CS238942B1

CS238942B1 - Tavné lepidlo pro pNpravu vinylkovových laminátů

Info

Publication number: CS238942B1
Application number: CS841518A
Authority: CS
Inventors: Oldrich Cada; Pavel Peremsky; Josef Zvonicek
Original assignee: Oldrich Cada; Pavel Peremsky; Josef Zvonicek
Priority date: 1984-03-02
Filing date: 1984-03-02
Publication date: 1985-12-16
Also published as: CS151884A1

Abstract

Tavné lepidlo pro přípravu vinylkovových laminátů obsahuje 100 hmotnostních dílů kopolymeru etylenvinylacetátu s obsahem vinylacetátu 10 až 50 % hmotnostních, 120 až 150 hmotnostních dílů modifikační pryskyřice, kterou formaldehydová nebo fenolpropanformaldehydová nebo difenolpropanformaldehydová pryskyřice modifikovaná kalafunou směsného esteru glycerinu a aduktu pryskyřičných kyselin s anhydridem dikarboxylové kyseliny, glycerinesteru nebo pentaerytritesteru kalafuny, jejich vzájemné kombinace nebo kombinace s estery pryskyřičných kyselin c20H3q°2, 1 až 20 hmotnostních dílů aktivního anorganického plniva jako je kaolín, uhličitan vápenatý, oxid křemičitý, zinečnatý nebo titaničitý, síran barnatý, saze a dále změkčovadlo na bázi ftalátů v množství 1 až 10 % z celkové hmoty lepidla. Při použití tavného lepidla stačí při spojování měkčené polyvinylchloridové fólie s kovem povrch kovu pouze odmastit. Dosahované hodnoty adheze jsou 25 až 55 N/10 mm oproti běžným hodnotám 5 až 25 N/10 mm. Další výhoda tavného lepidla spočívá v možnosti jeho přípravy ve formě fólie, která se zalisuje mezi spojované materiály.

Description

Vynález se týká tavného lepidla pro přípravu vlnylkovových laminátů. V současné době roste zájem o nanášení plastů na kovy. Tyto lamináty lze využít jako konstrukční materiál ve všech oborech,' kde se používají kovy, dřevo a lisované hmoty opatřené nátěrem.

Laminované materiály mají veškeré výhody obvyklých nátěrů, pokud se týče ochrany a dekorace, ale mají větší možnosti v povrchové textuře a ve vytváření značně větší tloušťky nánosové vrstvy oproti nátěrům. Silnější vrstva zlepšujp omak povrchu, který je pak následkem nižší tepelné vodivosti teplejší.

Jako nejvhodnější z plastů se jeví neměkčený i měkčený polyvinylchlorid. Předností aplikace tuhého polyvinylchloridu je zvýšená chemická odolnost. Používá se hlavně pro průmyslovou pplikaci, jako jsou ochranná obložení, obklady nádrží a chemických zařízení.

Lamináty kovu s měkčenou fólií z polyvinylchloridu mají pružnější povrch a laminát má velmi dobré antivibrační, zvukoizolační a antikorozní vlastnosti. Tyto vlnylkovové lamináty je možno mechanicky opracovat a tvarovat, aniž se poruší spoj s kovem.

Jejich hlavní použití je na různé typy ochranných krytů, výrobků pro spotřební průmysl /skříňky na rádia, televizory/ a četné aplikace jako konstrukční materiál. Jako kovové materiály se pro dané účely používají nejčastěji ocelové, pozinkované nebo hliníkové plechy v různých tloušťkách /0,5 až 2 mm/.

Před laminaoí je nutno provést odmaštění a mechanickou nebo chemickou úpravu povrchu, případně povrch opatřit nánosem vhodného primeru. Z používaných způsobů spojování měkčeného polyvinylchloridu s kovy jsou ne'jdůležitější tyto způsoby:

1. nanášení plastisolu na kovovou podložku

2. nanášení polyvinylchloridové směsi na kovovou podložku

3. nalisování polyvinylchloridových fólií na kovovou podložku za použití vhodných typů lepidel.

