Двухкомпонентная не содержащая растворителя адгезивная композиция, содержащая инициированный амином полиол
Настоящее изобретение относится к способу формирования слоистой структуры, содержащей двухкомпонентную не содержащую растворителей адгезивную композицию. Способ включает равномерное нанесение на поверхность первого субстрата изоцианатного компонента, содержащего по меньшей мере один ароматический изоцианат, равномерное нанесение на поверхность второго субстрата полиольного компонента и приведение поверхности первого субстрата в контакт с поверхностью второго субстрата для смешивания и взаимодействия двух компонентов. Полиольный компонент содержит по меньшей мере один инициированный амином полиол, содержащий две или более первичные гидроксильные группы и основную цепь, включающую третичные амины. Инициированный амином полиол имеет функциональность от 2 до 12, гидроксильное число от 5 до 1830 и вязкость при 40°C от 500 до 20000 мПа·с. Вязкость адгезивной композиции составляет более чем 10000 мПа·с при 40°С в течение 10 минут смешивания изоцианатного компонента с полиольным компонентом. Настоящее изобретение приводит к улучшению прочности склеивания и высокой скорости отверждения при использовании двухкомпонентных адгезивных композиций, не содержащих растворителей. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 1 ил., 3 табл., 6 пр.
Ссылка на родственную заявку
В данной заявке испрашивается приоритет согласно патентной заявке Италии № 102016000047936, поданной 10 мая 2016 г.
Область техники
Данное изобретение относится к адгезивным композициям, не содержащим растворителей. Более конкретно, данное описание относится к двухкомпонентным не содержащим растворителей полиуретановым адгезивным композициям для использования в слоистых структурах. Раскрытые адгезивные композиции содержат инициированные амином полиолы, обеспечивающие слоистые структуры, имеющие улучшенную эффективность преобразования.
В некоторых вариантах осуществления изобретения адгезивные композиции проявляют высокую реакционную способность, поэтому они составлены для раздельного нанесения на два субстрата, которые затем объединяют, чтобы смешать и подвергнуть реакции адгезивную композицию. В частности, один компонент адгезивной композиции выполнен с возможностью равномерного нанесения на поверхность первого субстрата, а другой компонент адгезивной композиции выполнен с возможностью нанесения на поверхность второго субстрата. Затем первый и второй субстраты объединяют, тем самым смешивая и подвергая реакции два компонента с образованием адгезива между первым и вторым субстратами. Следовательно, адгезив может быть отвержден, связывая, таким образом, первый и второй субстраты.
Уровень техники
Адгезивные композиции находят применение во многих областях. Например, адгезивные композиции используют для склеивания различных субстратов, например, субстратов из полиэтилена, полипропилена, сложных полиэфиров, полиамида, металла, бумаги или целлофана, с получением композиционных пленок, т.е. ламинатов. Общеизвестно использование адгезивов для различного целевого назначения. Например, адгезивы могут быть использованы при изготовлении слоистых материалов типа пленка/пленка и пленка/фольга, применяемых в упаковочной промышленности, особенно для упаковки пищевых продуктов. Адгезивы, используемые для формирования слоистых материалов, или «ламинирующие адгезивы», в целом, можно разделить на три категории: на основе растворителей, на водной основе и не содержащие растворителей. Характеристики адгезива варьируются в зависимости от категории и области применения адгезива.
Не содержащие растворителей ламинирующие адгезивы можно наносить на объекты, содержащие до ста процентов твердого вещества, без органического растворителя или водного носителя. Благодаря отсутствию необходимости высушивать органический растворитель или воду из адгезива при его нанесении, эти адгезивы можно использовать на высокоскоростных линиях и, предпочтительно, в тех областях применения, где необходимо быстрое нанесение адгезива. Ламинирующие адгезивы на основе растворителей и воды ограничиваются скоростью, с которой растворитель или вода могут быть эффективно высушены и удалены из слоистой структуры после нанесения адгезива. По причинам, связанным с окружающей средой, здоровьем и безопасностью, ламинирующие адгезивы, предпочтительно, являются водными или не содержащими растворителей.
