Способ изготовления древесных слоистых материалов при использовании быстроотверждающихся клеев при температуре окружающей среды

Способ изготовления древесных слоистых материалов при использовании быстроотверждающихся клеев при температуре окружающей среды

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Данные по родственным заявкам

Данная заявка заявляет выгоды от заявки США с регистрационным номером 11/269276, поданной 08 ноября 2005 года, вся полнота содержания которой посредством ссылки включается в настоящий документ.

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к способу формования древесных слоистых материалов, изготавливаемых с использованием быстроотверждающихся клеев при температуре окружающей среды.

Уровень техники

При изготовлении древесных композитов, предназначенных для использования в предметах интерьера и в декоративных целях, в частности в отделочных и декоративных фанерах, декоративных шпонах и композитном деревянном настиле пола, в течение длительного времени использовали формальдегидсодержащие смолы, такие как мочевиноформальдегидные смолы, меламиномочевиноформальдегидные смолы и не так давно фенолоформальдегидные смолы. В общем случае такие смолы в данных областях применения обнаруживают недостатки, обусловленные необходимостью использования повышенных температур обработки под давлением (то есть горячего прессования) для обеспечения полного отверждения клея. Недостатки повышенных температур отверждения могут включать повышенное число случаев дефектов поверхности, таких как пятна, связанные с высокотемпературной обработкой в присутствии как металлических прессов, так и влаги, что может отрицательно повлиять на выработку продукции и увеличить стоимость. Общий дефект поверхности на современном уровне техники называют «проступанием», он обусловлен переносом клея с поверхности склеивания на поверхность шпона. В дополнение к этому, результатом горячего прессования может стать увеличение производственных затрат, в том числе увеличение продолжительности цикла при пониженной пропускной способности (которую ограничивает количество щитов, которое можно изготавливать в каждом цикле прессования) и потребности в периодах нагревания и охлаждения, повышение потребления мощности при нагревании, увеличение трудовых затрат в случае необходимости наличия нескольких операторов при эксплуатации прессов для горячего прессования и коробление щитов. Несмотря на произведенные усовершенствования, направленные на уменьшение температуры обработки таких формальдегидсодержащих смол, повышенные температуры и связанные с ними проблемы с выработкой продукции, производственными затратами и продолжительностью времени цикла все еще имеют место.

Еще один недостаток использования смол, относящихся к мочевиноформальдегидному типу, в качестве связующих для древесных продуктов заключается в том, что такие смолы могут выделять формальдегид, который может быть обусловлен либо наличием остаточного формальдегида в смоле, либо гидролизом отвержденной смолы. Это может быть нежелательным в областях применения в предметах интерьера. Несмотря на то что высвобождающееся количество формальдегида может быть небольшим, выделяться могут ощутимые количества. Результатом стало приложение усилий, направленных на уменьшение или устранение выделений формальдегида в соответствии с критериями в стандартах LEED (Leadership in Energy and Environmental Design), предлагаемых в USGBC (US Green Building Council).

Желательными являются способы отверждения при температуре окружающей среды, использующие систему эмульсионный полимер-изоцианат (ЭПИ) или клеи другого латексного типа (например, поливинилацетат (ПВА) и сополимер этилена-винилацетата (ЭВА или ВАЭ)), поскольку в соответствии с требованиями действующих стандартов LEED вышеупомянутые клеи не содержат мочевиноформальдегидных компонентов. Однако такие клеи, отверждающиеся при температуре окружающей среды, могут быть более дорогостоящими, чем обычно используемые связующие клеи на формальдегидной основе, и могут схватываться и отверждаться слишком медленно с точки зрения рентабельного крупносерийного производственного процесса. Также могут встречаться и ухудшенные свойства досок, такие как пониженные прочности внутреннего сцепления, что может привести к расслаиванию, то есть разделению между склеенными древесными шпонами.

Поэтому то, что требуется, - это способ формования древесных слоистых материалов при использовании коротких времен прессования при температуре окружающей среды с использованием клеев, не содержащих формальдегида.

В подходящем для использования способе желательно использовать клеи, которые при температуре окружающей среды могут обеспечить получение клееного продукта, который обладал бы свойствами доски, сопоставимыми или лучшими в сравнении со свойствами подобных клееных продуктов, изготовленных с использованием пресса для горячего прессования, и который характеризовался бы минимальными выделениями формальдегида или отсутствием таковых.

