ES2940216T3

ES2940216T3 - Composición de resina termoestable en polvo seco

Info

Publication number: ES2940216T3
Application number: ES20709390T
Authority: ES
Inventors: Geoffrey D Hatch; Andrew Carr
Original assignee: HB Fuller Co
Current assignee: HB Fuller Co
Priority date: 2019-02-01
Filing date: 2020-01-31
Publication date: 2023-05-04
Anticipated expiration: 2040-01-31
Also published as: EP3918008B1; US11584858B2; US20200248004A1; WO2020160381A1; CN113260681A; CN113260681B; EP3918008A1

Abstract

La presente invención divulga una composición de polvo seco que comprende una resina termoendurecible en forma de partículas, donde la composición de polvo seco tiene un tamaño de partícula medido de acuerdo con la norma ISO 13320 (2009) caracterizada por un Dv90 de 50 μm o menos, un Dv50 en el rango de 5,1 a 12,5 μm, y una relación de fórmula (a) en el intervalo de 1,5 a 4,2. La presente invención también describe procesos para preparar el polvo seco usando molienda por chorro y procesos para aplicar la composición de polvo seco a una superficie metálica. Además, la presente invención describe los usos de la composición de polvo seco como material de unión o como promotor de la adhesión en un compuesto polimérico. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Composición de resina termoestable en polvo seco

Descripción

Campo de la invención

[0001] La presente invención se refiere a una composición de polvo seco que comprende una resina termoestable en forma de partículas. La composición de polvo seco según la presente invención presenta un tamaño de partícula pequeño definido y una distribución estrecha del tamaño de las partículas. La presente invención se refiere también a procesos para obtener la composición de polvo seco. La composición de polvo seco se puede utilizar para diversos usos entre los que se incluyen un uso como material de unión.

Antecedentes de la invención

[0002] Los agentes de unión basados en resinas termoestables son ampliamente conocidos en la técnica. Típicamente, estos agentes de unión se aplican mediante procesos de pulverización húmeda, de recubrimiento por rodillos o de inmersión que hacen uso de los ingredientes activos dispersados y/o disueltos en un disolvente. Esto implica necesariamente un proceso de producción en húmedo que incluye aplicación de molienda para obtener el tamaño de partícula requerido de los ingredientes dispersados. La presencia de disolvente, que debe eliminarse después de la aplicación, en el agente de unión, hace que aumenten los costes y esfuerzos del proceso de producción y de transporte del agente de unión, y no es deseable desde un punto de vista medioambiental. Por lo tanto, se han llevado a cabo intentos para obtener composiciones de recubrimiento en polvo.

[0003] Por ejemplo, el documento US 8,709,195 da a conocer una composición de imprimación en polvo en relación con la unión de caucho con metales. No obstante, el documento US 8,709,195 no da a conocer técnicas especiales de aplicación de recubrimientos en seco o tamaños de partícula adecuados de la composición de imprimación en polvo y, por lo tanto, tampoco menciona técnicas para moler de forma ventajosa la composición de imprimación en polvo con el fin de obtener un tamaño de partícula adecuado.

[0004] En la materia se conocen diversas técnicas de molienda para triturar sólidos en polvo. Por ejemplo, el documento US 5,379,947 hace uso de la molienda por chorro para preparar una composición de polvo. Al menos un 50% de las partículas de la composición de polvo tienen tamaños de partícula en el intervalo de 3 a 5 pm, lo cual significa que la mediana del tamaño de las partículas está por debajo de 5 pm. Además, antes de su aplicación como agente de recubrimiento, la composición de polvo se procesa obteniendo una lechada con la ayuda de un disolvente o líquido.

[0005] Los documentos EP3376299 A1 y US2018/273768 A1 dan a conocer composiciones de polvo seco para recubrimiento en polvo, que comprenden resinas termoestables en forma de partículas caracterizadas por las distribuciones del tamaño de las partículas. No se dan a conocer aplicaciones de unión.

[0006] Asimismo, en la técnica se conocen métodos de aplicación de un recubrimiento de polvo seco a un sustrato. Por ejemplo, la pulverización electroestática es un método de recubrimiento que hace uso de una pistola pulverizadora para crear una carga eléctrica en partículas de polvo, mientras el sustrato en el que se va a aplicar el recubrimiento está conectado a tierra (se hace que sea neutro). En el proceso de pulverización electroestática, el polvo que se va a usar como recubrimiento se fluidifica utilizando aire. Este polvo fluidificado se suministra a la pistola pulverizadora a través de una pequeña manguera. La boquilla de la pistola pulverizadora usa alimentación DC de alto voltaje para cargar las partículas de polvo fluidificadas y depositarlas sobre el sustrato. Alternativamente, las partículas se cargan por fricción a medida que interactúan con la pistola pulverizadora y la superficie interna de las conducciones.

