ES2217883T3 - Pegamentos por fusion hinchables con agua. - Google Patents

Pegamentos por fusion hinchables con agua.

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ES2217883T3 ES99968796T ES99968796T ES2217883T3 ES 2217883 T3 ES2217883 T3 ES 2217883T3 ES 99968796 T ES99968796 T ES 99968796T ES 99968796 T ES99968796 T ES 99968796T ES 2217883 T3 ES2217883 T3 ES 2217883T3
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Abstract

Pegamento por fusión, hinchable con agua, que contiene, al menos: a) hasta un 25 % de una resina favorecedora de la pegajosidad, b) una cera de polietileno, dispersable en agua, a base de un copolímero de etileno/acetato de vinilo con un peso molecular comprendido entre 500 y 10.000 (determinación por viscosimetría), c) un copolímero de éster del ácido etilenacrílico con una proporción en acrilatos de alquilo del 15 hasta el 40 % en peso, d) un homopolímero o copolímero soluble en agua, elegido entre los homopolímeros o bien los copolímeros del grupo formado por polietilenglicol, copolímeros de óxido de etileno/óxido de propileno, polivinilmetiléteres, polivinilpirrolidona, alcohol polivinílico así como copolímeros de los monómeros anteriormente citados con otros monómeros olefínicamente insaturados, e) un polímero superabsorbente, pulverulento, con un tamaño medio de las partículas menor que 80 m del grupo formado por los homopolímeros y/o copolímeros del ácido (met)acrílico, del (met)acrilonitrilo, de la (met)acrilamida, del acetato de vinilo, de la vinilpirrolidona, del ácido maléico, del anhídrido del ácido maléico, del ácido itacónico, del anhídrido del ácido itacónico, del ácido vinilsulfónico o de los ésteres de hidroxialquilo de los ácidos anteriormente citados, pudiendo estar neutralizado desde el 0 hasta el 95 % en peso de los grupos ácido por grupos alcalinos o por grupos amonio y pudiendo estar reticulados estos polímeros/copolímeros mediante compuestos polifuncionales.

Description

Pegamentos por fusión hinchables con agua.
La invención se refiere a un pegamento por fusión, hinchable con agua, así como al empleo de este pegamento por fusión para la fabricación de cables, con finalidades de sellado, para aplicaciones generales de montaje así como para el pegado de artículos no tejidos.
Las composiciones que absorben agua, o bien que se hinchan con agua, encuentran un gran número de aplicaciones para finalidades de sellado, para aplicaciones de montaje, así como a modo de aglutinantes para materiales no tejidos para la fabricación de productos higiénicos. Las composiciones absorben desde agua y que se hinchan con agua encuentran aplicación por ejemplo en la construcción de tuberías para asegurar la estanqueidad longitudinal al agua en construcciones tubulares multicapa, en la industria de la construcción civil a modo de masas para el sellado de juntas en el sector de la protección de los edificios o bien para el saneado de los edificios. Otro campo de aplicación está representado por los cables, que tienen que tenderse en la tierra o debajo del agua. Estos tienen que protegerse contra la penetración del agua en caso de deterioro de la vaina externa o bien en los puntos de transición o bien de unión. Especialmente los cables para la conducción de energía, de telecomunicaciones y de ondas luminosas son productos de inversión de vida prolongada, cuya seguridad de funcionamiento tiene que garantizarse durante un período de tiempo de vida muy grande. Cuando se produzcan deterioros sobre el aislamiento externo y/o en los puntos de transición defectuosos, penetra el agua en el interior de tales construcciones para cables, estos puentes de agua pueden conducir a deterioros considerables del cable. En este caso puede producirse una rápida propagación del agua a lo largo del eje longitudinal del cable e inutilizar a un cable deteriorado de este modo a través de un tramo largo.
Para evitar la penetración del agua en construcciones de cables, en construcciones para tuberías así como para el sellado en la protección de los edificios se utilizan ya desde hace cierto tiempo, materiales de sellado hinchables en agua o bien construcciones para el sellado. La publicación JP-A-58-215334 (1983) describe, en forma general, materiales de sellado endurecibles al calor, a base de cauchos y de una resina de poliuretano hinchable al agua a base de copolímeros de óxido de etileno.
