ES2253592T3

ES2253592T3 - Metodo de fabricacion de cintas adhesivas por medio de una reticulacion quimica a base de radiaciones asi como utilizacion de las cintas adhesivas.

Info

Publication number: ES2253592T3
Application number: ES03003977T
Authority: ES
Inventors: Norbert Dr. Grittner
Original assignee: Tesa SE
Current assignee: Tesa SE
Priority date: 2002-03-13
Filing date: 2003-02-22
Publication date: 2006-06-01
Anticipated expiration: 2023-02-22
Also published as: US20030175420A1; DE10211020A1; DE50301641D1; EP1344808A2; EP1344808A3; EP1344808B1

Abstract

Método para la fabricación de cintas adhesivas, en el cual una cinta adhesiva revestida de un adhesivo se somete a una reticulación química de la radiación, en particular una reticulación por rayos de electrones, donde la irradiación se produce por el lado revestido del adhesivo sensible a la presión, el voltaje de aceleración durante la irradiación se ha elegido de manera que la cantidad de desperdicio en la dosis entre la superficie adhesiva dirigida hacia la fuente de radiación y la superficie que se aleja de la misma es mayor al 40% del nivel de dosis irradiada en la superficie de composición adhesiva que mira la fuente de radiación.

Description

Método de fabricación de cintas adhesivas por medio de una reticulación química a base de radiaciones así como utilización de las cintas adhesivas.

La presente invención se refiere a un método para la fabricación de cintas adhesivas, en el que las cintas revestidas de una composición adhesiva son sometidas a una reticulación química de la radiación, así como a su uso.

La reticulación de composiciones autoadhesivas mediante una radiación de electrones es una técnica conocida desde hace tiempo. El objetivo de esta irradiación consistía en incrementar de tal modo la resistencia al corte y la cohesión de la composición adhesiva a reticular, que se evitara un deslizamiento al estirar de la base en el esfuerzo cortante o en la formación de residuos. Para ello hay que tener en cuenta que al contrario de o en contraposición a la reticulación térmica, producida principalmente por sistemas de resinas fenólicas o emisores de azufre, la reticulación por rayos de electrones no actúa de un modo uniforme u homogéneo sobre el grosor completo de la composición adhesiva, sino que presenta un perfil de profundidad pronunciado.

Este perfil de profundidad es conocido y se ha descrito por ejemplo en la US 4.246.297 A1 para composiciones adhesivas. Muestra una preferencia de las zonas próximas a la superficie de la capa adhesiva, donde las capas más gruesas en general son reticuladas más débilmente. Este contenido se aprovecha para proteger los materiales soporte sensibles a la radiación como los tejidos o papeles de separación con una reticulación al mismo tiempo buena de las capas aplicadas, como por ejemplo adhesivos protectores o revestimientos de plástico.

Aplicado a las cintas autoadhesivas conduce en general, tal como se ha representado en EP 0 453 254 A1, a unas propiedades técnicas de adherencia del producto inaceptables, pues tienden bajo un esfuerzo de corte a cortar la capa de composición adhesiva débilmente reticulada o bien a una descomposición cohesiva en este punto, cuando la cinta adhesiva se retira de la base, de manera que los residuos no deseados se quedan sobre ella.

Por este motivo, la EP 0 453 254 A1 describe una reticulación de rayos de electrones de tal manera que la reducción de la dosis entre la superficie externa de la composición adhesiva y su superficie límite respecto al material soporte debe ser inferior al 40% de la dosis superficial. Con ello se garantiza una reticulación uniforme de profundidad, que se ha descrito aquí como un factor irrenunciable para las cintas adhesivas.

En la publicación "Tintas de impresión y secado de la laca con rayos de electrones de 100 kV" (Schiller, Panzer, Seyfert, Röder, Papier- y Kunstoff Verarbeiter 8/1996) se describen un aparato y un método para la reticulación por rayos de electrones de los revestimientos, que se caracterizan por unas tensiones de aceleración especialmente bajas y por tanto una profundidad de penetración escasa de los electrones en el sustrato. La publicación se refiere exclusivamente a las aplicaciones para el secado de tintas de impresión. Los requisitos especiales de las sustancias adhesivas no se tienen en cuenta en su aplicación.

De la DE 198 46 901 A1 se conoce un procedimiento para la reticulación química de rayos de cintas adhesivas revestidas por un lado de una composición adhesiva, en el que la radiación de la cinta adhesiva se realiza a través del material soporte de la cinta adhesiva sobre la composición adhesiva de manera que, el material soporte y la masa adhesiva dirigida al material soporte reciben una dosis de 30 hasta 200 kGy, en particular de 50 hasta 150 kGy, muy especialmente de 100 kGy, y en el que la tensión de aceleración se elige durante la radiación de manera que la dosis sobre el lado abierto de composición adhesiva desciende a 0 hasta 60 kGy, en particular a 0 hasta 50 kGy, muy especialmente a 10 hasta 20 kGy.

De la DE 198 46 902 A1 se conoce un procedimiento para la reticulación química de la radiación de cintas adhesivas por los dos lados, en el que un material soporte recubierto por ambos lados de composición adhesiva es irradiado en un dispositivo de radiación de forma asimétrica por ambos lados con dosis distintas.

En una versión preferida el procedimiento consta de las etapas siguientes para la reticulación química de las cintas adhesivas por las dos caras:

a): Revestimiento de un material soporte con un adhesivo A,

b): Reticulación ES del producto parcial de adhesivo A/soporte en el lado de la composición con una dosis A que se ajusta a un dispositivo ES y una tensión de aceleración A,

c): Revestimiento del adhesivo A con un release liner

d): Revestimiento del segundo lado del material soporte con el adhesivo B y

e): Irradiación ES del compuesto por el lado expuesto de la masa adhesiva B con una dosis B ajustada en un dispositivo ES y una tensión de aceleración B, donde el lado con el release liner se desplaza preferiblemente sobre un cilindro de refrigeración a través de la irradiación de electrones y en el que la dosis A y la dosis B y/o la tensión de aceleración A y la tensión de aceleración B presentan valores distintos.

