CN114761453A - 分散粘合剂用于泡沫粘合的用途 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及包含至少一种聚氨酯‑聚脲聚合物的水性分散体的用途，所述聚氨酯‑聚脲聚合物由(a)至少一种数均分子量为400至5000g/mol的双官能聚酯多元醇，(b)至少一种数均分子量为62至399 g/mol的双官能多元醇组分，(c)至少一种二异氰酸酯，和(d)至少一种任选具有至少一个离子基团的扩链剂形成，其用于通过将该水性分散体施加在至少一个待粘合的基材上，然后干燥存在于该至少一个基材上的分散体，以获得至少一个粘合剂层并在0.1至5 bar(a)的压力和低于40℃的温度下使该至少一个粘合剂层与另一基材或与存在于另一基材上的粘合剂层接触而粘合至少两个基材，其中干燥后的所述聚氨酯‑聚脲聚合物具有‑65至10℃的玻璃化转变温度Tg和40至80℃的熔融温度，涉及连接至少两个基材的相应方法，以及如此获得的包括至少两个基材和存在于每两个基材之间的粘合剂层的粘合剂复合物。

Description

分散粘合剂用于泡沫粘合的用途
本发明涉及包含至少一种聚氨酯-聚脲聚合物的水性分散体的用途，所述聚氨酯-聚脲聚合物由(a)至少一种数均分子量为400至5000g/mol的双官能聚酯多元醇，(b)至少一种数均分子量为 62 至 399 g/mol 的双官能多元醇组分，(c) 至少一种二异氰酸酯，和(d) 至少一种任选含有至少一个离子基团的扩链剂形成，其用于通过将该水性分散体施加在至少一个待粘合的基材上，然后干燥该存在于所述至少一个基材上的分散体，并在0.1至10 bar(a)的压力和低于40℃的温度下使该至少一个粘合剂层与另一基材或与存在于另一基材上的粘合剂层接触而粘合至少两个基材，其中干燥后的聚氨酯-聚脲聚合物具有-65至10℃的玻璃化转变温度Tg和40至80℃的熔融温度，涉及连接至少两个基材的相应方法，以及如此获得的包括至少两个基材和存在于每两个基材之间的粘合剂层的粘合剂复合物。
在将泡沫基材与其他基材粘合时，例如在泡沫-泡沫、泡沫-木材和泡沫-塑料的组合中，主要根据喷雾凝结法使用聚氯丁二烯分散粘合剂。在此方法中，将粘合剂和凝结剂分别输送到喷枪中，在喷射射流中混合并凝结。由于在喷射射流中才发生混合，因此无需考虑适用期。此外，凝结的粘合剂保留在待粘合的基材表面上，并且没有扩散或仅很少部分扩散到泡沫基材的孔结构中。通常实现高的初始强度、足够长的开放时间和良好的耐热性。
该技术的重要应用领域是制造床垫和座椅家具。尤其是在斯堪的纳维亚国家中要求聚氯丁二烯分散体粘合剂的无氯替代品，以便能够满足例如北欧生态标签的要求。此外，它们应具有初始强度高和开放时间足够长的特点。
基于水性聚氨酯分散体的粘合剂已在世界范围内广泛应用于要求苛刻的工业应用，例如在制鞋、汽车内饰部件的粘合、薄膜层压或织物基材的粘合中。
当使用聚氨酯分散体粘合基材时，经常根据热活化法工作。在该方法中，将分散体施加在基材上，并且在水完全蒸发后，通过加热（例如用红外辐射器）活化并转变为可粘合状态。粘合剂薄膜变粘的温度称为活化温度。在此，粘合发生在高于熔融温度的温度和压力下，因此希望基材在成功粘合所需的高压下具有高热稳定性。所得粘合接缝的特征还在于高的强度和刚性，因此迄今为止尚无描述使用聚氨酯分散体粘合在较高活化温度下会不可逆变形的柔性泡沫基材。此外，根据常见方法通常得到坚硬的、连续的粘合接缝，这在某些情况下大大损害软质泡沫的舒适度。
然而，在使用聚氨酯分散体或聚氨酯-聚脲分散体时，也可以根据湿粘合法工作，即在施加粘合剂之后立即进行粘合。要连接的部件需要机械固定，直至粘合剂凝固。这种方法通常用于木材或织物基材的粘合。
经典的热活化法和湿粘合法都不太适合泡沫基材的粘合。尤其是水的缓慢蒸发需要在施加粘合剂与粘合过程之间很长的等待时间或相应的干燥系统。此外，相当一部分粘合剂可能在干燥之前或在干燥期间扩散到泡沫基材的孔中，然后不再为实际的粘合所用。
市场上建立的基于水性聚氨酯分散体的粘合剂通常不适用于喷涂施加方法中的应用，因为它们或者不能足够快地凝结、没有足够的初始强度或者由于聚合物的结晶性而形成非常硬的粘合接缝，这对于床垫制造尤其是不可接受的。开放时间，即在施加粘合剂直至将接合件接合并且其中还获得足够好的粘合连接之间的时间间隔通常仅有一分钟。然而，许多粘合工艺至少需要两倍的时间间隔。
WO 2013/053786 A1 中描述了水性聚氨酯分散体，其聚合物具有 30℃ 至 50℃的熔融温度，根据 DIN 65467 在 20 K/min 的加热速率下通过动态差热分析测定，其中该聚合物以预定的量比具有两种不同结晶的聚酯多元醇。这些聚氨酯分散体主要适合作为冷接触粘合剂，但也可以借助于喷雾凝结法来使用。然而，由此可实现的初始强度对于大多数泡沫粘合应用而言是不足够的。
BASF SE 的 Luphen® D DS 3548 提供了一种环氧树脂改性的聚氨酯分散体，据称它尤其适用于喷雾凝结法。这里使用的环氧树脂的基础是双酚A二缩水甘油醚。由于双酚A 和由其制备的后续产物在可能的内分泌作用方面尤其是被最终消费者认为极其关键，因此通常不被接受，因此需要不含双酚 A 的粘合剂和产品。
由EP 2 090 603 A2 已知包含以下构成的混合物的水性分散体