La publicación JP-A-02 155 953 describe materiales hinchables con agua, resistentes al agua salada, para sellados a base de cauchos vulcanizables y de resinas que absorben agua constituidas por derivados del ácido acrílico. Estos materiales tienen que vulcanizarse en prensas a temperaturas de, aproximadamente, 160ºC durante, aproximadamente, 30 minutos.
La publicación EP-A-0 188 959 describe una cinta de sellado multicapa constituida por un soporte de papel, materiales textiles o materiales sintéticos, que está recubierta con una capa constituida por un polvo polímero hinchable con agua y por un aglutinante soluble en agua o bien, en caso dado, un tensioactivo.
La publicación US-A-5 020 875 describe construcciones para cables, en las que la capa que debe impedir la penetración del agua mediante hinchado, está constituida por un laminado multicapa. Este laminado está constituido por dos bandas de soporte de material hidrófobo tal como por ejemplo poliéster. Entre estas dos bandas de soporte está insertado un polímero o copolímero, hinchable con agua, del tipo de los superabsorbentes.
La publicación US-A-5 188 883 describe una estructura compuesta multicapa constituida por una banda metálica a modo de una capa, y una capa de un material bloqueante del agua, hinchable, estando unidas las dos capas y las superficies con ayuda de un pegamento.
La publicación US-A-5 179 611 describe una construcción de cable para un cable de fibra óptica con un elemento absorbente del agua, que se ha dispuesto sobre un soporte mediante recubrimiento. En este caso se mezcla una composición absorbente del agua, constituida por un elastómero termoplástico, una resina absorbente del agua así como por una resina soluble en agua, esta mezcla se disuelve o se dispersa en un disolvente y esta solución o bien suspensión se deposita en forma de capa sobre un substrato plano tal como por ejemplo un material textil o papel, después de lo cual se elimina el disolvente por evaporación mediante secado.
La publicación WO-A-98/27559 describe pegamentos por fusión hinchables a base de un componente no soluble en agua formado por uno o varios polímeros termoplásticos y por una o varias resinas con un índice de saponificación diferente de 0 así como un componente soluble en agua o dispersable en agua y un componente hinchable en agua de la clase de los superabsorbentes. Según esta publicación, son adecuados estos pegamentos por fusión, hinchables en agua, para la aplicación en la fabricación de construcciones herméticas al agua, especialmente para la fabricación de construcciones de cables herméticas al agua longitudinalmente. En este caso los componentes deben mezclarse homogéneamente entre sí, es decir que no deben estar presentes heterogeneidades macroscópicas. No se hace ninguna indicación sobre el tamaño de las partículas de los componentes hinchables en agua.
Las publicaciones US-A-5 110 605, US-A-5 075 373 y EP-A-489 976 describen, todas ellas, composiciones de polímeros superabsorbentes con un reducido tamaño de partícula.
Los pegamentos por fusión hinchables según la publicación WO-A-98/27559 se caracterizan ya por una aptitud a la manipulación muy sencilla durante la fabricación de construcciones de cables herméticas al agua longitudinalmente, sin embargo las composiciones citadas en último lugar requieren ser mejoradas en lo que se refiere a la velocidad del hinchamiento por exposición al agua. Así pues existía la tarea de poner a disposición un pegamento por fusión que se pudiese elaborar de la manera más sencilla posible, que presentase una capacidad de hinchamiento elevada y muy rápida por exposición al agua. Al mismo tiempo este pegamento debe presentar una reducida pegajosidad superficial a temperatura ambiente.
