Клеевая система для получения лигноцеллюлозных композитов

Клеевая система для получения лигноцеллюлозных композитов

Реферат

Область техники

Изобретение относится к клеевой системе, подходящей для использования при получении лигноцеллюлозных композитов. Говоря более конкретно, изобретение относится к клеевой системе, содержащей грунтовочную композицию, которую используют для обработки поверхности лигноцеллюлозной подложки перед нанесением на нее полиуретановой клеевой композиции.

Уровень техники

Долговечность клеев, предназначенных для деревянных конструкций, тщательно регулируется, например компаниями American National Standards Institute (ANSI); American Society for Testing Materials (ASTM) и Canadian Standards Association (CSA). Полиуретановые клеи должны соответствовать данным регулятивным стандартам в случае необходимости нахождения для них областей применения в качестве клеев в конструкционной деревянной продукции.

Как это продемонстрировано авторами C.B. Vick и E.A. Okkonen в публикации Strength and Durability of One-Part Polyurethane Adhesive Bonds to Wood, Forest Products Journal, 48 (11-12), 1999, pages 71-76, несмотря на сопоставимость прочности адгезии в сухом состоянии для полиуретановых клеев по отношению к древесине с тем, что имеет место для других клеевых химических составов, уровень разрушения древесины после подвергания воздействию влаги зачастую является неудовлетворительным. С учетом того, что такое разрушение древесины представляет собой важное требование, включенное, помимо прочего, в документ Canadian Standard Association Norm CSA 112.9, в отношении клеев для конструкционной древесины, предназначенных для размещения на участках, подверженных внешним воздействиям, недавнее исследование сфокусировалось на улучшении прочности адгезии во влажном состоянии для полиуретановых клеев.

Авторами Custodio et al. в публикации «A Review of Adhesion Promotion Techniques for Solid Timber Substrates», The Journal of Adhesion 84, 2008, pages 502-529, предлагается несколько методик улучшения адгезии для деревянных элементов, в том числе, например, обработки коронным разрядом и пламенем. Однако из практических соображений, по причинам техники безопасности и охраны окружающей среды несколько авторов сконцентрировались на использовании грунтовок, которые применяют для обработки поверхности древесины перед нанесением на нее клеевой композиции.

В публикации международной патентной заявки № WO03/093385 (Huntsman International LLC) описывается необязательное использование раствора для обработки поверхности в целях улучшения адгезии для 1-компонентных (1К) полиуретановых клеев по отношению к сосне болотной и лжетсуге тиссолистной. Данные обработки поверхности могут включать водные растворы, содержащие от 0,05 до 10% (масс.) либо мочевины, либо поливинилового спирта, либо солей додецилбензолсульфоновой кислоты, либо сополимеров этилена с винилацетатом. Несмотря на обнаружение в данном документе демонстрации растворами мочевины хороших результатов на сосне болотной - соответствие нормативам, установленным в документе ASTM D2559 в отношении расслаивания древесины - данные растворы не были эффективными на лжетсуге тиссолистной. Кроме того, как это излагают в данном документе, древесина, для которой проводят обработку поверхности, сначала должна быть обстругана и зашкурена; в отсутствие стадии зашкуривания водные растворы не промотировали достижения прочности адгезии полиуретана в той степени, которая необходима для удовлетворения требованиям к воздействию влаги из документа ASTM D2559. И следует отметить то, что зашкуривание обычно не проводят в заводских масштабах, а также оно не допускается официальными нормативами для конструкционной деревянной продукции.

В патенте Соединенных Штатов № 5543487 (Vick et al.) описывается аппрет на основе гидроксиметилированного резорцина, в том числе гидроксиметилированный резорцин на формальдегидной основе, в качестве активного ингредиента, что делает возможным развитие коммерческими термоотверждающимися смолами, такими как на основе бисфенола А-эпоксида, фенола-резорцина-формальдегида, эмульсионного полимера-изоцианата, фенола-формальдегида и резорцина-формальдегида, связывания по отношению к широкому спектру древесин, не подвергнутых обработке и подвергнутых обработке антисептиком. Для получения аппрета формальдегид и резорцин вводят в реакцию в мягких щелочных условиях «по месту» в течение от 4 до 6 часов при температуре в диапазоне от 65°F до 85°F (от 18,3°С до 29,4°С) перед нанесением на поверхности древесины при очень высокой степени нанесения в 150 г/м². В целом процесс связывания из данного документа занимает порядка нескольких дней и является чрезмерно медленным для экономичного нанесения на производственной установке. Кроме того, формальдегидный реагент представляет собой известный человеческий канцероген, и его использование делает необходимой конструкцию установки, применяющую меры предосторожности и имеющую высокую стоимость.

