PL221659B1

PL221659B1 - Sposób wytwarzania fotoreaktywnego sieciowalnego promieniowaniem UV rozpuszczalnego w wodzie kleju samoprzylepnego

Info

Publication number: PL221659B1
Application number: PL407656A
Authority: PL
Inventors: Zbigniew Czech; Adrian Krzysztof Antosik; Agnieszka Kowalczyk; Paulina Ragańska
Original assignee: Univ West Pomeranian Szczecin Tech
Priority date: 2014-03-25
Filing date: 2014-03-25
Publication date: 2016-05-31
Also published as: PL407656A1

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania fotoreaktywnego sieciowalnego promieniowaniem UV rozpuszczalnego w wodzie kleju samoprzylepnego.

Rozpuszczalne w wodzie kleje samoprzylepne stosowane są między innymi do produkcji materiałów samoprzylepnych używanych w przemyśle papierniczym oraz drukarskim w postaci taśm do łączenia ze sobą bel papieru, jak również do produkcji samoprzylepnych etykiet ekologicznych. W przemyśle artykułów medycznych rozpuszczalne w wodzie kleje samoprzylepne stosowane są do produkcji chirurgicznych taśm operacyjnych (OP-tapes), szerokiej gamy elektrod biomedycznych oraz samoprzylepnych hydrożeli.

Znany jest z opisu wynalazku US 838421 rozpuszczalny w wodzie klej samoprzylepny na bazie poli(kwasu akrylowego) modyfikowanego glikolami polialkilenowymi, a w szczególności rozpuszczalnymi w wodzie glikolami polipropylenowymi o niskich ciężarach cząsteczkowych. Z opisu wynalazku US 3441430 znany jest rozpuszczalny w wodzie klej samoprzylepny zbudowany z kopolimerów kwasu akrylowego oraz akrylanu 2-etoksyetylu z dodatkiem wodorozpuszczalnych monoeterów glikolu polipropylenowego. Znany jest z opisu wynalazku DE 2142770 rozpuszczalny w wodzie klej samoprzylepny bazujący na mieszaninie hydrofilowych kopolimerów akrylanowych, poli(alkoholu winylowego), poliwinyloeteru oraz poli(winylopirolidonu) z opisu wynalazku US 3865770 znane są dyspergowalne w wodzie taśmy samoprzylepne zawierające rozpuszczalny w wodzie klej samoprzylepny oparty na kopolimerach kwasu akrylowego oraz alkiloakrylanach modyfikowanych żywicami, glikolami polialkilowymi oraz produktami reakcji pomiędzy żywicami zawierającymi grupy karboksylowe oraz alkanoloaminami. Znany jest z opisu wynalazku DE 2360441 sposób uzyskania wodorozpuszczalności kopolimerów akrylanowych poprzez neutralizację grup karboksylowych drugorzędowymi lub trzeciorzędowymi alkanoloaminami. Z opisu wynalazku US 4442258 znany jest rozpuszczalny w wodzie klej samoprzylepny otrzymany na drodze polimeryzacji rozpuszczalnych w wodzie monomerów w obecnośc i rozpuszczalników organicznych oraz wodorozpuszczalnych plastifikatorów zawierających grupy wodorotlenowe. W opisie wynalazku DE 3105894 opisano rozpuszczalne w wodzie kleje samoprzylepne na bazie kopolimerów zbudowanych z alkiloakrylanów oraz kwasu akrylowego, modyfikowanych etoksylowanymi diaminami. Z opisu wynalazku US 4413080 znane są dyspergowalne w wodzie taśmy samoprzylepne, do produkcji których zastosowano rozpuszczalny w wodzie klej samoprzylepny na bazie kopolimerów zbudowanych z nienasyconego kwasu karboksylowego oraz akrylanu alkilu, modyfikowanych dodatkiem żywic na bazie kalafonii oraz rozpuszczalnych w wodzie plastyfikatorów. Polepszenie wodorozpuszczalności uzyskano wskutek neutralizacji grup karboksylowych polimeru wodorotlenkami alkalicznymi. Rozpuszczalny w wodzie klej samoprzylepny na bazie kwasu β-akryloilooksypropionowego oraz wodorozpuszczalnych glikoli polialkilenowych znany jest z opisu wynalazku EP 0352442. Jako medium polimeryzacyjne zastosowano tutaj mieszaninę alkoholu izopropylowego oraz wody. Natomiast w EP 0379932 opisano rozpuszczalny w wodzie klej samoprzylepny otrzymany na drodze polimeryzacji nienasyconych kwasów karboksylowych, akrylanów z grupami hydroksylowymi, pochodnych akryloamidu oraz soli nienasyconych kwasów karboksylowych. Znane są z opisów wynalazków EP 0699726 oraz EP 0710708 fotoreaktywne rozpuszczalne w wodzie kleje samoprzylepne na bazie poliakrylanów, zawierające wbudowany w łańcuch polimeru nienasycony fotoinicjator oraz plastyfikatory na bazie wodorozpuszczalnych glikoli polietylenowych lub/oraz polipropylenowych. Sieciowanie tego typu klejów odbywa się przy zastosowaniu promieniowania ultrafioletowego (UV). Z opisu wynalazku US 6525129 oraz WO 01/46329 znane są rozpuszczalne w wodzie poliakrylanowe kleje samoprzylepne w postaci dyspersji wodnych na bazie poliakrylanów zawierające N-winylopirolidon oraz octan winylu.

