Adhesivo de poliuretano de dos partes sin imprimación.

Un adhesivo de poliuretano de dos partes que comprende

a) un prepolímero que comprende el producto de reacción de

- un surfactante no iónico que comprende un poliol basado en óxido de polialquileno y

- un isocianato modificado con alofanato,

y

b) un agente curante que comprende

- un poliol de alto peso molecular modificado con uretano que tiene un peso molecular de 2.000 a 20.000,

- un compuesto reticulante modificado con uretano y

- un compuesto prolongador de cadena de bajo peso molecular no modificado con uretano que tiene un peso molecular de 25 a 1.000;

donde el agente curante tiene menos de un 5 por ciento en equivalentes de grupos amino e hidroxilo totales que tienen un peso equivalente mayor de 200.

Adhesivo de poliuretano de dos partes sin imprimación

Campo de la invención La invención se refiere a adhesivos de poliuretano de dos partes que proporcionan resistencia final en condiciones de temperatura de post-horneado relativamente baja. El adhesivo comprende un prepolímero que tiene un surfactante no iónico reactivo y un isocianato modificado con alofanato y un agente curante que tiene menos de un 5 por ciento en equivalentes de grupos amino e hidroxilo totales con un peso equivalente mayor de 200. La invención se relaciona además con procesos para adherir sustratos con la composición adhesiva.

Técnica relacionada Los adhesivos que tienen una solidificación inicial para adherir sustratos y permitir el movimiento de los sustratos unidos en una operación de post-horneado secundaria facilitan la fabricación de partes y materiales ensamblados. Los adhesivos que aceleran la solidificación inicial permitirán una producción más eficiente de partes.

Por ejemplo, en el mercado del transporte es práctica común acelerar la solidificación inicial de una línea de unión adhesiva aplicando calor directo en un elemento de unión, típicamente de 82 º C a 315 º C, hasta alcanzar una fuerza mínima para mover la parte, a la que con frecuencia se hace referencia como fuerza verde. Se alcanza entonces la fuerza adhesiva final después de una operación de post-horneado secundaria, generalmente a elevadas temperaturas, como las proporcionadas por un horno con imprimación de pintura o de electrocapa de 149 º C a 204 º C.

Existen dos desafíos en la industria del transporte, así como en otras industrias, que conllevan la fabricación de materiales que tienen partes unidas, que pueden afectar al rendimiento del adhesivo usado en las operaciones de unión. Primero está el deseo de minimizar la inversión de capital necesaria para fabricar un elemento de unión mediante la eliminación de calor, y, en segundo lugar, está el deseo de reducir el coste fijo disminuyendo la temperatura de los hornos de post-horneado. Con la tecnología de adhesivos convencional, después de un curado a temperatura ambiente con un post-horneado a temperatura reducida, tal como a una temperatura en el rango de 82 º C a 104 º C, el adhesivo se solidificará y proporcionará fuerza de unión y un patrón de fallo de desgarro de fibras aceptable a temperatura ambiente, pero la unión puede fallar en el modo de fallo adhesivo indeseable durante las pruebas de resistencia a elevada temperatura o el uso en servicio. Dicho fallo de unión puede ser eliminado o reducido lijando y/o imprimando el sustrato, requiriendo ambas cosas capital. Además, se han mencionado en la técnica adhesivos de poliuretano de dos partes sin imprimación, es decir, sin preparación de superficie; sin embargo, la combinación de los materiales que constituyen estos adhesivos sin imprimación conlleva polimerizaciones que requieren el curado de elementos a alta temperatura, seguido de un post-horneado a alta temperatura para obtener la adhesión requerida.

EP 1.970.394 trata de un adhesivo que comprende un poliisocianato modificado con alofanato y un agente curante que consiste en polipropilenglicol (PPG) 1000 y dipropilenglicol (DPG) . En la reacción de alofanación, el poliisocianato reacciona con un alcohol del que no se conoce ningún valor de HLB.

US 4.743.672 describe un adhesivo de dos componentes basado en un prepolímero de isocianato y un agente curante que comprende un óxido de propileno (PO) rematado con óxido de etileno (EO) uretanizado triol (PM 3.500) mezclado con un PO rematado con EO tetraol (PM 450) .

Todas las partes y porcentajes que se indican en el presente documento están sobre una base de peso a peso, a menos que se especifique algo diferente.

Sumario de la invención La invención se refiere a un adhesivo de poliuretano que comprende un prepolímero y un agente curante. El

prepolímero comprende un surfactante no iónico reactivo y un isocianato modificado con alofanato. El agente curante comprende un poliol de alto peso molecular modificado con uretano, un compuesto reticulante modificado con uretano y un compuesto prolongador de cadena de bajo peso molecular no modificado con uretano. El agente curante tiene menos de un 5 por ciento en equivalentes de grupos amino e hidroxilo totales con un peso equivalente mayor de 200. Los adhesivos de poliuretano que consisten esencialmente, o que consisten, en el prepolímero y el agente curante están dentro del alcance de la invención. Además, el prepolímero y/o el agente curante pueden consistir esencialmente, o consistir, en los componentes discutidos en el presente documento. Se alcanza con estos adhesivos un patrón deseable de fallo de desgarro de fibras a elevada temperatura tras un curado a temperatura ambiente y una temperatura de post-horneado sumamente reducida.

