RU2764438C1 - Water-dispersion adhesive system - Google Patents

Water-dispersion adhesive system Download PDF

Info

Publication number
RU2764438C1
RU2764438C1 RU2020132752A RU2020132752A RU2764438C1 RU 2764438 C1 RU2764438 C1 RU 2764438C1 RU 2020132752 A RU2020132752 A RU 2020132752A RU 2020132752 A RU2020132752 A RU 2020132752A RU 2764438 C1 RU2764438 C1 RU 2764438C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
adhesive
dispersion
water
polymer
adhesives
Prior art date
Application number
RU2020132752A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Светлана Владимировна Бурова
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Полимерсбыт"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Полимерсбыт" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Полимерсбыт"
Priority to RU2020132752A priority Critical patent/RU2764438C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2764438C1 publication Critical patent/RU2764438C1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09JADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J11/00Features of adhesives not provided for in group C09J9/00, e.g. additives
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09JADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J131/00Adhesives based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an acyloxy radical of a saturated carboxylic acid, of carbonic acid, or of a haloformic acid; Adhesives based on derivatives of such polymers
    • C09J131/02Homopolymers or copolymers of esters of monocarboxylic acids
    • C09J131/04Homopolymers or copolymers of vinyl acetate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09JADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J175/00Adhesives based on polyureas or polyurethanes; Adhesives based on derivatives of such polymers
    • C09J175/04Polyurethanes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)

Abstract

FIELD: chemical industry.SUBSTANCE: invention relates to the chemical industry, namely to adhesive compositions, specifically to water-dispersion adhesive systems with specified properties intended for gluing wood in the production of glued beams, window blocks, doors, wooden formwork, countertops, garden furniture, furniture panel. The water-dispersion adhesive system based on polymer-isocyanate emulsion (EPI) includes a polymer composition as an adhesive and a polyisocyanate hardener of the MDI type, while a multifunctional additive, the main component of which is an anion-active surfactant, is additionally introduced into the adhesive, main components of which are an aqueous polymer dispersion, a mineral filler.EFFECT: creation of a high-quality water-dispersion adhesive system that meets requirements of domestic regulatory documentation in the field of its application, suitable for use on standard equipment.3 cl, 9 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к клеевым композициям, конкретно к водно-дисперсионным клеевым системам с заданными свойствами, предназначенным для склеивания древесины в производстве клееного бруса, оконных блоков, дверей, деревянной опалубки, столешниц, садовой мебели, мебельного щита.The invention relates to the chemical industry, namely to adhesive compositions, specifically to water-dispersion adhesive systems with desired properties, designed for gluing wood in the production of glued beams, window blocks, doors, wooden formwork, countertops, garden furniture, furniture panels.

Склеивание деталей из массивной древесины приобретает все большее значение в связи с увеличением покупательского спроса на изделия, изготовленные с использованием таких деталей, например - клееного бруса.The bonding of solid wood parts is becoming increasingly important due to the increasing consumer demand for products made using such parts, such as glued laminated lumber.

Изготовление клееного бруса - сложный процесс, включающий в себя и химическую, и механическую, и термическую обработку древесины. Качество готового изделия во многом будет определяться качеством используемой древесины, а также правильным выбором клея.The manufacture of glued laminated timber is a complex process that includes chemical, mechanical, and thermal processing of wood. The quality of the finished product will largely be determined by the quality of the wood used, as well as the right choice of glue.

Клеи, в зависимости от прочности, в том числе длительной, и стойкости относят к I, II или III типу. Классификация типов клеев осуществляется по смоляному компоненту и способу нанесенияAdhesives, depending on the strength, including long-term, and resistance are classified as I, II or III type. Classification of types of adhesives is carried out according to the resin component and the method of application

При изготовлении КДК (клееных деревянных конструкций) используются следующие типы клеев:In the manufacture of KDK (glued wooden structures), the following types of adhesives are used:

I и II тип: Феноло-формальдегидные (ФФ) клеи: Двухкомпонентные клеи на основе феноло-формальдегидных смол, отверждаемые с помощью кислых отвердителей.Types I and II: Phenol-formaldehyde (FF) adhesives: Two-component adhesives based on phenol-formaldehyde resins cured with acid hardeners.

Феноло-резорцино-формальдегидные (ФРФ) клеи: Двухкомпонентные клеи на основе феноло-резорцино-формальдегидных смол, отверждаемые с помощью щелочных отвердителей.Phenolic-resorcinol-formaldehyde (FFR) adhesives: Two-component adhesives based on phenol-resorcinol-formaldehyde resins, cured with alkaline hardeners.

Аминопластиковые клеи (АП): Двухкомпонентные клеи, состоящие из смол на основе аминопластов (меламино-формальдегидных, мочевино-меламино-формальдегидных) и наполнителей (пластификаторов), отверждаемые с помощью кислых отвердителей. Использование осуществляется как с предварительным смешиванием компонентов, так и раздельным нанесением.Aminoplastic adhesives (AP): Two-component adhesives consisting of resins based on aminoplastics (melamine-formaldehyde, urea-melamine-formaldehyde) and fillers (plasticizers), cured with acid hardeners. Use is carried out both with preliminary mixing of components, and separate application.

Недостатки клеев: достаточно высокая цена, малая скорость отверждения, высокая токсичность.Disadvantages of adhesives: rather high price, low curing speed, high toxicity.

