ES2338223T3 - Cinta adhesiva para proteger, identificar, aislar y recubrir. - Google Patents

Abstract

Uso de una cinta adhesiva para el revestimiento de mazos de cables en vehículos o bobinas de excitación para tubos de imagen, donde la cinta adhesiva consta de una lámina a base de cloruro de polivinilo blando y de una dispersión acuosa de composición adhesiva a base de copolímeros de estireno-derivado de ácido acrílico, que contiene plastificante, que migra desde la lámina a la composición adhesiva, donde el porcentaje de estireno en los copolímeros de estireno-derivado acrílico es de un 10 hasta un 70%.

Description

Cinta adhesiva para proteger, identificar, aislar y recubrir.

El objetivo de la invención es una cinta adhesiva que consta de una lámina a base de cloruro de polivinilo blando y una composición adhesiva a base de una dispersión acuosa de copolímeros de estireno-acrilato, que por ejemplo, se emplea para arrollar los conductos de ventilación en instalaciones de aire acondicionado, cables o alambres y que es especialmente adecuada para mazos de cables en vehículos o bobinas de excitación para tubos de imagen. La cinta adhesiva sirve por tanto para atar, aislar, marcar, impermeabilizar o proteger.

Los componentes eléctricos y electromecánicos así como los revestimientos o envolturas de cables eléctricos constan muchas veces de materiales poliméricos, entre los cuales el cloruro de polivinilo (PVC) representa el material plástico más importante, condicionado históricamente por su disponibilidad así como por sus excelentes propiedades de aislamiento y como material.

El grosor habitual de las láminas de PVC para cintas de bobinado o arrollamiento es de 85 hasta 200 \mum. Por debajo de 85 \mum aparecen problemas considerables durante la fabricación en el proceso de calandrado, de manera que las láminas de PVC para cintas de arrollamiento con un grosor inferior a 85 \mum apenas se utilizan. Asimismo esto ocurre en cintas adhesivas que presentan un contenido en PVC reducido.

Las cintas de arrollamiento a base de láminas blandas de PVC se emplean en automóviles para la envoltura o el encintado de cables eléctricos en mazos de cables. Las cintas de arrollamiento desarrolladas como cintas aislantes ocuparon un primer plano al principio de la evolución técnica para mejorar el aislamiento eléctrico, pero este tipo de cintas para cables cumplen otras funciones como la fijación y atadura duradera de una multitud de cables individuales para conseguir un cableado estable así como la protección de cada uno de los cables y del cableado en conjunto frente a trastornos o daños mecánicos, térmicos y químicos.

Existe la preocupación de utilizar tejidos o materiales no tejidos en lugar de una lámina blanda de PVC. Pero en la práctica los productos resultantes se emplean muy poco, puesto que son relativamente caros y se diferencian notablemente de los productos habituales en la manipulación (por ejemplo, en la capacidad de desgarre manual, capacidad de recuperación elástica) y en condiciones de uso (por ejemplo, resistencia ante líquidos, propiedades eléctricas), de forma que tal como se indica a continuación, al grosor se le atribuye un significado especial. En particular, existen revestimientos de cintas aislantes de cobre principalmente de PVC, siempre que las condiciones ambientales no fuercen alternativas como exigencias de alta temperatura.

Para la protección mecánica y eléctrica de este tipo de cables se han desarrollado cintas autoadhesivas como las que en general se emplean para la protección y el aislamiento así como para el recubrimiento de conducciones eléctricas y elementos de construcción.

Las cintas autoadhesivas permiten crear una unión a largo plazo sin que aparezcan daños en el cable por interacciones entre la cinta adhesiva y la envoltura del cable. Pues los aditivos en particular tienden a la migración en el PVC plastificado y requieren por ello el uso de determinadas cintas adhesivas.

Por ello se ha impuesto el uso de cintas adhesivas con un soporte a base de láminas de PVC; por un lado por sus propiedades mecánicas, pero por otro lado también por unos problemas de compatibilidad minimizados, puesto que al menos soporte y base adherente son del mismo material.