Краткое раскрытие изобретения

Вышеупомянутые недостатки в одном варианте реализации устраняют при помощи способа формования многослойного изделия (например, многослойных декоративных фанер из древесины лиственных пород, имеющих поверхностные и внутренние слои), включающего прессование пакета, включающего два и более щитов, где каждый щит имеет поверхностный слой и слой основы, где сторона поверхностного слоя находится в контакте со стороной слоя основы, и где находящиеся в контакте стороны поверхностного слоя и слоя основы имеют расположенный между ними быстроотверждающийся клей; и где прессование включает приложение к пакету равномерного давления, ортогонального к плоскости щитов, при температуре окружающей среды и в течение периода времени, равного, по меньшей мере, приблизительно 0,1 минуты, и без какого-либо последующего горячего прессования. Также описываются и изделия, изготовленные с использованием данного способа.

В еще одном варианте реализации способ формования многослойного изделия, имеющего поверхностный слой и слой основы (например, двухслойных и более многослойных декоративных фанер из древесины лиственных пород, имеющих поверхностные и внутренние слои), включает нанесение на сторону слоя основы покрытия из быстроотверждающегося клея, формование щита в результате введения стороны поверхностного слоя в контакт со стороной слоя основы, имеющей расположенный на ней быстроотверждающийся клей, укладывание в пакет, по меньшей мере, двух щитов и приложение к пакету равномерного давления, ортогонального к плоскости щитов, при температуре окружающей среды и в течение периода времени, равного, по меньшей мере, приблизительно 0,1 минуты, и без какого-либо последующего горячего прессования.

В еще одном варианте реализации способ формования многослойного изделия (например, многослойной декоративной фанеры из древесины лиственных пород, имеющей расположенные поверхность к поверхности поверхностный слой, несколько внутренних слоев и слой подкладки), имеющего поверхностный слой; слой основы, включающий, по меньшей мере, два внутренних слоя, где каждый внутренний слой имеет первую сторону и вторую сторону, противолежащую первой стороне, и где слой основы имеет первую сторону и вторую сторону, противолежащую первой стороне; и слой подкладки; включает нанесение на внутренние слои покрытия из быстроотверждающегося клея таким образом, чтобы быстроотверждающийся клей был бы расположен на каждой стороне, выбираемой из первой стороны и второй стороны каждого внутреннего слоя, формование щита в результате введения в контакт друг с другом сторон внутренних слоев с нанесенным покрытием до получения слоя основы, введение поверхностного слоя в контакт с первой стороной слоя основы и введение слоя подкладки в контакт со второй стороной слоя основы, противолежащей к первому слою, укладывание в пакет, по меньшей мере, двух щитов и приложение к уложенным в пакет щитам равномерного давления в направлении, ортогональном к плоскости слоев в пакете, при температуре окружающей среды и в течение периода времени, равного, по меньшей мере, приблизительно 0,1 минуты, и без какого-либо последующего горячего прессования.

В еще одном варианте реализации многослойное изделие, изготовленное по вышеупомянутому способу, после созревания в течение, по меньшей мере, одного дня успешно проходит испытание на пропитывание в 3 цикла, соответствующее документу ANSI/HPVA HP-1-1994.

Изобретение дополнительно описывается при помощи следующих чертежей.

Краткое описание чертежей

Фигура 1 демонстрирует один вариант реализации многослойного изделия.

Фигура 2 демонстрирует еще один вариант реализации многослойного изделия.

Фигура 3 демонстрирует еще один вариант реализации многослойного изделия.

