol polietylenowy, glikol polipropylenowy lub glikol poli(etylenowo-propylenowy), o masie cząsteczkowej mniejszej od 1000 g/mol.
3. Sposób wytwarzania według zastrz. 1, znamienny tym, że jako związek sieciujący stosuje się chelaty metali, wielofunkcyjne etylenoiminy, wielofunkcyjne propylenoiminy lub żywice aminowe.