I když se pro výrobu laminátů používají všechny tři způsoby, z hlediska provozní aplikace a ekonomiky výroby se jeví jako nejvhodnější způsob nalisování předem vyrobené polyvinylchloridové fólie na kovovou podložku za použití vhodného typu lepidla.

Při výběru vhodných typů lepidel je nutno přihlížet k charakteristickým vlastnostem obou laminovaných materiálů, pro lepení kovových materiálů není vhodné používat disperzní lepidla, neboť u nich nelze uplatnit difuzní procesy.

Je možno použít lepidla reaktivní, tavná a roztoková, která jsou aktivována teplem. Jedná se hlavně o použití polárních typů lepidel odolných k migraci změkčovadel, tzn. lepidla na bázi polyuretanů, butadienakrylonltrilových kaučuků, akrylátů, polyvinylacetátů, kopolymerů vinylchlorid/vinylacetát nebo jejich vzájemných kombinací. Většina těchto typů jsou roztoková lepidla, kde po odpaření rozpouštědla se film lepidla při laminaci tepelně aktivuje.

V poslední době nabývají značného významu tavná a tavná samolepicí lepidla. Jako tavná lepidla označujeme ty pevné látky, které se roztaví při zvýšené teplotě a v tomto stavu se dají použít jako lepidlo.

Mají obsah pevné látky 100 %, neobsahují vodu ani rozpouštědlo a umožňují dosáhnout vhodné pevnosti spoje za několik sekund. Tavné lepidlo se obyčejně skládá ze:

a/·základního polymeru b/ pryskyřice c/ nastavovadla, plniva, příp. pigmentu d/ změkčovadla e/ antioxidantu polymer tvoří základ tavného lepidla. Při lepení nemění svou strukturu a adhezivních vlastností se dosáhne fyzikálními změnami. Chemické složení polymeru přitom ovlivňuje jak adhezní, tak kohezní vlastnosti tavného lepidla.

Sortiment a báze tavných lepidel je značně rozsáhlý a zahrnuje přírodní i syntetické látky. K nejdůležitějším typům patří:

- přírodní látky /bitumeny, asfalty, deriváty celulózy atd./

- karbořetězové polymery /polyolefiny, vinylové pigmenty, akryláty, polyestery/

- heterořetězové polymery /polyamidy, polyuretany/

- elastomery /polyisobutylen, chlorkaučuk, termoplastické elastomery/.

Pryskyřice ovlivňují v tavných lepidlech vlastnosti základního polymeru, jako jsou lepivost směsi, konzistence lepidla, tepelná odolnost, ohebnost, kohezní i adhezní vlastnosti. Používají se alifatické, aromatické i acyklické typy pryskyřic.

Plniva a pigmenty mají v tavných systémech svůj specifický význam. V úvahu přichází jen taková plniva, jejichž teplota rozkladu či štěpení je nejméně 200 °C a která neovlivňují negativně adhezní či kohezní vlastnosti lepidel.

Jde výlučně o anorganické typy plniv a pigmentů, z nichž nejdůležitější jsou u plniv síran barnatý a vápenatý a uhličitan vápenatý, u pigmentů pak oxid titaničitý^ zinečnatý aj. Často se používá jejich směsi, případně kombinace s jinými plnivy. Změkčovadla dávají dobrou ohebnost a zvyšují obyčejně přilnavost při zlepšeném smáčení látky, kterou je třeba slepit. Použití změkčovadel v tavném systému je nutno řešit případ od případu.

Důležitou složkou v tavném systému jsou stabilizátory proti termooxidační degradaci. Úlohou antioxidantů je chránit systémy tavných lepidel při vysokých teplotách. Nejznámější typy stabilizátorů, jež jsou známy pod různým obchodním označením, jsou BHT - butyloyaný hydroxytoluen a BHA - butylovaný hydroxyanisol.

Vhodnou technologií pro výrobu vinylkovových laminátů je nanášeni tavného lepidla na fólii z polyvinylchloridu a dodatečné lisování v lise s kovovým materiálem. Kovové plechy je před laminací třeba odmastit a provést chemickou nebo mechanickou úpravu, povrchu, případně povrch kovu opatřit nánosem primeru, příp. lepidla.

