PT86612B

PT86612B - Processo para a preparacao de uma composicao adesiva a base de latex propria para a producao de cartao e de cartao canelado

Info

Publication number: PT86612B
Application number: PT86612A
Authority: PT
Inventors: Arthur N Leadbetter; James G Galloway
Original assignee: Dow Chemical Co
Priority date: 1987-01-27
Filing date: 1988-01-25
Publication date: 1991-12-31
Also published as: DK40988D0; NZ223186A; NO173338B; ATE85637T1; EP0276894A3; CA1295759C; FI880342A; EP0276894B1; DE3878262T2; DK40988A; NO173338C; NO880296D0; KR880009104A; AU602748B2; ES2037193T3; KR910001690B1; DK169556B1; FI91162C; DE3878262D1; EP0276894A2

Description

PROCESSO PARA A PREPARAÇÃO DE UMA COMPOSIÇÃO ADESIVA Ã BASE DE LATEX PRÓPRIA PARA A PRODUÇÃO DE CARTÃO E DE CARTÃO CANELADO

Os adesivos à base de amido têm vindo a ser largamente empregues em várias aplicações para adesivos, especialmente na área do cartão e do cartão canelado.

Geralmente, adesivos à base de amido para enrugamento são formulados a partir de amido cozido ou gelatinado e de partículas de amido em bruto. O amido cozido aumenta a viscosidade e serve como agente de suspensão para as partículas de amido em bruto. 0 aquecimento da mistura de amido origina a gelificação do amido não cozido, obtendo-se uma mais alta viscosidade e características de ligação melhoradas.

Um factor principal na preparação de adesivos à base de amidos é ultimar a força do adesivo. Uma medida da força do adesivo é a resistência ao arranque provocado por uma ponta aguçada. A resistência ao arranque pro vocado por uma ponta aguçada é a força (medida em libras) necessária para arrancar um cartão de revestimento da parte intermédia canelada, numa estrutura tipo cartão canelado.

Um outro factor a considerar diz respeito à resistência ao arranque provocado por uma ponta agu çada, mais particularmente a resistência ao arranque provocado por uma ponta aguçada, quando o material está húmido. A resistência ao arranque provocado por uma ponta aguçada, quando o material está húmido é a resistência ao arranque provocado por uma ponta aguçada numa estrutura tipo cartão canelado, depois de o material ter sido préviamente embebido em água. A importância da resistência húmida resiste no facto de ser necessário, para os adesivos, terem uma adesão excelente, sob condições de húmidade elevada. É também importante que esta resistência quando o material foi embebido em água seja a) cançada sob condições mínimas de cura. Os adesivos à base de amido convencionais têm uma resistência húmida traça, por conseguinte é desejável preparar um adesivo para cartão e para cartão canelado com uma resistên-3-

cia, quando o material foi embebido em água, melhorada.

presente invento é um processo para a preparação de um adesivo aguoso, que compreende amido e um latex à base de amónio. Preferêncialmente, o adesivo é preparado na ausência de um componente cáustico, como hidróxido de sódio.

A utilização de um latex à base de amónio melhora a resistência, quando o material foi embebido em água, do adesivo e por isso, melhora a resistência ao arranque provocado por uma ponta aguçada, quando o material está húmido, do cartão canelado.

adesivo aquoso do presente invento compreende um latex à base de amónio e amido.

componente amido do adesivo geralmente está presente numa quantidade desde 20 a 95 partes secas, baseadas em 100 partes de adesivo seco. Mais preferêncialmente, o amido está presente numa quantidade desde 40 a 90 partes secas por 100 partes de adesivo seco. Geralmente, 1 a 10 partes do componente amido é cozido ou gelatinado, para fornecer viscosidade no adesivo final. Em alternativa, espassadores sintéticos podem ser usados para desenvolver a viscosidade do adesivo inicial necessária, eleminando a necessidade de cozer qualquer amido.

