ES2374249A1 - Composición adhesiva. - Google Patents
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Abstract
Composición adhesiva.La presente invención se refiere en primer lugar a una composición adhesiva que comprende un componente A y un componente B, donde dicho componente A comprende resina de bisfenol A; un disolvente hidrofílico, preferiblemente acetona o etanol o mezclas de los mismos; y gel de sílice (SiO2) o alúmina (Al2O3) y dicho componente B comprende poliaminas alifáticas o aromáticas, preferiblemente poliamidoaminas; politiol; y una combinación de aminas primarias y terciarias, preferiblemente 1-(2-aminoetil)piperazina y etilendiamina. Dicha composición presenta la ventaja de que cura, además de en seco, en presencia de agua o humedad en un tiempo inferior a 30 minutos y es flexible. Adicionalmente, el grado de flexibilidad es fácilmente controlable mediante la modificación de la composición adhesiva. La presente invención también se refiere a un proceso para la obtención de dicha composición adhesiva. La presente invención también se refiere a la utilización de la composición adhesiva de la presente invención para la unión de cualquier tipo de material, tanto en un medio con presencia de agua como sin ella, y de materiales donde sea necesario un comportamiento flexible.
Description
Composición adhesiva.
La presente invención se refiere al campo de los
adhesivos.
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Es bien conocida la importancia de los adhesivos
en el mundo moderno, tanto a nivel industrial como profesional. Son
utilizados en multitud de procesos de fabricación para realizar
uniones, por ejemplo, en sectores tales como artes gráficas,
transformación del papel y cartón, envase y embalaje, mueble y
madera, industria del automóvil, etc. También son muy importantes en
la instalación o unión de materiales, sobretodo en la construcción
(adhesivos para pavimentos y revestimientos como moquetas, PVC,
linoleum,...). Incluso a nivel doméstico o infantil, su uso está
bastante extendido. Obviamente debido a esta gran variedad de campos
de aplicación su composición es bastante variable. De este modo
podemos tener, adhesivos sólidos, líquidos, de tipo acrílico,
cianoacrilatos, epóxicos, etc...
A nivel técnico, un adhesivo se define como una
mezcla de sustancias que sirve para mantener unidos dos soportes
mediante interacciones superficiales. Estas interacciones pueden ser
de tipo físico o de tipo químico (enlaces químicos). El mecanismo de
unión de un adhesivo se basa en un equilibrio de dos fuerzas:
- Fuerza adhesiva (Fa):
- es la fuerza que debe ejercerse para separar el adhesivo de la superficie.
- Fuerza cohesiva (Fc):
- es la fuerza que debe ejercerse para romper la estructura interna del adhesivo.
\vskip1.000000\baselineskip
Un buen adhesivo se caracteriza por provocar
roturas de tipo cohesivo, es decir, el adhesivo debe romperse antes
que separarse del soporte. Puede interesar en algún caso que lo que
deban aparecer sean roturas del soporte (para adhesivos
estructurales).
Una rotura cohesiva se caracteriza por aparecer
en un sistema en el que la Fc<Fa.
Esto se puede conseguir mediante adhesivos con
baja Fc: uniones de baja resistencia o mediante sistemas que aporten
Fa muy altas (incorporando promotores de adherencia, por
ejemplo).
No obstante, una de las dificultades actuales es
encontrar adhesivos que sean capaces de curar cuando el lugar donde
debe ser aplicado se encuentra en contacto con una humedad elevada o
directamente en contacto con el agua y que además dicho curado se
realice en el menor tiempo posible. Esto es de gran importancia
cuando las condiciones de trabajo suelen estar rodeadas de un medio
acuoso, como pueda ser por ejemplo en un barco, en la reparación de
tuberías sumergidas, aplicaciones en fontanería, construcción y
reparaciones náuticas, o bien, en general, cualquier utensilio que
por sus características debe estar en contacto continuo con el agua
y se necesita que el adhesivo actúe de la manera más rápida
posible.
Actualmente existen composiciones adhesivas que
se utilizan para curar en dichas condiciones acuosas pero su
efectividad está lejos de ser óptima. Ejemplos de dichos productos
comerciales son el Marine Adhesive fast cure 5200® de 3 M®, o el
Hysol U-05FL® de Loctite®.
El documento JP200033633 describe un adhesivo
resistente al agua que comprende dos componentes A y B, donde el
componente A es una composición de resina epoxi modificada con
uretano, resina bisfenol A y partículas acrílicas y el componente B
es una poliamidoamina.
