PL B1. ZACHODNIOPOMORSKI UNIWERSYTET TECHNOLOGICZNY W SZCZECINIE, Szczecin, PL BUP 02/16

Transkrypt

1 PL B1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (21) Numer zgłoszenia: (22) Data zgłoszenia: (51) Int.Cl. C09J 133/08 ( ) C09J 133/02 ( ) C09J 11/08 ( ) C09J 7/02 ( ) (54) Rozpuszczalny w wodzie klej samoprzylepny na bazie modyfikowanych poliakrylanów i sposób wytwarzania rozpuszczalnego w wodzie kleju samoprzylepnego na bazie modyfikowanych poliakrylanów (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 02/16 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 12/16 (73) Uprawniony z patentu: ZACHODNIOPOMORSKI UNIWERSYTET TECHNOLOGICZNY W SZCZECINIE, Szczecin, PL (72) Twórca(y) wynalazku: ZBIGNIEW CZECH, Dobra Szczecińska, PL KATARZYNA WILPISZEWSKA, Szczecin, PL (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Renata Zawadzka

2 2 PL B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest rozpuszczalny w wodzie klej samoprzylepny na bazie modyfikowanych poliakrylanów i sposób wytwarzania rozpuszczalnego w wodzie kleju samoprzylepnego na bazie modyfikowanych poliakrylanów. Tego typu kleje są stosowane do wytwarzania transferowych (beznośnikowych), jednostronnych oraz dwustronnych dyspergowalnych w wodzie taśm samoprzylepnych służących do łączenia ze sobą różnych rodzajów papieru w procesie wytwarzania papieru w przemyśle papierniczym bezpośrednio na maszynie kalandrującej. Najczęściej produkowanymi rodzajami papieru w przemyśle papierniczym są papier gazetowy,,, oraz. Z opisu wynalazku US znane są kleje na bazie mieszaniny skrobi, dekstryny oraz poliakryloamidu stosowane do wytwarzania taśm samoprzylepnych z nośnikiem papierowym. Opis wynalazku US opisuje kleje na bazie skrobi stosowane między innymi do wytwarzania taśm medycznych. Z opisu wynalazku JP znane są taśmy dwustronnie samoprzylepne zbudowane z nośnika: foli poliestrowej, polipropylenowej lub z poli(chlorku winylu) powleczonego klejem samoprzylepnym na bazie z poli(alkoholu winylowego), skrobi oraz poli(tlenku etylenu). Z opisu wynalazku CN znana jest taśma samoprzylepna zbudowana z nośnika polipropylenowego modyfikowanego na drodze kopolimeryzacji skrobią, celulozą, ligniną oraz kwasem polietylenowym. Tego rodzaju nośnik powlekany jest wodną dyspersją samoprzylepną. Z opisu wynalazku JP znane są taśmy samoprzylepne zawierające klej zbudowany na bazie naturalnego kauczuku oraz skrobi dodawanej do kleju jako napełniacz. Nośnik takiej taśmy samoprzylepnej zbudowany jest z biodegradowalnych poliestrów. Tekst z JP ujawnia biodegradowalne taśmy samoprzylepne zbudowane z nośnika składającego się z mieszaniny poli(alkoholu winylowego) oraz skrobi. Jako klej jest w tym przypadku stosowany kauczuk naturalny. Znana jest z opisu wynalazku JP rozpuszczalna w wodzie samoprzylepna taśma maskująca, gdzie nośnikiem jest karboksylowana lub hydroksyalkilowana skrobia zawierająca glicerynę lub polieteropoliole o ciężarze cząsteczkowym poniżej 2000 g/mol. Stosowany do powlekania nośnika klej jest wodozmywalny w zimnej lub gorącej wodzie. Z polskiego zgłoszenia patentowego P znana jest częściowo biodegradowalna taśma samoprzylepna zawierająca całkowicie biodegradowalny nośnik na bazie skrobi modyfikowanej kwasem cytrynowym oraz gliceryną. Z polskiego zgłoszenia P znana jest folia biodegradowalna i sposób jej otrzymywania polegający na usieciowaniu wielokarboksylowym środkiem sieciującym, w obecności gliceryny, mieszaniny zawierającej karboksymetylocelulozę i karboksymetyloskrobię w roztworze wodnym. Z opisu wynalazku CN znany jest dodatek skrobi jako napełniacza do wodnych dyspersji klejowych. Europejskie zgłoszenie patentowe EP opisuje zastosowanie eterów celulozy zawierających grupy karboksymetylowe oraz grupy propylosulfonowe, jako dodatek do wodnych dyspersji klejowych w celu polepszenia ich właściwości klejących do papieru. Rozpuszczalny w wodzie klej samoprzylepny na bazie modyfikowanych poliakrylanów, według wynalazku jest produktem rozpuszczalnikowej polimeryzacji wolnorodnikowej do 90% wagowych akrylanu alkilu o długości łańcucha węglowego w łańcuchu bocznym grupy alkilowej od 1 do 12 atomów węgla, 10 do 80% wagowych kwasu akrylowego lub dimeru kwasu -akryloilo-oksypropionowego i 0 do 20% wagowych alkilohydroksyakrylanu. Stężenie wszystkich monomerów użytych do polimeryzacji wynosi 100% wagowych. Tak otrzymany klej następnie modyfikuje się rozpuszczalnymi w wodzie plastyfikatorami na bazie poli(glikoli alkilenowych) oraz poprzez częściową neutralizację grup karboksylowych kleju hydroksylowanymi aminami i wodorotlenkami metali jednowartościowych. Następnie sieciuje się chelatami metali lub wielofunkcyjnymi propylenoiminami. Istota wynalazku polega na tym, że klej dodatkowo jest modyfikowany karboksymetyloskrobią w ilości od 0,5 do 10% wagowych w odniesieniu do masy polimeru kleju samoprzylepnego i o stopniu podstawienia od 0,15 do 0,9. Sposób wytwarzania rozpuszczalnego w wodzie kleju samoprzylepnego na bazie modyfikowanych poliakrylanów, według wynalazku, polega na rozpuszczalnikowej polimeryzacji wolnorodnikowej do 90% wagowych akrylanu alkilu o długości łańcucha węglowego w łańcuchu bocznym grupy alkilowej od 1 do 12 atomów węgla, 10 do 80% wagowych kwasu akrylowego lub dimeru kwasu -akryloilo-oksypropionowego i 0 do 20% wagowych alkilohydroksyakrylanu. Stężenie wszystkich monomerów użytych do polimeryzacji wynosi 100% wagowych. Następnie tak otrzymany klej modyfikuje się rozpuszczalnymi w wodzie plastyfikatorami na bazie poli(glikoli alkilenowych) oraz częściowo neutralizuje

