ES2339286T3

ES2339286T3 - Compsiciones adhesivas de ester vinilico.

Info

Publication number: ES2339286T3
Application number: ES07022160T
Authority: ES
Inventors: Barbara Chabut; Wen-Feng Liu
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 2002-11-08
Filing date: 2003-11-07
Publication date: 2010-05-18
Anticipated expiration: 2023-11-07
Also published as: DK1903086T3; NZ543644A; EP1424379A2; EP1903085A1; DE60330922D1; EP1903086A1; ATE454434T1; CA2448341A1; AU2003259675B2; DK1424379T3; NZ534983A; DE60319048D1; EP1424379B1; EP1903086B1; US20040127680A1; DE60319048T2; AU2003259675C1; ATE386093T1; NZ534982A; EP1424379A3

Abstract

Una composición adhesiva curable para anclar materiales en o a hormigón o productos de albañilería, que comprende: a. un éster vinílico polimerizable que corresponde a la fórmula (II), **(Ver fórmula)** en la que Ar es un radical aromático sustituido o no sustituido, con una valencia de al menos dos, R es indpendientemente un radical divalente sustituido o no sustituido, derivado de alquilo, oxialquilo, arilalquilo, u oxialquilarilo, R2 es independientemente H, un radical carboxi vinílico, un radical epoxi sustituido o no sustituido, o R, con la condición de que la relación de n al número de grupos R2 carboxi vinílicos sea, de media para la composición, de 0,4 a 2,0, para cada Rx, x es independientemente 0 ó 1, para cada Oy, y es independientemente 0 ó 1, para cada (O-R2)z, z es independientemente 0 a 4, con la condición de que al menos un y no debe ser cero si z es cero, y n es de 1 a 5; b. un monómero etilénicamente insaturado, reactivo con dicho éster vinílico polimerizable; c. catalizador de curado; y d. activador.

Description

Composiciones adhesivas de éster vinílico.

Solicitudes relacionadas

El documento EP 1424378 también está en trámite ante la Oficina Europea de Patentes y se refiere a un tema similar. Las presentes Solicitudes (EP 1903086) y EP 1903085 son Solicitudes divisionales del documento EP 1424379.

Campo técnico

La presente invención se refiere a composiciones adhesivas especialmente bien adaptadas para su uso en el anclaje de materiales en o a hormigón o productos de albañilería, y a métodos de anclaje. Más particularmente, esta invención se refiere a composiciones adhesivas que comprenden composiciones de éster vinílico polimerizable, a métodos para unir tales composiciones y a las estructuras unidas producidas usando tales composiciones o métodos.

Antecedentes de la invención

Muchas aplicaciones requieren que se ancle un material en o a hormigón o productos de albañilería. Por ejemplo, se emplean pernos de anclaje en diversos campos de ingeniería y construcción como elementos de resistencia o refuerzo en formaciones rocosas, o en hormigón o cuerpos estructurales de albañilería. Los pernos, que normalmente son metálicos, se insertan en orificios en las formaciones rocosas, o en hormigón o cuerpos estructurales de albañilería, y se fijan o anclan en los mismos por medio de una composición de anclaje. Objetos que se han fijado a hormigón o productos de albañilería usando pernos de anclaje incluyen conducciones eléctricas, paneles, tuberías y secciones de pared. Se prefieren anclajes adhesivos con respecto a anclajes mecánicos para anclar en hormigón o productos de albañilería blandos, debido a que, entre otros motivos, los anclajes adhesivos someten a menos tensión al hormigón o productos de albañilería. Tal como se usa en el presente documento, el término "productos de albañilería" incluirá, pero sin limitarse a, piedra, ladrillo, baldosa de cerámica, baldosa de cemento, bloque hueco de hormigón y bloque macizo de hormigón.

Se conoce el uso de resinas sintéticas curables como adhesivo primario para la sujeción segura de varillas de anclaje, pernos y dispositivos similares en roca maciza, productos de albañilería, hormigón. Normalmente, pero no exclusivamente, algunos de los componentes de partida de la composición adhesiva se mantienen separados entre sí y entonces se combinan en el, o cerca del, punto de sujeción. En tales sistemas denominados de dos partes, los componentes que se mantienen separados hasta el momento de su uso se combinan en el sitio y entonces se introducen en el perno, taladro u orificio de anclaje preparado para recibir el perno, o ambos. De este modo, la formación del cuerpo adhesivo curado que une el elemento de sujeción a la estructura base se inicia aproximadamente en el momento en el que el elemento de sujeción se coloca en su posición final.

Se han reconocido que las resinas de éster vinílico son útiles como componente activo en una amplia gama de aplicaciones adhesivas, incluyendo varillas de anclaje, pernos y dispositivos similares en hormigón. Por ejemplo, la patente estadounidense número 4.944.819 describe el uso de resinas de poliéster insaturadas con diluyentes reactivos, tales como estireno. Esta patente menciona específicamente el uso de ésteres vinílicos, especialmente los productos de reacción de bisfenoles y novolaca con ácidos carboxílicos insaturados, tales como ácido acrílico. Esta patente enseña la formulación de tales adhesivos mediante el uso de estireno, o acrilatos, como diluyente reactivo para los compuestos de éster vinílico del adhesivo.

