Двухкомпонентный адгезив
Настоящее изобретение относится к двухкомпонентному адгезиву для склеивания древесных материалов, а также к способу его получения. Указанный адгезив включает изоцианатсодержащий компонент А и аминсодержащий компонент В. Компонент А включает форполимер с концевой изоцианатной группой с функциональностью по изоцианату ≥ 1,7, предпочтительно 1,7<fNCO<3, более предпочтительно в диапазоне 2-3, и компонент В включает, по меньшей мере, один диамин и/или полиамин, предпочтительно простой полиэфир диамина и/или простой полиэфир полиамина. Стехиометрическое отношение изоцианатных групп в компоненте А к аминогруппам в компоненте В составляет 0,5-1,2, более предпочтительно 1. Технический результат - получение двухкомпонентного адгезива, обеспечивающего прочность, стойкость и улучшенную способность выдерживать нагрузку, а также обладающего улучшенной светостойкостью. 6 н. и 4 з.п. ф-лы, 3 пр.
Настоящее изобретение относится к двухкомпонентному адгезиву для склеивания древесных материалов.
Ранее полиуретановые адгезивы применяли для склеивания древесных материалов, включая, в частности, несущие клееные деревянные конструкции (деревянные строительные конструкции), такие как, например, конструкционные элементы (клееные деревянные балки, элементы стен и т.д.). В таких применениях используются как двухкомпонентные, так и однокомпонентные, отверждаемые во влажной среде, адгезивы. В случае последней системы после нанесения адгезива проходит начальная реакция между изоцианатами и влагой из окружающего воздуха или подложки: из части использованного изоцианата с выделением диоксида углерода образуется соответствующий амин и затем он реагирует с изоцианатом с образованием карбамидной связи с выделением СО2.
Реакция ароматических изоцианатов с гидроксильными группами (воды или спиртов) на несколько порядков быстрее, чем соответствующих алифатических изоцианатов. Однако ароматическая система делает ароматические изоцианаты чувствительными к окислению и по существу менее светостойкими. В некоторых применениях, кроме того, реакция уретана недостаточно быстрая, например, для поточного производства с высокой производительностью. Во всяком случае существуют ограничения ускорения в случае однокомпонентных систем. Во-первых, часто скорость-определяющей является диффузия молекул воды из субстрата или воздуха. Во-вторых, высокоскоростные рецептуры обладают склонностью к образованию пены, поскольку образующийся CO2 остается захваченным. Для многих применений, в частности, для наружных поверхностей, кроме того, требуются высокие термостойкость и влагостойкость.
Следовательно, целью настоящего изобретения является устранение недостатков известного уровня техники и создание таким образом двухкомпонентного адгезива для склеивания древесных материалов, что позволяет получать соединение, которое приобретает способность выдерживать нагрузку, имеет прочность и стойкость, по меньшей мере, равные или лучше, чем при применении известных полиуретановых адгезивов, описанных выше. Кроме того, двухкомпонентный адгезив должен быть особенно светостойким.
Эта цель достигается признаками независимых пунктов формулы изобретения.
Двухкомпонентный адгезив изобретения для склеивания древесных материалов включает изоцианатсодержащий компонент А и аминсодержащий компонент В. Компонент А включает форполимер с изоцианатной концевой группой или смесь форполимеров с функциональностью по изоцианатным группам ≥1,7, предпочтительно 1,7<fNCO<3, более предпочтительно в диапазоне 2-3. Особенно предпочтительным является жидкий или пастообразный, но не твердый при комнатной температуре (20°С) форполимер с изоцианатной концевой группой или смесь форполимеров. Содержание изоцианата в форполимере составляет 6-33% масс., предпочтительно 8-25% масс., более предпочтительно 12-18% масс. Компонент В включает, по меньшей мере, один диамин и/или полиамин, предпочтительно простые полиэфиры диамина и/или простые полиэфиры полиамина. Особенно предпочтительным компонентом В, более конкретно диамином и/или полиамином, является жидкий или пастообразный, но не твердый при комнатной температуре (20°С). Более предпочтительно компонент В по существу не содержит гидроксильных групп.
