ES2294827T3 - Adhesivo de aplicacion en estado fundido de baja temperatura de aplicacion. - Google Patents

Adhesivo de aplicacion en estado fundido de baja temperatura de aplicacion. Download PDF

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Abstract

LA PRESENTE INVENCION DESCRIBE UNA COMPOSICION DE COLA TERMOPLASTICA DE APLICACION A BAJA TEMPERATURA Y SU UTILIZACION EN CAJAS DE CARTON, ENCUADERNACIONES O FORMACION DE BANDEJAS. DICHA COMPOSICION COMPRENDE A) ACETATO DE ETILENVINILO CON UN PORCENTAJE SUPERIOR AL 30 % DE ACETATO DE VINILO (VA) Y CON UN INDICE DE FUSION DE AL MENOS 700; B) UNA RESINA DE HIDROCARBURO TERMOPLASTICA DERIVADA DE ESTIRENO, AL - METILESTIRENO Y/O VINILTOLUENO Y POLIMEROS, COPOLIMEROS Y TERPOLIMEROS DE DICHOS COMPUESTOS, C) UN LIGANTE PROMOTOR DE UN ADHESIVO COMPATIBLE Y UNA CERA CON ALTO PUNTO DE FUSION DE APROXIMADAMENTE DE 130 A 170 °F, Y COMPRENDE, OPCIONALMENTE, D) ACETATO DE ETILENVINILO CON UN CONTENIDO INFERIOR A APROX. EL 30 % EN PESO EN PESO DE ACETATO DE VINILO Y TIENE UN INDICE DE FUSION DE APROX. 400 A 2500.

Description

Adhesivo de aplicación en estado fundido de baja temperatura de aplicación.
Los adhesivos de aplicación en estado fundido, materiales sólidos al 100%, que se aplican a un sustrato cuando se funden y se enfrían para endurecer la capa de adhesivo, se usan ampliamente para aplicaciones industriales.
La mayoría de los adhesivos de aplicación en estado fundido disponibles comercialmente requieren temperaturas de 177ºC (350ºF) o superiores para asegurar la fusión completa de todos los componentes y también para conseguir una viscosidad de aplicación satisfactoria. La necesidad de tales temperaturas elevadas va acompañada de problemas. Las altas temperaturas aumentan los riegos de los operarios con respecto tanto a quemaduras como a la inhalación de compuestos volátiles residuales. Además, las altas temperaturas requieren más energía, teniendo lugar mayores demandas en las instalaciones de fabricación.
Las formulaciones de adhesivo, que pueden aplicarse a temperaturas inferiores a 149ºC (300ºF), pueden prepararse utilizando componentes de bajo peso molecular o un alto contenido en cera. Aunque estas formulaciones consiguen una baja viscosidad de aplicación existe una pérdida resultante de las propiedades adhesivas. Por tanto para mejorar la adhesión se añaden componentes más blandos y más amorfos. Sin embargo, estos componentes amorfos reducen la termorresistencia eficaz, particularmente con uniones sometidas a tensión de empotramiento ("cantilever") sometidas a altas temperaturas durante una duración extensa.
El documento EP-A-0 776 955 describe una composición de adhesivo de aplicación en estado fundido diseñada para su uso en el área de envasado, específicamente en las áreas de sellado de cajas y envases de cartón, de formación de cajas y de formación de bandejas. La composición de adhesivo de aplicación en estado fundido mencionada en la técnica anterior es útil para temperaturas de aplicación inferiores a aproximadamente 154ºC. La composición de adhesivo de aplicación en estado fundido de esta técnica anterior comprende a) desde aproximadamente el 20% hasta aproximadamente el 50% en peso de al menos un copolímero de acetato de etilenvinilo que contiene desde aproximadamente el 15% hasta aproximadamente el 45% en peso de monómeros de acetato de vinilo y que tiene un índice de fusión inferior a aproximadamente 700 g/10 min.; b) desde aproximadamente el 20% hasta aproximadamente el 60% de una resina fijadora seleccionada del grupo que consiste en resinas de hidrocarburos alifáticos, cicloalifáticos y aromáticos y derivados hidrogenados de los mismos, colofonias y derivados de colofonias, y terpenos y derivados de terpenos; c) desde aproximadamente el 10% hasta aproximadamente el 40% de una cera de parafina que tiene un punto de fusión de aproximadamente 55ºC a aproximadamente 85ºC; y d) desde aproximadamente el 0% hasta aproximadamente el 1,5% de estabilizador.