Фенолформальдегидный клей дает темный клеевой шов, имеется опасность кислотного повреждения древесных волокон, некоторые марки клеев требуют подсушки после нанесения. Фенольные смолы применяются в основном для производства водостойкой фанеры горячим способом, а также для пропитки шпона в производстве бакелизированной фанеры и древесно-слоистых пластиков. Наличие токсичного компонента в карбамидо-формальдегидных смолах - свободного формальдегида, значительная усадка, плохое зазорозаполнение и повышенная коррозионная опасность клеев также относятся к основным их недостаткам. Эти недостатки обуславливают и область применения соответствующей клееной продукции - только в комнатных или защищенных от атмосферных воздействий условиях. Примеры фенолформальдегидных клеев описаны в патентах RU 2534549, RU 2447118, RU 2451708, US 4480055, CN 1974625, ЕР 1448741Phenol-formaldehyde glue gives a dark glue line, there is a risk of acid damage to wood fibers, some brands of glue require drying after application. Phenolic resins are mainly used for the production of hot-rolled water-resistant plywood, as well as for the impregnation of veneer in the production of baked plywood and wood-laminated plastics. The presence of a toxic component in urea-formaldehyde resins - free formaldehyde, significant shrinkage, poor gap filling and increased corrosion hazard of adhesives are also their main disadvantages. These shortcomings determine the area of application of the corresponding glued products - only in indoor or weather-protected conditions. Examples of phenol-formaldehyde adhesives are described in patents RU 2534549, RU 2447118, RU 2451708, US 4480055, CN 1974625, EP 1448741

К III типу клеев относятся однокомпонентные полиуретановые клеи, и клеи на основе полимер-изоцианатной эмульсии (ЭПИ)Type III adhesives include one-component polyurethane adhesives, and adhesives based on polymer-isocyanate emulsion (EPI)

Полиуретановые клеи, например RU 2726232, RU 2663779, US 6284836, SU 718472 представляют из себя клеи, получаемые смешиванием компонентов, один из которых содержит изоцианатные группы, а также однокомпонентные клеи. По рабочим характеристикам близки к EPI-системам, но имеется ряд отличий. Для нанесения требуется специальное оборудование.Polyurethane adhesives, for example RU 2726232, RU 2663779, US 6284836, SU 718472 are adhesives obtained by mixing components, one of which contains isocyanate groups, as well as one-component adhesives. In terms of performance, they are close to EPI systems, but there are a number of differences. Application requires special equipment.

Клеи на основе полимер-изоцианатной эмульсии (ЭПИ). Применение клеевых ЭПИ-систем позволяет решить многие проблемы экологичности готовых клеевых конструкций, как то отсутствие выделения формальдегида, иных вредных летучих веществ. Также к преимуществам клеев данного типа относятся широкий диапазон температур, при котором осуществляется склеивание, короткое время прессования, возможность склеивания древесины с влажностью до 15%. Клей не окрашивает древесину. Получаемый клеевой шов стабилен при переменных температурно-влажностных воздействиях.Adhesives based on polymer-isocyanate emulsion (EPI). The use of adhesive EPI systems allows solving many environmental problems of finished adhesive structures, such as the absence of formaldehyde emission and other harmful volatile substances. Also, the advantages of adhesives of this type include a wide temperature range at which gluing is carried out, a short pressing time, and the possibility of gluing wood with a moisture content of up to 15%. The glue does not stain the wood. The resulting adhesive seam is stable under variable temperature and humidity effects.

Обзор патентной информации на данный момент не показал наличие действующих патентов на клеи данного типа на территории РФ.A review of patent information at the moment did not show the existence of valid patents for adhesives of this type in the territory of the Russian Federation.

Клеевые ЭПИ-системы - сравнительно новое явление на российском рынке. Данная технология пришла в Европу, а затем в Россию из Японии. Кроме японских JAS-стандартов разработаны европейские нормы EN. В связи с растущим интересом к данному виду клеев в РФ также разрабатываются ГОСТы на базе обобщения и адаптации требований европейских и японских норм.Adhesive EPI systems are a relatively new phenomenon on the Russian market. This technology came to Europe and then to Russia from Japan. In addition to Japanese JAS standards, European EN standards have been developed. In connection with the growing interest in this type of adhesives in the Russian Federation, GOSTs are also being developed based on the generalization and adaptation of the requirements of European and Japanese standards.

Как уже упоминалось выше, ЭПИ-клеи лишены многих недостатков формальдегидных и полиуретановых клеев, отличаются экологичностью и безопасностью. В настоящее время на отечественном рынке представлены ЭПИ-системы большей частью европейских производителей. Российские компании-производители представлены еще в достаточно небольшом числе и только начинают выходить на рынок. Поэтому важность улучшения и приведение отечественных препаратов к уровню европейских представляется чрезвычайной.As mentioned above, EPI adhesives are free from many of the disadvantages of formaldehyde and polyurethane adhesives, they are environmentally friendly and safe. Currently, EPI systems are represented on the domestic market by most European manufacturers. Russian manufacturing companies are still represented in a fairly small number and are just beginning to enter the market. Therefore, the importance of improving and bringing domestic drugs to the level of European ones is extremely important.

Принцип получения клеевой композиции основан на получении высококачественной эмульсии полиизоцианата, где в роли эмульгатора (и дополнительного пленкообразователя при формировании клеевого шва) выступает полимерная композиция.The principle of obtaining an adhesive composition is based on the production of a high-quality polyisocyanate emulsion, where the polymer composition acts as an emulsifier (and an additional film former in the formation of the adhesive seam).

