Klej samoprzylepny (PSA) na bazie wody

01. Czym jest klej samoprzylepny (PSA)?

Większość klejów samoprzylepnych (PSA) umożliwia również łatwe usunięcie – zwłaszcza z gładkich i sztywnych powierzchni – ponieważ ich spoina ma być wystarczająco mocna do użytku, ale niekoniecznie trwała. Ich zachowanie może się jednak znacznie różnić w zależności od składu chemicznego. Niektóre zachowują lepkość przez długi czas, podczas gdy inne stopniowo ją tracą w miarę wysychania lub w wyniku dalszych przemian chemicznych.

W niektórych przypadkach produkt wykazuje właściwości samoprzylepne tylko tymczasowo – na przykład przed pełnym utwardzeniem, po którym przechodzi w stan bardziej stabilnej, trwałej spoiny o ograniczonej lepkości lub całkowitym jej braku.

Krótko mówiąc, o charakterze klejów samoprzylepnych decyduje nie tyle ich konkretny skład chemiczny, co sposób działania w praktyce: szybkie wiązanie pod wpływem lekkiego nacisku w warunkach otoczenia oraz równowaga między łatwością przywierania a możliwością kontrolowanego usunięcia.

02. Rodzaje klejów samoprzylepnych (PSA)

Kleje samoprzylepne (PSA) mogą być wytwarzane na bazie różnych układów chemicznych, w zależności od wymagań użytkowych i docelowego zastosowania:

• Kleje PSA na bazie rozpuszczalników: Tradycyjnie szeroko stosowane; układy te zapewniają silną przyczepność i dużą trwałość, jednak wymagają użycia rozpuszczalników organicznych, co może budzić obawy związane z ochroną środowiska i bezpieczeństwem.
• Kleje PSA na bazie wody (emulsje wodne, często akrylowe): Obecnie bardzo popularne, zwłaszcza w produkcji taśm i etykiet, ponieważ ograniczają emisję lotnych związków organicznych (LZO) i są na ogół bardziej przyjazne dla środowiska.
• Kleje PSA typu hot-melt (topliwe): Nie zawierają wody ani rozpuszczalników. Są nakładane w stanie stopionym i twardnieją po ostygnięciu, co czyni je bardzo wydajnymi w szybkich procesach przemysłowych.
• Kleje PSA na bazie silikonu: Stosowane w bardziej specjalistycznych dziedzinach, takich jak elektronika, wyroby medyczne czy środowiska o wysokiej temperaturze, w których konwencjonalne układy mogą nie sprawdzać się wystarczająco dobrze.

03. PSA na bazie wody

— Czym one są?

W układzie roztworów wodnych woda działa jak prawdziwy rozpuszczalnik. Składniki kleju ulegają całkowitemu rozpuszczeniu na poziomie molekularnym, tworząc jednorodną ciecz. Typowymi przykładami są alkohol poliwinylowy (PVA) lub metyloceluloza, a także systemy naturalne, takie jak kleje na bazie skrobi lub guma arabska (na przykład klej stosowany do znaczków pocztowych). Po wyschnięciu materiały te często pozostają ponownie dyspergowalne w wodzie lub alkoholu, co oznacza, że mogą częściowo lub całkowicie rozpuścić się ponownie po ponownym wystawieniu na działanie rozpuszczalników.

Natomiast systemy na bazie emulsji mają bardzo różną budowę. W tym przypadku woda nie rozpuszcza żywicy, lecz pełni rolę ośrodka dyspersyjnego. Klej składa się z drobnych cząstek polimeru zawieszonych w wodzie, stabilizowanych środkami powierzchniowo czynnymi lub emulgatorami. Kluczową kwestią jest to, że sam polimer nie jest rozpuszczalny w wodzie; w przeciwnym razie rozpuściłby się, zamiast utworzyć stabilną dyspersję.

W miarę odparowywania wody rozproszone cząstki zbliżają się do siebie, ulegają deformacji i ostatecznie łączą się, tworząc ciągłą powłokę polimerową. Po utworzeniu powłoka ta jest zazwyczaj nierozpuszczalna w wodzie, co zapewnia klejom emulsyjnym znacznie lepszą odporność na wodę w porównaniu z systemami opartymi na roztworach. Mimo że gotowa powłoka jest nierozpuszczalna w wodzie, może ona nadal wykazywać wrażliwość na wilgoć, ponieważ woda może oddziaływać ze strukturą polimeru lub plastyfikatorami, wpływając na właściwości mechaniczne, takie jak lepkość własna (tack), elastyczność czy kohezja.

W przypadku przemysłowych klejów samoprzylepnych (PSA) systemy emulsyjne stanowią zdecydowanie najczęściej stosowaną technologię opartą na wodzie, zwłaszcza w produkcji taśm, etykiet oraz w ogólnych zastosowaniach związanych z klejeniem. Oferują one korzystny kompromis między właściwościami użytkowymi, kosztem a zaletami środowiskowymi (niska emisja LZO), co wyjaśnia, dlaczego wiele nowoczesnych produktów typu PSA opiera się właśnie na tej technologii.

— Ich zalety

Wodne kleje samoprzylepne (PSA) oferują szereg zalet w porównaniu z innymi rodzajami produktów tego typu.

W przeciwieństwie do systemów rozpuszczalnikowych, wodne kleje PSA wykorzystują wodę jako ośrodek dyspersyjny, co znacząco ogranicza emisję lotnych związków organicznych (LZO). Przekłada się to na niższą emisję zanieczyszczeń podczas produkcji i aplikacji, ułatwia obsługę klejów oraz pomaga producentom w spełnianiu coraz bardziej rygorystycznych wymogów ochrony środowiska.

Wodne kleje PSA przynoszą również korzyści praktyczne w procesie wytwarzania. Ich niepalność poprawia bezpieczeństwo w miejscu pracy oraz upraszcza magazynowanie i transport w porównaniu z odpowiednikami rozpuszczalnikowymi. Ponadto technologia ta jest doskonale przystosowana do szybkich procesów nanoszenia powłok, stanowiąc opłacalne rozwiązanie w produkcji przemysłowej na dużą skalę.

Pod względem właściwości użytkowych, wodne kleje PSA zapewniają doskonałą równowagę między przyczepnością początkową, siłą adhezji przy odrywaniu a spójnością wewnętrzną (kohezją). Skład polimerowy można precyzyjnie dostosować do uzyskania pożądanego poziomu przyczepności, niezależnie od tego, czy dane zastosowanie wymaga trwałego połączenia, możliwości usunięcia kleju, czy też opcji jego ponownego pozycjonowania. Ta wszechstronność sprawia, że ​​znajdują one zastosowanie w szerokiej gamie produktów, w tym w etykietach, taśmach, foliach ochronnych i materiałach graficznych.