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ES2391903T3 - Formulación de adhesivo, procedimiento para su preparación así como su uso - Google Patents

Formulación de adhesivo, procedimiento para su preparación así como su uso Download PDF

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ES2391903T3
ES2391903T3 ES06828869T ES06828869T ES2391903T3 ES 2391903 T3 ES2391903 T3 ES 2391903T3 ES 06828869 T ES06828869 T ES 06828869T ES 06828869 T ES06828869 T ES 06828869T ES 2391903 T3 ES2391903 T3 ES 2391903T3
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Spain
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adhesive formulation
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zinc
solid particles
formulation
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Günter Kurz
Manuel Senn
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EMS Chemie AG
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Abstract

Formulación de adhesivo en forma de una dispersión acuosa con un contenido de partículas sólidas del 1 al 50 %referido a toda la formulación de adhesivo para el tratamiento de inserciones de refuerzo, para la fabricación deproductos poliméricos reforzados, que contiene:a) de 0,001 a 5 moles de un epóxido con un peso molecular de 50 a 290 en forma disuelta, referido a 1000 g de unaformulación totalb) del 0,1 al 20 % en peso de un isocianato total o parcialmente bloqueado, como partículas sólidas así comoc) del 0,1 al 40 % en peso de un látex de resorcina-formaldehído (RFL) como partículas sólidas,componiéndose la porción de partículas sólidas de los componentes b) y c) y ascendiendo la suma de loscomponentes b) y c) como máximo al 50 % en peso.

Description

Formulación de adhesivo, procedimiento para su preparación así como su uso.
La invención se refiere a una formulación de adhesivo para el tratamiento de inserciones de refuerzo que están previstas para la fabricación de productos poliméricos reforzados, conteniendo la formulación de adhesivo epóxido disuelto.
En la fabricación de productos de goma reforzados con fibra se ha demostrado como favorable que se use un adhesivo para la mejora de la adherencia entre las inserciones de refuerzo textiles y el caucho. Es importante el uso del adhesivo de este tipo particularmente en el ámbito de los cables para neumáticos y otros materiales compuestos de gran carga con fibras de refuerzo. De forma particular se conoce del estado de la técnica para este campo de aplicación el uso de sistemas de látex de resorcina-formaldehído (RFL) para la unión de fibras sintéticas dando productos de goma.
A este respecto se puede proceder bien en un procedimiento de una etapa o bien en un procedimiento de dos etapas. En la práctica se ha demostrado que esencialmente en particular con fibras de poliéster no activadas el procedimiento en dos etapas conduce a resultados favorables. Con el procedimiento de dos etapas se realiza en una primera etapa una activación de las fibras de forma que estas se recubren con epóxido y/o con isocianato. Esto se consigue en el caso general con una dispersión acuosa, en la que está contenido el isocianato y/o el epóxido con un determinado contenido de partículas sólidas en la dispersión acuosa. Después de esta primera etapa se lleva a cabo en una segunda etapa el recubrimiento con un sistema de látex de resorcina-formaldehído. Mediante este procedimiento en dos etapas se asegura que en la primera etapa se realice una activación completa de las fibras de modo que el recubrimiento con epóxido y/o con isocianato conduzca a la formación de grupos que puedan funcionar activos en la superficie de la fibra, de modo que luego puede realizarse con la segunda etapa el tratamiento con el látex. El tratamiento con RFL se realiza igualmente con una dispersión acuosa.
Sin embargo el procedimiento en dos etapas es técnicamente costoso y también la preparación de dos dispersiones separadas y su manipulación es difícil.
Por tanto no han faltado tentativas para llevar a cabo el tratamiento en forma de un procedimiento de una fase. Se describen sistemas de una fase, por ejemplo, en los documentos 2002/0122938 así como en el documento US
3.419.450. El sistema de una fase, es decir, el uso de una dispersión acuosa con RFL así como epóxido e isocianato, no se podría realizar en la práctica para el tratamiento de fibras ya activadas. Las fibras activadas son fibras que se ha provisto tras la preparación con un recubrimiento, por ejemplo, un recubrimiento con epóxido. En los procedimientos de una fase se tratan estas fibras previamente activadas de nuevo con una dispersión. En la patente de Estados Unidos 2002/0122938 se propone a este respecto usar un sistema de una fase, que contiene además de RFL e isocianato también epóxidos especiales. El epóxido está también en el documento US 2002/0122938 en forma de una partícula sólida en la dispersión. Es desventajoso en este sistema de una fase que no se pueda usar fibras no activadas y que también los resultados con fibras ya activadas sean insatisfactorias de forma particular en lo relativo al uso y a la adherencia.