Для всех двухкомпонентных клеев проблема разделения фаз/получения качественного устойчивой смеси компонентов является актуальной. Процесс улучшения показателей смешиваемости может осуществляться как за счет химической модификации компонентов или оптимизации режимов смешивания, так и за счет введения поверхностно-активных веществ. У каждого из возможных методов отмечены недостатки, связанные с уменьшением сроков хранения компонентов, миграции ПАВов, использования сложного оборудования смешивания.For all two-component adhesives, the problem of phase separation / obtaining a high-quality stable mixture of components is relevant. The process of improving the miscibility characteristics can be carried out both by chemical modification of the components or optimization of mixing modes, and by introducing surfactants. Each of the possible methods has disadvantages associated with a decrease in the shelf life of components, the migration of surfactants, and the use of complex mixing equipment.

Известен состав клея для дерева (RU 2618224, C08G 18/40). Изобретение относится к соединению для производства клея, к композиции для приготовления клея и к способу ее получения, а также к лигноцеллюлозному материалу, полученному с использованием указанного соединения или композиции. Указанное соединение состоит из двух компонентов. Первый компонент получен, по меньшей мере, из одного изоцианата и по меньшей мере из одной аминосмолы. Указанная аминосмола представляет собой продукт конденсации альдегида с соединением, выбранным из мочевины, меламина и их смесей. Второй компонент включает по крайней мере один простой полиэфир, содержащий по крайней мере одно звено этиленоксида и по крайней мере одну гидроксильную группу, способную реагировать с изоцианатом. Данный состав обладает значительно повышенной смешиваемостью относительно клеев данной группы. Решение задачи в данном случае осуществлено за счет создания гибридных адгезионных систем (введения простого полиэфира в систему).Known composition of glue for wood (RU 2618224, C08G 18/40). The invention relates to a compound for the production of glue, to a composition for the preparation of glue and to a method for producing the same, as well as to a lignocellulosic material obtained using said compound or composition. This connection consists of two components. The first component is derived from at least one isocyanate and at least one amino resin. Said amino resin is a condensation product of an aldehyde with a compound selected from urea, melamine and mixtures thereof. The second component includes at least one polyether containing at least one ethylene oxide unit and at least one hydroxyl group capable of reacting with isocyanate. This composition has a significantly increased miscibility relative to adhesives of this group. The solution of the problem in this case was carried out by creating hybrid adhesive systems (the introduction of polyether into the system).

В настоящее время большинство Росиийских предприятий использует ЭПИ (EPI) -системы иностранного производства (AkzoNobel, Dynea, Kiilto, Jowat и др). Соотношение полимерного и полиизоизоцианатного компонентов в большинстве случаев соответствует 100:15Currently, most Russian enterprises use EPI (EPI) systems of foreign production (AkzoNobel, Dynea, Kiilto, Jowat, etc.). The ratio of polymer and polyisocyanate components in most cases corresponds to 100:15

Известны клеевые системы компании AkzoNobel (Нидерланды) представленные широким спектром адгезивов и отвердителей. Адгезивы отличаются друг от друга начальной вязкостью в диапазоне от 2000 до 17000 мПа*с, а готовые клеевые смеси условной рабочей жизнеспособностью в диапазоне от 40 до 120 минут. Соответствует стандарту JAS 523. Другие производители выпускают несколько, чаще одну марку адгезива и соответствующий ей отвердитель.Known adhesive systems company AkzoNobel (Netherlands) represented by a wide range of adhesives and hardeners. Adhesives differ from each other in the initial viscosity in the range from 2000 to 17000 mPa * s, and the finished adhesive mixtures in the conditional working pot life in the range from 40 to 120 minutes. Conforms to the JAS 523 standard. Other manufacturers produce several, more often one brand of adhesive and the corresponding hardener.

Клеевые системы Dynea (Норвегия/Германия) выпускают - BINDAN-EPI - двухкомпонентный клей на основе эмульсионного полимера и изоцианатного отвердителя. BINDAN-EPI соответствует требованиям японской нормы JISK 6806. Жизнеспособность смеси составляет 60 минут (при 20°С), вязкость клея - от 5000 до 7000 мПа*с.Glue systems Dynea (Norway/Germany) produce - BINDAN-EPI - a two-component adhesive based on an emulsion polymer and an isocyanate hardener. BINDAN-EPI complies with the requirements of the Japanese standard JISK 6806. The pot life of the mixture is 60 minutes (at 20°C), the adhesive viscosity is from 5000 to 7000 mPa*s.

Известны и отечественные ЭПИ-клеи, например, от ООО «Химтех- Н Н - клей «Виар-Д4.1», соответствующий требованиям ГОСТ 24700-99, ГОСТ 15613-1-84 для клеев повышенной водостойкости, ГОСТ 17005-82, ГОСТ 11047-90, EN 204 (класс D4), стандарту ONORMB3013 (для оконного бруса) и стандарту JAS 234 (для несущих конструкций).Domestic EPI-adhesives are also known, for example, from Himtekh-N N-glue Viar-D4.1 LLC, which meets the requirements of GOST 24700-99, GOST 15613-1-84 for adhesives of increased water resistance, GOST 17005-82, GOST 11047-90, EN 204 (class D4), ONORMB3013 (for window timber) and JAS 234 (for load-bearing structures).

