КЛЕЕВАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 2000 года по МПК C09J129/04 

Изобретение относится к водоразбавляемым клеевым композициям, предназначенным для склеивания различных материалов: дерева, стекла, бумаги, линолеума на основе, керамической плитки, может быть использовано в строительстве, деревообрабатывающей промышленности и других отраслях.

Известен клей, включающий вяжущее, загуститель, диспергатор, пластификатор, ингибитор атмосферной коррозии и воду при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Бутадиенстирольный латекс - 30,5 - 86,7
Мочевиноформальдегидная смола - 10,5 - 59,8
Этиленгликоль - 1,0 - 5,0
Вода - 1,5 - 5,0
Мочевина - 0,5 - 3,1
Na-Карбоксиметилцеллюлоза - 0,4 - 2,0
15%-ный раствор смеси алкилмоносульфонатов - 0,1 - 1,5
(А. с. СССР N 952935, МКИ C 09 J 3/12, C 08 L 9/08, опуб. 23.08.32, БИ N31).

Недостатками клея являются невысокие прочностные и клеящие свойства, узкая сфера применения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является клей для обоев, включающий вяжущее, загуститель - натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы, антисептик, ингибитор атмосферной коррозии, наполнитель, пластификатор, эмульгатор, модификатор и воду (А.с. СССР N 1523563, МКИ С 09 J 3/12, опуб. 23.11.89. БИ N 43 - прототип), при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Бутадиенстирольный латекс (по сухому остатку) - 4,0 - 18,0
Карбамидоформальдегидная смола (по сухому остатку) - 3,0 - 15,0
Натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы - 0,1 - 0,72
Наполнитель (каолин) - 0,5 - 2,50
Моноэтаноламиды синтетических жирных кислот фракции С10-С16 - 0,01 - 0,10
Вода - Остальное
Недостатки прототипа: невысокие прочностные и клеящие свойства, узкая сфера применения.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования клеевой композиции путем введения в качестве вяжущего продукт щелочного омыления поливинилацетата с содержанием ацетатных групп 12-14%, антисептика - концентрат карбамидоформальдегидный, ингибитора атмосферной коррозии - полимер карбамидоформальдегидный, пластификатора - циклический димер α-метилстирола, эмульгатора и модификатора - кубовый остаток дистилляции отработанного водного раствора моноэтаноламина - отход производства аммиака, что обеспечивает улучшение прочностных и клеящих свойств, расширение сферы применения композиции.

Поставленная задача решается введением в клеевую композицию, содержащую вяжущее, загуститель - натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы, антисептик, ингибитор атмосферной коррозии, наполнитель, пластификатор, эмульгатор и воду, по предлагаемой композиции, в качестве вяжущего - продукт щелочного омыления поливинилацетата с содержанием ацетатных групп 12-14%, антисептика - концентрат карбамидоформальдегидный, ингибитора атмосферной коррозии - полимер карбамидоформальдегидный, пластификатора - циклический димер α-метилстирола, эмульгатора и модификатора - кубовый остаток дистилляции отработанного водного раствора моноэтаноламина - отход производства аммиака, включающего, мас.%: моноэтаноламин 20-30; карбонат калия 10-20; смола аминного типа 30-40; вода - остальное, при следующем соотношении компонентов клеевой композиции, мас.%:
Продукт щелочного омыления поливинилацетата с содержанием ацетатных групп 12 - 14% - 4,3 - 5,5
Загуститель - натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы - 0,8 - 1,5
Концентрат карбамидоформальдегидный - 0,04 - 0,10
Полимер карбамидоформальдегидный - 2,5 - 3,7
Наполнитель - 39 - 48
Циклический димер альфа-метилстирола - 0,8 - 1,3
Кубовый остаток дистилляции отработанного водного раствора моноэтаноламина - отход производства аммиака - 1,45 - 2,82
Вода - Остальное
Совокупность ингредиентов предлагаемой композиции обеспечивает синергетический эффект клеевой композиции, выразившийся в целенаправленном изменении свойств и показателей прочности, пластичности, вязкости, жизнеспособности, вспениваемости. Достигается высокая диспергируемость композиции, обеспечивающая седиментационную устойчивость, которая гарантирует однородность, морозостойкость, низкую токсичность при длительном хранении.

