超吸收性可印刷組合物的製作方法

2023-09-18 11:40:20 1

專利名稱：超吸收性可印刷組合物的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種包含超吸收性聚合物顆粒、至少一種粘合劑，至少一種添加劑以及至少一種有機溶劑的可印刷組合物。本發明進一步涉及在其至少一個表面上印有所述可印刷組合物的片狀材料，以及該印刷的片狀材料在流體吸收和/或流體分配中的用途。
由DE 195 21 431已知超吸收性聚合物的可印刷配製劑。它為包含含水的、微交聯的聚丙烯酸和活性交聯劑的兩組分溶脹糊(swell paste)。將兩種組分加到一起後，混合物變得越來越粘且必須在幾小時以內施加到待印刷的材料上。這例如通過在紡織品或片狀結構如紙張或薄片上印刷或刮塗而完成，並且可使用篩網以得到均勻圖案。隨後，所施加的聚合物必須經熱處理而交聯。DE 195 21 431中所述的可印刷組合物的缺點為在兩種組分混合之後，僅有有限的時間間隔可用來處理可印刷組合物，而且用以形成超吸收性聚合物的交聯在印刷操作之中和之後仍然進行，這使得不可能生產具有規定尺寸的聚合物顆粒。另一個缺點是使用了造成超吸收性聚合物溶脹的含水體系。
DE 196 52 762描述了一種包含超吸收劑、粘合劑和含水溶性組分的添加劑的超吸收性熱塑性組合物。該組合物中沒有溶劑。這種超吸收性熱塑性組合物用於生產不透水結構，尤其是縱向不透水電纜結構。該超吸收性熱塑性組合物的缺點是其僅在溫度為140-160℃時是液體，並因而不適用於印刷工藝。
EP 0188 959公開了一種包含超吸收性聚合物顆粒、水溶性粘合劑、多種添加劑以及有機溶劑的塗料組合物，其中有機溶劑優選甲醇或乙醇。將該組合物刮塗於例如為紡織品、紙或塑料的材料上。當塗敷有EP 0188 959所述組合物的材料吸收含水流體時，組合物中粘合劑的水溶性造成吸水層與特定基材脫離。這導致了該流體獲取方法為不可逆的顯著缺點。
DE 2 441 781公開了一種改進纖維材料吸水性的方法，其中將改性的纖維素醚用作吸水材料並藉助修飾劑、樹脂或粘合劑將其從水溶液中固定到纖維材料上。在通過加熱進行固定之前將包含纖維素醚以及固定劑的水溶液通過噴塗、浸漬或刷塗而施加到纖維材料上。根據DE 2441 781通過用粘合劑固定而防止吸水時吸水層的脫離。一個缺點為使用了水溶液，這造成纖維素醚甚至在生產吸水纖維材料的過程中也溶脹。
DE 195 05 708公開了片狀超吸收性材料，其包含至少一種超吸收性聚合物和至少一種形成片狀基體的水溶性聚合物。該超吸收性聚合物不包括在可印刷組合物中；代之以將水溶性聚合物的粘性溶液施加到表面上，然後在該水溶性聚合物上灑上所述超吸收性聚合物。在隨後的乾燥中，在水溶性基體材料和超吸收性聚合物之間可形成化學或物理鍵。該超吸收性聚合物可通過用壓花水輥處理而更加固定。施加有所述超吸收性聚合物的片狀基體的水溶性造成在超吸收性聚合物吸水時基體的脫離。DE 195 05 708所述發明的缺點為片狀基體上所灑上的超吸收性聚合物固定不足，以及在吸水時基體的脫離。
WO 00/64311描述了親水性片狀材料，該材料由呈編織物或開孔聚合物泡沫形式的基體和聚合到該基體上的超吸收劑組成，所述編織物具有獨立的纖維。該親水性片狀材料形成座墊或臥具的局部。例如通過噴塗和隨後的加聚方法而將該超吸收劑施加到基體上導致在超吸收劑與基體間形成持久的鍵接，該鍵接甚至在超吸收劑吸水時也不斷裂。但是，WO 00/64311的發明不是一種用粘合劑將其固定在基體上的可印刷組合物。
本發明的目的是提供一種可印刷組合物，可使用傳統印刷方法將其施加到片狀材料上，其牢固地粘附於片狀材料上並允許對含水流體可逆的吸收和/或分配。
