СВАРОЧНЫЙ ШНУР ДЛЯ НАПОЛЬНЫХ ПОКРЫТИЙ
WELDING CORD FOR FLOOR COATINGS

Область техники
Настоящее изобретение относится к теплоплавкому сварочному шнуру для напольных покрытий и применению такого сварочного щнура для напольных покрытий.
Предшествующий уровень техники
Для внутреннего или внешнего украшения какой-либо поверхности, например, здания или жилого помещения, обычно применяют декоративные поверхностные покрытия, поскольку такие поверхности приятнее, эстетичнее и уютнее, чем голая или просто окрашенная поверхность. Поверхностные покрытия хорошо известны. Как правило, речь идет, например, о поверхностных покрытиях на основе полиолефинов, на основе поливинилхлорида (ПВХ), на основе линолеума или на основе каучука.
Обычно поверхностные покрытия, в частности напольные покрытия, приобретаются в форме элементов, панелей или плиток, которые при укладывании и/или закреплении на поверхности должны быть соединены или скреплены друг с другом. Кроме того, хорошо известно применение сварочного шнура для соединения элементов напольного покрытия.
Классически, теплоплавкий сварочный шнур, который, как правило, является цилиндрическим шнуром, поступает в сопло горелки для сварки горячим воздухом, который нагревает шнур и позволяет последнему войти в промежуток между двумя смежными элементами напольного покрытия. После остывания избыток материала шнура обрезают серповидным ножом.
Теплоплавкие сварочные шнуры, как правило, в основе своей имеют полимеры или сополимеры, обладающие клеящей способностью при температурах более низких, чем полимерные композиции элементов покрытия.
Теплоплавкий сварочный шнур для напольных покрытий должен отвечать ряду требований, часто противоречивых, в том смысле, что свойства, необходимые для простоты укладывания, противоположны свойствам, необходимым для удобства эксплуатации.
Так, для удобства укладывания шва в момент сварки полимерная композиция теплоплавкого сварочного шнура должна обладать низкой вязкостью в горячем состоянии, он должен обладать высокой полярностью и значительной клеящей способностью, не быть «скользким». Далее, при охлаждении, для обрезания излишков материала механическое сопротивление материала шнура должно быть относительно невысоким и «упругое восстановление» также должно быть низким. Сварочный шнур должен проявлять высокую слипаемость с элементами, которые он должен соединять, и высокую прочность на разрыв.
Для удобства эксплуатации наложенный шов из материала шнура, напротив, должен обладать повышенной вязкостью для обеспечения стойкости к истиранию, он должен быть гибким и, следовательно, обладать достаточным упругим восстановлением. Он должен иметь низкую полярность и низкую клеящую способность, чтобы к нему не прилипали загрязнения. Таким образом, он должен быть достаточно липким, чтобы прочно скреплять элементы напольного покрытия, но и не слишком липким, чтобы загрязнения (пыль, жир и тому подобные) к нему не прилипали, и чтобы он сам не прилипал ни к соплу воздушной сварочной горелки, ни к металлическим частям приспособления для экструзии и нагнетания в процессе производства. Поэтому необходима композиция, которая бы частично меняла свои свойства при охлаждении и при частичной кристаллизации.
С другой стороны, поверхность большей части современных поверхностных покрытий покрывается составом на основе полиуретана или акрила с образованием защитного лака, к которому мало что прилипает, и который делает поверхность стойкой к загрязнению и к механическим воздействиям. Это заметно усложняет возможность совмещения свойств, обсуждавшихся в предыдущем абзаце, поскольку такие свойства, как стойкость к загрязнению, должны быть сравнимы со стойкостью лакированных поверхностей, тогда как сварочный шнур не покрыт таким защитным лаком.
Сварочные шнуры, соответствующие уровню техники, используемые в таких покрытиях, не соответствуют тем требованиям устойчивости к механическим повреждениям и к загрязнениям, каким соответствуют современные покрытия. В самом деле, для эффективного скрепления элементов покрытия, покрытых в свою очередь защитным лаком, сварочные шнуры должны быть очень липкими. С этой целью данные шнуры обычно отличаются высоким содержанием агентов, придающих липкость, называемых также «слипателями».
Агенты, придающие липкость, - это соединения весьма различной природы, которые позволяют повысить «липкость на ощупь» композиции, в которую они включены. Обычно это аморфные термопластичные полимеры низкой молекулярной массы, получаемые из природных или синтетических мономеров.