[0007] Con el fin de obtener un peso de recubrimiento bajo, consistente, el tamaño de las partículas y la distribución del tamaño de las partículas del polvo que se va a aplicar como recubrimiento son críticos. Por ejemplo, magnitudes de las partículas mayores de, por ejemplo, 30 pm tienden a dar como resultado una película con un peso de recubrimiento innecesariamente elevado. Por otro lado, en presencia de cantidades significativas de partículas menores de, por ejemplo, 5 pm, la fluidificación del polvo antes de la pulverización se deteriora.

[0008] Por lo tanto, existe en la técnica una necesidad de composiciones de polvo seco adecuadas como agente de unión y que tengan una distribución ventajosa del tamaño de las partículas para pulverización electroestática, así como para procesos con el fin de obtener dichas composiciones de polvo seco. La composición de polvo seco puede resultar adecuada también para otras aplicaciones.

Sumario de la invención

[0009] La presente invención se refiere a una composición de polvo seco que comprende una resina termoestable en forma de partículas, en donde la composición de polvo seco tiene un tamaño de partícula, medido de acuerdo con la ISO 13320 (2009), caracterizado por

un D^v90de 50 pm ó inferior,

un D^v50en el intervalo de 5.1 a 12.5 pm, y

una relación de Dv9 D0 v~ 5D0v10 en el intervalo de 1.5 a 4.2.

[0010] La presente invención se refiere además a un proceso para preparar la anterior composición de polvo seco, comprendiendo el proceso las siguientes etapas:

(i) proporcionar una composición precursora que comprende una resina termoestable en forma de partículas, y (ii) moler por chorro la composición precursora en un molino de chorro hasta que se alcance un tamaño de partícula D^v90, medido de acuerdo con la ISO 13320 (2009), de 50 pm ó inferior.

[0011] Además, la presente invención proporciona un proceso de aplicación de una composición de polvo seco a una superficie metálica, comprendiendo el proceso la siguiente etapa:

(i) aplicar la composición de polvo seco antes definida, según la invención, sobre una superficie metálica por medio de pulverización electroestática o inmersión en lecho fluidificado.

[0012] La presente invención se refiere también al uso de la composición de polvo seco, según la invención, como material de unión.

[0013] Adicionalmente, la presente invención se refiere al uso de la composición de polvo seco, según la invención, como promotor de adherencia en un compuesto polimérico.

Descripción detallada de la invención

[0014] Según se ha expuesto antes en líneas generales, la presente invención proporciona una composición de polvo seco que comprende una resina termoestable en forma de partículas, en donde la composición de polvo seco tiene un tamaño de partícula, medido de acuerdo con la ISO 13320 (2009), caracterizado por

un D^v90de 50 pm ó inferior,

un D^v50en el intervalo de 5.1 a 12.5 pm, y

una relación de Dv9 D0 v~ 5D0v10 en el intervalo de 1.5 a 4.2.

[0015] Los parámetros para los tamaños de partícula que se usan en la presente invención se obtienen mediante difracción de láser de acuerdo con la ISO 13320 (2009). Los parámetros sobre el tamaño de las partículas se refieren, según la presente invención, a la composición de polvo seco en su conjunto y no a componentes individuales únicamente. Hay disponibles comercialmente, por ejemplo, en Malvern Panalytical, r U, dispositivos de medición adecuados para determinar tamaños de partícula mediante difracción de láser. Uno de los dispositivos de medición ilustrativos incluye, por ejemplo, el Mastersizer 3000 de Malvern.

[0016] El término “D^v90” se define según la presente invención como se conoce en la técnica y se refiere al diámetro de partícula máximo por debajo del cual existe el 90% del volumen de las muestras. Según la invención, el tamaño de partícula D^v50de la composición de polvo seco es de 50 pm ó inferior. En una de las realizaciones, la composición de polvo seco tiene un tamaño de partícula Dv⁹⁰de 45 pm ó inferior, o incluso 30 pm ó inferior. En una realización preferida, la composición de polvo seco tiene un tamaño de partícula D^v90de entre 10 pm y 50 pm, o incluso de entre 12 pm y 45 pm.

[0017] El término “D^v50” se refiere al diámetro de partícula máximo por debajo del cual existe el 50% del volumen de las muestras - conocido también en la técnica como mediana del tamaño de las partículas en volumen. Según la invención, el tamaño de las partículas de la composición de polvo no debe ser demasiado alto ni demasiado bajo. Por consiguiente, la composición de polvo seco según la presente invención tiene un tamaño de partícula D^v50(mediana del tamaño de partícula) en el intervalo de 5.1 a 12.5 pm. En una realización preferida, la composición de polvo seco tiene un tamaño de partícula D^v50en el intervalo de 6 a 12 pm. Por ejemplo, en una realización ilustrativa, la composición de polvo seco puede incluso tener un tamaño de partícula D^v50, tal como de 8 a 12 pm.

