CN1981008A - 超吸收性可印刷组合物 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可印刷组合物，其具有1－1000mPas的粘度且包含如下组分：a)5－50重量％的超吸收性聚合物颗粒，b)10－40重量％的至少一种水不溶性的有机粘合剂，c)0－10重量％的至少一种添加剂，和d)40－80重量％的至少一种有机溶剂。本发明还涉及至少一个表面上印有所述可印刷组合物的印刷的片状材料，以及该印刷的片状材料在食品包装、湿敏产品的包装、室内湿度控制中或作为纺织品的膜的用途。

Description

超吸收性可印刷组合物

本发明涉及一种包含超吸收性聚合物颗粒、至少一种粘合剂，至少一种添加剂以及至少一种有机溶剂的可印刷组合物。本发明进一步涉及在其至少一个表面上印有所述可印刷组合物的片状材料，以及该印刷的片状材料在流体吸收和/或流体分配中的用途。

由DE 195 21 431已知超吸收性聚合物的可印刷配制剂。它为包含含水的、微交联的聚丙烯酸和活性交联剂的两组分溶胀糊(swell paste)。将两种组分加到一起后，混合物变得越来越粘且必须在几小时以内施加到待印刷的材料上。这例如通过在纺织品或片状结构如纸张或薄片上印刷或刮涂而完成，并且可使用筛网以得到均匀图案。随后，所施加的聚合物必须经热处理而交联。DE 195 21 431中所述的可印刷组合物的缺点为在两种组分混合之后，仅有有限的时间间隔可用来处理可印刷组合物，而且用以形成超吸收性聚合物的交联在印刷操作之中和之后仍然进行，这使得不可能生产具有规定尺寸的聚合物颗粒。另一个缺点是使用了造成超吸收性聚合物溶胀的含水体系。

DE 196 52 762描述了一种包含超吸收剂、粘合剂和含水溶性组分的添加剂的超吸收性热塑性组合物。该组合物中没有溶剂。这种超吸收性热塑性组合物用于生产不透水结构，尤其是纵向不透水电缆结构。该超吸收性热塑性组合物的缺点是其仅在温度为140-160℃时是液体，并因而不适用于印刷工艺。

EP 0188 959公开了一种包含超吸收性聚合物颗粒、水溶性粘合剂、多种添加剂以及有机溶剂的涂料组合物，其中有机溶剂优选甲醇或乙醇。将该组合物刮涂于例如为纺织品、纸或塑料的材料上。当涂敷有EP 0188 959所述组合物的材料吸收含水流体时，组合物中粘合剂的水溶性造成吸水层与特定基材脱离。这导致了该流体获取方法为不可逆的显著缺点。

DE 2 441 781公开了一种改进纤维材料吸水性的方法，其中将改性的纤维素醚用作吸水材料并借助修饰剂、树脂或粘合剂将其从水溶液中固定到纤维材料上。在通过加热进行固定之前将包含纤维素醚以及固定剂的水溶液通过喷涂、浸渍或刷涂而施加到纤维材料上。根据DE 2441 781通过用粘合剂固定而防止吸水时吸水层的脱离。一个缺点为使用了水溶液，这造成纤维素醚甚至在生产吸水纤维材料的过程中也溶胀。

DE 195 05 708公开了片状超吸收性材料，其包含至少一种超吸收性聚合物和至少一种形成片状基体的水溶性聚合物。该超吸收性聚合物不包括在可印刷组合物中；代之以将水溶性聚合物的粘性溶液施加到表面上，然后在该水溶性聚合物上洒上所述超吸收性聚合物。在随后的干燥中，在水溶性基体材料和超吸收性聚合物之间可形成化学或物理键。该超吸收性聚合物可通过用压花水辊处理而更加固定。施加有所述超吸收性聚合物的片状基体的水溶性造成在超吸收性聚合物吸水时基体的脱离。DE 195 05 708所述发明的缺点为片状基体上所洒上的超吸收性聚合物固定不足，以及在吸水时基体的脱离。

WO 00/64311描述了亲水性片状材料，该材料由呈编织物或开孔聚合物泡沫形式的基体和聚合到该基体上的超吸收剂组成，所述编织物具有独立的纤维。该亲水性片状材料形成座垫或卧具的局部。例如通过喷涂和随后的加聚方法而将该超吸收剂施加到基体上导致在超吸收剂与基体间形成持久的键接，该键接甚至在超吸收剂吸水时也不断裂。但是，WO 00/64311的发明不是一种用粘合剂将其固定在基体上的可印刷组合物。