Соответственно, изобретение предлагает двухкомпонентный адгезив, в котором сшивка форполимера компонента А, содержащего изоцианат, вызывается аминами, которые обеспечиваются компонентом В. Это приводит ко многим преимуществам по сравнению с известным уровнем техники: (1) По сравнению с однокомпонентными полиуретановыми вышеописанными системами отсутствует необходимость сначала генерировать амины гидролизом избытка изоцианата - вместо этого амины подаются непосредственно, что значительно ускоряет реакцию. В связи с этим влажность субстратов и/или воздуха не существенна для процесса склеивания. В результате также возможно склеивать без проблем субстраты, такие как стекло, металлы и т.д. Благоприятным для склеивания также является отсутствие CO2, поскольку не требуется использовать противодавление и также отсутствуют пузырьки, ослабляющие соединение. (2) По сравнению с двухкомпонентными полиуретановыми вышеописанными системами, если необходима светостойкость, возможно использовать только алифатические амины, которые также приводят к более быстрой сшивке с образованием мостиковых карбамидных связей. Поэтому настоящее изобретение позволяет без потери скорости реакции системы и фактически с ускорением значительно устранить, предпочтительно полностью, ароматические амины, конкретно полимеры, содержащие аминобензоат. В случае механической переработки возможно достичь очень короткого производственного цикла при склеивании. Кроме того, полностью отсутствует необходимость в присутствии моноаминов. Неожиданно при прочих равных условиях дополнительно достигается увеличение термостойкости и влагостойкости, возможно за счет более высокой термодинамической стабильности карбамидной связи по сравнению с уретановой связью.
В особенно предпочтительных осуществлениях форполимер с концевыми изоцианатными группами или смесь форполимеров в компоненте А является полиуретановым или поликарбамидным форполимером, при необходимости в виде смеси с дополнительными изоцианатами, примерами которых являются мономерные диизоцианаты, полимерные изоцианаты или монофункциональные изоцианаты. При необходимости также возможно полностью отказаться от присутствия форполимеров, и напротив, соответствующие реагенты (диизоцианаты/полиизоцианаты, с одной стороны, и диолы/полиолы и/или диамины/полиамины, с другой стороны) для генерации форполимера могут присутствовать в компоненте А. Полиуретановые форполимеры и/или смесь полиуретановых форполимеров являются предпочтительными в контексте изобретения: они обеспечивают эффективную адгезию к древесным материалам полиуретановых композиций известного уровня техники, которую используют в дальнейшем.
Подходящие полиуретановые или поликарбамидные форполимеры и их приготовление сами по себе известны специалистам в данной области техники. Упомянем, в частности:
Изоцианаты
Изоцианаты необходимы для получения полиуретанов и поликарбамидов. Общая эмпирическая формула полиизоцианатов R-(NCO)n, n≥2, R обозначает ароматическую или алифатическую группу. Полиизоцианаты, которые реагируют с гидроксильными группами, образуют полиуретаны; полиизоцианаты, которые реагируют с аминогруппами, образуют поликарбамиды.
Используемые полиизоцианаты предпочтительно являются диизоцианатами, особенно предпочтительны выбранные из группы, состоящей из 4,4'-метиленбис(фенилизоцианата) (MDI); толуолдиизоцианата (TDI); m-ксилолдиизоцианта (XDI); гексаметилендиизоцианата (HDI); метиленбис(4-циклогексилдиизоцианата) (HDMI); нафталин-1,5-диизоцианата (NDI); 3,3'-диметил-4,4'-бифенилдиизоцианата (TODI); 1,4-диизоцианатобензола (PPDI); фенил-1,4-диизоцианата; триметилгексаметилендиизоцианата (TMDI); изофорондиизоцианата (IPDI); 1,4-циклогексилдиизоцианата (CHDI); дифенилового эфира 4,4'-диизоцианата; р,р'-дифенилдиизоцианата; лизиндиизоцианата (LDI); 1,3-бис(изоцианатометил)циклогексана; полиметилполифенилизоцианата (PMDI); и их изомеров и/или смесей.
Особенно предпочтительными являются смеси MDI и полиMDI. Смеси полифенилполиизоцианатов, связанных метиленовыми мостиками, обычно содержат около 20-100% масс. изомеров MDI (обычно 20-95% масс. которых составляет 4,4' изомер), остаток образован полиметиленполифенилизоцианатами с более высокой функциональностью (обычно около 2,1-3,5) и более высоким молекулярным весом. Смеси изоцианатов такого сорта коммерчески доступны и/или могут быть легко получены в соответствии с US 3,362,979.
Несомненно, изоцианаты могут находиться в форме более высоких гомологов, таких как изоцианурат, карбодиимид, аллофанат, биурет, или в форме, например, уретдиона.
