SE463923B - Latexbindemedel med isocyanatreaktiv funktionalitet, foerfarande foer dess framstaellning samt med bindemedlet sammanfogad traekomposit - Google Patents

Description

10 15 20 25 30 35 Û 2 bindeáåäelskömpositioner har fört den praktiska användningen av vattenbaserade latexbindemedel vid framställning av byggnadsla- minat framåt, behövs fortfarande förbättringar med avseende på vid rumstemperatur härdbara bindemedelskompositioner med för- bättrad vattenbeständighet.

GENERELL BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Föreliggande uppfinning avser en latexbindemedelskomposi- tion med förbättrad vattenbeständíghet. Denna latexbindemedelsfi komposition är en blandning av en vattenbaserad latexfas och en multiisocyanatfas. Närmare bestämt avser uppfinningen en latex- bindemedelskomposition av en latexpolymer med isocyanatreaktiv funktionalitet i blandning med en stabilt dispergerad multiiso- cyanatbryggbildare och ett förtjockningsmedel. Det utmärkande för kompositionen är härvid att latexpolymeren innehåller hyd- roxylgrupper som sin enda isocyanatreaktiva funktionalitet och att den dessutom är den enda komponenten i latexen med aktiv vätefunktionalitet.

Multiisocyanatfasen är dispergerad i den vattenbaserade latexfasen till bildning av en lagringsstabil komposition. En föredragen utföringsform av multiisocyanatfasen är en lösning därav i ett lösningsmedel. En annan fördelaktig utföringsform av multiisocyanatfasen är att omsätta vissa av isocyanatgrup- perna med en monohydroxialkohol. Vid båda dessa utföringsfor- mer är multiisocyanatbryggbildaren tillräckligt skyddad från vatten för att kompositionen skall vara lagringsstabil under långa tidsperioder. De förbättrade vattenbeständighetsegenska- per som latexbindemedelskompositionen uppvisar beror delvis på den funktionalitetsbegränsning som gäller för den vattenbase- rade latexfasen. Ingen annan källa för funktionalitet med för- måga att reagera med bryggbildaren finns närvarande i den vat- tenbaserade latexfasen inkluderande till exempel ytaktiva äm- nen, skyddskolloider, förtjockningsmedel, fyllmedel och andra komponenter som normalt är förenade med latexfasen i en binde- medelskomposition. Vidare gäller också att latexen lämpligen syntetiseras enbart från akrylmonomerer för tillämpningar, där höga krav ställs.

En annan aspekt av föreliggande uppfinning är ett för- farande för framställning av en förbättrad battenbaserad la- 10 15 20 25 30 35 3 463 923 texbindemedelskomposition enligt föreliggande uppfinning, vil- ken innehåller oorganiska fyllmedelskomponenter. Förfarandet utmärkes av att man bildar en mald eller finfördelad produkt av nämnda fyllmedelskomponenter för vilken partikelstorleken ligger mellan ca 300 och 30 000 Å och blandar denna produkt med latexpolymeren, bryggbildaren och förtjockningsmedlet, var- vid latexpolymeren innehåller hydroxylgrupper som sin enda iso- cyanatreaktiva funktionalitet och dessutom är den enda kompo- nenten i latexen med aktiv vätefunktionalitet. Multiisocyanat- fasen är dispergerbar i den vattenbaserade latexfasen till bild- ning av en lagringsstabil kompositicz. Förtjockningsmedlet inne- håller ej någon funktionalitet som kan reagera med en isocyanat- grupp. Enligt uppfinningen bildar man sålunda en mald eller fin- fördelad produkt av fyllmedlet med speciell partikelstorlek för införlivande i bindemedelskompositionen. Lämpligen justeras även partikelstorleken för latexen och partikelstorleken för det malda eller rivna pigmentet till ungefär samma storlek.

Uppfinningen avser slutligen också en kompositprodukt av minst två träytor, vilka har bindemedelssammanfogats medelst den härdade återstoden av en latexbindemedelskomposition av en latexpolymer med isocyanatreaktiv funktionalitet i blandning med en stabilt díspergerad multiisocyanatbryggbildare och ett för- tjockningsmedel. Det kännetecknande är härvid att latexpolyme- ren är en akryllatexpolymer, som innehåller hydroxylgrupper som sin enda isocyanatreaktiva funktionalitet och att den dess- utom är den enda komponenten i latexen med aktiv vätefunktiona- litet.

Fördelarna med föreliggande uppfinning inkluderar en la- texbindemedelskompositíon, vilken är ideal för tillverkning av konstruktionslaminat, t.ex. plywood. En annan fördel är en konstruktions- eller byggnadsbindemedelskomposition, vilken är extremt beständig mot vatten. En annan fördel är en latex- bindemedelskomposition, vilken uppvisar ovanligt läng brukstid och är beständig mot skumbildning. Ännu en annan fördel är för- mâgan att lätt justera viskositeten hos bindemedelskompositio- nen utan att försämra kompositionens egenskaper eller prestanda.

Dessa och andra fördelar kommer att framgå tydligt för fackman- nen på området genom föreliggande beskrivning. 10 15 20 Z5 35 _ _ _ 4 465 925 DETALJERAD BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Föreliggande uppfinning är baserad på ett flertal över- raskande upptäckter, vilka inte gjordes under den forskning som syftade till att förbättra vattenbaserade latexbindemedel, t.ex. av den typ som innehåller den i organiskt lösningsmedel disper- gerade isocyanatbryggbildaren, såsom beskrivs i US PS 3 931 088.

Det är för föreliggande syften viktigt att komma ihåg, att den- na patentskrift omtalar användning av vilken som helst grupp med aktivt väte inkluderande till exempel karboxyl, hydroxyl, amino, amid eller liknande. Dessutom kan en sådan reaktiv grupp ingå i själva SBR-latexen, i ett ytaktivt ämne eller en stabi- lisator som användes vid latexpolymerisationsprocessen eller i komponenter som sättes till bindemedelskompositionen, t.ex.

