Una composición de adhesivo que comprende: (a) un copolímero acrílico susceptible de reticulación;

(b) un oligómero susceptible de reticulación multi-funcionalizado; (c) un foto-iniciador que inicia la polimerización del oligómero y está presente en una cantidad de entre 0,1 y 5 % en peso con respecto al peso seco del copolímero acrílico; y en la que la composición se encuentra libre de oligómero mono-funcionalizado y tiene: (i) una primera etapa de curado después de la cual la composición exhibe un valor de tan δ mayor que 0,8, medido a 20 ºC, y (ii) una segunda etapa de curado secuencial después de la cual la composición exhibe un valor de módulo de almacenamiento de al menos 300.000 Pa a 20 ºC y una temperatura de fallo de adhesión por cizalladura de al menos 425 ºF (218,3 ºC) a 1 Kg/pulgada2 (0,155 Kg/cm2)

Campo técnico

La invención se refiere a composiciones adhesivas que tienen un grupo mejorado de propiedades físicas, especialmente a temperaturas elevadas, que presentan un bajo valor de módulo y, de este modo, muestran capacidad de ser aplicadas de forma fácil.

Antecedentes de la invención

Los aditivos sensibles a la presión (PSA) se conocen y se han usado durante mucho tiempo en la técnica, ya que proporcionan muchas características deseables tales como facilidad de aplicación y una amplia gama de características de comportamiento. Algunos de los adhesivos sensibles a la presión son formulaciones basadas en acrilatos, cauchos naturales, cauchos sintéticos, acetatos de vinilo y siliconas. Los PSAs son de particular utilidad ya que son relativamente baratos, se adhieren bien a una variedad de superficies y se pueden formular para proporcionar adhesión a una superficie. Pressure Senstitive Adhesives Technology, 1ª edición, 1996, Istvan Benedeck and Luc J. Heymnans, incorporado en la presente memoria como referencia, describe muchos ejemplos de adhesivos acrílicos sensibles a la presión. Un importante factor que afecta al comportamiento de los adhesivos acrílicos sensibles a la presión es la temperatura de fallo de adhesión por cizalladura, comúnmente denominada SAFT. SAFT define la temperatura de trabajo superior del adhesivo y el límite superior de temperatura a la que el adhesivo es capaza de soportar una determinada cantidad de peso. No obstante, típicamente, los PSAs acrílicos tienen un pobre rendimiento a alta temperatura. En general, la facilidad de aplicación del adhesivo acrílico sensible a la presión se refiere a la capacidad del adhesivo para fluir o adaptarse a un substrato dado una vez que se aplica únicamente una mínima fuerza externa. Cuanto mayor sea la capacidad del adhesivo para fluir y/o re-fluir sobre la superficie, mayor será su capacidad para unirse a la superficie debido a una mayor área de contacto.

La caracterización de propiedad viscoelástica de los adhesivos es una herramienta reológica importante y de las más satisfactorias para estudiar el comportamientos de los mismos. De manera general, la visco-elasticidad de los adhesivos se determina casi siempre por medio de análisis mecánico dinámico (DMA). En principio, el proceso de adhesión se puede seguir fácilmente usando mediciones reológicas visco-elásticas y mecánicas dinámicas, de forma que la formación de uniones entre el adhesivo y el substrato y el flujo de adhesivo sobre el substrato queden reflejados por el cambio de las propiedades visco-elásticas. Por ejemplo, el grado en el que el adhesivo exhibe propiedades más similares a sólidos o más similares a líquidos depende tanto de la temperatura como del tiempo. En el caso de análisis mecánico dinámico, se aplica una fuerza sinusoidal o esfuerzo a una muestra de adhesivo y se registra la deformación sinusoidal resultante o tensión. La respuesta de tensión de la muestra retrasa la onda de esfuerzo de entrada con respecto al tiempo y este retraso es conocido como ángulo de fase, δ. La proporción de esfuerzo dinámico con respecto a tensión dinámica da lugar al módulo del complejo, G*, que puede descomponerse posteriormente para dar el módulo de almacenamiento (o elástico), G, y el módulo de pérdida (o viscosidad), G. El módulo de almacenamiento, G, representa la capacidad del adhesivo para almacenar energía y está relacionado con la rigidez del material. El módulo de pérdida, G, representa el calor disipado por el adhesivo como resultado de los movimientos moleculares concretos del material y esto refleja las características de flujo de la composición. La proporción de módulos de almacenamiento y pérdida proporciona otra cantidad útil denominada tan δ (tan delta), en la que tan δ = G/G. La tan δ está asociada con la visco-elasticidad del adhesivo de manera que un valor bajo (menor que 1,0) indica una visco-elasticidad más parecida a sólido y un valor elevado (mayor que 1,0) indica una visco-elasticidad más parecida a líquido. Los valores de G*, G y G dependen de la temperatura y de la frecuencia. Por consiguiente, la capacidad del adhesivo para fluir a una temperatura dada vendrá reflejada por sus módulos de almacenamiento y pérdida y los valores de tan δ.