3 PL B1 3 się grupy karboksylowe kleju hydroksylowanymi aminami i wodorotlenkami metali jednowartościowych. Po modyfikacji klej sieciuje się chelatami metali lub wielofunkcyjnymi propylenoiminami. Istota wynalazku polega na tym, że podczas modyfikacji dodaje się w odniesieniu do masy polimeru kleju od 0,5 do 10% wagowych karboksymetyloskrobii o stopniu podstawienia od 0,15 do 0,9. Zarówno klej, który poddaje się modyfikacji karboksymetyloskrobią, jak i sposób jego otrzymywania znane są z polskiego opisu wynalazku P Zastosowanie karboksymetylo skrobi (CMS) jako dodatku do rozpuszczalnych w wodzie klejów samoprzylepnych pozwala na polepszenie ich adhezji do wszelkiego rodzaju papierów produkowanych w przemyśle papierniczym. Najlepszą adhezję kleju uzyskano do papierów: gazetowego, toaletowego, pakowego, kartonowego oraz kredowego. Wynalazek ilustrują bliżej poniższe przykłady wykonania 1 5 modyfikowanych karboksymetyloskrobią rozpuszczalnych w wodzie klejów samoprzylepnych. Wyniki adhezji badanej według metody AFERA 4001 do poszczególnych rodzajów papierów przedstawiono w tabeli. P r z y k ł a d g mieszaniny złożonej z 30 g akrylanu butylu (30% wag.), 70 g kwasu akrylowego (70% wag.) oraz 0,1 g inicjatora azowego AIBN. Proces polimeryzacji prowadzi się przez 5 h, otrzymując rozpuszczalnikowy kopolimer akrylanowy o 50% wag. zawartości polimeru oraz o lepkości 28,8 Pa s, mierzonej w temperaturze 23 C na wiskozymetrze Rheomat RM 189. Do 100 g tak otrzymanego roztworu samoprzylepnego kleju poliakrylanowego (50% wag. polimeru) dodaje się 30 g poli(glikolu etylenowego) PEG 300, 70 g etoksylowanej aminy Ethoduomeen T/13, 0,25 g wodorotlenku sodu oraz 0,3 g związku sieciującego acetyloacetonianu glinu, a następnie 0,25 g (0,5% wag.) karboksymetyloskrobii o stopniu podstawienia 0,15. Modyfikowany roztwór polimeru powleka się za pomocą rakla na dehezyjnej foli, następnie suszy w suszarce przez 10 min w temperaturze 105 C. Otrzymaną warstwę rozpuszczalnego w wodzie kleju samoprzylepnego o gramaturze 60 g/m 2 transferuje się na włókninę papierową jako nośnik, a następnie bada się adhezję tak otrzymanej jednostronnej taśmy samoprzylepnej do papierów: gazetowego, toaletowego, pakowego, kartonowego oraz kredowego. P r z y k ł a d g mieszaniny złożonej z 90 g akrylanu 2-etyloheksylu (90% wag.), 10 g kwasu akrylowego (10% wag.) oraz 0,1 g inicjatora azowego AIBN. Proces polimeryzacji prowadzi się przez 5 h, otrzymując rozpuszczalnikowy kopolimer akrylanowy o 50% wag. zawartości polimeru oraz o lepkości 10,8 Pa s, mierzonej w temperaturze 23 C na wiskozymetrze Rheomat RM 189. Do 100 g tak otrzymanego roztworu samoprzylepnego kleju poliakrylanowego (50% wag. polimeru) dodaje się 40 g poli(glikolu etylenowego) PEG 400, 60 g etoksylowanej aminy Ethoduomeen T/25, 0,3 g wodorotlenku sodu oraz 0,6 g związku sieciującego acetyloacetonianu a następnie 5 g (10% wag.) karboksymetyloskrobii o stopniu podstawienia 0,9. Modyfikowany roztwór polimeru powleka się za pomocą rakla na dehezyjnej foli, następnie suszy w suszarce przez 10 min w temperaturze 105 C. Otrzymaną warstwę rozpuszczalnego w wodzie kleju samoprzylepnego o gramaturze 60 g/m 2 transferuje się na włókninę papierową jako nośnik, a następnie bada się adhezję tak otrzymanej jednostronnej taśmy samoprzylepnej do papierów: gazetowego, toaletowego, pakowego, kartonowego oraz kredowego. P r z y k ł a d g mieszaniny złożonej z 30 g akrylanu butylu (30% wag.), 60 g kwasu akrylowego (60% wag.), 10 g akrylanu 2-hydroksypropylu (10% wag.) oraz 0,1 g inicjatora azowego AIBN. Proces polimeryzacji prowadzi się przez 4 h, otrzymując rozpuszczalnikowy kopolimer akrylanowy o 50% wag. zawartości polimeru oraz o lepkości 21,6 Pa s, mierzonej w temperaturze 23 C na wiskozymetrze Rheomat RM 189. Do 100 g tak otrzymanego roztworu samoprzylepnego kleju poliakrylanowego (50% wag. polimeru) dodaje się 25 g poli(glikolu propylenowego) PPG 600, 50 etoksylowanej aminy Ethomeen C/25, 0,23 g wodorotlenku sodu oraz 0,5 g związku sieciującego wielufunkcyjnej propylenoiminy,

