СКЛЕИВАНИЕ РАЗЛИЧНЫМИ КЛЕЕВЫМИ МАТЕРИАЛАМИ
AGGLUTINATING USING VARIOUS GLUTINOUS MATERIALS

Изобретение относится к способу склеивания формованного изделия из древесных материалов со второй подложкой в виде пленки, причем на обработанную поверхность формованного изделия на одном участке наносится реактивный (реакционно-способный) полиуретановый (PU) клеевой материал, одновременно на находящийся рядом с ним участок наносится водный клеевой материал и после этого производится склеивание с гибкой второй подложкой. Кроме того, изобретение относится к формованному изделию, которое на боковой стороне склеено с гибкой подложкой, причем предусматриваются два различных клеевых материала.
Патентный документ DE 19728556 описывает применение термопластичных масс для заполнения пор в древесных материалах. При этом температура размягчения должна составлять от 140 до 240°C, причем масса имеет умеренную или высокую кристалличность. Описаны термопластичные массы.
Патентный документ DE 4311830 описывает способ облицовки краев деревянных досок или древесно-стружечных плит, причем они приклеиваются клеевым материалом. В качестве клеевого материала описаны термоплавкие клеи на основе EVA (этиленвинилацетата), полиамида, сложного полиэфира или полиизобутилена. Речь идет о термопластичных плавких клеевых материалах. Дополнительно, на краях должны быть использованы герметики, причем описаны герметики на основе полисилоксана, полиуретана или эпоксидных смол. Такие реактивные системы для достаточного сшивания требуют длительной реакции, продолжительность которой обычно может составлять свыше 24 часов.
Патентный документ WO 98/15586 описывает применение двухкомпонентных (2К) полиуретановых систем для формования древесно-стружечных плит, волокнистых плит или досок из клееной фанеры. Реактивная 2К-система должна иметь высокую вязкость от 150 до 350 Па·сек или же она должна проявлять скоростные характеристики изменения тиксотропности. Для таких полиуретановых систем требуется длительное время реакции для сшивания. Кроме того, высоковязкие системы являются более трудными в нанесении.
В патентном документе WO 2009/077865 описаны не содержащие NCO составы в качестве термоплавкого клея, которые отверждаются при облучении. Покровные средства также могут содержать наполнители, например такие, как диоксид кремния. В качестве области применения описаны поверхностные покрытия для мебели, паркета, панелей, дверей и тому подобных материалов. Также описаны покрытия на древесных, пластиковых, стеклянных, фанерных или текстильных подложках. В частности, применяются слои с толщинами менее 200 мкм.
Патентный документ DE 69413268 описывает комбинированный клеевой материал и способ склеивания материалов с различными характеристиками расширения для изготовления композитных изделий, таких как прилавки и, соответственно, коммутационные приборы, соответственно счетчики, мебель, кабинки, рабочие поверхности, кромки профильных изделий и т.д. В способе материал подложки, например, из древесины ламинируется покровным материалом, например, на полимерной основе. Материал подложки и покровный материал имеют различные характеристики теплового расширения, что может вести к повреждению многослойного композита. Эта проблема разрешается посредством применения комбинированного клеевого материала, который включает жесткий клей и содержащий растворитель ламинирующий клеевой материал. Оба компонента в каждом случае наносятся на различные участки подложки. Выбор как жесткого, так и ламинирующего клеевого материала в отношении химического состава является не очень ограниченным и определяется только желательными механическими свойствами обоих компонентов. Комбинированный клеевой материал не расширяется и таким образом не гарантирует, что поверхность не будет проявляться (проступать) через покровный материал. Кроме того, не обеспечивается то, что клеевые загрязнения на кромках поверхности подложки могут быть счищены водой и что в то же время достигается стабильность, какую можно было бы получить применением сшитого клеевого материала.
