Полімеризаційний клей та його застосування

1. Полімеризаційний клей, що містить такі домішки: a) 1-10мас.% порошку кремнієвої кислоти з середнім розміром частинок від 1мкм до 10мкм як матувальний засіб; і b) 1-10мас.% порошку кремнієвої кислоти з середнім розміром частинок від більше 10мкм до 200мкм як формувач структури, причому сумарний вміст матувального засобу і формувача структури в клеї становить менше ніж 11мас.%. 2. Полімеризаційний клей за п.1, який відрізняється тим, що він додатково містить протипінний засіб. 3. Полімеризаційний клей за одним із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що як матува C2 2 (11) 1 3 75777 4 рилату можна шляхом додавання світлорозсіювасереднім розміром зерен від 1мкм до 10мкм як льних частинок також досягти оптичного ефекту матуючого засобу; і матування. При застиганні розплаву і пов'язаною з b) 1-10мас.% порошку кремнієвої кислоти із цим усадкою термічно більш стабільні світлорозсереднім розміром зерен від більше 10мкм до сіювальні частинки зумовлюють утворення матової 200мкм як структурної основи; структурованої поверхні. при цьому матуючий засіб і структурна основа Склеювання матованих виробів, зокрема виразом складають не більше 11мас.% по відношенробів із ПММА, досі могло бути здійснене лише з ню до полімеризаційної клеючої речовини. використанням полімеризаційних клеїв. Крім того, об'єктом винаходу є застосування Полімеризаційні клеї на основі поліметилметаполімеризаційної клеючої речовини згідно з винакрилату відомі і є на ринку [дів., наприклад, ЕР 548 ходом для виготовлення склеєного блоку, щонай740 або ЕР 675 184]. При цьому йдеться, наприменше, з одного матового предмета і ще одного клад, про розчини поліметилметакрилату в метипредмета. лметакрилаті, так званий сироп, який полімеризуПолімеризаційна клеюча речовина згідно з виють за допомогою ініціатора полімеризації. Під находом, переважно на основі полімеініціатором полімеризації розуміють ініціатор ратил(мет)акрилату, можна застосовувати для скледикальної полімеризації, наприклад, ультрафіолеювання, особливо, термопластичних пластмас, товий ініціатор, редокс-ініціатор або ініціатор рапричому після затвердіння вона має матову поведикальної полімеризації, що активується теплом рхню, підігнану до матовості матеріалів, що склечи світлом. Клей може бути нанесений, наприклад, юються. у V-подібний шов між склеюваними деталями, де Кремнієва кислота із середнім розміром зерен він полімеризується і утворює особливо міцне від 1мкм до 10мкм, наприклад, від 1мкм до 8мкм з'єднання. або від 1мкм до 9мкм, переважно від 4мкм до Присутні на ринку багатокомпонентні клейові 7мкм, або від 4мкм до 6мкм, яка виступає в ролі системи (наприклад, ACRIFIX® 190, фірми ROHM матуючого засобу, знижує глянець поверхні затвеGmb & Co KG, D-64293 Darmstadt), в яких сироп рділої клеючої речовини. Якщо розмір зерен вибиполіметилметакрилат/метилметакрилат перебуває рається набагато менше 1мкм, то це не приводить окремо від ініціатора полімеризації, наприклад до бажаного ефекту матування. Поверхня виявляароматичного аміну і бензоїлпероксиду. При викоється гладкою і глянсовою. Крім того, при викорисристанні обидва компоненти змішують, деаерують, танні високодисперсного порошку кремнієвої кисщоб уникнути утворення бульбашок, і наносять лоти із середнім розміром зерен менше 1мкм між деталями, що підлягають склеюванню, де реаполімеризаційна клеюча речовина стає дуже гусктивна суміш затверджується з утворенням міцнотою, що перешкоджає використанню. го клейового з'єднання. Багатокомпонентні клейові Одначе для досягнення матового вигляду посистеми можуть додатково містити каталізуючі верхні самого матувального засобу не достатньо. сполуки, такі як оксиди металів і/або уповільнюючі Сам матувальний засіб надає поверхні затверділореакцію сполуки, такі як похідні молочної кислоти, го клею тьмяного вигляду. які в комбінації з використовуваним ініціатором Матована поверхня завжди має певну шершаполімеризації