ES3042081T3 - Polyurethane hot melt adhesive for low temperature application - Google Patents

Polyurethane hot melt adhesive for low temperature application

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ES3042081T3
ES3042081T3 ES20883160T ES20883160T ES3042081T3 ES 3042081 T3 ES3042081 T3 ES 3042081T3 ES 20883160 T ES20883160 T ES 20883160T ES 20883160 T ES20883160 T ES 20883160T ES 3042081 T3 ES3042081 T3 ES 3042081T3
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melt adhesive
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polyurethane hot
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Jignesh P Sheth
Benjamin Michael Biber
Joann Sutyak
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Henkel AG and Co KGaA
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Henkel AG and Co KGaA
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Abstract

Se describe una composición adhesiva termofusible de poliuretano reactiva a la humedad que puede aplicarse a sustratos con un bajo peso de recubrimiento incluso a temperaturas de aplicación tan bajas como 60 a 95 °C, manteniendo la alta adherencia, resistencia en verde, resistencia de unión curada y tenacidad ventajosas de los adhesivos termofusibles de poliuretano convencionales de alto punto de fusión. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN
[0003] Adhesivo termofusible de poliuretano para aplicaciones a baja temperatura
[0005] Campo técnico
[0007] La presente exposición se refiere de manera general a adhesivos termofusibles de poliuretano y más particularmente a adhesivos termofusibles de poliuretano que presentan una temperatura de aplicación más baja que los adhesivos termofusibles de poliuretano convencionales, a la vez que retienen la resistencia en estado verde y la resistencia final curada de los adhesivos termofusibles de poliuretano de alta temperatura de aplicación convencionales.
[0009] Antecedentes de la invención
[0011] El presente apartado proporciona información de antecedentes que no necesariamente constituye el estado de la técnica de los conceptos inventivos asociados a la presente exposición.
[0013] Los adhesivos termofusibles son sólidos a temperatura ambiente pero, con la aplicación de calor, se funden a un estado líquido o fluido en el cual se aplican en un sustrato. Al enfriarse, el adhesivo recupera su forma sólida. La fase o fases duras formadas con el enfriamiento del adhesivo proporcionan toda la resistencia a la cohesión, tenacidad, fluencia y resistencia al calor al adhesivo final. Los adhesivos termofusibles son generalmente termoplásticos y pueden calentarse repetidamente hasta un estado fluido y enfriarse hasta un estado sólido. Naturalmente, la naturaleza termoplástica limita la temperatura máxima a la que pueden utilizarse tales adhesivos.
[0015] Una clase diferente de adhesivos termofusibles son los adhesivos termofusibles reactivos. Los adhesivos termofusibles reactivos son sólidos a temperatura ambiente pero, con la aplicación de calor, se funden a un estado líquido o fluido en el cual se aplican en un sustrato. Los adhesivos termofusibles reactivos comienzan como materiales termoplásticos que se pueden calentar repetidamente hasta un estado fundido y enfriar hasta un estado sólido. Los adhesivos termofusibles a base de poliuretano reactivo se describen en los documentos n.° US 5869593 A1, n.° EP 3 315 528 A1, n.° WO 2016/138445 A1, n.° WO 2005/090428 A1 y n.° EP 1674 546 A1. Sin embargo, cuando se expone a las condiciones adecuadas, el adhesivo termofusible reactivo se reticula y cura a una forma sólida irreversible. Una clase de adhesivos termofusibles reactivos son los adhesivos termofusibles de poliuretano. Los adhesivos termofusibles de poliuretano comprenden prepolímeros de poliuretano con terminación isocianato, tales como los obtenidos haciendo reaccionar polioles con un exceso de isocianatos. Los prepolímeros de poliuretano curan a través de la difusión de humedad desde la atmósfera o los sustratos hacia el interior del adhesivo, y la posterior reacción de esa humedad con las fracciones isocianato en la cadena principal del prepolímero. El producto adhesivo final es un material reticulado polimerizado principalmente a través de grupos de urea y grupos de uretano. Una vez que el adhesivo se ha reticulado, ya no es termoplástico y no se puede calentar a un estado fluido sin destruir el adhesivo.
[0017] La resistencia en estado verde se refiere a la fuerza adhesiva inicial del adhesivo después de la aplicación del adhesivo fundido en un sustrato y antes del curado final completo. Una alta resistencia en estado verde resulta deseable ya que permite que las partes unidas se mantengan juntas por el adhesivo sin necesidad de abrazaderas o sujeciones adicionales. El tiempo abierto se refiere a la duración después de la aplicación del adhesivo termofusible fundido durante la que se puede unir una pieza al adhesivo. El tiempo abierto debe ser lo suficientemente prolongado para permitir que los sustratos de unión se ensamblen entre sí y, en caso necesario, puedan reposicionarse.