A) 水性聚氨酯分散体或聚氨酯-脲分散体，其包含 I. 由以下形成的聚合物 A) ：I(i) 至少一种分子量为 400 至 5000 g/mol 的双官能脂族聚酯多元醇，I(ii) 至少一种由六亚甲基二异氰酸酯 (HDI) 和 1-异氰酸根合-3,3,5-三甲基-5-异氰酸根合甲基环己烷 (IPDI)构成的混合物，和 I(iii) 至少一种由两种或更多种胺扩链剂构成的混合物，其中至少一种化合物带有离子基团，并且聚合物A)在干燥之后是部分结晶的或结晶的，具有在-65至-40℃的玻璃化转变温度Tg下的玻璃化转变，B)不同于A)的水性聚氨酯分散体或聚氨酯-脲分散体，其包含II由以下形成的聚合物B）：II(i)至少一种分子量为400至5000g/mol的双官能芳族聚酯多元醇，II(ii)至少一种分子量为62至399 g/mol的双官能多元醇组分，II(iii) 至少一种脂族二异氰酸酯和 II(iv)至少一种具有离子基团的胺扩链剂，其中聚合物B)在干燥后是无定形的，具有在-15至+10℃的玻璃化转变温度Tg下的玻璃化转变。
这些水性聚氨酯分散体或聚氨酯-聚脲分散体的组合物适合作为根据热活化法和根据湿粘合法的粘合剂并且显示出比它们的单独组分更好的粘合强度。
因此，本发明的目的是提供一种用于通过喷射施加法粘合泡沫基材的不含氯和双酚 A 的聚氯丁二烯分散粘合剂的替代品，它没有现有技术的缺点，其特征特别在于初始强度高和开放时间足够长，优选至少2分钟。根据本发明，所述目的通过使用包含至少一种聚氨酯-聚脲聚合物的水性分散体得以实现，所述聚氨酯-聚脲聚合物由以下形成
(a) 至少一种数均分子量为 400 至 5000 g/mol 的双官能聚酯多元醇，
(b) 至少一种数均分子量为 62 至 399 g/mol 的双官能多元醇组分，
(c) 至少一种二异氰酸酯，和
(d) 至少一种扩链剂，其任选地含有至少一个离子基团
用于通过将所述水性分散体施加在至少一个待粘合的基材上，然后干燥存在于所述至少一个基材上的分散体，以获得至少一个粘合剂层并在0.1至5 bar(a)的压力和低于40℃的温度下使所述至少一个粘合剂层与另一基材或与存在于另一基材上的粘合剂层接触而粘合至少两个基材，
其中干燥后的所述聚氨酯-聚脲聚合物的玻璃化转变温度Tg为-65至10℃，熔融温度为40至80℃。
根据本发明，所述目的还通过用于连接至少两个基材的方法得以实现，该方法至少包括以下步骤：
(A) 提供包含至少一种聚氨酯-聚脲聚合物的水性分散体，所述聚氨酯-聚脲聚合物在干燥后具有-65至10℃的玻璃化转变温度Tg和40至80℃的熔融温度，其形成如下：
(a) 至少一种数均分子量为 400 至 5000 g/mol 的双官能聚酯多元醇，
(b) 至少一种数均分子量为 62 至 399 g/mol 的双官能多元醇组分，
(c) 至少一种二异氰酸酯，和
(d) 至少一种扩链剂，其任选地含有至少一个离子基团，
(B) 将来自步骤(A)的水性分散体施加在至少一个基材上，
(C) 干燥现存的来自步骤(B)的至少一种分散体，以获得至少一个粘合剂层，和
(D) 在0.1至10 bar(a)的压力和低于40℃的温度下使所述至少一个粘合剂层与另一基材或存在于另一基材上的粘合剂层接触。
在下文中详细描述根据本发明的用途和根据本发明的方法。
根据本发明使用的聚氨酯-聚脲聚合物通常由以下形成
(a) 至少一种数均分子量为 400 至 5000 g/mol 的双官能聚酯多元醇，
(b) 至少一种数均分子量为 62 至 399 g/mol 的双官能多元醇组分，
(c) 至少一种二异氰酸酯，和
(d) 至少一种扩链剂，其任选地含有至少一个离子基团。
组分(a)：
根据本发明使用的聚氨酯-聚脲聚合物包含至少一种数均分子量为400至5000g/mol的双官能聚酯多元醇作为组分(a)。
在一个优选的实施方式中，根据本发明使用的聚氨酯-聚脲聚合物包含数均分子量为400至5000g/mol的双官能聚酯多元醇作为组分(a)。这意味着，不使用不同聚酯多元醇的混合物，而是仅使用一种聚酯多元醇作为组分(a)。在本发明范围内，“一种聚酯多元醇”表示该优选使用的聚酯多元醇在存在的单体、单体的量比等方面是相同的。本领域技术人员知道，存在的各个聚酯多元醇分子的分子量在所给出的范围内可以是不同的，但仍然可以说是一种聚酯多元醇。
双官能聚酯多元醇(a)的数均分子量优选为1500至3000g/mol，特别优选1800至2500g/mol，非常特别优选1900至2300g/mol。本领域普通技术人员已知，聚合物二醇的数均分子量例如可以由OH值(羟值)来计算。在单体多元醇的情况下，分子量相应于以道尔顿为单位的绝对分子量。根据 DIN EN ISO 4629-2 在四氢呋喃中测定 OH 值。
根据本发明可以使用脂族和/或芳族双官能聚酯多元醇。
根据本发明，作为合适的双官能脂族聚酯多元醇(a)优选尤其考虑线型聚酯二醇，如其可以以已知的方式由脂族或脂环族二羧酸与多元醇来制备，所述脂族或脂环族二羧酸如琥珀酸、甲基琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、壬烷二甲酸、癸烷二甲酸、四氢邻苯二甲酸、六氢邻苯二甲酸、环己烷二甲酸、马来酸、富马酸、丙二酸或其混合物，所述多元醇如乙二醇、二-、三-、四乙二醇、1,2-丙二醇、二-、三-、四丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、2,3-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇、1,4-二羟基环己烷、1,4-二羟甲基环己烷、1,8-辛二醇、1,10-癸二醇、1,12-十二烷二醇或其混合物。代替游离多元羧酸，也可以使用相应的多元羧酸酐或低级醇的相应多元羧酸酯或其混合物来制备聚酯。
