Una composición adhesiva reactiva de poliuretano de fusión en caliente que comprende un diol uretánico y un poliisocianato

Nuevos adhesivos reactivos de fusión en caliente.

Campo de la invención

La invención se refiere a adhesivos de fusión en caliente, en particular a adhesivos reactivos de fusión en caliente que tienen un tiempo en estado abierto prolongado y/o una resistencia inicial (en verde) mejorada.

Antecedentes de la invención

Los adhesivos de fusión en caliente son sólidos a temperatura ambiente pero, tras la aplicación de calor, funden a un estado líquido o fluido en cuya forma se aplican a un sustrato. Después del enfriamiento, el adhesivo recupera su forma sólida. La fase o fases duras formadas tras el enfriamiento del adhesivo imparten al adhesivo final la totalidad de la cohesión (resistencia, tenacidad, termofluencia y resistencia al calor). Los adhesivos de fusión en caliente curables, que también se aplican en forma fundida, se enfrían para su solidificación y posteriormente se curan mediante una reacción de reticulación química. Una ventaja de los adhesivos curables de fusión en caliente con respecto a los adhesivos de curado líquidos tradicionales es su capacidad para proporcionar "resistencia en verde" tras el enfriamiento antes del curado.

La mayoría de los adhesivos reactivos de fusión en caliente son adhesivos uretánicos de curado por humedad. Estos adhesivos consisten principalmente en propolímeros de poliuretano terminados en isocianato que reaccionan con la humedad de la superficie o ambiental con el fin de extender la cadena, formando un nuevo polímero de poliuretano. Los prepolímeros de poliuretano se obtienen tradicionalmente por reacción de dioles con diisocianatos. Se prefiere el uso de dioles puros, en lugar de polioles con mayor funcionalidad, para evitar una excesiva ramificación que pueda conducir a una pobre estabilidad en el recipiente. Se prefiere el metilenbisfenildiisocianato (MDI) más que los isocianatos de peso molecular más bajo con el fin de reducir la volatilidad. El curado se obtiene a través de la difusión de humedad desde la atmósfera o los sustratos hacia el adhesivo, y posterior reacción. La reacción de la humedad con isocianato residual forma ácido carbámico. Este ácido es inestable, descomponiéndose en una amina y dióxido de carbono. La amina reacciona rápidamente con el isocianato para formar una urea. El producto adhesivo final es un material reticulado mantenido de forma conjunta a través principalmente de grupos urea y grupos uretano.

El estado de la técnica describe que el comportamiento de los adhesivos reactivos de fusión en caliente, para la mayoría de las aplicaciones, se puede mejorar sustancialmente a través de la incorporación de polímeros acrílicos de bajo peso molecular y/o incorporación de dioles cristalinos, por ejemplo, poliésteres. Los adhesivos del estado de la técnica son tenaces, con buena flexibilidad a baja temperatura, buena resistencia al calor y productos químicos y una adhesión específica a sustratos polares. La adherencia a una amplia variedad de otros sustratos se puede obtener por medio de la adición de promotores de la adherencia tales como agentes de acoplamiento silánicos. Sin embargo, es difícil conseguir un tiempo en estado abierto prolongado y/o una alta resistencia en verde a una viscosidad de aplicación razonable. Se puede lograr una alta resistencia en verde mediante el uso de materiales cristalinos (por ejemplo, poliéster dioles), pero esto limita sustancialmente el tiempo en estado abierto que puede conseguirse. Alternativamente, esto se puede lograr mediante el uso de poliuretanos con alto peso molecular, pero la viscosidad de aplicación resultante es elevada y el tiempo en estado abierto es limitado. La EP 1 378 531 trata de mejorar la resistencia en verde y el tiempo en estado abierto de adhesivos de fusión en caliente a través de la adición, a las composiciones adhesivas de poliuretano de fusión en caliente, de polímeros de acrilato conteniendo grupos alquilamida. A pesar de los avances del estado de la técnica, sigue existiendo la necesidad de mejoras en la tecnología de los adhesivos reactivos de fusión en caliente para ampliar la aplicación de dichos adhesivos y su efectividad en tales aplicaciones. La presente invención enfoca esta necesidad.

