CZ364497A3

CZ364497A3 - Dvousložková polymerní kompozice

Info

Publication number: CZ364497A3
Application number: CZ973644A
Authority: CZ
Inventors: Siew Puat Yeo
Original assignee: Siew Puat Yeo
Priority date: 1995-05-26
Filing date: 1996-04-09
Publication date: 1998-05-13
Also published as: US5880183A; RO114899B1; HUP9801994A2; AU5786796A; NZ308278A; BR9609191A; NO975422L; NO975422D0; WO1996037551A1; CN1097612C; EP0828790A1; HUP9801994A3; CN1185796A; MX9709137A; ATA903396A; AU695833B2; CA2222295A1

Description

Dvousložková polymerní sloučenina

Předkládaný vynález se vztahuje ke sloučeninám, které jsou vhodné především pro použití v papírenském a dřevozpracujícím průmyslu a příslušných oblastech. Předkládané sloučeniny se používají především, ale ne výhradně, jako lepidla, pojivá, povlakové a těsnicí materiály.

Mnoho lepidel, která jsou v současnosti k dispozici, především pro použití při zpracování dřeva, obsahuje polyvinylalkohol (PVOH) nebo disperzi jiného polymeru, jako je polyvinylacetát (PVAc) v polyvinylalkoholu (PVOH). Lepidla působí tak, že vytvoří fyzikální vazbu s dřevěným podkladem. V tomto ohledu skupiny -OH v sloučenině lepidla a skupiny -OH z celulózy v dřevěném podkladu společně vytvářejí silné vodíkové vazby. S těmito lepidly nastávají problémy v tom smyslu, že vykazují špatnou odolnost vůči vodě. Toto omezuje počet potenciálních uživatelů těchto lepidel. Obsah vázané vlhkosti v dřevěném podkladu může rovněž způsobit s lepidly problémy.

Mnoho stávajících produktů také vyžaduje při využívání v oblasti zpracování dřeva katalyzátory na bázi kovové soli ve své sítové nebo vytvrzovací reakci, jako jsou například chlorid hlinitý a dusičnan chromitý. Použití těchto kovových solí má nevýhody co do bezpečnosti jak při výrobě, tak přepravě lepidla. Také mnoho z druhů, které jsou v současné době k dispozici, má nízkou hodnotu pH (přibližně 3), což může způsobit změnu zbarvení dřeva, které obsahuje tanin.

Britský patent GB 1423558 se zabývá klihovým lepidlem na dřevo, které využívá zesítovače polyiisokyanatanu. To je ale vysoce toxická a neekologická chemikálie. Aziridiny se používají jako zesíťovače pro polymerní sloučeniny pro polymerní vstřikování (GB 1424041), a v lepidlech pro syntetika obsahující amin (JP 1026689).

Předkládaný vynález hledá cestu, jak zmírnit přinejmenším některé z výše uvedených problémů.

• · · · • · ······ • · · · ······· · · ·

S ohledem na tento cíl se předkládaný vynález zabývá z jednoho aspektu dvousložkovým balením zahrnujícím složky A a B, ve kterém složka A obsahuje Ai) roztok nebo disperzi, která zahrnuje polymer obsahující jednotky, které mají hydroxylové skupiny, a Aii) polymer odvozený z volitelně nahrazeného monomeru na bázi styrenu, a tento monomer obsahuje jednotky, které mají karboxylové skupiny, a ve kterém složka B obsahuje

Bi) zesítovač zahrnující polyfunkční aziridin, a tento zesítovač je schopen zesítění nejméně s jednou karboxylovou skupinou a nejméně jednou hydroxylovou skupinou.

Z tohoto aspektu vynálezu je výhodné, jsou-li jak složka A tak B v kapalné formě. V přednostních provedeních zahrnuje blok první nezreagovanou strukturní část obsahující jak složky Ai) a Aii),tak druhou nezreagovanou strukturní část obsahující složku Bi) .

