ES2221021T3 - Composicion adhesiva para materiales de copolimeros (met) acrilicos. - Google Patents

Composicion adhesiva para materiales de copolimeros (met) acrilicos.

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Abstract

LA INVENCION SE REFIERE A UNA COMPOSICION ADHESIVA PARA MATERIALES PLASTICOS A BASE DE (CO)POLIMERO (MET)ACRILICO, QUE DERIVAN DE 80 A 100% EN PESO DE METACRILATO DE METILO Y DE 0 A 20% EN PESO DE AL MENOS UN MONOMERO CON INSATURACION ETILENICA COPOLIMERIZABLE CON EL METACRILATO DE METILO. LA COMPOSICION COMPRENDE 1,3-DIOXOLANO ASOCIADO A ACIDO FORMICO O UN MONO-, DIO TETRAGLIMO, UN (CO)POLIMERO (MET)ACRILICO DISUELTO Y, EVENTUALMENTE ADITIVOS DILUYENTES. ARTICULOS EN (CO)POLIMERO (MET)ACRILICO OBTENIDOS POR COLADA, EXTRUSION O INYECCION Y QUE COMPRENDE UNA JUNTA DE ADHESION FORMADA A PARTIR DE DICHA COMPOSICION ADHESIVA.

Description

Composición adhesiva para materiales de copolímeros (met)acrílicos.
La invención se refiere a una composición adhesiva para materias sintéticas a base de copolímero (met)acrílico, que deriva de 80 a 100% en peso de metacrilato de metilo (MAM) y de 0 a 20% en peso de al menos un monómero con insaturación etilénica copolimerizable con el metacrilato de metilo.
Los polímeros (met)acrílicos, en particular el poli(metacrilato de metilo), y los copolímeros de metacrilato de metilo y de al menos un monómero con insaturación etilénica en cantidad generalmente menor que 20% en peso, presentan propiedades que les hacen particularmente utilizables industrialmente. Así, además de su termoplasticidad, de su resistencia mecánica elevada, de su excelente comportamiento al envejecimiento, a la corrosión y a los agentes atmosféricos, presentan propiedades ópticas excepcionales (transmisión de la luz, claridad, brillantez).
Estas materias poliméricas pueden ser utilizadas para fabricar artículos. Estos artículos, en forma de láminas obtenidas mediante colada, extrusión o formadas por extrusión o inyección, pueden ser recortados, pulidos, pegados, soldados, plegados.
Para fabricar artículos de polímeros metacrílicos es necesario tener pegamentos adaptados a estos productos.
Se conoce la utilización, como pegamentos, de disolventes orgánicos volátiles del polímero, tales como los disolventes clorados, que tienen la propiedad de hinchar o de disolver en superficie los polímeros a pegar; después de la evaporación del disolvente, el pegado está asegurado por la materia misma del polímero a pegar.
También se han utilizado pegamentos disolventes que son mezclas de disolventes del polímero y de una cantidad más o menos elevada de polímero metacrílico disuelto. La presencia de polímero disuelto permite retrasar la evaporación del disolvente, y por tanto permite un mejor ajuste de las piezas a pegar. Después de la evaporación del disolvente, es el polímero que proviene del pegamento el que asegura el pegado.
Sin embargo, la evaporación del disolvente crea carencias de materias que se concretan en la formación de burbujas o de tensiones perjudiciales al buen comportamiento mecánico o a la estética del objeto o artículo final.
El pegado debe ser de alta calidad y debe quedar prácticamente invisible a fin de conservar el buen aspecto del objeto final, y además debe tener una resistencia a la tracción suficiente para que el objeto pueda soportar tensiones mecánicas.
En el caso del poli(metacrilato de metilo), la resistencia a la tracción es del orden de 75 MPa. Para ser satisfactoria, la junta del pegado debe presentar una resistencia a la tracción de al menos alrededor de 30 MPa.
Para obtener un pegado satisfactorio, se necesita entonces que el disolvente de la composición adhesiva pueda mojar y disolver (o hinchar) suficientemente la superficie de la materia polimérica para conferir a la junta del pegado buenas características de resistencia a la ruptura. La acción del disolvente no debe conllevar a defectos en las piezas, tales como agrietamientos. Además, el disolvente debe evaporarse rápidamente para que la pieza pegada sea prontamente manipulable por el usuario, pero no demasiado rápidamente para permitir, como ya se ha indicado, un buen ajuste de las piezas a pegar. La junta del pegado debe ser nítida y no debe presentar defectos del aspecto, tal como burbujas que provienen de la retirada del pegamento, provocadas por el secado.
Los disolventes generalmente utilizados son disolventes clorados, tal como el dicloroetano y el diclorometano. Éstos dan resultados excelentes, pero presentan el inconveniente de ser tóxicos.
La invención tiene entonces por objeto una composición adhesiva para copolímeros (met)acrílicos (A) que derivan de 80 a 100% en peso de metacrilato de metilo y de 0 a 20% en peso de al menos un monómero con insaturación etilénica copolimerizable con el metacrilato de metilo, composición que no contiene disolventes tóxicos y que responde a las exigencias anteriormente mencionadas a fin de obtener juntas de pegados deseadas.
La composición adhesiva según la invención comprende, en peso, 45 a 90% de 1,3-dioxolano, de 2 a 25% de ácido fórmico o de mono-, di- o tetraglima, de 2 a 30% de copolímero (met)acrílico (B) disuelto y de 0 a 40% de aditivos diluyentes orgánicos, disolventes o no de la materia polimérica a pegar.
De manera preferida, la composición adhesiva comprende, en peso, de 60 a 85% de 1,3-dioxolano, 3 a 20% de ácido fórmico o de mono-, di- o tetraglima, 10 a 16% de copolímero (met)acrílico (B) disuelto y 10 a 40% de aditivos diluyentes.
El papel del compuesto 1,3-dioxolano es el de mojar las superficies de los artículos de copolímeros (met)acrílicos a pegar para permitir una buena adherencia de la junta de pegado. Éste sirve también, durante la preparación del pegamento, para disolver el copolímero (met)acrílico (B) añadido.
