BR112019015345B1

BR112019015345B1 - Composição adesiva sem solvente de dois componentes, estrutura de laminado e método para formar uma estrutura de laminado

Info

Publication number: BR112019015345B1
Application number: BR112019015345-4A
Authority: BR
Inventors: Jie Wu; Rui Xie; Kalyan Sehanobish
Original assignee: Dow Global Technologies Llc
Priority date: 2017-01-27
Filing date: 2017-11-15
Publication date: 2022-11-29
Also published as: RU2019126525A3; JP2020505493A; CN110352206A; TWI834602B; MX2019008786A; WO2018140116A1; US20190390094A1; TW201827551A; EP3574031B1; BR112019015345A2; AR110896A1; RU2019126525A; EP3574031A1

Abstract

Trata-se de composições adesivas de poliuretano sem solvente de dois componentes. Em algumas modalidades, a composição adesiva sem solvente inclui um componente de isocianato que inclui um isocianato. A composição adesiva sem solvente inclui adicionalmente um componente reativo a isocianato que inclui um poliol iniciado por amina altamente reativo que compreende dois ou mais grupos hidroxila primários e uma estrutura principal que incorpora aminas terciárias. O componente reativo a isocianato inclui adicionalmente um poliol de éster de fosfato. O componente reativo a isocianato pode incluir adicionalmente um ou mais polióis não iniciados por amina. Métodos para formar uma estrutura de laminado também são revelados, os quais compreendem aplicar uniformemente um componente de isocianato em um primeiro substrato, aplicar uniformemente um componente reativo a isocianato em um segundo substrato, colocar o primeiro e o segundo substratos juntos, desse modo, se mistura e reage o componente de isocianato e o componente reativo a isocianato para formar um adesivo entre o primeiro e o segundo substratos, e curar o adesivo para ligar o primeiro e o segundo substratos. Ainda, adicionalmente, laminados que compreendem as composições adesivas são revelados.

Description

CAMPO DA REVELAÇÃO

[0001] A presente revelação se refere a composições adesivas sem solvente. Mais particularmente, a revelação se refere a composições adesivas de poliuretano sem solvente de dois componentes para utilização em estruturas laminadas. As composições adesivas reveladas compreendem polióis iniciados por amina e polióis de éster de fosfato que fornecem estruturas laminadas que têm uma eficiência de conversão melhorada e que são adequadas para utilização em aplicações de embalagem de alimentos de alto desempenho (por exemplo, aplicações de fervura em bolsa).

[0002] Em algumas modalidades, as composições adesivas exibem alta reatividade e, portanto, são formuladas para serem aplicadas a dois substratos independentemente, que são, então, reunidos para misturar e reagir a composição adesiva. Em particular, um componente da composição adesiva é configurado para ser aplicado uniformemente a uma superfície de um primeiro substrato e o outro componente da composição adesiva é configurado para ser aplicado a uma superfície de um segundo substrato. O primeiro e o segundo substratos são subsequentemente reunidos, misturando e reagindo, assim, os dois componentes para formar um adesivo entre o primeiro e o segundo substratos. Desse modo, o adesivo pode então ser curado, ligando, assim, o primeiro e o segundo substratos.

ANTECEDENTES DA REVELAÇÃO

[0003] As composições adesivas são úteis para uma ampla variedade de propósitos. Por exemplo, as composições adesivas são usadas para ligar substratos como polietileno, polipropileno, poliéster, poliamida, metal, papel ou celofane para formar filmes compósitos, isto é, laminados. O uso de adesivos em diferentes aplicações de uso final é geralmente conhecido. Por exemplo, adesivos podem ser usados na fabricação de laminados de filme/filme e filme/folha metálica usados na indústria de embalagem, especialmente para embalagem de alimentos. Adesivos usados em aplicações de laminação, ou “adesivos de laminação”, podem ser geralmente colocados em três categorias: à base de solvente, à base de água e sem solvente. O desempenho de um adesivo varia por categoria e pela aplicação na qual o adesivo é aplicado.

[0004] Adesivos de laminação sem solvente podem ser aplicados em até 100% de sólidos sem quaisquer solventes orgânicos ou um transportador aquoso. Visto que nenhum solvente orgânico ou água tem que ser eliminado do adesivo após a aplicação, esses adesivos podem ser aplicados a altas velocidades de linha e são preferenciais em aplicações que requeiram aplicação rápida de adesivo. Os adesivos de laminação à base de solvente e à base de água são limitados pela taxa à qual o solvente ou a água podem ser efetivamente secos e removidos da estrutura de laminado após a aplicação do adesivo. Por motivos ambientais, de saúde e de segurança, os adesivos de laminação são, de preferência, aquosos ou sem solvente. No entanto, os adesivos sem solvente geralmente encontram problemas como vida útil curta, baixa adesão inicial, desenvolvimento lento de ligações, baixo teor de amina primária aromática (“PAA”) e decaimento de isocianato (“NCO”), baixa adesão a superfícies metálicas e baixa resistência química e térmica, particularmente em aplicações de alto desempenho, como aplicações de embalagens do tipo fervura em bolsa.

[0005] Dentro da categoria de adesivos de laminação sem solvente, existem muitas variedades. Uma variedade particular inclui adesivos de laminação à base de poliuretano de dois componentes. Tipicamente, um adesivo de laminação à base de poliuretano com dois componentes inclui um primeiro componente que compreende um pré-polímero contendo isocianato e um segundo componente que compreende um poliol. O pré-polímero pode ser obtido pela reação do isocianato em excesso com um poliéter e/ou poliéster que contém dois ou mais grupos hidroxila por molécula. O segundo componente compreende um poliéter e/ou poliéster iniciado por dois ou mais grupos hidroxila por molécula. Os dois componentes são combinados em uma razão predeterminada, ou “pré- misturados”, e depois aplicados em um primeiro substrato (“correia transportadora”). O primeiro substrato é então reunido com um segundo substrato para formar uma estrutura laminada.

