ES2291826T3 - Composiciones termofusibles de poliuretano reactivas con humedad. - Google Patents
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Abstract
Una composición termofusible reactiva con humedad que comprende una mezcla de componentes que comprende (a) del 5% al 90% en peso de al menos un poliol, basado en el peso de dicha composición; (b) del 1% al 20% en peso de al menos un polímero acrílico amorfo no reactivo que tiene un peso molecular medio en peso de 40.000 o superior, basado en el peso de dicha composición; y (c) del 5% al 50% en peso de al menos un poliisocianato, basado en el peso de dicha composición.
Description
Composiciones termofusibles de poliuretano
reactivas con humedad.
Algunas composiciones termofusibles reactivas
con humedad son útiles para una variedad de fines, por ejemplo como
adhesivos. A menudo, se aplican composiciones termofusibles a un
sustrato para formar una capa o revestimiento, y a menudo se
realiza la aplicación usando un aparato dispensador mecánico tal
como, por ejemplo, boquillas, prensas extrusoras, revestidoras de
rodillos, etc. Durante tales aplicaciones mecánicas, es común que
alguna parte o partes del aparato se estén moviendo; por ejemplo,
el sustrato puede estar moviéndose, o una o más boquillas pueden
estar moviéndose, o un rodillo de revestimiento puede estar
moviéndose, u otras piezas pueden estar moviéndose, o cualquier
combinación de las partes del aparato puede estar moviéndose.
Normalmente, tal movimiento tiene el efecto de que el punto en el
que la composición termofusible hace contacto con el sustrato está
separado constantemente de las zonas ya revestidas del sustrato. Es
deseable que tal separación tenga lugar sin que se produzca la
formación de filamentos ("cobwebbing") (es decir, la formación
de hilos de composición termofusible que se forman en el aire cerca
de la parte recientemente revestida del sustrato).
El documento EP 0 344 912 B1 describe
composiciones termofusibles curables con humedad, sin formación de
hilos que comprenden dos o más de determinados polímeros
hidroxifuncionales específicos.
El documento WO 98/20087 describe masas fundidas
en caliente curables con humedad que comprenden un prepolímero de
poliuretano y un polímero acrílico cristalino. Se demuestra que los
materiales acrílicos cristalinos son menos adecuados en estas
composiciones.
Se desea proporcionar nuevas composiciones
alternativas que son composiciones termofusibles reactivas con
humedad útiles para una variedad de fines, incluyendo, por ejemplo,
adhesivos que proporcionan baja formación de filamentos.
La invención en sus diversos aspectos es tal
como se expone en las reivindicaciones adjuntas.
En un primer aspecto de la presente invención,
se proporciona una composición, en la que dicha composición es una
composición reactiva con humedad; en la que dicha composición es una
composición termofusible; en la que se forma dicha composición
mediante un procedimiento que comprende mezclar componentes que
comprenden:
- (a)
- del 5% al 90% en peso de al menos un poliol, basado en el peso de dicha composición;
- (b)
- del 1% al 20% en peso de al menos un polímero acrílico amorfo no reactivo que tiene un peso molecular medio en peso de 40.000 o superior, basado en el peso de dicha composición; y
- (c)
- del 5% al 50% en peso de al menos un poliisocianato, basado en el peso de dicha composición.
En un segundo aspecto de la presente invención,
se proporciona un procedimiento que comprende mezclar componentes
que comprenden
- (a)
- del 5% al 90% en peso de al menos un poliol, basado en el peso de dicha composición;
- (b)
- del 1% al 20% en peso de al menos un polímero acrílico amorfo no reactivo que tiene un peso molecular medio en peso de 40.000 o superior, basado en el peso de dicha composición; y
- (c)
- del 5% al 50% en peso de al menos un poliisocianato, basado en el peso de dicha composición;
en el que al menos un producto de dicho
procedimiento es una composición termofusible reactiva con
humedad.
En un tercer aspecto de la presente invención,
se proporciona una construcción compuesta formada mediante un
procedimiento que comprende
- (I)
- aplicar una película de la composición según la reivindicación 1 a un primer sustrato, y
- (II)
- poner en contacto al menos un sustrato posterior con dicha película.
La composición de esta invención es una
composición termofusible reactiva con humedad. Por "reactiva con
humedad" quiere decirse en el presente documento que la
composición comprende grupos isocianato que pueden reaccionar con
agua de forma deseable para producir un aumento en el peso molecular
de la composición y/o producir la reticulación de la composición de
modo que se aumentan las propiedades de resistencia de la
composición tras ponerse en contacto con agua. Por
"termofusible" quiere decirse en el presente documento que la
composición que puede ser una masa sólida, semisólida o viscosa a
temperatura ambiente (es decir, a 25ºC o inferior) puede calentarse
de forma ventajosa para proporcionar un material fluido de una
viscosidad adecuada para su aplicación en uno o más
sustratos.
sustratos.
En algunas realizaciones, la composición
termofusible reactiva con humedad de la presente invención
experimenta, además de la reacción con agua, reacciones químicas
adicionales que también producen de forma deseable un aumento en el
peso molecular de la composición y/o producen la reticulación de la
composición de modo que se mejoran las propiedades de la
composición.
Se dice que la composición termofusible reactiva
con humedad de la presente invención "cura" a medida que
tienen lugar cualquiera de las reacciones químicas que producen de
forma deseable un aumento en el peso molecular de la composición
y/o producen reticulación de la composición de modo que se mejoran
las propiedades de la composición. Tales reacciones químicas se
conocen como "reacciones de curado". Se dice que la composición
está "curada" cuando se completan tales reacciones o cuando la
composición haya estado en condiciones que dejan que tengan lugar
las reacciones de curado y las reacciones de curado hayan avanzado
lo suficientemente para que las propiedades de la composición sean
útiles y no cambien de forma apreciable con el tiempo.
"Polímeros acrílicos" tal como se define en
el presente documento son polímeros formados mediante la
polimerización de al menos un monómero (met)acrílico o una
mezcla de monómeros que incluye al menos un monómero
(met)acrílico. En el presente documento,
"(met)acrílico" significa "acrílico o metacrílico";
y "(met)acrilato" significa "acrilato o
metacrilato". Se dice en el presente documento que un polímero
producido mediante polimerización de monómeros "incorpora"
cada uno de esos monómeros. Los monómeros (met)acrílicos
incluyen, por ejemplo, ácido (met)acrílico, ésteres del
mismo, amidas del mismo, derivados del mismo y mezclas de los
mismos. Los monómeros (met)acrílicos incluyen, por ejemplo,
ésteres de (met)acrilato de alquilo, ésteres de
(met)acrilato de arilo, ésteres de (met)acrilato de
alquilarilo, ésteres de (met)acrilato de alquilo, arilo y
alquilarilo halogenados, otros ésteres de (met)acrilato,
(met)acrilamidas N-sustituidas, derivados de
las mismos y mezclas de los mismos. Algunos monómeros
(met)acrílicos son, por ejemplo, ésteres de
(met)acrilato de alquilo en los que el grupo alquilo está
constituido por un grupo alquilo lineal, ramificado o cíclico con 1
a 22 átomos de carbono. A veces, los polímeros acrílicos incorporan
también uno o más monómeros distintos de monómeros
(met)acrílicos tales como, por ejemplo, estireno, estireno
sustituido, acetato de vinilo, monómeros diénicos tales como
butadieno o etileno. Generalmente, los polímeros acrílicos
incorporan el 50% o más en peso de monómeros (met)acrílicos,
basado en el peso del polímero acrílico.
Tal como se define en el presente documento,
"Pm" es el peso molecular medio en peso, medido mediante
cromatografía de exclusión por tamaños.
Los materiales "cristalinos" tal como se
definen en el presente documento son aquellos materiales con un pico
de fusión que puede detectarse mediante análisis de calorimetría
diferencial de barrido (DSC). Los materiales "amorfos" son
aquellos que no son cristalinos.
"Radical de hidrocarburo alifático
ramificado", tal como se define en el presente documento, es un
radical de hidrocarburo alifático multivalente (es decir, tiene al
menos dos puntos de unión), que satisface uno de dos criterios: (1)
es un hidrocarburo alifático lineal y al menos uno de los puntos de
unión está en un lugar distinto al extremo de la cadena lineal; o
(2) es un hidrocarburo alifático ramificado o cíclico, y los puntos
de unión pueden estar en cualquier lugar en el hidrocarburo
alifático. En algunos radicales de hidrocarburos alifáticos
ramificados, todos los puntos de unión están en diferentes átomos de
carbono; en otros radicales de hidrocarburos alifáticos
ramificados, al menos un átomo de carbono tiene más de un punto de
unión.
