Способ получения ламината, содержащего двухкомпонентную клеевую композицию без растворителя, включающую инициируемый амином полиол
Изобретение относится к способам получения ламинированной структуры, содержащей двухкомпонентные полиуретановые клеевые композиции без растворителя. Способ включает равномерное нанесение изоцианатного компонента на первый субстрат, равномерное нанесение полиольного компонента на второй субстрат, соединение первого и второго субстратов вместе и отверждение клея для склеивания первого и второго субстратов. При этом полиольный компонент содержит инициируемые амином полиолы, содержащие первичные гидроксильные группы и основную цепь, содержащую третичный амин. Клей имеет вязкость более 10000 мПа-с (при 40°С) в течение 10 минут после соединения первого и второго субстратов вместе. Обеспечивается более быстрое отверждение и улучшенная эффективность преобразования. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 ил., 3 табл.
Ссылка на родственные заявки
Настоящая заявка заявляет приоритет на основании заявки Италии № 102016000047944, поданной 10 мая 2016 г. и заявки Китая № 201710165096.0, поданной 20 марта 2017 г.
Область техники
Настоящее раскрытие относится к способам получения ламинированной структуры, содержащей клеевые композиции без растворителя. Более конкретно, раскрытие относится к способам получения ламината, содержащего двухкомпонентную полиуретановую клеевую композицию без растворителя, полученную таким образом, что каждый компонент выполнен с возможностью нанесения независимо на соответствующие субстраты до того, как субстраты соединяются для образования ламинированной структуры. Клеевые композиции могут содержать инициируемые амином полиолы, обеспечивающие быстрое отверждение и улучшенную эффективность преобразования. В некоторых вариантах реализации изобретения, клеевые композиции могут содержать катализаторы для повышения реакционной способности клеевой композиции, такие как висмутовые катализаторы, цинковые катализаторы, циркониевые катализаторы, оловянные катализаторы и алюминиевые катализаторы.
В некоторых вариантах реализации изобретения, один из компонентов клеевой композиции выполнен с возможностью равномерного нанесения на поверхность первого субстрата, а другой компонент клеевой композиции выполнен с возможностью нанесения на поверхность второго субстрата. Первый и второй субстраты затем объединяют, тем самым смешивая и обеспечивая взаимодействие двух компонентов с образованием клея между первым и вторым субстратами. Таким образом, клей можно отвердить, тем самым связывая первый и второй субстраты.
Уровень техники
Клеевые композиции находят применение во многих областях. Например, клеевые композиции используют для склеивания различных субстратов, таких как субстраты из полиэтилена, полипропилена, полиэфира, полиамида, металла, бумаги или целлофана, с получением композиционных пленок, т.е. ламинатов. Хорошо известно применение клеев в различных целях. Например, клеи можно использовать при изготовлении ламинатов типа пленка/пленка и пленка/фольга, которые применяют в упаковочной промышленности, особенно для упаковки пищевых продуктов. Клеи, используемые для получения ламинатов, или «ламинирующие клеи», можно, в целом, разделить на три категории: на основе растворителей, на водной основе и без растворителей. Характеристики клея варьируются в зависимости от категории и области применения клея.
Не содержащие растворителя ламинирующие клеи можно использовать в форме, содержащей до 100% твердого вещества, без органических растворителей или водного носителя. Благодаря отсутствию необходимости высушивать органический растворитель или воду из такого клея при его использовании, указанные клеи можно использовать на линиях производства с высокой пропускной способностью и, предпочтительно, в тех областях применения, где необходимо быстрое нанесение клея. Ламинирующие клеи на основе растворителей и воды ограничены по скорости, с которой можно эффективно высушивать и удалять растворитель или воду в процессе нанесения. По причинам, связанным с окружающей средой, здоровьем и безопасностью, ламинирующие клеи, предпочтительно, являются водными или не содержащими растворителя.
К категории ламинирующих клеев, не содержащих растворителя, относятся многие их разновидности. Одна из конкретных разновидностей включает предварительно смешанные двухкомпонентные ламинирующие клеи на основе полиуретана. Как правило, двухкомпонентный ламинирующий клей на основе полиуретана содержит первый компонент, включающий изоцианат-содержащий преполимер и/или полиизоцианат и второй компонент, включающий полиол. Преполимер получают посредством взаимодействия избытка изоцианата с простым полиэфиром и/или сложным полиэфиром, содержащим две или более гидроксильных групп на одну молекулу. Второй компонент содержит простой полиэфир и/или сложный полиэфир, функционализированный двумя или более гидроксильными группами на одну молекулу. Два компонента объединяют в заданном соотношении или «предварительно смешивают», а затем наносят на первый субстрат («несущее полотно»). Затем первый субстрат соединяют со вторым субстратом с образованием ламинированной структуры. Первый и второй субстраты должны быть объединены в течение срока годности клеевой композиции, обычно менее тридцати минут.