Sin embargo, los presentes inventores han llegado a apreciar que las formulaciones adhesivas del tipo descrito generalmente en el documento US 4.944.819 son algo menos que deseables en diversos aspectos. Por ejemplo, el requisito para el estireno en la composición adhesiva crea un posible problema de salud y seguridad, lo que es al menos comercialmente perjudicial. Además, aunque los adhesivos del tipo descrito en la patente 819 pueden emplearse adecuadamente en ciertas aplicaciones, no se sugiere cómo formular un adhesivo mejorado que proporcione un rendimiento superior en entornos de temperatura relativamente elevada. Tal como se apreciará, los adhesivos que proporcionan fuertes uniones adhesivas incluso en condiciones de temperatura elevada son sumamente ventajosos para uso en muchos proyectos de construcción o ingeniería en los que la unión tiene el potencial de ser expuesta a condiciones de temperatura elevada.

Sumario

Se ha descubierto una composición formada a partir de una combinación de componentes que, juntos, pueden proporcionar características de unión excelentes, incluyendo resistencia de unión, incluso a temperaturas relativamente elevadas e incluso sin el uso de estireno como diluyente reactivo en la composición.

Se ha descubierto que se pueden lograr resultados excepcionales de acuerdo con la presente invención mediante composiciones formadas a partir de una clase seleccionada de compuestos de éster vinílico polimerizable, preferiblemente en combinación con un diluyente reactivo seleccionado para los compuestos de éster vinílico polimerizable. Además, se ha descubierto que es posible un comportamiento inesperadamente superior cuando los compuestos de éster vinílico polimerizable están presentes en las composiciones adhesivas en cantidades de 10% en peso a 30% en peso, e incluso más preferiblemente de 10% en peso a 25% en peso, particularmente cuando tales cantidades se usan en combinación con un diluyente reactivo sustancialmente libre de estireno, preferiblemente viniltolueno, a una relación en peso de éster vinílico:diluyente reactivo de 0,8 a 3, e incluso más preferiblemente de 0,8 a 1,5. Además, se ha encontrado que generalmente se logran resultados inesperadamente superiores cuando los compuestos de éster vinílico polimerizable están presentes en las composiciones adhesivas en cantidades de 70 partes en peso basadas en los componentes activos (pbwa) a 98 pbwa, e incluso más preferiblemente de 85 pbwa a 95 pbwa, e incluso más preferiblemente 85 pbwa a 95 pbwa, en el que el término "pbwa" significa partes en peso basadas en los componentes activos, tal como se define más particularmente aquí en lo sucesivo.

El presente caso se refiere a una composición según la reivindicación 1.

Los documentos DE-C-4121833 y EP-A-0199671 se refieren a composiciones adhesivas similares para uso en el anclaje de materiales, pero la composición del presente caso se distingue de las enseñanzas de estas referencias por el hecho de que incluye éster vinílico, o polímero, y monómero etilénicamente insaturado.

Generalmente, las composiciones de la presente invención también incluyen un monómero etilénicamente insaturado reactivo con el éster vinílico polimerizable. A veces es práctica común referirse a una combinación de este tipo de polímero polimerizable y diluyente reactivo como una "resina", y tal terminología se usará algunas veces aquí para referirse a tales combinaciones. En ciertos aspectos sumamente preferidos de la presente invención, el diluyente reactivo comprende viniltolueno, e incluso más preferiblemente no contiene ninguna parte sustancial de estireno.

Un aspecto importante de la presente invención es la porvisión de composiciones adhesivas que producen una resistencia de unión excelente, particularmente a temperaturas relativamente elevadas. En realizaciones preferidas, las presentes composiciones adhesivas logran un comportamiento de extracción en una hora a una temperatura de 23ºC de al menos 60 KN, y a 24 horas a una temperatura de 23ºC de al menos 70 KN, y tras 24 horas a 80ºC tiene una fuerza de extracción, medida a una temperatura de 80ºC, de al menos 45 KN, midiéndose la fuerza de extracción tal como en los ejemplos del presente documento.

Descripción detallada de realizaciones preferidas

La presente invención proporciona composiciones adhesivas, y más particularmente composiciones y métodos para anclar materiales en o a hormigón o productos de albañilería. Los materiales que van a anclarse en o a hormigón o productos de albañilería incluyen objetos metálicos, tales como pernos de acero, cerámica, otros objetos de hormigón o albañilería, plásticos, vidrios y maderas.

Las presentes composiciones comprenden componentes activos y opcional pero preferiblemente ciertos componentes inactivos. Como se usa aquí, la expresión "componentes activos" se refiere a aquellos componentes que participan en el curado de la composición, ya sea directamente como agente reaccionante o indirectamente como catalizador o inhibidor.

En cuanto a los componentes activos, las presentes composiciones comprenden al menos un compuesto de éster vinílico polimerizable y opcional pero preferiblemente un diluyente reactivo para el compuesto de éster vinílico polimerizable. Otros componentes activos que se incluyen en ciertas realizaciones preferidas incluyen catalizador (preferiblemente un catalizador de radicales libres), agente de transferencia de cadena, inhibidor (preferiblemente un inhibidor de radicales libres), activador, promotor, modificador del impacto, agente de reticulación y agente de acoplamiento. En cuanto a los componentes inactivos, en ciertas realizaciones es deseable incluir en la composición una carga, un diluyente no reactivo, un agente tixotrópico, una fragancia, agentes antiespumantes, agentes humectantes y fungicidas.