[0006] Camadas adicionais de substrato podem ser adicionadas à estrutura com camadas adicionais de composição adesiva localizadas entre cada substrato sucessivo. O adesivo é então curado, à temperatura ambiente ou à temperatura elevada, ligando, assim, os substratos.

[0007] O processamento adicional da estrutura do laminado depende da velocidade de cura do adesivo. A velocidade de cura do adesivo é indicada pelo tempo em que a ligação mecânica entre os substratos laminados demora a se tornar suficiente para permitir processamento adicional e o laminado está em conformidade com os regulamentos aplicáveis (por exemplo, regulamentos de contato com alimentos). Velocidade de cura lenta resulta em menor eficiência de conversão. Os adesivos de laminação de dois componentes pré-misturados e sem solvente, comparados aos adesivos tradicionais contendo solvente, exibem ligações iniciais fracas e velocidade de cura lenta. A tendência geral na indústria de conversão é no sentido de adesivos de laminação de cura mais rápida. A cura mais rápida melhora a eficiência operacional dos conversores. Especificamente, a transferência rápida de produtos acabados de um depósito aumenta a capacidade de produção e a flexibilidade para lidar com pedidos de última hora (por exemplo, campanhas promocionais de varejistas). De modo a aumentar a eficiência operacional, deve ser utilizada uma composição adesiva com uma reatividade muito superior às composições adesivas existentes para formar laminados. Contudo, essa composição adesiva forneceria um desafio para as tecnologias tradicionais de aplicação de adesivo.

[0008] Por conseguinte, são desejáveis composições adesivas de laminação à base de poliuretano sem solvente de dois componentes com resistência de ligação melhorada e velocidades de cura mais rápidas.

SUMÁRIO DA REVELAÇÃO

[0009] São reveladas composições adesivas de poliuretano sem solvente de dois componentes. Em algumas modalidades, a composição adesiva sem solvente inclui um componente de isocianato que inclui pelo menos um isocianato. A composição adesiva sem solvente inclui adicionalmente um componente reativo a isocianato que inclui um poliol iniciado por amina altamente reativo que compreende dois ou mais grupos hidroxila primários e uma cadeia principal que incorpora aminas terciárias. O componente reativo a isocianato inclui adicionalmente um poliol de éster de fosfato. Em algumas modalidades, o isocianato pode ser selecionado do grupo que consiste em um poli-isocianato alifático, um poli-isocianato cicloalifático, um poli-isocianato aromático e combinações de dois ou mais dos mesmos. Em algumas modalidades, o poliol iniciado por amina pode compreender uma funcionalidade de cerca de 2 a cerca de 12, um número de hidroxila de cerca de 5 a cerca de 1.830 e um peso molecular de cerca de 200 a cerca de 20.000. Em algumas modalidades, o fosfato do poliol de éster é um produto da reação de um poliol e um ácido polifosfórico. O componente reativo a isocianato pode incluir adicionalmente um ou mais polióis não iniciados por amina.

[0010] As composições adesivas reveladas exibem taxas de cura rápidas e desempenho melhorado em relação às composições adesivas sem solvente de dois componentes existentes. Como resultado, as estruturas laminadas que compreendem as composições adesivas podem ser cortadas no espaço de apenas duas horas após a laminação e entregues no prazo de dois dias a um cliente. Os laminados que compreendem composições adesivas de uso geral existentes requerem tipicamente dois a três dias a partir da laminação para corte e cinco a sete dias para entrega. Consequentemente, as eficiências do processo são grandemente melhoradas com a utilização das composições adesivas reveladas. Além disso, o tempo de vida útil das composições adesivas reveladas é indefinido em comparação com um tempo de vida de vinte a trinta minutos para os adesivos de uso geral existentes. Isso acontece porque o tempo de vida útil das composições adesivas reveladas é completamente independente do processo de cura, como será discutido abaixo.

[0011] Visto que as composições adesivas reveladas são formuladas para serem mais reativas e exibem taxas de cura mais rápidas do que as composições adesivas existentes, elas não são idealmente adequadas para uso com aparelhos de aplicação de adesivo existentes. Isso ocorre porque os dois componentes reagem muito rapidamente, fazendo com que o adesivo se gelifique e seja inadequado para aplicação em um substrato. Por essa razão, as composições adesivas reveladas são formuladas de tal modo que os componentes de isocianato e de poliol sejam aplicados separadamente em dois substratos diferentes, em vez de serem pré-misturados e aplicados em uma manta transportadora.

[0012] Em particular, as composições adesivas reveladas são formuladas de tal modo o componente de isocianato possa ser uniformemente aplicado a uma superfície de um primeiro substrato e o componente reativo a isocianato possa ser aplicado a uma superfície de um segundo substrato. A superfície do primeiro substrato é, então, colocada em contato com a superfície do segundo substrato para misturar e reagir os dois componentes, formando, assim, um laminado. A composição adesiva é então curável.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA REVELAÇÃO

[0013] A composição adesiva sem solvente de dois componentes, de acordo com essa revelação, compreende um componente de isocianato e um componente reativo a isocianato.