За прототип принимаем двухкомпонентные клеи европейских производителей (например, DyneaHolzleimeGmbH (Германия), AkzoNobel (Швеция), Klebchemie (Германия), японских Oshika, AICA), в которых отвердитель подобран из представленных на рынке полиизоцианатов типа МДИ. (https://lesprominform.ru/jarticles.html?id=3409), ст. М. Тарасенко, Клеи в производстве ДКК, Ж. ЛесПромИнформ, №8(98), 2013As a prototype, we take two-component adhesives from European manufacturers (for example, DyneaHolzleimeGmbH (Germany), AkzoNobel (Sweden), Klebchemie (Germany), Japanese Oshika, AICA), in which the hardener is selected from the MDI-type polyisocyanates on the market. (https://lesprominform.ru/jarticles.html?id=3409), Art. M. Tarasenko, Adhesives in the production of DCC, J. LesPromInform, No. 8(98), 2013

Первый компонент клея (адгезив) - представляет собой композицию на основе поливинилацетата, сополимеров винилацетата с акрилатом, стиролом, этиленом или сополимеров эфиров акриловой кислоты. В составе композиции может быть включен минеральный наполнитель в количестве до 40% массы.The first adhesive component (adhesive) is a composition based on polyvinyl acetate, copolymers of vinyl acetate with acrylate, styrene, ethylene or copolymers of acrylic acid esters. The composition may include a mineral filler in an amount of up to 40% by weight.

Второй компонент клея - Метилендифенилдиизоцианат (МДИ), представляющий собой жидкость от желтого до коричневого цвета.The second component of the adhesive is Methylene Diphenyl Diisocyanate (MDI), which is a yellow to brown liquid.

После смешивания компоненты системы вступают между собой в химическую реакцию: изоцианатные группы отвердителя вступают в реакцию с функциональными группами полимеров в составе адгезива и водой с образованием сложного полимера, содержащего в том числе полимочевинные и полиуретановые фрагменты полимерной цепи.After mixing, the components of the system enter into a chemical reaction with each other: the isocyanate groups of the hardener react with the functional groups of the polymers in the adhesive and with water to form a complex polymer containing, among other things, polyurea and polyurethane fragments of the polymer chain.

Недостатком является недостаточная равномерность нанесения клея при склеивании и недостаточно качественное эмульгирование.The disadvantage is the insufficient uniformity of the application of glue during gluing and insufficient quality emulsification.

Техническим результатом изобретения является повышение качества эмульгирования водно-дисперсионной клеевой системы и обеспечение равномерности нанесения ее на склеиваемый материалThe technical result of the invention is to improve the quality of the emulsification of the water-dispersion adhesive system and ensure the uniformity of its application to the bonded material.

Задача изобретения заключается в создании качественной водно-дисперсионной клеевой системы, отвечающей требованиям отечественной нормативной документации в области ее применения, пригодной к применению на типовом оборудовании.The objective of the invention is to create a high-quality water-dispersion adhesive system that meets the requirements of domestic regulatory documentation in the field of its application, suitable for use on standard equipment.

Поставленная задача решается тем, что в известную клеевую систему, представленную двухкомпонентным клеем на основе полимер-изоцианатной эмульсии (ЭПИ), где в качестве компонентов системы выступают полимерная композиция (адгезив)- жидкость, и полиизоцианатный отвердитель типа МДИ - жидкость, вводится полифункциональная добавка, а также подобран оптимальный состав остальных компонентов адгезива, определяющий свойства клея и делающий его пригодным для использования на большинстве типового оборудования.The problem is solved by the fact that in the well-known adhesive system, represented by a two-component adhesive based on a polymer-isocyanate emulsion (EPI), where the polymer composition (adhesive) - liquid and the polyisocyanate hardener of the MDI type - liquid act as components of the system, a polyfunctional additive is introduced, and also selected the optimal composition of the remaining components of the adhesive, which determines the properties of the adhesive and makes it suitable for use on most typical equipment.

Основными веществами в составе адгезива являются вода, минеральный наполнитель, полимерная дисперсия. Система отличается введением полифункциональной добавки,основным компонентом которой является анионактивный ПАВ, при следующем соотношении компонентов вес.ч:The main substances in the composition of the adhesive are water, mineral filler, polymer dispersion. The system is distinguished by the introduction of a multifunctional additive, the main component of which is an anionic surfactant, in the following ratio of components, wt.h:

Полимер-изоцианатная эмульсия (ЭПИ) 100 вес. ч., из них:Polymer-isocyanate emulsion (EPI) 100 wt. hours, of which:

Водная дисперсия полимера - 30-60 вес. ч.Aqueous polymer dispersion - 30-60 wt. h.

Минеральный наполнитель - 0-40вес. чMineral filler - 0-40 wt. h

Полифункциональная добавка - 0,5-5 вес. ч.Polyfunctional additive - 0.5-5 wt. h.

Технологические добавки (прочие) < 1 вес. ч., иTechnological additives (other) < 1 wt. h., and

Отвердитель МДИ - 15 вес. ч.Hardener MDI - 15 wt. h.

В качестве водной дисперсии полимера могут быть использованы как поливинилацетатные дисперсии, так и дисперсии сополимеров винилацетата, причем последние показывают сравнимо более лучшие результаты, при испытаниях готовых клеевых систем по показателю прочности клеевого шва.As an aqueous dispersion of the polymer, both polyvinyl acetate dispersions and dispersions of vinyl acetate copolymers can be used, the latter showing comparatively better results when testing finished adhesive systems in terms of the strength of the adhesive line.