Дополнительные слои субстрата могут быть добавлены к структуре с дополнительными слоями клеевой композиции, расположенными между каждым последующим субстратом. Затем клей отверждается при комнатной температуре или при повышенной температуре, тем самым связывая субстраты вместе.
Дальнейшая обработка ламинированной структуры зависит от скорости отверждения клея. Скорость отверждения клея определяется временем, в течение которого механическая связь между ламинированными субстратами становится достаточной для обеспечения дальнейшей обработки, а ламинат соответствует действующим правилам (например, правилам контакта с пищевыми продуктами). Низкая скорость отверждения приводит к снижению эффективности преобразования. Предварительно смешанные двухкомпонентные ламинирующие клеи без растворителя по сравнению с традиционными клеями, содержащими растворители, демонстрируют слабые начальные связи и медленную скорость отверждения. Общая тенденция в перерабатывающей промышленности заключается в более быстром отверждении ламинирующих клеев. Более быстрое отверждение повышает эффективность работы перерабатывающих производств. В частности, быстро перемещаемые готовые изделия со склада увеличивают производственные мощности и гибкость при обработке заказов в последнюю минуту (например, рекламные кампании розничной торговли). Чтобы повысить эффективность работы, для образования ламинированных материалов следует использовать клеевую композицию с реакционной способностью, намного превышающую существующие клеевые композиции. Однако, такая клеевая композиция создаст проблему для традиционных технологий нанесения клея.
Соответственно, желательны более быстрые и эффективные способы получения ламинированного материала, включающего двухкомпонентные ламинирующие клеевые композиции на основе полиуретана без растворителей.
Сущность изобретения
Описаны способы получения ламинированной структуры. В некоторых вариантах реализации изобретения, способ включает равномерное нанесение изоцианатного компонента на первый субстрат. Изоцианатный компонент включает, по меньшей мере, один полиизоцианат. Способ также включает равномерное нанесение полиольного компонента на второй субстрат. Затем первый и второй субстраты соединяют, тем самым смешивая и обеспечивая взаимодействие изоцианатного компонента и полиольного компонента с образованием клея между первым и вторым субстратами. Затем смешанная клеевая композиция отверждается, тем самым связывая первый и второй субстраты. Из-за реакционной способности составляющих клеевой композиции, клеевая композиция способна достигать вязкости более, чем 10000 мПа-с в течение 10 минут после соединения вместе первого и второго субстратов.
Ламинированные структуры, полученные в соответствии с описанными способами, могут быть разрезаны в течение всего лишь двух часов после ламинирования и доставлены в течение двух дней клиенту. Ламинаты, изготовленные с использованием существующих клеевых композиций общего назначения, обычно требуют от двух до трех дней от ламинирования до разрезания и от пяти до семи дней для доставки. Соответственно, эффективность процесса значительно улучшается в соответствии с описанными способами. Кроме того, срок годности клеевых композиций, используемых в описанных способах, является неопределенным по сравнению со сроком годности от двадцати до тридцати минут для существующих клеев общего назначения. Это связано с тем, что срок годности описанных клеевых композиций полностью отделен от процесса отверждения, как будет описано ниже.
Поскольку клеевые композиции, используемые в описанных способах, составлены так, чтобы они были более реакционноспособными, чем существующие клеевые композиции, они не идеально подходят для использования в существующих устройствах для нанесения клея. Это связано с тем, что два компонента реагируют очень быстро, вызывая превращение клея в гель, что делает его непригодным для нанесения на субстрат. По этой причине клеевые композиции, используемые в описанных способах, составлены таким образом, что изоцианатные и полиольные компоненты наносят отдельно на два разных субстрата вместо того, чтобы предварительно смешивать и наносить на несущее полотно.
В частности, клеевые композиции, используемые в описанных способах, составлены таким образом, что изоцианатный компонент может быть равномерно нанесен на поверхность первого субстрата, а полиольный компонент может быть равномерно нанесен на поверхность второго субстрата. Поверхность первого субстрата затем приводится в контакт с поверхностью второго субстрата для смешивания и взаимодействия двух компонентов с образованием, таким образом, ламината. Затем клеевая композиция отверждается.