A nivel de evolución de recubrimientos de mazos de cables existen cintas adhesivas con y sin revestimiento adhesivo que constan de un material soporte a base de PVC y que son flexibles gracias a la incorporación de cantidades notables (30 hasta 40% en peso) de plastificantes. El material soporte es principalmente unilateral revestido de una composición autoadhesiva a base de caucho SBR y caucho natural. En JP 10 001 583 A1, JP 05 250 947 A1, JP 2000 198 895 A1 y JP 2000 200 515 A1 se han descrito las cintas adhesivas típicas de cloruro de polivinilo (PVC) blando.

El PVC que no contiene plastificante es un material plástico frágil y duro en un estado transformado a temperatura ambiente. Sin embargo, a menudo se necesita un material de PVC a 20ºC o a una temperatura inferior, que sea flexible y extensible. Este requisito se consigue mediante plastificantes internos o externos.

En un primer caso se copolimeriza el cloruro de vinilo monomérico con un componente, que aporta la blandura al material plástico formado como elemento intermedio flexible. La ventaja de este plastificante interno es que estos "plastificantes" no pueden migrar a la masa adhesiva o bien no son volátiles y por tanto no desencadenan reacciones secundarias inesperadas. El inconveniente es que las propiedades deseadas de las láminas pueden verse influidas tan solo de forma insuficiente incluso por el fabricante de láminas y el precio claramente superior. Ambas cosas hacen que en los fabricantes de cintas adhesivas se hayan impuesto las láminas de PVC sin plastificante interno.

Se fabrican láminas de PVC para el sector de las cintas adhesivas con ayuda de plastificantes externos. Por plastificantes externos se entiende la mezcla de los mencionados plastificantes al PVC. Con ello el material pierde su fragilidad, se ablanda, se hace flexible y extensible. También la temperatura de congelación desciende al añadir plastificantes, es decir, el termoplasto a las temperaturas más bajas pasa de un estado elástico duro a un estado elástico blando. Los plastificantes pueden actuar también como disolventes para el PVC. Las moléculas de plastificante se depositan entre las macromoléculas de PVC, de manera que mejora su movilidad.

El plastificante se mantiene firme o se agarra entre las moléculas de PVC por medio de fuerzas dipolares principalmente. Por ello la mayoría de plastificantes proceden de la clase de ésteres de ácidos orgánicos (por ejemplo, ácido ftálico, ácido adípico) y se emplean mayoritariamente en cantidades entre un 25 y un 60% en peso. El plastificante más conocido para el PVC en la industria de las cintas adhesivas es el ftalato de dioctilo (DOP), que se destaca por su capacidad de uso universal, su elevada fluidez y fuerte migración. Además de los plastificantes monoméricos descritos se emplean asimismo plastificantes a base de polímeros. Se trata principalmente de ésteres a base de ácidos orgánicos y alcoholes plurivalentes de cadena larga. Estos plastificantes poliméricos se caracterizan por un lado por una capacidad de migración de la lámina en la masa adhesiva escasa y por otro lado por una desgasificación mínima.

Los plastificantes monoméricos de las cintas aislantes convencionales y de las cintas que envuelven los cables desprenden vapores gradualmente, lo que conduce a una carga para la salud, en particular se piensa en el DOP empleado habitualmente. Además los vapores se depositan o precipitan en los cristales lo que empeora la visibilidad (y por tanto notablemente la visibilidad en la conducción) y se conoce por el experto como Fogging (DIN 75201). En el caso de un desprendimiento de vapores todavía más intenso debido a las elevadas temperaturas, por ejemplo, en el interior del motor de los vehículos en las cintas aislantes en los aparatos eléctricos, la cinta adhesiva se agrieta por la pérdida de plastificante producida.

Si el PVC ablandado entra en contacto con otro material plástico, por ejemplo una composición adhesiva, el plastificante puede pasar a esta composición. La migración del plastificante a la capa adhesiva influye en general de forma negativa en la composición adhesiva, puesto que importantes propiedades técnicas de adherencia como la fuerza de adherencia y la cohesión empeoran claramente.

