BR112019023631A2 - Composições adesivas de dispersão aquosa de poliuretano - Google Patents

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Abstract

trata-se de composições de dispersão aquosa de poliuretano. as composições incluem um pré-polímero de poliuretano disperso em meio aquoso, em que o pré-polímero de poliuretano compreende um isocianato e um poliol poliéster cristalino com um teor de hidroxila de 20 a 150 mg koh/g e uma temperatura de fusão inferior ou igual a 90 °c. métodos de formação de um laminado também são divulgados. os métodos incluem fornecer uma dispersão aquosa de poliuretano, aplicar a dispersão de poliuretano a uma superfície do primeiro substrato, colocar o lado do primeiro substrato em contato com uma superfície do segundo substrato e curar a dispersão aquosa, laminando, assim, o primeiro substrato para o segundo substrato. também são divulgados laminados formados pelos métodos e que incluem as composições.

Description

“COMPOSIÇÕES ADESIVAS DE DISPERSÃO AQUOSA DE POLIURETANO”
CAMPO DA DIVULGAÇÃO
[1] A presente divulgação refere-se a composições adesivas aquosas de dispersão de poliuretano e métodos para formar laminados que compreendem as mesmas. Mais particularmente, a divulgação refere-se a composições adesivas aquosas de dispersão de poliuretano (alternativamente aqui referidas como PUD) para uso em filmes laminados, em que as composições têm propriedades de barreira melhoradas.
ANTECEDENTES E SUMÁRIO DA DIVULGAÇÃO
[2] Os materiais poliméricos, particularmente os filmes poliméricos, são amplamente utilizados para fins de embalagem. Esses materiais são utilizados em aplicações extensivas nas indústrias de alimentos e fármacos. Nesses e em outros usos, a exposição do produto embalado a oxigênio e/ou outros gases pode ser altamente indesejável, em que essa exposição resulta em degradação do produto ao longo do tempo. Infelizmente, muitos filmes poliméricos são inerentemente relativamente permeáveis ao oxigênio. Uma abordagem para melhorar as propriedades de barreira de oxigênio e/ou outros gases que foi investigada foi a utilização de várias camadas de tais materiais poliméricos, com as camadas ligadas entre si com um adesivo para formar laminados. Abordagens adicionais incluem o uso de adesivos que compreendem as próprias propriedades de barreira para melhorar ainda mais as propriedades de barreira de oxigênio e/ou outros gases.
[3] 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 (ou “aquoso(a)”) e sem solvente. O desempenho do adesivo e as preocupações associadas variam de acordo com a categoria e aplicação em que o adesivo é aplicado. Infelizmente, em algumas
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2/20 dessas formulações, o próprio solvente ou o adesivo remanescente após a remoção do solvente pode representar riscos no local de trabalho e/ou ambientais. Além disso, para adesivos à base de solvente, a remoção de solvente representa gasto adicional de energia. Alternativas típicas para fornecer laminados de barreira incluem cloreto de polivinilidina (PVDC), que apresenta preocupações com carcinógenos (por exemplo, produtos que contêm cloro) e copolímero de etileno e álcool vinílico (EVOH), normalmente usado como um filme de coextrusão ou filme fundido. O EVOH tem uma temperatura de fusão relativamente alta, isto é, superior a 150 °C. A uma temperatura de fusão tão alta, a maioria dos filmes poliméricos também derretería; assim, o EVOH não pode ser aplicado como um adesivo sem solvente. Embora o EVOH tenha excelentes propriedades de barreira em relação a oxigênio e outros gases, ele tem más propriedades de barreira à umidade. Ainda mais, o EVOH é relativamente caro.
[4] Outras abordagens de adesivos de barreira usaram nanopartículas inorgânicas ou de fase cristalina para melhorar o desempenho da barreira. As nanopartículas inorgânicas devem ser homogeneamente dispersas no sistema adesivo e ter o risco de sedimentação ou separação de fases. A prática atual da tecnologia de fase cristalina utiliza principalmente o poliol poliéster cristalino à base de solvente como o esqueleto principal, que tem a preocupação com o solvente discutida acima e geralmente não está alinhado com a tendência de mudar de adesivos à base de solvente para adesivos à base de água ou sem solvente.
[5] Por conseguinte, os adesivos de laminação que exibem boas propriedades de barreira que são seguros e proporcionam eficiências aos conversores são desejáveis.
[6] A presente descrição se refere a composições adesivas de dispersão aquosa de poliuretano. As composições incluem um prépolímero de poliuretano que compreende um isocianato e um poliol poliéster cristalino com um valor de hidroxila de 20 a 150 mg KOH/g e uma temperatura
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3/20 de fusão menor que ou igual a 90 °C e água. Em algumas modalidades, o poliol poliéster cristalino é um policondensado de um diol linear, policondensado de um ácido dicarboxílico linear, uma policaprolactona ou uma combinação dos mesmos.