Краткое описание чертежей
Ссылка делается на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг. 1 - схематическая иллюстрация устройства для нанесения ламината, содержащего клеевую композицию; и
Фиг. 2 - график, иллюстрирующий зависимость вязкости иллюстративного примера и сравнительного примера от времени.
Подробное описание изобретения
Двухкомпонентные клеевые композиции без растворителя, используемые в описанных способах, включают изоцианатный компонент и полиольный компонент, как указано выше.
Изоцианатный компонент
Изоцианатный компонент содержит, по меньшей мере, один изоцианат. По меньшей мере один изоцианат может быть выбран из группы, состоящей из изоцианатного преполимера, изоцианатного мономера, полиизоцианата (например, димеров, тримеров и т. д.) и комбинаций двух или более из них. Используемый в данном документе термин «полиизоцианат» представляет собой любое соединение, которое содержит две или большее количество изоцианатных групп. Изоцианатный преполимер представляет собой продукт реакции реагентов, содержащих, по меньшей мере, один изоцианат и, по меньшей мере, один полиол. Используемый в данном документе термин «изоцианатный преполимер» может представлять собой полиизоцианат.
По меньшей мере, один изоцианат содержит функциональность от 1,5 до 10 или от 1,8 до 5 или от 2 до 3. Используемая в отношении изоцианатного компонента, «функциональность» относится к числу гидроксильных реакционноспособных групп на молекулу. Соединения, содержащие изоцианатные группы, например, изоцианатный компонент, могут быть охарактеризованы параметром «%NCO», который представляет собой количество изоцианатных групп по массе в расчете на массу соединения. Параметр «%NCO» измеряется методом ASTM D 2572-97 (2010). %NCO описанного изоцианатного компонента составляет, по меньшей мере, 3%, или, по меньшей мере, 6%, или, по меньшей мере, 10%. Предпочтительно, изоцианатный компонент имеет %NCO не более 25%, или 18%, или 14%.
Кроме того, по меньшей мере, один изоцианат содержит свободный мономер в количестве от 0 до 50%, или от 5 до 40%, или от 10 до 30%. Кроме того, по меньшей мере, один изоцианат имеет молекулярную массу от 200 до 3000 г/моль или от 300 до 2000 г/моль или от 500 до 1000 г/моль. Более того, изоцианатный компонент имеет вязкость при 25°С от 300 до 40000 мПа-с, или от 500 до 20000 мПа-с, или от 1000 до 10000 мПа-с, как измерено по методу ASTM D2196.
По меньшей мере, один изоцианат из изоцианатного компонента может быть выбран из группы, состоящей из: ароматического изоцианата, алифатического изоцианата, циклоалифатического изоцианата и их комбинаций. «Ароматический полиизоцианат» представляет собой изоцианат, который содержит одно или большее количество ароматических колец. «Алифатический полиизоцианат» не содержит ароматических колец. «Циклоалифатический полиизоцианат» представляет собой подмножество алифатических полиизоцианатов, где химическая цепь имеет кольцевую структуру.
Примеры ароматических изоцианатов, подходящих для применения в соответствии с описанием, включают, но не ограничиваются ими, изомеры метилендифенилдиизоцианата («MDI»), такие как 4,4-MDI, 2,2-MDI и 2,4-MDI, изомеры толуилендиизоцианата («TDI»), такие как 2,4-TDI, 2,6-TDI, изомеры нафталендиизоцианата («NDI»), такие как 1,5-NDI, изомеры норборнандиизоцианата («NBDI»), изомеры тетраметилксилилендиизоцианата ("TMXDI") и комбинации двух или более из них. Предпочтительными являются изомеры MDI, в частности, смесь 4,4-MDI и 2,4-MDI (т.е. жидкий MDI) или 4,4-MDI (т.е. твердый MDI).
Примеры алифатических и циклоалифатических изоцианатов, подходящих для применения согласно данному описанию, включают, но не ограничиваются ими, изомеры гексаметилендиизоцианата («HDI»), изомеры изофорондиизоцианата («IPDI»), изомеры ксилендиизоцианата («XDI») и их комбинации.
Количество, по меньшей мере, одного изоцианата в клеевой композиции составляет по массе в расчете на массу клеевой композиции (то есть, общей массы изоцианатного компонента и полиольного компонента), по меньшей мере, 5 мас.% или, по меньшей мере, 10 мас.% или, по меньшей мере, 20 мас.%. Количество, по меньшей мере, одного изоцианата в клеевой композиции по массе в расчете на массу клеевой композиции, не должно превышать 100 мас.%, или не должно превышать 95 мас.%, или не должно превышать 90 мас.%.