La solución de la invención para esta tarea puede verse en las reivindicaciones. Esta consiste, esencialmente, en la puesta a disposición de un pegamento por fusión, hinchable con agua, que contiene
a)
hasta un 25% de una resina favorecedora de la pegajosidad,
b)
una cera de polietileno, dispersable en agua, a base de un copolímero de etileno/acetato de vinilo con un peso molecular comprendido entre 500 y 10.000 (determinación por viscosimetría),
c)
un copolímero de éster del ácido etilenacrílico con una proporción en acrilatos de alquilo del 15 hasta el 40% en peso,
d)
un homopolímero o copolímero soluble en agua, elegido entre los homopolímeros o bien los copolímeros del grupo formado por polietilenglicol, copolímeros de óxido de etileno/óxido de propileno, polivinilmetiléteres, polivinilpirrolidona, alcohol polivinílico así como copolímeros de los monómeros anteriormente citados con otros monómeros olefínicamente insaturados,
e)
un polímero superabsorbente, pulverulento, con un tamaño medio de las partículas menor que 80 \mum del grupo formado por los homopolímeros y/o copolímeros del ácido (met)acrílico, del (met)acrilonitrilo, de la (met)acrilamida, del acetato de vinilo, de la vinilpirrolidona, del ácido maléico, del anhídrido del ácido maléico, del ácido itacónico, del anhídrido del ácido itacónico, del ácido vinilsulfónico o de los ésteres de hidroxialquilo de los ácidos anteriormente citados, pudiendo estar neutralizado desde el 0 hasta el 95% en peso de los grupos ácido por grupos alcalinos o por grupos amonio y pudiendo estar reticulados estos polímeros/copolímeros mediante compuestos polifuncionales.
La resina favorecedora del pegamento sirve, en este caso, como favorecedor de la adherencia o bien de la compatibilidad, en este caso pueden emplearse todas las resinas favorecedoras de la pegajosidad en sí conocidas, que encuentran aplicación para los pegamentos por fusión. En este caso son especialmente adecuados los diversos derivados del colofonio, es decir, especialmente, los ésteres resínicos del ácido abiético así como sus productos de hidrogenación. Estos derivados del colofonio son conocidos también como ésteres de colofonio de diversos alcoholes monofuncionales y polifuncionales. Además pueden emplearse también politerpenos así como resinas de terpenofenol a modo de resina favorecedora de la pegajosidad.
Las ceras de EVA, dispersables en agua, son ceras de polietileno a base de un copolímero de etileno/acetato de vinilo con un contenido en acetato de vinilo de hasta un 15% y pesos moleculares comprendidos entre 500 y aproximadamente 10.000 (determinación por viscosimetría). Estas ceras especiales de polietileno se caracterizan por sus propiedades hidrófilas, siendo, por ejemplo, dispersables en agua.
Como componente hidrófobo de la matriz para el aglutinado del superabsorbente son adecuados copolímeros flexibilizantes del etileno, especialmente copolímeros de etilenoacrilatos de alquilo con un contenido en acrilatos de alquilo desde un 15 hasta un 40% en peso. En este caso son especialmente adecuados a modo de comonómeros los ésteres de alquilo de cadena larga del ácido acrílico, especialmente los acrilatos de alquilo con 4 a 12 átomos de carbono. Estos copolímeros de etileno acrilatos de alquilo presentan, usualmente, un punto de reblandecimiento comprendido entre 80 y 100ºC (método de anillo y bola ASTM E 28).
Como homopolímeros o copolímeros solubles en agua se emplearán polietilenglicol, copolímeros de óxido de etileno/óxido de propileno (bien en forma de copolímeros bloque o bien en forma de copolímeros estadísticos con una proporción preponderante en óxido de etileno), polivinilmetiléteres, polivinilpirrolidona, alcohol polivinílico así como copolímeros de los monómeros anteriormente citados con otros monómeros olefínicamente insaturados. Los polímeros solubles en agua tienen pesos moleculares comprendidos entre 1.000 y aproximadamente 20.000, estos pueden ser líquidos a temperatura ambiente o, preferentemente, pueden ser sólidos, en forma de cera, cuando se utilicen los pesos moleculares más elevados.
