КЛЕЙ СИНТЕТИЧЕСКИЙ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ Российский патент 2002 года по МПК C09J133/20 

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области получения синтетического клея, свойства и состав которого позволяют использовать его в пищевой и других видах промышленности для наклеивания этикеток на стеклянную, металлическую, пластмассовую, бумажную, картонную и другие виды тары, а также для склеивания бумаги, фотобумаги и картона.

Уровень техники
Известно, что широкое применение в пищевой и полиграфической промышленности получили декстриновые клеи, производимые путем гидролиза крахмала, катализируемого кислотами. Клей готовят непосредственно перед использованием, смешивая его с водой при температуре 60-65^oС и перемешивая до образования однородной массы в течение нескольких часов. ("Брошюровочно-переплетные процессы. Технологические инструкции", Москва, 1982 г.).

Недостатками способа и состава получаемого декстринового клея являются использование пищевых продуктов и ограниченный срок годности. Температура хранения и транспортировки должна быть не ниже 0^oС. К тому же после высыхания клей становится нерастворимым в воде, что затрудняет смывание этикеток с оборотной тары.

Известен клей, полученный путем обработки отходов полиакрилонитрильного волокна при температуре (90±5)^oС и при постоянном перемешивании полимерного материала 10-12%-ным раствором гидроокиси натрия при следующем массовом соотношении компонентов: отходы полиакрилонитрильного волокна:NaOH 2:1-1,2 (RU 2135539).

Недостатками указанного клея являются невысокие адгезионные свойства клеевого слоя при наклеивании этикеток на стеклянную и металлические виды тары. В ряде случаев этикетки отклеиваются при незначительном механическом воздействии. К тому же использование производственных отходов полиакрилонитрильного волокна в синтезе приводит к получению клея, загрязненного как механическими примесями, так и химическими соединениями, входящими в состав модификаторов и красителей, используемых в производстве продукции из волокна. Это также приводит к получению клея с непостоянным составом, что влечет за собой ухудшение физико-химических и эксплуатационных характеристик.

Сущность изобретения
Задачей изобретения является разработка состава и способа получения синтетического клея, который обеспечивает высокое качество склеивания и демонстрирует улучшенные эксплуатационные показатели.

Решение поставленной задачи достигается тем, что клей синтетический содержит омыленный водным раствором калиевой или натриевой щелочи полиакрилонитрил, модифицированный водным раствором формальдегида и/или галогенорганическим полифункциональным соединением при мольном соотношении соответственно полиакрилонитрил: щелочь: галогенорганическое полифункциональное соединение: формальдегид 1: 0,3-1,2:0-0,8:0-0,1, воду и, возможно, наполнитель при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Вышеуказанный омыленный модифицированный полиакрилонитрил - 20-80
Наполнитель - 0-30
Вода - 20-80
Способ получения синтетического клея указанного выше состава заключается в последовательном омылении полиакрилонитрила водным раствором калиевой или натриевой щелочи и его модификацией или водным раствором формальдегида и/или галогенорганическим полифункциональным соединением при 70-150^oС и давлении 1-10 ати, при мольном соотношении соответственно полиакрилонитрил:щелочь: галогенорганическое полифункциональное соединение: формальдегид 1:0,3-1,2: 0-0,8:0-0,1 и дальнейшем возможном введении наполнителя, а также при необходимости отгонкой воды или ее добавлением.

В качестве галогенорганического полифункционального соединения могут быть использованы, например, эфиры бром- или хлоруксусной кислоты, эпибромгидрин или эпихлоргидрин, этиленбромгидрин или этиленхлоргидрин.

В качестве наполнителя используются традиционно применяемые для таких клеев наполнители, например такие как карбонат кальция, тальк, окись титана.

Для осуществления способа предпочтительно используют 10-45% водный раствор формальдегида.

Предлагаемые состав и способ получения позволяют производить клей с высокой клеящей способностью, рабочий интервал температур составляет -10^oС - +90^oС. Клей можно хранить и транспортировать при температуре -50^oС - +60^oС. После оттаивания клей полностью сохраняет свои свойства.

