При разработке водного акрилового чувствительного к давлению клея для этикеток Tg обычно является одним из первых параметров, которые мы задаём. Он показывает, будет ли сухая клеевая плёнка вести себя относительно мягко или жёстко при определённой температуре, и влияет на начальную липкость, адгезию при отслаивании, удерживающую способность, низкотемпературные характеристики и вытекание клея.

Однако только Tg не определяет, подходит ли клей. При нанесении этикетки клей должен быстро смачивать подложку. После склеивания он должен сохранять достаточную когезионную прочность, чтобы противостоять ползучести, вытеканию по краям и остаткам клея. Разработка рецептуры в значительной степени заключается в балансировании этих двух требований.

Почему Tg влияет на адгезию чувствительных к давлению клеев?

При более низком Tg полимерные цепи остаются более подвижными, что позволяет клеевой плёнке сохранять мягкость при комнатной или низкой температуре. Это обычно улучшает смачивание поверхности и начальную липкость.

При повышении Tg клеевая плёнка становится более жёсткой. Когезионная прочность и устойчивость к ползучести могут улучшиться, но начальная липкость и низкотемпературное смачивание могут снизиться.

Согласно критерию Дальквиста, чувствительный к давлению клей должен иметь достаточно низкий модуль накопления при температуре склеивания. Обычно используемым ориентиром является G′≤3×10

5 Па при 1 Гц. В нашей работе по разработке рецептур мы также используем температуру эксплуатации как минимум на 40°C выше теоретического Tg в качестве первоначального критерия отбора. Окончательная пригодность всё ещё должна подтверждаться испытаниями на липкость, отслаивание, сдвиг и температурную стойкость.

Значения Tg, обсуждаемые ниже, в основном относятся к теоретическому Tg полимера, рассчитанному на основе состава мономеров. Добавление повышающих липкость компонентов, сшивание и формирование плёнки могут изменить фактический Tg и вязкоупругое поведение готовой клеевой плёнки.

Эти диапазоны основаны на водных акриловых клеевых системах для этикеток, разработанных в настоящее время компанией Anhui Sinograce Chemical. Различные структуры мономеров, методы разработки рецептуры и условия испытаний могут давать разные результаты. Теоретический Tg не следует рассматривать как спецификацию эксплуатационных характеристик готового продукта.

Всегда ли более низкий Tg лучше для начальной липкости?

Полимер с низким Tg остаётся мягким и легче смачивает шероховатые поверхности или поверхности с низкой поверхностной энергией. Он часто является хорошей отправной точкой для холодного нанесения и морозильных этикеток, где клею необходимо быстро установить контакт, не становясь слишком жёстким.

Однако если Tg слишком низкий, клеевой плёнке может не хватать когезионной прочности. При повышенных температурах или большом весе покрытия это может привести к холодной текучести, вытеканию по краям и ползучести. Удерживающая способность при сдвиге также может снизиться.

Для съёмных этикеток недостаточная когезия может привести к разрыву клеевой плёнки при удалении, оставляя часть клея на поверхности с этикеткой.

Поэтому рецептура с низким Tg обычно требует тщательного контроля молекулярной массы и плотности сшивания. Простое увеличение доли мягких мономеров может улучшить липкость, но не обязательно создаст сбалансированный клей для этикеток.

Лучше ли более высокий Tg для съёмных этикеток?

Умеренное повышение Tg может улучшить когезионную прочность и размерную стабильность. Это помогает контролировать высокотемпературную ползучесть, вытекание при высечке и остатки клея при удалении.

Компромиссом является снижение смачивания. Если Tg слишком высокий, клей может стать слишком жёстким при температуре нанесения этикетки. На шероховатых поверхностях или в холодных условиях это может привести к слабой начальной липкости, поднятию краёв или к тому, что этикетки сначала выглядят приклеенными, но позже отсоединяются.

Съёмный клей нельзя разработать только за счёт повышения Tg. Также необходимо учитывать плотность сшивания, молекулярную массу, вес клеевого покрытия, жёсткость лицевого материала и поверхность подложки.

Как добавки-таксификаторы и сшивка влияют на клей?

Добавление таксификатора изменяет эффективную температуру стеклования (Tg) и вязкоупругое окно формулы. Результат зависит от точки размягчения таксификатора, совместимости с акриловым полимером и уровня его добавления.

Сшивка в основном улучшает когезионную прочность, удерживающую способность и сопротивление ползучести. Контролируемая сшивка может уменьшить склонность клея с низкой Tg к выдавливанию. Однако чрезмерная сшивка может снизить липкость, смачивание и адгезию при отрыве.

На практике мы обычно сначала определяем Tg базового полимера, затем корректируем молекулярную массу, степень сшивки и таксификацию. Финальная формула подтверждается тестами покрытия и применения, а не только значением Tg.

Почему два клея с одинаковой Tg могут вести себя по-разному?

Две эмульсии с теоретической Tg −40°C могут демонстрировать совершенно различную начальную липкость, адгезию при отрыве под углом 180° и удерживающую способность на сдвиг.

Различия могут быть вызваны составом мономеров, молекулярной массой, содержанием геля, плотностью сшивки, типом таксификатора или структурой частиц латекса. Важны также условия нанесения. Сухой вес покрытия, температура сушки, остаточная влажность, обработка лицевой поверхности и энергия поверхности подложки могут изменять конечный результат склеивания.

По этой причине Tg лучше использовать для определения первоначального направления формулы. Она не может заменить тестирование готовой этикетки.

Перед выбором водного клея для этикеток, полезно предоставить лицевую поверхность, маркированную подложку, сухой вес покрытия, температуру нанесения, рабочую температуру и требование к постоянной или съемной фиксации. Эти данные позволяют выбрать более подходящую Tg и систему сшивки.