La invención se relaciona además con procesos para adherir sustratos con condiciones de post-horneado relativamente bajas, por ejemplo a temperaturas de 19 º C a 130 º C, que comprenden las etapas de aportación de al

menos un primer sustrato y un segundo sustrato y aplicación del adhesivo de poliuretano de dos partes a una superficie de al menos uno del primer sustrato y/o el segundo sustrato, y unión luego del primer y segundo sustratos entre sí. En las realizaciones de la invención, se deja que el adhesivo se cure total o parcialmente a temperatura ambiente, y se pueden calentar después los sustratos que incluyen el adhesivo en condiciones de post-horneado relativamente bajas para obtener resistencia final.

Descripción detallada de la invención El adhesivo de poliuretano es generalmente un adhesivo de dos partes que comprende el prepolímero, el lado A, y el agente curante, el lado B. El prepolímero comprende un surfactante no iónico reactivo y un isocianato modificado con alofanato, y el agente curante comprende un poliol de alto peso molecular modificado con uretano, un compuesto reticulante modificado con uretano y un compuesto prolongador de cadena de bajo peso molecular no modificado con uretano. El nivel de modificación con uretano del poliol de alto peso molecular modificado con uretano o del compuesto reticulante modificado con uretano puede ser en cada caso de un 1 por ciento en equivalentes a un 49 por ciento en equivalentes, preferiblemente de un 2, 6 por ciento en equivalentes a un 49 por ciento en equivalentes, incluyendo de un 8 por ciento en equivalentes a un 16 por ciento en equivalentes. En una realización de la invención, la composición adhesiva comprende de un 44 % a un 53 % del prepolímero (el lado A) y de un 47 % a un 56 % del agente curante (el lado B) , de tal forma que el índice de isocianato a hidroxilo, es decir, el índice de isocianato, es del 90 % al 150 %, preferiblemente del 90 % al 120 % y típicamente del 95 % al 112 %.

En una realización, el lado A comprende el surfactante no iónico reactivo, el isocianato modificado con alofanato, polioles, isocianatos poliméricos y cargas. Por ejemplo, el lado A puede comprender una combinación de poliol, surfactante no iónico reactivo, metilendifenilisocianato ("MDI") modificado con alofanato, metilendifenilisocianato polimérico ("PMDI") y cargas. Los polioles y el surfactante reaccionan con el isocianato modificado con alofanato para formar oligómeros acabos en isocianato prepoliméricos. El rango de isocianato modificado de ese modo puede variar de un 1 por ciento en equivalentes a un 25 por ciento en equivalentes. Típicamente, este componente es rico en isocianato no modificado; el contenido en isocianato combinado es tal que la cantidad de NCO varía del 10 % al 20 %.

El lado B, o curante, puede comprender una combinación de polioles de alto y bajo peso molecular, tales como los que tienen una funcionalidad media que varía entre 2 y 4. En la formulación adhesiva, los polioles, a excepción del poliol de menor peso molecular del lado B que funciona como compuesto prolongador de cadena, están sometidos a una prerreacción con metilendifenilisocianato polimérico para aumentar el peso molecular relativo, formando un oligómero acabado en hidroxilo. El nivel de modificación con uretano de estos polioles puede ser de un 1 por ciento en equivalentes a un 49 por ciento en equivalentes, preferiblemente de un 2, 6 por ciento en equivalentes a un 49 por ciento en equivalentes, tal como de un 8 por ciento en equivalentes a un 16 por ciento en equivalentes. Una vez completada esta reacción, se añade el poliol de menor peso molecular (compuesto prolongador de cadena) junto con las cargas y amina para obtener resistencia al combamiento.

Como surfactantes útiles en la invención, se incluyen los que tienen una estructura anfipática, es decir, grupos de moléculas con tendencias de solubilidad... [Seguir leyendo]

1. Un adhesivo de poliuretano de dos partes que comprende a) un prepolímero que comprende el producto de reacción de

-un surfactante no iónico que comprende un poliol basado en óxido de polialquileno y -un isocianato modificado con alofanato, y

b) un agente curante que comprende

-un poliol de alto peso molecular modificado con uretano que tiene un peso molecular de 2.000 a 20.000, -un compuesto reticulante modificado con uretano y -un compuesto prolongador de cadena de bajo peso molecular no modificado con uretano que tiene un peso

molecular de 25 a 1.000;

donde el agente curante tiene menos de un 5 por ciento en equivalentes de grupos amino e hidroxilo totales que tienen un peso equivalente mayor de 200.

