КЛЕЙ-РАСПЛАВ Российский патент 1996 года по МПК C09J167/02 

Изобретение относится к области разработок полимерных клеевых составов, в частности клеев-расплавов, которые могут найти применение в производстве упаковочной тары для пищевых продуктов. Упаковка пищевых продуктов имеет большое народнохозяйственное значение, она позволяет снизить потери, сохранить качество и повысить потребительскую ценность продуктов.

Поэтому особое значение приобретает расширение выпуска пищевых продуктов в упаковках разового пользования, для производства которых используют бумагу, картон, фольгу, полимерные материалы. Наиболее широко для упаковки пищевых продуктов используется кашированная фольга, так как имеет рациональную структуру и форму, оптимальные размеры и массу, современное эстетическое оформление.

Фольга кашированная представляет собой алюминиевую фольгу, на поверхность которой нанесены цветными лаками рисунки или фирменные знаки, склеенную с бумагой (пергаментом) или полимерной пленкой.

Алюминиевую фольгу кашируют с бумагой (пергаментом) или пленкой с помощью клеев-расплавов методом горячего дублирования.

Технологический процесс состоит в нанесении клеевого слоя на металлическую фольгу и дублировании его с бумагой или пленкой, когда клей находится в расплавленном виде.

Используемые в технологии клеи-расплавы имеют ряд преимуществ по сравнению с другими клеями: они более химстойки и водостойки, инертны к действию жиров и растительных масел, быстро отверждаются, образуя прочный клеевой шов, не содержат летучих растворителей, хорошо склеивают неровные поверхности, а методы нанесения (промазка, вальцевание) обеспечивают строго контролируемую точную дозировку его с высокой скоростью.

Клеи-расплавы обычно содержат полимерную основу, вещество, регулирующее вязкость расплава, пластификатор и добавки, снижающие деструкцию полимера при длительном нагревании. Известны клеи-расплавы на основе сополимера этилена с винилацетатом и их модификации и целевых добавок, используемые в различных отраслях промышленности, в том числе и для упаковки пищевых продуктов.

Высокая вязкость расплава и наличие в составе в качестве пластификаторов веществ, обладающих сильным запахом, например канифоли, не дает возможности их широко использовать.

Значительное количество клеев-расплавов создано на основе полиэфиров.

Известен клей-расплав на основе полиэфира состава, мас.

Терефталевая кислота 20-60
Изофлатевая кислота 15-20
Смеси дикарбоновых кислот и гликолей 10-50
(Патент ФРГ N 1099111, 61).

Клей имеет невысокую температуру размягчения (90-120^oС) и хорошую адгезионную прочность к различным материалам, но при температуре нанесения 160^oС имеет высокую вязкость, что не позволяет достигнуть расхода клея 5-7 г/м².

Известен клей-расплав на основе модифицированного диэтиленгликолем и изопренстирольным термоэластопластом полиэтилентерефталата при следующем соотношении компонентов, мас. ч.

Полиэтилентерефталат 100
Диэтиленгликоль 50-100
Изопренстирольный термоэластопласт 5-20 (авт. св. N 342879, 68).

Снижение температуры плавления обеспечивает клей-расплав, содержащий полиэфир на основе терефталевой кислоты, себациновой кислоты, этиленгликоля и диэтиленгликоля в соотношении 30-40 10-20 28-37 3-20 соответственно в изопренстирольный термопласт (авт. св. N 759569).

Вышеперечисленные составы, обладая хорошими адгезионными свойствами, имеют невысокую вязкость расплава при нанесении, но содержат токсичные компоненты, выделяющиеся из изопренстирольного термопласта, поэтому использовать их в технологии изготовления упаковок для пищевых продуктов невозможно.

В настоящее время в технологическом процессе изготовления упаковок для пищевых продуктов, в частности кашированной фольги, используют микровоск на основе нефтяного парафина.

Но фольга, приклеенная микровоском, имеет низкую адгезию к бумаге и легко отслаивается при механическом формовании из этого материала упаковочной тары.

Поэтому задачей разработки является сохранение высоких адгезионных свойств клеев-расплавов на основе полиэфирных смол и создание на их основе малотоксичного клея-расплава, содержащего в своем составе уже разрешенные к контакту с пищевыми продуктами промышленные компоненты, и обладающего низкой вязкостью расплава в момент нанесения на фольгу.

Сущность изобретения заключается в том, что предлагаемый клей-расплав для изготовления кашированной фольги содержит полиэфир на основе диметилтерефталата, этиленгликоля и диэтиленгликоля, дикарбоновую кислоту с температурой плавления 130-150^oС и триацетатглицерина при следующем соотношении компонентов, мас.ч.