Por consiguiente sería deseable tener un adhesivo que tenga buena fuerza de unión con viscosidad de aplicación y termorresistencia excepcional, incluso si se prepara con componentes de bajo peso molecular para su aplicación a bajas temperaturas.
Las composiciones de adhesivo de la presente invención pueden aplicarse a bajas temperaturas de 93 a 149ºC (de 200 a 300ºF) aún además proporcionando termorresistencia excepcional a pesar de usar componentes de bajo peso molecular, lo que se cree de manera convencional que produce poca termorresistencia y criorresistencia.
Por consiguiente, los adhesivos de la presente invención se usan en operaciones de sellado de cajas. A menudo se someten cajas onduladas a altas tensiones y condiciones medioambientales adversas durante el transporte. Los adhesivos de la presente invención cumplen los requisitos rigurosos para estas y otras aplicaciones.
Se han encontrado ahora adhesivos de aplicación en estado fundido preparados a partir
a) del 5 al 45 por ciento en peso de copolímero de acetato de etilenvinilo con más del 30 por ciento en peso de acetato de vinilo y que tiene un índice de fusión de al menos 700 dg/min.;
b) del 10 al 60 por ciento en peso de una resina hidrocarbonada termoplástica derivada de estireno, alfa-metilestireno y/o viniltolueno, y polímeros, copolímeros y terpolímeros de los mismos;
c) del 5 al 25 por ciento en peso de un agente de adhesividad compatible que favorece al adhesivo;
d) del 10 al 40 por ciento en peso de cera con un punto de fusión de 54 a 82ºC (de 130 a 180ºF) y opcionalmente
e) del 5 al 25 por ciento en peso de copolímero de acetato de etilenvinilo que comprende menos del 30 por ciento en peso de acetato de vinilo con un índice de fusión de al menos 400 dg/min.,
que pueden aplicarse a bajas temperaturas de 93 a 149ºC (de 200 a 300ºF) aún además proporcionando termorresistencia excepcional. Los porcentajes en peso se basan en el peso total de la composición de adhesivo.
La presente invención se refiere a las composiciones de adhesivo de aplicación en estado fundido que pueden aplicarse a temperaturas entre 93 y 149ºC (de 200 a 300ºF) aún además proporcionando termorresistencia excepcional a pesar de usar componentes de bajo peso molecular.
Los copolímeros de acetato de etilenvinilo (EVA) útiles en el presente documento son aquellos que contienen más del 30 por ciento en peso de acetato de vinilo y que tienen un índice de fusión de al menos 700 dg/min., preferiblemente al menos 1000 dg/min. Los copolímeros preferidos están disponibles de duPont bajo la denominación Elvax EP4150 y comprenden aproximadamente el 40 por ciento en peso de acetato de vinilo y tienen un índice de fusión de aproximadamente 1000 dg/min. La cantidad del copolímero presente en el adhesivo varía desde el 5 hasta el 45 por ciento en peso, preferiblemente del 20 al 40 por ciento en peso.
Además de los componentes descritos anteriormente, las composiciones de adhesivo de la presente invención pueden comprender opcionalmente un segundo copolímero de EVA, específicamente uno que contenga menos del 30 por ciento en peso de acetato de vinilo y que tenga un índice de fusión de 400 a 2500 dg/min. Los copolímeros preferidos están disponibles de Exxon bajo la denominación ESCORENE y contienen aproximadamente el 28 por ciento en peso de acetato de vinilo y tienen un índice de fusión de aproximadamente 800 dg/min. La cantidad de este copolímero presente en el adhesivo varía desde el 5 hasta el 25 por ciento en peso, preferiblemente del 10 al 20% en peso.