К категории ламинирующих адгезивов, не содержащих растворителей, относятся многие их разновидности. Одна из конкретных разновидностей включает в себя предварительно смешанные двухкомпонентные ламинирующие адгезивы на основе полиуретана. Как правило, двухкомпонентный ламинирующий адгезив на основе полиуретана включает в себя первый компонент, содержащий изоцианат-содержащий форполимер, и второй компонент, содержащий полиол. Форполимер может быть получен посредством взаимодействия избытка изоцианата с простым полиэфиром и/или сложным полиэфиром, содержащим две или большее количество гидроксильных групп на молекулу. Второй компонент содержит простой полиэфир и/или сложный полиэфир, инициированный двумя или большим количеством гидроксильных групп на молекулу. Два компонента объединяют в заданном соотношении или «предварительно смешивают», а затем наносят на первый субстрат («полотно-носитель»). Затем первый субстрат объединяют со вторым субстратом для формирования слоистой структуры.
Дополнительные слои субстрата могут быть добавлены к структуре вместе с дополнительными слоями адгезивной композиции, расположенными между каждым последующим субстратом. Затем адгезив отверждают при комнатной температуре или при повышенной температуре, таким образом, связывая субстраты вместе.
Дальнейшая обработка слоистой структуры зависит от скорости отверждения адгезива. О скорости отверждения адгезива свидетельствует время, в течение которого механическая связь между многослойными субстратами становится достаточной для обеспечения дальнейшей обработки, а слоистый материал соответствует действующим правилам (например, правилам контакта с пищевыми продуктами). Низкая скорость отверждения приводит к снижению эффективности преобразования. Предварительно смешанные двухкомпонентные ламинирующие адгезивы, не содержащие растворителей, по сравнению с традиционными содержащими растворители адгезивами, демонстрируют слабые первоначальные связи и медленную скорость отверждения. Общая тенденция в перерабатывающей промышленности направлена на более быстрое отверждение ламинирующих адгезивов. Более быстрое отверждение повышает эффективность работы устройств для переработки. В частности, быстро перемещаемые со склада готовые изделия, увеличивают производственные мощности и гибкость при обработке заказов в последнюю минуту (например, рекламные кампании предприятий розничной торговли). Для того, чтобы повысить эффективность работы, для формирования слоистых материалов следует использовать адгезивную композицию с химической активностью, намного превышающей химическую активность существующих адгезивных композиций. Однако, такая адгезивная композиция может создавать проблемы для традиционных технологий нанесения адгезива.
Соответственно, желательно использовать двухкомпонентные ламинирующие адгезивные композиции на основе полиуретана, не содержащие растворителей, с улучшенной прочностью склеивания и более высокой скоростью отверждения.
Сущность изобретения
Описаны двухкомпонентные полиуретановые адгезивные композиции, не содержащие растворителей. В некоторых вариантах осуществления изобретения не содержащая растворителей адгезивная композиция включает в себя изоцианатный компонент, содержащий, по меньшей мере, один изоцианат. Не содержащая растворителей адгезивная композиция дополнительно включает в себя полиольный компонент, содержащий, по меньшей мере, один высокореакционноспособный инициированный амином полиол. По меньшей мере, один изоцианат может быть выбран из группы, состоящей из: ароматического изоцианата, алифатического изоцианата и их комбинаций. Инициированный амином полиол также может иметь функциональность от около 2 до около 12, гидроксильное число от около 5 до около 1830, и молекулярную массу от около 500 до около 20000. После объединения изоцианатного и полиольного компонентов, с образованием, таким образом, адгезивной композиции, адгезивная композиция может иметь вязкость более 10000 мПа·с (при 40°C) в течение 10 минут. Полиольный компонент может также включать в себя не инициированный амином полиол.