La migración de los distintos plastificantes es diferente. Los plastificantes monoméricos se caracterizan básicamente por una migración muy intensa mientras que los plastificantes a base de polímeros presentan una migración de plastificante inferior. El efecto inesperado de la migración de plastificante se observa normalmente de forma clara cuando se emplean composiciones adhesivas de base acuosa. En las composiciones adhesivas acuosas convencionales, como por ejemplo una dispersión de acrilato, disminuye claramente la fuerza de adherencia y la cohesión después del almacenamiento. Estas cintas adhesivas solamente se podrán utilizar de forma condicionada.

Las cintas adhesivas a base de PVC blando en combinación con una composición adhesiva acuosa (dispersiones de acrilato) son muy conocidas, pero solamente se puede emplear un porcentaje mínimo de plastificante para evitar los mencionados efectos negativos en las propiedades técnicas de adherencia. Además estas cintas no cumplen las especificaciones especiales para automóviles. Las propiedades técnicas de adherencia de este tipo de cintas adhesivas empeoran claramente por la migración del plastificante a la masa adhesiva. En el caso de concentraciones más elevadas la cinta adhesiva no es adecuada debido a una fuerza de adherencia y cohesión demasiado bajas.

Estos plastificantes requieren por ello unos sistemas de composición adhesiva determinados. Para poder emplear un sistema de cinta adhesiva adecuado, la composición adhesiva debe amortiguar la incorporación de plastificantes o bien la migración de plastificantes se debe emplear de manera que se obtenga un perfil adecuado desde el punto de vista técnico de la adherencia.

El empleo de composiciones adhesivas acuosas para concentraciones elevadas de plastificante o bien el empleo de plastificantes para el ajuste de las propiedades adherentes en las composiciones adhesivas acuosas no es muy
conocido.

Para el campo de aplicación de las cintas de cableado se ha realizado una prueba de larga duración más de 3000 horas, por ejemplo, conforme a la especificación de FORD S95 GG 14K 024 BA, como prueba estándar. Los mazos de cables de muestra se almacenarán a las temperaturas de prueba y después de un periodo de tiempo establecido, mayoritariamente 500 horas, se doblarán alrededor de un punzón con un diámetro definido y a continuación se analizarán los daños; esta prueba dura un total de 300 horas. Además de un dictamen meramente visual tiene lugar un estudio del aislamiento eléctrico. Las temperaturas de prueba se rigen por los campos de aplicación de los mazos de cables y son, por ejemplo, de unos 90ºC para las cintas de tejido que se emplean en el espacio para el pasajero según FORD S95 GG 14K 024 BA. Para aplicaciones en la zona del motor se requieren temperaturas duraderas de 125ºC y supe-
riores.

Los sistemas acuosos a base de copolímeros de estireno-acrilato son conocidos y se emplean por ejemplo para recubrimientos de pavimentos e impermeabilizaciones debido a su capacidad de resistencia frente al agua, a su tracción mecánica y flexibilidad para el sector de la construcción. En el campo de las cintas adhesivas estos materiales no son conocidos como sustancias de partida para la composición adhesiva. Según el porcentaje de estireno del copolímero los materiales se caracterizan por una dureza distinta, por lo que normalmente se emplea un porcentaje de estireno entre un 30 y un 60%. Las capas de copolímeros de estireno-acrilato, extendidas sobre bases duras, libres de plastificante, se caracterizan por unas propiedades totalmente autoadherentes, como la fuerza de adherencia o pegajosidad.

El cometido de la presente invención consiste en crear una cinta adhesiva con una lámina a base de PVC blando, que contenga plastificante polimérico y/o monomérico y con una composición adhesiva acuosa preparada sin disolventes, a base de copolímeros de acrilato-estireno, de manera que las propiedades adherentes se puedan ajustar por medio de la migración de plastificante de la lámina a la composición adhesiva y de este modo la composición adhesiva acuosa, sin disolvente se adecuada para láminas con elevadas concentraciones de plastificante.