Las composiciones de adhesivo de aplicación en estado fundido de la presente invención también comprenden una resina hidrocarbonada termoplástica que tiene un punto de reblandecimiento de anillo y bola inferior a 130ºC, preferiblemente inferior a 120ºC. Las resinas representativas incluyen aquellas derivadas de estireno, alfa-metilestireno y/o viniltolueno, y polímeros, copolímeros y terpolímeros de estireno, alfa-metilestireno y/o viniltolueno. Se prefiere KRYSTALEX® 3100, un polímero hidrocarbonado termoplástico de bajo peso molecular derivado en gran parte de alfa-metilestireno que tiene un punto de reblandecimiento de anillo y bola de 97 a 103ºC y está disponible de Hercules Inc. las resinas hidrocarbonadas termoplásticas están presentes en las composiciones de adhesivo de la presente invención en una cantidad del 10 al 60 por ciento en peso de la composición, preferiblemente del 15 al 35 por ciento en peso.
Los agentes de adhesividad compatibles que favorecen al adhesivo útiles en la presente invención incluyen terpenos, terpenos fenólicos, terpenos modificados y combinaciones de los mismos. También se incluyen los derivados hidrogenados de resinas de terpeno modificado fenólico, por ejemplo como el producto de resina que resulta de la condensación, en un medio ácido, de un terpeno bicíclico y un fenol. NIREZ 300, un terpeno modificado fenólico que tiene un punto de reblandecimiento de anillo y bola aproximadamente de 112ºC y disponible de Arizona Chemical Company, es el terpeno modificado más preferido.
Otros agentes de adhesividad compatibles que favorecen al adhesivo útiles en la presente invención incluyen colofonia, derivados de colofonia, ésteres de colofonia, hidrocarburos alifáticos, hidrocarburos aromáticos, hidrocarburos alifáticos modificados aromáticamente y mezclas de los mismos. Ejemplos de agentes de adhesividad de éster de colofonia incluyen tanto colofonias naturales como modificadas tales como gomorresina, colofonia de madera, colofonia de aceite de resina, colofonia destilada, colofonia hidrogenada, colofonia dimerizada, colofonia polimerizada, así como también los ésteres de glicerol y pentaeritrita de colofonias naturales y modificadas, tales como por ejemplo el éster de glicerol de colofonia de madera blanca, el éster de glicerol de colofonia hidrogenada, el éster de glicerol de colofonia polimerizada, el éster de pentaeritrita de colofonia hidrogenada, el éster de pentaeritrita modificado fenólicamente de colofonia y combinaciones de los mismos.
Agentes de adhesividad comerciales representativos incluyen NIREZ V-2040 y NIREZ 300 de Arizona Chemical Company, y DERTOPHENE T 105 de DRT. Otros agentes de adhesividad disponibles comercialmente incluyen SYLVATAC 100, ZONATAC y ZONESTER de Arizona Chemical Company, PERMALYN de Hercules, UNITAC Union Camp y NOVARES de Georgia Pacific.
Un sistema de agente de adhesividad compatible de adhesivo para su uso en la presente invención se selecciona basándose en diversos factores incluyendo el parámetro de solubilidad, distribución del peso molecular y estructura química básica del sistema de agente de adhesividad. Estos factores, junto con otros, repercuten en la interacción química y física entre la combinación de agente de adhesividad, polímero y cera. La selección apropiada de los componentes da como resultado un adhesivo de aplicación en estado fundido de baja temperatura de aplicación, compatible, preparado usando predominantemente componentes de bajo peso molecular.
Para su uso en el presente documento también es importante que la resina fijadora tenga un punto de reblandecimiento de anillo y bola inferior a 130ºC, preferiblemente inferior a 120ºC.
Las resinas fijadoras compatibilizantes se utilizan en cantidades desde el 5 hasta el 25 por ciento en peso, preferiblemente del 10 por ciento en peso, en peso de la composición de adhesivo. La presente invención contempla que la composición de adhesivo de la presente invención comprenda uno o más de las resinas fijadoras que favorecen al adhesivo anteriores.
Las ceras adecuadas para su uso en la presente invención son ceras de parafina que tienen puntos de fusión de 54 a 82ºC (de 130 a 180ºF) tales como, por ejemplo, PACEMAKER de Citgo, y R-2540 de Moore and Munger; y ceras sintéticas de Fischer-Tropsch de bajo punto de fusión que tienen un punto de fusión inferior a 82ºC (180ºF). La cera más preferida es la cera de parafina con un punto de fusión de 66ºC (150ºF). El componente de cera se utiliza a niveles del 10 al 40 por ciento en peso, preferiblemente del 20 al 40 por ciento en peso, en peso del adhesivo.
