ES2265315T3 - Cintas adhesivas para embalajes. - Google Patents
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Abstract
Cinta adhesiva para embalajes consistente en un soporte y una masa adhesiva, caracterizada porqué, la masa adhesiva se ha preparado por mezcla de una dispersión de esti- reno/butadieno con un contenido en butadieno superior al 55 % y una dispersión de resinas, en donde la fracción de resina se sitúa alrededor desde el 5 al 50% referida al contenido total de sólidos, esta masa adhesiva se retícula mediante la adición de un reticulante químico o bien físicamente, agregándose así mismo, según necesidad, un inhibidor para el envejecimiento, cargas, resina plastificante, aceites o emulsionantes, con la finalidad de aplicar esta mezcla como revestimiento al soporte y a continuación proceder a su secado.
Description
Cintas adhesivas para embalajes.
El invento hace referencia al desarrollo de
cintas autoadhesivas a partir de látex de estireno butadieno con un
alto contenido de butadieno y dispersiones a base de resinas.
En la literatura de las patentes existe una gran
variedad de registros relativos a la fabricación de cintas
adhesivas para embalajes.
Los sistemas clásicos adhesivos para cintas
adhesivas para embalajes, desde hace mucho tiempo conocidos, se
basan esencialmente en el caucho natural, copolímeros bloque de
estireno y poliacrilatos.
Los sistemas basados en el caucho natural se
emplean por lo general en forma de soluciones, mezclados con
productos disolventes alifáticos. Las masas a base de caucho natural
elaboradas a partir de látex centrifugados son así mismo conocidas.
Para el ajuste de las características técnico adhesivas exigidas es
inevitable la adición de resinas, cargas, agentes inhibidores del
envejecimiento. El reticulado tiene lugar ya sea por vía química
mediante la adición de agentes reticulantes, o bien por vía física,
p.e. por curado mediante radiación de electrones.
Los cauchos sintéticos a base de copolímeros de
estireno bloque, fueron también descritos en el pasado como masas
adhesivas para cintas adhesivas destinadas a embalajes. En este caso
se trataba de sistemas al 100% que se podían aplicar tras mezcla
con resinas y otros agentes en estado fundido sin la presencia de
agentes disolventes o de agua.
El empleo de los poliacrilatos a modo de masas
adhesivas para las cintas destinadas a embalajes, también se ha dado
a conocer. Aparte de las soluciones preparadas a partir de
poliacrilatos, en el pasado se describieron así mismo, las
dispersiones de poliacrilato, que después de la formulación con
dispersiones a base de resinas y otros coagentes conseguían cumplir
las condiciones exigidas por las masas adhesivas para cintas
adhesivas destinadas a los embalajes. Las dispersiones acrílicas
presentan un comportamiento relativamente deficiente en cuanto al
agarre sobre el cartón, especialmente cuando el substrato proviene
de papel que ha sido varias veces reciclado hecho que cada vez es
más frecuente cuando se habla de cartón paras embalajes. Este
contratipo puede soslayarse mediante la adición de dispersiones de
resinas. Teniendo en cuenta que las dispersiones de resinas
naturales a partir de derivados de la colofonia, frecuentemente
afectan de forma negativa no deseada a la cohesión de las masas de
acrilato, se emplean preferentemente las dispersiones de resinas de
hidrocarburos promotoras de cohesión, ofrecidas por diversos
fabricantes de resinas.
Como material soporte para las cintas adhesivas
para embalajes, se usan generalmente las poliolefinas orientadas
mono o biaxialmente, algunos tipos de PVC o bien papeles.
Los látex de estireno/butadieno se emplean en el
sector de los "adhesivos sensibles a presión" desde hace
muchos años para la impregnación y estabilización de materiales
soporte. Para ello, los más indicados son los papeles, los tejidos
a la plana y los fieltros. La impregnación o revestimiento no deberá
ser pegajoso, en ningún caso, teniendo en cuenta la utilización.
Los copolímeros de estireno-butadieno empleados para
esta aplicación, tienen que contener por este motivo, una parte
relativamente elevada de monómeros endurecedores, si bien por otra
parte basta con los, monómeros plastificantes, de modo que el
copolímero en su totalidad, todavía se mantenga elástico. Los látex
de estireno-butadieno con un contenido de butadieno
aproximado del 25-50% cumplen con esta condición,
perfectamente.
