CS233416B1 - Vodné lepidlá obsahujúce súčasne anionaktívnu polymérnu disperziu a kazein - Google Patents

Abstract

Vynáles spadá do odboru spracovania lepidiel. RieSi vodné lepidlá, v ktorých ohsiahnutá sol obsahujúca prchavá alkalická složku a uvolnujáca kyselinu je tvořená dihydrogenfoeforeSnanom amonným. Vynáles sa dá využívat v chemickou priemysle, predovšetkým v obalovéj technike.

Description

233416 2

Vynález sa týká vodných lepldlel obsahujácieh sáSasne aniónaktlvnu polymérnu dlsperzlua kazeln so zvýšenou kololdnou a mikrobiálnou stálosťou a dostatoSnou lepkavosťou.

Pod pojmom lepldlá rozumieme látky schopná spájat materiály prostrednietvom prlpojenlapovrchov.

Pod pojmom polymárna disperzla rozumieme vodná dlsperzlu polyméru.

Pod pojmom disperzla rozumieme diaperzný systém,v ktorom SiastoSky diapergovanejfázy sú oddělená navzájem disperzným prostředím.

Pod pojmom aniónaktlvna polymárna disperzla rozumieme polymárnu dlsperzlu, v ktorejsá SiastoSky diapergovanej fázy záporné nabitá.

Pod pojmom polymár rozumieme látku tvořená makromolekulami, teda molekulami s po-měrnou molekulovou hmotnosťou vaSšou ako 10 000. 1 Pod pojmom kazeln rozumieme mlieSnu blelkovlnu tvořená nejednotnou žmesou protelnovs poměrnou molekulovou hmotnosťou 18 000 až 30 000.

Kazeln je vo vodných lepidlách obsahujácieh sáSasne aniónaktlvnu polymárnu dlsperzlua kazeln udržovaný vo formě roztoku, spravldla pdsobenlm alkálil udržujúclch hodnotu pHvyššiu akó 4,6, So je izoelektrický bod kazelnu, teda hodnota pH, prl ktorej je kazeln vovodě prakticky nerozpustný.

Vynález sa konkrátnejšie týká vodných lepldlel mierne alkalických, to jest vodnýchlepldlel s hodnotou pH menšou ako 9, spravldla menšou ako 8 a vaSšou ako 4,6, spravldlavaSšou ako 5 obsahujácieh aniónaktlvnu polymárnu dlsperzlu a kazeln obsahujácieh tiež solobsahujácu prchavá alkalická zložku a uvoTnujácu kyselinu.

Pod pojmom sol' obsahujáca prchavá alkalická zložku a uvolňujáca kyselinu, rozumiemesol’, z ktorej, alebo z vodného roztoku ktorej poSas akladovania vodného lepidla a najmav procese vytváranla lepeného spoja prchá alkalická zložka a uvolňujáca sa kyselina snižu-je alkalltu lepidla, teda jeho hodnotu pH. Takáto so! je spravldla soTou prchávej slabejalkálie, spravldla amoniaku a slinej kyseliny.

Jednou z úloh tejto soli je záSastniť sa na vytvořeni požadovanej hodnoty pH miernealkalického lepidla poSas jeho prlpravy a skladovanla. Hodnota pH aniónaktlvnej polymárnejdlsperzie leží v ddsledku jej aniónaktlvnej povahy spravldla v alkalickej oblasti a Siníspravldla 8 až 11. Vytvorenie požadovanej hodnoty pH mierne alkalického vodného lepidlaznamená tiež zvýšenie jeho mlkrobiálnej stálosti vzhladom na to., -že odolnost v ňom pří-tomného kazelnu voSi mikrobiálnemu napadnutiu je v ňom výrazné vaSšia ako v oblasti výraznéalkalickej. , lnou álohou tejto soli je zvýšenie lepkavosti vodného lepidla obsahujáceho sáSasneaniónaktlvnu polymárnu dlsperzlu a kazeln, teda vlastnosti definovanej ako schopnost lepid- t la vytvořit lepený spoj s merateTnou pevnostou bezprostředná po spojení adherendov pri pou-žiti mierneho přítlaku na vytvorenie lepeného spoja. V procese vytváranla lepeného spoja vytvořením plošného nánosu lepidla a sušením tohoto nánosu spravldla prl použiti tepla sa * totiž z tejto soli prostrednietvom vyprchávarjia alkálie vytvorenej hydrolýzou tejto soliuvolňuje kyselina, So vedle k zvýšeniu acidity Vodného lepidla a následné ku koaguláellkazelnu prl hodnotě pH blízkéj hodnotě 4,6, připadne 1 ku koaguláell aniónaktlvnej polymér-nej dlsperzie.