[0019] Una vez que se ha ensamblado la estructura, resulta deseable una elevada resistencia en estado verde para permitir que las estructuras unidas pasen a la siguiente operación. La elevada resistencia final resulta especialmente ventajosa en determinadas aplicaciones finales de adhesivos termofusibles reactivos, tales como la laminación de paneles y el montaje de productos.
[0021] Los adhesivos termofusibles de poliuretano convencionales se aplican a temperaturas de 110 °C a 135 °C o superiores. La viscosidad de un adhesivo termofusible de poliuretano convencional a aproximadamente 110 °C o temperatura inferior será muy elevada, por ejemplo, de 40.000 cps o superior. Debido a que los equipos de aplicación del adhesivo termofusible para laminación plana están diseñados para trabajar con adhesivos termofusibles fundidos que presentan una viscosidad de aproximadamente 20.000 cps o inferior, resulta difícil o imposible aplicar adhesivos termofusibles de poliuretano convencionales a temperaturas de 110 °C o inferiores. De esta manera, los adhesivos termofusibles de poliuretano convencionales no se pueden utilizar para algunas aplicaciones a temperaturas de 95 °C o inferiores.
[0023] Existen sustratos tales como las películas de vinilo que se dañan por la exposición a los adhesivos termofusibles aplicados a temperaturas de 110 °C. De esta manera, los adhesivos termofusibles de poliuretano convencionales no se pueden utilizar para unir estos sustratos de bajo punto de fusión.
[0024] Descripción resumida de la exposición
[0025] El presente apartado proporciona una descripción resumida general de la exposición y no es una exposición exhaustiva de su alcance completo ni de todas sus características, aspectos u objetivos.
[0027] La presente exposición proporciona un adhesivo termofusible de poliuretano curable por humedad, que comprende:
[0028] un prepolímero funcional de isocianato que es el producto de reacción de una mezcla que comprende:
[0030] 3 % a 30 % en peso de un poliol de poliéster amorfo con una Tg superior a 0 °C,
[0031] 10 % a 40 % en peso de por lo menos un poliol de poliéster cristalino, en donde el poliol de poliéster cristalino presenta un punto de fusión comprendido en el intervalo de 20 °C a 100 °C,
[0032] en donde la proporción de peso de poliol de poliéster cristalino:poliol de poliéster amorfo está comprendido en el intervalo de 2: 1 a 1: 2, y preferentemente es de 1:1,
[0033] 10 % a 30 % en peso de un diisocianato,
[0034] 5 % a 50 % en peso de por lo menos un poliol de poliéter,
[0035] un catalizador,
[0036] ya sea de 0,1 % a 3 % en peso de un poliisocianato que presenta una funcionalidad mayor que 2 % o de 0,1 % a 10 % en peso de un poliuretano termoplástico con funcionalidad hidroxilo,
[0037] opcionalmente uno o más aditivos,
[0039] en donde el adhesivo termofusible presenta una resistencia en estado verde determinada mediante el método en la descripción de por lo menos 2,76 kPa (0,4 psi), y
[0040] más preferentemente por lo menos 6,89 kPa (1 psi), 5 minutos después de la aplicación del adhesivo termofusible en un sustrato a una temperatura de 60 °C a 95 °C y un peso de recubrimiento de 107,6 g/m2 (10 gsf) o menor, más preferentemente la aplicación de 75,3 g/m2 (7 gsf) o menos.
[0042] En por lo menos una realización, la presente exposición proporciona una composición adhesiva termofusible de poliuretano reactiva a la humedad que presenta una temperatura de aplicación inferior a 95 °C y preferentemente de 60 °C a 80 °C.
[0044] En por lo menos una realización, la presente exposición proporciona una composición adhesiva termofusible de poliuretano reactiva a la humedad que presenta una temperatura de aplicación de 60 °C a 95 °C, una resistencia en estado verde de 2,76 kPa (0,4 psi) o mayor y una viscosidad máxima de 20.000 cps a 95 °C. En algunas realizaciones, la exposición proporciona una composición adhesiva termofusible de poliuretano reactiva a la humedad que presenta una viscosidad máxima de 15.000 cps, 12.000 cps, 10.000 cps, 8.000 cps o 5.000 cps a 95 °C.
[0046] En por lo menos una realización, la composición adhesiva termofusible comprende, además, un aditivo seleccionado de por lo menos uno de un agente de carga adicional, un plastificante, un catalizador, un colorante, un modificador de reología, un retardante de llama, un pigmento UV, una nanofibra, un desespumante, una resina taquificante, un catalizador de curado, un antioxidante, un promotor de adhesión, un estabilizante, un agente tixotrópico, un agente nucleante, un secuestrante de la humedad, resinas adicionales y mezclas de los mismos.
[0048] En por lo menos una realización, la composición adhesiva termofusible presenta un tiempo abierto comprendido en el intervalo de 1 minuto a menos de 10 minutos. En una realización típica, la composición adhesiva termofusible presenta un tiempo abierto comprendido en el intervalo de 1 minuto a menos de 6 minutos.