Введение в состав продукта щелочного омыления поливинилацетата, содержащем ацетатных групп 12-14%, улучшает показатели вязкости, повышает клеящую способность.

Применение КФК придает композиции антисептические свойства, позволяет задержать развитие микрофлоры и продлить срок хранения композиции.

Включение в состав композиции циклического димера α-метилстирола повышает пластичность и эластичность шва, улучшает вяжущую способность и морозостойкость клея.

Введение в состав карбамидоформальдегидного полимера как ингибитора коррозии позволяет замедлить химические реакции окисления, ухудшающие качество композиции при хранении.

Использование в композиции кубового остатка дистилляции отработанного водного раствора моноэтаноламина - отход производства аммиака, - повышает качество готового продукта (улучшается диспергируемость, технологичность).

Клеевую композицию готовят следующим образом. В ректор с мешалкой загружают продукт щелочного омыления поливинилацетата с содержанием ацетатных групп 12-14%, при температуре 80-85^oC, растворяют его в воде, перемешивая в течение 1,0-2,0 часов, охлаждают раствор до 50-60^oC, добавляют загуститель и ведут процесс до получения однородного раствора. Раствор охлаждают до 40-45^oC и последовательно вводят воду и целевые добавки.

Компоненты, входящие в предлагаемый состав, имеют следующие характеристики.

Продукт щелочного омыления поливинилацетата с содержанием ацетатных групп 12-14% (ПЩО ПВА) - порошок, крупинки или кусочки белого либо желтоватого цвета, растворимые в воде (ГОСТ 10779-78).

Натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы (НС КМЦ) - продукт взаимодействия щелочной целлюлозы с натриевой солью монохлоруксусной кислоты. Мелкозернистый порошкообразный либо волокнистый материал белого или кремового цвета (ТУ 6-55-40-90).

Карбамидоформальдегидный концентрат (КФК) - продукт взаимодействия карбамида с формальдегидом в щелочной среде, представляет собой смесь метилолмочевин, водорастворимых олигомеров и свободного формальдегида, имеет следующий суммарный состав: массовая доля карбамида 20-24%; массовая доля формальдегида 54-60%; вода - остальное. КФК - хорошо растворимая в воде прозрачная вязкая жидкость с желтой окраской различных тонов и характерным запахом формальдегида (ТУ 113-030489-80).

Наполнитель - например, мел, тальк, каолин.

Мел - микрокристаллический порошок белого цвета природного происхождения, практически нерастворим в воде (ГОСТ 12085-88).

Каолин - продукт, получаемый путем мокрого или сухого обогащения горной породы, состоит из минерала каолинита Al₂O₃•2SiO₂•2H₂O, частицы имеют слоистую структуру, поэтому каолин способен набухать в воде, размер частиц 0,5-10 мкм.

Тальк - природный гидроксиликат Mg₃SiO₄O₁₀(ОН)₂, существует в виде листовых или тонкозернистых агрегатов, реже пластинчатых кристаллов, легко расщепляющихся на чешуйки, нерастворим в воде.

Полимер карбамидоформальдегидный (ПКФ) - продукт взаимодействия карбамида и КФК в сильнокислой среде. Представляет собой белый нерастворимый в воде порошок дисперсностью до 20 мкм (ТУ 3.01 013-93, СТП 51-98).

Димер α-метилстирола (Димер α-МС) - продукт кислотнокатализируемой димеризации альфа-метилстирола. Нерастворимые в воде кристаллы либо частично кристаллизирующаяся жидкость желтого цвета (ТУ 05761614.001-97).

Кубовый остаток дистилляции отработанного водного раствора моноэтаноламина (КОДО МЭА) является отходом производства аммиака и представляет собой вязкую, хорошо растворимую в воде пасту желтого или темно-коричневого цвета, содержит моноэтаноламин и сложную смесь продуктов его осмоления и поликонденсации: массовая доля моноэтаноламина 20-30% массовая доля смолы аминного типа 30-40%, массовая доля K₂CO₃ 10-20%, массовая доля H₂ - остальное.

В таблице 1 представлена сравнительная характеристика физико-химических свойств клеящей композиции в зависимости от ее состава.

В таблице 2 - свойства известной и предлагаемой композиций.

