PL219374B1

PL219374B1 - Sposób wytwarzania fotoreaktywnych klejów samoprzylepnych i fotoreaktywny klej samoprzylepny

Info

Publication number: PL219374B1
Application number: PL394401A
Authority: PL
Inventors: Zbigniew Czech; Agnieszka Kowalczyk; Ewa Madejska; Arkadiusz Kowalski
Original assignee: Univ West Pomeranian Szczecin Tech
Priority date: 2011-03-31
Filing date: 2011-03-31
Publication date: 2015-04-30
Also published as: PL394401A1

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania fotoreaktywnych klejów samoprzylepnych i fotoreaktywny klej samoprzylepny. Fotoreaktywny bezrozpuszczalnikowy klej samoprzylepny wytwarza się na bazie modyfikowanych polioli i może być wykorzystywany do wytwarzania etykiet, folii dekoracyjnych oraz taśm izolacyjnych.

Z międzynarodowej publikacji WO 2006/117156 znane są fotoreaktywne samoprzylepne kleje uretanoakrylanowe sieciowane promieniowaniem UV, zbudowane z nienasyconych poliuretanów posiadających końcowe nienasycone grupy akrylanowe bądź metakrylanowe. Nienasycone poliuretany zbudowane są na bazie prepolimerów z diizocyjanianów, przereagowanych częściowo z hydroksyakrylanami, a następnie poddanych modyfikacji hydroksylowanymi polibutadienami, których końcowe grupy hydroksylowe są modyfikowane ponownie diizocyjanianami, a następnie hydroksyakrylanami. Otrzymane w ten sposób kleje samoprzylepne na bazie uretanoakrylanów posiadają w swojej strukturze nienasycone wiązania pochodzące ze struktury polibutadienów, które nie prowadzą do sieciowania kleju promieniowaniem UV, powodując tym samym spadek wytrzymałości mechanicznej oraz spadek właściwości samoprzylepnych usieciowanego kleju.

Z opisu patentowego JP 2002309185 znane są fotoreaktywne funkcjonalizowane poliuretany składające się z akrylowanych poliuretanów, alifatycznych akrylanów oraz fotoinicjatora. Z opisu patentowego JP 2003155455 znane są fotoreaktywne kleje samoprzylepne zbudowane z akrylowanych poliuretanów, nienasyconych monomerów oraz fotoinicjatorów. Z opisu patentowego JP 2002322454 znane są fotoreaktywne kleje samoprzylepne wielokrotnego zastosowania na bazie uretano(met)akrylanów, syntetyzowanych z zastosowaniem polioli krzemoorganicznych, hydroksylowanych polibutadienów oraz diizocyjanianów. Z opisu patentowego US 5391602 znane są fotoreaktywne poliuretanowe kleje samoprzylepne na bazie glikoli polietylenowych oraz glikoli polipropylenowych. Z opisu patentowego JP 02199184 znane są fotoreaktywne bezrozpuszczalnikowe kleje samoprzylepne na bazie akrylowanych polibutadienów. Opisane wyżej wymienione fotoreaktywne kleje samoprzylepne charakteryzują się stosunkowo niską adhezją oraz niską kohezją w podwyższonych temperaturach, szczególnie w temperaturach powyżej 70°C.

Zadaniem proponowanego wynalazku jest opracowanie sposobu wytwarzania fotoreaktywnych klejów samoprzylepnych na bazie modyfikowanych polioli o właściwościach, mogących zaleźć zastosowanie do produkcji etykiet samoprzylepnych, folii dekoracyjnych oraz taśm izolacyjnych.

Sposób wytwarzania fotoreaktywnych klejów samoprzylepnych, według wynalazku, na bazie modyfikowanych polioli prowadzi się w obecności katalizatora, które następnie poddaje się sieciowaniu promieniami UV, charakteryzuje się tym, że modyfikacji poprzez reakcję chemiczną poddaje się grupy hydroksylowe polioli z grupami izocyjanianowymi metakrylanu 2-izocyjanianoetylu, następnie do otrzymanych akrylilowanych polioli dodaje się fotoinicjator rodnikowy, przy czym stosuje się poliole alkilenowe, poliestrowe, poliuretanowe, poliwęglanowe lub polieterowe. Reakcja chemiczna, dzięki której osiąga się fotoreaktywność klejów samoprzylepnych, końcowych hydroksylowych grup poliolu z grupami izocyjanianowymi metakrylanu 2-izocyjanianoetylu przebiega według poniższego mechanizmu:

CH2=C(CH3)-C(O)-CH2-CH2-NCO+HO-R-OH+OCN-CH2-CH2-(O)C-(CH3)C=CH2

CH2=C(CH3)-C(O)-CH2CH2-NH-C(O)-O-R-O-(O)C-HN-CH2CH2-(O)C-(CH3)C=CH2

W celu usieciowania promieniowaniem UV kleju samoprzylepnego do otrzymanych akrylowanych polioli dodaje się fotoinicjator rodnikowy. Dzięki niemu wytwarzają się wolne rodniki pod wpływem promieniowania UV. Uzyskuje się polepszenie fotoreaktywności i sieciowalności promieniami UV. Dobre rezultaty otrzymuje się przy dodatku 0,05 do 5% wagowych fotoinicjatora. Korzystnie poliole dodaje się w ilości 70-95% wag., a metakrylanu 2-izocyjanianoetylu dodaje się w ilośei 5-30% wag.