Известно, что в обрабатывающей промышленности древесные материалы, например, на основе стружечных плит, волокнистых плит средней плотности (MDF), древесины, и т.д. зачастую прочно склеиваются с другими подложками. При этом, с одной стороны, должны быть получены прочные и стойкие к атмосферным воздействиям клеевые соединения, но другая проблема состоит в требовании, что должны получаться по возможности гладкие и однородные поверхности. При этом известно, что дефекты несущей подложки проявляются на приклеенных подложках, например на пленках. При этом особенно трудно приклеивать обрезные кромки и обработанные поверхности, так как на практике подложки выполнены слоистыми. При этом является обычным, что внутренние участки древесной плиты имеют меньшую плотность и тем самым являются менее стабильными механически. Наружные слои являются более плотными, образуют более стабильную и по возможности гладкую поверхность. Однако на поверхностях срезов, которые отпилены и обработаны, обнаруживаются различные детали конструкции. Поверхности являются визуально неоднородными, имеют другие размеры и плотность пор, также могут механически выкрашиваться.
Чтобы получить хорошее соединение и одновременно высококачественную поверхность, известно, что на несущую подложку могут быть нанесены жидкие или плавкие клеевые массы. Однако термопластичные материалы имеют тот недостаток, что их необходимо охлаждать и, по обстоятельствам, при нагревании они размягчаются и их клеящие свойства изменяются. Известные реактивные одно- или двухкомпонентные системы на основе полиуретанов имеют такой недостаток, что они нуждаются в реакции сшивания. Кроме того, при этом подложки должны иметь заданное однородное влагосодержание, поскольку в противном случае сшивание и склеивание получаются неравномерными и невоспроизводимыми.
Также известны водные клеевые материалы. Они являются экономически выгодными, но время для достижения достаточного склеивания оказывается более длительным, так как сначала из слоя клеевого материала должна быть удалена вода. Кроме того, этот клеевой слой имеет меньшую прочность. В дополнение, свободная вода может оказывать негативное влияние на поверхности древесного материала.
Поэтому задача настоящего изобретения состоит в создании способа склеивания формованных изделий из древесных материалов на боковой узкой стороне, причем, с одной стороны, стабилизируется поверхность, и, с другой стороны, прочное склеивание обеспечивается сшитым клеевым материалом. Кроме того, нанесенный клеевой материал должен гарантировать, что возможные дефекты поверхности не будут проявляться через вторую наклеенную подложку. При этом должен быть возможным рациональный режим работы, с тем чтобы не требовались никакие разнообразные этапы сушки и приклеивания, равным образом должны быть улучшены вариации качества продукта, обусловленные различной влажностью подложки. Кроме того, должно предотвращаться загрязнение кромок поверхностей подложки.
Задача изобретения решается созданием способа склеивания формованных изделий из древесных материалов с гибкими пленочными подложками, причем по меньшей мере одна сторона является механически обработанной, в срединные участки этой стороны наносится одно- или двухкомпонентный полиуретановый клеевой материал, по меньшей мере на наружный участок стороны наносится водный клеевой материал на основе EVA, PVAc (поливинилацетат), PVOH (поливиниловый спирт), и сторона склеивается с гибкой подложкой как кромочным покрытием.
Дополнительным объектом изобретения является формованное изделие из древесного материала и гибкой полимерной подложки, причем обе подложки соединены слоем клеевого материала, который имеет первый срединный участок, который включает слой клеевого материала из реактивного полиуретанового клеевого материала, и имеет непосредственно примыкающий участок, который включает клеевой слой из водного клеевого материала.
Склеенное изделие включает две различных подложки - формованное изделие из древесины или древесного материала и гибкую пленочную подложку. При этом в качестве первой подложки могут быть использованы формостабильные формованные изделия. Они могут состоять из древесины, древесных материалов, таких как стружечные плиты, клееная фанера, MDF- или OSB-плиты (ориентированные стружечные плиты) и волокнистые плиты, речь также может идти о формованных изделиях из многочисленных различных материалов. Поверхность этой подложки может быть механически обработана. Эти обработанные формованные изделия имеют пористую поверхность, например, когда они подвергаются распиливанию, фрезерованию, шлифованию или иного рода обработке для придания формы. В качестве второй подложки применяются гибкие подложки. При этом речь может идти, в частности, о гибкой пленочной подложке из древесины, бумаги или полимера, такой как шпон, пленочные покрытия или кромочная наклейка, в частности полимерные ленты или полимерные пленки, такие как декоративные бумажно-слоистые пластики (HPL, CPL). На них также могут быть нанесены печать, тиснение или покрытие, также могут быть применены многослойные подложки.
