Антиадгезионная прокладка для применения с чувствительным к давлению клеем, способ ее получения, слоистый материал на ее основе и способ получения слоистого материала - RU2074820C1

Чертежи

Показать все 8 чертежа(ей)

Описание

Изобретение относится к антиадгезионным прокладкам, способам их получения и слоистым материалам с их использованием в качестве наружных слоев, применяемых для самонаматывающихся лент.

Основным использованием изобретения является изготовление этикеток, тисненых лент, защитных антиадгезионных покрытий, напольных плиток и стенных покрытий, прокладочной бумаги для слоистого пластика, формуемого под низким давлением, прокладочных материалов для пластиков самоуплотняющегося кровельного материала, для пекарных поддонов.

В таких материалах антиадгезионный наружный слой защищает клей, чувствительный к давлению (PSA), до применения этикетки, причем, его сразу удаляют до нанесения этикетки на другую поверхность.

Кроме того, антиадгезионный наружный слой служит для упрощения эффективного изготовления этикеток в рулонах или листах. Он также удерживает этикетки во время из раздачи в автоматических операциях наклейки этикеток и для печати на компьютере при обработке данных электронными вычислительными устройствами. Качественные характеристики антиадгезионного наружного слоя являются критическими как для изготовления, так и конечного применения этикеток со слоем клея, эффективным под прессом.

В обычной практике антиадгезионный наружный слой наносят в виде слоя силоксана на слой подложки, имеющий высокуюудерживающую способность, т.е. слой подложки, на которой осаждают слой силоксана, стоек к проникновению силоксана. Когда слоем подложки является бумага, то требуется особая и следовательно, дорогостоящая бумага, например, лощеная или плотная блестящая. Одним из принятых в настоящее время способов нанесения антиадгезионного силоксанового состава на слой основы с высокой стойкостью к проникновению силоксана является нанесение покрытия с растворителем. Все увеличивающая обеспокоенность в отношении загрязнения окружающей среды привела к введению строгих ограничений, касающихся восстановления растворителя, используемого в нанесении силоксана на основу из бумаги или других материалов с высоким впитыванием.

Как альтернатива, применяют силоксановые составы с 100% содержанием твердых частиц. Они поставляют с вязкостью (обычно < 2000 сантипуаз), пригодной для способов нанесения покрытий валиком. Нашли, что когда эти материалы наносят на пористые подложки, например, дешевую бумагу, бумагу машинной (MF) или односторонней гладкости (MG), то они впитываются в бумагу (проникают в поверхность бумаги), в результате достигается неэффективное покрытие бумажных волокон, если только не применяют высококачественный дорогостоящий силоксан. Неэффективное покрытие бумажных волокон образует непригодные антиадгезионные наружные слои для нанесения клея, чувствительного к давлению, когда существенной качественной характеристикой является обратимость с высокой скоростью.

Основным применением антиадгезионного наружного слоя является в качестве объемных рулонов пластика, состоящегоиз антиадгезионного наружного слоя материала лицевой стороны и расположенного между ними липкого самоприклеивающегося клея или клея, эффективного под прессом. Клей можно наносить постоянно, либо повторно. Рулоны трансформируются посредством печатания информации этикетки на материал лицевой стороны, вырубки в штампе этикеток через материал лицевой стороны и приклеивания к поверхности антиадгезионного наружного слоя с последующим удалением матрицы, окружающей этикетку, таким образом, остается множество этикеток на антиадгезионном наружном слое.

Важно, чтобы усилие, необходимое для удаления, было достаточно небольшое для данного применения, но все же не такое низкое, чтобы вырубленные в штампе этикетки отделялись или заранее выдавались от движущегося полотна, завертываясь при этом за угол или удаляясь вместе с ненужной матрицей во время ее удаления. Усилие для удаления не должно быть слишком высоким, чтобы матрица не разрушалась при ее удалении.

Желательно получить антиадгезионный наружный слой, который можно было бы изготовить более экономичным способом в условиях, исключающих риск загрязнения окружающей среды и при которых уровень съема можно было бы регулировать при различной скорости съема так, чтобы обеспечить высокоскоростную обратимость, то есть, вырубка в штампе, удаление матрицы.

Предпринимались некоторые попытки для образования антиадгезионных наружных слоев в условиях, безопасных для окружающей среды. Так в (1) описана композиция для антикоррозионного покрытия, включающая водную эмульсию реакционно-способного полисилоксана, также содержащую смесь жидкого полимера с гидроксильными функциональными группами, который представляет собой полиэфир, содержащий кислоту или спирт жирного ряда и смешивающего агента для этого полимера. Долю силоксана составляет полисилоксан с гидрокси- или алкокси- функциональными группами, либо силоксан с добавкой типа винила.

Полисилоксаны с гидрокси-функциональными группами реактивным с функциональной гидроксильной группой в модифицированной полиолом полиэфирной смоле. Функциональная алкокси-группа является также реактивной с функциональной гидроксильной группой в полиэфирной смоле, причем, этим реакциям конденсации способствует катализатор на основе слова. Вещество, образующее поперечные связи (полисилоксан с водород-функциональной группой) силоксана с добавкой типа винила, может также вступать в реакцию с полиэфирной смолой с гидроксильной функциональной группой или полиэфирной смолой с ненасыщенностью, а также с долей винила в полимере на основе винил-силоксан.

