Настоящее изобретение относится к идентификационному документу, включающему слои А), В) и С), причем слой А) является термопластом, слой В) выполнен из стабильного при хранении клея с латентной реакционной способностью и слой С) является термопластом.
При изготовлении идентификационных документов на основе поликарбоната возникает проблема, связанная с разрушением сложных (электронных) элементов и дифракционных структур (в частности, голограмм) в процессе ламинации, если они не снабжены эластичной упаковкой. Подобной проблемы до последнего времени удается избежать благодаря созданию непосредственно вокруг подлежащего ламинации элемента заполненных полостей или благодаря использованию термоэластичных/термопластичных буферных слоев, состоящих, например, из термопластичного полиуретана. Подобная «мягкая» прослойка предназначена для уменьшения механических напряжений в процессе ламинации. Материал подобной прослойки по химической природе отличается от материала, из которого состоит идентификационный документ, то есть в принципе она является чужеродным телом, что является слабым местом идентификационных документов с высокой степенью защиты от подделки.
При внедрении в идентификационные документы на основе поликарбоната электронных элементов, прежде всего интегральных микросхем (чипов), в случае слишком тонких полупроводниковых структур возникает проблема преждевременного разрушения элемента в процессе ламинации. В случае известного изготовления смарт-карт из поликарбоната, осуществляемого путем ламинации отдельных пленочных слоев, дело доходит до того, что поликарбонатная пленка оказывается непосредственно над чипом. В соответствии с промышленной технологией предварительно подготовленные компоненты подобных карт спрессовывают в соответствующий «квазимонолитный» блок при одновременном воздействии температуры и давления. Поскольку поликарбонат вследствие характерного для него коэффициента теплопередачи сразу не размягчается, непосредственно на чип действует повышенное давление, которое в большинстве случаев обусловливает его механическое разрушение.
В случае снабжения электронных элементов самоклеящейся пленкой их вполне можно скрепить с картой. Однако соответствующие адгезионные слои, как правило, являются слабым местом структуры подобной карты: водяной пар и воздух легче диффундируют внутрь нее через кромки, что может приводить к последующему расслаиванию карты. Расслаивание карты, а, следовательно, ее непригодность для дальнейшего использования могут быть обусловлены также другими воздействиями внешней среды, прежде всего переменной температурой.
Клеи с латентой реакционной способностью известны, например, из европейской заявки на патент ЕР-А-0922720. Подобные клеи в принципе содержат две твердые фазы, являясь, например, смесью двух кристаллических веществ, которые при комнатной температуре или нормальных внешних условиях не взаимодействуют друг с другом. Подобные вещества вступают в химическое взаимодействие друг с другом лишь при активировании, осуществляемом, например, путем нагревания.
В соответствии с немецкими патентами DE 3112054, DE 3228723 и DE 3228724 осуществляют поверхностное деактивирование порошкообразных тонкодисперсных твердых полиизоцианатов с диаметром частиц до 150 мкм. Поверхностное покрытие обеспечивает постоянство содержания изоцианатных групп и реакционной способности указанных полиизоцианатов, причем стабильная однокомпонентная система образуется также в воде или содержащих воду растворителях.
В соответствии с немецкими патентами DE 3228724 и DE 3230757 поверхностно деактивированные порошкообразные диизоцианаты комбинируют с полиолами и водными дисперсиями содержащих функциональные группы полимеров, получая стабильную при хранении реакционноспособную пасту. При нагревании подобной содержащей воду пасты до 140°С, то есть до температуры, превышающей температуру вступления полиизоцианата в реакцию, происходит сопровождаемое сшиванием взаимодействие обоих компонентов с формированием слегка вспененного эластичного покрытия.
Способ получения стабильных дисперсий тонкодисперсных изоцианатов с деактивированной поверхностью описан в немецком патенте DE 3517333. Получаемые стабильные дисперсии пригодны для использования в качестве сшивающих агентов.
О применении водных дисперсий поверхностно деактивированных тонкодисперсных твердых полиизоцианатов в качестве сшивающих агентов в пигментных пастах и красильных растворах для печати на текстиле сообщается в немецком патенте DE 3529530. По завершении процесса нанесения пигментных паст и красильных растворов их фиксируют на ткани посредством горячего воздуха или водяного пара.
Недостатком приведенных в цитированных публикациях систем является отсутствие возможности раздельной реализации рабочих операций их нанесения и отверждения, соответственно сшивания, что по экономическим и логистическим причинам, очевидно, желательно для множества сфер применения подобных систем.
Раздельное осуществление указанных операций, например, позволяло бы наносить на субстрат слой или порошок стабильного при хранении клея с латентной реакционной способностью в месте, где имеется пригодное для этого оборудование, хранить полученный полуфабрикат в течение заданного промежутка времени, а затем транспортировать его к месту переработки в другие промежуточные продукты или конечный продукт.
Стабильные при хранении массы или слои с латентной реакционной способностью описаны в международной заявке WO 93/25599. Подобные массы или слои состоят из реакционноспособных по отношению к изоцианатам полимеров с температурой плавления выше 40°С и поверхностно деактивированных полиизоцианатов. С целью изготовления смеси указанных компонентов их плавят при температурах, которые значительно превышают температуру размягчения полимера. Подобная технология помимо высоких расходов на энергию отличается значительными затратами на оборудование для изготовления и нанесения указанных масс. Кроме того, для обеспечения стабильности и возможности переработки в подобной системе можно использовать лишь поверхностно деактивированные полиизоцианаты, температура сшивания которых превышает 80°С. Наряду с этим объектом цитируемой заявки является целенаправленное и контролируемое негомогенное смешивание компонентов. Однако оно требует осуществления соответствующей дорогостоящей рабочей операции.
Исходя из вышеизложенного в основу настоящего изобретения была положена задача предложить новые идентификационные документы с улучшенной защитой от подделки, а также способ их изготовления. При этом в первую очередь следовало уменьшить склонность идентификационных документов к расслаиванию.
Согласно изобретению указанная задача решается благодаря идентификационному документу, включающему слои А), В) и С), причем слой А) является термопластом, слой В) выполнен из стабильного при хранении клея с латентной реакционной способностью и слой С) является термопластом.