Los adhesivos de la presente invención preferiblemente contienen también un estabilizador o antioxidante. Entre los estabilizadores o antioxidantes aplicables incluidos en el presente documento están los fenoles impedidos de alto peso molecular y fenoles multifuncionales tales como fenol que contiene azufre y fósforo. Los expertos en la técnica conocen bien los fenoles impedidos y pueden caracterizarse como compuestos fenólicos que también contienen radicales estéricamente voluminosos en proximidad cercana al grupo hidroxilo fenólico del mismo. En particular, los grupos butilo terciario generalmente se sustituyen sobre el anillo de benceno en al menos una de las posiciones orto con respecto al grupo hidroxilo fenólico. La presencia de estos radicales sustituidos estéricamente voluminosos en las inmediaciones del grupo hidroxilo sirve para retrasar su frecuencia de tensión y de manera correspondiente, su reactividad; proporcionando así este impedimento el compuesto fenólico con sus propiedades estabilizantes. Los fenoles impedidos representativos incluyen: 1,3,5-trimetil-2,4,6-tris-(3, 5-di-terc-butil-4-hidroxibencil)-benceno; tetrakis-3(3,5-di-terc-butil-4-hidroxifenil)-propionato de pentaeritrita; 3(3,5-di-terc-butil-4-hidroxifenil)-propionato de n-octadecilo; 4,4'-metilenbis-(2,6-terc-butilfenol); 4, 4'-tiobis-(6-terc-butil-o-cresol); 2,6-di-tercbutilfenol; 6-(4-hidroxifenoxi)-2,4-bis-(n-octil-tio)-1,3,5-triazina; 3, 5-di-terc-butil-4-hidroxi-benzoato de di-n-octiltio)etilo; y hexa[3-(3,5-di-terc-butil-4-hidroxi-fenil)-propionato] de sorbitol.
La acción de estos antioxidantes puede mejorarse adicionalmente utilizando junto con ellos productos sinergéticos conocidos tales como, por ejemplo, fosfitos y ésteres de tiodipropionato. El tiodipropionato de diestearilo es particularmente útil. Estos estabilizantes, si se usan, generalmente están presentes en cantidades del 0,1 al 1,5 por ciento en peso, preferiblemente del 0,25 al 1,0 por ciento en peso.
La presente invención también contempla la adición al adhesivo de un aditivo polimérico seleccionado del grupo que consiste en polímeros de acrilato de etilenmetilo que contienen del 10 al 28 por ciento en peso de acrilato de metilo, copolímeros del ácido etilenacrílico que tienen un índice de acidez de 25 a 150, polímeros de polietileno, polipropileno, poli(buteno-1-co-etileno) y copolímeros de acrilato de etilen-n-butilo de bajo peso molecular y/o bajo índice de fusión. Cuando está presente tal aditivo, está presente en cantidades de hasta el 15 por ciento en peso de la composición.
Dependiendo de los usos finales contemplados de los adhesivos pueden incluirse otros aditivos tales como plastificantes, pigmentos y colorantes añadidos de manera convencional a los adhesivos de aplicación en estado fundido. Además, cantidades pequeñas de agentes de adhesividad adicionales y/o ceras, tales como ceras microcristalinas, aceite de ricino hidrogenado y ceras sintéticas modificadas con acetato de vinilo, también pueden incorporarse en cantidades menores, es decir de hasta el 10 por ciento en peso, en las formulaciones de la presente invención.
Una realización preferida de la presente invención se refiere a una composición de adhesivo que comprende:
a) del 5 al 45 por ciento en peso de copolímero de acetato de etilenvinilo con más del 30 por ciento en peso de acetato de vinilo y que tiene un índice de fusión de al menos 700 dg/min.;
b) del 10 al 60 por ciento en peso de una resina hidrocarbonada termoplástica derivada de estireno, alfa-metilestireno y/o viniltolueno, y polímeros, copolímeros y terpolímeros de los mismos;
c) del 5 al 25 por ciento en peso de un agente de adhesividad compatible que favorece al adhesivo, seleccionado del grupo que consiste en terpeno, terpeno fenólico, terpenos modificados y combinaciones de los mismos; y
d) del 10 al 40 por ciento en peso de cera con un punto de fusión de 54ºC (130) a 82ºC (180ºF).