Wszystkie opisane powyżej, jako stan techniki, kleje samoprzylepne znane są jako kleje rozpuszczalnikowe zawierające rozpuszczalniki organiczne lub występujące w postaci dyspersji wodnych, charakteryzujących się słabą rozpuszczalnością w wodzie, bardzo przeciętnymi właściwościami s amoprzylepnymi, takimi jak niska lepność, niska adhezja do papieru oraz innych materiałów oraz niska kohezja, szczególnie w podwyższonych temperaturach powyżej 70°C.

Sposób wytwarzania fotoreaktywnego sieciowalnego promieniowaniem UV rozpuszczalnego w wodzie kleju samoprzylepnego, według wynalazku, polegający na polimeryzacji i sieciowaniu promieniowaniem UV, charakteryzuje się tym, że 40-70 części wagowych kwasu akrylowego, 30-60 części wagowych rozpuszczalnego w wodzie glikolu polialkilowego oraz 0,1-5 części wagowych nienasyconego fotoinicjatora na bazie benzofenonu poddaje się polimeryzacji wolnorodnikowej w obecPL 221 659 B1 ności inicjatora rodnikowego, następnie otrzymany klej suszy się i sieciuje się promieniowaniem z zakresu UV-C. Polimeryzację prowadzi się w wodzie destylowanej jako medium polimeryzacyjnym. Jako glikol polialkilenowy stosuje się glikol polietylenowy lub glikol polipropylenowy lub glikol poli(etylenowo-propylenowy), wszystkie o masie cząsteczkowej poniżej 1000 g/mol. Jako fotoinicjator na bazie benzofenonu stosuje się 4-akryloilooksybenzofenon (ABP), 4-akryloilooksyetoksybenzofenon (AEBP), 4-akryloilooksybutoksybenzofenon (ABBP) lub 4-akryloilooksyheksoksybenzofenon (AHBP). Zastosowanie nienasyconych fotoinicjatorów powoduje podwyższenie kohezji kleju samoprzylepnego po usieciowaniu warstwy kleju promieniowaniem UV. Nienasycony fotoinicjator zbudowany jest na bazie benzofenonu, co nie powoduje powstawania ubocznych produktów fotolitycznych w trakcie procesu sieciowania pod lampą UV.

Zaletą rozpuszczalnych w wodzie klejów samoprzylepnych według wynalazku jest to, że charakteryzują się one w usieciowanym stanie bardzo dobrą adhezją do papieru, wysoką kohezją w podwyższonej temperaturze oraz dobrą rozpuszczalnością w wodzie (krótkim czasem rozpuszczania warstwy samoprzylepnej kleju). Fotoreaktywne sieciowalne promieniowaniem UV rozpuszczalne w wodzie kleje samoprzylepne charakteryzują się również długim czasem życia, dłuższym niż dla klejów sam oprzylepnych rozpuszczalnych w wodzie sieciowanych konwencjonalnymi związkami sieciującymi.

Niniejszy wynalazek opisują bliżej poniższe przykłady wykonania.