Публикация международной патентной заявки № WO2007/095670 (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation) относится к грунтовочной композиции на водной основе, содержащей полиамин - предпочтительно полиэтиленимин, имеющий молекулярную массу в диапазоне от 500 до 3 миллионов - и характеризующейся значением рН, составляющим по меньшей мере 11,5. Документ также относится к способу улучшения связывания древесины с покрытиями, такими как электростатические покрытия, и к клеям, использующим данную грунтовочную композицию. В допускаемых вариантах осуществления из данного документа древесные образцы требовали зашкуривания перед нанесением грунтовки: это проблематично по отмеченным выше причинам и, может быть, еще больше в данном случае, поскольку это двухстадийный способ зашкуривания, состоящий из зашкуривания крупнозернистой шкуркой при использовании сначала крупнозернистой шкурки с номером шкурки 80 и последующего зашкуривания мелкозернистой шкуркой при использовании шкурки с номером шкурки 150. Кроме того, в то время как предел прочности при растяжении в сухом состоянии для образов, содержащих грунтовку, отчетливо улучшался, цитата не приводит каких-либо результатов в отношении прочности адгезии во влажном состоянии, расслаивания или теплостойкости в соответствии с требованиями стандартов для конструкционного использования.

Таким образом, сохраняется потребность в разработке грунтовочной композиции, которая может быть использована для улучшения прочности адгезии, в частности, прочности адгезии во влажном состоянии, для полиизоцианатной клеевой композиции в клеевой системе, которая не обнаруживает вышеупомянутых недостатков предшествующего уровня техники.

Изложение сущности изобретения

В первом аспекте настоящего изобретения предлагается клеевая система для получения лигноцеллюлозных композитов, содержащая:

а) водную грунтовочную композицию; и

b) полиуретановую клеевую композицию,

где упомянутая водная грунтовочная композиция содержит:

вплоть до 10% (масс.), при расчете на массу композиции, поверхностно-активного вещества, выбираемого из группы, состоящей из растворимых в воде поверхностно-активных веществ, эмульгируемых в воде поверхностно-активных веществ и их смесей; и

от 0 до 25% (масс.), при расчете на массу композиции, полиола, выбираемого из группы, состоящей из растворимых в воде полиолов, диспергируемых в воде полиолов, эмульгируемых в воде полиолов и их смесей, где упомянутые полиолы имеют молекулярную массу, меньшую чем 5000 дальтонов,

при том условии, что водная грунтовочная композиция должна содержать по меньшей мере одного представителя, выбираемого из упомянутого полиола или поверхностно-активного вещества, характеризующегося наличием гидроксильной функциональности и молекулярной массой, меньшей чем 5000 дальтонов.

В одном конкретном варианте осуществления данной клеевой системы водная грунтовочная композиция содержит: вплоть до 5% (масс.), предпочтительно вплоть до 1% (масс.), при расчете на массу композиции, поверхностно-активного вещества, выбираемого из группы, состоящей из растворимых в воде поверхностно-активных веществ, эмульгируемых в воде поверхностно-активных веществ и их смесей; и вплоть до 20% (масс.), предпочтительно вплоть до 5% (масс.), при расчете на массу композиции, полиола, выбираемого из группы, состоящей из растворимых в воде полиолов, диспергируемых в воде полиолов, эмульгируемых в воде полиолов и их смесей.

В одном дополнительном независимом варианте осуществления клеевой системы полиуретановая клеевая композиция является влагоотверждаемой однокомпонентной полиуретановой клеевой композицией. Данная однокомпонентная полиуретановая клеевая композиция предпочтительно должна содержать: по меньшей мере один форполимер, содержащий свободные группы NCO, при этом упомянутый форполимер может быть получен по меньшей мере из одного компонента А, содержащего соединение, реакционно-способное по отношению к изоцианатам, и по меньшей мере одного компонента В, содержащего изоцианат; от 0 до 40% (масс.), предпочтительно от 0,1 до 30% (масс.), наполнителя; от 0 до 20% (масс.) обычных добавок и вспомогательных веществ; и от 0 до 20% (масс.) активатора.

