Водорастворимый связующий агент для сухого ламинирования с повышенной теплостойкостью
Владельцы патента RU 2768501:
РОМ ЭНД ХААС КОМПАНИ (US)
ДАУ ГЛОУБЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ ЛЛК (US)
Изобретение может быть использовано для ламинирования гибких пленок и алюминиевой фольги. Двухкомпонентная композиция связующего агента содержит первый компонент и второй компонент, содержащий диспергируемый в воде полиизоцианат. Первый компонент представляет собой водную смесь, включающую диспергируемый в воде простой полиэфирполиол, канифольную смолу и полимер на основе стирольного и акрилового мономеров. Диспергируемый в воде полиизоцианат выбран из полиизоцианатов на основе толуилендиизоцианата, изофорондиизоцианата, гексаметилендиизоцианата, дифенилметандиизоцианата, дициклогексилметандиизоцианата, их изомеров и их смесей. Второй компонент присутствует относительно первого компонента в молярном соотношении NCO/NCO-реакционноспособной группы от 1:1 до 8:1. Предложены также способ изготовления многослойного изделия и слоистый материал. Изобретение обеспечивает улучшение прочности сварного шва при повышенных температурах. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 4 табл.
Область изобретения
Настоящее изобретение относится к двухкомпонентному акрилово-уретановому связующему агенту, в котором используется водорастворимая акрилат-уретановая гибридная композиция. Изобретение особенно полезно для использования в качестве ламинирующего клея и подходит, например, для ламинирования гибких пленок, алюминиевой фольги и других подложек.
Уровень техники
Для достижения хорошей теплостойкости и влагостойкости, в качестве ламинирующего клея широко используется полиуретан на основе растворителей. Однако в последние годы постоянный рост количества новых технологических применений увеличивает потребность в расширении выбора коммерчески доступных связующих агентов (включая, например, клеи и грунтовки). Необходимость уменьшения выбросов химических растворителей и упрощения транспортировки материалов повышает потребность в улучшенных системах водных связующих агентов. Одна из таких систем, популярная в распространенных применениях, представляет собой латексную систему; иными словами, водную дисперсию или эмульсию. Особый интерес представляли акриловые латексные системы.
Тем не менее, существующие водные клеи не вполне удовлетворяют требованиям, предъявляемым к упаковкам повышенного спроса средней производительности, таким как пакеты с замком-зиппером и вертикально стоящие пакеты, из-за их ограниченной теплостойкости.
Существует потребность в водном клее с повышенной теплостойкостью.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение относится к двухкомпонентной композиции связующего агента, содержащей: (а) первый компонент, который представляет собой водную смесь, твердая часть которой содержит: (i) от 0,1 до 10% полиола, содержащего по меньшей мере две гидроксильные группы и выбранного из группы, состоящей из диспергируемых в воде простых полиэфирполиолов, сложных полиэфирполиолов,полиэстерполиэфирных полиолов и их смесей, (ii) от 3% до 32% канифольной смолы и (iii) от 58% до 96% полимера, имеющего от 20 до 60% остатков по меньшей мере одного стирольного мономера, 40-80% остатков по меньшей мере одного акрилового мономера, имеющего Tg ниже 0°С, 1-4% остатков (мет)акриловой кислоты и менее 0,5% остатков гидроксилсодержащих мономеров; и (b) второй компонент, содержащий диспергируемый в воде полиизоцианат; причем указанный второй компонент присутствует относительно указанного первого компонента в молярном соотношении NCO/NCO-реакционноспособной группы от 1:1 до 8:1. Изобретение дополнительно направлено на способ получения покрытия на подложке. Способ включает нанесение слоя композиции связующего агента.
Подробное описание изобретения
Композиция и способ по настоящему изобретению дают возможность ламинировать две или несколько гибких или жестких подложек. Настоящее изобретение относится к двухкомпонентной водной композиции связующего агента, которая является гидрофобной и содержит остатки ароматического мономера. Первый компонент содержит канифольную смолу и сополимер мономера стирольного типа, гидрофобный акриловый мономер и акриловый мономер с карбоксильной функциональностью. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения, содержание акриловых мономеров с гидроксильными функциональными группами строго ограничено. В первый компонент примешивают диспергируемый в воде или водорастворимый полиол, чтобы получить гидроксильные группы для сшивки со вторым компонентом, который содержит диспергируемый в воде полиизоцианат.