[7] A presente divulgação se refere adicionalmente a métodos para laminar um primeiro substrato em um segundo substrato. Os métodos incluem fornecer uma composição de dispersão aquosa de poliuretano, incluindo um pré-polímero de poliuretano que compreende um isocianato e um poliol poliéster cristalino, com um valor de hidroxila de 20 a 150 mg KOH/g e uma temperatura de fusão menor que ou igual a 90 °C, e água. Os métodos incluem adicionalmente aplicar a composição de dispersão aquosa de poliuretano a uma superfície do primeiro substrato e colocar o lado do primeiro substrato em contato com uma superfície do segundo substrato. Os métodos incluem ainda adicionalmente a cura da composição de dispersão aquosa de poliuretano, laminando, assim, o primeiro substrato no segundo substrato.
[8] A presente divulgação se refere ainda adicionalmente a laminados formados, incluindo as composições divulgadas e formados pelos métodos divulgados.
[9] A presente divulgação fornece composições aquosas de dispersão de poliuretano que conferem propriedades aprimoradas de barreira a oxigênio e/ou outros gases às estruturas laminadas. O desempenho aprimorado da barreira pode ser atribuído, pelo menos em parte, ao fato de que as composições adesivas formam domínios de poliéster cristalino após a reação do isocianato e do poliol de poliéster cristalino, mas antes da conclusão substancial da cura e, em seguida, mantém os domínios de poliéster cristalino após a cura.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[10] Faz-se referência aos desenhos em anexo, nos quais:
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[11] A Figura 1 é uma curva de calorimetria de varredura diferencial para DISPERCOLL™ U XP 2682;
[12] A Figura 2 é uma curva de calorimetria de varredura diferencial para PUD-1;
[13] A Figura 3 é uma curva de calorimetria de varredura diferencial para ROBOND™ L-168; e
[14] A Figura 4 é uma curva de calorimetria de varredura diferencial para PUD-2.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA DIVULGAÇÃO
[15] As composições de dispersão aquosa de poliuretano divulgadas no presente documento são à base de água ou aquosas. Como utilizado no presente documento, uma composição é considerada aquosa se a composição for líquida a 25 °C e contiver 30% ou mais de água em peso com base no peso da composição. Uma composição à base de água contém um meio fluido contínuo no qual gotículas ou partículas discretas podem opcionalmente ser suspensas. O meio fluido contínuo contém água na quantidade, em peso, com base no peso do meio fluido contínuo, de 50% ou mais, ou 60% ou mais, ou 70% ou mais. O meio fluido contínuo, no presente documento, é chamado meio aquoso. Os compostos que não a água que estão contidos nas composições aquosas são referidos no presente documento como distribuídos através do meio aquoso. Tais compostos podem ser dissolvidos, dispersos ou uma combinação dos mesmos. Os compostos dispersos existem como gotículas ou partículas discretas; essas partículas podem conter duas ou mais substâncias. Os compostos que são dissolvidos no meio aquoso são distribuídos como moléculas individuais.
PRÉ-POLÍMERO DE POLIURETANO
[16] Um uretano é um composto que contém uma ligação de uretano, que tem a estrutura
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Ο
---ΝΗ—C--Ο--!
[17] em que ambas as ligações abertas estão conectadas aos átomos de carbono. Um poliuretano é um composto que contém três ou mais ligações de uretano por molécula.
[18] Em algumas modalidades, os pré-polímeros de poliuretano das composições aquosas de dispersão de poliuretano compreendem um isocianato e um poliol poliéster cristalino com um valor de hidroxila de 20 a 150 mg KOH/g e uma temperatura de fusão menor que ou igual a 90 °C.
PRÉ-POLÍMERO DE POLIURETANO: ISOCIANATO
[19] Um isocianato é um composto que contém um ou mais grupos de isocianatos pendentes -NCO (por exemplo, um isocianato que contém mais de um grupo de isocianatos por molécula é um poliisocianato, um isocianato que contém exatamente dois grupos de isocianatos é um diisocianato, etc.). Salvo indicação em contrário, o termo isocianato como utilizado no presente documento inclui isocianatos monoméricos e poliisocianatos. Em algumas modalidades, o isocianato é um diisocianato.
[20] O isocianato pode ser selecionado a partir do grupo que consiste em poliisocianatos aromáticos, poliisocianatos alifáticos, poliisocianatos cicloalifáticos e combinações de dois ou mais dos mesmos. Um “poliisocianato aromático” é um poliisocianato que contém um ou mais anéis aromáticos. Um “poliisocianato alifático” não contém anéis aromáticos. Um “poliisocianato cicloalifático” é um subconjunto de poliisocianatos alifáticos, em que a cadeia química é estruturada em anel.