Однако, хоть шнур и получается очень липким по отношению к элементам поверхностного покрытия, покрытым в свою очередь защитным лаком, использование высоких доз агентов, придающих липкость, не только затрудняет обрезку шнура, но и делает его весьма липким в отношении загрязнений. По этой причине сварочный шнур стареет быстрее элементов покрытия, которые он соединяет. Он становится темнее и поэтому сильно выделяется на фоне покрытия (в частности, если на покрытии имеется рисунок), что снижает красоту покрытия. Кроме того, даже очистка растворителем не восстанавливает исходный внешний вид сварочного шнура.
Документ WO 2007/009733 описывает сварочный шнур для декоративных покрытий на основе этилен-винилацетата (ЭВА) и по меньшей мере одного природного воска. Композиция включает от 40 до 75 масс.% ЭВА и имеет показатель текучести от 2 г/10 мин до 150 г/10 мин (измеренный согласно нормативу ASTM 1238).
Для шнуров на основе ЭВА, в целом, хорошо известно, что для повышения клеящей способности таких композиций следует добавлять в них агенты, придающие липкость. Однако главным недостатком таких придающих липкость агентов является то, что они в значительной степени снижают механическую прочность таких шнуров и стойкость к загрязнению.
С другой стороны, документ GB 2321059 описывает теплоплавкий сварочный шнур для напольных покрытий, содержащий от 3 до 25 масс.% смеси поливинилбутираля (ПВБ) и полимера с полярным ядром, способного образовывать водородные связи с ПВБ. Такой сварочный шнур можно производить экструзией или каландрированием указанной композиции, поскольку последняя не пристает к металлическим частям экструзионного или каландрирующего устройств, тем не менее, недостатком такой композиции является то, что она не подходит для поверхностных покрытий, обработанных защитным лаком.
Документ JP 2005-54001 описывает композицию для сварочного шнура, содержащую полиолефиновый воск (А) с показателем текучести от 1 до 50 г/10 мин, при этом указанный воск (А) может иметь в своей основе сополимер этилена-этилакрилата, этилена-метилакрилата, либо этилена-метилметакрилата; воск (Б), идентичный воску (А), но с показателем текучести от 1 до 100 г/10 мин и/или термопластичный эластомер (В), воск (Г), который может быть полиэтиленовым или иономерным воском и липкую смолу (Д).
Цели изобретения
Настоящее изобретение предлагает теплоплавкий сварочный шнур для напольных покрытий, не имеющий недостатков, свойственных предшествующему уровню техники.
Целью настоящего изобретения является создание теплоплавкого сварочного шнура, имеющего хорошую слипаемость с элементами напольного покрытия, которые он должен скреплять даже в том случае, если они покрыты лаком, защищающим от царапин и загрязнений. Шнур согласно настоящему изобретению должен быть простым в изготовлении и после укладки должен легко обрезаться.
Еще одной целью изобретения является создание теплоплавкого сварочного шнура, который после укладки, охлаждения и подрезания, будет иметь хорошую стойкость к истиранию, нанесению царапин и загрязнению, и за которым будет легко ухаживать.
Кроме того, целью настоящего изобретения является создание теплоплавкого сварочного шнура, применимого для всех типов напольных покрытий.
Краткое описание изобретения
Настоящее изобретение описывает теплоплавкий сварочный шнур для соединения элементов напольного покрытия, содержащий следующие смолы:
- по меньшей мере один сополимер, выбранный из группы, состоящей из полимеров на основе акриловой кислоты, метакриловой кислоты или малеинового ангидрида,
- полиэтилен,
- сополиамид.
В частных воплощениях настоящего изобретения данный шнур обладает одним из следующих свойств или любым сочетанием следующих свойств:
- по меньшей мере одна из смол представлена в виде воска,
- сополимер, выбранный из группы, состоящей из полимеров на основе акриловой кислоты, метакриловой кислоты или малеинового ангидрида, частично или полностью нейтрализован с образованием иономера,
- сополимер на основе акриловой кислоты или метакриловой кислоты содержит от 10 масс.% до 20 масс.% кислоты по отношению к общей массе других сомономеров,
- сополимер на основе акриловой кислоты или метакриловой кислоты содержит 10 масс.% кислоты по отношению к общей массе других сомономеров,
- сополимер на основе малеинового ангидрида содержит от 1,3 масс.% до 3,1 масс.% ангидрида по отношению к общей массе других сомономеров,
- сополимер, выбранный из группы, состоящей из полимеров на основе акриловой кислоты, метакриловой кислоты и малеинового ангидрида, представляет собой терполимер,
- сополиамид представляет собой продукт конденсации димера жирной кислоты и алифатического диамина,
- аминное число сополиамида превосходит его кислотное число,
- сварочный шнур содержит от 40 масс.% до 74 масс.% сополимера, выбранного из группы, состоящей из полимеров на основе акриловой кислоты, метакриловой кислоты и малеинового ангидрида, от 10 масс.% до 20 масс.% полиэтилена и от 10 масс.% до 15 масс.% сополиамида,
- сварочный шнур содержит от 12,5 масс.% до 25 масс.% сополимера, выбранного из группы, состоящей из полимеров на основе акриловой кислоты, метакриловой кислоты и малеинового ангидрида, от 60 масс.% до 72,5 масс.% полиэтилена и 15 масс.% сополиамида,
- сварочный шнур содержит также воск карнаубы или парафиновый воск.