Эти два компонента смешивают перед нанесением на поверхность (например, при помещении на пресс для ламинирования). Связующий агент наносят на одну подложку и, предпочтительно, высушивают в сушильном шкафу перед наложением слоя другой подложки. Затем ламинат может быть отвержден, например, при температуре окружающей среды. Полиол в латексе предпочтительно отверждается полиизоцианатом, с образованием гибридной системы из акрилового сополимера и уретана. Сополимер помогает достичь нужной теплостойкости и влагостойкости при повышенной температуре.
Полученный в результате связующий агент демонстрирует превосходную теплостойкость, химическую стойкость и стойкость к воздействию окружающей среды, а также адгезию в широком диапазоне температур (например, предпочтительно от по меньшей мере -10°С до + 120°С) и влажности. Связующий агент предпочтительно имеет практический срок годности после смешивания компонентов более 8 часов и прост в обращении и применении. В некоторых вариантах реализации, связующий агент наносят на первую подложку и, для образования ламината, приводят с ним в контакт вторую подложку. Связующий агент обладает отличной механической стабильностью при высокой скорости.
Все проценты, указанные в данном документе, относятся к массе, а температуры приведены в °С, если не указано иное. Используемый здесь термин «связующий агент» представляет собой реагент, который подходит для присоединения по меньшей мере к первому материалу и, предпочтительно, также ко второму материалу. Первый и второй материалы могут быть одинаковыми или разными. С использованием связующего агента, могут быть соединены несколько слоев материала. Термин «связующий агент» охватывает клей, грунтовку или любое другое подходящее покрытие для связывания с поверхностью. Используемый в данном документе термин «(мет)акрилат» относится к акрилату или метакрилату. Термин «латекс» или «латексная композиция» относится к дисперсии нерастворимого в воде полимера, которая может быть получена с помощью традиционных методик полимеризации, таких как, например, эмульсионная полимеризация. Термин «акриловый мономер» охватывает акрилонитрил (AN); акриламид (АМ) и его N-замещенные производные; акриловую кислоту (АА), метакриловую кислоту (МАА) и их эфиры; и итаконовую кислоту (IA). Сложные эфиры AA и MAA включают, но не ограничиваются ими, метилметакрилат (MMA), этилметакрилат (EMA), бутилметакрилат (BMA), этилгексилметакрилат (EHMA), лаурилметакрилат (LMA), гидроксиэтилметакрилат (HEMA), метил акрилат (MA), этилакрилат (EA), бутилакрилат (BA), изобутилакрилат (IBA), этилгексилакрилат (EHA) и гидроксиэтилакрилат (HEA), а также другие сложные эфиры AA или MAA. Термин «стирольный мономер» означает этиленненасыщенный мономер, замещенный ароматической группой, предпочтительно, стиролом (Sty) и замещенными стиролами, например, α-метилстиролом (AMS).
Водная смесь, которая является первым компонентом настоящего изобретения, предпочтительно, представляет собой латекс, который представляет собой водную дисперсию частиц полимера этиленненасыщенных мономеров. Полимер подается в количестве от 58 до 96% от твердой части первого компонента. В некоторых вариантах реализации, количество полимера составляет не более 95%, или не более 93%, или не более 92%, или не более 90%. В некоторых вариантах реализации, количество полимера составляет по меньшей мере 56% или по меньшей мере 65%, или по меньшей мере 70%. Помимо акриловых и стирольных мономеров, подходящие мономеры могут включать, например, винилы (например, ацетаты, такие как винилацетат, этиленвинилацетат; спирты; хлориды, такие как поливинилдихлорид, поливинилхлорид или т.п.). Латекс обычно имеет вязкость в диапазоне от около 10 до 1000 сП (от 0,01 до 1 Па·с) и, более предпочтительно, от 20 до 500 сП (от 0,02 до 0,5 Па·с). Содержание твердых веществ в латексе может составлять от 5 до 95%. В некоторых вариантах реализации оно составляет от 20 до 80% или от 30 до 70%, или от 40 до 60%. В некоторых вариантах реализации, полимер латекса имеет средневесовую молекулярную массу в диапазоне от 5000 до 2000000 или от 100000 до 2000000.
В некоторых вариантах реализации, полимер содержит от 20 до 60% остатков по меньшей мере одного стирольного мономера или не более 50%. В одном варианте реализации изобретения, полимер содержит от 23 до 45% остатков по меньшей мере одного стирольного мономера, предпочтительно, стирола. Полимер содержит от 40 до 80% остатков по меньшей мере одного акрилового мономера, имеющего Tg ниже 0 ° С. В некоторых вариантах реализации, полимер содержит от 50 до 80% остатков по меньшей мере одного C4-C12 мономера алкилакрилатного эфира. В некоторых вариантах реализации, C4-C12 мономер(ы) алкилакрилатного эфира представляет собой BA, EHA, IBA, LMA или их комбинации.