[21] Os poliisocianatos aromáticos adequados incluem, porém sem limitação, diisocianato 2,4'-difenilmetano (2,4'-MDI), diisocianato de 4,4'-difenilmetano, diisocianato de 1,3- e 1,4-fenileno, diisocianato de 1,5
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6/20 naftileno, diisocianato de 2,6-toluleno, diisocianato de 2,4-toluleno (2,4-TDI), diisocianato de 3,3'-dimetil-4,4'-bifenildiisocianato (TODI), isocianatos poliméricos e misturas de dois ou mais dos mesmos. Em algumas modalidades, o isocianato é um diisocianato aromático, como isômeros de MDI. Em algumas modalidades, o isocianato inclui isômeros de 2,4'-MDI e 4,4'-MDI em uma proporção de 45:55, com base no peso de cada isômero.
[22] Os poliisocianatos alifáticos adequados possuem 3 a 16 átomos de carbono, ou 4 a 12 átomos de carbono no resíduo de alquileno linear ou ramificado. Os poliisocianatos cicloalifáticos adequados possuem 4 a 18 átomos de carbono, ou 6 a 15 átomos de carbono, no resíduo de cicloalquileno. Diisocianatos cicloalifáticos se referem tanto aos grupos NCO ligados ciclicamente quanto aos ligados alifaticamente, tais como o diisocianatos de isoforona (IPDI) e diisocianatodiciclo-hexilmetano (H12MDI). Exemplos de poliisocianatos alifáticos e cicloalifáticos incluem diisocianato de hexametileno (HDI), diisocianato de ciclo-hexano, diisocianato de metilciclo-hexano, diisocianato de etilciclo-hexano, diisocianato de propilciclo-hexano, diisocianato de metildietilciclo-hexano, diisocianato de propano, diisocianato de butano, diisocianato de pentano, diisocianato de hexano, diisocianato de heptano, diisocianato de octano, diisocianato de nonano, tri-isocianato de nonano, tal como diisocianato de 4-isocianatometil-1,8-octano (TIN), di- e tri-isocianato de decano, di- e tri-isocianato de undecano e di- e tri-isocianato de dodecano, diisocianato de isoforona (IPDI), diisocianatodiciclo-hexilmetano (H12MDI), diisocianato de 2-metilpentano (MPDI), diisocianato de 2,2,4-trimetilhexametileno/diisocianato de 2,4,4-trimetil-hexametileno (TMDI), diisocianato de norbornano (NBDI), diisocianato de xilileno (XDI), diisocianato de tetrametilxilileno e dímeros, trímeros e misturas de dois ou mais dos mesmos. Em algumas modalidades, o isocianato é um diisocianato alifático, como o HDI.
[23] Compostos contendo isocianato adicionais adequados para utilização de acordo com esta revelação incluem 1,3diisocianato de 4-metil-ciclo-hexano, diisocianato de 2-butil-2-etilpentametileno,
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7/20 isocianato de 3(4)-isocianatometil-1 -metilciclo-hexila, isocianato de 2isocianatopropilciclo-hexila, diisocianato de 2,4’-metilenobis(ciclo-hexila), 1,4diisocianato-4-metil-pentano e misturas de dois ou mais dos mesmos.
[24] Em algumas modalidades, a quantidade total de isocianato é, em peso, com base no peso total do pré-polímero de poliuretano, 8% em peso ou mais, ou 12% em peso ou mais. Em algumas modalidades, a quantidade total de isocianato é, em peso, com base no peso total do prépolímero de poliuretano, 40% em peso ou menos ou 30% em peso ou menos. Em algumas modalidades, a quantidade total de isocianato é, em peso, com base no peso total do pré-polímero de poliuretano, é de 8 a 40% em peso, ou de 12 a 30% em peso.
[25] Exemplos comercialmente disponíveis de isocianatos adequados para uso de acordo com a presente divulgação incluem, entre outros, DESMODUR™ 2460M, DESMODUR™ H e DESMODUR™ I, disponíveis junto à Covestro AG e ISONATE™ 50 O,P' e ISONATE™ 125M, disponíveis junto à Dow Chemical Company.
PRÉ-POLÍMERO DE POLIURETANO: POLIOL POLIÉSTER
[26] Um poliol é um composto com dois ou mais grupos hidroxila (isto é, -OH) por molécula. Um diol possui exatamente dois grupos -OH por molécula. Um poliol difuncional é um diol. Um éster é um composto que contém uma ligação éster, que tem a estrutura:
O
--c—0-5
[27] em que ambas as ligações abertas estão conectadas a átomos de carbono. Um poliéster é um composto que contém três ou mais ligações éster por molécula. Um composto que é um poliéster e um poliol é um poliol poliéster. Um poliol poliéster alifático é um poliol poliéster que não contém
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8/20 anel aromático em sua molécula. Um poliol poliéster aromático é um poliol poliéster que contém um ou mais anéis aromáticos em sua molécula.