Настоящее изобретение также относится к напольному покрытию, содержащему шов, выполненный при помощи теплоплавкого сварочного шнура согласно настоящему изобретению.
Настоящее изобретение также относится к применению теплоплавкого сварочного шнура согласно настоящему изобретению для соединения элементов напольного покрытия, выбранных из группы, состоящей из напольных покрытий на основе полиолефинов, напольных покрытий на основе ПВХ, напольных покрытий на основе линолеума и напольных покрытий на основе каучука.
Под «сополиамидом» понимают соединение, полученное путем конденсации димера жирной кислоты и алифатического диамина. Предпочтительно димер жирной кислоты получается при димеризации ненасыщенных жирных кислот растительного происхождения. Тем не менее, природа и способы получения сополиамида, применяемого в композиции сварочного шнура согласно настоящему изобретению могут также быть такими, как описано в документе WO 2004/067668, который мы приводим для сведения.
Под «воском» понимают полимер, имеющий вязкость по Брукфильду менее 10000 сантипуаз при 140°С.
Для полимера, несущего кислотные группы, «кислотное число» (нейтрализационное число, эквивалент, или кислотность) соответствует количеству миллиграмм гидроксида калия (КОН), необходимому для нейтрализации одного грамма полимера (мг КОН/г). Данное «кислотное» число позволяет оценить количество карбоксильных (кислотных) групп в кислом соединении. Аналогично, «аминное» число основного полимера соответствует количеству миллиграмм гидроксида калия (КОН), эквивалентному количеству аминогрупп, присутствующих в грамме полимера (мг КОН/г), и позволяет оценить основность химического соединения. Как правило, определение этих показателей осуществляют стандартным способом (ASTM D 974).
Краткое описание фигур
На фигуре 1 представлен теплоплавкий сварочный шнур согласно настоящему изобретению, упакованный в виде рулона.
На фигуре 2 представлены различные теплоплавкие сварочные шнуры.
На фигуре 3 представлен теплоплавкий сварочный шнур, помещенный в сопло горелки для сварки горячим воздухом.
На фигуре 4 представлен сварочный шнур, относящийся к уровню техники, после испытания на загрязнение и очистку.
На фигуре 5 представлен сварочный шнур согласно настоящему изобретению после испытания на загрязнение и очистку.
Подробное описание изобретения
Как уже было упомянуто, теплоплавкий сварочный шнур для напольного покрытия, покрывающий, например, пол какого-либо здания или какого-либо транспортного средства, должен одновременно удовлетворять многочисленным требованиям, какими различными бы они ни были, необходима ли простота укладки шва и/или легкость последующей эксплуатации.
В отношении улучшения силы сцепления (которая должна обеспечивать безукоризненное соединение элементов напольного покрытия, подлежащих соединению) и простоты обрезки, можно предполагать, что сварочный шнур должен содержать полимеры с низкой молекулярной массой, даже очень низкой молекулярной массой. Тем не менее, в отношении характеристик устойчивости к механическим воздействиям (например, стойкости к истиранию), устойчивости к загрязнению и гибкости (или упругости), можно полагать, что сварочный шнур должен содержать полимеры с более высокой молекулярной массой.
Кроме того, чтобы обладать лучшей силой сцепления, нужно, чтобы в композицию сварочного шнура входили полярные группы, тогда как для улучшения устойчивости шнура к пятнам и загрязнениям необходимо выбирать неполярную композицию.
Оценочные испытания
Различные композиции шнура оценивают в испытании на силу сцепления, в испытаниях на загрязнение, с гудроном и на нанесение царапин.
Испытание на загрязнение состоит в нанесении абразивного порошка на обрезанный сварочный шнур и в загрязнении такого шнура при помощи хлопчато-бумажной тряпки путем возвратно-поступательных движений (10 циклов), осуществляемых по сварочному шнуру с силой от 40 до 50 Н. Избыток абразивного порошка затем удаляют. Проводят сухую очистку загрязненной зоны с помощью чистой хлопчато-бумажной тряпки. Такую же операцию очистки проводят также при помощи чистой хлопчато-бумажной тряпки, предварительно смоченной водой. Затем определяют уровень загрязнения шнура по шкале от «1», что означает очень высокую степень загрязнения, до «10», что означает отсутствие следов загрязнения. Значения, полученные после сухой очистки и после влажной очистки, приведены всегда одно рядом с другим.