PVA-förtjockningsmedel eller liknande. De fundamentala upptäck- ter, på vilka föreliggande uppfinning är baserade, inkluderar eliminering av aktiv vätefunktionalitet från samtliga kompo- nenter i bindemedelskompositionen med undantag av själva den vattenbaserade latexen. En annan upptäckt är att den aktiva vätefunktionaliteten inte bör vara karboxyl eller liknande utan att den enbart bör begränsas till hydroxyl. Elimineringen av karboxylgrupper resulterade överraskande i förbättrad skum- dämpning, och hydroxylgrupplaceringen på latexbegränsningen resulterade i förbättrad vattenbeständighet. Denna kombination av begränsningar tillämpade på bindemedelskompositionen har man tidigare icke insett inom tekniken på omrâdet.

Vad beträffar den vattenbaserade latexen gäller att en sådan vattenbaserad latex uppbär hydroxylfunktionalitet som sin enda isocyanatreaktiva funktionalitet i enlighet med sär- dragen för föreliggande uppfinning. Lämpligen är de komponen- ter som användes för att syntetisera latexen begränsade till akrylmonomerer för tillämpningar med höga krav, även om icke- -akrylmonomerer (t.ex. andra vinylmonomerer, polyestrar etc.) i vissa fall kan vara användbara. Lämpliga akrylmonomerer in- kluderar till exempel alkylestrar av akryl- och metakrylsyra, till exempel lägre alkylestrar av akryl- eller metakrylsyra, såsom metylakrylat eller metylmetakrylat, propylakrylat eller propylmetakrylaterna, butylakrylaterna eller butylmetakrylater- na, Z-metylhexylakrylat, n-oktylakrylat, 2-etylhexylakrylat, oktylmetakrylat och liknande alkylakrylater eller -metakryla- 10 15 20 25 30 35 5 463 9235 ter. Hydroxylinnehållande akrylmonomerer inkluderar hydroxyl- derivat av de ovan uppräknade monomererna, eller också kan pentaerytritoltriakrylat, trimetylolpropantriakrylat eller liknande användas då det gäller att tillhandahålla hydroxyl- grupper i latexen på konventionellt sätt. Syntes av sådana latexar är så vanlig att mycket mera inte behöver sägas här som vägledning för fackmannen på området. Dock är det viktigt att latexen innehåller enbart hydroxylfunktionalitet, såsom har diskuterats ovan.

Latexfasen bör ifråga om partikelstorlek ligga mellan cirka 3000 och 9000 Å, varvid typiska latexpartiklar ligger omkring 5000 Å. Sådana större latexpartikelstorlekar kan åstad- kommas under användning av de ovan omtalade föredragna akrylmo- nomererna. Sådana partikelstorlekar är större än de partikel- storlekar som typiskt uppnås med SBR-latexar enligt den kända tekniken. Dessutom bör latexfasen ha en glasövergångstempera- tur (i fortsättningen benämnd Tg) som varierar från cirka -30 till 20°C, såsom kommer att framgå av exemplen. Dessutom bör hydroxylinnehållet i latexen ligga mellan cirka 1 och 6 vikt- procent ifråga om hydroxylmonomerinnehåll.

Multiisocyanatbryggbildaren är ett konventionellt multi- isocyanat som användes vid uretanreaktioner. Multiisocyanater har företrädesvis cirka 2-4 isocyanatgrupper för användning i beläggningskompositionen enligt föreliggande uppfinningen.

Lämpliga multiisocyanater för användning enligt föreliggande uppfinning innefattar till exempel hexametylendíisocyanat, 4,4'-toluendiisocyanat (TDI), difenylmetandiisocyanat (MDI), polymetylpolyfenylisocyanat (polymert MDI eller PAPI), m- och p-fenylendiisocyanater, bitolylendiisocyanat, trífenylmetan- tríisocyanat, tris-(4-isocyanatofenyl)tiofosfat, cyklohexan- diisocyanat (CHDI), bis-(isocyanatometyl)cyklohexan (HÖXDI), dicyklohexylmetandiisocyanat (H12MDI), dimersyradiisocyanat (DDI), trimetylhexametylendíisocyanat, lysindíisocyanat och dess metylester, isoforondiisocyanat, metylcyklohexandíiso- cyanat, 1,5-naftalendiisocyanat, trifenylmetantriisocyanat, xylylen- och xylendiisocyanat samt metylderivat därav, poly- metylenpolyfenylisocyanater, klorfenylen-2,4-diisocyanat och liknande samt blandningar därav. Aromatiska och alifatiska polyisocyanatdimerer, -trimerer, -olígomerer, -polymerer 10 15 20 25 30 35 463 923 6 (innefattande biuret- och isocyanuratderivat) samt isocyanat- funktionella prepolymerer är ofta tillgängliga som i förväg bildade förpackningar, och sådana förpackningar är också lämpliga för användning enligt föreliggande uppfinning.

