RU2736075C2 - Способ получения композиций термоплавкого покрытия на водной основе - Google Patents

Способ получения композиций термоплавкого покрытия на водной основе Download PDF

Info

Publication number
RU2736075C2
RU2736075C2 RU2018114528A RU2018114528A RU2736075C2 RU 2736075 C2 RU2736075 C2 RU 2736075C2 RU 2018114528 A RU2018114528 A RU 2018114528A RU 2018114528 A RU2018114528 A RU 2018114528A RU 2736075 C2 RU2736075 C2 RU 2736075C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
water
hot
melt
zone
percent
Prior art date
Application number
RU2018114528A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2018114528A (ru
RU2018114528A3 (ru
Inventor
Лян ЧЕНЬ
Иньчжун ГУО
Original Assignee
Дау Глоубл Текнолоджиз Ллк
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Дау Глоубл Текнолоджиз Ллк filed Critical Дау Глоубл Текнолоджиз Ллк
Publication of RU2018114528A publication Critical patent/RU2018114528A/ru
Publication of RU2018114528A3 publication Critical patent/RU2018114528A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2736075C2 publication Critical patent/RU2736075C2/ru

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/02—Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques
    • C08J3/03—Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques in aqueous media
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/02—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/04—Homopolymers or copolymers of ethene
    • C08L23/08—Copolymers of ethene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D123/00—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D123/02—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Coating compositions based on derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C09D123/04—Homopolymers or copolymers of ethene
    • C09D123/08—Copolymers of ethene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D123/00—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D123/02—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Coating compositions based on derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C09D123/04—Homopolymers or copolymers of ethene
    • C09D123/08—Copolymers of ethene
    • C09D123/0846—Copolymers of ethene with unsaturated hydrocarbons containing other atoms than carbon or hydrogen atoms
    • C09D123/0853—Vinylacetate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J123/00—Adhesives based on homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Adhesives based on derivatives of such polymers
    • C09J123/02—Adhesives based on homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Adhesives based on derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C09J123/04—Homopolymers or copolymers of ethene
    • C09J123/08—Copolymers of ethene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J123/00—Adhesives based on homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Adhesives based on derivatives of such polymers
    • C09J123/02—Adhesives based on homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Adhesives based on derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C09J123/04—Homopolymers or copolymers of ethene
    • C09J123/08—Copolymers of ethene
    • C09J123/0846—Copolymers of ethene with unsaturated hydrocarbons containing other atoms than carbon or hydrogen atoms
    • C09J123/0853—Vinylacetate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2323/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers
    • C08J2323/02—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers not modified by chemical after treatment
    • C08J2323/04—Homopolymers or copolymers of ethene
    • C08J2323/08—Copolymers of ethene

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)
  • Sealing Material Composition (AREA)
  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способу получения композиции термоплавкого покрытия на водной основе. Способ включает стадии: a) смешивания в расплаве этиленвинилацетатного сополимера и по меньшей мере одного агента для повышения клейкости в зоне смешивания и переноса с получением расплавленной смеси, b) приведения в контакт расплавленной смеси с первоначальным водным потоком, содержащим нейтрализующий агент, воду и поверхностно-активное вещество, в зоне эмульгирования с получением дисперсии и c) разбавления дисперсии водой в зоне разбавления с получением композиции термоплавкого покрытия на водной основе. Способ представляет собой непрерывный способ и может осуществляться в экструдере и включать добавление воска с получением расплавленной смеси на стадии a). Зону смешивания и переноса эксплуатируют при температуре от 140 до 160°С, и зону эмульгирования эксплуатируют при температуре от 80 до 120°С, а нейтрализующим агентом является гидроксид калия. Композиция термоплавкого покрытия на водной основе имеет степень нейтрализации кислотных групп от 25 до 70 мол.% относительно общего содержания кислоты в композиции термоплавкого покрытия на водной основе. Композиция термоплавкого покрытия на водной основе содержит от 40 до 80 мас.% воды. Содержание этиленвинилацетата составляет от 50 до 85 мас.% и содержание агента для повышения клейкости составляет от 6 до 20 мас.% относительно общей массы твердых веществ в композиции термоплавкого покрытия на водной основе. Технический результат - обеспечение экономичного способа изготовления композиций термоплавкого покрытия на водной основе при сохранении или улучшении качества и характеристик термоплавкого покрытия при осуществлении непрерывного дисперсионного способа с коротким временем пребывания для существенного снижения гидролиза ЭВА. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 7 табл., 1 ил., 4 пр.