впливають на тривалість полімеривість. Тому, по-друге, додають кремнієву кислоту із зації і на якість клейового з'єднання. середнім розміром частинок від більше 10мкм до Такі полімеризаційні клеї придатні для склеюблизько 200мкм. Кремнієва кислота в такій формі вання деталей, виготовлених, наприклад, із таких служить формувачем структури. матеріалів, як акрилнітрил-бутадієн-стирол (АБС), Якщо до клею додавати лише формувач струцелюлозо-ацетатбутират (ЦАБ), полістирол (ПС), ктури, то бажаного ефекту матування досягти не полікарбонат (ПК), полівінілхлорид (ПВХ), співповдасться. Поверхня затверділого клею має на вигляд шовковисто-блискучу структуру. лімер стирол/ -стирол (С/МС), ненасичений поліеРозмір частинок формувача структури задає стер (НП), але особливо - для деталей із полімешершавість поверхні затверділого клею. Вона мотилметакрилату. же бути узгоджена із шершавістю склеюваних плаСклеювання матованого ПММА звичайними стмасових деталей. полімеризаційними клеями веде до утворення При склеюванні пластин пластичних мас, які блискучих клейових швів, тому що затверділі поодержані за допомогою відливу на протравлене лімеризаційні клеї мають блискучу поверхню. Внаскло і тому мають матову поверхню усе ж таки з слідок цього виділяються саме зони швів, які не невеликою шорсткістю, для структурної основи повинні привертати увагу користувача склеєних вибирається переважно розмір зерен від 11 до виробів. 20мкм або від 12 до 20мкм, переважно від 14 до Найближчим аналогом винаходу є [патент 18мкм. Японії JP 4 300 980], який розкриває полімеризаЯкщо ж склеюванню підлягають пластмасові ційну клеючу речовину з добавкою частинок кремлисти, одержані методом екструзії, і до формуванієвої кислоти діаметром менше 100нм, щоб додальної маси додавали світлорозсіювальні частинки, ти затверділій клеючій речовині матовий вигляд. які після екструдування і висихання з'являються на Задачею даного винаходу є розширення асорповерхні, то вибирають розміри частинок формутименту полімеризаційних клеючих речовин для вача структури в діапазоні від 25мкм до 100мкм, склеювання матових продуктів. зокрема від 40мкм до 80мкм, узгоджені із шершаПоставлена задача вирішується полімеризавістю поверхні, заданою світлорозсіювальними ційною речовиною, що клеїть, утримуючим: частинками. Можна користуватися грубим правиa) 1-10мас.% порошку кремнієвої кислоти із 5 75777 6 лом: розмір частинок має відповідати приблизно сені на поверхню, зафарблюють клей при затверподвійній середній висоті нерівностей шершавої дінні в жовтий колір. поверхні. Для покращення узгодження полімеризаційноЯкщо вибрати розмір частинок значно більго клею з поверхневою структурою склеюваних шим, ніж 200мкм, то поверхня затверділого клею матеріалів може бути застосована комбінація щобуде мати вигляд не матової, а шершавої. найменше двох формувачів структури з різними Відповідний винаходу клей безбарвно просвірозмірами частинок. чується. Тому він придатний для склеювання лисЯк уже вказувалося вище, сумарний вміст матів незалежно від їх кольору. Клейовий шов оптичтувального засобу і формувача структури станоно пасує до основи, тобто до склеюваних вить менше, ніж 11мас.% відносно маси полімерипластмасових листів. заційного клею. При перевищенні верхнього В разі потреби з дизайнерських міркувань клей значення вказаного діапазону клейовий сироп стає можна зафарбувати відповідними домішками. в'язкотекучим. При виході за нижню межу вказаноКрім того, кремнієва кислота інертна, вона не го діапазону матувальний ефект, як правило, наднабухає і не піниться. то слабкий. До клейового сиропу додають переваПри виготовленні клею окремі домішки та інші жно від 1 до 5мас.% як матувального засобу, так і складові перемішують між собою. Перемішуваний формувача структури. Ідеальним для обох речотак званий сироп клею, по-перше, в'язкий. Повин виявився вміст 3мас.