Partiendo de esto se propone el objetivo de la presente invención de poder aplicar una formulación de adhesivo en forma de un sistema de una fase, debiendo presentar la formulación de adhesivo una buena humectación y buena adherencia como también una alta velocidad de reacción sobre fibras no activadas, de forma particular fibras PET. Otro objetivo de la presente invención es proponer un procedimiento correspondiente para la producción de una formulación de este tipo y explicar el uso.
El objetivo en relación a la formulación de adhesivo se consigue con las características de la reivindicación de patente 1, en lo referente al procedimiento con las características de la reivindicación de patente 11 Las reivindicaciones subordinadas muestran perfeccionamientos ventajosos.
De acuerdo con la invención se propone por tanto una dispersión de adhesivo para un sistema de una fase para el tratamiento de inserciones de refuerzo para la fabricación de productos poliméricos reforzados, en los que está contenido el epóxido en forma disuelta con una concentración de 0,001 a 5 moles referido a 1000 g de formulación total, presentándose el isocianato y el RFL además como partículas sólidas. Los solicitantes pudieron demostrar que es posible trabajar con una formulación tal que el epóxido se presenta en forma disuelta, con un sistema de una fase y al mismo tiempo conseguir las ventajas del sistema en dos fases actual, a saber, la selectividad en relación al recubrimiento. Sin embargo la formulación de adhesivo de acuerdo con la invención no solo conduce a una humectación selectiva, es decir, tiene lugar en primer lugar una activación de las fibras y luego a continuación un recubrimiento con partículas sólidas contenidas en la dispersión, sino que con la formulación de adhesivo según la invención se consigue además una adherencia extraordinaria de cables de poliéster no tratados dando gomas. Se ha demostrado adicionalmente que con la formulación de acuerdo con la invención tiene lugar una reducción en la profundidad de penetración, de modo que se pudo reducir la concentración en adhesivo. Esto tiene como consecuencia que los cables recubiertos presentan menos rigidez y por tanto poseen una mejor estabilidad.
En la formulación de adhesivo según la invención se prefiere a este respecto que la concentración de epóxido sea de 0,002 a 0,2 mol/1000 g de formulación total. Epóxidos adecuados que se disuelven en la dispersión son particularmente aquellos que presentan un peso molecular de 50 a 290. Son particularmente preferidos poliglicidiléteres solubles en agua, resinas de epoxi-novolaca, epóxidos de alquileno polifuncionales, diglicidéteres y resinas basadas en bisfenol A. El documento EP 1 221 456 A1 describe epóxidos.
La formulación de adhesivo según la invención presenta un contenido de partículas sólidas del 1 al 50 % en peso, preferiblemente del 1 al 30 % en peso. El tamaño de partícula de las partículas presentes en la dispersión, es decir, del isocianato es < 5 !m.
La proporción de partículas sólidas de la dispersión se compone a este respecto del 0,1 al 20 % en peso del isocianato y del 0,1 a 40 % en peso del RFL. Preferiblemente la formulación contiene del 0,1 al 10 % en peso de isocianato y del 10 al 25 % en peso de RFL como porción de partículas sólidas.
En la formulación de adhesivo se ha evidenciado adicionalmente como ventajoso que se usen como isocianatos 4-4di-isocianatodifenil-metano (MDI) y/o toluenodiisocianato (TDI) y/o naftilisocianato (MDI). La invención comprende evidentemente todos los demás isocianatos conocidos que se pueden usar para tales formulaciones de adhesivo. A tal efecto se hace referencia a modo de ejemplo al documento US 2002/0122938 A1 y los diisocianatos ahí descritos.
