КЛЕЕВАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 1996 года по МПК C09J133/08 

Изобретение относится к клеевым композициям на основе акриловых сополимеров, используемым для приклеивания поливинилхлоридных облицовочных материалов к различным поверхностям, в частности поливинилхлоридной пленки (ПВХ-пленки) к деревянной поверхности для облицовывания корпусов теле- и радиоаппаратуры.

Клеевые композиции, применяемые в конвейерном производстве, должны обеспечивать быстрое и надежное склеивание: время схватывания не должно превышать 10 мин; время набора полной прочности 24 ч; прочность при отслаивании через 24 ч должна быть не менее 1,5 кгс/см.

В настоящее время остается актуальной проблема транспортировки клеевых композиций и готовых изделий в зимнее время при температурах до -40^oC, что ограничивает их широкое применение.

В связи с этим высокая морозостойкость является одним из основных требований, предъявляемых к клеевым композициям: композиция не должна коагулировать и терять свои клеящие свойства при -40^oС; потеря прочности при отслаивании не должна превышать 20% после проведения 5 циклов замораживания оттаивания клеевого соединения (1 цикл: -40^oC 2 ч, комнатная температура 3 ч).

Кроме того, клеевая композиция должна обеспечивать надежность склейки при попадании изделий в условия повышенной влажности: потеря прочности при отслаивании не должна превышать 20% после выдержки клеевого соединения в камере с влажностью 98% в течение 48 ч.

Известна клеевая композиция (1) для приклеивания ПВХ-пленки к древесным материалам, содержащая (в расчете на сухое вещество), мас.

Латекс сополимера бутадиена с нитрилом акриловой кислоты и метакриловой кислотой 24,88 26,00
Поверхностно-активное вещество (ПАВ) 0,19 1,00
Дисперсия сополимера винилацетата с дибутилмалеинатом 3,41 9,00
Наполнитель 5 14
Сополимер, бутилакрилата с аммонийной солью метакриловой кислоты 0,7 - 1,1
Вода Остальное
В качестве ПАВ используют ОП-10. В качестве наполнителя каолин.

При склеивании ПВХ-пленки марки ПДО-250-150 ДГТ (для облицовывания корпусов теле- и радиоприемников) с древесиной березы через 24 ч достигается достаточно высокая прочность при отслаивании 2,3 2,51 кН/м, что удовлетворяет вышеуказанным требованиям. Однако композиция не морозостойкая при -40^oC. Так, после замораживания при -40^oC композиция коагулирует. При перемешивании однородность композиции не восстанавливается и такую композицию невозможно нанести на поверхность ПВХ-пленки.

Известна клеевая композиция (2) для приклеивания поливинилхлоридных облицовочных материалов типа пеноплен, полиплен, винистен к асбестоцементным, бетонным и деревянным основаниям, содержащая, мас.

50% -ная Водная дисперсия сополимера бутилакрилата, винилацетата и метакриловой кислоты при массовом соотношении мономеров 48 50 2 40 60
Загуститель 0,5 3,0
Минеральный наполнитель 20 30
Натриевое жидкое стекло 2,0 4,0
Смесь дихлоргидринного производного полиэтиленгликоля м.м. 600 и продукта конденсации дихлоргидринного производного полиэтиленгликоля м.м. 600 с диэтилентриамином 0,5 3,0
Вода до 100
В качестве загустителя используют 5%-ный водный раствор полиакриламида гранулированного или в виде 8%-ного геля. В качестве минерального наполнителя мел, каолин, бентонит.

Описанная композиция имеет высокую морозостойкость при -20^oC. После 30 циклов замораживания при -20^oC (1 цикл: -20^oC 5 ч, +20^oC 19 ч) она не коагулирует и сохраняет свои высокие клеящие способности. Однако композиция имеет длительное время высыхания клеевого шва толщиной 1 мм (19 - 20 ч) и набора полной прочности (72 ч), что делает невозможным ее использование в условиях конвейерного производства.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой клеевой композиции является клеевая композиция (3), содержащая, мас.

50%-ная Водная дисперсия сополимера бутилакрилата, винилацетата и метакриловой кислоты при соотношении мономеров соответственно 84 15 1 50 60
10%-ный Водный раствор щелочи 2,7 3,3
70%-ный Раствор канифоли в толуоле или ксилоле 5 6
Загуститель 6 9
Наполнитель 22 36
В качестве загустителя используют казеинат аммония или карбоксилметилцеллюлозу, а в качестве наполнителя мел или каолин.

При приготовлении композиции водную дисперсию указанного сополимера (БА-ВА-МАК) сначала нейтрализуют 10%-ным водным раствором щелочи, затем вводят загуститель, раствор канифоли, а затем наполнитель.

Клеевая композиция предназначена для крепления отделочных материалов на основе поливинилхлорида к бетонной и другим подложкам. В описании отсутствуют количественные показатели, характеризующие применение композиции для данных целей.