Para ello inicialmente en el caso de la reticulación ES, la tensión de aceleración que se ajusta en la instalación ES y la dosis para la segunda irradiación dependen de los grosores de las capas de compuesto, en el caso de dosis completas de hasta 80 kGy y superiores en las capas de adhesivo, preferiblemente con ayuda de un programa de ordenador se calcula de manera que

a): la dosis en el lado abierto del release liner se mantiene inferior a 10 kGy,

b): la dosis en la capa límite de release liner/composición adhesiva A se mantiene inferior a 50 kGy, preferiblemente inferior a 15 kGy,

c): la dosis superficial en la masa adhesiva B se mantiene inferior (dosis teórica + 25%), preferiblemente inferior (dosis teórica + 15%) y

d): la dosis en la capa límite de soporte/masa adhesiva B se mantiene mayor (dosis teórica + 25%), preferiblemente mayor (dosis teórica - 15%),

e): mientras que por otro lado la reducción de la dosis en la masa adhesiva B respecto al soporte es del 45%, preferiblemente del 25%, no excede la dosis teórica.

Asimismo se conocen las posibilidades fundamentales para la reticulación por rayos de las composiciones de caucho. En la US 2 956 904 A1 se expone que las composiciones adhesivas a base de cauchos de polidieno/resinas, éteres de polivinilo, poliacrilatos y polidimetilsiloxanos pueden ser reticuladas por la acción de la radiación rica en energía, y para ello se emplean electrones acelerados. De este modo la cohesión aumenta, lo que conduce a una prolongación de los tiempos de corte especialmente a temperaturas elevadas. Contrariamente a la reticulación térmica con resinas de formaldehído de fenol reactivas no se reducen o bien solo ligeramente las fuerzas de adherencia (resistencia al descortezamiento).

La efectividad de la reticulación de la radiación depende en general del peso molecular del caucho. Con una disgregación creciente del caucho disminuye intensamente el rendimiento de la reticulación. Para conseguir el mismo grado de reticulación se requieren por tanto siempre dosis de radiación elevadas. Dicha disgregación es necesaria cuando las composiciones adhesivas deben ser tratadas sin disolvente como Hot-Melts o bien con algún aditivo de disolvente como High Solids, ya que de lo contrario la viscosidad sería demasiado elevada.

La descomposición se realiza normalmente ya en la fabricación de la composición adhesiva debido a la acción de las fuerzas de cizalladura en el mezclador o en la extrusora de mezclado. Se puede intensificar debido a la entrada del oxígeno del aire. La WO 94/11175 A1 y la WO 95/25774 A1 describen un método de fabricación, en el cual se puede esperar una descomposición elevada de elastómeros no termoplásticos debido a la acción del oxígeno durante el proceso de fabricación.

Para lograr la misma durabilidad de corte en las composiciones adhesivas con cauchos fuertemente desintegrados que en masas de disolvente con caucho ligeramente descompuesto, se requieren dosis de radiación de 100 hasta 200 kGy. Dosis de radiación tan elevadas requieren unas instalaciones de aceleración costosas y muy potentes que pueden dificultar según las circunstancias las propiedades mecánicas de soportes importantes como el papel, el OPP (polipropileno orientado) o el PVC.

Estos trastornos en los soportes pueden evitarse o reducirse únicamente en condiciones más favorables, por ejemplo, cuando se dan determinados grosores mínimos para la composición adhesiva y para el soporte, mediante la reducción de la tensión de aceleración y con ello la profundidad de penetración de la radiación.

Además se conocen una serie de sustancias que se emplean para incrementar la reticulación.

En la DE 23 50 030 A1 y DE 24 55 133 A1 se han descrito acrilatos multifuncionales para incrementar la reticulación del Hot-melt(metal fundido) sensible a la presión a base de copolímeros de EVAc y de acrilato, y en la US
4 133 731 A1 a base de copolímeros de bloque de SIS y SBS. Los aditivos equivalen a una proporción del 5% hasta del 20%.

Los reticulantes conocidos como el cianurato de trialilo (TAC) y la bismalimida, que también se emplea en WO 94/11175 A1 y WO 95/25774 A1, son básicamente menos eficaces para incrementar el grado de reticulación de las composiciones adhesivas a base de cauchos de dieno no termoplásticos como los cauchos naturales (NR), cauchos de poliisopreno sintéticos (IR) y cauchos de estireno-butadieno estáticos (SBR) en combinación con resinas adhesivas. Los mercaptanos trifuncionales, que se emplean para la reticulación de copolímeros de bloque de SIS y SBS (ver WO 88/81281 A1), alcanzan ciertamente una reticulación satisfactoria en estas composiciones de caucho, pero difunden un olor muy desagradable especialmente al calentar el hot-melt.

Además se sabe que se precisa de una etapa de reticulación en los acrilatos para ajustar las propiedades de adherencia.

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Además se sabe que a medida que aumenta la reticulación disminuye la solubilidad de los cauchos y acrilatos en los disolventes orgánicos.

Sin embargo, es frecuente que disminuya claramente la fuerza de adherencia y la pegajosidad a medida que mejora la cohesión y la resistencia de los disolventes tras la reticulación por rayos de electrones (reticulación ES).

El perfil de profundidad de la dosis en un producto irradiado en una instalación de rayos de electrones se conoce para unas determinadas tensiones de aceleración. Distintos autores han desarrollado funciones empíricas respecto a su descripción (ver por ejemplo Heger, beta-gamma 1.20.1990 o bien Neuhaus-Steinmetz, RadTech Europe, Mediterráneo, 1993).

Como base para el cálculo de la dosis de rayos se emplea, por ejemplo, la siguiente fórmula empírica, que ha sido publicada por Neuhaus-Steinmetz en la RadTech Europe, Mediterráneo 1993

D[%] = \frac{exp\left\{-\left(\frac{18,8 \text{*} X}{(U_{B})^{1,57}} - 0,7 \right)^{2}\right\}}{1+\left(\frac{9,7 \text{*} X}{(U_{B})^{1,57}}\right)^{15}}

con

D Dosis en %

U_{B} Tensión de aceleración en kV

X Peso superficial irradiado en g/m^{2}, que consta del peso superficial de la ventana de vacío, de la hendidura de aire entre la ventana de vacío y del producto y profundidad en el producto.