El documento JP 60023467 se refiere a un
adhesivo con unas propiedades excelentes de resistencia en agua y
está compuesto de formaldehído, resina epoxi de tipo bisfenol A y
opcionalmente un endurecedor de la resina epoxi como por ejemplo,
compuestos con grupos amino.
El documento JP59191713 describe la utilización
de una mezcla de resina epoxi derivada de bisfenol A y
poliamidoamina en una composición con óxido de hierro y un material
fibroso para obtener un material con una gran adhesividad a metales,
madera y buena resistencia en agua.
Los presentes inventores han obtenido
sorprendentemente una composición adhesiva con la capacidad de
curación en agua indicada en la presente invención, con la capacidad
de unir cualquier tipo de material, ya sea en condiciones de seco o
humedad, y presentando adicionalmente un comportamiento flexible una
vez curado lo que lo hace especialmente indicado para solicitaciones
donde se requiera una unión flexible y con variabilidad de forma.
Ningunos de los documentos mencionados anteriormente describe una
composición adhesiva que presente a la vez todas estas
características.
Por consiguiente un primer objetivo de la
presente invención es conseguir una composición adhesiva que tenga
esta capacidad de curar, además de en medio seco, en medio acuoso o
con humedad en el menor tiempo posible y a su vez sea flexible,
siendo este último parámetro fácilmente controlable mediante la
modificación de la composición adhesiva.
Otro objetivo de la presente invención es
desarrollar un proceso mediante el cual se obtiene la composición
adhesiva aquí descrita.
Otro objetivo más de la presente invención es
poder utilizar la composición adhesiva de la presente invención para
unir cualquier tipo de superficie en cualquier condición ambiental,
ya sea con agua o sin ella.
\vskip1.000000\baselineskip
La presente invención se refiere en primer lugar
a una composición adhesiva que comprende un componente A y un
componente B, donde dicho componente A comprende resina de bisfenol
A; un disolvente hidrofílico, preferiblemente acetona o etanol o
mezclas de los mismos; y gel de sílice (SiO_{2}) o alúmina
(Al_{2}O_{3}) y dicho componente B comprende poliaminas
alifáticas o aromáticas, preferiblemente poliamidoaminas; politiol;
y una combinación de aminas primarias y terciarias, preferiblemente
1-(2-aminoetil)piperazina y etilendiamina.
Dicha composición presenta la ventaja de que cura, además de en
seco, en presencia de agua o humedad en un tiempo inferior a 30
minutos y es flexible. Adicionalmente, el grado de flexibilidad es
fácilmente controlable mediante la modificación de la composición
adhesiva.
La presente invención también se refiere a un
proceso para la obtención de dicha composición adhesiva.
Por último, la presente invención también se
refiere a la utilización de la composición adhesiva de la presente
invención para la unión de cualquier tipo de material, tanto en un
medio con presencia de agua como sin ella, y de materiales donde sea
necesario un comportamiento flexible.
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La presente invención se refiere en un primer
aspecto a una composición adhesiva que comprende un componente A y
un componente B, donde dicho componente A comprende:
- -
- resina de bisfenol A;
- -
- un disolvente hidrofílico, preferiblemente acetona o etanol o mezclas de los mismos; y
- -
- gel de sílice (SiO_{2}) o alúmina (Al_{2}O_{3})
y dicho componente B comprende:
- -
- poliaminas alifáticas o aromáticas, preferiblemente poliamidoaminas;
- -
- politiol; y
- -
- una combinación de aminas primarias y terciarias, preferiblemente 1-(2-aminoetil)piperazina y etilendiamina.
\vskip1.000000\baselineskip
Dicha composición presenta la ventaja de que
cura en presencia de agua en un tiempo inferior a 30 minutos y es
flexible.
La resina bisfenol A utilizada en la presente
invención presenta preferiblemente un peso molecular promedio en
número inferior a 700 (Wn<700).
A lo largo de toda la presente invención, tanto
anteriormente como posteriormente, se entiende por
"flexibilidad" en un material o que un material es
"flexible" un material que presenta una elevada deformación en
el límite elástico.
En la presente invención por "disolvente
hidrofílico" se entiende cualquier disolvente que tiene la
capacidad de disolverse parcial o totalmente en agua.
Preferiblemente se utiliza acetona o etanol.
En una realización preferida, cada compuesto del
componente A presenta las siguientes concentraciones: resina de
bisfenol A entre 35 y 45% en peso, disolvente hidrofílico entre 10 y
15% en peso y SiO_{2} o Al_{2}O_{3} entre 10 y 15% en peso
sobre la composición total y cada compuesto del componente B
presenta las siguientes concentraciones: poliaminas alifáticas o
aromáticas entre el 30 y 40% en peso, politiol entre el 3 y el 4,5%
en peso, combinación de aminas primarias y terciarias entre el 0,5 y
el 2,5% en peso sobre la composición total.