Нами была воспроизведена композиция по примеру 1 (смотри таблицу, пример по прототипу) и использована для приклеивания ПВХ пленки к древесине березы. Получены следующие количественные характеристики композиции:
время схватывания 10 мин;
время набора полной прочности 24 часа;
прочность при отслаивании через 24 часа 0,7 кгс/см;
потеря прочности при отслаивании после проведения 5 циклов замораживания при минус 40^oC 83%
потеря прочности при отслаивании после выдержки склеенных образцов в камере с влажностью 98% в течение 48 ч 57% После 5 циклов замораживания при -40^oC композиция коагулирует и не восстанавливает однородность при перемешивании.

Недостатком композиции являются низкие адгезионная прочность, морозостойкость и влагостойкость композиции.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение адгезионной прочности, морозостойкости и влагостойкости клеевой композиции.

Это достигается тем, что клеевая композиция, содержащая водную дисперсию акрилового сополимера, раствор канифоли в органическом растворителе, водный раствор щелочи и наполнитель, в отличие от известной, содержит в качестве акрилового сополимера сополимер бутилакрилата, метилметакрилата и метакриловой кислоты при массовом соотношении сомономеров 60 75 15 35 3 10 и дополнительно пластификатор при следующем соотношении компонентов, мас.ч.

45 55%-ная водная дисперсия акрилового сополимера 100
60 70%-ный раствор канифоли в органическом растворителе 2,0 5,5
20 25%-ный водный раствор щелочи 0,3 0,6
наполнитель 12 20
пластификатор алкиловый С₄, С₈ эфир фталевой кислоты 5 10
Композиция содержит загуститель 10%-ный водный раствор редкосшитого сополимера бутилакрилата, метакриловой кислоты, аммонийной соли метакриловой кислоты и диметакрилата этиленгликоля при массовом соотношении сомономеров 20 40 20 30 30 56 0,5 1 в количестве 7 15 мас.ч. на 1000 мас.ч. водной дисперсии акрилового сомономера.

Повышение влагостойкости клеевого шва является неочевидным эффектом, так как используемый акриловый сополимер в своем составе содержит 3 10 мас. звеньев метакриловой кислоты, что повышает набухаемость сополимера в воде. Композиция может содержать 7 15 мас.ч. водорастворимого сополимера, который также способствует набуханию клеевого шва в воде. Пластификатор не использовался с целью повышения водостойкости. Поэтому от введения в клеевую композицию этих компонентов нельзя было ожидать повышения влагостойкости клеевого шва.

Отсутствие коагуляции водно-дисперсионной клеевой композиции после циклов замораживания-оттаивания является также неочевидным, так как используемый акриловый сополимер является водонерастворимым, а известно, что для получения водных растворов, устойчивых к низким температурам, надо использовать водорастворимые сополимеры. Введение в композицию водорастворимого загустителя не оказывает влияния на устойчивость водной дисперсии. Так, композиция, приготовленная без загустителя, устойчива к низким температурам. Пластификатор не использовался с целью повышения устойчивости водной дисперсии к замораживанию. При его введении в композицию можно было ожидать повышения морозостойкости клеевого шва, а не устойчивости дисперсии, так как известно, что пластификатор снижает температуру стеклования полимерных композиций. (А.А. Тагер "Физико-химия полимеров", М. "Химия", 1978, с. 451).

45 55%-ную Водную дисперсию акрилового сополимера (сополимер БА-ММА-МАК) получают эмульсионной полимеризацией бутилакрилата, метилметакрилата и метакриловой кислоты в водной среде в присутствии водорастворимого инициатора полимеризации и ионогенного эмульгатора.

10% -ный Водный раствор загустителя (сополимер БА-МАК-соль МАК-ДМЭГ) выпускается по ТУ 6-01-2-716-86.

В качестве наполнителя используют каолин и мел, в качестве пластификатора дибутилфталат (ДБФ) и диоктилфталат (ДОФ).

В композицию можно ввести антисептик.

Клеевую композицию готовят следующим образом. Водную дисперсию акрилового сополимера сначала нейтрализуют водным раствором щелочи, затем в нее последовательно вводят водный раствор загустителя (при необходимости), пластификатор, раствор канифоли, в органическом растворителе, наполнитель. Перемешивание продолжают до получения гомогенной массы. Составы клеевых композиций по примерам 1 5, приготовленных по изложенному способу приведены в таблице.

Клеевую композицию наносят на ПВХ-пленку марки ПДО-250 ч 150-ДГТ для облицовывания корпусов теле- и радиоприемников по ТУ-49-1023832-3-90. Толщина пленки 0,4 мм. После минутной выдержки на воздухе пленку с нанесенным клеем прикатывают к древесной основе (древесина березы).

Режимы склеивания ПВХ-пленки с древесной подложкой приведены ниже:
Расход клея, г/м² 100 110
Нанесение клея Одностороннее
Время открытой выдержки, мин 1
Удельное давление прессования, МПа 0,15
Время прессования, мин 15 20
Температура прессования, ^oC 20
Прочностные свойства клеевого соединения определяют измерением прочности при отслаивании под углом 180^o. Скорость движения подвижного зажима разрывной машины 100 ± 10 мм/мин.

