COMPOSICIÓN ADHESIVA DE BAJA EMISIÓN BASADA EN UN SOLVENTE
Campo de la Invención La presente invención se refiere a una composición adhesiva basada en solventes, lo cual es debido a sus valores de baja emisión y la ausencia de solventes clorados particularmente adecuados para las aplicaciones en espacios cerrados .
Antecedentes de la Invención Un adhesivo comercialmente disponible puede ser dividido en cuatro categorías en base a su composición: adhesivos de masa fundida caliente, adhesivos de resina de reacción, adhesivos que están basados en dispersiones acuosas y adhesivos que están basados en solventes . De manera general, los adhesivos de masa fundida caliente son aplicados por medio de una técnica convencional de extrusión y revestimiento a temperaturas entre 100 y 300° C sobre una de dos superficies que serán unidas mediante encolado. A continuación, la otra superficie "fría" es traída en contacto con la superficie revestida, por medio de lo cual, la masa fundida caliente es enfriada y se vuelve endurecida, de modo que sea creada una unión permanente entre las superficies que serán encoladas entre sí . Los adhesivos de masa fundida caliente son frecuentemente utilizados en la industria del empacado y son empleados para la manufactura de capas de auto-adhesivo. Los adhesivos de resina de reacción son caracterizados por el hecho que los polímeros que permiten la adhesión y la unión, primero son formados en el lugar después de la aplicación del adhesivo a partir de monómeros o prepolímeros. Los adhesivos de resina de reacción son normalmente endurecidos con mucha rapidez. Por lo tanto, son bien adecuados para una unión rápida y permanente de contactos que tienen una pequeña área superficial . Los productos que se encuentran en demanda en la práctica privada, tal como los productos denominados "adhesivos instantáneos" y "adhesivos de todo uso", que están basados en metacrilato o cianoacrilato, pertenecen a este grupo. Por otro lado, son requeridas otras características de los adhesivos para aplicaciones en construcción interna. El procesamiento de estos adhesivos tiene que ser fácil, debe ser posible su procesamiento o deben de encontrarse disponibles durante un largo periodo de tiempo y tienen que ser adecuados para la aplicación en un intervalo amplio de temperaturas; además, deben presentar buenas características iniciales de adhesión, un espectro adhesivo amplio para su aplicación en distintos tipos de substrato y también deben garantizar una unión permanente duradera por décadas. Además, en el caso de los adhesivos de piso, es importante que los riesgos de salud, que son provocados cuando una persona aspira componentes orgánicos volátiles de adhesivos durante el procesamiento de los adhesivos, tengan que ser mantenidos tan bajos como sea posible. Con el fin de proteger al personal de procesamiento, los adhesivos de dispersión son la clase preferida. Desafortunadamente, los adhesivos de dispersión tienen un número de desventajas, las cuales se originan a partir de su composición. El emulsionante encierra cadenas relativamente largas de polímeros y este emulsionante es posteriormente dispersado una vez más en agua. El humedecimiento del substrato es a menudo insuficiente debido a la alta tensión superficial del agua y a una alta polaridad. La alta entalpia de evaporación del agua significa que es requerido un largo período de tiempo para el secado del adhesivo. La penetración del polímero en la superficie del substrato es baja debido al tamaño de las partículas dispersadas del polímero. La película endurecida de adhesivo es sensible a la humedad debido al emulsionante restante. Los adhesivos que están basados en solventes tienen las siguientes ventajas cuando se comparan con los adhesivos que están basados en dispersiones acuosas: Debido a la entalpia de una evaporación claramente más baja de los solventes, los adhesivos secan mucho más rápido (sólo será requerida aproximadamente una tercera parte de la cantidad de energía) . La baja tensión superficial y la baja polaridad de los solventes mejoran el humedecimiento del substrato. Los solventes disuelven un número de substratos y por lo tanto es mejorada la adhesión, en particular, en sustratos densos y suaves. Los polímeros son disueltos como cadenas aisladas y por lo tanto, penetran muy bien en los sustratos porosos. La película endurecida de adhesivo es mucho menos sensible a la humedad. Los adhesivos de resina de reacción sólo juegan un papel menor .en aplicaciones realizadas por trabajadores expertos debido a la protección de la salud del personal que maneja el adhesivo. Los problemas son provocados cuando los monómeros o prepolímeros reactivos entran en contacto con la piel, o cuando reaccionan, los compuestos volátiles penetran en el tracto respiratorio. Los adhesivos de masa fundida caliente no pueden ser manejados con facilidad en una gran área superficial por los trabajadores expertos, lo cual es la razón por la que son solamente empleados en la construcción interna y en pequeñas áreas superficiales en casos especiales . A pesar de las ventajas técnicas que son presentadas por los adhesivos de solvente, su aplicación es limitada. Esto es debido a los problemas que se relacionan con la protección ambiental , protección de incendios y de manera más importante, la protección del personal de procesamiento. Los adhesivos basados en solvente son principalmente