В качестве минеральной добавки предпочтительно использование мелкодисперсных карбонатных наполнителей. Применение таких добавок способствует снижению усадки клеевого шва, заполнению неровности строжки.As a mineral additive, it is preferable to use finely dispersed carbonate fillers. The use of such additives helps to reduce the shrinkage of the glue line, filling the uneven gouging.

Полифункциональная добавка, основным компонентом которой является анионактивный ПАВ оказывает влияние на многие функциональные особенности адгезива, кроме облегчения смешивания компонентов, она улучшает смачивание субстрата (работает как регулятор розлива), системную текучесть клея, облегчает процесс нанесения на загрязненные гидрофобными веществами (в том числе смолами) поверхности.A multifunctional additive, the main component of which is an anionic surfactant, affects many of the functional features of the adhesive, in addition to facilitating the mixing of the components, it improves the wetting of the substrate (works as a filling regulator), the systemic fluidity of the adhesive, and facilitates the process of application to contaminated hydrophobic substances (including resins) surfaces.

При смешивании компонентов ЭПИ-клея, отличающихся друг от друга плотностью и вязкостью, гомогенизация смеси может быть неудовлетворительной, и требуемая однородность и дисперсность эмульсии не достигается. Кроме того, содержащиеся в древесине смолистые и иные вещества, могут затруднять нанесение на поверхность клея, препятствуя равномерному смачиванию. Все эти факторы приводят к снижению прочности клеевого шва или непроклеиванию. Кроме того, с учетом того, что при отверждении клея идет химический процесс, при котором взаимодействуют все компоненты системы, добавка должна обеспечивать стабильность и помогать регулировать основные технологические параметры: время желатинизации смеси (условную рабочую жизнеспособность), вязкость смеси в течение времени нанесения и т.п.When mixing EPI-glue components that differ from each other in density and viscosity, the homogenization of the mixture may be unsatisfactory, and the required uniformity and dispersion of the emulsion is not achieved. In addition, resinous and other substances contained in wood can make it difficult to apply glue to the surface, preventing uniform wetting. All these factors lead to a decrease in the strength of the adhesive joint or non-gluing. In addition, taking into account the fact that during the curing of the adhesive there is a chemical process in which all components of the system interact, the additive should provide stability and help control the main technological parameters: the gelatinization time of the mixture (conditional working pot life), the viscosity of the mixture during application, etc. .P.

К прочим функциональным добавкам относятся добавки биоцида, пеногасителя, диспергатора.Other functional additives include biocide, defoamer, and dispersant additives.

Отвердитель - полиизоцинат типа МДИ, являющийся наиболее безопасным из всего ряда полиизоцинатов, так как он почти не летуч и частично полимеризован.The hardener is a polyisocyanate of the MDI type, which is the safest of the entire range of polyisocyanates, since it is almost non-volatile and partially polymerized.

Таким образом, новизна заключается в подборе видов полимерной дисперсии, минерального наполнителя, их количественного соотношения в составе адгезива, а также подбор технологических добавок, в том числе добавки, обеспечивающей оптимальную гомогенизацию компонентов смеси для получения качественной эмульсии, а также определяющей качество нанесения смеси на склеиваемые поверхности.Thus, the novelty lies in the selection of types of polymer dispersion, mineral filler, their quantitative ratio in the composition of the adhesive, as well as the selection of technological additives, including additives that provide optimal homogenization of the mixture components to obtain a high-quality emulsion, and also determine the quality of applying the mixture to the glued surfaces.

Выбор значений физико-механических показателей адгезива, а также его активность, определяющая его рабочие характеристики (вязкость смеси, «условная рабочая жизнеспособность», текучесть и т.п.), осуществлялся на основе анализа имеющейся на рынке в настоящее время продукции и учетом пожеланий потребителей. Установленные физико-механические показатели клея отвечают требованиям большинства производств.The choice of values for the physical and mechanical properties of the adhesive, as well as its activity, which determines its performance characteristics (viscosity of the mixture, "conditional working pot life", fluidity, etc.), was carried out on the basis of an analysis of currently available products on the market and taking into account the wishes of consumers . The established physical and mechanical properties of the adhesive meet the requirements of most industries.

Отверждение клея происходит за счет химической реакции между адгезивом и отвердителем, а также и с древесиной за счет содержащейся в ней влаги, что еще больше упрочняет клеевое соединение.The curing of the adhesive occurs due to a chemical reaction between the adhesive and the hardener, as well as with the wood due to the moisture contained in it, which further strengthens the adhesive bond.

Клей можно применять только в рамках его «рабочей жизнеспособности», т.к. в его объеме протекает химический процесс. В процессе реакции вязкость смеси возрастает и объем ее увеличивается за счет выделения углекислого газа и вспенивания. Процесс желатинизации смеси достаточно хорошо отражает кинетику процесса отвержения и ее динамика важна для понимания процессов, которые происходят в смеси изоцианата и эмульгирующего агента. Время желатинизации смеси для большинства систем составляет около 40 минут (т.е схватывание клея идет достаточно быстро). На время желатинизации влияют некоторые факторы: введение полифункциональной добавки в количестве 0,5-1% от массы адгезива не оказывает значительного влияния на вязкость самого адгезива, но заметно влияет на вязкость смеси.The adhesive may only be used within its "working viability", as a chemical process takes place in its volume. During the reaction, the viscosity of the mixture increases and its volume increases due to the release of carbon dioxide and foaming. The process of gelatinization of the mixture quite well reflects the kinetics of the curing process and its dynamics is important for understanding the processes that occur in the mixture of isocyanate and emulsifying agent. The gelatinization time of the mixture for most systems is about 40 minutes (i.e. the glue sets quite quickly). Several factors influence the gelatinization time: the introduction of a polyfunctional additive in an amount of 0.5-1% by weight of the adhesive does not significantly affect the viscosity of the adhesive itself, but significantly affects the viscosity of the mixture.