Además las cintas adhesivas deben cumplir la nueva especificación de Ford FORD S95 GG 14K 024 BA y deben emplearse como cinta adhesiva por ejemplo para el arrollado de conducciones eléctricas en instalaciones de aire acondicionado, alambres o cables, y en particular para mazos de cables en vehículos o bobinas de excitación para tubos de imagen.

Este cometido se resuelve mediante una cinta adhesiva como la que se muestra en la reivindicación principal. El objetivo de las subreivindicaciones son las ampliaciones preferidas del objetivo de la invención. Además la invención abarca propuestas de aplicación de las cintas adhesivas conforme a la invención.

Por consiguiente, la invención se refiere a una cinta adhesiva dotada de una capa autoadhesiva unilateral, con una lámina a base de PVC blando y una composición adhesiva a base de una dispersión acuosa de copolímeros de estireno y derivado de ácido acrílico, que contienen plastificantes que emigran de la lámina a la composición adhesiva.

Mediante la migración de plastificante de la lámina a la masa adhesiva se consiguen y se ajustan unas propiedades autoadherentes en la composición adhesiva.

Conforme a la invención se emplearán como láminas preferiblemente láminas de PVC blando con plastificantes poliméricos, como por ejemplo, éster de ácido ftálico, ácido adípico o ácido fosfórico y alcoholes plurivalentes así como plastificantes monoméricos, como por ejemplo, DOP, TOTM o DIDP.

Las láminas conforme a la invención se preparan en una forma preferida de la invención por medio de un proceso de calandrado.

Los grosores de las láminas de PVC blando se sitúan preferiblemente entre 50 y 200 \mum, en particular, entre 70 y 180 \mum.

En una forma de configuración preferida de la invención existe un agente aglomerante entre la lámina a base de PVC blando y la capa adhesiva, que es capaz de mejorar considerablemente la unión de la composición adhesiva con la lámina.

Además se prefiere un lacado del reverso sobre el cual existen laterales de láminas que se alejan del lateral de la composición adhesiva, que garantiza el devanado o la rodadura fácil.

La aplicación de la capa adhesiva equivale en particular a 10 hasta 50 g/m^{2}. En una variante preferida se ajusta un grosor de capa del orden de 13 hasta 40 g/m^{2}, en particular de 15 hasta 35 g/m^{2}.

Para el experto es sorprendente que se puedan emplear estas láminas incluso utilizando concentraciones elevadas de plastificante del orden de hasta el 40% en peso en combinación con las composiciones adhesivas acuosas descritas. Normalmente el experto esperaría que debido a la migración del plastificante en la composición adhesiva se produjera un empeoramiento claro de las propiedades técnicas de adherencia de la composición adhesiva.

Por el contrario, en el caso de cintas adhesivas conforme a la invención, se emplea la dispersión a base de copolímeros de estireno-derivado de ácido acrílico, que es autoadhesiva debido a la migración del plastificante de la lámina de PVC blando a la composición adhesiva. Según la concentración de plastificante y el tratamiento a una temperatura de las cintas adhesivas se pueden ajustar las propiedades de adherencia.

Por tanto conforme a la invención se utilizan copolímeros de derivado de ácido acrílico-estireno con un porcentaje en estireno del 10 hasta del 70%. En una variante especialmente preferida se emplean copolímeros de derivado de ácido acrílico-estireno con un porcentaje en estireno del 20 hasta del 65%.

Según la invención es también preferible el uso de mezclas de copolímeros de derivado de ácido acrílico-estireno con al menos una de las dispersiones de resina a base de resinas de hidrocarburos de carbono, resinas de colofonia (ester de rosina) o bien resinas de terpenofenol. El porcentaje de dispersión resinosa puede ser de hasta un 50% en peso.