El ácido fórmico y la mono-, di o tetraglima desempeñan el papel de retardante de la evaporación del 1,3-dioxolano, y aumentan la adherencia de la junta de pegado.
Como se indica anteriormente, la adición de copolímero (met)acrílico (B), generalmente en forma de perlas o de gránulos, con masa molecular media ponderal menor que 1.000.000 y preferentemente comprendida entre 500.000 y 1.000.000 y, en particular entre 500.000 y 700.000, permite retrasar la evaporación del disolvente y, por tanto, un mejor control de la unión de las piezas y de la aplicación del pegamento. Sirve también, tal como materia polimérica, para paliar las insuficiencias de materia en los artículos a pegar. Estos copolímeros (met)acrílicos están generalmente formados de homopolímeros de metacrilato de metilo o de copolímeros de metacrilato de metilo y de acrilato de alquilo en el que el grupo alquilo tiene de 1 a 10 átomos de carbono. Estos copolímeros contienen generalmente menos de 20% en peso de acrilato de alquilo.
Como otros aditivos, se pueden citar los aditivos diluyentes que son disolventes o no del polímero a pegar, tales como cetonas, éteres, alcoholes, o ésteres tales como metiletilcetona, metilisobutilcetona, acetona, diacetona de alcohol, dimetoximetano, acetato de metilo, acetato de etilo, acetato de butilo o de isobutilo, ftalato de metilo, formiato de etilo y butanol.
Estos aditivos tienen como función favorecer la disolución, retrasar la evaporación a fin de obtener una junta de pegado regular y lisa. Pueden también impedir la formación de una película superficial que perjudicaría a la evaporación de los disolventes.
La cantidad de copolímero (met)acrílico (B) disuelto en la composición adhesiva depende del uso final de esta composición. Para algunas aplicaciones, la composición adhesiva debe poder ser introducida mediante capilaridad en el intersticio que debe formar la junta. Debe ser suficientemente fluida para mojar correctamente la superficie a pegar, pero debe ser lo suficientemente viscosa para retrasar la evaporación de los disolventes que deben mojar y disolver o hinchar la materia a pegar a fin de asegurar un pegado apropiado y así una buena resistencia a la tracción de la junta de pegado final. La viscosidad de la composición adhesiva está generalmente comprendida entre 0,1 y 5 Pa.s.
Los polímeros (met)acrílicos (A) que se pueden pegar con la composición según la invención comprenden especialmente el homopolímero de metacrilato de metilo y copolímeros de metacrilato de metilo y de al menos un monómero con insaturación etilénica copolimerizable con el metacrilato de metilo en cantidad generalmente menor que 20% en peso. Como monómeros con insaturación etilénica, se pueden citar los acrilatos de alquilo en los que el grupo alquilo tiene de 1 a 10 átomos de carbono, tales como acrilato de metilo, de etilo, de n-butilo, de 2-etilhexilo, de isobutilo, el estireno, los estirenos sustituidos tales como el \alpha-metilestireno, el acrilonitrilo, el metacrilonitrilo, los metacrilatos de alquilo de C_{2}-C_{8}, los acrilatos y metacrilatos de hidroxialquilo inferior (C_{1} a C_{5}), los acrilatos de alcoxi inferior, la acrilamida, el ácido acrílico o metacrílico, las maleimidas.
Los materiales de copolímero (met)acrílico a pegar se pueden obtener mediante colada, extrusión o inyección, de una manera ya conocida.
Los ejemplos siguientes, dados a título de ejemplos, sirven para ilustrar la invención.
La evaluación del pegado se efectúa por tracción sobre muestras constituidas por dos partes de polímero (met)acrílico pegadas junta con junta. La resistencia a la tracción de la junta de pegado se mide según la norma ISO 527.
Ejemplo 1
Para unir dos láminas de poli(metacrilato de metilo) coladas, de formato 100x300x5 mm, por su lado más ancho, se aplica una junta de pegado de aproximadamente 5/10 mm de grosor entre las dos caras a pegar. El pegamento está constituido, en peso, por 80% de 1,3-dioxolano, 9% de ácido fórmico y 11% de poli(metacrilato de metilo) disuelto ( \overline{Mw} = 500.000). La unión se puede manipular después de 10 minutos. Después 10 días de almacenamiento, se corta en muestras de 8x15x5 mm según la norma ISO 527. La resistencia a la tracción es de 34 MPa.
Ejemplo 2
Se efectúa el mismo ensayo que en el ejemplo 1 con una composición adhesiva que contiene, en peso, 63,5% de 1,3-dioxolano, 4,5% de ácido fórmico, 20% de acetato de metilo y 12% de poli(metacrilato de metilo) ( \overline{Mw} = 500.000) disuelto. La resistencia a la tracción es de 38 MPa.
Ejemplo 3
Se efectúa el mismo ensayo que en el ejemplo 1 con una composición adhesiva que contiene, en peso, 69% de 1,3-dioxolano, 20% de diglima y 11% de poli(metacrilato de metilo) ( \overline{Mw} = 500.000). La resistencia a la tracción es de 35 MPa.
En los tres casos, la junta de pegado aparece limpia, sin burbujas y perfectamente lisa.
Ejemplo 4
Comparación
A título de comparación, se pegan dos láminas de poli(metacrilato de metilo) coladas, como en el ejemplo 1, pero se utiliza una composición de pegamento que comprende, en peso, 89% de 1,3-dioxolano y 11% de poli(metacrilato de metilo) disuelto ( \overline{Mw} = 500.000). La resistencia a la tracción es de 22 MPa. Se forma una película de polímero en la superficie de la junta del pegamento que reduce el secado. Se observa un encogimiento del borde alrededor de la junta.
Ejemplo 5
Comparación
Se opera como en el ejemplo 1, pero se utiliza una composición de pegamento que comprende, en peso, 91% de 1,3-dioxolano y 9% de ácido fórmico. La resistencia a la tracción es de 20MPa. Se observa un encogimiento en diversos lugares del pegado.
Ejemplo 6
Comparación
Se opera como en el ejemplo 1, pero se utiliza una composición de pegamento que comprende únicamente 1,3-dioxolano. La resistencia a la tracción es de 15 MPa. El aspecto no es muy bueno (encogimiento en varios sitios).