COMPONENTE DE ISOCIANATO

[0014] Em algumas modalidades, o componente de isocianato compreende um isocianato. O isocianato pode ser selecionado do grupo que consiste em um isocianato monomérico, um isocianato polimérico, um isocianato pré-polimérico e combinações de dois ou mais dos mesmos. Como aqui utilizado, um isocianato pré-polimérico é o produto da reação de reagentes que compreendem um isocianato e um poliol, por exemplo, um poliol de poliéster. O “isocianato pré- polimérico” pode ser um poli-isocianato em si.

[0015] Em algumas modalidades, o isocianato compreende uma funcionalidade de 1,5 a 10, ou de 1,8 a 5, ou de 2 a 3. Conforme usado em relação ao componente de isocianato, “funcionalidade” se refere ao número de sítios de reação com hidroxila por molécula. Compostos que têm grupos poli-isocianato, tal como o pré- polímero de isocianato do componente de isocianato, podem ser caracterizados pelo parâmetro “%NCO”, que é a quantidade de grupos poli-isocianato em peso com base no peso do composto. O parâmetro %NCO é medido pelo método da ASTM D 2572-97 (2010). Em algumas modalidades, o componente de isocianato tem um %NCO de pelo menos 3%, ou pelo menos 6%, ou pelo menos 10%. Em algumas modalidades, o componente de isocianato tem um %NCO que não excede 25%, ou 18%, ou 14%.

[0016] Em algumas modalidades, o componente de isocianato compreende um teor de monômero livre de 0 a 50%, ou de 5 a 40%, ou de 10 a 30%. Em algumas modalidades, o componente de isocianato compreende um peso molecular de 200 a 3.000 g/mol, ou de 300 a 2.000 g/mol, ou de 500 a 1.000 g/mol. Em algumas modalidades, o componente de isocianato tem viscosidade a 25 °C de 300 a 40.000 mPa-s, ou de 500 a 20.000 mPa-s, ou de 1.000 a 10.000 mPa-s, conforme medido pelo método da ASTM D2196.

[0017] Em algumas modalidades, o isocianato do componente de isocianato pode ser selecionado do grupo que consiste em um poli-isocianato alifático, um poli- isocianato cicloalifático, um poli-isocianato aromático e combinações de dois ou mais dos mesmos. Um “poli-isocianato aromático” é um isocianato que contém um ou mais anéis aromáticos. Um “poli-isocianato alifático” não contém anéis aromáticos. Um “poli-isocianato cicloalifático” é um subconjunto de poli- isocianatos alifáticos, em que a cadeia química é estruturada em anel.

[0018] Exemplos de isocianatos aromáticos adequados para uso de acordo com a revelação incluem, mas sem limitação, isômeros de di-isocianato de hexametileno (“HDI”), isômeros de di-isocianato de isoforeno (“IPDI”), isômeros de di-isocianato de xileno (“XDI”), isômeros de di-isocianato de metilenodifenila (“MDI”), como 4,4- MDI, 2,2-MDI e 2,4-MDI, isômeros de di-isocianato de tolueno (“TDI”), como 2,4- TDI, 2,6-TDI, isômeros de naftaleno-di-isocianato (“NDI”), como 1,5-NDI, isômeros de di-isocianato de norbornano (“NBDI”), isômeros de di-isocianato de tetrametilxileno (“TMXDI”) e combinações de dois ou mais dos mesmos. São preferenciais os isômeros de MDI, particularmente, uma mistura de 4,4-MDI e 2,4- MDI (isto é, MDI líquido) ou 4,4-MDI (isto é, MDI sólido).

[0019] Em algumas modalidades, a quantidade do poli-isocianato no componente de isocianato é, em peso, com base no peso do componente de isocianato, pelo menos 40% em peso, ou pelo menos 70% em peso, ou pelo menos 90% em peso. Em algumas modalidades, a quantidade do isocianato na composição de isocianato, em peso, com base no peso do componente de isocianato, não deve exceder 100% em peso, ou não deve exceder 95% em peso, ou não deve exceder 90% em peso. Em algumas modalidades, a quantidade de isocianato no componente de isocianato é, em peso, com base no peso do componente de isocianato, de 40 a 100% em peso.

[0020] O componente de isocianato pode ainda compreender outros constituintes vulgarmente conhecidos pelos versados na técnica.

COMPONENTE DE REAÇÃO COM ISOCIANATO

[0021] A composição adesiva sem solvente compreende adicionalmente um componente reativo a isocianato que compreende um poliol iniciado por amina altamente reativo. Em algumas modalidades, o poliol iniciado por amina compreende grupos hidroxila primários e uma cadeia principal que incorpora pelo menos uma amina terciária. Em algumas modalidades, o componente reativo a isocianato também pode compreender outro tipo de poliol, que é um poliol não iniciado por amina. Por exemplo, o componente reativo a isocianato pode compreender pelo menos um dos elementos selecionados do grupo que consiste em poliol de poliéster, um poliol de poliéter, um poliol de policarbonato, um poliol de poliacrilato, um poliol de policaprolactona, um poliol de poliolefina, um poliol de óleo natural e combinações de dois ou mais dos mesmos. Cada tipo de poliol pode incluir um tipo de poliol. Alternativamente, cada tipo de poliol pode incluir misturas de diferentes tipos de polióis. Em algumas modalidades, um tipo de poliol pode ser uma espécie de poliol, enquanto o outro tipo de poliol pode ser uma mistura de diferentes espécies de polióis.