У склеенных образцов после прессования определяют следующие показатели:
время схватывания время, через которое пленку нельзя сдвинуть руками с деревянной поверхности;
время набора полной прочности;
прочность при отслаивании через 24 ч после прессования;
прочность при отслаивании после проведения 5 циклов замораживания (1 цикл: -40^oC 2 ч, комнатная температура 3 ч);
прочность при отслаивании после выдержки склеенных образцов в камере с влажностью 98% в течение 48 ч.

Кроме того, у клеевых композиций по примерам 1 3 определяют наличие коагуляции после 5 циклов замораживания -40^oC.

Для сравнения аналогичные испытания проводились для композиции по прототипу.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Из таблицы видно, что предлагаемое изобретение решает поставленную техническую задачу: повышение адгезионной прочности, морозостойкости и влагостойкости клеевой композиции.

Предлагаемая клеевая композиция удовлетворяет требованиям конвейерного производства: время схватывания 6 10 мин; время набора полной прочности 12 ч; прочность при отслаивании через 24 ч 1,4 2,6 кгс/см.

Композиция обеспечивает высокую морозостойкость клеевого шва. Так, потеря прочности при отслаивании после проведения 5 циклов замораживания оттаивания составляет 3 5% Композиция не коагулирует после замораживания при -40^oC. Поэтому становится возможной транспортировка клеевой композиции и готовых изделий в зимнее время.

Изобретение относится к клеевым композициям на основе акриловых сополимеров, используемым для приклеивания поливинилхлоридных облицовочных материалов к различным поверхностям, в частности поливинилхлоридной пленки к деревянной поверхности для облицовывания корпусов теле- и радиоаппаратуры. Клеевая композиция содержит, мас.ч.: 45-55%-ная водная дисперсия акрилового сополимера 100; 60-70%-ный раствор канифоли в органическом растворителе 2,0 - 5,5; 20-25%-ный водный раствор щелочи 0,3 - 0,6; наполнитель 12 - 20; пластификатор - алкиловый С₄, С₈ эфир фталевой кислоты 5 - 10. Композиция может содержать 7 - 15 мас.ч. загустителя в виде 10% водного раствора. Изобретением решается задача повышения адгезионной прочности, морозостойкости и влагостойкости клеевой композиции. Это достигается тем, что клеевая композиция содержит в качестве акрилового сополимера сополимер бутилакрилата, метилметакрилата и метакриловой кислоты при массовом соотношении сомономеров 60 - 75 : 15 - 35 : 3 - 10, в качестве загустителя - редкосшитый сополимер бутилакрилата, метакриловой кислоты, аммонийной соли метакриловой кислоты и диметакрилата этиленгликоля при массовом соотношении сомономеров 20 - 40 : 20 - 30 : 30 - 56 : 0,5 - 1 и дополнительно пластификатор. Клеевая композиция имеет следующие характеристики: время схватывания 6 - 10 мин, время набора полной прочности 12 ч, прочность при отслаивании через 24 ч 1,4 - 2,6 кгс/см, потеря прочности при отслаивании после проведения 5 циклов замораживания - оттаивания клеевого соединения (1 цикл: -40^oC 2 ч, комнатная температура 3 ч) составляет 3 - 5%, потеря прочности при отслаивании после выдержки клеевого соединения в камере с влажностью 98% в течение 48 ч составляет 5 - 10%. Композиция не коагулирует после замораживания при -40^oC. 1 табл.

Клеевая композиция, содержащая водную дисперсию акрилового сополимера, раствор канифоли в органическом растворителе, водный раствор щелочи, наполнитель и загуститель, отличающаяся тем, что она содержит в качестве водной дисперсии акрилового сополимера водную дисперсию сополимера бутилакрилата, метилметакрилата и метакриловой кислоты при массовом соотношении мономеров 60 75 15 35 3 10, в качестве загустителя 10%-ный водный раствор редкосшитого сополимера бутилакрилата, метакриловой кислоты, аммонийной соли метакриловой кислоты и диметакрилата этиленгликоля при массовом соотношении сономомеров 20 40 20 30 30 56 0,5 1,0 и дополнительно алкиловый С₄, С₈-эфир фталевой кислоты при следующем соотношении компонентов, мас.ч.

45 55% Водная дисперсия акрилового сополимера 100
10%-ный Водный раствор редкосшитого сополимера бутилакрилата, метакриловой кислоты, аммонийной соли метакриловой кислоты и диметакрилата этиленгликоля 5 15
60 70%-ный Раствор канифоли в органическом растворителе 2,0 5,5
20 25%-ный Водный раствор щелочи 0,3 0,6
Наполнитель 12 20
Алкиловый С₄, С₈-эфир фталевой кислоты 5 10