Полиэфирная смола 70-100
Дикарбоновая кислота 30-50
Триацетатглицерина 5-20
Полиэфирная смола продукт взаимодействия диметилтерефталата, этиленгликоля и диэтиленгликоля в соотношении компонентов: 2,3 1 1,1.

В качестве дикарбоновой кислоты используется: адипиновая кислота HOCO(CH₂)₄СOOH, бесцветные моноклинные кристаллы. Молекулярный вес 146,15. Температура плавления 152^oС, температура кипения 265^oС/100 мл рт.ст. возгоняется. Плотность 1,36. Слабо растворяется в воде и спирте. Температура вспышки 196,1^oС; себациновая кислота HOCO(CH₂)₈COOH. Молекулярный вес 202,25. Белый или кремневый кристаллический порошок. Температура плавления 134,5^oС, температура кипения 294,5^oC/100 мл рт.ст.

Триацетатглицерина CH₃(CO)OCH₂ - CH[O(OC)CH₃] CH₂O(CO)CH₃ прозрачная жидкость с температурой кипения 259-280^oС, используется в качестве пластификатора полимерных пленок.

Процесс получения клея-расплава состоит из следующих стадий:
1. сплавление полиэфирной смолы с дикарбоновой кислотой при температуре 180-200^oС в течение 1 ч;
2. введение в реакционную смесь триацетатглицерина при перемешивании в течение 0,5-1 ч;
3. выгрузка готового продукта.

По указанной технологии получают клей-расплав следующего состава, мас.ч.

полиэфирная смола на основе диметилтерефталата, этиленгликоля и диэтиленгликоля при соотношении компонентов: 100
Адипиновая кислота 50
Триацетатглицерина 5
Пример 2
Полиэфирная смола 70
Себациновая кислота 30
Триацетатглицерина 20
Пример 3
Полиэфирная смола 85
Адипиновая кислота 40
Триацетатглицерина 12,5
Пример 4 (контрольный)
Полиэфирная смола 70
Адипиновая кислота 40
Триацетатглицерина 3
Пример 5 (контрольный)
Полиэфирная смола 100
Адипиновая кислота 50
Триацетатглицерина 30
Готовый клей находится в твердом состоянии и имеет следующие характеристики:
1. внешний вид гранулы светло-желтого цвета с размером 3-5 мм;
2. температура размягчения 65-70^oС;
3. термостабильность не менее 8 ч при 160^oС;
4. вязкость при 160^oC 0,8-1,5 Па•с;
5. относительное удлинение 80-100%
6. адгезия к алюминиевой фольге 350-400 г/см.

На металлическую фольгу наносят горячим валиком клей с расходом 5-7 г/м², затем на валках производят ее дублирование с бумагой или пленкой, полученный слоистый материал сматывают в рулон.

Предлагаемый клей-расплав благодаря выбранной полиэфирной смоле при совмещении ее с дикарбоновой кислотой и триацетатглицерином при указанном соотношении обладает низкой вязкостью расплава и обеспечивает хорошую адгезию между фольгой и бумагой. Благодаря эластичности тара из кашированной фольги на линиях расфасовки при многократных перегибах не разрушается в углах свертывания. При изменении соотношения компонентов в составе не достигаются требуемые свойства.

Свойства приведенных составов приведены в таблице. Из таблицы видно, что предлагаемый клей-расплав обладает хорошей адгезией к фольге и низкой вязкостью расплава.

Предлагаемый клей-расплав содержит в своем составе компоненты, разрешенные к контакту с пищевыми продуктами.

Предлагаемый клей-расплав может также использоваться в полиграфической промышленности для припрессовки пленок к полиграфической продукции и создания многослойных пленочных и фольгированных материалов.

Использование: в качестве клея-расплава в производстве упаковочной тары для пищевых продуктов. Сущность изобретения: клей-расплав содержит полиэфир - продукт взаимодействия диметилтерефталата, этиленгликоля и диэтиленгликоля в массовом соотношении 2,3 : 1 : 1,1 - 70-100 мас.ч., адипиновую или себациновую кислоту 30-50 мас. ч., триацетат глицерина 5-20 мас. ч. Характеристики клея: адгезия к фольге 470 г/см, вязкость расплава 1,1 Па•с, расход клея 6-7 г/м². 1 табл.

Клей-расплав, включающий полиэфир, содержащий этилентерефталатные звенья, отличающийся тем, что в качестве полиэфира, содержащего этилентерефталатные звенья, он содержит продукт взаимодействия диметилтерефталата, этиленгликоля и диэтиленгликоля в массовом соотношении 2,3 1 1,1 и дополнительно адипиновую или себациновую кислоту и триацетат глицерина при следующем соотношении компонентов, мас.ч.

Полиэфир 70 100
Адипиновая или себациновая кислота 30 50
Триацетат глицерина 5 20