Следует отметить то, что хорошие результаты получали в клеевой системе, где однокомпонентная полиуретановая клеевая композиция, наносимая после водной грунтовочной композиции, содержит по меньшей мере один форполимер, содержащий свободные группы NCO, который характеризуется: i) уровнем содержания NCO в диапазоне от 5 до 30%, предпочтительно от 10 до 25%, при расчете на массу форполимера; ii) наличием функциональности в диапазоне от 2,0 до 3, предпочтительно от 2,2 до 2,9; и iii) вязкостью при 20°С в диапазоне от 300 до 35000 мПа·с, предпочтительно от 1000 до 10000 мПа·с.

Как это предусматривается, клеевая композиция может содержать более чем один форполимер. В то время как второй или дополнительные форполимеры необязательно должны соответствовать приведенным выше характеристическим признакам от i) до iii), предпочитается, чтобы усредненные свойства форполимеров в действительности соответствовали бы данным характеристикам. Оптимально каждый включенный форполимер должен соответствовать данным характеристикам.

В соответствии со вторым аспектом изобретения предлагается способ получения лигноцеллюлозного связанного изделия, включающий стадии:

(а) получения по меньшей мере двух лигноцеллюлозных поверхностей;

(b) получения клеевой системы в соответствии с приведенным выше определением;

(с) нанесения упомянутой клеевой системы, по меньшей мере, на часть по меньшей мере одной из лигноцеллюлозных поверхностей; и

(d) при введении по меньшей мере одной лигноцеллюлозной поверхности в контакт с другой лигноцеллюлозной поверхностью в условиях, подходящих для использования при получении адгезионной связи между ними.

В одном конкретном варианте осуществления данного способа его стадия с) включает нанесение грунтовочной композиции, по меньшей мере, на часть по меньшей мере одной из лигноцеллюлозных поверхностей; и по истечении периода времени, доходящего вплоть до 15 минут, предпочтительно находящегося в диапазоне от 1 до 5 минут, нанесение упомянутой полиуретановой клеевой композиции на упомянутую часть (части) лигноцеллюлозной поверхности (поверхностей).

Нанесение грунтовочной композиции на лигноцеллюлозную поверхность используется при улучшении прочности адгезии, а, говоря конкретно, прочности адгезии во влажном состоянии, для наносимой впоследствии полиуретановой клеевой композиции. Это делает возможным для лигноцеллюлозного изделия, полученного способом, определенным выше, соответствие стандартам, установленным для конструкционной деревянной продукции. В частности, лигноцеллюлозные изделия могут соответствовать требованиям документов European Standard EN 391:2001, Canadian Standard Association (CSA) Standard 112.9 и/или American Society for Testing Materials (ASTM) D2259 или превосходить их.

В одном дополнительном аспекте изобретения предлагается использование в качестве грунтовки в клеевой системе для лигноцеллюлозных материалов водной композиции, содержащей: i) от 0 до 25% (масс.), при расчете на массу композиции, полиола, выбираемого из группы, состоящей из растворимых в воде полиолов, диспергируемых в воде полиолов, эмульгируемых в воде полиолов и их смесей; и ii) вплоть до 10% (масс.), при расчете на массу композиции, поверхностно-активного вещества, выбираемого из группы, состоящей из растворимых в воде поверхностно-активных веществ, эмульгируемых в воде поверхностно-активных веществ и их смесей, при том условии, что водная композиция должна содержать по меньшей мере одного представителя, выбираемого из упомянутого полиола или поверхностно-активного вещества, характеризующегося наличием гидроксильной функциональности и молекулярной массой, меньшей чем 5000 дальтонов. Выбранные растворимые в воде, эмульгируемые в воде или диспергируемые в воде полиолы должны иметь молекулярную массу, меньшую чем 5000 дальтонов.

Определения

В соответствии с использованием в настоящем документе термин EN 391 обозначает документ European Standard EN 391:2001 entitled «Glued laminated timber - Delamination test of glue lines».

В соответствии с использованием в настоящем документе термин CSA 112.9 обозначает документ Canadian Standard Association (CSA) Standard 112.9 entitled «Standard Specification for Evaluation of Adhesives for Structural Wood Products (Exterior Exposure)».

В соответствии с использованием в настоящем документе термин ASTM D2559 обозначает документ American Society for Testing Materials ASTM Standard D2559-04 entitled «Standard Specification for Adhesives for Structural Laminated Wood Products for Use Under Exterior (Wet Use) Exposure Conditions».

В соответствии с использованием в настоящем документе термин ASTM D5751 обозначает документ American Society for Testing Materials ASTM Standard D5751-99(2012) entitled «Standard Specification for Adhesives Used for Laminate Joints in Nonstructural Lumber Products».