Абразивный порошок, используемый в испытании на загрязнение, может иметь любой подходящий состав. В качестве примера, состав порошка, применяемого в сравнительных испытаниях различных композиций сварочного шнура, может быть следующим: 38,85% торфяной пыли, 17,45% портландцемента, 17,7% каолина, 17,7% кварца, 6,2% минерального масла Nujol Q14, 0,6% оксида железа, 1,5% желтого пигмента.
Испытание с гудроном состоит в нанесении капли жидкого гудрона на оцениваемую поверхность. Через полчаса гудрон удаляется тряпкой, а остаток гудрона удаляют тряпкой, смоченной изопропиловым спиртом. Изменение цвета сварочного шнура определяется затем по следующей шкале: «1» означает отсутствие разницы (возврат к исходному цвету) (фигура 5), «2» означает незначительное побурение, «3» означает, что в месте нанесения гудрона сварочный шнур имеет бурый цвет, «4» и «5» означают, что сварочный шнур имеет цвет от темно-бурого до черного (фигура 4).
Испытание на силу сцепления осуществляли на напольном покрытии на основе линолеума, который сложно склеивать, поскольку линолеум «нетермопластичен» и, следовательно, склеивание не может происходить за счет механического сцепления и за счет полярных взаимодействий посредством физических взаимодействий или «химических взаимодействий» между поверхностью линолеума и поверхностью сварочного шнура.
Испытание на силу сцепления состоит в разрезании образца напольного покрытия резаком, снабженным ножом, во всю толщину образца (включая джутовую ткань в случае линолеума). Два полученных при этом элемента напольного покрытия, которые будут использовать в испытании, помещают на расстоянии около 3 мм, и выбранное расстояние неизменно соблюдают для всех испытываемых образцов для возможности сравнения. Испытываемый сварочный шнур (фигуры 1 и 2) помещают далее в этот зазор при помощи аппарата «Leister» или горелки для сварки горячим воздухом (фигура 3) с целью сваривания обоих элементов поверхностного покрытия. После остывания сварочного шнура лишний материал обрезают, и усилие, необходимое для разрыва соединенных покрытий, измеряют экстензометром. Измерения осуществляли на образцах шириной 5 см (следовательно, с длиной шва 5 см), при этом шов располагали перпендикулярно направлению разрыва. Измеренные при этом значения силы сцепления выражали в ньютонах на 50 мм ширины (Н/50 мм).
Испытание с нанесением царапины, или склерометрическое испытание, состоит в вертикальном погружении абразивного острия определенного диаметра (порядка 1 мм) при помощи пружины, градуированной в граммах, в глубину поверхности, требующей измерения сопротивления царапинам. Затем осуществляют скольжение абразивного острия горизонтально по поверхности, после чего наблюдают внешний вид поверхности (ее повреждение). Не всегда возможно точно оценить усилие, при котором поверхность изменяется, поэтому в данном случае авторы изобретения измеряли усилие, начиная с которого может наблюдаться появление «волнистости», которая соответствует началу разрушения материала шнура в форме поверхностных разрывов. В самом деле, участок с «волнистостью» гораздо проще определить, кроме того, оказывается, что результаты, получаемые при этом, отлично воспроизводимы.
2
Для сравнения показателей шнура согласно настоящему изобретению со шнурами, известными из уровня техники, авторы изобретения взяли несколько примеров для сравнения с различными композициями на основе ЭВА (этилен-винилацетата). Затем данные шнуры испытывали на стойкость к нанесению царапин и к загрязнению. В таблицах с 1-й по 3-ю представлены такие композиции. Содержание присадок в различных композициях (в данных примерах - TiO) приведено в процентах по отношению к полимеру или полимерам основы.
Композиция сварочных шнуров, соответствующих уровню техники (сравнительные примеры)
Таблица 1
Композиции сварочного шнура, соответствующего уровню техники, на основе ЭВА
Композиция
1
2
3
4
5
6
7
8
ЭВА-1
100
70
70
70
70
ЭВА-2
100
85
85
Воск ПЭ-1
15
15
Воск ПЭ-2
15
15
15
15
Природный агент, придающий липкость
15
15
Синтетический агент, придающий липкость
15
15
TiO<sub>2</sub>
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
Таблица 2
Результаты испытаний на силу сцепления, нанесение царапин и загрязнение композиций на основе ЭВА, соответствующих уровню техники. В испытании на загрязнение (сухая/влажная очистка) «1» означает «очень плохо», «10» - «очень хорошо», в испытании с гудроном «5» означает «плохо», «1» - «хорошо».