本发明的目的是提供一种可印刷组合物，可使用传统印刷方法将其施加到片状材料上，其牢固地粘附于片状材料上并允许对含水流体可逆的吸收和/或分配。

我们发现，根据本发明该目的通过一种粘度为1-1000mPas且包含如下组分的可印刷组合物而实现：

a)5-50重量％的超吸收性聚合物颗粒，

b)10-40重量％的至少一种水不溶性的有机粘合剂，

c)0-10重量％的至少一种添加剂，和

d)40-80重量％的至少一种有机溶剂。

本发明可印刷组合物例如含有如下组分：

a)14.0重量％的超吸收性聚合物颗粒(交联的聚丙烯酸钠)，

b)23.0重量％的水不溶性的有机粘合剂(其中：18.0重量％的丙烯酸酯；3.0重量％的聚酯和2.0重量％的马来树脂)，

c)2.0重量％的添加剂(柠檬酸酯)，

d)61.0重量％的有机溶剂(其中：50.5重量％的乙酸乙酯和10.5重量％的甲基乙基酮)。

该可印刷组合物的粘度为108mPas。

本发明目的另外通过至少一个表面上印有可印刷组合物的片状材料而实现。

本发明目的另外通过将印刷的片状材料用于食品包装、湿敏商品的包装、房间内湿度控制或用作纺织品的膜而实现。

如本文所用，“可印刷”指可通过常规印刷方法，尤其凹版印刷方法而将其施加到片状材料上的组合物。本发明组合物的可印刷性尤其取决于粘度。如果粘度过低，则组合物将脱离凹版印刷辊中的着墨孔(well)；如果粘度过高，则不是所有的组合物转移到片状材料上。

如本文所用，“超吸收性”指亲水性材料吸收以及在压力下保留大量水或含水流体而不会立刻溶解的性能。超吸收性材料能够吸收数倍于其自身重量的水或含水流体。超吸收性材料的实例不仅包括聚丙烯酸和聚丙烯酸盐，也包括淀粉或纤维素的衍生物，羧甲基纤维素或聚丙烯酰胺。

如本文所用，“粘合剂”指能够将可印刷组合物的成分固定在印刷层中且能够将印刷层粘附于片状材料的材料。

如本文所用，“片状材料”指具有低厚度的基本二维伸展的且可用传统印刷方法印刷的材料。

如本文所用，“房间”应理解为其最广泛的意义，例如包括活动空间、办公室、会堂、地下室和车库。

本发明的包含超吸收性聚合物的可印刷组合物提供以下优于现有技术的优点：由于合适的粘度，可通过常规印刷方法而简便快捷且经济地将该组合物印刷到片状材料上。就此而言，也可以仅在有界区域印刷。水不溶性的有机粘合剂结合添加剂确保了超吸收性聚合物颗粒不仅固定在印刷层中也通过该层而固定在片状材料上。甚至在已经吸收较大量的水或含水流体时，这种固定及粘合剂的水不溶性防止印刷层与基材的脱离，而且这确保了对含水流体的可逆吸收和/或释放。使用有机溶剂防止了在印刷到片状材料之前超吸收性聚合物颗粒在可印刷组合物中的任何溶胀。

在本发明特定的实施方案中，组合物的固含量为20-50重量％。加上可印刷组合物具有1-1000mPas，优选100-500mPas的粘度，该固含量使得能够实现1g/m²至至少30g/m²的添加量(所转移的可印刷组合物固体的量)。

任何超吸收性聚合物颗粒均是合适的。有利的是超吸收性聚合物颗粒由聚丙烯酸盐，尤其是聚丙烯酸钠组成，其中所述聚丙烯酸盐由包含酸性基团和单烯属不饱和单体的50mol％中和的聚合物和交联剂组成。

超吸收性聚合物颗粒优选的尺寸为5-50μm，特别为10-45μm。

按照本工业领域的惯例选择水不溶性的有机粘合剂。有用的水不溶性的有机粘合剂的实例包括硝基纤维素、聚乙烯醇缩丁醛、聚氯乙烯(共)聚合物、聚酰胺、丙烯酸酯树脂和聚氨酯。这些材料在油漆制造中用作粘合剂。选为可印刷组合物的粘合剂的特性取决于印有所述超吸收性组合物的片状材料的预计应用。例如，当将印刷的片状材料用于食品领域时，粘合剂必须适合食品接触。该条件尤其通过用于直接食品接触的特定氯乙烯共聚物或乙烯醇缩丁醛共聚物而得以满足。