[0018] El término “D^{v i0}” se refiere al diámetro de partícula máximo por debajo del cual existe el 10% del volumen de las muestras. La composición de polvo seco según la invención puede tener un tamaño de partícula D^v10medido de 0.9 pm ó superior, preferentemente 0.95 pm ó superior.

[0019] La relación de Dr9p~s° r l ° define la amplitud, más precisamente la estrechez, de la distribución del tamaño de partícula de la composición de polvo seco según la invención. De acuerdo con la presente invención, la distribución del tamaño de partícula debe ser relativamente estrecha. Por consiguiente, la composición de polvo seco de la invención tiene una relación de Dp9p~s° r l ° en el intervalo de a 4.2. En una de las realizaciones, la relación de (Dv90-Dv10)/Dv50 está en el intervalo de a 4.0. En una realización preferida, la relación de Dv90~Dv10 está en el intervalo de 2.0 a 3.8. Más preferentemente, la relación de Dv90~Dví0 está en el intervalo de 2.3 a 3.8. Por ejemplo, en una realización ilustrativa, la composición de polvo seco puede incluso tener una relación Dv9°~s” 10 en el intervalo de 2.5 a 3.8 pm.

[0020] El término “D^v99” se refiere al diámetro de partícula máximo por debajo del cual existe el 99% del volumen de las muestras. La composición de polvo seco está preferentemente exenta de partículas con tamaños de partícula mayores. Por lo tanto, la composición de polvo seco puede tener un tamaño de partícula D^v99de 90 pm ó inferior, tal como 80 pm ó inferior.

Componentes

[0021] La composición de polvo seco según la presente invención comprende una resina termoestable en forma de partículas. El término “resina termoestable” (también conocido como plástico termoestable o polímero termoestable) es conocido en la técnica y se refiere a un polímero que se endurece de forma irreversible tras curarse. A un polímero termoestable curado se le denomina termoestable [thermoset]. Las resinas termoestables usadas según la invención están presentes en forma de partículas incluso antes del curado. En el contexto de la presente invención son adecuados diversos tipos de resinas termoestables, que incluyen, aunque sin carácter limitativo, resinas fenólicas, resinas fenólicas modificadas (tales como resinas fenólicas modificadas con CNSL, modificadas inorgánicamente o modificadas con caucho), resinas fenoxi, resinas vinílicas (tales como copolímeros de PVA, PVOH, PVOH, o resinas de polivinilbutiral, etcétera), resinas de copolímeros vinílicos, resinas epoxi, resinas epoxi de cresol novolac, resinas de resorcinol, resinas de poliéster, resinas de poliuretano, etcétera.

[0022] En una realización preferida, la resina termoestable es una resina fenólica. Más preferentemente, la resina termoestable es una resina de fenol formaldehído. Las resinas de fenol formaldehído son conocidas en la técnica y son polímeros sintéticos obtenidos mediante la reacción de fenol o fenol sustituido con formaldehído. En una realización todavía más preferida, la resina termoestable es una resina novolaca. Las resinas novolacas son resinas de fenol formaldehído con una relación molar de formaldehído a fenol inferior a uno.

[0023] La resina termoestable típicamente está presente en la composición de polvo seco en una cantidad del 60 al 90% en peso, sobre la base del peso total de la composición de polvo seco. En una realización preferida, la resina termoestable está presente en una cantidad del 65 al 80% en peso.

[0024] La resina termoestable se cura (endurece) mediante la acción de calor o radiación adecuada y/o el uso de un agente de curado. En ocasiones, a los agentes de curado, según se conoce en la técnica, también se les denomina endurecedor. Las resinas fenólicas como las que se usan en algunas realizaciones preferidas de la presente invención requieren, típicamente, el uso de un agente de curado para el endurecimiento. Por lo tanto, en una realización preferida, la composición de polvo seco según la invención comprende, además, un agente de curado. Típicamente, el agente de curado incluye grupos amina enlazados entre sí, por ejemplo, mediante puentes metileno. Los ejemplos de agentes de curado adecuados incluyen, aunque sin carácter limitativo, hexametilentetramina (urotropina), hexametoximetilmelamina, formaldehído, formalina, acetaldehído, propionaldehído, isobutiraldehído, 2-etilhexildehído, 2-metilpentaldehído, 2-etilhexildehído, benzaldehído, así como compuestos que se descomponen en formaldehído, tales como paraformaldehído, trioxano, furfural, benzoxacinas y bases de Mannich, anhidromaldehídoanilina, etilendiamina formaldehído, acetales que liberan formaldehído al calentarse, derivados metilol de urea y formaldehído y compuestos fenólicos de metilol. En una realización preferida, el agente de curado es hexametilentetramina.