Уровень техники
Проба
Загрязнение (сух./влаж.)
Гудрон
Сила сцепления (Н/50 мм)
Царапина (г)
Основа - ЭВА
1
4/5
5
150-190
500
2
4/4
5
160-210
350
3
4/5
5
270-300
300
4
4/5
5
250-275
400
5
4/4
5
100-120
350
6
4/5
5
100-150
400
7
4/4
5
180-220
350
8
3/5
5
300-320
650
Как видно из таблицы 2, сварочные шнуры на основе ЭВА обладают низкой силой сцепления и совершенно неудовлетворительными показателями устойчивости к загрязнению, гудрону и нанесению царапин. Добавление полиэтиленового воска (композиции с 5 по 7) и агентов, придающих липкость (композиции 3, 4, 7 и 8), позволяет увеличить силу сцепления, но не устойчивость к загрязнению и к нанесению царапин.
Композиция сварочных шнуров согласно настоящему изобретению
Композиции согласно настоящему изобретению, содержащие один или несколько полимеров на основе кислоты или ангидрида, при необходимости частично нейтрализованных до иономеров, были разработаны и испытаны на механическую прочность и устойчивость к загрязнению в тех же условиях, что и композиции на основе ЭВА, соответствующие уровню техники.
Таблица 3
Композиции сварочного шнура согласно настоящему изобретению на основе около 60% полиэтилена
Композиция
9
10
11
12
13
ПЭНП-1
57,5
57,5
45,0
45,0
65,0
Воск ПЭ-1
15,0
15,0
15,0
15,0
15,0
Иономер
12,5
25,0
5,0
ЭМАА-2
12,5
25,0
ПА-1
15,0
15,0
15,0
15,0
15,0
TiO<sub>2</sub>
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
Таблица 4
Композиции сварочного шнура согласно настоящему изобретению, представленные только кислыми сополимерами или с содержанием 15% агента, придающего липкость
Композиция
14
15
16
17
18
19
ЭМАА-1
100
85
ЭМАА-2
100
85
ЭМАА-3
100
85
Синтетический агент, придающий липкость
15
15
15
TiO<sub>2</sub>
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
Таблица 5
Композиции сварочного шнура согласно настоящему изобретению с 70% кислых сополимеров в комбинации с полиэтиленовым воском, и/или иономером, и/или агентом, придающим липкость, и/или сополиамидом
Композиция
20
21
22
23
ЭМАК-2
70
70
70
ЭАК-1
70
Воск ПЭ-1
15
15
15
15
Синтетический агент, придающий липкость
15
15
ПА-1
15
ПА-2
15
TiO<sub>2</sub>
3,5
3,5
3,5
3,5
Таблица 6
Композиции сварочного шнура согласно настоящему изобретению из кислых сополимеров или ангидридов в комбинации с сополиамидом (содержание полиамида выражено в массовом отношении к 100 частям других полимеров)
Комбинации
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
ЭВА-1
11,0
22,0
ЭМАК-1
61,0
63,5
74,0
63,0
52,0
50,0
39,0
70,0
ЭМАК-2
61,0
70,0
Кислый терполимер
11,0
21,0
Воск ПЭ-1
15,0
13,0
13,5
13,0
13,0
13,0
13,0
13,0
15,0
Воск ПЭ-2
13,0
Иономер
13,0
13,5
13,0
13,0
Природный агент, придающий липкость
26,0
ПА-1
15,0
13,0
9,5
13,0
13,0
13,0
13,0
13,0
15,0
TiO<sub>2</sub>
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
Таблица 7
Композиции сварочного шнура согласно настоящему изобретению на основе ЭМАК, присаженного терполимерами, полиэтиленом и иономерными или сополиамидными восками.
Композиция
Показатель текучести (г/10 мин) 190°С 2,16 кг
Вязкость по Брукфильду (сантипуазы)
34
35
36
ЭМАК-1
450
40
40
40
Воск ПЭ-1
180 (140°С)
13
13
13
Ангидридный терполимер-1
5
21
Ангидридный терполимер-2
7
21
Кислый терполимер
35
ЭВА-1
20
21
Иономер
80000 (190°C)
13
13
13
ПА-1
18000 (200°C)
13
13
13
TiO<sub>2</sub>
3,5
3,5
3,5
Примеры полимеров, приведенных в предыдущих таблицах
Например, в качестве ЭМАК-1 можно использовать Nucrel 599 (DuPont), ЭМАК-2 - Nucrel 699 (DuPont) и ЭМАК-3 - Nucrel 2940 (DuPont).