"Poliol" tal como se define en el presente
documento es un compuesto con dos o más grupos funcionales
hidroxilo. Los polioles incluyen una amplia variedad de compuestos,
algunos de los cuales se describen en Polyurethane Handbook, 2ª
edición, editado por G. Oertel, Hanser Publishers, 1994. Además de
los grupos funcionales hidroxilo, los polioles pueden contener otra
funcionalidad, tal como por ejemplo carbonilo, carboxilo, anhídrido,
insaturación, u otros grupos funcionales. Los polioles incluyen,
por ejemplo, poliéter polioles, poliéster polioles, poliéter-éster
polioles (denominados a veces poliéter éster polioles y/o poliéster
éter polioles), polioles grasos, y mezclas de los mismos. Algunos
polioles son cristalinos; algunos son semicristalinos; y otros son
polioles amorfos.
A veces, los polioles se caracterizan por su
"peso equivalente de poliol" y por su "peso molecular
nominal". Se define el peso equivalente de poliol en el presente
documento según la definición dada por K. Uhlig en Discovering
Polyurethanes, publicado por Hanser Publishers, Munich, 1999
("Uhlig"):
(peso
equivalente de poliol) = 56 x 1000 / (índice de
hidroxilo)
Se define el peso molecular nominal de un poliol
como el peso equivalente de poliol multiplicado por la funcionalidad
del poliol. La funcionalidad de un poliol es el número de grupos
hidroxilo por molécula.
Se forma la composición termofusible reactiva
con humedad mediante un procedimiento que incluye mezclar
componentes que incluyen al menos un poliol. Una cantidad adecuada
de poliol es del 5% al 90% en peso basado en el peso de la
composición termofusible reactiva con humedad.
Los poliéster polioles son polioles, cada
molécula de los cuales incluye al menos dos uniones éster. Los
poliéster polioles pueden prepararse a partir de cualquier
componente, usando cualquier procedimiento, siempre y cuando el
resultado sea un poliéster poliol. Entre los poliéster polioles
están, por ejemplo, los formados a partir de diácidos, o sus
homólogos de monoéster, diéster o anhídrido, y dioles. Se supone que
los poliéster polioles preparados a partir de dioles y diácidos en
el presente documento tienen una funcionalidad de 2. Los diácidos
pueden ser, por ejemplo, ácidos alifáticos
C_{4}-C_{12} saturados, incluyendo materiales
ramificados, no ramificados o cíclicos; ácidos aromáticos
C_{8}-C_{15}; ácidos de arilalquilo
C_{4}-C_{18}; ácidos de alquilarilo
C_{4}-C_{18}; o mezclas de los mismos. Los
dioles pueden ser, por ejemplo, dioles
C_{2}-C_{12} ramificados, no ramificados,
alifáticos cíclicos o aromáticos. En algunas realizaciones de la
presente invención, se forma la composición termofusible reactiva
con humedad mediante un procedimiento que incluye mezclar
componentes que incluyen al menos un poliéster poliol cristalino.
Los poliéster polioles cristalinos adecuados pueden prepararse
mediante cualquier procedimiento, usando cualquier componente,
siempre y cuando el resultado sea un poliéster poliol cristalino.
Los poliéster polioles cristalinos adecuados incluyen, por ejemplo,
los productos de hacer reaccionar un diol alifático lineal (es
decir, un diol de fórmula química
HO-(CH_{2})_{n}-OH, en la que n es de 2
a 22) con un diácido alifático lineal (es decir, un diácido de
fórmula química HOOC-(CH_{2})_{m}-COOH,
en la que m es de 2 a 22). En algunas realizaciones, n es 4 o
superior. En algunas realizaciones, n es 10 o inferior; u 8 o
inferior. En algunas realizaciones, n es 6. Independientemente, en
algunas realizaciones, m es 10 o inferior; u 8 o inferior, o 6 o
inferior. En algunas realizaciones, m es 4. Un poliéster poliol
cristalino adecuado es, por ejemplo, adipato de hexanodiol.
En algunas de las realizaciones que usan al
menos un poliéster poliol cristalino, uno o más de los poliéster
polioles cristalinos se preparan haciendo reaccionar uno o más
dioles alifáticos lineales con una mezcla de diácidos. En algunas
realizaciones, la mezcla de diácidos incluye al menos un diácido
alifático lineal, al menos un diácido aromático, y opcionalmente
otros diácidos. Una clase de tales poliéster polioles cristalinos
se prepara haciendo reaccionar hexanodiol con una mezcla de un ácido
adípico y un ácido aromático tal como, por ejemplo, ácido
tereftálico.
Algunos de los poliéster polioles cristalinos
adecuados incluyen, por ejemplo, aquellos con un peso molecular
nominal de 800 o superior; o 1.600 o superior; o 3.000 o superior.
Independientemente, algunos poliéster polioles cristalinos
adecuados incluyen, por ejemplo, aquellos con un peso molecular
nominal de 20.000 o inferior; o 10.000 o inferior; o 5.000 o
inferior. Independientemente, algunos poliéster polioles cristalinos
adecuados incluyen, por ejemplo, aquellos con un índice de
hidroxilo de 15 mg de KOH por gramo o superior; o de 25 mg de KOH
por gramo o superior. Independientemente, algunos poliéster polioles
cristalinos adecuados incluyen, por ejemplo, aquellos con un índice
de hidroxilo de 100 mg de KOH por gramo o inferior; o de 60 mg de
KOH por gramo o inferior; o de 40 mg de KOH por gramo o
inferior.
En algunas de las realizaciones que incluyen al
menos un poliéster poliol cristalino, la cantidad de poliéster
poliol cristalino es del 85% o inferior en peso, basado en el peso
de la composición termofusible reactiva con humedad; o del 65% o
inferior; o del 50% o inferior; o del 40% o inferior.
Independientemente, en algunas de las realizaciones que incluyen al
menos un poliéster poliol cristalino, la cantidad de poliéster
poliol cristalino es del 5% o superior en peso, basado en el peso
de la composición termofusible reactiva con humedad; o del 10% o
superior; o del 20% o superior. También se contemplan realizaciones
en las que no se usa ningún poliéster poliol cristalino.
En algunas realizaciones de la presente
invención, se forma la composición termofusible reactiva con humedad
mediante un procedimiento que incluye mezclar componentes que
incluyen al menos un poliéster poliol amorfo. Los poliéster
polioles amorfos adecuados pueden prepararse mediante cualquier
procedimiento, usando cualquier componente, siempre y cuando el
resultado sea un poliéster poliol amorfo. Algunos poliéster polioles
amorfos adecuados son, por ejemplo, los productos de hacer
reaccionar al menos un diol con al menos un diácido, en los que al
menos un diol es un diol alifático ramificado; o al menos un diácido
es un diácido alifático ramificado; o al menos un diol es un diol
alifático ramificado y al menos un diácido es un diácido alifático
ramificado. Un "diol alifático ramificado", tal como se define
en el presente documento, es un compuesto en el que dos grupos
hidroxilo están unidos a un radical de hidrocarburo alifático
ramificado. Un "diácido alifático ramificado", tal como se
define en el presente documento, es un compuesto en el que dos
grupos carboxilo están unidos a un radical de hidrocarburo alifático
ramificado.
Un poliéster poliol amorfo adecuado es, por
ejemplo, adipato de neopentilo.
En algunas de las realizaciones que incluyen al
menos un poliéster poliol amorfo, la cantidad de poliéster poliol
amorfo es del 50% o inferior en peso, basado en el peso de la
composición termofusible reactiva con humedad; o del 40% o
inferior; o del 35% o inferior. Independientemente, en algunas de
las realizaciones que incluyen al menos un poliéster poliol amorfo,
la cantidad de poliéster poliol amorfo es del 5% o superior en
peso, basado en el peso de la composición termofusible reactiva con
humedad; o del 10% o superior; o del 20% o superior. También se
contemplan realizaciones en las que no se usa ningún poliéster
poliol amorfo.
Algunos de los poliéster polioles amorfos
adecuados incluyen, por ejemplo, aquellos con un peso molecular
nominal de 500 o superior; o de 800 o superior. Independientemente,
algunos de los poliéster polioles amorfos adecuados incluyen, por
ejemplo, aquellos con un peso molecular nominal de 5.000 o inferior;
o de 2.000 o inferior. Independientemente, algunos de los poliéster
polioles amorfos adecuados incluyen, por ejemplo, aquellos con un
índice de hidroxilo de 50 mg de KOH por gramo o superior; o de 75 mg
de KOH por gramo o superior; o 100 mg de KOH por gramo o superior.
Independientemente, algunos de los poliéster polioles amorfos
adecuados incluyen, por ejemplo, aquellos con un índice de
hidroxilo de 200 mg de KOH por gramo o inferior; o de 150 mg de KOH
por gramo o inferior.