Description

Ссылка на родственные заявки
Настоящая заявка испрашивает приоритет на основании предварительной заявки на патент США № 62/238261, поданной 7 октября 2015 года.
Область техники
Настоящее изобретение относится к композициям термоплавкого покрытия на водной основе.
Уровень техники
Термоплавкие покрытия (ТПП) используют для упаковки пищевых, фармацевтических, медицинских и промышленных продуктов. Примеры продуктов ТПП включают водоразбавимые термоплавкие покрытия на основе этиленвинилацетатной (EVA) смолы (т.е. серии ADCOTE 37 производства компании The Dow Chemical Company).
Продукты ТПП на водной основе обычно изготавливают периодическим дисперсионным способом, который является относительно дорогостоящим по себестоимости вследствие продолжительного времени цикла, а также характеризуется существенными колебаниями показателей качества между партиями. В периодическом дисперсионном способе необходимо значительное количество восков и технологических добавок для облегчения диспергируемости, и они не улучшают адгезионные свойства.
Таким образом, существует потребность в более экономичном способе изготовления продуктов ТПП на водной основе при сохранении или улучшении качества и характеристик ТПП. Кроме того, смола ЭВА может подвергаться гидролизу в периодическом дисперсионном способе вследствие более продолжительной переработки в сильноосновной среде при высокой температуре, поэтому существует значительная потребность в непрерывном дисперсионном способе с коротким временем пребывания для существенного снижения гидролиза ЭВА.
Сущность изобретения
В одном широком варианте реализации настоящего изобретения описан способ получения композиции термоплавкого покрытия на водной основе, включающий, состоящий из или состоящий по существу из следующих стадий: a) смешивание в расплаве этиленвинилацетатного сополимера, по меньшей мере одного агента для повышения клейкости и необязательно поверхностно-активного вещества в зоне смешивания и переноса с получением расплавленной смеси; b) приведение в контакт расплавленной смеси с первоначальным водным потоком, содержащим нейтрализующий агент, воду и необязательно поверхностно-активное вещество, в зоне эмульгирования с получением дисперсии; и c) разбавление дисперсии водой в зоне разбавления с получением композиции термоплавкого покрытия на водной основе, причем указанный способ является непрерывным способом.
Краткое описание графических материалов
На фиг. 1 представлено изображение экструзионного устройства, используемого для получения дисперсий на водной основе.
Подробное описание изобретения
Композиция ТПП на водной основе содержит термопластичный полимер. Подходящий термопластичный полимер для настоящего изобретения представляет собой сополимер этилена с по меньшей мере одним этиленненасыщенным сомономером, выбранным из виниловых сложных эфиров, акриловой кислоты, C1-C4 алкилового эфира акриловой кислоты, C1-C4 алкилового эфира C1-C4 алкилакриловой кислоты, а также их циклические олефиновые сополимеры и смеси. Примеры сложных виниловых эфиров включают виниловые эфиры уксусной кислоты, пропионовой кислоты, масляной кислоты, 2-этилгексанкарбоновой кислоты, пеларгоновой кислоты и стеариновой кислоты, в частности, C2 – C4 карбоновых кислот и, в частности, может быть использован винилацетат. Иллюстративные примеры сополимеров этилена и этиленненасыщенных сомономеров включают сополимер этилена/винилацетата (EVA), сополимер этилена/акриловой кислоты (EAA), сополимер этилена/метилакрилата (EMA), сополимер этилена/метилметакрилата (EMMA), сополимер этилена/метилакрилата/акриловой кислоты (EMAAA), сополимер этилена/метилакрилата/метакриловой кислоты (EMAMAA), сополимер этилена/бутилакрилата/акриловой кислоты (EBAAA) и сополимеры этилена, винилацетата и стирола. Полимеры можно получать блочной, эмульсионной или растворной полимеризацией. В различных вариантах реализации термопластичный полимер представляет собой этиленвинилацетатный сополимер. В целом, содержание сложного винилового эфира составляет от 10 до 80 процентов, предпочтительно от 20 до 45 процентов, более предпочтительно от 25 до 32 процентов, более предпочтительно от 28 до 32 процентов по массе. Имеющиеся в продаже примеры этиленвинилацетатных сополимеров, содержащие от 2 до 45 процентов по массе винилацетата и имеющие индекс вязкости расплава от 6 до 150 г/10 мин., выпускаются под названием ELVAXTM компанией DuPont.
Термопластичный полимер в композиции ТПП на водной основе обычно содержится в количестве от 50 до 85 процентов по массе, в некоторых вариантах реализации в количестве от 55 до 80 процентов по массе, и в различных других вариантах реализации в количестве от 60 до 75 процентов по массе относительно общей массы твердых веществ в дисперсии.
В некоторых вариантах реализации композиция ТПП может содержать по меньшей мере один воск в качестве противослипающего агента. Подходящие воски включают, но не ограничиваются ими, парафиновые воски, микрокристаллические воски, низкомолекулярные полиэтиленовые воски высокой плотности, полипропиленовые воски, термически деструктированные воски, побочные полиэтиленовые воски, воски Фишера-Тропша, окисленные воски Фишера-Тропша и функционализированные воски, такие как гидроксистеарамидные воски, воски на основе сложных эфиров жирных кислот, такие как карнаубский воск, и воски на основе жирных амидов. В данной области техники общепринято, что термин «синтетические высокоплавкие воски» включает низкомолекулярные полиэтиленовые воски высокой плотности, побочные полиэтиленовые воски и воски Фишера-Тропша. Другие воски также включают воски, описанные в патентах США № 6335410; 6054544 и 6723810; содержание которых включено в настоящий документ посредством ссылки.
Помимо термопластичной смолы, дисперсии, описанные в настоящем документе, содержат диспергирующий агент. В данном контексте термин «диспергирующий агент» означает агент, который способствует образованию и/или стабилизации дисперсии. Подходящие диспергирующие агенты, иногда упоминаемые как поверхностно-активные вещества, для применения согласно настоящему изобретению включают ионные и неионогенные поверхностно-активные вещества.
