КЛЕЕВАЯ ПОЛИУРЕТАНОВАЯ КОМПОЗИЦИЯ
ADHESIVE POLYURETHANE COMPOSITION

Изобретение относится к области химии, в частности к клеевым полиуретановым композициям, и может быть использовано в обувной промышленности.
6
Известна однослойная клеевая композиция для склеивания низа обуви с верхом из искусственной, синтетической и натуральной кож, содержащая уретановый каучук Десмоколл на основе сложных полиэфиров 15-16%, полиизоцианат 1,5-2,5%, моноалкилфениловый эфир полиэтиленгликоля 0,04-0,50% и этилацетат остальное. Характеристики клея: прочность клеевого шва 44-73 Н/см, характер отрыва - по резине и верхнему слою кожи. Разработанный состав позволяет снизить расход уретанового каучука Десмоколл до 40% с обеспечением прочности клеевого шва при использовании верха из различного вида кожи (Патент RU №2047637 С1 на изобретение. Клеевая композиция для склеивания низа обуви с верхом из искусственной, синтетической и натуральной кож. - МПК C09J 175/06. - Опубл. 10.11.1995).
6
Известна однослойная клеевая композиция для склеивания деталей верха обуви к подошвенным материалам, содержащая дисперсию полиуретана на основе 2,4-толуилендиизоцианата, полибутиленглигольадипината и 2,2-бис/гидроксиметилен/пропионовой кислоты в соотношении 1:2-3:1-1,5, воду, первичный амин, N-метил-2-пирролидон. Предложенный состав клеевой композиции повышает стабильность во времени композиции и прочность клеевых соединений деталей обуви (Патент RU №2114146 С1 на изобретение. Клеевая композиция. - МПК C09J 175/04, C08G 18/66. - Опубл. 27.06.1998).
6
Известна однослойная полиуретановая клеевая композиция для склеивания металлов, бетона, обуви, кожи и др., содержащая следующее соотношение компонентов, мас.ч.: простой олигоэфир на основе окиси этилена и окиси пропилена с мол. м. 4500-6000 - 17-28; N,N,N',N'-тетрагидроксипропиленэтилендиамин 35-57; отходы эластичного пенополиуретана 15-50, изоцианат 30-50 и органический растворитель 195-350. Предложенная полиуретановая клеевая композиция увеличивает прочность склеивания, снижает себестоимость композиции и улучшает экологию окружающей среды (Патент RU №2139313 С1 на изобретение. Полиуретановая клеевая композиция. - МПК C09J 175/08. - Опубл. 10.10.1999).
Известна однослойная полиуретановая клеевая композиция для склеивания металлов, бетона, кожи, дерева и др., включающая мас.ч.: 20-60 литьевой полиуретан или отходы производства литьевого полиуретана, 80-40 ∈-капролактам, 5-50 изоцианат и 100-300 и органический полярный растворитель. Предложенная полиуретановая клеевая композиция увеличивает адгезионную прочность склеивания субстратов, а также сокращает загрязнение окружающей среды за счет утилизации отходов производства литьевого полиуретана (Патент RU №2391374 С1 на изобретение. Полиуретановая клеевая композиция. - МПК C09J 175/04, C08L 75/04, C08G 18/10. - Опубл. 10.06.2010).
7
Известна однослойная клеевая композиция на основе смеси сложноэфирных уретановых каучуков при следующем соотношении: Десмоколл-540 13,37-17,71 и Десмоколл-406 1,48-1,97 в общем количестве 14,85-19,68 мас.%; отвердитель полиизоцианат Десмодур RFE 1,5-2,0 мас.%; стабилизирующие добавки (антиоксиданты) в виде малоновой кислоты 0,81-0,72 мас.% и Тинувина В75 0,09-0,12 мас.%, остальное растворитель, включающий в состав мас.%: толуол 3,84-4,78, МЭК (мсталэтилкстон) 0,81-0,72 этилацетат - 1,81-2,15 и ацетон - остальное. (Заявка RU №2003120847 А на изобретение. Клеевая композиция на основе полиуретанового каучука. - МПК C09J 175/06. - Опубл. 27.01.2005).