Форполимеры
Полиуретановые форполимеры
Полиуретановые форполимеры получают взаимодействием полиолов с вышеуказанными изоцианатами. Подходящие полиолы хорошо известны специалистам в данной области техники. В контексте изобретения обычно их молекулярный вес составляет около 500-6000, и/или они имеют 2-4 гидроксильные группы. Особенно предпочтительными полиолами являются сложные полиэфиры, простые полиэфиры, политиоэфиры, полиацетали и поликарбонаты, имеющие в каждом случае 2-4 гидроксильные группы. Предпочтительные простые полиэфиры в изобретении сами по себе известны специалистам в данной области техники и могут быть получены, например, полимеризацией эпоксидов, таких как, этиленоксид, пропиленоксид, бутиленоксид, тетрагидрофуран, стиролоксид или эпихлоргидрин в присутствии BF3 или присоединением эпоскидов, точнее этиленоксида или пропиленоксида к молекулам, содержащим активный водород, таким как вода, спирт или амины (примерами являются диолы с низким молекулярным весом; триолы или тетраолы; 4,4'-дигидроксидифенилропан; анилин; аммиак; этаноламин; этилендиамин). В настоящее время предпочтительными являются полипропиленгликоль и политетраметиленгликоль (PTMG или PTMEG).
При получении форполимеров также можно использовать удлинители цепи, которые известны сами по себе, конкретнее диолы/полиолы с низким молекулярным весом (обычно менее 400 г/моль). В частности, можно упомянуть этиленгликоль, пропиленгликоль, бутангликоль, пентангликоль, гексангликоль, бензилгликоль, ксилолгликоль, воду, 1,4-бутандиол, 1,3-бутандиол, 2,3-диметил-2,3-бутандиол, дипропиленгликоль и трипропиленгликоль, диэтиленгликоль и триэтиленгликоль, N-N'-бис(2-гидроксипропил)анилин (DHPA), 1,4-ди(2-гидроксиметил)гидрохинон (HQEE), диэтаноламин, триэтаноламин, триметилолпропан и глицерин.
Полиалкенилполиолы, простые полиэфирполиолы, сложные полиэфирполиолы или смесь простых и сложных полиэфирполиолов, предпочтительно имеющих 2 или 3 концевые гидроксильные группы, могут взаимодействовать с заведомым избытком изоцианатов для получения NCO-концевых уретановых форполимеров. Они также коммерчески доступны, например, в BAYER AG, под торговой маркой Desmodur® Е22 или Е23. Также известны и могут быть использованы продукты перегонки, в которых удаление избытка изоцианата приводит к fNCO=2.
Карбамидные форполимеры
Карбамидные форполимеры получают обычным способом взаимодействием полиаминов с двумя и более аминогруппами с заведомым избытком дифункциональных или полифункциональных изоцианатных соединений для получения карбамидных форполимеров с NCO-концевыми группами.
Однако в контексте изобретения карбамидные форполимеры менее предпочтительны, чем полиуретановые форполимеры, поскольку они склонны к гелеобразованию при комнатной температуре за счет формирования водородных связей.
Амины
Простые полиэфирполиамины
В качестве компонента полимерного полиамина возможно предпочтительно использовать соединения с функциональностью 2-4, с более чем 50% активных атомов водорода, точнее, образованные первичными или вторичными аминами. В частности, могут быть упомянуты следующие: полиоксиалкиленамины, такие как, например, полиоксипропилендиамины, полиоксиэтилендиамины, политетраметиленовые простые эфиры диаминов, полиоксипропилентриамины, полиоксиэтилентриамины (известные под торговой маркой Jeffamine® фирмы Hustman); а в том случае, если приемлемы ароматические компоненты для специального применения, то используют следующие: полиэтиленгликольди(р-аминобензоат); полиэтиленгликольди(о-аминобензоат); полиэтиленгликольди(m-аминобензоат); политетраметиленгликольди(р-аминобензоат); олитетраметиленгликольди(о-аминобензоат); политетраметиленгликольди(m-аминобензоат). В качестве полиаминов можно использовать простые полиэфиры полиэтиленоксид-полипропиленоксида, в частности, с функциональностью около 2-3 и/или с молекулярным весом около 200-6000 г/моль (описанные, например, в US 4,433,067). В контексте изобретения, несомненно, можно использовать смесь простых полиэфиров с концевыми аминогруппами.
Предпочтительно использовать полиоксиалкилендиамины со средним молекулярным весом в диапазоне около 150-7500 г/моль, предпочтительно в диапазоне около 250-6000 г/моль.