[0050] En una realización, la exposición comprende un artículo de fabricación que comprende una composición adhesiva termofusible de poliuretano reactiva a la humedad, curada o sin curar, tal como se ha dado a conocer anteriormente.
[0051] En una realización, la exposición comprende productos de reacción curados de una composición adhesiva termofusible de poliuretano reactivo a la humedad tal como se ha dado a conocer anteriormente.
[0053] En una realización, la exposición es un método de unión de dos sustratos que comprende aplicar una composición adhesiva termofusible de poliuretano reactiva a la humedad, tal como se ha dado a conocer anteriormente, a una temperatura de aproximadamente 60 °C a aproximadamente 95 °C a uno o más sustratos y disponer los sustratos en contacto con el adhesivo aplicado.
[0055] Los compuestos dados a conocer incluyen todos y cada uno de los isómeros y estereoisómeros. En general, a menos que se indique explícitamente lo contrario, los materiales y procesos dados a conocer pueden formularse alternativamente para comprender, consistir en, o consistir esencialmente en, cualesquiera componentes, fracciones o etapas apropiadas dadas a conocer en la presente memoria. Los materiales y procedimientos dados a conocer pueden, adicional o alternativamente, formularse para estar desprovistos, o sustancialmente libres, de cualesquiera componentes, materiales, ingredientes, adyuvantes, fracciones, especies y etapas utilizados en las composiciones de la técnica anterior o que de otro modo no resulten necesarios para conseguir la función y/o el objetivo de la presente exposición.
[0056] El término «aproximadamente» tal como se utiliza en la presente memoria en relación con un valor numérico se refiere al valor numérico ±10 %, preferentemente ±5 % y más preferentemente ±1 % o menor.
[0057] Dichas características y otras, y las ventajas de la presente exposición resultarán más evidentes para el experto en la materia a partir de la descripción detallada de una realización preferente.
[0059] Descripción detallada de una realización preferente
[0061] A menos que se indique específicamente, a lo largo de la presente especificación y reivindicaciones, la expresión «peso molecular» en referencia a un polímero se refiere al peso molecular medio en número (Pn) del polímero. El peso molecular medio en número (Mn) se puede calcular basándose en el análisis de grupos terminales (números de OH según la norma DIN EN ISO 4629, contenido de NCO libre según la norma EN ISO 11909) o se puede determinar mediante cromatografía de permeación en gel según la norma DIN 55672 con THF como el eluyente. Si no se indica lo contrario, todos los pesos moleculares proporcionados son los determinados mediante cromatografía de permeación en gel.
[0063] A menos que se especifique lo contrario, el % en peso o % p/p es respecto al peso de la composición adhesiva termofusible de poliuretano reactiva a la humedad.
[0065] El tiempo abierto de un adhesivo se refiere al tiempo durante el que un adhesivo puede adherirse a un material.
[0066] La resistencia en estado verde de un adhesivo se refiere a la fuerza de sujeción inicial antes del curado químico completo. En una variación, la resistencia en estado verde se refiere más particularmente a la resistencia desarrollada dentro de los cinco minutos posteriores a unir un tablero de Lauan a una lámina de vinilo utilizando la composición adhesiva termofusible dada a conocer. En otra variación, la resistencia en estado verde se refiere más particularmente a la resistencia desarrollada dentro de los cinco minutos posteriores a unir un tablero de Azdel a una lámina de vinilo utilizando la composición adhesiva termofusible dada a conocer. Por debajo de dicho nivel de resistencia inicial, la resistencia en estado verde generalmente resulta insuficiente para que las capas unidas soporten las operaciones de acabado en línea sin mostrar algún despegue o delaminación. Azdel es un producto de Azdel Onboard en EE. UU.
[0067] La presente exposición se refiere a proporcionar adhesivos termofusibles de poliuretano reactivos que presentan algunas o todas las siguientes propiedades. Una temperatura de aplicación comprendida en el intervalo de 60 °C a 95 °C. Una viscosidad máxima de 20.000 cps a 95 °C. Un tiempo abierto de 10 minutos o inferior. Una resistencia en estado verde de 2,76 kPa o superior (0,4 o más libras por pulgada cuadrada (psi)), y preferentemente mayor a 6,89 kPa (1 libra por pulgada cuadrada), medida cinco minutos después de la aplicación desde la temperatura de funcionamiento. Una resistencia mecánica curada final de por lo menos 20,7 kPa (3 psi) y preferentemente superior a 41,4 kPa (6 psi).
[0069] En una realización, la composición adhesiva termofusible de poliuretano reactiva a la humedad se prepara a partir de una combinación que comprende un poliol de poliéster amorfo, un poliol de poliéster cristalino, un poliol de poliéter, un diisocianato, uno de un poliisocianato con una funcionalidad superior a 2 o un poliuretano termoplástico que presenta funcionalidad hidroxilo, un catalizador y opcionalmente uno o más aditivos.