Подробное раскрытие изобретения

Было обнаружено, что многослойные изделия (например, фанера, щиты для настила пола и тому подобное) можно эффективно изготавливать по способу, включающему сборку (также называемую «наслаиванием») лигноцеллюлозных и/или подходящих для использования нелигноцеллюлозных слоев с расположением между слоями быстроотверждающегося клея до получения многослойной сборной конструкции (например, щита), укладывание в пакет двух и более многослойных сборных конструкций до получения пакета и приложение к пакету равномерного давления. Давление прикладывают ортогонально к плоскости многослойных сборных конструкций, что проделывают при температуре окружающей среды и при использовании коротких времен прессования. Быстроотверждающийся клей обеспечивает формирование быстрого сцепления слоев в щите при температурах окружающей среды в диапазоне от приблизительно 45 до приблизительно 120°F (от приблизительно 7 до приблизительно 49°С) при использовании времен прессования, равных, по меньшей мере, 0,1 минуты, предпочтительно, по меньшей мере, 1 минуте, более предпочтительно находящихся в диапазоне от приблизительно 3 минут до приблизительно 60 минут, еще более предпочтительно от приблизительно 3 минут до приблизительно 45 минут, еще более предпочтительно от приблизительно 3 минут до приблизительно 30 минут, а наиболее предпочтительно от приблизительно 5 минут до приблизительно 20 минут. В многослойных изделиях, изготовленных при использовании данного способа, формируется сцепление между слоями изделия без необходимости применения горячего прессования. Способ можно использовать для склеивания друг с другом лигноцеллюлозных слоев, таких как декоративные древесные шпоны, например, с древесностружечной плитой, внутренним слоем в виде шпона, древесноволокнистой плитой средней плотности (ДВПСП), фанерой или ориентированностружечной плитой (ОСП) до получения многослойных изделий, в том числе, например, щитов, таких как щиты для настила пола и декоративные фанеры из древесины лиственных пород. Многослойные изделия, изготовленные в соответствии с вышеупомянутым способом, такие как щиты, обладают превосходными свойствами досок, включающими улучшенную плоскостность, нулевые выделения формальдегида из быстроотверждающегося клея, превосходную прочность сцепления и превосходную стойкость к расслаиванию, о чем свидетельствует, по меньшей мере, успешное прохождение испытания на пропитывание в 3 цикла, соответствующее документу ANSI/HPVA HP-1-1994.

В соответствии с использованием в настоящем документе «отверждать», «отверждение», «отвержденный» и подобные термины охватывают структурное и/или морфологическое изменение, которое происходит в быстроотверждающемся клее настоящего изобретения по мере того, как в нем формируется сцепление в результате механического взаимозацепления, прохождения ковалентной химической реакции и вторичных взаимодействий в клее, таких как ионное взаимодействие (например, «образование кластеров») и водородная связь. По меньшей мере, один из данных способов может приводить к получению в изделии улучшенной адгезии между лигноцеллюлозными слоями.

В общем случае многослойные изделия, изготавливаемые при использовании способа, описанного в настоящем документе, изготавливают в результате введения первого лигноцеллюлозного слоя в контакт со вторым лигноцеллюлозным слоем при использовании быстроотверждающегося клея. Подходящие для использования быстроотверждающиеся клеи включают нижеследующее, но не ограничиваются только этим: клеи на водной основе, включающие компонент на основе эмульсионного полимерного латекса (также называемые эмульсионными полимерными клеями). Эмульсионные полимерные клеи могут представлять собой двухкомпонентный клей, включающий первый компонент, содержащий композицию эмульсионного полимера, и второй компонент, содержащий подходящее для использования сшивающее соединение, такое как изоцианатное соединение, азиридиновое соединение, эпоксисоединение, или комбинацию, включающую, по меньшей мере, одно соединение из данных. В особенности подходящим для использования типом эмульсионного полимерного клея является клей на основе эмульсионного полимера-изоцианата (ЭПИ), где сшивающим соединением является изоцианатное соединение.

Эмульсионный полимерный клей содержит композицию эмульсионного полимера, содержащую, по меньшей мере, один эмульсионный полимер и добавки. Эмульсионные полимеры получают в результате проведения полимеризации подходящих для использования мономеров в водном растворе при использовании разбавляющих растворителей и эмульгаторов, которая приводит к образованию небольших органических фаз мономеров и разбавителей, диспергированных в водной фазе. После завершения полимеризации эмульсионный полимер получают в виде водного раствора в первоначальном реакционном растворе (то есть в виде латексной эмульсии). Как представляется, свойства эмульсионного полимера, такие как температура стеклования (Tg), оказывают влияние на характеристики сцепления. Эмульсионные полимеры, характеризующиеся величиной Tg в диапазоне от -30°С до 30°С, могут демонстрировать клейкость, подходящую для использования в настоящем изобретении.