Описанные адгезивные композиции демонстрируют быстрые скорости отверждения по сравнению с существующими двухкомпонентными адгезивными композициями, не содержащими растворителей. В результате слоистые структуры, содержащие адгезивные композиции, могут быть разрезаны в течение всего лишь двух часов после ламинирования и доставлены в течение двух дней клиенту. Слоистые материалы, содержащие существующие адгезивные композиции общего назначения, как правило, требуют от двух до трех дней с момента ламинации для разрезания и от пяти до семи дней для доставки. Соответственно, эффективность процесса значительно улучшается с использованием описанных адгезивных композиций. Кроме того, жизнеспособность описанных в изобретении адгезивных композиций является неограниченной по сравнению с жизнеспособностью, составляющей от двадцати до тридцати минут, существующих адгезивов общего назначения. Это связано с тем, что жизнеспособность описанных адгезивных композиций полностью разделена с процессом отверждения, как будет рассмотрено ниже.
Поскольку описанные адгезивные композиции составлены так, чтобы они были более реакционноспособными и имели более высокую скорость отверждения, чем существующие адгезивные композиции, они не идеально подходят для использования с существующими аппаратами для нанесения адгезивов. Это связано с тем, что два компонента вступают в реакцию очень быстро, из-за чего адгезив становится гелем и непригодным для нанесения на субстрат. По этой причине описанные адгезивные композиции составлены таким образом, что изоцианатный и полиольный компоненты наносят отдельно на два разных субстрата вместо того, чтобы их предварительно смешивали и наносили на полотно-носитель.
В частности, описанные адгезивные композиции составлены таким образом, что изоцианатный компонент может быть равномерно нанесен на поверхность первого субстрата, а полиольный компонент может быть нанесен на поверхность второго субстрата. Поверхность первого субстрата затем приводят в контакт с поверхностью второго субстрата для смешивания и взаимодействия двух компонентов, с образованием, таким образом, слоистого материала. Затем адгезивную композицию отверждают.
Краткое описание графических материалов
Делается ссылка на прилагаемый чертеж, на котором:
На Фиг. 1 проиллюстрирован график зависимости вязкости адгезивных композиций от времени.
Подробное описание изобретения
Не содержащая растворителя двухкомпонентная адгезивная композиция по данному описанию содержит 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 форполимера, изоцианатного мономера, полиизоцианата (например, димеров, тримеров и т.д.) и комбинации двух или более из них. Используемый в данном документе термин «полиизоцианат» представляет собой любое соединение, которое содержит две или большее количество изоцианатных групп. Изоцианатный форполимер представляет собой продукт реакции реагентов, содержащих, по меньшей мере, один изоцианат и, по меньшей мере, один полиол. Используемый в данном документе термин «изоцианатный форполимер» может представлять собой сам полиизоцианат.
По меньшей мере, один изоцианат имеет функциональность, составляющую от 1,5 до 10, или от 1,8 до 5, или от 2 до 3. Используемый в отношении изоцианатного компонента термин «функциональность» относится к числу гидроксильных реакционноспособных групп на молекулу. Соединения, содержащие изоцианатные группы, например, изоцианатный компонент, могут быть охарактеризованы параметром «%NCO», который представляет собой массовое содержание изоцианатных групп в пересчете на массу соединения. Параметр «%NCO» измеряется стандартным 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, %NCO изоцианатного компонента не превышает 25%, или 18%, или 14%.
Кроме того, по меньшей мере, один изоцианат имеет содержание свободного мономера, составляющее от 0 до 50%, или от 5 до 40%, или от 10 до 30%. Кроме того, по меньшей мере, один изоцианат имеет молекулярную массу, составляющую 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 40°С составляющую от 300 до 40000 мПа·с, или от 500 до 20000 мПа·с, или от 1000 до 10000 мПа·с, как измерено стандартным методом ASTM D2196.
По меньшей мере, один изоцианат из изоцианатного компонента может быть выбран из группы, состоящей из: ароматического изоцианата, алифатического 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, в которых химическая цепь имеет кольцевую структуру.
Примеры ароматических изоцианатов, подходящих для использования в соответствии с данным описанием, включают в себя, но не ограничиваются ими: изомеры метилендифенилдиизоцианата («MDI»), например, 4,4-MDI, 2,2-MDI и 2,4-MDI, изомеры толуилендиизоцианата («TDI»), например, 2,4-TDI, 2,6-TDI, изомеры нафталендиизоцианата («NDI»), например, 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 по данному описанию, включают в себя, но не ограничиваются ими: изомеры гексаметилендиизоцианата («HDI»), изомеры изофорондиизоцианата («IPDI»), изомеры ксилендиизоцианата («XDI») и их комбинации.