El documento EP 1 639 987 A1 se refiere a una composición de adhesivo dental que comprende (a) al menos un polímero funcional de ácido carboxílico; (b) al menos un derivado de ácido con acidez más fuerte que el polímero funcional de ácido carboxílico (a), sustituido con al menos un grupo insaturado etilenicamente polimerizable; (c) de 0,1 a 10 % en peso de agua; en el que el polímero (a) funcional de ácido carboxílico y el derivado de ácido (b) están presentes al menos en una cantidad eficaz que la composición dental exhiba aclareo por cizalladura y/o una viscosidad de 1,0 a 20 Pas, medido con una placa/geometría de placa y a una velocidad de cizalladura de 0,5 a 1 s

.

Se desea una composición de adhesivo que presente una resistencia mejorada frente a la deformación en un modo de cizalladura a temperatura elevada, es decir, un elevado valor de SAFT, así como también facilidad de aplicación que se vea reflejada en un valor de tan δ mayor que 0,8, medido a temperatura ambiente.

Breve resumen de la invención

El primer objeto de la invención es proporcionar una composición de adhesivo que comprende al menos dos etapas de curado, en la que la composición posee excelentes características de humectación tras la primera etapa de curado, y rigidez y resistencia a la temperatura mejoradas después de la segunda etapa secuencial de curado.

Más particularmente, el objeto de la invención es proporcionar una composición de adhesivo que tiene un valor específico mínimo de tan de delta que procede de una primera etapa de curado y una valor específico mínimo de módulo elástico y un valor de temperatura de fallo de adhesión por cizalladura que resulta de la segunda etapa secuencial de curado.

Más particularmente, el objeto de la invención es proporcionar una composición de adhesivo que tenga excelentes características de humectación, reflejadas por un valor de tan delta de al menos 0,5, preferentemente mayor que 0,5, más preferible mayor que 0,8, medido 20 ºC procedente de una primera etapa de curado, y rigidez y resistencia a la temperatura mejoradas como se refleja en el valor de módulo elástico de almacenamiento de al menos 300.000 Pa a 20 ºC y una temperatura de fallo de adhesión por cizalladura de al menos 425 ºF (218,3 ºC) a 1 kg/pulgada2 (0,155 kg/cm2), respectivamente, resultante de una segunda etapa secuencial de curado.

En general, los objetivos anteriores y las ventajas de la presente invención se consiguen más ampliamente por la composición de adhesivo definida en la reivindicación 1. Además, realizaciones especialmente preferidas son las materia de las reivindicaciones dependientes respectivas o sub-reivindicaciones, respectivamente.

De manera especial, los objetivos y ventajas anteriores de la presente invención se consiguen más ampliamente por parte de una composición de adhesivo que se encuentre libre de oligómero no funcionalizado y que abarque una combinación de 1) un copolímero acrílico susceptible de reticulación, 2) un oligómero susceptible de reticulación multi-funcionalizado y 3) un foto-iniciador que inicie la polimerización del oligómero.