В соответствии с настоящим изобретением под идентификационным документом подразумевают обладающий плоской формой многослойный документ, снабженный защитными знаками, такими как чипы, фотографии, биометрические данные и тому подобное. Подобные защитные знаки должны быть визуально различимы или, по меньшей мере, считываемы с внешней стороны идентификационного документа. Идентификационный документ обычно обладает размером, промежуточным между размерами банковской карточки и заграничного паспорта. Идентификационный документ может являться также частью состоящего из нескольких частей документа, например, он может быть состоящим из полимерного материала идентификационным документом в составе загранпаспорта, включающего также бумажные или картонные части.
Настоящее изобретение в другом варианте его осуществления относится к идентификационному документу, отличающемуся тем, что клей включает водную дисперсию, содержащую диизоцианат или полиизоцианат с температурой плавления, соответственно размягчения, выше 30°С, и реакционноспособный по отношению к изоцианатам полимер.
Настоящее изобретение в другом варианте его осуществления относится к идентификационному документу, отличающемуся тем, что клей включает водную дисперсию, вязкость которой составляет, по меньшей мере, 2000 мПас.
Настоящее изобретение в другом варианте его осуществления относится к идентификационному документу, отличающемуся тем, что реакционноспособный по отношению к изоцианатам полимер является полиуретаном, состоящим из кристаллизующихся полимерных цепей, которые согласно результатам исследования термомеханическим методом при температурах ниже +110°С, предпочтительно ниже +90°С, частично или полностью декристаллизованы. Термомеханический метод используют для контроля кристалличности, как указано в ISO 11359, часть 3, «Определение температуры пенентрации».
Настоящее изобретение в другом варианте его осуществления относится к идентификационному документу, отличающемуся тем, что диизоцианат или полиизоцианат выбран из группы, включающей продукт димеризации, продукт тримеризации и карбамидные производные толуилендиизоцианата, соответственно изофорондиизоцианата.
Настоящее изобретение в другом варианте его осуществления относится к идентификационному документу, отличающемуся тем, что клеевое соединение изготавливают следующим образом: на первый подлежащий склеиванию субстрат наносят дисперсию по пункту 1 формулы изобретения, которую затем сушат, высушенный клеевой слой подвергают декристаллизации путем кратковременного нагревания, длительность которого предпочтительно составляет менее 5 минут, до температуры, превышающей 65°С, предпочтительно находящейся в интервале от 80 до 110°С, и в декристаллизованном состоянии соединяют со вторым подлежащим склеиванию субстратом.
В соответствии с настоящим изобретением под термопластом подразумевают термопластичный полимер, например, такой как поликарбонат, полиметилметакрилат, полистирол или сополимер стирола, например, предпочтительно прозрачный полистирол или сополимер стирола с акрилонитрилом, прозрачные термопластичные полиуретаны, а также полиолефины, например, предпочтительно прозрачные сорта полипропилена или полиолефины на основе циклических олефинов (например, TOPAS® фирмы Topas Advanced Polymers), продукты поликонденсации или сополиконденсации терефталевой кислоты, например, предпочтительно полиэтилентерефталат, сополиэтилентерефталат или модифицированный гликолем полиэтилентерефталат, полиэтиленгликольнафтенат или прозрачные полисульфоны.
Настоящее изобретение в другом варианте его осуществления относится к идентификационному документу, отличающемуся тем, что термопластичный полимер слоя А) и слоя С) независимо друг от друга выбран из группы, включающей поликарбонат, продукты поликонденсации или сополиконденсации терефталевой кислоты, например, предпочтительно полиэтилентерефталат, сополиэтилентерефталат или модифицированный гликолем полиэтилентерефталат.
Таким образом, слоистые материалы, используемые прежде всего для изготовления идентификационных документов с высокой степенью защиты от подделки и включающие, по меньшей мере, один стабильный при хранении слой с латентной реакционной способностью, могут быть изготовлены благодаря использованию преимущественно водной дисперсии, содержащей по меньшей мере один поверхностно деактивированный полиизоцианат и по меньшей мере один реакционноспособный по отношению к изоцианатам, диспергированный или растворенный полимер.
Объектом настоящего изобретения является также способ изготовления слоистых материалов, по меньшей мере, с одним стабильным при хранении и обладающим латентной реакционной способностью слоем, в соответствии с которым:
а.) преимущественно водную дисперсию или раствор, по меньшей мере, одного реакционноспособного по отношению к изоцианатам полимера смешивают
b.) по меньшей мере, с одним преимущественно суспендированным в воде, поверхностно деактивированным, твердым, тонкодисперсным полиизоцианатом,
с) полученную смесь при необходимости наносят на субстрат слоем заданной толщины, и
d.) присутствующую в смеси воду удаляют при температуре ниже температуры вступления изоцианата в реакцию,
в результате чего получают в основном сухие и безводные слои или массы, которые при температурах ниже температуры взаимодействия полиизоцианата с полимером обладают стабильностью при хранении и латентной реакционной способностью.
Неожиданно было обнаружено, что удаление воды и сушку указанной выше смеси можно осуществлять:
i) в температурном интервале от комнатной температуры до температуры размягчения полимера с функциональными группами, или
ii) при температуре, превышающей температуру размягчения полимера с функциональными группами,
при условии, что ни в одном из указанных случаев температура не превышает температуру вступления поверхностно деактивированного полиизоцианата реакции. Независимо от того, в соответствии с каким из пунктов i) или ii) выполняют сушку, поверхностно деактивированные, твердые, тонкодисперсные полиизоцианаты после сушки присутствуют в преимущественно безводном полимере в неизменном и непрореагировавшем состоянии, соответственно в распределенном в безводном слое или порошке и внедренном в них состоянии. Дисперсия, суспензия или раствор полимера и суспендированный поверхностно деактивированный изоцианат переходят в непрерывную фазу несшитого полимера, в котором суспендированы непрореагировавшие, поверхностно деактивированные, тонкодисперсные изоцианаты.
В случае i) образуются безводная сухая пленка или безводный сухой порошок с латентной реакционной способностью, пригодные для хранения при комнатной или несколько более высокой температуре. В подобном случае обеспечивают способность поверхностно деактивированных изоцианатов к взаимодействию с функциональными группами полимера.