\newpage
En algunas realizaciones de la presente
invención, se forma la composición termofusible reactiva con humedad
mediante un procedimiento que incluye mezclar componentes que
incluyen al menos un poliéter poliol. Un poliéster poliol es un
poliol que incluye al menos dos uniones éter. Los poliéter polioles
adecuados pueden prepararse mediante cualquier procedimiento,
usando cualquier componente, siempre y cuando el resultado sea un
poliéter poliol. Los poliéter polioles adecuados para su uso en la
presente invención incluyen, por ejemplo,
polioxi-alquilen-C_{2}-C_{6}-polioles,
que incluyen grupos alquileno ramificados y no ramificados.
Ejemplos de poliéter polioles adecuados incluyen, por ejemplo,
polietilenglicol, polipropilenglicol, politetrametilenglicol,
copolímeros aleatorios o de bloque de estos poliéteres, y mezclas
de los mismos. Las mezclas de los diversos poliéter polioles
adecuados también son adecuadas para su uso en la presente
invención. En algunas realizaciones, al menos un poliéter poliol es
un polipropilenglicol, también conocido como un poli(óxido de
propileno).
Algunos de los poliéter polioles adecuados
incluyen, por ejemplo, aquellos con un peso molecular nominal de
300 o superior; o de 800 o superior; o de 1500 o superior.
Independientemente, algunos de los poliéter polioles adecuados
incluyen, por ejemplo, aquellos con un peso molecular nominal de
10.000 o inferior; o de 5.000 o inferior; o de 1500 o inferior.
Independientemente, algunos de los poliéter polioles adecuados
incluyen, por ejemplo, aquellos con un índice de hidroxilo de 20 o
superior; o de 50 o superior. Independientemente, algunos de los
poliéter polioles adecuados incluyen, por ejemplo, aquellos con un
índice de hidroxilo de 200 o inferior; o de 125 o inferior; o de 80
o inferior.
En algunas realizaciones de la presente
invención, la cantidad de poliéter poliol es del 40% o inferior en
peso, basado en el peso de la composición termofusible reactiva con
humedad; o del 30% o inferior; o del 20% o inferior; o del 15% o
inferior; o del 10% o inferior. Independientemente, en algunas
realizaciones de la presente invención, la cantidad de poliéter
poliol es del 0,5% o superior en peso, basado en el peso de la
composición termofusible reactiva con humedad; o del 1% o superior;
o del 2% o superior; o del 4% o superior; o del 6% o superior.
También se contemplan realizaciones en las que no se usa ningún
poliéter poliol.
Una manera útil de caracterizar las
composiciones termofusibles reactivad con humedad de la presente
invención es la suma del peso de todos los poliéter polioles más el
peso de todos los poliéster polioles cristalinos. En algunas
realizaciones, esta suma es del 90% o inferior en peso, basado en el
peso de la composición termofusible reactiva con humedad; o del 75%
o inferior; o del 50% o inferior; o del 40% o inferior; o del 30% o
inferior. En algunas realizaciones, esta suma es del 5% o superior
en peso, basado en el peso de la composición termofusible reactiva
con humedad; o del 10% o superior; o del 15% o superior; o del 20% o
superior. También se contemplan realizaciones en las que esta suma
es del 0%.
Entre las realizaciones de la presente invención
en las que la composición termofusible reactiva con humedad incluye
al menos un poliéter poliol y al menos un poliéster poliol
cristalino, una manera útil de caracterizar tales composiciones es
la proporción (denominada en el presente documento la proporción
"PXP") del peso de todos los poliéter polioles al peso de
todos los poliéster polioles cristalinos. En algunas de tales
realizaciones, la proporción PXP es de 0,01 o superior; o de 0,03 o
superior; o de 0,1 o superior; o de 0,2 o superior.
Independientemente, en algunas de tales realizaciones, la
proporción PXP es de 100 o inferior; o de 25 o inferior; o de 10 o
inferior; o de 5 o inferior.
En algunas realizaciones de la presente
invención, los componentes incluyen al menos un poliol graso. En el
presente documento "graso" significa cualquier compuesto que
contiene uno o más residuos de ácidos grasos. Los ácidos grasos son
ácidos carboxílicos de cadena larga, con una longitud de cadena de
al menos 4 átomos de carbono. En las realizaciones de la presente
invención en las que se usan polioles grasos, algunos polioles
grasos adecuados son aceite de ricino, otros aceites
polihidroxílicos naturales o sintéticos, los productos de
hidroxilación de aceites naturales insaturados o poliinsaturados,
los productos polihidroxílicos de hidrogenaciones de aceites
naturales polihidroxílicos insaturados o poliinsaturados, ésteres
polihidroxílicos de ácidos grasos alquilhidroxílicos, aceites
naturales polimerizados polihidroxílicos, y amidas
alquilhidroxiladas polihidroxílicas de ácidos grasos. Tal como se
usa en el presente documento, un compuesto "polihidroxílico" es
un compuesto que es un poliol. Las mezclas de polioles grasos
adecuados también son adecuadas. Entre las realizaciones en las que
se usan uno o más polioles grasos, algunas realizaciones usan uno o
más de aceite de ricino, aceite de soja hidroxilado, aceite de
ricino etoxilado, aceite de ricino polimerizado, ricinoleato de
hidroxietilo, hidroxietil-ricinoleamida, o mezclas
de los mismos. En algunas realizaciones en las que se usa un poliol
graso, el único poliol graso es aceite de ricino.
Entre las realizaciones en las que se usan uno o
más polioles grasos, algunas realizaciones usan el 20% o inferior
de poliol graso en peso basado en el peso de la composición
termofusible reactiva con humedad; o el 10% o inferior; o el 5% o
inferior, o el 2,5% o inferior. Independientemente, entre las
realizaciones en las que se usan uno o más polioles grasos, algunas
realizaciones usan el 0,1% o superior de poliol graso en peso
basado en el peso de la composición termofusible reactiva con
humedad; o el 0,2% o superior; o el 0,5% o superior; o el 1% o
superior. También se contemplan realizaciones en las que se usa el
0% de poliol graso.
La composición termofusible reactiva con humedad
de la presente invención se forma mediante un procedimiento que
incluye mezclar componentes que incluyen al menos un poliisocianato,
que se define en el presente documento como un compuesto que tiene
al menos dos grupos isocianato. Los poliisocianatos que pueden
usarse incluyen, por ejemplo, poliisocianatos aromáticos,
poliisocianatos alifáticos, poliisocianatos cicloalifáticos, y
combinaciones de los mismos. Algunas realizaciones usan uno o más
de los siguientes poliisocianatos: 4,4'-diisocianato
de difenilmetano (también denominado
4,4'-bisfenildiisocianato de metileno o
4,4'-MDI), 2,4'-diisocianato de
difenilmetano (también denominado
2,4'-bisfenildiisocianato de metileno o
2,4'-MDI), y mezclas de los mismos. Algunas
realizaciones usan "MDI puro", que es una mezcla de
4,4'-MDI con 2,4'-MDI que tiene una
proporción de 4,4'-MDI a 2,4'-MDI
de aproximadamente 98/2 en peso. Algunas realizaciones usan
4,4'-MDI como el único poliisocianato.
En la práctica de la presente invención, una
cantidad adecuada de poliisocianato es del 5% o superior en peso
basado en el peso de la composición termofusible reactiva con
humedad; o del 6% o superior; o del 7% o superior.
Independientemente, una cantidad adecuada de poliisocianato es del
50% o inferior en peso basado en el peso de la composición
termofusible reactiva con humedad; o del 40% o inferior; o del 30% o
inferior; o del 20% o inferior.
La composición termofusible reactiva con humedad
de la presente invención se forma mediante un procedimiento que
incluye mezclar componentes que incluyen al menos un polímero
acrílico no reactivo que tiene un peso molecular medio en peso de
40.000 o superior. Los polímeros acrílicos no reactivos son
polímeros acrílicos que tienen algunos o ningún grupo reactivo. Un
grupo reactivo es un grupo químico que es uno de los siguientes:
ácido, hidroxilo, amino, isocianato o tio. En el presente
documento, se considera que los polímeros acrílicos con un número
total de grupos reactivos en la cantidad de 70 micromoles de grupos
reactivos por gramo de polímero acrílico no reactivo o inferior son
no reactivos; diversas realizaciones pueden tener 60 micromoles por
gramo de polímero acrílico no reactivo o inferior; 50 micromoles
por gramo de polímero acrílico no reactivo o inferior; 25
micromoles por gramo de polímero acrílico no reactivo o inferior; 10
micromoles por gramo de polímero acrílico no reactivo o inferior; o
ningún grupo reactivo. En algunas realizaciones, los polímeros
acrílicos no reactivos que tienen una cantidad adecuadamente
pequeña de grupos reactivos son polímeros en los que los grupos
reactivos incluyen grupos ácido carboxílico. En algunas
realizaciones, los polímeros acrílicos no reactivos que tienen una
cantidad adecuadamente pequeña de grupos reactivos son polímeros en
los que los grupos reactivos son todos grupos ácido carboxílico.