Para los productos, que constan de un revestimiento irradiado, que también puede ser un adhesivo, y un soporte degradable por los rayos, se conoce una optimización de la tensión de aceleración. Para ello el soporte recibe una dosis media claramente inferior a la del revestimiento, mientras que la reducción de la dosis en el revestimiento oscila en un ámbito permitido para una reticulación homogénea (Karmann, 7. Münchener Klebstoff und Veredlunsseminar, 1982; EP 0 453 254 A1).

El cometido de la invención consiste pues en crear un procedimiento, que reduzca el daño o la alteración de la composición adhesiva y de material soporte durante la reticulación por rayos de electrones de un material soporte revestido de una composición adhesiva, sin que la calidad de la cinta adhesiva disminuya debido a la reticulación insatisfactoria de parte de la composición adhesiva, y que no presente los inconvenientes de la tecnología actual o al menos una mínima parte de ellos.

Este cometido se resuelve mediante un método, como el que se caracteriza en la reivindicación principal. En las subreivindicaciones se han descrito las versiones o formas de ejecución preferidas del método. Además la invención trata sobre las cintas fabricadas según este método y sobre la aplicación de dichas cintas adhesivas.

Según ello la invención hace referencia a un método para la fabricación de cintas adhesivas, en el cual una cinta adhesiva revestida de una composición adhesiva se somete a una reticulación química de la radiación, en particular una reticulación por rayos de electrones, efectuándose la radiación de tal modo que actúe sobre el lateral revestido con la composición adhesiva, de forma que la tensión de aceleración durante la irradiación se elige de manera que el valor de la reducción de la dosis entre la superficie de masa adhesiva a la que se dirige la fuente de radiación y la superficie alejada de ella es mayor del 40% del valor de la dosis, la cual incide en la superficie a la que se dirige la fuente de radiación.

En las versiones de cintas adhesivas preferidas se aplica sobre el lateral revestido de la composición adhesiva del material soporte un revestimiento a base de laca antiadherente y/o un fondo adherente entre la composición adhesiva y el material soporte.

Además se aplica preferiblemente sobre el segundo lado del material soporte una composición adhesiva.

Las composiciones adhesivas constan de como mínimo un elastómero reticulable por rayos de electrones como los acrilatos, los elastómeros de silicona, los sistemas de caucho natural, los copolímeros de bloque de estireno como el estireno-butadieno-estireno, estireno-isopreno-estireno o bien estireno-etileno-butileno-estireno, si fuera preciso en combinación con agentes adherentes en solución, dispersión o como masa fundida.

Además preferiblemente se añadirá a la composición adhesiva al menos una resina adhesiva, materiales de relleno y/o otras sustancias auxiliares como antioxidantes, plastificantes o medios auxiliares de reticulación.

Las composiciones adhesivas pueden ser coloreadas y/o esponjosas.

Preferiblemente el elastómero se elige del grupo de cauchos naturales o de cauchos sintéticos o bien consta de una mezcla cualquiera de cauchos naturales y/o cauchos sintéticos, en la que el caucho natural o los cauchos naturales pueden ser elegidos básicamente de todas las cualidades posibles, como por ejemplo, de tipos de Crepe, RSS, ADS, SR o CV, según el nivel de pureza y viscosidad necesarios, y el caucho sintético o los cauchos sintéticos del grupo de cauchos de estireno-butadieno copolimerizados estadísticamente (SBR), cauchos de butadieno (BR), poliisopreno sintético (IR), cauchos de butilo(IIR), cauchos de butilo halogenado (XIIR), cauchos de acrilato (ACM), copolímeros de etileno-acetato de vinilo (EVA) y poliuretanos y/o sus mezclas.

Además a los elastómeros se pueden añadir elastómeros termoplásticos para mejorar la manejabilidad con un porcentaje en peso del 10 hasta del 50% en peso, y todo ello con respecto al porcentaje total en elastómero.

En este punto se mencionan sobre todo los tipos de estireno-isopreno-estireno (SIS) y de estireno-butadieno-estireno (SBS).

Como composición adhesiva se tienen en cuenta además las masas fundidas de acrilato de bajo peso molecular, es decir, copolimerizados de ácido (met)acrílico y sus ésteres con 1 hasta 25 átomos de C, ácido maleico, ácido fumárico y/o ácido itacónico y/o sus ésteres, (met)acrilamidas sustituidas, anhídrido de ácido maleico y otros compuestos de vinilo, como los ésteres de vinilo, en especial acetato de vinilo, alcoholes de vinilo y/o éteres de vinilo.

Las masas fundidas de acrilato pueden mezclarse con uno o varios aditivos como medios de antienvejecimiento, reticulantes, medios fotoprotectores, medios protectores del ozono, ácidos grasas, resinas, plastificantes y aceleradores.

Como resinas plastificantes se emplean sin excepción alguna todas las resinas adhesivas descritas en la literatura. Se mencionan las resinas de silicona, resinas de colofonia, sus derivados y sales esterificados, polimerizados, hidratados, desproporcionados, las resinas de hidrocarburos aromáticos y alifáticos, las resinas de terpeno y las resinas de fenol terpeno. Se puede emplear cualquier combinación de éstas y otras resinas, para ajustar las propiedades de la composición adhesiva resultante. Se habla expresamente de ello en el manual "Handbook for pressure Sensitive Adhesive Technology" de Donatas Satas (van Nostrand, 1999).

La resina hidrocarbonada en una denominación conjunta de los polímeros termoplásticos, incoloros hasta de un color parduzco con una masa molar entre 2000 y 4000.

Según su procedencia se pueden dividir en tres grandes grupos: En resinas de petróleo, de alquitrán de hulla y de terpeno. Las resinas de alquitrán de hulla más importantes son las resinas de cumaron-indeno. Las resinas de hidrocarburos se obtiene a través de la polimerización de los compuestos insaturados que se aíslan de las materias primas.

Respecto a las resinas hidrocarbonadas se calculan también los polímeros (determinadas resinas de formaldehído) que se obtienen por la polimerización de los monómeros como el estireno con una masa molar mínima. Las resinas hidrocarbonadas son productos con un campo de dilatación que varía entre amplios límites de <0ºC (a 20ºC resinas hidrocarbonadas líquidas) hasta >200ºC y un grosor de aproximadamente 0,9 hasta 1,2 g/cm^{3}.

Son solubles en disolventes orgánicos como éteres, ésteres, cetonas e hidrocarburos clorados, e insolubles en alcoholes y agua.