Полиэфирные смолы, описанные в (1) имеют низкий молекулярный вес и являются свободно текучими жидкостями при комнатной температуре. Как таковые, они могут также проникать в пористые поверхности, например, дешевую бумагу с машинной или односторонней гладкостью подобно силоксанам с 100% содержанием твердых частиц. Их основная ценность заключается в применении менее дорогостоящих полиэфирных смол с силоксановыми эмульсиями для уменьшения общей стоимости антиадгезионной композиции.

Другими трудностями, связанными с системами, описанными в (1) являются те, что также должно быть наслаивание слоев из полиэфирной смолы на бумагу, и слоя или "налета" силоксана на поверхности смолы, образуя при этом по существу, пластик из слоев бумаги, смолы и силоксана. Образование таких слоев требуетвремя, что приводит к образованию наружных слоев, качественные характеристики которых зависят от скорости обработки.

Эти системы дают подложки с чрезмерным проникновением полимера в основу из бумаги с машинной или односторонней гладкостью и внешним видом, который будет препятствовать их сбыту на рынке. После двух недель выдержки при температуре окружающей среды в этих конструкциях отмечался сильный неприятный запах. Значения антиадгезии, когда их применяют в комбинации с технически чистым эмульсионным клеем, были слишком высокими (т.е. 50-55 N/m) при комнатной температуре для всех применений этикеток. При изменении силоксановой составляющей значение антиадгезии можно уменьшить до 25-30 N/m при комнатной температуре, однако, требуется большое количество силоксана.

Внешний вид остается плохим и на пленке видно большое количество штрихов. Значения устойчивости при старении по Кейту не были получены.

Наиболее близкой к данному изобретению является антиадгезионная прокладка для применения с чувствительным к давлению клеем, содержащая основу с силоксансодержащим покрытием, образованную из водной эмульсии полиорганосилоксана с ≥ 3 атомами водорода, связанных с кремнием, водной эмульсией полиорганосилоксана, содержащего на концах связанные с кремнием гидроксильные группы и пленкообразующей смолы, содержащей гидроксильные и/или карбоксильные функциональные группы (2).

Содержание силоксана высокое, т. е. 50-80% Помимо того, что они имеют ограниченное применение с эмульсионными акриловыми клеями, конденсационно отверждаемые силоксаны затвердевают при очень низкой скорости, делая их неприемлемыми для промышленнойвысокоскоростной обработки полотна.

Технической задачей данного изобретения является создание антиадгезионной прокладки с улучшенными свойствами поверхностей, которые не известны в технике и предназначены для их широкого использования во всех фазах, где требуется антиадгезионная поверхность, включая все применения, где требуется контролируемый слой.

Эта задача решается тем, что в антиадгезионной прокладке для применения с чувствительным к давлению клеем, содержащей основу с силоксансодержащим покрытием силоксансодержащее антиадгезионное покрытие нанесено на поверхность основы и выполнено из смеси отвержденного силоксанового полимера, полученного из, по меньшей мере, одного виниладдитивного силоксанового полимера, по меньшей мере, одного силанового сшивающего агента и катализатора-металла VIII группы таблицы Менделеева, и порошкового компонента, причем, количество отвержденного силоксанового полимера составляет 5-80% от массы смеси.

Основой предпочтительно является бумага, причем, более предпочтительно пористая, выбранная из группы, состоящей из крафт-бумаги, газетной бумаги, сырья, мелованной бумаги, целлюлозной бумаги и бумаги, полученной из возвратного волокна. Кроме того, бумага может быть сатинированной или лощеной.

Количество отвержденного силоксанового полимера предпочтительно составляет 15-50% от массы смеси, еще более предпочтительно 20-40%
Металлом VIII группы таблицы Менделеева является предпочтительно платина, порошковым компонентом, по меньшей мере, один полимер, выбранный из группы, включающей акриловую смолу, этиленвинилацетатную смолу, метакриловую смолу, природный каучук, полистирол, стирол-акрилонитрильную смолу, стирол-бутадиеновую смолу, стирол-изопреновую смолу, полихлоропрен и их смеси. Полимеры имеют температуру стеклования -125 ±100^o С и в основном, имеют среднечисловую молекулярную массу, которая больше, чем в два раза превышает молекулярную массу сцепления, а вес покрытия 1-10 г/м².

Способ получения антиадгезионной прокладки включает нанесение на основу термически отверждаемую водную эмульсию, содержащую воду, по меньшей мере, одно поверхностно-активное веществ, по меньшей мере, один эмульгируемый в виде частиц вышеуказанный полимер и системы присоединения, включающую, по меньшей мере, один винилсилоксановый полимер, по меньшей мере, один олигогидридсилоксан, по меньшей мере, один сшивающий агент и платиновый катализатор, причем, водная эмульсия имеет рН около 8, предпочтительно 4-7 и не содержит ингредиентов, ингибирующих отверждение системы присоединения, основу, покрытую эмульсией, нагревают с удалением воды и отверждают систему присоединения с получением покрытия, содержащего 5-80% отвержденного силоксанового к полимера в расчете на массу смеси отвержденного силоксанового полимера и вышеуказанного эмульгируемого в виде частиц полимера.

Предпочтительно основой является бумага, полученная после машинного глянцевания или чистовой обработки, имеющая вес 12-13 кг на стопку.

Основу с нанесенным на нее покрытием (антиадгезионную прокладку) соединяют со слоем чувствительного к давлению адгезива и лицевым материалом и получают слоистый материал.

Отличительным признаком изобретения является высокая скорость отверждения.