[28] Em algumas modalidades, o poliol poliéster é um poliol poliéster cristalino com um valor de hidroxila de 20 a 150 KOH/g, ou de 30 a 100 KOH/g, conforme medido de acordo com a ASTM E 222-10. Em algumas modalidades, o poliol poliéster tem uma temperatura de fusão de 90 °C ou menos, ou 80 °C ou menos, ou 70 °C ou menos. Em algumas modalidades, o poliol poliéster tem uma temperatura de fusão superior a 25 °C ou superior a 30 °C. Em algumas modalidades, o poliol poliéster é um policondensado de um diol linear e um ácido carboxílico linear. Em algumas modalidades, o poliol poliéster está na forma cristalina à temperatura ambiente. A temperatura de fusão do poliol poliéster cristalino pode ser medida de acordo com a norma ASTM D3418 - 15 (método de teste padrão para temperaturas de transição e entalpias de fusão e cristalização de polímeros por calorimetria de varredura diferencial)
[29] Em algumas modalidades, o diol linear é selecionado a partir do grupo que consiste em etileno glicol, butileno glicol, dietileno glicol, trietileno glicol, polialquileno glicóis, como polietileno glicol, 1,2-propanodiol, 1,3propanodiol, 1,3-butanodiol, 1,4-butanodiol, 1,6-hexanodiol, neopentil glicol e combinações de dois ou mais dos mesmos. Em algumas modalidades, o diol linear é um diol com 3 a 6 átomos de carbono, por exemplo, 1,4-butanodiol e/ou 1,6-hexanodiol.
[30] Os ácidos dicarboxílicos são as misturas de ácido aromático e ácido alifático. Exemplos adequados dos ácidos aromáticos são ácido ftálico, ácido isoftálico e ácido tereftálico; enquanto exemplos adequados dos ácidos alifáticos são ácido adípico, ácido azelaico, ácido sebácico, ácido glutárico, ácido tetracloroftálico, ácido maleico, ácido fumárico, ácido itacônico, ácido malônico, ácido subérico, ácido 2-metil succínico, ácido 3,3-dietil glutárico e ácido 2,2-dimetil succínico. Anidridos destes ácidos podem também ser usados. De preferência, os ácidos alifáticos e ácidos aromáticos são saturados e são, respectivamente, ácido adípico e ácido isoftálico. Ácidos
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9/20 monocarboxílicos, tal como ácido benzoico e ácido hexano carboxílico, devem ser minimizados ou excluídos. Em algumas modalidades, o ácido carboxílico linear é ácido adípico. Outros ácidos adequados para formar o poliol poliéster incluem ácido azelaico e ácido sebácico.
[31] Em algumas modalidades, o poliol poliéster é um poliol de policaprolactona com comportamento cristalino.
[32] Em algumas modalidades, o poliol poliéster tem um peso molecular médio ponderado de 400 g/mol ou mais, ou 800 g/mol ou mais. Em algumas modalidades, o poliol poliéster tem um peso molecular médio numérico de 5.000 g/mol ou menos, ou 4.000 g/mol ou menos. Em algumas modalidades, o poliol poliéster contém um ou mais polióis poliéster alifáticos. Em algumas modalidades, o poliol poliéster contém um ou mais polióis poliéster alifáticos e não contém polióis poliéster aromáticos.
[33] Em algumas modalidades, a quantidade total de poliol poliéster é, em peso, com base no peso total do pré-polímero de poliuretano, 30% em peso ou mais, ou 50% em peso ou mais. Em algumas modalidades, a quantidade total de poliol poliéster é, em peso, com base no peso total do pré-polímero de poliuretano, 80% em peso ou menos ou 70% em peso ou menos. Em algumas modalidades, a quantidade total de poliol poliéster é, em peso, com base no peso total do pré-polímero de poliuretano, é de 30 a 80% em peso, ou de 50 a 70% em peso.
[34] Exemplos comercialmente disponíveis de polióis poliéster adequados para uso de acordo com esta divulgação incluem, mas não estão limitados a, BESTER™ 121 disponível junto à The Dow Chemical Company ou CAPA™ 2302 disponível junto à Perstorp.
PRÉ-POLÍMERO DE POLIURETANO: OUTROS
[35] Em algumas modalidades, o pré-polímero de poliuretano inclui ainda um poliol poliéter. Em algumas modalidades, o poliol poliéter inclui uma cadeia lateral hidrofílica.
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[36] Em algumas modalidades, o pré-polímero de poliuretano inclui ainda uma poliamina. Em algumas modalidades, as poliaminas são uma diamina, em que cada grupo amina é uma amina primária ou secundária. Exemplos adequados de diaminas incluem, entre outros, etileno diamina, 1,2- e 1,3-diaminopropano, 1,4-diaminobutano, 1,6-diaminohexano, isoforona diamina e combinações de dois ou mais dos mesmos.
COMPOSIÇÕES DE DISPERSÃO DE POLIURETANO
[37] Em algumas modalidades, as composições de dispersão aquosa de poliuretano incluem opcionalmente outros ingredientes, como cargas, extensores, absorvedores de UV, estabilizadores de luz, plastificantes e agentes umectantes. Estes ingredientes opcionais, se utilizados, podem compreender até 10% em peso do peso total do isocianato e do poliol poliéster.