Изоцианатный компонент может дополнительно содержать другие компоненты, обычно известные специалистам в данной области, например, полиолы, катализаторы и т.д.
Полиольный компонент
В некоторых вариантах реализации изобретения, клеевая композиция без растворителя дополнительно содержит полиольный компонент, содержащий, по меньшей мере, один высокореактивный инициируемый амином полиол. Включение, по меньшей мере, одного инициируемого амином полиола в полиольный компонент обеспечивает более высокую реакционную способность и более быстрое отверждение, чем у традиционных полиолов, используемых в существующих двухкомпонентных клеевых композициях без растворителя. Инициируемый амином полиол содержит первичные гидроксильные группы и основную цепь, содержащую, по меньшей мере, один третичный амин. В некоторых вариантах реализации изобретения, полиольный компонент может также содержать другой тип полиола, который представляет собой неинициируемый амином полиол. Каждый тип полиола может содержать один вид полиола. Альтернативно, каждый тип полиола может содержать смеси различных видов полиолов. В некоторых вариантах реализации изобретения, один полиольный тип может представлять собой один вид полиола, тогда как другой тип полиола может представлять собой смесь различных видов полиолов.
Инициируемый амином полиол содержит первичные гидроксильные группы и основную цепь, содержащую, по меньшей мере, один третичный амин. В некоторых вариантах реализации изобретения инициируемый амином полиол имеет химическую структуру I:
I
в которой R1, R2 и R3 каждый независимо представляют собой линейную или разветвленную алкильную группу. Например, каждый независимо может быть линейной или разветвленной C1-C6 алкильной группой. В некоторых вариантах реализации изобретения инициируемый амином полиол содержит третичные амины и вторичные амины.
По меньшей мере, один инициируемый амином полиол имеет функциональность от 2 до 12 или от 3 до 10 или от 4 до 8. Используемая в отношении полиольного компонента, «функциональность» относится к числу изоцианатных реакционноспособных групп на молекулу. Кроме того, по меньшей мере, один инициируемый амином полиол имеет гидроксильные группы в количестве от 5 до 1830, или от 20 до 100, или от 31 до 40. Используемое в отношении полиольного компонента, «гидроксильное число» является мерой количества реакционноспособных гидроксильных групп, доступных для реакции. Это число определяется во влажном аналитическом методе и сообщается как количество миллиграмм гидроксида калия, эквивалентное гидроксильным группам, находящимся в одном грамме образца. Наиболее часто используемые способы определения гидроксильного числа описаны в ASTM D 4274 D. Кроме того, по меньшей мере, один инициируемый амином полиол имеет вязкость при 25°С от 500 до 20000 Па-с, или от 1000 до 15000 мПа-с, или от 1500 до 10000 мПа-с.
Инициируемые амином полиолы, подходящие для использования в соответствии с этим описанием, получают алкоксилированием одного или нескольких амино- инициаторов одним или несколькими алкиленоксидами.
Количество, по меньшей мере, одного инициируемого амином полиола в клеевой композиции составляет, по массе в расчете на массу клеевой композиции (т.е., общая масса изоцианатного компонента и полиольного компонента), по меньшей мере, 2% мас., или, по меньшей мере, 10% мас., или, по меньшей мере, 20% мас. Количество, по меньшей мере, одного инициируемого амином полиола в клеевой композиции, по массе в расчете на массу клеевой композиции, не должно превышать 100 мас.%, или не должно превышать 95 мас.%, или не должно превышать 90 мас.%.
В некоторых вариантах реализации изобретения, полиольный компонент содержит катализатор для повышения реакционной способности системы. Катализаторы, подходящие для достаточного повышения реакционной способности клеевых композиций, так что они могут использоваться в соответствии с описанными способами, включают, но не ограничиваются ими, висмутовые катализаторы, цинковые катализаторы, циркониевые катализаторы, оловянные катализаторы и алюминиевые катализаторы.
В некоторых вариантах реализации изобретения, по меньшей мере, один неинициируемый амином полиол может быть необязательно включен в клеевую композицию, например, в полиольный компонент. Примеры неинициируемого амином полиола, включают, но не ограничиваются ими, сложные полиэфирные полиолы, простые полиэфирные полиолы, поликарбонатные полиолы, полиакрилатные полиолы, поликапролактоновые полиолы, полиолефиновые полиолы, полиолы природного масла и комбинации двух или более из них. Предпочтительно, неинициируемый амином полиол имеет вязкость при 25°С от 30 до 40000 мПа-с, или от 50 до 30000 мПа-с, или от 70 до 20000 мПа-с, как измерено методом ASTM D2196. Предпочтительно, неинициируемый амином полиол, имеет вязкость от 100 до 10000 мПа-с при 25°С, как измерено по методу ASTM D2196.