Na preparação do adesivo do exemplo, uma porção menor de amido é cozida por, em primeiro lugar, misturar com água e depois aquecimento até à dissolução.Esta primeira mistura pode ser depois misturada com uma segunda mistura, que contém o latex e o componente amido restante. As duas misturas são depois totalmente misturadas para preparar o adesivo.

componente latex do adesivo, que é

geralmente adicionado à porção não cozinhada da composição, está geralmente presente numa quantidade desde 80 a 5 partes secas por 100 partes de adesivo seco; mais preferencialmente, desde 50 a 10 partes secas baseadas em 100 partes de adesivo seco. Dum ponto de vista económico, é mais desejável manter o latex num nível tão baixo quanto possível.

O termo latex baseado em amónio, quer significar um polímero latex preparado na presença de hidróxido de amónio. Noemalmente uma base não-volátil, como o hidróxido de sódio, é usada como neutralizador (para aumentar o pH), durante a polimerização. Contudo, para o latex usado no presente adesivo à base de latex, uma base volátil como hidróxido de amónio actua como um neutralizador de polimerização .

Exemplos típicos de latexes, que podem ser empregues em adesivos do presente invento são latexes de estireno-butadieno e latexes de estireno carboxilado-butadieno, carboxilados, idênticos àqueles descritos na Patente dos E.U.A. 4.396.453, residindo a diferença no facto de que os latexes presentes são baseados em hidróxido de amónio, em vez de baseados em hidróxido de sódio.

A utilização de latexes de estireno modificado-butadieno, como o latex de isopropenil-oxazolina-estireno modificado-butadieno, na composição adesiva origina também características de resistência do material húmido, melhoradas. As composições do polímero modificado com oxazolina são no geral, descritas nas Patentes dos E.U.A. 4.508.869 e 4.474.923. Estes polímeros modificados com oxazolina são descritos como tendo propriedades de tensão e de elongação e uma resistência com o material embebido em água e em fluídos aquoso, excelente. Estas propriedades são alcançadas, quando o latex é polimerizado na presença de hidróxido de amónio.

ί

monomero funcional, isopropenil-oxazolina, está vulgarmente presente no latex, numa quantidade desde 0,25 a 10 partes por 100 partes, em peso, do polímero de latex, mais preferêncialmente desde 1 a 2 partes, em peso, por 10 partes, em peso, do polímero de latex.

Na preparação e no teste de várias formulações adesivas à base de latex, empregando amido e latex à base de amónio, descobriu-se que pelo uso de hidróxido de amónio como neutralizador, em vez de hidróxido de sódio, durante a polimerização, a resistência ao arranque provocado por uma ponta aguçada, quando o material está húmido, é substâncialmente melhorada. Descobriu-se também que a adição posterior do hidróxido de amónio aos latexes preparados com hidróxido de sódio como neutralizador, não origina resultados comparáveis.

A composição adesiva à base de latex do presente invento pode ser utilizada na produção de cartão canelado e de produtos de cartão canelado, como embalagens. 0 cartão canelado vulgarmente compreende uma parte intermédia canelada e um cartão de revestimento unido através do adesivo aos topos da parte intermédia canelada num ou em ambos dos seus lados. (O adesivo feito a partir do presente latex não está limitado ao cartão canelado atrás descrito, mas pode, ser também usado para outras estruturas de cartão canelado). A composição do adesivo do presente invento pode ser aplicada à zona intermédia canelada ou ao cartão de revestimento, contudo é vulgarmente preferido aplicar o adesivo aos topos da parte intermédia.

O adesivo pode ser empregue em quantidades desde 1 a 10 libras (0,45 a 4,5 kg) por 1000 pés quadrados (93 m² ) baseados no peso seco ou no peso dos sólidos de adesivo. Preferêncialmente, o adesivo é empregue nas quantidades desde 1 a 5 libras (0,45 a 2,25 kg) por 1000 pés quadrados (93 m² ).