Массовое содержание, по меньшей мере, одного изоцианата в адгезивной композиции составляет в пересчете на массу адгезивной композиции (т.е. общую массу изоцианатного компонента и полиольного компонента), по меньшей мере 5% мас., или по меньшей мере 10% мас., или, по меньшей мере, 20% мас. Массовое содержание, по меньшей мере, одного изоцианата в адгезивной композиции в пересчете на массу адгезивной композиции, не должно превышать 100% мас., или не должно превышать 95% мас., или не должно превышать 90% мас.
Изоцианатный компонент дополнительно может содержать другие составляющие, широко известные специалистам в данной области техники.
Полиольный компонент
Не содержащая растворителей адгезивная композиция также содержит полиольный компонент, содержащий, по меньшей мере, один высокореакционноспособный инициированный амином полиол. Включение, по меньшей мере, одного инициированного амином полиола в полиольный компонент обеспечивает более высокую реакционную способность и более быстрое отверждение, чем у традиционных полиолов, используемых в существующих двухкомпонентных адгезивных композициях, не содержащих растворителей. Инициированный амином полиол содержит первичные гидроксильные группы и основную цепь, влючающую, по меньшей мере, один третичный амин. В некоторых вариантах осуществления изобретения полиольный компонент также может содержать другой вид полиола, представляющий собой не инициированный амином полиол. Каждый тип полиола может включать в себя один вид полиола. В альтернативном варианте, каждый тип полиола может включать в себя смеси различных видов полиолов. В некоторых вариантах осуществления изобретения один тип полиола может представлять собой один вид полиола, тогда как другой тип полиола может представлять собой смесь полиолов различных видов.
Инициированный амином полиол содержит первичные гидроксильные группы и основную цепь, включающую, по меньшей мере, один третичный амин. В некоторых вариантах осуществления изобретения инициированный амином полиол имеет химическую структуру I:
I
где R1, R2 и R3 каждый независимо представляет собой линейную или разветвленную алкильную группу. Например, каждый независимо может быть линейной или разветвленной алкильной группой C1–C6. В некоторых вариантах осуществления изобретения инициированный амином полиол содержит третичные амины и вторичные амины.
По меньшей мере, один инициированный амином полиол имеет функциональность, составляющую от 2 до 12, или от 3 до 10, или от 4 до 8. Используемый в отношении полиольного компонента термин «функциональность» относится к числу реакционноспособных изоцианатных фрагментов на молекулу. Кроме того, по меньшей мере один инициированный амином полиол имеет гидроксильное число, составляющее от 5 до 1830, или от 20 до 100, или от 31 до 40. Используемый в отношении полиольного компонента термин «гидроксильное число» является мерой количества реакционноспособных гидроксильных групп, доступных для реакции. Это число определяется мокрым аналитическим методом и представляется как количество миллиграммов гидроксида калия, эквивалентное гидроксильным группам, обнаруженным в одном грамме образца. Наиболее часто используемые способы определения гидроксильного числа описаны в стандарте ASTM D 4274 D. Кроме того, по меньшей мере, один инициированный амином полиол имеет вязкость, при 40°C составляющую от 500 до 20000 мПа·с, или от 1000 до 15000 мПа·с, или от 1500 до 10000 мПа·с.
Инициированные амином полиолы, подходящие для использования в соответствии с данным описанием, получают посредством алкоксилирования одного или большего количества аминных инициаторов с одним или большим количеством алкиленоксидов.
Массовое содержание, по меньшей мере, одного инициированного амином полиола в адгезивной композиции составляет в пересчете на массу адгезивной композиции (т.е. общую массу изоцианатного компонента и полиольного компонента), по меньшей мере, 2% мас., или, по меньшей мере, 10% мас., или, по меньшей мере, 20% мас. Массовое содержание, по меньшей мере, одного инициированного амином полиола в адгезивной композиции, в пересчете на массу адгезивной композиции, не должно превышать 100% мас., или не должно превышать 95% мас., или не должно превышать 90% мас.