Полимеризацию, приводящую к получению эмульсионного полимера, можно проводить при использовании широкого ассортимента мономеров, полимеризуемых по механизму радикальной полимеризации, как функционализованных группами заместителей, так и нефункционализованных. Примеры подходящих для использования мономеров могут включать бутадиен, изопрен, 1,3-гептадиен, метил-1,3-пентадиен, 2,3-диметил-1,3-бутадиен, 2-этил-1,3-пентадиен; 1,3- и 2,4-гексадиены, винилформиат, винилацетат, винилпропионат, винилбутират, винилпивалат, винилизобутират, винилпентаноат, винилгексаноат, винилциклогексаноат, стирол, 3-метилстирол, 3,5-диэтилстирол, 4-н-пропилстирол, альфа-метилстирол, альфа-метилвинилтолуол, альфа-хлорстирол, альфа-бромстирол, дихлорстирол, дибромстирол, тетра-хлорстирол и тому подобное и комбинации, содержащие, по меньшей мере, одно из вышеупомянутых соединений. Другие мономеры, которые можно сополимеризовать с сопряженными диенами, в случае использования таковых, включают моновиниловые мономеры, такие как итаконовая кислота, акриламид, N-замещенный акриламид или метакриламид, малеиновый ангидрид, малеимид, N-алкил-, арил- или галогенарилзамещенный малеимид, глицидил(мет)акрилаты, акриловая кислота, метил(мет)акрилат, этил(мет)акрилат, н-бутил(мет)акрилат, трет-бутил(мет)акрилат, н-пропил(мет)акрилат, изопропил(мет)акрилат, 2-этилгексил(мет)акрилат, акрилонитрил, метакрилонитрил и тому подобное, и комбинацию, содержащую, по меньшей мере, одно соединение из вышеупомянутых. Также может присутствовать и полифункциональный сшивающий сомономер, такой как, например, дивинилбензол, алкилендиолди(мет)акрилаты, такие как этиленгликольди(мет)акрилат, алкилентриолтри(мет)акрилаты, такие как триметилолпропантри(мет)акрилат, (сложный полиэфир)ди(мет)акрилаты, бисакриламиды, триаллилцианурат, триаллилизоцианурат, аллил(мет)акрилат, диаллилмалеинат, диаллилфумарат, диаллиладипинат, триаллиловые эфиры лимонной кислоты и тому подобное. В случае использования двух и более мономеров полимеризацию можно проводить до получения сополимеров, включающих блок-сополимеры, диблок-сополимеры, триблок-сополимеры, триблок-терполимеры, многоблочные сополимеры, статистические сополимеры и тому подобное, и комбинации, содержащей, по меньшей мере, один сополимер из данных. В случае желательности блок-сополимера, который содержит два различных мономера, мономеры, подходящие для использования в первом блоке, могут включать олефиновые мономеры, такие как, например, этилен, пропилен, бутадиен, изопрен, винилацетат и тому подобное, и комбинацию, содержащую, по меньшей мере, одно соединение из данных; а мономеры, подходящие для использования во втором блоке, могут включать (мет)акриламид, (мет)акриловую кислоту, метил(мет)акрилат, 2-этилгексил(мет)акрилат, 2-гидроксиэтил(мет)акрилат, 2-гидроксипропил(мет)акрилат, стирол, альфа-метилстирол, 4-метилстирол, 4-хлорстирол и тому подобное и комбинацию, содержащую, по меньшей мере, одно соединение из данных.

В особенности подходящие для использования эмульсионные полимеры являются модифицированными сшивающей функциональной группой в целях придания им способности к сшиванию. Сшивающие функциональные группы в эмульсионный полимер можно вводить в результате проведения постполимеризационной функционализации или в результате проведения сополимеризации с мономером, имеющим подходящую для использования функциональную группу. Могут быть включены гетеробифункциональные мономеры, имеющие реакционноспособную сшиваемую группу, зависящую от них, где сшиваемые группы могут включать группы гидроксила, карбоновой кислоты, карбоксилата, амино, тиола, метилола и тому подобное. Сшиваемые мономеры, подходящие для использования при сополимеризации со сложным виниловым эфиром, включают, например, N-гидроксиметил(мет)акриламид, (мет)акриловую кислоту, 2-гидроксиэтилакрилат и винилацетат (гидролизуемый на постполимеризационной стадии до получения винилового спирта).

В особенности подходящий для использования тип эмульсионного полимера включает коммерчески доступный латекс бутадиен-стирольного каучука (БСК), в настоящем документе также обозначаемый как «БСК» и «полимер БСК». БСК можно получать и использовать в модифицированной форме, немодифицированной форме или в виде комбинации, содержащей, по меньшей мере, данные формы. Термин «модифицированный» в соответствии с использованием в настоящем документе обозначает латекс, в котором функциональная группа ковалентно связана с полимером БСК. Модифицированный БСК можно получать за счет присоединения групп, таких как, например, группы амида, амино, сульфоновой кислоты, сульфоната, эпокси, гидроксила, карбоновой кислоты, карбоксилата или соли карбоновой кислоты, к БСК в результате проведения сополимеризации с соответствующим образом функционализованными ненасыщенными мономерами или в результате постполимеризационной функционализации полимера. Обычно модифицированный полимер БСК можно функционализовать реакционноспособными группами в результате включения подходящим образом функционализованного мономера. В особенности подходящие для использования функциональные мономеры, вводимые совместно с мономерами стиролом и бутадиеном, включают гидроксисодержащие (мет)акрилаты, такие как 2-гидроксиэтил(мет)акрилат, 2-гидроксипропил(мет)акрилат и гидроксиметил(мет)акриламид; мономеры амиды, такие как (мет)акриламид и малеимид; ненасыщенные мономеры, имеющие группу карбоновой кислоты, такие как акриловая кислота, метакриловая кислота, фумаровая кислота, малеиновая кислота, малеиновый ангидрид, кротоновая кислота, итаконовая кислота, неполностью этерифицированная итаконовая кислота, малеиновая кислота, малеиновый ангидрид, неполностью модифицированная малеиновая кислота и тому подобное. Мономер в виде ненасыщенной органической кислоты в модифицированном БСК может присутствовать в количествах в диапазоне от 0,1 до 20% (мас.), говоря конкретно, от 0,2 до 10% (мас.), при расчете на количество совокупной твердой фазы.