Известна однослойная клеевая композиция на основе смеси сложноэфирных уретановых каучуков для склеивания низа обуви с верхом из искусственной, синтетической и натуральной кож, содержащая, мас.%: 8,5-15,5 уретанового каучука марки Десмоколл-540 (средневязкого) с вязкостью не более 1600 спз, 3,5-4,5 уретанового каучука марки Десмоколл-540 (низковязкого) с вязкостью не более 890 спз и 1,3-2,2 уретановый каучук марки Десмоколл-406, при массовом соотношении двух видов каучуков Десмоколл-540 и Десмоколл-406, равным 9:1. Такая композиция содержит, мас.%: 0,1-0,2 малоновой кислоты, 0,05-0,1 тинувина В75, 1,5-2,0 полиизоцианата марки Десмодур RFE в качестве отвердителя и остальное - смесь растворителей, содержащих, мас.%: 3,8-5,0 толуола, 0,7-0,8 МЭК (метилэтилкетона), 1,8-2,2 этилацетата и остальное ацетон. Данная клеевая композиция не требует введения отвердителя перед использованием, что упрощает технологию ее применения, имеет стабильные характеристики на всем жизненном цикле, а также обеспечивает повышение прочности клеевого шва и дает возможность склеивания изделий из термопласта и ПВХ (Патент RU №2405017 С2 на изобретение. Клеевая композиция на основе полиуретанового каучука. - МПК C09J 175/06, А43В 9/12. - Опубл. 27.11.2010).
Известна однослойная клеевая композиция на основе смеси сложноэфирных уретановых каучуков, содержащая, мас.%: Десмоколл-540/4 12-16, Десмоколл-540/2 1-3, Десмоколл-406 0,5-1,5, целевую добавку аэросил 200 0,2-1,0, стабилизирующие добавки малоновую кислоту 0,1-0,2, тинувин В75 0,05-0,08 и остальное растворитель в составе ацетон 58-74, этилацетат 2-10 и толуол 4-8 (Заявка RU №2009139512 А на изобретение. Клеевая композиция. - МПК C09J 175/06. - Опубл. 10.05.2011).
Недостатком известных однослойных клеевых композиций является неудовлетворительная прочность склеивания при однократном нанесении полиуретанового клея из-за низкой адгезивной способности склеиваемых поверхностей изделий.
Известна композиция для грунтовки, включающая, по меньшей мере, один полиуретановый форполимер А с изоцианатными группами; по меньшей мере, один алифатический полиизоцианат В; по меньшей мере, один ароматический полиизоцианат С; по меньшей мере, один продукт реакции D, полученный из, по меньшей мере, одного эпоксисилана и, по меньшей мере, одного аминосилана при количественном соотношении атомов активного водорода амина к количеству эпоксидных групп эпоксисилана, равном 3:1-1:3, или из, по меньшей мере, одного эпоксисилана и, по меньшей мере, одного меркаптосилана при количественном соотношении меркаптогрупп и эпоксидных групп 1,5:1-1:1,5, при содержании продукта D 0,5-15 вес.% в расчете на суммарный вес A+B+C+D. Композиция применяется в качестве грунтовки для клеев, герметиков и напольных покрытий. Технический результат - хорошая адгезия к проблемным подложкам при большом открытом времени (Патент RU №2393188 С2 на изобретение. Грунтовка с большим открытым временем для полимерных подложек. - МПК C09D 175/04, C08J 7/04, C09J 175/04, С09К 3/10. - Опубл. 27.06.2010). Недостатком известной композиции является недостаточная когезия клеевого шва и адгезия к заготовкам верха обуви и подошвенным композициям.