Algunos polímeros acrílicos no reactivos
adecuados que tienen una cantidad adecuadamente pequeña de grupos
reactivos se preparan polimerizando monómeros que incluyen uno o más
monómeros reactivos. Es decir, tal polímero incorpora una cantidad
adecuadamente pequeña de monómero reactivo. Los monómeros reactivos
son aquellos que tienen grupos reactivos (tal como se definió
anteriormente en el presente documento) que siguen presentes en el
polímero tras el procedimiento de polimerización. En algunas
realizaciones, el polímero acrílico no reactivo incorporará una
cantidad adecuadamente pequeña de monómero con un tipo de grupo
reactivo mientras que no incorporará ningún monómero con cualquiera
de los otros tipos de grupos reactivos. Por ejemplo, en una
realización, el polímero acrílico no reactivo incorpora una cantidad
adecuadamente pequeña de uno o más monómeros que tienen grupos
ácido carboxílico mientras que no incorporan ningún monómero que
tenga grupos hidroxilo, amino o tio. En otras realizaciones, el
polímero acrílico no reactivo adecuado que tiene una cantidad
adecuadamente pequeña de grupos reactivos puede tener cualquier
combinación o selección de grupos reactivos.
Se contemplan como algunas realizaciones de la
presente invención las composiciones formadas mediante un
procedimiento que incluye mezclar componentes que incluyen
polímeros acrílicos no reactivos que no sólo tienen algunos o
ningún grupo reactivo tal como se definió anteriormente en el
presente documento, sino que también carecen de otros grupos
químicamente activos. Por "otro grupo químicamente activo"
quiere decirse en el presente documento un grupo, distinto de los
grupos reactivos definidos anteriormente en el presente documento,
que puede experimentar reacciones químicas para formar enlaces
químicos (tales como, por ejemplo, enlaces covalentes o iónicos) con
otro grupo químicamente activo idéntico, con otro grupo
químicamente activo diferente, con un grupo reactivo, o con
cualquier combinación de los mismos, en las condiciones usadas
normalmente para curar adhesivos poliméricos o revestimientos
poliméricos. Otros grupos químicamente activos incluyen, por
ejemplo, epóxido, carbonilo, amina, nitrato, nitrilo, sulfato,
grupos reactivos similares, y combinaciones y mezclas de los mismos.
En el presente documento se dice que un polímero acrílico no
reactivo "carece" de otro grupo químicamente activo
determinado si el polímero acrílico no reactivo no tiene nada de ese
otro grupo químicamente activo o tiene 70 micromoles o inferior de
ese otro grupo químicamente activo por gramo de polímero acrílico no
reactivo. Cuando en el presente documento se dice que un polímero
acrílico no reactivo "carece" de otro grupo químicamente
activo determinado, también se contemplan los polímeros acrílicos no
reactivos que tienen cantidades de otro grupo químicamente activo
determinado por gramo de polímero acrílico no reactivo de 60
micromoles o inferior; de 50 micromoles o inferior; de 25
micromoles o inferior; de 10 micromoles o inferior; o nada. Se
contemplan para su uso en la presente invención polímeros acrílicos
no reactivos que carecen de cualquiera o de cualquier combinación
de otros grupos químicamente activos.
Algunos polímeros acrílicos no reactivos
adecuados incorporan el 50% o superior en peso de monómeros
(met)acrílicos, basado en el peso del polímero acrílico no
reactivo; o el 75% o superior; o el 95% o superior. También se
contemplan polímeros acrílicos no reactivos que incorporan el 100%
en peso de monómeros (met)acrílicos, basado en el peso del
polímero acrílico no reactivo.
Algunas realizaciones de los polímeros acrílicos
no reactivos de la presente invención son polímeros acrílicos no
reactivos que incorporan uno o más ésteres de (met)acrilato
de alquilo; tales polímeros acrílicos no reactivos pueden o pueden
no incorporar otros monómeros junto al uno o más ésteres de
(met)acrilato de alquilo. Algunos ésteres de
(met)acrilato de alquilo adecuados son aquellos, por ejemplo,
en los que el grupo alquilo es un grupo alquilo lineal, ramificado
o cíclico con 1 a 22 átomos de carbono; o 1 a 10 átomos de carbono;
o 1 a 4 átomos de carbono. También se contemplan polímeros
acrílicos no reactivos que incorporan uno o más monómeros con
grupos funcionales ácidos etilénicamente insaturados. Los monómeros
con grupos funcionales ácidos etilénicamente insaturados adecuados
incluyen, por ejemplo, ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido
crotónico, ácido itacónico, ácido fumárico, ácido maleico,
itacónico, ácido fumárico, ácido maleico, itaconato de monometilo,
maleato de monometilo, maleato de monobutilo, anhídrido maleico o
mezclas de los mismos. Algunos polímeros acrílicos no reactivos
adecuados incorporan, entre otros monómeros, ácido acrílico o ácido
metacrílico o mezclas de los mismos.
El polímero acrílico no reactivo de la presente
invención puede prepararse mediante cualquier medio conocido en la
técnica, incluyendo, por ejemplo, polimerización en masa,
polimerización en disolución, polimerización en suspensión, o
polimerización en emulsión, tal como enseña K.J. Saunders en Organic
Polymer Chemistry, Chapman y Hall, Londres, 1973. Si se usa agua
como la fase continua de la polimerización (como, por ejemplo,
polimerizaciones en suspensión acuosa o en emulsión acuosa), la
mayor parte o todo el agua debe eliminarse del polímero acrílico no
reactivo antes de que se incluya el polímero acrílico no reactivo en
la composición reactiva con humedad de la presente invención. Si se
usa polimerización en disolución, el disolvente puede ser cualquier
disolvente que tenga una compatibilidad adecuada con el monómero o
monómeros y con el polímero resultante. Normalmente el tolueno es
adecuado. Si cualquiera de los otros componentes de la presente
invención, tales como por ejemplo un poliol líquido, tiene una
compatibilidad adecuada con los monómeros acrílicos y polímero
acrílico no reactivo, ese componente puede usarse como el
disolvente de polimerización para el polímero acrílico no
reactivo.
Cuando se prepara el polímero acrílico no
reactivo de la presente invención mediante polimerización en
disolución en un disolvente que no es uno de los componentes de la
presente invención, el disolvente puede eliminarse, si se desea,
antes de que se añada el polímero acrílico no reactivo a los otros
componentes de la presente invención. Como alternativa, la
disolución que contiene el polímero acrílico no reactivo puede
añadirse a uno o más componentes de la presente invención y el
disolvente puede eliminarse de la mezcla, si se desea, por medios
conocidos en la técnica tales como, por ejemplo, aplicando vacío
total o parcial y/o calentando; tal eliminación puede llevarse a
cabo antes, durante o después de la preparación de las composiciones
de la presente invención.
El polímero acrílico no reactivo usado en la
composición termofusible reactiva con humedad de la presente
invención es amorfo. En algunas realizaciones, el polímero acrílico
no reactivo incluye uno o más polímeros acrílicos no reactivos
amorfos.
La cantidad de polímero acrílico no reactivo
preferida para su uso en la presente invención es del 1% al 20% en
peso, basado en el peso de la composición termofusible reactiva con
humedad. En algunas realizaciones, la cantidad de polímero acrílico
no reactivo es del 2% o superior en peso, basado en el peso de la
composición termofusible reactiva; o del 5% o superior; o del 10% o
superior; o del 15% o superior. En algunas realizaciones, la
cantidad de polímero acrílico no reactivo es del 18% o inferior en
peso, basado en el peso de la composición termofusible reactiva.
Algunos polímeros acrílicos no reactivos
adecuados incluyen, por ejemplo, aquellos con un Pm de 40.000 o
superior; o de 45.000 o superior; o de 50.000 o superior.
Independientemente, algunos polímeros acrílicos no reactivos
adecuados incluyen, por ejemplo, aquellos con un Pm de 100.000 o
inferior; o de 90.000 o inferior; o de 80.000 o inferior.
Algunos polímeros acrílicos no reactivos
adecuados incluyen, por ejemplo, aquellos con una temperatura de
transición vítrea (Tg, medida mediante DSC, usando el procedimiento
del punto medio) de 20ºC o superior; o de 30ºC o superior; o de
40ºC o superior; o de 45ºC o superior. Independientemente, algunos
polímeros acrílicos no reactivos adecuados incluyen, por ejemplo,
aquellos con una Tg de 120ºC o inferior; o de 100ºC o inferior; o de
90ºC o inferior; o de 80ºC o inferior.