Multiisocyanatet kan dispergeras i ett lösningsmedel, som löser isocyanatföreningen eller polymeren, är en vätska vid rumstemperatur och uppfyller löslighetskraven, såsom be- skrivs i US PS 3 931 088. Typiska exempel på sådana lösnings- medel är till exempel alifatiska och aromatiska kolväten el- ler blandningar därav, varvid som typexempel kan nämnas toluen, xylen, bensen, bensin, fotogen, tetralin, dekalin, terpentinolja, träolja, flytande paraffin och liknande; halo- generade kolväten, varvid som typexempel kan nämnas metylen- klorid, klorbensen, klortoluen och liknande; ketoner, såsom till exempel metylisobutylketon, metyl-n-amylketon, metyl-n- -hexylketon, etyl-n-butylketon, di-n-propylketon och aceto- fenon; etrar, såsom till exempel isopropyleter, metylfenyl- eter, etylbensyleter, furan och liknande; lägre alifatiska est- rar, såsom till exempel ättiksyraisopropylester, ättiksyrabutyl- ester, propionsyrabutylester och liknande; ftalsyraestrar, så- som till exempel ftalsyrabutylester, ftalsyradioktylester, ftal- syrabutylbensylester och liknande; och blandningar därav. Andra lösningsmedel innefattar oljesyraestrar, adipinsyraestrar, aze- lainsyraestrar, sebacinsyraestrar, stearinsyraestrar, bensoe- syraestrar, abietinsyraestrar, oxalsyraestrar och fosforsyra- estrar. En annan klass av lösningsmedel inkluderar högre alifa- tiska syraestrar, såsom glyceridoljor. Den lösningsmedelsskydda- de isocyanatbryggbildaren bildas i enlighet med den procedur som omtalas i nämnda patentskrift.

Ett alternativ är en vattenbaserad emulsion eller disper- sion av multiisocyanatet, som har undergått åtminstone partiell reaktion mellan vissa av sina isocyanatgrupper och en mono- hydroxialkohol. Monohydroxialkoholen är företrädesvis en alka- nol innehållande minst en och företrädesvis mellan cirka 6 och 30 kolatomer. Representativa exempel på monohydroxialkoholer är n-hexylalkohol, n-heptylalkohol, n-oktylalkohol, n-nonylalkohol, n-dekylalkohol, laurylalkohol, myristylalkohol, cetylalkohol, stearylalkohol, arakidylalkohol, behenylalkohol, isohexylalko- hol, 2-etylhexanol, 2-etylísohexanol, isooktylalkohol, isono- 10 15 20 25 30 35 7 465 923 nylalkohol, isodekylalkohol, isotridekylalkohol, isocetylalko- hol, isostearylalkohol, oleylalkohol, linolylalkohol och lik- nande.

Det torde dock observeras, att i vissa fall och vid vissa koncentrationer vissa alkoholmodifierade isocyanater fortfaran- de kan vara svåra att få att bilda en stabil vattenbaserad emul- síon eller dispersion därav. I sådana fall föreslår US PS 4 396 738 användning av ett ytaktivt ämne inkluderande ett anjoniskt, ett katjoniskt eller ett non-joniskt ytaktivt ämne. Det torde observeras, att aktiv vätefunktionalitet på sådana ytaktiva äm- nen påverkar bindemedlets uppträdande eller egenskaper, såsom har diskuterats ovan. Förutsatt att sådana ytaktiva ämnen är monofunktíonella och att de är närvarande i mycket små mängder, som enbart är nödvändiga för att stabilt dispergera eller emul- gera isocyanatet i vatten, och att de inte användes som del av den vattenbaserade latexfasen, kan sådana mindre andelar av funktionella ytaktiva ämnen vara användbara enligt föreliggande uppfinning på bekostnad av vissa egenskaper. En minimering av användningen av sådana funktionella ytaktiva ämnen bör natur- ligtvis göras.

Den hydroxylfunktionella latexen och bryggbildaren är de enda reaktiva komponenterna i den förbättrade vattenbaserade latexbindemedelskompositionen enligt föreliggande uppfinning.

Man måste dock komma ihåg, att ytterligare icke funktionella komponenter är användbara i latexen. Förtjockníngsmedel är mycket användbara då det gäller att bereda bindemedlet för att åstadkomma fördelaktig viskositetsjustering för speciella tillämpningsområden. Sådana förtjockningsmedel eller tixotropi- medel får dock ej innehålla grupper som reagerar med isocyanat- bryggbildaren. Representativa exempel på icke funktionella för- tjockningsmedel är poly(alkylvinyletrar), poly(N-viny1pyrroli- don) och dess alkylerade derivat, poly(metylvinyleter/malein- syraanhydrid) och dess non-joníska estrar, akrylsyra/akryl- amidsampolymerer och liknande samt blandningar därav.

Ytterligare komponenter som är användbara i bindemedels- kompositionen är fyllmedel, vilka kan vara organiska eller oor- ganiska. Organiska fyllmedel inkluderar till exempel träpulver, pulver av valnötsskal eller liknande. Oorganiska fyllmedel inne- fattar till exempel leror såsom kaolinitleror, kiseldioxid, 10 15 20 25 35 465 925 8 talk, titandioxid, zinkoxid och liknande. Företrädesvis beredes de inerta fyllmedelskomponenterna eller fyllmedlen till en mald eller riven produkt av fyllmedel, och denna produkt införlivas i bindemedelskompositionen. Nämnda produkt bildas på konventio- nellt sätt, såsom rivna pigment för färger bildas genom använd- ning av olika finfördelningskvarnar. Generellt gäller att par- tikelstorleken för det malda fyllmedlet ligger inom området från cirka 300 Å till 30.000 Å. Partikelstorleken för det malda fyllmedlet ligger lämpligen inom området för partikelstorleken för latexen, och företrädesvis är partikelstorleken ungefär densamma som storleken för latexpartiklarna, för att det skall bildas en monodispers bindemedelskomposition. Den använda ande- len fyllmedel eller malt fyllmedel kan uppgå till cirka 100 viktprocent baserat på latexfasen. Generellt sett varierar fyllmedlen från cirka 20 viktprocent till cirka 60 viktprocent räknat som fastämneshalt av latexfasen.