[0071] Los polioles de poliéster amorfos son polioles de poliéster que muestran solo una transición vítrea (Tg) y no una endoterma de fusión sustancial o una exoterma de cristalización en un escaneo de calorimetría diferencial (DSC, por sus siglas en inglés). Preferentemente, por lo menos un poliol de poliéster amorfo presentará una Tg superior a 0 °C. En una variación, la composición adhesiva de poliuretano termofusible reactiva a la humedad comprenderá una mezcla de por lo menos un poliol de poliéster amorfo con una Tg superior a 0 °C y por lo menos un poliol de poliéster amorfo que presenta una Tg inferior a 0 °C.
[0073] Los polioles de poliéster cristalinos y/o semicristalinos son polioles de poliéster que muestran tanto una transición vítrea como picos de fusión y cristalización en un escaneo de DSC. En algunas realizaciones, los polioles de poliéster cristalinos y semicristalinos útiles presentan un punto de fusión Tf superior a 25 °C. Entre los polímeros de poliol de poliéster cristalino útiles se incluyen los materiales Dynacoll disponibles de Evonik Industries, por ejemplo, Dynacoll 7490.
[0075] Preferentemente, los polioles de poliéster se utilizan en una proporción de poliol de poliéster amorfo:poliol de poliéster cristalino de 2: 1 a 1: 2. Con una proporción inferior a 2: 1, la resistencia inicial del adhesivo resultante será excesivamente baja para ser aceptable. Con una proporción superior a 1: 2, la viscosidad a 95 °C será excesivamente alta para ser aceptable y la resistencia final de la unión se verá negativamente afectada.
[0077] Entre los poliisocianatos, que pueden utilizarse para preparar el presente adhesivo se incluyen diisocianatos con f=2, tales como diisocianatos de alquileno, diisocianatos de cicloalquileno, diisocianatos aromáticos y diisocianatos alifático-aromáticos y poliisocianatos con f>2. Entre los ejemplos de poliisocianatos adecuados para la utilización en la presente exposición se incluyen, a título de ejemplo y sin limitación: diisocianato de metilén-bisfenilo (MDI), diisocianato de isoforona (IPDI), diisocianato de metilén-bisfenilo hidrogenado (HMDI), diisocianato de tolueno (TDI), diisocianato de etileno, diisocianato de etilideno, diisocianato de propileno, diisocianato de butileno, diisocianato de trimetileno, diisocianato de hexametileno, cidopentilén-1,3-diisocianato, cidohexilén-1,4-diisocianato, ciclohexilén-1,2-diisocianato, diisocianato de 4,4'-difenilmetano, 2,2-difenilpropán-4,4'-diisocianato, diisocianato de xilenilo, diisocianato de 1,4-naftileno, diisocianato de 1,5-naftileno, diisocianato de m-fenileno, diisocianato de p-fenileno, difenil-4,4'-diisocianato, azobencén-4,4'-diisocianato, difenilsulfona-4,4'-diisocianato, diisocianato de 2,4-toluileno, diisocianato de diclorohexametileno, diisocianato de furfurilideno, 1-clorobencén-2,4-diisocianato, 4,4',4''-triisocianatotrifenilmetano, 1,3,5-triisocianato-benceno, 2,4,6-triisocianato-tolueno, 4,4'-dimetildifenilmetano-2,2',5,5'-tetraisocianato, y similares. Entre los poliisocianatos preferentes se incluyen diisocianato de metilén-bisfenilo (MDI).
[0078] También se pueden utilizar opcionalmente poliisocianatos aromáticos con una funcionalidad superior a 2 (f>2) para preparar el adhesivo en algunas realizaciones. Preferentemente, estos poliisocianatos aromáticos presentan una funcionalidad media de 2,5 a 3,0. Entre los poliisocianatos aromáticos útiles que presentan una funcionalidad mayor de 2 se incluyen MDI polimérico, tal como Rubinate M.
[0080] La combinación de composición adhesiva termofusible de poliuretano reactiva a la humedad comprende polioles de poliéter, incluyendo poliéteres lineales y ramificados que presentan grupos hidroxilo. Entre los ejemplos de poliol de poliéter pueden incluirse un poliol de polioxialquileno, tal como polietilenglicol, polipropilenglicol, polibutilenglicol y similares. Además, también se pueden utilizar un homopolímero y un copolímero de los polioxialquilén-polioles. Particularmente, los copolímeros preferentes de los polioxialquilén-polioles pueden incluir un aducto de por lo menos un compuesto seleccionado del grupo de etilenglicol, propilenglicol, dietilenglicol, dipropilenglicol, trietilenglicol, 2-etilhexanodiol-1,3, glicerina, 1,2,6-hexanotriol, trimetilolpropano, trimetiloletano, tris(hidroxifenil)propano, trietanolamina, tri-isopropanolamina, etilendiamina y etanolamina. Lo más preferentemente, el poliol de poliéter comprende un polipropilenglicol. Típicamente, el poliol de poliéter presenta un peso molecular medio en número superior a 300 daltons con un intervalo preferente de 400 a 6000 daltons. El poliol de poliéter puede comprender una mezcla de diferentes polioles de poliéter.