P r z y k ł a d 1

Do 100 g wody destylowanej ogrzanej do temperatury 80°C wkraplano mieszaninę złożoną z 40 g (40 części wag.) kwasu akrylowego, 59 g (59 części wag.) glikolu polipropylenowego 400 (średnia masa cząsteczkowa 400 g/mol), 1 g (1 części wag.) nienasyconego fotoinicjatora 4-akryloilooksybenzofenonu (ABP) oraz 0,1 g (0,1 części wag. w odniesieniu do masy polimeru) rodnikowego inicjatora termicznego AIBN. Polimeryzację prowadzono przez 3 h w temperaturze około 80°C. Tak otrzymaną mieszaninę kleju o gramaturze 60 g/m powleczono na folii poliestrowej, suszono w kanale suszącym przez 10 min w temperaturze 110°C, a następnie sieciowano pod lampą UV-C emitującą ₂ promieniowanie o dawce 150 mJ/cm . Tak otrzymaną jednostronną taśmę samoprzylepną poddaje się badaniu na adhezję do papieru (według normy AFERA 4001), kohezję w 130°C (AFERA 4012) oraz rozpuszczalność warstwy samoprzylepnej w wodzie (metoda Tappi UM-213), mierząc czas rozpuszczalności kleju przy wartościach pH=7, oraz 9. Wyniki badań przedstawiono w tabeli.

P r z y k ł a d 2

Do 100 g wody destylowanej ogrzanej do temperatury 80°C wkraplano mieszaninę złożoną z 69 g (69 części wag.) kwasu akrylowego, 30,5 g (30,5 części wag.) glikolu polipropylenowego 600 (średnia masa cząsteczkowa 600 g/mol), 0,5 g (0,5 części wag.) nienasyconego fotoinicjatora 4-akryloilooksyetoksybenzofenonu (AEBP) oraz 0,1 g (0,1 części wag. w odniesieniu do masy polimeru) rodnikowego inicjatora termicznego AIBN. Polimeryzację prowadzono przez 3 h w temperaturze około 80°C. Tak ₂ otrzymaną mieszaninę kleju o gramaturze 60 g/m powleczono na folii poliestrowej, suszono w kanale suszącym przez 10 min w temperaturze 110°C, a następnie sieciowano pod lampą UV-C emitującą ₂ promieniowanie o dawce 200 mJ/cm². Tak otrzymaną jednostronną taśmę samoprzylepną poddaje się badaniu na adhezję do papieru (według normy AFERA 4001), kohezję w 130°C (AFERA 4012) oraz rozpuszczalność warstwy samoprzylepnej w wodzie (metoda Tappi UM-213), mierząc czas rozpuszczalności kleju przy wartościach pH=7, oraz 9. Wyniki badań przedstawiono w tabeli.

P r z y k ł a d 3

Do 100 g wody destylowanej ogrzanej do temperatury 80°C wkraplano mieszaninę złożoną z 50 g (50 części wag.) kwasu akrylowego, 49,9 g (49,9 części wag.) glikolu polietylenowego 200 (średnia masa cząsteczkowa 200 g/mol), 0,1 g (0,1 części wag.) nienasyconego fotoinicjatora 4-akryloilooksybutoksybenzofenonu (ABBP) oraz 0,1 g (0,1 części wag. w odniesieniu do masy polimeru) rodnikowego inicjatora termicznego AIBN. Polimeryzację prowadzono przez 3 h w temperaturze około 80°C. Tak ₂ otrzymaną mieszaninę kleju o gramaturze 60 g/m² powleczono na folii poliestrowej, suszono w kanale suszącym przez 10 min w temperaturze 110°C, a następnie sieciowano pod lampą UV-C emitującą ₂ promieniowanie o dawce 120 mJ/cm². Tak otrzymaną jednostronną taśmę samoprzylepną poddaje się badaniu na adhezję do papieru (według normy AFERA 4001), kohezję w 130°C (AFERA 4012) oraz rozpuszczalność warstwy samoprzylepnej w wodzie (metoda Tappi UM-213), mierząc czas rozpuszczalności kleju przy wartościach pH=7, oraz 9. Wyniki badań przedstawiono w tabeli.