[0025] El agente de curado puede estar presente en la composición de polvo seco en una cantidad del 1 al 10% en peso, sobre la base del peso total de la composición de polvo seco. En una realización preferida, el agente de curado está presente en una cantidad del 2 al 7% en peso.

[0026] La composición de polvo seco según la presente invención puede comprender, adicionalmente, por lo menos un material en partículas inorgánico. En una de las realizaciones, el material en partículas inorgánico se selecciona de aditivos antiapelmazantes, pigmentos anticorrosivos y agentes de carga inorgánicos según se define de forma más detallada posteriormente.

[0027] En una de las realizaciones, la composición de polvo seco comprende aditivos antiapelmazantes. Los aditivos antiapelmazantes son aditivos puestos en materiales en polvo o granulados para evitar la formación de grumos (apelmazamiento). Los agentes antiapelmazantes ilustrativos incluyen, aunque sin carácter limitativo, sílice, estearatos de calcio o magnesio, silicato de calcio, talco, silicato de aluminio, bentonita, etcétera. En una de las realizaciones, el aditivo antiapelmazante es sílice. En una realización preferida, el aditivo antiapelmazante es sílice amorfa, sílice tratada o una combinación de las mismas. Los ejemplos ilustrativos de sílice tratada que se conocen en la técnica incluyen sílice hidrófoba o sílice ahumada.

[0028] El aditivo antiapelmazante puede estar presente en la composición de polvo seco en una cantidad del 1 al 10% en peso, sobre la base del peso total de la composición de polvo seco. En una realización preferida, el aditivo antiapelmazante está presente en una cantidad del 1 al 7% en peso, más preferentemente del 2 al 5% en peso.

[0029] En una de las realizaciones, la composición de polvo seco puede comprender un pigmento anticorrosivo. Los pigmentos anticorrosivos se usan para proteger superficies metálicas contra la corrosión en entornos corrosivos. Típicamente contienen elementos, tales como aluminio o cinc, que se sacrifican oxidándose para garantizar que el elemento protegido permanece libre de corrosión. En una de las realizaciones, el pigmento anticorrosivo se selecciona de óxido de cinc, fosfato de cinc, dióxido de titanio, trifosfato de aluminio o una combinación de los mismos.

[0030] El pigmento anticorrosivo puede estar presente en una cantidad total, por ejemplo, del 5 al 25% en peso, sobre la base del peso total de la composición de polvo seco. Preferentemente, el pigmento anticorrosivo está presente en una cantidad total del 10 al 20% en peso.

[0031] En una realización adicional, la composición de polvo seco también puede comprender opcionalmente un agente de carga inorgánico. El término “agente de carga inorgánico” se usa en el contexto de la presente invención para un material en partículas inorgánico no funcional por contraposición a un material en partículas inorgánico funcional, tal como los aditivos antiapelmazantes y los pigmentos anticorrosivos antes analizados. El agente de carga inorgánico se usa principalmente para disminuir el consumo de compuestos más costosos aunque, no obstante, se puede utilizar para comunicar un color deseado a la composición de polvo seco y, posiblemente, aportar refuerzo o una combinación de ambas opciones. En una de las realizaciones, el agente de carga inorgánico se selecciona de negro de carbón, arcilla, CaCO3 ó una combinación de los mismos. En una realización preferida, el agente de carga inorgánico es un pigmento negro, tal como negro de carbón.

[0032] El agente de carga inorgánico opcional se puede incluir en la composición de polvo seco en una cantidad del 0 al 15% en peso, sobre la base del peso total de la composición de polvo seco. Por ejemplo, el agente de carga inorgánico se puede incluir en una cantidad del 1 al 10% en peso, preferentemente del 2 al 5% en peso.

[0033] Composiciones ilustrativas de polvo seco según la presente invención pueden incluir, sobre la base del peso total de la composición de polvo seco:

del 60 al 90% en peso de resina termoestable,

del 1 al 10% en peso de agente de curado,

del 1 al 10% en peso de aditivo antiapelmazante,

del 5 al 25% en peso de pigmento anticorrosivo, y

del 0 al 15% en peso de agente de carga inorgánico.

[0034] Más composiciones de polvo seco ilustrativas, preferidas, de la presente invención incluyen, sobre la base del peso total de la composición de polvo seco:

del 60 al 90% en peso de resina fenólica,

del 1 al 10% en peso de hexametilentetramina,

del 1 al 10% en peso de sílice, preferentemente sílice tratada,

del 10 al 20% en peso de una combinación de óxido de cinc, fosfato de cinc, dióxido de titanio, trifosfato de aluminio, y del 1 al 10% en peso de negro de carbón.