В соответствии с использованием в настоящем документе термин ANSI 405-2008 обозначает документ American National Standards Institute ANSI Standard 405-2008 entitled «Standard for Adhesives for Use in Structural Glued Laminated Timber».

Упоминание термина ГЛБ в настоящем документе относится к рассчитанным значениям ГЛБ. Их рассчитывают в соответствии с методологией публикации W.C. Griffin «Calculation of HLB Values of Non-Ionic Surfactants», Journal of the Society of Cosmetic Chemists 5 (1954): 249. Для смешанных компонентов значение ГЛБ будет представлять собой средневзвешенную величину из значений ГЛБ для каждого компонента.

В соответствии с использованием в настоящем документе термин «фрагмент, содержащий активный атом водорода» относится к фрагменту, содержащему атом водорода, который вследствие своего местоположения в молекуле демонстрирует значительную активность в соответствии с испытанием Zerewitnoff Test, описанным автором Wohler в публикации Journal of the American Chemical Society, Vol. 49, p. 3181 (1927).

В соответствии с использованием в настоящем документе термин «поверхностно-активное вещество» обозначает соединение, которое при растворении в жидкости уменьшает поверхностное натяжение жидкости, которое уменьшает межфазное поверхностное натяжение между двумя жидкостями или которое уменьшает поверхностное натяжение между жидкостью и твердым веществом. Более часто термин «поверхностно-активное вещество» в соответствии с использованием настоящем документе относится к соединению, которое при растворении в воде уменьшает поверхностное натяжение воды.

Если только не будет утверждаться другого, то термин «молекулярная масса» в соответствии с использованием в настоящем документе для олигомерных, полимерных и сополимерных веществ относится к среднемассовой молекулярной массе (Mw) согласно определению при использовании гельпроникающей хроматографии в соответствии с протоколом, имеющимся в публикации Colloids and Surfaces A. Physico Chemical & Engineering Aspects, Vol. 162, 2000, pg. 107-121.

Термин «полиол» в соответствии с использованием в настоящем документе должен включать диолы и гидроксильные соединения, характеризующиеся наличием более высокой функциональности.

Гидроксильные (ОН) числа, приведенные в настоящем документе, измеряют в соответствии с документом Japan Industrial Standard (JIS) K-1557, 6.4.

Значения уровня содержания изоцианата, приведенные в настоящем документе, измеряют в соответствии с документом EN ISO 11909.

Вязкости клеевых композиций и форполимеров, описанных в настоящем документе, определяют в соответствии со следующей далее методикой: измерение при использовании прибора Brookfield Viscometer, Model RVT в стандартных условиях при 20°С и относительной влажности (ОВ) 50%. Вискозиметр калибруют при использовании силиконовых масел известных вязкостей, которые варьируются в диапазоне от 5000 сП до 50000 сП. Для калибрования используют набор шпинделей RV, которые присоединяют к вискозиметру. Измерения для форполимера проводят при использовании шпинделя № 6 при скорости 20 оборотов в минуту в течение 1 минуты вплоть до достижения равновесия для вискозиметра. После этого при использовании калибровки рассчитывают вязкость, соответствующую равновесному показанию измерительного прибора.

В соответствии с использованием в настоящем документе термин «лигноцеллюлозный материал» предполагает обозначение древесного материала, включающего нижеследующее, но не ограничивающегося только этим: деревянные доски; деревянные доски, подвергнутые химической обработке, например, ацетилированные деревянные доски; деревянные шпоны; древесные волокна; деревянные планки; древесная стружка; древесные опилки; тонкоизмельченные сельскохозяйственные отходы, такие как рисовые отруби, багасса и солома; другие композиты на древесной основе; и их комбинации.

Подробное описание изобретения

Теперь изобретение будет описываться при обращении к нескольким более подробным вариантам осуществления.

Грунтовочная композиция

Водная грунтовочная композиция настоящего изобретения содержит:

вплоть до 10% (масс.), при расчете на массу композиции, поверхностно-активного вещества, выбираемого из группы, состоящей из растворимых в воде поверхностно-активных веществ, эмульгируемых в воде поверхностно-активных веществ и их смесей; и

от 0 до 25% (масс.), при расчете на массу композиции, полиола, выбираемого из группы, состоящей из растворимых в воде полиолов, диспергируемых в воде полиолов, эмульгируемых в воде полиолов и их смесей, где упомянутые полиолы имеют молекулярную массу, меньшую чем 5000 дальтонов,

при том условии, что композиция должна содержать по меньшей мере одного представителя, выбираемого из упомянутого полиола или поверхностно-активного вещества, характеризующегося наличием гидроксильной функциональности и молекулярной массой, меньшей чем 5000 дальтонов.

