Dispersiones acuosas de poliuretano exentas de disolventes y artículos conformados a partir de las mismas.

Un artículo que comprende un adhesivo, un miembro extensible, y un sustrato, en el que el adhesivo se usa paraunir el miembro extensible con el sustrato en una disposición de dobladillo, y en la que el adhesivo es una dispersiónacuosa de poliuretano que comprende un prepolímero, que comprende

a) al menos un polieter-, poliester- o policarbonato-poliol, en el que dicho polieter-, poliester- o policarbonato-polioltiene un peso molecular promedio en número de 600 a 3.

500;

b) una mezcla de isómeros 4,4'- y 2,4'-metilenbis(fenil-isocianato) (MDI), en la que la relación de isómeros 4,4'-MDI con respecto 2,4'-MDI varía de 65:35 a 35:65; y

c) al menos un compuesto de diol que comprende: (i) grupos hidroxilo capaces de reaccionar con la mezcla deisómeros MDI del componente b), y (ii) al menos un grupo de ácido carboxílico capaz de formar una sal tras laneutralización, en el que dicho al menos un grupo de ácido carboxílico es incapaz de reaccionar con la mezcla deisómeros MDI del componente b), en el que la dispersión acuosa de poliuretano es un sistema sustancialmenteexento de disolventes, que comprende adicionalmente:

d) al menos un agente neutralizante para formar una sal iónica con el al menos un compuesto diol; y

e) al menos un compuesto de dialquilamina monofuncional como un agente de bloqueo para grupos isocianato.

Dispersiones acuosas de poliuretano exentas de disolventes y artículos conformados a partir de las mismas

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a dispersiones acuosas de poliuretano novedosas y a artículos conformados fabricados a partir de las mismas. Específicamente, la presente invención se refiere a dispersiones estables exentas de disolventes que comprenden poliuretano-urea completamente formada con grupos terminales de isocianato bloqueados. Las dispersiones pueden formarse mediante procedimientos de mezclado de prepolímeros. La presente invención se refiere, adicionalmente, a artículos conformados y artículos recubiertos formados a partir de dichas dispersiones acuosas, que pueden activarse con calor y/o presión para la unión a, la laminación en, y la adhesión a,

sustratos. Los artículos conformados pueden permanecer flexibles y elastoméricos después de la unión, laminación o adhesión.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Los poliuretanos (incluidas las poliuretanoureas) pueden usarse como adhesivos para diversos sustratos, incluidos tejidos textiles. Típicamente, dichos poliuretanos son o bien polímeros no reactivos completamente formados o bien prepolímeros terminados en isocianato reactivos. Dichos adhesivos de poliuretano reactivos requieren a menudo periodos de curado prolongados para desarrollar una resistencia de la unión adecuada, lo que puede ser una desventaja en los procedimientos de fabricación. Además, se sabe que los grupos isocianato de los poliuretanos son sensibles a la humedad, lo que limita la estabilidad en almacenamiento y reduce la vida útil del producto que incorpora dichos poliuretanos.

Típicamente, dichos polímeros, cuando están completamente formados, se disuelven en un disolvente (a base de disolvente) , se dispersan en agua (a base de agua) o se procesan como materiales termoplásticos sólidos (fusión en caliente) . De forma notable, los adhesivos a base de disolvente se enfrentan a una legislación sobre salud y medio ambiente cada vez más exigente que tiene por objeto reducir las emisiones de compuestos orgánicos volátiles (COV) y de contaminantes del aire peligrosos (HAP) . En consecuencia, se necesitan alternativas a los productos a base de disolvente convencionales.

Los adhesivos de aplicación en estado fundido, aunque son seguros medioambientalmente hablando y se aplican de forma sencilla como películas, tienen generalmente una deformación permanente alta y una recuperación mala cuando se someten a ciclos de estiramiento repetidos. Por lo tanto, se necesitan mejoras.

Se han realizado muchos intentos de desarrollar adhesivos de poliuretano a base de agua para superar estas 30 deficiencias.