[38] Em algumas modalidades, as composições de dispersão aquosa de poliuretano incluem um ou mais surfactantes aniônicos. Os surfactantes aniônicos são compostos cujas moléculas possuem uma porção hidrofóbica e uma porção aniônica. Em algumas modalidades, os surfactantes aniônicos contêm um grupo hidrofóbico que possui 6 ou mais átomos de carbono, ou 8 ou mais átomos de carbono, ou 10 ou mais átomos de carbono. Os grupos hidrofóbicos podem ser lineares, ramificados, alifáticos cíclicos, aromáticos ou uma combinação dos mesmos. Em algumas modalidades, o grupo hidrofóbico é um grupo alquila linear ligado a um anel aromático. Em algumas modalidades, os grupos aniônicos são formas ácidas e salinas de grupos carboxila, grupos sulfato e grupos sulfonato.
[39] Em algumas modalidades, a quantidade de surfactante aniônico na composição aquosa de dispersão de poliuretano é, em peso, com base no peso total do isocianato e poliol poliéster, 0,5% em peso ou mais, ou 0,8% em peso ou mais, ou 2% em peso ou mais. Em algumas modalidades, a quantidade de surfactante aniônico na composição de dispersão
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11/20 aquosa de poliuretano é, em peso, com base no peso total do isocianato e do poliol poliéster, 10% em peso ou menos, ou 8% em peso ou menos, ou 5% em peso ou menos.
[40] Em algumas modalidades, o reticulador de isocianato pode ser adicionado às dispersões aquosas de poliuretano. Em algumas modalidades, o reticulador de isocianato é adicionado após as partículas de poliuretano serem dispersas no meio aquoso. Em algumas modalidades, ο reticulador de isocianato possui dois ou mais grupos de isocianato por molécula. Em algumas modalidades, o reticulador de isocianato possui três ou mais grupos de isocianato por molécula. Em algumas modalidades, os reticuladores de isocianato são trímeros de diisocianatos monoméricos.
[41] Em algumas modalidades, os diisocianatos monoméricos para uso na produção do reticulador de isocianato são diisocianatos alifáticos monoméricos. Exemplos adequados de diisocianatos alifáticos monoméricos incluem, mas não estão limitados a, diisocianato de 1,6hexametileno (HDI), 1 -isocianato-3-isocianatometil-3,5,5-trimetil-ciclo-hexano (IPDI), 4,4'-diisocianato diciclo-hexilmetano (H12MDI), diisocianatometil-ciclohexano (ADI) e qualquer combinação dos mesmos. Os diisocianatos aromáticos monoméricos descritos acima podem ser opcionalmente utilizados na preparação do reticulador de poliisocianato.
[42] O reticulador de isocianato pode ser adicionado às dispersões de poliuretano sob agitação para preparar a composição adesiva aquosa de poliuretano da presente divulgação.
[43] As composições de dispersão aquosa de poliuretano descritas acima podem ser feitas de acordo com qualquer método. Um método específico é descrito abaixo.
[44] O isocianato e o poliol poliéster são misturados e aquecidos para formar um pré-polímero de poliuretano. De preferência, o prépolímero de poliuretano é funcional com isocianato (isto é, é terminado pelo isocianato). A mistura resultante é então misturada com uma solução aquosa de
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12/20 um surfactante aniônico sob agitação em alta velocidade. Em seguida, é adicionada água adicional sob agitação a alta velocidade e forma-se uma dispersão na qual a fase contínua é aquosa e as partículas dispersas contêm pré-polímero de poliuretano. Uma poliamina, quando usada, é então adicionada lentamente sob agitação em alta velocidade. Quando a poliamina reage com grupos de isocianato no pré-polímero de poliuretano, o polímero resultante é referido como poliureia-poliuretano. Quando é utilizado solvente orgânico na produção do poliuretano, o solvente orgânico é preferencialmente removido da composição adesiva antes da utilização.
LAMINADOS
[45] Em algumas modalidades, as composições de dispersão de poliuretano divulgadas podem ser usadas como adesivos em aplicações de laminados. Para usar as composições como adesivo de laminação, a composição pode ser misturada com um ou mais reticuladores de isocianato para formar uma composição adesiva à base de água.
[46] Uma camada de composição adesiva à base de água pode ser aplicada a uma superfície de um primeiro substrato. Em algumas modalidades, a camada de composição adesiva à base de água é seca ou deixada secar para formar uma camada de composição adesiva seca. A secagem pode ser realizada por qualquer método, incluindo, por exemplo, uma ou mais passagens do tempo, aplicação de calor e exposição ao ar em movimento. A camada de composição adesiva é considerada seca quando a quantidade de água restante na camada de composição adesiva é de 10% ou menos em peso, com base no peso da água que foi aplicada como parte da composição adesiva à base de água.