Амины в качестве удлинителя цепи
В контексте изобретения также можно использовать аминные удлинители цепи, предпочтительно с молекулярным весом обычно менее 400 г/моль. В частности, можно упомянуть алифатические диамины, описанные, например, в US 4,246,363 и US 4,269,945. Дополнительно алифатические диамины в качестве удлинителей цепи могут быть выбраны из группы, состоящей из этилендиамина; неопентандиамина; 1,2- и 1,3-пропандиамина; 1,6-гексаметилендиамина; 1,8-октаметилендиамина; 1,12-додекаметилендиамина; циклогексилдиамина; 4,4'-бис(пара-аминоциклогексил)метана; 2,2'-диметил-4,4'-метиленбис(циклогексиламин)(диметилдициклана); изофорондиамина; 4,7-диоксадекан-1,10-диамина; 4,7,10-триоксадекан-1,13-диамина; тетраметилэтилендиамина; пентаметилдиэтилентриамина; диметилциклогексилдиамина; тетраметил-1,3-бутандиамина; пентаметилдипропилентриамина; бис(диметиламиноэтиловый) эфир триэтиленгликольдиамина; 4,4'-метиленбис(2-этил-6-метилциклогексиламина) (M-MEGA); 4,4'-метиленбис(2,6-диэтилциклогексиламина) (MDEGA); 4,4'-бис(вторбутиламино)дициклогексилметана (коммерчески доступен как Clearlink® 1000) и их мономеров; 3,3'-диметил-4,4'-бис(вторбутиламино/дициклогексилметана (коммерчески доступен как Clearlink® 3000) и их мономеров, N,N'-диизопропилизофорондиамина (коммерчески доступен как Jefflink® 754); аминов аспарагиновой кислоты, таких как, например, N,N'-диэтилмалеат-2-метилпентаметилендиамин (коммерчески доступен как Desmophen® NH-1220); N,N'-диэтилмалеатаминодициклогексилметан (коммерчески доступен как Desmophen® NH-1420) и N,N'-диэтилмалеаталинодиметилциклогексилметан (коммерчески доступен как Desmophen® NH-1520. В контексте изобретения также могут быть использованы в качестве удлинителей цепи ароматические диамины (как описаны, например, в US 4,659747), при необходимости в вышеуказанной светостойкости для некоторых применений. В частности, могут быть упомянуты: диметилбензиламин; диэтилбензиламин; 1,2-диметилимидазол; 2-метилимидазол; 1,2-, 1,3- или 1,4-бис(вторбутиламино)бензол (коммерчески доступен как Unilink® 4100); 4,4'-бис(вторбутиламино)дифенилметан (коммерчески доступен как Unilink® 4200); триметиленгликольди(р-аминобензоат) (коммерчески доступен как Versalink® 740M); триметиленгликольди(о-аминобензоат); триметиленгликольди(m-аминобензоат); полиэтиленгликольди(р-аминобензоат); полиэтиленгликольди(о-аминобензоат); полиэтиленгликольди(m-аминобензоат); политетраметиленгликольди(р-аминобензоат); политетраметиленгликольди(о-аминобензоат); политетраметиленгликольди(m-аминобензоат); ароматические диамины, такие как, например, 3,5-диэтил-2,4-толуолдиамин и 3,5-диэтил-2,б-толуолдиамин (коммерчески доступен как Ethacure® 100) и 3,5-диметилтио-2,4-толуолдиамин и 3,5-диметилтио-2,6-толуолдиамин (коммерчески доступен как Ethacure® 300); 4,4'-метиленбис(2-хлоранилин); диэтилентриамины; триэтилентетрамины; тетраэтиленпентамины; метилендианилин (MDA); m-фенилендиамин; диэтилтолуолдиамин; 4,4'-метиленбис(3-хлор-2,6-диэтилбензиламин) (MCDEA); диэтилтолуолдиамины (DETDA); 4,4'-метиленбис(2-этил-6-метиланилины) (NMMEA) 4,4'-метиленбис(2,6-диэтиланилин) (MDEA); 4,4'-метиленбис(2-изопропил-6-метиланилин) (MMIPA); 4,4'-метиленбис(вторбутиламино)дифенилметаны; фенилендиамины; метиленбис-орто-хлоранилин (МВОСА); 4,4'-метиленбис(2-метиланилин) (ММА); 4,4'-метиленбис(2-хлор-6-этиланилин) (МСЕА); 1,2-бис(2-аминофенилтио)этан; N,N'-диалкил-р-фенлендиамин; 4,4'-метиленбис(2,6-диизопропиланилин) (MDIPA); и диметилтиотолуолдиамин (2,4 и 2,6 изомеры) (DMTDA); изобутиловый эфир 4-хлор-3,5-диаминобензойной кислоты (CDABE) и их смеси.
Соотношение в смеси вышеуказанных удлинителей цепи с полиаминами легко может быть подобрано специалистом в данной области техники обычным экспериментированием до желаемого соотношения твердых сегментов и мягких сегментов. В этом случае расчет может быть произведен, исходя из обычного условия смешиваемости компонентов.
Вышеуказанные первичные полиамины могут быть далее модифицированы обычным способом, известным из уровня техники, например эпоксидами (US 6,723,821), акрилатами (присоединением Майкла, как описано, например, в US 5,359,123 и US 5,192,814) или также алкоксисиланами (предпочтительно аминосиланами, как описано, например, в WO 02059224) и также изоцианатосиланами, эпоксисиланами или акрилатосиланами.