我們發現，根據本發明該目的通過一種粘度為1-1000mPas且包含如下組分的可印刷組合物而實現a)5-50重量％的超吸收性聚合物顆粒，b)10-40重量％的至少一種水不溶性的有機粘合劑，c)0-10重量％的至少一種添加劑，和d)40-80重量％的至少一種有機溶劑。
本發明可印刷組合物例如含有如下組分a)14.0重量％的超吸收性聚合物顆粒(交聯的聚丙烯酸鈉)，b)23.0重量％的水不溶性的有機粘合劑(其中18.0重量％的丙烯酸酯；3.0重量％的聚酯和2.0重量％的馬來樹脂)，c)2.0重量％的添加劑(檸檬酸酯)，d)61.0重量％的有機溶劑(其中50.5重量％的乙酸乙酯和10.5重量％的甲基乙基酮)。
該可印刷組合物的粘度為108mPas。
本發明目的另外通過至少一個表面上印有可印刷組合物的片狀材料而實現。
本發明目的另外通過將印刷的片狀材料用於食品包裝、溼敏商品的包裝、房間內溼度控制或用作紡織品的膜而實現。
如本文所用，「可印刷」指可通過常規印刷方法，尤其凹版印刷方法而將其施加到片狀材料上的組合物。本發明組合物的可印刷性尤其取決於粘度。如果粘度過低，則組合物將脫離凹版印刷輥中的著墨孔(well)；如果粘度過高，則不是所有的組合物轉移到片狀材料上。
如本文所用，「超吸收性」指親水性材料吸收以及在壓力下保留大量水或含水流體而不會立刻溶解的性能。超吸收性材料能夠吸收數倍於其自身重量的水或含水流體。超吸收性材料的實例不僅包括聚丙烯酸和聚丙烯酸鹽，也包括澱粉或纖維素的衍生物，羧甲基纖維素或聚丙烯醯胺。
如本文所用，「粘合劑」指能夠將可印刷組合物的成分固定在印刷層中且能夠將印刷層粘附於片狀材料的材料。
如本文所用，「片狀材料」指具有低厚度的基本二維伸展的且可用傳統印刷方法印刷的材料。
如本文所用，「房間」應理解為其最廣泛的意義，例如包括活動空間、辦公室、會堂、地下室和車庫。
本發明的包含超吸收性聚合物的可印刷組合物提供以下優於現有技術的優點由於合適的粘度，可通過常規印刷方法而簡便快捷且經濟地將該組合物印刷到片狀材料上。就此而言，也可以僅在有界區域印刷。水不溶性的有機粘合劑結合添加劑確保了超吸收性聚合物顆粒不僅固定在印刷層中也通過該層而固定在片狀材料上。甚至在已經吸收較大量的水或含水流體時，這種固定及粘合劑的水不溶性防止印刷層與基材的脫離，而且這確保了對含水流體的可逆吸收和/或釋放。使用有機溶劑防止了在印刷到片狀材料之前超吸收性聚合物顆粒在可印刷組合物中的任何溶脹。
在本發明特定的實施方案中，組合物的固含量為20-50重量％。加上可印刷組合物具有1-1000mPas，優選100-500mPas的粘度，該固含量使得能夠實現1g/m2至至少30g/m2的添加量(所轉移的可印刷組合物固體的量)。
任何超吸收性聚合物顆粒均是合適的。有利的是超吸收性聚合物顆粒由聚丙烯酸鹽，尤其是聚丙烯酸鈉組成，其中所述聚丙烯酸鹽由包含酸性基團和單烯屬不飽和單體的50mol％中和的聚合物和交聯劑組成。
超吸收性聚合物顆粒優選的尺寸為5-50μm，特別為10-45μm。
按照本工業領域的慣例選擇水不溶性的有機粘合劑。有用的水不溶性的有機粘合劑的實例包括硝基纖維素、聚乙烯醇縮丁醛、聚氯乙烯(共)聚合物、聚醯胺、丙烯酸酯樹脂和聚氨酯。這些材料在油漆製造中用作粘合劑。選為可印刷組合物的粘合劑的特性取決於印有所述超吸收性組合物的片狀材料的預計應用。例如，當將印刷的片狀材料用於食品領域時，粘合劑必須適合食品接觸。該條件尤其通過用於直接食品接觸的特定氯乙烯共聚物或乙烯醇縮丁醛共聚物而得以滿足。
有利的是可印刷組合物中包含增塑劑添加劑。按照本工業領域的慣例選擇這些增塑劑添加劑。有用的增塑劑添加劑的實例包括檸檬酸乙醯基三丁酯、己二酸酯增塑劑、鄰苯二甲酸酯增塑劑和環氧化的大豆油。其它添加劑如蠟和流平劑也可包含在可印刷組合物中。與粘合劑一樣，這些添加劑也用於油漆製造。所述增塑劑為低揮發性的有機液體。它們的目的是使由可印刷組合物組成的印刷層在片狀材料上保持彈性並防止任何脆變。