[0022] Em algumas modalidades, o poliol iniciado por amina compreende grupos hidroxila primários e uma cadeia principal que incorpora pelo menos uma amina terciária. Em algumas modalidades, o poliol iniciado por amina tem a estrutura química de I:

em que R1, R2 e R3 são, cada um independentemente, um grupo alquila linear ou ramificado. Por exemplo, cada um pode ser, independentemente, C1-C6 grupo alquila linear ou ramificado. Em algumas modalidades, o poliol iniciado por amina compreende aminas terciárias e aminas secundárias.

[0023] Em algumas modalidades, o poliol iniciado por amina compreende uma funcionalidade de 2 a 12, ou de 3 a 10, ou de 4 a 8. Como usado em relação ao componente reativo a isocianato, “funcionalidade” se refere ao número de sítios de reação com isocianato por molécula. Em algumas modalidades, o poliol iniciado por amina compreende um número de hidroxila de 5 a 1.830, ou de 20 a 100, ou de 31 a 40. Como usado em relação ao componente reativo a isocianato, “número de hidroxila” é uma medida da quantidade de grupos hidroxila reativos disponíveis para reação. Esse número é determinado em um método analítico úmido e é relatado como o número de miligramas de hidróxido de potássio equivalente aos grupos hidroxila encontrados em um grama da amostra. Os métodos mais utilizados para determinar o número de hidroxila estão descritos em ASTM D 4274 D. Em algumas modalidades, o poliol iniciado por amina compreende uma viscosidade a 25 °C de 500 a 30.000 mPa-s, ou de 1.000 a 15.000 mPa-s, ou de 1.500 a 10.000 mPa-s.

[0024] Os polióis iniciados por amina adequados para utilização de acordo com esta revelação são feitos por alcoxilação de um ou mais iniciadores de amina com um ou mais óxidos de alquileno.

[0025] Em algumas modalidades, a quantidade de poliol iniciado por amina no componente reativo a isocianato é, em peso, com base no peso do componente reativo a isocianato, de pelo menos 0,2% em peso, ou de pelo menos 1% em peso, ou de pelo menos 5% em peso. Em algumas modalidades, a quantidade do poliol iniciado por amina no componente reativo a isocianato, em peso, com base no peso do componente reativo a isocianato, não deve exceder 30% em peso, ou não deve exceder 15% em peso, ou não deve exceder 10% em peso. Em algumas modalidades, a quantidade de poliol iniciado por amina no componente reativo a isocianato é, em peso, com base no peso do componente reativo a isocianato, de 0,2 a 30% em peso.

[0026] Em algumas modalidades, um poliol não-iniciado por amina pode, opcionalmente, ser incluído no componente reativo a isocianato. Exemplos de polióis não iniciador por amina adequados incluem, mas sem limitação, um poliol de poliéster, um poliol de poliéter, um poliol de policarbonato, um poliol de poliacrilato, um poliol de policrapolactona, um poliol de poliolefina, um poliol de óleo natural e combinações de dois ou mais dos mesmos. Em algumas modalidades, o poliol não iniciado por amina tem viscosidade a 25 °C de 30 a 40.000 mPa-s, ou de 50 a 30.000 mPa-s, ou de 70 a 20.000 mPa-s, conforme medido pelo método de ASTM D2196. Em algumas modalidades, o poliol não iniciado por amina tem viscosidade de 100 a 10.000 mPa-s a 25 °C, conforme medido pelo método de ASTM D2196. Em algumas modalidades, o poliol não iniciado por amina é sólido a 25 °C.

[0027] Em algumas modalidades, a quantidade do poliol não iniciado por amina no componente reativo a isocianato é de pelo menos 0% em peso, ou de pelo menos 5% em peso, ou de pelo menos 10% em peso. Em algumas modalidades, a quantidade do poliol não iniciado por amina no componente reativo a isocianato não deve exceder 98% em peso, ou não deve exceder 90% em peso, ou não deve exceder 70% em peso.

[0028] Em algumas modalidades, o componente reativo a isocianato compreende adicionalmente um poliol de éster de fosfato. Em algumas modalidades, o poliol de éster de fosfato é produzido a partir de um propilenoglicol trifuncional, um ácido polifosfórico e um poli-isocianato. Exemplos comercialmente disponíveis do propilenoglicol trifuncional adequado para utilização de acordo com esta revelação incluem produtos comercializados sob os nomes comerciais VORANOL™ CP-450, VORANOL™ CP-260, VORANOL™ CP-755 e VORANOL™ CP-1055, cada um deles disponível junto à The Dow Chemical Company.

[0029] Em algumas modalidades, o poliol de éster de fosfato tem um teor de ácido fosfórico menor que 4 por cento em peso com base no peso do poliol de éster de fosfato, ou um teor de ácido fosfórico de 0 a 3 por cento em peso com base no peso do poliol de éster de fosfato ou um teor de ácido fosfórico de 1,5 a 2,5 por cento em peso com base no peso do poliol de éster de fosfato. Em algumas modalidades, o poliol de éster de fosfato tem uma viscosidade menor que 40 Pa-s (40.000 cps) a 25 °C, ou menor que 30 Pa-s (30.000 cps) a 25 °C, conforme medido pelo método da ASTM D2196. Em algumas modalidades, o poliol de éster de fosfato tem um peso equivalente de hidroxila menor que 330 g/mol. Em algumas modalidades, o poliol de éster de fosfato tem de 0 a 100 por cento em peso, com base no peso do poliol de éster de fosfato, de um poliol de poliéter trifuncional que tem um peso equivalente menor que 2.000 g/mol.