Согласно изобретению способ пригоден, в частности, для заклеивания краев плит. При этом они сформированы распиливанием, фрезерованием или иным путем. Дополнительная предварительная обработка этих поверхностей подложки не требуется, они только должны быть свободными от пылевидных частиц и обезжиренными. На эти поверхности согласно соответствующему изобретению способу на заданном расположенном внутри участке наносится реактивный полиуретановый клеевой материал.
В отношении соответствующего изобретению способа речь может идти об однокомпонентных или двухкомпонентных клеевых материалах, которые могут быть сшиты посредством NCO-групп. Для сшивания однокомпонентные полиуретановые клеевые материалы реагируют с водой и тем самым образуют сетчатую сшитую структуру, двухкомпонентные полиуретановые клеевые материалы сшиваются посредством соединений, которые имеют кислотные группы с подвижным атомом водорода, например ОН-, SН-, или NН-группы, и дополнительно, по обстоятельствам, в присутствии воды. Компонент, содержащий кислотные группы с подвижным атомом водорода, представляет собой второй компонент клеевого материала, который хранится отдельно. Применимые клеевые материалы могут быть жидкими при комнатной температуре (23°C), например однокомпонентные или двухкомпонентные полиуретановые клеевые материалы, речь также может идти о твердом клеевом материале, таком как термоплавкие клеи на полиуретановой основе. Они являются твердыми при комнатной температуре, они могут плавиться при повышенных температурах, например при температуре от около 80 до 150°C. Однако этот вариант исполнения является менее предпочтительным. Подходящие типы применимых согласно изобретению полиуретановых клеевых материалов известны специалисту.
В случае двухкомпонентного полиуретанового клеевого материала клеевой материал состоит из двух компонентов, которые смешиваются непосредственно перед склеиванием. Речь идет о полиольном компоненте и изоцианатном компоненте. При этом в отношении изоцианатного компонента речь идет об известном, как таковом, продукте взаимодействия полиолов и избытка полиизоцианатов, о мономерном изоцианате или же о смеси их обоих.
При этом для необходимого полиольного компонента могут быть использованы известные полигидроксисоединения. В качестве полиола пригодны предпочтительно полигидроксисоединения с гидроксильными группами числом от двух до десяти на молекулу в диапазоне молекулярных масс (среднечисленных молекулярных масс, Mn, которые могут быть определены методом GPC (гель-проникающей хроматографии)) от 100 до 10000 г/моль, предпочтительно в диапазоне от 200 до 5000 г/моль.
Примерами пригодных полиолов являются ди- и/или трифункциональные полипропиленгликоли или полиэтиленгликоли, также могут быть использованы статистические и/или блок-сополимеры. Дополнительную группу применимых простых полиэфиров представляют полиокситетраметиленгликоли (политетрагидрофураны, поли-THF).
Кроме того, в качестве полиолов пригодны такие сложные полиэфиры полиолов, которые могут быть получены конденсацией алифатических или ароматических ди- и соответственно трикарбоновых кислот, имеющих от 3 до 36 атомов углерода, например адипиновой кислоты, себациновой кислоты, терефталевой кислоты, изофталевой кислоты, димерных жирных кислот или их смесей с низкомолекулярными диолами или соответственно триолами, например такими, как этиленгликоль, пропиленгликоль, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, дипропиленгликоль, 1,4-бутандиол, 1,6-гександиол, 1,8-октандиол, 1,10-декандиол, 1,12-додекандиол, димерный алифатический спирт, глицерин, триметилолпропан или их смеси. Дополнительную группу применимых согласно изобретению полиолов составляют сложные полиэфиры на основе ε-капролактона, также называемые поликапролактонами. При этом молекулярная масса таких сложных полиэфиров полиолов должна составлять менее 2000 г/моль.