En la práctica de la presente invención, en
algunas realizaciones, la mezcla de componentes no contiene nada de
polímero acrílico reactivo. Los polímeros acrílicos reactivos son
polímeros acrílicos que contienen más de 70 micromoles de grupos
reactivos (tal como se definió anteriormente en el presente
documento) por gramo de polímero acrílico. Se contempla que otras
realizaciones incluirán pequeñas cantidades de polímero acrílico
reactivo. Son adecuadas las mezclas de componentes que contienen el
0,5% o inferior en peso de polímero acrílico reactivo basado en el
peso de la composición termofusible reactiva con humedad. En algunas
realizaciones, la mezcla de componentes contiene el 0,2% o inferior
en peso de polímero acrílico reactivo basado en el peso de la
composición termofusible reactiva con humedad; o el 0,1% o inferior;
o el 0,05% o inferior.
También se contemplan en la práctica de la
presente invención realizaciones de la composición termofusible
reactiva con humedad en las que la mezcla de componentes no contiene
nada (o contiene una cantidad adecuadamente pequeña de) polímero
acrílico reactivo y tampoco contiene nada (o contiene una cantidad
relativamente pequeña de) polímero acrílico químicamente activo de
otro tipo. Un "polímero acrílico químicamente activo de otro
tipo" significa un polímero acrílico que contiene más de 70
micromoles de otros grupos químicamente activos (tal como se
definieron anteriormente en el presente documento) por gramo de ese
polímero acrílico. En el presente documento una cantidad
relativamente pequeña de un polímero acrílico químicamente activo de
otro tipo se considera que es del 0,5% o inferior en peso basado en
el peso de la composición termofusible reactiva con humedad.
También se contemplan las siguientes cantidades de polímero acrílico
químicamente activo de otro tipo en peso basado en el peso de la
composición de adhesivo: el 0,2% o inferior; el 0,1% o inferior; el
0,05% o inferior; o el 0%.
En algunas realizaciones de la presente
invención, la mezcla de componentes contiene menos del 2% de agua
en peso basado en el peso de la composición termofusible reactiva
con humedad; o inferior al 1%; o inferior al 0,5%; o inferior al
0,2%; o inferior al 0,1%.
Los componentes pueden mezclarse mediante medios
convencionales u otros medios, preferiblemente en una atmósfera
seca, inerte. Los componentes pueden mezclarse todos juntos al mismo
tiempo (en un procedimiento de "una etapa"); como alternativa,
algunos componentes y/o porciones de componentes pueden mezclarse
juntas en una operación (o "etapa"), con otros componentes y/o
porciones de componentes añadidos en una etapa o etapas adicionales.
Normalmente, los componentes se calientan por encima de la
temperatura ambiente. Los componentes pueden calentarse antes,
durante, o después del procedimiento de mezclado. Si se usa más de
una etapa de adición de componentes, la mezcla de una etapa puede o
puede no calentarse durante un tiempo antes de que se añadan los
componentes de la siguiente etapa; y la mezcla puede o puede no
enfriarse antes de que se añadan los componentes de la siguiente
etapa. En algunas realizaciones, la temperatura de calentamiento es
de 50ºC o superior, o de 100ºC o superior. Independientemente, en
algunas realizaciones, la temperatura de calentamiento es de 180ºC o
inferior, o de 130ºC o inferior. Si se usa más de una etapa, la
temperatura de cada etapa puede elegirse de forma independiente.
Durante cualquiera de las etapas, puede aplicarse vacío total o
parcial; también puede usarse gas nitrógeno u otro gas seco y/o
inerte para cubrir la superficie de la mezcla.
En una realización de la presente invención, se
forma la composición termofusible reactiva con humedad en un
procedimiento de dos etapas. En algunos procedimientos de dos
etapas, la primera etapa implica preparar una primera mezcla de al
menos un poliéster poliol cristalino, al menos un poliéter poliol,
al menos un poliisocianato, y, opcionalmente, otros componentes; se
mezcla y se calienta la primera mezcla; y después, en la segunda
etapa, se forma una segunda mezcla añadiendo al menos un poliéster
poliol amorfo y, opcionalmente, otros componentes, a la primera
mezcla. En tales procedimientos de dos etapas, el polímero acrílico
no reactivo puede añadirse durante la primera etapa; o puede
añadirse durante la segunda etapa; o puede añadirse parte del mismo
durante la primera etapa y parte durante la segunda etapa.
Independientemente, en algunos procedimientos de dos etapas, los
"otros componentes" opcionales en cualquier etapa pueden
elegirse, en algunas realizaciones, de forma independiente de uno o
más de los siguientes: poliisocianatos adicionales, polioles
adicionales (incluyendo, por ejemplo, polioles grasos), y
componentes convencionales adicionales tal como se describen a
continuación en el presente documento.
Independientemente, en algunos procedimientos de
dos etapas, se calienta la primera mezcla hasta 100ºC o superior.
En algunas realizaciones de dos etapas, se mantiene la primera
mezcla a la temperatura de calentamiento durante 15 minutos o más.
Independientemente, en algunas realizaciones de dos etapas, la
primera mezcla o se enfría hasta una temperatura de 95ºC o inferior
o bien se mantiene a una temperatura de 95ºC o inferior antes de
que se forme la segunda mezcla. Independientemente, en algunas
realizaciones de dos etapas, se calienta la segunda mezcla hasta
100ºC o superior. Independientemente, en algunas realizaciones de
dos etapas en las que se calienta la segunda mezcla, se mantiene la
segunda mezcla a la temperatura de calentamiento durante 15 minutos
o más.
También se contemplan procedimientos de
múltiples etapas (es decir, procedimientos realizados en dos o más
etapas) que usan una amplia variedad de órdenes de adición de
componentes. También se contemplan procedimientos de múltiples
etapas en los que se mezclan juntos dos o más componentes, en
cualquiera de una amplia variedad de combinaciones, y,
opcionalmente, se calientan juntos, antes de la adición de la mezcla
resultante a uno o más de otros componentes, a una o más porciones
de uno o más de los mismos componentes, o a una mezcla de los
mismos. También se contempla que, en algunas realizaciones,
cualquier componente o mezcla de componentes puede mantenerse a una
temperatura superior a la temperatura ambiente, opcionalmente con
agitación, y opcionalmente a vacío o bajo una cubierta de gas
inerte (tal como, por ejemplo, nitrógeno).
Un ejemplo de un procedimiento de múltiples
etapas en la práctica de la presente invención implica lo siguiente:
en una primera etapa, mezclar y calentar juntos uno o más polioles,
uno o más polímeros acrílicos no reactivos, y otros componentes
opcionales; en una segunda etapa, añadir uno o más poliisocianatos y
otros componentes opcionales a la mezcla resultante de la primera
etapa; en una tercera etapa, añadir uno o más polioles, que pueden
ser los mismos o diferentes a los ya usados en la mezcla, y otros
componentes opcionales a la mezcla resultante de la segunda etapa;
opcionalmente, en una o más etapas, añadir uno o más de otros
componentes a la mezcla resultante de la etapa anterior.
Otro ejemplo de un procedimiento de múltiples
etapas en la práctica de la presente invención implica lo siguiente:
en una primera etapa, mezclar y calentar juntos uno o más polioles,
uno o más polímeros acrílicos no reactivos, y otros componentes
opcionales; en una segunda etapa, añadir uno o más poliisocianatos y
otros componentes opcionales a la mezcla resultante de la primera
etapa; en una tercera etapa, añadir uno o más polioles, que pueden
ser los mismos o diferentes a los polioles añadidos en cualquier
etapa anterior, y otros componentes opcionales a la mezcla
resultante de la segunda etapa; en una cuarta etapa, añadir uno o
más poliisocianatos, que pueden ser los mismos o diferentes de los
poliisocianatos añadidos en cualquier etapa anterior, y otros
componentes opcionales a la mezcla resultante de la tercera etapa;
opcionalmente, en una o más de otras etapas, añadir uno o más de
otros componentes a la mezcla resultante de la etapa anterior.
Durante el mezclado y/o calentamiento de los
componentes de la presente invención, el polímero acrílico no
reactivo puede añadirse en cualquiera de las etapas. En una
realización, se añade una disolución del polímero acrílico no
reactivo a uno o más poliéter polioles, y se calienta la mezcla a
vacío; se añaden entonces otros componentes en una o más etapas.
En algunas realizaciones en las que se añaden
uno o más materiales sólidos a la mezcla, tales materiales sólidos
pueden solubilizarse mediante calentamiento y mezclado con al menos
uno de los componentes que no contienen isocianato antes de
mezclarse con el poliisocianato.