В некоторых вариантах реализации, полимер содержит от 1 до 4% остатков (мет)акриловой кислоты. В некоторых вариантах реализации, полимер содержит от 1 до 3% остатков (мет)акриловой кислоты и, наиболее предпочтительно, от 1,5 до 2,5%. В некоторых вариантах реализации, остатки (мет)акриловой кислоты в полимере являются остатками акриловой кислоты.
В некоторых вариантах реализации, полимер содержит менее 0,5% остатков гидроксилсодержащих мономеров. В некоторых вариантах реализации, полимер содержит менее 0,3% таких остатков или менее 0,2%, или полимер по существу не содержит остатков гидроксилсодержащих мономеров. Примеры гидроксилсодержащих мономеров включают, например, HEMA, HEA, виниловый спирт, гидроксипропилметакрилат (HPMA) и гидроксипропилакрилат. В некоторых вариантах реализации, полимер по существу не содержит аминосодержащих мономеров. В некоторых вариантах реализации, полимер имеет менее 0,5% реакционно-способных к изоцианату групп, отличных от групп карбоновой кислоты, или менее 0,2%, или полимер по существу не содержит реакционноспособных к изоцианату групп, отличных от групп карбоновой кислоты.
Понятно, что в композиции связующего агента по настоящему изобретению, при необходимости, могут применяться поверхностно-активные вещества, для обеспечения стабильности, а также для контроля размера частиц (например, для использования в эмульсионной или дисперсионной полимеризации). Обычные поверхностно-активные вещества включают анионные или неионные эмульгаторы или их комбинации. Типичные анионные эмульгаторы включают, но не ограничиваются ими, алкилсульфаты щелочных металлов или аммония, алкилэфирсульфаты щелочных металлов или аммония, алкиларилэфирсульфаты щелочных металлов или аммония, алкилсульфонаты, соли жирных кислот, сложные эфиры солей сульфосукциновой кислоты, алкилдифенилэфирдисульфонаты и соли или свободные кислоты сложных органических фосфатных эфиров. Типичные неионные эмульгаторы включают, но не ограничиваются этим, простые полиэфиры, например конденсаты этиленоксида и пропиленоксида, которые включают алкил- и алкиларилполиэтиленгликоль, и простые эфиры полипропиленгликоля, и простые тиоэфиры, алкилфеноксиполи (этиленокси) этанолы, содержащие алкильные группы, содержащие около от 7 до около 18 атомов углерода и имеющие от около 4 до около 100 этиленокси-единиц, и полиоксиалкиленовые производные гексита, включая сорбитаны, сорбиды, маннитаны и манниды. В полимерных композициях по настоящему изобретению, поверхностно-активные вещества могут быть использованы в количестве от 0,1 до 3% мас. или более, в расчете на общую массу полимерной композиции.
Для образования гидроксильной функциональности, полимерную композицию смешивают с вододиспергируемым полиолом. Вододиспергируемый полиол представляет собой полиол, который образует раствор или эмульсию в воде в любом количестве в диапазоне 1-50% при комнатной температуре при перемешивании. В некоторых вариантах реализации, полиол может представлять собой простой полиэфирполиол, сложный полиэфирполиол, полиэстерполиэфирполиол или их смесь. Полиол должен иметь несколько гидроксильных функциональных групп и, таким образом, будет содержать по меньшей мере две гидроксильные группы. Предпочтительные полиолы выбирают из диолов, триолов или их смесей. Полиол является достаточно нелетучим, так что он будет полностью или по меньшей мере частично доступен для реакции с изоцианатом в течение операций смешивания. Полиол также является водорастворимым или диспергируемым в воде. В некоторых вариантах реализации, полиол должен иметь среднечисленную молекулярную массу от 100 до 7500 или от 150 до 5000, или от 200 до 1000. В некоторых вариантах реализации, молекулярная масса составляет менее 1500 или менее 600. В некоторых вариантах реализации, полиол представляет собой полипропиленгликоль (PPG), такой как полипропиленгликоль с молекулярной массой 400. В некоторых вариантах реализации, полиол подается в количестве от 0,1 до 10% твердой части первого компонента. В некоторых вариантах реализации, количество полиола составляет не более 5% или не более 3%, или не более 2%, или не более 1,5%. В некоторых вариантах реализации, количество полиола составляет по меньшей мере 0,3%. В некоторых вариантах реализации, оно составляет по меньшей мере 0,4% или по меньшей мере 0,6%. Твердая часть компонента представляет собой нелетучую часть, обычно включающую полимеры и другие нелетучие добавки, например, поверхностно-активные вещества, пигменты, антипирены; исключая воду и другие растворители.