2. El adhesivo de poliuretano de dos partes de la reivindicación 1, que comprende además un isocianato polimérico, que preferiblemente comprende metilendifenilisocianato polimérico.

3. El adhesivo de poliuretano de dos partes de la reivindicación 1, donde el agente curante tiene menos de un 4, 5 por ciento en equivalentes de grupos amino e hidroxilo totales que tienen un peso equivalente mayor de 200, o

donde el agente curante tiene menos de un 4 por ciento en equivalentes de grupos amino e hidroxilo totales que tienen un peso equivalente mayor de 200.

4. El adhesivo de poliuretano de dos partes de la reivindicación 1, donde el surfactante no iónico se selecciona del grupo que consiste en alcoxilatos de alcohol, etoxilatos de alquilfenol, ésteres de ácidos carboxílicos, ésteres de glicerol, ésteres de polioxietileno, ésteres de anhidrosorbitol, ésteres de anhidrosorbitol etoxilados, grasas naturales etoxiladas, aceites, ceras, ésteres de glicol de ácidos grasos, amidas carboxílicas, condensados de dietanolamina, condensados de monoalcanolaminas, amidas de ácidos grasos polioxietilenadas, copolímeros de bloques de óxido de polialquileno, surfactantes no iónicos de poli (oxietileno-co-oxipropileno) y sus combinaciones.

5. El adhesivo de poliuretano de dos partes de la reivindicación 1, donde el isocianato modificado con alofanato comprende metilendifenilisocianato modificado con alofanato.

6. El adhesivo de poliuretano de dos partes de la reivindicación 1, donde el surfactante no iónico comprende un surfactante poliólico, que se prepara por polimerización de epóxidos seleccionados del grupo que consiste en óxido de etileno, óxido de propileno, óxido de butileno, tetrahidrofurano, óxido de estireno, epiclorhidrina y sus combinaciones.

7. El adhesivo de poliuretano de dos partes de la reivindicación 1, donde el poliol de alto peso molecular modificado con uretano es un óxido de polialquileno, que se prepara preferiblemente por polimerización de epóxidos

seleccionados del grupo que consiste en óxido de etileno, óxido de propileno, óxido de butileno, tetrahidrofurano, óxido de estireno, epiclorhidrina y sus combinaciones.

8. El adhesivo de poliuretano de dos partes de la reivindicación 1, donde el agente reticulante modificado con uretano tiene una funcionalidad reactiva con isocianato de 3 a 8.

9. El adhesivo de poliuretano de dos partes de la reivindicación 1, donde el compuesto prolongador de cadena de bajo peso molecular no modificado con uretano es un poliol.

10. El adhesivo de poliuretano de dos partes de la reivindicación 1, donde el compuesto de bajo peso molecular no

modificado con uretano se selecciona del grupo que consiste en etilenglicol, 1, 5-pentanodiol, 1, 3-pentanodiol, 1, 3butanodiol, 2, 3-butanodiol, tripropilenglicol, bisfenol A etoxilado, 1, 2-propanodiol, 1, 3-propanodiol, 1, 4-butanodiol, 1, 6-hexanodiol, trietilenglicol, dietilenglicol, dipropilenglicol, 2-metil-1, 3-propanodiol, un homólogo de prolongación de cadena de los mismos y sus combinaciones.

11. El adhesivo de poliuretano de dos partes de la reivindicación 1, donde el prepolímero comprende además una carga seleccionada del grupo que consiste en talco, mica, caolín, arcilla bentona, óxidos de aluminio, óxidos de titanio, óxidos de hierro, sulfato de bario, hornblendas, anfíboles, crisotilo, negro de humo, fibras de carbono, sílice pirógena, tamices moleculares y sus combinaciones.

12. El adhesivo de poliuretano de dos partes de la reivindicación 1, donde el agente curante comprende además una amina, que preferiblemente tiene una funcionalidad de 2 o más.

13. El adhesivo de poliuretano de dos partes de la reivindicación 1, donde el agente curante comprende además un catalizador.

14. Un proceso para adherir sustratos, que consiste en las etapas siguientes:

a) proporcionar al menos un primer sustrato y un segundo sustrato que tienen cada uno una o más superficies; b) aplicar el adhesivo de poliuretano de dos partes de la reivindicación 1 a una o más superficies del primer sustrato o segundo sustrato, y c) poner el primer sustrato y el segundo sustrato en contacto entre sí.

15. El proceso de la reivindicación 14, que incluye la etapa adicional de calentar el primer sustrato y el segundo sustrato después de ponerlos en contacto entre sí hasta una temperatura de 19 º C a 115 º C, y que preferiblemente incluye la etapa adicional de dejar que el adhesivo se cure a una temperatura de 19 º C a 35 º C antes de calentar el primer sustrato y el segundo sustrato.