Количество, по меньшей мере, одного неинициируемого амином полиола в клеевой композиции, составляет, по меньшей мере 0 мас.%, или, по меньшей мере, 5 мас.%, или, по меньшей мере, 10 мас.%. Количество, по меньшей мере, одного неинициируемого амином полиола в клеевой композиции, не должно превышать 98 мас.%, или не должно превышать 90 мас.%, или не должно превышать 80 мас.%.
Соотношение смеси изоцианатного компонента к полиольному компоненту по массе контролируется путем регулирования массы покрытия каждого компонента на его соответствующем субстрате. В некоторых вариантах реализации изобретения соотношение смеси изоцианатного компонента к полиольному компоненту в конечной клеевой композиции может составлять 100:100, или 100:90, или 100:80. Описанные клеевые композиции являются более щадящими, чем традиционные клеи и могут приспосабливаться к некоторым ошибкам веса покрытия (например, до около 10% ошибки веса покрытия).
В некоторых вариантах реализации изобретения, одна или несколько добавок необязательно могут быть включены в клеевую композицию. Примеры таких добавок включают, но не ограничиваются ими, вещества, повышающие клейкость, пластификаторы, модификаторы реологии, промоторы склеивания, антиоксиданты, наполнители, красители, поверхностно-активные вещества, катализаторы, растворители и комбинации двух или более из них.
Полиольный компонент может дополнительно содержать другие компоненты, обычно известные специалистам в данной области техники, например, дополнительные полиолы, катализаторы, изоцианаты и т.д.
Получение ламината
Предполагается, что изоцианатный компонент и полиольный компонент клеевых композиций без растворителя, используемых в описанных способах, изготавливают отдельно и хранят до тех пор, пока не будет желательным образование ламинатной структуры. Предпочтительно изоцианатный компонент и полиольный компонент находятся в жидком состоянии при 25°С. Даже, если компоненты являются твердыми при 25°C, приемлемо нагреть компоненты при необходимости, чтобы перевести их в жидкое состояние. Поскольку срок годности клеевой композиции не связан с процессом отверждения, компоненты могут храниться бесконечно долго.
Ламинат, полученный в соответствии с описанными способами, может быть получен путем нанесения изоцианатных и полиольных компонентов клеевой композиции отдельно на два различных субстрата, таких как две пленки. Используемый в данном документе термин «пленка» означает любую структуру, имеющую размер 0,5 мм или менее в одном направлении и 1 см или более в обоих направлениях из двух других. «Полимерная пленка» представляет собой пленку, изготовленную из полимера или смеси полимеров. Композиция полимерной пленки состоит, как правило, на 80 процентов по массе или более из одного или большего количества полимеров.
Обратимся теперь к Фиг. 1, где схематично с целью иллюстрации показано устройство для реализации способа. Устройство включает в себя первый субстрат 102, который отматывается с первого разматываемого рулона 104. Первый субстрат может быть пленкой, как обсуждалось выше. Первый субстрат 102 проходит через блок нанесения 106, в котором слой изоцианатного компонента клеевой композиции наносят на первый субстрат 102. В состав устройства входят дозирующие ролики, обычно работающие при температуре между 30 и 40°C. Блок нанесения дополнительно включает в себя ролик нанесения, обычно работающий между 30 и 60°C. Устройство дополнительно включает в себя второй субстрат 108, который отматывается со второго разматываемого рулона 110. Второй субстрат 108 также может быть пленкой. Второй субстрат 108 проходит через блок нанесения 112, в котором на второй субстрат 108 наносят слой полиольного компонента клеевой композиции. Предпочтительно толщина первого и второго слоев, нанесенных на первый и второй субстраты 102, 108, соответственно, составляет от 0,5 до 2,5 мкм каждый. Контролируя толщину слоев, нанесенных на каждый субстрат, можно контролировать соотношение компонентов.
Поверхности первого и второго субстратов 102, 108 затем проходят через устройство для прикладывания внешнего давления к первому и второму субстратам 102, 108, такое как прижимной ролик 114. Прижимной ролик обычно работает при температуре между 30 и 50°C и под давлением от 2 до 4 бар. Соединение изоцианатного компонента и полиольного компонента вместе образует слой отверждаемой клеевой смеси. Когда поверхности первого и второго субстратов 102, 108 объединены вместе, толщина слоя отверждаемой клеевой смеси составляет от 1 до 5 мкм. Изоцианатный компонент и полиольный компонент начинают смешиваться и реагировать, когда первый и второй субстраты 102, 108 объединяются и компоненты контактируют друг с другом. Это обозначает начало процесса отверждения.