使用流平劑是為了提供印有本發明超吸收性組合物的片狀材料的高水平度。有許多可能的原因引起印刷表面的水平缺陷，如油漆組成、乾燥方法的過程、溫度和通風以及膜的形成。水平缺陷的最常見形式是由尺寸為0.2-10mm的表面結構形成的所謂桔皮皺紋。
流平劑的實例為丁基乙二醇乙酸酯，丁基三甘醇，包含不同對薄荷二烯的混合物的Depanol，包含單萜烴與萜的氧化衍生物的混合物的Depanol N IV，乙酸丁酯如乙酸正丁酯、乙酸異丁酯和乙酸甲基丙基酯，乙酸2-乙氧基乙基酯、乙基二甘醇、乙二醇單乙醚，異壬醇，異亞丙基丙酮，乙酸1-甲氧基-2-丙醇酯，甲基丁醇如戊醇和3-甲基-1-丁醇，甲基二甘醇，甲基乙二醇，丙二醇1-乙醚和丙二醇1-甲醚。
用於可印刷組合物的優選有機溶劑的實例為酯如乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯和乙酸甲氧基丙基酯，醇如乙醇、正丙醇、異丙醇和甲氧基丁醇以及酮如甲乙酮和丙酮。這些材料再次用於油漆製造中。所述溶劑的作用是調節組合物以達到印刷要求的粘度。所要求的粘度取決於印刷機的速度和待印刷的材料。所述有機溶劑含有小於0.3體積％，優選小於0.1體積％，更優選小於0.01體積％的水。
原則上，可用本發明組合物印刷任何可通過常規印刷方法印刷的片狀材料。
在至少一個表面上印有可印刷組合物的片狀材料優選聚合物薄片、金屬薄片或紙。優選的聚合物薄片為聚乙烯、聚丙烯、OPP(取向聚丙烯)和聚對苯二甲酸乙二酯薄片。鋁箔為優選的金屬薄片，而且紙包括牆紙。
待印刷的片狀材料的優選實施方案是厚度為30μm的聚乙烯薄片。該薄片的一個或兩個表面通過凹版印刷而印有上述可印刷組合物。
在本發明的另一個實施方案中，印有本發明組合物的片狀材料為紡織品或織物纖維，包括無紡織物。織物纖維的優選實施方案是厚度為30μm的非紡織物。
本發明的可印刷組合物優選通過凹版印刷而印刷到片狀材料上，並且隨後通過加熱而除去溶劑。取決於印有本發明組合物的片狀材料的預計應用，可在片狀材料的整個面積上或僅在選定區域印刷。
凹版印刷包括將可印刷組合物(漆和印刷油墨)由儲存容器(油墨槽)轉移到印刷滾筒。將已知為著墨孔的壓筒雕刻在該滾筒中以容納油墨或漆。刮掉過量的油墨或漆。將待印刷的材料引入印刷滾筒和支持壓筒之間，並將油墨或漆轉移到待印刷的材料上。將薄片材料(聚合物薄片和金屬薄片)和紙用作待印刷的材料。
用來印刷本發明組合物的凹版方法中的印刷滾筒可以是普通雕刻輥。例如使用具有每釐米18條線、135μm的深度、16μm的壁寬及285.113μm2的表面積的雕刻輥。所用印刷滾筒也可以是排線輥(hatched roll)。例如它具有每釐米18條線、98μm的深度、34μm的壁厚、191mm的直徑及523μm的線寬。排線輥的一個優點是能夠將特別大量的可印刷組合物印刷到片狀材料上。在印刷操作後，通過加熱除去可印刷組合物的溶劑。這在是凹版印刷機器的標準組件的乾燥機中進行。
本發明進一步提供印有本發明組合物的片狀材料在包裝中的用途。待包裝的商品的實例為食品或溼敏商品如建築材料，例如水泥或沙子。片狀材料的印刷面總是面向溼敏內容物。僅在選定區域印刷的片狀材料也可以用於包裝。這例如使片狀包裝材料上的超吸收性印刷與特殊內容物的匹配成為可能。
將印有本發明組合物的片狀材料用於溼敏商品的包裝時，優選使用厚度為30μm的聚乙烯薄片。通過凹版印刷使面向溼敏商品的薄片面上印有上述可印刷組合物。然後，藉助無溶劑的層壓粘合劑將半滲透聚合物薄片層壓到已印有超吸收性劑的面上。薄片的滲透面面向內容物。由此印刷的聚乙烯薄片例如用於包裝烘烤產品。