Z jiného aspektu předkládaný vynález představuje složku, kterou lze získat zesilováním Ai) polymeru obsahujícího hydroxylové jednotky a Aii) polymeru odvozeného z volně nahrazeného monomeru na bázi styrenu, přičemž tento polymer obsahuje jednotky, které mají karboxylové skupiny, s Bi) zesilovačem polyfunkčního aziridinu, který je schopen zesíčování s hydroxylovými jednotkami a s karboxylovými jednotkami.

Z jiného aspektu se předkládaný vynález také vztahuje k využití složky, kterou lze získat zesilováním Ai) polymeru obsahujícího hydroxylové jednotky a Aii) polymeru odvozeného z volně nahrazeného monomeru na bázi styrenu, přičemž tento polymer obsahuje jednotky, které mají karboxylové skupiny, s Bi) zesilovačem polyfunkčního aziridinu jako ochranným povlakem, především pro produkty odvozené z nebo obsahující celulózu, včetně produktů z papíru a ze dřeva.

Zatím další aspekt předkládaného vynálezu se týká využití sloučeniny, kterou lze získat zesítěním za Ai) polymeru obsahujícího jednotky hydroxylu a za Aii) polymeru odvozeného z volně nahrazeného monomeru na bázi styrenu, přičemž tento polymer obsahuje jednotky, které mají karboxylové skupiny, s za Bi) polyfunkčním zesilovačem azuridinu jako lepidlem, především z nebo obsahující pro dřevěné produkty a jiné produkty odvozené celulózu.

Jiné aspekty zajištujících ochranné výrobky a metod jiné podklady, představovaných lepení podkladů použití kartáčů,

V některých vodního vybrán jak Mohou být hydrolýzy.

předkládaného vynálezu povlaky především pro povrchů dřevěných a papírových výrobků na povlakování zahrnují přednostně aplikaci formou stříkání. Nej častěji metoda na jeden podklad za se týkají metod dřevěné a papírové lepení

Metody sloučenin formou stříkání.

zahrnuje aplikaci sloučenin válečků, atd.

přednostních provedeních je složka Ai) ve formě polyvinylalkoholu. Polyvinylalkohol může být tak vysoké molekulární hmotnosti.

různých stupních bude záviset na roztoku z polymerů o nízké, také používány polyvinylalkoholy o

Správná volba polyvinylalkoholu požadovaných charakteristikách sloučeniny, např. na požadované viskozitě.

V ostatních přednostních provedeních je složka Ai) vodní disperzí polymeru, který obsahuje polyvinylalkohol jako stabilizátor. Všechny tyto polymery přednostně obsahují jednotky, které mají acetátové skupiny, jež jsou oblíbené při používání v oblasti zpracování dřeva, ovšem je vhodných mnoho jiných typů polymeru. Přednostní polymery obsahující jednotky, které mají acetátové skupiny, zahrnují polyvinyloacetátové homopolymery nebo kopolymery, nejlépe jako disperzi s polyvinylalkoholem. Jiné příklady polymerů jako složka Ai) zahrnují etylvinylacetátové kopolymery a terpolymerové disperse. Přednostně lze smísit každou složku Ai) s vodou. Dává se rovněž přednost tomu, že polymer má viskozitu přibližně mezi 20 000 a 80 000 mPas, měřeno při °C. Přednostně má každá tato disperze obsah pevných látek od přibližně 35% do přibližně 65%. Všechny tyto polymery, které obsahují jednotky, které mají acetátové skupiny, mohou být používány samostatně nebo v kombinaci.

Přednostně styren-butadienový byla každá složka složka Aii) latex. Dává se Aii) smísitelná zahrnuje karboxylovaný rovněž přednost tomu, aby s vodou. Přednostně má tato složka obsah pevných látek od přibližně 30% do přibližně 70%.

Dodatečně k Ai) a Aii) může složka A volně obsahovat plnicí materiály. Všechny tyto plnicí materiály jsou vhodné pro zlepšení odolnosti vůči vodě. Příklady plnidel jsou klouzek, křemen, kaolín nebo uhličitan vápenatý. Přednostně je jedno nebo více těchto plnidel ve formě jemného prášku nebo jako suspenze ve vodě.