Se contempla que las proporciones relativas de los componentes incluidos en las presentes composiciones pueden variar ampliamente dependiendo de numerosos factores, tales como por ejemplo el entorno de uso contemplado, la resistencia deseada de la unión que se va a formar, los materiales particulares que se van a unir, y otros factores. No obstante, los aspectos preferidos de las presentes composiciones adhesivas comprenden de 5 por ciento en peso (% en peso) a 50% en peso de compuesto de éster vinílico polimerizable, más preferiblemente de alrededor de 10% en peso a 40% en peso, e incluso más preferiblemente de 10% en peso a 30% en peso. También se prefiere que las presentes composiciones adhesivas comprendan de 20 pbwa a 65 pbwa de compuesto de éster vinílico polimerizable, más preferiblemente de 25 pbwa a 60 pbwa, e incluso más preferiblemente de 30 pbwa a 60 pbwa. Tal como se usa en el presente documento, la designación "pbwa" significa las partes en peso basadas en los componentes activos totales en la composición adhesiva. Además, a menos que se indique específicamente de otro modo, los porcentajes en peso y pbwa de los componentes en las presentes composiciones adhesivas tal como se especifica en el presente documento se refieren a la composición después de haberse formulado para uso en la unión.De este modo, para composiciones de dos partes del tipo descrito en lo sucesivo, los valores de porcentajes y pbwa se refieren a la composición adhesiva basada en la combinación de las partes A y B de tales composiciones.

Tal como se describió anteriormente, las presentes composiciones contienen preferiblemente compuesto de éster vinílico polimerizable en forma de resina de éster vinílico que incluye diluyente reactivo. Aunque las cantidades relativas de diluyente reactivo de éster vinílico pueden variar ampliamente dentro del alcance del presente documento, generalmente se prefiere que la resina de éster vinílico comprenda de 35% en peso a 65% en peso, basado en el peso total de la resina, del diluyente reactivo, consistiendo preferiblemente el resto esencialmente en compuesto de éster vinílico polimerizable. En tales realizaciones, se prefiere que las presentes composiciones adhesivas comprendan de 20 por ciento en peso (% en peso) a 70% en peso de resina de éster vinílico, más preferiblemente de 30% en peso a 50% en peso, e incluso más preferiblemente de 35% en peso a 45% en peso de dicha resina. También se prefiere que las presentes composiciones adhesivas comprendan de 70 pbwa a 98 pbwa de dichas resinas, más preferiblemente de 75 pbwa a 95 pbwa, e incluso más preferiblemente de 85 pbwa a 95 pbwa de tales resinas.

La composición se puede dispensar usando diversos métodos conocidos por los expertos en la técnica. Por ejemplo, la composición se puede dispensar usando un dispositivo de cartucho dual similar a una pistola selladora, o la composición se puede dispensar usando una cápsula de vidrio o de película. La composición también se puede dispensar a granel a partir de recipientes a granel usando equipo de Meter-Mix, que se conoce por los expertos en la técnica. Las patentes estadounidenses números 4.651.875, 4.706.806 y 4.729.696 se refieren al uso de cápsulas de vidrio para dispensar la composición en forma de un sistema de dos partes. Se reconoce que las cantidades de los diversos componentes de la composición de anclaje pueden variar dependiendo de muchos factores, incluyendo el tipo de sistema de dispensación usado.

En métodos de dispensación preferidos, la composición de anclaje se forma mezclando una primera composición (algunas veces denominada en el presente documento como parte "A") que contiene la resina, y que puede contener un inhibidor para evitar la polimerización prematura, pero que no incluye ninguna cantidad sustancial de catalizador de curado, y una segunda composición (algunas veces denominada en el presente documento como parte "B") que contiene el catalizador y que permanece separada de la parte A hasta el momento de uso. Normalmente, el mezclado de la parte A y la parte B se produce inmediatamente antes de usar la composición de anclaje. Por ejemplo, cuando se dispensa la composición de anclaje usando una pistola de dispensación, la primera composición y la segunda composición, que están contenidas en cartuchos separados de la pistola de dispensación, pueden mezclarse a medida que son expulsadas de los cartuchos y se aplican al hormigón o productos de albañilería, o bien al material que se va a anclar al hormigón o productos de albañilería, o bien a ambos. De manera similar, cuando la composición de anclaje se dispensa usando una cápsula de vidrio, normalmente la cápsula está compuesta por dos cámaras que contienen la primera composición y la segunda composición, respectivamente. Cuando se aplasta la cápsula de vidrio, se aplastan las dos cámaras y se permite que se mezclen los contenidos, formando la composición de anclaje. Para realizaciones en las que la composición de anclaje se dispersa a granel, la parte A y la parte B pueden estar almacenadas en recipientes a granel separados, y se pueden combinar mediante el bombeo con mezclado en la relación apropiada para obtener la composición de anclaje.

Aunque la presente invención se ha descrito anteriormente en forma de una composición de dos partes, se contempla que puede ser posible formular adhesivos según la presente invención como un adhesivo de una sola parte, y tales formulaciones están dentro del alcance de la presente invención. Por ejemplo, puede ser posible formular los presentes adhesivos como en forma de un adhesivo anaerobio de un único componente, y tal formulación está dentro del alcance del presente documento.

