CS263924B1 - Svařitelný, lak· nai bázi roztoků akrylových kopolymerůs v organických rozpouštědlech pro tepelné:spojování celofánových fólií - Google Patents

Abstract

Účelem řešení je zajištění dohré svařitelnosti a vysoké pevností svaru celofánové balicí fólie použitelné na rychloballčích’ automatech. Dosáhne se toho vhodnou formulací svařitelmého laku na bázi,roztoků akrylových kopolymerů v organických rozpouštědlech s přídavkem nitricelulózy, plastifikátorů a aditiv ze skupiny zahrnující: přírodní a syntetické pryskyřice, látky, vaskovítého charakteru o teplotě měknutí 30 až 90 °C a anorganická-práškováplniva.

Description

Vynález se týká způsobu přípravy svařitelného laku na bázi akrylových kopolymerů v organických rozpouštědlech s obsahem aditiv pro tepelné spojování celofánu.

Viskózové fólie, označované jako celofán, hrají důležitou roli jako obalový materiál pro potravinářství a spotřební průmyslové balení předmětů nejrůznějšího druhu. Tyto fólie jsou prakticky vzducho- a plynotěsné, dále se vyznačují transparentností, odolností vůči pachům a olejům. Rovněž mechanické vlastnosti těchto fólií jsou dobré. Jejich odolnost vůči průniku vodních par je však velmi nízká a při styku s vodou tyto fólie silně botnají. Vysoká propustnost vzdušné vlhkosti je však pro mnohé aplikace krajně nevhodná. Z těchto důvodů a pro zajištění svařitelnosti celofánu v balicích automatech se tyto fólie upravují tenkou vrstvou transparentního laku, maximálně 6 g sušiny laku/m^z fólie. Pro účely obalové techniky se celofánové fólie lakují především těmito kompozicemi: roztokové laky na bázi nitrocelulózy, roztoky polymerů na bázi polyvinylidenchloridu a kopolymery polyvinylidenchloridu s akrylonitrilem.

Již od konce 20. let našeho století se začínaly vyvíjet formulace nátěru na celofán na bázi derivátů celulózy, především jejího nitrátu, např. pat. USA ě. 1 737 187. Složení této kompozice se později prakticky pouze modifikuje pomocí různých aditiv. Těchto modifikací se týká celá řada patentů, například franc. pat. ě. 799 631, brit. pat. č. 459 344. V řadě patentů je zahrnuta formulace finálního produktu odolného na povětrnosti, k docílení úplné odolnosti vůči vodě je však nutné použít speciální mezivrstvu (např. patent USA č. 2 252 091, pat. NSR č. 748 357 J. Mezi novější patenty, které se týkají formulace nitrocelulózových svařovacích laků patří např. pol. pat. č. 102 223. Tyto laky se vyznačují poměrně dobrou svařitelností za tepla, avšak jsou nepoužitelné pro aplikace na moderních rychloběžných svářecích automatech. Dalším používaným typem laků na celofán jsou laky na bázi kopolymerů polyvinylidenchloridu (pat. USA č. 639 241, pat. NSR č. 2 837 296). U roztoků těchto kopolymerů v organických rozpouštědlech činí velké problémy rozpouštění optimálního množství kopolymeru v rozpouštědlech (omezení obsahu jednotlivých monomerů v polymeruj, vodné disperze zase nejsou vhodné pro všechny aplikace. Dále jsou známy disperze na bázi kopolymeru vinylidenchloridu s akrylonitrilem, např. pat. USA ě. 2 618 575, č. 3 817 780. Některé nátěrové systémy na celofánové fólie je nutno· k dosažení požadovaných užitných vlastností kotvit pomocí melaminformaldehydovýčh pryskyřic.

Uvedené nedostatky odstraňuje předložený vynález, jehož předmětem je svařitelný lak pro tepelné spojování celofánové fólie na bázi roztokových akrylových kopolymerů v organických rozpouštědlech s obsahem aditiv. Podstata uvedeného vynálezu spočívá v tom, že lak sestává ze 6 až 25 hmot. dílů akrylových kopolymerů připravených radikálovou kopolymerací směsi monomerů obsahující 54 až 99,9 % hmot. esterů kyseliny akrylové a/nebo methakrylové odvozených od alifatických primárních nebo sekundárních jednomocných až dvojmocných alkoholů s počtem uhlíkových atomů 1 až 13, 0,1 až 8 % hmot. α,/ž-ethylenicky nenasycených alifatických mono- až dikarboxylových kyselin s počtem uhlíkových atomů 3 až 5, nebo jejich anhydridů a případně až 1 % hmot. glycidylesterů kyseliny akrylové a/ /nebo jeho alkylderivátů s počtem uhlíkových atomů v alkylovém substituentu 1 až 4, 75 až 96 hmot. dílů organických rozpouštědel, 0,3 až 3,1 hmot., dílu nitrocelulózy s obsahem dusíku 11,7 až 12,3 % hmot., 0,1 až 2,2 hmot. dílu plastifikátoru a 0,05 až 1,3 hmot. dílu aditiv, zejména ze skupiny zahrnující přírodní a syntetické pryskyřice, látky voskovitého charakteru s teplotou měknutí 30 až 90 °C a anorganická prášková plniva.