Но могут быть применены сложные полиэфиры полиолов олеохимического происхождения. Они могут происходить из природного источника или являются модифицированными. Подобные сложные полиэфиры полиолов могут быть получены, например, реакцией с полным раскрытием кольца эпоксидированных триглицеридов в смеси жиров, содержащих жирные кислоты по меньшей мере с частичной олефиновой ненасыщенностью, с одним или многими спиртами, имеющими от 1 до 12 С-атомов, и затем частичной переэтерификацией триглицеридных производных до алкиловых сложных эфиров полиолов с 1-12 С-атомами в алкильном остатке. Например, речь может идти также о касторовом масле.
Дополнительными пригодными полиолами являются поликарбонаты полиолов, поликапролактондиолы, димерные диолы или функционализированные гидроксильными группами полибутадиены. Они также могут в качестве добавки содержаться в смеси полиолов.
2
24
Также могут содержаться алифатические алкилендиолы. При этом речь может идти о линейных или разветвленных С-С-диолах, которые имеют концевые или боковые ОН-группы в углеродной цепи. Также пригодными являются спирты с большим числом функциональных групп, например такие, как глицерин, триметилолпропан, пентаэритрит или углеводные спирты. Но такие высокофункционализированные полиолы менее предпочтительны и должны содержаться в смеси полиолов только в незначительных количествах.
Молекулярная масса полиолов должна составлять предпочтительно ниже 5000 г/моль, в частности менее 3000 г/моль. При этом предпочтительно, когда применяются диолы или их смеси. Доли высокофункционализированных полиолов повышают плотность сшивания клеевого материала. Для получения ОН-компонента двухкомпонентных клеевых материалов предпочтительно пригодны жидкие смеси полиолов.
В качестве полиизоцианата применимы известные ди- и полиизоцианаты. Пригодные изоцианаты предпочтительно содержат в среднем от 2 до не более 5, в частности от 2 до 3 NCO-групп. Речь может идти о бифункциональных изоцианатах, также могут быть применены олигомеры. Могут быть использованы ароматические, циклоалифатические или алифатические изоцианаты. Как правило, предпочтительны ароматические изоцианаты, а также олигомеризованные аддукты таких изоцианатов с концевыми NCO-группами, а также продукты реакций низкомолекулярных полиолов, полиаминов или аминоспиртов с указанными диизоцианатами. Такие изоцианаты и их олигомеры имеются в продаже на рынке, например так называемые «Roh-MDI», чистые изомеры или смеси изомеров 2,4’-/4,4’-MDI (дифенилметандиизоцианата), модифицированные карбодиимидом MDI, или продукты взаимодействия TDI (толуилендиизоцианата) с низкомолекулярными полиолами. Они хранятся отдельно от полиольного компонента и лишь непосредственно перед склеиванием смешиваются с ОН-компонентом. Отношение изоцианатных групп к ОН-группам полиольного компонента находится в диапазоне от 1,05:1 до 2,0:1.
Для применимых согласно изобретению однокомпонентных полиуретановых клеевых материалов из вышеупомянутых полиолов и полиизоцианатов реакцией с избытком NCO-групп могут быть получены реактивные форполимеры. При этом посредством соотношения «NCO:OH» может быть отрегулирована молекулярная масса форполимера и содержание NCO-групп. Обычно соотношения «NCO:OH» составляют от 1,2:1 до 2:1. NCO-содержание в форполимере может составлять между 1,5 до 15% в расчете на смесь форполимера. Клеевые материалы могут быть текучими или они делаются текучими с помощью пластификаторов или растворителей. В отсутствие влаги однокомпонентные клеевые материалы стабильны при хранении и тогда могут быть применены для соответствующего изобретению способа склеивания.
В качестве однокомпонентных клеевых материалов пригодны также термоплавкие клеевые материалы. Такие термоплавкие клеевые материалы применяются в виде твердой при комнатной температуре клеевой смеси, после чего они перерабатываются в расплав. В качестве изоцианата для получения полиуретанового форполимера могут быть применены вышеупомянутые полиизоцианаты, при этом используется избыток NCO-групп, чтобы получить NCO-функционализированные форполимеры. В качестве полиолов в особенности пригодны диолы. Путем выбора полиолов, изоцианатов и соотношения «NCO:OH» можно обеспечить то, что форполимеры будут иметь подходящую температуру плавления, например от 80 до 180°C.