Неионогенные поверхностно-активные вещества представляют собой материалы, в которых полярная функциональность обеспечена не анионной или катионной группой, а нейтральной полярной группой, такой как обычная спиртовая, аминная, эфирная, сложноэфирная, кетонная или амидная функциональная группа. Типичные неионогенные поверхностно-активные вещества включают, но не ограничиваются ими, полиэтоксилированные алкилфенолы, такие как полиэтоксилированный п-нонилфенол, п-октилфенол или п-додецилфенол; полиэтоксилированные неразветвленные спирты, полученные из кокосового масла, талловые или синтетические материалы, содержащие олеиловые производные; полиэтоксилированные полиоксипропиленгликоли (блок-сополимеры этиленоксида и пропиленоксида), обычно имеющие молекулярную массу от 1000 до 30000; полиэтиленгликоль; полиэтоксилированные меркаптаны; сложные эфиры длинноцепочечных карбоновых кислот, включая глицериловые и полиглицериловые сложные эфиры природных жирных кислот, сложные эфиры пропиленгликоля, сложные эфиры сорбита, сложные эфиры полиэтоксилированного сорбита, сложные эфиры полиоксиэтиленгликоля и полиэтоксилированные жирные кислоты; «конденсаты» алканоламина, например, конденсаты, получаемые посредством взаимодействия метиловых или триглицеридных эфиров жирных кислот с эквимолярным или двойным эквимолярным количеством алканоламина; третичные ацетиленовые гликоли; полиэтоксилированные кремнийорганические соединения, получаемые посредством взаимодействия реакционноспособного кремнийорганического промежуточного соединения с кэпированным аллилполиалкиленоксидом, таким как пропиленоксид, или смешанный сополимер этиленоксида/пропиленоксида; N-алкилпирролидоны и алкилполигликозиды (длинноцепочечные ацетали полисахаридов). Более конкретно, дополнительные неионогенные поверхностно-активные вещества включают этоксилированный амид кокосового масла; олеиновую кислоту; трет-додецилмеркаптан; модифицированные сложные полиэфирные диспергаторы; сложноэфирные, амидные или смешанные сложноэфирные-амидные диспергаторы на основе полиизобутенил-янтарного ангидрида; диспергаторы на основе полиизобутилфенола; блок-сополимерные неионогенные диспергаторы типа ABA; акриловые привитые сополимеры; октилфеноксиполиэтоксиэтанол; нонилфеноксиполиэтоксиэтанол; алкиларильные простые эфиры; алкиларильные простые полиэфиры; конденсаты амина и полигликоля; модифицированные полиэтокси-аддукты; алкиларильные простые эфиры с модифицированной концевой группой; модифицированные полиэтоксилированныые неразветвленные спирты; концевые этоксилаты линейных первичных спиртов; высокомолекулярные третичные амины, такие как 1-гидроксиэтил-2-алкилимидазолины; оксазолины; перфторалкилсульфонаты; сложные эфиры сорбита и жирных кислот; сложные эфиры полиэтиленгликоля; алифатические и ароматические фосфатные сложные эфиры. Включены также продукты реакции углеводород-замещенных янтарных ацилирующих агентов и аминов.
Типичные ионные поверхностно-активные вещества включают олеиновую кислоту, жирные кислоты, димерные жирные кислоты, алкилсульфоновые кислоты, алкил-замещенные ароматические сульфоновые кислоты, алкилфосфорные кислоты и их комбинации, нейтрализованные водным раствором основания. Поверхностно-активное вещество можно добавлять в экструдер в любом месте экструдера до зоны разбавления и охлаждения.
Поверхностно-активное вещество в дисперсионной композиции на водной основе обычно содержится в количестве от 0,1 до 5 процентов по массе, в некоторых вариантах реализации в количестве от 0,2 до 2,5 процента по массе, и в различных других вариантах реализации в количестве от 0,5 до 1,5 процента по массе относительно общей массы твердых веществ в дисперсии.
Поверхностно-активное вещество может быть частично или полностью нейтрализовано нейтрализующим агентом. В некоторых вариантах реализации нейтрализация стабилизирующего агента, такого как длинноцепочечная жирная кислота, может составлять от 25 до 200 процентов в пересчете на молярное количество; или в альтернативном варианте может составлять от 50 до 110 процентов в пересчете на молярное количество. Например, для жирной кислоты нейтрализующий агент может представлять собой основание, такое как, например, гидроксид аммония или гидроксид калия. Другие нейтрализующие агенты могут включать, например, гидроксид лития или гидроксид натрия. В другом альтернативном варианте нейтрализующий агент может представлять собой, например, карбонат. В другом альтернативном варианте нейтрализующий агент может представлять собой органический амин, например, такой как амин, как моноэтаноламин или 2-амино-2-метил-1-пропанол (AMP). Амины, подходящие согласно вариантам реализации, описанным в настоящем документе, могут включать моноэтаноламин, диэтаноламин, триэтаноламин и TRIS AMINO (каждый из которых имеется в продаже у компании Angus), NEUTROL TE (производства компании BASF), а также триизопропаноламин, диизопропаноламин и N,N-диметилэтаноламин (каждый из которых имеется в продаже у компании The Dow Chemical Company, Мидленд, штат Мичиган). Другие подходящие амины могут включать аммиак, монометиламин, диметиламин, триметиламин, моноэтиламин, диэтиламин, триэтиламин, моно-н-пропиламин, диметил-н-пропиламин, N-метаноламин, N-аминоэтилэтаноламин, N-метилдиэтаноламин, моноизопропаноламин, N,N-диметилпропаноламин, 2-амино-2-метил-1-пропанол, трис(гидроксиметил)аминометан, N,N,N'N'-тетракис(2-гидроксипропил)этилендиамин, 1,2-диаминопропан. В некоторых вариантах реализации можно использовать смеси аминов или смеси аминов и поверхностно-активных веществ. Специалистам в данной области техники понятно, что выбор подходящего нейтрализующего агента зависит от конкретной составляемой композиции, и что такой выбор известен специалистам в данной области техники.
Нейтрализующий агент в дисперсионной композиции на водной основе обычно содержится в таком количестве, которое обеспечивает степень нейтрализации композиции от 20% до 200%, в некоторых вариантах реализации от 20% до 150%, и в различных других вариантах реализации от 25% до 70% относительно общего количества моль кислоты в композиции.
Композиция ТПП также содержит агент для повышения клейкости. Можно использовать любой подходящий агент для повышения клейкости. Примеры агентов для повышения клейкости включают, но не ограничиваются ими, канифольную кислоту, сложные эфиры канифоли, терпеновые фенольные соединения, чистые мономерные смолы и фенольные смолы или их смеси. Агенты для повышения клейкости могут быть природными продуктами или синтетическими продуктами.
