PT1587893E - Cola fosca de polimerização - Google Patents

Description

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DESCRIÇÃO "COLA FOSCA DE POLIMERIZAÇÃO" Âmbito da presente invenção

Por razões estéticas, bem como razões que se prendem com a tecnologia do projecto ou da iluminação é frequente não se utilizarem vidros transparentes para móveis ou edifícios, mas sim superfícies de vidro fosco. 0 vidro fosco é preparado por meio de jacto de areia, ácido ou revestimento com uma película fosca.

Até plásticos transparentes podem ser foscados de forma adequada. 0 PMMA (polimetilmetacrilato) constitui um exemplo destes. 0 PMMA pode ser foscado por meio de processamento mecânico ou químico, tal como o vidro. Um outro método consiste na polimerização de metilmetacrilato (MMA) entre placas de vidro foscadas. Durante a extrusão das massas de moldaçâo de PMMA pode-se também criar por meio da adição de contas difusoras de luz uma impressão óptica fosca. Durante o arrefecimento da massa fundida e o enrugamento associado à superfície, as contas difusoras de luz termicamente estáveis conferem uma superfície fosca estruturada. A colagem de produtos foscos, em especial produtos de PMMA, só podia, até hoje, ser realizada com colas de polimerização.

As colas de polimerização à base de bases de polimetilmetacrilato são conhecidas e disponíveis no comércio (vide p.ex. EP 548 740 ou EP 675 184) . Nestes casos trata-se, p.ex. de soluções de polimetilmetacrilato 2 em metilmetacrilato, um chamado xarope que é polimerizado por meio de iniciadores da polimerização. No caso do iniciador da polimerização trata-se de um iniciador de radicais, p.ex. um iniciador UV, um iniciador Redox ou um iniciador de radicais termoactivável ou fotoactivável. A cola pode, p.ex., ser aplicada num sulco em V entre as partes que se deseja colar, no sitio onde polimeriza e conduz a uma fixação especialmente firme.

Disponíveis no comércio, e portanto analisáveis, encontram-se sistemas de colas de vários componentes (p.ex. ACRIFIX® 190, ROHM GmbH & Co KG, D-64293 Darmstadt), nos quais o xarope polimetilmetacrilato/metilmetacrilato se encontra separado do iniciador da polimerização, p.ex. uma amina aromática e um peróxido de benzoilo. Para a utilização os dois componentes são misturados, de preferência desgaseificados, para prevenir a formação de bolhas e em seguida são aplicados entre as partes que se deseja cola, onde a mistura reactiva endurece até formar um composto adesivo sólido. Os sistemas adesivos de vários componentes podem ainda conter compostos catalisáveis como óxidos metálicos e/ou compostos retardantes da reacção como p.ex. derivados de ácido láctico, que em combinação com o iniciador de polimerização utilizado, afectam o tempo de polimerização e a qualidade da união.

Este tipo de colas de polimerização são adequadas para a colagem de peças feitas p.ex. de acrilnitrilo-butadieno-estireno (ABS), acetato-butirato de celulose (CAB), poliestireno (PS), policarbonato (PC), cloreto de polivinilo (PVC), copolimero de estireno/a-estireno (S/MS), poliéster insaturado (PI) ou madeira, em especial para peças de PMMA. 3 A colagem de PMMA foscado com colas de polimerização habituais conduz a costuras muito brilhantes, visto que as colas de polimerização endurecidas apresentam uma superfície brilhante. Precisamente as juntas, de que o observador dos produtos colados não se deveria aperceber, são realçadas.

Tentativas de melhorar a impressão visual são descritas na JP 4,300,980. Nestas são adicionadas à cola partículas de sílica com menos de 100 nm de diâmetro, a fim de conferir à cola endurecida um aspecto fosco. O objectivo da presente invenção consiste em oferecer uma cola adequada ao substrato, discreta para colar produtos foscos.

Este objectivo é atingido pelas invenções com as características das reivindicações independente. Aperfeiçoamentos vantajosos das invenções são caracterizados nas sub-reivindicações.

De acordo com a presente invenção obtém-se uma cola que, depois do endurecimento, apresenta uma superfície fosca adequada ao aspecto fosco dos produtos foscados que se pretende colar. A cola tem como base uma cola de polimerização, de preferência um cola à base de (met) acrilato. Este tipo de colas colam em especial plásticos termoplásticos. À cola de polimerização são adicionados dois diferentes tipos de ácido silícico, sob a forma de um pó disperso. 4

Por um lado adiciona-se um ácido silicico com uma granulometria média de cerca de 1 pm a 10 pm, de preferência entre 4 e 6 ou 7 pm; é também concebível uma escala de 1 a 8 ou 9 pm. Este ácido silicico serve de agente matificante, isto é, reduz o brilho da superfície da cola endurecida. Se a granulometria for nitidamente inferior a 1 pm, então não se atinge o efeito de foscagem desejado. A superfície tem um aspecto liso e brilhante. Além disso, o xarope adesivo é tornado muito mais espesso por meio de um pó de ácido silicico de levado grau de dispersão, com uma granulometria média inferior a 1 pm, o que dificulta o processamento.