В случае ii) после испарения воды образуется расплавленная система. Примером подобной технологии является изготовление ламинированного материала путем склеивания пленок. При этом поверхностно деактивированные изоцианаты также остаются в неизменном состоянии и сохраняют свою реакционную способность. Склеивание в первую очередь происходит благодаря термопластичным свойствам полимера.
В обоих случаях сшивание системы, в результате которого она становится неплавкой и нерастворимой, происходит лишь при температуре, превышающей температуру вступления поверхностно деактивированного изоцианата в реакцию. Сшивание происходит по истечении заданного промежутка времени.
В некоторых случаях для инициирования реакции сшивания оказывается достаточным кратковременное превышение температуры вступления поверхностно деактивированного изоцианата в реакцию. При этом температура вступления деактивированных полиизоцианатов в реакцию или повышения их вязкости должна находиться в интервале от 30 до 180°С, предпочтительно от 40 до 150°С.
Температура повышения вязкости или вступления деактивированных полиизоцианатов в реакцию означает температуру, при которой поверхностно деактивированный слой изоцианата растворяется в полимере или разрушается иным образом. При этом происходит высвобождение полиизоцианата и его растворение в полимере. Окончательное отверждение происходит вследствие диффузии полиизоцианата и его взаимодействия с функциональными группами полимера, сопровождаемого повышением вязкости и сшиванием. В зависимости от типа поверхностно деактивированного полиизоцианата температура повышения вязкости или вступления изоцианата в реакцию находится выше или ниже температуры размягчения полимера.
Стабильность непрореагировавшей системы, а также температура и протекание реакции определяются типом полиизоцианата, типом и количеством поверхностного стабилизатора, параметрами растворимости полимера с функциональными группами, а также катализаторами, пластификаторами и другими вспомогательными материалами. Указанные продукты подробно рассмотрены в цитированных вначале настоящего описания публикациях.
Кроме того, объектом настоящего изобретение являются операции обработки субстрата, реализуемые после нанесения слоя или порошка. Речь идет об окончательной обработке субстрата, например, штампованием, резанием, сгибанием, фальцеванием, ламинированием или другим методами. При этом неожиданным обстоятельством явилась также возможность переработки предлагаемой в изобретении пленки или порошка в пластичном состоянии. По истечении дней или даже месяцев слой или порошок можно нагревать до температур, превышающих температуру размягчения полимера, без взаимодействия функциональных групп последнего с поверхностно деактивированными изоцианатами. Переработку находящегося в пластичном состоянии слоя или порошка можно осуществлять также при многократном нагревании и охлаждении.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения пленки или порошки являются обладающими латентной реакционной способностью и стабильными при хранении клеевыми системами.
Нанесение на электронные элементы подобной самоклеящейся пленки с латентной реакционной способностью вполне позволяет скреплять их с соответствующими идентификационными документами. При этом предлагаемые в изобретении адгезионные слои не являются слабым пунктом структуры последних, поскольку водяной пар и воздух не могут диффундировать через кромки и вызывать расслаивание документов. При этом прикрепленный к документу электронный элемент невозможно отделить от него без разрушения.
Для осуществления предлагаемого в изобретении способа в качестве полиизоцианатов можно использовать любые диизоцианаты, полиизоцианаты или их смеси при условии, что температура их плавления превышает 40°С и что они могут быть известными методами переведены в порошкообразную форму с размером частиц менее 200 мкм. Пригодными являются алифатические, циклоалифатические, гетероциклические или ароматические полиизоцианаты. Примером подобных соединений являются дифенилметан-4,4'-диизоцианат, нафталин-1,5-диизоцианат, 3,3'-диметилбифенил-4,4'-диизоцианат, димерный 1-метил-2,4-фенилендиизоцианат, 3,3'-диизоцианато-4,4'-диметил-N,N'-дифенилмочевина, продукт присоединения двух молей 1-метил-2,4-фенилендиизоцианата к одному молю 1,2-этандиола, 1,4-бутандиола, 1,4-циклогександиметанола или этаноламина, а также изоцианурат изофорондиизоцианата.
Указанные выше продукты присоединения позволяют достичь преимуществ в случае их использования для осуществления предлагаемого в изобретении способа не только в виде водных дисперсий. Продукты присоединения 1-метил-2,4-фенилен-диизоцианата к 1,4-бутандиолу или 1,2-этандиолу обладают также чрезвычайно благоприятными свойствами при их использовании в твердых и жидких системах, содержащих или не содержащих растворитель. Подобные системы прежде всего отличаются низкой температурой отверждения, соответственно сшивания, которой соответствует температурная область ниже 90°С. В связи с этим чрезвычайно предпочтительным является использование подобной смеси на преимущественно водной или полиольной основе для нанесения на чувствительные к температуре субстраты и их склеивания.
Реакция поверхностной стабилизации может быть реализована следующими методами.
Путем диспергирования порошкообразного изоцианата в растворе дезактиватора.
Путем введения расплава низкоплавкого полиизоцианата в раствор дезактиватора в нерастворяющем полиизоцианат жидком диспергаторе.
Путем добавления дезактиватора или его раствора к дисперсии твердых тонкодисперсных изоцианатов.
Концентрация дезактиватора должна составлять от 0,1 до 25% экв., предпочтительно от 0,5 до 8% экв. в пересчете на общее количество изоцианатных групп.
Для реализуемого согласно изобретению использования порошкообразных полиизоцианатов часто бывает необходимо устанавливать размер их частиц в интервале от 0,5 до 20 мкм, для чего полиизоцианаты после синтеза подвергают тонкому диспергированию или измельчению во влажном состоянии. Для этой цели пригодны диссольверы, диспергирующие устройства типа ротор-статор, шаровые мельницы с мешалкой, бисерные мельницы, мельницы для перетирания песком, шаровые мельницы и краскотерки, функционирующие при температурах ниже 40°С. В зависимости от типа полиизоцианата и его использования измельчение деактивированного полиизоцианата выполняют в присутствии дезактиватора, в нереакционноспособном диспергаторе или воде с последующим деактивированием. Измельченный и поверхностно стабилизированный полиизоцианат можно также выделять из полученной в результате измельчения дисперсии и подвергать сушке.