有利的是可印刷组合物中包含增塑剂添加剂。按照本工业领域的惯例选择这些增塑剂添加剂。有用的增塑剂添加剂的实例包括柠檬酸乙酰基三丁酯、己二酸酯增塑剂、邻苯二甲酸酯增塑剂和环氧化的大豆油。其它添加剂如蜡和流平剂也可包含在可印刷组合物中。与粘合剂一样，这些添加剂也用于油漆制造。所述增塑剂为低挥发性的有机液体。它们的目的是使由可印刷组合物组成的印刷层在片状材料上保持弹性并防止任何脆变。

使用流平剂是为了提供印有本发明超吸收性组合物的片状材料的高水平度。有许多可能的原因引起印刷表面的水平缺陷，如油漆组成、干燥方法的过程、温度和通风以及膜的形成。水平缺陷的最常见形式是由尺寸为0.2-10mm的表面结构形成的所谓桔皮皱纹。

流平剂的实例为丁基乙二醇乙酸酯，丁基三甘醇，包含不同对薄荷二烯的混合物的Depanol^，包含单萜烃与萜的氧化衍生物的混合物的Depanol N IV^，乙酸丁酯如乙酸正丁酯、乙酸异丁酯和乙酸甲基丙基酯，乙酸2-乙氧基乙基酯、乙基二甘醇、乙二醇单乙醚，异壬醇，异亚丙基丙酮，乙酸1-甲氧基-2-丙醇酯，甲基丁醇如戊醇和3-甲基-1-丁醇，甲基二甘醇，甲基乙二醇，丙二醇1-乙醚和丙二醇1-甲醚。

用于可印刷组合物的优选有机溶剂的实例为酯如乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯和乙酸甲氧基丙基酯，醇如乙醇、正丙醇、异丙醇和甲氧基丁醇以及酮如甲乙酮和丙酮。这些材料再次用于油漆制造中。所述溶剂的作用是调节组合物以达到印刷要求的粘度。所要求的粘度取决于印刷机的速度和待印刷的材料。所述有机溶剂含有小于0.3体积％，优选小于0.1体积％，更优选小于0.01体积％的水。

原则上，可用本发明组合物印刷任何可通过常规印刷方法印刷的片状材料。

在至少一个表面上印有可印刷组合物的片状材料优选聚合物薄片、金属薄片或纸。优选的聚合物薄片为聚乙烯、聚丙烯、OPP(取向聚丙烯)和聚对苯二甲酸乙二酯薄片。铝箔为优选的金属薄片，而且纸包括墙纸。

待印刷的片状材料的优选实施方案是厚度为30μm的聚乙烯薄片。该薄片的一个或两个表面通过凹版印刷而印有上述可印刷组合物。

在本发明的另一个实施方案中，印有本发明组合物的片状材料为纺织品或织物纤维，包括无纺织物。织物纤维的优选实施方案是厚度为30μm的非纺织物。

本发明的可印刷组合物优选通过凹版印刷而印刷到片状材料上，并且随后通过加热而除去溶剂。取决于印有本发明组合物的片状材料的预计应用，可在片状材料的整个面积上或仅在选定区域印刷。

凹版印刷包括将可印刷组合物(漆和印刷油墨)由储存容器(油墨槽)转移到印刷滚筒。将已知为着墨孔的压筒雕刻在该滚筒中以容纳油墨或漆。刮掉过量的油墨或漆。将待印刷的材料引入印刷滚筒和支持压筒之间，并将油墨或漆转移到待印刷的材料上。将薄片材料(聚合物薄片和金属薄片)和纸用作待印刷的材料。

用来印刷本发明组合物的凹版方法中的印刷滚筒可以是普通雕刻辊。例如使用具有每厘米18条线、135μm的深度、16μm的壁宽及285.113μm²的表面积的雕刻辊。所用印刷滚筒也可以是排线辊(hatched roll)。例如它具有每厘米18条线、98μm的深度、34μm的壁厚、191mm的直径及523μm的线宽。排线辊的一个优点是能够将特别大量的可印刷组合物印刷到片状材料上。在印刷操作后，通过加热除去可印刷组合物的溶剂。这在是凹版印刷机器的标准组件的干燥机中进行。

