Composición de cianoacrilato.
Composición de cianoacrilato.
La presente invención se refiere a una composición de cianoacrilato que incluye un iniciador heterogéneo de curado que es un silicato cálcico hidratado.
La composición resulta apropiada para la reparación y el relleno de depresiones, huecos, o grietas en un sustrato o entre sustratos a unir. También se refiere a un adhesivo que comprende dicha composición, a una jeringa que la contiene, a un procedimiento para unir sustratos, al uso de dicha composición, y al uso de dicho silicato cálcico hidratado como agente de curado de composiciones de cianoacrilato.
Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201331566.
Solicitante: AFINITICA TECHNOLOGIES, S. L.
Nacionalidad solicitante: España.
Inventor/es: MCARDLE,CIARAN, PEJOAN JIMÉNEZ,Arnau, LÓPEZ MAESO,Juan Andrés, GHERARDI,Stefano.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- B29C73/02 TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES. › B29 TRABAJO DE LAS MATERIAS PLASTICAS; TRABAJO DE SUSTANCIAS EN ESTADO PLASTICO EN GENERAL. › B29C CONFORMACIÓN O UNIÓN DE MATERIAS PLÁSTICAS; CONFORMACIÓN DE MATERIALES EN ESTADO PLÁSTICO, NO PREVISTA EN OTRO LUGAR; POSTRATAMIENTO DE PRODUCTOS CONFORMADOS, p. ej. REPARACIÓN (fabricación de preformas B29B 11/00; fabricación de productos estratificados combinando capas previamente no unidas para convertirse en un producto cuyas capas permanecerán unidas B32B 37/00 - B32B 41/00). › B29C 73/00 Reparación de artículos hechos de materia plástica o de sustancias en estado plástico, p. ej. de objetos conformados o fabricados utilizando técnicas cubiertas por la presente subclase o la subclase B29D (recauchutado de neumáticos B29D 30/54; dispositivos para evitar las fugas en los tubos o en las mangas F16L 55/16). › utilizando un líquido o un material pastoso (B29C 73/16 tiene prioridad).
- C08F22/32 QUIMICA; METALURGIA. › C08 COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION O PRODUCCION QUIMICA; COMPOSICIONES BASADAS EN COMPUESTOS MACROMOLECULARES. › C08F COMPUESTOS MACROMOLECULARES OBTENIDOS POR REACCIONES QUE IMPLICAN UNICAMENTE ENLACES INSATURADOS CARBONO - CARBONO (producción de mezclas de hidrocarburos líquidos a partir de hidrocarburos de número reducido de átomos de carbono, p. ej. por oligomerización, C10G 50/00; Procesos de fermentación o procesos que utilizan enzimas para la síntesis de un compuesto químico dado o de una composición dada, o para la separación de isómeros ópticos a partir de una mezcla racémica C12P; polimerización por injerto de monómeros, que contienen uniones insaturadas carbono-carbono, sobre fibras, hilos, hilados, tejidos o artículos fibrosos hechos de estas materias D06M 14/00). › C08F 22/00 Homopolímeros o copolímeros de compuestos que tienen uno o más radicales alifáticos insaturados teniendo cada uno solamente un enlace doble carbono-carbono, y estando al menos uno terminado por un radical carboxilo y conteniendo al menos otro radical carboxilo en la molécula; Sus sales, anhídridos, ésteres, amidas, imidas o nitrilos. › Acido alfa-cianoacrílico; Sus ésteres.
- C08K3/34 C08 […] › C08K UTILIZACION DE SUSTANCIAS INORGANICAS U ORGANICAS NO MACROMOLECULARES COMO INGREDIENTES DE LA COMPOSICION (colorantes, pinturas, pulimentos, resinas naturales, adhesivos C09). › C08K 3/00 Utilización de sustancias inorgánicas como aditivos de la composición polimérica. › Compuestos que contienen silicio.
- C09J4/04 C […] › C09 COLORANTES; PINTURAS; PULIMENTOS; RESINAS NATURALES; ADHESIVOS; COMPOSICIONES NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR; APLICACIONES DE LOS MATERIALES NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR. › C09J ADHESIVOS; ASPECTOS NO MECANICOS DE LOS PROCEDIMIENTOS DE PEGADO EN GENERAL; PROCEDIMIENTOS DE PEGADO NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR; EMPLEO DE MATERIALES COMO ADHESIVOS (preparación de cola o gelatina C09H). › C09J 4/00 Adhesivos a base de compuestos orgánicos no macromoleculares con al menos un enlace insaturado carbono-carbono polimerizable. › Monómeros cianoacrílicos.