Пригодные однокомпонентные или двухкомпонентные полиуретановые клеевые материалы могут содержать известные добавки и вспомогательные вещества, такие как наполнители и пигменты, регуляторы тиксотропности, катализаторы, промоторы адгезии, смолы, пластификаторы и/или воски. Такие клеевые материалы известны специалисту, как и способы получения или обработки таких клеевых материалов.
В частности, для соответствующего изобретению способа пригодны текучие при низких температурах реактивные клеевые материалы, например при температурах от 15 до 60°C, в частности до 30°C. Они согласно способу дают хорошее начальное склеивание, но они не являются реактивными, чтобы путем дополнительного химического сшивания достигнуть стабильного склеивания. Кроме того, должно облегчаться вспенивание клеевых материалов.
Для соответствующего изобретению склеивания вторая часть поверхности покрывается и приклеивается водным клеевым материалом.
В качестве водного клеевого материала пригодны известные нереактивные водные клеевые материалы, в частности, речь идет о дисперсиях на основе этиленвинилацетата, поливинилового спирта или поливинилацетата. При этом полимеры могут присутствовать по отдельности или в смеси. Кроме того, могут также содержаться дополнительные полимеры и обычные известные добавки. Содержание твердого вещества в таких клеевых материалах составляет главным образом между 35 до 70% по весу. Вязкость может быть отрегулирована добавками, пригодные клеевые материалы имеют вязкость от 2500 до 20000 мПа·сек. Такие клеевые материалы известны специалисту и имеются в продаже на рынке.
2
2
В соответствующем изобретению способе первый участок обработанной и приклеиваемой поверхности подложки покрывается реактивным полиуретановым клеевым материалом. Способы нанесения таких клеевых материалов известны. Жидкие клеевые материалы могут быть нанесены непосредственно, термоплавкие клеевые материалы доводятся до нужной вязкости расплавлением. Вязкость выбирается так, чтобы было возможным проникновение в пористую поверхность. Например, это может быть сделано экструзией через сопло, нанесением валиком или ракелем, в частности, клеевой материал наносится на поверхность через сопло. Если вязкость отрегулирована до слишком жидкого состояния, клеевой материал проникает в полости, поры древесного материала. Если вязкость выбирается слишком высокой, то покрывается только поверхность без того, чтобы происходило закрепление в древесном материале. Предпочтительно, чтобы, когда используются жидкие полиуретановые клеевые материалы, вязкость устанавливалась, например, с помощью пигментов, загустителей или других регуляторов вязкости так, чтобы, как было описано выше, было возможным хорошее закрепление в формованном изделии. Пригодные полиуретановые клеевые материалы должны иметь вязкость от 1000 до 20000 мПа·сек при температуре нанесения (RVT по Брукфильду, стандарт EN ISO 2555), в частности, от 3000 до 15000 мПа·сек. Согласно соответствующему изобретению способу слой клеевого материала выбирается так, что наносится количество клеевого материала от 20 до 300 г/м. Оно может составлять, в частности, от 50 до 200 г/м и толщина слоя в материале получается от 0,1 до 3 мм.
Согласно соответствующему изобретению способу реактивный полиуретановый клеевой материал наносится на приклеиваемую поверхность. При этом клеевой материал, в частности, наносится на часть поверхности, которая имеет худшую структуру подложки. При обычной структуре древесного материала это имеет место на участке, расположенном внутри формованного изделия, то есть внутренняя частичная поверхность кромки обреза снабжается полиуретановым клеевым материалом.
Согласно этой стадии способа приклеиваемая поверхность имеет еще два участка, которые соседствуют с вышеуказанной покрытой полиуретановым клеевым материалом частичной поверхностью. Эти поверхности в отношении поверхности среза представляют собой наружные краевые участки. Эти участки согласно изобретению покрываются вторым водным клеевым материалом.