根据本发明，作为组分(a)优选基于琥珀酸、甲基琥珀酸、戊二酸、己二酸或马来酸和1,3-丙二醇、1,4-丁二醇或1,6-己二醇的双官能脂族聚酯多元醇。
作为组分(a)特别优选基于己二酸和1,4-丁二醇或1,6-己二醇的双官能脂族聚酯多元醇。
作为组分(a)，非常特别优选基于己二酸和1,4-丁二醇的双官能脂族聚酯多元醇。
在一个具体实施方式中，可以使用基于ε-己内酯或其衍生物的聚酯多元醇和含有ε-己内酯或其衍生物的共聚物。
双官能脂族聚酯多元醇(a)的数均分子量通常为400至5000g/mol，优选1500至3000g/mol，特别优选1900至2500g/mol，非常特别优选2100至2300g/mol。
本领域普通技术人员已知，聚合物二醇的数均分子量例如可以由OH值(羟值)来计算。在单体多元醇的情况下，分子量相应于以道尔顿为单位的绝对分子量。根据 DIN ENISO 4629-2 在四氢呋喃中测定 OH 值。
作为合适的双官能芳族聚酯多元醇(a)尤其考虑线型聚酯二醇，如其可以以已知方式由芳族二羧酸与多元醇来制备，所述芳族二羧酸例如对苯二甲酸、间苯二甲酸或邻苯二甲酸及其酸酐，例如邻苯二甲酸酐，所述多元醇例如乙二醇、二-、三-、四乙二醇、1,2-丙二醇、二-、三-、四丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、2,3-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇、1,4-二羟基环己烷、 1,4-二羟甲基环己烷、1,8-辛二醇、1,10-癸二醇、1,12-十二烷二醇或其混合物。
优选基于邻苯二甲酸、邻苯二甲酸酐和1,4-丁二醇或1,6-己二醇的双官能芳族聚酯多元醇(a)。
特别优选基于邻苯二甲酸或邻苯二甲酸酐和1,6-己二醇的双官能芳族聚酯多元醇(a)。
双官能芳族聚酯多元醇(a)的数均分子量为400至5000g/mol，优选1500至3000g/mol，特别优选1800至2300g/mol，非常特别优选1900至2100g/mol。
本领域普通技术人员已知，聚合物二醇的数均分子量例如可以由OH值(羟值)来计算。在单体多元醇的情况下，分子量相应于以道尔顿为单位的绝对分子量。根据 DIN ENISO 4629-2 在四氢呋喃中测定 OH 值。
组分(b)：
根据本发明使用的聚氨酯-聚脲聚合物包含至少一种数均分子量为62至399g/mol的双官能多元醇组分作为组分(b)。
适合作为组分(b)的分子量为62至399g/mol的双官能多元醇组分例如是多元醇，如乙二醇、二-、三-、四乙二醇、1,2-丙二醇、二-、三-、四丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、2,3-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇、1,4-二羟基环己烷、1,4-二羟甲基环己烷、1,8-辛二醇、1,10-癸二醇、1,12-十二烷二醇或其混合物。根据本发明，作为组分(b)也是低分子量聚酯二醇，如己二酸-双-(羟乙基)酯，和/或短链双官能聚醚多元醇，如环氧乙烷或环氧丙烷的均聚物、混合聚合物和接枝聚合物。
特别优选使用1,4-丁二醇和/或1,6-己二醇，特别优选1,6-己二醇作为组分(b)。
组分(c)：
根据本发明使用的聚氨酯-聚脲聚合物包含至少一种二异氰酸酯作为组分(c)。
通常，本领域技术人员已知合适的所有二异氰酸酯都可用作至少一种二异氰酸酯(c)。组分(c)优选选自脂族、脂环族、芳脂族和芳族二异氰酸酯。
根据本发明，可用作组分(c)的是每分子具有至少两个游离异氰酸酯基团的脂族化合物。优选使用通式Y(NCO)2的二异氰酸酯，其中Y是具有4至12个碳原子的二价脂族烃基或具有6至15个碳原子的二价脂环族烃基或具有8至22个碳原子的二价芳脂族基团或具有6至20个碳原子的二价芳基。
优选使用的这种二异氰酸酯的实例是四亚甲基二异氰酸酯、甲基五亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、十二亚甲基二异氰酸酯、1,4-二异氰酸根合环己烷、1-异氰酸根合-3,3,5-三甲基-5-异氰酸根合甲基环己烷、4,4'-二异氰酸根合-二环己基-甲烷或 4,4'-二异氰酸根合-2,2-二环己基丙烷、4,4'-二异氰酸根合二环己基甲烷 (H12MDI)、甲苯-2,4-二异氰酸酯和/或甲苯-2,6-二异氰酸酯 (TDI)、二苯基甲烷-2,2'-二异氰酸酯、二苯基甲烷-2,4'-二异氰酸酯和/或二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯(MDI)或其混合物。
特别优选六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、1-异氰酸根合-3,3,5-三甲基-5-异氰酸根合甲基-环己烷(IPDI)以及4,4'-二异氰酸根合-二环己基-甲烷及其混合物。然而，异氰酸酯优选单独使用。非常特别优选六亚甲基二异氰酸酯(HDI)。
根据本发明，优选使用选自下述的二异氰酸酯(c)：五亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、1-异氰酸根合-3,3,5-三甲基-5-异氰酸根合甲基环己烷(IPDI)、4,4’-二异氰酸根合二环己基甲烷 (H12MDI)、甲苯-2,4-二异氰酸酯和/或甲苯-2,6-二异氰酸酯 (TDI)、二苯基甲烷-2,2'-二异氰酸酯、二苯基甲烷-2,4'-二异氰酸酯和/或二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯 (MDI)及其混合物。