Полимеры на основе модифицированного БСК, как описывалось выше, можно получить в водной системе в соответствии со способами, известными из уровня техники, при использовании радикального инициатора, поверхностно-активного вещества и регулятора. БСК, в котором присутствует группа соли карбоновой кислоты (например, натриевой, калиевой, кальциевой и аммониевой соли), можно получить в результате присоединения к БСК, имеющему группу карбоновой кислоты, основного вещества. В альтернативном варианте БСК необязательно должен иметь группу карбоновой кислоты или ее соли, но группа карбоновой кислоты или ее соли может присутствовать в поверхностно-активном веществе или стабилизаторе, используемых в способе полимеризации. Подходящие для использования поверхностно-активные вещества или стабилизаторы включают омыленные продукты жирных кислот.

Другие примеры подходящих для использования эмульсионных полимерных латексов включают акриловые латексы, поливинилацетат (ПВА), сополимер этилена-винилацетата (ЭВА), бутадиен-акрилонитрильный латекс (БНК), стирол-акриловые сополимеры и тому подобное или комбинацию, содержащую, по меньшей мере, одного представителя из данных. В одном примере варианта реализации подходящей для использования эмульсией сополимера ЭВА является эмульсия сополимера ЭВА Airflex® 323 от компании Air Products Inc., которую получают при уровне содержания твердой фазы в эмульсии 55% (мас.), величине Tg 22°С и значении рН в диапазоне от приблизительно 5 до приблизительно 6. Эмульсионные полимеры, подходящие для использования в настоящем изобретении, также описываются в патенте Соединенных Штатов №3931088, содержание которого посредством ссылки раскрывается в настоящем документе. Другие полимерные дисперсии на водной основе, подходящие для использования при получении композиции эмульсионного полимера, включают водные полиуретановые дисперсии. Подходящие для использования полиуретановые дисперсии можно получать при использовании эластомерных и/или высокомолекулярных алкилполиуретанов, обычно (линейный алкил)-, циклоалкил- или арил(сложный полиэфир)уретанов.

Композиция эмульсионного полимера также содержит загуститель. Подходящие для использования загустители включают гидроксилсодержащие полимеры, которые вводят для придания клею повышенной способности к сшиванию в целях улучшения прочности сцепления и тепло- и водостойкости. Примеры загустителей включают гидроксисодержащие полимеры, такие как поливиниловый спирт (ПВС), гидроксиэтилцеллюлоза (ГЭЦ) и тому подобное. В их числе соединением, в особенности подходящим для использования в качестве загустителя, является ПВА. Подходящий для использования ПВА может характеризоваться степенью полимеризации в диапазоне от 300 до 2500 и степенью омыления в диапазоне от 80 до 100 мольных процентов полимера, где желательно, чтобы ПВА характеризовался бы высокой степенью омыления. Загустители в эмульсионном полимерном клее могут присутствовать в количестве в диапазоне от приблизительно 0,1 до приблизительно 30 массовых частей (м.ч.), говоря конкретно, от приблизительно 0,5 до приблизительно 20 м.ч., говоря более конкретно, от приблизительно 1 до приблизительно 10 м.ч., а говоря еще более конкретно, от приблизительно 2 до приблизительно 8 м.ч., при расчете на 100 массовых частей композиции эмульсионного полимера.