También se contempla generalmente que la cantidad de catalizador usado en las presentes composiciones puede variar ampliamente dependiendo de numerosos factores, las presentes composiciones adhesivas comprenden preferiblemente de 0,5% en peso a 10% en peso de catalizador, más preferiblemente de 1% en peso a 8% en peso, e incluso más preferiblemente de 2% en peso a 6% en peso de catalizador. También se prefiere que las presentes composiciones adhesivas comprendan de 0,5 pbwa a 25 pbwa de catalizador, más preferiblemente de 5 pbwa a 20 pbwa, e incluso más preferiblemente de 5 pbwa a 15 pbwa de catalizador.

Los iniciadores y activadores, si se incluyen en composiciones adhesivas de la presente invención, tal como se prefiere, están preferiblemente presentes en cantidades de hasta 0,05% en peso a 1% en peso, e incluso más preferiblemente de 0,1% en peso a 0,5% en peso. También se prefiere que las presentes composiciones adhesivas comprendan de 0,1 pbwa a 5 pbwa de iniciador, e incluso más preferiblemente de 0,1 pbwa a 1 pbwa.

Habitualmente se usan promotores en cantidades de hasta 0,5% en peso de la composición, y preferiblemente de alrededor de 1 parte por millón a 0,5% en peso de toda la composición.

Los aspectos preferidos de los componentes indicados anteriormente, junto con el tipo y cantidades de otros aditivos de las presentes composiciones, se describen en detalle a continuación.

El compuesto de éster vinílico polimerizable

Se contempla que métodos conocidos para la formación de compuestos y resinas de éster vinílico polimerizable se puedan adaptar en vista de las enseñanzas contenidas en el presente documento para formar compuestos y resinas según la presente invención, y se considera que todos los citados materiales están dentro del alcance del presente documento. En realizaciones preferidas, el éster vinílico polimerizable de la presente invención se forma mediante la reacción de un compuesto epoxídico con un ácido carboxílico, anhídrido o alcohol etilénicamente insaturado, habitualmente con el uso de un inhibidor de la polimerización para evitar que la resina de éster vinílico gelifique. En vista de las enseñanzas contenidas en el presente documento, se cree que la resina de éster vinílico según la presente invención se puede preparar mediante cualquiera de los métodos dados a conocer en cualquiera de las siguientes patentes: patentes estadounidenses número 3.256.226 concedida a Fekete et al., y número 3.317.465 concedida a Doyle et al., ambas cedidas a H. H. Robertson Co.; número 3.345.401 concedida a May; número 3.373.221 concedida a May; número 3.377.406 concedida a Newey; y número 3.432.478 concedida a May, todas cedidas a Shell Oil Co.; número 3.548.030 concedida a Jernigan; y número 3.564.074 concedida a Swisher et al., ambas cedidas a Dow Chemical Co.; número 3.634.542 concedida a Dowd et al.; y número 3.637.618 concedida a May, ambas cedidas a Shell Oil Co.

Preferiblemente, el éster vinílico epoxídico se prepara haciendo reaccionar el poliepóxido y el ácido o derivado del mismo en cantidades apropiadas, generalmente con calentamiento y en presencia de un catalizador, tal como una sal de cromo trivalente, tal como por ejemplo CrCl3; o una fosfina; álcali, sal de onio; o una amina terciaria, por ejemplo, tris(N,N-dimetilaminometilfenol). Opcionalmente, la resina de éster vinílico epoxídico se puede formar en presencia de un monómero vinílico, no resinoso, preferiblemente que no incluye estireno, y preferiblemente que incluye viniltolueno. El producto resultante, que es una combinación del éster vinílico polimerizable y diluyente reactivo, constituirá en tal caso lo que se denomina en el presente documento como una "resina de éster vinílico" y más específicamente como una "resina de éster vinílico epoxídico".

Ejemplos de compuestos epoxídicos que se pueden usar en tales reacciones de formación incluyen los que se encuentran en resinas epoxídicas de tipo bisfenólicas, resinas de tipo novolaca epoxídicas, resinas epoxídicas de tipo amina, resinas epoxídicas copolimerizadas y resinas epoxídicas multifuncionales. Preferiblemente el epoxi usado para formar el presente éster vinílico polimerizable tiene alrededor de 2 a alrededor de 3 de un número medio de grupos epoxídicos en la molécula.

Los compuestos de resina epoxídica de tipo bisfenólica que se pueden usar incluyen los encontrados en resinas epoxídicas de tipo bisfenol A, F y S, teniendo preferiblemente cada uno de tales compuestos 2 grupos glicidilo en su molécula. Ejemplos comercialmente disponibles de resina epoxídica de tipo bisfenol A que tiene 2 grupos glicidilo en la molécula incluyen los disponibles de Reichhold con la denominación comercial EPOTUF® 37-140. Ejemplos comercialmente disponibles de resina epoxídica de tipo bisfenol F que tiene 2 grupos glicidilo en la molécula incluyen los disponibles de Reichhold con la denominación comercial EPOTUF® 37-138. En ciertas realizaciones también se puede usar la resina epoxídica de tipo bisfenol S que tiene 2 grupos glicidilo en la molécula, y resinas epoxídicas de tipo bisfenol A bromadas, que preferiblemente también tienen 2 grupos glicidilo en la molécula.

También se pueden usar compuestos de resina epoxídica de tipo novolaca, y tales resinas se muestran a modo de ejemplo por resinas de novolaca fenólica, de novolaca cresólica, resinas epoxídicas alifática, alicílica o monocíclica.