Само собой разумеется, что возможность наличия гидроксильной функциональности будет признана для определенных поверхностно-активных веществ. Поэтому грунтовочная композиция может состоять из водных раствора или эмульсии одного или нескольких поверхностно-активных веществ, характеризующихся наличием гидроксильной функциональности, и из числа данных поверхностно-активных веществ по меньшей мере одно должно иметь молекулярную массу, меньшую чем 5000 дальтонов.

В альтернативном варианте, грунтовочная композиция может содержать полиол в комбинации по меньшей мере с одним поверхностно-активным веществом, которое может характеризоваться, а может и не характеризоваться наличием гидроксильной функциональности, и которое может иметь, а может и не иметь молекулярную массу, меньшую чем 5000 дальтонов. В данном варианте осуществления водная грунтовочная композиция может содержать:

вплоть до 5% (масс.), предпочтительно вплоть до 1% (масс.), при расчете на массу композиции, поверхностно-активного вещества, выбираемого из группы, состоящей из растворимых в воде поверхностно-активных веществ, эмульгируемых в воде поверхностно-активных веществ и их смесей; и

вплоть до 20% (масс.), предпочтительно вплоть до 5% (масс.), при расчете на массу композиции, полиола, выбираемого из группы, состоящей из растворимых в воде полиолов, диспергируемых в воде полиолов, эмульгируемых в воде полиолов и их смесей.

Грунтовочная композиция обычно будет содержать по меньшей мере 80% (масс.), а более часто по меньшей мере 90% (масс.), при расчете на массу композиции, воды. Данной водой могут быть водопроводная вода, деионизированная вода, деминерализованная вода или их смесь.

Грунтовочная композиция настоящего изобретения необязательно может содержать вплоть до 10% (масс.) (при расчете на совокупную массу композиции) сорастворителя. Данный сорастворитель должен функционировать в целях уменьшения приподнятости естественного волокна древесной подложки, на которую наносят композицию; в отсутствие сорастворителей очень высокий уровень содержания воды в нанесенной композиции может промотировать данную приподнятость волокна. Важно то, что выбранный сорастворитель не должен вступать в реакцию с поверхностно-активным веществом, присутствующим в композиции. Подходящие для использования сорастворители включают тексанол и метоксипропоксипропанол (Solvenon DPM).

Несмотря на отсутствие категорического исключения использования кислотных или щелочных агентов грунтовочная композиция должна характеризоваться значением рН, которое не приводит к кислотному разрушению древесины, не вызывает изменения окраски древесины, которое известно для сильнощелочных композиций, и не подвергает коррозии гвозди, болты или металлические крепежные устройства, использующиеся в промышленности строительства из древесины. На практике грунтовочная композиция обычно должна характеризоваться значением рН в диапазоне от 6 до 8, а предпочтительно от 6,5 до 7,5.

Рецептуры водных грунтовочных композиций составляют в результате простого перемешивания различных компонентов. Данное перемешивание может иметь место значительно раньше нанесения композиции на поверхность подложки: водную композицию, таким образом, будут наносить на поверхность подложки в виде полученного однокомпонентного раствора. В альтернативном варианте осуществления водная композиция может быть получена в пределах потока прополаскивания непосредственно до или во время контактирования с поверхностью подложки. Например, для получения водных грунтовочных композиций определенное количество поверхностно-активных веществ и/или полиолов может быть инжектировано в непрерывный поток воды и необязательно совместного растворителя.

Поверхностно-активное вещество

Грунтовочная композиция содержит вплоть до 10% (масс.), обычно вплоть до 5% (масс.), а предпочтительно от 0,01 до 1% (масс.), поверхностно-активного вещества, выбираемого из группы, состоящей из растворимых в воде поверхностно-активных веществ, эмульгируемых в воде поверхностно-активных веществ и их смесей.

Выбор таких поверхностно-активных веществ не предполагает ограничения: например, поверхностно-активное вещество может содержать, а может и не содержать определенные функциональные группы, которые являются реакционно-способными по отношению к изоцианатным фрагментам. Они могут иметь среднечисленную молекулярную массу (Mn), доходящую вплоть до 100000 г/моль, хотя более часто поверхностно-активные вещества будут иметь среднечисленную молекулярную массу (Mn) в диапазоне от 400 до 25000 или 5000 согласно определению при использовании гельпроникающей хроматографии по отношению к полистирольному стандарту. Поверхностно-активные вещества, удовлетворяющие критериям, таким как данные, могут быть найдены, например, в публикации Surfactants and Interfacial Phenomena, Second Edition, M. J. Rosen, 1989, John Wiley and Sons, Inc., New York, pages 1-32, все описание которой посредством ссылки включается в настоящий документ.