Для регулирования поверхностного деактивирования и реакции сшивания можно также использовать катализаторы. Предпочтительными являются катализаторы, обладающие стойкостью к гидролизу в водном растворе или дисперсии, а, следовательно, способные ускорять также последующую термоактивируемую реакцию. Примерами пригодных катализаторов уретанового синтеза являются органические соединения олова, железа, свинца, кобальта, висмута, сурьмы или цинка, а также их смеси. В связи с повышенной стойкостью к гидролизу предпочтительными катализаторами являются алкилмеркаптидные соединения дибутилолова.
Для специальных целей или в комбинации с катализаторами на основе металлов можно использовать третичные амины, такие как диметилбензиламин или диазабициклоундецен, а также нелетучие катализаторы вспенивания полиуретанов на основе третичных аминов, однако это может приводить к снижению каталитической активности вследствие взаимодействия с содержащимся в воздухе диоксидом углерода.
Концентрация катализаторов находится в интервале от 0,001 до 3%, предпочтительно от 0,01 до 1% в пересчете на реакционноспособную систему.
Водные дисперсии для предлагаемых в изобретении композиций содержат (предпочтительно в виде реакционноспособного по отношению к изоцианатам дисперсного полимера) полиуретановые, соответственно поликарбамидные дисперсии с кристаллическими пластифицирующими сегментами сложного полиэфира. Особенно предпочтительными являются дисперсии реакционноспособных по отношению к изоцианатам полиуретанов с кристаллическими, соответственно частично кристаллическими полимерными цепями, которые, по меньшей мере, частично утрачивают определяемую термомеханическим методом кристалличность в температурном интервале от 50 до 120°С.
При необходимости можно вводить также дисперсии полиакрилатов, однако предпочтительным является использование полиуретановых, соответственно поликарбамидных дисперсий с кристаллическими пластифицирующими сегментами сложного полиэфира.
В качестве предлагаемых в изобретении реагентов, взаимодействующих с полиизоцианатами, используют водорастворимые или вододиспергируемые эмульсионные или дисперсионные полимеры с функциональными группами, которые обладают реакционной способностью по отношению к изоцианатам. Подобные полимеры получают известными из уровня техники методами полимеризации олефинненасыщенных мономеров в растворе, эмульсии или суспензии. Пленкообразующие полимеры содержат от 0,2 до 15%, предпочтительно от 1 до 8% мономерных звеньев с реакционноспособными по отношению к изоцианатам группами, такими как гидроксильные группы, амино-группы, карбоксильные или карбамидные группы.
Примерами указанных мономеров с функциональными группами являются аллиловый спирт, гидроксиэтилакрилат, гидроксипропилакрилат, гидроксиэтилметакрилат, гидроксипропилметакрилат, бутандиолмоноакрилат, этоксилированные или пропоксилированные акрилаты или метакрилаты, N-метилолакриламид, трет-бутиламиноэтилметакрилат, акриловая кислота, метакриловая кислота, малеиновая кислота и сложные эфиры малеиновой кислоты. В качестве сомономера можно использовать также глицидилметакрилат или аллилглицидиловый эфир. Последние содержат эпоксидную группу, которая путем реализуемого на дополнительной стадии взаимодействия с аминами или аминоспиртами, например, этиламином, этилгексиламином, изонониламином, анилином, толуидином, ксилидином, бензиламином, этаноламином, 3-амино-1-пропанолом, 1-амино-2-пропаном, 5-амино-1-пентанолом, 6-амино-1-гексанолом или 2-(2-аминоэтокси)этанолом, может быть преобразована во вторичную аминогруппу.
Указанное превращение повышает реакционную способность функциональных групп полимера по отношению к изоцианатным группам, уменьшая вероятность побочной реакции с водой.
Пригодными являются также водорастворимые связующие с гидроксильными функциональными группами, такие как поливиниловый спирт, частично омыленный поливинилацетат, гидроксиэтил целлюлоза, гидроксипропилцеллюлоза, а также вододиспергируемые сложные полиэфиры и сульфополиэфиры с гидроксильными функциональными группами, полиуретановые дисперсии и дисперсии полиамидоаминов, содержащих карбоксильные группы, гидроксильные группы, а также первичные или вторичные аминогруппы.
Кроме того, можно использовать получаемые в коллоидной мельнице водные коллоидные дисперсии или коллоидные растворы термопластичных полимеров с реакционноспособными по отношению к изоцианатам группами. Примером подобных продуктов являются высокомолекулярные твердые эпоксидные смолы, сополимер этилена с виниловым спиртом и сополимер этилена с акриловой кислотой с размером частиц в интервале от 1 до 100 нм.
Путем смешивания или диспергирования в получаемую высоковязкую пасту или низковязкую смесь можно вводить дополнительные инертные или функциональные добавки. К подобным функциональным добавкам относятся порошкообразные или жидкие, низкомолекулярные или высокомолекулярные соединения с функциональными гидроксильными или аминогруппами, которые способны взаимодействовать с твердыми полиизоцианатами при температурах выше температуры вступления последних в реакцию. Подобные функциональные добавки следует использовать в соответствующем стехиометрическом количестве. При этом под низкомолекулярными функциональными добавками подразумевают соединения с молекулярной массой, находящейся в интервале от 40 до 500 г/моль, в то время как молекулярной массе высокомолекулярных функциональных добавок соответствует интервал от 500 до 10000 г/моль. Речь при этом идет о низкомолекулярных или высокомолекулярных жидких полиолах или/и полиаминах, а также о твердых полифункциональных полиолах или/и ароматических полиаминах. Примерами пригодных функциональных добавок являются триэтаноламин, бутандиол, триметилолпропан, этоксилированный бисфенол-А, полипропиленгликоли с этоксилированными концевыми группами, 3,5-диэтилтолуилен-2,4-диамин, 3,5-диэтилтолуилен-2-6-диамин, политетраметиленоксид-ди(п-аминобензоат), трисгидроксиэтил-изоцианурат, бисгидроксиэтиловый эфир гидрохинона, пентаэритрит, 4,4'-диаминобензанилид и 4,4'-метиленбис(2,6-диэтиланилин).