Вязкость смеси - важный технологический параметр, от которого зависит удобство нанесения смеси, а при машинном способе - сама возможность нанесения. При смешивании компонентов вязкость смеси увеличивается. Когда вязкость смеси достигает значения 25000 мПа*с смесь считается непригодной к дальнейшему использованию, так как процесс реакции уже прошел.The viscosity of the mixture is an important technological parameter, on which the convenience of applying the mixture depends, and in the case of a machine method, the very possibility of application. When mixing the components, the viscosity of the mixture increases. When the viscosity of the mixture reaches 25,000 mPa*s, the mixture is considered unsuitable for further use, since the reaction process has already passed.

«Условной рабочей жизнеспособностью» системы называют тот период времени, при котором вязкость смеси менее 25000 мПа*с. Для удобства работы данный показатель не должен быть менее 10 минут, но и не должен превышать 1-2 часов для экономии времени, в течение которого КДК (клееные деревянные конструкции) выдерживают под нагрузкой. За время прессования клей должен «схватиться» в достаточной степени. Следует учесть, что влажность древесины выше 15% замедляет процесс отверждения клея. Максимальное различие по влажности двух соседних склеиваемых ламелей при производстве клееного бруса должно быть не более 4%.The "conditional working pot life" of the system is the period of time in which the viscosity of the mixture is less than 25,000 mPa * s. For convenience of work, this indicator should not be less than 10 minutes, but it should not exceed 1-2 hours to save time during which KDK (glued wooden structures) are kept under load. During pressing, the adhesive should "grab" sufficiently. It should be noted that wood moisture above 15% slows down the curing process of the adhesive. The maximum difference in humidity between two adjacent glued lamellas in the production of glued laminated timber should be no more than 4%.

Использование водно-дисперсионной клеевой системы осуществляется следующим образом:The use of a water-dispersion adhesive system is carried out as follows:

Приготовление клея осуществляется путем смешивания его компонентов в указанной пропорции: на 100 массовых частей клея - 13-15 массовых частей полиизоцианатного отвердителя. Смешивание проводят непосредственно перед использованием клея, так как жизнеспособность смеси ограничена. Процесс смешивания может быть осуществлен как вручную, так и при помощи механических устройств, в том числе и в составе автоматизированных установок нанесения клея.The preparation of the adhesive is carried out by mixing its components in the specified proportion: for 100 mass parts of the adhesive - 13-15 mass parts of the polyisocyanate hardener. Mixing is carried out immediately before using the adhesive, since the viability of the mixture is limited. The mixing process can be carried out both manually and with the help of mechanical devices, including as part of automated glue application plants.

Нанесение клея осуществляется с помощью ручных клеенаносящих устройств или автоматических линий нанесения. Клей наносят на одну из склеиваемых поверхностей. При склеивании твердых пород древесины возможно двустороннее нанесение. Расход клеевой смеси составляет от 200 до 300 г/м2 в зависимости от типа клеенаносящего оборудования.Glue application is carried out using manual glue applicators or automatic application lines. Glue is applied to one of the surfaces to be glued. When gluing hardwoods, double-sided application is possible. The consumption of the adhesive mixture is from 200 to 300 g/m 2 depending on the type of application equipment.

Склеивание обязательно должно быть проведено в течение времени «жизнеспособности» клеевой смеси. Полный набор прочностных свойств клеевого шва достигается через 7-10 дней.Bonding must be carried out during the "pot life" of the adhesive mixture. A full set of strength properties of the adhesive joint is achieved in 7-10 days.

Проведенные исследования позволили выявить закономерности влияния как универсальной добавки, так и общего соотношения компонентов, что позволяет в будущем расширить ассортимент ЭПИ-клеев для обеспечения всех необходимых технологических параметров, используемых на разных типов производств.The conducted studies made it possible to reveal the regularities of the influence of both the universal additive and the general ratio of components, which in the future will expand the range of EPI-adhesives to provide all the necessary technological parameters used in different types of industries.

Примеры:Examples:

Для лучшего понимания изобретения примеры поясняются следующими иллюстрациями, где:For a better understanding of the invention, the examples are illustrated by the following illustrations, where:

Фиг. 1 - График динамики нарастания вязкости клеевой системы в зависимости от содержания добавки;Fig. 1 - Graph of the dynamics of the increase in the viscosity of the adhesive system, depending on the content of the additive;

Фиг. 2 - Поверхность древесины до нанесения клеевого слоя;Fig. 2 - The surface of the wood before applying the adhesive layer;

Фиг. 3 - Клеевой слой ЭПИ-системы базового рецепта;Fig. 3 - Adhesive layer of the EPI-system of the basic recipe;

Фиг. 4 - Поверхность древесины до нанесения клеевого слоя;Fig. 4 - The surface of the wood before applying the adhesive layer;

Фиг. 5 - Клеевой слой ЭПИ-системы Umacoll 552/024;Fig. 5 - Adhesive layer of EPI-system Umacoll 552/024;

Фиг. 6 - Фрагмент КДК (клееной деревянной конструкции) после проведения испытаний по определению показателя общего расслоения клеевого шва;Fig. 6 - Fragment of the KDK (glued wooden structure) after testing to determine the indicator of the total delamination of the glue line;

Фиг. 7 - Поверхность древесины после вскрытия клеевых швов;Fig. 7 - The surface of the wood after opening the glue joints;

Фиг. 8 - Изменение объема клеевой смеси во времениFig. 8 - Change in the volume of the adhesive mixture over time

Фиг. 9 - Проникновение клеевой смеси через дефекты древесины (сучок).Fig. 9 - Penetration of the adhesive mixture through wood defects (knot).