При применении такого способа высокоскоростной сушки составом покрытия, которые не требуют отделение силоксана от других материалов, или разделения налета или напластования на дискретные отдельные слои, можно получить изделия практически, идентичного качества со скоростью 915 м/мин.

Полученные изделия можно использовать в диапазонах всех применений антиадгезионного покрытия особенно рулонного материала с нанесенным слоем клея, чувствительным к давлению и трансформированного с высокой скоростью (вырубка в штампе, удаление матрицы) среди прочих применений. Антиадгезионное покрытие можно выборочно обработать так, чтобы получить пластик способом последовательного наслаивания слоев клея или отдельного нанесением клеевого покрытия без ущерба исключительной способности к трансформации (т.е. вырубка в штампе и удаление матрицы) при уменьшенной стоимости изготовления прокладки.

Согласно настоящему изобретению предложены новые антиадгезионные поверхности, позволяющие изготавливать дешевые антиадгезионные прокладки, изготовленные безопасным для окружающей среды способом посредством нанесения эмульсионного покрытия с одной или обеих сторон основы или полотна прокладки, которой может быть пористая бумага.

Признаками изобретения является то, что в покрытии, наносимом в виде эмульсии, используют материалы, которые обеспечиваютхорошую впитываемость покрытия на пористой бумаге и позволяют осуществлять высокоскоростную сушку, которая обеспечивает получение изделия одного типа независимо от того, покрытие наносили и сушку осуществляли со скоростью 6,1 м/мин, или 915 м в минуту.

Это также позволяет получить возможность регулировать в широком диапазоне с тем, чтобы антиадгезионность была действительно эффективной с любым клеем, чувствительным к давлению, а когда покрытие наносят на пластик, состоящий из антиадгезионного наружного слоя, слой клея, чувствительного к давлению и материала лицевой стороны, то это позволяет обеспечить обратимость с исключительно высокой скоростью, то есть, вырубка в штампе и удаление матрицы. Антиадгезионную поверхность, образованную в соответствии с настоящим изобретением, получают путем покрытия нижнего антиадгезионного слоя бумажной основы водной эмульсией из отверждаемой системы силоксана с добавкой винила, содержащей один или несколько агентов для сшивания гидридсилоксана, также полимер, катализатор из металла группы VIII, предпочтительно, пластиновый катализатор и эмульгированные частицы. Композиция свободна от ингредиентов, которые препятствуют сушке силоксановой системы с добавкой винила. Покрытие подвергают нагреву для удаления воды и начала сушки силоксановой системы с добавкой винила, образующей смесь на бумаге, в которой фаза отвержденного силоксана включает в себя практически, фазу диспергированных частиц. В зависимости от концентрации силоксана фаза силоксана может быть сплошной или прерывистой. Частицы могут быть отдельными или спеченными в целом или частично, образуя домены, однако, тем не менее, они диспергированы.

Силоксановые эмульсии, применяемые согласно настоящему изобретению, являются теми, которые содержат моносилоксаны, имеющие ненасыщенность винила, которые при смешивании с гидридом силоксана, содержащим поперечные связи, отверждаются с применением катализатора-металла группы VIII, предпочтительно платинового катализатора. Эмульсия предпочтительно содержит поверхностно-активные вещества, вступающие в реакцию с полисилоксанами так, чтобы не оказывать отрицательный эффект на характеристики клея, эффективного под прессом.

Настоящие предпочтительно силиконовые эмульсии с добавкой винила (хотя и не ограничивая их) представляют смеси реакционно-способных виниловых полисилоксанов, представленных следующими формулами:

Композиции могут также включать в себя обычные ингредиенты, предназначенные для улучшения антиадгезионных свойств.

Системы силоксанов с добавкой винила вступают в реакцию в результате термической дополнительной сушки между сшивающимисредствами из полидиметил-силоксан водорода и реакционно-способными полисилоксанами с виниловой функциональной группой для получения отвержденной силоксановой антиадгезионной композиции. После отверждения можно применять обработку в коронном разряде для улучшения антиадгезионных свойств.

Молекулы силоксана с виниловой функциональной группой представляют полидиметил-силоксаны, где некоторые из метиловых групп замещены виниловыми группами, содержащими ненасыщенные винила, то есть, реакция происходит между винилзамещенным полидиметилсилоксанов и полидиметилводородсилоксаном.

Весь процесс получения силоксана катализируется растворимыми в силоксане сложными соединениями переходных металлов группы VIII, в частности, платины. При обычном применении систем силоксана с добавкой винила небольшое количество ингибитора добавляют для предотвращения преждевременной реакции между гидридом силоксана и виниловыми группами силоксана после смешивания компонентов покрытия до нанесения на основу. Этот ингибитор удаляется или делается неэффективным во время процесса термического отверждения.

Частицы, образующие часть эмульсии силоксан-частицы для нанесения покрытия на основу для образования антиадгезионного слоя, могут быть поставляться в виде эмульсии изготовителем, но они могут также непосредственно диспергироваться в силоксановую эмульсию или силоксан, добавляемый в эмульсию из частиц. Частицы по своей природе могут быть неорганическими или органическими. Предпочтительны эмульсионные смолы из органических частицы и они включают среди прочих акрилатные полимеры этилвинилацетат сополимеры, метакрилатные полимеры, натуральныйкаучук, стирол-акрилонитриловый полимер, олефиновые полимеры, стирол-бутадиеновые полимеры, предпочтительно, карбоксилированные стирол-бутадиеновые сополимеры, стирол-изопрен и стирол-бутадиен статистические и блок-сополимеры полихлоропрен, этиленвинилацетатакрилат терполимеры, кремний органические полимеры и т.д. Обычно полимеры имеют температуру перехода в стеклообразное состояние (Tg) от -125^o С до +100^o С, средний молекулярную массу примерно в 2 раза, превышающую молекулярную массу сшитого полимера (Me) и достаточно небольшой размер частиц обычно порядка 2500 ангстрем или меньше, чтобы можно было образовать дисперсию, способную к эмульгированию.