對於僅在選定區域印有本發明組合物的片狀材料的用途，例如使用熱塑性可密封薄片。因此，當用本發明組合物印刷時忽略稍後待密封的區域。
本發明進一步提供所述印刷的片狀材料在房間內溼度控制中的用途。其實例為將印有本發明組合物的材料用作牆紙或將印刷材料應用於家具。在每種情況下，使材料的印刷面面向房間內部。
通過使用在一面或兩面上印刷的聚乙烯薄片，例如在封閉的容器中可防止冷凝水的形成。
還有利的是將印刷的片狀材料作為膜用於紡織品，尤其是功能衣料。例如用於紡織品和織物纖維的超吸收性印刷材料吸收流體如汗，並且將它們輸送至將溼氣運送到外面的可呼吸膜。
權利要求
1.一種可印刷組合物，其具有1-1000mPas的粘度且包含如下組分a)5-50重量％的超吸收性聚合物顆粒，b)10-40重量％的至少一種水不溶性的有機粘合劑，c)0-10重量％的至少一種添加劑，和d)40-80重量％的至少一種有機溶劑。
2.根據權利要求1的可印刷組合物，其中所述組合物的固含量為20-50重量％，優選25-45重量％。
3.根據權利要求1或2的可印刷組合物，其中所述超吸收性聚合物顆粒由聚丙烯酸鹽組成。
4.根據權利要求1-3中任一項的可印刷組合物，其中所述超吸收性聚合物顆粒由聚丙烯酸鈉組成。
5.根據權利要求1-4中任一項的可印刷組合物，其中所述超吸收性聚合物顆粒的粒度為5-50μm，尤其是10-45μm。
6.根據權利要求1-5中任一項的可印刷組合物，其中組分b)的粘合劑選自硝基纖維素、聚乙烯醇縮丁醛、聚氯乙烯(共)聚合物、聚醯胺、丙烯酸酯樹脂和聚氨酯。
7.根據權利要求1-6中任一項的可印刷組合物，其中組分c)的添加劑選自增塑劑添加劑檸檬酸乙醯基三丁酯、己二酸酯增塑劑、鄰苯二甲酸酯增塑劑和環氧化的大豆油，蠟及流平劑丁基乙二醇乙酸酯、丁基三甘醇、不同對薄荷二烯的混合物Depanol、單萜烴與萜的氧化衍生物的混合物Depanol N IV、乙酸正丁酯、乙酸異丁酯、乙酸甲基丙基酯、乙酸2-乙氧基乙基酯、乙基二甘醇、乙二醇單乙醚、異壬醇、異亞丙基丙酮、乙酸1-甲氧基-2-丙醇酯、戊醇、3-甲基-1-丁醇、甲基二甘醇、甲基乙二醇、丙二醇1-乙醚和丙二醇1-甲醚。
8.根據權利要求1-7中任一項的可印刷組合物，其中組分d)的有機溶劑選自酯如乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯和乙酸甲氧基丙基酯，醇如乙醇、正丙醇、異丙醇和甲氧基丁醇以及酮如甲乙酮和丙酮。
9.在至少一個表面上印有權利要求1-8中任一項的可印刷組合物的片狀材料。
10.根據權利要求9的印刷的片狀材料，其中所述片狀材料選自聚合物薄片、金屬薄片和紙。
11.根據權利要求9的印刷的片狀材料，其中所述片狀材料選自紡織品和織物纖維，包括無紡織物。
12.根據權利要求9或10的印刷的片狀材料在食品包裝、溼敏商品包裝、房間內溼度控制中或作為紡織品的膜的用途。
全文摘要
本發明涉及一種可印刷組合物，其具有1－1000mPas的粘度且包含如下組分a)5－50重量％的超吸收性聚合物顆粒，b)10－40重量％的至少一種水不溶性的有機粘合劑，c)0－10重量％的至少一種添加劑，和d)40－80重量％的至少一種有機溶劑。本發明還涉及至少一個表面上印有所述可印刷組合物的印刷的片狀材料，以及該印刷的片狀材料在食品包裝、溼敏產品的包裝、室內溼度控制中或作為紡織品的膜的用途。
文檔編號B41M3/00GK1981008SQ200580022771
公開日2007年6月13日 申請日期2005年6月3日 優先權日2004年6月7日
發明者V·弗倫茨, M·貝克, M·騰內森, B·施泰因梅茨, S·錢普, L·舍費勒 申請人:巴斯福股份公司