El politiol utilizado en la presente invención
es preferiblemente un politiol de alto peso molecular. Cuanto mayor
sea este peso molecular mayor flexibilidad se conseguirá en la
composición adhesiva final.
En una realización particular, esta composición
presenta adicionalmente una gran flexibilidad que experimentalmente
se ha demostrado que corresponde a una deformación entre el 3 y el
5% al aplicar una carga entre 2,5 y 9 N, respectivamente.
En una realización particular, la presente
composición puede comprender además, ya sea con el componente A o
con el componente B, uno o más componentes adicional seleccionados
del grupo que consiste en: por lo menos un estabilizante de luz
ultravioleta (por ejemplo, tipo tinuvins), polvo metálico,
opcionalmente nanométrico, para conseguir un adhesivo conductor, por
lo menos un agente antifúngico como por ejemplo sales de cobre,
preferiblemente en un 0,5% en peso, por lo menos un antioxidante
(por ejemplo, tipo BHT), por lo menos un disolvente orgánico
miscible en agua (por ejemplo, etilenglicoles, alcoholes), por lo
menos un agente regulador de la viscosidad y por lo menos un agente
tixotropante, o mezclas de los mismos.
En un segundo aspecto, la presente invención se
refiere a un proceso para la obtención de la composición adhesiva
descrita en la presente invención según cualquiera de las
realizaciones anteriores que comprende la mezcla inicial de los
componentes de B, opcionalmente también con los componentes de A a
excepción de la resina de bisfenol A, y la posterior mezcla de la
resina de bisfenol A con la mezcla inicial si ya contiene el resto
de componentes de A o con la mezcla inicial y el resto de
componentes de A si la mezcla inicial de los componentes de B no se
mezcló con los componentes de A.
El objetivo de realizar la mezcla por separado
de la resina de bisfenol A y los componentes de B es impedir el
inicio de la reacción de curado, pudiendo ser posible la adición
tanto del gel de sílice o alúmina como del disolvente hidrofílico en
ambos componentes, a fin de ajustar una proporción estequeométrica
adecuada dependiendo de las propiedades finales que se deseen
conferir al adhesivo.
Un tercer aspecto de la presente invención se
refiere a la utilización de la composición adhesiva descrita en la
presente invención según cualquiera de las realizaciones anteriores
en la que los materiales a unir mediante dicha composición adhesiva
son por ejemplo, pero sin limitarse a éstos, madera, metales,
cerámicos, poliméricos o materiales compuestos con mezclas de dichos
materiales.
En una realización particular, dichos materiales
presentan agua en cualquiera de sus estados físicos sobre su
superficie.
En otra realización particular, dichos
materiales no presentan agua en cualquiera de sus estados físicos
sobre su superficie.
En una realización preferida, la composición
adhesiva descrita en la presente invención según cualquiera de las
realizaciones anteriores se utiliza para unir materiales, tales
como, pero sin limitarse a éstos, madera, metales, cerámicos,
poliméricos o materiales compuestos con mezclas de dichos
materiales, en los que la zona de unión entre la composición y la
superficie del material requiere un comportamiento flexible o con
movilidad.
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Los siguientes Ejemplos de composiciones se
proporcionan para explicar e ilustrar la presente invención y no
pretenden ser limitantes de la misma. Todos los porcentajes se
refieren a % en peso.
Para hacer mas rápida la lectura, se han
utilizado las siguientes abreviaciones:
- Resina de Bisfenol A (Wn< 700)
- = RB-A
- Politiol de alto peso molecular
- = DAP
- 1-(2-Aminoetil)piperazina
- = APZ
- Etilendiamina
- = EDA
\vskip1.000000\baselineskip
Composición
1
- 4 partes de RB-A (41%)
- 3 partes de Poliamidoamina (31%)
- 0,3 partes de DAP (3%)
- 0,1 partes de APZ (1%)
- 0,1 partes de EDA (1%)
- 1,125 partes de Acetona (11,5%)
- 1,125 partes de gel de sílice (11,5%)
\vskip1.000000\baselineskip
Esta composición presenta un tiempo de curado de
25 minutos. El aspecto final del adhesivo es flexible presenta un
excelente comportamiento frente al curado en presencia de agua.