Mas só o agente matificante não chega para provocar um aspecto fosco da superfície. O agente matificante isolado deixa a superfície da cola endurecida com um aspecto baço.

Uma superfície fosca apresenta sempre uma certa rugosidade superficial. Por conseguinte, adiciona-se em segundo lugar um ácido silicico com uma granulometria média maior que 10 pm, até cerca de 200 pm. Este ácido silicico serve de estruturante.

Se só o estruturante for adicionado à cola, não se obtém o efeito de foscagem desejado. A superfície da cola endurecida tem um aspecto estruturado com um brilho sedoso. A granulometria do estruturante determina a rugosidade da superfície da cola endurecida. Esta pode ser ajustada à rugosidade da peça de plástico que se deseja colar.

Caso se pretender colar placas de plástico, feitas por meio de vazamento sobre vidro despolido e por conseguinte 5 apresentam já uma superfície fosca mas com uma rugosidade reduzida, então opta-se de preferência por uma granulometria de 11 ou 12 a 20 pm, em especial 14 a 18 μ para o estruturante.

Se pelo contrário forem coladas placas de plástico que foram preparadas pelo processo de extrusão e às quais foram acrescentadas contas difusoras de luz, que se notam à superfície depois da extrusão e secagem, então opta-se por uma granulometria do estruturante entre 25 e 100 pm, em especial 40 e 80 pm, ajustada à rugosidade superficial determinada pelas contas difusoras de luz. Como regra geral, a granulometria deve corresponder a cerca do dobro da rugosidade superficial média.

Se a granulometria ficar demasiado grosseira, nitidamente maior do que 200 pm, então a superfície da cola endurecida já não provoca um efeito fosco, apenas uma impressão grosseira. A cola de acordo com a presente invenção é incolor e translúcida. Por conseguinte, é adequada para colar todas as placas, independentemente da sua cor. A cor da costura de colagem é ajustada opticamente ao fundo, isto é às placas de plástico coladas.

Por razões que se prendem com o projecto é também possível colorir a cola com aditivos adequados.

Além disso o ácido silícico é inerte, não expande nem forma espuma.

Durante a preparação da cola cada um dos aditivos e outros componentes são misturados em conjunto. O chamado xarope da 6 cola a misturar é, por um lado, viscoso. Por outro lado, por meio da adição do ácido silicico, é também tixotrópico. Estes dois aspectos implicam que ao misturar os componentes com a misturadora, as bolhas de ar já não possam desaparecer sem impedimentos. As bolhas de ar na solução adesiva têm de ser novamente removidas do xarope antes da utilização da cola, uma vez que, de outro modo, teriam como consequência uma estrutura irregular da cola com espaços ocos e bolhas à superfície de costuras de colagem. Este facto afectaria tanto o aspecto estético como também a solidez da cola. De preferência, introduz-se por conseguinte na cola um anti-espumante que se mistura com o xarope. Este faz com que as bolhas formadas ascendam com relativa rapidez à superfície do xarope de cola e fiquem aí. 0 xarope de cola afastado durante um certo período de tempo fica então isento de bolhas.

Frequentemente são utilizados anti-espumantes para sistemas de tintas contendo solventes. Baseiam-se normalmente em polímeros e polissiloxanos eliminadores de espuma. São melhor adequados os copolímeros de éteres alquivinílicos com derivados de éter alquilvinílico, tal como são reivindicados na EP 0 379 166. Para a cola de polimerizaçâo de acordo com a presente invenção são preferencialmente dissolvidos polímeros anti-espumantes em diisobutilcetona (93 % em peso) e solvente de Stoddard (4 % em peso), sendo utilizado o solvente de Stoddard Nota P com menos de 0,1 % em peso de benzeno. Um anti-espumante comercial adequado deste género, que é utilizado de preferência, é o anti-espumante BYK 060N, fornecido pela BYK-CHEMIE, GmbH, Wesel, Alemanha. São adicionados entre 0,3 a 1 % em peso do anti-espumante. De preferência são utilizados 0,8 a 1 % em peso. 7 A utilização do anti-espumante faz com que as bolhas formadas durante a mistura do xarope passem facilmente para a superfície do xarope e se mantenham aí.

Estabeleceu-se utilizar como agente matificante um ácido silícico pirogénico. Um ácido silícico precipitado como agente matificante provoca um ligeiro amarelecimento. Para o estruturante tanto se pode utilizar um ácido silícico precipitado como um ácido silícico pirogénico. Caso se utilizar para o estruturante um ácido silícico precipitado, este conduz também a um ligeiro amarelecimento, no entanto é tão fraco que pode ser tolerado.