Patent USA 3 671 382 popisuje vodné lepidla s hodnotou pH menšou ako 8 a vaSšou ako6 obsahujáce sáSasne aniónaktlvnu polymérnu dlsperzlu a kazeln a obsahujáce tiež sol obsa- 3 233416 hujúcu prchavá alkalická zložku a uvolňujácu kyselinu, pričom táto sol je tvořená fluoro- kremlSitanom amonným (NH^Í^SlFg. Výhodou vodných lepidiel popísáných v uvedenom patente je možnost ich ZvýSenej mikro-biálně;) stálosti daná konzervaSným úSinkom v nich obsiahnutej soli fluorokremiSitanuamonného, respektívne konzervaSným úSinkom fluorokremiSitej kyseliny vytvořenéj z tejtosoli hydrolýsou a vyprcháním amoniaku.

Nevýhodou vodných lepidiel popísaných v uvedenom patente je ich nízká kololdná stá-lost dané výrazné kyslým charakterem v nich obsiahnutej kyseliny fluorokremiSitej vytvo-renej z vySSie uvedenej soli vySSie uvedeným spfisobom, ktoré je silnejSou kyselinou akonapříklad kyselina fluorovodíková a o ktorej výrazné kyslom charaktere svedSia hodnotyjej zdánlivého disociaSného stupňa, ktoré při 25 °C Slnia 53 % v jednonormálnom vodnomroztoku a 76 % v desiatinonormálnom vodnom roztoku. lnou nevýhodou vodných lepidiel popísaných v uvedenom patente je obtiažna dostupnost,respektívne vysoká nákladnost v nich obsiahnutej soli - fluorokremiSitanu amonného, danáobtlažnostou jeho získavania, ktoré vyžaduje reakciu kyseliny fluorokremiSitej s uhliči-tanom amonným, priSom získanie kyseliny fluorokremiSitej vyžaduje reakciu tetrafluór-silánu s vodou, získanie tetrafluórsilánu vyžaduje reakciu kysliSníka kremiŠitého s fluoro-vodíkom, získanie fluorovodíka vyžaduje reakciu kyseliny sírovej s fluoridom vápenatým ob-siahnutom v přírodě v minerál! nazvanom kazivec alebo fluorit.

Patent USA 3 475 268 a patent Kanadě 746 056 popisujú vodné lepidlá.obsahujúce súSasneaniónaktívnu polymérnu disperziu a kazeín a obsahujúce tiež sol’ óbsahujúcu prchavá alkalic-ká' zložku a uvolňujácu kyselinu, priSom táto sof je tvořená hydrogenfosforeSňanom amonným(nh4)2hpo4. Výhodou vodných lepidiel popísaných v uvedených patentech je ich v pomere k vodnýmlepidlám popísáným v patente USA 3 671 382 vyššia koloidná stálost daná menej kyslýmcharakterem v nich obsiahnutej kyseliny ortofosforeSnej vytvořenaj z vyšSie uvedenej solihydrolýzou, ktorá patří medzi stredne silné kyseliny, o Som svedSia hodnoty jej zdánlivéhodisociaSného stupňa, ktoré prl 18 °C Sinia 6 % v jednonormálnom vodnom roztoku a 12 %v desatinonormálnom vodnom roztoku.

Nevýhodou vodných lepidiel popísaných v uvedených patentech je možnost ich koloídnejdestablllzécie poSas ich skladovania daná možnostou zníženla hodnoty pH týchto lepidielv dOsledku vyprchania amoniaku vzniknutého hydrolýzou uvedenej soli podmlenená poměrněvysokou hodnotou parciálneho tlaku amoniaku nad vodným roztokem tejto soli, ktorá Siní0,06 kPa pri 60 °C. lnou nevýhodou vodných lepidiel popísaných v uvedených patentech je leh snížená mikro-biálně stálost daná ich alkalickým charakterem, ktorý je dOsledkom alkalického charakteruuvedenej soli, ktorý je podmienený vysokým obsahom amonných iónov v nej, ako o tom svedSÍhodnota pH nasýteného vodného roztoku tejto soli, ktorá’ při 20 °C Siní 8,0.