Den förbättrade vattenbaserade latexbindemedelskomposi- tionen enligt föreliggande uppfinning uppvisar en brukstid som kan uppgå till 8 timmar (eller ett skift), vilket är synnerli- gen bekvämt vid användning av kompositionen i en fabrik. Latex- kompositionen är också relativt fri från skum, vilket även för- bättrar den mekaniska hanteringen av kompositíonen. Bindemedels- kompositionen framställes genom blandning, ofta under starka skjuvningsbetingelser, av den vattenbaserade latexfasen, isocya- natfasen och fyllmedelskomponenterna, vilka företrädesvis till- handahålles i form av en mald produkt av fyllmedel. Pörtjock- ningsmedlet och fyllmedlet justeras så att man erhåller en vis- kositet, vilken varierar från cirka JO00 till 5000 cP vid omgi- vande rumstemperatur inomhus. Bindemedelskompositionen kan app- liceras med hjälp av konventionell rullbeläggning, såväl direkt som indirekt, sprayapplicering, doppningsapplicering eller vil- ken som helst appliceringsteknik som är nödvändig, önskvärd el- ler lämplig. Skikt av trä kan lamineras på konventionellt sätt under tryck som typiskt användes vid framställning av trälami- nat eller plywood. De pressade laminaten kan hållas vid omgi- vande inomhustemperatur för härdning av bindemedlet, eller ock- så kan de upphettas, om en lämplig upphettningskälla finns till- gänglig eller för speciella effekter. Dessutom kan bindemedlet härdas genom att utsättas för radiofrekvens eller elektromagne- 10 15 20 25 35 9 465 923 tiska vågor och medelst míkrovågbestrålning. Oberoende av härd- ningssättet erhålles konstruktionslaminat med förbättrad håll- fasthet och vattenbeständighet genom att man använder bindeme- delskompositionen enligt föreliggande uppfinning. Den förbätt- rade vattenbeständigheten framgår speciellt av en utvärdering medelst ett koknings/torr-test på bíndemedlet, såsom beskrivs i detalj i nedanstående exempel. För konstruktionslaminering är bindemedlets vattenbeständighet ett speciellt värdefullt särdrag. Bindemedlets hanterbarhet eller egenskaper är spe- ciellt accentuerade när bindemedlet användes för kallhärdning av fingerskarvar. Anmärkningsvärda förbättringar av funktionen erhålles vid fingerskarvtillämpningar, såsom kommer att framgå~ av exemplen. Dessutom kan RF-härdning av fingerskarvar lätt utföras vid drift i kommersiell skala.

Följande exempel visar hur föreliggande uppfinning har utövats, men dessa exempel får ej anses begränsande. I före- liggande ansökan är samtliga delar och procenthalter viktdelar respektive viktprocent, såvida inget annat uttryckligen anges.

Vidare gäller att innehållet í alla häri omtalade skrifter här- med upptages i ansökningstexten.

EXEMPEL EXEMPEL 1 En bindemedelskomposition framställdes av en vattenbase- rad latexfas och en organisk bryggbildarfas. Den vattenbasera- de fasen bestod av hydroxylakryllatexen, en mald produkt av fyllmedel samt stabiliserande tillsatsmedel.

TABELL 1 Vattenbaserad fas Viktdelar (vd) èïflfš (1) Hydroxylakryllatex 12,65 Mald produkt av fyllmedel (Z) Nalco 955-068, förtjockningsmedel 0,55 (3) CaC03 23,92 (4) Natriumdioktylsulfosuccinat 0,24 _ Avmineraliserat vatten 12,65 10 15 20 25 35 465 925 1” Tíllsatsmedel Viktdelar vd (5) Dowícíl 75, fungicid 0,87 (6) Nopco 8034, antiskumningsmedel 0,30 (7) Tamol 731, dispergeringsmedel 1,91 ß Toluen 1,41 Bryggbildarfas i (8) Mondur MR, diisocyanat 75,0 Dibutylftalat 12,5 Toluen 12,5 (1) Butylakrylat, metylmetakrylat, 2-hydroxietylakrylat (vikt- förhållande 48,5:49,5:2,0) tillhandahållet vid 50 % icke flyktigt fast material. (2) Nalco 9SS~068 flytande polymer förtjockare, specifik vikt 1,072, densitet 1,02 1 0,01 kg/l, flampunkt 54°C, 33,4 f 1 viktprocent fastämneshalt, viskositet 740 3 30 cP (Brook- field, spindel nr 3, 60 rpm, 2200), Nalco Chemical Company, Oak Brook, Illinois. _ (3) Gamma-Sperse 80, handelsnamn för CaCO3, Georgia Marble Company, Atlanta, Georgia. (4) Aerosol OT, handelsnamn för natriumdioktylsulfosuccinat, 75 % fastämneshalt i vatten/alkohol, 1,09 g/cm, 200 cP, pH 5-7, syratal max. 2,5, IV 0,25 max., American Cyanamid Company, Wayne, New Jersey. (5) Dowicil 75, anti-mikrobiellt medel som är 1-(3-klorallyl)- -3,5,7-triaza-1-azoniadamantankloríd (67,5 viktprocent ak- tiv, återstoden är 32,5 % inert material och 23 % natrium- bikarbonat), tillhandahâlles här i ytterligare avminerali- serat vatten (0,14 vd Dowicil 75 i 0,73 vd vatten), Dow Chemical Company U.S.A., Midland, Michigan. (6) Nopco 8034, anti-skumningsmedel, omtalas enbart som en opak vätska med så ka11aa off-white färg, fiytpunkt -1s°c, 0,86 kg/1 anti-skumningsmedel (Diamond Shamrock Corpora- tion, Morristown, New Jersey). (7) Tamol 731, handelsnamn för natriumsalt av ett karboxylat- polyelektrolytpigmentdispergeringsmedel, pH 10,0, 25 vikt- procent fastämneshalt, densitet (ZSOC) 9,2##gal, Rohm and Haas, Philadelphia, Pennsylvania. 10 15 20 25 30 35 11 463 925 (8) Mondur MR, isocyanat, är ett polymert difenylmetandiisocya- nat, ekvivalentvikt 133, Mobay Chemical Corporation, Pitts- burgh, Pennsylvania.