В некоторых вариантах осуществления изобретения, по меньшей мере, один не инициированный амином полиол, необязательно, может быть включен в адгезивную композицию, например, в полиольный компонент. Примеры не инициированного амином полиола включают в себя, но не ограничиваются ими: сложные полиэфирполиолы, простые полиэфирполиолы, поликарбонатные полиолы, полиакрилатные полиолы, поликапролактоновые полиолы, полиолефиновые полиолы, полиолы природного масла и комбинации двух или более из них. Предпочтительно, не инициированный амином полиол имеет вязкость при 25°С, составляющую от 30 до 40000мПа·с, или от 50 до 30000мПа·с, или от 70 до 20000мПа·с, как измерено стандартным методом ASTM D2196. Предпочтительно, не инициированный амином полиол, имеет вязкость, при 25°С составляющую от 100 до 10000 мПа·с, как измерено стандартным методом ASTM D2196.
Количество, по меньшей мере, одного не инициированного амином полиола в адгезивной композиции составляет, по меньшей мере, 0% мас., или, по меньшей мере, 5% мас., или, по меньшей мере, 10% мас. Количество, по меньшей мере, одного не инициированного амином полиола в адгезивной композиции не должно превышать 98% мас., или не должно превышать 90% мас., или не должно превышать 80% мас.
Массовое соотношение изоцианатного компонента к полиольному компоненту в смеси регулируется посредством регулирования массы покрытия каждого компонента на соответствующий ему субстрат. В некоторых вариантах осуществления изобретения соотношение смеси изоцианатного компонента к полиольному компоненту в готовой адгезивной композиции может составлять 100:100, или 100:90, или 100:80. Описанные адгезивные композиции являются более щадящими, чем традиционные адгезивы, и могут допускать некоторую погрешность массы наносимого покрытия (например, вплоть до около 10% массы покрытия).
В некоторых вариантах осуществления изобретения, необязательно, в адгезивную композицию могут быть включены одна или большее количество добавок. Примеры таких добавок включают в себя, но не ограничиваются ими: придающие клейкость реагенты, пластификаторы, модификаторы реологических свойств, промоторы адгезии, антиоксиданты, наполнители, красители, поверхностно-активные вещества, растворители и комбинации двух или более из них.
Полиольный компонент дополнительно может содержать другие составляющие, широко известные специалистам в данной области техники, например, дополнительные полиолы, изоцианаты и т.д.
Формирование слоистого материала
Предусмотрено, что изоцианатный компонент и полиольный компонент описанной адгезивной композиции, не содержащей растворителей, составлены по отдельности и хранятся до возникновения необходимости сформировать слоистую структуру. Предпочтительно, изоцианатный компонент и полиольный компонент при 25°С находятся в жидком состоянии. Даже если при 25°C указанные компоненты являются твердыми веществами, является допустимым их нагревание, при необходимости, чтобы перевести их в жидкое состояние. Поскольку жизнеспособность адгезивной композиции разделена с процессом отверждения, указанные компоненты могут храниться неограниченно.
Слоистый материал, содержащий описанные адгезивные композиции, может быть сформирован посредством раздельного нанесения изоцианатного и полиольного компонентов адгезивной композиции на два различных субстрата, например, на две пленки. Используемый в данном документе термин «пленка» представляет собой 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.
Например, слой изоцианатного компонента наносят на поверхность первого субстрата. Предпочтительно, толщина слоя изоцианатного компонента на первом субстрате составляет от 0,5 до 2,5 мкм. Слой полиольного компонента наносят на поверхность второго субстрата. Предпочтительно, толщина слоя полиольного компонента на втором субстрате составляет от 0,5 до 2,5 мкм. Посредством регулирования толщины слоев, наносимых на каждый субстрат, можно управлять соотношением компонентов.