Množství každého použitého plnidla se může měnit v závislosti na požadovaných vlastnostech sloučeniny. Plnidla mohou zabránit nadměrnému pronikání sloučeniny do podkladu. Mohou rovněž zlepšovat odolnost vůči vodě a tvrdost filmu konečného lepidla/povlaku. Ve vhodném případě složka A neobsahuje více než přibližně 70% hmotnosti plnidla (plnidel). Přednostně složka A obsahuje přibližně do 50 váhových procent plnidla, přednostně od přibližně 1% do 50%, v nej lepším případě mezi 30 a 45%. Složka A může také dodatečně obsahovat taková činidla pro usnadnění skladování a přepravy, která jsou pro danou oblast běžná. Složka A může také obsahovat jiná činidla pro změnu vlastností zesítěného filmu.

Volná další činidla/ingredience zahrnují zahušúovací činidla (např. polyakrylový nebo celulozový zahuštovač jako např. metylcelulooza nebo hydroxyletylceluloza, aromatická rozpouštědla a změkčovadla (např. dibutylftalát nebo butylbenzylftalát) ke zlepšení pružnosti konečné polymerové vrstvy.

Mohou být použity různé váhové poměry složek Ai) a Aii) v závislostXi na požadovaných charakteristikách sloučeniny. Přednostně se pohybuje poměr Ai) k Aii) od přibližně 1 : 10 do přibližně 10 : 1. V nej lepším případě složka A zahrnuje stejné váhové veličiny Ai) a Aii). Jestliže je relativní množství Ai) zvětšeno přes tuto úroveň, vede to k poklesu odolnosti vůči vodě a teplu následné sloučeniny. Na druhé straně, jestliže je úroveň složka Aii) zvětšena, vede to ke snížení pevnosti vazby následné sloučeniny.

V různých aspektech předkládaného vynálezu je to právě polyfunkční zesíúovač, který je schopen zesilováni s hydroxylovou skupinou ze složky Ai) a karboxylovou skupinou ze složky Aii).

Zesíúovač Bi) zahrnuje polyfunkční zesíúovač aziridinu. Dává se přednost tomu, když je zesíúovač aziridinu troj funkční a v nej lepším případě má následující vzorec:

^CH-Y

- CK-Y

ÍH-Y <1

CH_a kde Y je nižší alkylová skupina složená z 1 až přibližně 4 uhlíkových atomů. Přednostně je Y metylovu skupinou, R polymerovým řetězcem. Obzvláště preferovaný polyfunkční zesíúovač aziridinu, ve kterém je Y metyl, je komerčně dostupný. Zesíúovač je označen CAS číslo 64265-57-2.

Ve vhodném případě se složka B přidává na úrovni ne více než 10 váhových procent ke složce A, přednostně na úrovni mezi přibližně 1 až 5 váhovými procenty složky A a v nej lepším případě při 3 váhových procentech ke složce A.

V nej lepším případě lze zesífovač smísit s vodou. Vodní disperze zesíúovače může být stabilizována pomocí rozpouštědel, jako např. metylglykolacetát a glykolová rozpouštědla.

• · · ·

Tento troj funkční zesíťovač na bázi aziridinu může zesíťovat.

složky Ai) a Aii) a dřevěným podkladem následovně:

Reakce s karboxylovou skupinou v Aii):

CH_a - CH - CHj | CH - CHjo

R -(|

I CHa +30H - C x^N

CH₃ — CH - CHj

Reakce s hydroxylovou skupinou v Ai) a dřevěným podkladem:

CHj -	CH - CH,
V.	z ^J
N
l	CH-CKj + 3 OH
	Z i f
R	- N >
	X. s
1	CH» )
N
Z '	k
CH_a -	CH - CHj

H CK₃

R-N-C-C-0 i iI

Η ΗH

Vhodné zesilovače na bázi aziridinu jsou schopné reakce s karboxylovou skupinou za normální pokojové teploty. V důsledku toho jsou předkládané sloučeniny a složky balení schopny lepicího účinku nebo vytvoření ochranného povlaku při pokojové teplotě.