VySSie uvedené nevýhody vodných lepidiel obsahujácich sáSasne aniónaktívnu polymérnudisperziu a kazeín a obsahujácich tiež sol’ obsahujácu. prchavá alkalická složku a uvolňu-jácu kyselinu sá odstránené vodnými lepidlami obsahujácimi sáSasne aniónaktívnu polymérnudisperziu a kazeín a obsahujúci tiež sol’ óbsahujúcu prchavá alkalická zložku a uvolňujácukyselinu podfa vynálezu, ktorého podstatou je, že sof obsahujúca prchavá alkalická složkua uvolňujúca kyselinu je tvořená dihydrogenfosforeSňanom amonným. Tým, že sol’ obsahujúca prchavá alkalická zložku a uvolňujúca kyselinu obsiahnuté vovodných lepidlách obsahujácich sáSasne aniónaktívnu polymérnu disperziu a kazeín podlá vy-nálezu je tvořená dihydrogenfosforeSnanom amonným, možno dosiahnul celý rad výhod. 233416 4 Tým, že kyselina ortofosforedná vytvořená hydrolýzou dihydrogenfosforednanu amonnéhopřítomného vo vodných lepidlách obsahujácich sádasne aniónaktívnu polymérnu disperziu akazeín a obsahujácich tiež sol’ obsahujácu prchavá alkalická zložku a uvoTnujácu kyselinupodTa vynálezu patří medzi stredne silné kyseliny, o dom sveddia hodnoty jej zdánlivéhodisociaSneho stupna, ktoré dinia pri 18 °C 6 % v jednonormálnom a 12 % v desatinonormálnomvodnom roztoku, možno doslahnuť zvýšená koloidná stálost vodného lepidla podl’e vynálezu,najma zvýšená koloidná stálost v ňom obsiahnutej aniónoaktlvnej polymérnej disperzie. Tým, že parciálny tlak amoniaku nad vodným roztokom dihydrogénfosforečnanu amonnéhoje poměrně nízký - tento Siní při 100 °C 0,00 kPa a pri 125 °C 0,006 kFa, sa prostredníctvomzvýšenej stálosti hodnoty pH vodného lepidla podlá vynálezu danej obmedzenými možnostem!vyprchania amoniaku vzniknutého hydrolýzou uvedenej soli zabezpedí odstránenle možnostikoloidnej destabilizácie vodných lepidiel podTa vynálezu, najma v nich obsiahnutej anión-aktívnej polymérnej disperzie, pošas skladovania týchto lepidiel. Tým, že vodný roztok dihydrogenfosforednanu amonného má kyslý charakter - hodnota pHnasýteného vodného roztoku tejto soli Siní 3,1, sa prostredníctvom zníženia miery alkalické-ho charakteru vodných lepidiel podTa vynálezu zabezpedí zvýšená mikrobiálna stálost týchtolepidiel, najma zvýšená mikrobiálna stálost v nich obslahnutého kazeínu. Příklad 1

Vodné lepidlo obsahujáce sádasne polymérnu aniónaktívnu disperziu a kazeín a obsahu-jáce tiež sol’ obsahujácu prchavá alkalická zložku a uvoTnujácu kyselinu připravené následovně: K 660 hmotovým dielom aniónaktívnej disperzie kopolyméru butadlénu so styrénom v po-měre 45s55 obsahujáceho karboxylové skupiny so sušinou 50 % a hodnotou pH rovnou 8,5 bolopřidané 40 hmotových dielov 23 %-ného vodného roztoku dihydrogenfosforednanu amonného avytvořená zmes bola zhomogenizovaná miešaním. 35,2 hmotových dielov kyslého kazeínu napudiavalo v 181,5 hmotových dieloch vody po-dáš 1 hodiny. Po přidaní 264 hmotových dielov trietanolamínu bola suspenzia po vyhriatípriampu parou na teplotu 80 °C mlešaná podas 30 minát. K vytvořenému roztoku kazeínu bolopřidané konzervovadlo na báze organickéj soli cínu v množstve 1 hmotového dielu a 0,2 hmo-tových dielov odpeňovada na báze fosfátovaného mastného alkoholu. Přidáním 85 hmotovýchdielov vody bol roztok ochladený na teplotu 45 °C.

Takto připravený roztok bol postupné za miešanla přidaný k vyššie uvedenej zmesi, čímbolo připravené vodné lepidlo s hodnotou pH rovnou 7,4 a obsahpm tuhých látok rovným 38,0 %. Příklad 2

Vodné lepidlo obsahujáce sádasne polymérnu aniónaktívnu disperziu a kazeín a obsahu-jáee tiež soT obsahujácu prchavá alkalická zložku a uvoTnujácu kyselinu připravené následovně: K 676 hmotovým dielom aniónaktívnej disperzie poly-2-chloprénu obsahujácej kopolymeri-zovaná kyselinu metakrylová so sušinou 50 % a hodnotou pH rovnou 7,2 bolo přidané 6,7 hmo-tových dielov 20 %-ného vodného roztoku aromatického polyglykoléteru a 222 hmotových dielovroztoku kazeínu připraveného postupom popísaným nižšie, pridom vytvořená zmes bola zhomo-genlzovaná miešaním. K takto vytvořenéj zmesi bolo přidané 15 hmotových dielov 23 %-ného vodného roztokudihydrogenfosforedněnu amonného a 84 hmotových dielov suspenzle oxidu zlnodnatého připra-veno j lntenzívnym rozmlešaním 28 hmotových dielov ZnO v 56 hmotových dieloch 5 %-ného vodné-ho roztoku metylén-bis-na-ftalénsulfonanu sodného, dím bolo vytvořené vodné lepidlo s hodno-tou pH rovnou 6,2a obsahom tuhých látok rovným 41,0 %. 5 233416