Las láminas elaboradas con estos copolímeros,
son en función de su contenido en butadieno, moderadamente elásticas
hasta elásticas y no pegajosas. Los copolímeros de este tipo, desde
hace muchos años están disponibles en el mercado de las materias
primas (los tipos Butofan® de la compañía BASF, diversos tipos de
Dow y Synthomer). Según su elaboración este tipo de látex contienen
sistemas emulsionantes, para establecer una compatibilidad entre la
fase orgánica y acuosa.
Los copolímeros de estireno/butadieno se
emplearon en el pasado, también como polímeros básicos para las
masas destinadas a etiquetas. En el sector de las etiquetas
adquiere a menudo el factor cohesión una importancia secundaria,
por lo que sistemas débilmente adherentes, después de su formulación
con los tactificantes usuales presentan en muchos casos, unas
características perfectamente admisibles.
Como polímero de andamiaje para las masas
adhesivas para embalajes, los copolímeros de baja adherencia o en
absoluto adherentes a base de copolímeros de estireno/butadieno
están indicados solo restrictivamente dado que solamente pueden
ofrecer adherencia si se aditivan con considerables cantidades de
resinas adherentes, lo cual por otra parte está vinculado a una
considerable pérdida cualitativa de cohesión. Esto excluye su
aplicación como masas adhesivas para las cintas destinadas a
embalajes.
Los copolímeros de estireno/butadieno, sin
embargo debido a su estructura polimérica y a su nivel de precio
resultan interesantes básicamente a modo de polímeros de andamiaje
para las masas autoadhesivas previstas para altas
solicitaciones.
En el documento US 4,438,232 A se describe una
masa adhesiva, que contiene entre un 5 a un 30% de éster alquílico
C_{1-8}. La masa adhesiva corresponde a una masa
adhesiva de las usuales sensibles a presión, la cual presenta una
cohesión relativamente baja. Una masa adhesiva de este tipo no
resulta adecuada para cintas adhesivas para
embalajes.
embalajes.
También en el documento US 4,189,419 A se
describe una cinta adhesiva para embalaje. Tampoco la masa adhesiva,
descrita en este caso, resulta apropiada, para ser empleada en la
confección de una cinta adhesiva para embalaje.
En el Resumen Derwent de JP 03 045 676 A se
presenta una masa adhesiva, elaborada a partir de una dispersión de
estireno/butadieno con una considerable fracción de acrilatos.
El objeto del presente invento, consiste en
ofrecer una solución para preparar una masa adhesiva basada en
estireno/butadieno que no presente los mencionados inconvenientes, y
que permita la confección de una cinta autoadhesiva que pueda
satisfacer las condiciones exigidas para una cinta adhesiva para
embalaje.
Alcanzado el objetivo mediante la aplicación de
una masa adhesiva consistente en una mezcla a partir de una
dispersión de estireno/butadieno con un contenido en butadieno
superior al 55% y de una dispersión a base de resinas, en la que la
fracción de resinas es del orden del 5 al 50% referido al contenido
total de sólidos y que se retícula físicamente o bien agregando a
la mezcla un agente reticulante químico. Al compuesto obtenido de
este modo, pueden si fuese conveniente, agregarse otros coagentes
como p.e. los inhibidores de envejecimiento o bien otros
emulsionantes, a fin de mejorar
la protección contra el envejecimiento o bien
las características favorables para desenrollado adaptándolas a la
aplicación concreta. Después de efectuar el revestimiento de la masa
adhesiva sobre un soporte polimérico o de papel, tras un secado
final, se dispondrá de la cinta autoadhesiva que estará en situación
de cumplir las condiciones exigidas de una cinta adhesiva para
embalaje en lo que respecta al enganche, fuerza adhesiva y cohesión
así como también a las características de desenrollado.