Además, puede mezclarse opcionalmente un
catalizador tal como, por ejemplo, una amina terciaria o un
catalizador a base de estaño o una mezcla de los mismos con los
componentes, o antes, durante, o bien después de una cualquiera o
más de las etapas de mezclado de los componentes. En algunos casos,
se cree que un catalizador de este tipo facilita una o más
reacciones químicas entre grupos isocianato y grupos hidroxilo;
tales catalizadores se usan a veces con la intención de facilitar
la formación de cadenas poliméricas que incorporan poliisocianatos
y polioles. Independientemente, en algunos casos, se cree que un
catalizador de este tipo facilita una o más reacciones químicas
entre grupos isocianato y uniones uretano (o en vez de, o bien
además de, facilitar reacciones entre grupos isocianato y grupos
hidroxilo); tales catalizadores se usan a veces con la intención de
facilitar la formación de reticulaciones en los polímeros de
uretano. Cuando se usa un catalizador opcional de este tipo, el
nivel normal de uso es inferior al 0,3% en peso basado en el peso de
la composición termofusible reactiva con humedad.
La composición termofusible reactiva con humedad
puede formularse mezclando componentes convencionales adicionales
tales como cargas, pigmentos, agentes de adhesividad,
plastificantes, modificadores de reología, polímeros (incluyendo,
por ejemplo, resinas termoplásticas distintas de las tratadas
anteriormente en el presente documento), agentes de deshidratación
(incluyendo, por ejemplo, silanos), cloruro de benzoílo, otros
polioles (incluyendo, por ejemplo, polioles grasos), indicadores
ultravioleta, etc. Si se usan tales componentes convencionales
adicionales, estos se eligen y usan con la debida consideración de
la reactividad de los grupos funcionales NCO (es decir, los grupos
isocianatos), que se mantiene de forma deseable. Si se usan tales
componentes convencionales adicionales, pueden añadirse, de forma
individual o en cualquier combinación, a la mezcla antes de los
otros componentes, después de los otros componentes, o durante
cualquier etapa o combinación de etapas de la formación de la
composición termofusible reactiva con humedad.
Independientemente de los componentes
convencionales mencionados anteriormente, en algunas realizaciones,
la composición termofusible de la presente invención incluye un
catalizador de curado para potenciar la reacción de isocianato y
agua durante el curado. Algunos compuestos que se cree que son
catalizadores de curado útiles incluyen, por ejemplo, determinadas
diaminas (tales como, por ejemplo, trietilendiamina) y determinados
éteres de aminas terciarias (tales como, por ejemplo,
bis(2-dimetilaminoetil) éter y
dimorfolinodietil éter). Un catalizador de curado adecuado es
dimorfolinodietil éter. Si se usa un catalizador de curado de este
tipo, puede añadirse a la mezcla antes que los otros componentes,
después de los otros componentes, o durante cualquier etapa o
combinación de etapas de la formación de la mezcla. En algunas
realizaciones de múltiples etapas, se añade dimorfolinodietil éter
durante la etapa final.
En algunas realizaciones en las que se usa un
catalizador de curado, la cantidad de catalizador de curado es del
0,005% o superior en peso basado en el peso de la composición
termofusible reactiva con humedad; o del 0,01% o superior; o del
0,02% o superior; o del 0,03% o superior. Independientemente, en
algunas realizaciones en las que se usa un catalizador de curado,
la cantidad de catalizador de curado es del 0,3% o inferior en peso
basado en el peso de la composición termofusible reactiva con
humedad; o del 0,1% o inferior; o del 0,08% o inferior; o del 0,06%
o inferior.
La composición termofusible reactiva con humedad
de esta invención, que es una composición con grupos funcionales
NCO, se almacena, preferiblemente bajo una atmósfera seca, inerte
hasta su uso.
En algunas realizaciones de la presente
invención, se calienta la composición termofusible reactiva con
humedad con el fin de lograr una viscosidad adecuada para
transportar la composición termofusible reactiva con humedad, tal
como mediante bombeo o alimentación por gravedad, hasta el equipo de
aplicación y para la aplicación de la composición termofusible
reactiva con humedad a un primer sustrato en presencia de humedad.
La temperatura debe ser lo suficientemente elevada para lograr una
viscosidad adecuada pero lo suficientemente baja para evitar la
degradación excesiva u otros efectos indeseables en el adhesivo. Las
temperaturas útiles típicas se encuentran en el intervalo de 40ºC a
160ºC, o de 50ºC a 150ºC.
En las realizaciones que implican la aplicación
de la composición termofusible reactiva con humedad de la presente
invención a al menos un substrato, la aplicación puede realizarse
mediante medios convencionales tales como, por ejemplo, aplicador
de pulverización calentado, aplicador de perlas calentado, boquilla
calentada, rasqueta calefactora, extrusión, revestidora de rodillos
calentada, para formar una película de adhesivo continua o
discontinua, según se desee. Como alternativa o adicionalmente, la
composición termofusible reactiva con humedad puede aplicarse al
sustrato manualmente, por ejemplo, con una herramienta manual tal
como, por ejemplo, una espátula, dispositivo de medición manual u
otro aplicador. Normalmente, la composición termofusible reactiva
con humedad puede aplicarse a un nivel de 50 a 250 g/m^{2}
(4-20 g/ft^{2}) aunque en los casos en los que
uno de los sustratos es un material textil, puede aplicarse a un
nivel de tan sólo 1-50 g/m^{2}.
En algunas realizaciones, se usa la composición
termofusible reactiva con humedad de la presente invención como un
adhesivo para unir un primer sustrato a al menos un sustrato
posterior. En tales realizaciones, se aplica la composición
termofusible reactiva con humedad a un primer sustrato, y posterior
o simultáneamente, se pone en contacto la composición termofusible
reactiva con humedad aplicada con al menos un sustrato posterior
para proporcionar una construcción compuesta. Preferiblemente, se
pone en contacto la composición termofusible reactiva con humedad
con el segundo sustrato mientras que la composición termofusible
reactiva con humedad tiene una temperatura sustancialmente superior
a la temperatura ambiente.
En algunas de las realizaciones en las que se
usa la composición termofusible reactiva con humedad de la presente
invención como un adhesivo para unir un primer sustrato a al menos
un sustrato posterior, la construcción compuesta así formada se
somete opcionalmente a presión aplicada tal como haciendo pasar
rodillos sobre ella para producir un aumento del contacto de los
sustratos con la composición termofusible reactiva con humedad. Si
se aplica tal presión opcional, puede aplicarse durante una duración
relativamente corta o durante una duración relativamente larga; y
puede ser constante, creciente, decreciente, o una combinación de
las mismas. Si la construcción compuesta está a una temperatura
superior a la temperatura ambiente, entonces se enfría o se deja
enfriar. Si se aplica presión opcional, el enfriamiento puede tener
lugar durante la aplicación de la presión, tras la aplicación de la
presión, o una combinación de las mismas. En otra realización, la
composición termofusible reactiva con humedad puede aplicarse
simultánea o secuencialmente a dos superficies del primer sustrato,
cuyas superficies revestidas con la composición termofusible
reactiva con humedad se unen entonces simultánea o secuencialmente
a dos o más de otros sustratos, que pueden ser iguales o diferentes.
Se contempla además que la construcción compuesta puede unirse
posteriormente a otro(s) sustrato(s) usando la misma
o diferente composición termofusible reactiva con humedad o usando
uno o más de otros adhesivos antes o después del procedimiento
descrito en el presente documento.
Se contempla que la humedad, es decir, agua, que
se prevé que produce una reacción con los grupos funcionales NCO,
aumentando así la resistencia de cohesión de rotura de la
composición termofusible reactiva con humedad, puede exponerse a la
composición termofusible reactiva con humedad de la presente
invención de cualquiera de una variedad de formas. Por ejemplo,
tras aplicarse la composición termofusible reactiva con humedad a
un sustrato pero antes de que se ponga en contacto con un sustrato
posterior, puede exponerse la composición termofusible reactiva con
humedad a humedad de cualquiera de una variedad de formas,
incluyendo, por ejemplo, humedad ambiental, aire humidificado
controlado o aumentado artificialmente, una neblina de gotitas de
agua, un aerosol de agua líquida que se pone en contacto con la
composición termofusible reactiva con humedad aplicada, o
combinaciones de los mismos. Como alternativa o adicionalmente, tras
ponerse en contacto un sustrato posterior con la composición
termofusible reactiva con humedad, la construcción compuesta de
sustratos y composición termofusible puede exponerse a la humedad
de cualquiera o todas las formas anteriores. El procedimiento de
exponer la construcción compuesta a humedad es especialmente útil
cuando uno o más sustratos son un material que es permeable al
vapor de agua, tal como, por ejemplo, madera, papel o material
textil.