%. друге, внаслідок додавання кремнієвої кислоти він Полімеризаційний клей може бути використає також тіксотропним. Ці дві властивості сприяють ний зокрема для виготовлення склеєних виробів, тому, що повітряні бульбашки, що утворюються що складаються із щонайменше одного матованопри перемішуванні складових мішалкою, не мого предмета і одного іншого предмета. Він придатжуть безперешкодно зникати. Повітряні бульбашки ний для склеювання деталей, виготовлених, наслід видаляти із сиропу перед використанням приклад, із таких матеріалів, як акрилнітрилклею, оскільки інакше будуть утворюватися неодбутадієн-стирол (АБС), ацетатбутират целюлози норідні структури клею з порожнинами і бульбаш(ЦАБ), полістирол (ПС), полікарбонат (ПК), поліеками на поверхні клейового шва. Вони можуть нетилентерефталатгліколь (ПЕТГ), полівінілхлорид гативно впливати на естетичність вигляду, а також (ПВХ), співполімер стирол/ -стирол (С/МС), ненана міцність клею. Тому до клейового сиропу додасичений поліестер (НП) або дерево, але особливо ють протипінний засіб і перемішують з іншими - для деталей із ПММА. складовими. Завдяки цьому утворені бульбашки Нижче винахід пояснюється детальніше з видосить швидко спливають на поверхню і лопаютькористанням прикладів виконання. ся. Тому відстояний певний час клейовий сироп Приклад 1 звільняється від бульбашок. Як перший приклад виконання описується Часто використовують протипінні засоби для клей для листів ПММА, які виготовлені шляхом лакувальних систем, що містять розчинник. Вони лиття на травлене скло, і тому хоча і мають матобазуються, як правило, на руйнуючих піну полімеву поверхню, але з дуже низькою шершавістю. рах і полісилоксанах. Одначе більш придатні співВиготовлений клей мав наведенний нижче склад. полімеризати алкілвінілестерів з полярними похідЗначення процентів наведені стосовно маси. ними алкілвінілестерів, [описані в ЕР 0 379 166]. Доля Для відповідного винаходові полімеризаційного Компонент мас.% клею використовують переважно протипінні полі52,19% Метилметакрилат (рідкий мономер) мери, розчинені в діізобутилкетоні (93мас.%) і роз22,4% Поліметилметакрилат чиннику Стоддарда (4мас.%), причому використо0,01% Стабілізатор (4-метил-2,6-ди-трет-бутилфенол) вують розчинник Стоддарда Nota P із вмістом Прискорювач (N,N-біс(2-гідроксипропіл)-р-толуїдин0,3% дипропокси-р-толуїдин) бензолу менш, ніж 0,1мас.%. Використовуваний 3% Зшивач (тетраетиленглікольдиметакрилат) переважно, наявний на ринку протипінний засіб 0,2% Регулятор (2-етиленгексилтіогліколат) називається ΒΥΚ 060Ν; він поставляється фірмою 0,1% УФ-абсорбер (2-гідрокси-4-метоксибензофенон) BYK-CHEMIE Gmb, Wesel, Deutschland (м.Везель, Розріджувач (метилметакрилат, рідкий мономер) для 15% встановлення потрібної в'язкості Німеччина). Протипінний засіб використовують у Матувальний засіб (пірогенна кремнієва кислота з секількості від 0,3 до 1мас.%, переважно від 0,8 до 3% реднім розміром частинок 6-7мкм) 1мас.%. Формувач структури (осаджена кремнієва кислота з 3% Завдяки використанню протипінного засобу середнім розміром частинок 14-18мкм) 0,8% Протипінний засіб (на основі полісилоксану) повітряні бульбашки, утворені при перемішуванні сиропу, спливають на його поверхню і лопаються. Зшивач підтримує зшивання полімерних ланДоцільним виявилося використання для матуцюгів. Регулятор пригнічує полімеризацію, завдяки вального засобу пірогенної кремнієвої кислоти. чому молекулярна вага залишається в заданому Осаджена кремнієва кислота як матувальний засіб діапазоні. Світлозахисна складова адсорбує ультзумовлює жовтуватий відтінок. Для формувача рафіолетові промені і забезпечує трохи краще структури може бути використана як осаджена, так тверднення поверхні. і пірогенна кремнієва кислота. Хоча при викорисСтабілізатор запобігає завчасній полімеризатанні для формувача структури осадженої кремніції. Вона має відбутися лише у момент обробки. євої кислоти і проявляється жовтуватий відтінок, Для цього до клейового сиропу додавали підхожий він настільки слабкий, що може бути прийнятним. каталізатор чи отверджувач