La homopolimerización del estireno en medio
acuoso, proporciona polímeros, que debido al elevado grado de Tg
(transición vítrea) ofrece un interés solo muy limitado para
aplicarse en la elaboración de lacas. La copolimerización de
estireno con aproximadamente del 35 al 45% de butadieno en medio
acuoso, proporciona copolímeros susceptibles de formar una
película, y con los que se puede alcanzar una temperatura mínima de
formación de película de alrededor de 0ºC, de modo que estos
sistemas pueden emplearse en el campo de la imprimación, el lacado,
los ligantes y para modificaciones en general. Las dispersiones de
estireno/butadieno se estabilizan por lo general mediante la
incorporación de pequeñas cantidades de grupos que contienen
carboxilo, lo cual al mismo tiempo mejora la adherencia sobre
muchos substratos.
Como masas adhesivas por lo que respecta al
presente invento pueden emplearse especialmente las dispersiones
carboxiladas de copolímeros de estireno/butadieno, con un contenido
de butadieno de 55 a 95%, siendo preferente un contenido de 60 al
85%, referido a la fracción total de sólidos de estireno/butadieno,
que en mezcla con las dispersiones de resinas están especialmente
indicadas como masas adhesivas para las cintas adhesivas par
embalajes. Los copolímeros carboxilados de este tipo, contienen un %
de comonómero carboxilado especialmente por debajo del 10%, incluso
preferentemente por debajo del 5%, sobre el contenido de monómero,
concretamente de ácido acrílico, en el copolímero.
Los tipos de dispersión de estireno/butadieno a
los que se refiere el presente invento, pueden adquirirse de la
compañía Dow, con un contenido de butadieno superior al 60% p.e.
Como componentes de resinas, tanto pueden
emplearse dispersiones de resinas sintéticas (p.e. resinas de
hidrocarburos, resinas de fenol-terpeno etc.) o
también dispersiones de resinas naturales (p.e. derivados de la
colofonia, politerpenos etc.)
Las dispersiones de resinas de hidrocarburos
debido a su elevada cohesión son las claramente preferidas. El punto
de fusión de la resina básica, debería situarse en el orden del
50-120ºC, prefiriéndose de 60-100ºC.
La fracción de resina se sitúa en el orden de 5-50%
si bien se prefiere del 10 al 40% referido al contenido total de
sustancia sólida del copolímero de estireno/butadieno y de resina.
Para el ajuste preciso de las características técnicas de adherencia
también pueden emplearse, mezclas preparadas a partir de diversas
resinas. Para mejorar el comportamiento al envejecimiento, pueden
agregarse dispersiones de agentes inhibidores del envejecimiento,
como los corrientemente empleados que son sobradamente conocidos en
el campo de los elastómeros.
Además pueden emplearse según necesidad, otros
aditivos para ajustar las características del producto, como p.e.
cargas, resinas plastificantes, aceites o emulsionantes, p.e. del
tipo de los alquilfenoles alcoxilados. Con estos aditivos existe la
posibilidad de influir en la forma que mejor convenga en las
condiciones de desenrollado.
El ajuste del equilibrio adhesión/cohesión,
puede efectuarse mediante reticulación química, sobre los grupos
carboxílicos presentes por adición de agentes reticulantes como p.e.
el xelato de titanio o el xelato de aluminio. La reticulación por
radiación-química, es así mismo posible, en
contraposición con muchos copolímeros bloque de estireno debido al
suficiente elevado peso molecular.
En la publicación: Donatas Satas, Manual de la
Tecnología para los Adhesivos Sensibles a Presión, 2. Edition Resin
Dispersión de Anne Z. Casey S. 545-566, se facilita
un resumen sobre las posibles dispersiones de resina.
Las dispersiones de resinas a las que se refiere
el presente invento pueden obtenerse p.e. a través de
Hercules
(NL).
(NL).
La cantidad aplicada de masa adhesiva, es de 10
a 120g/m^{2}, prefiriéndose de 15 a 40 g/m^{2}.
Como materiales soporte para el presente
invento, entrarán en consideración los materiales soporte
corrientes, empleados en las aplicaciones para los embalajes. Aquí
se trata básicamente de láminas y de papel, que debido a sus
características y a su proceso de elaboración o tratamiento
posterior, ofrecen las características mecánicas precisas,
exigidas.
En el caso de las láminas, se trata por lo
general de polietileno, polipropileno, cloruro de polivinilo y
otros polímeros y copolímeros usuales para esta aplicación, que
tanto pueden aplicarse a modo de una sola capa como también en
multicapas. Tratándose de sistemas multicapa, la composición también
puede variar, así como el espesor de las distintas capas.