• · · ·

V přednostních provedeních vynálezu múze vhodná volba složek Ai) , Aii) a B zajistit takové složení lepidla nebo povlaku, které je např. použitelné při pokojové teplotě, aniž by byly potřeba další katalyzátory, jak je požadováno v předcházejících druzích.

Kombinace složek A a B dává ve shodě s předkládaným vynálezem vznik sloučeninám, které mají ve srovnání s výrobky dostupnými v současné době lepší adhezi a odolnost vůči vodě. Primární a přednostní aplikací pro předkládaný vynález je dřevozpracující průmysl, např. spojování dřeva, vytváření třískových desek spojováním dřevěných třísek a povlaku dřeva za účelem zlepšení abraze, odolnosti vůči chemikáliím a vodě. Předkládaný vynález lze ale využít v papírenském průmyslu, především pro povlakování papíru za účelem odolnosti vůči vodě a tuhosti. Toto může být užitečné při výrobě papírových kartonů.

Z tohoto hlediska se další aspekt předkládaného vynálezu vztahuje k třískové desce, kterou získáme spojení dřevěných třísek se sloučeninou zahrnující složky Ai), Aii) a Bi), jak je uvedeno v předcházejícím textu.

Ve vhodném případě zesítovač na bázi aziridinu má jako složka Bi) pH mezi přibližně 7,5 až 9,5. Z tohoto hlediska je typické pro sloučeninu obsahující složky Ai), Aii) a Bi), že bude mít pH, jež je větší než hodnota pH-3 složek předcházejícího druhu. Provedení předkládaného vynálezu poskytují sloučeniny, které mají pH přibližně mezi 6,5 až 8,5, obzvláště přibližně 7/8. Výhodou tohoto je zmenšení možnosti způsobení zabarvení dřeva obsahujícího tanin.

Ve vhodném případě jsou vybírány složky Ai), Aii) a B pro vytvoření lepidla, které má dobu použitelnosti 1-5 hodin, nejčastěji 3-4 hodiny.

Jak uvedeno v předcházejícím textu, jsou složky Ai), Aii) a B vybírány tak, aby byly smísitelné s vodou. Tím má předkládaný vynález také tu výhodu, že poskytuje cenově výhodný vodní systém, který nemusí obsahovat nežádoucí rozpouštědla, jako jsou formaldehyd a fenol. V tomto ohledu má předkládaný vynález výhodu oproti složením předcházejících druhů.

V dalším textu budou nyní popsána pomocí příkladů provedení předkládaného vynálezu zároveň s odkazem na tyto příklady:

Příklad

Formulace prvního příkladu byla vypracována následovně:

Složka

Hmotnostní díly

Ai) Homopolymerní polyvinylacetátová disperse (PVOH)

Obsah pevných látek přibližně 60% 30

Aii) Karboxylovaná styren-butadienová latexová disperse (obsah styrenu přibližně 46 - 52%) 30

Aiii) Plnidlo - ve formě pasty

Prášek uhličitanu vápenatého, 60

70% ve vodě)

Konzervační prostředek v plechovce

0,5

Jedno balení obsahuje dva oddíly, ze kterých jeden zahrnuje část A a druhý zahrnuje část B.

Část A je směsí výše uvedených složek Ai) a Aiii) . Část B (zesífovač) je ve vhodném případě množství přidaných 3 hmot, dílů ke smíšené dispersi (část A) před použitím. V tomto případě je B ze vzorce I, kde Y je metyl.

Vlastnosti formulace v prvním případě byly zjištěny a srovnány s vlastnostmi stávajícího lepidla, které je komerčně běžně dostupné.

Zkušební výsledky jsou ukázány dále.