Como polímeros superabsorbentes, en forma de polvo, son adecuados los homopolímeros y/o copolímeros, en sí conocidos, del ácido acrílico o del ácido metacrílico (en abreviatura ácido (met)acrílico), el (met)acrilonitrilo, la (met)acrilamida, el acetato de vinilo, la vinilpirrolidona, el ácido maleico, el anhídrido del ácido maléico, el ácido itacónico, el anhídrido del ácido itacónico, el ácido vinilsulfónico o los ésteres de hidroxialquilo de los ácidos anteriormente citados, estando neutralizado desde el 0 hasta el 95% en peso de los grupos ácido por grupos alcalinos o por grupos amonio y estando reticulados estos polímeros/copolímeros por medio de compuestos polifuncionales. Tales polímeros son conocidos por ejemplo por las publicaciones EP-A-0 700 414 o EP-A-0 701 587. En las mismas se divulga que los polvos polímeros deben tener un tamaño de grano comprendido entre 90 y 630 \mum. Sin embargo es esencial para la invención que el tamaño medio de las partículas de los polvos polímeros superabsorbentes sea menor que 80 \mum. Son especialmente preferentes los intervalos del tamaño de las partículas comprendidos entre 60 \mum y 2 \mum para el polvo polímero superabsorbente.
Además los pegamentos por fusión, según la invención, pueden contener agentes estabilizantes en sí conocidos, usuales en el comercio, que garanticen una estabilidad a la temperatura de las formulaciones. A éstos pertenecen, por ejemplo, los agentes usuales protectores contra el envejecimiento a base de fenoles estéricamente impedidos.
Los pegamentos por fusión, hinchables, especialmente preferentes, contienen los componentes esenciales en las cantidades siguientes:
desde un 10 hasta un 25% de resina favorecedora de la pegajosidad
desde un 20 hasta un 40% de cera EVA dispersable en agua
desde un 5 hasta un 25% en peso de copolímero de ésteres de ácido etilenoacrílico flexibilizantes
desde un 15 hasta un 35% en peso de homopolímeros o de copolímeros solubles en agua,
desde un 20 hasta un 40% en peso de polvo de polímero superabsorbente.
Los pegamentos por fusión hinchables con agua, según la invención, son adecuados, por ejemplo, como recubrimiento de láminas metálicas o de elementos de refuerzo, reforzados con fibras de vidrio, de material sintético en la construcción de cables. Una aplicación especialmente preferente es, por ejemplo, el recubrimiento directo de elementos de refuerzo centrales de los cables conductores de ondas de luz. Este elemento central puede recubrirse con la versión del pegamento no pegajosa superficialmente y, a continuación, puede enrollarse y almacenarse provisionalmente. En los cables conductores de ondas de luz usuales están dispuestos concéntricamente alrededor de este elemento central los conductores individuales de las ondas de luz. Tras la reactivación de la versión del pegamento no pegajoso superficialmente sobre el elemento central pueden fijarse por pegado estos conductores de las ondas de luz directamente sobre el elemento central y pueden, a continuación, recorrer otras etapas de fabricación. En caso dado pueden recubrirse los macarrones de material sintético (tubos) que contienen él o los conductores de las ondas de luz, también sobre el lado externo con el pegamento por fusión, según la invención. Cuando se utiliza el pegamento por fusión según la invención puede suprimirse un revestimiento de los conductores de las ondas de luz, necesario según el actual estado de la técnica, con una cinta adhesiva multicapa, hinchable con agua o material de deslizamiento multicapa o sellado longitudinal al agua de las cavidades huecas comprendidas entre el elemento central y los tubos con una grasa (Petrojelly). En la construcción de cables se pueden dejar cavidades huecas, en función de la construcción puesto que el pegamento por fusión, hinchable con agua, llena por completo estas cavidades huecas, cuando se produce la penetración del agua, debido al proceso de hinchamiento y, de este modo, se garantiza un sellado fiable longitudinal al agua. Este tipo de construcción proporciona una ingeniería simplificada de unión, la posibilidad de trabajar en ausencia de grasas así como un ahorro significativo de peso de la construcción del cable. Además es posible una mayor velocidad de producción en comparación con la elaboración de fusión con hinchamiento.