También se pueden usar compuestos de resina epoxídica de tipo alifático, y tales resinas incluyen, entre otras cosas, resina epoxídica de tipo bisfenol A hidrogenado, que tiene 2 grupos glicidilo en su molécula. Tales resinas están comercialmente disponibles de Reichhold con la denominación comercial EPOTUF® 37-051.

También se pueden usar compuestos de resina epoxídica de tipo alicíclico, y tales compuestos de resina incluyen, entre otros, diepoxiacetal alicíclico, dióxido de diciclopentadieno y dióxido de vinilciclohexeno, que tienen 2 grupos epoxi en la molécula. Tales compuestos de resina epoxídica que tienen un grupo epoxi en la molécula incluyen monóxido de vinilhexeno y metacrilalo de glicidilo.

También se pueden usar compuestos de resina epoxídica de tipo monocíclica, y tales compuestos de resina incluyen, entre otros, éter diglicidílico de resorcinol y tereftalato de diglicidilo.

También se pueden usar compuestos de resina epoxídica de tipo amina, y tales compuestos de resina incluyen, entre otros, compuestos que tienen 4 grupos glicidilo en la molécula.

Estos compuestos de tipo de resinas epoxídicas se pueden usar solos o en combinación. El número medio de grupos glicidilo en la molécula de la resina epoxídica es preferiblemente de 1 a 6, más preferiblemente de 2 a 4, e incluso más preferiblemente de 2 a 3.

Ejemplos de ácidos vinilcarboxílicos y compuestos relacionados que se pueden usar en la formación de los presentes ésteres vinílicos polimerizables incluyen ácidos mono- y dicarboxílicos etilénicamente insaturados tales como ácido acrílico, ácido metacrilico, ácido itacónico, ácido crotónico, ácido cinámico, ácido fumárico, ácido maleico, anhídrido maleico, (met)acrilatos insaturados tales como (met)acrilato de metilo, (met)acrilato de etilo, (met)acrilato de propilo, (met)acrilato de butilo, (met)acrilato de 2-etilhexilo, (met)acrilato de glicidilo, (met)acrilato de dodecilo, nitrilos tales como (met)acrilonitrilo, amidas tales como (met)acrilamida, N-metilol(met)acrilamida, diacetona(met)acrilamida y dietilaminoetil(met)acrilamida. Para ciertas realizaciones, se prefiere el ácido metacrílico. Ejemplos de alcoholes que tienen un grupo insaturado incluyen, entre otros, semiésteres derivados de ácidos dicarboxílicos insaturados y/o alcoholes insaturados tales como acrilatos de hidroxialquilo, por ejemplo, (met)acrilato de hidroxietilo, (met)acrilato de hidroxipropilo, (met)acrilato de hidroxibutilo, tri(met)acrilato de pentaeritritol y di(met)acrilato de glicerina. Preferiblemente, el ácido o compuesto insaturado relacionado es aquel en el que el grupo vinilo reactivo es un grupo terminal.

Con respecto a la reactividad, comportamiento de flujo y miscibilidad de la resina de éster vinílico polimerizable, generalmente se prefiere que las resinas de éster vinílico de la presente invención tengan un índice de éster de 0 a 25 mg de KOH/g de resina y que, cuando está disponible en forma de una disolución del 50 al 70% de monómero diluyente reactivo, tenga una viscosidad de 50 a 2000 mPa s a 23ºC.

Generalmente, el éster vinílico polimerizable está presente en la composición de anclaje en el intervalo de 20% a 90% en peso de toda la composición adhesiva, e incluso más preferiblemente en una cantidad en el intervalo de 20% a 70%.

En realizaciones muy preferidas, el éster vinílico polimerizable corresponde a la fórmula a continuación:

\vskip1.000000\baselineskip

1

en la que n es de 1 a 5, y en la que la relación de n a las unidades vinílicas terminales es, de media para la composición, de 0,4 a 2,0. Una composición de éster vinílico correspondiente a la fórmula (IV) está disponible de Reichhold con la denominación comercial Norpol Dion Ver 9165® en una disolución al 65% en peso con viniltolueno.

El diluyente reactivo

En general, se contempla que las enseñanzas de la presente invención se puedan usar con gran ventaja en relación con uno cualquiera del gran número de diluyentes reactivos conocidos, particularmente monómeros reactivos. Ejemplos de diluyentes reactivos que se pueden usar en relación con las amplias enseñanzas del presente documento incluyen, entre otros, compuestos de vinilo alifáticos tales como cloruro de vinilo, de propeno y de buteno, compuestos de vinilo aromáticos tales como estireno, viniltolueno, divinilbenceno, p-t-butilestireno, etc., compuestos de dieno tales como butadieno, isopreno, cloropreno, pentadieno. Tales diluyentes reactivos se pueden usar solos o en combinación. No obstante, los aspectos preferidos de la presente invención contemplan evitar estireno en la composición, y por este motivo las composiciones preferidas no contienen una cantidad sustancial de estireno. En realizaciones sumamente preferidas, el diluyente reactivo comprende viniltolueno, y preferiblemente comprende al menos 50% en peso de viniltolueno, e incluso más preferiblemente al menos 70% en peso de viniltolueno, estando el resto de los componentes que constituyen el diluyente reactivo, si los hay, libre de cualquier cantidad sustancial de estireno.