4 4 PL B1 a następnie 0,5 g (1% wag.) karboksymetyloskrobii o stopniu podstawienia 0,27. Modyfikowany roztwór polimeru powleka się za pomocą rakla na dehezyjnej foli, następnie suszy w suszarce przez 10 min w temperaturze 105 C. Otrzymaną warstwę rozpuszczalnego w wodzie kleju samoprzylepnego o gramaturze 60 g/m 2 transferuje się na włókninę papierową jako nośnik, a następnie bada się adhezję tak otrzymanej jednostronnej taśmy samoprzylepnej do papierów: gazetowego, toaletowego, pakowego, kartonowego oraz kredowego. P r z y k ł a d g mieszaniny złożonej z 60 g akrylanu dodecylu (60% wag.), 35 g kwasu akrylowego (35% wag.), 5 g akrylanu 4-hydroksyetylu (5% wag.) oraz 0,1 g inicjatora azowego AIBN. Proces polimeryzacji prowadzi się przez 6 h, otrzymując rozpuszczalnikowy kopolimer akrylanowy o 50% wag. zawartości polimeru oraz o lepkości 17,7 Pa s, mierzonej w temperaturze 23 C na wiskozymetrze Rheomat RM 189. Do 100 g tak otrzymanego roztworu samoprzylepnego kleju poliakrylanowego (50% wag. polimeru) dodaje się 37 g poli(glikolu etylenowego) PEG 200, 80 etoksylowanej aminy Ethomeen C/25, 0,34 g wodorotlenku potasu oraz 0,5 g związku sieciującego wielofunkcyjnej propylenoiminy Neocryl CX-100, a następnie 1,5 g (3% wag.) karboksymetyloskrobii o stopniu podstawienia 0,34. Modyfikowany roztwór polimeru powleka się za pomocą rakla na dehezyjnej foli, następnie suszy w suszarce przez 10 min w temperaturze 105 C. Otrzymaną warstwę rozpuszczalnego w wodzie kleju samoprzylepnego o gramaturze 60 g/m 2 transferuje się na włókninę papierową, jako nośnik, a następnie bada się adhezję tak otrzymanej jednostronnej taśmy samoprzylepnej do papierów: gazetowego, toaletowego, pakowego, kartonowego oraz kredowego. P r z y k ł a d g mieszaniny złożonej z 70 g akrylanu dodecylu (70% wag.), 15 g kwasu akrylowego (15% wag.), 15 g kwasu -akryloilooksypropionowego (15% wag.) oraz 0,1 g inicjatora azowego AIBN. Proces polimeryzacji prowadzi się przez 5 h, otrzymując rozpuszczalnikowy kopolimer akrylanowy o 50% wag. zawartości polimeru oraz o lepkości 7,4 Pa s, mierzonej w temperaturze 23 C na wiskozymetrze Rheomat RM 189. Do 100 g tak otrzymanego roztworu samoprzylepnego kleju poliakrylanowego (50% wag. polimeru) dodaje się 26 g poli(glikolu etylenowego PEG 400), 65 etoksylowanej aminy Ethoduomeen T/25, 0,20 g wodorotlenku sodu oraz 0,6 g związku sieciującego acetyloacetonianu glinu, a następnie 2,5 g (5% wag.) karboksymetyloskrobii o stopniu podstawienia 0,9. Modyfikowany roztwór polimeru powleka się za pomocą rakla na dehezyjnej foli, następnie suszy w suszarce przez 10 min w temperaturze 105 C. Otrzymaną warstwę rozpuszczalnego w wodzie kleju samoprzylepnego o gramaturze 60 g/m 2 transferuje się na włókninę papierową jako nośnik, a następnie bada się adhezję tak otrzymanej jednostronnej taśmy samoprzylepnej do papierów: gazetowego, toaletowego, pakowego, kartonowego oraz kredowego. T a b e l a Przykład Rodzaj papieru Adhezja [N/2,5 cm] gazetowy 14,4 15,3 15,1 15,5 10,7 2 gazetowy 17,1 17,5 17,0 18,8 13,5