Основа или подложка (нижний слой или полотно), на которую наносят эмульсию (здесь нижний слой), может быть из специальной плотной бумаги, однако, это необязательно, или другого материала, имеющего стойкость (выдержка) к воздействию силоксана или растворителя. Для нанесения этикетки предпочтительно более дешевая бумага. Когда применяют бумагу, единственным свойством, которое требуется от бумаги это то, чтобы она имела достаточную механическую прочность, как в мокром, так и сухом состоянии, чтобы она могла проходить через операции нанесения покрытия, преобразования, печатания на компьютере и раздачи без повреждения и толщину листа, отвечающую требованиям к конечному изделию и техническим условием оснастки. Соответствующей бумагой может быть крафт-бумаги машинной гладкости и бумага односторонней гладкости, лощеная или уплотненная крафт-бумага, веленевая писчая бумага для газет, бумага для печати с весом 1ь2 ниже стандартного и мелованная бумага печатная. Можно применять бумагу на древесной массы и бумагу без содержания древесной массы, так как такая бумага получена из рециркулированного волокна и т.п. Уникальным и неожиданным является то, что 12-16 кг/на стопку (480-500 листов) пористой бумаги можно заменить 50 фунтами на стопку бумаги, которые можно превратить на оборудовании, применяемым для 20 кг стопку бумаги без модификации оборудования. Другие соответствующие подложки включают в себя пористые и непористые пластики, тканые и нетканые материалы для специального применения.

Требованием к смешанной эмульсии во время ее нанесения является то, чтобы она имела соответствующее значение рН и была свободна от веществ, которые будут препятствовать сушке или отверждению системы силоксана с добавкой винила. Соответствующее значение рН равно примерно 8 или меньше, обычно примерно 4-7. Силоксаны наносят в эмульсии, содержащей обычно 35-52% твердых частиц, тогда как эмульсия из полимера обычно наносят при содержании твердых частиц 35-70%
В зависимости от применяемой бумаги и конструкции оборудования для нанесения покрытия содержания твердых частиц в эмульсии, приготовленной путем смешивания компонентов, можно изменить до такого низкого уровня, как 5-10% по массу и вверх до 25-65 мас. твердых частиц посредством добавления воды. Содержание твердых частиц можно максимизировать для упрощения процессов нанесения покрытия, сушки и отверждения. Уровни покрытия составляют от примерно 1 до 10 г/м², предпочтительно примерно 2-5 г/м² на сухой основе.

Отношение содержания полимера к силоксану можно изменять, и это является особым преимуществом изобретения. Удивительно, что изменяя это отношение, можно легко изменить уровеньантиадгезионности, причем, не прибегая к помощи регулирования антиадгезионных добавок. При низкой скорости удаления (т.е. 3000 дюймов в минуту или меньше, чем выше отношение содержания полимера к содержанию силоксана для данного покрытия, тем выше уровень антиадгезионности. Приемлемое весовое отношение содержания полимера к силоксану может составлять от 19: 1 до 1:4, то есть (5-80%), причем, антиадгезионность регулируется в зависимости от предпочтительного содержания силоксана, равного примерно 15-50% силоксана, а для антиадгезионных слоев предпочтительно примерно 20-40% силоксана. Применение свыше 40% силоксана обычно необязательно, так как это увеличивает стоимость покрытия без дополнительного преимущества в качественных показателях.

Без связи с теорией содержание твердых частиц (нелетучих) в эмульсиях можно определить на примере красок, где силоксановые эмульсия является носителем, а полимер пигментом. Критическая объемная концентрация пигмента (СРVC) для сферических частиц полимера одного размера, составляет 0,524 для неплотной упаковки и 0,724 для плотной тетраэдрольной упаковки. При произвольной упаковке значение равно 0,639. При критической объемной концентрации пигмента (СРVC) сферические частицы находятся в контакте друг с другом и силоксановый носитель заполняют пустоты между частицами. При уровнях силоксана ниже значения СРVC или при более высоких уровнях частицы свободно контактируют друг с другом, при этом они разделены силоксановым связующим. Однако, выше значения СРVC или при высоком уровне содержания смолы (> 64%) недостаточно силоксана окружает все частицы.В результате получают покрытия, которые обеспечивают более высокие значения антиадгезионной способности при низких скоростях удаления. При таком повышенном уровне содержания полимера, если он имеет температуру перехода в стеклообразное состояние Tg > 5^o С, общий модуль покрытия можно увеличить при высокой скорости отслаивания, которая не может привести к высокому рассеянию энергии внутри антиадгезионного покрытия и значения антиадгезии при высокой скорости могут быть уменьшены.

Если достаточно силоксана окружает частицы (т.е. 50% силоксана в композиции) или если частицы из мягких полимеров (полимеры с температурой перехода в стеклообразное состояние Tg < -20^o С) то напряжение на поверхности при высокой скорости отслаивания или удаления могут привести к рассеянию энергии внутри этой сетки мягкий полимер-смесь и обеспечить повышенные уровни антиадгезии с увеличением скорости отслаивания.