empleados en la producción de cintas adhesivas para el encolado de substancias de espuma, para el encolado de pisos de madera y en la forma de adhesivos de contacto. Por lo tanto, la tarea de la presente invención es proporcionar una nueva composición adhesiva basada en solventes que sea de conformidad con el requerimiento de protección de la fuerza de trabajo y el medio ambiente, en particular, de conformidad con el valor del límite superior para los compuestos orgánicos en el aire de acuerdo con TRGS 900 [TRGS = Reglas Técnicas para Sustancias Peligrosas] y la EPA, y que al mismo tiempo mantenga las características ventajosas de los adhesivos basados en solvente. De acuerdo con la invención, esta tarea es conseguida con una composición adhesiva cuyos constituyentes principales están basados en solventes orgánicos de acetona y etanol, utilizando un polímero termoplástico, de preferencia, un acetato de polivinilo y una resina termo plástica modificada de hidroxilo . Los componentes restantes son aditivos y substancias adicionales conocidas a partir de la técnica anterior. Los aditivos preferidos comprenden plastificantes y rellenos, de manera particular, son preferidos los rellenos silicios y carbonatados, los cuales cumplen con los distintos requerimientos técnicos gracias a su composición química y física flexible, así como también a sus relaciones de mezclado. El adhesivo de acuerdo con la invención también puede contener otros aditivos tales como aditivos reológicos (por ejemplo, derivados de aceite de ricino, poliamidas) agentes humectantes, antioxidantes o pigmentos. De preferencia, la composición comprende las siguientes cantidades de productos finales procesados: de 1 a 12% por peso de acetona, de preferencia, de 4 a 8% por peso, de 4 a 16% por peso de etanol, de preferencia, de 9 a 13% por peso, de 5 a 12% por peso de acetato de polivinilo, de preferencia, de 8 a 10% por peso, de 10 a 25% por peso de una resina de hidrocarburo modificada por hidroxilo, de preferencia, de 15 a 19% por peso, de 0.5 a 5% por peso de plastificantes, de preferencia, de 1 a 3% por peso, de 35 a 65% por peso de rellenos, de preferencia, de 45 a 60% por peso, de 0 a 5% por peso de aditivos, de preferencia, de 0 a 2.5% por peso. Una ventaja del adhesivo de acuerdo con la invención es el hecho que las emisiones de solvente, que se presentan durante el procesamiento, se encuentran significativamente por debajo de la concentración mínima actual válida para los lugares de trabajo (de acuerdo con TRGS 900) de 960 mg de etanol por metro cúbico de aire y de 1,200 mg de acetona por metro cúbico de aire. A continuación, este adhesivo será explicado en mayor detalle en base a la modalidad preferida del adhesivo de acuerdo con la invención. De preferencia, lo siguiente es utilizado para la composición del adhesivo: 5% por peso de acetona, 12% por peso de etanol, 8.5% por peso de resina de acetato de polivinilo (VINNAPAS B 60, U 1, UW 10, Wacker Polymer Systems, Burghausen) , comprendida de una mezcla de tres polímeros que tienen un peso molecular medio de 74,000 g/mol, 150,000 g/mol y 435,000 g/mol, y que están comprendidos con una cantidad de contenido relativo entre sí de 5:5:7, en donde la resina con el peso molecular más alto también tiene el porcentaje de peso más alto (los pesos moleculares son determinados a partir del número limitante de viscosidad ?) . 16.7% por peso de la resina cumarona-indeno modificada por fenol (Novares CA 90 elaborada por the Ruttgers Chemicals, Duisburg) , con un peso molecular medio aproximadamente de 1,000 g/mol (Mw) . 1.9% por peso del ftalato de diisobutilo ablandador,
6% por peso de caolín, 49.9% por peso de CaC03 que comprende dos curvas de gradiente para carbonato de calcio amorfo y una curva de gradiente para mármol cristalino finamente molido.
Descripción Detallada de la Invención El adhesivo de acuerdo con la invención, a pesar de sus características específicas diseñadas para minimizar las emisiones de solvente, no difiere en su relación característica con las aplicaciones técnicas de los adhesivos de piso de madera basados en una resina sintética a su vez basada en un solvente comercialmente disponible y también poseen las ventajas señaladas con anterioridad del presente adhesivo. En particular, las siguientes características convenientes para las aplicaciones técnicas son manifestadas de manera distinta: reología (plasticidad, estabilidad de los rebordes aplicados de adhesivo) ; período de tiempo de aplicación; y humectabilidad sobre distintos sustratos; adhesión en diferentes sustratos; velocidad de endurecimiento; resistencia final; resistencia de corte y durabilidad. La concentración de los compuestos orgánicos volátiles en el aire fue medida cuando el adhesivo que tiene esta composición fue utilizado para el encolado de piso de madera en espacios encerrados de distintos tamaños (de 15 a 60 m2) . El etanol y la acetona son detectados de este modo, los cuales están contenidos como solventes en el adhesivo. Los siguientes valores medidos fueron determinados de acuerdo con el procedimiento estándar BIA (BIA = Instituto Profesional de Seguridad de Trabajo) . Un probador fue utilizado para la medición, el cual se colocó a una distancia de 1.5m en una posición central por encima del cartón en el centro de la habitación y los valores medidos fueron colectados a través de un periodo de dos horas .