Полимерный латекс дополнительно смешивают с канифольной смолой. Канифольная смола может присутствовать в твердой форме или в форме, диспергируемой в воде. Диспергируемая в воде канифольная смола представляет собой смолу, которая образует раствор или эмульсию в воде в любом количестве в диапазоне 1-60% при перемешивании при комнатной температуре. Канифольные смолы, применяемые в настоящем изобретении, обработаны с использованием по меньшей мере одного способа из следующих: а) модификация, b) гидрогенизация или диспропорционирование и с) полимеризация или этерификация из сырьевых канифолей, таких как живичная канифоль, талловая канифоль и экстракционная канифоль. Если канифольную смолу обрабатывают по меньшей мере двумя из указанных выше способов, порядок обработки способами b) и c) конкретно не ограничен, только за способом модификации должен следовать, не обязательно непосредственно, способ полимеризации в случаях, когда используются оба эти способа. Подходящие примеры канифольных смол включают модифицированные канифоли, гидрогенизированные канифоли, диспропорционированные канифоли и полимеризованные канифоли, полученные, соответственно, модификацией, гидрогенизацией, диспропорционированием и полимеризацией сырьевых канифолей, и, кроме того, сложные эфиры канифоли, полученные этерификацией сырьевых канифолей со спиртами или эпоксидным соединением. Подходящие примеры модифицированных канифолей включают ненасыщенную модифицированную канифоль, полученную модификацией сырьевых канифолей ненасыщенной кислотой, и фенольные модифицированные канифоли, полученные модификацией сырьевых канифолей фенолами. Подходящие примеры ненасыщенной кислоты включают акриловую кислоту, метакриловую кислоту, фумаровую кислоту и малеиновую кислоту. Подходящие примеры фенолов включают фенол и алкилфенол. Способ модификации конкретно не ограничен, и обычно с этой целью применяется смешивание сырьевых канифолей с фенолами или ненасыщенной кислотой и их нагревание.
Подходящие примеры спиртов для получения сложных эфиров канифоли из сырьевых канифолей и спиртов включают одновалентные спирты, такие как метанол, этанол и пропанол; двухвалентные спирты, такие как этиленгликоль, диэтиленгликоль, пропиленгликоль и неопентилгликоль; трехвалентные спирты, такие как глицерин, триметилолэтан и триметилолпропан; четырехвалентные спирты, такие как пентаэритрит и диглицерин; и шестивалентные спирты, такие как дипентаэритрит. Предпочтительно, спирт представляет собой глицерин, а более предпочтительно, спирт представляет собой пентаэритрит. Способ этерификации сложных эфиров канифоли конкретно не ограничен, обычно применяют смешивание сырьевых канифолей со спиртами и нагревание смеси в присутствии необязательного катализатора этерификации. Предпочтительными являются сложные эфиры канифоли, полученные из диспропорционированных канифолей (т. е., диспропорционированные сложные эфиры канифоли), и канифоль, полученная из полимерной смолы (т. е., полимерная канифоль).
Канифольная смола подается в количестве от 3 до 32% твердой части первого компонента. В некоторых вариантах реализации, количество канифольной смолы составляет не более 30% или не более 28%, или не более 25%, или не более 20%. В некоторых вариантах реализации, количество канифольной смолы составляет по меньшей мере 3% или по меньшей мере 6%, или по меньшей мере 8%.
Кислотное число и температура размягчения канифольной смолы варьируются в зависимости от ее вида. Кислотное число обычно составляет от 1 до 50 КОН мг/г или от 1 до 15 КОН мг/г, а температура размягчения составляет от 25 до 200°С или от 60 до 190°С.
В некоторых вариантах реализации, молекулярная масса канифольной смолы составляет от 1000 до 50000, предпочтительно, от 2000 до 10000.
Для замены канифольной смолы по настоящему изобретению и достижения аналогичных характеристик могут быть использованы другие смолы, повышающие клейкость. Подходящие примеры других смол, повышающих клейкость, включают терпены и модифицированные терпены; алифатические; циклоалифатические и ароматические смолы, такие как С5 алифатические смолы, С9 ароматические смолы и С5/С9 алифатические/ароматические смолы; гидрогенизированные углеводородные смолы; терпен-фенольные смолы; и любую их комбинация.