Qualquer dos vários substratos do cartão podem ser utilizados em combinanção com a presente composição adesiva de modo a fornecer cartão canelado com a resistência ao arranque provocado por uma parte aguçada, quando o material está húmido, melhorada. 0 adesivo à base de latex do presente invento também fornece propriedades de resistência, quando o material foi embebido em água. A presente composição pode ser empregue numa variedade de produtos de cartão, incluindo cartões impregnados de cera ou resina, que melhorarão ainda a resistência á água, características de um produto de cartão canelado, preparado com o presente invento.

Para ainda ilustrar o presente invento, os exemplos seguintes são apresentados. Todas as partes e percentagens são em peso, a menos que indicado de outra forma.

Exemplo 1

Num reactor com capacidade de um galão (3,79 1), com uma camisa de aguecimento, equipado com bombas de laboratório para libertar as alimentações dos monómeros e aquosos, foram adicionados 1088,05 g de água desionizada, 14,77 g de uma solução aquosa activa de di-etileno-triamina-pentacetato de penta-sódio a 1 por cento, 29,53 g de ácido itacónico e 26,18 g de semeado com 39,7 por cento de sólidos, contendo partículas de poliestireno com uma dimensão média de volume de partículas de 270 8 (27 nm). O reactor foi purgado com azoto e aquecido a 90°C. Depois, durante um período de duas horas e 40 minutos foi adicionada uma corrente de monómero, que contém 590,63 g de estireno e 5,17 g de dodecil terciário-mercaptano.

Começando simultaneamente com o início da corrente do monmero, foi adicionado uma segunda corrente

de monómero, que contém 355,0 g de butadieno, durante um período de duas horas e 40 minutos.

Começando simultaneamente com o início de cada uma dascorrentes dos monómeros, foi adicionado continuamente, durante um período de cinco horas, 295,3 g de água desionizada, 16,41 g de uma solução aquosa de surfactante activa a 45 por cento, 14,77 g de uma solução aquosa de hidróxido de amónio a 10 por cento, e 10,34 g de persulfato de sódio. Depois de três horas e durante um período de cinco minutos foi adicionado 78,55 g de uma solução de hidróxido de amónio a 10 por cento. Depois de três horas e 10 minutos, durante um período de uma hora e 20 minutos, foi adicionado outra corrente de monómero, que contém 2,21 g de dodecil terciário-mercaptano, 14,77 g de isopropileno-oxazolina, 302,7 g de estireno e 184,0 g de butadieno. Seguindo à adição das correntes de monómeros e das correntes aquosas, a mistura reaccional foi mantida a 90°C durante uma hora adicional e depois arrefecida.

Preparação do Composto Adesivo

Um misturador foi carregado com 400 libras (181,44 kg) de água fria. Quarenta e cinco libras (20,41 kg) de amido de milho foram adicionados e a mistura foi agitada até que o amido de milho foi dispersado. A mistura foi depois aquecida a 85°C e mantida a 85°C durante 15 minutos, com agitação para gelatinizar o amido. Cinquenta libras (22,68 kg) de água fria foram depois adicionadas, para arrefecer a mistura.

Num misturador separado, 2000 libras (907,2 kg de latex com 50% de sólidos preparado idênticamente ao latex do Exemplo 1, foram adicionados. Num outro recipiente pequeno, 10 libras (4,54 kg) de borax 10 molar,

foram dissolvidos com agitação em 70 libras (31,75 kg) de água, aquecida a 60°C. A mistura água/borax solubilizada foi adicionada, com agitação, ao latex no misturador. Depois, 665 libras (301,64 kg) de amido de milho foram adicionados e a mistura foi agitada até que todo o amido de milho tenha sido bem disperso. Depois, a mistura de 45 libras (20,41 kg) de amido de milho gelatinado em 450 libras (204,12 kg) de água quente, preparada atrás, foi adicionada lentamente. A agitação foi continuada até à obtenção de um adesivo homogénio, macio. O adesivo resultante tem uma viscosidade de 2700 cps (2,7 Pa.s), medida com um viscómetro Model RVT Brookfield a 20 rpm.