Кроме того, композиция эмульсионного полимера может содержать наполнитель. Присутствие в клее наполнителя может обеспечить придание отвержденному эмульсионному полимерному клею дополнительных жесткости и теплостойкости и может привести к уменьшению стоимости материала. Подходящие для использования наполнители могут включать одного из двух или обоих представителей, выбираемых из органического и неорганического наполнителя. Примеры каждого из данных наполнителей включают древесную муку, крахмал, диоксид кремния, карбонат кальция, глину и тому подобное. Наполнитель в эмульсионном полимерном клее можно использовать в количестве в диапазоне от приблизительно 0,1 до приблизительно 50 м.ч., говоря конкретно, от приблизительно 7 до приблизительно 40 м.ч., говоря более конкретно, от приблизительно 9 до приблизительно 35 м.ч., а говоря еще более конкретно, от приблизительно 10 до приблизительно 30 м.ч., при расчете на 100 массовых частей композиции эмульсионного полимера.

В композиции эмульсионного полимера в подходящих для использования количествах могут присутствовать и другие компоненты. Таким образом, могут быть включены добавки, такие как пластификаторы, антиоксиданты, пеногаситель и антивспениватели и смачивающие вещества, диспергаторы и поверхностно-активные вещества, где необходимо понимать то, что количества и типы данных добавок можно выбирать такими, которые не будут оказывать неблагоприятного воздействия на желательные свойства эмульсионного полимерного клея и компонентов в нем, такие как коалесценция латексных частиц и смачивание клеем, и объемные свойства, такие как прочность сцепления.

Кроме того, эмульсионный полимерный клей содержит сшивающее соединение. В случае желательности клея на основе ЭПИ клей на основе ЭПИ будет содержать изоцианатное соединение. Могут быть использованы арил-, алкил-, циклоалкилизоцианатные соединения или смеси, содержащие арил-, алкил- и/или циклоалкилизоцианатные соединения. Изоцианатные соединения, используемые для получения клея на основе ЭПИ, могут иметь ди-, три-, тетра- или поливалентные ариленовые, алкиленовые и арилалкиленовые группы, которые могут быть одинаковыми или различными. Двухвалентными звеньями могут являться С₆-С₃₀ариленовая, замещенная С₆-С₃₀ариленовая, C₁-С₃₀алкиленовая, С₃-С₃₀циклоалкиленовая группы и замещенные С₃-С₃₀циклоалкиленовые группы, где заместители могут включать галоген, C₁-C₈алкильную и C₁-C₈алкоксигруппы.

Алкилполиизоцианатный компонент содержит приблизительно от 4 до 20 атомов углерода. Примеры алкилполиизоцианатов включают изофорондиизоцианат; дициклогексилметан-4,4'-диизоцианат, дициклогексилметан-2,4'-диизоцианат, дициклогексилметан-2,2'-диизоцианат и их смеси; 1,4-тетраметилендиизоцианат; 1,5-пентаметилендиизоцианат; 1,6-гексаметилендиизоцианат; 1,7-гептаметилендиизоцианат; 1,8-октаметилендиизоцианат; 1,9-нонаметилендиизоцианат; 1,10-декаметилендиизоцианат; 2,2,4-триметил-1,5-пентаметилендиизоцианат; 2,2'-диметил-1,5-пентаметилендиизоцианат; 3-метокси-1,6-гексаметилендиизоцианат; 3-бутокси-1,6-гексаметилендиизоцианат; омега,омега'-(простой дипропиловый эфир)диизоцианат; 1,4-циклогексилдиизоцианат; 1,3-циклогексилдиизоцианат; триметилгексаметилендиизоцианат; и комбинации, содержащие, по меньшей мере, одно соединение из вышеупомянутых. Подходящие для использования арилдиизоцианаты включают, например, толуолдиизоцианат (ТДИ), коммерчески доступный как Desmodur® Т от компании Bayer Corp., гидрированный ТДИ, аддукт триметилолпропан (ТМП)-ТДИ (Desmodur® L), трифенилметантриизоцианат (ТТИ, Desmodur® R), метиленбисфенилизоцианат (дифенилметандиизоцианат, МДИ, Desmodur® 44), метиленбисциклогексилизоцианат (гидрированный МДИ), гексаметилендиизоцианат (Desmodur® N), ксилолдиизоцианат, 4,4'-дициклогексилметандиизоцианат, нафталиндиизоцианат и тому подобное.