Необязательно, при получении канифольной смолы могут быть использованы обычные ионные или неионные поверхностно-активные вещества. В некоторых вариантах реализации, поверхностно-активное вещество представляет собой анионное поверхностно-активное вещество, и подходящие примеры анионных поверхностно-активных веществ выбраны из сульфонатов, фосфатов, карбоксилатов и любой их комбинации. В некоторых вариантах реализации, анионное поверхностно-активное вещество представляет собой сульфонаты, такие как алкилмоноэфирсульфосукцинат, и фосфаты, такие как разветвленный фосфат полиоксиэтилен-нонилфенилового эфира.
В некоторых вариантах реализации, при получении канифольной смолы, эта смола по существу не содержит органического растворителя, то есть содержит его в количестве менее 3% или менее 2%, или менее 1%, или менее 0,5 или менее 0,2%, или менее 0,1% по массе в расчете на общую массу канифольной смолы. Растворители, которые могут присутствовать в указанных пределах в канифольной смоле по настоящему изобретению, представляют собой гидрокарбильные растворители, предпочтительно, представляют собой ароматические растворители и более предпочтительно представляют собой толуол.
Полиизоцианат, который является вторым компонентом по данному изобретению, представляет собой любой подходящий полиизоцианат. В некоторых вариантах реализации, полиизоцианат представляет собой алифатический полиизоцианат, ароматический полиизоцианат или их смесь. В некоторых вариантах реализации, полиизоцианат представляет собой диизоцианат. Примеры подходящих полиизоцианатов включают соединения на основе толуилендиизоцианата (TDI), изофорондиизоцианата (IPDI), гексаметилендиизоцианата (HDI), дифенилметандиизоцианата (MDI), дициклогексилметандиизоцианата (HMDI), их изомеров или их смесей. Могут использоваться также форполимеры полиизоцианата и полиола. Алифатические полиизоцианаты являются предпочтительными. Полиизоцианат является водорастворимым или диспергируемым, то есть он образует раствор или эмульсию в воде в любом количестве в диапазоне 1-50%, при перемешивании при комнатной температуре.
Полиизоцианат присутствует в связующем агенте в количестве от 1 до 5% мас. в расчете на общую массу первого компонента.
Доли изоцианатных групп относительно реакционноспособных к изоцианату групп могут изменяться по желанию в пределах молярного соотношения NCO/NCO-реакционноспособных групп от 1:1 до 8:1. NCO-реакционноспособные группы включают, например, гидроксильные, амино- и карбоксильные группы. В некоторых вариантах реализации, молярное отношение NCO/NCO-реакционноспособной группы составляет по меньшей мере 3:1. В некоторых вариантах реализации, молярное отношение NCO/NCO-реакционноспособной группы составляет не более 5:1. В некоторых вариантах реализации, полиизоцианат подается в количестве от 0,01 до 0,8 (и, более предпочтительно, от 0,1 до 0,3) частей полиизоцианата на 1 часть твердого вещества в латексе, причем полиол присутствует в вышеуказанных предпочтительных долях относительно изоцианатных групп. PH полученной общей смеси предпочтительно составляет от 5 до 9 и, более предпочтительно, от 6 до 8.
Другие необязательные компоненты связующих агентов по настоящему изобретению включают, но не ограничиваются ими, реагенты, выбранные из сорастворителей, коалесцирующих агентов, пигментов или других красителей, наполнителей, армирующих средств (например, волокон), диспергаторов, смачивающих агентов, восков, катализаторов, пенообразователей, пеногасителей, УФ-поглотителей, антипиренов, усилителей адгезии, антиоксидантов, биоцидов, коалесцирующих агентов или стабилизаторов. Эти необязательные компоненты (по желанию) могут добавляться в любой последовательности, которая не создает несовместимости между компонентами. Компоненты, которые не растворяются в водном носителе (такие как пигменты и наполнители), могут быть диспергированы в латексе или водном носителе или сорастворителе с помощью смесителя (необязательно, смесителя с высоким сдвиговым усилием). PH композиции можно регулировать путем добавления кислоты или основания при перемешивании. Примеры оснований включают, но не ограничиваются ими, аммиак, диэтиламин, триэтиламин, диметилэтаноламин, триэтаноламин, гидроксид натрия, гидроксид калия и ацетат натрия. Примеры кислот включают, но не ограничиваются ими, уксусную кислоту, муравьиную кислоту, соляную кислоту, азотную кислоту и толуолсульфоновую кислоту.