К инертным добавкам относятся, например, смачивающие агенты, органические или неорганические загустители, пластификаторы, наполнители, полимерные порошки, пигменты, красители, светостабилизаторы, противостарители, средства защиты от коррозии, огнезащитные средства, порообразователи, смолы для улучшения адгезии, органофункциональные силаны, штапельные волокна и при необходимости незначительные количества инертных растворителей.
Преимущества настоящего изобретения состоят в возможности раздельного осуществления операции нанесения водной дисперсии и реакции сшивания, то есть заключительного отверждения. Благодаря этому, например, в определенном месте можно нанести на древесину, стекло или другие субстраты или основы клеевые пленки, а затем хранить соответствующие предварительно изготовленные полуфабрикаты и/или направлять их в другое место для отверждения до конечного изделия.
Другим преимуществом предлагаемого в изобретении способа и применения соответствующих продуктов является использование воды в качестве дисперсионной среды. Приготовление водных дисперсий требует незначительного расхода энергии. Они содержат минимальное количество органических растворителей, что является предпосылкой для благоприятной в отношении воздействия на окружающую среду переработки.
Использование исходной водной полимерной дисперсии позволяет достичь дополнительного преимущества, которым является возможность беспроблемного введения в смесь также поверхностно деактивированных полиизоцианатов, температура плавления которых находится в интервале от 40 до 150°С. При этом температура сшивания может составлять от 35 до 90°С. Благодаря низкой температуре сшивания предоставляется возможность склеивания подобной однокомпонентной системой под действием тепла также чувствительных к температуре субстратов.
Выполненный из водной суспензии, дисперсии или раствора слой или порошок можно хранить в течение месяцев. Однако длительность их хранения при комнатной или несколько более высокой температуре может отличаться в зависимости от способности твердой пленки растворять полиизоцианат. Длительность хранения предлагаемой в изобретении системы в безводном и несшитом состоянии, по меньшей мере, в три раза, обычно более чем в 10 раз выше по сравнению с аналогичной смесью, содержащей аналогичные полиизоцианаты, однако, не подвергнутые поверхностному деактивированию. При хранении предлагаемых в изобретении слоев или порошков при +2°С они сохраняют стабильность и пригодность для реализуемой согласно изобретению переработки в течение, по меньшей мере, шести месяцев, тогда как в случае их хранения при комнатной температуре период сохранности исходных свойств составляет, по меньшей мере, один месяц. Термин «латентная реакционная способность» используют для обозначения состояния преимущественно безводного слоя или порошка, в котором поверхностно деактивированный полиизоцианат и реакционноспособный по отношению к изоцианатам полимер находятся в преимущественно несшитом виде.
Необходимое для термопластичной переработки, а также для сшивания тепло можно подводить предпочтительно в виде теплоты конвекции или теплоты лучеиспускания. Стабильную при хранении водную суспензию, дисперсию или раствор поверхностно деактивированных тонкодисперсных полиизоцианатов и диспергированных или водорастворимых полимеров, содержащих реакционноспособные по отношению к изоцианатам группы, можно наносить на поверхность приклеиваемого или снабжаемого клеевым слоем субстрата прежде всего путем намазывания кистью, распыления, разбрызгивания, посредством ракли, шпатлеванием, поливом, окунанием, экструдированием, посредством валка или методом печати.
Субстратами, пригодными для изготовления предлагаемых в изобретении слоистых материалов, являются термопластичные полимеры, такие как поликарбонаты или сополикарбонаты на основе дифенолов, полиакрилаты, сополимеры акрилатов, полиметакрилаты или сополимеры метакрилатов, например, предпочтительно полиметилметакрилат, полимеры или сополимеры стирола, например, предпочтительно прозрачный полистирол или сополимер стирола с акрилонитрилом, прозрачные термопластичные полиуретаны, полиолефины, например, предпочтительно прозрачные сорта полипропилена или полиолефины на основе циклических олефинов (например, TOPAS® фирмы Topas Advanced Polymers), продукты поликонденсации или сополиконденсации терефталевой кислоты, например, предпочтительно полиэтилентерефталат, сополиэтилентерефталат, модифицированный гликолем полиэтилентерефталат или полиэтиленгликольнафтенат, а также прозрачные полисульфоны.
Склеивание субстратов можно осуществлять одним из следующих методов.
1. Склеивание прессованием, предусматривающее соединение сопрягаемых поверхностей при комнатной температуре, нагревание до температуры, превышающей температуру размягчения полимера, однако более низкой по сравнению с температурой реакции, и последующее охлаждение до комнатной температуры. Получают комбинированный материал с латентной реакционной способностью. Указанный материал можно подвергать дальнейшей переработке и формованию, в том числе, если полимер находится в пластичном, соответственно термопластичном состоянии. Окончательное сшитое состояние обеспечивают нагреванием до температуры, превышающей температуру повышения вязкости или температуру реакции.
2. Склеивание прессованием, предусматривающее соединение сопрягаемых поверхностей при комнатной температуре, нагревание до температуры, превышающей температуру размягчения полимера, формирование однородной клеевой пленки, которая смачивает сопрягаемую поверхность и прилипает к ней, нагревание до температуры, превышающей температуру повышения вязкости или температуру реакции, и окончательное сшивание.
3. Перевод сопрягаемой поверхности в термопластичное состояние, реализуемый путем ее нагревания до температуры, превышающей температуру размягчения полимера, соединение со вторым субстратом и прессование, осуществляемое при нагревании до температуры, превышающей температуру повышения вязкости или температуру реакции. При необходимости находящуюся в термопластичном состоянии систему можно подвергать дальнейшей переработке.
В соответствии со вторым вариантом осуществления способа стабильной при хранении водной дисперсии поверхностно деактивированных тонкодисперсных полиизоцианатов и диспергированных или водорастворимых полимеров с реакционноспособными по отношению к изоцианатам группами придают форму клеевой пленки, клейкой ленты, клейкого нетканого материала или клейкой ткани с латентной реакционной способностью, которые могут обладать двухсторонней адгезией. С целью изготовления систем без подложки, таких как клеевые пленки или клейкие ленты, предлагаемую в изобретении дисперсию наносят на неадгезирующую подложку в виде ленты или на разделительную бумагу и при комнатной температуре или при температурах ниже температуры размягчения полимера испаряют воду. После охлаждения клеевая пленка может быть отделена от подложки, без которой ее можно хранить до употребления. В другом варианте клеевую пленку можно хранить вместе с бумажной подложкой.