Por resina de colofonia se entiende una resina natural, que se obtiene de la resina bruta de las coníferas. Se distinguen tres tipos de colofonia: Resina de bálsamo como residuo de la destilación del aceite de terpentina, resina de raíces como extracto de trozos de raíces de coníferas y resina de talol, el residuo de la destilación del aceite de talol. La resina de bálsamo es la que tiene mayor importancia.

La colofonia es un producto transparente, frágil de un color rojo hasta pardo. Es insoluble en agua, soluble por tanto en muchos disolventes orgánicos como los hidrocarburos alifáticos (clorados) y aromáticos, los ésteres, éteres y las cetonas así como en aceites minerales y vegetales. El punto de reblandecimiento de la colofonia se sitúa entre aproximadamente 70 y 80ºC.

La colofonia es una mezcla de aproximadamente un 90% de ácidos resínicos y un 10% de sustancias neutras (éster de ácido graso, alcoholes de terpeno e hidrocarburos). Los ácidos de resinas de colofonia más importantes son los ácidos carboxílicos insaturados de fórmula C20H30O2, ácido de abietina, ácido de neoabietina, ácido levopimárico, ácido pimárico, isopimárico y ácido de palustrina, además de ácido de abietina hidrogenado y deshidratado.

Las cantidades de estos ácidos varían dependiendo de la procedencia de la colofonia.

Como plastificantes se pueden emplear todas las sustancias plastificantes conocidas de la tecnología de las cintas adhesivas. Entre ellas se encuentras los aceites parafínicos y nafténicos, los oligómeros (funcionalizados) como los oligobutadienos, cauchos de nitrilo líquidos, óligoisoprenos, resinas líquidas de terpeno, aceites y grasas vegetales y animales, ftalatos, acrilatos funcionalizados.

Para los objetivos de la reticulación química inducida térmicamente que se emplea adicionalmente a la reticulación por rayos de electrones se emplearán todos los reticulantes químicos activables térmicamente conocidos como los sistemas dadores de azufre o los sistemas de azufre acelerados, los sistemas de isocianatos, las resinas reactivas de melamina, de formaldehído y de fenol-formaldehído (opcionalmente halogenadas) o bien los sistemas reactivos de reticulación del diisocianato o de las resinas fenólicas con los activadores correspondientes, las resinas de poliéster y de acrilato epoxidadas así como sus combinaciones.

Los reticulantes son activados preferiblemente a temperaturas superiores a 50ºC, en particular a temperaturas de 100ºC hasta 160ºC, prefiriéndose especialmente temperaturas de 110ºC hasta 140ºC.

La excitación térmica del reticulante puede llevarse a cabo mediante rayos IR o bien campos de intercambio altamente energéticos.

Los materiales de relleno son, por ejemplo, las cretas, los óxidos de zinc, los silicatos o bien otros minerales, como los que se conocen en general en el ámbito de las sustancias adhesivas.

Las composiciones adhesivas se extienden con un método conocido, por ejemplo por medio de una rasqueta, con o sin el empleo de disolventes o como una dispersión, sobre los materiales soporte y se secan, por lo que la composición adhesiva se aplica sobre el material soporte en una configuración predominante de la invención con un peso superficial de 10 hasta 200 g/m^{2}, preferiblemente de 30 hasta 120 g/m^{2} y muy especialmente de 30 hasta 60 g/m^{2}.

Como materiales soporte todos los soportes conocidos son apropiados, en especial las láminas esponjosas y no esponjosas y/o los vellones para hilar o bien los vellones a base de polietileno, polipropileno, polipropileno mono- o biaxial orientado, poliéster, PA, PVC o bien otros copolímeros habituales o bien materiales que contienen celulosa como los papeles plisados y no plisados o bien los tejidos de algodón o de lana celulosa, géneros de punto, vellones, materiales esponjosos en forma de tiras, por ejemplo, a base de polietileno y poliuretano, todos ellos con el correspondiente tratamiento previo superficial químico o físico efectuado sobre el lateral sobre el que se realiza la aplicación así como el tratamiento físico antiadhesivo o bien el revestimiento del lado opuesto.

El material soporte en forma de tiras es preferiblemente un material revestido por ambos lados de una sustancia antiadherente como un papel separador o una lámina de separación.

El material soporte presenta pues un peso superficial de 12 hasta 250 g/m^{2} y superior, preferiblemente de 12 hasta 150 g/m^{2} y muy especialmente de 12 hasta 100 g/m^{2}.

Como material soporte para la cinta adhesiva se emplearán soportes textiles como tejidos, géneros de punto o vellones, entendiendo por "vellón" una configuración textil plana conforme a EN 29092(1988) así como vellones de coser y sistemas similares.

Asimismo se pueden emplear tejidos y géneros de punto discontinuos con algún tipo de forro. Se informa sobre este tipo de tejidos en la EP 0 071 212 B1 y se trata de capas de tejido de tipo mate con una capa protectora a base de un vellón de fibra o filamento, una capa inferior y entre estas capas un haz de fibras soporte, que se distribuyen sobre la superficie de las capas entrelazadas por la capa de partículas y que unen la capa protectora y la capa de base. Existen además partículas de tipo inerte, como por ejemplo, arena, grava o similares, en las fibras soporte, lo que es una característica imprescindible según la EP 0 071 212 B1.

Las fibras de sujeción entrelazadas a través de la capa de partículas sostienen la capa protectora y la capa de base y las mantienen a una distancia.

Los tejidos o mallas de espaciamiento se han descrito en dos artículos, y en particular en un artículo de la revista especializada "kettenwirk-praxis 3/93", 1993, páginas 59 hasta 63,"Raschelgewirke Abstandsgewirke" y en un artículo de la revista especializada "kettenwirk-praxis 1/94", 1994, páginas 73 hasta 76,"Raschelgewirke Abstandsgewirke". En esta publicación se hace referencia al contenido del mismo.

Como materiales de vellón se tienen en cuenta los vellones de fibra cortada así como los vellones de fibra para hilar, los cuales se tendrán que reforzar. Como posibles métodos de refuerzo se conoce la fijación química, térmica así como mecánica. En el caso de fijaciones mecánicas las fibras se mantienen juntas de forma puramente mecánica por medio de la fluidización de fibras individuales, mediante el enlazado de haces de fibras o bien mediante el cosido de hilos adicionales, permitiendo así lograr uniones de fibra-hilos de tipo cohesivo (sin aglutinante) o adhesivo (con aglutinante) mediante un proceso químico. Estas pueden delimitarse exclusivamente mediante la formulación apropiada o al menos con unos puntos nodales de la fibra, de tal forma que se forma una malla tridimensional y estable.