Дальнейшее перемешивание и взаимодействие осуществляются, когда первый и второй субстрат 102, 108 проходят через другие ролики, например, ролик 116, и, в конечном счете, перемоточный ролик 118. Дальнейшее перемешивание и реагирование происходит, когда первый и второй субстраты 102, 108 проходят через ролики, потому что каждый из субстратов проходит более длинный или более короткий путь, чем другой субстрат на каждом ролике. Таким образом, оба субстрата перемещаются относительно друг друга, обеспечивая смешивание компонентов на соответствующих субстратах. Расположение роликов в прижимном устройстве широко известно в данной области техники. Затем отверждаемая смесь отверждается или её оставляют отверждаться.
Подходящими субстратами в структуре ламината являются пленки, такие как бумага, тканые и нетканые материалы, металлическая фольга, полимеры и полимеры с покрытием из металла. Пленки необязательно имеют поверхность, на которой чернилами напечатано изображение; чернила могут реагировать с клеевой композицией.
Обратимся теперь к Фиг. 2, на которой изображен график, показывающий профили реакционной способности клеевых композиций в соответствии с настоящим изобретением, то есть, включающей описанный инициируемый амином полиол, а также график клеевой композиции без инициируемого амином полиола. На Фиг. 2, клеевая композиция, содержащая 13 мас.% инициируемого амином полиола в расчете на массу полиольного компонента, первоначально имеет вязкость при 40°С около 4000 мПа-с во время ламинирования. Удивительно, что вязкость быстро возрастает до более чем 10000 мПа-с менее чем за пятнадцать минут после ламинирования. Клеевая композиция, содержащая 8 мас.% инициируемого амином полиола в расчете на массу полиольного компонента, первоначально имеет вязкость при 40°С около 3000 мПа-с во время ламинирования. Удивительно, что вязкость быстро возрастает до более чем 10000 мПа-с менее чем за двадцать минут после ламинирования. И наоборот, клеевая композиция без инициируемого амином полиола первоначально имеет вязкость при 40°С около 1000 мПа-с во время ламинирования. Вязкость не превышает 10000 мПа-с до около шестидесяти минут после ламинирования. Этот профиль реактивности является типичным для существующих клеевых композиций без растворителя.
Примеры изобретения
Далее настоящее описание будет объяснено более подробно, описывая примеры, иллюстрирующие описанные клеевые композиции и существующие клеевые композиции (в совокупности «Примеры»). Однако, рамки данного изобретения, разумеется, не ограничены указанными примерами.
В Примерах изоцианатный компонент содержит ароматические изоцианаты, обычно известные специалистам в данной области, например, TDI MDI. Полиольные компоненты Примеров получены в соответствии с составами, перечисленными ниже в Таблице 1:
Таблица 1: Составы образцов ОН компонентов
| Компонент | Химическая природа | E1 (мас.%) | E2 (мас.%) | E3 (мас.%) | E4 (мас.%) | Е5 (мас.%) | E6 (мас.%) | E7 (мас.%) |
| A | Полиол | 61 | 73 | 75 | 74 | |||
| В | Полиол | 55 | 54 | 55 | ||||
| С | Полиол | 15 | ||||||
| D | Полиол | 20 | ||||||
| Е | Полиол | 4 | 2 | 2 | 2 | |||
| F | Полиол | 8 | 5 | |||||
| G | Инициируемый амином полиол | 11 | 20 | 20 | 10 | 10 | 11 | |
| H | Полиэстер | 8 | ||||||
| I | Полиэстер | 16 | ||||||
| J | Полиэстер | 16 | ||||||
| К | Полиэстер | 8 | 8 | 8 | ||||
| L | Ароматический изоцианат | 10 | 5 | 10 | 8 | 6 | 10 | |
| Количество OH | 149 | 226 | 128 | 136 | 128 | 130 | 142 |
Ламинированные структуры, содержащие полиольные компоненты, описанные в Таблице 1, получают на ламинаторе Nordmeccanica LABO COMBI™. Полученные ламинированные структуры затем испытывают на прочность связи и разложение первичных ароматических аминов на ламинаторе LABO COMBI™. Прочность связи ламинированных структур проверяется в соответствии с ASTM F904. Анализ разложениея первичного ароматического амина представляет собой тест для определения первичных ароматических аминов в водных пищевых стимуляторах (3% уксусной кислоты). Испытание основано на официальном методе BrF Method No. L 00-00.6 и Регламенте Комиссии (ЕС) № 10/2011.