Агент для повышения клейкости в дисперсионной композиции на водной основе обычно содержится в количестве от 5 до 30 процентов по массе, в некоторых вариантах реализации в количестве от 6 до 20 процентов по массе, и в различных других вариантах реализации в количестве от 10 до 15 процентов по массе относительно общей массы твердых веществ в дисперсии.
Композиция ТПП обычно содержит более 40 массовых процентов воды, и в различных других вариантах реализации более 50 массовых процентов воды.
Композиция ТПП может содержать другие добавки, включая, но не ограничиваясь ими, пеногасители, модификаторы реологических свойств, смачивающие агенты и органические или неорганические пигменты.
Можно использовать любые известные в данной области техники месильные устройства для смешивания расплава. В некоторых вариантах реализации используют месильную машину, смеситель BANBURY®, одношнековый экструдер или многошнековый экструдер, например, двухшнековый экструдер. Способ получения дисперсий согласно настоящему изобретению не имеет специального ограничения. Например, экструдер, в некоторых вариантах реализации, например, двухшнековый экструдер, соединен с регулятором обратного давления, насосом расплава или шестеренным насосом. Смешивание расплава можно проводить в условиях, которые обычно используют для смешивания расплава термопластичных смол. Способ получения дисперсий согласно настоящему изобретению не имеет специального ограничения. Один способ, например, представляет собой способ, включающий смешивание расплава термопластичного полимера, поверхностно-активного вещества и любых других добавок в соответствии с патентами США 5756659; 7763676; и 7935755. В различных вариантах реализации месильная машина представляет собой, например, многошнековый экструдер, имеющий два или более шнеков, в который может быть добавлен месильный блок в любом положении шнеков. При необходимости допустимо, что экструдер оснащен по меньшей мере двумя отверстиями для подачи материалов сверху вниз по ходу движения потока материала, подлежащего смешиванию. Кроме того, в произвольном положении экструдера может быть добавлен вакуумный клапан. В некоторых вариантах реализации водоразбавимую дисперсию термопластичного полимера, поверхностно-активного вещества, агента для повышения клейкости и любых других добавок сначала разбавляют до содержания воды от примерно 10 до примерно 20 процентов по массе, а затем дополнительно разбавляют до содержания воды более 40 процентов по массе. В некоторых вариантах реализации в результате дополнительного разбавления получают дисперсию, содержащую по меньшей мере примерно 50 процентов по массе воды.
На фиг. 1 схематически изображено экструзионное устройство, которое можно использовать в способе согласно настоящему изобретению. Экструдер 20, предпочтительно двухшнековый экструдер, соединен с регулятором обратного давления, насосом расплава или шестеренным насосом 30. В различных вариантах реализации экструдер имеет три зоны: зона смешивания и переноса, зона эмульгирования и зона разбавления и охлаждения. В различных вариантах реализации зону смешивания и переноса эксплуатируют при температуре от 140 до 160 °С, а зону эмульгирования эксплуатируют при температуре от 80 до 120 °С.
Термопластичный EVA в форме гранул, порошка или чешуек и агент для повышения клейкости подают из питающего устройства 10 во входное отверстие 40 экструдера 20, где компоненты расплавляют или компаундируют с получением расплавленной смеси. В некоторых вариантах реализации поверхностно-активное вещество добавляют к смоле через то же отверстие, что и смолу, а в других вариантах реализации поверхностно-активное вещество подают в двухшнековый экструдер 20 отдельно. Другие добавки также можно добавлять в экструдер через входное отверстие 40. Затем расплавленная смесь проходит через зону смешивания и переноса в зону эмульгирования экструдера, где через входное отверстие 50 добавляют первоначальное количество воды и нейтрализующего агента. В некоторых вариантах реализации может присутствовать емкость 80 с основанием и емкость 90 с первоначальной водой, каждая из которых содержит насос. Требуемые количества основания и первоначальной воды подают из емкости с основанием и емкости с первоначальной водой, соответственно. Можно использовать любой подходящий насос, но в некоторых вариантах реализации для подачи в экструдер основания и первоначальной воды используют, например, насос, который обеспечивает поток примерно 150 см3/мин. при давлении 240 бар. В других вариантах реализации насос для подачи жидкости обеспечивает поток 300 см3/мин. при 200 бар или 600 см3/мин. при 133 бар. В некоторых вариантах реализации основание и первоначальную воду предварительно нагревают в подогревателе. В некоторых вариантах реализации поверхностно-активное вещество можно добавлять во входное отверстие 50 из емкости 100 с поверхностно-активным веществом.
Эмульгированную смесь дополнительно разбавляют дополнительным количеством воды из емкости 60 через отверстие 70 подачи в зону разбавления и охлаждения экструдера. Обычно дисперсию разбавляют до содержания воды в зоне охлаждения по меньшей мере 40 массовых процентов. В различных вариантах реализации дисперсию разбавляют до содержания воды 40-80 массовых процентов. Кроме того, разбавленную смесь можно разбавлять любое количество раз до достижения требуемой степени разбавления.
В различных вариантах реализации перед эмульгированием получают однородную смесь смолы EVA, агента для повышения клейкости и поверхностно-активного вещества (при его наличии). Например, для получения однородного распределения частиц по размеру можно использовать высокую скорость сдвига (скорость вращения шнека). Указанные компоненты можно предварительно компаундировать перед процессом эмульгирования. Кроме того, в различных вариантах реализации используют теплообменник для охлаждения дисперсии на водной основе до <80 °С после выхода дисперсии из экструдера.
Продукт смешивания расплава содержит полимерные частицы, имеющие среднеобъемный размер частиц от 150 нм до 2000 нм, диспергированные в воде. В настоящем документе включены и описаны все значения и поддиапазоны от 150 нм до 2000 нм. рН дисперсии обычно составляет 8-11.
Описанные композиции ТПП на водной основе можно использовать для термосклеивания пищевой упаковки, упаковки медицинских изделий, медицинской упаковки и промышленной упаковки.
ПРИМЕРЫ
