ES2258192T3 - Latex adhesivo sensible a la presion y procedimiento para su fabricacion. - Google Patents
Latex adhesivo sensible a la presion y procedimiento para su fabricacion.Info
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Abstract
Método para la preparación de una emulsión acuosa de un adhesivo sensible a la presión, basado en ésteres acrílicos, que tiene un buen balance de propiedades adhesivas y cohesivas, en el que una formulación de adhesivo sensible a la presión que comprende, como mínimo, un éster de ácido acrílico o metacrílico, se polimeriza en presencia de agua y un emulsificante, para formar de este modo un polímero de adhesivo sensible a la presión, polimerizado en emulsión, cuya mejora comprende el efectuar la polimerización de dicha formulación de adhesivo sensible a la presión, que comprende, como mínimo, un éster de ácido acrílico o metacrílico, en presencia de un látex de partículas poliméricas que contiene, como mínimo, un 80% en peso de estireno, poseyendo dicho polímero estireno formado por polimerización en emulsión e incorporado en una cantidad desde el 5 hasta el 30% en peso basado en el peso combinado de dicha formulación de adhesivo sensible a la presión y dicho polímero que contiene estireno.
Description
Látex adhesivo sensible a la presión y
procedimiento para su fabricación.
Los adhesivos sensibles a la presión (a los que
se hace referencia a veces como PSA), que son pegajosos
permanentemente en forma seca a temperatura ambiente, se utilizan
ampliamente para hacer etiquetas y cintas, que se pueden aplicar a
una variedad de substratos y adherir bajo la aplicación de presión
ligera. Éstos se utilizan, además, para películas poliméricas
laminadas, tales como, cloruro de polivinilo y poliéster Mylar,
papeles recubiertos de silicona, y recubrimientos de liberación de
películas para la formación de calcomanías y otros productos
relacionados.
Los adhesivos sensibles a la presión basados en
agua tienen interés debido a sus bajas emisiones VOC. Aunque el
rendimiento no es equivalente a los adhesivos sensibles a la presión
basados en disolvente, éstos satisfacen los estándares de emisión y
son fáciles de procesar. Los tipos comunes de adhesivos sensibles a
la presión, tanto basados en agua como basados en disolvente, se
derivan de copolímeros basados en éster acrílico, tales como
copolímeros de acrilato de alquilo y metacrilato de alquilo.
Las siguientes patentes y artículos son
representativos de adhesivos sensibles a la presión basados en
acrílico:
Hidalgo, y otros, en "Polystyrene
(1)/poly(butyl acrylate-methacrilic acid)(2)
core-shell emulsion polymers. Part II:
Thermomechanical properties of latex films" "Polímeros de
emulsión núcleo-envolvente (Poliestireno
(1)/poli(butil acrilato-ácido metacrílico) (2). Parte II:
Propiedades termomecánicas de las partículas de látex"
Colloid and Polymer Science, 1992, Volumen 270, páginas
1208-1221, dan a conocer la formación de látexs de
poliestireno/poli(acrilato de butilo-ácido metacrílico)
mediante un proceso en dos etapas. Inicialmente, se preparan
partículas de poliestireno y a continuación se polimeriza el
acrilato de butilo y el ácido metacrílico en presencia de las
partículas formando un polímero núcleo/envolvente en una proporción
de 2/3.
La Patente EP 0 593231 A1 da a conocer la
formación de adhesivos acrílicos sensibles a la presión mediante la
adición de tensoactivos de copolímeros de óxido de
etileno-bloque-óxido de propileno, de bajo peso
molecular (<7.000) a los adhesivos acrílicos sensibles a la
presión, con el propósito de mejorar la baja temperatura de
adhesión. Estos adhesivos sensibles a la presión se basan en
acrilato de 2-etilhexilo y ésteres acrílicos y
metacrílicos de alcanoles C_{4-12}, tales como el
acrilato de butilo.
La Patente U.S.A. 6.225.401 da a conocer
dispersiones acuosas filtrables de adhesivo sensible a la presión,
adecuadas para etiquetas, formadas mediante la copolimerización de
ésteres acrílicos o metacrílicos en presencia de un inhibidor. Se
pueden incluir una gran variedad de comonómeros de endurecimiento en
el proceso de polimerización en emulsión, y entre éstos se incluyen
los estirenos, el acrilonitrilo, los ésteres vinílicos,
etcétera.
La Patente U.S.A. 6.254.985 da a conocer
dispersiones acuosas de adhesivo sensible a la presión, basadas en
ésteres de ácidos acrílico o metacrílico. La Patente da a conocer la
utilización de un emulsificante que consiste en, como mínimo, un 5%
en peso de átomos de carbono aromáticos, típicamente incluyendo,
como mínimo, dos grupos sulfonato para mejorar la adhesión y la
cohesión.
