Formulaciones acuosas para adhesivos y de recubrimiento.

Utilización de dispersiones poliméricas acuosas como adhesivos,

las cuales contienen

a) al menos una dispersión que contiene acetato de polivinilo y/o al menos un copolímero de acetato de polivinilo,

b) al menos una dispersión acuosa de dióxido de silicio, que es un sol de sílice acuoso con un diámetro medio de partículas de las partículas de SiO2 de 1 a 400 nm, y

c) un oligómero o polímero que contiene grupos OH, caracterizado porque el o los oligómero (s) o polímero (s) que contienen los grupos OH son uno o varios hidroxilacrilato (s), hideroxilalquilcelulosa (s), policloroprenos que contienen grupos hidroxilo y/o ciclodextrinas, siendo la proporción total de los polímeros dispersos (a) y (c) de 55 a 96% en peso y la de la dispersión de dióxido de silicio (b) de 4 a 20% en peso, refiriéndose los datos porcentuales al peso de las partes no volátiles y que suman hasta 100%.

Formulaciones acuosas para adhesivos y de recubrimiento La invención se refiere a la utilización de dispersiones poliméricas acuosas en base de acetato de polivinilo y/o de copolímeros de acetato de polivinilo y dióxido de silicio.

Para el empleo de dispersiones poliméricas en el sector de los adhesivos, respectivamente recubrimientos, en el pasado se disponía predominantemente de formulaciones que contenían disolventes.

Sin embargo, por razones ecológicas existe una creciente demanda de adecuadas dispersiones poliméricas acuosas, que se puedan elaborar en las correspondientes formulaciones acuosas de recubrimientos o adhesivos. Tales dispersiones se conocen, por ejemplo, en base de acetato de polivinilo (véase Merkblatt TKH-3 “Dispersions-Holzleime” (adhesivos de dispersión para madera) , edición 2004, del Industrieverband Klebstoffe eV, Düsseldorf (www.klebstoffe. com) . Este tipo de sistemas tienen la desventaja de que después de su aplicación las capas tienen que ser secadas (tiempo abierto) . En el caso de adhesivos, por “tiempo abierto” se entiende según DIN 16920 el espacio de tiempo después de aplicar el adhesivo, en el cual es posible un encolado húmedo. Este es el tiempo que transcurre desde la aplicación del adhesivo hasta el inicio de la presión de prensado. La duración de la presión de prensado hasta alcanzar una suficiente resistencia inicial depende de numerosos factores tales como, por ejemplo, espesor de aplicación, poder absorbente del sustrato, temperatura al juntar los sustratos a encolar o humedad del aire. Generalmente, la velocidad de fraguado en el caso de formulaciones de adhesivo acuosas es lenta y la temperatura de formación de película según el tipo de polímero está limitada a temperaturas >0 a >15ºC. Magnitudes características importantes de estas formulaciones son, por lo tanto el tiempo abierto, la velocidad de fraguado y el tiempo en estado preparado (topfzeit) de las dispersiones, así como la resistencia al agua y la estabilidad térmica de las películas de recubrimiento o adhesivo secas, resultantes. Por “tiempo en estado preparado” se entiende el tiempo durante el cual se pueda trabajar con la formulación después de mezclar la segunda dispersión. Según el estado de la técnica (Ullmann, Encyklopädie der technischen Chemie, tomo 14, 4ª edición, página 250) , mediante la adición de disolventes y/o suavizantes se puede acelerar la velocidad de fraguado y disminuir la temperatura de formación de película. Sin embargo, por esta medida se reduce el estado térmico del recubrimiento, respectivamente, del adhesivo. Un estado térmico más elevado se puede conseguir por adición de una segunda dispersión en base de resina de resorcina o de melamina o de sales inorgánicas tales como, por ejemplo, nitrato de cromo. Sin embargo, estas formulaciones de dispersiones de dos componentes están limitadas en cuanto a su “tiempo en estado preparado” a algunas horas.

