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.
Campo de la invención
La presente invención se refiere al campo de los adhesivos.
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Antecedentes de la invención
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.
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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.
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Descripción resumida de la invención
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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Descripción detallada de la invención
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.
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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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Ejemplos
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
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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%)
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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.
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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.
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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.
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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%)
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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.
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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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