[0035] Por ejemplo, la composición de polvo seco según la invención puede incluir, sobre la base del peso total de la composición de polvo seco:

del 65 al 80% en peso de resina fenólica,

del 2 al 7% en peso de h exametilentetramina,

del 2 al 3% en peso de sílice amorfa,

del 0.2 al 1% en peso de sílice tratada,

del 5 al 8% en peso de óxido de cinc,

del 7 al 9% en peso de fosfato de cinc,

del 3 al 5% en peso de dióxido de titanio, y

del 3 al 4% en peso de negro de carbón.

Proceso de preparación

[0036] La presente invención también se refiere a un proceso para preparar la composición de polvo seco que tiene un tamaño de partícula definido y una distribución estrecha del tamaño de las partículas. De este modo, la presente invención proporciona un proceso para preparar la composición de polvo seco según la invención, comprendiendo el proceso las siguientes etapas:

(i) proporcionar una composición precursora que comprende una resina termoestable en forma de partículas, y (ii) moler por chorro la composición precursora en un molino de chorro hasta que se alcance un tamaño de partícula Dv90 de 50 pm ó inferior.

[0037] La composición precursora incluye los componentes de la composición de polvo seco, tales como la resina termoestable, en forma de partículas, por ejemplo, en tamaños de partícula disponibles comercialmente. Alternativamente, los componentes de la composición de polvo seco de manera opcional se pueden premoler individualmente o en forma de una mezcla usando técnicas de molienda convencionales. La composición precursora se introduce en un molino de chorro para una molienda por chorro. Un molino de chorro, tal como se conoce en la técnica, tritura los materiales utilizando un chorro de aire comprimido o gas inerte de alta velocidad para que las partículas impacten entre sí. De acuerdo con la presente invención, se continúa con la molienda por chorro de la composición precursora hasta que se alcance el tamaño de partícula deseada que se ha definido anteriormente. En particular, la molienda por chorro de la composición precursora en el molino de chorro se mantiene de acuerdo con la presente invención hasta que se alcanza un tamaño de partícula Dv90 de 50 pm ó inferior. Preferentemente, la molienda por chorro se lleva a cabo hasta que se alcanza un tamaño de partícula Dv50 en el intervalo de 5.1 a 12.5 pm.

[0038] En una realización preferida, el molino de chorro comprende una rueda clasificadora. Una rueda clasificadora es básicamente un tubo de inmersión que gira de forma cohesionada y que tiene un motor de velocidad ajustable. La finura obtenida de las partículas molidas es función de la velocidad de rotación de la rueda clasificadora. Las partículas finas del producto, cuyo tamaño se corresponde con los parámetros preestablecidos, se retiran del molino de chorro, mientras que las partículas que son demasiado grandes son rechazadas por la rueda clasificadora y devueltas para una molienda adicional. De esta manera, se pueden obtener un tamaño de partícula deseado, una limitación superior definida del tamaño de las partículas y, al mismo tiempo, una distribución estrecha del tamaño de las partículas. Hay disponibles comercialmente molinos de chorro adecuados equipados con una rueda clasificadora, por ejemplo, en NETZSCH Trockenmahltechnik GmbH, Alemania. Un ejemplo ilustrativo de molino de chorro adecuado es el producto ConJet® de NETZSCH.

Aplicaciones y usos

[0039] La composición de polvo seco de la presente invención se puede aplicar usando diversos métodos conocidos en la técnica. Por ejemplo, la composición de polvo seco se puede utilizar en forma de particulados secos con el uso de técnicas de recubrimiento en seco tales como pulverización electroestática o inmersión en lecho fluidificado. Alternativamente, la composición de polvo seco se puede dispersar o disolver antes de su uso en un disolvente, por ejemplo, agua o un disolvente orgánico, tal como una combinación de agua y etanol. El tamaño de partícula y la distribución del tamaño de partícula de la composición de polvo seco son adecuados para proporcionar una dispersión sencilla en, por ejemplo, disolventes basados en agua. Las técnicas adecuadas de aplicación húmeda incluyen, por ejemplo, procesos de pulverización húmeda, recubrimiento con rodillos o inmersión según es conocido en la técnica.

[0040] En una realización, la presente invención proporciona un proceso de aplicación de una composición de polvo seco a una superficie metálica, comprendiendo el proceso la siguiente etapa:

(i) aplicar la composición de polvo seco de la invención que se ha definido anteriormente sobre una superficie metálica por medio de pulverización electrostática o inmersión en lecho fluidificado.

[0041] Los presentes inventores han encontrado un método para ajustar el tamaño de partícula y la distribución del tamaño de partícula de agentes de unión termoestables basados en polvo seco, para adecuarse directamente a las necesidades de la pulverización electroestática. La composición de polvo seco preparada según el proceso de preparación anterior no incluye partículas suficientemente grandes para bloquear la pistola pulverizadora en la pulverización electroestática. Al mismo tiempo, el tamaño de partícula de la composición de polvo seco no es demasiado pequeño y es suficientemente estrecho para facilitar la fluidificación del polvo seco antes de la pulverización o durante la inmersión en lecho fluidificado.