Todos os outros ácidos silícicos com pós tratamento têm um efeito desvantajoso. As ceras aplicadas sobre a superfície tingem de amarelo a cola, durante o endurecimento.

Para ajustar ainda mais a cola de polimerização à estrutura superficial dos materiais que se deseja colar, pode-se utilizar uma combinação de pelo menos dois estruturantes com granulometria diversa.

Revelou-se ser vantajoso quando a cola de polimerização contém 1 a 10 % em peso de agente matificante e 1 a 10 % em peso de estruturante, constituindo o agente matificante e o estruturante juntos menos de 11 % em peso de cola de polimerização. Acima do nível indicado o xarope de cola torna-se na maior parte das vezes demasiado viscosa. Abaixo do nível indicado o efeito matificante é, normalmente, demasiado reduzido. De preferência, acrescenta-se 1 a 5 % em peso tanto do agente matificante como do estruturante. Constatou-se ser o nível ideal uma adição de 3 substância das duas substâncias. 8 A cola de polimerização pode ser especialmente utilizada para a preparação de uma união por colagem de pelo menos um objecto fosco e um outro objecto. É adequada para colar peças de, p.ex. acrilnitrilo-butadieno-estireno (ABS), acetato-butirato de celulose (CAB), poliestireno (PS), policarbonato (PC), polietilenotereftalatoglicol (PTEG), cloreto de polivinilo (PVC), copolímero de estireno/a-estireno (S/MS), poliéster insaturado (PI) ou madeira, em especial para peças de PMMA.

Em seguida passa-se a descrever mais pormenorizadamente a presente invenção com base num exemplo de concretização.

Io Exemplo de realização

Como primeiro exemplo de realização é descrita uma cola para placas de PMMA formadas por meio de vazamento sobre vidro despolido e que apresentam já, portanto, uma superfície fosca mas com pouca rugosidade. Foi utilizada a receita seguinte para a cola. As percentagens referem-se a % em peso. 52,19% metilmetacrilato (monómero líquido) 22,4% polimetilmetacrilato 0,01% estabilizante (4-metil-2,6-di-terc-butilfenol) 0,3% acelerador (Ν,Ν-bis(2-hidroxipropil)-p-toluidin-dipropoxi-p-toluidin) 3% reticulante (tetraetilenoglicol dimetacrilato) 0,2% regulador (2-etileno-hexil tioglicolato) 0,1% Fotoprotecção absorvente de raios UV (2-hidroxi-4-metoxibenzofenona) 15% Diluente (metilmetacrilato, monómero líquido) para 9 ajuste a uma viscosidade adequada 3% Agente matificante (ácido silícico pirogénico com uma granulometria média de 6 a 7 pm) 3% estruturante (ácido silícico precipitado com uma granulometria média de 14 a 18 pm) 0,8% anti-espumante (à base de polissiloxano) 0 reticulação promove a reticulação das cadeias de polimerização. 0 regulador controla a polimerização, de forma que o peso molecular se mantenha a um nível adequado. 0 fotoprotector absorve a luz UV e conduz a um endurecimento superficial um pouco melhor. 0 estabilizante impede uma polimerização precoce. Esta só deve ocorrer no momento do processamento. Com este fim adiciona-se ao xarope de cola, antes do processamento, um catalisador ou endurecedor adequado até cerca de 3 a 6 %, de preferência 3 % e mistura-se com estes até já não serem visíveis estrias. Um catalisador vulgar é uma solução a 5 % de peróxido de benzoílo em diisobutilftalato. A mistura pode ser directamente medida junta num recipiente e em seguida misturada. Para a dispersão do pó de ácido silícico é necessário um dispersor-agitador, p.ex. com um disco de dissolução com dentes para cima e para baixo. A mistura é agitada a cerca de 22 °C, durante 5 a 10 min, com 6 a 8000 rotações/min.

Após a adição do catalisador, o tempo de endurecimento ou de polimerização é de cerca de 50 a 55 minutos. A temperatura de amolecimento é de 78 °C ou 95 °C quando a cola, depois do endurecimento, é temperada durante 5 horas 10 a 80 °C. O teor de monómeros restante é de 3,9 % ou 0,5 % depois da têmpera. A colagem de pontas das placas de PMMA revela uma solidez muito boa da costura da colagem. Em ensaios de carga não se atingiu a ruptura da costura de colagem mas sim a ruptura das placas de plástico coladas (ruptura do material). A medição da resistência à tensão e cisalhamento conforme a norma DIN 53283 numa camada de cola de 1,2 mm de espessura entre duas placas de PMMA deu como resultados valores de cerca de 40 MPa (megapascal), também claramente acima dos valores tipicamente exigidos de 15 MPa.