Поверхностно-активные вещества настоящего изобретения в общем случае выбирают из группы, состоящей из: поверхностно-активных веществ на силоксановой основе; алкилполиглюкозидов, в том числе алкилполисахаридов; алкоксилированных жирных кислот; алкоксилированных спиртов; алкилсульфосукцинатов; ацетиленовых диолов; и их смесей. Предпочтительно поверхностно-активные вещества выбирают из группы, состоящей из: алкилсульфосукцинатов; алкилполиглюкозидов; алкоксилированных спиртов; ацетиленовых диолов; и их смесей.

Подходящие для использования поверхностно-активные вещества на силоксановой основе включают кремнийсодержащие поверхностно-активные вещества, совместимые с водными системами. Такие поверхностно-активные вещества включают нижеследующее, но не ограничиваются только этим: силиконовые полиоксиалкиленовые сополимеры, поверхностно-активные вещества на основе сополимеров органосиликон-простой полиэфир и тому подобное. В определенных вариантах осуществления предпочтительные поверхностно-активные вещества на силоксановой основе включают поверхностно-активные вещества BYK®, доступные в компании BYK Chemie GmbH, и поверхностно-активные вещества Tego®, доступные в компании Evonik Industries, в числе которых могут быть конкретно отмечены продукты BYK® 347 и 348 и Tego® Wet 280 и Wet 265. Другие кремнийсодержащие поверхностно-активные вещества могут быть идентифицированы, например, в публикации Hill (1999) Silicon Surfactants, Marcel Decker, New York.

Как это было отмечено, грунтовочная композиция может содержать одно или несколько алкилполиглюкозидных поверхностно-активных веществ, которые предпочтительно могут содержать естественным образом произведенный алкильный заместитель, такой как в случае жирного спирта кокосового масла или перегнанного погона природного жирного спирта. Подходящие для использования алкилполиглюкозидные поверхностно-активные вещества, в том числе алкилполисахариды, описываются, помимо прочего, в патентах США №№: 5776872 (Giret et al.); 5883059 (Furman et al.); 5883062 (Addison et al.); и 4565647 (Llenado). И примеры коммерчески доступных алкилполиглюкозидных поверхностно-активных веществ включают: продукт Triton® CG110, доступный в компании Dow Chemical Company; продукт AG6202®, доступный в компании Akzo Nobel; и продукт Alkadet 15®, доступный в компании Huntsman Corporation.

Алкилсульфосукцинатные поверхностно-активные соединения хорошо известны и включают соли сложных моноэфиров сульфоянтарной кислоты, соли сложных диэфиров сульфоянтарной кислоты - каждый из которых необязательно может быть алкоксилированным - а также их смеси. Примеры сульфосукцинатных поверхностно-активных соединений включают монооктилсульфосукцинат динатрия, диоктилсульфосукцинат натрия, лаурилсульфосукцинат динатрия, лауретсульфосукцинат динатрия, лауримид(МЭА)сульфосукцинат динатрия, моноалкилфенилэфирсульфосукцинат на основе простого эфира динатрия и их смеси.

Алкоксилированные жирнокислотные поверхностно-активные вещества также хорошо известны на современном уровне техники. В общем случае жирнокислотную часть таких алкоксилированных жирнокислотных поверхностно-активных веществ производят из насыщенных или ненасыщенных жирных моно- или дикислот, обычно С₆-С₃₀ жирной кислоты, такой как лауриновая кислота, миристиновая кислота, пальмитиновая кислота, стеариновая кислота, олеиновая кислота, линолевая кислота, бегеновая кислота, эруковая кислота. Такие кислоты могут быть произведены из растительных масел, таких как, например, талловое масло, рапсовое масло, каноловое масло, соевое масло, кокосовое масло, касторовое масло, кукурузное масло, оливковое масло, подсолнечное масло, хлопковое масло, пальмовое масло, арахисовое масло, кунжутное масло, сафлоровое масло, льняная олифа, льняное масло, пальмоядровое масло и их смеси. Данные жирные кислоты являются алкоксилированными при использовании от 2 до 20 молей, более часто от 5 до 20 молей, С₂-С₄алкиленоксида, более часто этиленоксида.