Lak podle vynálezu zajišťuje dobrou svařitelnost a vysokou pevnost svaru celofánové balicí fólie a umožňuje její použití na rychloběžných balicích automatech. Další předností tohoto svařovacího laku je jeho světlostálost a dosažení požadovaných vlastností bez kotvení celofánu.

K přípravě svařitelného laku na celofánové fólie je používám akrylový kopolymer připravený radikálovou kopolymerací směsi monomerů, v níž základní složku tvoří estery kyseliny akrylové a/nebo methakrylové s alifatickými alkoholy o 1 až 16 atomech uhlíku, jako jsou např.

methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, isobutanol, n-pentamol, isopentanol, pentanol-3-methylbutanol,

2-methylbutanol, n-hexan-ol,

1- methylpentanol,

2- methylpentanol,

3- methylpentanol,

2-ethylbutanol, n-heptanol,

1- methylhexanol,

2- methylhexanol,

3- methylhexanol, heptanol-3,2-ethylpentanol, n-oktanol, isooktanol,

2-ethylhexanol,

3,5,5-trimethylbexanol, n-dekanol nebo dodekanol.

Další složky základního kopolymeru jsou kyseliny akrylové a/nebo methakrylové, případně jiné α,/3-ethylenicky nenasycené alifatické kyseliny, jako je kyselina vlnyloctová, krotonová, allyloctová a maleinové a/nebo jejich anhydridy a nenasycené funkční akrylové a/nebo methakrylové sloučeniny, především glycidyl- a hydroxyestery. Pro určité účely může základní kopolymer obsahovat styren. Některé vlastnosti svařitelného laku podle tohoto vynálezu lze ještě upravit a zlepšit přídavkem organických a/nebo anorganických látek. Významnou složkou svařitelného lepidla podle tohoto vynálezu je nitrocelulóza. Jedná se o typy rozpustné v esterech s obsahem dusíku v rozmezí 11,7 až 12,3 % hmot. Další složkou svařitelného laku jsou organické plastifikátory (zvláčňovadla). Pro tyto účely lze s výhodou použít plastifikátory na bázi mono-, di-, tri- a vyšších esterů organických kyselin s 4 až 18 atomy uhlíku (kyseliny máselné, kaprylové, laurové, palmitové, stearové, hydroxystearové, fialové, adipové apod.) s alifatickými primárními, sekundárními či cykloalifatickými alkoholy s 1 až 12 atomy uhlíku, mono-, di- a triglykoly a jejich monoestery, polyoly a arylalkoholy (jako je např. inethanol, ethanol, n-b.utanol, isobutanol, n-hexanol,

2-ethylbutanol,

1,3-dimethylbutanol, n-oktanol, isooktanol,

2-ethylhexanol, n-decylalkohol, cyklohexanol, ibenzylalkohol, ethylenglykol, diethylenglykol, triethylenglykol, glycerin, apod., dále organické fosfáty, jako např. trí-n-butylfosfát, trikresylfosfát, a kapalné oligome-rní látky o průměrné molekulové hmotnosti 180 až 4 000, jako jsou např. polyethylenglykoly, polypropylenglykoly, nízkomolekulární oligomery esterů kyseliny akrylové a/nebo methakrylové s alifatickými alkoholy·

Některé vlastnosti svařitelných laků podle tohoto vynálezu lze ještě upravit a zlepšit přídavkem organických a/nebo anorganických aditiv. Kohezní a adhezní vlastnosti se upravují přídavkem modifikovaných či nemodifikovaných přírodních a/nebo syntetických pryskyřic, jako jsou např. kalafuny, modifikované pryskyřice na bázi kalafuny, kopálové pryskyřice, šelaky a balzámy, fenoformaldehydové pryskyřice, epoxidové, epoxyesterové, polyesterové pryskyřice, kopolymery vinylacetátu s maleinanhydridem nebo vinylacetátu s ethylenem, apod.