[0042] En principio, el método de electropulverización se lleva a cabo según se conoce en la técnica con la excepción de que se usa la composición de polvo seco de la presente invención. Además, el método de inmersión en lecho fluidificado en principio también es conocido. En el recubrimiento con polvo en lecho fluidificado, piezas que se han calentado o bien se sumergen directamente en un recipiente de polvo fluidificado o bien se hacen pasar a través de una nube de polvo cargada eléctricamente, que se crea por encima de un recipiente de polvo fluidificado. El metal sobre cuya superficie se puede aplicar la composición de polvo seco no tiene limitaciones específicas e incluye, por ejemplo, hierro, acero (incluidos, aunque sin carácter limitativo, acero dulce y acero inoxidable), aluminio, latón y otras aleaciones que incluyan cualquiera de estos metales y que poseen opcionalmente un tratamiento superficial tal como con fosfato o cinc níquel.

[0043] Como ya se ha indicado anteriormente, la composición de polvo seco según la presente invención es adecuada como material de unión. El material de unión según se usa en la presente se puede seleccionar del grupo consistente en recubrimiento, imprimación, adhesivo y promotor de adherencia. Una imprimación es un material usado para mejorar la adherencia de un sustrato a otro. Un adhesivo se utiliza para pegar dos materiales entre sí. Un promotor de adherencia es un material adicionado a un segundo material para mejorar su capacidad de pegarse a un tercer material.

[0044] En una realización, la composición de polvo seco se utiliza como imprimación para la fabricación de pastillas de freno o zapatas de freno. Las pastillas de freno son un componente de los frenos de disco utilizados en automoción y otras aplicaciones. Las pastillas de freno son placas de soporte de acero con material de fricción unido a la superficie que está encarada al rotor del freno de disco. Una zapata de freno es la pieza de un sistema de frenado que lleva el forro de freno en los frenos de tambor utilizados en automóviles, o las mordazas de frenado en frenos de trenes y frenos para bicicletas. La zapata de freno lleva el forro de freno basado en materiales de fricción, el cual está unido a la zapata. Cuando se aplica el freno, la zapata se mueve y presiona el forro contra el interior del tambor. En principio, la fabricación de pastillas o zapatas de freno es conocida en la técnica. Según la presente invención, la composición de polvo seco inventiva se aplica a la placa posterior metálica y recibe un recubrimiento superior de material de fricción. La construcción estratificada se somete a presión y se procesa para curar el material de fricción y el agente de unión al mismo tiempo.

[0045] La composición de polvo seco según la invención también se puede usar para unir una calza de freno a la cara opuesta de la pastilla de freno. Las calzas de freno son almohadillas finas de metal o caucho que se encajan entre la pastilla de freno y la pinza de freno para corregir pequeñas diferencias que en ocasiones derivan en ruido. Estas calzas de freno se usan principalmente para mantener el ruido en un nivel bajo y cualquier traqueteo al mínimo. La composición de polvo seco de la invención también se puede aplicar como recubrimiento protector sobre la pastilla de freno mediante pulverización electrostática. A continuación, la pastilla de freno recubierta se calienta a una temperatura elevada para pegar y curar el recubrimiento en la pastilla de freno. Esto puede estar destinado tanto a la protección contra la corrosión como al aspecto de la pieza final.

[0046] La composición de polvo seco de la presente invención es adecuada también para otros campos de aplicación. Por ejemplo, la composición de polvo seco se puede usar como promotor de adherencia en un compuesto polimérico (por ejemplo, de caucho). La adición de promotores de adherencia a compuestos poliméricos es en principio conocida en la técnica. Las composiciones de polvo seco de la presente invención se pueden usar para sustituir promotores de adherencia convencionales de la técnica anterior, por ejemplo, en el campo de la unión de cauchos con géneros. Los géneros adecuados incluyen, por ejemplo, nailon. Los compuestos poliméricos adecuados incluyen, aunque sin carácter limitativo, compuestos de caucho basados en caucho natural (NR) ó caucho sintético que incluyen caucho de estirenobutadieno (SBR), caucho de butadieno (BR), caucho de nitrilo butadieno (NBR), caucho de etileno-propileno-monómero diénico (EPDM), caucho de isopreno (IR) ó caucho de isobutileno-isopreno (IIR) ó mezclas de los mismos. En una realización, la composición de polvo seco de la presente invención se adiciona como promotor de adherencia a una composición de caucho de EPDM para la fabricación de una manguera, tal como una manguera de caucho reforzado.

[0047] La presente invención se ilustra adicionalmente por medio de los siguientes ejemplos.