• · · · · · ·· · · ···· ··· ···· ·· · • · · · · · · • · · · ······ • · · · · · · ·· ··· ··· ·»·· ·· ·

Zkušební výsledky

Příklad 1 běžně dostupné lepidlo

Zesíúovač	polyfunkční aziridin
Spoj ovací účinek	chemická vazba
Odolnost vůči vodě	dobrá

katalyzátor kovových solí fyzikální vazba dobrá

Odolnost vůči rozpouštědlu dobrá

Odolnost vůči dobrá abrazi pH přibližně 7-8 efekt mírného zabarvení špatná špatná přibližně 3 efekt značného zabarvení mírná - obtížně upravitelná pomalá - nejméně 6 hodin necháme podklady stát při byly vhodné pro zpracování rychlost rychlá - snadno upravitelná tuhnutí doba stárnutí+ rychlá méně než 3 hod.

+Stárnutí se vztahuje k době, po kterou pokojové teplotě po stlačení tak, aby řezáním nebo pískováním.

• ··· · · · · ··*·*· ♦ ·· ·· · · · · · • · · · · · · • ·· · ♦«···· • · · · · · · ·· ··· ··· ···· ·· ·

Všechny poměry v této formulaci příkladu I se mohou lišit v závisloti na požadované konečné aplikaci a nákladech. Avšak tato uvedená formulace byla vyvinuta za účelem zajištění požadované rovnováhy v konečných vlastnostech jako jsou přilnavost, soudržnost a pevnost filmu.

Je vhodné, když formulace příkladu 1 zahrnuje stejná množství složek Ai) a Aii). Následující příklady 2 a 3 znázorňují vliv změny hmotnostních poměrů těchto dvou složek na konečné vlastnosti zesilovaného produktu. Složky Ai) , Aii) a Bi) jsou tytéž jako složky použité v předcházejícím, změnily se pouze hmotnostní poměry.

Příklad 2

	Složka	Hmotnost, díly
Ai)	Disperse homopolymeru (PVOH) PVAc	54
Aii	XSBR	6
Aiii)	Pasta plnidla	40
B :	jako v příkladě 1

Příklad 3

Ai) Disperse homopolymeru PVAc

Aii) XSBR

Aiii) Pasta plnidla

B: jako v příkladě 1

Balení byla připravena tak, že obsahovala první nádobu se složkami Ai) a Aiii) a druhou nádobu obsahující pouze složku B.

Ve srovnání s formulací příkladu I vykazovala formulace příkladu 2 nižší vazbu spojení a nižší odolnost vůči vodě a teplu. Také při srovnání s formulací příkladu 1 měl produkt příkladu 3 velmi nízkou viskozitu, a tak bylo mnohem obtížnější • ···· jej aplikovat na dřevěné podklady. Tak vznikly různé úrovně vazeb spojení v závislosti na povaze dřevěného podkladu. Vykazoval ale dobrou odolnost vůči vodě a teplu.

Výše uvedené příklady znázorňují vlivy změn úrovní příslušných složek v předkládaných baleních a složeních. K výše uvedeným příkladům mohou být provedeny různé modifikace.

Claims

1. Balení obsahující složky A a B, vyznačující se tím, že složka A obsahuje Ai) roztok nebo dispersi obsahující polymer, který zahrnuje jednotky mající hydroxylové skupiny, a

Aii) polymer odvozený z volně nahrazeného monomeru na bázi styrenu, přičemž tento polymer obsahuje jednotky, které mají karboxylové skupiny, složka B obsahuje Bi) zesilovač s polyfunkčním aziridinem, který je schopen zesítění nejméně s jednou karboxylovou skupinou a nejméně jednou hydroxylovou skupinou.

2. Balení podle nároku 1, vyznačující se tím, že Ai)je roztok nebo disperse homopolymeru.

3. Balení podle nároku 1 nebo nároku 2, vyznačující se tím, že Ai) je roztok polyvinylalkoholu.

4. Balení podle nároku 1 nebo nároku 2, vyznačující se tím, že Ai) je disperse, která obsahuje polyvinylalkohol.

5. Balení podle nároku 4, vyznačující se tím, že Ai) je disperse, která obsahuje polyvinylacetátový homopolymer nebo kopolymer.

6. Balení podle nároku 5, vyznačující se tím, že Ai) je disperse, která obsahuje polyvinylacetátový homopolymer.

7. Balení podle každého z nároků 4-6, vyznačující se tím, že Ai) obsahuje etylen-vinylacetátový kopolymer nebo terpolymer.