Как следует из вышеизложенного, система по настоящему изобретению предусматривает использование двух компонентов, которые, предпочтительно, смешивают с использованием подходящего смесителя (например, механического смесителя с электрическим, пневматическим или иным приводом) до или во время нанесения на подложку для формирования связующего агента. Таким образом, смесь латекса/полиола обычно упаковывается отдельно от полиизоцианата. Смешивание может происходить в любое подходящее время в процессе, например, до, во время или в результате процесса нанесения. Все данные этапы могут быть осуществляться при комнатной температуре. По желанию, можно использовать нагрев или охлаждение.
Связующий агент по настоящему изобретению пригоден для склеивания подложек между собой. Подложки могут быть из одинакового материала или из разных материалов. Хотя возможны процессы влажного ламинирования, предпочтительно, связующий агент особенно полезен для сухого ламинирования нескольких слоев подложки. В предпочтительном варианте реализации, слой связующего агента наносят на первый слой подложки, удаляют воду (например, с помощью нагретого воздуха или иным способом), и полученный в результате слой высушенного связующего агента накрывают вторым слоем подложки для образования клееного изделия, в котором две подложки связаны друг с другом высушенным слоем связующего агента. В предпочтительном варианте реализации, слои подложки подаются в форме рулонов материала подложки. Толщина листов может составлять от 1 до 10 мил (от 0,0254 до 0,254 мм). Возможны также большие толщины, как и меньшие толщины (например, порядка 1 или более мкм).
Композиции по настоящему изобретению могут быть нанесены на нужные подложки с использованием обычных технологий нанесения, таких как ротогравюрная печать, флексографическая печать, обычное или безвоздушное распыление, нанесение валиком, нанесение кистью, нанесение покрытия с удалением излишков с помощью спирального валикового скребка, нанесение покрытия шабером или такие процессы нанесения покрытия, как полив, облив, нанесение лопаткой, диском и погружением. Покрытие связующим агентом может быть нанесено на всю поверхность или только на ее часть, например вдоль края или в местах прерывания. Для удаления практически всей оставшейся воды, после нанесения на подложку композиции сушат, например, путем подачи тепла и воздушного потока или каким-либо другим подходящим способом.
Настоящее изобретение обеспечивает преимущество, связанное с продолжительными сроками годности связующего агента. Таким образом, предполагается, что после того, как компоненты связующего агента смешаны, можно на несколько часов отложить его нанесение на подложку. Например, в одном варианте реализации, срок годности составляет по меньшей мере 8 (и, более предпочтительно, по меньшей мере от 12 до 24) часов и, таким образом, до нанесения на подложку может пройти по меньшей мере восемь часов.
Композиции связующего агента могут найти другое подходящее применение, в качестве верхних покрытий или других промежуточных покрытий, что делает их потенциально полезными компонентами в красках, чернилах, пластмассах или т. п. Композиции связующего агента по настоящему изобретению могут быть использованы на широком многообразии из одной или множества подходящих подложек, таких как пластики высокой, низкой или средней плотности (например, типа, выбранного из полистирола, полиэтилена, ABS, полиуретана, полиэтилентерефталата, полибутилентерефталата, полипропилена, полифенилена, поликарбоната, полиакрилата, поливинилхлорида, полисульфона или их смесей), бумага, древесина и изделия из восстановленной древесины, подложки с полимерным покрытием, картон с восковым покрытием, картон, ДСП, текстиль, кожа и металл (алюминий, черные металлы, а также другие цветные металлы), металлизированные пластмассы (например, металлизированная пластиковая пленка) или т. п. Связующий агент особенно хорошо подходит для упаковки и герметизации. Например, в одном аспекте, связующим агентом по настоящему изобретению склеивают пластиковую пленку, металлическую пленку или металлизированную пластиковую пленку (например, по всей или по меньшей мере по части ее поверхности, такой как вдоль ее краев или в местах прерывания). В одном из таких применений, пища может быть упакована для приготовления кипячением в мешке, или полученный ламинат может быть использован для запечатывания или упаковки какого-либо другого изделия.
ПРИМЕРЫ
I. Исходные материалы
Пленки: подложки, используемые в примерах, включают двухосно ориентированную полипропиленовую пленку (BOPP, толщина 18 мкм), литую пленку из полиэтилентерефталатного сложного полиэфира, металлизированную в вакууме (VMPET, толщина 12 мкм) и полиэтиленовую пленку (PE, толщина 60 мкм), приобретенные у компании Guangdong Nan Cheng Company.
Ингредиенты, используемые в примерах, включают те, которые перечислены в приведенной ниже Таблице 1.