Aunque se contempla que la cantidad de diluyente reactivo con respecto a la cantidad de éster vinílico polimerizable en la composición puede variar ampliamente dependiendo de numerosos factores particulares para cada aplicación y uso contemplado, generalmente se prefiere que la relación en peso de éster vinílico:diluyente reactivo sea de 0,8 a 3, más preferiblemente de 0,8 a 1,5, e incluso más preferiblemente de 0,8 a 1,3. Opcional pero preferiblemente, el éster vinílico polimerizable es soluble en el diluyente reactivo.

Inhibidor

Los expertos en la técnica conocen inhibidores, y particularmente inhibidores de radicales libres. Un inhibidor de radicales libres preferido es hidroquinona. Otros inhibidores de radicales libres adecuados incluyen trimetilhidroquinona, éter monometílico de hidroquinona, t-butilcatecol y naftaquinona. También se contempla que se puede emplear más de un inhibidor de radicales libres en la composición de anclaje. El inhibidor de la polimerización comprende preferiblemente, más preferiblemente comprende en mayor proporción, e incluso más preferiblemente consiste esencialmente en hidroquinona. Por supuesto, se puede usar otro inhibidor solo o en combinación con hidroquinona, tal como, por ejemplo, parabenzoquinona, metilhidroquinona, catecol, que se emplean convencionalmente como inhibidores de la polimerización.

Aunque se contempla que la cantidad de inhibidor en la composición puede variar ampliamente dependiendo de numerosos factores particulares para cada aplicación y uso contemplado, generalmente se prefiere que el inhibidor esté presente en cantidades de 0,005% en peso a 5% en peso, e incluso más preferiblemente de 0,01% en peso a 0,1% en peso. Opcional pero preferiblemente, el éster vinílico polimerizable es soluble en diluyente reactivo.

Iniciador

La composición de resina de éster vinílico de esta invención se puede curar fácilmente añadiendo un catalizador del curado, un iniciador, o ambos. Iniciadores representativos incluyen el producto de condensación de aldehídos con aminas, cloruros de sulfonilo orgánicos, aminas terciarias o mezclas de los mismos. Por ejemplo, se puede preparar un producto de condensación de este tipo a partir de butiraldehído y una amina primaria, tal como una amina que es, por ejemplo, anilina o butilamina. También son adecuados como activadores las aminas terciarias, tales como N,N-dimetilanilina, N,N-dimetil-toluidina, N,N-dietilanilina, N,N-dietil-toluidina, N,N-di-(2-hidroxi-etil)-p-toluidina, N,N-bis(2-hidroxietil)-p-toluidina, N,N-bis(hidroxipropil)-p-toluidina. Un activador preferido es N,N-di-(2-hidroxietil)-p-toluidina. Los catalizadores del curado incluyen peróxidos orgánicos tales como peróxidos de metiletilcetona, peroxibenzoatos de t-butilo, peróxidos de benzoilo y peróxidos de dicumilo.

Aunque se contempla que la cantidad de inhibidor en la composición puede variar ampliamente dependiendo de numerosos factores particulares para cada aplicación y uso contemplado, generalmente se prefiere que el inhibidor esté presente en cantidades de alrededor de 0,005% en peso a 5% en peso, e incluso más preferiblemente de 0,01% en peso a 0,1% en peso. Opcional pero preferiblemente, el éster vinílico polimerizable es soluble en diluyente reactivo.

Agentes tixotrópicos

La presente composición de anclaje también puede comprender un agente tixotrópico. El agente tixotrópico preferido de la presente invención hace que la composición se haga más fluida, es decir, menos viscosa, cuando se agita, remueve o mezcla o se somete de otro modo a tales fuerzas de cizallamiento. Resulta útil incluir un agente tixotrópico en la composición de anclaje para garantizar que la composición tiene la viscosidad deseada durante la aplicación y después de aplicar la composición. Además, se puede añadir un agente tixotrópico a una composición de anclaje para evitar la sedimentación de otros componentes sólidos de la composición y aumentar la viscosidad de la composición. El agente tixotrópico también facilita dispensar la composición, dado que cuando se aplica una fuerza de cizallamiento, por ejemplo, expulsión de la composición desde una pistola de dispensación, el agente tixotrópico hace que la composición resultante sea menos viscosa, y por tanto más fácil de expulsar desde los cartuchos de la pistola de dispensación. El agente tixotrópico se puede encontrar en la composición de anclaje en una cantidad en el intervalo de 0,5% en peso a 10% en peso, y más preferiblemente de 1% en peso a 5% en peso. Normalmente, no es necesario el uso de agente tixotrópico cuando la composición de anclaje se dispensa usando una cápsula de vidrio. Un ejemplo de un agente tixotrópico preferido adecuado es sílice pirolizada. También se contemplan las diversas silices preparadas mediante los diversos métodos conocidos en la técnica, incluyendo la pirolisis de tetracloruro de silicio y la precipitación. Otros agentes tixotrópicos adecuados incluyen las diversas organoarcillas y diversas fibras. En algunas composiciones de anclaje, el agente tixotrópico también se puede considerar una carga. Un agente tixotrópico de sílice adecuado es Aerosil, RTM, R202®, que se puede obtener de Degussa Corporation de Ridgefield Park, N.J. También se contempla que se pueda usar más de un agente tixotrópico en la composición de anclaje.