[0082] El adhesivo puede incluir opcionalmente un catalizador. Entre algunos catalizadores útiles se incluyen, por ejemplo, éter dietílico de 2,2'-dimorfolino, trietilendiamina, dilaurato de dibutilestaño y octoato estannoso. En algunas variaciones, el adhesivo está libre de catalizadores organometálicos. Un catalizador preferente es el éter dietílico de 2,2'-dimorfolino.
[0084] La formulación adhesiva puede incluir opcionalmente uno o más de una variedad de aditivos adhesivos termofusibles conocidos, tales como un agente de carga, resinas adicionales, tales como polímero acrílico reactivo, polímero acrílico no reactivo, EVA, poli-alfa-olefina amorfa, plastificante, colorante, modificador de reología, retardante de llama, pigmento UV, nanofibra, desespumante, taquificante, promotor de adherencia, estabilizante, un agente tixotrópico, tal como sílice pirogénica y similares. Los aditivos convencionales que son compatibles con una composición según la presente invención pueden determinarse simplemente mediante la combinación de un aditivo potencial con la composición y la determinación de si son compatibles. Un aditivo es compatible si es homogéneo dentro del producto a temperatura ambiente y a la temperatura de utilización.
[0086] Entre los ejemplos de agentes de carga útiles para la utilización en la presente exposición se incluyen materiales inorgánicos, tales como carbonato cálcico, caolín y dolomita. Se ha hecho referencia al carbonato cálcico como un material renovable, sostenible y no basado en combustibles fósiles. Pueden encontrarse otros ejemplos de agentes de carga adecuados en Handbook of Fillers, por George Wypych, 3a edición 2009 y Handbook of Fillers and Reinforcements for Plastics, por Harry Katz y John Milewski 1978.
[0088] Los polímeros acrílicos reactivos comprenden fracciones que son reactivas con otros materiales. Entre los ejemplos de polímeros acrílicos reactivos útiles se incluyen Elvacite 4014 y Elvacite 2978.
[0090] Los polímeros acrílicos no reactivos están libres de fracciones que son reactivas con otros materiales. Entre los ejemplos de polímeros acrílicos no reactivos útiles se incluyen Elvacite 2013 y Elvacite 2016.
[0092] Los taquificantes útiles en la composición adhesiva no están limitados. Entre los ejemplos de materiales útiles para el taquificante opcional se incluyen hidrocarburos alifáticamente modificados C<9>-C<10>, tales como Novares TK 100H, Norsolene A-90, Henghe HH2-1004; taquificantes a base de alfa-metilestireno, tales como Kristalex 3100; taquificantes de éster de resina, tales como Sylvalite RE 100L; taquificantes fenólicos de terpeno, tales como Sylvarez TP2040 y mezclas de los mismos.
[0094] Entre los ejemplos de promotores de adhesión útiles se incluyen promotores de adhesión a base de silano, tales como Silquest A-link, Dynasylan AMEO y Dynasylan AMMO.
[0096] En la tabla, a continuación, se presentan los componentes de algunas realizaciones de la composición adhesiva dada a conocer en la presente memoria. Las cantidades son el porcentaje en peso de ese componente respecto al peso total de adhesivo.
[0097]
[0100] Los adhesivos termofusibles según la presente exposición se pueden preparar de la siguiente manera. Adición de polioles funcionales, otros polímeros o resinas (por ejemplo, polímero de uretano termoplástico, resina acrílica) en un reactor. Opcionalmente, adición de desespumante, agente de carga, plastificante u otros aditivos no reactivos al reactor. Mezcla de los componentes a una temperatura elevada hasta la homogeneidad. Deshidratación de la mezcla, por ejemplo, mediante el mantenimiento a una temperatura elevada y bajo vacío. A la mezcla deshidratada adición de diisocianato (f=2) con mezcla, bajo vacío y a una temperatura de aproximadamente 120 °C a 140 °C y se dejar que la reacción continúe durante 1 hora o hasta que se alcance la viscosidad y contenido de NCO deseados. Seguidamente, adición del poliisocianato (f>2), si se desea, catalizador, pigmento, colorante, estabilizante, promotor de adhesión y mezcla al vacío durante aproximadamente 30 minutos a 1 hora. Envasado del producto adhesivo final en un recipiente bajo una atmósfera inerte para excluir la humedad.