Таблица 1: ингредиенты, используемые в примерах
| Ингредиенты | Торговое название | Содержание твердой фазы | Поставщик | |
| Акриловый сополимер | BA-стирольный сополимер 60% мономера BA и 38% мономера стирола | 44,0% | Dow | |
| Полиол | Полиэфир диол | 100% | Dow | |
| Твердая смола | Канифоль | SUPER ESTER™ E-865NT | 50,0% | Arakawa |
| Полиолефин | HORDAMER ™ PE35 | 37,5% | BYK | |
| AQUACER ™ 593 | 30,0% | BYK | ||
| Полиизоцианат | COREACTANT CR 3A | > 99,8% | Dow |
II. Методы испытаний
Клеи на водной основе и пленки BOPP, VMPET, PE используются без какой-либо предварительной обработки. Для получения двухслойных ламинатов BOPP/VMPET, клеи наносят на пленки BOPP в количестве 2,0 г/м2 по сухому весу, соединяют с пленками VMPET и сушат. Затем двухслойные ламинаты покрывают клеями на водной основе в количестве 2,0 г/м 2 по сухому весу и соединяют с полиэтиленовыми пленками для получения трехслойных ламинатов BOPP/VMPET/PE. Трехслойный ламинат ВОРРЕ/VMPET/PE отверждают при 50 °С в течение 2 дней, а затем испытывают.
i) Прочность сцепления (BS):
Для испытания на Т-отслаивание, ламинаты по настоящему изобретению разрезали на полоски шириной 25 мм × длиной 10 см с помощью металлического трафарета, испытания проводили при скорости ползунка 250 мм/мин с использованием 5943 Series Single Column Table Top System, поставляемой Instron Corporation. Во время испытаний кончик каждой полоски слегка подтягивают пальцами, чтобы обеспечить его перпендикулярность к направлению отслаивания. Для каждого образца испытывали по три полоски и рассчитывали среднее значение. Результаты приведены в единицах N/15 мм. Чем выше значение, тем выше прочность связи.
ii) прочность сварного шва (HS)
Сварку ламината осуществляли в сварочной машине HSG-C, поставляемой Brugger Company, при температуре сварки 140 °C и давлении 300 N в течение 1 с (или при температуре сварки 220 °C и давлении 300 N в течение 0,5 с), затем охлаждали и разрезали на полоски шириной 25 мм × длиной 10 см для испытания на прочность сварного шва при скорости ползунка 250 мм/мин проводили при скорости ползунка 250 мм/мин с использованием 5943 Series Single Column Table Top System, поставляемой Instron Corporation. Для каждого образца испытывали по три полоски и рассчитывали среднее значение. Результаты приведены в единицах N/15 мм. Чем выше значение, тем выше прочность сварного шва.
III. Примеры:
470,25 г эмульсии акрилового сополимера (сополимер BA-стирол с содержанием твердых веществ 44%) поместили в 1-литровую емкость с магнитной мешалкой, затем добавили туда 4,75 г полиола (простого полиэфирдиола) и 25 г канифольной смолы SUPER ESTER™ E-865NT и перемешивали в течение 20 мин. Когда смешиваемая композиция распределяется, в эмульсию смеси по каплям добавляют 10 г полиизоцианата COREACTANT CR 3A и перемешивают смесь в течение еще 20 минут.
Иллюстративные примеры клеев IE1, IE2, IE3 и IE4 и сравнительные примеры клеев CE1, CE2 и CE3 приготовили с ингредиентами, перечисленными в таблице 1. Описанный выше процесс смешивания повторяли для образца из каждого Примера, но с ингредиентами в соответствии с композициями, перечисленными в таблице 2.
Таблица 2: Примеры композиций
| CE1 | IE1 | IE2 | IE3 | IE4 | CE2 | CE3 | |
| BA-стирольный сополимер | 98% | 88,2% | 78,4% | 94% | 68,6% | 88,2% | 88,2% |
| Полиэфир диол | 2% | 1,8% | 1,6% | 1% | 1,4% | 1,8% | 1,8% |
| SUPER ESTER™ E-865NT | - | 10% | 20% | 5% | 30% | - | - |
| HORDAMER ™ PE35 | - | - | - | - | - | 10% | - |
| AQUACER™ 593 | - | - | - | - | - | - | 10% |
| COREACTANT CR 3A * | 2% | 2% | 2% | 2% | 2% | 2% | 2% |
*% в расчете на общую массу компонента А.
Каждый из образцов иллюстративных Примеров клеев IE1, IE2 и сравнительного Примера клея CE1 нанесли на пленки VMPET и PE60 для получения двухслойных ламинатов VMPET/PE60 для дальнейших испытаний.