Bindemedlet framställdes genom beredning av den malda produkten av fyllmedel under användning av en Cowles-kvarn innehållande samtliga fyllmedelskomponenter utom CaCO3, som tillsattes under betingelser med mycket stark skjuvningsbland- ning under en 5 minuter lång tidsperiod. Den malda produkten av fyllmedel infördes i latexfasen i nämnda Cowles-kvarn un- der betingelser med svag omröring åtföljt av tillsatsen av tillsatsmedlen i den ovan angivna ordningsföljden.

Bryggbildarfasen framställdes på det sätt som omtalas i US PS 3 931 088. Omedelbart före användningen av bindemedlet dispergerades bryggbildarfasen i den vattenbaserade fasen (21,55 viktdelar bryggbildarfas per 100,0 delar latexfas) under moderat omblandning under en tidsperiod på 1 minut.

Bindemedelskompositionen utvärderades på Douglas-furu- substrat med en spridningsmängd av 0,31 kg/m2 träyta. Prover- na pressades vid 1034 kPa (rumstemperatur) över natten. Hälf- ten av proverna åldrades under rumsbetingelser i 3 dagar, ned- sänktes i kokande vatten i 4 timmar, torkades i 19 timmar vid 60°C, kokades ytterligare 4 timmar, fick passera under kallt vattenledningsvatten (150-20°C) och testades därefter (benämnes i fortsättningen "koknings/torknings"-test). De övriga proverna åldrades i 4 dagar under inomhusbetingelser och testades däref- ter den fjärde dagen (benämnes i fortsättningen "normalt" test).

Träpanelerna skars i 19 mm breda prover för falsfogtest- .ning i enlighet med ASTM D-1037. Ifrågavarande test utfördes under användning av en Instron Tensile Tester. Draghållfasthets- medelvärdet för "normalt" tillstånd för fem prover var 6,79 MPa, varvid 100 träbrott erhölls. Draghållfastheten för tillståndet "kokning/torkning" för fem testade prover var i medeltal 4,85 MPa med i genomsnitt 89,2 % träbrott.

EXEMPEL 2 Ytterligare karakterisering av latexdelen av bindemedels- beredningen fokuserades på latexens Tg. Ett flertal akryllatexar syntetiserades och framställdes i form av bindemedelskompositio- ner bestående av icke-funktionellt förtjockningsmedel (Gantrez M-154, handelsnamn för poly(metylvinyleter), 50 % vattenbaserad l0 15 20 25 12 463 925 i lösning, GAF Corporation, New York, New York); det skyddade iso- cyanatet från exempel 1; varvid återstoden utgjordes av latexar- na med olika Tg, såsom anges nedan: -TABELL 2 Latex * Latexmonomerhalt (vdhm) Tg nr BA MMA HBA (°c) 30 54,1 44,9 1,0 -2,5 44 51,64 47,36 1,0 1,0 28 49,11 49,89 1,0 4,7 51 46,91 52,09 1,0 8,0 45 44,31 54,69 1,0 12,0 52 41,78 57,22 1,0 16,0 * vdhm avser viktdelar per 100 viktdelar monomer BA är butylakrylat MA är metylmetakrylat HBA är 2-hydroxíetylakrylat Bindemedlen applicerades på sockerlönnskíkt, vilka pres- sades vid cirka 1,21 MPa över natten (rumstemperatur) och där- efter testades sàsom beskrivits i exempel 1 med följande resul- tat: TABELL 3 M-154 Sprid- Binde- Latex fyll- Iso- nings- Kokning/ medel o--- medel cyanat mängdz Normal torkning nr Tg( C) vd (vd) (vd) (g/cm ) (MPa) (MPa) 41E -2,5 100,0 2,0 8,92 0,0271 6,89 7,65 49D 1,0 100,0 2,0 8,86 0,0273 5,54 5,52 41D 4,7 100,0 2,0 8,86 0,0273 8,45 8,81 58B 8,0 100,0 2,0 8,99 0,0274 9,61 9,54 58D 12,0 100,0 2,0 9,02 ' 0,0Z73 10,80 11,03 58C 16,0 100,0 2,0 9,03 0,0273 10,45 9,10 De ovan redovisade resultaten visar, att den föredragna 0 latexen med 1 a hydroxylmonomerhalt erhöll optimala funktions- egenskaper vid ett Tg av cirka 12°C. Naturligtvis skulle andra latexmonomerer ge ett optimalt Tg som inte nödvändigtvis samman- faller med det för den ovan utvärderade latexen. Fortfarande gäller dock den utmärkta bevarade bíndningsförmågan under be- tingelserna "kokning/torkning". 10 15 20 25 30 35 EXEMPEL 3 13 463 92323 Horisontella fingerskarvar av gultall (25 mm ifråga om djup, Wisconsin Blade) doppades i en bindemedelskomposition liknande den i exempel 1 under användning av hydroxyllatex nr 45 från exempel 2, och detaljerna sammanfördes för utpressning av överskott av bindemedel. Därefter utsattes fingerskarvarna för radiofrekvensvågor (5000 volt vid 0,7 ampere, 3,5 kW, 27,12 megahertz frekvens) i 18 sekunder för härdning av bindemedlet.

Ett annat prov med fíngerskarvar härdades vid omgivande inom- hustemperatur. Båda proverna utsättes för en utvärdering av brottmodulen i enlighet med AITC 201-73.