у кількості 3-6 %, пеНегативний вплив мають також усі додатково реважно 3 %, і перемішували до зникнення видиоброблені види кремнієвої кислоти. Воски, нане 7 75777 8 мих шлірів. Звичайним каталізатором є 5з властивостями склеєних листів ПММА. процентний розчин дибензоїлпероксиду у діізобуОписані кількісні вимірювання дозволяють тилфталаті. здійснити оптимізацію складу клею для якомога Суміш можна зважити прямо у посудині, а поточнішого узгодження зі склеюваним матеріалом. тім перемішати. Для диспергування порошку креПриклад 2 мнієвої кислоти потрібна диспергувальна мішалка, Як другий приклад виконання винаходу описунаприклад з дисольверною пластиною, що має ється клей для листів ПММА, які отримані метозуби, орієнтовані як угору, так і вниз. Суміш при дом екструзії, і містять світлорозсіювальні частинтемпературі близько 22°С протягом 5-10 хвилин ки. Такі листи мають значну шершавість поверхні. перемішували зі швидкістю 6-8000об./хв. Склад клею відповідає складу клею з прикладу Після додавання каталізатора година тверд1 виконання з тією різницею, що як формувач нення чи полімеризації становить від 50 до 55 структури використана осаджена кремнієва кислохвилин. Vikat-температура розм'якшення станота з середнім розміром частинок 70-100мкм. вить 78 або 95°С, якщо клей після тверднення Після додавання каталізатора година твердпротягом 5 часів витримувати при температурі нення чи полімеризації становить близько 45 хви80°С. Вміст мономерного залишку становить 3,9% лин. Vikat-температура розм'якшення становить 77 або 0,5% після теплової обробки. або 97°С, якщо клей після тверднення протягом 5 Дослід зі склеюванням впритул листів ПММА годин витримувати при температурі 80°С. Вміст показав дуже високу міцність клейового шва. У мономерного залишку становить 4,8% або 0,7% ході випробування навантаженням розламувався після теплової обробки. не клейовий шов, а склеєні листи. Дослід зі склеюванням листів ПММА також поПри вимірюванні границі міцності на розтяг і казавши дуже високу міцність клейового шва. І в зсув згідно з DIN 53283 клейового шва товщиною цьому разі в ході випробування навантаженням 1,2мм між двома аркушами ПММА отримано знарозламувався не клейовий шов, а склеєні листи. чення 40МПа, тобто значно вище, ніж типово неПри вимірюванні границі міцності на розтяг і обхідне значення 15МПа. зсув згідно з DIN 53283 клейового шва товщиною При вимірюванні блиску для визначення мато1,2мм між двома аркушами ПММА отримано знавості згідно з DIN 67530 для матованих листів чення 37МПа, тобто значно вище, ніж типово неПММА у цьому прикладі виконання під кутом 20° обхідне значення 15МПа. отримано значення блиску 0,3. Для отвердненого При вимірюванні блиску для визначення матоклею це значення становило 0,2. Клей без додавості згідно з DIN 67530 для матованих листів вання матувального засобу і формувача структури ПММА в цьому прикладі виконання під кутом 20° мав значення блиску 52. Тобто введенням доміотримано значення блиску 1. Для затверділого шок досягнуто прекрасного узгодження з блиском клею це значення становило 0,6. Тобто введенням склеєних листів ПММА. домішок досягнуто прекрасного узгодження з блиПри вимірюванні шершавості поверхні згідно з ском склеєних листів ПММА. DIN 4768 для матованих листів ПММА цього прикПри вимірюванні шершавості поверхні згідно з ладу виконання отримано усереднене значення DIN 4768 для матованих листів ПММА цього приквисоти нерівностей близько 13мкм. Для отверднеладу виконання отримано усереднене значення ного клею отримано значення близько 8мкм. Клей висоти нерівностей близько 23мкм. Для затвердібез домішування матувального засобу і формувалого клею отримано значення близько 24мкм. І з ча структури має висоту нерівностей 0,15мкм. І з цієї точки зору досягнуто прекрасного узгодження цієї точки зору досягнуто прекрасного узгодження з властивостями склеєних листів ПММА. Комп’ютерна верстка Т. Чепелева Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601