Blokování fólií lze snížit pomocí antiblokových činidel, jako· jsou různé formy oxidu křemičitého, hlinky, Škroby, stearamid, stenráty dvojmocných kovů, terciální amonné soli a silikony. Některé vlastnosti, především propustnost vodních par, se upravují látkami voskovitého charakteru, přírodního i syntetického původu. Další součástí uvedených laků jsou organická rozpouštědla, jejich výčet zde není omezen. S výhodou lze použít rozpouštědla typu esterů kyseliny octové (ethylacetát, butylacetát), primární a sekundární alkoholy (isobutanol), aromatická rozpouštědla (toluen, xylen), apod. Lze je použít jak samostatně, tak zejména v různých vzájemných směsích.

Laky podle tohoto vynálezu jsou vhodné k nátěru celofánových fólií. Nanášení laku na fólie se provádí na stávajících zařízeních jako při používání nitrocelulózových či saranových rozpouštědlových laků. Takto· lze připravit obalovou fólii, zajišťující svařiielnost při 80 až 180 °C a při tlaku na čelistech 0,1 až 0,5 MPa.

Příklad 1

9,5

88,5

0,94

0,90

0,16 hmot. dílu akrylového kopolymeru, připraveného z % hmot. methylmethakrylátu 45 % hmot. butylakrylátu 6 % hmot. 2-ethylhexylakrylátu 2 °/o hmot. kyseliny akrylové hmot. dílu rozpouštědlové směsi, obsahující % 29 % 10 °/o 1% hmot,

500 hmot. ethylacetátu hmot. toluenu hmot. butylacetátu hmot. ethanolu dílu nitrocelulózy o K-hodnotě hmot. dílu dicyklohexylftalátu hmot. dílu směsi aditiv, sestávající se z

13.6 % hmot. amorfního oxidu křemičitého·

50.6 % hmot. parafínu o bodu měknutí 62 °C

9,8 % hmot. kalafuny 26,0 % hmot. kopolymeru vinylacetátu s ethylenem (obsah vinylacetátu 40 % hmot. )

Připravený svařovací lak je čirá, nízkoviskózní kapalina vhodná pro nanášení na celofán v tloušťce nánosu 1,3 až 6,0 g/m².

Příklad 2 hmot. dílů akrylového kopolymeru, připraveného podle příkladu 1 hmot. dílů rozpouštědlové směsi, obsahující % hmot. butylacetátu 3 % hmot. toluenu 92 % hmot. ethylacetátu

1,96 hmot. dílu nitrocelulózy © K-hodnotě 1200

1,74 hmot. dílu dicyklohexylftalátu

0,30 hmot. dílu směsi aditiv, sestávající z

46.7 % hmot. parafínu, bod měknutí °C

13,3 % hmot. amorfního oxidu křemičitého

13,3 % kalafuny

26.7 % směsného glycerinového esteru kalafuny a aduktu pryskyřičných kyselin s maleinanhydridem o čísle kyselosti max. 15 miligramů KOH/g a bodu měknutí 125 °C

1,1 hmot. dílu směsi aditiv, sestávající z 12 % hmot. oxidu křemičitého amorfního % hmot. parafínu o bodu měknutí 62 °C % hmot. stearamidu 21 % hmot. směsného glycerinového esteru kalafuny a aduktu pryskyřičných kyselin s maleinanhydridem o čísle kyselosti max. 15 mg KOH/g a bodem měknutí 125 °C % hmot. kalafuny

Příklad 3

..WPříklad 5

9,5 kopolymeru,

88,0

1,17

1,04

0,29 hmot. dílu akrylového připraveného z 25 % hmot. butylakrylátu % hmot. butylmethakrylátu % hmot. methylmethakrylátu 2 % hmot. laurylmethakrylátu .6 % hmot. 2-ethylhexylakrylátu 1,7 % hmot. kyseliny akrylové 0,3 % hmot. glycidylmethakrylátu hmot. dílu rozpouštědlové směsi o složení % hmot. ethylacetátu % hmot. xylenu % hmot. butylacetátu hmot. dílu nitrocelulózy o K-hodnotě

7,0

91,0 kopolymeru, hmot. dílů akrylového připraveného z 46 % hmot. styrenu 42 % hmot. butylakrylátu 6 % hmot. laurylmethakrylátu 4 % hmot. butylmethakrylátu 2 % hmot. kyseliny methakrylové hmot. díl rozpouštědlové směsi o složení