Claims (6)

1. Composición adhesiva para copolímero (met)acrílico (A) que deriva de 80 a 100% en peso de monómero de metacrilato de metilo y de 0 a 20% en peso de al menos un monómero con insaturación etilénica copolimerizable con el metacrilato de metilo, caracterizada porque comprende, en peso, de 45 a 90% de 1,3-dioxolano, de 2 a 25% de ácido fórmico o de mono-, di- o tetraglima, de 2 a 30% de copolímero (met)acrílico (B) disuelto, y de 0 a 40% de aditivos diluyentes orgánicos.
2. Composición según la reivindicación 1, caracterizada porque comprende, en peso, 60 a 85% de 1,3-dioxolano, 3 a 20% de ácido fórmico o de mono-, di- o tetraglima, 10 a 16% de copolímero (met)acrílico (B) disuelto, y 10 a 40% de aditivos diluyentes orgánicos.
3. Composición según una de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizada porque los aditivos diluyentes se eligen entre cetonas, éteres, alcoholes o ésteres disolventes o no del copolímero (A) a pegar.
4. Composición según la reivindicación 3, caracterizada porque los aditivos diluyentes se eligen entre la metiletilcetona, la metilisobutilcetona, la acetona, la diacetona de alcohol, el dimetoximetano, el acetato de metilo, el acetato de etilo, el acetato de butilo, el acetato de isobutilo, el ftalato de metilo, el formiato de etilo y el butanol.
5. Composición según con una de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizada porque el copolímero disuelto (B) es un poli(metacrilato de metilo) o un copolímero de metacrilato de metilo y de al menos un monómero de acrilato de alquilo en el que el grupo alquilo tiene de 1 a 10 átomos de carbono, con masa molecular media ponderal menor que 1.000.000, preferentemente comprendida entre 500.000 y 1.000.000, y en particular entre 500.000 y 700.000.
6. Composición según a una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque tiene una viscosidad comprendida entre 0,1 y 5 Pa.s.
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