[0102] Los adhesivos termofusibles según la presente exposición pueden aplicarse de diversas maneras, incluyendo pulverización, recubrimiento con rodillo, a través de una boquilla ranurada, extrusión y en forma de un cordón. El adhesivo termofusible dado a conocer es estable durante el almacenamiento siempre que se excluya la humedad. El adhesivo termofusible dado a conocer presenta un tiempo de utilización en estado fundido comercialmente aceptable durante la aplicación. Se puede aplicar a una variedad de sustratos, incluyendo metales, madera, plásticos, vidrio y textiles.
[0104] La invención proporciona, además, un método para unir artículos entre sí, que comprende aplicar la composición adhesiva termofusible reactiva de la exposición en forma fundida líquida en un primer artículo, poner en contacto un segundo artículo con la composición aplicada en el primer artículo, permitir que el adhesivo se enfríe y solidifique, y someter la composición aplicada a condiciones que permitan que la composición cure completamente hasta formar una composición que presenta una forma irreversiblemente sólida, en donde dichas condiciones comprenden la humedad. La composición se distribuye y almacena típicamente en su forma sólida y se almacena en ausencia de humedad para evitar el curado durante el almacenamiento. La composición se calienta hasta alcanzar una forma fundida antes de su aplicación y se aplica en forma fundida. Las temperaturas típicas de aplicación están comprendidas en el intervalo de aproximadamente 60 °C a aproximadamente 145 °C, y más típicamente de aproximadamente 60 °C a aproximadamente 95 °C. De esta manera, la presente exposición incluye composiciones adhesivas de poliuretano termofusible reactivo tanto en su forma sólida a temperatura ambiente sin curar, tal como se almacena y distribuye normalmente, y en su forma fundida después de haber sido fundida inmediatamente antes de su aplicación y en su forma irreversiblemente sólida después del curado.
[0106] Después de la aplicación, para adherir los artículos entre sí, la composición adhesiva termofusible reactiva se somete a condiciones que le permitirán solidificarse y curarse en una composición que presente una forma irreversiblemente sólida. La solidificación o fraguado ocurre cuando el fundido líquido comienza a enfriarse desde su temperatura de aplicación hasta la temperatura ambiente. Lo anterior proporciona resistencia en estado verde. El curado, es decir, la extensión de la cadena, a una composición que presenta una forma irreversiblemente sólida, se lleva a cabo en presencia de humedad ambiental. Lo anterior proporciona la resistencia final o curada.
[0108] En alguna realización, el adhesivo termofusible reactivo dado a conocer proporciona una o más ventajas respecto a los adhesivos termofusibles reactivos convencionales. El adhesivo termofusible dado a conocer se puede aplicar a una temperatura de 60 °C a 95 °C, mientras que los adhesivos termofusibles reactivos convencionales generalmente se aplican por encima de 110 °C, por ejemplo, por encima de 135 °C. El adhesivo termofusible dado a conocer presenta una viscosidad máxima de 20.000 cps a 95 °C. En algunas realizaciones, la exposición proporciona una composición adhesiva termofusible de poliuretano reactiva a la humedad que presenta una viscosidad máxima de 15.000 cps, 12.000 cps, 10.000 cps, 8.000 cps o 5.000 cps a 95 °C. Estas bajas viscosidades a 95 °C permiten la utilización en equipos de aplicación comercial a esta temperatura. Los adhesivos termofusibles reactivos convencionales presentan una viscosidad de 50.000 a 60.000 cps o superior a 95 °C, una viscosidad excesivamente elevada para la utilización en equipos de aplicación comercial para conseguir un peso de recubrimiento bajo deseado. El adhesivo termofusible dado a conocer, cuando se calienta a una temperatura de 60 °C a 95 °C, se puede aplicar a un peso de recubrimiento de 107,6 g/m2 (10 gramos por pie cuadrado (gsf, por sus siglas en inglés)) o inferior. Los adhesivos termofusibles reactivos convencionales no se pueden aplicar a un peso de recubrimiento de aproximadamente 107,6 g/m2 (10 gsf) cuando se utilizan a una temperatura de 60 °C a 95 °C. El adhesivo termofusible dado a conocer proporciona una resistencia en estado verde significativa de por lo menos 2,76 kPa (0,4 psi), y más preferentemente de por lo menos 6,89 kPa (1 psi), cinco minutos después de la aplicación de 107,6 g/m2 (10 gsf) o inferior, más preferentemente la aplicación de 75,3 g/m2 (7 gsf) o inferior. Otros adhesivos termofusibles de baja temperatura requieren pesos de recubrimiento sustancialmente más altos para incrementar su resistencia en estado verde. El adhesivo termofusible dado a conocer presenta una resistencia tras el curado similar a la de los adhesivos termofusibles reactivos convencionales.
[0109] La invención se ilustra adicionalmente mediante los ejemplos no limitativos siguientes.
[0110] Ejemplos
[0111] Los siguientes componentes, en la Tabla 1, se utilizaron en los ejemplos siguientes.
[0114]
[0118]
[0120] Se midió la viscosidad utilizando un viscosímetro Brookfield a 80 °C con un husillo número 28 a 10 rpm.