Включением алкоксисилильных соединений в изоцианатный компонент и/или аминный компонент можно получить эти 2К поликарбамидные адгезивы с улучшенными свойствами адгезии, водостойкости и кислотостойкости.
Особенно предпочтительными аминами в компоненте В являются полиоксипропилендиамины, предпочтительно со средним молекулярным весом около 2000 г/моль (коммерчески доступны под торговой маркой Jeffamine® D-2000 по CAS 9046-10-0; Huntsman Corporation, Houston, Texas); первичные разветвленные простые полиэфиры триаминов предпочтительно со средним молекулярным весом около 5000 г/моль (коммерчески доступны под торговой маркой Jeffamine® T-2000 по CAS 64852-22-8; Huntsman Corporation, Houston, Texas (USA)); замещенные, а именно ароматические диамины, такие как, например, диэтилтолуолдиамин (коммерчески доступен под торговой маркой Härter DT или Härter VP LS 2214; Bayer AG, Leverkusen (DE)) или N,N'-диалкиламинодифенилметан (коммерчески доступен под торговой маркой Unilink™ 4200 Diamine; UOP GmbH, Erkrath (DE)).
Функциональность форполимеров с NCO-концевыми группами, конкретнее уретановых форполимеров, ≥1,7, предпочтительно 1,7<fNCO<3, более предпочтительно в диапазоне 2-3. Функциональность >2 объясняется не только дополнительно присутствующим свободным изоцианатом, но также аллофанатными группами, образующимися по реакции уретановых групп с NCO звеньями; поэтому форполимеры такого рода часто обозначаются в известном уровне техники как "квази-форполимеры". В ходе дальнейшей реакции компонента В аллофанатные группы в компоненте А обратно расщепляются на уретан и свободный изоцианат.
В предпочтительных осуществлениях стехиометрическое отношение изоцианатных групп в компоненте А к аминогруппам в компоненте В составляет около 0,5-2, предпочтительно около 0,9-1,2, более предпочтительно около 1.
Выбором и, где возможно, комбинацией различных диаминов и полиаминов специалист в данной области техники легко может обычным экспериментированием корректировать основные свойства, как, например, эластичность, водостойкость, скорость реакции и т.д., двухкомпонентного адгезива исключительно за счет компонента В; компонент А напротив может оставаться неизменным, что обеспечивает значительную гибкость, как с точки зрения изготовления для производителя, и также для потребителя (системы с различными компонентами В; см. далее).
Несомненно, композиции изобретения могут включать дополнительные добавки, общепринятые в известном уровне техники, обычные в промышленности полиуретана/поликарбамида. Например: пластификаторы, примерами являются эфиры органических карбоновых кислот или их ангидридов, фталаты, такие как диоктилфталат или диизодецилфталат, например, адипинаты, такие как диоктиладипинат, например себацинаты, органические эфиры фосфористой и сульфоновой кислот, полибутены и другие соединения, которые не реагируют с изоцианатами; растворители; органические и неорганические наполнители, такие как, например, молотый или осажденный карбонат кальция, которые при необходимости покрыты стеаратами, или газовая сажа, каолин, оксид алюминия, диоксид кремния и ПВХ порошки; волокна, выполненные из полиэтилена или из полиамида, пигменты; модификаторы реологии, такие как, например, загустители, примерами являются соединения карбамида, полиамидные воски, бентониты или пирогенный диоксид кремния; промоторы адгезии, конкретнее силаны, такие как винилсиланы, изоцианатосиланы в изоцианатном компоненте и аминосиланы, прореагировавшие с альдегидами для образования алдиминосиланов в аминном компоненте; сиккативы, такие как, например, р-тозилизоцианат и другие реакционноспособные моноизоцианаты, винилтриметоксисилан, ортоформиаты, оксид кальция или молекулярные сита (например, цеолиты); термостабилизаторы, свето- и УФ-стабилизаторы; антипирены; поверхностно-активные вещества, такие как, например, смачивающие агенты, регуляторы текучести, реагенты для подавления летучести или пеногасители; фунгициды или ингибиторы роста грибков; и также другие вещества, обычно используемые в промышленности полиуретана.
Относительно наличия и выбора таких добавок может быть приведена ссылка на Polyurethane Handbook 2nd edition, Glinter Oertel (Editor), Hanser Publishers Munich 1994, p.98-128, раскрытие которой относительно добавок, общепринятых в известном уровне техники, включено в описании в виде ссылки, как часть раскрытия существа настоящего изобретения.