本发明进一步提供印有本发明组合物的片状材料在包装中的用途。待包装的商品的实例为食品或湿敏商品如建筑材料，例如水泥或沙子。片状材料的印刷面总是面向湿敏内容物。仅在选定区域印刷的片状材料也可以用于包装。这例如使片状包装材料上的超吸收性印刷与特殊内容物的匹配成为可能。

将印有本发明组合物的片状材料用于湿敏商品的包装时，优选使用厚度为30μm的聚乙烯薄片。通过凹版印刷使面向湿敏商品的薄片面上印有上述可印刷组合物。然后，借助无溶剂的层压粘合剂将半渗透聚合物薄片层压到已印有超吸收性剂的面上。薄片的渗透面面向内容物。由此印刷的聚乙烯薄片例如用于包装烘烤产品。

对于仅在选定区域印有本发明组合物的片状材料的用途，例如使用热塑性可密封薄片。因此，当用本发明组合物印刷时忽略稍后待密封的区域。

本发明进一步提供所述印刷的片状材料在房间内湿度控制中的用途。其实例为将印有本发明组合物的材料用作墙纸或将印刷材料应用于家具。在每种情况下，使材料的印刷面面向房间内部。

通过使用在一面或两面上印刷的聚乙烯薄片，例如在封闭的容器中可防止冷凝水的形成。

还有利的是将印刷的片状材料作为膜用于纺织品，尤其是功能衣料。例如用于纺织品和织物纤维的超吸收性印刷材料吸收流体如汗，并且将它们输送至将湿气运送到外面的可呼吸膜。

Claims (12)

1.一种可印刷组合物，其具有1-1000mPas的粘度且包含如下组分：

a)5-50重量％的超吸收性聚合物颗粒，

b)10-40重量％的至少一种水不溶性的有机粘合剂，

c)0-10重量％的至少一种添加剂，和

d)40-80重量％的至少一种有机溶剂。

2.根据权利要求1的可印刷组合物，其中所述组合物的固含量为20-50重量％，优选25-45重量％。

3.根据权利要求1或2的可印刷组合物，其中所述超吸收性聚合物颗粒由聚丙烯酸盐组成。

4.根据权利要求1-3中任一项的可印刷组合物，其中所述超吸收性聚合物颗粒由聚丙烯酸钠组成。

5.根据权利要求1-4中任一项的可印刷组合物，其中所述超吸收性聚合物颗粒的粒度为5-50μm，尤其是10-45μm。

6.根据权利要求1-5中任一项的可印刷组合物，其中组分b)的粘合剂选自硝基纤维素、聚乙烯醇缩丁醛、聚氯乙烯(共)聚合物、聚酰胺、丙烯酸酯树脂和聚氨酯。

7.根据权利要求1-6中任一项的可印刷组合物，其中组分c)的添加剂选自增塑剂添加剂柠檬酸乙酰基三丁酯、己二酸酯增塑剂、邻苯二甲酸酯增塑剂和环氧化的大豆油，蜡及流平剂丁基乙二醇乙酸酯、丁基三甘醇、不同对薄荷二烯的混合物Depanol^、单萜烃与萜的氧化衍生物的混合物Depanol N IV^、乙酸正丁酯、乙酸异丁酯、乙酸甲基丙基酯、乙酸2-乙氧基乙基酯、乙基二甘醇、乙二醇单乙醚、异壬醇、异亚丙基丙酮、乙酸1-甲氧基-2-丙醇酯、戊醇、3-甲基-1-丁醇、甲基二甘醇、甲基乙二醇、丙二醇1-乙醚和丙二醇1-甲醚。

8.根据权利要求1-7中任一项的可印刷组合物，其中组分d)的有机溶剂选自酯如乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯和乙酸甲氧基丙基酯，醇如乙醇、正丙醇、异丙醇和甲氧基丁醇以及酮如甲乙酮和丙酮。

9.在至少一个表面上印有权利要求1-8中任一项的可印刷组合物的片状材料。

10.根据权利要求9的印刷的片状材料，其中所述片状材料选自聚合物薄片、金属薄片和纸。

11.根据权利要求9的印刷的片状材料，其中所述片状材料选自纺织品和织物纤维，包括无纺织物。

12.根据权利要求9或10的印刷的片状材料在食品包装、湿敏商品包装、房间内湿度控制中或作为纺织品的膜的用途。