根据本发明，进一步优选使用六亚甲基二异氰酸酯(HDI)和1-异氰酸根合-3,3,5-三甲基-5-异氰酸根合甲基环己烷(IPDI)的混合物作为组分(c)。摩尔比HDI:IPDI进一步优选为9:1至1:9，特别优选3:1至1:3，非常特别优选为2:1。
在另一个特别优选的实施方式中，也可以使用基于H12MDI或基于H12MDI和HDI和/或IPDI的混合物的多异氰酸酯作为组分(c)。
在另一个特别优选的实施方式中，也可以使用芳族异氰酸酯如TDI、MDI或芳族异氰酸酯如TDI、MDI与脂族异氰酸酯，特别是上述那些的混合物作为组分(c)。
组分(d)：
根据本发明使用的聚氨酯-聚脲聚合物包含至少一种、任选包含至少一个离子基团的扩链剂，优选胺扩链剂，作为组分(d)。
通常，本领域技术人员已知合适的所有任选包含至少一个离子基团的扩链剂都可以用作组分(d)。
根据本发明，优选使用具有至少一个离子基团的胺扩链剂作为组分(d)，特别是(d)另外带有磺酸根和/或羧酸根基团的二氨基化合物，特别优选选自下述物质的钠盐或钾盐：N-(2-氨基乙基)-2-氨基乙磺酸、N-(3-氨基丙基)-2-氨基乙磺酸、N-(3-氨基丙基)-3-氨基丙磺酸、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙磺酸、类似羧酸及其混合物。
非常特别优选N-(2-氨基乙基)-2-氨基乙磺酸或类似羧酸的钠盐作为组分(d)，非常特别优选N-(2-氨基乙基)-2-氨基乙磺酸的钠盐。
根据本发明，具有至少一个离子基团的胺扩链剂(d)可以单独使用或与其他扩链剂一起使用。它们优选单独使用。
本发明范围内的其他胺扩链剂是例如单胺、氨基醇或二胺。
根据本发明合适的单胺是脂族和/或脂环族伯和/或仲单胺，如乙胺、二乙胺、异构的丙胺和丁胺、更高级的直链脂族单胺和脂环族单胺，如环己胺。
根据本发明合适的氨基醇，即在一个分子中含有氨基和羟基的化合物，例如是乙醇胺、N-甲基乙醇胺、二乙醇胺、1,3-二氨基-2-丙醇、N-(2-羟乙基)乙二胺、N,N-双(2-羟乙基)乙二胺或2-丙醇胺。其他胺扩链剂的进一步的实例是另外带有磺酸基和/或羧基的单氨基化合物，如牛磺酸、甘氨酸或丙氨酸。
根据本发明合适的二胺例如是1,2-乙二胺、1,6-六亚甲基二胺、1-氨基-3,3,5-三甲基-5-氨基甲基环己烷(异佛尔酮二胺)、哌嗪、1,4-二氨基环己烷或双-(4-氨基环己基)甲烷。此外合适的是己二酸二酰肼、肼和水合肼。也可以使用多胺如二亚乙基三胺代替二氨基化合物作为构建组分。
在根据本发明的一个实施方式中，优选使用两种或更多种胺扩链剂的混合物作为组分(d)，其中至少一种胺扩链剂带有至少一个离子基团。本发明意义上的扩链剂也指的是导致链终止的单胺。
用作组分(d)的混合物的特别优选的成分是二乙醇胺、1,2-乙二胺、1-氨基-3,3,5-三甲基-5-氨基甲基环己烷(异佛尔酮二胺)、哌嗪、N-(2-羟乙基)乙二胺和N-(2-氨基乙基)-2-氨基乙磺酸/-羧酸的钠盐。
根据本发明，特别优选使用二乙醇胺和N-(2-氨基乙基)-2-氨基乙磺酸的钠盐的混合物作为组分(d)。
根据本发明使用的聚氨酯-聚脲聚合物在干燥后是部分结晶的，即它具有至少一个-65至10℃、优选-60至-20℃、特别优选-55至-30℃的玻璃化转变温度Tg和至少一个40至 80℃的熔点。
在本发明范围内，当聚氨酯-聚脲聚合物在根据DIN 65467的DSC测量中在20K/min的加热速率下具有相应于熔融焓≥5J/g、优选≥10J/g、特别优选≥20J/g、非常特别优选≥40J/g的熔融峰时，尤其将它称为部分结晶的。熔融峰是由聚合物中规则子结构的熔融引起的。
在此，根据本发明使用的聚氨酯-聚脲聚合物的熔融温度为40至80℃，优选40至70℃，特别优选42至55℃。在每种情况下评估第一次加热，以便也把结晶缓慢的聚合物包括进去。
当聚氨酯-聚脲聚合物在第一次加热时没有熔融峰或仅有熔融焓≤5J/g，优选≤3J/g，特别优选≤1J的熔融峰时，将其称为无定形的。
在本发明的一个优选实施方式中，将无定形聚氨酯-聚脲聚合物与结晶聚氨酯-聚脲聚合物混合。在这些优选的混合物中，结晶聚氨酯-聚脲聚合物的比例优选≥5重量％，特别优选≥20重量％，非常特别优选≥40重量％，在每种情况下基于整个混合物计。
根据本发明使用的水性聚氨酯-聚脲分散体优选具有20至60重量％，优选25至55重量％，特别优选30至50重量％的固体含量。
根据本发明使用的包含上述根据本发明的聚氨酯-聚脲聚合物和聚合物混合物的水性分散体通常可以通过本领域技术人员已知的任何方法来制备。它优选通过丙酮法来制备。为此，优选由组分(a)至(c)制备预聚物，溶解在丙酮中，并用组分(d)扩链。用水分散后，优选蒸馏除去丙酮。丙酮法的使用和实施是现有技术并且是本领域技术人员已知的。
根据本发明，优选水性聚氨酯-聚脲分散体不含外部乳化剂。
在另一优选实施方式中，根据本发明的包含至少一种聚氨酯-聚脲聚合物的水性分散体可包含其他成分。
这些例如选自氧化稳定剂，水解稳定剂，有机和无机填料，增塑剂，其他含有聚合物的分散体，例如PVC（聚氯乙烯）、PVA（聚乙酸乙烯酯）、EVA（聚乙烯乙酸乙烯酯）、PAC（聚丙烯酸酯）、CR（聚氯丁二烯）、PS（聚苯乙烯）、SBR（聚苯乙烯丁二烯）、NBR（聚丙烯腈）及其混合物，增粘剂，颜料，聚硅氧烷分散体，异氰酸酯，封端异氰酸酯及其混合物，以便例如使分散体的性质适应需求。