Пример 1. В реактор с мешалкой загружают 4,3 мас.% ПЩО ПВА при температуре 80-85^oC, растворяют его в воде, перемешивая в течение 1,0-2,0 часов, охлаждают раствор до 50-60^oC, добавляют 0,8 мас. % натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы и ведут процесс растворения до получения однородного раствора. Раствор охлаждают до 40-45^oC и последовательно добавляют воду, 0,04 мас. % КФК, 2,5 мас.% полимера карбамидоформальдегидного, 0,8 мас.% циклического димера α-метилстирола, 1,45 мас.% кубового остатка дистилляции отработанного водного раствора моноэтаноламина, 39 мас.% мела. Полученный таким образом клей не вспенивается, обеспечивает высокую прочность клеевого соединения, при производстве не требует отстоя, отсутствуют пятна на лицевой поверхности приклеиваемого материала. Сроки хранения при температуре от 0 до -5^oC - 3 месяца, от 0 до +40^oC - 12 месяцев. Прочность - на нижнем гарантированном уровне.

Пример 2. В реактор с мешалкой загружают 4,8 мас.% ПЩО ПВА при температуре 80-85^oC, растворяют его в воде, перемешивают в течение 1,0-2,0 часов, охлаждают раствор до 50-50^oC, добавляют 1,25 мас.% НС КМЦ и ведут процесс растворения до получения однородного раствора. Затем к смеси последовательно добавляют воду и 0,07 мас.% КФК, 3,1 мас.% ПКФ, 1,05 мас.% димера АМС, 2,13 мас. % КОДО МЭА, 43,5 мас.% мела. Результаты аналогичны примеру 1. Оптимальное соотношение компонентов композиции обеспечивает высокую клеящую способность.

Пример 3. В реактор с мешалкой загружают 5,5 мас.% ПЩО при температуре 80-85^oC, растворяют его в воде, перемешивают в течение 1,0-2,0 часа, охлаждают раствор до 50-60^oC, добавляют 1,5 мас.% НС КМЦ и ведут процесс до получения однородного раствора. Затем к смеси последовательно добавляют воду и 0,1 мас.% КФК, 3,7 мас.% ПКФ, 1,3 мас.% димера АМС, 2,82 мас.% КОДО МЭА, 48 мас. % мела. Результаты аналогичны примеру 1. Прочность - на верхнем гарантированном уровне.

Пример 4 (контрольный). Аналогично примеру 1. Состав клеевой композиции с содержанием компонентов, выходящим за нижний предел предлагаемого соотношения (табл.1). Результат - низкая клеящая способность композиции.

Пример 5 (контрольный). Аналогично примеру 1. Состав клеевой композиции с содержанием компонентов, выходящим за верхний предел предлагаемого соотношения (таблица 1). Результат - непропорциональное увеличение расходных коэффициентов, при несущественном увеличении прочностных свойств.

Пример 6 (контрольный). Аналогично примеру 1. ПЩО ПВА меньше нижнего предела предлагаемого соотношения при среднем количестве других компонентов (таблица 1). Результат - уменьшение количества поликонденсационных сшивок при отверждении клеевой композиции, недостаточная прочность клеевого соединения.

Пример 7 (контрольный). Аналогично примеру 1. ПЩО больше верхнего предела предлагаемого соотношения при средних значениях других компонентов (таблица 1). Результат - непропорциональное увеличение расходных коэффициентов при несущественном увеличении прочностных свойств клеевого соединения.

Пример 8 (контрольный). Аналогично примеру 1. КФК меньше нижнего предела предлагаемого соотношения при средних количествах других компонентов (табл. 1). Результат - при хранении в летнее время наблюдается активное развитие микрофлоры и, как следствие, снижение концентрации ПЩО ПВА и прочности клеевого соединения.

Пример 9. Аналогично примеру 1. КФК больше верхнего предела при средних количествах других компонентов (табл. 1). Результат - непропорциональное увеличение расходных коэффициентов при несущественном увеличении срока хранения клея.

Пример 10. Аналогично примеру 1. КФП меньше нижнего предела при средних количествах других компонентов. Результат - ухудшение физико-механических свойств композиции вследствие протекания окислительных реакций.

Пример 11. Аналогично примеру 1. КФП больше верхнего предела при средних количествах других компонентов (табл. 1). Результат - непропорциональное увеличение расходного коэффициента по КФП при той же ингибирующей способности клеевого соединения.