Cargas

La composición de anclaje de la presente invención también comprende preferiblemente una o más cargas. Normalmente, las cargas se añaden a las composiciones por diversos motivos, incluyendo reducir la contracción de la composición que se puede producir durante la polimerización, y reducir el coste de la composición, ya que las cargas sustituyen una parte de los componentes más caros de la composición de anclaje. La carga también puede proporcionar resistencia de unión mejorada de la composición de anclaje cuando se polimeriza, y puede ayudar a evitar la sedimentación de otros materiales en partículas en la composición. Generalmente, la carga es un compuesto en partículas inerte, inorgánico, sólido. Por inerte se quiere decir que la carga no interacciona de manera perjudicial con ningún otro componente de la composición. Ejemplos de cargas adecuadas incluyen vidrio triturado, perlas de vidrio, cuarzo, sílice, caliza, alúmina, diversas arcillas, tierra de diatomeas y otros materiales tales como mica, sílex en polvo, criolita, alúmina trihidratada, talco, arena, pirofilita, blanco fijo, polímeros granulados tales como polietileno, vidrio hueco y perlas de polímero, óxido de zinc, novaculita, sulfato de calcio y mezclas de los mismos. Cargas preferidas son cuarzo, vidrio y sílice. Las cargas se pueden tratar con agentes de acoplamiento para mejorar la unión a la matriz de polímero. Ejemplos de agentes de acoplamiento que se pueden usar para tratar las cargas son silanos, titanatos y zirconatos.

Preferiblemente, las presentes composiciones contienen cargas en una cantidad de alrededor de 10% a 80% en peso de la composición, más preferiblemente de 20% en peso a 70% en peso, e incluso más preferiblemente de 30% en peso a 60% en peso.

El tamaño exacto de partículas de la carga dependerá de la consistencia deseada de la composición y del método de dispensación de la composición de anclaje. Por ejemplo, cargas que tienen un tamaño medio de partículas grande (de 300 \mum {micrómetros} y más) pueden taponar las mezcladoras estáticas que se usan en sistemas de dispensación, tales como pistolas de dispensación. Por otra parte, se pueden usar cargas que tienen un tamaño grande de partículas en cápsulas de vidrio. Tamaños de partículas preferidos son alrededor de 50 \mum {micrómetros} o más. Sin embargo, en casos en los que la carga se usa para evitar la sedimentación de otra materia en partículas en una composición, puede ser deseable un tamaño de partículas más pequeño que 50 \mum {micrómetros}. También se reconoce que se puede usar una carga que tiene un tamaño de partículas menor que 50 \mum {micrómetros} en combinación con otras cargas, teniendo algunas tamaños de partículas mayores que 50 \mum {micrómetros}.

Otros aditivos

La composición de anclaje también puede contener una fragancia. Una fragancia se usa en una composición de anclaje para enmascarar cualquier olor de la composición que se piensa que es indeseable o desagradable. Una fragancia preferida es Atlanta Fragrance 16332®. De manera similar, se puede emplear un pigmento para colorear la composición de anclaje. Los expertos en la técnica conocen pigmentos adecuados.

Adhesivos preferidos de dos componentes

En una realización de la presente invención, la composición de anclaje se forma mezclando una primera composición y una segunda composición. La primera composición contiene el compuesto de éster vinílico polimerizable y preferiblemente también al menos una cantidad sustancial, y de manera preferible sustancialmente todo el diluyente reactivo si está presente. La primera composición también contiene preferiblemente un inhibidor para inhibir el curado del adhesivo hasta que se desee, y la segunda composición contiene un catalizador de radicales libres. Cuando se combinan la primera composición y la segunda composición, se produce la polimerización.

En una realización preferida, la primera composición comprende éster vinílico y carga. La primera composición también puede comprender un agente tixotrópico, un agente de transferencia de cadena, un inhibidor de radicales libres, una fragancia, un activador, un promotor y/o un pigmento. La segunda composición contiene preferiblemente un catalizador de radicales libres. La segunda composición también puede incluir una carga, un agente tixotrópico, una fragancia y/o un pigmento. También se contempla que tanto la primera composición como la segunda composición pueden contener algunos de los mismos componentes.

La relación en peso de la primera composición a la segunda composición puede estar en el intervalo de 1 a 1 a 40 a 1. Preferiblemente, la relación en peso de la primera composición (parte A) a la segunda composición (parte B) es 10 a 1.

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Ejemplos

Los siguientes ejemplos se proporcionan para ilustrar realizaciones particulares de la invención.

Protocolos experimentales Preparación de composiciones de anclaje de dos partes

Se preparan las cantidades apropiadas de resina de éster vinílico polimerizable. A la resina se le añade la cantidad apropiada de inhibidor, activador, fragancia y otros componentes. La composición se mezcla, usando preferiblemente un dispensador. A continuación, se añade el agente tixotrópico con mezclado con cizalladura, seguido de la adición de la carga. Si se va a incluir más de una carga en la composición de anclaje, es preferible añadir la primera carga, después mezclar, después añadir la segunda carga, etc., hasta que se ha añadido el número deseado de cargas a la composición hasta que la parte A de la composición esté completa. Se usa el mismo procedimiento general como se describió anteriormente para preparar la parte B, que consiste en catalizador, agente tixotrópico, carga, pigmento y otros componentes.

Se usa el procedimiento de preparación anterior para los ejemplos, excepto para el ejemplo comparativo, caso en el que el adhesivo se preparó según las instrucciones proporcionadas.