Затем поверхности первого и второго субстратов проходят через устройство для приложения внешнего давления к первому и второму субстратам, например, через зажимной валик. Объединение изоцианатного компонента и полиольного компонента формирует отверждаемый слой адгезивной смеси. Когда поверхности первого и второго субстратов собраны вместе, толщина отверждаемого слоя адгезивной смеси составляет 1-5 мкм. Когда первый и второй субстраты собраны вместе, а компоненты вступают в контакт друг с другом, изоцианатный компонент и полиольный компонент начинают смешиваться и вступать в реакцию. Это знаменует начало процесса отверждения.
Дальнейшее перемешивание и взаимодействие осуществляется, когда первый и второй субстраты проходят через различные другие ролики и, в конечном итоге, к перемоточному ролику. Дальнейшее смешивание и взаимодействие происходит, когда первый и второй субстраты проходят через ролики, потому что каждый из субстратов между каждым из роликов занимает более длинный или более короткий путь ,чем другой субстрат. Таким образом, оба субстрата перемещаются относительно друг друга, смешивая компоненты на соответствующих субстратах. Расположение таких роликов в устройстве для нанесения широко известно в данной области техники. Затем отверждаемая смесь отверждается или её оставляют отверждаться.
Подходящие субстраты в слоистой структуре включают в себя: пленки, например, бумагу, тканые и нетканые материалы, металлическую фольгу, полимерные пленки и полимерные пленки с металлическим покрытием. Некоторые пленки, необязательно, имеют поверхность, на которой чернилами напечатано изображение; чернила могут быть приведены в контакт с адгезивной композицией. Субстраты расположены слоями для формирования слоистой структуры с применением адгезивной композиции в соответствии с данным описанием, склеивающей один или большее количество субстратов вместе.
Обратимся теперь к Фиг. 1. На графике проиллюстрированы профили реакционной способности адгезивной композиции в соответствии с данным описанием, т.е. содержащей описанный инициированный амином полиол, а также адгезивной композиции без инициированного амином полиола. На Фиг. 1 адгезивная композиция, содержащая инициированный амином полиол, при 40°С первоначально имеет вязкость, составляющую приблизительно 6000 мПа·с в процессе изготовления слоистого материала. Удивительно, что вязкость быстро возрастает до более чем 10000 мПа·с менее чем через десять минут после изготовления слоистого материала. И наоборот, адгезивная композиция без инициированного амином полиола при 40°С первоначально имеет вязкость, составляющую приблизительно 1000 мПа·с в процессе изготовления слоистого материала. Вязкость не превышает 10000 мПа·с до приблизительно пятидесяти минут после изготовления слоистого материала. Этот профиль реакционной способности является типовым для существующих адгезивных композиций, не содержащих растворителей.
Соответственно, при включении описанного инициированного амином полиола в полиольный компонент адгезивной композиции, получают адгезивную композицию с профилем значительно более быстрой реакционной способности. Такие адгезивные композиции особенно подходят для изготовления слоистых материалов в соответствии с описанными в данном документе способами.
Примеры по изобретению
Теперь данное описание будет объяснено более подробно посредством описания примеров, иллюстрирующих описанные адгезивные композиции и существующие адгезивные композиции (в совокупности «Примеры»). Однако рамки данного изобретения, разумеется, не ограничены указанными примерами.
В Примерах изоцианатный компонент содержит ароматические изоцианаты, широко известные специалистам в данной области техники, например, TDI MDI. Полиольные компоненты Примеров получены в соответствии с составами, перечисленными ниже в Таблице 1:
Таблица 1: Составы образцов компонентов ОН
| Компонент | Химические свойства | E1 (% мас.) | E2 (% мас.) | E3 (% мас.) | E4 (% мас.) | E5 (% 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 | Инициированный амином полиол | 11 | 20 | 20 | 10 | 10 | 11 | |
| H | Сложный полиэфир | 8 | ||||||
| I | Сложный полиэфир | 16 | ||||||
| J | Сложный полиэфир | 16 | ||||||
| К | Сложный полиэфир | 8 | 8 | 8 | ||||
| L | Ароматический изоцианат | 10 | 5 | 10 | 8 | 6 | 10 | |
| Число OH | 149 | 226 | 128 | 136 | 128 | 130 | 142 |
Слоистые структуры, содержащие полиольные компоненты, описанные в таблице 1, получают на машине для производства слоистых материалов Nordmeccanica LABO COMBI™ ламинатор. Затем полученные слоистые структуры испытывают на прочность склеивания и распад первичного ароматического амина (ПАА) на LABO COMBI ™ ламинаторе. Прочность склеивания слоистых структур испытывают согласно стандарту ASTM F904. Анализ распада первичного ароматического амина представляет собой испытание на определение первичных ароматических аминов в водных пищевых стимулянтах (3% уксусная кислота). Испытание основано на официальном BrF методе № L 00-00.6 и Регламенте Комиссии (ЕС) № 10/2011.