Se ha demostrado que se prefieren los vellones que se refuerzan mediante un cosido con fibras aparte o bien con un entrelazado.

Este tipo de vellones reforzados se fabrica por ejemplo en máquinas del tipo Malivlies de la empresa Karl Meyer, antes Malimo, y son comercializados por las empresas Naue Fasertechnk y Techtex GMBH. Un Malivlies se caracteriza por que un vellón de fibra transversal se refuerza formando mallas de fibras del vellón.

Como soporte se puede emplear además un vellón del tipo kunit o multiknit. Un vellón kunit se caracteriza por que se parte del tratamiento de un vellón de fibra orientado longitudinalmente, que presenta en un lateral mallas y en el otro pliegues de fibra pero no posee ni hilos ni configuraciones planas previamente reforzadas. Desde hace tiempo se fabrica un tipo de vellón en máquinas de coser, el llamado vellón kunit de la empresa Karl Mayer. Otra característica de este vellón es que en la dirección longitudinal se pueden absorber elevadas fuerzas de tracción como vellón de fibra longitudinal. Un vellón multiknit se caracteriza, contrariamente al vellón kunit, por que el vellón experimenta un refuerzo tanto en el lado inferior como en el superior mediante el pinchado con agujas a ambos lados.

Finalmente también son adecuados los vellones de coser como producto previo, que configuran el material soporte. Un vellón de coser está formado por un material de vellón con una multitud de costuras que transcurren paralelamente unas a otras. Estas costuras se forman por el cosido de hilos textiles. Para este tipo de vellón se conocen las máquinas de coser del tipo "Maliwatt" de la empresa Karl Mayer, antes Malimo.

Además un vellón de fibra cortada resulta preferible porque en una primera etapa se refuerza mediante un tratamiento mecánico o bien se prefiere el vellón desnudo, que se ha colocado hidrodinámicamente, y en el que entre un 2% y un 50% son fibras fundidas, en particular entre un 5% y un 40% de las fibras del vellón.

Un vellón de este tipo se caracteriza por que las fibras se colocan desnudas o bien por ejemplo se refuerza previamente un vellón de fibra cortada mediante la formación de mallas de fibras del vellón o mediante el cosido, recosido o bien por tratamiento con chorro de aire y/o agua.

En una segunda etapa se efectúa el termofijado, en el que la resistencia del vellón se incrementa mediante la unión por fundición de las fibras de fusión.

El refuerzo del soporte de vellón se puede conseguir incluso sin aglutinante, por ejemplo, mediante una estampación en caliente con cilindros estructurados, donde mediante el control de la temperatura, de la presión, del tiempo de reacción y de la geometría del estampado se manipulan propiedades como la resistencia, el grosor, la densidad y la flexibilidad, entre otras.

Para el aprovechamiento conforme a la invención de los vellones tiene un interés especial el refuerzo adhesivo de los vellones previamente reforzados mecánicamente o bien desnudos, que se puede realizar mediante la adición de aglutinantes en forma sólida, líquida, esponjosa o pastosa. Las formas de presentación principales son múltiples, por ejemplo, aglutinantes sólidos como el polvo, como las láminas o como las cuadrículas o en forma de fibras aglutinadas. Los aglutinantes líquidos se disuelven en agua o en disolventes orgánicos o se aplican en forma de dispersión. Se eligen preferiblemente dispersiones aglutinantes como: Duroplastos en forma de dispersiones de resina fenólica o de melamina, elastómeros como dispersiones de caucho natural o sintético o dispersiones de termoplastos como acrilatos, acetatos de vinilo, poliuretanos, sistemas de estireno-butadieno, PVC, entre otros así como sus copolímeros. En un caso normal, se trata de dispersiones estabilizadas de forma aniónica o no ionógena y en casos especiales puede ser una ventaja el uso de dispersiones catiónicas.

El tipo de aplicación de aglutinante puede realizarse según la tecnología actual en talleres estándar de revestimiento o de la técnica del vellón (Georg Thieme Verlag, Stuttgart, 1982) o bien "Textiltechnik-Vliessstofferzeugung" (Arbeitgeberkreis Gesamttextil, Eschborn, 1996).

Para los vellones reforzados mecánicamente, que ya presentan una resistencia de enlace suficiente, se presenta la aplicación unilateral por pulverizado de un aglutinante para conseguir modificar las propiedades superficiales.

Además del aspecto económico del aglutinante con este tipo de actuación se reduce también el consumo de energía para el secado. Puesto que no se necesitan cilindros de aplastamiento y las dispersiones se mantienen en la región superior del vellón, se puede evitar un endurecimiento del vellón no deseado.

Para un refuerzo adhesivo suficiente del soporte de vellón se añaden aglutinantes en una proporción del 1% hasta del 50%, en particular del 3% hasta del 20%, con respecto al peso del vellón de fibra.

La adición de aglutinante ya se puede realizar en la fabricación del vellón, en el refuerzo mecánico o en una etapa especial del proceso, in-line o bien off-line. Tras la adición de aglutinante se debe crear un estado temporal para el aglutinante, en el cual se una de forma adhesiva a las fibras. Esto puede ser durante el secado por ejemplo de las dispersiones, pero también se consigue mediante el calentamiento, en el que se dan posibilidades de variación debido al empleo de una presión parcial o total. La activación del aglutinante puede realizarse en los conocidos canales de secado, mediante la elección apropiada de aglutinante pero también mediante rayos infrarrojos, radiación UV, ultrasonidos, radiación a elevada frecuencia o similares. Para el empleo final posterior es importante, pero no necesariamente obligatorio, que el aglutinante haya perdido su pegajosidad hacia el final del proceso de fabricación del vellón. Resulta preferible que mediante el tratamiento térmico los componentes volátiles como las sustancias auxiliares a las fibras se hayan eliminado y por tanto se forme un vellón con unos valores Fogging favorables, de manera que al emplear una composición adhesiva pobre en fogging pueda producirse una cinta adhesiva con unos valores fogging especialmente adecuados.