En otra forma de configuración preferida se pueden mezclar dispersiones de acrilato así como dispersiones de copolímeros de estireno-butadieno. El porcentaje de dispersiones resinosas o bien de dispersiones de acrilato puede ser de hasta un 60% en peso.

Asimismo conforme a la invención se procede al uso de mezclas de copolímeros de derivado de ácido acrílico-estireno con aceites, emulsiones de aceite o bien con plastificantes poliméricos o monoméricos para estimaciones de precisión de la composición adhesiva. El porcentaje de componente oleico o de plastificante puede ser aquí de hasta un 40% en peso.

La composición adhesiva se reticula preferiblemente mediante un tratamiento químico, térmico o químico de radiaciones.

A la composición adhesiva se pueden añadir los antiespumantes, medios antienvejecimiento y reticulantes que habitualmente utiliza el experto, para optimizar las propiedades de la misma.

La fabricación de las cintas adhesivas conforme a la invención se puede realizar siguiendo métodos conocidos. Por ejemplo, en "Coating Equipment", Donatas Satas, en "Handbook of Pressure Sensitive Ahesive Technology", segunda edición editado por Donatas Satas, Van Nostrand New York, pp. 708 hasta 808, se realiza una revisión sobre un método habitual de fabricación. El método conocido para el secado y corte de cintas adhesiva se encuentra asimismo en el manual.

Las cintas adhesivas conforme a la invención son adecuadas para un gran número de aplicaciones de devanado. Así se emplean para arrollar los conductos de ventilación en instalaciones de aire acondicionado, cables o alambres y son especialmente adecuadas para mazos de cables en vehículos o bobinas de excitación para tubos de imagen. La cinta adhesiva sirve por tanto para atar, aislar, marcar, impermeabilizar o proteger.

Claims (11)

1. Uso de una cinta adhesiva para el revestimiento de mazos de cables en vehículos o bobinas de excitación para tubos de imagen, donde la cinta adhesiva consta de una lámina a base de cloruro de polivinilo blando y de una dispersión acuosa de composición adhesiva a base de copolímeros de estireno-derivado de ácido acrílico, que contiene plastificante, que migra desde la lámina a la composición adhesiva, donde el porcentaje de estireno en los copolímeros de estireno-derivado acrílico es de un 10 hasta un 70%.

2. Uso conforme a la reivindicación 1, que se caracteriza porque la fracción de estireno de los copolímeros de estireno-derivado de ácido acrílico se encuentra entre el 20 y el 65%.

3. Uso conforme a la reivindicación 1 ó 2, que se caracteriza porque la velocidad de aplicación del adhesivo se encuentra entre 10 y 50 g/m^{2}.

4. Uso conforme al menos una de las reivindicaciones 1 a 3, que se caracteriza porque la lámina tiene un grosor entre 50 y 200 \mum.

5. Uso conforme al menos una de las reivindicaciones 1 a 4, que se caracteriza porque la capa adhesiva contiene hasta un 50% en peso en base al adhesivo global de al menos una dispersión de resina basada en resinas hidrocarbonadas, ésteres de rosina o resinas terpeno-fenólicas.

6. Uso conforme al menos una de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque la capa adhesiva contiene hasta un 60% en peso en base al adhesivo global de al menos una dispersión basada en copolímeros de estireno-butadieno o dispersiones de acrilato.

7. Uso conforme al menos una de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque la capa adhesiva contiene hasta un 40% en peso en base al adhesivo global de al menos un plastificante monomérico o polimérico o bien de aceite.

8. Uso conforme al menos una de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque entre la lámina y la capa adhesiva se ha aplicado una capa de un cebador o primer.

9. Uso conforme al menos una de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque se ha aplicado una capa de liberación en el lado de la lámina alejado del lateral adhesivo.

10. Uso conforme al menos una de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque la composición adhesiva se ha reticulado mediante un tratamiento químico, térmico o químico de radiación.

11. Uso conforme al menos una de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque la composición adhesiva contiene un medio antiespumante, un medio protector del envejecimiento y un medio reticulante.