Надлежащие алкоксилированные спиртовые поверхностно-активные соединения, предназначенные для использования в настоящем изобретении, включают нижеследующее, но не ограничиваются только этим: этоксилированный (15) тридециловый спирт, этоксилированный (7) лауриловый спирт, этоксилированный (20) олеиловый спирт, этоксилированный (15) стеариловый спирт и их смеси.

Поверхностно-активными веществами на основе ацетиленового диола являются поверхностно-активные вещества, которые могут представлять собой ацетиленовые диолы, содержащие гидрофобные группы на конце ацетиленовой спейсерной группы и группы гидрофильных и/или гидрофобных простых эфиров, свисающие с гидроксильных групп. Примеры поверхностно-активных веществ на основе ацетиленового диола включают 2,4,7,9-тетраметил-5-децин-4,7-диол (ТМДД), 2,5,8,11-тетраметил-6-додецин-5,8-диол, их производные и их смеси. И ценные примеры коммерческих поверхностно-активных веществ на основе ацетиленового диола включают серию Dynol (например, Dynol 604) и серию Surfynol, доступные в компании Air Products & Chemicals.

В соответствии с одним предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения поверхностно-активное вещество грунтовочной композиции представляет собой смесь из алкилсульфосукцинатов и ацетиленовых диолов, такая как та, которая коммерчески доступна под торговым наименованием Surfynol PSA-336 от компании Air Products & Chemicals.

Полиол

Грунтовочная композиция содержит вплоть до 25% (масс.), обычно вплоть до 20% (масс.), а предпочтительно от 0,1 до 5% (масс.), полиола, выбираемого из группы, состоящей из растворимых в воде полиолов, диспергируемых в воде полиолов, эмульгируемых в воде полиолов и их смесей. Растворимые в воде, диспергируемые в воде или эмульгируемые в воде полиолы представляют собой ди- или полифункциональные гидроксисоединения или полимерные соединения, имеющие молекулярную массу, меньшую чем 5000 дальтонов, а предпочтительно меньшую чем 2000 дальтонов. Обычно выбранные полиолы должны быть стабильными при температурах, доходящих вплоть до 120°С. Кроме того, в одном предпочтительном варианте осуществления полиол характеризуется гидрофильно-липофильным балансом (ГЛБ), согласно приведенному ниже определению автора Griffin составляющим по меньшей мере 10, например 12 и более.

Неисключающие примеры подходящих для использования полиолов включают этиленгликоль, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, пропиленгликоль, дипропиленгликоль, 1,2-бутандиол, 1,3-бутандиол, 1,4-бутандиол или тетраметиленгликоль, 2,3-бутандиол, 1,4-гександиол, пентаметиленгликоль, гексаметиленгликоль, неопентилгликоль, гексиленгликоль, пентаэритрит, диспентаэритрит и триметилолпропан.

Полиолы равным образом могут включать полиалкиленгликоли, описывающиеся формулой НО(СН₂СН₂О)_nH или НО(СН₂СН₂СН₂О)_nH, где n представляет собой положительное целое число в диапазоне от 2 до 30 или более часто от 2 до 25. И также может быть упомянуто использование гликолевых сложных эфиров жирных кислот, таких как лауриновая, пальмитиновая, стеариновая и миристиновая кислоты.

Также не исключается и использование аминполиолов. Данная группа включает низкомолекулярные полиолы, такие как диэтаноламин, триэтаноламин и N-метил-N,N’-диэтаноламин, но также и аминполиолы, полученные в результате проведения реакции присоединения между аминосоединением, таким как этилендиамин, 1,3-пропандиамин и 1,6-гександиамин, и алкиленоксидом (например, пропиленоксидом (ПО) и этиленоксидом (ЭО)).

В еще одном варианте осуществления изобретения полиолы включают моносахариды, которые представляют собой глицерины (трехатомные моносахариды, содержащие три гидроксильные группы), сахарные спирты (содержащие более чем три гидроксильные группы) и олигосахариды. И в еще одном дополнительном варианте осуществления полиолы могут представлять собой кислоты, кислые соли, жирные кислоты (алкилглюкозиды) и спиртовые, алкильные и аминовые производные (гликозиламины) моносахаридов и олигосахаридов.