Otra forma especial de refuerzo adhesivo consiste en que la activación del aglutinante se realice mediante la disolución o el hinchamiento. En principio las fibras propiamente o la mezcla de fibras especiales puede asumir la función del aglutinante. Puesto que para la mayoría de fibras poliméricas este tipo de aglutinantes trae consigo una serie de problemas de tipo ambiental, este método raras veces se lleva a cabo.

Los tejidos de mallas son configuraciones textiles fabricadas a base de uno o varios sistemas de hilos mediante la formación de mallas, a diferencia de los tejidos a base de hilo de urdimbre, en los cuales la superficie se fabrica mediante el cruce de dos sistemas de hilos (hilo de cadena y de cierre) y los vellones (material a base de unión de fibras), e los cuales una fibra se refuerza por calor, cosido o chorros de agua.

Los tejidos de mallas pueden dividirse en géneros de punto en los cuales los hilos transcurren a través de la tela en dirección transversal, y en géneros de punto en los cuales los hilos llevan una dirección longitudinal. Los tejidos de mallas pueden ser cualquier tejido que se pueda ceñir estrechamente porque las mallas pueden estirarse en longitud y anchura y tienen la capacidad de volver a su posición de partida.

Como materiales de partida para los soportes textiles se han previsto las fibras de poliéster, polipropileno, viscosa o lana de algodón. La presente invención no se limita a los materiales mencionados sino que se pueden emplear otro tipo de fibras para la fabricación del soporte textil.

Se puede conseguir una inflamabilidad reducida de las cintas adhesivas, de forma que al material soporte y/o a la composición adhesiva se añadan ignífugos. Puede tratarse de compuestos orgánicos de bromo, si es preciso con sinergistas como el trióxido de antimonio, sin embargo se prefiere el uso de fósforo rojo, compuestos intumescentes o minerales, orgánicos de fósforo en lo que se refiere a la libertad del halógeno de la cinta adhesiva, como el polifosfato de amonio solo o en contacto con sinergistas.

La cinta adhesiva se debería emplear en su aplicación preferida como cinta adhesiva protectora, y en ese caso el material soporte es un soporte de papel extensible en forma de cinta. La ductilidad es una propiedad imprescindible de las cintas adhesivas protectoras. Ya que permite el pegado en toda la superficie y sin arrugas en las curvas y en superficies esféricas, como por ejemplo, en el lacado reparado de Pkws; la cinta adhesiva protectora puede adaptarse perfectamente en la aplicación manual a contornos blandos y lleva a un canto limpio. La ductilidad necesaria para ello se sitúa en la zona del 10% en el llamado crepé plano y del 50% en el crepé elevado. La resistencia a la tracción y el estiramiento se ajustan de manera que no aparezcan problemas durante la aplicación manual en la curva exterior de la cinta adhesiva protectora.

A continuación, se hace referencia a los procesos habituales para fabricar soportes de papel extensibles en forma de cinta.

Para cintas adhesivas protectoras se emplean habitualmente papeles plisados con la máquina que en general se fabrican a base de un 100% de celulosa Natronkraft (NBSK). En el mencionado proceso de tratamiento del crepé desnudo el plegado se realiza en la máquina de papel con ayuda de un rascador en un cilindro llamado de crepé o bien dentro o al final del lote de prensas o bien en uno de los cilindros siguientes al lote de secado. Con ello mediante la compactación de la vía de papel todavía húmeda en el canto anterior del rascador de crepé se crea un micro pliegue del papel. Esta etapa del proceso tan sensible limita en general la velocidad máxima posible de la máquina de papel y acorta la longitud de la vía de papel aproximadamente un 10 hasta un 20%. Los pliegues se fijan en el proceso de secado posterior, mediante la formación de enlaces por puentes de hidrógeno, de manera que con un esfuerzo mecánico moderado del papel en la dirección longitudinal - como el que se produce por ejemplo en el arrollado y alargado de una cinta adhesiva protectora - se mantienen estables. La estabilidad se puede incrementar añadiendo medios encolantes y se adapta según los fines de aplicación. Se determina mediante el diagrama de fuerza-extensión. Según este método se fabrican los mencionados crepés con valores de extensión de desgarre de hasta el 20%.

Otro método para fabricar soportes de papel extensibles para cintas adhesivas protectoras es el método CLUPAK. En él las fibras se rizan en un papel liso mediante fricción con ayuda de un paño de goma o un cilindro. Se obtiene un papel extensible, cuyas fibras rizadas se estiran de nuevo en un esfuerzo por tracción. No se reconoce un micropliegue como el descrito antes; el papel parece liso y no se considera un papel crepé. Lo característico de estos papeles fabricados según este método es una fuerza de tracción muy elevada que en la zona de la extensión por desgarre se incrementa solo mínimamente. Una capacidad de ceñirse estrechamente de la cinta adhesiva fabricada a partir de dichos papeles en superficies esféricas no se puede dar en una aplicación manual. Además el papel se compacta en la dirección z condicionado por el método y absorbe mal las dispersiones durante la impregnación habitual en la fabricación de la cinta adhesiva. Habitualmente se emplean por ello soportes Clupak sin impregnación. Las extensiones obtenidas se sitúan asimismo alrededor del 20%. Sobre este método y el producto fabricado a partir del mismo se informa en DE 38 35 507 A1.

Para la obtención de valores de extensión elevados de alrededor del 50% se emplea un método de crepé de secado. En él se efectúa el plisado de un papel liso en una máquina aparte después de haberlo humedecido con una solución de aglutinante (almidón, CMC, PVAI) tal como se ha descrito antes y a continuación se seca de nuevo. Se obtiene el llamado crepé elevado, que se caracteriza por una capacidad de extensión extrema y una superficie muy rugosa.

Los papeles que se hacen extensibles según distintos métodos pero también los papeles no plisados se pueden embeber y secar (impregnar) para aumentar la resistencia con dispersiones acuosas de polímeros sintéticos o naturales o bien sus soluciones en disolventes orgánicos, para un mejor anclaje de la capa de adhesivo recubierta de un fondo adherente y para conseguir la capacidad de rodadura de los rodillos con una capa antiadherente dispuesta sobre el lado opuesto al fondo adherente.