Descripción detallada de la invención

Se pretende que el término “comprende” o “comprender”, o cualquiera de sus variaciones, abarque una inclusión no exclusiva, tal como un proceso, método, producto o aparato que comprenda una lista de elementos no incluye únicamente esos elementos sino que puede incluir otros elementos no se mencionan expresamente en la lista o que son inherentes a dicho proceso, método, producto o aparato. Un elemento precedido de “comprende... un”, sin restricciones, no impide la existencia de elementos idénticos adicionales en el proceso, método, producto o aparato que comprenda el elemento.

Según se emplea en la presente memoria, el término “adhesivo” se refiere a un material visco-elástico que se adhiere de manera instantánea a la mayoría de substratos con la aplicación de una ligera presión y que permanece en estado pegajoso de forma continuada. Un adhesivo se encuentra dentro del significado del término usado en la presente memoria si presenta las propiedades de adhesivo sensible a la presión por sí mismo o funciona... [Seguir leyendo]

1. Una composición de adhesivo que comprende:

(a) un copolímero acrílico susceptible de reticulación;

(b) un oligómero susceptible de reticulación multi-funcionalizado;

(c) un foto-iniciador que inicia la polimerización del oligómero y está presente en una cantidad de entre 0,1 y 5 % en peso con respecto al peso seco del copolímero acrílico; y

en la que la composición se encuentra libre de oligómero mono-funcionalizado y tiene:

(i) una primera etapa de curado después de la cual la composición exhibe un valor de tan δ mayor que 0,8, medido a 20 ºC, y

(ii) una segunda etapa de curado secuencial después de la cual la composición exhibe un valor de módulo de almacenamiento de al menos 300.000 Pa a 20 ºC y una temperatura de fallo de adhesión por cizalladura de al menos 425 ºF (218,3 ºC) a 1 Kg/pulgada2 (0,155 Kg/cm2).

2. La composición que se define en la reivindicación 1, en la que el copolímero acrílico es un copolímero acrílico con o sin disolvente y/o en la que el copolímero acrílico se reticula durante la primera etapa de curado mediante evaporación del disolvente o exposición a luz que tiene una longitud de onda menor que 300 nm.

3. La composición que se define en la reivindicación 1 ó 2, en la que el oligómero se encuentra presente en una cantidad de entre 5 y 40 % en peso, con respecto al peso seco de copolímero acrílico y/o en la que el oligómero se reticula durante la segunda etapa de curado mediante exposición a luz que tiene una longitud de onda de al menos 200 nm.

4. La composición que se define en cualquiera de las reivindicaciones anteriores en la que el oligómero se reticula durante la segunda etapa de curado mediante exposición a luz que tiene una longitud de onda de entre 300 y 500 nm y/o en la que el oligómero se reticula durante la segunda etapa de curado mediante exposición a luz que tienen una longitud de onda de entre 320 y 440 nm.

5. La composición que se define en cualquiera de las reivindicaciones anteriores en la que la composición exhibe un valor de tan delta menor que 0,8, medido a 20 ºC tras la segunda etapa de curado y/o en la que la composición exhibe un valor de adhesión por cizalladura a temperatura ambiente de al menos 500 horas a 5 libras/pulgada2 (0,352 kg/cm2) tras la segunda etapa de curado.

6. La composición que se define en cualquiera de las reivindicaciones anteriores en la que el copolímero acrílico comprende un co-monómero que se escoge entre el grupo que consiste en acrilamida, acrilonitrilo, ácido acrílico, alfa-metil estireno, acrilato de butilo, acrilato de etilo, acrilato de n-butilo, acrilato de etilo, acrilato de 2-etilhexilo, metacrilato de glucidilo, metacrilato de 2-hidroxietilo, acrilato de hexilo, acrilato de hidroxietilo, acrilato de isobornilo, acrilato de isobutilo, acrilato de isooctilo, acrilato de isodecilo, acrilato de isononilo, ácido metacrílico, acrilato de metilo, metracrilonitrilo, n-vinil caprolactama, acrilato de nonilo, caprolactama, acrilato de propilo, acrilato de tercbutilo, acetato de vinilo, vinil pirrolidona, estireno y sus combinaciones.