Rendimiento de extracción

Se usa un bloque de hormigón de peso medio de aproximadamente 0,1 X 0,2 X 0,4 m (4'' X 8'' X 16'') sustancialmente libre de humedad superficial. Normalmente, se realizan cinco pruebas de extracción repetidas para cada composición adhesiva sometida a prueba. En primer lugar, se perforan tres orificios a igual distancia entre sí de 110 mm de profundidad y aproximadamente 14 mm de ancho en el lado de 0,2 X 0,4 m (8'' X 16'') del bloque de hormigón. Después, los orificios se limpian con un cepillo, con aire comprimido y a vacío. Se inyecta una composición adhesiva en los orificios perforados, y una varilla de acero inoxidable de tipo 304 de 8 roscas de 2,5 mm por cm X 1,2 cm (20 roscas de 1/4'' por pulgada X 12 mm) se inserta en el orificio que contiene adhesivo, con un movimiento giratorio. El tiempo antes de la prueba de extracción (también denominado tiempo de curado) está en el intervalo de 0,5 horas a 72 horas, según se indica. Entonces se conectó la varilla de acero inoxidable a un aparato universal Instron®, modelo TTC, Instron Corporation, Canton, Mass., y se extrajeron las varillas a 5 mm (0,2'') por minuto hasta el fallo. Entonces se registró la carga máxima y el tipo de fallo. Preferiblemente, en una composición de anclaje aceptable, el rendimiento de extracción a una hora a una temperatura de 23ºC es al menos 55 KN, a 24 horas a una temperatura de 23ºC es al menos 65 KN, y tras 24 horas a 80ºC se mide a una temperatura de 80ºC al menos 45. Lo más preferible, el material que se ha anclado al hormigón o productos de albañilería, o el propio hormigón o productos de albañilería, falla antes que la composición adhesiva.

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Ejemplo comparativo

Un adhesivo de anclaje comercialmente disponible destacado, vendido con la denominación comercial HY-150® por Hilti Aktiengesellschaft de Schaan, Liechtenstein, se prepara y se usa según las instrucciones proporcionadas para medir diversos parámetros de comportamiento como se expone en los protocolos anteriores. Se observan los siguientes resultados:

Adhesivo-HY-150

Extracción, 1 h (KN)-53

Extracción, 24 h (KN)-61,8

Extracción, 80ºC (KN)-41,6

Tiempo de gelificación, min. (Trombomat)-9

Bombeabilidad–buena.

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Ejemplo 1

Una composición adhesiva de dos partes, que tienen una relación en peso de parte A:parte B de 10:1 y las siguientes formulaciones para la parte A y la parte B, se prepara y se usa según los protocolos anteriores:

2

Para la composición adhesiva, se miden los diversos parámetros de comportamiento tal como se expone en los protocolos anteriores, y se observan los siguientes resultados:

Extracción, 1 h (KN)-70

Extracción, 24 h (KN)-75

Extracción, 80ºC (KN)-55

Tiempo de gelificación, min. (Trombomat)-7

Bombeabilidad-buena.

Claims

1. Una composición adhesiva curable para anclar materiales en o a hormigón o productos de albañilería, que comprende:

a.: un éster vinílico polimerizable que corresponde a la fórmula (II),

3

en la que

: Ar es un radical aromático sustituido o no sustituido, con una valencia de al menos dos,

: R es indpendientemente un radical divalente sustituido o no sustituido, derivado de alquilo, oxialquilo, arilalquilo, u oxialquilarilo,

: R^{2} es independientemente H, un radical carboxi vinílico, un radical epoxi sustituido o no sustituido, o R, con la condición de que la relación de n al número de grupos R^{2} carboxi vinílicos sea, de media para la composición, de 0,4 a 2,0, para cada R_{x}, x es independientemente 0 ó 1,

: para cada O_{y}, y es independientemente 0 ó 1,

: para cada (O-R^{2})_{z}, z es independientemente 0 a 4, con la condición de que al menos un y no debe ser cero si z es cero, y

: n es de 1 a 5;

b.: un monómero etilénicamente insaturado, reactivo con dicho éster vinílico polimerizable;

c.: catalizador de curado; y

d.: activador.

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2. La composición adhesiva según la reivindicación 1, en la que dicho éster vinílico polimerizable está presente en la composición en cantidades de 10% en peso a 40% en peso de la composición.

3. La composición adhesiva según la reivindicación 2, en la que dicho éster vinílico polimerizable está presente en la composición en cantidades de 10% en peso 30% en peso de la composición.

4. La composición adhesiva según la reivindicación 1, en la que dicho éster vinílico polimerizable está presente en la composición adhesiva en cantidades de 70 partes en peso basadas en los componentes activos (pbwa) a 98 partes en peso basadas en los componentes activos (pbwa).

5. La composición adhesiva según la reivindicación 4, en la que dicho éster vinílico polimerizable está presente en la composición adhesiva en cantidades de 85 partes en peso basadas en los componentes activos (pbwa) a 95 partes en peso basadas en los componentes activos (pbwa).

6. La composición adhesiva según la reivindicación 1, en la que dicho monómero etilénicamente insaturado comprende viniltolueno.

7. La composición adhesiva según la reivindicación 6, en la que dicha relación en peso de éster vinílico a dicho monómero etilénicamente insaturado es 0,8 a 1,5.