任选存在的其他成分的比例优选最高70重量％且最少0.01重量％，特别优选最高50重量％，非常特别优选最高30重量％，在每种情况下基于整个配制剂的固体成分计。
根据本发明，包含至少一种聚氨酯-聚脲聚合物的水性分散体的固含量为20至70重量％，优选25至60重量％，特别优选30至55重量％。
当根据本发明使用时，根据本发明的水性分散体通常可以通过本领域技术人员已知的所有方法施加在至少一种现有的基材上。
根据本发明的水性分散体优选借助于喷枪来输送，优选借助于本领域技术人员已知的无气喷枪或空气雾化喷枪。在此，优选用压力为 0.1 至 5 bar(a)压力的雾化空气进行喷雾。然而，根据本发明，也可以“无气”输送，如例如WO 2015/137808中所述。
根据本发明，水性分散体优选以20至180 g/m2、特别优选30至160 g/m2、非常特别优选40至140g/m2、特别优选45至 120 g/m2的施加量(湿)来施用。
根据本发明，水性分散体优选以10至90 g/m2、特别优选15至80 g/m2、非常特别优选20至60 g/m2的施加量(固体)来施用。
根据本发明，在泡沫基材上的施加量为≤150 g/m2 (湿)，优选≤100 g/m2 (湿)，特别优选≤75 g/m2 (湿)，非常特别优选≤ 50 g/m2 (湿)。
根据本发明使用的水性分散体的粘度通常≤1000mPa*s，优选≤500mPa*s，特别优选≤200mPa*s，非常特别优选≤100mPa*s，特别优选≤50mPa*s。根据本发明使用的水性分散体的粘度在此优选为至少10mPa*s。所提及的粘度在每种情况下根据 DIN 53019 在 23℃ 下用轴 L2 在 30 转/分钟下测量。
根据本发明的低施加量（湿）、水性分散体的高表面张力和低粘度的组合允许将水性分散体施加在尤其是不连续的表面结构上，优选以液滴和进一步优选不会流开到基材表面上的连续薄膜的面的形式。
根据本发明，优选使用具有优选≥30mN/m，特别优选≥35mN/m，非常特别≥40mN/m的高表面张力的水性分散体。表面张力在此根据 DIN 53593 测量。在成膜涂料和粘合剂中通常会添加明显降低表面张力的助剂，以实现更好的成膜性能，由此特别是在多孔体和具有低粘度的水性分散体的情况下由于毛细效应和表面效应优选润湿物体的内表面，这在根据本发明的用途中是不希望的。
根据本发明，所述至少一种聚氨酯-聚脲聚合物的≥ 30重量％，特别优选≥ 50重量％，非常特别优选≥ 70重量％在施加和干燥后优选作为固体存在于表面上，在每种情况下基于固体重量计。
根据本发明，这尤其意味着，在每种情况下基于固体重量计，≥30重量％，优选≥50重量％，特别优选≥70重量％的至少一种聚氨酯-聚脲聚合物最大直至最高1mm、优选最高0.5mm、特别优选最高0.2mm的穿透深度存在于基材表面上。通过根据本发明的该优选特征可以实现特别有效的粘合剂收益以及此外与现有技术相比柔软且薄的粘合接缝，即使使用高模量结晶聚氨酯-聚脲聚合物作为粘合剂。
根据本发明优选借助于无空气-或空气雾化施用以这样的方式进行施加，即，要雾化的水性分散体的表面张力足够高，从而在基材上形成形成岛或液滴，而不是一致的膜。
在本发明的一个具体实施方式中，根据本发明使用的水性分散体可以印刷，例如借助于数字印刷方法，如压电印刷、气泡喷射印刷或阀门喷射印刷。用该实施方式，根据本发明，优选也可以施用优化的粘合剂图案而没有因过度喷涂而损失材料，该粘合剂图案优化匹配各自的连接问题，例如在水性分散体的位置、材料和层厚度施加方面。
根据本发明，优选将两个基材彼此粘合。在本发明的一个实施方式中，给要彼此粘合的至少两个基材中的仅一个施加以水性分散体并在如此形成的粘合剂层与另一基材接触之前进行相应处理。
在根据本发明的另一优选实施方式中，将包含至少一种聚氨酯-聚脲聚合物的水性分散体施加在至少两个、优选两个，即两个要粘合的基材，特别是基材表面中的至少两个、优选两个上。
根据本发明，根据需求，不同的基材表面可以用不同的包含至少一种聚氨酯-聚脲聚合物的水性分散体，即由不同的上述组分形成的水性分散体涂布。
与现有技术的方法相反，涂有粘合剂层的基材表面与待粘合的表面的接触优选在喷涂或印刷的水性分散体几乎完全干燥之后进行。因此，粘合剂层的水含量优选小于20重量％，优选小于10重量％，特别优选小于8重量％，非常特别优选小于5重量％，特别优选小于3重量％。粘合剂层的水含量在此被确定为残余水含量，以重量百分比计，作为水性分散体的施加与在循环空气烘箱中在40℃下干燥24小时后的干重之间的差。
为了获得粘合剂层的水性分散体的干燥优选在室温下进行，但取决于应用，也可以通过借助于热空气或例如IR辐射的干燥来进行。
根据本发明，基材的粘合通过在低于根据本发明使用的至少一种聚氨酯-聚脲聚合物的熔融温度的温度下，即在低于40℃、优选低于35℃、特别优选低于30℃、非常特别优选低于25℃的温度下接触基材来进行。
根据本发明，在将基材上的水性分散体加热至上述温度之一之后，使待粘合的表面接触至少5秒，优选至少30秒，非常特别优选至少2分钟，优选至少 1 秒的时间。
根据本发明，基材的粘合通过在0.1至5 bar(a)、优选0.2至3 bar(a)、特别优选0.25至2 bar(a)、特别优选0.3至1.5 bar(a)的压力下接触基材来进行。
根据本发明，涂有粘合剂层的基材通常在5秒至120分钟、优选30秒至60分钟、特别优选2分钟至30分钟的时间内接触。
根据本发明，通常可以将本领域技术人员已知的所有基材相互或彼此粘合。根据本发明，优选使用至少一种基材，其是泡沫基材或多孔材料，优选容积密度小于200g/l，特别优选小于120g/l，非常特别优选小于80 g/l。