Exemplo 2

Num reactor, com a capacidade de um galão (3,8 L), com uma camisa de revestimento, equipado com bombas de laboratório para libertar as alimentações do monómero e aquosa, foram adicionados 1160,67 g de água desionizada, 0,37 g de uma solução aquosa activa de di-etileno-triamina pentacetato de penta-sódio, a 40 por cento, 29,69 g de ácido itacónico e 26,12 g de latex semeado com 40 por cento de sólidos, que contém partículas de poliestireno com uma dimensão média de volume de partículas de 270 8 (27 nm) . O reactor foi purgado com azoto e aquecido a 90°C. Depois, durante um período de quatro horas foi adicionado uma corrente do monómero contendo 556,60 g de butadieno.

Começando simultaneamente com o início da corrente do monómero butadieno, foi adicionado continuamente durante um período de quatro horas e trinta minutos, uma corrente de monómero, que contém 897,98 g de estireno e 7,42 g de dodecil terciário-mercaptano. Também, começando simultâneamente com o início das correntes de monómeros, foi adicionado continuamente, durante um período de quatro horas, 296,85 g de água desionizada, 30,83 g de uma solução

a 33,7 por cento, de persulfato de sódio, 5,30 g de uma solução, a 28 por cento de hidróxido de amónio, e 15,49 g de uma solução aquosa activa a 45 por cento, de surfactante. A seguir à adição das correntes de monómero e aguosa,a mistura reaccional foi mantida a 90°C durante uma hora adicional, e depois arrefecida.

O adesivo de latex/amido foi depois preparado como anteriormente descrito e usado na preparação de uma caixa de cartão. A caixa de cartão foi depois testada relativamente à resistência ao arrangue provocado por uma ponta aguçada, quando o material está húmido, tendo embebido uma tira de 2x4 polegadas (50,8x101,6 mm) da caixa de cartão em água durante uma hora, mantado a caixa de cartão numa máquina Instron e registando a força necessária para arrancar o revestimento do material canelado.

A resistência ao arranque provocado por uma ponta aguçada, quando o material está húmido, está apresentado no Quadro I.

Ensaio comparativo A

O procedimento do Exemplo 2 foi seguido pela preparação do latex e do adesivo de latex/amido com a excepção de que hidróxido de sódio foi usado na preparação do latex em vez de hidróxido de amónio. A caixa de cartão preparada com este adesivo de latex/amido foi testado relativamente à adesão entre o revestimento e a parte intermédia canelada, medida através da resistência ao arranque do revestimento, provocado por uma ponta aguçada, quando o material está húmido, e o resultado está apresentado no Quadro I.

Ensaio comparativo B

Um adesivo latex/amido foi preparado como no Exemplo 2, à excepção de que o latex usado foi um latix de co-polímero carboxilado carboxilado-butadieno comercialmente disponível (Dow Latex 620, the Dow Chemical Company). Uma caixa de cartão foi preparada com este adesivo e foi testado como no Exemplo 2 relativamente à adesão entre o revestimento e a parte intermédia canelada, medida através de resistência ao arranque do revestimento, provocado por uma ponta aguçada, quando o material está húmido. O resultado está apresentado no Quadro I.

Quadro I

Efeito do neutralizador da polimerização na Adesão entre o revestimento e a parte intermédia canelada medida através da resistência ao arranque provocado por uma ponta aguçada, quando o material está húmido (A.R.P.H.)