TABELL 4 Försök nr Härdningssätt Brottmodul (MPa) 91-93 Rumstemperatur 69,1 76-78 RF 63,5 Flexibiliteten och anpassningsförmågan vid härdning av bindemedelskomposítíonen enligt föreliggande uppfinning fram- går av ovanstående data.

EXEMPEL 4 Olika hydroxylmonomerproportioner utvärderades för den föredragna latexkompositionen från exempel 1 enligt följande: TABELL 5 Latex Latexmonomerhalt gg nr BA MMA HEA ( C) 28 49,11 48,89 1,0 4,7 140 48,5 49,5 2,0 4,7 141 45,9 48,1 6,0 4,7 Bindemedlen applícerades på sockerlönnskikt, vilka pres- sades och utvärderades såsom i exempel 3 med följande resultat.

TABELL 6 M-1s4 sprid- Binde- fyll- Iso- nings- Kokning/ medel Latex medel cyanat mängdz Normal torkning nr nr vd (vd) (vd) (g/cm ) (MPa) (MPa) 41D 28 100,0 2,0 8,87 0,0Z73 8,45 8,81 143B 140 150,0 2,28 13,22 0,0220 7,48 5,44 143D 141 150,0 2,28 13,10 0,0218 7,04 3,47 10 15 20 25 35 463 923 14 Dessa resultat visar, att lägre hydroxylmonomerhalt i latexen förbättrar funktionen.

EXEMPEL 5 Bindemedelskompositioner blandades vid olika fyllmedels- volymkoncentrationer och utvärderades. De malda produkterna av fyllmedel (Hegman gauge grind 7,5) framställdes på det i exem- pel 1 beskrivna sättet av följande komponenter: Mald produkt 122 av fyllmedel Komponent vd Avmineraliserat vatten 33,86 Aerosol OT, natriumdioktylsulfosuccinat 0,65 Nalco 9SS-068, förtjockningsmedel 1,46 CaCO3 64,03 Mald produkt 122 av fyllmedel (100 g) utspäddes med yt- terligare 44,44 g avmíneralíserat vatten till bildning av en mald produkt med en halt av 45 % icke flyktigt fast material och identifierad som fyllmedel 123B. Fyllmedel 123B blandades med latex nr 51 från exempel 3 till bildning av fyra olika bindemedelskompositioner vad beträffar volym av fast fyllmedel.

Dessa kompositioner utvärderades på Douglas-furu (142 cmz yta), vilka pressades vid 1,21 MPa såsom i exempel 3.

TABELL 7 _ ~ Fyll- Sprid- Fyll- Binde- medel Iso- nings- medel Kokning/ medel Latex 51 123B cyanat mängdz 123B Normal torkning nr (vd) (vd) (vd) (g/cm ) (volym-%) (MPa) (MPa) 14OB 74,59 39,96 19,43 0,0269 20 5,27 2,94 140C 60,39 55,52 19,42 0,0271 30 6,44 3,57 140D 48,20 68,89 19,43 0,0274 40 6,48 3,66 140E 37,55 80,53 19,43 0,0276 50 5,29 4,49 Resultaten visar den effekt som fyllmedelsvolymen har på bíndemedlets funktion. Under det att draghållfastheten vid nor- maltestet tycks ha nått sitt maximum vid cirka 30 % - 40 % fyll- medelsvolymkoncentration, ökar draghâllfastheten hela tiden vid testets kokning/torkning. Naturligtvis kommer vid alltför hög fyllmedelshalt en otillräcklig mängd latex och bryggbildare att vara närvarande för att ge en effektiv bindning mellan substra- ten. vx 10 15 20 25 30 35 l5 EXEMPEL 6 463 923 I syfte att åskådliggöra den förbättrade funktion som rena akryllatexar ger jämfördes hydroxyllatexen från exempel 1 med en SBR-latex (Dow DL 612 styren-butadiengummi, 60 % styren/40 % bu- tadien, inget karboxyltal, densitet 0,965 kg/l, 47 % fastämnes- halt, specifik vikt 1,0253 g/cmz, medelpartikelstorlek 2643A, Dow Chemical U.S.A.), som inte hade någon hydroxylfunktionalitet, och med en EVA-sampolymer (DUR-O-SET E230 eten-vinylacetatsampo- lymer, 55 % nv fast material, Tg -15°C, pH 4,5, National Starch & Chemical Corporation, Bridgewater, New Jersey), som innehöll viss hydroxylfunktionalítet. Akryllatexsammansättningen framgår av nedanstående.

Latex nr 31: BA 48,47 vd MA 49,53 vd HBA 2,0 vd rg +4,7°c.

Bindemedelskompositionerna blandades med hjälp av de komponen- ter som omtalades i exempel 3 och testades på sockerlönnskikt med följande resultat.

TABELL 8 M-154 Sprid- Binde- Latex fyll- Iso- nings- Kokning/ medel o--- medel cyanat mängdz Normal torkning nr Tg( C) vd (vd) (vd) (g/cm ) (MPa) (MPa) 15B SBR 100,0 4,0 8,93 0,0281 4,63 5,58 jäm- för- else 17B EVA 100,0 2,0 10,03 0,024? 5,07 3,92 jäm- för- else 41B Hydroxi-100,0 2,0 8,83 0,0274, 9,22 9,29 latex De ovan redovisade resultaten visar den förbättrade funk- tion som kan förväntas när en akryllatex användes vid framställ- ning av ett bindemedel. Föreliggande bindemedel ger inte enbart förbättrad hållfasthet vad beträffar falsfogskjuvning, utan den- na förbättring bibehålles också efter det att provet har utsatts för betingelser med kokning/torkning. 10 15 20 25 30 35 4655 EXEMPEL 7 , Tillsats av en annan polyol till bindemedelskompositionen 923 N utvärderades i detta exempel. Följande latex syntetiserades: Latex nr 1B: BA 36,0 MA 58,0 HBA 6,0 och jämfördes med en blandning av latex nr 31 (exempel 6) och Dow polyol E-400 (polyetylenoxid, molekylvikt 400, Dow Chemical U.S.A., Midland, Michigan), vilka blandades för att få ett_to- talt polymerhydroxylinnehåll som var ekvivalent med det för latex nr 1B. Bindemedlen testades på rödek, som pressades och utvärderades såsom i de föregående exemplen.

