CS237616B1 - Vrstvený plošný samolepicí materiál s vysokou adhezi ke kovu - Google Patents

Abstract

Účelem vynálezu je snížení pevnosti v odlupování z kotoučku při odvíjení plošných samolepicích materiálů před aplikací za současného zachování nebo zvýšení adheZe ke kovovému podkladu při aplikaci. U vrstveného, plošného,samolepicího materiálu podle vynáljzu je na nosné polymerní folii o tlouštce 0,2 až 1.2 mm, nanesena samolepicí vrstva tlouštky 0,1 mm, až 0,4 mm o hmotnostním složení: 30 až 60 dílů butylkaučuku o obsahu nenasycených složek 1,6, 10 až 30 dílů polyterpenické či alkylaromatické pryskyřice o teplotě tání 100 až 120 C nebo glycerinesteru kalafuny o teplotě tání 85 až 95 °C, případně jeho směs s polyterpenickou či alkylaromatickou pryskyřicí v hmotnostním poměru 3 : 1 až 1 : 2, dále 5 až 20 dílů parafinického nebo naftenického změkčovadla, 10 až 30 dílů aktivního anorganického plniva, zejména kaolinu, uhličitanu vápenatého, sazi, 0,5 až 1 díl antidegradanu, například butylo váného hydroxytoluenu nebo zinkodithiokarbamátu. Samolepicí materiál podle vynálezu nenechává stopy adheziva na líci, odvíjí se z kotoučku lehce a rovnoměrně a má vysokou adhezi k podkladu při aplikaci (není nutný primer na kov)

Description

Vynález se týká vrstveného, plošného, samolepicího materiálu s vysokou adhezí ke kovu, vhodného zejména k protikorozní ochraně kovových potrubí. Vysokých hodnot adheze ke kovu • nízké plynopropustnosti je u materiálu podle vynálezu docíleno adhezívní směsí na bázi butylkaučuku.

V poslední době se značně rozšířila aplikační oblast samolepicích fólií - kromě použití v obalové technice i na samolepicí podlahoviny, samolepicí těsnicí profily a elektroizolační pásky. Samolepicí, na tlak citlivé směsi působí bezprostředně při aplikaci a lze je použít jak k dočasnému, tak k trvalému spoji.

Adhezívní směs je nanesena na nosné fólii, která je nejčastěji z termoplastu, ale může jít i o kaučukovou fólii. Důležitá je hodnota povrchového napětí materiálu nosné fólie vzhledem k nutnosti zajištění adheze lepivé směsi na tuto fólii - a současně fyzikální mechanická vlastnosti fólie, zejména pak mechanická pevnost, s ohledem na předpokládanou aplikaci.

Složení adhezívních směsí bývá různá s cílem dosáhnout optimálních adhezívních vlastností, cež je problém poměrně^složitý, jak bude vysvětleno dále. Jsou známy samolepicí směsi na bázi nlzkomolekulárního polyetylénu, ataktického polypropylenu, polyvinyléteru, polyvinylacetátu, kopolymeru etylén-vinylacetát, termoplastických kaučuků, polyizobutylenu, butylkaučuku, příp. halogenovaného či jejich směsí.

Aplikace samolepicích materiálů je jednodušší než klasická spojování lepením, které vyžadovala natírání podkladu lepidlem, a je tedy jednoznačně výhodnější. U protikorozní ochrany kovových potrubí je výhodnost použití samolepicích materiálů ještě zřetelnější tento postup je podstatně rychlejší, ekonomičtější a zdravotně méně závadný než dříve používaná protikorozní ochrana pomocí asfaltových nátěrů, které při vysoké smrštivosti asfaltu a křehkosti za nízkých teplot jsou snadněji poškoditelné.

Samolepicí směsi na bázi butylkaučuku jsou předmětem četných patentů - britský natent 1 099 298, US patenty 2 879 547, 3 027 337, 3 299 010 a další. Směsi obsahují různé modifikační složky butylkaučuku v určitých vzájemných poměrech, jež podstatně ovlivňují jak technologii výroby, tak - a to předevěím - adhezívní vlastnosti samolepicích bandážovaclch pásek.