A medição do brilho para determinação da foscagem segundo a norma DIN 67530 teve como resultado para as placas de PMMA foscas deste exemplo de realização um valor de brilho num ângulo de 20° de 0,3. Para a cola endurecida obteve-se um valor de 0,2. A cola sem adição do matificante e do estruturante revelou um valor de brilho de 52. Atingiu-se portanto um ajuste considerável ao brilho das placas de PMMA coladas. A medição da rugosidade segundo a norma DIN 4768 à superfície deu para as placas de PMMA foscas deste exemplo de realização uma profundidade de rugosidade de cerca de 13 pm. Para a cola endurecida obteve-se um valor de 8 pm. A cola sem adição do matificante e do estruturante revelou uma profundidade de rugosidade de 0,15 pm. Também deste ponto de vista atingiu-se um ajuste considerável às características das placas de PMMA coladas. 11

As medições quantitativas reflectidas permitem uma optimização da composição da cola para o melhor ajuste possível ao material que se deseja colar. 2° Exemplo de realização

Como segundo exemplo de realização descreve-se uma cola para placas de PMMA que foram feitas pelo processo de extrusão e às quais foram adicionadas contas difusoras de luz. Este género de placas apresenta uma rugosidade de superfície maior. A receita para a cola corresponde à do primeiro exemplo de realização, apenas com a única diferença de se utilizar como estruturante um ácido silícico precipitado, com uma granulometria média de 70 a 100 pm. Após a adição do catalisador, o tempo de endurecimento ou de polimerização é de cerca de 45 minutos. A temperatura de amolecimento é de 77 °C ou 97 °C quando a cola, depois do endurecimento, é temperada durante 5 horas a 80 °C. O teor de monómeros restante é de 4,8 % ou 0,7 % depois da têmpera. A colagem de pontas das placas de PMMA mencionadas revela igualmente uma solidez muito boa da costura da colagem. Em ensaios de carga, uma vez mais, não se atingiu a ruptura da costura de colagem mas sim a ruptura das placas de plástico coladas (ruptura do material). A medição da resistência à tensão e cisalhamento conforme a norma DIN 53283 numa camada de cola de 1,2 mm de espessura entre duas placas de PMMA deu como resultados valores de cerca de 37 MPa, também claramente acima dos valores tipicamente exigidos de 15 MPa. 12 A medição do brilho para determinação da foscagem segundo a norma DIN 67530 teve como resultado para as placas de PMMA foscas deste exemplo de realização um valor de brilho num ângulo de 20° de 1. Para a cola endurecida obteve-se um valor de 0,6. Atingiu-se portanto um ajuste considerável ao brilho das placas de PMMA coladas. A medição da rugosidade segundo a norma DIN 4768 à superfície deu para as placas de PMMA foscas deste exemplo de realização uma profundidade de rugosidade de cerca de 23 pm. Para a cola endurecida obteve-se um valor de 24 pm. Também deste ponto de vista atingiu-se um ajuste considerável às caracteristicas das placas de PMMA coladas.

Lisboa, 5 de Dezembro de 2007

Claims (8)

1 REIVINDICAÇÕES 1. Cola de polimerização com os seguintes aditivos: a) pó de ácido silícico com uma granulometria média de 1 pm a 10 pm (agente matificante) e b) pó de ácido silícico com uma granulometria média de mais de 10 pm a 200 pm (estruturante)

2. Cola de polimerização de acordo com a reivindicação precedente, caracterizada por O outro aditivo ser um anti-espumante.

3. Cola de polimerização de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizada por 0 agente matificante ser um ácido silícico pirogénico.

4. Cola de polimerização de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado por uma combinação de pelo menos dois estruturantes com uma granulometria diferente.

5. Cola de polimerização de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado por, a cola de polimerização conter 1 a 10 % em peso de agente matificante e 1 a 10 % em peso de estruturante constituindo o agente matificante e o estruturante em conjunto menos de 11 % em peso em relação à cola de polimerização. 2

6. Cola de polimerização de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizada por a adição de um corante.

7. Utilização da cola de polimerização de acordo com uma das reivindicações anteriores para a preparação de uma união por colagem de pelo menos um objecto fosco e um outro objecto.

8. Utilização de acordo com a reivindicação precedente, caracterizada por, o objecto foscado ser escolhido de entre acrilnitrilo-butadieno-estireno (ABS), acetato-butirato de celulose (CAB), poliestireno (PS), policarbonato (PC), polietilenotereftalatoglicol (PTEG), cloreto de polivinilo (PVC), copolimero de estireno/a-estireno (S/MS), poliéster insaturado (PI) ou madeira. Lisboa, 5 de Dezembro de 2007