В случае клейкого нетканого материала или клейкой ткани реакционноспособную дисперсию наносят распылением, разбрызгиванием, посредством ракли, поливом, окунанием, плюсованием, посредством валка или методом печати, при комнатной температуре или при температурах ниже температуры размягчения полимера испаряют воду, и снабженный или пропитанный клеевым слоем с латентной реакционной способностью клейкий нетканый материал или клейкую ткань хранят до употребления.
Клеевые пленки, клейкие ленты, клейкие нетканые материалы или клейкие ткани используют в качестве находящегося между субстратами клеевого слоя. Кроме того, клеевые пленки, клейкие нетканые материалы или клейкие ткани можно наносить на поверхность находящегося в пластичном состоянии субстрата или спекать с ним. Подобный ламинированный материал можно хранить при комнатной температуре до окончательного склеивания с поверхностью второго субстрата.
В соответствии с третьим вариантом осуществления способа стабильной при хранении водной дисперсии поверхностно деактивированных тонкодисперсных полиизоцианатов и диспергированных или водорастворимых полимеров с реакционноспособными по отношению к изоцианатам группами придают форму обладающего латентной реакционной способностью порошка. Подобные порошки можно использовать в качестве клеев с латентной реакционной способностью или для изготовления покрытий, таких как порошковые лаковые покрытия.
Для изготовления порошков из предлагаемых в изобретении дисперсий последние можно распылять в распылительной сушилке. Температура поступающего в нижнюю часть распылительной сушилки воздуха должна быть ниже температуры размягчения полимера и температуры вступления поверхностно блокированного полиизоцианата в реакцию.
В другом варианте предлагаемые в изобретении дисперсии можно распылять или наносить методом печати на неадгезирующую поверхность вращающейся по замкнутому контуру ленты. После улетучивания воды сухие частицы отделяют от указанной ленты, при необходимости просеивают и сортируют, и хранят до употребления.
Порошки с латентной реакционной способностью можно изготавливать также путем измельчения пленок или лент без подложки, которое при необходимости реализуют при низких температурах. Подобные порошки используют в качестве термоактивируемых сшиваемых порошкообразных клеев или в качестве порошков для покрытий. Соответствующие устройства и методы нанесения известны специалистам, а также из уровня техники.
Предварительно изготавливаемые предлагаемым в изобретении способом слои с латентной реакционной способностью предпочтительно используют в качестве подверженного температурным воздействиям клеевого соединения для гибких или твердых субстратов, например, таких как металлы, полимерные материалы, стекло, древесина, древесные комбинированные материалы, картон, пленочные материалы, синтетические изделия плоской формы или текстильные материалы.
Изготавливаемые согласно изобретению реакционноспособные порошки для покрытий можно перерабатывать также методами, используемыми для нанесения порошковых лаковых покрытий. Сшивание следует осуществлять при зависящей от типа полиизоцианата пониженной температуре, что позволяет избежать термического повреждения чувствительных к температуре субстратов, таких как полимерные материалы, текстиль и древесина. Предлагаемый в изобретении способ позволяет также осуществлять только спекание порошков для покрытий на поверхности субстрата или их плавление, обеспечивающее образование сплошного слоя. В подобном случае полное сшивание осуществляют при последующей тепловой обработке, при необходимости после дополнительно реализуемой операции механической или термической обработки.
Примеры
А) Используемые торговые продукты
Dispercoll® U 53
Полиуретановая дисперсия фирмы Bayer MaterialScience AG (51368 Леверкузен) с содержанием твердого вещества около 40% масс. (реакционноспособный по отношению к изоцианатам неразветвленный полиуретан). После сушки дисперсии и охлаждения пленки до 23°С полимер находится в кристаллическом состоянии. Согласно результатам исследования пленки термомеханическим методом при температурах ниже +65°С она в основном декристаллизована.
Desmodur® DN
Не содержащие растворителей гидрофильно модифицированные сшивающие изоцианаты на основе тримера гексаметилендиизоцианата. Содержание NCO-групп около 20%, вязкость при 23°С около 1200 мПас.
Dispercoll® BLXP 2514
Суспензия поверхностно деактивированного толуилендиизоцианат-уретдиона (димера толуилендиизоцианата) в воде с содержанием твердого вещества около 40%.
Dispercoll® U VP KA 8755
Полиуретановая дисперсия фирмы Bayer MaterialScience AG (51368 Леверкузен) с содержанием твердого вещества около 40% масс.(реакционноспособный по отношению к изоцианатам неразветвленный полиуретан). После сушки дисперсии и охлаждения пленки до 23°С полимер находится в кристаллическом состоянии. Согласно результатам исследования пленки термомеханическим методом при температурах ниже +65°С она в основном декристаллизована.
Borchi® Gel L 75 N
Неионный жидкий алифатический загуститель на полиуретановой основе с вязкостью при 23°С менее 9000 мПа·с и содержанием нелетучих компонентов около 50% масс..
Aqua Press® ME
Торговая молочно-белая дисперсия фирмы Pröll.
Borchi® Gel ALA
Водный раствор анионного загустителя на акрилатной основе с вязкостью при 20°С от 25000 до 60000 мПа·с (Брукфильд, LVT, гидрометр IV, 6 об/мин) и содержанием нелетучих компонентов около 10% масс.
Dispercoll KRAU 2756 К-1 (лабораторный продукт)
Полиуретановая дисперсия фирмы Bayer MaterialScience AG (51368 Леверкузен) с содержанием твердого вещества около 45% масс. (реакционноспособный по отношению к изоцианатам линейный полиуретан).
После сушки дисперсии и охлаждения пленки до 23°С полимер находится в частично кристаллическом состоянии. Согласно результатам исследования пленки термомеханическим методом при температурах ниже +65°С она в основном декристаллизована.
Исследования термомеханическим методом выполняли согласно ISO 11359, часть 3, «Определение температуры пенетрации».