El polipropileno estirado monoaxial o
biaxialmente se emplea a menudo para cintas adhesivas para
embalajes, flejes y otro tipo de cintas adhesivas, en las que una
definida resistencia a la rotura tiene su importancia.
Los polipropilenos estirados monoaxialmente
presentan una especialmente buena resistencia a la rotura y mínimo
alargamiento en sentido longitudinal. Este tipo de materiales
soporte se emplean a menudo en operaciones de flejado.
Para la consecución de valores de resistencia
similares en sentido longitudinal y transversal, las láminas deben
estirarse biorientalmente.
Tanto los polipropilenos como los polietilenos
estirados mono o bien biaxialmente, son considerados especialmente
idóneos como material soporte por cuanto hace referencia al presente
invento. Las relaciones de estiraje se orientan en función de las
respectivas condiciones exigidas.
A este fin pueden emplearse tanto las láminas
elaboradas por soplado como las extrusionadas planas.
Los espesores de las láminas son del orden de 10
y 250 \mum, prefiriéndose aquellas entre 20 y 120 \mum.
Para garantizar una suficiente adherencia de la
masa adhesiva sobre el material soporte, debe ajustarse la energía
superficial de la cara a recubrir dentro de una determinada gama.
Esto podrá garantizarse ya sea mediante un revestimiento adicional
con una imprimación o bien mediante un tratamiento superficial.
Preferentemente será un tratamiento corona o a la llama lo que
permitirá definir las deseadas energías superficiales.
Estas mencionadas energías superficiales deben
ajustarse en la gama de 25 a 50 mN/m, o preferentemente entre
30-45 mN/m.
Como materiales soporte entran en consideración,
por otra parte, los papeles impregnados y altamente encolados con
un definido rizado y con resistencias a la rotura en condiciones de
satisfacer las exigencias solicitadas. En función de la aplicación
deseada, pueden emplearse papeles con una superior capacidad de
alargamiento longitudinal que transversal, así como también papeles
con una elevada capacidad de alargamiento transversal que
longitudinal, tanto en calidades blanqueadas como también en
versiones sin blanquear respetuosas con el medio ambiente.
Todos los datos facilitados en porcentajes se
refieren al % en peso.
Ejemplo
1
Una masa adhesiva en dispersión consistente en
un 70% de una dispersión carboxilada de estireno/butadieno con un
contenido en butadieno del 64% (dispersión de estireno/butadieno XZ
91976.00, de la firma Dow) y 30% de Tacolyn 1070 (dispersión de
resina KW de la firma Hercules) se aplica por revestimiento mediante
una rasqueta de alambre a la continua con un espesor de capa de 25
g/m^{2} sobre una lámina de 30 \mum de espesor de BOPP que
previamente había recibido el tratamiento corona con una energía de
35 mN/m. Los datos porcentuales se refieren al contenido en
sólidos.
Máquina: Instalación para revestimiento de
laboratorio
- Dispositivo de aplicación:
- Rasqueta de alambre
- Velocidad de la banda soporte:
- 3,5 m/min
En material recubierto se somete a continuación
a secado térmico:
| Secado (secador de boquilla suspendida): | Zona 1: 80ºC | |
| Zona 2: 85ºC |
El material embalado es cortado a continuación
en carretes.
Fuerza de adherencia/acero: 3,9N/cm
Fuerza de adherencia/cara posterior: 3,1
N/cm
Fuerza de desenrollado (300 mm/min): 3,9
N/cm
Tiempo de fase de corte/acero (13 x 20 mm, 1
kp): 475 min:
- \quad
- Microtrayectoria de corte (40ºC, 1N, {\varepsilon_{2}/\varepsilon_{1}}): 0,53
- \quad
- Trayectoria de corte térmico (5ºC/min, 3N, en ºC): 105
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
2
Masa adhesiva en dispersión consistente en el
65% de una dispersión de estireno/butadieno carboxilada con un
contenido en butadieno del 64% (dispersión de estireno/butadieno XZ
91976.00 de la firma Dow) y 35% Tacolyn 1070 (dispersión de resina
KW de la firma Hércules) que se aplica por recubrimiento mediante
una rasqueta de alambre a la continua con un espesor de capa de 25
g/m^{2} sobre una lámina de 30 \mum de espesor de BOPP
previamente tratada por el sistema corona con una energía de 35
mN/m. Los datos porcentuales se refieren al contenido en
sólidos.