En una composición adicional de la realización anterior, el copolímero de acetato de etilenvinilo comprende aproximadamente el 40 por ciento en peso de acetato de vinilo. En otra composición, el acetato de etilenvinilo adicional comprende aproximadamente el 28% de acetato de vinilo. En una composición adicional, la resina hidrocarbonada termoplástica es KRYSTALEX® 3100. La cera puede ser cera de parafina o cera sintética de bajo punto de fusión. La realización anterior puede comprender adicionalmente hasta el 15 por ciento en peso de un aditivo polimérico seleccionado del grupo que consiste en polímeros de acrilato de etilenmetilo que contienen del 10 al 28 por ciento en peso de acrilato de metilo, copolímeros del ácido etilenacrílico que tienen un índice de acidez de 25 a 150, polímeros de polietileno, polipropileno, poli(buteno-1-co-etileno) y copolímeros de acrilato de etilen-n-butilo de bajo peso molecular y/o bajo índice de fusión.
En una segunda realización preferida, el adhesivo comprende:
a) del 5 al 45 por ciento en peso de copolímero de acetato de etilenvinilo con más del 30 por ciento en peso acetato de vinilo (VA) y que tiene un índice de fusión de al menos 700 dg/min.;
b) del 5 al 25 por ciento en peso de copolímero de acetato de etilenvinilo que comprende menos del 30 por ciento en peso de VA con un índice de fusión de al menos 400 dg/min.;
c) del 10 al 60 por ciento en peso de una resina hidrocarbonada termoplástica derivada de estireno, alfa-metilestireno y/o viniltolueno, y polímeros, copolímeros y terpolímeros de los mismos;
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d) del 5 al 25 por ciento en peso de un agente de adhesividad compatible que favorece al adhesivo seleccionado del grupo que consiste en colofonia, derivados de colofonia, ésteres de colofonia, hidrocarburos alifáticos, hidrocarburos aromáticos, hidrocarburos alifáticos modificados aromáticamente, gomorresina, colofonia de madera, colofonia de aceite de resina, colofonia destilada, colofonia hidrogenada, colofonia dimerizada, colofonia polimerizada, el éster de glicerol de colofonias naturales, el éster de glicerol de colofonias modificadas, los ésteres de pentaeritrita de colofonias naturales, los ésteres de pentaeritrita de colofonias modificadas, el éster de glicerol de colofonia de madera blanca, el éster de glicerol de colofonia hidrogenada, el éster de glicerol de colofonia polimerizada, el éster de pentaeritrita de colofonia hidrogenada, el éster de pentaeritrita modificada fenólicamente de colofonia y combinaciones de los mimos; y
e) del 10 al 40 por ciento en peso de cera con un punto de fusión de 54 a 82ºC (de 130 a 180ºF).
En las composiciones según la segunda realización preferida anterior, el copolímero de acetato de etilenvinilo de (a) comprende aproximadamente el 40 por ciento en peso de acetato de vinilo. En otras composiciones de esta realización, el copolímero de acetato de etilenvinilo de (b) comprende aproximadamente el 29 por ciento en peso de acetato de vinilo. La resina hidrocarbonada termoplástica puede ser KRYSTALEX® 3100, y la cera puede ser cera de parafina o cera sintética de bajo punto de fusión. Además, la composición anterior puede comprender adicionalmente hasta el 15 por ciento en peso de un aditivo polimérico seleccionado del grupo que consiste en polímeros de acrilato de etilenmetilo que contienen del 10 al 28 por ciento en peso de acrilato de metilo, copolímeros del ácido etilenacrílico que tienen un índice de acidez de 25 a 150, polímeros de polietileno, polipropileno, poli(buteno-1-co-etileno) y copolímeros de acrilato de etilen-n-butilo de bajo índice de fusión y/o bajo peso molecular. La presente invención se refiere además a cajas, envases de cartón y bandejas que comprenden las composiciones de adhesivo anteriores.
Las composiciones de adhesivo de la presente invención se preparan combinando los componentes en el estado fundido a una temperatura de aproximadamente 121ºC hasta que se obtiene una combinación homogénea, aproximadamente dos horas. Se conocen en la técnica diversos métodos de combinación y es satisfactorio cualquier método que produzca una combinación homogénea.