Como agentes de bloqueo favorables en los isocianatos se hace referencia en la presente invención de forma particular a isocianatos bloqueados con lactama. Ejemplos de estos son: £-copralactama, d-valerolactama. La invención comprende evidentemente también otros agentes de bloqueo conocidos. Estos son: oximas, por ejemplo, metiletilcetoxima (butanona-oxima), metilamilcetoxima y ciclohexanonaoxima. Monofenoles, por ejemplo, fenol, resorcina, cresol, trimetilfenoles, terc-butilfenoles. Alcoholes primarios, secundarios y terciarios, glicoléteres, compuestos que forman enoles ligeros como, por ejemplo, éster acetoacético, acetilacetona, derivados de ácido malónico. Aminas aromáticas secundarias. Imidas, mercaptanos, triazoles.
Aún se puede conseguir un aumento adicional de la velocidad de reacción en la formulación de adhesivo de acuerdo con la invención, añadiendo un catalizador en forma de un compuesto metálico. Como catalizadores son adecuados a este respecto compuestos metálicos de los metales sodio, potasio, cesio, estroncio, plata, cadmio, bario, cerio, urano, titanio, cromo, estaño, antimonio, manganeso, hierro, cobalto, níquel, cobre, cinc, plomo, calcio y/o circonio. Se prefieren en los compuestos metálicos los de cinc. A este respecto son compuestos adecuados acetato de cinc, sulfato de cinc, carbonato de cinc, óxido de cinc, acetilacetonato de cinc y/o cloruro de cinc. Es muy especialmente preferido acetato de cinc. El catalizador se encuentra en forma disuelta en la dispersión siendo la concentración de 0,0001 a 0,1 mol/1000 g de formulación.
El sistema de látex de resorcina-formaldehído (RFL) usado según la presente invención es conocido del estado de la técnica.
La invención se refiere adicionalmente a un procedimiento para el tratamiento de inserciones de refuerzo para la fabricación de productos poliméricos reforzados (reivindicación de patente 11). En el procedimiento de acuerdo con la invención se usa una formulación de adhesivo como se describe previamente. En el procedimiento se puede preparar también a este respecto la formulación de adhesivo poco antes de la aplicación prevista mediante mezcla de los componentes individuales. En qué forma se presenten los componentes individuales no juega papel alguno a este respecto, es decir, se pueden premezclar también dos o varios componentes.
En la presente invención es esencial sin embargo que la formulación de adhesivo se use en forma de un sistema de una fase, es decir, todos los componentes deben estar presentes antes del tratamiento ya en forma de una dispersión y/o solución acuosa. El que se prepare la dispersión acuosa bastante antes de la aplicación como una formulación propiamente, o si se mezclan los componentes individuales poco antes de la aplicación no es esencial para el éxito pretendido.
Los solicitantes pudieron demostrar además que la formulación de adhesivo de acuerdo con la invención es especialmente adecuada para el tratamiento de fibras de poliéster no tratadas. A este respecto se podrían conseguir velocidades de reacción extraordinarias que superan claramente las conocidas hasta ahora por sistemas comparables, consiguiendo al mismo tiempo una buena tasa de humectación.
La invención se aclara a continuación más detalladamente en función de un ejemplo de realización.
Ejemplo:
Se preparó un baño de acuerdo con la invención con la composición indicada en la tabla 1.
Tabla 1: formulación de un baño de una fase
Componente del baño
Cantidad Partículas sólidas
MDI bloqueado con lactama Poliglicidiléter 1 RFL Agua desionizada
29,35 g 10,65 g 260,87 g 199,13 g 29,35 g 10,65 g 60,00 g - 5,87 % 2,13 % 12,00 % -
Total
500,00 g 1100,00 g 20,00 %
1 se encuentra en forma disuelta 2 23 % en agua desionizada
Se trató un cable de PET no activado una vez con un baño de dos fases del estado de la técnica y con un baño de acuerdo con la invención con la composición indicada en la tabla 1. Con el baño de dos fases se usó un baño del estado de la técnica. En el primer baño se usó como isocianato bloqueado Grilbond® IL-6 50 %F y como epóxido Grilbond® G1701 de la compañía EMS-Primid AG, Suiza. La dispersión para la 2ª fase se trata de un producto de condensación de una resina de resorcina-formaldehído y de un látex de butadienestirenvinilpiridina.
En la tabla 2 se representan los resultados para los dos baños.