В клеях на основе ЭПИ в качестве сшивателя, придающего лучшие характеристики прочности и долговечности, также могут быть использованы и полимерные полиизоцианаты. Например, подходящий для использования полимерный полиизоцианат включает смесь мономеров дифенилметандиизоцианата (МДИ) и высших полиизоцианатных олигомеров, характеризующихся средней функциональностью, большей двух. Уровень содержания МДИ обычно может составлять приблизительно 50 массовых процентов (% (мас.)), при этом остальное представляют собой олигомеры высокого порядка (например, триизоцианат при уровне содержания, меньшем или равном приблизительно 30% (мас.), тетраизоцианат при уровне содержания, меньшем или равном приблизительно 10% (мас.), и пентаизоцианат при уровне содержания, меньшем или равном приблизительно 10% (мас.)). Изомеры МДИ в коммерческом полимерном МДИ (пМДИ) могут включать 4,4'-МДИ при уровне содержания, меньшем или равном приблизительно 90% (мас.), небольшое количество 2,4'-МДИ при уровне содержания в диапазоне от приблизительно 1 до приблизительно 20% (мас.) и следовые количества (меньшие чем приблизительно 1% (мас.)) 2,2'-МДИ. пМДИ в желательном варианте характеризуется чрезвычайно низким давлением паров (меньшим чем приблизительно 1×10^-3 мм ртутного столба при 20°С) и высокой реакционной способностью. Однако процентное содержание 4,4'-МДИ в пМДИ может оказать неблагоприятное влияние на реакционную способность и, таким образом, оказать неблагоприятное влияние на скорость сшивания с компонентом на основе эмульсионного полимерного латекса и поэтому может сделать необходимым тщательный контроль состава изомеров в пМДИ.

Изоцианатное соединение может включать растворитель для ингибирования гидролиза и промотирования диспергирования изоцианатного соединения при объединении с водной композицией эмульсионного полимера. Подходящие для использования растворители обычно могут включать алифатические углеводороды, ароматические углеводороды или их смеси, примеры которых включают толуол, ксилол, бензол, бензин, керосин, лигроин, тетралин, декалин, терпентинное масло, сосновое масло, жидкий парафин и алкилбензол и тому подобное; галогенированные углеводороды, в том числе, например, метиленхлорид, хлорбензол, хлортолуол и бромбензол и тому подобное; кетоны, в том числе метилизобутилкетон, метил-н-амилкетон, метил-н-гексилкетон, этил-н-бутилкетон, ди-н-пропилкетон и ацетофенон и тому подобное; простые эфиры, в том числе, например, изопропиловый эфир, метилфениловый эфир, этилбензиловый эфир, фуран и тому подобное; низшие алкиловые сложные эфиры, в том числе, например, изопропиловый эфир уксусной кислоты, бутиловый эфир уксусной кислоты и бутиловый эфир пропионовой кислоты и тому подобное; сложные эфиры фталевой кислоты, в том числе, например, бутиловый эфир фталевой кислоты, диоктиловый эфир фталевой кислоты и бутилбензиловый эфир фталевой кислоты и тому подобное; сложные эфиры олеиновой кислоты; сложные эфиры адипиновой кислоты; сложные эфиры азелаиновой кислоты; сложные эфиры себациновой кислоты; сложные эфиры стеариновой кислоты; сложные эфиры бензойной кислоты; сложные эфиры абиетиновой кислоты; сложные эфиры щавелевой кислоты; сложные эфиры фосфорной кислоты; и масла из высших алкиловых эфиров кислот, такие как касторовое масло.

Растворитель для изоцианатного соединения в желательном случае не имеет функциональных групп, содержащих активные атомы водорода, таких как, например, группы карбоновых кислот, гидроксигруппы, группы тиолов или аминогруппы. Изоцианаты могут вступать в реакцию с такими функциональными группами, что в результате приведет к уменьшению водостойкости. В случае использования вместе с изоцианатным соединением растворителя изоцианатное соединение желательно разбавлять в результате добавления растворителя в количестве в диапазоне от 10 до 400 массовых частей, говоря конкретно, от 50 до 300 массовых частей, при расчете на массу изоцианатного соединения.

Изоцианатное соединение в клее на основе ЭПИ присутствует в количестве в диапазоне от приблизительно 1 до приблизительно 50 массовых частей (м.ч.), говоря конкретно, от приблизительно 2 до приблизительно 40 м.ч., говоря более конкретно, от приблизительно 3 до приблизительно 30 м.ч., а говоря еще более конкретно, от приблизительно 5 до приблизительно 25 м.ч., при расчете на 100 массовых частей композиции эмульсионного полимера.