[0121] Se midió el % de NCO mediante el método de titulación convencional.
[0122] La resistencia de la unión se midió a temperatura ambiente utilizando una prueba de despegue a 90° a una tasa de 15,24 cm (6 pulgadas) por minuto. Las muestras se prepararon y envejecieron durante cinco minutos (resistencia de unión a corto plazo o resistencia en estado verde) o 24 horas (resistencia de unión a largo plazo o resistencia de unión tras el curado) antes de las pruebas. Las muestras se sometieron a ensayo mediante tracción a 90° con respecto a la línea de unión.
[0123] El tiempo abierto se midió mediante el estirado de una película de 0,13 mm (5 mil) de adhesivo y presionando tiras de papel Kraft sobre el adhesivo a intervalos de 5 a 10 segundos. Después de 20 minutos, o una vez el adhesivo se había endurecido, se despegaron las tiras de papel del adhesivo. Las tiras de papel aplicadas después del tiempo abierto presentarán menos de 50 % de desgarro de fibras.
[0124] Se prepararon muestras mediante recubrimiento por rodillo del adhesivo sobre uno o ambos sustratos y presionando o uniendo los sustratos recubiertos entre sí.
[0125] La siguiente tabla enumera muestras comparativas. Las cantidades se expresan en porcentaje en peso (% p).
[0126]
[0129] Se prepararon muestras mediante recubrimiento de cada una de las muestras anteriormente indicadas a aproximadamente 95 °C sobre ambos sustratos de prueba, poniendo en contacto las superficies recubiertas de los sustratos de prueba y manteniendo las superficies en contacto durante cinco minutos o 24 horas. Los pesos de recubrimiento eran de 21,5 a 32,3 g/m2 (2 a 3 gramos por pie cuadrado (gsf)) sobre la lámina de vinilo y de 43,1 a 53,8 g/m2 (4 a 5 gramos por pie cuadrado) sobre el tablero. La lámina de vinilo es un producto disponible comercialmente de 0,10 a 0,15 mm (4 a 6 mil) de grosor. El tablero está disponible comercialmente como contrachapado de Lauan o tablero de Azdel. Los tamaños de muestra para la lámina de vinilo el tablero eran de 2,54 cm por 12,7 cm (1 pulgada por 5 pulgadas) y se aplicó adhesivo en toda la superficie de 2,54 cm por 12,7 cm (1 pulgada por 5 pulgadas). Se muestran los resultados en la Tabla, a continuación.
[0132]
[0135] La siguiente tabla enumera muestras de composición adhesiva termofusible de poliuretano reactiva a la humedad. Las cantidades se expresan en porcentaje en peso (% p).
[0138]
[0139] (continuación)
[0142]
[0145] Se prepararon muestras mediante recubrimiento de cada una de las muestras anteriormente indicadas, a aproximadamente 95 °C sobre ambos sustratos de prueba, poniendo en contacto las superficies recubiertas de los sustratos de prueba y manteniendo las superficies en contacto durante cinco minutos o 24 horas. Los pesos de recubrimiento eran de 21,5 a 32,3 g/m2 (2 a 3 gramos por pie cuadrado (gsf)) sobre la lámina de vinilo y de 43,1 a 53,8 g/m2 (4 a 5 gramos por pie cuadrado) sobre el tablero. Se muestran los resultados en la Tabla, a continuación.
[0148]
[0151] Tal como se muestra en los resultados, la composición E7 con solo diisocianato f=2 (sin poliisocianato f>2 o uretano termoplástico) proporcionó una resistencia en estado verde y tras el curado aceptable en la unión de Lauan a lámina de vinilo y una resistencia tras el curado aceptable en la unión de tablero de Azdel a lámina de vinilo. La composición E7 no presentaba una resistencia en estado verde aceptable para la unión del tablero de Azdel a la lámina de vinilo. La composición E5 comprendía diisocianato f=2 y poliisocianato f>2, aunque sin uretano termoplástico. La composición E6 comprendía diisocianato f=2 y uretano termoplástico, aunque no poliisocianato f>2. Las composiciones E5 y E6 proporcionaron una mejor resistencia en estado verde y tras el curado en la unión de Lauan a lámina en comparación con la composición E7 y una resistencia en estado verde y tras el curado marginal en la unión de tablero de Azdel a lámina de vinilo para algunas aplicaciones. La composición E4 comprendía todos, diisocianato f=2, poliisocianato f>2 y uretano termoplástico. Las resistencias inesperadamente mejoradas de dicha composición en todos los materiales y a todos los niveles de curado indican una sinergia inesperada al utilizarlos todos: el isocianato f=2, el poliisocianato f>2 y el uretano termoplástico.