Resumen de la invención

La invención proporciona composiciones adhesivas reactivas de fusión en caliente y curables por humedad que presentan un largo tiempo en estado abierto y/o una alta resistencia en verde a través del uso de dioles uretánicos. Estos resultados se pueden conseguir con una viscosidad de aplicación moderada/baja o con una baja temperatura de aplicación. En una modalidad preferida, el adhesivo reactivo de fusión en caliente comprende híbridos de poliuretano-acrílicos. En combinación con el diol uretánico se pueden emplear diversos ingredientes, tales como poliéter poliol, poliéster poliol, copolímero (met)acrílico, copolímero termoplástico o agentes aportadores de viscosidad.

Una modalidad más de la invención está dirigida a un método para mejorar el tiempo en estado abierto y/o la resistencia en verde de un adhesivo poliuretánico de fusión en caliente que comprende un diol uretánico de acuerdo con las modalidades antes descritas.

Otra modalidad de la invención está dirigida a un método para aplicar un adhesivo de poliuretano de fusión en caliente que comprende un diol uretánico a una baja viscosidad en estado fundido o a una baja temperatura de aplicación.

Otra modalidad más de la invención está dirigida a un método para unir materiales entre sí que comprende aplicar la composición adhesiva reactiva de fusión en caliente de la invención en forma líquida a un primer sustrato, poner en contacto un segundo sustrato con la composición aplicada al primer sustrato y someter la composición aplicada a condiciones que harán que la composición se enfríe y cure a una forma sólida irreversible, en donde dichas composiciones comprenden humedad.

Todavía otro aspecto de la invención está dirigido a un artículo de manufactura que comprende el adhesivo de la invención.

Descripción detallada de la invención

Todos los porcentajes son porcentajes en peso de la composición adhesiva, salvo que se indique otra cosa.

Se ha descubierto ahora que se pueden preparar adhesivos con tiempos prolongados en estado abierto y/o con una alta resistencia en verde mediante el uso de dioles uretánicos. Se ha comprobado de manera particularmente sorprendente que estos resultados se pueden lograr a una viscosidad de aplicación moderada/baja o a una baja temperatura de aplicación.

Como es muy usual, los prepolímeros de poliuretano se preparan por polimerización de un poliisocianato con un poliol, y con suma preferencia por polimerización de un diisocianato con un diol. Los adhesivos de poliuretano de fusión en caliente, curables por humedad, de la invención se pueden preparar a través de la reacción de una mezcla de polioles con un compuesto que contiene isocianato a una temperatura habitual de 100ºC a 130ºC aproximadamente. Los adhesivos de la invención comprenden un isocianato, con preferencia MDI, dioles uretánicos y opcionalmente uno o más poliéter polioles, opcionalmente uno o más poliéster polioles, opcionalmente copolímeros (met)acrílicos, opcionalmente polímeros termoplásticos y opcionalmente aportadores de viscosidad.

El diol uretánico empleado en la preparación del polímero de poliuretano es con preferencia el producto de reacción de una diamina o una alcalolamina con un carbonato cíclico. Ejemplos adecuados de compuestos que contienen un grupo amino y otro grupo seleccionado entre amino e hidroxi, incluyen diaminas, alcanolaminas y poliamidas o poliésteres terminadas en amina. También se pueden emplear mezclas de dichos compuestos. La concentración total de diol uretánico es del orden de 1 a 99% en peso, más preferentemente del orden de 1 a 50% en peso aproximadamente y con suma preferencia del orden de 2,5 a 25% en peso aproximadamente, aunque todo esto no es limitativo.