Nevýhodou nutnosti povrchové úpravy ko^p před laminací odstraňuje tavné lepidlo podle vynálezu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že tavné lepidlo pro přípravu vinylkovových laminátů obsahuje 100 hmotnostních dílů kopolymerů etylen-vinylacetátu s obsahem vinylacetátu 10 až 50 % hmotnostních, 120 až 150 hmotnostních dílů modifikační pryskyřice, 1 až 20 hmotnostních dílů aktivního anorganického plniva a dále změkčovadlo na bázi ftalátů v množství 1 až 10 procent z celkové hmoty lepidla.

Modifikační složkou jsou fenolformaldehydová nebo difenolpropanformaldehydová pryskyřice modifikovaná kalafunou, směsný ester glycerinu a aduktu pryskyřičných kyselin s anhydridem dikarboxylové kyseliny, ale 1 glycerinpentaerytrit, případně jejich vzájemné kombinace s estery pryskyřičných kyselin ^c2O^H3O°2‘

Aktivním anorganickým plnivem je např. kaolín, uhličitan vápenatý, síran barnatý, oxid křemičitý, zinečnatý nebo titaničitý, retortové, kanálové nebo termické saze. Použitá změkčovadla jsou nejčastěji ftalátového typu - dioktylftalát, dibutylftalát, dioktyladipát nebo jejich kombinace.

Změkčovadlo se sazemi se přidává ve formě předsměsi. Jako antioxidant byly použity butylovaný hydroxytoluen /BHT/ nebo zinkdithlokarbamát /ZDC/ v množství 0,1 až 0,5 % tavné lepidlo podle vynálezu je možno vyrobit a použít i ve formě fólie.

Velkou předností tohoto tavného lepidla jsou velmi dobré adhezivní vlastnosti bez chemické a mechanické povrchové úpravy kovových materiálů.

Povrch kovu se pouze odmastí. Navrhovaný typ·tavného lepidla vykazuje podstatně vyšší adhezivní vlastnosti než některé vzorky tavných lepidel pro laminaci plastů měkčených polyvinylchloridových fólií, které byly odzkoušeny na základě literárních údajů a prospektových materiálů.

Tyto vzorky vykazují pevnost v odlupování /ASTM 903/49-/1965/ 5 až 25 N/10 mm. Hodnoty dosahovaných pevností v odlupování u navrhovaného typu lepidla jsou 25 až 55 N/10 mm bez povrchové úpravy kovu.

Uvedená skutečnost je výsledkem složení tavného lepidla, jež vykazuje u daného spojovaného systému v důsledku vyšší polarity vyšší kohezi, vyšší teplotu měknutí, dobrou smáčivost a odolnost vůči migraci změkčovadel.

Tavné lepidlo podle vynálezu vykazuje tedy přednosti jednak v dosahovaných vyšších hodnotách adheze mezi měkčenou polyvinylchloridovou fólií a kovem, jednak v jednodušší technologii spojování, která kromě odmaštění nevyžaduje mechanických ani chemických povrchových úprav kovu.

Tím také odpadá spotřeba chemických mořicích a oplachovacích roztoků a zařízení potřebných k jejich použití, případně pískovacího zařízení pro mechanickou úpravu povrchu kovu. Vynechání povrchových úprav kovu v pracovním postupu při laminování se projeví ve zkrácení technologického času.

Jako vhodná technologie pro výrobu vinylkovových laminátů se při použití tavného lepidla podle vynálezu jeví jeho nanášení na měkčenou polyvinylchloridovou fólii a dodatečné lisování či krátkodobé slisování v lince s odmaštěným kovem.

Pro natírání tavného lepidla na měkčenou polyvinylchloridovou fólii žívat techniku nanášení natěracím strojem, systém válec-nůž, při teplotě zí 150 až 180 °C.

je výhodné poutaveniny v rozmeDalší nesporná výhoda tavného lepidla podle vynálezu spočívá v tom, že toto lepidlo je možno připravit ve formě fólie. Folii lze vyrobit na vytlačovacím stroji s plochou hlavou při teplotách 80 až 120 °Cj vytlačená fólie je chlazena na odtahových válcích a navíjena mezi separační materiál /polyetylenová fólie, posilikonovaný papír/.