Экспериментальные результаты показаны ниже в таблице 2. Прочность склеивания измеряют согласно стандарту ASTM F904 через 2 часа, 4 часа, 1 день и 2 дня после изготовления слоистого материала. Распад первичного ароматического амина испытывают согласно BrF методу № L 00-00.6 и Регламенту Комиссии (ЕС) № 10/2011 через 24 часа, 2 дня и 3 дня после изготовления слоистого материала.
Таблица 2: Экспериментальные результаты, полученные на LABO COMBI ™
| Образец компонента, содержащего OH | Структура слоистого материала | Прочность склеивания | ПАА распад (мкг/100 мл) | |||||
| 2 часа | 4 часа | 1 день | 2 дня | 24 ч | 2 д | 3 д | ||
| E2 | PET-ALU/PE | 0,5 a coex | 2,1 a PE | 4,8 a ALU + WL PE | 4,8 a ALU | 0,6 | <0,2 | - |
| E3 | PET-ALU/PE | 1,6 a 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 смешивания 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 смешивания 100/95) | 0,7 a coex | 1,9 a PE | 2,4 t PET | 4,2 t PET | - | 0,26 | <0,2 |
| E1 | Чернила BOPP/метPP | 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 смешивания 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 адгезив остается в неизменном виде, а «t» указывает на то, что одна из слоистых структур порвана. Исходя из данных в таблице 2, включение инициированного амином полиола повышает реакционную способность адгезивной композиции. Как показано в таблице 3, составы, содержащие инициированный амином полиол, демонстрируют более быстрое склеивание и более быстрый распад ПАА. В частности, полное склеивание достигается за два дня. Полное склеивание происходит, когда все функциональные группы (например, NCO- и OH-группы), по меньшей мере, одного изоцианата и полиолов прореагировали и интегрированы в конечную полимерную цепь, т.е. дальнейшей реакции сшивания не происходит, а достигаются конечные характеристики склеивания, термическая и химическая стойкость. Тем не менее, склеивание, достаточное для разрезания слоистой структуры, достигается в течение одного часа после ламинирования с использованием полиольного компонента, содержащего высокореакционноспособный инициированный амином полиол. Слоистая структура имеет сцепление, достаточное для разрезания, когда она имеет прочность склеивания, составляющую, по меньшей мере, 1N/15 мин и нелипнущий адгезив.
Слоистые структуры также формируют на ламинирующей машине для производства слоистых материалов с двумя наносящими головками, как это предусмотрено в соответствии с данным описанием. Затем полученные слоистые структуры испытывают на прочность склеивания и распад первичного ароматического амина.
Таблица 3: Результаты, полученные на ламинирующей машине с двумя наносящими головками
| Образец компонента OH | Субстрат компонента NCO | Субстрат компонента OH | Плотность нанесения/ субстрат (г/м2) | Скорость движе-ния конвей-ера (м/мин) | Сцепление (N/15мм) @ 0,5 часа |
Сцепление (N/15мм) @ 1 час |
Сцепление (N/15мм) @ 1,5 часа |
Сцепление (N/15мм) @ 2 часа |
| E2 | PET-ALU | PE | 1,8 | 300 | - | - | - | 0,5 |
| E1 | PET чистый | Металлизированный PP | 1,8 | 300 | 0,13 | 0,47 | 1,1 | 2,0 |
| E1 | Металлизированный PP | PET чистый | 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 | ALU-PET | 1,75 | 300 | 0,13 | 0,32 | 1,1 | 2,1 |
| E1 | Отпечатанный BOPP | PE | 2 | 300 | 0,11 | 0,27 | 0,93 | 1,5 |
| E1 | PE | Отпечатанный BOPP | 1,85 | 150 | 0,11 | 0,21 | 0,61 | 1,0 |
Как указано в таблице 3, адгезивные композиции, содержащие описанный инициированный амином полиол, неожиданно все достигли прочности склеивания, превышающей 1,0N/15 мин в течение двух часов после изготовления слоистого материала. Многие из Примеров даже продемонстрировали прочность склеивания, превышающую 2,0 N/15 мин в течение двух часов после изготовления слоистого материала.