Результаты испытаний, подтверждающих наличие улучшенных физико-химических и эксплуатационных свойств синтетического клея
Для испытаний были выбраны партии клея в соответствии с ГОСТ 9980.1 - 86. Исследования по сохранению клеящей способности в интервале температур -15^oС - +95^oС проводились в соответствии с ГОСТ 7950 - 77. Образец клея в количестве 200 г охлаждался или нагревался до необходимой температуры и выдерживался в течение 48 часов. Затем в соответствии с методикой на полоску писчей бумаги размером 10•2 см наносился тонкий слой клея, оставляя свободный конец длиной 1-2 см. Затем на клеевую поверхность накладывалась другая полоска того же материала и того же размера и плотно прижималась. Через определенное время полоски бумаги расслаивали, держа за свободные от клея концы. Расслаивание должно происходить по волокнам бумаги. Результаты исследований представлены в таблице.

Исследования по температурному режиму хранения и транспортировки синтетического клея
Образцы клея в количестве 200 г охлаждались или нагревались в интервале температур -50^oС - +60^oС с шагом в 10^oС и выдерживались в течение 3 суток, затем выдерживались не менее суток при комнатной температуре, цикл повторялся 3 раза. Испытания клеящей способности проводились по вышеприведенной методике. Результаты испытаний не отличаются от среднестатистических данных, приведенных в таблице.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Нижеследующие примеры служат лишь для иллюстрации заявленного изобретения и никоим образом не ограничивают его объем.

Общая методика осуществления способа
В реактор с рубашкой, перемешивающим и дозирующими устройствами загружают 150 - 500 частей воды, содержащей 0,3-1,2 моля калиевой или натриевой щелочи, 1 моль полиакрилонитрила и перемешивают 2-10 часов при температуре 70-150^oС и давлении 1-10 ати, добавляют 0-0,1 моль водного раствора формальдегида и 0-0,8 моля этиленхлоргидрина, перемешивают 2 часа, добавляют при необходимости наполнитель. После этого для придания клею необходимой адгезии, вязкости и других свойств отгоняют или добавляют необходимое количество воды. Затем полученный клей охлаждают, фильтруют и затаривают в картонные барабаны или полиэтиленовые фляги. Получают клей, содержащий 20-80 мас.% модифицированного полиакрилонитрила, 20-80 мас.% воды и 0-30 мас.% наполнителя в случае его использования.

Пример 1.

В реактор с рубашкой, перемешивающим и дозирующими устройствами загружают 1100 л воды, содержащей 148 кг натриевой щелочи, 200 кг полиакрилонитрила и перемешивают 8 часов при температуре 95-97^oС и атмосферном давлении. Затем в реакционную массу добавляют 60 кг этиленхлоргидрина (мольное соотношение реагентов соответственно полиакрилонирил:натриевая щелочь:этиленхлоргидрин 1: 1: 0,2), перемешивают 2 часа. Реакционную массу охлаждают до температуры 75-80^oС и добавляют 80 кг карбоната кальция. После этого отгоняют при температуре 105-110^oС 500 л воды. Получают 1050 кг клея. Содержание в клее воды 52%, вязкость 60 Па•с, время высыхания (разрыв по бумаге) 3 мин, рН (0,1% водного раствора) 8,5. Полученный клей охлаждают до температуры 50-55^oС, фильтруют и затаривают в картонные барабаны или полиэтиленовые фляги. Готовый клей содержит 40,4 мас.% модифицированного полиакрилонитрила, 7,6 мас.% карбоната кальция и 52 мас.% воды.

Пример 2.

В реактор с рубашкой, перемешивающим и дозирующими устройствами загружают 1300 л воды, содержащей 120 кг натриевой щелочи, 200 кг полиакрилонитрила и перемешивают при температуре 95-97^oС 5 часов, охлаждают до температуры 70^oС и добавляют 12 кг 40% водного раствора формальдегида, перемешивают 1 час. Реакционную массу нагревают до температуры 95-97^oС и перемешивают 5 часов, затем в реакционную массу добавляют 100 кг этиленхлоргидрина (мольное соотношение реагентов соответственно полиакрилонирил:натриевая щелочь:формальдегид: этиленхлоргидрин 1:0,8:0,04:0.35), перемешивают 2 часа. После этого добавляют суспензию 50 кг талька в 100 л воды. При температуре 105-110^oС отгоняют 500 л воды. Получают 1350 кг клея. Содержание воды 66%, вязкость 70 Па-с, время высыхания (разрыв по бумаге) 2 мин (при 60^oС), рН (0,1% водного раствора) 7,5. Полученный клей охлаждают до температуры 50-55^oС, фильтруют и затаривают в картонные барабаны или фляги. Готовый клей содержит 30,3 мас.% модифицированного полиакрилонитрила, 3,7 мас.% талька и 66 мас.% воды.