[0030] A razão de mistura entre o componente de isocianato e o componente reativo a isocianato, em peso, é controlada ajustando-se o peso do revestimento de cada componente ao seu respectivo substrato. Em algumas modalidades, a razão de mistura entre o componente de isocianato e o componente reativo a isocianato na composição adesiva final pode ser 100:100, ou 100:90, ou 100:80. As composições adesivas reveladas são mais complacentes do que os adesivos tradicionais e podem acomodar algum erro de peso de revestimento (por exemplo, até cerca de 10% de erro de peso de revestimento).

[0031] Em algumas modalidades, um ou mais aditivos podem opcionalmente ser incluídos na composição adesiva. Exemplos desses aditivos incluem, mas sem limitação, agentes de adesividade, plastificantes, modificadores de reologia, promotores de adesão, antioxidantes, cargas, corantes, tensoativos, agentes antiespuma, agentes umectantes, agentes de nivelamento, solventes e combinações de dois ou mais dos mesmos.

[0032] O componente reativo a isocianato pode compreender adicionalmente outros constituintes conhecidos pelos versados na técnica, por exemplo, polióis e isocianatos adicionais etc.

FORMAÇÃO DE LAMINADO

[0033] Contempla-se que o componente de isocianato e o componente reativo a isocianato da composição adesiva sem solvente revelada são formulados separadamente e armazenados até que seja desejável que se forme uma estrutura de laminado. De preferência, o componente de isocianato e o componente reativo a isocianato estão em um estado líquido a 25 °C. Mesmo que os componentes sejam sólidos a 25 °C, é aceitável aquecer os componentes conforme necessário para colocá-los em estado líquido.

[0034] Um laminado que compreende as composições adesivas reveladas pode ser formado aplicando-se os componentes de isocianato e de reação com isocianato da composição adesiva separadamente a dois substratos diferentes, como dois filmes. Conforme usado no presente documento, um “filme” é qualquer estrutura que tenha 0,5 mm ou menos em uma dimensão e tenha 1 cm ou mais em ambas as outras duas dimensões. Um “filme polimérico” é um filme que é produzido a partir de um polímero ou uma mistura de polímeros. A composição de um filme de polímero tem, tipicamente, 80 por cento em peso ou mais de um ou mais polímeros.

[0035] Por exemplo, uma camada do componente de isocianato é aplicada a uma superfície de um primeiro substrato. De preferência, a espessura da camada do componente de isocianato no primeiro substrato é de 0,5 a 2,5 μm. Uma camada do componente reativo a isocianato é aplicada a uma superfície de um segundo substrato. De preferência, a espessura da camada do componente reativo a isocianato no segundo substrato é de 0,5 a 2,5 μm. Controlando-se a espessura das camadas aplicadas a cada substrato, a razão dos componentes pode ser controlada.

[0036] As superfícies do primeiro e do segundo substratos passam, então, através de um dispositivo para aplicar pressão externa ao primeiro e ao segundo substratos, como o rolo de aperto. A união do componente de isocianato e do componente reativo a isocianato forma uma camada de mistura adesiva curável. Quando as superfícies do primeiro e do segundo substratos são unidas, a espessura da camada de mistura adesiva curável é de 1 a 5 μm. O componente de isocianato e o componente reativo a isocianato começam a se misturar e a reagir quando o primeiro e o segundo substratos são unidos e os componentes entram em contato um com o outro. Isso marca o início do processo de cura.

[0037] Mistura e reação adicionais são conseguidas à medida que o primeiro e o segundo substratos passam através de vários outros rolos e, finalmente, para um rolo de rebobinagem. A mistura e a reação adicionais ocorrem quando o primeiro e o segundo substratos passam através de rolos porque os substratos tomam, cada um, caminhos mais longos ou mais curtos do que o outro substrato através de cada rolo. Dessa forma, os dois substratos se movem um em relação ao outro, misturando os componentes nos respectivos substratos. As disposições desses rolos em um aparelho de aplicação são geralmente conhecidas na técnica. A mistura curável é, então, curada ou tem permissão para curar.

[0038] Substratos adequados na estrutura de laminado incluem filmes como papel, pano tecido e não tecido, folha metálica, filmes poliméricos e filmes poliméricos revestidos com metal. Opcionalmente, alguns filmes têm uma superfície na qual uma imagem é impressa com tinta que pode estar em contato com a composição adesiva. Os substratos são estratificados para formar uma estrutura laminada, sendo que uma composição adesiva de acordo com esta revelação faz com que um ou mais dos substratos sejam aderidos um ao outro.

[0039] Com referência agora à Figura 1, mostra-se um gráfico que mostra os perfis de reatividade de uma composição adesiva de acordo com a presente revelação, isto é, que compreende um poliol iniciado por amina revelado, e o de uma composição adesiva sem um poliol iniciado por amina. Na Figura 1, a composição adesiva que compreende um poliol iniciado por amina compreende inicialmente uma viscosidade a 40 °C de aproximadamente 6.000 mPa-s no momento da laminação. Surpreendentemente, a viscosidade aumenta rapidamente para mais de 10.000 mPa-s em menos de dez minutos após a laminação. Inversamente, a composição adesiva sem um poliol iniciado por amina compreende inicialmente uma viscosidade a 40 °C de aproximadamente 1.000 mPa-s no momento da laminação. A viscosidade não excede 10.000 mPa-s até aproximadamente cinquenta minutos após a laminação. Esse perfil de reatividade é típico das composições adesivas sem solvente existentes.

[0040] Por conseguinte, a inclusão de um poliol iniciado por amina revelado no componente reativo a isocianato da composição adesiva fornece uma composição adesiva com um perfil de reatividade significativamente mais rápido. Tais composições adesivas são particularmente adequadas para laminação de acordo com os métodos aqui revelados.