Además de los campos de aplicación anteriormente citados para la fabricación de cables conductores de ondas de luz sellados longitudinalmente al agua, los pegamentos por fusión, hinchables con agua, según la invención, son adecuados también para asegurar la hermeticidad longitudinal al agua de diversos cables para el transporte de energía y de telecomunicaciones a base de conductores de cobre.
Además, los pegamentos por fusión, hinchables con agua, según la invención, son adecuados para el empleo a modo de masas para el sellado de juntas en el sector de la protección de los edificios o bien del saneado de los edificios para el sellado contra la penetración de la humedad o del agua en edificios civiles. Otro campo de aplicación consiste en la construcción de tuberías, por ejemplo para asegurar la hermeticidad longitudinal al agua de construcciones de tuberías coaxiales, multicapa. Además los pegamentos por fusión, hinchables con agua, son adecuados como aglutinantes para productos no tejidos en el sector de la higiene, tales como por ejemplo pañales para niños, pañales para incontinencia, productos para incontinencia, pañales para señoras, piezas postizas para bragas o bajos para camas. Además puede imaginarse el empleo de los pegamentos por fusión según la invención para uniones reciclables por pegado, en las cuales tienen que desprenderse nuevamente los pegados ulteriormente (tras la acción del agua), esto se favorece en gran medida por el hinchado en agua.
Los pegamentos por fusión, hinchables con agua, pueden prepararse de la manera siguiente: resina favorecedora de la pegajosidad, por ejemplo ésteres de resina, ceras EVA y copolímeros de ésteres de etileno ácido acrílico se funden a 110 hasta 160ºC y se homogeneizan. A continuación se añade él o los homopolímeros o copolímeros solubles en agua y se homogeneizan. Finalmente se introduce el polvo polímero superabsorbente pulverulento y se homogeneiza. A continuación se deja reposar la fusión homogénea en las unidades correspondientes para el envasado y se enfría hasta la temperatura ambiente.
Las composiciones según la invención se explicarán a continuación con mayor detalle por medio de algunos ejemplos, representando estos ejemplos únicamente una elección muy reducida sin que limiten en modo alguno el objeto de la invención.
Método para la determinación de la absorción de agua de los pegamentos por fusión, hinchables con agua, según el método del "ensayo de bolsita de té" Preparación de las muestras
Se prepara a partir de una muestra de pegamento, preparada de manera homogénea, en una prensa calentada, a temperatura adecuada, una placa que esté lo más exenta posible de burbujas, con un espesor de 1 mm. A continuación se trocean dos probetas cuadradas con una longitud de borde de 5 x 5 cm, de manera que se produzcan probetas con una superficie de 52 cm^{2}.
Las probetas deben ser lo más recientes posibles y estar exentas de agua. En caso dado se secan las probetas durante la noche en el armario para el secado o en el desecador.
Se determina la masa de las probetas m_{p}. En cada probeta se dispone en un filtro para té, usual en el comercio, constituido pro papel filtrante. Este se fija sobre un soporte de material sintético igualmente usual en el comercio (son adecuados de una manera muy buena por ejemplo el tamiz para té y el soporte de la marca Teekanne). Se determina la masa del tamiz y del soporte m_{sH}.
Realización de la medida
La muestra se sumerge en un vaso de cristal de 600 ml, que está lleno con el líquido de ensayo deseado. El líquido de ensayo puede ser agua completamente desalinizada, agua de la cañería, agua salada o una solución acuosa. Exactamente al cabo de un minuto, se retira el soporte del líquido y se deja gotear, en ausencia de contacto físico, en un vaso de vidrio mayor, durante 5 minutos. A continuación se determina el peso m_{Ges} del tamiz, del soporte, de la muestra y del agua retenida y se calcula la absorción de agua de la probeta de la manera siguiente:
Absorción \ de \ agua \ m_{w} [g \ de \ agua] = m_{Ges} - (m_{p} + m_{SH}).
La capacidad de hinchamiento del producto ensayado puede obtenerse si se hace el cociente entre la cantidad de agua absorbida sobre la superficie y la masa de la muestra:
Capacidad \ de \ hinchamiento \ [g/(gxcm^{2})]= m_{w} / (m_{p} x 52).