泡沫基材被理解为是指由泡沫材料制成的基材，其中泡沫材料通常是具有多孔结构和低密度的人造物质。根据本发明可使用的泡沫材料可以是开孔、闭孔或混合孔的，优选开孔或混合孔的。根据硬度将泡沫材料分为硬质泡沫和软质泡沫。几乎所有塑料都适合发泡。
在本发明的一个优选实施方案中，所述一种或多种泡沫基材包含、优选由聚氨酯和/或橡胶构成，所述橡胶例如天然橡胶(NR)、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、乙烯-丙烯-二烯聚合物( EPDM)、丁腈橡胶 (NBR) 或氯丁橡胶 (CR)。
在本发明的一个特别优选的实施方案中，所述一种或多种泡沫基材由聚氨酯构成。
根据本发明，可以将泡沫或多孔材料与另外的泡沫或多孔材料粘合，其中两种泡沫或多孔材料可以相同或不同。根据本发明，还可以将泡沫或多孔材料与无孔材料粘合，所述无孔材料例如选自木材、纸、皮革、纺织品、软木、塑料，特别是热塑性塑料，弹性体、热固性塑料、复合材料，例如聚氯乙烯、聚氨酯、聚乙酸乙烯酯、ABS、橡胶、聚乙烯乙酸乙烯酯、聚碳酸酯或聚烯烃，例如填充或未填充的聚丙烯，以及它们的组合。
在一个优选的实施方式中，包含在根据本发明使用的水性分散体中的至少一种聚氨酯-聚脲聚合物在泡沫或多孔材料的表面上，与现有技术相反，在接触时不会形成在潮湿状态下立即发粘或在潮湿状态下通过压制和随后的干燥粘合的连续的膜。
由于根据本发明优选在水性分散体在基材上干燥之后才进行粘合，并且活化（特别是通过加热）可以在任意一个时间点进行并且也可以与干燥工艺分开进行，因此不需要考虑适用期。根据本发明的这种性质的优点是水性分散体的施加地点可以与活化地点和/或粘合连接的制造地点分开。
在根据本发明的一个优选实施方式中，仅必须热活化两个涂覆基材中的一个基材。然后，通过将一个热活化的基材与另一根据本发明经涂覆但没有热活化的基材接触来实现粘合。
本发明的另一优点在于，干的粘合剂层可以与其他基材粘合。恰恰在泡沫粘合领域中，特别是在家具、床垫等的制造中，残留水分或溶剂残留含量是用水性或基于溶剂的粘合剂粘合时的一个大问题，通过本发明可以避免此问题，特别是当制造的产品在粘合后直接被封入包装中时。
根据本发明获得的粘合表现出足够的即时强度，特别是直到材料瞬间撕裂为止。
根据本发明使用的水性分散体的开放时间优选为至少2分钟，特别优选至少4分钟，非常特别优选至少6分钟，特别优选至少8分钟。
特别是在将泡沫粘合在泡沫上或将泡沫粘合在具有三维结构并因此不平坦的其他基材表面（例如木材、金属或塑料）上时，根据本发明产生的粘合能够吸收泡沫的回复力，而无需热活化后的等待时间，特别是无需完全除去水。
根据本发明，待粘合的基材，特别是非极性基材，可以在施加水性分散体之前经受本领域技术人员已知的基材表面预处理，例如通过施加底漆、火焰处理或电晕处理。
特别优选地，本发明可以用于将泡沫材料粘合在泡沫材料上、将泡沫材料粘合在木材上、将泡沫材料粘合在各种塑料上或将纺织品粘合在各种其他基材上。
本发明还涉及一种连接至少两个基材的方法，至少包括以下步骤：
(A) 提供包含至少一种聚氨酯-聚脲聚合物的水性分散体，所述聚氨酯-聚脲聚合物在干燥后具有-65至10℃的玻璃化转变温度Tg和40至80℃的熔融温度，由以下形成：
(a) 至少一种分子量为 400 至 5000 g/mol 的双官能聚酯多元醇，
(b) 至少一种分子量为 62 至 399 g/mol 的双官能多元醇组分，
(c) 至少一种二异氰酸酯，和
(d) 至少一种含有至少一个离子基团的扩链剂，
(B) 将来自步骤(A)的水性分散体施加在至少一个基材上，
(C) 干燥现存的来自步骤(B)的至少一种分散体，以获得至少一个粘合剂层，和
(D) 在0.1至5bar(a)的压力和低于40℃的温度下使至少一个粘合剂层与另一基材或存在于另一基材上的粘合剂层接触。
在根据本发明的用途方面涉及优选实施方式和细节的所述内容相应地适用于根据本发明的方法。
特别地，可以用根据本发明的用途和用根据本发明的方法获得粘合剂复合物。根据本发明，粘合剂复合物包括一个基材、根据本发明获得的粘合剂层和另一基材。这两个基材在此可以由相同或不同的材料组成。根据定义，基材也可以是纺织织物。至少一个基材优选为泡沫基材。
因此，本发明还涉及包括至少两个基材和根据本发明获得的粘合剂层的粘合剂复合物。
在根据本发明的用途和根据本发明的方法方面涉及优选实施方式和细节所述的内容相应地适用于根据本发明的粘合剂复合物。
实施例
下面参考实施例更详细地阐明本发明。在此使用以下方法和测试方法：
A) 喷射施用方法：
用标准喷枪施加粘合剂分散体。在此，将粘合剂分散体输送到喷枪中，并经由喷射射流施加在基材上。在施加到基材上之后，粘合剂在烘箱中在 60℃ 下干燥 20 分钟，然后在预定的时间之后如在 B) 中所述般压制。粘合剂的施加量根据要求而变化；在没有粘合剂的情况下以及在施加粘合剂后立即和在热空气烘箱中干燥之后，在精密天平上称量基材，由此确定湿施加量和干施加量，换算成一平方米给出。
喷枪的精确设定原则上是本领域技术人员已知的，并且可以不费力地针对具体情况按需定制并通过简单的初步实验来确定。示例性地可提及：
粘合剂组分：输送压力 1.3 bar(a)
雾化器空气压力：2.8 bar(a)
粘合剂组分的孔径（喷嘴）：1.0 mm
施加重量：50 至 200 g/m²（湿）。
B) 初始强度的测定：
使用的测试材料是来自 STN Schaumstoff-Technik-Nürnberg GmbH 的 PU 泡沫体ST 5540，尺寸为 10 cm x 5 cm x 3 cm，容积密度为 40 kg/m3。