VySSiu kololdná stálost a vyššiu mikrobiálnu stálost vodných lepldiel obsahujdcichsdSasne aniónaktívnu polymérnu disperzlu a kazein podTa vynálezu možno doložit následovně:

Bolo připravené vodné lepidlo podl’a přikladu 1 v ktorom bol dihydrogenfosforeSnanamonný nahradený molárne ekvivalentným množstvom (NH^JgSiFg a obdobné vodné lepidlo podlápřikladu 2, v kťorom bol dihydrogenfosforeSnan amonný nahradený molárne ekvivalentnýmmnožstvom (NH^JgHPO^.

Hodnotila sa kololdná stálost vodných lepldiel vizuálnym hodnotenim množstva Šírejkvapaliny pri hladině lepidla zriedeného vodou v objemovou pomere 1:10 vytvořenéj za1 meslac.

Hodnotila sa tiež mikrobiálně stálost vodných lepldiel sledováním množstva mikro-organizmov v lepidle skladovanom pri běžných prevádzkových podmienkach poSas troch mesiacov.Pri poSte mikroorganizmov - sledovaný bol výskyt baktérií Escherichia Coli, Citrobacter aEnterokokov - nad 1,10^ y jednom grame lepidla bolo lepidlo charakterizované ako mikrobiál-ně nestabilné. Výsledky hodnotenia sú v následovněj tabuTke: lepidlo: podlápříkladu 1 podlá příkladu 2 s obsahem(nh4)2síf6 s obsahom(nh4)2hpo kololdná stálost 2 % 6 % 76 % 27 % mikrobiálna stálost stále stále stále nestabilné Ďalšou, doteraz neuvedenou výhodou- vodných lepldiel obsahujdcich súčasne aniónaktívnupolymérnu disperzlu a kazein a obsahujdcich tiež sol’ obsahujdcu prchavd alkalická zložkua prchavd kyselinu podTa vynálezu,je znížená nákladnost týchto lepidiel daná zníženou nákladnostou v nich obsiahnutej soli - dihydrogenfosforeSnanu amonného, získanie ktorého vyžadu-je len reakclu amoniaku s kyselinou ortofosforeSnou, priSom získanie kyseliny ortofosfo-reSnej vyžaduje reakciu kyseliny sírovejs fosforeSnanom vápenatým obsiahnutým v prírod-ných minerálech nazvaných fosforit,respektívne apatit. Výběr typov kazeínu a aniónaktívnej polymérnej disperzie, ktoré sd neoddělitelnýmisdSastami vodných lepidiel podlá vynálezu, ako i veTkosť ich vzájomného poměru v danýchlepidlách je prirodzene primárné funkciou konkrétného použitia daných lepidiel, obecnevšak pre tento poměr platí, že je vaSší ako 0,05 a menší ako 20.

Podobné velkost poměru dihydrogenfosforeSnanu amonného ku kazeínu,respektívne k anión-aktívnej polymérnej disperzi! vo vodných lepidlách podl’a vynálezu je primárné funkciouvzájomného poměru a typu v nich obsiahnutého kazeínu a aniónaktívnej polymérnej disperzie,obecne vSak platí, že pre dosiahnutie požadovaného dSinku je hodnota tohoto poměru vaššiaako 0,01 a menšia ako 0,25.

Možnosti uskutoSnenia vodných lepidiel obsahujdcich sdSasne aniónaktívnu polymérnudisperzlu a kazein a obsahujdcich tiež sol’ obsahujdcu prchavd alkalická složku a uvoTnujdcukyselinu sd rdzne, pre daný vynález je však charakteristické a podstatné, že sol’ obsahujd-ca prchává alkalická zložku a uvoTnujdca kyselinu je tvořená dihydrogenfosforeSnanomamonným.

Claims (1)

1. 2334t6 6 PREDMET VYNÁLEZU Vodné lepidlé obsahujáee súSasne aniónaktívnu polymému disperaiu a kaaeín a obsa-hujáce tiež soT obsahujácu prchavá alkalická složku a uvoPňujácu kyselinu,vyanaCené tým,že v nich obslahnuté sol’ obsahujáca prchavá alkalická složku a uvoíňujdca kyselinu jetvořené dihydrogenfosforeCnanom amonným. 1