Tloušěka fólie je 0,1 až 0,5 mm. Při výrobě vinylkovových laminátů s použitím tavného lepidla podle vynálezu ve formě fólie se celá technologie dále zjednoduší, protože odpadne proces natírání tavného lepidla na měkčenou polyvinylchloridovou fólii.

Zalisování obou spojovaných materiálů se provádí v lise mezi posilikonovaným papírem např. při teplotě 100 až 150 °C, tlaku 0,1 až 10 MPa po dobu 5 až 300 sekund. Při použití fólie tavného lepidla se fólie vkládá mezi plechá a měkčenou polyvinylchloridovou fólii. Chlazení vzniklého laminátu se provádí v lince pod tlakem.

K bližšímu objasnění podstaty vynálezu slouží dále uvedené příklady. Složení směsi je uváděno v hmotnostních dílech. Navrhovaná lepidla a 'adheze laminovaných materiálů byla vyhodnocována stanovením:

a/ teploty měknutí - °C, prstenec kulička - ČSN 65 70 60 /DIN 1995/ b/ pevnost v odlupování - N/10 mm - ASTM 903/49 /1965/

Přikladl

Složení lepidla:

Kopolymer etylen-vinylacetát /obsah vinylacetátu 38 % hmot./

100,0

Fenolformaldehydová pryskyřice modifikovaná kalafunou, /Ch S Abifen 130/, teplota měknutí 125 až 135 °C, č. kyselosti mg KOH/g max. 15, rozpustná v benzinu a toluenu

Kaolín

Butylovaný hydroxytoluen

150,0

20,0

0,5

Připravené lepidlo mělo tyto charakteristické vlastnosti:

Teplota měknutí

Pevnost v odlupování

Měkčená polyvinylchloridová fólie

- pozinkovaný plech

- ocelový plech

- hliníkový plech

-91,0 °C N/10 mm

37,0

43,2

35,7

Vzhledem k tomu, že obsah změkčovadel v měkčené polyvinylchloridové fólii kolísá v rozmezí 10 až 40 %, přičemž s přibývajícím %-ním obsahem změkčovadel se snižují adhezivní vlastnosti, byla vzata za základ pro zkoušky hodnocení adhezivních vlastností měkčená polyvinylchloridová fólie o obsahu 35 % ftalátů.

Příklad 2

Složení lepidla:

Kopolymer etylen-vinylacetát /obsah vinylacetátu 45 % hmot./ 100,0

Difenolpropanformaldehydová pryskyřice modifikovaná kalafunou, /Ch S Abifen 130 D/, teplota měknutí 120 až 130 °C č. kyselosti mg KOH/g max. 15, rozpustná v benzinu, toluenu 120,0

Dibutylf talát 5,0

Kaolín 10,0

Butylovaný hydroxytoluen 0,1

Vlastnosti připraveného lepidla:

Teplota měknutí -86 °c

Pevnost v odlupování N/10 mm

Měkčená polyvinylchloridová fólie

- pozinkovaný plech 30,4

- ocelový plech 32,1

- hliníkový plech 31,1

Příklad 3

Složení lepidla:

l

Kopolymer étylen-vinylacetát /obsah vinylacetátu-40 % hmot./ 100,0

Fenolformaldehydová pryskyřice modifikovaná kalafunou, /Ch S Abifen/, teplota měknutí

125 až 135 °C, č. kyselosti mg KOH/g max. 15 150,0

Retortové saze G 15,0

Antloxidant ZDC 0,5

238942	6 85 °C N/10 mm 42,0 43,2 39,6
Teplota měknutí
Pevnost v odlupování
Měkčená polyvinylohloridová fólie
- pozinkovaný plech
- ocelový plech
- hliníkový plech
Příklad 4 • Složení lepidla: Kopolymer etylen-vinylacetát
/obsah vinylacetátu - 40 % hmot,/	100,0
Pentaerytritester kalafuny teplota měknutí 95 až 105 °C, č. kyselosti
mg KOH/G 7-16, rozpustný v benzinu, toluenu	150,0
Kaolín	5,0
Antioxidant ZDC	0,1
Teplota měknutí	78 °C
Pevnost v odlupování	N/10 mm
Měkčená polyvinylohloridová fólie
- pozinkovaný plech	33,6
- ocelový plech	34,1
- hliníkový plech	32,7
Příklad 5
Složení lepidla: .
Kopolymer etylen-vinylacetát
/obsah vinylacetátu 38 Ϊ hmot./	100,0
Fenolformaldehydová pryskyřice modifikovaná kalafunou, teplota měknutí
125 až 135 °C, č. kyselosti mg KOH/g max. 15 150,0
Kaolín	10,0
Saze termické TG-10	5,0
Antioxidant ZDC	0,5
Teplota měknutí	88 °C
Pevnost v odlupování	N/10 mm
Měkčená polyvinylohloridová fólie
- pozinkovaný plech	34,6
- ocelový plech	38,1
- hliníkový plech	33,9