В) Варианты хранения
Вариант А
Нанесение дисперсии при комнатной температуре, максимальное удаление воды испарением при комнатной температуре (измерение на пленке), ламинирование клейких поверхностей максимум через 3 часа при 90 или 120°С (температура объекта), сопровождаемое реакцией сшивания. Охлаждение и хранение материала в течение 24 часов в нормальных условиях.
Вариант В
Нанесение дисперсии при комнатной температуре, максимальное удаление воды испарением при комнатной температуре (измерение на пленке), хранение в нормальных условиях в течение одного дня, последующее ламинирование при 90 или 120°С (температура объекта), сопровождаемое реакцией сшивания. Охлаждение и хранение материала в течение 24 часов в нормальных условиях.
Вариант С
Нанесение дисперсии при комнатной температуре, максимальное удаление воды испарением при комнатной температуре (измерение на пленке), хранение в нормальных условиях в течение минимум 7 дней, последующее ламинирование при 90 или 120°С (температура объекта), сопровождаемое реакцией сшивания. Охлаждение и хранение материала в течение 24 часов в нормальных условиях.
Вариант D
Нанесение дисперсии при комнатной температуре, максимальное удаление воды испарением при комнатной температуре. Выдержка снабженной клеевым слоем поверхности на воздухе в течение 21 дня. Последующее ламинирование при 90 или 120°С (температура объекта), сопровождаемое реакцией сшивания. Охлаждение и хранение материала в течение 24 часов в нормальных условиях.
С) Приготовление образцов и методы испытания
Сопротивления расслаиванию двух склеенных пленок определяли согласно DIN 53357.
Образец с размерами 200×50×0,15 мм3 изготавливали склеиванием двух пленок внахлестку путем прессования. Оставляемые свободными участки пленок длиной около 40 мм закрепляли в зажимах машины для испытания на растяжение. Площадь склеивания составляла около 160 х 50 мм2. Сопротивление расслаиванию измеряли при 120°С.
Ниже указаны другие условия испытания и их отклонение от стандарта.
D) Нанесение и испытание дисперсий реакционноспособного клея
Используемые дисперсии клея
Общая методика приготовления дисперсий клея
Сначала путем добавления загустителя повышают вязкость дисперсии Dispercoll U.
Затем при перемешивании к 100 масс.ч. Dispercoll U 53 добавляют от 5 до 10 масс.ч. деактивированного полиизоцианата, получая водные суспензии приведенного ниже состава.
Посредством диссольвера осуществляли приготовление дисперсии реакционноспособного клея со следующими указанными ниже полиизоцианатами:
Пример 5 (сравнительный, не в соответствии с изобретением)
Коммерческий водный однокомпонентный промотор адгезии Aqua Press® (фирма Pröll KG, Вейсенбург).
Пример 6
Клеевые смеси из примеров 1-5 посредством спиральной ракли наносили на структурированные с обеих сторон специальные поликарбонатные пленки для идентификационных документов Makrofol®ID 6-2 фирмы Bayer Material-Science AG толщиной 150 мкм (6-я страница: шероховатость R3z около 9 мкм; 2-я страница: R3z около 4 мкм) слоем толщиной 100 мкм (в мокром состоянии). Пленки сушили в нормальных условиях.
Каждую из снабженных клеевым слоем пленок после реализованного в соответствии с вариантами А-С хранения ламинировали с пленкой Makrofol® ID 6-2 толщиной 150 мкм без клеевого слоя, после чего выполняли испытания материала, как указано в разделе С). Ламинацию (склеивание прессованием) выполняли при 90 и 120°С с усилием сжатия 2 кгс/см2.
Затем определяли механическую прочность склеивания в зависимости от варианта хранения А-С (длительности хранения) и температуры ламинации.
Определение стабильности пленок с клеевым слоем при хранении продолжали для наилучшей из приведенных выше систем (из примера 3).
Клеевые смеси из примеров 7-8 посредством спиральной ракли наносили на гладкие с обеих сторон специальные поликарбонатные пленки для идентификационных документов Makrofol®ID 1-1 фирмы Bayer MaterialScience AG толщиной 250 мкм слоем толщиной 50 мкм (в мокром состоянии). Пленки сушили в вакуумном сушильном шкафу при 50°С.
Каждую из снабженных клеевым слоем пленок после реализованного в соответствии с вариантами А и D хранения ламинировали с пленкой Makrofol® ID 1-1 толщиной 250 мкм без клеевого слоя, после чего выполняли испытания, как указано в разделе С). Ламинацию (склеивание прессованием) выполняли при 120 и 135°С с усилием сжатия 2 кгс/см2.
Затем определяли механическую прочность склеивания в зависимости от варианта хранения А или D (длительности хранения) и температуры ламинации.
Ламинированные материалы с клеевыми композициями из примеров 7 и 8 даже после хранения в течение 21 дней остаются пригодными для формирования чрезвычайно прочного клеевого соединения. При температуре активирования клея 135°С достигают более высокой прочности склеивания, чем при 120°С.