Fragmento de la descripción:
COMPOSICIÓN DE CIANOACRILATO
Campo de la técnica
La presente invención se refiere a una composición adhesiva de cianoacrilato que incluye un iniciador heterogéneo del curado y que resulta apropiada para su empleo para rellenar depresiones, grietas o huecos en un sustrato o entre dos sustratos a unir.
Estado de la técnica anterior
El cianoacrilato es el nombre genérico para una familia de adhesivos resistentes de acción rápida basados en ésteres del ácido 2-cianoacrílico. La estructura del monómero es la siguiente:
en donde R generalmente es un grupo alquilo como, por ejemplo, metilo, etilo, butilo, u octilo.
Dichos compuestos son bien conocidos desde hace tiempo, tal como se describe en, por ejemplo, S. Ebnesajjad Ed., Adhesives Technology Handbook, William Andrew, Norwich, 2008.
El cianoacrilato es un adhesivo reactivo cuyo curado tiene lugar mediante un mecanismo de poliadición al abrirse el doble enlace del monómero. Se trata de una reacción en cadena y tiene una velocidad de reacción elevada, a diferencia de las policondesaciones, que son reacciones lentas. El mecanismo de la poliadición para cianoacrilatos es de naturaleza iónica, y es especialmente rápido, transcurriendo más rápido que otras reacciones de poliadición basadas en mecanismos radicalarios. Por ello, en el caso de los adhesivos de cianoacrilato el lapso de tiempo que transcurre entre la aplicación y la resistencia a la manipulación es muy corto en comparación con el de adhesivos de tipo epoxi o poliuretano, por ejemplo, que polimerizan mediante reacciones de policondensación.
En muchas aplicaciones industriales y domésticas se emplea en forma monocomponente, que polimeriza rápidamente cuando se encuentra en forma de película fina entre dos
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**(Ver fórmula)**O
sustratos, en presencia aniones o especies nucleófilas como, por ejemplo, los iones hidróxido del agua, grupos hidroxilo en la superficie de los sustratos, óxidos básicos, etc. La rapidez con que se forma la unión y la comodidad de su uso han contribuido a su popularidad.
En otras aplicaciones más técnicas se emplea en forma de dos componentes: uno de ellos contiene el cianoacrilato, y el otro contiene el iniciador o agente de curado.
Algunas de las limitaciones de los cianoacrilatos son, por ejemplo, la baja capacidad de relleno de huecos existentes entre los sustratos a unir. Este aspecto ha reducido sensiblemente el campo de aplicación de dichos adhesivos.
En el estado de la técnica se han descrito diferentes aproximaciones para abordar dicho problema, sin que resulten completamente satisfactorias. Por un lado se han descrito soluciones técnicas que consisten en combinar en el lugar de la aplicación la composición de cianoacrilato y una carga particulada para rellenar el hueco.
Así, en la patente norteamericana US4526636 se describe un método laborioso para la reparación de grietas formadas en elementos laminados de plástico, por ejemplo, que comprende las etapas de: recubrir de los bordes de la grieta con un adhesivo de cianoacrilato líquido; inmediatamente después y antes de que el recubrimiento esté seco, llenar la grieta con un material particulado; empapar dicho material con el adhesivo de cianoacrilato líquido, y dejar curar el adhesivo.
Un procedimiento análogo se describe en la solicitud de patente internacional WO-A- 2007/072466. Según dicho documento primero se aplica el material de relleno en el espacio para rellenar, al menos para rellenarlo parcialmente, y después se aplica el cianoacrilato sobre dicho material y se deja curar a temperatura ambiente.
También en la patente española ES556348 se describe una composición apropiada para obturar perforaciones y roturas en materiales diversos. De acuerdo con el procedimiento descrito, se aplica una capa de adhesivo de cianoacrilato sobre la rotura o abertura a hermetizar, y se esparce sobre dicha capa de adhesivo una capa de un sólido pulverizado que contiene grupos hidroxilo y/o carboxilato.