Примеры прессов, применяемых для выpубки в штампе и удаления матрицы, включают в себя пресс Webtron 650, который имеет рабочую скорость до 650 фунтов в минуту, и пресс Maru Andy 4120, который обрабатывает материал шириной до 27,9 см и имеет рабочую скорость 305 м/мин.

Композиции согласно изобретению могут изменяться по своим антиадгезионным свойствам с учетом клея, применяемого для получения клеящего покрытия при наивысших скоростях нанесения клея и также достижения конверсии посредством выpубки и в штампе и удаления матрицы при скоростях, превышающих скорости, достигаемые с обычными кремнийсодержащими соединениями с 100 содержанием твердых частиц, на основах из лощеной крафт-бумаги.

В частности, конструкции, содержащие антиадгезионную прокладку согласно изобретению, продемонстрировали превосходное свойство обратимости в сравнении с обычными конструкциями, содержащими прокладку из лощеной крафт-бумаги. В процессе превращения широкого полотна (т.е. 27,9 см ширины) были проведены испытания на конверсию конструкции, содержащей горячий расплавленный клей с прокладками согласно изобретению при скорости конверсии примерно 198.25-236,375 м/мин и с применением стандартного штампа для изготовления четырех этикеток. Конечный продукт имел исключительную способность плоско размещаться. Напротив, обычные конструкции прокладки из лощеной крафт-бумаги имели максимальную скорость конверсии 13,725-152,5 м/мин.

Хотя основное применение изобретения это получение антиадгезионных прокладок с одним или двумя покрытии, однако, другие применения включают в себя антиадгезионные прокладки для тисненой ленты, защитные антиадгезионные покрытия напольных плиток и стенных покрытий, прокладочная бумага для слоистого пластика, формуемого под низким давлением, прокладочные материалы для пластиков самоуплотняющегося кровельного материала, для пекарных поддонов и подобных применений, где имеется антиадгезионная поверхность с определенным значением антиадгезии.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Этот пример показывает приготовление антиадгезионной прокладки в комбинации с пористой крафт-бумагой, имеющей одностороннюю гладкость, посредством нанесения эмульсий силоксановых полимеров и эмульсионной смолы. Такая бумажная основа не пригоднадля обычной силиконизации, практикуемой в технике изготовления пластиков, чувствительных к давлению.

Так же в примере показано, что путем изменения отношения содержания полимера к силоксану в антиадгезионном покрытии можно легко регулировать отделение самоприклеивающего пластика такой прокладки.

Для приготовления эмульсионного антиадгезионного покрытия применяли эмульсионные силоксановые полимеры UP 1571Е/1572, поставляемые фирмой Уокер Кеми, которые смешивали с эмульсией смолы Baystal Р 1800 фирмы Байер, в соотношениях 4: 1 и 7:3 (на основе сухого веса смолы и силоксана). Специальное оборудование или меры предосторожности не требовались. Если это необходимо, то для упрощения нанесения покрытия из смеси на бумажную основу, можно добавлять воду.

Смесь наносят палочкой Мейера на листы имеющейся в продаже крафт-бумаги с односторонней гладкостью, применяя лабораторное устройство для нанесения покрытия. Затем листы с покрытием помещают в сушилку при 130^o С на 20 сек. для сушки эмульсий и отверждения слоя силоксана.

Листы удаляют из сушилки и покрывают эмульсионным акрилатовым клеем, эффективным под прессом. После сушки клея на слой клея наносят материал лицевой стороны (этикетная бумага).

На протяжении всего эксперимента поддерживают постоянные условия для исключения ошибочных результатов вследствие изменения условий во время изготовления.

Усилия съема представляют собой силу, необходимую для отделения полоски материала лицевой стороны данного размера от антиадгезионной прокладки или наоборот. В этих случаях применяемымспособом является испытание на отделение по методу Финат, т.е. применяют усилие, необходимое для снятия полоски шириной один дюйм (2,54 см антиадгезионной прокладки с материала лицевой стороны.

Полученные результаты представлены в табл.1, 2.

Пример 2. В этом примере отношение содержания смолы к силоксану изменяют, а клей заменяют на горячий расплав, т.е. клей приготовленный на искусственных термопластичных блок-сополимерах, смешанных с веществами для повышения клейкости и маслами. Горячий расплавленный клей наносят в виде горячей расплавленной массы, которая, когда ее охлаждают, действует, как клей, эффективный под прессом. Способ изготовления по существу соответствует описанному в примере 1, но клей наносят при помощи экструзионной головки при требуемой массе покрытия.

На протяжении всего эксперимента поддерживают постоянные условия для исключения ошибочных результатов из-за изменений условий изготовления.

Упомянутые примеры ясно показывают, что путем простого изменения отношения содержания каучука к силоксану можно легко изменять уровни антиадгезионности для данного клея.

Пример 3. Хотя отмеченные изменения в свойствах антиадгезионного покрытия согласно этому изобретению при отношении содержания силоксана к не кремнийорганическому соединению, равном примерно критической объемной концентрации СРVC (36% силоксана в виде диспергированной фазы), означают, что антиадгезионное покрытие, полученное согласно изобретению, представляет собой композицию, в которой при уровнях содержания силоксана свыше 36 мас. фаза отвержденного силоксана окружает в основном, фазу дискретных частиц или доменов, однако, были приложены дополнительные усилия для получения характеристик этих покрытий. Одна цель такой попытки заключается в получении доказательства, что уникальные комбинации материалов, описанной в этой заявке, дают антиадгезионные композиции, неизвестные в технике, где описано достижение антиадгезионных свойств со смещенными системами через миграцию силоксана или напластовывание.