Las diaminas son compuestos que contienen dos grupos amina. Ejemplos adecuados de diaminas incluyen las diaminas lineales tales como hidracina, etilendiamina, 1,2-propanodiamina, 1,3-propanodiamina, 1,4-butanodiamina, 1,5-pentanodiamina, 1,6-hexanodiamina, 1,7-heptanodiamina, 1,8-octanodiamina, 1,10-decanodiamina y 1,12-dodecanodiamina. Otros ejemplos de diaminas lineales adecuadas incluyen la variedad Jeffamine^TM tales como las polioxipropilendiaminas disponibles como Jeffamine^TM D230, Jeffamine^TM D400 y Jeffamine^TM D2000, así como Jeffamine^TM EDR-148, una trietilenglicoldiamina....

1. Una composición adhesiva reactiva de poliuretano de fusión en caliente que comprende un diol uretánico y un poliisocianato.

2. Una composición adhesiva según la reivindicación 1, que comprende además un poliéter poliol.

3. Una composición adhesiva según la reivindicación 1, que comprende además un poliéster poliol.

4. Una composición adhesiva según la reivindicación 1, que comprende además un polímero (met)acrílico.

5. Una composición adhesiva según la reivindicación 1, que comprende además un polímero termoplástico.

6. Una composición adhesiva según la reivindicación 1, que comprende además una resina aportadora de viscosidad.

7. Una composición adhesiva según la reivindicación 1, en donde el adhesivo comprende un diol uretánico en una concentración de 0,1-50% (p/p).

8. Una composición adhesiva según la reivindicación 7, en donde el adhesivo comprende un diol uretánico en una concentración de 2,5-25% (p/p).

9. Una composición adhesiva según la reivindicación 1, caracterizada porque el diol uretánico es el producto de reacción de un carbonato cíclico y un compuesto que contiene un grupo amino y otro grupo seleccionado entre amino e hidroxi.

10. Una composición adhesiva según la reivindicación 9, caracterizada porque el compuesto que contiene un grupo amino y otro grupo se elige del grupo consistente en compuestos que comprenden diaminas, alcanolaminas y poliamidas terminadas en amina.

11. Una composición adhesiva según la reivindicación 10, caracterizada porque el compuesto que contiene un grupo amino y otro grupo se elige del grupo de compuestos consistentes en etilendiamina, 1,4-butanodiamina, 1,6-hexanodiamina, 2-metil-1,5-pentanodiamina, 2,2,4-trimetil-1,6-hexanodiamino, 2,4,4-trimetil-1,6-hexanodiamina, polioxipropilendiaminas, etanolamina y propanolamina.

12. Una composición adhesiva según la reivindicación 9, caracterizada porque el carbonato cíclico se elige del grupo consistente en carbonato de glicerol, carbonato de etileno, carbonato de propileno y carbonato de butileno.

13. Una composición adhesiva según la reivindicación 1, caracterizada porque el diol uretánico se prepara por separado y se añade a la composición adhesiva.

14. Una composición adhesiva según la reivindicación 1, caracterizada porque el diol uretánico se prepara in situ durante la preparación de la composición adhesiva.

15. Un método para mejorar el tiempo en estado abierto y/o la resistencia en verde de un adhesivo de poliuretano empleando una composición adhesiva según la reivindicación 1.

16. Un método para aplicar un adhesivo de poliuretano con una baja viscosidad en estado fundido o una temperatura de aplicación baja empleando una composición adhesiva según la reivindicación 1.

17. Un método para aplicar un adhesivo de poliuretano con una temperatura de aplicación <100ºC empleando una composición adhesiva según la reivindicación 1.

18. Un método para unir materiales entre sí, que comprende aplicar la composición adhesiva reactiva de fusión en caliente según la reivindicación 1 en forma líquida a un primer sustrato, poner en contacto un segundo sustrato con la composición aplicada al primer sustrato y someter la composición a condiciones que permitirán que las mismas se enfríen y curen a una forma sólida irreversible, en donde dichas condiciones incluyen humedad.

19. Un artículo de manufactura que comprende la composición adhesiva según la reivindicación 1.