[47] A camada seca de composição adesiva no primeiro substrato pode ser colocada em contato com a superfície de um segundo substrato. Em algumas modalidades, o primeiro e/ou o segundo substratos são polímeros orgânicos, como poliolefinas, copolímeros de poliolefina,
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13/20 policarbonatos, poliésteres e poliamidas. As poliolefinas são homopolimeros e copolímeros de monômeros de olefinas, que são moléculas de hidrocarbonetos contendo uma ou mais ligações duplas carbono-carbono. Os copolímeros de poliolefina são copolímeros de um ou mais monômeros de olefina com um ou mais acetato de vinila, monômeros de acrilato e monômeros de metacrilato. Em algumas modalidades, os polímeros são polietileno, tereftalato de polietileno e/ou nylon. Em algumas modalidades, o primeiro e/ou o segundo substrato são filmes metalizados. Em algumas modalidades, o primeiro e o segundo substratos podem ser qualquer combinação dos substratos de exemplo descritos acima.
[48] Depois que os substratos são reunidos, o artigo compósito assim formado é conhecido como laminado. O laminado pode ser submetido à força mecânica para pressionar o primeiro e o segundo substratos um contra o outro. Essa força mecânica é preferencialmente aplicada passandose o laminado entre rolos.
[49] Em algumas modalidades, o artigo compósito compreendendo o primeiro e o segundo substratos faz parte de um artigo compósito maior que contém outros substratos. As outras camadas podem conter um ou mais substratos descritos acima e/ou uma ou mais camadas de composições adesivas. Quaisquer substratos e/ou composições adesivas presentes nas camadas adicionais podem ser idênticos ou diferentes um do outro e da película de polímero, composição adesiva presente no artigo compósito descrito acima.
EXEMPLOS DA DIVULGAÇÃO
[50] A presente divulgação será agora explicada em mais detalhes por Exemplos Ilustrativos e Exemplos Comparativos (coletivamente, os “Exemplos”). No entanto, o escopo da presente revelação não está, obviamente, limitado às formulações estabelecidas nos exemplos. Pelo contrário, os Exemplos são meramente ilustrativos da divulgação.
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[51] Algumas das matérias-primas usadas para preparar os Exemplos são identificadas na Tabela 1 abaixo por nome, descrição geral e fornecedor comercial.
TABELA 1. INFORMAÇÕES SOBRE MATÉRIA-PRIMA PARA ADESIVOS
Grau/Nome Comercial Descrição Fornecedor Comercial
ROBOND™ L168 Látex acrílico não cristalino à base de água The Dow Chemical Company
PUD-2 Dispersão de poliuretano não cristalino
PUD-1 Dispersão de poliuretano cristalino com temperatura de fusão de aproximadamente 45 °C
DISPERCOLL™ U XP 2682 Dispersão aniônica de poliuretano com temperatura de fusão de aproximadamente 49 °C Covestro
CAPA™ 2302 Poliol poliéster linear derivado do monômero de caprolactona, com peso molecular médio de 3.000 g/mol Perstorp
ISONATE™ 50 O,P' Isocianato aromático composto por aproximadamente 50% em peso de 2,4-MDI e 50% em peso de 4,4'-MDI, com um teor de NCO de 33,5% em peso The Dow Chemical Company
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CARBOWAX™ 1000 Polietilenoglicol com peso molecular médio de 950 a 1.050 e número de hidroxila de 107 a 118 mg de KOH/g The Dow Chemical Company
VORANOL™ V 9287A Polipropileno glicol, com um peso molecular médio de 2.000 g/mol The Dow Chemical Company
CARBOWAX™ MPEG 1000 Metoxi polietilenoglicol, com um peso molecular médio de 1.000 g/mol The Dow Chemical Company
TETRATHANE™ 2000 Éter glicol de politetrametileno, com um peso molecular médio de 2.000 g/mol Invista
YMER™ N120 Éter monometílico de polietileno glicol difuncional linear com cadeia lateral longa de alcóxi, com peso molecular médio de aproximadamente 1.000 Perstop
Dipropileno glicol Dipropileno glicol, grau quimicamente puro TCI Chemicals
RHODACAL™ DS-4 Surfactante de dodecilbenzeno sulfonato de sódio, com teor de 23% de sólidos Solvay
1,2-propano diamina Extensor de corrente, grau quimicamente puro TCI Chemicals
CR-3A Reticulador HDI baseado em trímero The Dow Chemical Company
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PUD-1
[52] 27,9 gramas de ISONATE™ 50 O,P' são adicionados a uma mistura de 107,2 gramas de CAPA™ 2302, 12 gramas de CARBOWAX™ 1000, 3,8 gramas de dipropileno glicol e 5 g de YMER™ N120. A mistura é reagida a 65 a 90 °C por 4 a 5 horas até que um teor teórico de NCO seja alcançado, formando assim um pré-polímero de poliuretano. O pré-polímero de poliuretano pode ser transferido para um recipiente no qual 19,8 gramas de RHODACAL™ DS-4 podem ser introduzidos e misturados em alta velocidade (2.000 a 3.000 rpm) por 1 a 3 minutos. 330 gramas de água desionizada (~5 °C) são então adicionados, sob mistura a alta velocidade para assegurar que a dispersão homogênea seja atingida. Em seguida, 3,4 gramas de uma solução de 1,2-propano diamina e água (20%) na dispersão lentamente, e a mistura é mantida a 1.000 a 1.500 rpm por 15 a 30 minutos. É formada uma dispersão aquosa de poliuretano com um teor de sólidos de 31,6%, um pH de 6,4 e um tamanho médio de partícula de 175 nm. A dispersão aquosa revelou-se estável, não tendo nenhum sedimento à temperatura ambiente (ou seja, de 20 a 25 °C) durante dois meses.