Fotoreaktywny klej samoprzylepny, według wynalazku, na bazie modyfikowanych polioli o wzorze CH2=C(CH3)-C(O)-CH2CH2-NH-C(O)-O-R-O-(O)C-HN-CH2CH2-(O)C-(CH3)C=CH2, gdzie R stanowi: grupę alkilenową, poliestrową, poliuretanową, poliwęglanową lub polieterową.

Wynalazek pozwala na uzyskanie fotoreaktywnych sieciowanych promieniowaniem UV klejów samoprzylepnych o bardzo wysokiej adhezji oraz wysokiej kohezji, szczególnie w wyższych temperaturach. Zaletą proponowanego rozwiązania jest możliwość powlekania nośnika klejem w podwyższonej temperaturze 60-80°C, czyli znacznie niższej niż typowe kleje termotopliwe, które powleka się przeważnie w temperaturze od 100 do 140°C.

PL 219 374 B1

Wynalazek ilustrują bliżej poniższe przykłady wykonania. Podstawowe właściwości usieciowanej warstwy kleju samoprzylepnego otrzymanego według przykładów 1-5, takie jak lepność, kleistość, adhezję (przyczepność) oraz kohezję (wytrzymałość wewnętrzna kleju) mierzono wg normy AFERA, używanej przez Europejskie Stowarzyszenie Producentów Produktów Samoprzylepnych: lepność wg normy AFERA 4105, adhezję wg normy AFERA 4001 oraz kohezję w temperaturze pokojowej oraz w 70°C wg normy AFERA 4012 badano na maszynie wytrzymałościowej firmy Zwick/Roell Z1.0. Wyniki testów wg norm AFERA przedstawiono w tabeli.

P r z y k ł a d 1

Do kolby o pojemności 500 ml zaopatrzonej w mieszadło kotwicowe oraz chłodnicę zwrotną dodano 200 g mieszaniny składającej się z 90% wag. glikolu polipropylenowego Voranol o ciężarze cząsteczkowym 10010 g/mol (Dow/USA), 10% wag. metakrylanu 2-izocyjanianoetylu lEMA (Eastman Kodak/USA) oraz 2 g katalizatora DBTL (dibutylolauretanian cyny). Po wymieszaniu komponentów kolbę z mieszaniną reakcyjną umieszczono na łaźni wodnej w temperaturze 60°C, mieszając zawartość kolby przez 1 h. Po dodaniu 6 g fotoinicjatora rodnikowego Irgacure 184 (BASF/Niemcy) otrzymany w ten sposób bezrozpuszczalnikowy klej samoprzylepny powlekano w temperaturze 60°C ra₂ kiem na foli poliestrowej, otrzymując film klejowy o gramaturze 60 g/m², który następnie sieciowano ₂ promieniowaniem UV o natężeniu 900 mJ/cm².

P r z y k ł a d 2

Do kolby o pojemności 500 ml zaopatrzonej w mieszadło kotwicowe oraz chłodnicę zwrotną dodano 200 g mieszaniny składającej się z 88% wag. hydroksylowanego poliwęglanu UH-CARB 200 (HZ=57,5) (UBE/Japonia), 12% wag. metakrylanu 2-izocyjanianoetylu lEMA (Eastman Kodak/USA) oraz 2 g katalizatora DBTL (dibutylolauretanian cyny). Po wymieszaniu komponentów kolbę z mieszaniną reakcyjną umieszczono na łaźni wodnej w temperaturze 60°C, mieszając zawartość kolby przez 1 h. Po dodaniu 6 g fotoinicjatora rodnikowego Irgacure 127 (BASF/Niemcy) otrzymany w ten sposób bezrozpuszczalnikowy klej samoprzylepny powlekano w temperaturze 60°C rakiem na foli ₂ poliestrowej, otrzymując film klejowy o gramaturze 60 g/m², który następnie sieciowano promieniowa₂ niem UV o natężeniu 900 mJ/cm².