В качестве ЭАК-1 можно использовать Primacor 5980I (Dow) или Nucrel 2806 (DuPont).
Синтетическим агентом, придающим липкость, может служить Escorez 5340 (ExxonMobil Chemical). В качестве природного агента, придающего липкость, может выступать Sylvares TP300 (Arizona Chemical).
В качестве ПЭНП-1 можно использовать Riblene MYOO (Polimeri Europa) либо Escorene LD 655 (ExxonMobil).
В качестве воска ПЭ-1 можно использовать LD Wax 617 А, или воск LD АС 16, или воск АС 617 (Honeywell). В качестве воска ПЭ-2 можно использовать Wax AC 316 или I'АС 325 (Honeywell).
Иономером может служить иономер акриловой кислоты Aclyn 285 (Honeywell), а также иономер ЭМАК-1, ЭМАК-2 или ЭАК-1.
В качестве сополиамида ПА-1 применять Euremelt 2840, а в качестве ПА-2 - Euremelt 2140 (Huntsman).
ЭВА-1 может представлять собой Escorene 2020, а ЭВА-2 - Escorene 53019 (ExxonMobil Chemical), а также Elvax 410 (DuPont) или Evatane 18-500 (Arkema).
Терполимером этилен-акрилат-кислота может служить Bynel 2022 (DuPont), который принципиально отличается своим содержанием акриловой кислоты 10 масс.%. Ангидридным терполимером-1 может быть Lotader 3410 (Arkema), который, главным образом, отличается содержанием малеинового ангидрида 3,1 масс.% и, к тому же, содержанием акрилата 17 масс.%. В качестве ангидридного терполимера-2 можно использовать Lotader 4700 (Arkema), который, главным образом, отличается содержанием малеинового ангидрида 1,3 масс.% и, к тому же, содержанием акрилата 29 масс.%.
Как видно из таблицы 9, для удовлетворения противоречивых требований, предъявляемых к сварочному шнуру, который должен иметь хорошую силу сцепления с напольным покрытием, обработанным лаком, оставаясь при этом устойчивым к механическим воздействиям и загрязнению, настоящее изобретение оригинальным образом предлагает применение композиции, содержащей один или несколько полимеров, выбранных из группы, состоящей из полимеров на основе акриловой кислоты, метакриловой кислоты или малеинового ангидрида.
Свойства, относящиеся к текучести ряда полимеров, используемых в настоящем изобретении, сведены в таблицу 8.
Таблица 8
Свойства различных веществ, входящих в композицию сварочного шнура
Компоненты
Вязкость (сПз) при 140°С
Показатель текучести (г/10 мин)
Винилацетат или кислота (%)
ЭВА-1
20
20(ВА)
ЭВА-2
530
19(ВА)
ПЭНП-1
200
0
Воск ПЭ-1
180
0
Воск ПЭ-2
8500 при 150°С
0
Иономер (натрий) - 1
80000 при 190°С
-
ЭАК-1
60
18 (АК)
Сополиамид (с высокой долей амина) - 1
18000 при 200°С
0
ЭМАК-1
450
10 (МАК)
ЭМАК-2
95
11 (МАК)
Терполимер (этилен-акрилат-акриловая кислота)
35
10 (АК)
Предпочтительно, показатель текучести сополимера, выбираемого из группы полимеров на основе акриловой кислоты, метакриловой кислоты или малеинового ангидрида, имеет текучесть выше 100 г/10 мин, предпочтительно не менее 450 г/10 мин.
Результаты, измеренные для шнуров согласно настоящему изобретению
Таблица 9
Результаты испытаний на силу сцепления, устойчивость к нанесению царапин и загрязнению композиций на основе акриловой кислоты, метакриловой кислоты и малеинового ангидрида. В испытании на загрязнение (сухая/влажная очистка) «1» означает «очень плохо», «10» - «очень хорошо», в испытании с гудроном «5» означает «плохо», «1» - «хорошо».
Композиция
Загрязнение (сух./влажн.)