\vskip1.000000\baselineskip
Composición
2
- 4 partes de RB-A (41%)
- 3 partes de Poliamidoamina (31%)
- 0,4 partes de DAP (4%)
- 0,05 partes de APZ (0,5%)
- 0,05 partes de EDA (0,5%)
- 1,125 partes de Acetona (11,5%)
- 1,125 partes de gel de sílice (11,5%)
\vskip1.000000\baselineskip
Esta composición presenta un tiempo de curado de
35 minutos. El aspecto final del adhesivo es muy flexible y presenta
un muy buen comportamiento frente al curado en presencia de
agua.
\vskip1.000000\baselineskip
Composición comparativa
3
- 4 partes de RB-A (41%)
- 3 partes de Poliamidoamina (31%)
- 0,5 partes de DAP (5%)
- 1,125 partes de Acetona (11,5%)
- 1,125 partes de gel de sílice (11,5%)
\vskip1.000000\baselineskip
Esta composición presenta un tiempo de curado
cercano a 80 minutos.
\vskip1.000000\baselineskip
Composición comparativa
4
- 4 partes de RB-A (41%)
- 3 partes de Poliamidoamina (31%)
- 0,25 partes de APZ (2,5%)
- 0,25 partes de EDA (2,5%)
- 1,125 partes de Acetona (11,5%)
- 1,125 partes de gel de sílice (11,5%)
\newpage
Composición comparativa
5
- 4 partes de RB-A (53,34%)
- 3 partes de Poliamidoamina (40%)
- 0,3 partes de DAP (4%)
- 0,1 partes de APZ (1,33%)
- 0,1 partes de EDA (1,33%)
\vskip1.000000\baselineskip
Esta composición presenta un tiempo de curado de
20 minutos, sin embargo no posee la capacidad de curar correctamente
en presencia de agua.
Claims (11)
1. Composición adhesiva que comprende un
componente A y un componente B, donde dicho componente A
comprende:
- -
- resina de bisfenol A;
- -
- un disolvente hidrofílico; y
- -
- gel de sílice (SiO_{2}) o alúmina (Al_{2}O_{3});
y dicho componente B comprende:
- -
- poliaminas alifáticas o aromáticas;
- -
- politiol; y
- -
- una combinación de aminas primarias y terciarias.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Composición según la reivindicación 1, en la
que el disolvente hidrofílico es acetona, etanol o una mezcla de los
mismos.
3. Composición según la reivindicación 1, en la
que la combinación de aminas primarias y terciarias es
1-(2-aminoetil)piperazina y
etilendiamina.
4. Composición según la reivindicación 1, en la
que las poliaminas alifáticas o aromáticas son poliamidoaminas.
5. Composición según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en la que cada componente del
componente A presenta las siguientes concentraciones: resina de
bisfenol A entre 35 y 45% en peso, disolvente hidrofílico entre 10 y
15% en peso y SiO_{2} o Al_{2}O_{3} entre 10 y 15% en peso
sobre la composición total.
6. Composición según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en la que cada componente del
componente B presenta las siguientes concentraciones: poliamidoamina
entre el 30 y 40% en peso, politiol entre el 3 y el 4,5% en peso,
combinación de aminas primarias y terciarias entre el 0,5 y el 2,5%
en peso sobre la composición total.
7. Composición según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores que comprende además uno o más
componentes adicionales seleccionados del grupo que consiste en: por
lo menos un estabilizante de luz ultravioleta, polvo metálico, por
lo menos un antioxidante, por lo menos un agente antifúngico, por lo
menos un disolvente orgánico miscible en agua, por lo menos un
agente regulador de la viscosidad y por lo menos un agente
tixotropante o mezclas de los mismos.
8. Proceso para la obtención de la composición
según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 que comprende la
mezcla inicial de los componentes de B, opcionalmente también con
los componentes de A a excepción de la resina de bisfenol A, y la
posterior mezcla de la resina de bisfenol A con la mezcla inicial si
ya contiene el resto de componentes de A o con la mezcla inicial y
el resto de componentes de A si la mezcla inicial de los componentes
de B no se mezcló con los componentes de A.
9. Utilización de la composición según
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en la que los materiales a
unir son madera, metales, cerámicos, poliméricos o materiales
compuestos con mezclas de dichos materiales.
10. Utilización de la composición según la
reivindicación 9, en la que estos materiales presentan agua en
cualquiera de sus estados físicos sobre su superficie.
11. Utilización de la composición según la
reivindicación 9, en la que la zona de unión entre la composición y
la superficie del material requiere un comportamiento flexible o con
movilidad.
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