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
Наименование показателя |
Клей 20.12 |
Клеи-аналоги |
|
EuroBOND PR 370.0 |
Kleiberit 261.9 |
||
Основа |
(Со)полимеры винилхлорида |
Поликонденсационная смола |
|
Растворитель |
Хлорированный углеводород |
||
Плотность, г/см3 |
Около 1,3 |
Около 1,3 |
Около 1,3 |
Цвет |
Желтоватый, прозрачный |
||
Вязкость при 20 °C по Брукфильду RVT, мПа·с |
2000±400 |
2000±500 |
2000±300 |
Количество отвердителя, % (мас.) |
2–2,5 |
3–5 |
3–5 |
Жизнеспособность клея после добавления отвердителя, ч |
Около 24 |
Около 24 |
Около 24 |
Время открытой выдержки с отвердителем, мин |
0,5–9,0 |
4–6 |
|
Время вызревания клея после добавления отвердителя |
От 30 мин |
От 30 мин |
От 30 мин |
Адгезионная прочность клеевого соединения через 24 ч, Н/м |
0,25 |
0,25 |
0,25 |
Теплостойкость клея с отвердителем, °С |
Более 110 |
Более100 |
До 120 |
Доля нелетучих веществ, % (мас.) |
Около 38 |
Около 37 |
Около 35 |
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.