La patente de Estados Unidos Nº 5.270.433 divulga una "composición adhesiva que comprende una dispersión acuosa de poliuretano de un componente, sustancialmente transparente y exenta de disolventes, que contiene los productos de reacción de (a) una mezcla de polioles que comprende polipropilenglicol, (b) una mezcla de isocianatos polifuncionales que comprende a, a, a1, a1-tetrametilxilenodiisocianato (TMXDI) , (c) un componente funcional capaz

de formar sales en solución acuosa y, (d) opcionalmente, un agente de extensión de cadena." Las películas adhesivas de esta composición tienen un poder de recuperación reducido y una resistencia al calor mala en vista de la estructura asimétrica y el impedimento estérico de grupos isocianato del TMXDI, lo que evita la formación de enlaces de urea-hidrógeno fuertes intercatenarios en los segmentos duros del polímero.

La publicación de solicitud de patente de Estados Unidos Nº 2004/0014880 A1 divulga una dispersión acuosa de poliuretano para la unión adhesiva en laminaciones en húmedo y en seco que se ha afirmado que tiene una capacidad de recubrimiento, una fuerza adhesiva y una resistencia al calor superiores. La dispersión contiene una cantidad sustancial de disolvente orgánico: metiletilcetona (MEK) .

La publicación de solicitud de patente de Estados Unidos Nº 2003/0220463 A1 divulga un procedimiento para fabricar una dispersión de poliuretano que está exenta de disolventes orgánicos tales como N-metilpirrolidona 45 (NMP) . No obstante, la composición está limitada a un prepolímero que tiene una concentración reducida de especies libres de diisocianato, tal como metilenbis (4-fenilisocianato) (4, 4’-MDI) . El proceso para producir dicho prepolímero con poco diisocianato libre es complicado (tal como se divulga en la patente de Estados Unidos 5.703.193) . Dicho procesamiento también requiere una destilación de recorrido corto del diisocianato libre y, por lo tanto, no es económica en la producción del prepolímero para fabricar una dispersión de poliuretano.

La patente de Estados Unidos Nº 4.387.181 divulga una dispersión acuosa de poliuretano estable que contiene Nmetilpirrolidona (NMP) , preparada por reacción de prepolímero terminado en isocianato, bloqueado con oxima, que contiene grupos carboxílicos y poliamina. El prepolímero se fabrica por reacción de diisocianatos aromáticos, tales como 4, 4’-difenilmetanodiisocianato (MDI) o toluenodiisocianato (TDI) , con polieter- o poliester-polioles y un ácido alcanoico dihidroxílico. Los grupos isocianato bloqueados con oxima son capaces de reaccionar con poliaminas a 60

a 80 °C en un periodo de 6 a 18 horas. La dispersión es estable en almacenamiento y la película formada a partir de la dispersión tiene buenas propiedades de tracción. Sin embargo, esta dispersión tiene todavía disolvente orgánico presente y la necesidad de un periodo de curado prolongado es inadecuada para la unión al tejido y la laminación en la práctica.

La patente de Estados Unidos Nº 5.563.208 describe un procedimiento de la acetona para preparar una dispersión acuosa de poliuretano esencialmente exenta de disolventes que comprende prepolímeros de uretano con grupos 5 isocianato bloqueados y poliaminas dentro del intervalo de peso molecular de 60 a 400 en una relación molar de grupos isocianato bloqueados con respecto a grupos amino primarios y/o secundarios de 1:0, 9 a 1:1, 5. Esta dispersión es estable en almacenamiento a temperatura ambiente y proporciona un aglutinante resistente al calor en el recubrimiento. Requiere un periodo de curado largo (hasta 30 minutos) , lo que aún no es adecuado para la unión y la adhesión al tejido. Además, el procedimiento de la acetona requiere una etapa de destilación adicional para eliminar la acetona de la dispersión, lo que hace este procedimiento menos económico.