Ejemplos:

Ejemplo 1: capacidad de generar un agente de unión adecuado para aplicaciones de pulverización húmeda o con rodillos

[0048] Mezcla A: 140 g de una composición de polvo seco, molida, de flujo libre (D^v90=15.9 pm; D^v50=6.25 pm; (D^v90-D^{v i0})/D^v50=2.36) que comprendía una resina termoestable en forma de partículas se adicionaron a 212 ml de agua desionizada bajo agitación. En dos adiciones independientes se añadieron ingredientes adicionales. El primer grupo de ingredientes se adicionó bajo agitación de alta cizalla y, una vez totalmente dispersados, se adicionaron los ingredientes restantes bajo agitación para obtener una formulación correspondiente de un agente de unión húmedo, estándar en la industria, suministrado por HB Fuller. El recipiente se agitó durante unos 60 minutos más antes del filtrado y el análisis.

[0049] La redispersión de la Mezcla A no presentó ningún residuo sin dispersar.

Datos físicos:

[0050]

Resultados de la unión:

[0051] Se prepararon probetas adecuadas para análisis por cizallamiento de solapamiento cuádruple usando tanto un agente de unión húmedo de base fenólica, estándar en la industria, suministrado por HB Fuller como la anterior Mezcla A redispersada (aplicados con el uso de una espátula antes de dejarlos que se secasen al aire a un grosor de película seca (DFT) de 25 micras). Cada probeta de acero dulce se desengrasó con MEK, se granalló con G17 a un radio de 9-10 micras, y se desengrasó con MEK antes de aplicar el recubrimiento. Las probetas se presionaron usando un material de fricción semicurado de Midland Brake 450 (25 minutos a 180°C) con una compresión del 10% seguido por un postcurado a 300°C durante 1 hora. A no ser que se especifique de forma diferente, cada probeta se dejó durante 24 horas antes de realizar cualquier prueba.

[0052] Como puede observarse a partir de lo anterior, una composición de polvo seco que comprende una resina termoestable en forma de partículas se puede enviar a un cliente y se puede redispersar en líquido para usarse como un agente de unión húmedo convencional manteniendo el rendimiento de la unión.

Ejemplo 2: rendimiento de unión de la formulación

[0053] Se prepararon probetas adecuadas para un análisis por cizallamiento de solapamiento simple usando un agente de unión húmedo de base fenólica, estándar en la industria, suministrado por HB Fuller (que se aplicó usando una espátula antes de dejar que se secase al aire a un DFT de 25 micras) e igualmente una composición de polvo seco, molida, de flujo libre que comprendía una resina termoestable en forma de partículas (D^v90=15.9 pm; D^v50=6.25 pm; (D^v90-D^v10)/D^v50=2.36 - aplicada manualmente en forma de polvo seco a un DFT de 25 micras). Cada probeta de acero dulce se desengrasó con MEK, se granalló con G17 a un radio de 9-10 micras y se desengrasó con MEK antes del recubrimiento. Las probetas se presionaron usando un material de fricción semicurado de Midland Brake 450 (25 minutos a 180°C) con una compresión del 10% seguido por un postcurado a 300°C durante 1 hora. A no ser que se especifique de forma diferente, cada probeta se dejó durante 24 horas antes de realizar cualquier prueba.

[0054] Como puede observarse a partir de lo anterior, se puede usar una composición de polvo seco que comprende una resina termoestable en forma de partículas en lugar de un agente de unión húmedo convencional manteniendo el rendimiento de la unión.

Ejemplo 3: tamaño de las partículas

[0055] Se obtuvieron muestras de un polvo seco de flujo libre que comprendía una resina termoestable utilizando el molino de chorro descrito anteriormente, cada una de ellas con un tamaño de partícula y una distribución de tamaño de partícula diferentes. Los parámetros de las muestras se enumeran a continuación:

[0056] A continuación cada muestra se cargó sucesivamente en la tolva de suministro de una pistola pulverizadora electrostática LT de Nordson Encore® y se evaluó su fluidificación (clasificada según observación del lecho), su aplicación (clasificada basándose en la estabilidad fuera de la nube y los bloqueos) y su cobertura superficial/grosor pelicular con un número idéntico de pasadas sobre una placa metálica plana.

[0057] Las observaciones resultantes se pueden encontrar a continuación (clasificándose en el orden 1 la mejor y en el 8 la peor):

[0058] Durante este estudio se observó que las formulaciones óptimas para la aplicación eran las muestras D y E y, con una opción adicional del proceso, la muestra C. La distribución amplia de la muestra G en comparación con la distribución más estrecha de la muestra C ha demostrado tener unas propiedades de aplicación perjudiciales en general y resalta además la necesidad de una distribución definida (relativamente estrecha) del tamaño de las partículas para un rendimiento óptimo.