Пример 12. Аналогично примеру 1. Мел меньше нижнего предела при средних количествах других компонентов (табл. 1). Результат - низкий сухой остаток (41,6%) и недостаточная консистенция композиции.

Пример 13. Аналогично примеру 1. Мел больше верхнего предела при средних количествах других компонентов (табл. 1). Результат - высокий сухой остаток (61,6%) и, как следствие, повышенная консистенция клеевой композиции и ухудшение технологичности при производстве и эксплуатации.

Пример 14. Аналогично примеру 1. Димера меньше нижнего предела при средних количествах других компонентов (табл. 1). Результат - в силу неполной пластификации композиции снижение эластичности и технологичности клеевого соединения.

Пример 15. Аналогично примеру 1. Димера больше верхнего предела при средних значениях других компонентов (табл. 1). Результат - увеличение доли димера сверх установленной удлиняет сроки приклеивания.

Пример 16. Аналогично примеру 1. КОДО МЭА меньше нижнего предела при средних количествах других компонентов (табл.1). Результат - ухудшаются процесс диспергирования композиции и ее седиментационная устойчивость, что приводит к расслоению с индивидуализацией фаз.

Пример 17. Аналогично примеру 1. КОДО МЭА больше верхнего предела предлагаемого соотношения при средних количествах других компонентов. Результат - наблюдается излишнее защелачивание среды, что приводит к уменьшению срока хранения готовой продукции.

Примеры 4-8 (контрольные) и 9-17 показывают, что за пределами предлагаемых соотношений достигнутый эффект утрачивается.

Приведенные данные (табл. 1) показывают, что предлагаемая клеевая композиция (примеры 1-3) обеспечивает по сравнению с прототипом (табл. 2) улучшенные эксплуатационные свойства, готовится на легко доступном недорогом сырье, имеет улучшенные прочностные и клеящие свойства, широкую сферу применения.

Изобретение относится к водоразбавляемым клеевым композициям, предназначенным для склеивания дерева, стекла, бумаги, линолеума на основе керамической плитки, может быть использовано в строительстве, деревообрабатывающей промышленности и других отраслях. Композиция в качестве вяжущего содержит продукты щелочного омыления поливинилацетата с содержанием ацетатных групп 12-14%, антисептика - карбамидоформальдегидный концентрат, ингибитора атмосферной коррозии -карбамидоформальдегидный полимер, пластификатора - циклический димер α-метилстирола, эмульгатора и модификатора - кубовый остаток дистилляции отработанного водного раствора моноэтаноламина - отход производства аммиака, включающий, мас. %: моноэтаноламина 20-30; карбоната калия 10-20; смолы аминного типа 30-40; воды 10-40; загустителя - натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы, а также наполнитель и воду. Технический результат - усовершенствование композиции, расширение сферы применения, улучшение прочностных, клеящих и эксплуатационных свойств. Прочность клеевого шва на сдвиг 4,5-6,5 кгс/см², плотность готового продукта 1,2-1,4 г/см³. 2 табл.

Клеевая композиция, включающая вяжущее, загуститель - натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы, антисептик, ингибитор атмосферной коррозии, наполнитель, пластификатор, эмульгатор и воду, отличающаяся тем, что в качестве вяжущего используют продукт щелочного омыления поливинилацетата с содержанием ацетатных групп 12 - 14%, антисептика - концентрат карбамидоформальдегидный, ингибитора атмосферной коррозии - полимер карбамидоформальдегидный, пластификатора - циклический димер альфа-метилстирола, эмульгатора и модификатора - кубовый остаток дистилляции отработанного водного раствора моноэтаноламина - отход производства аммиака, включающий, мас.%: моноэтаноламин 20 - 30, карбонат калия 10 - 20, смола аминного типа 30 - 40, вода - остальное, при следующем соотношении компонентов клеевой композиции, мас.%:
Продукт щелочного омыления поливинилацетата с содержанием ацетатных групп 12 - 14% - 4,3 - 5,5
Загуститель - натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы - 0,8 - 1,5
Концентрат карбамидоформальдегидный - 0,04 - 0,10
Полимер карбамидоформальдегидный - 2,5 - 3,7
Наполнитель - 39 - 48
Циклический димер альфа-метилстирола - 0,8 - 1,3
Кубовый остаток дистилляции отработанного водного раствора моноэтаноламина - отход производства аммиака - 1,45 - 2,82
Вода - Остальное