Sobre el material soporte fabricado del modo descrito se aplica una composición adhesiva. Este revestimiento se realiza por el lado del soporte opuesto a la capa de separación, que puede estar recubierta de un adhesivo. En el caso de que no se requiera una capa de separación, el lado que se va a revestir de adhesivo se puede elegir siguiendo otros criterios. Ya se han descrito el tipo y la composición de las masas adhesivas que se van a emplear.

Para cumplir las exigencias y en particular para mejorar la resistencia a la temperatura es necesario reticular la composición adhesiva después del revestimiento del material soporte y del secado que a veces resulta opcional.

Además del método químico de reticulación, se puede utilizar la reticulación con rayos de electrones (ES), o con rayos UV ó IR, siempre que la composición adhesiva se haya tratado del modo apropiado.

Las tensiones de aceleración se sitúan entre 40 kV y 350 kV, preferiblemente 70 kV y 300 kV. La dosis irradiada oscila entre 5 y 150 kGy, en particular 10 hasta 90 kGy. Se entiende con ello la dosis medida en la superficie del producto irradiado que también se denomina dosis superficial.

Mediante la construcción correcta del acelerador de electrones y la elección apropiada de los parámetros de reticulación, dosis y tensión de aceleración, se ha de procurar que por un lado la composición adhesiva reciba una dosis superficial suficiente para alcanzar la resistencia de la temperatura, superior a 5 kGy pero no superior d 150 kGy, y por otro lado el material soporte sensible a la radiación se cargue con la dosis mínima posible.

Este es en particular el caso en el que se elige la tensión de aceleración, el grosor de la ventana de titanio del acelerador de electrones y el grosor de la hendidura de aire entre la lámina de titanio y el lado superior de la composición adhesiva de manera que el valor de la reducción de la dosis entre la superficie de masa adhesiva dirigida a la fuente de radiación y la superficie que se aleja de ella es mayor del 40% de la dosis irradiada en la superficie de masa adhesiva dirigida a la fuente de radiación, en particular mayor al 45%.

Las tensiones de aceleración requeridas dependen del grosor de la capa de composición adhesiva y de su densidad así como de la construcción del propio acelerador de electrones, en particular del grosor y de la densidad del material de la ventana, que separa el vacío del acelerador de electrones de la atmósfera exterior, así como de la anchura y del gas que rellena la hendidura entre la ventana y la superficie de composición adhesiva dirigida hacia la ventana.

Sorprendentemente para las cintas adhesivas, que tienen que ser retiradas sin residuos tras su utilización, existen las llamadas cintas adhesivas protectoras, las cuales incluso en una reducción de dosis conforme a la invención entre la superficie exterior de la masa adhesiva y su superficie límite respecto al material soporte, ésta es mayor del 40% sin que se altere el funcionamiento de estas cintas adhesivas protectoras. Este es especialmente el caso porque el empleo de estas cintas protectoras está unido por un lado a unos esfuerzos de corte relativamente bajos, y por otro lado se ajustan a las exigencias en la reticulación de la superficie de masa adhesiva y en la resistencia al desgarre de los materiales soporte. Las cintas adhesivas protectoras fabricadas según un método conforme a la invención presentan en comparación a las de la tecnología actual un baremo inferior de residuos al retirar la base adherente. Se obtienen productos del modo representado conforme a la invención

- los cuales debido al tipo especial de irradiación a pesar de una buena reticulación de la capa superior de la composición adhesiva y de una reticulación de alrededor del 40% de la superficie límite de composición adhesiva dirigida al soporte no presentan ningún fallo de cohesividad en su empleo, por ejemplo mediante la formación de residuos al retirar el producto tras la adherencia

- cuyo soporte sensible a los rayos de electrones pero se ven tan poco alterados por la radiación de electrones que presentan unas fuerzas de tracción considerablemente poco reducidas y unos valores de extensión así como una lesión mínima de la capa de laca de separación existente en el reverso en comparación a lo conocido en la tecnología.

El prerrequisito para un método de estirado libre de residuos de una cinta adhesiva reticulada conforme a la invención es una resistencia al corte de la composición adhesiva suficiente en un estado reticulado, como por ejemplo, la que se puede obtener mediante el empleo de materiales de relleno intensificados o bien una desintegración mínima del elastómero en un proceso de fabricación. La utilización del método se lleva a cabo preferiblemente para la fabricación de cintas adhesivas que no requieran un esfuerzo de corte muy elevado, en particular las cintas adhesivas protectoras.

Las propiedades deseables y sorprendentes de los productos se pueden lograr además a velocidades de cinta inusualmente elevadas durante la reticulación, siempre que en el método conforme a la invención la cantidad de calor producida sea especialmente baja. De este modo para una potencia de enfriamiento dada se pueden alcanzar unas velocidades de cinta elevadas sin que se produzca una lesión térmica del producto reticulado.

Otra ventaja del método conforme a la invención, tal como aparece en la publicación de Neuhaus Steinmetz en la RadTcg Europe, Mediterráneo 1993, es que debido a que la potencia de la dosis de las fuentes de electrones es claramente mayor en un ámbito reivindicado de las tensiones de aceleración, que en el caso de tensiones elevadas, incluso para una dosis de reticulación determinada y un acelerador de electrones específico se pueden conseguir velocidades de cinta elevadas.

En definitiva la invención comprende una cinta adhesiva por un lado que se obtiene según el método conforme a la invención.

A continuación se aclaran los métodos conforme a la invención así como las cintas adhesivas fabricadas según el método conforme a la invención sin que la invención se encuentre limitada a ellos.

Ejemplos

La diferencia en los perfiles de dosis de profundidad de un producto típico para cintas protectoras de crepé a base de un papel de crepé revestido de una laca de separación e impregnado con 40 g/m^{2} de masa adhesiva y 60 g/m^{2} se aclara en las figuras 1 y 2.

En la figura 1 se ajusta una tensión de aceleración de 150 kV así como una dosis de 20 kGy, en la figura 2 los valores equivalen a 110 kV y 20 kGy.

Mediante la tensión de aceleración mínima de unos 40 kV, en el caso de una dosis superficial idéntica el desperdicio de la dosis en la masa adhesiva aumenta de aprox. un 10% a aprox. un 50% y por tanto se reduce la dosis media del soporte alterada de aprox. 14 kGy a menos de 5 kGy.