Гудрон
Сила сцепления (Н/50 мм)
Царапина (г)
9
5/7
2,5
300-310
650
10
6/7
2
250-270
700
11
6/8
2,5
300-320
800
12
6/9
2
270-300
800
13
5/7
2
250-300
700
14
6/8
3
170-200
900
15
5/7
3
190-230
1000-1200
16
5/6
4
120-150
1000-1200
17
5/5
3,5
180-220
1000
18
5/7
3,5
290-300
1000
19
4/4
4
270-330
1200
20
6/8
3
250-260
1400
21
6/7
3,5
270-330
1400
22
6/8
2,5
330-375
1200
23
5/8
2,5
320-360
1300
24
5/9
3
180-210
1350-1500
25
5/8
3
300-320
1000-1200
26
8/9
2
300-310
1000-1100
27
9/9
2
300-310
1000
28
4/9
3,5
290-320
800
29
4/8
3,5
300-350
800
30
4/8
3,5
310-340
700
31
8/8
3
300-340
750
32
6/8
2,5
280-340
1000
33
5,5/8
2
330-360
850
34
4/7
3,5
200-250
450
35
7/8
2,5
350-375
850
36
6/8
2
320-350
800
Композиции на основе кислых полимеров, в частности на основе ЭАК (сополимера этилена и акриловой кислоты) или на основе ЭМАК (сополимера этилена и метакриловой кислоты) или ангидрида, в частности малеинового ангидрида, имеют лучшую устойчивость к гудрону, загрязнениям и нанесению царапин, сохраняя при этом сходную или несколько лучшую силу сцепления по сравнению с композициями на основе ЭВА, известными из уровня техники, в случае композиции, содержащей только один полимер на основе кислоты (композиции с 14 по 19). Однако композиции на основе кислого или ангидридного полимера, содержащие дополнительно полиэтиленовый воск и/или агент, придающий липкость, проявляли значительно более высокую силу сцепления. Предпочтительно, агент, придающий липкость, можно заменять сополиамидом, который позволяет улучшить показатели устойчивости к гудрону, загрязнению и нанесению царапин, причем такое улучшение невозможно получить при использовании композиций на основе ЭВА. В случае обоих испытанных полиамидов, а именно ПА-1 (с аминным числом, равным 13, и кислотным числом, равным 2) и ПА-2 (с аминным числом, равным 9, и кислотным числом, равным 2), получены почти тождественные результаты.
Кислотные и ионные группы полимера или полимеров, используемых в композиции сварочного шнура согласно настоящему изобретению, позволяют обеспечить прилипание горячей композиции к элементам поверхностного покрытия. Кроме того, когда сварочный шнур остывает до температуры окружающей среды, «свободные» кислотные группы, а именно те, что не задействованы в сцеплении, могут образовывать водородные связи между молекулами полимера; такие связи в 5-10 раз сильнее Ван-дер-Ваальсовых связей. Таким образом, при температуре окружающей среды такие полимеры имеют механические свойства, соответствующие полимерам с большой молекулярной массой. Что касается ионных связей, энергия связи в таком случае в 10-20 раз сильнее, чем вышеупомянутые водородные связи.
Таким образом, неожиданно кислотные полимеры или сополимеры или их иономеры позволяют найти компромисс между требованиями повышенной текучести в расплаве и улучшенными показателями устойчивости к загрязнению и нанесению царапин.
Использование кислотного полимера или сополимера, либо иономера обеспечивает преимущество, которое позволяет достичь такой же силы сцепления, что и в случае композиций на основе ацетатных полимеров, например типа ЭВА, при введении меньшего числа полярных групп. Так, полярные группы вроде ацетата можно предпочтительно заменить кислотными или иономерными группами. В самом деле, в отличие от ацетатной группы, кислотная или иономерная группа может сильно взаимодействовать с многочисленными кислотными или ионными функциональными группами одного или нескольких компонентов поверхностных покрытий или же с основными группами (например, с минеральными добавками), причем такие взаимодействия будут сильнее, чем дипольные взаимодействия, которые могут быть внесены ацетатными группировками.
Таким образом, теплоплавкие сварочные шнуры согласно настоящему изобретению менее чувствительны к загрязнениям и имеют то преимущество, что легко могут быть очищены сухой тряпкой.
Предпочтительно, композиция шнура согласно настоящему изобретению содержит кислотный полимер с содержанием кислоты от 10% до 20%, более предпочтительно 10%. Действительно, как правило, композиция, содержащая кислотный полимер с содержанием кислоты 10%, проявляет лучшие свойства, чем композиция, содержащая кислотный полимер с содержанием кислоты 20%, что касается, в частности, устойчивости к гудрону и загрязнению.
Один или несколько кислотных или ангидридных полимеров, в случае необходимости частично нейтрализованных до иономера, в композиции шнура согласно настоящему изобретению составляют от 12,5 масс.% до 70 масс.%, полиэтилен составляет от 13 масс.% до 80 масс.%, а сополиамид от 9,5 масс.% до 15 масс.% по отношению к общей массе используемых полимеров.
Полимер или полимеры согласно настоящему изобретению могут быть получены в результате синтеза металлоценовым катализом.
В частном варианте настоящего изобретения одним из компонентов сварочного шнура является воск, то есть полимер, имеющий вязкость по Брукфильду менее 10000 сПз (сантипуаз) при 140°С. Предпочтительно, компонент, представленный в виде воска, является полиэтиленом.