800 hmot. dílu dicyklooktylftalátu hmot. dílu směsi aditiv, sestávající z 11,4 % hmot. amorfního oxidu křemičitého

58,0 % hmot. parafínu o bodu měknu0,81

0,83

0,34 tí 62 °C

17,6 % hmot. směsného glycerinového esteru kalafuny a aduktu pryskyřičných kyselin s maleinanhydridem o čísle kyselosti 13 miligramů KOH/g a bodem měknutí 145 °C % hmot. stearátu zineěnatého % 35 % 10 % 5 % hmot 500 hmot. ethylacetátu hmot. xylenu hmot. butylacetátu hmot. toluenu dílu nitrocelulózy o K-hodnotě hmot. dílu směsi plastifikátoru o složení % hmot. dicyklohexylftaiátu 10 % hmot. dibutylftalátu % hmot. trikresylfosfátu hmot. dílu směsi aditiv, sestávající z 13,6 % hmot. amorfního oxidu křemičitého % hmot. parafínu o bodu měknutí 62 °C % hmot. kopolymeru vinylacetátu s ethylenem o obsahu ethylenu 65 % hmot.

% hmot. talku

9,4 % hmot. kalafuny

Příklad 4

19,4 hmot. dílu akrylového kopolymeru, připraveného z % hmot. butylakrylátu % hmot. methylmethakrylátu % hmot. styrenu % hmot. kyseliny mehakrylové 75 hmot. dílů rozpouštědlové směsi o složení % hmot. ethylacetátu 25 % hmot. toluenu 12 % hmot. butylacetátu % hmot. ethanolu 1 % hmot. isopropanolu

2,5 hmot. dílu směsi nitrocelulóz, sestávající z % hmot. nitrocelulózy o K-hodnotě 400 % hmot. nitrocelulózy o K-hodnotě 840

2,0 hmot. díly dicyklohexylftaiátu

Příklad 6

8,5 hmot. dílu akrylového kopolymeru, připraveného z 40 % hmot. butylakrylátu % hmot. ethylakrylátu

2,5 % hmot. 2-ethylhexylakrylátu 49 % hmot. methylmethakrylátu

0,5 % hmot. kyseliny methakrylové

89,6 hmot. dílu rozpouštědlové směsi podle příkladu 1

0,7 hmot. dílu nitrocelulózy o K-hodnotě 700

0,65 hmot. dílu dicyklooktylftalátu

0,55 hmot. dílu směsi aditiv, sestávající z % hmot. amorfního oxidu křemičitého % hmot. parafínu o bodu měknutí 62 °C % hmot. stearanu zinečnatého % hmot. kalafuny % hmot. kopolymeru vinylacetátu s ethylenem o obsahu ethylenu 65 °/o hmot.

Claims (1)

1. pRedmEt

   Svařitelný lak pro tepelné spojování celofánových fólií na bázi roztoků akrylových kopolymerů v organických rozpouštědlech s obsahem aditiv, vyznačující se tím, že sestává z

   6 až 25 hmotnostních dílů akrylových kopolymerů připravených radikálovou kopolymeraci směsi monomerů obsahující 54 až 99,9 % hmotnostního esterů kyseliny akrylové a/nebo methakrylové odvozených od alifatických primárních nebo sekundárních jedno až dvojmocných alkoholů a počtem uhlíkových atomů 1 až 16, 0,1 až 8 % hmotnostních α,/3-ethylenicky nenasycených alifatických mono- až dikarboxylových kyselin a počtem uhlíkových atomů 3 až 5, nebo jejich anhydridů a případně až 1 % hmotnostní

   VYNÁLEZU glycidylesterů kyseliny akrylové a/nebo methakrylové a až 50 % hmotnostních styrenu a/nebo jeho alkylderivátů s počtem uhlíkových atomů v alkylovém substituentu 1 až 4

   75 až 96 hmotnostních dílů organických rozpouštědel,

   0,3 až 3,1 hmotnostního dílu nitrocelulózy s obsahem dusíku 11,7 až 12,3 % hmotnostního

   0,1 až 2,2 hmotnostního dílu plastifikátorů a

   0,05 až 2,3 hmotnostního dílu aditiv, zejména ze skupiny zahrnující přírodní a syntetické pryskyřice, látky voskovitého charakteru o teplotě měknutí 30 až 90 °C a anorganická prášková plniva.