为了评估初始强度，试样在 60℃ 的干燥箱中干燥后立即用木棍在中间折叠并立即通过 2 个间距为10 mm的钢辊（见图 1）。
图 1 中的附图标记具有如下的含义：
1泡沫材料体
2泡沫材料体的上侧
3木棍
4中间
5测试装置
6钢辊
7切线间距
8螺纹主轴
9粘合接缝。
如果尽管出现回复力，但试样没有打开，则初始强度就足够了。结果按以下分类进行分类：初始强度：好+/略微打开0/完全打开-。
C) 开放时间的确定：
使用的测试材料是来自 STN Schaumstoff-Technik-Nürnberg GmbH 的 ST 5540PU 泡沫体，尺寸为 10 cm x 5 cm x 3 cm，容积密度为 40 kg/m3。为了评估开放时间，每60 秒或按需以给定的时间间隔将试样从热空气烘箱中取出之后，立即将试样在中间折叠，并用手掌轻压连接在一起。打开时间的开始和结束由强度不再足够并且试样由于产生的回复力而打开来指示。根据以下分类对结果进行分类： 时间（分钟）：< 1 min - 差，≥ 4 min- 满意，≥ 8 min - 好。
D) 粘合接缝硬度的测定：
在室温下储存 24 小时后，在 B) 下生产的试样的粘合接缝与参考样品直接比较，借助于触摸进行感官评估。参考样品用商购可得的肖氏 A 硬度不同的聚氯丁二烯胶乳(Covestro Deutschland AG) 来制造。从 Dispercoll® C 84 获得的试样的粘合接缝（纯的干燥聚合物的肖氏 A 硬度 = 88）作为硬粘合接缝的参考，从 Dispercoll® C 74 获得的试样的粘合接缝（纯的干燥聚合物的肖氏 A 硬度 = 55) 作为中等硬度粘合接缝的参考，而从 Dispercoll® C 2372 获得的试样的粘合接缝（纯的干燥聚合物的肖氏 A 硬度=40）作为软粘合接缝的参考。 为此，Dispercoll® C 产品在每种情况下以 200 g/m2湿重、相当于约 110 g/m2 干重来施加。结果按照以下分类进行分类：软+/中等硬0/硬-。
E) 借助于DSC 确定玻璃化转变温度、熔融温度和熔融焓：
DSC（差示扫描量热法）的测量原理是基于在量热计测量单元中加热样品和惰性参考，使两者始终具有相同的温度。样品和参考用相同的调节温度/时间程序加热。测量样品和参考的温度，比较，并补偿由于样品形态中的物理或化学变化而产生的温差。测量施加的电补偿功率并将其转换为热量热流的量度。这种形态变化是物理转变（玻璃化转变、熔融、蒸发）和化学变化（氧化、交联）的结果。熔融过程、蒸发和固-固转变（玻璃化转变）是吸热性质的，而结晶、氧化和一些化学反应（如交联）是放热的。
用来自 Perkin-Elmer 的量热仪 Pyris Diamond DSC借助于差示扫描量热法(DSC) 测定玻璃化转变温度、熔融温度和熔融焓。为此，通过将相应分散体以100μm的湿膜厚度刮涂到玻璃板上来制备膜，并将其在干燥箱中在室温和0％空间湿度下干燥3天。然后使用 10 mg 样品材料在以下测量条件下记录 DSC 曲线：快速冷却至起始温度 -100℃，然后开始从 -100℃至+150℃ 的三次加热，加热速率为20K/min，冷却速率为320 K/min，在氦气气氛下并用液氮冷却。玻璃化转变温度对应于玻璃化转变的半高处的温度，其中评估了第三次加热。为了确定熔融温度和熔融焓，评估了第一次加热。
F) 原料：
A：Dispercoll® U56，结晶聚氨酯粘合剂分散体，玻璃化转变温度 Tg -50℃，熔融温度 Tm 49℃，从 Covestro Deutschland GmbH 获得并按原样使用。
B：Dispercoll® U54，结晶聚氨酯粘合剂分散体，玻璃化转变温度 -51℃，熔融温度 49℃，从 Covestro Deutschland GmbH 获得并按原样使用。
C：Dispercoll® U2682，结晶聚氨酯粘合剂分散体，玻璃化转变温度 Tg -48℃，熔融温度 50℃，从 Covestro Deutschland GmbH 获得并按原样使用。
D：Dispercoll® U42，无定形聚氨酯粘合剂分散体，玻璃化转变温度 -5.1℃，从Covestro Deutschland GmbH 获得并按原样使用。
E：Dispercoll® U2643，无定形聚氨酯粘合剂分散体，玻璃化转变温度 -51℃，从Covestro Deutschland GmbH 获得并按原样使用。
表1：根据本发明的实施例和对比实施例的结果
编号 使用的分散体 湿/固体施加量[g/m<sup>2 </sup>] 初始强度 接缝硬度 开放时间[分钟] 干燥后粘合剂的水含量[重量%]
V1 A 200/98 + - 8 < 10
2 A 108/51 + 0 8 < 10
3 A 60/27 + + 8 < 10
V4 B 200/95 + - 8 < 10
5 B 100/50 + 0 4 < 10
V7 C 210/100 0 - 8 < 10
8 C 110/50 0 0 8 < 10
9 C 50/24 0 + 8 < 10
V10 D 200/98 - + 0 < 10
V11 D 100/52 - + 0 < 10
V12 D 50/26 - + 0 < 10
V13 E 210/90 - 0 0 < 10
V14 E 100/39 - + 0 < 10
V15 E 50/21 - + 0 < 10
V对比实施例。

Claims (12)