Каждый из образцов иллюстративных Примеров клеев IE1, IE2, IE3 и IE4 и сравнительных Примеров клеев CE1, CE2 и CE3 нанесли на пленки BOPP, VMPET и PE60 для получения ламинатов BOPP/VMPET/PE60 для дальнейших испытаний.
IV. Результаты
Как показано в таблице 3, клеи из иллюстративных Примеров IE1 и IE2 значительно улучшили прочность сварного шва при 140 и 220 oC по сравнению с таковой для клея в сравнительном Примере 1.
Таблица 3: Результаты измерения характеристик
| Структура | № образца | Прочность сцепления | Прочность сварного шва (140 °С-1с) |
Прочность сварного шва (220 °С-0,5с) |
Режим отрыва в испытании на прочность сварного шва |
| VMPET/PE60 | CE1 | 2,62 | 31,2 | 27,5 | Отрыв ламината |
| IE1 | 2,52 | 31,6 | 34,7 | Жесткий отрыв ламината | |
| IE2 | 2,49 | 33,9 | 35,2 | Жесткий отрыв ламината |
Как показано в таблице 4, клеи из иллюстративных Примеров IE1, IE2, IE3 и IE4 значительно улучшили прочность сварного шва при 220°C по сравнению с клеями из сравнительных Примеров CE1, CE2 и CE3.
Таблица 4: Результаты измерения характеристик
| Струк-тура | № образца | Прочность сцепления | Прочность сварного шва | Режим отрыва в тесте HS | ||
| BOPP /VMPET |
VMPET /PE |
140oC-1 с HS | 220oC- 0,5 с HS |
|||
| BOPP /VMPET /PE60 |
CE1 | 1,89 | 2,73 | 40,12 | 39,09 | Отрыв ламината |
| IE3 | 2,02 | 2,61 | 38,32 | 41,43 | Жесткий отрыв ламината | |
| IE1 | 2,12 | 2,61 | 41,63 | 48,75 | Жесткий отрыв ламината | |
| IE2 | 1,89 | 2,33 | 37,27 | 42,70 | Жесткий отрыв ламината | |
| IE4 | 1,61 | 2,45 | 39,41 | 45,27 | Жесткий отрыв ламината | |
| CE2 | 1,90 | 2,62 | 39,12 | 37,78 | Жесткий отрыв ламината | |
| CE3 | 1,86 | 2,30 | 32,75 | 44,56 | Жесткий отрыв ламината |
1. Двухкомпонентная композиция связующего агента, содержащая:
(a) первый компонент, который представляет собой водную смесь, причем его твердая часть содержит (i) от 0,1 % мас. до 10 % мас. полиола, содержащего по меньшей мере две гидроксильные группы и выбранного из группы, состоящей из диспергируемых в воде простых полиэфирполиолов, (ii) от 3 % мас. до 32 % мас. канифольной смолы и (iii) от 58 % мас. до 96 % мас. полимера, содержащего от 20 до 60 % мас. остатков по меньшей мере одного стирольного мономера, от 40 до 80 % мас. остатков по меньшей мере одного акрилового мономера; и
(b) второй компонент, содержащий диспергируемый в воде полиизоцианат, который выбран из полиизоцианатов на основе толуилендиизоцианата, изофорондиизоцианата, гексаметилендиизоцианата, дифенилметандиизоцианата, дициклогексилметандиизоцианата, их изомеров и их смесей,
причем второй компонент присутствует относительно первого компонента в молярном соотношении NCO/NCO-реакционноспособной группы от 1:1 до 8:1.
2. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что полимер имеет средневесовую молекулярную массу в диапазоне от 5000 до 2000000.
3. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что полиол представляет собой полипропиленгликоль.
4. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что полиол имеет среднечисленную молекулярную массу от 100 до 7500.
5. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что канифольная смола выбрана из модифицированных канифолей, гидрогенизированных канифолей, диспропорционированных канифолей и полимеризованных канифолей, полученных соответственно модификацией, гидрирогенизацией, диспропорционированием и полимеризацией сырьевых канифолей, и сложных эфиров канифоли, полученных этерификацией сырьевой канифоли со спиртами или эпоксидным соединением.
6. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что канифольная смола имеет молекулярную массу от 1000 до 50000.
7. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что канифольная смола имеет кислотное число от 1 до 50 KOH мг /г.
8. Способ изготовления многослойного изделия, в котором по меньшей мере два слоя подложки связаны друг с другом слоем связующего агента, включающий связывание указанных по меньшей мере двух слоев подложки композицией связующего агента по п. 1.
9. Слоистый материал, в котором по меньшей мере два слоя подложки склеены композицией связующего агента по п. 1.