Z četných typů těchto páeek jsou v literatuře a prospektech nejčastěji uváděny Polyten, Pliceflex (USA), Denso, Bukler, Kebrilen (NSR), Fujikura (Japonsko). Mezi špičkové typy patří Polyten a Densoten; u obou typů je materiálem podkladové fólie polyetylén.

U samolepicích materiálů se přes veškeré výhody objevují i některé problémy, plynoucí ze skutečnosti, že nanesená adhezívní směs je lepivá po celou dobu - od nanesení až do okamžiku aplikace - tzv. dlouhá otevřená doba. Samolepicí fóliové materiály se vyrábějí ve tvaru pásů, které se po smotání do rolí rozřezávají do kotoučů o určené šíři - v jednotkách až desítkách cm, z nichž se pak odvíjejí těsné před aplikací. Zde se objevuje problém adheze lepivé vrstvy k lícové straně nosné fólie (straně A). Tato skutečnost určuje výzkum v oblasti samolepicích fóliových materiálů dva hlavni úkoly.

Jednak je třeba zabezpečit, aby se adhezívní vrstva nestrhévala při odvíjení částečně na líc. Jde tedy o dosažení rozdílné adheze ke stranám A, B nosné fólie. Tento problém se řeší zvýšením adheze ke straně B - zvýšením povrchového napětí a to jednostrannou povrchovou úpravou — buó elektrickou aktivací koronovým výbojem u polyetylénu, nebo nanesením vrstvy primeru u měkčeného polyvinylchloridu a kaučukových fólií.

Současně je třeba zabezpečit - a to je ještě důležitější — aby při aplikaci nebyla fólie aditivním vlivem obtížného, popř. nerovnoměrného odlupování z kotoučku + nutného tahového namáhání při odvíjení zatížena natolik, že by došlo k jejímu porušení. Vysoká pevnost v odlupování z kotoučku, zejména při větších šířkách fólie, a tah odvíjejícího zařízení

2376)6 tu působí proti mechanické pevnosti fólie, dané materiálem a možnou tlouštkou. U dosud . známých samolepicích fóliových materiálů, charakteristických poměrně vysokou pevností v odlupování, dochází ěasto při aplikaci k jejich trhání, takže aplikace těchto materiálů ve větěích Šířkách při běžně používaných tlouštkách se ukazuje jako neproveditelná.

Zvyšování tloušťky nosných fólii není uspokojivým řešením, nebot současně se neúnosně zvyšuje plošná hmotnost fólie. Výběr materiálu fólií je zase omezen - kromě jiného hledisky ekonomickými. Cílem snah výzkumu je tedy dosažení co nejnižší adheze lepivé směsi k líci fólie.

Řešení tohoto úkolu je však značně obtížné, protože s poklesem adheze lepicí směsi ke straně A nosné fólie klesá současně i adheze ke kovu, což je nežádoucí.

Existuje určité náhradní řešení, kdy se změnou složení směsi docílí žádaného poklesu pevnosti v odlupování z kotoučku a současný nežádoucí pokles adheze ke kovu se kompenzuje nánosem primeru na kov. Zřejmou nevýhodou tohoto postupu je složitější technologie, která prakticky anuluje výhodnost samolepicích materiálů - vyžadují ještě operaci natírání před vlastním lepením.

Požadavky na dobrou samolepicí pásku je tedy možno formulovat takto:

- nenechává stopy adheziva na líci

- odvíjí se z kotoučku lehce a rovnoměrně

- má vysokou adhezi k podkladu při aplikaci.