После определения сопротивления склеенных пленок расслаиванию их поверхности оказываются настолько сильно поврежденными, что возможность их дальнейшего использования исключается. Следовательно, достигнута главная цель использования идентификационных документов с защитой от подделки: исключение термического расслаивания пленок, склеенных посредством клеев из выполненных согласно изобретению примеров, без повреждения.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
КЛЕЯЩИЕ ВЕЩЕСТВА | 2007 |
|
RU2466149C2 |
ДИСПЕРСНАЯ СИСТЕМА | 1999 |
|
RU2204570C2 |
СШИВАЕМЫЕ ПОЛИУРЕТАНОВЫЕ ДИСПЕРСИИ | 2009 |
|
RU2527946C2 |
КЛЕЕВЫЕ КОМПОЗИЦИИ НА ОСНОВЕ ВОДНОЙ ДИСПЕРСИИ ПОЛИУРЕТАНА | 2017 |
|
RU2758522C2 |
ВОДНЫЕ ДИСПЕРСИИ КЛЕЕВ | 2004 |
|
RU2366679C2 |
КОМПОЗИЦИИ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ОТВЕРЖДАЕМЫХ ПОКРЫТИЙ | 2018 |
|
RU2759543C2 |
ПОЛИУРЕТАНОВЫЙ КЛЕЙ ДЛЯ КАШИРОВАНИЯ | 2007 |
|
RU2448987C2 |
ПЛЕНКООБРАЗУЮЩИЙ ОТВЕРЖДАЕМЫЙ ИЗЛУЧЕНИЕМ КЛЕЙ | 2011 |
|
RU2554871C2 |
КЛЕИ ХОЛОДНОЙ СВАРКИ НА ОСНОВЕ ВОДНЫХ ПОЛИУРЕТАНОВЫХ ДИСПЕРСИЙ | 2016 |
|
RU2722492C2 |
ВОДНЫЕ ПОЛИУРЕТАНОВЫЕ ДИСПЕРСИИ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В КАЧЕСТВЕ КЛЕЯ | 2005 |
|
RU2385331C2 |
Группа изобретений относится к изготовлению идентификационных документов, выполненных из термопласта, и способу их изготовления. Идентификационный документ включает слои А), В) и С), причем слой А) является термопластом, слой В) выполнен из стабильного при хранении клея с латентной реакционной способностью и слой С) является термопластом, причем клей включает водную дисперсию, содержащую диизоцианат или полиизоцианат с температурой плавления или, соответственно, размягчения выше +30°С, и реакционноспособный по отношению к изоцианатам полимер, являющийся полиуретаном, состоящим из кристаллизующихся полимерных цепей, которые согласно результатам исследования термомеханическим методом при температурах ниже +110°С частично или полностью декристаллизуются. Технический результат заключается в исключении расслаивания слоев. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 8 пр., 8 табл.
1. Идентификационный документ, включающий слои А), В) и С), причем слой А) является термопластом, слой В) выполнен из стабильного при хранении клея с латентной реакционной способностью и слой С) является термопластом, причем клей включает водную дисперсию, содержащую диизоцианат или полиизоцианат с температурой плавления, или соответственно размягчения, выше +30°С, и реакционноспособный по отношению к изоцианатам полимер, являющийся полиуретаном, состоящим из кристаллизующихся полимерных цепей, которые, согласно результатам исследования термомеханическим методом, при температурах ниже +110°С частично или полностью декристаллизуются.
2. Идентификационный документ по п.1, отличающийся тем, что реакционноспособный по отношению к изоцианатам полимер является полиуретаном, состоящим из кристаллизующихся полимерных цепей, которые, согласно результатам исследования термомеханическим методом, при температурах ниже +90°С частично или полностью декристаллизуются.
3. Идентификационный документ по п.1, отличающийся тем, что диизоцианат или полиизоцианат выбран из группы, включающей продукт димеризации, продукт тримеризации и карбамидные производные толуилендиизоцианата, или соответственно изофорондиизоцианата.
4. Идентификационный документ по п.1, отличающийся тем, что термопласт слоя А) и слоя С) независимо друг от друга выбран из группы, включающей поликарбонат, полиметилметакрилат, полистирол, сополимеры стирола, например, предпочтительно прозрачный полистирол или сополимер стирола с акрилонитрилом, прозрачные термопластичные полиуретаны, полиолефины, например, предпочтительно прозрачные сорта полипропилена или полиолефины на основе циклических олефинов, например, TOPAS® фирмы Topas Advanced Polymers, продукты поликонденсации или сополиконденсации терефталевой кислоты, например, предпочтительно полиэтилентерефталат, сополиэтилентерефталат или модифицированный гликолем полиэтилентерефталат, полиэтиленгликольнафтенат и прозрачные полисульфоны.
5. Идентификационный документ по п.1, отличающийся тем, что термопласт слоя А) и слоя С) независимо друг от друга выбран из группы, включающей поликарбонат и продукты поликонденсации или сополиконденсации терефталевой кислоты, например, предпочтительно полиэтилентерефталат, сополиэтилентерефталат или модифицированный гликолем полиэтилентерефталат.
6. Идентификационный документ по п.1, отличающийся тем, что он содержит электронный элемент.
7. Идентификационный документ по п.1, отличающийся тем, что электронным элементом является интегральная микросхема.
8. Способ изготовления идентификационного документа по п.1, включающий следующие стадии:
i) смешивание преимущественно водной дисперсии или раствора, содержащ(ей)его реакционноспособный по отношению к изоцианатам полимер с суспендированным в воде поверхностно деактивированным диизоцианатом или полиизоцианатом, причем диизоцианат или полиизоцианат имеет температуру плавления, или соответственно размягчения, выше +30°С, а реакционноспособный по отношению к изоцианатам полимер является полиуретаном, состоящим из кристаллизующихся полимерных цепей, которые, согласно результатам исследования термомеханическим методом, при температурах ниже +110°С частично или полностью декристаллизуются.
ii) нанесение полученной на стадии i) смеси на слой А),
iii) удаление воды из полученной на стадии i) смеси при температуре ниже температуры вступления диизоцианата или полиизоцианата в реакцию, сопровождаемое формированием слоя В),
iv) нанесение слоя С) на сформированный на стадии iii) слой В).
9. Способ по п.8, отличающийся тем, что воду удаляют при температуре ниже температуры вступления изоцианата в реакцию, в связи с чем сформированные, преимущественно сухие и твердые слои, при температурах ниже температуры взаимодействия полиизоцианата с полимерами, обладают латентной реакционной способностью.
10. Способ по п.8, отличающийся тем, что между слоями А) и С) осуществляют клеевое соединение за счет того, что высушенный на стадии iii) слой В) подвергают декристаллизации путем кратковременного нагревания, длительность которого предпочтительно составляет менее 5 минут, до температуры, превышающей +65°С, предпочтительно находящейся в интервале выше +80°С, но ниже +110°С, и, в декристаллизованном состоянии, соединяют со слоем С).
11. Применение стабильного при хранении клея с латентной реакционной способностью в качестве слоя идентификационного документа по п.1.
DE 19631283 A1, 05.02.1998 | |||
Устройство для вывода информации | 1980 |
|
SU922720A1 |
Паровозный котел | 1928 |
|
SU10644A1 |
Держатель для пачек трамвайных билетов | 1928 |
|
SU10645A1 |
Фильмо-нумеровальная машина | 1926 |
|
SU6467A1 |
EP 1600485 A1, 30.11.2005. |
Авторы
Даты
2013-10-27—Публикация
2008-10-31—Подача