Los efectos detectables en las propiedades del producto de un desperdicio de dosis que excede el 40% en la composición adhesiva se ilustran en los ejemplos 1 hasta 10.

Estructura del producto:

- 40 g/m^{2} de composición adhesiva a base de caucho natural

- 60 g/m^{2} de soporte de crepé impregnado y revestido de una capa de separación.

Las muestras de una cinta adhesiva no reticulada con soporte de crepé se reticulaban ajustando la radiación de electrones. Con ayuda de la muestra reticulada se estudiaba hasta que punto las condiciones de la radiación influyen en la resistencia mecánica de la cinta adhesiva.

En la tabla 1 se puede ver como la dosis media del soporte aumenta con la dosis superficial y la tensión de aceleración. Mientras que debido a regularidades físicas la dosis media del soporte es relativamente independiente de la tensión para tensiones de aceleración muy elevadas (>160 kV) y muy bajas (<110 kV) y muy dependiente de la tensión para un voltaje medio.

Los ejemplos 1 hasta 10 muestran que no sirve únicamente para la dosis soporte media sino que del mismo modo sirve para la resistencia mecánica y la ductilidad del soporte. Para conservar la resistencia se debe trabajar a tensiones de aceleración que desencadenen un desperdicio de la dosis en la masa adhesiva superior al 40%. Entonces la dosis media del soporte será tan baja que la lesión restante del material soporte no alterará el funcionamiento de la cinta adhesiva.

Estructura del producto:

- 40 g/m^{2} de composición adhesiva a base de caucho natural

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TABLA 1

Ejemplos 1 hasta 10
	Dosis superficial	Tensión de	Desecho de la dosis	Dosis media	Fuerza de	Alargamiento
	(kGy)	aceleración	en la composición	del soporte*	tracción máx.	de rotura (%)
		(kV)	adhesiva* (%)	(kGy)	(N/cm)
1.	20	180	2	18	45,5	10,7
2.	20	160	7	16,6	46,0	11,0
3.	20	140	17	13	46,8	11,5

TABLA 1 (continuación)

Ejemplos 1 hasta 10
	Dosis superficial	Tensión de	Desecho de la dosis	Dosis media	Fuerza de	Alargamiento
	(kGy)	aceleración	en la composición	del soporte*	tracción máx.	de rotura (%)
		(kV)	adhesiva* (%)	(kGy)	(N/cm)
4.	20	130	25	9	47,4	12,0
5.	20	118	40	6	48,2	12,4
6.	20	110	55	4	49,0	12,7
7.	20	100	76	2	50,8	13,0
8.	15	100	76	1,5	51,3	13,1
9.	10	100	76	1	51,7	13,1
10.	5	100	76	0,5	52,0	13,2
11.	0	0	0	0	52,5	13,3
*=calculado.

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TABLA 2

Ejemplos 11 hasta 20
	Dosis superficial	Tensión de	Desecho de la dosis	Residuos de la	Residuos tras la carga
	(kGy)	aceleración	en la composición	composición	de temperatura*
		(kV)	adhesiva* (%)	adhesiva** (%)	(%)
12.	20	180	2	0	0
13.	20	160	7	0	0
14.	20	140	17	0	0
15.	20	130	25	0	0
16.	20	118	40	0	0
17.	20	110	55	0	0
18.	20	100	76	0	0
19.	20	100	76	0	3
20.	10	100	76	0	7
21.	5	100	76	0	12
22.	0	0	0	0	20
** después de 24 h de la chapa de acero lacada
* después de 1 h a 80ºC de la chapa de acero lacada

Las muestras de los ejemplos 1 hasta 10 se pegaban a unas chapas de acero lacadas y se retiraban después de 24 horas a temperatura ambiente o bien 1 hora a 100ºC. Se visualiza con ello la influencia de las condiciones de reticulación en la formación de residuos.

La tabla 2 refleja que la composición adhesiva a temperatura ambiente incluso en un estado no reticulado se puede retirar sin dejar residuos. Al cabo de 1 h a 80ºC, aparecen residuos de composición adhesiva inaceptables para una cinta adhesiva protectora y que ya no se puede utilizar en el lacado reparador de PKWs.

Claims

1. Método para la fabricación de cintas adhesivas, en el cual una cinta adhesiva revestida de un adhesivo se somete a una reticulación química de la radiación, en particular una reticulación por rayos de electrones, donde la irradiación se produce por el lado revestido del adhesivo sensible a la presión, el voltaje de aceleración durante la irradiación se ha elegido de manera que la cantidad de desperdicio en la dosis entre la superficie adhesiva dirigida hacia la fuente de radiación y la superficie que se aleja de la misma es mayor al 40% del nivel de dosis irradiada en la superficie de composición adhesiva que mira la fuente de radiación.

2. Método conforme a la reivindicación 1, que se caracteriza porque, los adhesivos están compuestos de al menos un elastómero, en particular un elastómero reticulable por un haz de electrones, como los acrilatos, elastómeros de silicona, sistemas de caucho natural, copolímeros de bloque de estireno como el estireno-butadieno-estireno, estireno-isopreno-estireno o estireno-etileno-butileno-estireno, si es preciso en combinación con agentes adherentes.

3. Método conforme a la reivindicación 1 ó 2, que se caracteriza porque, los adhesivos son de color y/o esponjosos.

4. Método conforme al menos una de las reivindicaciones 1 a 3, que se caracteriza porque, como materiales soporte se emplean láminas y/o vellones a base de PVC, PP, PE, poliéster u otros copolímeros habituales o bien materiales que contienen celulosa como papeles o tejidos de lana de algodón.

5. Método conforme al menos una de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque, el material soporte presenta un peso superficial de 12 hasta 250 g/m^{2} y superior, preferiblemente de 12 hasta 150 g/m^{2} y muy especialmente de 12-100 g/m^{2}.

6. Método conforme al menos una de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque, la composición adhesiva con un peso superficial de 10 hasta 200 g/m^{2}, preferiblemente de 30 hasta 120 g/m^{2} y especialmente de 30 hasta 60 g/m^{2}, se aplica sobre el material soporte.

7. Una cinta adhesiva especialmente por una cara que se obtiene según un método conforme al menos una de las reivindicaciones anteriores.

8. Utilización de una cinta adhesiva conforme al menos una de las reivindicaciones anteriores como cinta protectora.