Композицию ТПП на водной основе получали с помощью экструдера ZSK25 компании KWP (Krupp Werner & Pfleiderer Corp. (Рамси, штат Нью-Джерси)) (диаметр шнека 25 мм, L/D 60, скорость вращения 450 об./мин.) в соответствии со следующим способом. Экструдер содержал, в целом, 3 зоны: смешивание расплава в зоне смешивания и переноса, зону эмульгирования и зону разбавления и охлаждения. Elvax® 4260 (этиленвинилацетат производства компании DuPont), канифоль DymerexTM (производства компании Eastman), карнаубский воск (производства компании Gehring-Motgomery) и парафиновые воски (парафиновый воск 128/130 и парафиновый воск 140/145 (1:1 по массе) производства компании Ross Waxes) по отдельности загружали в экструдер KWP с помощью весовых питателей непрерывного действия. Олеиновую кислоту вводили в зону эмульгирования через однокулачковый дозатор. С помощью сдвоенных шприцевых насосов ISCO объемом 500 мл отмеряли первоначальный водный (IA) поток, представляющий собой деионизированную (DI) воду, и раствор KOH (30 масс. %), которые подавали в зону эмульгирования двухшнекового экструдера через тот же однокулачковый дозатор. Перед началом диспергирования цилиндр и выходную зону экструдера нагревали до требуемой температуры (зона смешивания = 150°С, зоны эмульгирования и разбавления = 100°С). По достижении требуемой температуры цилиндра экструдера через экструдер пропускали полимер. Во избежание закупоривания шнек эксплуатировали при скорости примерно 300 об./мин. до достижения свободного выхода остаточного полимера через концевой клапан. Затем начинали подачу полимера и обеспечивали возможность выхода потока полимера.
Полученные примеры и их свойства представлены ниже в таблице 1. E/D/C/P/O относится к соотношению Elvax® 4260/DymerexTM/карнаубского воска/парафина/олеиновой кислоты. DoN означает долю общих кислот, нейтрализованных водным раствором KOH. Сравнительный пример B представлял собой Adcote 37P295 производства компании Dow Chemical Company, и его получали периодическим дисперсионным способом. Сравнительный пример A имел избыточное значение DoN, и его получали непрерывным способом с применением экструдера.
Анализ размера частиц проводили в лазерном дифракционном анализаторе размера частиц Beckman Coulter LS 13 320 (Beckman Coulter Inc.), используя стандартный способ, предусмотренный программным обеспечением прибора. рН дисперсии измеряли с помощью рН-метра Denver Instruments. Анализ содержания твердых веществ проводили на анализаторе влаги Ohaus MB45. Вязкость дисперсии измеряли на ротационном вискозиметре Брукфильда (шпиндель RV №3 при скорости 100 об./мин.).
Таблица 1
Пример Пример 1 Пример 2 Пример 3 Сравнительный пример A Сравнительный пример B
Состав E/D/C/P/Oa 233/47/60/60/2,4 DoN = 53% E/D/C/P/O 233/47/30/30/2,0
DoN = 66%		 E/D/C/P/O 233/47/30/60/2,2
DoN = 53%		 E/D/C/P/O 233/47/60/60/2,4 DoN = 100% DoN =100%
Средний размер частиц (мкм) 0,350 0,284 0,345 24,3 0,196
Мода размера частиц (мкм) 0,358 0,326 0,326 34,6 0,205
pH 9,55 10,29 9,63 11,5 10,2
Вязкость через 1 минуту (100 об./мин. RV03) 105,0 222,0 252,0 Не поддается измерению, после охлаждения до комнатной температуры дисперсия превратилась в плотный гель 54
% твердых веществ 39,65 43,62 43,15 45,6 40,3
Примеры 1-3 демонстрировали существенно меньший гидролиз EVA полимера и, как следствие, более высокую прочность склеивания, а также имели более слабый цвет. Кроме того, примеры 1-3 демонстрировали улучшенную стабильность при хранении (при 50°С > 12 недель), по сравнению с продуктом, полученным периодическим способом, сравнительным примером B (1 неделя при 50 °С).
Испытания технических характеристик:
Первичная подложка: 92g PET, предварительно ламинированный PET с алюминиевой фольгой на одной стороне
Склеивание со второй подложкой: 92g PET, литьевой PP (3 мил), лист PVC, лист PETG, лист Barex (желтый), картон (с одной стороны покрытый каолином), предварительно ламинированный PET с алюминиевой фольгой на одной стороне
Образцы ТПП для испытания технических характеристик получали посредством нанесения образцов ТПП на водной основе с помощью опускающегося спирального валикового скребка, ориентируясь на массу высушенного покрытия 3 фунта на стопу. Пленки с влажным покрытием сушили в печи при 90 °С в течение 2 минут для испарения воды.
Термосклеивание проводили с помощью аппарата для термосварки с повышением температуры нагрева для испытания прочности склеивания: 40 фунт/кв.дюйм, 1,0 с, различные температуры (200°F – 350 °F).
Термосклеивание проводили с помощью аппарата для термосварки с повышением температуры нагрева для оценки температуры активации: 40 /кв.дюйм, 0,5 с, 77 – 200 °F
Сопротивление слипанию: Разновеска №1, комнатная температура и 40°С
Прочность склеивания измеряли с помощью разрывной машины Instron компании Thwing Albert: 1-дюймовая полоска, скорость вытягивания 10 дюймов/мин., записывали среднее значение для трех образцов (г/дюйм)
Масса покрытий представлена ниже в таблице 2.
Таблица 2
Образец PET с покрытием (фунт/стопа) Фольга с покрытием (фунт/стопа)
Сравнительный пример B 3,0 2,8
Пример 1 3,2 2,9
Пример 2 3,2 3,2
Пример 3 2,9 2,9
Прочность склеивания представлена в таблицах 3-6.
Таблица 3. Склеивание PET с покрытием и PVC (среднее значение, г/дюйм)
Температура термосклеивания
Сравнительный пример B 157 240 334 235 368 666
Пример 1 484 489 528 487 558 628
Пример 2 780 729 749 622 706 715
Пример 3 439 444 487 452 396 527
Таблица 4. Склеивание PET с покрытием и желтого Barex (среднее значение, г/дюйм)
Температура термосклеивания
Сравнительный пример B 215 117 60 171 271 296
Пример 1 268 556 547 577 528 530
Пример 2 261 525 665 653 749 786
Пример 3 475 449 471 474 462
Таблица 5. Склеивание PET с покрытием и белого картона (среднее значение, г/дюйм)
Температура термосклеивания
Сравнительный пример B 49 84 70 87 67 62
Пример 1 60 68 65 89 99 154
Пример 2 93 93 98 89 115 126
Пример 3 95 111 111 114 112 142
Таблица 6. Склеивание фольги с покрытием и PET (среднее значение, г/дюйм)
Температура термосклеивания
Сравнительный пример B 127 56 144 127 273 347
Пример 1 417 394 459 485 474 506
Пример 2 73 139 264 207 327 495
Пример 3 264 417 468 325 418 405
Для испытания стабильности при хранении образцы выдерживали при 4°С (в холодильной камере) и при 50°С (в печи), соответственно, в течение 1-12 недель. Результаты представлены в Таблице 7.
Таблица 7
Стабильность при хранении при 50°C* Стабильность при хранении при 4°С*
Сравнительный пример B 2 недели >12 недель
Пример 1 >12 недель >12 недель
Пример 2 >12 недель >12 недель
Пример 3 >12 недель >12 недель
* отсутствие осадка и минимальное изменение размера частиц и вязкости