PUD-2
[53] 44,7 gramas de ISONATE™ 50 O,P' são adicionados a uma mistura de 102,5 gramas de VORANOL™ V 9287A, 89,7 gramas de TETRATHANE™ 2000, 6,2 gramas de CARBOWAX™ 1000 e 5,1 gramas de CARBOWAX™ MPEG 1000. A mistura é reagida a 65 a 90 °C por 4 a 5 horas até que um teor teórico de NCO seja alcançado, formando assim um pré-polímero de poliuretano. O pré-polímero de poliuretano pode ser transferido para um recipiente no qual 31,6 gramas de RHODACAL™ DS-4 podem ser introduzidos e misturados em alta velocidade (2.000 a 3.000 rpm) por 1 a 3 minutos. 360 gramas de água desionizada (~5 °C) são então adicionados sob mistura de alta velocidade para garantir a dispersão homogênea. Em seguida, 8,2 gramas de uma solução de 1,2-propano diamina e água (20%) são
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17/20 adicionados lentamente à dispersão e a mistura é mantida a 1.000 a 1.500 rpm por 15 a 30 minutos. É formada uma dispersão aquosa de poliuretano com um teor de sólidos de 40% e um pH de 6,4. A dispersão aquosa revelou-se estável, não tendo nenhum sedimento à temperatura ambiente (ou seja, de 20 a 25 °C) durante dois meses.
FORMULAÇÃO ADESIVA
[54] O PUD ou emulsão acrílica acima mencionados são misturados com 2% de reticulador CR3A sob 1.000 rpm com agitação por 10 minutos para fazer a formulação adesiva.
PREPARAÇÃO DA LAMINAÇÃO
[55] Os laminados são preparados em uma máquina LABO-COMBI™ 400 da Nordmeccanica, compreendendo filmes de polipropileno orientado biaxialmente (BOPP) e polipropileno fundido (CPP) com um peso de revestimento de 2,0 a 2,3 gramas de adesivo por metro quadrado. Os laminados são curados em temperatura ambiente (ou seja, 20 a 25 °C) por 7 dias.
TESTES DE PROPRIEDADE DE TRANSMISSÃO DE GÁS
[56] A taxa de transmissão de oxigênio gasoso das estruturas laminadas é medida de acordo com a ASTM D3985 (Método de Teste Padrão para Oxigênio para Taxa de Transmissão de Gás de Oxigênio através de um Filme Plástico e Laminação Usando um Sensor Coulométrico). As condições usadas para este teste são 23eC e 85% de umidade relativa. A taxa de transmissão de vapor de água das estruturas laminadas é medida de acordo com o método ASTM F-1249. As condições utilizadas para este teste são 37,8QC e 90% de umidade relativa.
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TABELA 2: RESULTADOS DE DESEMPENHO
Exemplo BOPP laminado/adesivo/CPP TTO cm3/[m2dia] TTVA gm/[m2dia] Força de ligação (N/15 mm)
CE1 BOPP/PUD-2/CPP 1.707 3,85 0,7
CE2 BOPP/ROBOND™ L168/CPP 1.692 3,898 0,5
IE1 BOPP/DISPERCOLL™ U XP 2682/CPP 927 3,84 0,6
IE2 BOPP/PUD-1/CPP 992 3,97 0,8
[57] Como ilustrado na Tabela 2, os Exemplos Ilustrativos IE1 e IE2 (composições de dispersão aquosa de poliuretano com comportamento cristalino) exibiram desempenho melhorado da barreira TTO, TTVA e resistência de ligação comparáveis em comparação com CE 1 e CE2 (esqueletos poliméricos não cristalinos). O comportamento cristalino de IE1 e IE2 é demonstrado por análises DSC nas Figuras 1 a 4, nas quais os adesivos aplicados em IE1 e IE2 mostraram entalpias de fusão de cristalino com pontos de fusão em torno de 45 °C, enquanto esses picos não são exibidos para adesivos aplicados nos CE1 e CE2.
[58] Além das modalidades descritas acima e das estabelecidas nos Exemplos, muitos exemplos de combinações específicas estão dentro do escopo da divulgação, alguns dos quais são descritos abaixo:
[59] Exemplo 1. Uma composição de dispersão aquosa de poliuretano que compreende:
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[60] um pré-polímero de poliuretano disperso em meio aquoso, em que o pré-polímero de poliuretano compreende:
[61] um isocianato; e
[62] um poliol poliéster cristalino com um teor de hidroxila de 20 a 150 mg KOH/g e uma temperatura de fusão menor que ou igual a 90 °C.