Tyto požadavky do značné míry splňuje a uvedené nevýhody dosavadních řešení odstraňuje vrstvený, plošný, samolepicí materiál s vysokou adhezi ke kovu podle vynálezu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že materiál sestává z nosné polymerní fólie, zejména aktivované fólie z polyetylénu, měkčeného polyvinylchloridu, etylénpropylenového nebo chloroprenového kaučuku, a ze samolepicí vrstvy na bázi butylkaučuku, pólyterpenické nebo alkylaromatické pryskyřice a/nebo glycerinesteru kalafuny, obsahující dále změkčovadlo, antidegradant a plnivo, má na nosné polymerní fólii a tloušťce 0,2 až 1,2 mm nanesenu samolepicí vrstvu o tloušťce 0,1 až 0,4 mm, složenou z 30 až 60 hmot. dílů butylkaučuku o obsahu nenasycených složek 1,6, ,0 až 30 hmot. dílů polyterpenické či alkylaromatické pryskyřice o teplotě tání 100 až 120 °C, glycerinesteru kalafuny o teplotě tání 85 až 95 °C, případně jeho směsi s pryskyřicí v hmotnostním poměru 3 : 1 až I : 2,5 až 20 hmot. dílů parafinického nebo naftenického změkčovadla, zejména parafinického ložiskového oleje o relativní molekulové hmotnosti 445 nebo naftenického oleje o relativní molekulové hmotnosti 590, 10 až 30 hmot. dílů aktivního anorganického plniva, 0,5 až 1 hmotnostní díl antidegradantu, např. butylovaného hydroxytoluenu. Vhodným plnivem je vedle sazí také kaolín a/nebo uhličitan vápenatý.

Složení adhezívní směsi podle vynálezu především umožňuje dosažení nízké pevnosti v odlupování z kotoučku při vysoké adhezi ke kovovému povrchu po aplikaci. Samolepicí materiál podle vynálezu nenechává při odvíjení stopy adheziva na líci a do značné míry je splněn i požadavek na rovnoměrné odvíjení z kotoučku.

Adheze ke kovu je u samolepicích materiálů podle vynálezu tak vysoká, že při použití k protikorozní ochraně kovových potrubí není třeba ji zvyšovat nátěrem primeru na kov, jako tomu bylo udosud známých samolepicích materiálů ve větších šířkách, používaných ke stejným účelům.

Za zmínku stoji i výhody z hlediska technologického. Adhezívní směs podle vynálezu lze nanášet na nosnou polymerní folii pomocí válců, ale rovněž lze použit k výrobě samolepicích plošných materiálů podle vynálezu technologie koextruze, pokud je tepelná odolnost polymeru tvořícího nosnou fólii dostatečná. Dosud známé srovnatelné samolepicí materiály bylo většinou možno vyrobit pouze jedním z uvedených způsobů.

237616 4

Účinky vynálezu ve srovnání s dosavadními špičkovými výrobky Polyten a Denso ukazuje následujíc! tabulka:

materiál vlastnost	Polyten	Denso	páska podle vynálezu
adheze ke sklu (N/10 mm)	9,7	5,3	15,1 až 21,2
adheze ke kovu (N/10 mm)	5,3	5,1	16,2 až 22,8
adheze ke kovu s priaerem (N/10 mm)	26,8	28,4	22,7 až 27,9
odlupování z kotoučku (N/10 mm)	12,9	9,0	3,3 až 6,1

K názornému objasnání podstaty vynálezu slouží následující příklady.

V příkladech je obměňován materiál nosné fólie i složení samolepicích směsí v rozsahu vynálezu, přičemž je sledován vývoj adhezívních vlastností. Složení směsi je uváděno v hmotnostních dílech.

Příprava samolepicích směsí byla prováděna jednak ve vyhřívaném hnětiči, kdy se teplo ta míchání pohybovala v rozmezí 130 až 140 °C, jednak v nevyhřívaném hnětiči, kdy teplota v hnětači komoře postupně narůstala až na 160 °C. Pořadí míchání složek bylo v obou případech stejné -butylkaučuk, antidegradant, pryskyřice, plnivo, dispergační činidlo, změkčovadlo.