Příklad 6

Složení lepidla:

Kopolymer etylen-vinylacetát /obsah vinylaoetátu 38 % hmot./

Fenolformaldehydová pryskyřice modifikovaná kalafunou, teplota měknutí 125 až 135 °C, č. kyselosti mg KOH/g max. 15

Dioktylftalát

100,0

150,0

5,0

Kaolín

Saze termické TG-10 Butylovaný hydroxytoluen

Teplota měknutí

Pevnost v odlupování

Měkčená polyvinylchloridové fólie

- pozinkovaný plech

- ocelový plech

- hliníkový plech

Příklad 7

Složení lepidla:

Kopolymer etylen-vinylacetát /obsah vinylacetátu 38 % hmot./ Glycerinester aduktu pryskyřičných kyselin s anhydridem dikarbonové kyseliny /Ch S Abimal 145/, teplota měknutí 140 až 150 °C, č. kyselosti mg KOH/g max,15, rozpustnost v alifatických a aromatických uhlovodících a esterech •Dioktylftalát

Dioktyladipát

Kaolín

Saze termické TG-10

Butylovaný hydroxytoluen

Teplota měknutí

Pevnost v odlupování

Měkčená polyvinylchloridové fólie

- pozinkovaný plech

- ocelový plech

- hliníkový plech

Příklad 8

Složení lepidla:

Kopolymer etylen-vinylacetát /bsah vinylacetátu 38 % hmot./

Fenolformaldehydová pryskyřice modifikovaná kalafunou, teplota měknutí 125 až 135 °c, č. kyselosti mg KOH/g max.15

Glycerinester aduktu dikarbonové kyseliny, teplota měknutí 140 až 150 °C, č. kyselosti mg KOH/g max. 15

Kaolín

Saze termické TG-10

Antioxidant ZDC

Teplota měknutí

Pevnost v odlupování

Měkčená polyvinylchloridové fólie

10,0

5,0

0,5 °C N/10 mm

35,2

36,0

30,0

100,0

150,0

6,0

3,0

10,0

0,5 °C N/10 mm

40,6

41.2

37.3

100,0

S0,0

10,0

5,0

0,5 °C N/10 mm

- pozinkovaný plech	36,1
- ocelový plech	37,4
- hliníkový plech	34,7

Příklad

Složení lepidla:

Kopolymer etylen-vinylacetát /obsah vinylacetátu 38 % hmot./ 100,0

Dlfenolpropanformaldehydová pryskyřice modifikovaná kalafunou, teplota měknutí 120 až 130 °C, č. kyselosti mg KOH/g max. 15 75,0

Pentaerytrit kalafuny teplota měknutí 95 až 105 °C, č. kyselosti

mb KOH/g 7-16		75,
Dioktylftalát		5,
Kaolín		10,
Saze termické TG-10		5,
Butylovaný hydroxytoluen		0,
Teplota měknutí	94 °C
Pevnost v odlupování	N/10 mm
- pozinkovaný plech	38,4
- ocelový plech	39,6
- hliníkový plech	34,9
Příklad 10 Složení lepidla: Kopolymer etylen-vinylacetát /bsah vinylacetátu 38 % hmot./		20,1
Kopolymer etylen-vinylacetát /obsah vinylacetátu 27 % hmot./		80,i
Glycerinester aduktu pryskyřičných kyselin s anhydridem dikarbonové kyseliny, teplota měknutí 140 až 150 °C, č.	kyse-
losti max. 15		30,1
Glycerinester kalafuny, teplota měknutí 85 až 95 °C, č. kyselosti mg KOH/g 6-8		100
Dioktylftalát		5
Dibutylftalát		5
Kaolín		10,
Saze termické TG-10		5,
Butylovaný hydroxytoluen		0,
Teplota měknutí	103 ‘	’c
Pevnost v odlupování	N/10	mm
HŠIfěená polyvinylchloridová fólie - pozinkovaný plech	34,3
-.ocelový plech	35,1
- hliníkový plech	34,5