Este valor se indica con una exactitud de tres decimales detrás de la coma con fines comparativos.
Después de los 5 minutos de tiempo de goteo y de la determinación del peso se cuelga la muestra de nuevo en el líquido de ensayo durante otro tiempo de ensayo y se procede de nuevo como se ha descrito anteriormente.
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1
2
1) Éster de colofonio-pentaeritrita
2) Copolímero de etileno-acrilato de butilo, punto de fusión 94ºC (anillo y bola)
3) Polietilenglicol, peso molecular 12.000
4) Contenido en EVA aproximadamente 9%, peso molecular aproximado 6500.
Tanto con relación a la distribución homogénea del agente de hinchamiento como también en relación con el comportamiento al hinchamiento en el ensayo de la bolsa de té tras una absorción de agua momentánea así como tras una absorción prolongada de agua, los pegamentos por fusión según la invención presentan propiedades sensiblemente mejores que las de los ejemplos comparativos que contienen el polvo más grosero de polímero superabsorbente.

Claims (7)

1. Pegamento por fusión, hinchable con agua, que contiene, al menos:
a)
hasta un 25% de una resina favorecedora de la pegajosidad,
b)
una cera de polietileno, dispersable en agua, a base de un copolímero de etileno/acetato de vinilo con un peso molecular comprendido entre 500 y 10.000 (determinación por viscosimetría),
c)
un copolímero de éster del ácido etilenacrílico con una proporción en acrilatos de alquilo del 15 hasta el 40% en peso,
d)
un homopolímero o copolímero soluble en agua, elegido entre los homopolímeros o bien los copolímeros del grupo formado por polietilenglicol, copolímeros de óxido de etileno/óxido de propileno, polivinilmetiléteres, polivinilpirrolidona, alcohol polivinílico así como copolímeros de los monómeros anteriormente citados con otros monómeros olefínicamente insaturados,
e)
un polímero superabsorbente, pulverulento, con un tamaño medio de las partículas menor que 80 \mum del grupo formado por los homopolímeros y/o copolímeros del ácido (met)acrílico, del (met)acrilonitrilo, de la (met)acrilamida, del acetato de vinilo, de la vinilpirrolidona, del ácido maléico, del anhídrido del ácido maléico, del ácido itacónico, del anhídrido del ácido itacónico, del ácido vinilsulfónico o de los ésteres de hidroxialquilo de los ácidos anteriormente citados, pudiendo estar neutralizado desde el 0 hasta el 95% en peso de los grupos ácido por grupos alcalinos o por grupos amonio y pudiendo estar reticulados estos polímeros/copolímeros mediante compuestos polifuncionales.
2. Pegamento por fusión, hinchable con agua, caracterizado porque el tamaño de las partículas del superabsorbedor según 1e) está comprendido entre 60 \mum y 2 \mum.
3. Pegamento por fusión, hinchable con agua, según las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque como resina favorecedora de la pegajosidad a) se emplea un derivado del colofonio, un politerpeno o una resina de terpenofenol.
4. Empleo del pegamento por fusión, hinchable con agua, según una de las reivindicaciones 1 a 3, para asegurar la hermeticidad longitudinal al agua de cables de transporte de energía, de telecomunicaciones y/o de ondas de luz.
5. Empleo del pegamento por fusión, hinchable con agua, según una de las reivindicaciones 1 a 3, en la industria de la construcción para el sellado de juntas en la protección de los edificios o en el saneado de los edificios así como en la construcción de tuberías para asegurar la hermeticidad longitudinal al agua en construcciones de tuberías multicapa.
6. Empleo de los pegamentos por fusión, hinchables con agua, según una de las reivindicaciones 1 a 3, como aglutinantes para estructuras textiles planas para la fabricación de productos higiénicos.
7. Empleo de los pegamentos por fusión, hinchables con agua, según una de las reivindicaciones 1 a 3, para la unión por pegado reciclable, desprendible ulteriormente.
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