Силоксановую эмульсию Уокер 1571/1572 смешивают с эмульсией Полисар 3063, содержащий стирол-бутадиеновый сополимер при отношении содержания 1 часть силоксана к двум частям стирол-бутадиенового сополимера на твердой основе. Эту смесь наносят на крафт-бумагу машинной гладкости, применяя способы покрытия валиком. Затем ее пропускают через сушилку с высокой скоростью потока при повышенной температуре для удаления воды и отверждения силоксановой фазы. После повторного увлажнения получают антиадгезионную прокладку, часть которого используют для оценки, как будет описано.

Для исследования тонких сечений прокладки, которую подвергают пятнистому окрашиванию хлористым осмием (4), применяют просвечивающий электронный микроскоп.

Хлористый осмий (4) увеличивает ненасыщение в органических соединениях, образуя темные участки на просвечивающем электронном микроскопе, где имеется такое ненасыщение. Стирол-бутадиеновый сополимер в антиадгезионном покрытии в этом примере содержит ненасыщение.

Снимки, полученные под просвечивающим электронным микроскопом, показали темные области среди белого фона. Размер некоторых этих областей был по-существу равен размеру частиц стирол-бутадиенового сополимера (1350А) в исходной эмульсии стирол-бутадиенового сополимера, как определили техникой рассеяния света. В целом, домены были диспергированы и не образовывали отдельный слой.

Дополнительное подтверждение сказанному было получено путем образования толстых (1/16) участков покрытия (из силоксановойэмульсии Уокер 1571/1572 и эмульсии Полисар 3083, содержащей стирол-бутадиеновый сополимер). Это было достигнуто посредством медленного испарения водяной фазы смесей в тефлоновой форме. Затем следовала сушка силоксана при повышенных температурах для получения участков, которые исследовали на их вязкоупругие свойства с применением механического спектрометра Реометрике RMS-800.

Полученные данные подтверждают, что при уровнях содержания силоксана свыше 30% силоксан образует преимущественно, сплошную фазу с стирол-бутадиеновым сополимером в виде фазы диспергированных частиц. При более низких уровнях силоксана образуется смесь полимеров, содержащая как силоксан, так и домены стирол-бутадиенового сополимера. Было также получено доказательство взаимодействия между этими фазами.

Данные дифференциальной сканирующей калориметрии (DSC) по этим толстым кускам состава покрытия подтверждают сказанное, включая взаимодействие между фазами силоксана и стирол-бутадиенового сополимера.

Пример 4. Смеси силоксановой эмульсии Уокер 1571/1572, эмульсии стирол-бутадиенового сополимера Полисар 3083 готовят при различных отношениях содержания силоксана и сополимера (на основе твердых частиц). Их наносят при помощи палочки Мейеpа на бумагу машинной гладкости 12,8 кг стопку, поставляемую фирмой Джеймз-Ривер-Отис, сушат и отверждают в сушилке с потоком воздуха при высокой скорости для получения антиадгезионных прокладок, пригодных для применения с клеями, эффективными под прессом. Их покрывают тремяразличными клеями (каучук-смола в виде горячего расплава, эмульсионный акриловый и эмульсионный акриловый с повышенной клейкостью) и прослаивают материалом лицевой стороны (с последующей сушкой эмульсионных клеев) для получения конструкций для испытания на отделение после 24 часов старения.

Ясно, что бумагу с весом 1м2 ниже стандартного можно использовать в качестве антиадгезионных прокладок, когда ее применяют с композициями согласно этому изобретению и что она пригодна для применения с несколькими типами клеев, эффективными под прессом. Также показано, что контроль степени антиадгезии может достигаться посредством изменения отношения содержания силоксана к полимеру в композиции покрытия.

Пример 5. Смеси силоксановой эмульсии Уокер 1571/1572 и эмульсии стирол-бутадиенового сополимера Байер 5900 готовят при различных отношениях содержания силоксана к сополимеру (25,33, 50% силоксана). Их наносят на крафт-бумагу машинной гладкости способом нанесения валиком на машине для нанесения покрытия в серийном производстве, сушат и отверждают в сушилке с высокоскоростным потоком воздуха для получения антиадгезионных прокладок, пригодных для применения с клеями, эффективными под прессом. Эти антиадгезионные прокладки затем покрывают акриловым эмульсионным клеем с повышенной клейкостью, сушат, прослаивают материалом лицевой стороны и получают функциональный клейкий материал, чувствительный к давлению, пригодный для вырубки в штампе и удаления матрицы для образования этикеток с высокой скоростью.

Примеры 6-11. Для определения возможности использования дополнительных полимерных эмульсий в качестве смеси с винил-силоксановыми эмульсионными системами несколько различных эмульсий полимеров смешивают с эмульсией силоксана Уокер 1571/1572, применяемой при трех различных отношениях силоксана к полимеру (20, 35, 50% силоксана на смесь). Их наносят при помощи палочки Мейера на крафт-бумагу машинной гладкости, сушат и отверждают в сушилке с высоким потоком воздуха для получения антиадгезионных прокладок для испытания.

Эти прокладки прослаивают двумя лентами, имеющими слой клея каучук-смола на основе растворителя или акриловый с металлической сшивкой клей на основе растворителя. Как известно, оба эти клея являются агрессивными по отношению к антиадгезионным составам. Полученные конструкции подвергают 24 часовому старению при комнатной температуре и старению по методу Кейла, затем испытывают на степень антиадгезионности при отслаивании 300/мин. и на оценку совместимости пластификатора с полимером при изгибе в петлю.