Для сшивания композиции быстроотверждающегося клея в качестве сшивателя также могут быть использованы и азиридиновые соединения, либо в дополнение к изоцианатному соединению, либо вместо него. В качестве сшивателей подходящими для использования являются азиридиновые соединения, имеющие две и более боковые функциональные группы азиридиновых колец и в настоящем документе называемые «полифункциональными азиридинами» или «полиазиридинами». Такие соединения характеризуются реакционной способностью, подобной реакционной способности изоцианатных соединений, описанных в настоящем документе. Азиридиновые соединения, используемые для получения быстроотверждающегося клея, могут иметь ди-, три-, тетра- или поливалентные С₆-С₃₀арильную, замещенную С₆-С₃₀арильную, C₁-С₃₀алкильную, С₃-С₃₀циклоалкильную и замещенную С₃-С₃₀циклоалкильную группы, где заместители могут включать галоген, C₁-C₈алкильную и C₁-C₈алкоксигруппы. В особенности подходящие для использования полиазиридины включают ди- и трифункциональные азиридиновые соединения. Повышенная молекулярная масса (например, большая или равная приблизительно 300) в желательном случае может уменьшить летучесть азиридинфункционального материала.

Примеры подходящих для использования азиридиновых соединений включают дициклогексилметан-4,4'-диазиридин, дифенилметан-4,4'-диазиридин, 3-метокси-1,6-гексаметилендиазиридин; 3-бутокси-1,6-гексаметилендиазиридин; омега,омега'-(простой дипропиловый эфир)диазиридин; 1,4-циклогексилдиазиридин; 1,3-циклогексилдиазиридин; триметилгексаметилендиазиридин, трис(2-метил-1-азиридинил)фосфиноксид, трис(1-азиридинил)фосфинсульфид, трис(1-азиридинил)фосфиноксид, триметилолпропантрис(2-метил-1-азиридинпропионат), триметилолпропантрис(азиридинилпропионат), тетраметилолметантрис(азиридинилпропионат), пентаэритриттрис(3-(1-азиридинил)пропионат), триэтиленмеламин, триэтилентиофосфорамид, N,N'-толуол-2,4-бис(1-азиридинкарбоксамид), N,N-гексаметилен-1,6-бис(1-азиридинкарбоксамид), N,N'-гексаметилен-бис-1,6-бис(2-метил-1-азиридинкарбоксамид), 1,6-гександиолбис-(азиридинилпропионат) и 1,6-гександиолбис-(2-метилазиридинилпропионат). В особенности подходящими для использования являются азиридиновые соединения, которые представляют собой аддукты триметилолпропантриакрилата или пентаэритриттриакрилата и азиридина или метилазиридина, где образуются трисазиридин или трисметилазиридин триметилолпропантриакрилата и трисазиридин или трисметилазиридин пентаэритриттриакрилата. Примеры подходящих для использования коммерчески доступных полиазиридинов включают Crosslinker СХ-100 от компании DSM Inc.; ХАМА-7 от компании EIT, Inc.; и МАРО (трис-1-(2-метил)азиридинилфосфиноксид) от компании Aceto Corp. Подходящим для использования сшивателем на водной основе является Polycup® 172 от компании Hercules. Азиридиновое соединение в случае его использования в эмульсионном полимерном клее может присутствовать в количестве в диапазоне от приблизительно 0 до приблизительно 10 массовых частей (м.ч.) при расчете на массу композиции эмульсионного полимера.

Уровень содержания твердой фазы в эмульсионном полимерном клее во время его использования может находиться в диапазоне от приблизительно 20 до приблизительно 90% (мас.), говоря конкретно, от приблизительно 30 до приблизительно 80% (мас.), а говоря более конкретно, от приблизительно 40 до приблизительно 70% (мас.). Эмульсионные полимерные клеи являются смешиваемыми с водой и разбавляемыми водой, и перед отверждением их можно очищать при помощи воды. В соответствии с использованием в настоящем документе уровень содержания твердой фазы в композиции измеряют по потере массы при нагревании небольшого образца композиции, например, в количестве в диапазоне от приблизительно 1 до приблизительно 5 граммов, при приблизительно 105°С в течение приблизительно 3 часов. Эмульсионный полимерный клей обычно характеризуется конечной вязкостью по Брукфильду в диапазоне от 500 до 10000 сантипуазов (сП) при уровне содержания твердой фазы в диапазоне от 50 до 60% (мас.).

Как описывалось ранее, эмульсионный полимерный клей может быть состоящим из двух компонентов, при этом один компонент содержит сшивающее соединение, а другой содержит композицию эмульсионного полимера и любые другие компоненты, которые являются реакционноспособными по отношению к сшивающему соединению. Загуститель обычно вводят в компонент эмульсионного полимерного клея, который содержит композицию эмульсионного полимера, (то есть компонент на основе композиции эмульсионного полимера) и обычно не вводят к сшивающему с