PL 221 659 B1

P r z y k ł a d 4

Do 100 g wody destylowanej ogrzanej do temperatury 80°C wkraplano mieszaninę złożoną z 60 g (60 części wag.) kwasu akrylowego, 35 g (35 części wag.) glikolu polietylenowego 400 (średnia masa cząsteczkowa 400 g/mol), 5 g (5 części wag.) nienasyconego fotoinicjatora 4-akryloilooksyheksoksybenzofenonu (AHBP) oraz 0,1 g (0,1 części wag. w odniesieniu do masy polimeru) rodnikowego inicjatora termicznego AIBN. Polimeryzację prowadzono przez 3 h w temperaturze około 80°C. Tak otrzymaną mieszaninę kleju o gramaturze 60 g/m² powleczono na folii poliestrowej, suszono w kanale suszącym przez 10 min w temperaturze 110°C, a następnie sieciowano pod lampą UV-C emitującą ₂ promieniowanie o dawce 300 mJ/cm². Tak otrzymaną jednostronną taśmę samoprzylepną poddaje się badaniu na adhezję do papieru (według normy AFERA 4001), kohezję w 130°C (AFERA 4012) oraz rozpuszczalność warstwy samoprzylepnej w wodzie (metoda Tappi UM-213), mierząc czas rozpuszczalności kleju przy wartościach pH=7, oraz 9. Wyniki badań przedstawiono w tabeli.

P r z y k ł a d 5

Do 100 g wody destylowanej ogrzanej do temperatury 80°C wkraplano mieszaninę złożoną z 55 g (55 części wag.) kwasu akrylowego, 43 g (43 części wag.) glikolu poli(etylenowego-propylenowego) 600 (średnia masa cząsteczkowa 600 g/mol), 2 g (2 części wag.) nienasyconego fotoinicjatora 4-akryloilooksybenzofenonu (ABP) oraz 0,1 g (0,1 części wag. w odniesieniu do masy polimeru) rodnikowego inicjatora termicznego AIBN. Polimeryzację prowadzono przez 3 h w temperaturze około 80°C. Tak ₂ otrzymaną mieszaninę kleju o gramaturze 60 g/m² powleczono na folii poliestrowej, suszono w kanale suszącym przez 10 min w temperaturze 110°C, a następnie sieciowano pod lampą UV-C emitującą ₂ promieniowanie o dawce 300 mJ/cm². Tak otrzymaną jednostronną taśmę samoprzylepną poddaje się badaniu na adhezję do papieru (według normy AFERA 4001), kohezję w 130°C (AFERA 4012) oraz rozpuszczalność warstwy samoprzylepnej w wodzie (metoda Tappi UM-213), mierząc czas rozpuszczalności kleju przy wartościach pH=7, oraz 9. Wyniki badań przedstawiono w tabeli.

T a b e l a

Przykład	Adhezja do papieru [N/2,5 cm]	Kohezja w 130°C [N/6,25 cm²]	Rozpuszczalność w wodzie [min]
pH 7	pH 9
1	15,1	22	2 min 45 s	1 min 53 s
2	9,6	28	2 min 15 s	1 min 23 s
3	13,6	16	2 min 45 s	2 min 5 s
4	11,8	35	3 min 16 s	2 min 24 s
5	12,0	25	2 min 46 s	1 min 57 s

Zastrzeżenia patentowe

Claims

1. Sposób wytwarzania fotoreaktywnego sieciowalnego promieniowaniem UV rozpuszczalnego w wodzie kleju samoprzylepnego, polegający na polimeryzacji i sieciowaniu promieniowaniem UV, znamienny tym, że 40-70 części wagowych kwasu akrylowego, 30-60 części wagwych rozpuszczalnego w wodzie glikolu polialkilowego oraz 0,1-5% części wagowych nienasyconego fotoinicjatora na bazie benzofenonu poddaje się polimeryzacji wolnorodnikowej w obecności inicjatora rodnikowego, następnie otrzymany klej suszy się i sieciuje się promieniowaniem z zakresu UV-C.

2. Sposób wytwarzania fotoreaktywnego kleju według zastrz. 1, znamienny tym, że jako glikol polialkilenowy stosuje się glikol polietylenowy lub glikol polipropylenowy lub glikol poli(etylenowo-propylenowy) o masie cząsteczkowej poniżej 1000 g/mol.

3. Sposób wytwarzania fotoreaktywnego kleju według zastrz. 1, znamienny tym, że jako fotoinicjator na bazie benzofenonu stosuje się 4-akryloilooksybenzofenon (ABP), 4-akryloilooksyetoksybenzofenon (AEBP), 4-akryloilooksybutoksybenzofenon (ABBP) lub 4-akryloilooksyheksoksybenzofenon (AHBP).