Экспериментальные результаты показаны в Таблице 2 ниже. Прочность соединения измеряют в соответствии с ASTM F904 через 2 часа, 4 часа, 1 день и 2 дня после ламинирования. Разложение первичного ароматического амина тестируют по методу BrF Method No.L 00-00.6 и Регламенту Комиссии (ЕС) № 10/2011 через 24 часа, 2 дня и 3 дня после ламинирования.
Таблица 2: Результаты работы на LABO COMBI™
| Образец OH компонента | Ламинированная структура | Прочность соединения | Разложение ПАА (мкг/100 мл) | |||||
| (N/15 мм) | ||||||||
| 2 часа | 4 часа | 1 день | 2 дня | 24 часа | 2 дня | 3 дня | ||
| E2 | PET-ALU/PE | 0,5 a coex | 2,1 PE | 4,8 a ALU + WL PE | 4,8 a ALU | 0,6 | <0,2 | - |
| Е3 | PET-ALU/PE | 1,6 coex | 3,5 a PE | 2,5 a PE | 2,1 a PE | 0,4 | 0,3 | - |
| E4 | PET-ALU/PE | 2,4 a PE | 2,5 a PE | 2,1 a PE | 1,9 a PE | 1 | 0,6 | - |
| E5 | PET-ALU/PE | 0,7 a coex | 2,6 a PE | 3,9 a PE | 3,8 a PE | <0,2 | < 0,2 | - |
| E6 | PET-ALU/PE | <0,2 a coex | 1,6 a PE | 3,6 a PE | 2,7 a PE | < 0,2 | - | - |
| E7 | PET-ALU/PE | 0,7 a coex | 2,9 a PE | 3,0 a PE | 4,1 a PE | 0,24 | 0,34 | - |
| E1 | PET-ALU/PE | 0,9 a coex | 2,3 a PE | 5,2 a PE | 6,0 a coex | 0,24 | < 0,2 | - |
| E1 | PET/PE (соотношение 100/90) | 0,7 a coex | 1,9 a PE | 2,9 t PET | 5,3 t PET | - | 0,23 | < 0,2 |
| E1 | PET/PE (соотношение 100/95) | 0,7 a coex | 1,9 a PE | 2,4 t PET | 4,2 t PET | - | 0,26 | < 0,2 |
| E1 | BOPP чернило/мет PP | 1,4 a BOPP | 1,6 a BOPP | 1,6 a BOPP | 1,7 a BOPP | - | <0,2 | |
| E1 | OPA/PE | 2,2 a coex | 5,0 t PE | 5,7 t+b PE | 6,9 t+b PE | - | 0,5 | 0,5 |
| E1 | PET/PE (соотношение 100/90) | 0,7 a coex | 1,9 a PE | 2,9 t PET | 5,3 t PET | - | 0,2 | <0,2 |
В Таблице 2 «а» означает, что клей остается неповрежденным, а «t» указывает, что одна из ламинированных структур разрывается. Исходя из данных Таблицы 2, включение инициируемого амином полиола повышает реакционную способность клеевой композиции. Как показано в Таблице 3, составы, содержащие инициируемый амином полиол, демонстрируют более быстрое образование связи и более быстрое разложение ПAA. В частности, полное образование связи достигается за два дня. Полное образование связи происходит, когда все функциональные группы (например, NCO и OH группы), по меньшей мере, одного изоцианата и полиолов прореагировали и интегрировались в конечную полимерную цепь, то есть, дальнейшая реакция сшивания не происходит, и достигаются конечные характеристики связи, термическая и химическая стойкость. Однако склеивание, достаточное для разрезания ламинированной структуры, достигается в течение одного часа после ламинирования с использованием полиольного компонента, включающего высокореактивный инициируемый амином полиол. Ламинированная структура имеет склеивание, достаточное для разрезания, когда она имеет прочность склеивания, по меньшей мере, 1 N/15 мин и безотлипный клей.
Ламинированные структуры также образуются на машине для ламинирования с двумя покрывающими головками, как это предусмотрено в соответствии с этим описанием. Полученные ламинированные структуры затем испытывают на прочность связи и разложение первичного ароматического амина.