Наиболее близким аналогом является двухслойная клеевая полиуретановая композиция, включающая двукратное намазывание краев заготовки верха обуви полиуретановыми клеями с целью повышения прочности крепления низа литьевой подошвы к материалам верха обуви. При первой намазке применяют клей 8-10% концентрации с последующей сушкой клеевого слоя в естественных условиях в течение 3-5 мин. Вторую намазку производят клеем 20-22% концентрации с последующей сушкой клеевого слоя в течение 3-6 мин с этапом интенсифицированной сушки в течение 1 мин потоком воздуха с температурой 60-65°С при скорости потока воздуха 3-4 м/с и этапом сушки в естественных условиях в течение 2-5 мин. Перед смыканием литьевой формы и прилипанием низа к заготовке обуви осуществляют термоактивацию клеевой пленки в течение 5-8 с за счет подачи на след заготовки обуви струи воздуха, нагретого до температуры 110-140°С (Патент RU №2290852 С1 на изобретение. Способ повышения прочности литьевого крепления низа к материалам верха обуви. - МПК А43В 9/18, B29D 31/512, A43D 86/00. - Опубл. 10.01.2007). Данное техническое решение принято за прототип.
Основным недостатком известной композиции является сложность намазывания слоев для склеивания, связанная с высокой температурой сушки, недостаточная когезионная прочность клеевого соединения подошвы с материалом верха из-за недостаточной адгезии, приводящей к образованию непроклеенных участков.
Основной задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение адгезии и когезионной прочности клеевого соединения подошвы с материалом верха обуви, не обладающих достаточной адгезией.
Техническим результатом, достигаемым при осуществлении заявленного изобретения, является снижение стоимости и повышение как адгезионных свойств клеевой композиции, так и когезионных прочностных характеристик клеевых швов.
Указанный технический результат достигается тем, что в известной клеевой полиуретановой композиции, состоящей из грунтовки и нанесенного на ее поверхность полиуретанового клея, содержащих уретановый каучук и этилацетат, согласно предложенному техническому решению,
грунтовка состоит из раствора полиуретанового термоэластопласта в этилацетате при следующем соотношении, мас.%:
полиуретановый термоэластопласт
10-18
этилацетат
остальное,
а полиуретановый клей содержит раствор полиуретанового термоэластопласта в смеси полярных органических растворителей, состоящей из этилацетата и метиленхлорида, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
полиуретановый термоэластопласт
17-27
метиленхлорид
7-10
этилацетат
остальное;
полиуретановый клей в качестве целевой добавки может содержать перхлорвиниловую смолу в количестве 0-10 мас.% к общей массе клея.
Проведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными всем признакам заявленной клеевой полиуретановой композиции, отсутствуют. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности «новизна».
Результаты поиска известных решений в данной области техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявляемого технического решения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявляемого технического решения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствуют условию патентоспособности «изобретательский уровень».
Сущность заявленного изобретения заключается в следующем.
Клеевая полиуретановая композиция представляет собой двухслойную адгезивную композицию, состоящую из полиуретановой грунтовки и нанесенного на ее поверхность полиуретанового клея.
Грунтовка содержит следующие компоненты в соотношении, мас.%:
полиуретановый термоэластопласт
10-18
этилацетат
остальное
Полиуретановый клей содержит следующие компоненты в соотношении, мас.%:
полиуретановый термоэластопласт
17-27
метиленхлорид
7-10
этилацетат
остальное
Полиуретановый клей в качестве целевой добавки может содержать перхлорвиниловую смолу в количестве 0-10 мас.% к общей массе клея.
В соответствии с изобретением клеевую полиуретановую композицию готовят следующим образом.
Грунтовку и полиуретановый клей готовят отдельно друг от друга и расфасовывают в соответствующие тары. В качестве полиуретанового термоэластопласта использовали предварительно измельченный уретановый каучук марки УК-1.
Грунтовку готовили следующим образом.