На прилагаемых иллюстрациях примеры нанесенного клеевого слоя базового рецепта (фиг. 2 и 3) и Umacoll 552/024 (фиг. 4 и 5). Совершенно очевидно, что клеевая система Umacoll 552/024, содержащая полифункциональную добавку, обеспечивает гораздо более равномерное нанесение. Кроме того, обеспечивает проникновение в сучки, предотвращая их выпадение, и заполняет клеевой шов полностью, в том числе неровности и мелкие дефекты поверхности, обеспечивает качественное склеивание смолистых участков.In the accompanying illustrations, examples of the applied adhesive layer of the base recipe (figs. 2 and 3) and Umacoll 552/024 (figs. 4 and 5). It is clear that the adhesive system Umacoll 552/024, containing a multifunctional additive, provides a much more uniform application. In addition, it provides penetration into knots, preventing them from falling out, and fills the glue line completely, including irregularities and minor surface defects, ensures high-quality gluing of resinous areas.

На фиг. 6 приведен фрагмент КДК после проведения испытаний по определению показателя общего расслоения клеевого шва. Древесина после испытания, которое заключается в пропитывании образца водой под избыточным давлением и последующем высушивании, заметно подвергается растрескиванию, в то время как прочность клеевого шва сравнима с прочностью самой древесины. Следует обратить внимание, что участки клеевого шва, прилегающие непосредственно к смолистым поверхностям, остались не разрушенными, что свидетельствует о высоком качестве склейки.In FIG. 6 shows a fragment of the FTC after testing to determine the overall delamination of the adhesive joint. The wood after the test, which consists in impregnating the sample with water under excess pressure and subsequent drying, noticeably undergoes cracking, while the strength of the glue line is comparable to the strength of the wood itself. It should be noted that the areas of the glue line adjacent directly to the resinous surfaces remained intact, which indicates a high quality of gluing.

На фиг. 7 показаны клеевые швы данного образца после вскрытия (раскола). Большая часть разрушений идет по материалу (древесине), несмотря на очень высокую ее смолистость.In FIG. 7 shows the adhesive seams of this sample after opening (split). Most of the destruction goes through the material (wood), despite its very high resin content.

Динамика нарастания вязкости клеевой системы с добавкой в количестве 0,7% (Umacoll 552/024) и без добавки (базовый рецепт) представлена на фиг. 1.The dynamics of the increase in the viscosity of the adhesive system with an additive in the amount of 0.7% (Umacoll 552/024) and without additive (basic recipe) is shown in Fig. one.

Заметно, что клеевая система, изготовленная с использованием полифункциональной добавки, отличается более коротким временем отверждения.It is noticeable that the adhesive system made using a multifunctional additive has a shorter curing time.

На фиг. 8 показано, как с течением времени нарастает объем клеевой смеси в результате протекающей с выделением углекислого газа реакции.In FIG. 8 shows how, over time, the volume of the adhesive mixture increases as a result of the reaction proceeding with the release of carbon dioxide.

На фиг. 9 показано, что клей, нанесенный на поверхность древесины в области сучка, проникает в поры, проходя под давлением даже насквозь Свойства клеевого шва: в первую очередь оценивают прочность клеевого соединения после воздействия различных факторов: влаги (горячей и холодной воды), воздействия повышенных и пониженных температур. Результаты испытаний, проведенных как в условиях нашей лаборатории, так и на производственных площадках и в лабораториях сторонних организаций представлены в таблице 1.In FIG. 9 shows that the glue applied to the surface of the wood in the knot area penetrates into the pores, passing under pressure even through. Properties of the glue line: first of all, the strength of the glue joint is evaluated after exposure to various factors: lower temperatures. The results of tests carried out both in our laboratory conditions and at production sites and in third-party laboratories are presented in table 1.

Figure 00000001
Figure 00000001

На данный продукт получен сертификат соответствия ГОСТ РThis product received a certificate of conformity GOST R

Таким образом, заявлен двухупаковочный состав для склеивания массивной древесины при производстве клееного бруса и прочих деревянных изделий. С целью получения продукта более высокого качества, удовлетворяющего требованиям европейских норм и отечественных ГОСТов, подобрана специальная добавка, обеспечивающая наилучшее совмещение компонентов клея (качественное эмульгирование) и равномерное нанесение клеевой смеси на склеиваемый материал, даже в случае просмоленной древесины, и как следствие, получение высокопрочного и однородного клеевого шва.Thus, a two-pack composition for gluing solid wood in the production of glued laminated timber and other wood products is claimed. In order to obtain a product of a higher quality that meets the requirements of European standards and domestic GOSTs, a special additive was selected to ensure the best combination of adhesive components (high-quality emulsification) and uniform application of the adhesive mixture to the material being glued, even in the case of tarred wood, and as a result, obtaining high-strength and uniform glue line.