Старение по Кейлу это форма ускоренного старения (70^o С, 1/4 фунт/кв. дюйм, 20 часов) и как можно увидеть, оно дает худшее из того, что можно получить при продолжительном старении в условиях комнатной температуры.

Испытание для оценки свойств клейкости при изгибе в петлю является, как было обнаружено, очень избирательным при переносе материалов с антиадгезионной композиции на нанесенные клеи. Ухудшение свойств клейкости необязательно должно указывать на потере адгезионных свойств, если только это не являетсякрайностью (сохранение < 25% свойств клейкости).

Полимеры для такой оценки представляют собой имеющиеся в продаже материалы с температурой перехода в стеклообразное состояние Tg 103^o С (высокая) и -60^o С (низкая). Оба эти полимера, имеющие температуру перехода в стеклообразное состояние Tg 100 и 103^o С, не считаются пленкообразующими материалами и следовательно, это дополнительно отличают настоящее изобретение от некоторого известного технического решения, которое требует хорошие пленкообразователи в качестве несилоксановой части композиций для нанесения покрытия.

Также интересно отметить то, что акрилатовый полимер Авери Кемикл представляет собой имеющийся в продаже клей, чувствительный к давлению.

Данные для оценки этих дополнительных полимерных эмульсий представлены в табл.3.

Очевидно, что многие типы полимерных эмульсий можно применять с настоящим изобретением. Возможно единственным ограничением является то, чтобы полученные смеси образовывали композицию, пригодную для нанесения покрытия и чтобы полимерная эмульсия не препятствовала сушке или отверждению силоксановой эмульсии.

Также показано, что полученные из этих смесей полимерные комбинации обеспечивают получение высоких значений антиадгезии при концентрациях, превышающих критическую объемную концентрацию СРVC (как уже обсуждалось) или меньше 36% силоксана. Кроме того, видно, что уровень антиадгезии можно регулировать путем выбора фазы смолы в этих антиадгезионных покрытиях из полисмесей.Таким образом, для регулирования уровня антиадгезионности композиций согласно этому изобретению можно применять, как величину, так и тип фазы полимера. Показано, что степень взаимодействия клея с предложенными композициями зависит от типа применяемого клея (уровень антиадгезионости различный для клея на основе каучук) смола в сравнении с акриловым клеем) и следовательно, можно выбирать композиции для антиадгезионных покрытий согласно этому изобретению для максимизации качественных характеристик конструкций, имеющих покрытие из различных клеев.

Хотя было отмечено некоторое ухудшение свойств клеев при испытании свойств клейкости путем изгиба в петлю с прокладками из этих примеров в сравнении с контрольной антиадгезионной прокладкой, которая имеет хорошо отвержденный антиадгезионный состав из силоксана с 100% содержанием твердых частиц, нанесенный на лощеную крафт-бумагу, однако, такие потери являются чрезмерными и все же будут образовываться конструкции, пригодные для разнообразных изделий. Полагают, что потери в основном, появляются из-за поверхностно-активных веществ в эмульсиях из силоксана и смолы (чем больше концентрация смолы, тем выше потери в клейкости) и это следует учитывать при выборе эмульсии полимера от поставщика.

Пример 12. Чтобы еще раз показать способность регулировать профиль антиадгезионности (уровень антиадгезии в зависимости от скорости съема) посредством выбора полимера и концентрации полимерной фазы в силоксановой фазе антиадгезионных покрытий готовят следующие композиции при двух отношениях силоксана к полимеру(33 и 20% силоксана), которые испытывают на уровень антиадгезионности при двух скоростях съема (300"/мин. и 1200"/мин).

Силоксановые эмульсии Уокер 1571/1572 смешивают с стирол-бутадиеновым полимером Полисар 3083 (Tg 25^o С), этилен-винил-ацетат-акрилат полимером Флекскрил 1653 (Tg -32^o С) фирмы Эар Продакте энд Кемиклз или поли-2-этиленгексилакрилат полимером Никосил 3-2160 (Tg -60^o С) поставляемый фирмой IGI Adhesives. Из наносят при помощи палочки Мейера на бумагу машинной гладкости и помещают в сушилку с высоким потоком воздуха с целью удаления воды и отверждения фазы силоксана для получения прокладок для испытания. К ним приклеивают ленту, имеющую клей на основе каучук-смола в виде горячего расплава, для образования конструкций для испытания с последующим старением в течение 24 часов при комнатной температуре.

Результаты этого испытания представлены в табл.4.

Ясно, что контроль профиля антиадгезивности (уровень антиадгезивности в зависимости от скорости отслаивания) может достигаться посредством выбора типа и содержания полимерной фазы в антиадгезионных покрытиях согласно этому изобретению.