Recubrimientos o, respectivamente, encolados con elevadas resistencia al agua y estabilidad térmica se obtienen por el denominado “sistema EPI” (emulsión de polímero de isocianato) . Esto se consigue por adición a la dispersión polimérica de aproximadamente 15% de isocianato –generalmente MDI (4, 4’-diisocianato de difenilmetano) -. Debido al tiempo en estado preparado muy breve, en este caso solo es posible una aplicación por máquina de la formulación de dos componentes (formulación 2K) .

Además de esto, en el caso de estas formulaciones 2K, diversos reticulantes a base de sales metálicas se consideran como corrosivos o inductores de combustión. En el caso de reticulantes basados en isocianato hay que tener en cuenta –en función del tipo de isocianato- su efecto irritante y su poder sensibilizante sobre la piel y las vías respiratorias. (Véase Merkblatt TKH-3 “colas de dispersión para madera”, edición 2004, de Industrieverband Klebstoffe eV, Düsseldorf (www.klebstoffe. com) ) .

Por lo tanto, seguía existiendo la necesidad de dispersiones poliméricas acuosas que no presentaran las desventajas anteriormente descritas.

La presente invención se basa, por tanto, en el problema de poner a disposición dispersiones poliméricas acuosas, las cuales después de su aplicación sobre los sustratos a recubrir o encolar presenten un fraguado rápido y una elevada resistencia inicial, y que las películas de recubrimiento o adhesivo secas, resultantes, presenten una resistencia al agua y estabilidad térmica elevadas Sorprendentemente, se descubrió que en el caso de dispersiones en base de acetato de polivinilo o de copolímeros de acetato de polivinilo, por la combinación con dispersiones acuosas de dióxido de silicio se obtienen dispersiones poliméricas, las cuales ya a la temperatura ambiente, en estado aún húmedo, en un breve tiempo de estado preparado, podían pegar entre sí o, respectivamente, recubrir, dos sustratos. Los recubrimientos, respectivamente las películas de adhesivo resultantes, muestran resistencias iniciales sorprendentemente elevadas, así como la resistencia al agua y estabilidad térmica en estado seco.

Del estado de la técnica se conoce el empleo de productos de ácido silícico para diferentes aplicaciones. Mientras que productos de SiO2 sólidos se emplean numerosas veces para la regulación de propiedades reológicas, como sustancias de carga o absorbentes, en el caso de las dispersiones de dióxido de silicio (por ejemplo soles de sílice) domina el empleo como agente aglutinante de diversos materiales inorgánicos, como agente de pulido de semiconductores o como partícipe de floculación en reacciones químicas coloidales. Por ejemplo, en el documento EP-A 0 332 928 se da a conocer el empleo de látices de policloropreno en presencia de soles de sílice como capa de impregnación en la producción de elementos protectores contra el fuego. En los documentos FR-A 2 341 537 y FR-A 2 210 699 se describen ácidos silícicos pirogénicos en combinación con látices de policloropreno para la producción de dispositivos para espuma resistentes a las llamas o para la bonificación del betún, y en el documento JP-A 06 256 738, en combinación con copolímeros de cloropreno-ácido acrílico. Sin embargo, en el estado actual de la técnica no se describen en ningún lugar mezclas de dispersiones de acetato de polivinilo con dispersiones de dióxido de silicio y sus propiedades mejoradas como agentes de recubrimiento o adhesivos.

Objeto de la presente invención es por lo tanto la utilización de dispersiones poliméricas acuosas como adhesivos, caracterizada porque contiene (a) al menos una dispersión que contiene acetato de polivinilo y/o al menos un copolímero de acetato de polivinilo, y

(b) al menos una dispersión acuosa de dióxido de silicio con un diámetro medio de partícula de las partículas de SiO2 de 1 a 400 nm, y

(c) un oligómero o polímero que contiene grupos OH conforme a la reivindicación 1.