La patente de Estados Unidos Nº 6.586.523 describe un procedimiento de acetona para preparar una dispersión de poliuretano autorreticulable para agentes de ensimaje que comprende un prepolímero con grupos isocianato parcialmente bloqueados y parcialmente extendidos, y un exceso de compuestos polifuncionales que tienen pesos moleculares de 32 a 500 con grupos amino y/o hidroxilo primarios o secundarios. Esta composición en dispersión reduce el periodo de curado en algunos grados, pero todavía tiene deficiencias debido a que se requiere una etapa de destilación adicional para eliminar la acetona.

La patente de Estados Unidos Nº 6.555.613 describe una dispersión acuosa exenta de disolventes de un poliuretano reactivo que tiene un peso molecular promedio en número (Mn) de 800 a 14, 000, un grado de ramificación de 0, 0 a 3, 0 mol/kg y una funcionalidad isocianato de 2, 0 a 6, 0 por mol. El poliuretano se fabrica a partir de poliesterpoliol, un 20 poliisocianato y aducto de poliisocianato, con la incorporación de poliol de bajo peso molecular y unidades formadoras de aniones con la neutralización en las cadenas poliméricas y con grupos isocianato bloqueados capaces de llevar a cabo reacciones posteriores de reticulación. El resultado de dicha dispersión es un material de recubrimiento que es duro, brillante y elástico, pero dicho material de recubrimiento no tiene las características elastoméricas y las propiedades de estiramiento/recuperación requeridas para un adhesivo que se va a usar con tejidos extensibles.

Por lo tanto, sería deseable proporcionar una dispersión acuosa de poliuretano mejorada, que supere una o más de las deficiencias de la técnica anterior.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

La invención está definida en y mediante las reivindicaciones adjuntas. La invención puede comprender en un primer 30 aspecto un prepolímero para su uso en una dispersión acuosa de poliuretano que comprende al menos un componente polieter- (incluidos copoliéteres) , policarbonato- o poliester-poliol que tiene un peso molecular promedio en número de 600 a 3.500, por ejemplo , un poli (tetrametileneter) glicol que tiene un... [Seguir leyendo]

1. Un artículo que comprende un adhesivo, un miembro extensible, y un sustrato, en el que el adhesivo se usa para unir el miembro extensible con el sustrato en una disposición de dobladillo, y en la que el adhesivo es una dispersión acuosa de poliuretano que comprende un prepolímero, que comprende a) al menos un polieter-, poliester- o policarbonato-poliol, en el que dicho polieter-, poliester- o policarbonato-poliol tiene un peso molecular promedio en número de 600 a 3.500;

b) una mezcla de isómeros 4, 4’- y 2, 4’-metilenbis (fenil-isocianato) (MDI) , en la que la relación de isómeros 4, 4’-MDI con respecto 2, 4’-MDI varía de 65:35 a 35:65; y

c) al menos un compuesto de diol que comprende: (i) grupos hidroxilo capaces de reaccionar con la mezcla de isómeros MDI del componente b) , y (ii) al menos un grupo de ácido carboxílico capaz de formar una sal tras la neutralización, en el que dicho al menos un grupo de ácido carboxílico es incapaz de reaccionar con la mezcla de isómeros MDI del componente b) , en el que la dispersión acuosa de poliuretano es un sistema sustancialmente exento de disolventes, que comprende adicionalmente:

d) al menos un agente neutralizante para formar una sal iónica con el al menos un compuesto diol; y

e) al menos un compuesto de dialquilamina monofuncional como un agente de bloqueo para grupos isocianato.

2. El artículo de la reivindicación 1, en el que el miembro extensible es spandex.

3. El artículo de la reivindicación 1, en el que el miembro extensible es caucho.

4. El artículo de la reivindicación 1, en el que el miembro extensible es una tira elástica estrecha.

5. Un procedimiento para la fabricación del artículo de la reivindicación 1, en el que el adhesivo y el miembro

extensible se unen en una primera etapa para fabricar un miembro extensible adhesivo y el miembro extensible adhesivo es aplicado a un sustrato en una segunda etapa.