Se contempla además que el procedimiento de
curado puede aumentarse mediante componentes además de agua que
participan en, catalizar, o facilitar de otro modo las reacciones de
grupos funcionales NCO entre sí. Un componente de este tipo puede
combinarse con la humedad durante cualquiera o todos o el
procedimiento de curado. Ejemplos de tales componentes son
determinadas aminas, que se sabe que unen los grupos funcionales NCO
entre sí. En algunos casos, tales aminas reaccionan con los grupos
funcionales NCO para formar uniones de tipo urea (tales como, por
ejemplo, uniones de urea asimétricas); tales uniones de tipo urea,
en algunos casos, reaccionan con otros grupos funcionales NCO para
formar uniones biuret, por ejemplo tal como las descritas por Uhlig.
Independientemente del mecanismo, se contempla el uso de tales
componentes para aumentar la reacción de curado por humedad en
algunas realizaciones de la presente invención.
En algunas realizaciones de la presente
invención, la composición termofusible reactiva con humedad de la
presente invención se aplica a, o se pone en contacto de otro modo
con, uno o más sustratos. Algunos sustratos adecuados incluyen, por
ejemplo, madera, metal, plásticos, materiales compuestos, material
textil (incluyendo tejido y no tejido), papel, y combinaciones de
los mismos. Los sustratos adecuados incluyen, por ejemplo, madera
natural, madera contrachapada, madera de Lauán, tableros de
partículas, tablero con filamentos orientados, plástico rígido,
plástico flexible, películas de plástico, espumas de plástico, y
combinaciones de los mismos. Si se usa más de un sustrato, también
es adecuada cualquier combinación de sustratos adecuados. En algunas
realizaciones, todos los sustratos se fabricarán del mismo
material; en otras realizaciones, se usarán dos o más materiales
diferentes como sustratos.
Otra característica deseable de las
composiciones termofusibles reactivas con humedad además de una
formación de filamentos baja, es la resistencia en verde. Cuando se
usa la composición termofusible reactiva con humedad para unir dos
sustratos entre sí, la resistencia en verde es la resistencia de
unión antes de la finalización de la reacción con la humedad.
Debe entenderse que para los fines de la
presente memoria descriptiva y reivindicaciones que pueden
combinarse los límites de proporción e intervalo enumerados en el
presente documento. Por ejemplo, si se enumeran intervalos de 60 a
120 y de 80 a 110 para un parámetro particular, se entiende que
también se contemplan los intervalos de 60 a 110 y de 80 a 120.
Independientemente, si se enumeran que los valores mínimos para un
parámetro en particular son, por ejemplo, de 1, 2, y 3, y si se
enumeran que los valores máximos para ese parámetro son, por
ejemplo, de 8 y 9, entonces se contemplan todos los intervalos
siguientes: de 1 a 8, de 1 a 9, de 2 a 8, de 2 a 9, de 3 a 8 y de 3
a 9.
En los siguientes ejemplos, se usaron las
siguientes abreviaturas y componentes:
- nº OH
- = {}\hskip0.3cm Indice de hidroxilo, notificado en gramos de KOH por gramo de material; los índices de hidroxilo {}\hskip0.6cm son aproximados
- HDA
- = {}\hskip0.3cm adipato de hexanodiol
- HDAT
- = {}\hskip0.3cm poliéster de hexanodiol con mezcla de ácido adípico y ácido tereftálico
- NPGA
- = {}\hskip0.3cm adipato de neopentilglicol
- DMDEE
- = {}\hskip0.3cm dimorfolinodietil éter, también denominado 2,2'-dimorfolinoetil éter
- PMN
- = {}\hskip0.3cm peso molecular nominal; los valores son aproximados.
En los siguientes ejemplos, se sometieron a
prueba algunos materiales para determinar la resistencia en verde
usando el siguiente procedimiento:
En primer lugar, se prepararon bloques de
madera. Se laminó un bloque de madera contrachapada de 50,8 mm (2
pulgadas) por 50,8 mm (2 pulgadas), de 12,7 mm (0,5 pulgadas) de
espesor, en el centro de un segundo bloque de madera contrachapada,
que era de 50,8 mm (2 pulgadas) por 76,2 mm (3 pulgadas), de 12,7 mm
(0,5 pulgadas) de espesor, de modo que había un saliente de 12,7 mm
(0,5 pulgadas) en ambos extremos del bloque de madera para
insertarlo en las mordazas de la máquina de ensayos de tracción.
Podría usarse cualquier adhesivo de madera termoestable para
preparar los bloques de madera. Para este trabajo, se usó un
adhesivo epoxídico de dos componentes. Se curaron los bloques
durante al menos 2 días.
Se hizo pasar el material que va a someterse a
prueba sobre una revestidora de rodillos calentada con un ajuste de
la temperatura de aceite a 143ºC (290ºF). Se ajustó la revestidora
para proporcionar una cobertura de aproximadamente 130 g/m^{2}
(12 gramos por pie cuadrado). Se pusieron tres de los bloques de
madera preparados en la zona central de cualquier tablero portador
adecuado de tal manera que el bloque más pequeño (es decir, el de
50,8 mm por 50,8 mm) estaba boca arriba.
Después se revistió el tablero con el material
que va a someterse a prueba, y tan pronto como estuvo revestido, se
inició un cronómetro para determinar el tiempo. Inmediatamente se
unieron estos bloques revestidos con otro conjunto de bloques de
madera y después se prensaron inmediatamente en una prensa durante 3
a 4 segundos, y se sometió a prueba la resistencia a la tracción en
una máquina de ensayos de tracción Instron^{TM} tras 1, 3 y 6
minutos. La velocidad de separación durante esta prueba fue de 0,12
mm/s (0,05 pulgadas por minuto).
En los siguientes ejemplos, se sometieron a
prueba materiales para determinar la formación de filamentos con el
siguiente procedimiento:
\newpage
\global\parskip0.950000\baselineskip
Se hizo pasar el material que va a someterse a
prueba sobre una revestidora de rodillos calentada con un ajuste de
la temperatura de aceite a 143ºC (290ºF). Se ajusto la revestidora
para proporcionar una cobertura de aproximadamente 130 g/m^{2}
(12 gramos por pie cuadrado). Se hizo pasar un sustrato de madera
contrachapada a través de la revestidora de rodillos, y se observó
el sustrato revestido después de salir de la revestidora de
rodillos. Se examinó el sustrato revestido para determinar la
presencia de hilos finos de material revestido que se extienden
desde la superficie del material revestido, y se realizó la
evaluación tal como sigue:
- "formación de filamentos alta"
- = {}\hskip0.3cm están presentes muchos hilos finos, suficientes para necesitar medidas inu- {}\hskip0.6cm suales para tratar los hilos cuando se manipula el sustrato revestido.
- "formación de filamentos baja"
- = {}\hskip0.3cm no hay hilos visibles; o hay muy pocos hilos que no necesitan medidas inu- {}\hskip0.5cm suales para tener en cuenta la presencia de hilos cuando se manipula el sus- {}\hskip0.5cm trato revestido.
Se mantuvieron Desmophen^{TM}
S105P-30 y S107-110 calentados en
recipientes separados a 90ºC durante 72 horas antes de realizar el
lote.
Se calentó el reactor hasta 150ºC. Mientras se
calentaba el reactor seco, se cargaron 311 g de Desmophen^{TM} S
105-30, 74,2 g de Pluracol^{TM}
P-2010, 19,8 g de aceite de ricino DB, 0,3 g de
Irganox^{TM} 245 y 2,4 g de Silquest^{TM} A-171
dentro del reactor. Mientras se mezclaban a velocidad de moderada a
alta, se añadieron 173 g de resina acrílica Paraloid^{TM}
B-60 muy lentamente para evitar la formación de
grumos. Mientras se mezclaban, se calentó el reactor hasta 150ºC
bajo una atmósfera de nitrógeno. Cuando estuvo a 150ºC, se mantuvo
el reactor durante 2 horas con buena agitación durante 2 horas para
disolver el Paraloid^{TM} B-60.
Tras disolverse el Paraloid^{TM}
B-60, se enfrió el reactor hasta aproximadamente
120ºC. Después se aplicó vacío total lentamente y entonces se
mantuvo durante 30 minutos mientras se enfriaba el lote hasta
90-92ºC.
Se rompió el vacío con nitrógeno, y se añadieron
166,5 g de MDI puro rápidamente una vez que se enfrío el lote hasta
90-92ºC. Si se observaba una exoterma, se aplicaba
enfriamiento. Después se mantuvo el reactor a de 100ºC a 105ºC
durante 60 minutos a vacío moderado para eliminar las burbujas en la
masa fundida, con velocidad de agitación reducida si fuese
necesario con el fin de evitar la oclusión de aire.
Cerca del final del mantenimiento de 60 minutos,
se enfrió el reactor hasta de 90ºC a 95ºC. Se cargaron rápidamente
279,5 g de Desmophen^{TM} S 107-110 y se hicieron
reaccionar a de 100ºC a 105ºC durante 30 minutos. Si se observaba
una exoterma, se aplicaba enfriamiento. Durante este periodo se
redujo la velocidad de agitación y se aplicó vacío para eliminar
las burbujas de aire de la masa fundida.