Samolepicí směsi byly nanášeny v tloušlce 0,1 až 0,4 mm - válcovým nanášením, kdy tav né samolepicí lepidlo bylo při teplotě 130 až 140 °C nanášeno na polyetylénovou nosnou fólii pomocí dvouválce o teplotě 20 až 25 °C za použití separačního posilikónovaného papíru

- tento postup byl použit v příkladu 1-5;

- technologií koextruze, kdy dva vytlačovací stroje, z nichž jeden zpracovává polyetylén, druhý butylkaučukovou směs, mají společnou vytlačovací hlavu, ze které jsou oba materiály společně vertikálně vytlačovány tak, že butylkaučuková směs tvoří vnější vrstvu o tloušlce cca 0,3 mm. Ke spojení obou vrstev dochází ve společné vytlačovací hlavě. Fři zkouškách byla zpracovatelská teplota obou materiálů 180 až 200 °C. Postup byl použit ve zbývajících příkladech 6 a 7.

U získaných vzorků byly prováděny pro porovnání adhezívních vlastností jednotlivých typů používaných samolepicích směsí zkoušky v odlupování:

- adheze lepicí vrstvy ke kovu (DIN 30672)

- adheze lepicí vrstvy ke kevu za použití primeru na kov (DIN 30672)

- adheze lepicí vrstvy ke sklu

- odlupování z kotoučku (DIN 30672)

Zjištěné hodnoty jsou v příkladech uváděny v N.10 mm ¹.

Příklad 1

Charakteristika nosné fólie: materiál - rozvětvený polyetylén černě pigmentovaný tlouštka - 0,3 mm povrchová úprava - koronovým výbojem

Složení adhezívní směsi: butylkaučuk o obsahu nenasycených složek 1,6 48,0 polyterpenioká pryskyřice o teplotě 115 °C 14,0 saze retortové F 24,0 butylovaný hydroxytoluen 0,1 stearin 0,5 naftenický ložiskový olej o relativní molekulové hmotnosti 590 20,0

Vlastnosti získaného samolepicího materiálu: adheze ke kovu 22,8 adheze ke kovu s primerea 27,9 adheze ke sklu 19,6 odlupování z kotoučku 3,3

Příklad 2

Charakteristika nosné fólie :

materiál - směs materiálu podle př. 1 s lineárním polyetylénem 70 : 30 tlouštka, povrchová úprava — jako v příkladu 1

Složení adhezívní směsi: butylkaučuk o obsahu nenasycených složek 1,6 30,0 polyterpenioká pryskyřice o teplotě tání 115 °C 7,0 glycerinester kalafuny o teplotě tání 90 °C 7,0 saze retortové F 24,0 butylovaný hydroxytoluen 1,0 stearin 1,0 parafinický olej o relativní molekulové hmotnosti 445 14,0

Vlastnosti získaného samolepicího materiálu: adheze ke kovu 20,6 adheze ke kovu s primerem 26,6 adheze ke sklu 21,2 odlupování z kotoučku 4,0

Příklad 3

Charakteristika nosné fólie: materiál - měkčený polyvinylchlorid tlouštka - 0,2 mm povrchová úprava - nátěr 20%ním roztokem primeru na bázi polyuretanu

Složení adhezívní směsi: butylkaučuk o obsahu nenasycených složek 1,6 polyterpenická pryskyřice o teplotě tání 115 °C glycerinester kalafuny o teplotě tání 90 °0 saze retortoyé F uhličitan vápenatý, sražený butylovaný hydroxytoluen stearín naftenický ložiskový olej o relativní molekulová hmotnosti 380

60,0

15,0

5,0

20,0

5,0

0,3

0,5

5,0

Vlastnosti získaného samolepicího materiálu: adheze ke kovu adheze ke kovu s primerem adheze ke sklu odlupování z kotoučku

17,9

23.2

16.3 6,0

Příklad _ 4

Charakteristika nosná fólie: materiál - etylénpropylánový kaučuk tlouělka - 1,2 mm povrchová úprava - koronovým výbojem

Složení adhezívní směsi: butylkaučuk o obsahu nenasycených složek 1,6 30,0 glycerinester kalafuny o teplotě tání 90 °C 20,0 saze retortové F 20,0 kaolín 10,0 butylovaný hydroxytoluen 0,2 stearín 0,5 parafin!cký olej o relativní molekulové hmotnosti 445 10,0

Vlastnosti získaného materiálu:

adheze ke kovu 19,7 adheze ke kovu s primerem 24,6 adheze ke sklu 15,1 odlupování z kotoučku 5,2