8. Balení podle každého z přecházejících nároků, vyznačující se tím, že Aii) obsahuje karboxylovaný styren-butadienový latex.

9. Balení podle každého předcházejícího nároku, vyznačující se tím, že složka A obsahuje Ai) a Aii) ve váhovém poměru mezi 1 : 10 a 10 : 1.'

10. Balení podle nároku 9, vyznačující se tím, v· ze složka A obsahuje Ai) a Aii) ve váhovém poměru mezi 1 : 5 a 5 : 1. 11. Balení podle nároku 10, vyznačující se tím, sz ze složka A obsahuje Ai) a Aii) ve váhovém poměru přibližně 1:1.

12. Balení podle každého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že složka A dodatečně obsahuje Aiii) jedno nebo více plnidel, a/nebo

Aiv) jeden nebo více konzervačních prostředků.

13. Balení podle nároku 13', vyznačující se tím, že složka B obsahuje Bi) trojfunčkní zesíúovač aziridinu vzorce I

CH_a - CH-Y

S f (

N CH-Y ¹ ¹ R - NÍ » X¹ i

N CHj i

X

CH₃ - CH-Y ve kterém R je polymerovým řetězcem a Y je nižší alkylová skupina složená z 1 až 4 uhlíkových atomů.

14. Balení podle nároku 13, vyznačující se tím, že složka Bi) je troj funkční zesíúovač aziridinu, ve kterém Y je metyl.

15 . Balení podle každého předcházejícího nároku, vyznačující se tím, že Bi) je smísitelný s vodou.

16. Balení podle každého předcházejícího nároku, vyznačující se tím, že Ai) a Aii) jsou smísitelné s vodou.

17. Balení podle každého předcházejícího nároku, vyznačující se tím, že složky A a B jsou zajištěny ve váhovém poměru od 100 do 10 a 100 : 0,1.

18. Balení podle nároku 17, vyznačující se tím, že složky A a B jsou zajištěny ve váhovém poměru od 100 do 5 a 100 do 0,1.

19. Balení popsané v přecházejícím textu s odkazem na doprovodné příklady.

20. Sloučenina, kterou lze získat zesítěním složek Ai) a Aii) definovaných v každém z nároků 1 až 11 se složkou Bi) definovanou v každém z nároků 13 až 15.

21. Použití sloučeniny podle nároku 20 jako ochranného povlaku pro podklady odvozené z nebo obsahující celulózu.

22. Použití sloučeniny podle nároku 20 jako lepidla pro podklady odvozené z nebo obsahující celulózu.

23. Metoda lepení prvního celulózního podkladu k druhému podkladu, která zahrnuje kombinaci složek A a B definovaných v každém z nároků 1 až 16 za účelem zajištění adhezivní kombinace, při aplikaci této kombinace na první podklad a vzájemném spojení prvního a druhého podkladu v oblasti aplikované adhezivní kombinace.

24. Metoda ochrany celulózního podkladu, která zahrnuje kombinaci složek A a B definovaných v každém z nároků 1 až 16 a aplikaci této kombinace na podklad k zajištění ochranného povlaku.

25. Třísková deska, kterou lze získat spojením dřevěných třísek se sloučeninou obsahující složky A a B definované v každém z nároku 1 až 16.

··· ·

26. Dřevěný produkt, který lze získat spojením dřevěných podkladů se sloučeninou obsahující směs složek A a B definovaných v každém z nároků 1 až 16.

, 27. Použití směsi Ai) roztoku nebo disperse obsahující polymer, který zahrnuje' jednotky mající hydroxylové skupiny;

t Aii) polymer obsahující jednotky, které mají karboxylové skupiny; a

Bi) polyfunkční zesíúovač aziridinu, který je schopen zesítění s nejméně jednou karboxylovou skupinou a nejméně jednou hydroxylovou skupinou, ve sloučenině pro použití jako lepidlo pro podklady odvozené z nebo obsahující celulózu.