Příklad 11

Složení lepidla:

Kopolymer etylen-vinylacetát /obsah vinylacetátu 33 % hmot./ 50,0

Kopolymer etylen-vinylacetát /obsah vinylacetátu 27 % hmot./ 50,0

Glycerinester kalafuny, bod měknutí 85 - 95 °C, č. kyselosti mg KOH/g 6-8 40,0

Fenolformaldehydová pryskyřice modifikovaná kalafunou, teplota měknutí 125 až 135 °C, č. kyselosti max. 15 60,0

Kaolín 10,0

Dioktylftalát 5,0

Saze termické TC-10 10,0

Butylovaný hydroxytoluen 0,5

Teplota měknutí

Pevnost v odlupování

Měkčená polyvinylchloridová fólie

- pozinkovaný plech

- ocelový plech

- hliníkový plech °C N/10 mm

27,4

29,2

25,1

Příklad 12

Složení lepidla:

Kopolymer etylen-vinylacetát /obsah vinylacetátu 13 % hmot./ 20,0

Kopolymer etylen-vinylacetát /obsah vinylacetátu 28 % hmot./ 60,0

Fenolpropanformaldehydová pryskyřice modifikovaná kalafunou, teplota měknutí

120 až 130 °C, č. kyselosti mg KOH/g	max. 15	120,0
Kaolín		20,0
Saze Nigros F		2,5
Butylovaný hydroxytbluen		1,0
Teplota měknutí	90 °C
Pevnost v odlupování N/10 mm
- pozinkovaný plech	22,0
- ocelový plech	19,7
- hliníkový plech	18,0

Příklad 13

Složení lepidla:

Kopolymer etylen-vinylacetát /obsah vinylacetátu 28 % hmot./ 80,0

120 až lpO °C, č. kyselosti mg KOH/g max. 15	120,0
Kaolín	20,0
Saze Nigros F	2,5
Butylovaný hydroxytoluen	1,0

238942	10
Teplota měknutí	82 °C
Pevnost v odlupování	N/10 mm
- pozinkovaný plech	27,3
- ocelový plech	28,0
- hliníkový plech	22,6

Claims

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

1. Tavné lepidlo pro přípravu vinylkovových laminátů, vyznačené tím, že obsahuje

100 hmotnostních dílů kopolymeru etylen-vinylacetátu s obsahem vinylacetátu 10 až 50 % hmotnostních, 120 až 150 hmotnostních dílů modifikační pryskyřice, kterou je fenolformaldehydová pryskyřice modifikovaná kalafunou, o teplotě měknutí 125 až 135 °C, fenolpropanformaldehydová pryskyřice modifikovaná kalafunou, o teplotě měknutí 120 až 130 °C, difenol propanformaldehydová pryskyřice modifikovaná kalafunou, o teplotě měknutí 120 až 130 °c, směsný ester glycerinu a aduktu pryskyřičných kyselin s anhydridem dikarboxylové kyseliny, o teplotě měknutí 140 až 150 °C, glycerinester kalafuny, o teplotě měknutí 85 až 95 °C, pentaerytriester kalafuny, o teplotě měknutí 95 až 105 °C, jejich vzájemné kombinace nebo kombinace s estery pryskyřičných kyselin ^C2O^H3O°2' ^{1 20 hmotnostn}4ch dílů aktivního anorganického plniva jako je kaolín, uhličitan vápenatý, oxid křemičitý, zinečnatý nebo titaničitý, síran barnatý, saze a dále změkčovadlo na bázi ftalátů v množství 1 až 10 procent z celkové hmoty lepidla.
2. Tavné lepidlo podle bodu 1, vyznačené tím, že má formu fólie.