[0152] La presente exposición proporciona una composición adhesiva termofusible reactiva a la humedad que se puede aplicar en sustratos con un peso de recubrimiento de 75,3 g/m2 (7 gramos por pie cuadrado) o menos, incluso a temperaturas tan bajas como 60 °C a 95 °C, a la vez que proporciona alta adherencia y resistencia en estado verde, así como la retención de la resistencia de la unión tras el curado y tenacidad de adhesivo termofusible de poliuretano (PURHM, por sus siglas en inglés) convencional de alto punto de fusión.

Claims (14)

1. REIVINDICACIONES
i.Adhesivo termofusible de poliuretano curable por humedad, que comprende:
un prepolímero funcional de isocianato que es el producto de reacción de una mezcla que comprende:
3 % a 30 % en peso de un poliol de poliéster amorfo con una Tg superior a 0 °C,
10 % a 40 % en peso de por lo menos un poliol de poliéster cristalino, en donde el poliol de poliéster cristalino presenta un punto de fusión comprendido en el intervalo de 20 °C a 100 °C, en donde la proporción en peso de poliol de poliéster cristalino:poliol de poliéster amorfo está comprendida en el intervalo de 2:1 a 1:2, y preferentemente es de 1:1,
10 % a 30 % en peso de un diisocianato,
5 % a 50 % en peso de por lo menos un poliol de poliéter,
un catalizador,
ya sea de 0,1 % a 3 % en peso de un poliisocianato que presenta una funcionalidad mayor que 2 % o de 0,1 % a 10 % en peso de un poliuretano termoplástico con funcionalidad hidroxilo, opcionalmente uno o más aditivos,
en donde el adhesivo termofusible presenta una resistencia en estado verde determinada mediante el método proporcionado en la descripción de por lo menos 2,76 kPa (0,4 psi), y más preferentemente por lo menos 6,89 kPa (1 psi), cinco minutos después de la aplicación del adhesivo termofusible en un sustrato a una temperatura de 60 °C a 95 °C y un peso de recubrimiento de 107,6 g/m2 (10 gsf) o inferior, más preferentemente la aplicación de 75,3 g/m2 (7 gsf) o inferior.
2. Adhesivo termofusible de poliuretano curable por humedad según la reivindicación 1, que comprende, además, un segundo poliol de poliéster amorfo que presenta una Tg comprendida en el intervalo de -60 °C a 0 °C.
3. Adhesivo termofusible de poliuretano curable por humedad según la reivindicación 1 o 2, que comprende, además, un segundo poliol de poliéster cristalino diferente del primer poliol de poliéster cristalino y que presenta un punto de fusión comprendido en el intervalo de 20 °C a 100 °C.
4. Adhesivo de poliuretano termofusible curable por humedad según la reivindicación 1 o 2, que comprende, además, un segundo poliol de poliéter diferente del poliol o polioles de poliéter.
5. Adhesivo termofusible de poliuretano curable por humedad según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que comprende de 10 % a 30 % en peso de los aditivos.
6. Adhesivo termofusible de poliuretano curable por humedad según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que está libre de catalizadores organometálicos.
7. Adhesivo termofusible de poliuretano curable por humedad según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde el adhesivo termofusible presenta una resistencia en estado verde de tablero de Lauan a lámina de vinilo de 6,89 kPa (1,0 psi) o superior.
8. Adhesivo termofusible de poliuretano curable por humedad según la reivindicación 1 o 2, que comprende de 0,1 % a 3 % en peso de un poliisocianato que presenta una funcionalidad superior a 2 y de 0,1 % a 10 % en peso de un poliuretano termoplástico que presenta funcionalidad hidroxilo.
9. Adhesivo termofusible de poliuretano curable por humedad según la reivindicación 1 o 2, que presenta una viscosidad máxima de 12.000 cps a 95 °C.
10. Adhesivo termofusible de poliuretano curable por humedad según la reivindicación 1 o 2, que presenta un peso de recubrimiento de 107,6 g/m2 (10 gsf) o inferior, preferentemente de 75,3 g/m2 (7 gsf), cuando se calienta a 60 °C a 95 °C.
11. Productos de reacción curados del adhesivo termofusible de poliuretano curable por humedad según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10.
12. Artículo que comprende el adhesivo de poliuretano termofusible curable por humedad según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10.
13. Artículo que comprende productos de reacción curados del adhesivo termofusible de poliuretano curable por humedad según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10.
14. Método de recubrimiento de una sustrato, que comprende:
proporcionar un primer sustrato que presenta una superficie de recubrimiento,
proporcionar el adhesivo termofusible, de poliuretano, curable por humedad según la reivindicación 1 o 2, calentar el adhesivo termofusible de poliuretano curable por humedad a una temperatura comprendida en el intervalo de 60 °C a 95 °C, y
recubrir el adhesivo termofusible de poliuretano curable por humedad sometido a calentamiento sobre la superficie de recubrimiento del primer sustrato con un peso de recubrimiento de 107,6 g/m2 (10 gsf) o inferior, preferentemente de 75,3 g/m2 (7 gsf) o inferior.
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