[63] Exemplo 2. A composição de dispersão aquosa de poliuretano, de acordo com qualquer exemplo anterior ou posterior, em que o isocianato é selecionado a partir do grupo que consiste em um isocianato aromático, um isocianato alifático, um isocianato cicloalifático e combinações de dois ou mais dos mesmos.
[64] Exemplo 3. A composição de dispersão aquosa de poliuretano, de acordo com qualquer exemplo anterior ou posterior, em que o poliol poliéster cristalino é um policondensado de um diol linear e um ácido carboxílico linear.
[65] Exemplo 4. A composição de dispersão aquosa de poliuretano, de acordo com qualquer exemplo anterior ou posterior, em que o diol linear é selecionado a partir do grupo que consiste em butanodiol, hexanodiol e combinações dos mesmos.
[66] Exemplo 5. A composição de dispersão aquosa de poliuretano, de acordo com qualquer exemplo anterior ou posterior, em que o ácido dicarboxílico linear é ácido adípico.
[67] Exemplo 6. A composição de dispersão aquosa de poliuretano, de acordo com qualquer exemplo anterior ou posterior, em que o poliol poliéster cristalino é um poliol de policaprolactona.
[68] Exemplo 7. A composição de dispersão de poliuretano aquosa, de acordo com qualquer exemplo anterior ou posterior, que compreende ainda um surfactante.
[69] Exemplo 8. A composição aquosa de dispersão de poliuretano, de acordo com qualquer exemplo anterior ou posterior, que compreende ainda uma poliamina.
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[70] Exemplo 9. Um método para laminar um primeiro substrato a um segundo substrato que compreende:
[71] fornecer uma dispersão aquosa de poliuretano, dispersando-se um pré-polímero de poliuretano em um meio aquoso, em que o pré-polímero de poliuretano compreende:
[72] um isocianato; e
[73] um poliol poliéster cristalino com um teor de hidroxila de 20 a 150 mg KOH/g e uma temperatura de fusão menor que ou igual a 90 °C;
[74] aplicar a composição de dispersão aquosa de poliuretano a uma superfície do primeiro substrato;
[75] colocar a superfície do primeiro substrato em contato com uma superfície do segundo substrato; e
[76] curar a composição de dispersão aquosa de poliuretano, laminando, assim, o primeiro substrato no segundo substrato.
[77] Exemplo 10. Um laminado formado de acordo com qualquer exemplo anterior ou posterior.
[78] Como descrito acima, em várias modalidades da divulgação, qualquer elemento de qualquer um dos Exemplos 1 a 10 pode ser combinado com qualquer elemento de qualquer outro dos Exemplos 1 a 10.

Claims (10)

1= Composição de dispersão aquosa de poliuretano caracterizada pelo fato de que compreende:
um pré-poiímero de poliuretano disperso em meio aquoso, em que o pré-polímero de poliuretano compreende:
um isocianato; e um poliol poliéster cristalino com um teor de hldroxila de 20 a 150 mg KOH/g e uma temperatura de fusão menor que ou igual a 90 °C.
2= Composição de dispersão aquosa de poliuretano, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o isocianato é selecionado a partir do grupo que consiste em um isocianato aromático, um isocianato alifático, um isocianato cicloalifático e combinações de dois ou mais dos mesmos.
3. Composição de dispersão aquosa de poliuretano, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o poliol poliéster cristalino é um policondensado de um diol linear e de um ácido carboxílico linear.
4. Composição de dispersão aquosa de poliuretano, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que o diol linear é selecionado a partir do grupo que consiste em butanodiol, hexanodiol e combinações dos mesmos.
5. Composição de dispersão aquosa de poliuretano, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada peto fato de que o ácido dicarboxílico linear é ácido adípico.
6. Composição de dispersão aquosa de poliuretano, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o poliol poliéster cristalino é um poliol policaprolactona.
7. Composição de dispersão aquosa de poliuretano, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente um surfactante.
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8. Composição de dispersão aquosa de poliuretano, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente uma poliamína.
9. Método para laminar um primeiro substrato a um segundo substrato caracterizado pelo fato de que compreende:
fornecer uma dispersão aquosa de poliuretano dispersando-se um pré-polímero de poliuretano em um meio aquoso, em que o pré-polímero de poliuretano compreende:
um isocianato; e um poliol poliéster cristalino com um teor de hidroxila de 20 a 150 mg KOH/g e uma temperatura de fusão menor que ou igual a 90 °C;
aplicar a composição de dispersão aquosa de poliuretano a uma superfície do primeiro substrato;
colocar a superfície do primeiro substrato em contato com uma superfície do segundo substrato; e curar a composição de dispersão aquosa de poliuretano, laminando, assim, o primeiro substrato no segundo substrato.
10. Laminado caracterizado pelo fato de que é formado pelo método, de acordo com a reivindicação 9.
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