С вышеуказанными двухкомпонентными адгезивами можно легко достичь различных стандартных нормативов для деревянных конструкций, например, при обработке бука;
- прочность соединения, Cl по DIN EN 12765 (точно подогнанный стык) ≥ 10 Н/мм2, предпочтительно ≥ 12 Н/мм2; и/или
- прочность соединения, Cl по DIN EN 12765 (0,5 мм стык) ≥ 7,5 Н/мм2, предпочтительно ≥ 9 Н/мм2; и/или
- водостойкость С3 (последовательность подготовки 3), по DIN EN 12765 (точно подогнанный стык) ≥ 4 Н/мм2, предпочтительно ≥ 5 Н/мм2; и/или
- водостойкость С3, по DIN EN 12765 (0,5 мм соединение) ≥ 3 Н/мм2, предпочтительно ≥ 4 Н/мм2; и/или
- термостойкость по DIN EN 14257 (точно подогнанный стык) ≥ 7 Н/мм2, предпочтительно ≥ 9 Н/мм2.
Далее изобретение относится к способу склеивания древесных материалов, например в строительных деревянных конструкциях, включающему нанесение вышеописанного двухкомпонентного адгезива, по меньшей мере, на одну из соединяемых подложек. Подходящие дополнительные подложки включают, прежде всего, следующие: металлы, стекло, керамика, пластмассы, текстиль. С особенным преимуществом можно использовать композиции изобретения для стекла, поскольку когда ароматические составляющие по существу не используются или преимущественно полностью отсутствуют, можно достичь исключительной светостойкости, с дополнительным ускорением реакции по сравнению с известными полиуретановыми системами.
Дальнейший аспект настоящего изобретения относится к способу изготовления двухкомпонентного адгезива, включающему изоцианатсодержащий компонент А и аминсодержащий компонент В,
- компонент А, включающий форполимер с концевой изоцианатной группой с функциональностью по изоцианату ≥ 1,7, предпочтительно 1,7<fNCO<3, более предпочтительно в диапазоне 2-3; и
- компонент В, включающий, по меньшей мере, один диамин и/или полиамин, предпочтительно простой полиэфир диамина и/или простой полиэфир полиамина,
где стехиометрическое отношение изоцианатных групп в компоненте А к аминогруппам в компоненте В составляет около 0,5-2, предпочтительно около 0,9-1,2, более предпочтительно около 1.
Соответственно, изобретение относится к дальнейшему аспекту применения изоцианатсодержащего компонента А и аминсодержащего компонента В, где
- компонент А включает форполимер с концевой изоцианатной группой с, по меньшей мере, двумя изоцианат группами, в частности форполимер полиуретана; и
- компонент В включает, по меньшей мере, один диамина и/или полиамин, предпочтительно простой полиэфир диамина и/или простой полиэфир полиамина, в качестве двухкомпонентного адгезива, конкретнее для склеивания древесных материалов. До настоящего времени в известном уровне техники не было предложено такого использования этих двух компонентов; неожиданные полезные свойства при применении в качестве двухкомпонентного адгезива, конкретнее для соединения древесных материалов, были описаны выше.
Далее изобретение относится к способу сборки компонентов, конкретнее строительных элементов для строительных деревянных конструкций, причем сборка по существу проведена посредством двухкомпонентного адгезива, как описано выше.
Кроме того, в дальнейшем аспекте изобретение относится к набору для двухкомпонентного адгезива для склеивания древесных материалов, включающему
- по меньшей мере, один компонент А, включающий форполимер с концевой изоцианатной группой (или смесь форполимеров) с функциональностью по изоцианату ≥ 1,7, предпочтительно 1,7<fNCO<3, более предпочтительно в диапазоне 2-3; и
- по меньшей мере, два альтернативных компонента В, каждый включающий, по меньшей мере, один отличный диамин и/или полиамин, предпочтительно простой полиэфир диамина и/или простой полиэфир полиамина.
Посредством такого набора в виде комплекта частей композиции двухкомпонентный адгезив изобретения может быть составлен индивидуальным путем, исключительно за счет компонента В, выбираемого пользователем в зависимости от конкретного применения.
Далее изобретение объясняется более детально со ссылкой на примеры выполнения без ограничения или существа изобретения.
В качестве компонента А использован Desmodur © Е23 от Bayer AG (Leverkusen, DE).