1.包含至少一种聚氨酯-聚脲聚合物的水性分散体的用途，所述聚氨酯-聚脲聚合物由以下组分形成
(a) 至少一种数均分子量为 400 至 5000 g/mol 的双官能聚酯多元醇，
(b) 至少一种数均分子量为 62 至 399 g/mol 的双官能多元醇组分，
(c) 至少一种二异氰酸酯，和
(d) 至少一种扩链剂，其任选地含有至少一个离子基团，
用于通过将所述水性分散体施加在至少一个待粘合的基材上，然后干燥该存在于所述至少一个基材上的分散体，以获得至少一个粘合剂层并在0.1至5 bar(a)的压力和低于40℃的温度下使所述至少一个粘合剂层与另一基材或与存在于另一基材上的粘合剂层接触而粘合至少两个基材，
其特征在于，干燥后的所述聚氨酯-聚脲聚合物的玻璃化转变温度Tg为-65至10℃，熔融温度为40至80℃。
2.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，使用基于琥珀酸、甲基琥珀酸、戊二酸、己二酸或马来酸和1,3-丙二醇、1,4-丁二醇和/或1,6-己二醇的双官能脂族聚酯多元醇作为组分(a)。
3.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，使用基于邻苯二甲酸、邻苯二甲酸酐和1,4-丁二醇和/或1,6-己二醇的双官能芳族聚酯多元醇(a)作为组分(a)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的用途，其特征在于，使用四亚甲基二异氰酸酯、甲基五亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、十二亚甲基二异氰酸酯、1,4-二异氰酸根合环己烷、1-异氰酸根合-3,3,5-三甲基-5-异氰酸根合甲基环己烷, 4,4'-二异氰酸根合-二环己基甲烷或 4,4'-二异氰酸根合-2,2-二环己基丙烷、4,4'-二异氰酸根合二环己基甲烷(H12MDI)、甲苯-2,4-二异氰酸酯和/或甲苯-2,6-二异氰酸酯 (TDI)，二苯基甲烷-2,2’-二异氰酸酯、二苯基甲烷-2,4’-二异氰酸酯和/或二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯(MDI)或其混合物作为组分(c)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的用途，其特征在于，所用的聚氨酯-聚脲水性分散体具有20至60重量％，优选25至55重量％，特别优选30至50重量%的固体含量。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的用途，其特征在于，在每种情况下基于固体重量计，≥30重量％，优选≥50重量％，特别优选≥70重量％的所述至少一种聚氨酯-聚脲聚合物以最大直至最高1mm、优选最高0.5mm、特别优选最高0.2mm的穿透深度存在于基材表面上。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的用途，其特征在于，所述水性分散体以20至180g/m2、优选30至160 g/m2、特别优选40至140 g/m2，非常特别优选45至120 g/m2的施加量(湿)来施加。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的用途，其特征在于，所述水性分散体以10至90 g/m2、优选15至80 g/m2、特别优选20至60 g/m2的施加量(固体)来施加。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的用途，其特征在于，使用泡沫基材或多孔材料作为至少一个基材，优选具有小于200g/l，特别优选小于120g/l，非常特别优选小于80g/l的容积密度。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的用途，其特征在于，使用具有至少一个离子基团的胺扩链剂作为组分(d)，特别是额外带有磺酸根和/或羧酸根基团的二氨基化合物，特别优选选自下述物质的钠盐或钾盐：N-(2-氨基乙基)-2-氨基乙磺酸、N-(3-氨基丙基)-2-氨基乙磺酸、N-(3-氨基丙基)-3-氨基丙磺酸、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙磺酸、类似羧酸及其混合物。
11.连接至少两个基材的方法，至少包括以下步骤：
(A) 提供包含至少一种聚氨酯-聚脲聚合物的水性分散体，所述聚氨酯-聚脲聚合物在干燥后具有-65至10℃的玻璃化转变温度Tg和40至80℃的熔融温度，其由下述组分形成
(a) 至少一种数均分子量为 400 至 5000 g/mol 的双官能聚酯多元醇，
(b) 至少一种数均分子量为 62 至 399 g/mol 的双官能多元醇组分，
(c) 至少一种二异氰酸酯，和
(d) 至少一种扩链剂，其任选地含有至少一个离子基团，
(B) 将来自步骤(A)的水性分散体施加在至少一个基材上，
(C) 干燥现存的来自步骤(B)的至少一种分散体，以获得至少一个粘合剂层，和
(D) 在0.1至5bar(a)的压力和低于40℃的温度下使所述至少一个粘合剂层与另一基材或存在于另一基材上的粘合剂层接触。
12.根据权利要求1至11中任一项所述得到的粘合剂复合物，其包括至少两个基材和存在于每两个基材之间的粘合剂层。
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