7. La composición que se define en una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el copolímero acrílico es un copolímero acrílico con disolvente que comprende co-monómeros de acrilato de 2-etilhexilo y de acetato de vinilo y/o en la que el copolímero acrílico es un copolímero acrílico con funcionalidad de benzofenona que no contiene disolvente y/o en la que el copolímero acrílico es un copolímero acrílico con funcionalidad de benzofenona que no contienen disolvente que comprende co-monómeros 2-etilhexil acrílicos o butil acrílicos.

8. La composición que se define en cualquiera de las reivindicaciones anteriores que además comprende un agente de reticulación que reacciona con el copolímero acrílico que contiene o que no contiene disolvente.

9. La composición que se define en la reivindicación 8, en la que el agente de reticulación se escoge entre el grupo que consiste en resinas se amina, aziridinas, melaminas, isocianatos, ésteres de ácido de metal, quelatos de metal, iminas de propileno multi-funcionales y policarbodiimidas y/o acetilacetonato de aluminio (III) (AlAcAc), acetilacetonato de cromo (III) (CrAcAc), acetilacetonato de hierro (III) (FeAcAc), acetilacetonato de cobalto (II) (CoAcAc), acetilacetonato de níquel (II) (NiAcAc), acetilacetonato de manganeso (III) (MnAcAc), acetilacetonato de titanio (IV) (TiAcAc), acetilacetonato de cinc (II) (ZnAcAc), acetilacetonato de circonio (IV) (ZrAcAc) y sus combinaciones y/o en la que el agente de reticulación es acetilacetonato de aluminio (III) (AlAcAc).

10. La composición que se define en cualquiera de las reivindicaciones anteriores en la que el oligómero comprende un resto funcional que se escoge en el grupo que consiste en acrilato, epoxi, hidroxi y sus combinaciones.

11. La composición que se define en la reivindicación 10, en la que el resto funcional del oligómero es acrilato y/o en la que el resto funcional del oligómero es epoxi.

12. La composición que se define en cualquiera de las reivindicaciones anteriores en la que el oligómero comprende un monómero o co-monómero que se escoge entre el grupo que consiste en acrilato, acrílico, epoxi, poliéter, poliol, poliéster, caucho saturado o insaturado, poliuretano y sus combinaciones.

13. La composición que se define en cualquiera de las reivindicaciones anteriores en la que el foto-iniciador se escoge entre el grupo que consiste en acetofenonas, fosfinóxidos de arilo, sales de aril sulfonio y aril yodonio de hexafluorofosfato, bencilo/benzoínas, benzofenonas, tioxantonas, sales de onio y sus combinaciones.

14. La composición que se define en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la composición exhibe una transmisión de luz visible de entre 80 y 100 %.

15. La composición que se define en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la composición comprende:

(a) un copolímero acrílico susceptible de reticulación que comprende co-monómeros que se escogen entre el grupo que consiste en acetato de etilo, acrilato de 2-etilhexilo, acrilato de metilo, acetato de vinilo y sus combinaciones;

(b) un oligómero susceptible de reticulación multi-funcionalizado que comprende un resto funcional que se escoge entre el grupo que consiste en acrilato, epoxi, hidroxi y sus combinaciones;

(c) un foto-iniciador que inicia la polimerización del oligómero;

(d) un agente de reticulación que reacciona con el copolímero acrílico; y

en la que la composición se encuentra libre de oligómero mono-funcionalizado y tiene:

(i) una primera etapa de curado después de la cual la composición exhibe un valor de tan δ mayor que 0,8, medido a 20 ºC, y

(ii) una segunda etapa de curado secuencial después de la cual la composición exhibe un valor de módulo de almacenamiento de al menos 300.000 Pa a 20 ºC y una temperatura de fallo de adhesión por cizalladura de al menos 425 ºF (218,3 ºC) a 1 Kg/pulgada2 (0,155 Kg/cm2).