Otra aproximación, que se encuentra en el estado de la técnica, consiste en incorporar una carga o relleno a la composición de cianoacrilato.
Así, en la solicitud de patente británica GB-A-2386121 se describe un cemento adhesivo que comprende un cianoacrilato y un ionómero de vidrio aluminio-silicatado tratado con un inhibidor de polimerización ácido para su aplicación en restauraciones dentales.
En la solicitud de patente norteamericana US-A-2006/0241226 se ha descrito un adhesivo que comprende al menos el 50% de un cianoacrilato y entre el 5% y el 15% de un polímero halogenado, por ejemplo PVC, con un valor de K de Fikentscher de al menos 46. Este valor K está relacionado con la viscosidad intrínseca del polímero. Según dicho documento, la incorporación de del polímero halogenado contribuye a potenciar significativamente las propiedades de relleno del cianoacrilato.
En la patente norteamericana US8287687 se describe un sistema para producir un composite a partir de una composición de cianoacrilato y una micropulpa orgánica de poliparafenilenterftalamida en una matriz curable de (metjacrilato.
En la solicitud de patente internacional WO-A-2008/112087 se describe una composición adhesiva de cianoacrilato que comprende plaquetas de grafito como carga.
En la solicitud de patente alemana DE-A-2128939 se describe un cemento adhesivo de cianoacrilato que comprende fluoruro sódico finamente dividido y alúmina, que resulta apropiado para la restauración de dientes.
En la solicitud de patente internacional WO-A-2004/061030 se describe una composición adhesiva que comprende cianoacrilato, un agente endurecedor que comprende poli(cloruro de vinilideno-acrilonitrilo) en combinación con sílice.
A pesar de las múltiples contribuciones descritas en el estado de la técnica, ninguna de ellas proporciona una solución satisfactoria a la problemática de rellenar depresiones, grietas, agujeros mediante el empleo de cianoacrilatos.
Así pues, persiste la necesidad de disponer de una composición adhesiva curable que permita un curado rápido en volumen, se pueda aplicar en cualquier dirección, no presente una contracción significativa, y sea de fácil aplicación.
Objeto de la invención
El objeto de la presente invención es una composición de cianoacrilato.
También forma parte del objeto de la invención un adhesivo que comprende dicha composición de cianoacrilato.
Forma también parte del objeto de la invención una jeringa que comprende dicha composición de cianoacrilato.
Forma parte también del objeto de la invención un procedimiento de reparación.
También forma parte del objeto de la invención el uso del silicato cálcico hidratado hidratado que tiene la estructura química de la xonotlita, cuyas partículas son substancialmente esféricas y microporosas, como agente de curado.
Forma parte del objeto de la invención el uso de la composición de cianoacrilato.
Breve descripción de las figuras Figura 1
En la Figura 1 se muestra una fotografía obtenida mediante el microscópico electrónico de barrido del silicato cálcico hidratado (Promaxon® D) que se puede encontrar en la página web www.lapinusfibres.com. En dicha fotografía se puede observar la forma sustancialmente esférica de las partículas de dicho silicato, así como la microporosidad que las caracteriza.
Descripción detallada de la invención
El objeto de la presente invención es una composición de cianoacrilato que comprende:
1) un componente A que comprende un cianoacrilato, y
2) un componente B que comprende un silicato cálcico hidratado que tiene la estructura química de la xonotlita, cuyas partículas son substancialmente esféricas y microporosas.
Los autores de la presente invención han desarrollado una composición adhesiva de cianoacrilato que permite la preparación de un adhesivo que tiene un tiempo de utilización apropiado tanto para aplicaciones domésticas como industriales, presenta un curado rápido en volumen, se puede aplicar en cualquier dirección, no presenta una contracción significativa, y resulta de fácil aplicación. Además, las composiciones desarrolladas generan una unión de alta resistencia a la tracción en una gran variedad de sustratos, incluso si los sustratos se encuentran separados por una brecha de 2 mm o más. Cuando dicha composición es curada en un volumen para rellenar huecos, el material curado es físicamente resistente y puede ser lijado con papel de vidrio para obtener un acabado liso.
En la presente descripción así como en las reivindicaciones, las formas singular "un", "una" y "el" o "la" incluyen la referencia en plural a menos...