P r z y k ł a d 3

Do kolby o pojemności 500 ml zaopatrzonej w mieszadło kotwicowe oraz chłodnicę zwrotną dodano 200 g mieszaniny składającej się z 85% wag. hydroksylowanego poliestru (HZ=75,4) (BASF/Niemcy), 15% wag. metakrylanu 2-izocyjanianoetylu IBMA (Eastman Kodak/USA) oraz 2 g katalizatora diheksylolauretanianu cyny. Po wymieszaniu komponentów kolbę z mieszaniną reakcyjną umieszczono na łaźni wodnej w temperaturze 60°C, mieszając zawartość kolby przez 1 h. Po dodaniu 6 g fotoinicjatora rodnikowego MAPO (BASF/Niemcy) otrzymany w ten sposób bezrozpuszczalnikowy klej samoprzylepny powlekano w temperaturze 60°C rakiem na foli poliestrowej, otrzymując film klejowy 22 o gramaturze 60 g/m², który następnie sieciowano promieniowaniem UV o natężeniu 900 mJ/cm².

P r z y k ł a d 4

Do kolby o pojemności 500 ml zaopatrzonej w mieszadło kotwicowe oraz chłodnicę zwrotną dodano 200 g mieszaniny składającej się z 95% wag. hydroksylowanego polieteru (HZ=88,5) (BASF/Niemcy), 5% wag. metakrylanu 2-izocyjanianoetylu IBMA (Eastman Kodak/USA) oraz 2 g katalizatora DBTL (dibutylolauretanian cyny). Po wymieszaniu komponentów kolbę z mieszaniną reakcyjną umieszczono na łaźni wodnej w temperaturze 60°C, mieszając zawartość kolby przez 1 h. Po dodaniu 6 g fotoinicjatora rodnikowego Ketonu Michlera (BASF/Niemcy) otrzymany w ten sposób bezrozpuszczalnikowy klej samoprzylepny powlekano w temperaturze 60°C rakiem na foli poliestrowej, otrzymu₂ jąc film klejowy o gramaturze 60 g/m², który następnie sieciowano promieniowaniem UV o natężeniu

900 mJ/cm².

P r z y k ł a d 5

Do kolby o pojemności 500 ml zaopatrzonej w mieszadło kotwicowe oraz chłodnicę zwrotną dodano 200 g mieszaniny składającej się z 70% wag. hydroksylowanego poliuretanu (HZ=111) (Bayer/Niemcy), 30% wag. metakrylanu 2-izocyjanianoetylu lEMA (Eastman Kodak/USA) oraz 2 g katalizatora DBTL (dibutylolauretanian cyny). Po wymieszaniu komponentów kolbę z mieszaniną reakcyjną umieszczono na łaźni wodnej w temperaturze 60°C, mieszając zawartość kolby przez 1 h. Po dodaniu 6 g fotoinicjatora rodnikowego Irgacure 651 (BASF/Niemcy) otrzymany w ten sposób bezrozpuszczalnikowy klej samoprzylepny powlekano w temperaturze 60°C rakiem na foli poliestrowej, otrzymując ₂ film klejowy o gramaturze 60 g/m², który następnie sieciowano promieniowaniem UV o natężeniu 900 mJ/cm².

PL 219 374 B1

T a b e l a

Klej samoprzylepny wg przykładu	Lepność [N]	Adhezja [N]	Kohezja [N]
20°C	70°C	20°C	70°C
1	8,4	10,7	8,9	90	34
2	7,9	11,2	10,1	90	30
3	9,1	13,4	11,1	90	28
4	9,7	14,3	12,0	90	26
5	10,8	15,8	13,2	90	22

Zastrzeżenia patentowe

Claims

1. Sposób wytwarzania fotoreaktywnych klejów samoprzylepnych na bazie modyfikowanych polioli w obecności katalizatora, które następnie poddaje się sieciowaniu promieniami UV, znamienny tym, że modyfikacji poprzez reakcję chemiczną poddaje się grupy hydroksylowe polioli z grupami izocyjanianowymi metakrylanu 2-izocyjanianoetylu, następnie do otrzymanych akrylowanych polioli dodaje się fotoinicjator rodnikowy, przy czym stosuje się poliole alkilenowe, poliestrowe, poliuretanowe, poliwęglanowe lub polieterowe.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że poliole stosuje się w ilości 70-95% wag., a metakrylanu-2-izocyjanianoetylu stosuje się w ilości 5-30% wag.

3. Fotoreaktywny klej samoprzylepny na bazie modyfikowanych polioli o wzorze CH₂=C(CH₃)C(O)-CH2CH2-NH-C(O)-O-R-O-(O)C-HN-CH2CH2-(O)C-(CH₃)C=CH2, gdzie R stanowi: grupę alkilenową, poliestrową, poliuretanową, poliwęglanową lub polieterową.