Claims (12)

1. Способ получения композиции термоплавкого покрытия на водной основе, включающий следующие стадии:
a) смешивание в расплаве этиленвинилацетатного сополимера и по меньшей мере одного агента для повышения клейкости в зоне смешивания и переноса с получением расплавленной смеси;
b) приведение в контакт расплавленной смеси с первоначальным водным потоком, содержащим нейтрализующий агент, воду и поверхностно-активное вещество, в зоне эмульгирования с получением дисперсии и
c) разбавление дисперсии водой в зоне разбавления с получением композиции термоплавкого покрытия на водной основе, причем указанный способ представляет собой непрерывный способ.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что его осуществляют в экструдере.
3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что к этиленвинилацетатному сополимеру и агенту для повышения клейкости дополнительно добавляют воск с получением расплавленной смеси на стадии a).
4. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что зону смешивания и переноса эксплуатируют при температуре от 140 до 160°С и зону эмульгирования эксплуатируют при температуре от 80 до 120°С.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что нейтрализующий агент представляет собой гидроксид калия.
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что композиция термоплавкого покрытия на водной основе имеет степень нейтрализации кислотных групп от 25 молярных процентов до 70 молярных процентов относительно общего содержания кислоты в композиции термоплавкого покрытия на водной основе.
7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что композиция термоплавкого покрытия на водной основе содержит от 40 процентов по массе до 80 процентов по массе воды.
8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что содержание этиленвинилацетата составляет от 50 до 85 процентов по массе и содержание агента для повышения клейкости составляет от 6 до 20 процентов по массе относительно общей массы твердых веществ в композиции термоплавкого покрытия на водной основе.
9. Композиция термоплавкого покрытия на водной основе, полученная способом по п. 1.
RU2018114528A 2015-10-07 2016-08-02 Способ получения композиций термоплавкого покрытия на водной основе RU2736075C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201562238261P 2015-10-07 2015-10-07
US62/238,261 2015-10-07
PCT/US2016/045119 WO2017062088A1 (en) 2015-10-07 2016-08-02 Process for preparing waterborne heat seal coating compositions