Ejemplo 4: potenciación de la adherencia en el caucho

[0059] En un molino de dos rodillos, las phr requeridas del polvo seco, molido, de flujo libre (D^v90= 15.9 pm, D^v50=6.25 pm;

(D^v90-D^v10)/D^v50=2.36) se mezclaron con 330 g de cada mezcla maestra (compuesto madre que incluía elastómero, agentes de carga y otros agentes de curado premezclados). Una vez totalmente incorporados, se obtuvieron láminas del compuesto y las mismas se prepararon para pruebas comparativas.

[0060] La incorporación en el compuesto madre de NR condujo a pequeños cambios en el comportamiento del curado pero no se produjo una clara caída de la resistencia a la tracción y del alargamiento con los niveles de adición usados. La incorporación en el compuesto madre de NBR condujo a un mayor nivel de vulcanización prematura [scorch] y se produjo un claro aumento de la dureza del compuesto resultante y una disminución del alargamiento. La incorporación en el compuesto madre de EPDM condujo a solamente cambios pequeños en el comportamiento de curado pero se produjo una clara caída de la resistencia a la tracción con los niveles de adición usados.

[0061] Usando moldeo por compresión, cada compuesto se curó a 160°C durante 20 minutos contra acero granallado. Se obtuvieron fuerzas de pelado a 50 mm/minuto. Se pueden observar incrementos de la adherencia contra el metal granallado pero la adherencia a géneros ha presentado un rendimiento de unión todavía mayor y tiene potencial para diversas aplicaciones.

[0062] Por lo tanto, una composición de polvo seco que comprende una resina termoestable en forma de partículas se puede usar como aditivo para promover la adherencia en un compuesto polimérico.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Composición de polvo seco que comprende una resina termoestable en forma de partículas, en donde la composición de polvo seco tiene un tamaño de partícula, medido de acuerdo con la ISO 13320 (2009), caracterizado por

un D^v90de 50 pm ó inferior,

un D^v50en el intervalo de 5.1 a 12.5 pm, y

una relación de ---- D-- v- 5--0----en el intervalo de a 4.2.

2. Composición de polvo seco según la reivindicación 1, en la que la composición de polvo seco tiene un tamaño de partícula D^v50, medido de acuerdo con la ISO 13320 (2009), de 45 pm ó inferior.

3. Composición de polvo seco según la reivindicación 1 ó 2, en la que la composición de polvo seco tiene un tamaño de partícula D^v50, medido de acuerdo con la ISO 13320 (2009), en el intervalo de 6 a 12 pm.

4. Composición de polvo seco según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que la composición de polvo seco tiene una relación de Dv9 D0 v~ 5D0ví0 en el intervalo de 2.0 a 3.8, r preferentemente 2.3 a 3.8.

5. Composición de polvo seco según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en la que la composición de polvo seco tiene un tamaño de partícula D^v99, medido de acuerdo con la ISO 13320 (2009), de 90 pm ó inferior, preferentemente 80 pm ó inferior.

6. Composición de polvo seco según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en la que la resina termoestable es una resina fenólica, preferentemente una resina de fenol formaldehído, más preferentemente una resina novolaca.

7. Composición de polvo seco según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en la que la composición de polvo seco comprende, además, un agente de curado y por lo menos un material en partículas inorgánico.

8. Composición de polvo seco según la reivindicación 7, en la que el agente de curado es hexametilentetramina o hexametoximetilmelamina.

9. Composición de polvo seco según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en la que la composición de polvo seco comprende, sobre la base del peso total de la composición de polvo seco

resina termoestable en una cantidad del 60 al 90% en peso, preferentemente del 65 al 80% en peso, aditivo antiapelmazante en una cantidad del 1 al 10% en peso, preferentemente del 1 al 7% en peso, más preferentemente del 2 al 5% en peso,

agente de curado en una cantidad del 1 al 10% en peso, preferentemente del 2 al 7% en peso, pigmentos anticorrosivos en una cantidad del 5 al 25% en peso, preferentemente del 10 al 20% en peso, y opcionalmente agente de carga inorgánico en una cantidad del 0 al 15% en peso, preferentemente del 1 al 10% en peso, más preferentemente del 2 al 5% en peso.

10. Composición de polvo seco según la reivindicación 9, en la que el aditivo antiapelmazante es sílice, preferentemente sílice amorfa, sílice tratada o una combinación de las mismas.

11. Proceso para preparar la composición de polvo seco según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, comprendiendo el proceso las siguientes etapas:

12. Proceso según la reivindicación 11, en la que el molino de chorro comprende una rueda clasificadora.

13. Uso de una composición de polvo seco según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, como material de unión.

14. Uso según la reivindicación 13 para la fabricación de pastillas de freno o zapatas de freno.

15. Uso de una composición de polvo seco según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 como promotor de adherencia en un compuesto polimérico.