Конкретные примеры полиолов, попадающих в пределы данных определений, включают нижеследующее, но не ограничиваются только этим: маннит, сорбит, ксилит, глицерин, глюкоза, фруктоза, мальтоза, лактоза, тагатоза, псикоза, галактоза, ксилоза, аллоза, рибоза, арабиноза, рамноза, манноза, альтроза, рибопираноза, арабинопираноза, глюкопираноза, гулопираноза, галатопираноза, псикопираноза, аллофураноза, гулофураноза, галатофураноза, глюкозамин, хондрозамин, галактозамин, этилгексоглюкозид, метилгексоглюкозид, альдаровая кислота, альдарат натрия, глукаровая кислота, глукарат натрия, глюконовая кислота, глюконат натрия, глюкогептоновая кислота, глюкогептонат натрия и их смеси. Необходимо понимать то, что в способах и композициях изобретения также находят себе применение и производные данных относительно простых полиолов. Подходящие для использования производные включают нижеследующее, но не обязательно ограничиваются только этим: образованные кислотой, кислой солью, спиртом, алкилом и амином производные данных сахаридов и смеси из полиолов и/или их производных. Конкретные примеры подходящих для использования производных включают нижеследующее, но не обязательно ограничиваются только этим: алкилглюкозиды, алкилполиглюкозиды, алкилглюкозамиды, алкилглюкозамины, алкилсорбитаны, алкилсорбиты, алкилглюкопиранозиды, алкилмальтозиды, алкилглицерины и их смеси.

Иллюстративные коммерческие полиолы, которые нашли себе область применения в настоящем изобретении, включают: продукты Tween™ 20, Tween™ 81 и Synperonic™ T-304 и Т-701, доступные в компании Croda International; продукт Simulsol™ ADM 21, доступный в компании Seppic; продукт Quadrol™ L от компании BASF AG; и продукт Surfynol™ PSA-336, доступный в компании Air Products and Chemicals Incorporated.

Однокомпонентная полиуретановая композиция

В одном предпочтительном варианте осуществления клеевой системы настоящего изобретения используют однокомпонентную полиуретановую клеевую композицию, содержащую форполимер, содержащий свободные группы NCO. Говоря более конкретно, данная однокомпонентная полиуретановая клеевая композиция должна содержать:

форполимер, содержащий свободные группы NCO, при этом упомянутый форполимер может быть получен по меньшей мере из одного компонента А, содержащего соединение, реакционно-способное по отношению к изоцианатам, и по меньшей мере одного компонента В, содержащего изоцианат;

от 0 до 40% (масс.), предпочтительно от 0,1 до 30% (масс.), наполнителя;

от 0 до 20% (масс.) обычных добавок и вспомогательных веществ; и

от 0 до 20% (масс.) активатора.

Форполимеры должны характеризоваться наличием средней изоцианатной функциональности, которая является достаточной для обеспечения получения сшитого полиуретана при отверждении, но не настолько высокой для того, чтобы полимеры были бы нестабильными. Стабильность в данном контексте обозначает демонстрацию либо форполимером, либо клеевой композицией, полученной из форполимера, срока годности при хранении, составляющего по меньшей мере 2 месяца при температурах окружающей среды, в том смысле, что они не обнаруживают увеличения вязкости в течение такого периода, которое предотвращает их нанесение или использование. Предпочтительно форполимер или клеевая композиция, полученная из него, не претерпевают увеличения вязкости, большего чем приблизительно на 50 процентов, во время заявленного периода.

В общем случае средняя изоцианатная функциональность форполимера составляет по меньшей мере приблизительно 2,2, а предпочтительно по меньшей мере приблизительно 2,4; при менее чем приблизительно 2,2 клеи, полученные при сшивании форполимера, имеют тенденцию к демонстрации чрезмерной мягкости или эластичности, а в некоторых случаях ухудшается прочность отвержденного клея. Кроме того, средняя изоцианатная функциональность форполимера в общем случае составляет 3,2 и менее, а более предпочтительно 2,9 и менее; при средней изоцианатной функциональности, большей чем 3,2, форполимер и клеи, полученные из форполимера, могут демонстрировать неприемлемую стабильность.

Форполимер также может характеризоваться своим уровнем содержания NCO, который должен соответствовать уровню, который облегчает достижение приемлемых прочности клеев, полученных из форполимеров по истечении 60 минут, и стабильности форполимера. Уровень содержания изоцианата NCO обычно должен находиться в диапазоне от 5 до 30% (масс.) от форполимера, предпочтительно от 10 до 25% (масс.), а более предпочтительно от 15 до 25% (масс.). При более чем 5% (масс.) клеевые композиции, полученные из форполимера, могут демонстрировать прочности соединения внахлестку при сдвиге по истечении 60 минут, которые являются чрезмерно низкими для предполагаемого варианта использования, и может иметь место определенное пенообразование во время отверждения клеевой композиции, полученной из форполимера; при уровне содержания изоцианата, меньшем чем приблизительно 5% (масс.), форполиме