6. Un procedimiento para la fabricación del artículo de la reivindicación 1, en el que el adhesivo y el miembro extensible son añadidos al sustrato en una sola etapa.

7. Una prenda de vestir que comprende el artículo de la reivindicación 1.

8. La prenda de vestir de la reivindicación 7, en la que la prenda de vestir es un sujetador.

9. La prenda de vestir de la reivindicación 7, en la que la prenda de vestir es una prenda interior.

10. La prenda de vestir de la reivindicación 7, en la que la prenda de vestir es un traje de baño.

11. Un laminado que comprende un artículo y un sustrato en el que la resistencia al pelado del laminado no baja más del 50% del valor de resistencia al pelado original de acuerdo con la norma ASTM D093-93 después de 50

lavados de acuerdo con AATCC-150-2001, en el que el artículo comprende un artículo conformado derivado de una dispersión acuosa de poliuretano sustancialmente exenta de disolvente y la dispersión de poliuretano comprende un prepolímero, que comprende a) al menos un polieter-, poliester- o policarbonato-poliol, en el que dicho polieter-, poliester- o policarbonato-poliol tiene un peso molecular promedio en número de 600 a 3.500;

b) una mezcla de isómeros 4, 4’- y 2, 4’-metilenbis (fenil-isocianato) (MDI) , en la que la relación de isómeros 4, 4’-MDI con respecto 2, 4’-MDI varía de 65:35 a 35:65; y

c) al menos un compuesto de diol que comprende: (i) grupos hidroxilo capaces de reaccionar con la mezcla de isómeros MDI del componente b) , y (ii) al menos un grupo de ácido carboxílico capaz de formar una sal tras la neutralización, en el que dicho al menos un grupo de ácido carboxílico es incapaz de reaccionar con la mezcla de isómeros MDI del componente b) , en el que la dispersión acuosa de poliuretano es un sistema sustancialmente exento de disolventes, que comprende adicionalmente:

d) al menos un agente neutralizante para formar una sal iónica con el al menos un compuesto diol; y

e) al menos un compuesto de dialquilamina monofuncional como un agente de bloqueo para grupos isocianato.

12. Un laminado que comprende un artículo y un sustrato según la reivindicación 11, en el que el transporte de vapor 45 húmedo del laminado es de 0 a 300 g/m2 durante 24 horas de acuerdo con ASTM E96-00.

13. Un laminado que comprende un artículo y un sustrato según la reivindicación 11, en el que la permeabilidad al aire del laminado es de 0 a 2, 3 x 10-4 m3/s (de 0 a 0, 5 cfm) de acuerdo con ASTM D737-96.

14. Un artículo que comprende un artículo conformado en el que el artículo presenta un módulo y una longitud, variando dicho módulo a lo largo de la longitud del artículo, derivándose el artículo conformado de una dispersión acuosa de poliuretano sustancialmente exenta de disolvente y la dispersión de poliuretano comprende un prepolímero, que comprende:

a) al menos un polieter-, poliester- o policarbonato-poliol, en el que dicho polieter-, poliester- o policarbonato-poliol tiene un peso molecular promedio en número de 600 a 3.500;

b) una mezcla de isómeros 4, 4’- y 2, 4’-metilenbis (fenil-isocianato) (MDI) , en la que la relación de isómeros 4, 4’-MDI con respecto 2, 4’-MDI varía de 65:35 a 35:65; y

c) al menos un compuesto de diol que comprende: (i) grupos hidroxilo capaces de reaccionar con la mezcla de isómeros MDI del componente b) , y (ii) al menos un grupo de ácido carboxílico capaz de formar una sal tras la neutralización, en el que dicho al menos un grupo de ácido carboxílico es incapaz de reaccionar con la mezcla de isómeros MDI del componente b) ,

en el que la dispersión acuosa de poliuretano es un sistema sustancialmente exento de disolventes, que comprende adicionalmente:

d) al menos un agente neutralizante para formar una sal iónica con el al menos un compuesto diol; y

e) al menos un compuesto de dialquilamina monofuncional como un agente de bloqueo para grupos isocianato.