EXEMPLOS DA REVELAÇÃO

[0041] A presente revelação será agora explicada em mais detalhes descrevendo- se exemplos que ilustram as composições adesivas reveladas e composições adesivas existentes (coletivamente, “os Exemplos”). Contudo, o escopo da presente revelação não está, obviamente, limitado aos Exemplos.

[0042] Os componentes de reação com isocianato dos Exemplos são preparados com o uso das matérias-primas identificadas na Tabela 1 abaixo: TABELA 1: MATÉRIAS-PRIMAS

[0043] Os Exemplos são preparados de acordo com as formulações, mostrados por componente em uma base percentual em peso e listados na Tabela 2 abaixo: TABELA 2: FORMULAÇÕES DE AMOSTRA DE COMPONENTE DE OH

EXEMPLO ILUSTRATIVO 1 (“IE1”) TABELA 3: COMPOSIÇÃO DO CR2D

[0044] VORANOL™ CP 450, VORANOL™ CP755 e ISONATE™ 125M são submetidos à reação em um reator por 2 horas a 80 °C sob purga de nitrogênio para formar poliuretano à base de poliéter terminado em OH. O poliuretano à base de poliéter sintetizado é misturado com SPECFLEX™ ACTIV 2306 e MOR- FREE™ 88-138 para formar o Coreactant 2D (“CR2D”). As informações detalhadas da composição de CR2D estão listadas na Tabela 3.

[0045] Utiliza-se um adesivo de poliuretano que compreende cerca de 52,2% em peso de POLI-ISOCIANATO A e 47,8% em peso de CR 2D para ligar uma estrutura de folha metálica/polietileno (“PE”) e uma estrutura de tereftalato de polietileno (“PET”)/PE. Os laminados produzidos são curados a 25 °C e 50% de umidade relativa. As amostras laminadas produzidas são cortadas em tiras de 15 mm de largura e a sua resistência à ligação pelicular em T é avaliada em um testador pelicular Thwing-Albert a 10,16 centímetros/min (4 polegadas/min). Se um dos substratos se estender ou romper, a força máxima ou força na ruptura será registrada. A média da força durante o teste é registrada se os dois substratos forem separados. Os valores de resistência à ligação são a média de pelo menos três tiras de amostra.

[0046] O teste do tipo fervura em bolsa é conduzido para os laminados de folha metálica/PE após o adesivo ser totalmente curado. As bolsas para o teste do tipo fervura em bolsa têm um tamanho interno de 10,16 centímetros por 15,24 centímetros (4 polegadas por 6 polegadas) e são preenchidas com 100 ml de molho 1:1:1 (isto é, partes iguais de vinagre, óleo de milho e ketchup). Subsequentemente, as bolsas são colocadas em água fervente durante 30 minutos. Ao fim, pelo menos três tiras de 25,4 mm de largura são cortadas da área em contato com a água fervente e a resistência à ligação de cada faixa é medida com o testador pelicular Thwing-Albert a 25,4 cm/min (10 pol./min). EXEMPLO ILUSTRATIVO 2 (“IE2”) TABELA 4: COMPOSIÇÃO DO CR2F

[0047] VORANOL™ CP 755 e ISONATE™ 125M são reagidos em um reator por 2 horas a 80 °C sob purga de nitrogênio para formar poliuretano à base de poliéter terminado em OH. O poliuretano sintético à base de poliéter é misturado com VORANOL™ CP450, SPECFLEX™ ACTIV 2306 e MOR-FREE™ 88-138 para formar o CR2F. As informações detalhadas da composição do CR 2F estão listadas na Tabela 4.

[0048] Utiliza-se um adesivo de poliuretano que compreende cerca de 52,6% em peso de POLI-ISOCIANATO A e 47,4% em peso de CR2F para ligar uma estrutura de folha metálica/PE e uma estrutura de PET/PE. Os laminados produzidos são curados a 25 °C e 50% de umidade relativa. As amostras laminadas são cortadas em tiras de 15 mm de largura e a sua resistência à ligação pelicular em T é avaliada em um testador pelicular Thwing-Albert a 10,16 centímetros/min (4 polegadas/min). Se um dos substratos se estender ou romper, a força máxima ou força na ruptura será registrada. A média da força durante o teste é registrada se os dois substratos forem separados. Os valores de resistência à ligação são a média de pelo menos três tiras de amostra.

[0049] O teste do tipo fervura em bolsa é realizado para o laminado de folha metálica/PE após o adesivo estar totalmente curado. As bolsas para o teste do tipo fervura em bolsa têm um tamanho interno de 10,16 centímetros por 15,24 centímetros (4 polegadas por 6 polegadas) e são preenchidas com 100 ml de molho 1:1:1 (isto é, partes iguais de vinagre, óleo de milho e ketchup). Subsequentemente, as bolsas são colocadas em água fervente durante 30 minutos. Ao fim, pelo menos três tiras de 25,4 mm de largura são cortadas da área em contato com a água fervente e a resistência à ligação de cada faixa é medida com o testador pelicular Thwing-Albert a 25,4 cm/min (10 pol./min).