Реализация изобретения решает все поставленные авторами задачи.The implementation of the invention solves all the tasks set by the authors.

Claims (6)

1. Водно-дисперсионная клеевая система на основе полимер-изоцианатной эмульсии, включающая полимерную композицию в качестве адгезива и полиизоцианатный отвердитель типа МДИ, отличающаяся тем, что в адгезив, основными компонентами которого являются водная дисперсия полимера, минеральный наполнитель, дополнительно введена полифункциональная добавка, основным компонентом которой является анионактивный ПАВ, при следующем соотношении компонентов, вес.ч.:1. A water-dispersion adhesive system based on a polymer-isocyanate emulsion, including a polymer composition as an adhesive and a polyisocyanate hardener of the MDI type, characterized in that the adhesive, the main components of which are an aqueous polymer dispersion, a mineral filler, is additionally introduced a polyfunctional additive, the main a component of which is an anionic surfactant, with the following ratio of components, parts by weight: Полимер-изоцианатная эмульсияPolymer-isocyanate emulsion 100one hundred
в их числе:among them: Водная дисперсия полимераAqueous polymer dispersion 30-6030-60 Минеральный наполнительmineral filler 0-400-40 Полифункциональная добавка, основным компонентомMultifunctional additive, the main component которой является анионактивный ПАВ,which is an anionic surfactant, 0,5-50.5-5 Технологические добавки (прочие)Technological additives (other) <1<1 Отвердитель МДИHardener MDI 1515
2. Водно-дисперсионная клеевая система по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве водной дисперсии полимера используют как поливинилацетатные дисперсии, так и дисперсии сополимеров винилацетата.2. Water-dispersion adhesive system according to claim 1, characterized in that both polyvinyl acetate dispersions and dispersions of vinyl acetate copolymers are used as an aqueous polymer dispersion. 3. Водно-дисперсионная клеевая система по п. 1, отличающаяся тем, что к прочим технологическим добавкам относятся добавки биоцида, пеногасителя, диспергатора.3. Water-dispersion adhesive system according to claim 1, characterized in that other technological additives include biocide, defoamer, and dispersant additives.
RU2020132752A 2020-11-25 2020-11-25 Water-dispersion adhesive system RU2764438C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020132752A RU2764438C1 (en) 2020-11-25 2020-11-25 Water-dispersion adhesive system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020132752A RU2764438C1 (en) 2020-11-25 2020-11-25 Water-dispersion adhesive system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2764438C1 true RU2764438C1 (en) 2022-01-17

Family

ID=80040513

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020132752A RU2764438C1 (en) 2020-11-25 2020-11-25 Water-dispersion adhesive system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2764438C1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2413614C2 (en) * 2005-11-08 2011-03-10 Хексион Спешелти Кемикалс, Инк. Method of producing wood laminar materials in using fast-curing glues at ambient temperature
RU2618224C2 (en) * 2012-01-26 2017-05-03 Хантсмэн Интернэшнл Ллс Compound of glue for wood

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2413614C2 (en) * 2005-11-08 2011-03-10 Хексион Спешелти Кемикалс, Инк. Method of producing wood laminar materials in using fast-curing glues at ambient temperature
RU2618224C2 (en) * 2012-01-26 2017-05-03 Хантсмэн Интернэшнл Ллс Compound of glue for wood

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Журнал. ЛесПромИнформ N8 (98), 2013 г. Клеевые ЭПИ-системы в производстве клееного бруса - http:// lesprominfor.rmu/jarticles.html?id=3408 . *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2362052C3 (en) Method of manufacturing veneer sheets
US8444805B2 (en) Low formaldehyde emission adhesive system
Grøstad et al. Emulsion polymer isocyanates as wood adhesive: a review
Uysal Bonding strength and dimentional stability of laminated veneer lumbers manufactured by using different adhesives after the steam test
US6113729A (en) Wax sizing and resin bonding of a lignocellulosic composite
EP1945729B1 (en) Low emission adhesive system
Gadhave et al. Factor affecting gel time/process-ability of urea formaldehyde resin based wood adhesives
CN109642138A (en) The hardening of bonding system
Pizzi et al. Fast-setting adhesives for finger-jointing and glulam
Alamsyah et al. Bondability of tropical fast-growing tree species I: Indonesian wood species
Bockel et al. Modifying elastic modulus of two-component polyurethane adhesive for structural hardwood bonding
RU2764438C1 (en) Water-dispersion adhesive system
Amen-Chen et al. Wet adhesion durability improvement of polyurethane wood adhesives with primer
Tran et al. Low temperature and moisture dependent curing behavior of selected wood adhesives
Grøstad et al. EPI for glued laminated timber
KR101938832B1 (en) Adhesive composition from natural materials for water proof plywood and its preparation method
US7319115B2 (en) Adhesives
DE102015210569A1 (en) Increasing the reactivity of isocyanate adhesives by amine / ammonium compounds
Gollob et al. Wood adhesion
CZ139498A3 (en) Two-component adhesive system for producing stuck wooden beams
RU2781378C1 (en) Adhesive composition for gluing wood (with potash)
WO2015032458A1 (en) Wood product or natural fiber composite material product and use of a formaldehyde-free aminoplast resin for the production thereof
CA2056700C (en) Adhesive composition comprising isocyanate, phenol-formaldehide and tannin, useful for manufacturing plywoods for exterior application
CN108929652A (en) Based Wood Adhesives and preparation method thereof
WO2023218343A1 (en) Glue for boards