Máquina: Instalación de revestimiento de
laboratorio
- Dispositivo de aplicación:
- Rasqueta de alambre
- Velocidad de la banda soporte:
- 3,5 m/min
El material recubierto se sometió a continuación
a secado térmico:
| Secado (secador de boquilla suspendida): | Zona 1: 1:80ºC | |
| Zona 2: 85ºC |
El material embalado es a continuación cortado
en carretes.
Fuerza de adherencia/acero: 3,7 N/cm
Fuerza de adherencia/cara posterior: 2,9
N/cm
Fuerza de desenrollado (300 mm/min): 3,4
N/cm
Tiempo de fase de corte/acero (13 x 20 mm, 1
kp): 745 min:
- \quad
- Microtrayectoria de corte (40ºC, 1N, {\varepsilon_{2}/\varepsilon_{1}}): 0,43
- \quad
- Trayectoria de corte térmico (5ºC/min, 3N, en ºC): 107
Claims (10)
1. Cinta adhesiva para embalajes consistente en
un soporte y una masa adhesiva, caracterizada porqué, la masa
adhesiva se ha preparado por mezcla de una dispersión de
estireno/butadieno con un contenido en butadieno superior al 55% y
una dispersión de resinas, en donde la fracción de resina se sitúa
alrededor desde el 5 al 50% referida al contenido total de sólidos,
esta masa adhesiva se retícula mediante la adición de un reticulante
químico o bien físicamente, agregándose así mismo, según necesidad,
un inhibidor para el envejecimiento, cargas, resina plastificante,
aceites o emulsionantes, con la finalidad de aplicar esta mezcla
como revestimiento al soporte y a continuación proceder a su
secado.
2. Cinta adhesiva para embalajes según la
reivindicación 1, caracterizada porque, la dispersión de
resina es del tipo de una dispersión de hidrocarburos con un punto
de reblandecimiento de la resina base, entre 50 y 120ºC.
3. Cinta adhesiva para embalajes según la
reivindicación 1, caracterizada porque, la dispersión de
resina es una mezcla de varias dispersiones de hidrocarburos o una
mezcla de dispersiones de hidrocarburos con dispersiones de resinas
naturales.
4. Cinta adhesiva para embalajes según la
reivindicación 1, caracterizada porque, la masa adhesiva se
reticula físicamente mediante irradiación de un haz de
electrones.
5. Cinta adhesiva para embalajes según la
reivindicación 1, caracterizada porque, el soporte es una
poliolefina estirada o sin estirar, con un espesor de lámina entre
20 y 120 \mum pudiendo ser un PVC o bien un papel.
6. Cinta adhesiva para embalajes según la
reivindicación 1, caracterizada porque, la dosificación
aportada de masa adherente es de 10 a 120 g/m^{2}.
7. Cinta adhesiva para embalajes según la
reivindicación 1, caracterizada porque, para mejorar el
anclaje de la masa, el soporte ha recibido un tratamiento físico
superficial o bien, tal soporte ha sido previamente tratado con una
imprimación.
8. Cinta adhesiva para embalajes según la
reivindicación 1, caracterizada porque, la dispersión de
estireno/buta-
dieno es del tipo de una dispersión carboxilada de estireno/butadieno.
dieno es del tipo de una dispersión carboxilada de estireno/butadieno.
9. Cinta adhesiva para embalajes según la
reivindicación 1, caracterizada porque, la fracción de resina
se sitúa en el orden del 10 al 40% referido al contenido total de
sólidos.
10. Empleo de una cinta adhesiva para embalajes
según una de las reivindicaciones de 1 a 9 para pegar con una
elevada fuerza de agarre y altos valores de cohesión, especialmente
sobre papeles o cartones reciclados.
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| DE19940215A DE19940215A1 (de) | 1999-08-25 | 1999-08-25 | Verpackungsklebebänder |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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