EXEMPLO COMPARATIVO 1 (“CE1”)

[0050] Um adesivo de poliuretano que compreende cerca de 52,6 % em peso de MOR-FREE™ L-PLUS e 47,4 % em peso de CR 121-14 é usado para ligar uma estrutura de folha metálica/PE e uma estrutura PET/PE. Os laminados produzidos são curados a 25 °C e 50% de umidade relativa. As amostras laminadas são cortadas em tiras de 15 mm de largura e a sua resistência à ligação pelicular em T é avaliada em um testador pelicular Thwing-Albert a 10,16 centímetros/min (4 polegadas/min). Se um dos substratos se estender ou romper, a força máxima ou força na ruptura será registrada. A média da força durante o teste é registrada se os dois substratos forem separados. Os valores de resistência à ligação são a média de pelo menos três tiras de amostra.

[0051] O teste do tipo fervura em bolsa é realizado para o laminado de folha metálica/PE após o adesivo estar totalmente curado. As bolsas para o teste do tipo fervura em bolsa têm um tamanho interno de 10,16 centímetros por 15,24 centímetros (4 polegadas por 6 polegadas) e são preenchidas com 100 ml de molho 1:1:1 (isto é, partes iguais de vinagre, óleo de milho e ketchup). Subsequentemente, as bolsas são colocadas em água fervente durante 30 minutos. Ao fim, pelo menos três tiras de 25,4 mm de largura são cortadas da área em contato com a água fervente e a resistência à ligação de cada faixa é medida com o testador pelicular Thwing-Albert a 25,4 cm/min (10 pol./min). EXEMPLO COMPARATIVO 2 TABELA 5: COMPOSIÇÃO DE CR2E

[0052] VORANOL™ CP 450, VORANOL™ CP755 e ISONATE™ 125M são submetidos à reação em um reator por 2 horas a 80 °C sob purga de nitrogênio para formar poliuretano à base de poliéter terminado em OH. O poliuretano sintético à base de poliéter é misturado com SPECFLEX™ ACTIV 2306 para formar CR2E. As informações detalhadas da composição de CR2E estão listadas na Tabela 5.

[0053] Utiliza-se um adesivo de poliuretano que compreende cerca de 50,5% em peso de POLI-ISOCIANATO A e 49,5% em peso de CR2E para ligar uma estrutura de folha metálica/PE e uma estrutura de PET/PE. Os laminados produzidos são curados a 25 °C e 50% de umidade relativa. As amostras laminadas são cortadas em tiras de 15 mm de largura e a sua resistência à ligação pelicular em T é avaliada no equipamento de teste pelicular Thwing-Albert a 25,4 centímetros/min (4 polegadas/min). Se um dos substratos for esticado ou rasgado, a força ou força máxima na quebra é registrada. A média da força durante o teste é registrada se os dois substratos forem separados. Os valores de resistência à ligação são a média de pelo menos três tiras de amostra.

[0054] O teste do tipo fervura em bolsa é realizado para o laminado de folha metálica/PE após o adesivo estar totalmente curado. As bolsas para o teste do tipo fervura em bolsa têm um tamanho interno de 10,16 centímetros por 15,24 centímetros (4 polegadas por 6 polegadas) e são preenchidas com 100 ml de molho 1:1:1 (isto é, partes iguais de vinagre, óleo de milho e ketchup). Subsequentemente, as mesmas são colocadas em água fervente durante 30 minutos. Ao fim, pelo menos três tiras de 25,4 mm de largura são cortadas da área em contato com a água fervente e a resistência à ligação de cada faixa é medida com o testador pelicular Thwing-Albert a 25,4 cm/min (10 pol./min). EXEMPLO COMPARATIVO 3 TABELA 6: COMPOSIÇÃO DE CR2C

[0055] VORANOL™ CP 450, VORANOL™ CP755 e ISONATE™ 125M são submetidos à reação em um reator por 2 horas a 80 °C sob purga de nitrogênio para formar poliuretano à base de poliéter terminado em OH. O poliuretano sintético à base de poliéter é misturado com SPECFLEX™ ACTIV 2306 para formar CR2C. As informações detalhadas da composição de CR2C estão listadas na Tabela 6.

[0056] Utiliza-se um adesivo de poliuretano que compreende cerca de 49,5% em peso de POLI-ISOCIANATO A e 50,5% em peso de CR2C para ligar uma estrutura de folha metálica/PE e uma estrutura de PET/PE. Os laminados produzidos são curados a 25 °C e 50% de umidade relativa. As amostras laminadas são cortadas em tiras de 15 mm de largura e a sua resistência à ligação pelicular em T é avaliada no equipamento de teste pelicular Thwing-Albert a 25,4 centímetros/min (4 polegadas/min). Se um dos substratos for esticado ou rasgado, a força ou força máxima na quebra é registrada. A média da força durante o teste é registrada se os dois substratos forem separados. Os valores de resistência à ligação são a média de pelo menos três tiras de amostra.

[0057] O teste do tipo fervura em bolsa é realizado para o laminado de folha metálica/PE após o adesivo estar totalmente curado. As bolsas para o teste do tipo fervura em bolsa têm um tamanho interno de 10,16 centímetros por 15,24 centímetros (4 polegadas por 6 polegadas) e são preenchidas com 100 ml de molho 1:1:1 (isto é, partes iguais de vinagre, óleo de milho e ketchup). Subsequentemente, as mesmas são colocadas em água fervente durante 30 minutos. Ao fim, pelo menos três tiras de 25,4 mm de largura são cortadas da área em contato com a água fervente e a resistência à ligação de cada faixa é medida com o testador pelicular Thwing-Albert a 25,4 cm/min (10 pol./min). RESULTADOS DE DESEMPENHO TABELA 7: DADOS DE RESISTÊNCIA À LIGAÇÃO DE LAMINADOS DE PET/PE

