Двухкомпонентный органорастворимый клей

Логотип: 

УДК 678

ДВУХКОМПОНЕНТНЫЙ ОРГАНОРАСТВОРИМЫЙ КЛЕЙ
НА ОСНОВЕ (СО)ПОЛИМЕРОВ ВИНИЛХЛОРИДА ДЛЯ
ЛАМИНИРОВАНИЯ ПВХ-ПРОФИЛЕЙ

С.А. Гуткович, О.А. Захаров, А.А. Миронов

(ЗАО Биохимпласт, 606000, г. Дзержинск, Нижегородская обл., 200 м Речного шоссе, 3/3197, e-mail: info@biochimplast.ru, тел.: (8313)-26-23-78)

Рассмотрены основные характеристики и особенности применения органорастворимого клея на основе (со)полимера винилхлорида для ламинирования ПВХ-профиля.

Ключевые слова: Клей 20.12, ламинирование, ПВХ-профиль, ПВХ-пленка, праймер.

В России существует значительное количество предприятий, осуществляющих выпуск ламинированных погонажных изделий из поливинилхлорида (подоконников, стеновых панелей и т.п.).

Стадия ламинирования выходящих из экструдера профилей является одной из важнейших и включает в себя следующие процессы: нанесение тонкого слоя клея на ПВХ-пленку через щель (ракельная установка), праймирование ПВХ-профиля, термическую сушку клеевого слоя, прикатывание пленки роликами к предварительно обработанному праймером ПВХ-профилю.

В настоящее время в России для ламинирования применяют двухкомпонентные полиуретановые клеи как безрастворные, так и на основе органических растворителей. Все они – зарубежного производства (Германия, Франция, Италия, Турция). Уровень цен на импортируемые органорастворимые клеи составляет 200–270 руб./кг. При этом цена клея вносит значительный вклад в себестоимость конечной продукции.

В связи с созданием производства ПВХ-подоконников на ЗАО «Биохимпласт» (г. Дзержинск, Нижегородская обл.) мощностью до 30 тыс. м² в месяц и необходимостью снижения себестоимости выпускаемой продукции на предприятии для ламинации разработан органорастворимый двухкомпонентный Клей 20.12.

В качестве пленкообразующего в разработанном клее использованы (со)полимеры винилхлорида, а в качестве растворителя – метиленхлорид, как соответствующий требованиям токсикологии и взрывопожаробезопасности. Отвердитель содержит дифенилметандиизоцианат (МДИ).

При разработке клея необходимо было решить следующие задачи:

• раствор должен сохранять стабильность при требуемом соотношении сухого остатка и вязкости;
• теплостойкость клеевого соединения должна быть не менее 90ºС;
• время, в течение которого не происходит желирования клея в расходной емкости ракельной установки и нарастания слоя клея на ее стенках, должно составлять 5–7 сут., чтобы не требовалось частой промывки емкости, не было перерасхода клея и увеличения брака продукции;
• свойства клея должны позволять склеивать некачественно праймированный ПВХ-профиль, т.е. ПВХ-пленка должна приклеиваться на мономолекулярный слой технологических смазок;
• время открытой выдержки при работе с клеем должно быть в широком интервале – от 30 с до 9 мин. При недостаточной сушке клеевого слоя снижается теплостойкость клеевого соединения, а при хранении готового изделия могут появиться вздутия ламинационной пленки. При пересушке клеевого слоя снижается адгезия пленки к ПВХ-профилю.

Так как поверхность ПВХ-профиля после выхода из фильеры экструдера содержит различные технологические компоненты (смазки), входящие в состав полимерной композиции, то для получения качественного клеевого соединения поверхность профиля перед приклеиванием ламинационной пленки должна быть обработана праймером – низ­кокон­цен­трированной смесью метиленхлорида с клеем. Тем самым, с поверхности профиля удаляются компоненты, препятствующие адгезии, повышается поверхностное натяжение (от 30 до 45 мН/м). Производители клея всегда указывают на необходимость тщательного праймирования, что, однако, в производственном процессе осуществить достаточно трудно. Это связано как с несовершенством самой технологии праймирования, так и с высокими требованиями к культуре производственного процесса. Поэтому при отработке рецептуры клея в нее вводили соответствующие компоненты, позволяющие проводить склеивание некачественно праймированных поверхностей, хотя бы и с пониженной адгезией.

Корректировкой полимерной части базовой рецептуры Клея 20.12 проблему решить не удалось. Так, при введении различных агентов липкости и суперадгезивов начальная адгезия появлялась, но в процессе структурирования клеевого шва она резко снижалась. Введение регуляторов поверхностного натяжения также не дало требуемого эффекта. Задачу удалось решить лишь посредством совместной корректировки полимерной и растворной частей рецептуры.

Прочность клеевого соединения определяется в основном составом полимерной части клея и содержанием остаточного растворителя в клеевом слое в момент контакта ламинационной пленки с ПВХ-профилем. Как уже отмечалось выше, при избыточном содержании остаточного растворителя снижается прочность клеевого соединения и его теплостойкость. При дефиците растворителя клеевой слой пересыхает, адгезия также снижается.

Содержание остаточного растворителя зависит от ряда факторов:

• промежутка времени между нанесением клея на ламинационную пленку до ее контакта с ПВХ-профилем (время открытой выдержки), который связан с производительностью оборудования;
• толщины нанесенного слоя клея;
• температуры, при которой происходит испарение растворителя и которая определяется режимами сушки, а также температурой и влажностью окружающей среды;
• состава растворителя и его взаимодействия с полимерной частью клея. Кроме того, скорость испарения растворителя во многом определяется давлением насыщенных паров его компонентов и их соотношением.

Состав рецептуры клея должен быть универсальным по отношению к конструктивным особенностям и производительности ламинационных установок.

Очевидно, что количественно оценить влияние перечисленных выше факторов не представлялось возможным. В связи с этим состав клея подбирали в основном эмпирическим путем, исходя из общих закономерностей влияния различных факторов на склеивание ламинационной пленки с ПВХ-профилем. Дополнительно были получены следующие важные свойства клеевого соединения:

• высокая начальная прочность, позволяющая производить продольную распиловку профиля непосредственно после ламинации;
• устойчивость к воздействию воды, растворов солей и щелочей, ряда растворителей;
• сохранение пластичности клеевого слоя после окончательного структурирования.

В таблице представлены основные показатели «Клея 20.12» в сравнении с показателями двух других клеев, наиболее широко представленных на российском рынке.

Характеристики Клея 20.12

Как следует из таблицы, основные характеристики Клея 20.12 производства ЗАО «Биохимпласт» практически не отличаются от свойств ближайших аналогов, используемых в настоящее время в России для ламинации ПВХ-профилей ПВХ-пленками.

Начиная с 2009 г., ЗАО «Биохимпласт» освоен  промышленный выпуск Клея 20.12, который до настоящего времени успешно используется в собственном производстве ПВХ-подоконников. Достаточно конкурентоспособное соотношение цены и качества (стоимость Клея 20.12 на 20–30% ниже стоимости ближайших аналогов), а также продолжительный период времени апробации позволили начать реализацию Клея 20.12 на внутренний рынок производителей ламинированных погонажных ПВХ-профилей.