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2018114528A RU2018114528A (ru) 2019-10-21
RU2018114528A3 RU2018114528A3 (ru) 2019-10-28
RU2736075C2 true RU2736075C2 (ru) 2020-11-11

Family

ID=56684761

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018114528A RU2736075C2 (ru) 2015-10-07 2016-08-02 Способ получения композиций термоплавкого покрытия на водной основе

Country Status (10)

Country Link
US (1) US10442898B2 (ru)
EP (1) EP3359614B8 (ru)
JP (1) JP6901469B2 (ru)
CN (1) CN108137979B (ru)
AR (1) AR106164A1 (ru)
BR (1) BR112018005270B1 (ru)
MX (1) MX2018003935A (ru)
RU (1) RU2736075C2 (ru)
TW (1) TWI714633B (ru)
WO (1) WO2017062088A1 (ru)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2020115424A (ru) * 2017-10-31 2021-11-08 Дау Глоубл Текнолоджиз Ллк Способы получения водных композиций термоплавких покрытий
MX2021012763A (es) * 2019-04-17 2022-01-19 Dow Global Technologies Llc Composición de dispersión acuosa.
CN112852228B (zh) * 2021-02-04 2022-02-01 上海都昱新材料科技有限公司 一种可热封水性防雾涂料及其制备方法和应用
WO2024159487A1 (en) * 2023-02-02 2024-08-08 Dow Global Technologies Llc Water based heat seal coating

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3692723A (en) * 1969-03-20 1972-09-19 Denki Kagaku Kogyo Kk Aqueous dispersion of a copolymer of ethylene and vinyl acetate and heat melting adhesive comprising same
US4128518A (en) * 1976-04-28 1978-12-05 Sumitomo Chemical Company, Limited Pressure-sensitive adhesive and vinyl acetate-ethylene copolymer emulsion useful as base material therefor
US4320041A (en) * 1979-06-19 1982-03-16 Mitsubishi Petrochemical Co., Ltd. Aqueous dispersion of olefin resins and continuous process for preparing thereof
EP1454930A2 (en) * 2003-03-04 2004-09-08 Air Products Polymers, L.P. Semi-crystalline ethylene vinyl acetate emulsion polymers for heat seal applications
WO2009045731A2 (en) * 2007-09-28 2009-04-09 Dow Global Technologies Inc. Dispersions of higher crystallinity olefins
RU2557624C2 (ru) * 2009-11-12 2015-07-27 Акцо Нобель Коатингс Интернэшнл Б.В. Водные дисперсии полимеров