Пример 3.

В реактор с рубашкой, перемешивающим и дозирующими устройствами загружают 800 л воды, содержащей 50 кг натриевой щелочи, 200 кг полиакрилонитрила и перемешивают при температуре 145-150^oС и давлении 5 ати 1 час. Реакционную массу охлаждают до температуры 65-70^oC и добавляют 30 кг 40% водного раствора формальдегида, перемешивают 1 час при атмосферном давлении, затем при температуре 145-150^oС и давлении 5 ати 6 часов (мольное соотношение реагентов соответственно полиакрилонирил:натриевая щелочь:формальдегид 1:0,3:0,1). Получают 1050 кг клея. Содержание воды 75%, вязкость 80 Па•с, время высыхания (разрыв по бумаге) 3 мин (при 70^oС), рН (0,1% водного раствора) 7,2. Полученный клей охлаждают до температуры 50-55^oС, фильтруют и затаривают в картонные барабаны или фляги. Готовый клей содержит 25 мас.% модифицированного полиакрилонитрила, 75 мас.% воды.

Изобретение относится к области получения синтетического клея и может быть использовано в пищевой и других видах промышленности для наклеивания этикеток на стеклянную, металлическую, пластмассовую и другие виды тары, а также для склеивания бумаги, фотобумаги и картона. Клей содержит 20-80 мас.% омыленного водным раствором калиевой или натриевой щелочи полиакрилонитрила, модифицированного водным раствором формальдегида и/или галогенорганическим полифункциональным соединением при мольном соотношении соответственно полиакрилонитрил: щелочь:галогенорганическое полифункциональное соединение:формальдегид 1:0,3-1,2:0-0,8:0-0,1, 20-80 мас.% воды и, возможно, 0-30 мас.% наполнителя. Клей получают последовательным омылением полиакрилонитрила водным раствором калиевой или натриевой щелочи и его модификацией или водным раствором формальдегида и/или галогенорганическим полифункциональным соединением при 70-150^oС и давлении 1-10 ати, при мольном соотношении соответственно полиакрилонитрил: щелочь: галогенорганическое полифункциональное соединение: формальдегид 1: 0,3-1,2: 0-0,8:0-0,1 и дальнейшем возможным введении наполнителя и при необходимости отгонкой воды или ее добавлением. Изобретение позволяет производить клей синтетический с высокой клеящей способностью, рабочий интервал температур составляет -10 - +95^oС, клей можно хранить и транспортировать при температуре -50 - +60^oС, после оттаивания клей полностью сохраняет свои свойства. 2 с.п. ф-лы, 1 табл.

1. Клей синтетический, содержащий омыленный водным раствором калиевой или натриевой щелочи полиакрилонитрил, модифицированный водным раствором формальдегида и/или галогенорганическим полифункциональным соединением при мольном соотношении полиакрилонитрил: щелочь: галогенорганическое полифункциональное соединение: формальдегид 1: 0,3-1,2: 0-0,8: 0-0,1, воду и, возможно, наполнитель при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Указанный омыленный полиакрилонитрил модифицированный - 20-80
Наполнитель - 0-30
Вода - 20-80
2. Способ получения клея синтетического по п. 1, заключающийся в последовательном омылении полиакрилонитрила водным раствором калиевой или натриевой щелочи и обработке его или водным раствором формальдегида и/или галогенорганическим полифункциональным соединением при 70-150^oС и давлении 1-10 ати, при мольном соотношении соответственно полиакрилонитрил: щелочь: галогенорганическое полифункциональное соединение: формальдегид 1: 0,3-1,2: 0-0,8: 0-0,1 и дальнейшем возможном введении наполнителя и при необходимости отгонки воды или ее добавления.