Tabla I : Mediciones de las Emisiones en el Aire en la Habitación No . de medición Acetona (mg/m3) Etanol (mg/m3) 1 50 143 2 69 163 3 271 444 4 271 444 5 62 145 6 58 120 7 124 275 Valor Medio 129 248 Desviación Estándar 92 132 Valor-MAK 1200 960 (Límite Superior en el Aire) La Tabla II enlista las emisiones de solvente de acuerdo con el procedimiento estándar BIA para el personal de procesamiento . Un probador de medición fue colocado a una distancia de lOcm a partir del extremo superior del esternón de la persona que realiza el trabajo. Los valores medidos fueron colectados con respecto a un periodo de 2 horas. Tabla II: Mediciones de Emisiones en la Persona que Maneja el Adhesivo. No . de medición Acetona (mg/m3) Etanol (mg/m3) 1 143 203 2 181 204 3 140 226 4 141 219 5 300 340 6 398 389 7 131 194 8 125 195 9 130 241 10 91 347 11 336 503 12 335 503 13 156 207 14 128 256 15 179 306 16 131 252 17 270 527 18 71 170 19 113 229 Tabla II: Mediciones de Emisiones en la Persona que Maneja el Adhesivo (Continuación) . No. de medición Acetona (mg/m3) Etanol (mg/m3) 20 138 311 21 71 170 Valor Medio 177 285 Desviación Estándar 91 109 Valor-MAK 1200 960 (Límite Superior en el Aire) El método de medición fue caracterizado por: la determinación de las dimensiones de la habitación; la determinación de la temperatura y de la humedad relativa del aire; una estimación de la situación de la ventilación; y la determinación de la velocidad media del aire. El probador activa las mediciones por medio de una bomba PAS (el aire definido aumenta la absorción en el carbón activo) ; y la desorción y cromatografía de gas para la identificación y cuantificación de las substancias. Con el fin de estimar el riesgo total para la salud de la persona que instala el piso provocado por las emisiones de las emisiones de solvente, la Asociación Profesional Alemana realiza una evaluación de los valores determinados. Un índice de evaluación es determinado para este propósito para una mezcla de sustancias de acuerdo con TRGS 403 [TRGS = Reglas Técnicas para Sustancias Peligrosas] . En primer lugar, una concentración determinada es establecida como un estándar para una sustancia de acuerdo con el valor actual MAK (MAK = Concentración Máxima del Lugar de Trabajo) , que es publicado en el TRGS (Reglas Técnicas para Sustancias Peligrosas) 900 como el valor límite en el aire para los lugares de trabajo. Después de esto, el valor es rectificado de acuerdo con un factor de corrección para un grupo específico de ocupaciones, tomando en cuenta el hecho que la situación que involucra la exposición a las substancias no involucra la duración total de cambio medio de 8 horas. En la práctica, la medición está basada en la suposición que el personal que instala el piso pasa por lo menos de 5 a 8 horas durante su trabajo diario con la aplicación del adhesivo, lo cual es el la razón de que los valores estandarizados de la medición MAK son divididos entre un factor de 1.6. En la finalización, los valores obtenidos para todos los compuestos orgánicos volátiles medidos son sumados con el fin de obtener el índice de evaluación de acuerdo con TRGS 403. Por lo tanto, un índice de evaluación de 0.37 fue establecido para la medición en la habitación (los valores en la Tabla I) para las mediciones basadas por persona fue determinado un índice de evaluación de 0.44 (los valores en la Tabla II) . Ambos valores se encuentran con claridad por debajo del valor límite máximo permisible de 1 para el índice de evaluación de acuerdo con TRGS 403. Por lo tanto, la exposición total a partir del punto de vista de la salud del trabajador al adhesivo de acuerdo con la invención se encuentra con claridad dentro del intervalo permisible. Los valores limitantes para las emisiones en el aire fueron excedidos por todos los otros adhesivos de piso de madera de resinas sintéticas de solvente disponibles en el mercado, lo cual fue establecido a través de numerosas mediciones por asociaciones profesionales de la construcción. Como una consecuencia de este hallazgo, se adoptó TRGS 610, el cual incluye un requerimiento de sustitución para adhesivos de piso que contienen altas cantidades de solventes . Por lo tanto, el adhesivo de acuerdo con la invención es caracterizado por el hecho que se encuentra de conformidad con los valores limitantes para las emisiones hacia el aire cuando está siendo procesado, en contraste con los productos que se encuentran comúnmente disponibles en el mercado . Aunque la invención anterior ha sido descrita en algún detalle por medio de ilustración y ejemplo con propósitos de claridad de entendimiento, será obvio que pueden ponerse en práctica ciertos cambios y modificaciones dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.