Exemplo ou Ensaio	Neutralizador	Força A.R.P.H.
Comparativo		LBS(kg)
1	nh₄oh	65 (30)
2	nh₄oh	60 (27)
A	NaOH	15 (7)
B	NaOH	10 (4,5)

Os resultados do Quadro I, mostram que a adesão medida pelo arranque do revestimento provocado por uma ponta aguçada, entre o revestimento e a parte intermédia canelada, quando o material está húmido é mais elevada quando o neutralizador de polimerização usado foi hidróxido de amónio em vez de hidróxido de sódio.

Ensaio comparativo C

De modo a determinar o efeito da pós-adição do NH^OH aoslatexes preparados, usando NH^OH ou NaOH como neutralizador, o NH^OH foi pós-adicionado ao latexes, idênticos dos latexes usados no Exemplo 2 e do Ensaio Comparativo B. As caixas de cartão preparadas usando adesivos que compreendem estes latexes, foram testados relativamente à adesão entre o revestimento e o cartão canelado medida através de resistência ao arranque do revestimento provocado por uma ponta aguçada, quando o material está húmido. Os resultados estão apresentados no Quadro II.

Quadro II

Efeito de pós-adição do neutralizador sobre a Adesão entre o revestimento e a parte intermédia canelada, medida através da resistência ao arranque provocado por uma ponta aguçada, quando o material está húmido (A.R.P.H.)

Exemplos ou Ensaios	Neutralizadores	partes em	Força
Comparativos		peso, de	A.R.P.H.
		NH^OH (pós-	- lb (kg)
		-adiciona-
		das)
2	nh₄oh	nenhuma	60 (27)
C	nh₄oh	4,4	34,1 (15,5)
A	NaOH	nenhuma	15 (6,8)
D	NaOH	4,4	7,7 (3,5)

Os resultados do Quadro II mostram que a pós-adição do NH^OH ao latex preparado com NaOH ou NH^OH como neutralizador não melhora a força de adesão entre o revestimento e a parte intermédia canelada relativamente à resistência ao arranque provocado por uma ponta aguçada, quanl do o material está húmido, da caixa de cartão (Comparar o

Ensaio comparativo A como o Ensaio Comparativo B e o Exemplo 2 com Ensaio Comparativo C).

Claims

ia. - Processo para a preparação de um adesivo aquoso, caracterizado por se incluir no referido adesivo:

a) amido; e

B6 um latex à base de amónio.
2â. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o referido latex ser um latex modificado com isopropenil-2-oxazolidina.
3a. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o referido amido estar presente numa quantidade compreendida entre 20 a 95 partes de material seco por cem partes de adesivo seco, e o referido latex à base de amónio numa quantidade compreendida entre 80 a 5 partes de material seco por cem partes de adesivo seco .
4â. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o latex à base de amónio ser seleccionado a partir do grupo constituído por latex de estireno-butadieno ou latex de estireno-butadieno carboxilado.
5§. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o referido latex ser um latex de estireno-butadieno modificado com isopropenil-2-oxazoli-14-

65. - Processo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por a referida isopropenil-2-oxazolina estar presente numa quantidade compreendida entre 0,25 a 10 partes em peso, baseado em 100 partes de latex polimérico.

75. - Processo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por a referida isopropenil-2-oxazolina estar presente numa quantidade compreendida entre 1 a 2 partes, em peso, baseado em 100 partes de latex polimérico.

85. - Método para ligar de maneira adesiva, duas superfícies contíguas de um meio canelado e de uma camada de revestimento de um cartão, caracterizado por compreender a aplicação nos topos do meio canelado, de um adesivo aquoso para canelados, que consistem em:

a) amido; e

b) um latex à base de amónio.

95. - Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por o referido amido estar presente numa quantidade compreendida entre 20 a 95 partes do material seco por cem partes de adesivo seco, e o referido latex à base de amónio numa quantidade compreendida entre 80 a 5 partes de material seco por cem partes de adesivo seco.

-151(¼. - Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por o referido latex à base de amónio ser um latex de estireno-butadieno, um latex de estireno-butadieno carboxilado ou um latex de estireno-butadieno modificado com isopropenil-2-oxazolina.