Reivindicaciones:
1.- Composición de cianoacrilato que comprende:
1) un componente A, que comprende un cianoacrilato, y
2) un componente B,
caracterizada porque dicho componente B comprende un silicato cálcico hidratado que tiene la estructura química de la xonotlita, cuyas partículas son substancialmente esféricas y microporosas.
2.- Composición según la reivindicación 1, caracterizada porque el cianoacrilato está representado por la fórmula general (I):
en donde R se selecciona de entre el grupo formado por grupos alquilo C1-C16 lineal o ramificado, C2-C16 alcoxialquilo, C3-C16 cicloalquilo, C2-C16 alquenilo, C7-C16 aralquilo, C6-C16 arilo, C3-C16 alilo, y C1-C16 haloalquilo.
3.- Composición según la reivindicación 2, caracterizada porque R es etilo, C2-C16 alcoxialquilo, 2-etilhexilo, o combinaciones de los mismos.
4.- Composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque el contenido de cianoacrilato está comprendido entre el 50% y el 99% en peso sobre el peso total del componente A.
5.- Composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque el componente A comprende un agente estabilizante que se selecciona de entre el grupo formado por agentes estabilizantes radicalarios, agentes estabilizantes ácidos, y mezclas de los mismos.
6.- Composición según la reivindicación 5, caracterizada porque el agente estabilizante radicalario se selecciona de entre el grupo formado por 4-metoxifenol, hidroquinona, hidroquinona monometil éter, éter butílico del hidroxitolueno, éter butílico del hidroxianisol, y mezclas de los mismos.
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**(Ver fórmula)**O
(I)
7.- Composición según la reivindicación 5, caracterizada porque el contenido del agente estabilizante radicalario está comprendido entre el 0,001% en peso y el 0,2% en peso sobre el peso total del componente A.
8.- Composición según la reivindicación 5, caracterizada porque el agente estabilizante ácido se selecciona de entre el grupo formado por ácido metanosulfónico, ácido p- toluensulfónico, ácido fluorhídrico, trifluoruro de boro, complejo trifluoruro de boro-eterato, dióxido de azufre, trióxido de azufre, cloruro de estaño (IV), cloruro de hierro (III), ácido cítrico, y mezclas de los mismos.
9.- Composición según la reivindicación 8, caracterizada porque el agente estabilizante ácido se selecciona de entre ácido metanosulfónico, dióxido de azufre, y mezclas de los mismos.
10.- Composición según la reivindicación 5, caracterizada porque el contenido del agente estabilizante ácido está comprendido entre el 0,0003% en peso y el 0,1% en peso sobre el peso total del componente A.
11.- Composición según la reivindicación 6 y 8, caracterizada porque el agente estabilizante es una combinación de ácido metanosulfónico, dióxido de azufre, y 4-metoxifenol.
12.- Composición según la reivindicación 11, caracterizada porque el agente estabilizante es una combinación de entre el 0,014% y el 0,018% en peso de ácido metanosulfónico, entre el 0,0005% y el 0,0015% en peso de dióxido de azufre, y entre el 0,02% y el 0,06% en peso de 4-metoxifenol sobre el peso total del componente A.
13.- Composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizada porque el componente A comprende además un espesante, y un agente tixotrópico.
14.- Composición según la reivindicación 13, caracterizada porque el componente A comprende además un acelerante, y un antioxidante.
15.- Composición según la reivindicación 13 ó 14, caracterizada porque comprende también un ácido o un anhídrido carboxílico aromático o un ácido acrílico a-substituido, opcionalmente en forma de anhídrido.
16.- Composición según la reivindicación 1, caracterizada porque el componente A comprende entre el 85% y el 90% en peso de cianoacrilato de alquilo C1-C16, preferiblemente cianoacrilato de etilo; entre el 5,5% y el 7,5% en peso de un espesante,
preferiblemente polimetacrilato de metilo; entre el ,5% y el 7,5% en peso de un agente tixotrópico, preferiblemente sílice hidrofobada; entre el 0,1% y el 0,3% en peso de un acelerante, preferiblemente un éter corona; entre el 0,1% y el 0,3% en peso de un antioxidante, preferiblemente metilenbis(4-metil-6--butilfenol); entre el 0,02% y el 0,06% en peso de un agente estabilizante radicalario, preferiblemente 4-metoxifenol; entre el 0,0015% y el 0,02% en peso de un agente estabilizante ácido, preferiblemente una combinación de ácido metanosulfónico y dióxido de azufre, sobre el peso total del componente A.