Tras el mantenimiento de 30 minutos, se cargaron
0,1 g de cloruro de benzoílo y 0,5 g de DMDEE, y se mantuvo el
reactor a de 100ºC a 105ºC durante 30 minutos adicionales a vacío
para eliminar las burbujas de aire. Se descargó el lote a través de
un filtro de tamiz calentado y se purgó con nitrógeno.
Ejemplo comparativo
A
Usando los procedimientos del ejemplo 1, se
preparó una formulación comparativa con los siguientes componentes.
Las cantidades mostradas están en porcentaje en peso, basado en el
peso de la formulación.
Ejemplos
2-7
\global\parskip1.000000\baselineskip
Usando el procedimiento del ejemplo 1, se
prepararon los siguientes ejemplos. Las cantidades mostradas están
en porcentaje en peso, basado en el peso de la formulación.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo 8 y comparativo
B
Usando el ensayo para la medición de la
resistencia en verde definida anteriormente en el presente
documento, se obtuvieron los siguientes resultados:
\vskip1.000000\baselineskip
- Nota:
- en la prueba a los 6 minutos en el ejemplo 8, la madera falló. Por tanto la resistencia de adhesión entre el material revestido y el sustrato fue al menos de 560 kPa y posiblemente superior a 560 kPa.
\newpage
Ejemplos 9-15 y
comparativo
C
Usando el procedimiento descrito anteriormente
en el presente documento, se evaluó la formación de filamentos de
diversos materiales. Los resultados fueron tal como siguen:
Se mantuvieron Desmophen^{TM}
105-30, Desmophen^{TM} 105-110 y
Dynacoll^{TM} 7345 en recipientes separados en una caja calentada
a 90ºC durante 72 horas antes de su uso. Durante el siguiente
procedimiento, se purgó el reactor con nitrógeno mientras que se
añadían los componentes al reactor.
Se calentó el reactor hasta 150ºC. Mientras que
se calentaba el reactor seco, se cargaron 37,4 kg (82.3 lbs) de
Desmophen^{TM} S 105-110, 37,4 kg (82,3 lbs) de
Arcol^{TM} PPG 1025 y 136 g (0,30 lbs) de Irganox^{TM} 245.
Mientras se mezclaba a velocidad de moderada a alta, se añadieron
57,7 kg (127,1 lbs) de Paraloid^{TM} B-60 muy
lentamente para evitar la formación de grumos. Mientras se mezclaba
el contenido, se calentó el reactor hasta 150ºC bajo una atmósfera
de nitrógeno. Cuando estuvo a 150ºC, se mantuvo el reactor durante 2
horas con buena agitación para disolver el Paraloid^{TM}
B-60.
Tras disolverse el Paraloid^{TM}
B-60, se enfrió el lote hasta aproximadamente 120ºC.
Entonces se aplicó lentamente vacío total y se mantuvo durante 30
minutos, mientras que se enfrió el lote hasta
90-92ºC.
Se rompió el vacío con nitrógeno, y se añadieron
12,9 kg (28,4 lbs) de MDI puro tan rápidamente como fue posible una
vez que el lote se enfrió hasta 90-92ºC. Si se
producía una exoterma, se aplicaba enfriamiento para mantener la
temperatura de 100 a 105ºC, lo que se mantuvo durante 60 minutos a
vacío moderado para eliminar las burbujas de aire en la masa
fundida. Se redujo la velocidad de agitación si fue necesario con el
fin de evitar la oclusión de aire.
Se cargaron 953 g (2,10 lbs) de Silquest^{TM}
A-171, 196,2 kg (432,1 lbs) de Desmophen^{TM} S
105-30 y 65,4 kg (144,1 lbs) de Dynacoll^{TM}
7345. De nuevo se aplicó vacío fuerte, y se mantuvo a
100-105ºC durante 30 minutos. Se rompió el vacío
con nitrógeno, y se enfrió el reactor hasta
90-92ºC.
Se cargaron 45,6 kg (100,41 lbs) de MDI puro. Se
mantuvo el reactor a de 100 a 105ºC durante 60 minutos. Se aplicó
enfriamiento si fue necesario para mantener la temperatura. Durante
este periodo, se redujo la velocidad de mezclado, y se aplicó vacío
para eliminar las burbujas en la masa fundida.
Se rompió el vacío con nitrógeno, y se añadieron
45 g (0,10 lbs) de cloruro de benzoílo, 272 g (0,60 lbs) de DMDEE,
y 91 g (0,20 lbs) de Blankophor^{TM} SOL al reactor. Entonces se
mezcló el reactor durante 30 minutos a vacío para eliminar las
burbujas. Se mantuvo la temperatura a de 100 a 105ºC. Se descargó el
lote a través de un filtró de tamiz calentado y se purgó con
nitrógeno.
Se sometió a prueba el producto resultante
usando el procedimiento de prueba de formación de filamentos
descrito anteriormente en el presente documento, se encontró que la
formación de filamentos era baja.
Claims (11)
1. Una composición termofusible reactiva con
humedad que comprende una mezcla de componentes que comprende
(a) del 5% al 90% en peso de al menos un poliol,
basado en el peso de dicha composición;
(b) del 1% al 20% en peso de al menos un
polímero acrílico amorfo no reactivo que tiene un peso molecular
medio en peso de 40.000 o superior, basado en el peso de dicha
composición; y
(c) del 5% al 50% en peso de al menos un
poliisocianato, basado en el peso de dicha composición.
2. La composición según la reivindicación 1, en
la que dicho componente (a) comprende
(a)(i) del 0% al 85% en peso de al menos un
poliéster poliol cristalino, basado en el peso de dicha
composición;
(a)(ii) del 0% al 15% en peso de al menos un
poliéter poliol, basado en el peso de dicha composición; y
(a)(iii) del 5% al 50% en peso de al menos un
poliéster poliol amorfo, basado en el peso de dicha composi-
ción;
ción;
y en la que la suma de las cantidades de dichos
componentes (a)(i) y (a)(ii) es del 10% al 90% en peso, basado en el
peso de dicha composición.
3. La composición según la reivindicación 2, en
la que dicho componente (a)(i) comprende al menos un poliéster
poliol cristalino que es el producto de hacer reaccionar un diol
alifático lineal y un diácido alifático lineal.
4. La composición según la reivindicación 2, en
la que dicho componente (a)(i) es del 20% al 40% en peso basado en
el peso de dicha composición.
5. La composición según la reivindicación 2, en
la que dicho componente (a)(ii) es del 5% al 10% en peso basado en
el peso de dicha composición.
6. Un procedimiento para formar una composición
termofusible reactiva con humedad, según la reivindicación 1, que
comprende mezclar componentes que comprenden
(a) del 5% al 90% en peso de al menos un poliol,
basado en el peso de dicha composición;
(b) del 1% al 20% en peso de al menos un
polímero acrílico amorfo no reactivo que tiene un peso molecular
medio en peso de 40.000 o superior, basado en el peso de dicha
composición; y
(c) del 5% al 50% en peso de al menos un
poliisocianato, basado en el peso de dicha composición.
7. Un procedimiento para formar una composición
termofusible reactiva con humedad según la reivindicación 2,
mediante un procedimiento, que comprende las operaciones de
(A) calentar una primera mezcla que comprende
dichos componentes (a)(i), (a)(ii), y (c) hasta 100ºC o superior
durante 15 minutos o más;
(B) enfriar dicha primera mezcla hasta 95ºC o
inferior;
(C) formar una segunda mezcla añadiendo dicho
componente (a)(iii) a dicha primera mezcla; y
(D) calentar dicha segunda mezcla hasta 100ºC o
superior durante 15 minutos o más;
en el que dicho componente (b) puede añadirse
antes, durante, o después de cualquiera de dichas operaciones (A),
(B), (C), (D), o combinaciones de las mismas.
8. Una construcción compuesta formada mediante
un procedimiento que comprende (I)
(I) aplicar una película de la composición según
la reivindicación 1 a un primer sustrato, y
(II) poner en contacto al menos un sustrato
posterior con dicha película.
9. La construcción compuesta según la
reivindicación 8, en la que dicha aplicación se realiza usando una
revestidora de rodillos calentada.
\newpage
10. Un procedimiento para formar una
construcción compuesta que comprende las etapas de
(I) aplicar una película de la composición según
la reivindicación 1 a un primer sustrato usando una revestidora de
rodillos calentada, y
(II) poner en contacto al menos un sustrato
posterior con dicha película.
11. La composición según la reivindicación 1, en
la que la cantidad de (a) es del 15% al 90% en peso, y en la que la
cantidad de (c) es del 6% al 50% en peso.
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