Таблица 3:Результаты, полученные на ламинаторе с двумя покрывающими головками
| Образец OH компонента | Субстрат NCO компонента | Субстрат OН компонента | Вес покрытия/субстрат (г/м2) | Скорость линии (м/мин) | Прочность (N/15 мм) @ 0,5 часа |
Прочность (N/15мм) @ 1 час |
Прочность (N/15 мм) @ 1,5 часа |
Прочность (N/15мм) @ 2 часа |
| E2 | PET-ALU | PE | 1,8 | 300 | - | - | - | 0,5 |
| E1 | PET без печати | Металлизированный PP | 1,8 | 300 | 0,13 | 0,47 | 1,1 | 2,0 |
| E1 | Металлизированный PP | PET без печати | 1,8 | 150 | 0,11 | 0,43 | 0,94 | 1,5 |
| E1 | PET-ALU | PE | 1,75 | 300 | 0,15 | 0,37 | 1,4 | 2,1 |
| E1 | PE | PET-ALU | 1,75 | 300 | 0,13 | 0,32 | 1,1 | 2,1 |
| E1 | BOPP с печатью | PE | 2 | 300 | 0,11 | 0,27 | 0,93 | 1,5 |
| E1 | PE | BOPP с печатью | 1,85 | 150 | 0,11 | 0,21 | 0,61 | 1,0 |
Как указано в Таблице 3, клеевые композиции, включающие описанный инициируемый амином полиол, неожиданно достигают прочности склеивания превышающей 1,0 N/15 мин в течение двух часов после ламинирования. Многие из Примеров даже демонстрировали прочность склеивания, превышающую 2,0 N/15 мин, в течение двух часов после ламинирования.
1. Способ получения ламинированной структуры, включающий:
равномерное нанесение изоцианатного компонента на первый субстрат, при этом изоцианатный компонент содержит, по меньшей мере, один изоцианат;
равномерное нанесение полиольного компонента на второй субстрат, при этом полиольный компонент содержит, по меньшей мере, один инициируемый амином полиол, содержащий первичные гидроксильные группы и основную цепь, содержащую, по меньшей мере, один третичный амин;
соединение первого и второго субстратов вместе, что приводит к смешиванию и реакции изоцианатного компонента и полиольного компонента с образованием клея между первым и вторым субстратами; и
отверждение клея для склеивания первого и второго субстратов,
где клей имеет вязкость более чем 10000 мПа-с (при 40°С), в течение 10 минут после соединения первого и второго субстратов вместе.
2. Способ получения ламинированной структуры по п. 1, дополнительно включающий смешивание изоцианатного компонента и полиольного компонента после соединения первого субстрата и второго субстрата путем пропускания первого субстрата и второго субстрата через один или несколько роликов.
3. Cпособ получения ламинированной структуры, включающий:
равномерное нанесение изоцианатного компонента на первый субстрат, где
изоцианатный компонент содержит, по меньшей мере, один изоцианат;
равномерное нанесение полиольного компонента на второй субстрат, где полиольный компонент содержит, по меньшей мере, один инициируемый амином полиол, содержащий первичные гидроксильные группы и основную цепь, включающую третичные амины;
соединение первого и второго субстратов вместе, что приводит к смешиванию и реакции изоцианатного компонента и полиольного компонента с образованием клея между первым и вторым субстратами; и
отверждение клея для склеивания первого и второго субстратов.
4. Способ получения ламинированной структуры по п. 3, отличающийся тем, что клей имеет вязкость более чем 10000 мПа-с (при 40°C) в течение 10 минут после соединения первого и второго субстратов.
5. Способ получения ламинированной структуры по п. 3, отличающийся тем, что инициируемый амином полиол имеет структуру I:
I
в которой R1, R2 и R3 независимо представляют собой линейную или разветвленную алкильную группу.
6. Способ получения ламинированной структуры по п. 3, отличающийся тем, что инициируемый амином полиол имеет функциональность 4.
7. Способ получения ламинированной структуры, включающий:
равномерное нанесение изоцианатного компонента на первый субстрат, при
этом изоцианатный компонент содержит, по меньшей мере, один изоцианат;
равномерное нанесение полиольного компонента на второй субстрат, при этом полиольный компонент содержит, по меньшей мере, один катализатор, выбранный из группы, состоящей из висмутовых катализаторов, цинковых катализаторов, циркониевых катализаторов, оловянных катализаторов и алюминиевых катализаторов, и содержит, по меньшей мере, один инициируемый амином полиол, содержащий первичные гидроксильные группы и основную цепь, содержащую, по меньшей мере, один третичный амин;
соединение первого и второго субстратов вместе, что приводит к смешиванию и реакции изоцианатного компонента и полиольного компонента с образованием клея между первым и вторым субстратами; и
отверждение клея для склеивания первого и второго субстратов.