Tabla 2:
Baño de dos fases
Baño de una fase
Formulación
IL + G1701 2,7 % 1 1,7 % 1
RFL
6,3 % 1 5,8 % 1
Propiedades
Adherencia 2 5 5
1 DPU: cantidad de adhesivo sobre el PET tras recubrimiento Cubrimiento de la cuerda de goma: 1 = 0-20 %, 2 = 20-40 %, 3 = 40-60 % 4 = 60-80 %, 5=80-100 %

Claims (14)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Formulación de adhesivo en forma de una dispersión acuosa con un contenido de partículas sólidas del 1 al 50 % referido a toda la formulación de adhesivo para el tratamiento de inserciones de refuerzo, para la fabricación de productos poliméricos reforzados, que contiene:
    a) de 0,001 a 5 moles de un epóxido con un peso molecular de 50 a 290 en forma disuelta, referido a 1000 g de una formulación total
    b) del 0,1 al 20 % en peso de un isocianato total o parcialmente bloqueado, como partículas sólidas así como
    c) del 0,1 al 40 % en peso de un látex de resorcina-formaldehído (RFL) como partículas sólidas,
    componiéndose la porción de partículas sólidas de los componentes b) y c) y ascendiendo la suma de los componentes b) y c) como máximo al 50 % en peso.
  2. 2.
    Formulación de adhesivo según la reivindicación 1, caracterizada porque el contenido de partículas sólidas es del 5 al 30 % en peso.
  3. 3.
    Formulación de adhesivo según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque contiene de 0,002 a 0,20 moles de epóxido en forma disuelta, referido a 1000 g de la formulación total.
  4. 4.
    Formulación de adhesivo según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque el epóxido se selecciona del grupo de poliglicidiléteres, resinas de epoxi-novolaca, epóxidos de alquileno polifuncionales, diglicidéteres y resinas a base de bisfenol A.
  5. 5.
    Formulación de adhesivo según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque la formulación contiene de 0,0001 a 0,1 mol de un compuesto metálico como catalizador en forma disuelta, referido a 1000 g de la formulación total, seleccionándose el catalizador de los metales cinc, estroncio, cadmio, sodio, cesio, potasio, plata, bario, titanio, cromo, estaño, antimonio, manganeso, hierro, cobalto, níquel, cerio, urano, cobre, calcio, cinc, plomo y circonio.
  6. 6.
    Formulación de adhesivo según la reivindicación 5, caracterizada porque el catalizador es un compuesto de cinc seleccionado de acetato de cinc, acetilacetonato de cinc, óxido de cinc, cloruro de cinc, carbonato de cinc y/o sulfato de cinc.
  7. 7.
    Formulación de adhesivo según al menos una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque el isocianato está bloqueado con lactama.
  8. 8.
    Formulación de adhesivo según al menos una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque el isocianato se selecciona de 4,4-diisocianato-difenilmetano (MDI) y/o toluenodiisocianato (TDI) y/o naftildiisociananto (MDI).
  9. 9.
    Formulación de adhesivo según al menos una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque contiene adicionalmente aditivos y dispersantes.
  10. 10.
    Formulación de adhesivo según al menos una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque contiene del 0,1 al 10 % en peso de isocianato bloqueado o parcialmente bloqueado como partículas sólidas y del 10 al 25 % en peso de RFL, como partículas sólidas.
  11. 11.
    Procedimiento para el tratamiento de inserciones de refuerzo, de forma particular cables de neumáticos, para la fabricación de productos poliméricos reforzados, caracterizado porque el tratamiento con una formulación de adhesivo se lleva a cabo según al menos una de las reivindicaciones de patente 1 a 10.
  12. 12.
    Procedimiento según la reivindicación 11 caracterizado porque la formulación de adhesivo se prepara inmediatamente antes del tratamiento mediante la mezcla de los componentes individuales.
  13. 13.
    Procedimiento según la reivindicación 11, caracterizado porque la formulación de adhesivo se prepara inmediatamente antes de la aplicación mediante la mezcla del componente c) (RFL) con la formulación ya presente como mezcla con los componentes a) y b).
  14. 14.
    Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 11 a 13, caracterizado porque se trata cable para neumáticos no activado.
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