2
2
Таким образом, в следующей стадии способа на параллельные первой покрытой частичной поверхности наносится водный клеевой материал. При этом речь идет о вышеописанном несшиваемом клеевом материале. В одном варианте исполнения покрывается только сама частичная поверхность, в другом варианте исполнения водным клеевым материалом покрывается участок, перекрывающийся с покрытой полиуретановым клеевым материалом первой поверхностью, в дополнительном варианте исполнения покрывается вся поверхность этой стороны. Вследствие возможного перекрывания проклеенных поверхностей точность приводки с разделением клеевых слоев не требуется, в частности, также возможно, что слой водного клеевого материала наносится сплошным покрытием на приклеиваемую поверхность второй пленочной подложки. Один дополнительный вариант исполнения предусматривает нанесение водного клеевого материала на обе поверхности. Количество водного клеевого материала может составлять от 20 до 200 г/м, например от 40 до 150 г/м. При этом учитывается совокупное количество, нанесенное на все поверхности. Устройства для нанесения водного клеевого материала известны, что может быть выполнено, например, с помощью валиков, кистей, накаткой или, в частности, напылением.
Непосредственно после этого пленочная подложка прижимается под давлением к покрытой клеевым материалом поверхности. Это может быть стимулировано также повышением температуры. При этом вода удаляется из водного клеевого материала, например, вода диффундирует в подложку или вода и клеевой материал также могут распределиться в реактивном полиуретановом клеевом материале. Тем самым обеспечивается достаточная влажность для сшивания.
Поскольку процесс изготовления зачастую протекает в поточной линии, на продолжительность прессования может влиять скорость обработки или длина участка приложения давления. Это составляет от 1 до 30 секунд, в частности менее 15 секунд. После этого сила сцепления является настолько высокой, что композитный многослойный материал стабилен для последующей обработки.
Благодаря повышенной влажности полиуретановый клеевой материал реагирует с дополнительной водой. Это ведет к небольшому вспениванию клеевого слоя. Благодаря давлению при прессовании обеспечивается то, что пузырьки или пена возникают только в таком количестве, что достигается выравнивание полостей и отверстий и неровностей подложки. Повышенная технологическая температура может ускорять физическое высушивание и химическую реакцию.
Благодаря первому покрытию формованного изделия соответствующим изобретению первым полиуретановым клеевым материалом достигается улучшение процесса обработки. Чувствительные поверхности подложки упрочняются, предотвращается механическое выкрашивание в последующем процессе обработки поверхности. Приклеивание двумя клеевыми материалами приводит к быстрому развитию сцепления в плоскости между поверхностями подложек. Благодаря небольшому вспениванию слоя реактивного клеевого материала заполняются и выглаживаются возможные неровности и полости, так что получается гладкая и однородная поверхность формованного изделия. Благодаря нанесенному на наружные кромки водному клеевому материалу получается только незначительное загрязнение подложки или устройств для нанесения, что может быть также удалено влажной обработкой. Долговременное склеивание обеспечивается последующей реакцией сшивания полиуретанового клеевого материала.
Полиуретановый клеевой материал Makroplast 7221 (фирма Henkel):
Не содержащий растворителя, содержащий NCO, вязкость около 9000 мПа⋅сек при температуре 25°C
Водный клеевой материал Dorus AD 096/2:
Содержание твердого вещества около 50%, вязкость около 10000 мПа·сек при температуре 25°C
Пример 1
2
Стандартная стружечная плита подвергнута механическому формованию на боковой стороне. На внутреннюю поверхность этой стороны нанесен однокомпонентный полиуретановый клеевой материал (около 80 г/м).
2
Непосредственно после этого на обе склеиваемые подложки нанесен водный клеевой материал на основе PVAC (около 80 г/м).
Непосредственно после этого склеен многослойный материал (CPL-ламинат) путем прессования на вальцах с плоской поверхностью. При этом продолжительность прессования составляет около 5 секунд.
Через 24 часа оценено склеивание.
Поры подложки уже больше не видны.
По плавности хода поверхность является более гладкой и спокойной, чем для соответствующего сравнения без полиуретанового клеевого материала.
Возможное загрязнение продольной кромки может быть удалено путем очистки водой.