17.- Composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizada porque el contenido del silicato cálcico hidratado está comprendido entre el 0,5% y el 8% en peso, sobre el peso total del componente B.
18.- Composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17, caracterizada porque el componente B comprende el silicato cálcico hidratado y un agente tixótrópico.
19.- Composición según la reivindicación 18, caracterizada porque el contenido de agente tixotrópico en el componente B se encuentra comprendido entre el 0,5% y el 8% en peso, sobre el peso total del componente B.
20.- Composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19, caracterizada porque el componente B comprende un diluyente.
21.- Composición según la reivindicación 20, caracterizada porque el diluyente es triacetina.
22.- Composición según la reivindicación 20, caracterizada porque el contenido de diluyente se encuentra comprendido entre el 90% y el 99% en peso, sobre el peso total del componente B.
23.- Composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 22, caracterizada porque el componente B comprende una base orgánica definida por la fórmula general (II):
**(Ver fórmula)**Y
en donde:
X = NH, CH2, CH2CH2, N,
Y = NH, CH2, CH2CH2, CHCH3, metino (=CH), clorometino (=CCI), C=0,
Z = CH2, CH-CH3i C(CH3)2i CHC02H, metino (=CH-), NH, NCH3, N A = CH, C=0, CCF3, COH, CN02, C-halógeno,
B = CH, CC02H, CS03H, NH, NCH3, NCH2CH(OH)CH2OH, NCH2CH(OH)CH2N(CH3)CH2CH2OH, N(CH2)4COCH3, CCF3, COH, CN02, CC02H, C-halógeno,
D = CH, C=0, CCF3, COH, CN02, CC02H, C-halógeno,
E = CH, NH, NCH3, NCH2CH(CH3)2, CCF3, COH, CN02, CC02H, C-halógeno, y
en donde las líneas discontinuas en la fórmula (II) indican que cualquier enlace puede ser sencillo o doble.
24.- Composición según la reivindicación 23, caracterizada porque la base se selecciona de entre el grupo formado por cafeína e indolina.
25.- Composición según la reivindicación 24, caracterizada porque la base es cafeína.
26 - Composición según cualquiera de las reivindicaciones 23 a 25, caracterizada porque el contenido de la base orgánica de fórmula (II) está comprendido entre el 0,05% y el 1% en peso, sobre el peso total del componente B.
27.- Composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 26, caracterizada porque el componente B comprende entre el 92% y el 98% en peso de diluyente, preferiblemente triacetina; entre un 1,5% y un 4% en peso de silicato cálcico hidratado que tiene la estructura química de la xonotlita, cuyas partículas son substancialmente esféricas y microporosas, y entre un 0,2% y un 0,6% de una base orgánica de fórmula (II), preferiblemente cafeína, sobre el peso total del componente B.
28. Adhesivo caracterizado porque comprende una composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 27.
29.- Jeringa que comprende una composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 27.
30.- Jeringa según la reivindicación 29, caracterizada porque comprende dos cámaras de diferente volumen cada una, una para el componente A y otra para el componente B.
31.- Procedimiento de reparación para el relleno de depresiones, grietas o huecos en un sustrato o entre sustratos, caracterizado porque comprende:
1) combinar 4 partes en volumen del componente A de la composición de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 27, con 1 parte en volumen del componente B de la
composición de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 27,
2) aplicar dicha mezcla en una depresión, grieta o hueco de un sustrato o en la parte superior de un sustrato, y opcionalmente
3) ensamblar un segundo sustrato sobre el primer sustrato.
32.- Uso del silicato cálcico hidratado que tiene la estructura química de la xonotlita, cuyas 10 partículas son substancialmente esféricas y microporosas como agente de curado de una
composición de cianoacrilato.
33.- Uso del adhesivo según la reivindicación 28 para la reparación y para el relleno de depresiones, grietas o huecos en un sustrato o entre sustratos.
34.- Uso según la reivindicación 33, caracterizada porque un sustrato es una pezuña de 15 ganado bovino.
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