Los adhesivos resultantes se caracterizan por una viscosidad inferior a 3000 mPa.s (cps) a 135ºC. Éstos pueden aplicarse a temperaturas de 93 a 144ºC (de 200 a 300ºF) para proporcionar uniones de adhesivo superiores incluso si se exponen a una amplia variedad de condiciones de temperatura. Los adhesivos tienen excelente estabilidad frente al calor, tal como se caracteriza mediante la prueba de estabilidad térmica a 121ºC (250ºF) durante 200 horas, que no muestra señales de formación de gel, descascarillamiento o carbonizado. De hecho algunas formulaciones muestran estabilidad térmica de hasta 400 horas a 121ºC (250ºF). Además, una unión formada mediante dos piezas de sustrato de caja ondulado que se mantienen unidas mediante un cordón comprimido de 1,27 cm por 5,08 cm (1/2'' por 2'') puede sostener una carga de tensión de empotramiento de 0,14 a 0,175 kg/cm^{2} (de 2 a 2,5 psi) durante 24 horas a temperaturas de o superiores a 46ºC (115ºF).
Como tales, los adhesivos se usan particularmente como adhesivos de sellado y que forman cajas, envases de cartón y bandejas, por ejemplo en el envasado de productos de cerveza, galletas saladas y cereales. Los adhesivos de aplicación en estado fundido de la presente invención son particularmente útiles para su uso en el envasado, manipulación, encuadernación y mercados de productos no tejidos, especialmente para el sellado primario de cajas y envases de cartón y para su uso en la industria tabacalera.
Ejemplos
En los siguientes ejemplos, que se proporcionan sólo para fines ilustrativos, todas las partes son en peso y todas las temperaturas en grados Celsius a menos que se indique lo contrario.
En los ejemplos, todas las formulaciones de adhesivo se prepararon en una mezcladora de una única aspa calentada hasta 135ºC, combinando los componentes hasta homogeneidad.
Entonces se sometieron los adhesivos a diversas pruebas que simulan las propiedades necesarias para las aplicaciones comerciales satisfactorias.
Se determinaron las viscosidades en estado fundido de los adhesivos de aplicación en estado fundido en un viscosímetro Brookfield modelo RVT Thermosel usando un husillo número 27.
Se prepararon las muestras de prueba para determinar las resistencias al cizallamiento y al pelado a temperatura elevada tal como sigue: se aplicó un cordón de adhesivo de 1,27 cm, 1/2 pulgadas, de ancho a 121ºC a una banda de papel kraft de 50 libras de 2,54 cm (1 pulgada) de ancho por 7,62 cm (3 pulgadas) de largo, a través de la anchura del papel. Se colocó inmediatamente una segunda pieza de papel kraft de las mismas dimensiones sobre la primera pieza y se colocó un peso de 200 gramos encima de la estructura compuesta. La anchura del cordón de adhesivo comprimido era de 1,27 cm (1/2 pulgadas).
Se determinó el cizallamiento a temperatura elevada y el pelado a temperatura elevada acoplando un peso de 100 gramos a cada muestra y colocando las muestras en un horno de circulación forzada. Se elevó la temperatura en incrementos de 5,5ºC (10ºF) a partir de 38ºC, se mantuvieron las muestras a una temperatura dada durante 15 minutos para el acondicionamiento. Se hizo funcionar el ciclo de calentamiento hasta que se rompió la unión final. Se preparó y se sometió a prueba cada muestra de cizallamiento y pelado por duplicado. El valor de cizallamiento y pelado elevado mostrado es la temperatura promedio de la rotura de las dos uniones. En algunos casos se rompió la muestra a medida que se estaba ajustando la temperatura dentro de los incrementos de 10º y se anota como tal.
Se determinó la adhesión a diversas temperaturas, tal como se anotó, aplicando un cordón de adhesivo de 1,27 cm (1/2 pulgadas) de ancho, a lo ancho de un pieza de sustrato de 5,08 cm (2 pulgadas) por 7,62 cm (3 pulgadas) (tal como se indicó) y se puso en contacto inmediatamente una segunda pieza de cartón. Se envejeció la unión a cada temperatura durante 24 horas. Se separaron las uniones manualmente y se realizó una determinación del tipo de rotura y se anotó la presencia o ausencia de desgarro de la fibra (DF). "Completo" tal como se usa en los ejemplos en el presente documento se refiere a del 95 al 100% de desgarro de la fibra. "Moderado" se refiere a del 50 al 95% de desgarro de la fibra. "Ligero" se refiere a del 5 al 50% de desgarro de fibra; y "Ninguno" se refiere a del 0 al 5% de desgarro de la fibra.