5 PL B gazetowy 14,7 15,7 15,5 16,0 11,2 cd. tabeli 4 gazetowy 5 gazetowy 15,3 16,2 15,9 16,6 11,7 16,2 16,8 16,4 17,2 12,8 Zastrzeżenia patentowe 1. Rozpuszczalny w wodzie klej samoprzylepny na bazie modyfikowanych poliakrylanów, będący produktem rozpuszczalnikowej polimeryzacji wolnorodnikowej do 90% wagowych akrylanu alkilu o długości łańcucha węglowego w łańcuchu bocznym grupy alkilowej od 1 do 12 atomów węgla, 10 do 80% wagowych kwasu akrylowego lub dimeru kwasu -akryloilo-oksypropionowego i 0 do 20% wagowych alkilohydroksyakrylanu, przy czym stężenie wszystkich monomerów użytych do polimeryzacji wynosi 100% wagowych, i poddany modyfikacji rozpuszczalnymi w wodzie plastyfikatorami na bazie poli(glikoli alkilenowych) oraz poprzez częściową neutralizację grup karboksylowych kleju hydroksylowanymi aminami i wodorotlenkami metali jednowartościowych, następnie poddany sieciowaniu chelatami metali lub wielofunkcyjnymi propylenoiminami, znamienny tym, że jest modyfikowany karboksymetyloskrobią w ilości od 0,5 do 10% wagowych w odniesieniu do masy polimeru kleju samoprzylepnego i o stopniu podstawienia od 0,15 do 0,9. 2. Sposób wytwarzania rozpuszczalnego w wodzie kleju samoprzylepnego na bazie modyfikowanych poliakrylanów, polegający na rozpuszczalnikowej polimeryzacji wolnorodnikowej do 90% wagowych akrylanu alkilu o długości łańcucha węglowego w łańcuchu bocznym grupy alkilowej od 1 do 12 atomów węgla, 10 do 80% wagowych kwasu akrylowego lub dimeru kwasu -akryloilo-oksypropionowego i 0 do 20% wagowych alkilohydroksyakrylanu, przy czym stężenie wszystkich monomerów użytych do polimeryzacji wynosi 100% wagowych, tak otrzymany klej poddaje się modyfikacji rozpuszczalnymi w wodzie plastyfikatorami na bazie poli(glikoli alkilenowych) oraz częściowej neutralizacji grup karboksylowych kleju hydroksylowanymi aminami i wodorotlenkami metali jednowartościowych, a następnie sieciuje się chelatami metali lub wielofunkcyjnymi propylenoiminami, znamienny tym, że podczas modyfikacji dodaje się w odniesieniu do masy polimeru kleju od 0,5 do 10% wagowych karboksymetyloskrobii o stopniu podstawienia od 0,15 do 0,9.

6 6 PL B1 Departament Wydawnictw UPRP Cena 2,46 zł (w tym 23% VAT)