TABELL 9 M-154 Sprid- Binde- Latex fyll- Iso- nings- Kokning/ medel --- medel cyanat mängdz Normal torkning nr nr vd (vd) (vd) (g/cm ) (MPa) (MPa) 43B 1B 100,0 *1,0 13,21 0,0197 9,38 2,15 E-400 2,83 43E 31 100,0 2,0 12,50 0,0195 9,27 4,91 * GAP-förtjockare LN, neutraliserad lösning av partiella non- -joniska estrar av Gantrez AN poly(metylvinyleter/maleinsyra- anhydrid), 15 f 0,5 % fastämneshalt, pH 9 3 0,5, bulkdensitet (20°C) 0,92 kg/1, GAF Corporation, New York, New York.

Ovanstående resultat visar, att fördelen med att elimine- ra polyol i kompositíonen yttrar sig i en förbättring av fals- fogskjuvhållfastheten vid kokning/torkning. Denna förbättrade funktion är speciellt värdefull för konstruktionsbindemedel.

EXEMPEL 8 En akryllatexpolymer innehållande karboxylfunktionalitet syntetiserades i syfte att jämföras med hydroxylakryllatexpoly- mer nr 28, bindemedel nr 41D, exempel 3. ' Latex nr 160: BA 50,0 MMA 49,0 *MAA 1,0 rg +4,7°c * metakrylsyra I) 10 15 20 25 30 35 17 Latex nr 28: BA 49,11 MMA 49,89 HEA 1,0 rg +4,7°c Bindemedelskomposítionerna applicerades på sockerlönn (146,8 cmz), som pressades och utvärderades såsom tidigare.

TABELL 10 M-154 Sprid- Binde- L fyll- Iso- nings- Kokning/ atex N . medel --- medel cyanat mangdz Normal torkning nr nr vd (vd) (vd) (g/cm J (MPa) (MPa) 166B 160 150,0 2,28 13,28 0,0273 7,67 4,31 41D 28 100,0 2,0 8,87 0,0272 8,45 8,81 Återigen bekräftas den nya funktionen av bindemedlet vid koknings/torkníngs-testet. Elimineringen av karboxylfunktiona- liteten resulterade inte enbart i förbättrad funktion, utan dessutom reducerades skumningen markant.

EXEMPEL 9 Bindemedelskompositíoner, för vilka man utnyttjade tekni- ken med emulgerat isocyanat beskriven i US PS 4 396 738, blan- dades för försök på Douglas-furu tillsammans med bindemedels- kompositionen från exempel 1 (bindemedel nr 121A, BA/MA/HEA, latex Tg 12°C, 3 % HEA). För bindemedel nr 121B användes iso- cyanatemulsionen från exempel I (2)(b) i US PS 4 396 738, d.v.s. isocetylalkoholmodifierad Mondur MR. I bindemedel nr 121C användes isocyanatemulsionen från exempel I (2)(c), d.v.s. med isocetylalkohol modifierad Mondur MR. Följande resultat erhölls.

TABELL 11 Kokning/ Binde- Latex + Iso- Normal Kokning/ torkning medel fyllmedel cyanat Normal träbrott torkning träbrott nr (vd) (vd) (MPa) (%) (MPa) (%) 121A 100 18,8 5,06 100,0 3,78 99,3 121B 100 21,15 5,53 100,0 3,89 63,0 121C 100 21,15 6,45 88,3 3,66 18,0 10 15 18 465 923 Såväl bindemedel med nr 121B som bindemedel med nr 121C förblev flytande efter 24 timmar vid rumstemperatur, medan bin- demedel nr 121A hade stelnat. Man ser, att tekniken med emulge- rat isocyanat var framgångsrik och gav ett stabilt bindemedel samt utmärkt funktion hos bindemedlet. Erhållna draghållfast- hetsdata avseende kokning/torkning visar tydligt effektivite- ten för såväl tekniken med isocyanatlösníngsmedelslösning som tekniken med vattenbaserad emulsion. I detta sammanhang kan vissligen noteras, att närvaron av en mindre mängd funktionellt ytaktivt ämne i bindemedel 121C reducerade draghållfastheten avseende testet med kokning/torkning i förhållande till de ti- digare exemplen. I vissa fall krävs dock en mindre mängd av funktionella ytaktiva ämnen för stabil emulgering av isocyana- tet i vatten. Oberoende av det sätt på vilket man stabilt till- handahåller isocyanatet i den vattenbaserade bindemedelskompo- sitionen, åskådliggöres dock effektiviteten av_bindemedelskom- positionen enligt föreliggande uppfinning. vu

Claims (24)