Se midió la tensión térmica formando una estructura compuesta de adhesivo (5,08 x 1,27 cm (2 x 1/2'') comprimido) entre dos piezas de sustrato ondulado de dimensiones específicas. Se coloca entonces el cordón de adhesivo que forma este material compuesto a aproximadamente 2 libras de tensión de empotramiento durante 24 horas a temperaturas elevadas. Entonces se anota la temperatura máxima a la que esta estructura permanece intacta durante al menos 24 horas.
Se determina el punto de enturbiamiento calentando las combinaciones de adhesivo hasta 121ºC y aplicando un cordón pequeño (aproximadamente 1 gramo) del adhesivo fundido a la cabeza de un termómetro ASTM. Entonces se anota la temperatura a la que el adhesivo fundido se enturbia. Estas medidas del punto de enturbiamiento proporcionan una indicación de la compatibilidad global de una masa fundida en caliente, es decir la compatibilidad de los componentes individuales entre sí. Los productos que muestran puntos de enturbiamiento cercanos a o en el punto de reblandecimiento de la cera usada en la formulación reflejan un producto compatible global. El enturbiamiento que se desarrolla a medida que el material se enfría es el resultado del desarrollo de la cristalinidad del componente ceroso (que provoca la refracción de luz que pasa a través de la muestra). Los sistemas que tienen puntos de enturbiamiento mucho mayores que el punto de reblandecimiento de la cera muestran una microseparación que cambia el índice de refracción del adhesivo fundido. Se define la incompatibilidad como un punto de enturbiamiento superior o igual a 121ºC (250ºF). La importancia práctica de los productos con altos puntos de enturbiamiento son las siguientes:
(1) baja compatibilidad inherente con tendencia a la separación de fases tras calentamiento prolongado y ciclos de calentamiento y enfriamiento tal como se experimenta en las operaciones comerciales.
(2) bajas propiedades de flujo quedando "colgado" el equipo de boquilla activado eléctricamente, por aire o por fuego.
Ejemplo I
Se usaron los siguientes materiales para preparar una serie de adhesivos según la presente invención: ELVAX 4150 es un polímero de acetato de etilenvinilo que comprende el 40% de acetato de vinilo y que tiene un índice de fusión de 1000 dg/min. y está disponible de E.I. duPont de Nemours and Co. UL 8705 es un polímero de acetato de etilenvinilo que comprende el 28% de acetato de vinilo, con un índice de fusión de 800 dg/min. y disponible de Exxon. KRYSTALEX® 3100 es un polímero hidrocarbonado termoplástico de bajo peso molecular derivado en su mayor parte de alfa-metilestireno que tiene un punto de reblandecimiento de anillo y bola de 97 a 103ºC y está disponible de Hercules Inc. El éster de colofonia es SYLVATAC 4216 que es un éster de pentaeritrita de colofonia con un punto de reblandecimiento de 100ºC y disponible de Arizona Chemical Company. WINGTAC EXTRA es un hidrocarburo C_{5} alifático estirenado con punto de reblandecimiento de 100ºC y disponible de Goodyear. NIREZ 300 es un terpeno modificado fenólico que tiene un punto de reblandecimiento de anillo y bola de aproximadamente 112ºC y disponible de Arizona Chemical Company. El antioxidante elegido fue IRGANOX 1010FF que está disponible de Ciba-Geigy.
\newpage
Las propiedades físicas tratadas anteriormente se sometieron a prueba y los resultados, junto con la formulación del adhesivo, se muestran en la tabla 1 a continuación:
\vskip1.000000\baselineskip
TABLA I
1
2
Las muestras I, II y III son adhesivos según la presente invención. Cada una de las muestras I, II y III muestran buenos valores de punto de enturbamiento, buena transparencia, valores deseables de tensión térmica y buena adhesión. Las muestras A y B son para fines comparativos.