В композициях, описанных более подробно далее, использовались следующие смеси в качестве компонентов В (вязкость, Brookfield, 20°С: около 250 мПа*с):
| Код обозначения: | М3 | М320 | М323 |
| Jeffamine D-2000 | 21,25 | 21,25 | 21,25 |
| Jeffamine Т-5000 | 3,75 | 3,75 | 3,75 |
| Unilink 4200 | 75 | 65 | 70 |
| Отвердитель DT | 10 | 5 | |
| Всего | 100,0 | 100,0 | 100,00 |
(Все значения в г)
Получают следующие двухкомпонентные адгезивы:
Пример 1: Desmodur® Е23 + М3
Соотношение в смеси:
(Об.) 100: 74,2,
(Вес.) 100: 65,7
Жизнеспособность 20 г смеси в лаборатории: 2 мин
Жизнеспособность с механическим перешиванием: 1 мин 15 сек
Пример 2:
Desmodur® Е23 + М323
Соотношение в смеси: (Об.). 100:71,0,
(Вес.) 100:62,8
Жизнеспособность 20 г смеси в лаборатории: 1 мин 05 сек
Жизнеспособность с механическим перемешиванием: 30-35 сек
Пример 3:
Desmodur® Е23 + М320
Соотношение в смеси: (Об.). 100:67,9,
(Вес.) 100:60,1
Жизнеспособность 20 г смеси в лаборатории: 1 мин
Жизнеспособность с механическим перемешиванием: 20-25 сек
Следующие соединения (бук) осуществляются с использованием вышеуказанных двухкомпонентных адгезивов и затем анализируются:
Двухкомпонентные адгезивы изобретения демонстрируют прекрасные адгезионные свойства не только на дереве. На стекле и алюминии также получена высокая прочность, как показывают следующие примеры:
| Код обозначения: | M16 | M16b | M6 | M7 |
| Jeffamine D-2000 | 21,25 | 11,58 | 21,25 | 12,50 |
| Jeffamine Т-5000 | 3,75 | 12,50 | ||
| Unilink 4200 | 37,50 | 20,44 | 37,50 | 75,00 |
| Härter DT | 37,50 | 20,44 | 37,50 | |
| Jeffamine T-403 | 3,75 | 2,04 | ||
| Aerosil R 202 | 0,50 | |||
| Siliporite SA | 5,00 | |||
| 1720 Millicarb | 40,00 | |||
| Где (если ранее не указано): Desmodur® Е 305: в основном линейный NCO форполимер на основе гексаметилендиизоцианата и другого диола, Bayer; Jeffamine® Т-403: полиоксипропилентриамин(CAS 39423-51-3), Huntsman; Aerosil® R 202: синтетический гидрофобный диоксид кремния, Degussa; Siliporite® SA1720: молекулярные сита (алюмосиликат щелочного и щелочноземельного металла; цеолит А типа), СЕСА, Arkema Group; Millicarb®-OG: природный, очень тонкий легко диспергируемый порошок СаСО3, приготовленный из чистого белого известняка Omya AG |
| Компонент А | Desmodur Е305 | Desmodur Е305 | Desmodur Е305 | Desmodur Е23 |
| Компонент В | М 16 | M 16b | М 6 | M 7 |
| Весовое отношение в смеси | 100:39,2 | 100:71,8 | 100:40,5 | 100:66,1 |
| Объемное отношение в смеси | 100:42,7 | 100:78,3 | 100:44,1 | 100:74,7 |
| Жизнеспособность | около 2 мин 30 | около 2 мин 25 | около 2 мин | около 2 мин 30 |
| Прочность на сдвиг Al 21 день | 12,8; AF | 18,2; 30% CF | 11,8; AF | 7,9; AF |
| Прочность на сдвиг стекло 21 день | >6; MF | 5,1; AF | >6; MF | >6; MF |
| Прочность на сдвиг дерево 21 день | 13,2; 75% W | 103; 100% W | 12,7; 70% W | 12,6; 60% W |
| Данные по прочности в мПа W: разрушение дерева |
Оборудование для испытаний: разрывная машина Instron 5567; скорость раздвижения зажимов 50 мм/мин.
Эти испытания показывают, что мнение о том, что не может быть получено достаточно прочное клеевое соединение с использованием адгезивов, реагирующих крайне быстро, не верно. Неожиданно оказалось, что соответствующие стандарты могут быть достигнуты и в некоторых случаях значительно превышены с использованием двухкомпонентных адгезивов изобретения.
1. Двухкомпонентный адгезив для склеивания древесных материалов, включающий изоцианатсодержащий компонент А и аминсодержащий компонент В, в котором
- компонент А включает форполимер с концевой изоцианатной группой с функциональностью по изоцианату ≥1,7, предпочтительно 1,7<fNCO<3, более предпочтительно 2<fNCO<3; и
- компонент В включает по меньшей мере один диамин и/или полиамин, предпочтительно простой полиэфир диамина и/или простой полиэфир полиамина, причем стехиометрическое отношение изоцианатных групп в компоненте А к аминогруппам в компоненте В составляет 0,5-1,2, более предпочтительно 1.
2. Двухкомпонентный адгезив по п.1, характеризующийся тем, что форполимер с концевой изоцианатной группой в компоненте А является полиуретановым форполимером.