En el marco de la invención, por “acuoso” se debe entender que las dispersiones contienen esencialmente agua, es decir en al menos 30% en peso referido al peso total de la dispersión.

Acetatos de polivinilo, respectivamente copolímeros de acetato de polivinilo, adecuados, se pueden adquirir comercialmente. Como suministradores se pueden citar por ejemplo las sociedades “Air Products” (Airflex®, Vinac®) , “Celanese” (Mowilith®) y “Wacker” (Vinnapas®.

La polimerización del acetato de vinilo solo o en combinación con otros monómeros se conoce desde hace tiempo y se ha descrito en numerosas publicaciones tales como, por ejemplo, por H. Bartl, en Methoden der organischen Chemie (Houben-Weyl) tomo XIV / 1 Makromolekulare Stoffe, editorial Thieme Stuttgart, 4ª edición, 1961, página 905 y sig.. Junto a la polimerización en sustancia, disolución y suspensión, a escala industrial se prefiere la polimerización en emulsión, empleándose predominantemente como éster vinílico el éster vinílico del ácido acético.

La copolimerización se consigue con otros compuestos vinílicos tales como, por ejemplo, cloruro de vinilo, etileno y ésteres vinílicos superiores tales como benzoato de vinilo, así como con ésteres acrílicos y ácidos dicarboxílicos insaturados tales como anhídrido del ácido maleico o ácido acrílico. De este modo, se puede mejorar, por ejemplo la solubilidad, la capacidad de elaboración, la capacidad de tinción, la adherencia o la estabilidad de la emulsión. Particularmente preferidos son los homopolimerizados o copolimerizados de acetato de polivinilo con etileno.

Las dispersiones acuosas de dióxido de silicio se conocen desde hace tiempo. Según... [Seguir leyendo]

1. Utilización de dispersiones poliméricas acuosas como adhesivos, las cuales contienen a) al menos una dispersión que contiene acetato de polivinilo y/o al menos un copolímero de acetato de polivinilo,

b) al menos una dispersión acuosa de dióxido de silicio, que es un sol de sílice acuoso con un diámetro medio de partículas de las partículas de SiO2 de 1 a 400 nm, y

c) un oligómero o polímero que contiene grupos OH, caracterizado porque el o los oligómero (s) o polímero (s) que contienen los grupos OH son uno o varios hidroxilacrilato (s) , hideroxilalquilcelulosa (s) , policloroprenos que contienen grupos hidroxilo y/o ciclodextrinas, siendo la proporción total de los polímeros dispersos (a) y

(c) de 55 a 96% en peso y la de la dispersión de dióxido de silicio (b) de 4 a 20% en peso, refiriéndose los datos porcentuales al peso de las partes no volátiles y que suman hasta 100%.

2. Utilización conforme a la reivindicación 1, caracterizada porque las dispersiones poliméricas se emplean como adhesivos en la encuadernación de libros, en el encolado de la madera o como adhesivo para baldosas.

3. Utilización según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque las partículas de SiO2 presentan tamaños de 15 partículas primarias de 5 a 100 nm.

4. Utilización conforme al menos a una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque las partículas de SiO2 se presentan como partículas primarias discretas sin reticular.

5. Utilización conforme al menos a una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque las partículas de

acetato de polivinilo y/o de copolímero de acetato de polivinilo presentan un diámetro medio de partícula de 70 a 20 300 nm.

6. Utilización conforme al menos a una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque el o los oligómero (s) o polímero (s) que contienen grupos OH son una o varias hidroxilalquilcelulosa (s) y/o ciclodextrina (s) .

7. Utilización conforme al menos a una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque el o los oligómero (s) o polímero (s) que contienen grupos OH son una o varias ciclodextrina (s) .

8. Sustratos, caracterizados porque están encolados entre sí con una de las dispersiones poliméricas conformes al menos a una de las reivindicaciones 1 a 7.