изб
В трехгорловую колбу, снабженную мешалкой и обогревающей водяной рубашкой, загрузили 20 г уретанового каучука марки УК-1 в качестве полиуретанового термоэластопласта и 180 г этилацетата. В колбе создавали азотную подушку с избыточным давлением Р=0,2÷0,3 атм, а в рубашку подавали теплоноситель, обеспечивая подогрев содержимого колбы до температуры 45±2°С, после чего вели смешивание компонентов мешалкой колбы в течение 24÷48 ч до полного растворения уретанового каучука УК-1. Выгрузку полиуретановой грунтовки вели при температуре 42±2°С в герметично закрываемую полиэтиленовую емкость.
Полученная полиуретановая грунтовка подверглась испытанию, показатели качества которой приведены в табл.1.
Таблица 1
№ п/п
Наименование показателя качества
Норма
Метод испытания
1
Внешний вид
Вязко-текучая масса от светлого до янтарно цвета без механических включений.
визуально
2
Массовая доля нелетучих веществ, %
10-18
по ГОСТ 2199-78
3
Условная вязкость по вискозиметру ВЗ-246 (диаметр сопла 6 мм) при температуре 20°С
50-150
по ГОСТ 8420-74
Полиуретановый клей готовили следующим образом.
изб
В трехгорловую колбу, снабженную мешалкой и обогревающей водяной рубашкой, загрузили 30 г уретанового каучука марки УК-1 в качестве полиуретанового термоэластопласта, 105 г этилацетата и 15 г метиленхлорида. В колбе создали азотную подушку с избыточным давлением Р=0,2÷0,3 атм, а в рубашку колбы подавали теплоноситель, обеспечивая подогрев содержимого колбы до температуры 35±2°С, после чего вели смешивание компонентов мешалкой колбы в течение 24÷48 ч до полного растворения уретанового каучука УК-1. При работающей мешалке в колбу добавили 10,5 г перхлорвиниловой смолы и продолжили процесс растворения при температуре 35±2°С, при которой вели процесс растворения перхлорвиниловой смолы в течение 4÷5 ч. Выгрузку полиуретанового клея вели при температуре 35±2°С в герметично закрываемую полиэтиленовую емкость.
Полученный полиуретановый клей подвергли испытанию, показатели качества которого приведены в табл.2.
Таблица 2
№ п/п
Наименование показателя качества
Норма
Метод испытания
1
Внешний вид
Вязко-текучая масса от светлого до янтарно цвета без механических включений.
визуально
2
Массовая доля нелетучих веществ, %
17-27
по ГОСТ 2199-78
3
Условная вязкость по вискозиметру ВЗ-246 (диаметр сопла 6 мм) при температуре 20°С
190-300
по ГОСТ 8420-74
Прочность клеевого соединения на расслаивание устанавливалась методом определения прочности связи между слоями резина - искусственная кожа, резина - натуральная кожа, резина - ткань и резина - прорезиненная ткань путем определения силы, необходимой для отделения двух испытуемых слоев друг от друга по ГОСТ 676875 (Резина и прорезиненная ткань. Метод определения прочности связи между слоями при расслоении). Первую намазку краев верха заготовленных образцов производили полиуретановой грунтовкой с последующей сушкой в течение 2-5,5 мин в зависимости от материала склеиваемых образцов при температуре 23±2°С. На поверхность грунтовки наносили вторую намазку полиуретановым клеем с последующей сушкой в течение 2,25-7,0 мин при температуре 23±2°С. Склеенные образцы выдерживали в течение 24 ч при температуре 23±2°С и относительной влажности 50-70%. Прочность связи между слоями при расслоении заготовленных образцов составила не менее 5 кН/м, что соответствует лучшим мировым образцам.
Предложенная клеевая полиуретановая композиция обладает низкой себестоимостью и не уступает по эксплуатационным свойствам известным клеевым композициям.