1. Способ формирования слоистой структуры, содержащей двухкомпонентную не содержащую растворителей адгезивную композицию, содержащий:
равномерное нанесение на поверхность первого субстрата изоцианатного компонента, содержащего по меньшей мере один ароматический изоцианат;
равномерное нанесение на поверхность второго субстрата полиольного компонента, содержащего по меньшей мере один инициированный амином полиол, содержащий две или большее количество первичных гидроксильных групп и основную цепь, включающую третичные амины, при этом инициированный амином полиол имеет функциональность от 2 до 12, гидроксильное число от 5 до 1830 и вязкость при 40°С от 500 до 20000 мПа·с, как измерено стандартным методом ASTM D2196; и
приведение поверхности первого субстрата в контакт с поверхностью второго субстрата для смешивания и взаимодействия двух компонентов,
причем адгезивная композиция имеет вязкость более чем 10000 мПа·с (при 40°С) в течение 10 минут смешивания изоцианатного компонента с полиольным компонентом.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что изоцианатный компонент адаптирован для нанесения на первый субстрат, а полиольный компонент адаптирован для нанесения на второй субстрат.
3. Способ формирования слоистой структуры, содержащей двухкомпонентную не содержащую растворителей адгезивную композицию, содержащий:
равномерное нанесение на поверхность первого субстрата изоцианатного компонента, адаптированного для нанесения на первый субстрат и содержащего по меньшей мере один ароматический изоцианат; а также
равномерное нанесение на поверхность второго субстрата полиольного компонента, адаптированного для нанесения на второй субстрат и содержащего по меньшей мере один инициированный амином полиол, содержащий первичные гидроксильные группы и основную цепь, заключающую в себе третичные амины; и
приведение поверхности первого субстрата в контакт с поверхностью второго субстрата для смешивания и взаимодействия двух компонентов,
причем адгезивная композиция имеет вязкость более чем 10000 мПа·с (при 40°С) в течение 10 минут смешивания изоцианатного компонента с полиольным компонентом.
4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что инициированный амином полиол имеет структуру I:
I
,
где R1, R2 и R3 независимо представляют собой линейную или разветвленную алкильную группу.
5. Способ по п. 3, отличающийся тем, что инициированный амином полиол имеет функциональность, составляющую 4.
6. Способ по п. 3, отличающийся тем, что инициированный амином полиол имеет гидроксильное число, составляющее 37.
7. Способ по п. 3, отличающийся тем, что инициированный амином полиол имеет вязкость, при 25°С составляющую около 1200 мПа·с.
8. Способ по п. 3, отличающийся тем, что инициированный амином полиол имеет молекулярную массу, составляющую около 6000 г/моль.
9. Способ по п. 3, отличающийся тем, что массовое соотношение изоцианатного компонента к полиольному компоненту составляет от 0,5:1 до 1,5:1.
10. Способ по п. 3, отличающийся тем, что изоцианатный компонент имеет менее чем около 50% содержания мономера.
11. Способ по п. 3, отличающийся тем, что изоцианатный компонент имеет вязкость, при 40°С составляющую от 500 до 10000 мПа·с.
12. Способ по п. 3, отличающийся тем, что по меньшей мере один полиизоцианат выбран из группы, состоящей из 4,4-метилендифенилдиполиизоцианата («MDI»), 2,4-MDI, 2,2'-MDI, 2,4-толуилендиполиизоцианата («TDI»), 2,6-TDI и комбинации двух или более из них.