*AS: Separação adesiva; AT: Transferência adesiva; FS: Alongamento de filme; FT: Ruptura de filme TABELA 8: DADOS DE RESISTÊNCIA À LIGAÇÃO DE LAMINADOS DE FOLHA METÁLICA/PE

*AS: Separação adesiva; AT: Transferência adesiva TABELA 9: DADOS DE RESISTÊNCIA À LIGAÇÃO DE LAMINADOS DE FOLHA METÁLICA/PE

*AS: Separação adesiva; DL: Delaminação

[0058] As tabelas 7 e 8 ilustram que IE1 e IE2 têm um desenvolvimento ultrarrápido de cura e resistência à ligação. Por exemplo, tanto o IE1 como o IE2 têm resistências à ligação acima de 1 N/15 mm após 2 horas de cura. IE1 e IE2 exibem maior ligação seca após 24 horas de cura em comparação com CE1 a CE3. Após o teste do tipo fervura em bolsa de 1:1:1, como mostrado na Tabela 9, os laminados de CE1 a CE3 são todos delaminados. Em contraste, IE1 e IE2 ainda têm a resistência à ligação de cerca de 150,78 e 151,96 g/cm (383 e 386 g/polegada), respectivamente, mostrando excelente temperatura e resistência química.

Claims

1. Composição adesiva sem solvente de dois componentes, caracterizada pelo fato de compreender: - um componente de isocianato que compreende um isocianato; e - um componente reativo a isocianato que compreende: - um poliol iniciado por amina que compreende dois ou mais grupos hidroxila primários e uma estrutura principal que incorpora aminas terciárias; e - um poliol de éster de fosfato.

2. Composição adesiva sem solvente de dois componentes, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o poliol iniciado por amina compreender uma função de 2 a 12, um número de hidroxila de 5 a 1.830 e uma viscosidade a 25 °C de 500 a 30.000 mPa-s.

3. Composição adesiva sem solvente de dois componentes, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o poliol iniciado por amina compreender de 0,5 a 30 por cento em peso do componente reativo a isocianato, com base no peso total do componente reativo a isocianato.

4. Composição adesiva sem solvente de dois componentes, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o poliol iniciado por amina ter a estrutura I:

sendo que R1, R2, e R3 são independentemente um grupo alquila linear ou ramificado.

5. Composição adesiva sem solvente de dois componentes, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o poliol iniciado por amina ser um produto de reação de um óxido de alquileno e uma amina.

6. Composição adesiva sem solvente de dois componentes, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de a amina ser selecionada a partir do grupo que consiste em diamina de tolueno, metilamina, etilenodiamina, dietilenotriamina, anilina, aminoetiletanolamina, bis-3-aminopropilmetilamina, propilenodiamina, tetra ou hexametilenoamina, trietanolamina, fenilenodiamina e combinações de duas ou mais das mesmas.

7. Composição adesiva sem solvente de dois componentes, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o poliol de éster de fosfato compreender de 0,2 a 30 por cento em peso do componente reativo a isocianato, com base no peso total do componente reativo a isocianato.

8. Composição adesiva sem solvente de dois componentes, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o poliol de éster de fosfato ser um produto de reação de um poliol e um ácido polifosfórico.

9. Composição adesiva sem solvente de dois componentes, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o poliol de éster de fosfato ser produzido a partir de um propilenoglicol trifuncional, um ácido polifosfórico e um poli-isocianato, sendo que o poliol de éster de fosfato tem um teor de ácido fosfórico menor que 3 por cento em peso com base no peso do poliol de éster de fosfato, e uma viscosidade menor que 40 mPa-s (40.000 cps) a 25 °C.

10. Composição adesiva sem solvente de dois componentes, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de compreender adicionalmente um promotor de adesão.

11. Composição adesiva sem solvente de dois componentes, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de o promotor de adesão ser um agente de acoplamento selecionado a partir do grupo que consiste em um agente de acoplamento de silano, um agente de acoplamento de titanato, um agente de acoplamento de aluminato e combinações de dois ou mais dos mesmos.

12. Composição adesiva sem solvente de dois componentes, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de o promotor de adesão ser selecionado a partir do grupo que consiste em um agente de acoplamento, uma resina de epóxi, um ácido fosfórico, um ácido polifosfórico, um éster de fosfato e combinações de dois ou mais dos mesmos.

13. Composição adesiva sem solvente de dois componentes, de acordo com a reivindicação 11, caracterizada pelo fato de o agente de acoplamento ser selecionado a partir do grupo que consiste em um agente de acoplamento de silano, um agente de acoplamento de titanato, um agente de acoplamento de aluminato; resina de epóxi, ácido fosfórico, ácido polifosfórico.

14. Estrutura de laminado, caracterizada pelo fato de compreender a composição adesiva sem solvente de dois componentes, conforme definida na reivindicação 1.

15. Método para formar uma estrutura de laminado, caracterizado pelo fato de compreender: - aplicar uniformemente um componente de isocianato em um primeiro substrato, sendo que o componente de isocianato compreende um isocianato; - aplicar uniformemente um componente reativo a isocianato em um segundo substrato, sendo que o componente reativo a isocianato compreende: - um poliol iniciado por amina que compreende grupos hidroxila primários e uma estrutura principal que incorpora aminas terciárias; e - um poliol de éster de fosfato; - colocar o primeiro e o segundo substratos juntos, desse modo, se mistura e reage o componente de isocianato e o componente reativo a isocianato para formar um adesivo entre o primeiro e o segundo substratos; e - curar o adesivo para ligar o primeiro e o segundo substratos.