3. Двухкомпонентный адгезив по п.1 или 2, дополнительно включающий одну или более добавок, выбранных из группы, состоящей из пластификаторов; растворителей; органических и неорганических наполнителей; волокон; пигментов; модификаторов реологии; сиккативов; термостабилизаторов, свето- и УФ-стабилизаторов; антипиренов, смачивающих агентов; регуляторов текучести; реагентов, препятствующих улетучиванию; пеногасителей; фунгицидов или ингибиторов роста грибков; и их смесей.
4. Двухкомпонентный адгезив по п.1 или 2, характеризующийся тем, что при соединении дерева, в частности бука, получена
- прочность соединения Cl по DIN EN 12765 (точно подогнанный стык) ≥ 10 Н/мм2, предпочтительно ≥ 12 Н/мм2; и/или
- прочность соединения Cl по DIN EN 12765 (0,5 мм стык) ≥ 7,5 Н/мм2, предпочтительно ≥ 9 Н/мм2; и/или
- водостойкость С3 (последовательность подготовки 3), по DIN EN 12765 (точно подогнанный стык) ≥ 4 Н/мм2, предпочтительно ≥ 5 Н/мм2; и/или
- водостойкость С3 по DIN EN 12765 (0,5 мм соединение) ≥ 3 Н/мм2, предпочтительно ≥ 4 Н/мм2; и/или
- термостойкость по DIN EN 14257 (точно подогнанный стык) ≥ 7 Н/мм2, предпочтительно ≥ 9 Н/мм2.
5. Двухкомпонентный адгезив по п.3, характеризующийся тем, что при соединении дерева, в частности бука, получена
- прочность соединения Cl по DIN EN 12765 (точно подогнанный стык) ≥ 10 Н/мм2, предпочтительно ≥ 12 Н/мм2; и/или
- прочность соединения Cl по DIN EN 12765 (0,5 мм стык) ≥ 7,5 Н/мм2, предпочтительно ≥ 9 Н/мм2; и/или
- водостойкость С3 (последовательность подготовки 3), по DIN EN 12765 (точно подогнанный стык) ≥ 4 Н/мм2, предпочтительно ≥ 5 Н/мм2; и/или
- водостойкость С3 по DIN EN 12765 (0,5 мм соединение) ≥ 3 Н/мм2, предпочтительно ≥ 4 Н/мм2; и/или
- термостойкость по DIN EN 14257 (точно подогнанный стык) ≥ 7 Н/мм2, предпочтительно ≥ 9 Н/мм2.
6. Способ склеивания древесных материалов, в частности строительных деревянных конструкций, включающий нанесение двухкомпонентного адгезива по любому из пп.1-5 по меньшей мере на одну соединяемую подложку.
7. Способ приготовления двухкомпонентного адгезива, включающего изоцианатсодержащий компонент А и аминсодержащий компонент В, в котором
- компонент А включает форполимер с концевой изоцианатной группой с функциональностью по изоцианату ≥ 1,7, предпочтительно 1,7<fNCO<3, более предпочтительно 2<fNCO<3; и
- компонент В включает по меньшей мере один диамин и/или полиамин, предпочтительно простой полиэфир диамина и/или простой полиэфир полиамина, характеризующийся тем, что стехиометрическое отношение изоцианатных групп в компоненте А к аминогруппам в компоненте В составляет около 0,5-2, более предпочтительно около 1.
8. Применение изоцианатсодержащего компонента А и аминсодержащего компонента В, в котором
- компонент А включает форполимер с концевой изоцианатной группой, имеющий по меньшей мере две изоцианатные группы; и
- компонент В включает по меньшей мере один диамин и/или полиамин, предпочтительно простой полиэфир диамина и/или простой полиэфир полиамина, причем стехиометрическое отношение изоцианатных групп в компоненте А к аминогруппам в компоненте В составляет около 0,5-2, более предпочтительно около 1, в качестве двухкомпонентного адгезива для склеивания древесных материалов, металлов, стекла, керамики, пластмасс, текстиля, предпочтительно древесных материалов.
9. Соединение составных частей, в частности конструкционных элементов, строительных деревянных конструкций, полученное по существу при помощи двухкомпонентного адгезива по любому из пп.1-5.
10. Набор для индивидуального приготовления двухкомпонентного адгезива, в частности для склеивания древесных материалов, включающий - по меньшей мере один компонент А, включающий форполимер с концевой изоцианатной группой с функциональностью по изоцианату ≥ 1,7 предпочтительно 1,7<fNCO<3, более предпочтительно 2<fNCO<3; и
- по меньшей мере два альтернативных компонента В, каждый включающий по меньшей мере один различный диамин и/или полиамин, предпочтительно простой полиэфир диамина и/или простой полиэфир полиамина, причем стехиометрическое отношение изоцианатных групп в компоненте А к аминогруппам в компоненте В составляет около 0,5-2, более предпочтительно около 1.