Příklad 5

Charakteristika nosné fólie: materiál - polychloroprenový kaučuk tloušíka - 0,8 mm povrchová úprava - nátěr 15£nlm roztokem primeru na bázi butadienakrylonitrilováho kaučuku

Složení adhezívní směsi: butylkaučuk o obsahu nenasycených složek 1,6 60,0 termoplastická alkylaromatioká pryskyřice o teplotě tání 115 °C 20,0 saze retortové F 10,0 butylovaný hydroxytoluen 0,5 stearin 1 ,0 naftenický ložiskový olej o relativní molekulové hmotnosti 590 20,0

Vlastnosti získaného samolepicího materiálu: adheze ke kovu 16,2 adheze ke kovu β primerem 23,6 adheze ke sklu 17,3 odlupování z kotoučku 5,8

Příklad 6

Charakteristika nosné fólie: materiál - polyetylén podle příkladu 1 tlouětka - cca 0,3 mm povrchová úprava - nahrazena tepelnou aktivací při koextruzi

Složeni směsi: butylkaučuk o obsahu nenasycených složek 1,6 50,0 polyterpenická pryskyřice o teplotě tání 115 °C 20,0 saze retortové F 25,0 butylovaný hydroxytoluen 0,2 stearin 1,0 naftenický ložiskový olej o relativní molekulové hmotnosti 590 15,0

Vlastnosti získaného samolepicího materiálu: adheze ke kovu , 20,6 adheze ke kovu s primerem 27,3 adheze ke sklu 18,7 odlupování z kotoučku 6,1

Příklad 7

Charakteristika nosné fólie: materiál - polyetylén podle příkladu 2 tlouětka - cca 0,3 mm povrchová úprava - nahrazena tepelnou aktivací při koextruzi δ

Složení směsi: butylkaučuk o obsahu nenasycených složek 1,6 60,0 polyterpenická pryskyřice o teplotě tání 115 °C 14,0 saze retortové F 20,0 kaolín 3,0 butylovaný hydroxytoluen 0,5 stearín 0,5 parafinický olej o relativní molekulové hmotnosti 445 20,0

Vlastnosti získaného samolepicího materiálu: adheze ke kovu 18,3 adheze ke kovu s primerem 22,7 adheze ke sklu 17,9 odlupování z kotoučku 5,8

Claims (1)

1. Vrstvený, plodný, samolepicí materiál s vysokou adhezí ke kovu, vhodný zejména k protikoroznl ochraně kovových potrubí, sestávající z nosné polymerní fólie, zejména aktivované fólie z polyetylénu, měkčeného polyvinylchloridu, etylénpropylenového nebo chloroprenového kaučuku, a ze samolepicí vrstvy na bázi butylkaučuku, polyterpenická nebo alkylaromatické pryskyřice a/nebo glycerinesteru kalafuny, přičemž samolepicí vrstva obsahuje změkčovadlo, antidegradant a plnivo, vyznačený tím, že má na nosné polymerní fólii o tlouštce 0,2 až 1,2 mm nanesenu samolepicí vrstvu o tlouělce 0,1 až 0,4 mm, obsahující hmotnostně 30 až 60 dílů butylkaučuku o obsahu nenasycených složek 1,6, 10 až 30 dílů polyterpenické či alkylaromatické pryskyřice o teplotš tání 100 až 120 °C nebo glycerinesteru kalafuny o teplotě tání 85 až.95 °C, případně jeho směsi s polyterpenickou či alkylaromatiokou pryskyřicí v hmotnostním poměru 3 : 1 až 1 : 2, dále 5 až 20 dílů parafinického nebo naftenického změkčovadla, zejména parafinického ložiskového oleje o relativní molekulové hmotnosti 445 nebo naftenického ložiskového oleje o relativní molekulové hmotnosti 590, 10 až 30 dílů aktivního anorganického plniva, zejména kaolínu, uhličitanu vápenatého, sazí, 0,5 až 1 díl antidegradantu, například butylovaného hydroxytoluenu nebo zinkdithiokarbamátu.