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4219651A1 (de) 1992-06-16 1993-12-23 Basf Ag Verwendung von wäßrigen Dispersionen als Heißsiegelkleber
US5539021A (en) 1995-06-05 1996-07-23 The Dow Chemical Company Process for preparing high internal phase ratio emulsions and latexes derived thereof
JP3664808B2 (ja) * 1996-04-26 2005-06-29 住友精化株式会社 オレフィン系熱可塑性樹脂組成物水性分散液およびその製造方法
DE60018931T3 (de) 1999-05-20 2013-02-28 Dow Global Technologies Inc. Kontinuierliches verfahren zum extrudieren und mechanischen dispergieren eines polymerharzes in einem wässrigen oder nicht-wässrigen medium
JP4033732B2 (ja) * 2002-07-23 2008-01-16 ユニチカ株式会社 水性分散液および接着剤
US7803865B2 (en) * 2003-08-25 2010-09-28 Dow Global Technologies Inc. Aqueous dispersion, its production method, and its use
TW200517426A (en) * 2003-08-25 2005-06-01 Dow Global Technologies Inc Aqueous dispersion, its production method, and its use
US20070243331A1 (en) 2006-02-17 2007-10-18 Dow Global Technologies Inc. Heat sealable compositions from aqueous dispersions
JP5114116B2 (ja) * 2007-07-09 2013-01-09 ユーエムジー・エービーエス株式会社 水性分散体およびその製造方法、水性分散体混合物
JP2010209249A (ja) * 2009-03-11 2010-09-24 Chuo Rika Kogyo Corp 高分子乳化剤、及びこれを用いた樹脂分散液
JP5535134B2 (ja) * 2011-06-09 2014-07-02 東洋アドレ株式会社 加熱剥離性水性接着剤
WO2012170241A1 (en) 2011-06-10 2012-12-13 Dow Global Technologies Llc Aqueous pour point depressant dispersion composition
JP6075802B2 (ja) * 2011-11-17 2017-02-08 エルジー・ケム・リミテッド 水分散組成物、親環境光電池モジュール用バックシート及びその製造方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3692723A (en) * 1969-03-20 1972-09-19 Denki Kagaku Kogyo Kk Aqueous dispersion of a copolymer of ethylene and vinyl acetate and heat melting adhesive comprising same
US4128518A (en) * 1976-04-28 1978-12-05 Sumitomo Chemical Company, Limited Pressure-sensitive adhesive and vinyl acetate-ethylene copolymer emulsion useful as base material therefor
US4320041A (en) * 1979-06-19 1982-03-16 Mitsubishi Petrochemical Co., Ltd. Aqueous dispersion of olefin resins and continuous process for preparing thereof
EP1454930A2 (en) * 2003-03-04 2004-09-08 Air Products Polymers, L.P. Semi-crystalline ethylene vinyl acetate emulsion polymers for heat seal applications
WO2009045731A2 (en) * 2007-09-28 2009-04-09 Dow Global Technologies Inc. Dispersions of higher crystallinity olefins
RU2557624C2 (ru) * 2009-11-12 2015-07-27 Акцо Нобель Коатингс Интернэшнл Б.В. Водные дисперсии полимеров

Also Published As

Publication number Publication date
RU2018114528A (ru) 2019-10-21
US20180282488A1 (en) 2018-10-04
CN108137979A (zh) 2018-06-08
AR106164A1 (es) 2017-12-20
JP6901469B2 (ja) 2021-07-14
BR112018005270A2 (pt) 2018-10-09
TW201731924A (zh) 2017-09-16
WO2017062088A1 (en) 2017-04-13
EP3359614A1 (en) 2018-08-15
BR112018005270B1 (pt) 2022-04-19
MX2018003935A (es) 2018-05-23
US10442898B2 (en) 2019-10-15
RU2018114528A3 (ru) 2019-10-28
TWI714633B (zh) 2021-01-01
CN108137979B (zh) 2021-04-16
EP3359614B8 (en) 2019-11-27
EP3359614B1 (en) 2019-10-16
JP2018535289A (ja) 2018-11-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2736075C2 (ru) Способ получения композиций термоплавкого покрытия на водной основе
CN109137606A (zh) 涂布有官能性聚烯烃膜的纸
TWI791641B (zh) 用於製備水性熱封塗料組合物之方法
CN114729166A (zh) 水性聚烯烃分散体
CN111902460A (zh) 水性聚烯烃分散体
WO2015013472A1 (en) Adhesive compositions containing functionalized ethylene/alpha-olefin interpolymers and rosin-based tackifiers
JP5403387B2 (ja) 高分子乳化剤、及びこれを用いたポリオレフィン系樹脂エマルジョン
JPH0226631A (ja) 水性分散液製造用分散剤
JP3664808B2 (ja) オレフィン系熱可塑性樹脂組成物水性分散液およびその製造方法
JP2010209249A (ja) 高分子乳化剤、及びこれを用いた樹脂分散液
EP1805259A2 (en) Alicyclic carboxylic acid-containing functionalized polyolefins
JP2012082312A (ja) 熱可塑性樹脂水性分散液及びこれを用いた耐水性皮膜
EP3956384A1 (en) Waterborne dispersion composition
CN116075430A (zh) 改性聚烯烃树脂及其用途
CN113853400B (en) Aqueous dispersion composition
CN1247726C (zh) 多组分粘合剂
JP5718686B2 (ja) 熱可塑性樹脂水性分散液及びこれを用いた耐水性皮膜
JPH0159294B2 (ru)
TW202214781A (zh) 聚酯樹脂水性分散組成物及其製造方法
CN111051416A (zh) 乙烯系树脂水性分散液及水系热封材料