La muestra A comparativa se preparó según Douglas et al., patente estadounidense número 3.932.332 que enseña el uso general de parafina o cera microcristalina en combinación con EVA y un copolímero de estireno y \alpha-metilestireno. Aunque la muestra A tiene buena transparencia y bajo punto de enturbiamiento, esta combinación muestra propiedades adhesivas extremadamente bajas. Con frecuencia puede usarse el éster de colofonia para mejorar las propiedades adhesivas, sin embargo, tal como se observa en la muestra B, la adición de éster de colofonia a la muestra A no da como resultado una mejora de la acción adhesiva, sino que más bien reduce no sólo la resistencia al adhesivo sino también la resistencia térmica.
En comparación se ha encontrado según la presente invención que todos los componentes reivindicados en las cantidades enumeradas son críticos para obtener las propiedades deseables. Por ejemplo, una muestra preparada según la muestra II, que sin embargo no comprende el éster de colofonia parece ser incompatible y tener baja transparencia, lo que indica que la única combinación de los componentes de los adhesivos de la presente invención proporciona resultados superiores e inesperados.
Puede esperarse que la muestra II, que incluye una sustitución parcial de un EVA menos flexible, más cristalino, en un adhesivo preparado según la muestra III, tenga adhesión reducida, sin embargo, tal como se muestra en el tabla I, este ajuste mejora significativamente la adhesión mientras se mantiene la transparencia deseada a la temperatura de aplicación. Cuando esta sustitución polimérica se realiza sin la presencia de un agente de adhesividad compatibilizante según Douglas et al., el punto de enturbiamiento aumenta significativamente hasta una temperatura inaceptable.
La muestra I que comprende un agente de adhesividad hidrocarbonado muestra resultados similares a los observados en la muestra III.

Claims (6)

1. Composición de adhesivo de aplicación en estado fundido que comprende:
a)
del 5 al 45 por ciento en peso de copolímero de acetato de etilenvinilo con más del 30 por ciento en peso de acetato de vinilo (VA) y que tiene un índice de fusión de al menos 700 dg/min.;
b)
del 10 al 60 por ciento en peso de una resina hidrocarbonada termoplástica que tiene un punto de reblandecimiento de anillo y bola inferior a 130ºC, derivándose dicho polímero termoplástico de estireno, alfa-metilestireno y/o viniltolueno, y polímeros, copolímeros y terpolímeros de los mismos,
c)
del 5 al 25 por ciento en peso de un agente de adhesividad compatible que favorece al adhesivo que tiene un punto de reblandecimiento de anillo y bola inferior a 130ºC; y
d)
del 10 al 40 por ciento en peso de cera con un punto de fusión de 54ºC (130ºF) a 82ºC (180ºF).
2. Composición de adhesivo de aplicación en estado fundido según la reivindicación 1, que comprende además del 5 al 25 por ciento en peso de copolímero de acetato de etilenvinilo que comprende menos del 30 por ciento en peso de VA con un índice de fusión de al menos 400 dg/min.
3. Envase de cartón, caja o bandeja formados utilizando la composición de adhesivo de aplicación en estado fundido según la reivindicación 1.
4. Composición de adhesivo de aplicación en estado fundido según la reivindicación 1, en la que el agente de adhesividad compatible que favorece al adhesivo se selecciona del grupo que consiste en terpeno, terpeno fenólico, terpenos modificados y combinaciones de los mismos.
5. Envase de cartón, caja o bandeja formados utilizando la composición de adhesivo de aplicación en estado fundido según la reivindicación 4.
6. Composición de adhesivo de aplicación en estado fundido según la reivindicación 2, en la que el agente de adhesividad compatible que favorece al adhesivo se selecciona del grupo que consiste en colofonia, derivados de colofonia, ésteres de colofonia, hidrocarburos aromáticos, hidrocarburos alifáticos, hidrocarburos alifáticos modificados aromáticamente, gomorresina, colofonia de madera, colofonia de aceite de resina, colofonia destilada, colofonia hidrogenada, colofonia dimerizada, colofonia polimerizada, el éster de glicerol de colofonias naturales, el éster de glicerol de colofonias modificadas, los ésteres de pentaeritrita de colofonias naturales, los ésteres de pentaeritrita de colofonias modificadas, el éster de glicerol de colofonia de madera blanca, el éster de glicerol de colofonia hidrogenada, el éster de glicerol de colofonia polimerizada, el éster de pentaeritrita de colofonia hidrogenada, el éster de pentaeritrita modificada fenólicamente de colofonia y combinaciones de los mimos.
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