19 PATBNTKRAV 4 6 ÉS 9 2 3
1. l. Latexbindemedelskomposition av en latexpolymer med isocyanatreaktiv funktionalitet i blandning med en stabilt dispergerad multiisocyanatbryggbildare och ett förtjocknings- medel, k ä n n e t e c k n a d av att latexpolymeren inne- håller hydroxylgrupper som sin enda isocyanatreaktiva funk- tionalitet, och att den dessutom är den enda komponenten i latexen med aktiv vätefunktionalitet.
2. 2. Bindemedelskomposition enligt krav l, k å n n e - t e c k n a d av att latexpolymeren är bildad enbart av akryl- monomerer.
3. 3. Bindemedelskomposition enligt krav 2, k ä n n e - t e c k n a d av att akrylmonomererna innehåller mellan ca. 1 och 6 viktprocent av en hydroxylbärande akrylmonomer.
4. 4. Bindemedelskomposition enligt något av de föregåen- de kraven, k ä n n e t e c k n a d av att glasövergångstempera- turen för nämnda latexpolymer ligger mellan ca -3°C och +20°C.
5. 5. Bindemedelskomposition enligt något av de före- gående kraven, k ä n n e t e c k n a d av att latexpartikel- storleken ligger mellan ca 3000 och 9000 Å.
6. 6. Bindemedelskomposition enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a d av att den har en viskositet av mellan ca 1000 och 5000 cP.
7. 7. Bindemedelskomposition enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a d av att den innehåller inerta fyllmedelskomponenter.
8. 8. Bindemedelskomposition enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a d av att latexpolymeren är en terpolymer av butylakrylat, metylmetakrylat och 2-hydroxietyl- akrylat.
9. 9. Bindemedelskomposition enligt krav 7 eller 8, k ä n - n e t e c k n a d av att de inerta fyllmedelskomponenterna har bearbetats till en mald produkt, som varierar i storlek från ca 300 till 30 000 Å, innan de har införlivats i bindemedels- kompositionen.
10. 10. Bindemedelskomposition enligt något av de föregåen- de kraven, k ä n n e t e c k n a d av att multiisocyanat- bryggbildaren är en lösning i ett lösningsmedel av nämnda multiisocyanat.
11. ll. Bindemedelskomposition enligt något av de föregående 20 465 925 kraven, k ä n n e t e c k n a d av att multiisocyanatbrygg- bildaren är ett multiisocyanat som har undergâtt partiell reak- tion av vissa av sina isocyanatgrupper med en monohydroxialkohol.
12. 12. Förfarande för framställning av en latexbindemedels- komposition av en latexpolymer med isocyanatreaktiv funktionalitet i blandning med en stabilt dispergerad multiisocyanatbryggbil- * dare, ett förtjockningsmedel samt oorganiska fyllmedelskompo- r]- i nenter, k ä n n e t e c k n a t av att man bildar en mald eller finfördelad produkt av nämnda fyllmedelskomponenter för vilken partikelstorleken ligger mellan ca 300 och 30 000 Å och blandar denna produkt med latexpolymeren, bryggbildaren och förtjockníngsmedlet, varvid latexpolymeren innehåller hydroxyl- grupper som sin enda isocyanatreaktiva funktionalitet och dessutom är den enda komponenten i latexen med aktiv vätefunk- tionalitet.
13. 13. Förfarande enligt krav 12, k å n n e t e c k n a t av att viskositeten för bindemedelskompositionen ligger inom området från ca 1000 till 5000 cP.
14. 14. Förfarande enligt krav 12 eller 13, k ä n n e - t e c k n a t av att latexpolymeren syntetiseras av enbart akrylmonomerer, varvid mellan ca l viktprocent och 6 vikt- procent av dessa uppbär en hydroxylgrupp, och varvid glasöver- gångstemperaturen för nämnda latexpolymer ligger inom området från ca -SOC och +20°C.
15. 15. Förfarande enligtluav 14, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda latexpolymer innefattar en terpolymer av butyl- akrylat, metylmetakrylat och 2-hydroxietylakrylat.
16. 16. Förfarande enligt något av kraven 12-15, k ä n - n e t e c k n a t av att multiisocyanatbryggbildaren är en lösning i ett lösningsmedel av ett multiisocyanat.
17. 17. Förfarande enligt något av kraven 12-16, k ä n - n e t e c k n a t av att multiisocyanatbryggbildaren är ett multiisocyanat, som har undergått partiell reaktion av vissa av sina isocyanatgrupper med en monohydroxíalkohol.
18. 18. Kompositprodukt av minst två träytor, vilka har V) bindemedelssammanfogats medelst den härdade återstoden av en latexbindemedelskomposition av en latexpolymer med isocyanatre- aktiv funktionalitet i blandning med en stabilt dispergerad multiisocyanatbryggbildare och ett förtjockningsmedel, k ä n n e t e c k n a d av att latexpolymeren är en akryl- VI 21 463 9233 latexpolymer, som innehåller hydroxylgrupper som sin enda isocyanatreaktiva funktionalitet, och att den dessutom är den enda komponenten i latexen med aktiv vätefunktionalitet.
19. 19. Kompositprodukt enligt krav 18, k ä n n e t e c k - n a d av att nämnda latexpolymer är av enbart akrylmonomerer, där mellan 1 och 6 viktprocent av dessa akrylmonomerer uppbär en hydroxylgrupp.
20. 20. Kompositprodukt enligt något av kraven 18 och 19, k ä n n e t e c k n a d av att glasövergångstemperaturen för nämnda latexpolymer ligger inom området från ca -3°C till 20°C.
21. 21. Kompositprodukt enligt något av kraven 18-20, k ä n n e t e c k n a d av att latexpartikelstorleken ligger inom området från ca 3000 till 9000 Å.
22. ZZ. Kompositprodukt enligt något av kraven 18-21, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda latexpolymer är en ter- polymer av butylakrylat, metylmetakrylat och 2-hydroxiety1- akrylat.
23. 23. Kompositprodukt enligt något av kraven 18-22, k ä n n e t e c k n a d av att bindemedelskompositionen även innehåller inerta fyllmedelskomponenter.
24. 24. Kompositprodukt enligt något av kraven 18-23, k ä n n e t e c k n a d av att bindemedelskompositionen är härdad vid rumstemperatur, genom exponering för radiofrekvens eller genom exponering för mikrovågor.