Предпочтительно, сварочный шнур согласно настоящему изобретению содержит так называемый «иономерный воск», то есть воск, получаемый из предшественников иономеров с текучестью, соответствующей определению воска, несущих кислотные или ангидридные группировки, которые могут быть нейтрализованы катионами металлов. Будучи нейтрализован ионами металлов, «иономерный воск» может более не соответствовать определению воска, то есть иметь большую вязкость, поскольку нейтрализация предшественников иономеров приводит к снижению текучести и, следовательно, к повышению вязкости. «Иономерный воск» используется для укрепления полимера на основе кислоты или ангидрида и позволяет достигать большей однородности композиции сварочного шнура согласно настоящему изобретению.
Для еще большего повышения силы сцепления теплоплавкого сварочного шнура согласно настоящему изобретению можно не добавлять агенты, придающие липкость (которые значительно снижают механическую прочность и устойчивость к загрязнению сварочного шнура), а вместо этого добавить сополиамид. Неожиданно, сополиамиды позволяют повысить силу сцепления полимеров на кислотной или иономерной основе с элементами поверхностного покрытия, и это несмотря на тот факт, что аминогруппы теоретически могут нейтрализовывать кислотные группы кислых или иономерных сополимеров и, таким образом, способность к слипанию с включением аминогрупп теоретически может оказаться значительно сниженной, поскольку кислотные и иономерные группы не будут более доступны для взаимодействия с поверхностью напольного покрытия.
Предпочтительно, сополиамид является продуктом поликонденсации димера жирных кислот с алифатическим диамином. Предпочтительно, аминное число сополиамида выше, чем его кислотное число.
Предпочтительно, сварочный шнур согласно настоящему изобретению дополнительно содержит природный воск, предпочтительно воск карнаубы или парафин. Предпочтительно, природный воск составляет до 20 масс.% дополнительно по отношению к общей массе используемых полимеров.
2
Сварочный шнур согласно настоящему изобретению может также включать в свою композицию присадки, массовое содержание которых по отношению к остальной части композиции, предпочтительно, меньше 25 масс.%. Речь, например, может идти о смазке, силиконе, минеральных добавках, антистатиках, УФ-защитных соединениях, антиоксидантах, пигментах или о смеси из нескольких данных соединений. Предпочтительно, сварочный шнур содержит не менее одного подходящего пигмента. Предпочтительно, речь идет, например, о двуокиси титана (TiO)
В зависимости от типа напольного покрытия можно отдать предпочтение либо простоте укладки шва или обрезки, либо простоте в эксплуатации, приспосабливая к этим нуждам композицию теплоплавкого сварочного шнура.
В одной из частных форм осуществления сварочный шнур согласно настоящему изобретению включает в свою композицию одновременно полимер на кислотной основе, полиолефиновый воск, иономер, сополиамид и кислотный терполимер. Предпочтительно, речь идет о композиции 31 (таблица 6).
Сварочный шнур согласно настоящему изобретению может быть изготовлен любым подходящим способом. Предпочтительно, его получают путем экструзии.
Сварочный шнур согласно настоящему изобретению можно использовать для соединения поверхностных покрытий любого типа, в частности напольных покрытий и, в более частном случае, напольных покрытий на основе линолеума, на полиолефиновой основе, на основе ПВХ или на основе каучука.
Предпочтительно, поверхностные покрытия на полиолефиновой основе являются покрытиями, природа и структура которых описана в документе ЕР 1567336. В частности, речь идет о многослойных покрытиях, включающих в себя опорный слой на полимерной олефиновой основе, промежуточный слой на основе полимера, получаемого металлоценовым синтезом, и истираемого слоя на основе полимера иономерного типа, и которые могут также содержать поверхностный полиуретановый слой.
Предпочтительно, покрытия на основе каучука являются покрытиями, природа и структура которых описана в европейской патентной заявке №07000622.6. В частности, речь идет о покрытиях на основе смеси СБС (стирол-бутадиен-стирол), СБК (сополимер бутадиена и стирола, содержащий менее 40 масс.% стирола) или НБК (нитрил-бутадиеновый каучук) и ВСК (сополимер стирола с бутадиеном с высоким содержанием стирола), которые могут также содержать иономер.
Поверхностные покрытия, в частности напольные покрытия, какой бы ни была их природа, которые соединяются при помощи теплоплавкого сварочного шнура согласно настоящему изобретению, могут дополнительно содержать присадки и/или минеральные, либо огнеупорные добавки, например гидроксид алюминия, мел, кальцит, каолин, доломит, диоксид кремния, силикаты или гидроксид магния.