Примеры 13-19 и контрольные замеры А-С. Следующее исследование проведено для определения гибкости использования антиадгезионных наружных слоев согласно данному изобретению в способе переработки бумаги. Обычно устройство для переработки имеет незначительную гибкость по весу (фунт/стопка) наружного слоя, который может обрабатываться посредством отдельной наладки оборудования. В соответствии с изобретением бумага малого веса может применяться на системах, отлаженных для бумаг с большим весом. Рассмотрим оборудование для обработки бумаги, применяемое для бумаги с антиадгезивным наружным слоем, имеющей вес 16 и 20 кг на стопку, где вновь штамп отрезает до антиадгезивного наружного слоя с тем, чтобы показать возможность применения бумаги с малым весом при условии, что составы соответствуют данному изобретению. В частности, в каждом случае применяют антиадгезивный наружный слой, имеющий в качестве антиадгезионной поверхности состав, содержащий 33 мас. силоксана с стирол-бутадиеновым полимером. Polysar 3083 в примерах 4 и 12. Вес бумаги в фунтах на стопку и ее изготовитель даны в таблицах 5, 6 и 7 и сравнивают его со стандартной антиадгезионной бумагой в качестве контрольного замера. Таблица 8 показывает конфигурации применяемых штампов. В таблицах материал лицевой стороны 12 представляет высокоглянцевую бумагу весом 20 кг на стопку (табл. 5), бумагу весом 20 кг стопка для обработки электронных данных (табл. 6) и плотную писчуюбумагу табл.7). Клей, эффективный под прессом, представляет термоплавкий клей, имеющийся на рамке, на основе блок-сополимера Кратона из стирол-изопрен-стирола, с повышенной клейкостью. При определении величин антиадгезионности антиадгезионный наружный слой снимается с материала лицевой стороны (наружный слой удален), либо материал лицевой стороны и клей снимаются с наружного слоя (лицевой материал удален). При расчете различных циклон работы выражение "скорость работы" означает скорость, при которой оператор считает, что простой был минимальным: "крюки" определяют диапазон скорости, при которой один или более штампов, отрезающих этикетки, будут оставаться с матрицей, тогда как "флажки" означают диапазон, при котором может произойти поломка матрицы для отрезных матриц штампов.

Описание штампов дано в табл.8.

Результаты четко определяют, что применяя антиадгезионные наружные слои согласно изобретению, можно последовательно изменять вес бумаги без модификации оборудования и достигать удовлетворительной переработки бумаги.

Пример 20. Исследования были проведены при различных концентрациях латексов карбоксилированного стирол-бутадиенового сополимера (SBR) имеющего температуру перехода в стеклообразное состояние 25^o С, который известен, как Д683, производимого фирмой BASF, а также полихлоропрена, имеющего температуру перехода в стеклообразное состояние -37^o С и известного или Неопрен 115 фирмы Дю Понт, в смеси в эмульсионной силоксановой системой с добавкой винила, известной, как 1571/1572 и поставляемой фирмой Wacker Chemie. Полученный состав наносят на бумагу односторонней гладкости валиком 4 Meyer, высушивают при температуре 130^oC в сушилке с высокой скоростью потока воздуха и затем помещают в проветриваемое помещение /23^oC, 5% относительная влажность/ на 20 часов. Антиадгезивное покрытие было примерно 4,5 г/м². На различные антиадгезивные прокладки, приготовленные из составов, наносят клейкие ленты, чувствительные к давлению, имеющие в качестве клейкого вещества термоплавкий резиновый клей, эффективный под прессом, который известен, как GP-1, изготавливаемый фирмой Эвери Интернэшнл. Слоистые конструкции подвергают старению по Кейлу /70^oC, 0,25 фунта/кв.дюйм, 20 часов/. Клей снимают под углом 180^o. В таблице 9 указано усилие, необходимое для достижения отслаивания /Н/м/ при скорости, выраженной в метрах/мин. Для состава, указанного как "/% силоксана, неопрена, SBR/. Исследование показало, что исключительная антиадгезивность может достигаться в широком диапазоне концентрации силоксана, однако, она может изменяться в функции размера частиц /1350^oА для SBR и 3000 А для неопреан/.

Реферат

Использование: антиадгезионные прокладки для изготовления этикеток, тисненых лент, защитных антиадгезионных покрытий напольных плиток и стенных покрытий, прокладочной бумаги для слоистого пластика, формуемого под низким давлением, прокладочных материалов для пластиков самоуплотняющегося кровельного материала, для пекарных поддонов и т.п. Сущность: на поверхность основы наносят адгезионное покрытие, выполненное из смеси отвержденного силоксанового полимера, полученного из, по меньшей мере, одного виниладдитивного силоксанового полимера, по меньшей мере, одного силанового смешивающего агента и катализатора - металла VIII группы таблицы Менделеева; и порошкового компонента, причем количество отвержденного силоксанового полимера составляет 5-80% от массы смеси. Катализатором является преимущественно платина. Порошковым компонентом - полимер, выбранный из группы, включающей акриловую смолу, этиленвинил-ацетатную смолу, метакриловую смолу, природный каучук, полистирол, стирол-акрилонитрильную смолу, стирол-бутадиеновую смолу, стирол-изопреновую смолу, полихлоpопрен и их смеси. Полимеры имеют температуру стеклования - 125 ±100^o С и средне-числовую молекулярную массу, которая больше, чем в два раза превышает молекулярную массу сшитого полимера. Наносят покрытие в виде водной эмульсии, основу, покрытую эмульсией, нагревают с удалением воды отверждают систему. Вес покрытия 1-10 г/м². Основой предпочтительно является бумага, выбранная из группы, состоящей из крафт-бумаги, газетной бумаги, сырья, мелованной бумаги, целлюлозной бумаги, бумаги, полученной из возвратного волокна, сатинированной и лощенной бумаги. Вес бумаги 12-13 кг на стопку. Основу с нанесенным на нее покрытием соединяют со слоем чувствительного к давлению адгезива и лицевым материалом и получают слоистый материал. 2 с и 20 з.п. ф-лы, 9 табл.

Формула