M. Hidalgo y otros dan a conocer en Colloid &
Polymer Science, Darmstadt, DE (1992), 270,
1208-1221, partículas de látex estructuradas de
poliestireno/poli(acrilato de n-butilo-ácido
metacrílico), que se prepararon mediante un proceso de
polimerización en emulsión en dos etapas, utilizando un látex de
partículas de poliestireno, y diferentes proporciones de acrilato
de n-butilo/ácido metacrílico.
La Patente EP 0 554 832 se refiere a adhesivos
sensibles a la presión de látex, basados en agua, con alto
contenido en sólidos, resistentes a la humedad y que tienen una
viscosidad de recubrimiento baja y una capacidad de cizalladura
alta, alta conformidad y un crecimiento de la adhesión
controlado.
La presente invención se dirige a la mejora de un
proceso para la preparación de una emulsión acuosa de un adhesivo
sensible a la presión basado en ésteres acrílicos, que tienen un
buen balance de propiedades adhesivas y cohesivas y a la emulsión
resultante. En el proceso básico, una formulación de adhesivo
sensible a la presión que comprende, como mínimo, un éster de ácido
acrílico o metacrílico, se polimeriza en presencia de agua y un
emulsificante que forma de este modo un polímero de adhesivo
sensible a la presión polimerizado en emulsión. La mejora consiste
en efectuar la polimerización de dicha formulación de adhesivo
sensible a la presión, que comprende un éster de ácido acrílico o
metacrílico y un látex de partículas de polímero que contiene
estireno, que contiene, como mínimo, un 80 por ciento en peso de
estireno, poseyendo dicho polímero que contiene estireno formado
por polimerización en emulsión y presente en una cantidad de un 5
hasta un 30 por ciento en peso de la formulación de adhesivo
sensible a la
presión.
presión.
Es posible darse cuenta de las ventajas
significativas del proceso y el producto y entre éstas se
incluyen:
- la capacidad de incluir una pequeña proporción de un polímero de relleno de bajo coste dentro de un adhesivo sensible a la presión, basado en ésteres acrílicos y metacrílicos, sin que afecte negativamente a las propiedades adhesivas;
- la capacidad para superar las deficiencias en la formación de películas a partir de mezclas de polímeros, por ejemplo, mezclas de poliestireno y copolímeros de acrílico y metacrílico;
- la capacidad de incluir un "relleno" de bajo coste en un adhesivo sensible a la presión mediante un método simple sin la necesidad de un equipamiento especial;
- la capacidad de preparar una adhesivo sensible a la presión con un de relleno de poliestireno de alta Tg en una reacción, y en un reactor único, mientras se mantienen las ventajas de rendimiento del adhesivo sensible a la presión, incluyendo a los que se forman por el método de mezcla; y,
- la capacidad de eliminar la necesidad de que el látex de poliestireno de alta Tg tenga un tamaño de partícula específico, de macrómeros caros, y cantidades mínimas de tensoactivos.
Es bien conocida la polimerización en emulsión de
una formulación de adhesivo sensible a la presión que comprende
ésteres de ácido acrílico y metacrílico, que incluye monómeros
insaturados etilénicamente, para producir emulsiones de polímeros
de adhesivo sensible a la presión, de base acuosa. Una formulación
representativa de adhesivo sensible a la presión comprende una
dispersión acuosa de polímero, en la que el polímero comprende
unidades polimerizadas, basadas en el peso total de las unidades
de, (a) de un 60 a un 95% en peso de, como mínimo, un acrilato de
alquilo C_{6-12}; (b) de un 0 a un 10% en peso de
un compuesto etilénicamente insaturado que tiene una temperatura de
transición vítrea por encima de 0ºC y no contiene otros grupos
funcionales que el grupo etilénicamente insaturado; (c) de un 0 a
un 10% en peso de un compuesto etilénicamente insaturado que tiene,
como mínimo, un grupo ácido o anhídrido de ácido; y (d) de un 0 a un
20% en peso de un compuesto etilénicamente insaturado adicional;
basados los porcentajes en peso en el peso total de polímero.
Típicamente, los compuestos insaturados en el grupo (c) y (d) se
incluyen en menos del 5% cada uno, cuando se utilizan. De este
modo, los compuestos en el grupo (c) y (d) comprenden una pequeña
proporción del adhesivo sensible a la presión.
Entre los acrilatos de alquilo del grupo (a)
particularmente adecuados se incluyen acrilato de
2-etilhexilo, acrilato de octilo, acrilato de
decilo o acrilato de dodecilo.
Entre los monómeros del grupo (b) se pueden
incluir metacrilato de metilo, acrilato de metilo, acrilato de
n-butilo y acrilato de tert-butilo;
ésteres vinílicos de ácidos carboxílicos C_{1-20},
tales como laurato, estearato, propionato de vinilo, éster vinílico
del ácido Versático, y acetato de vinilo; vinilos aromáticos, tales
como estireno, y etcétera. Se prefiere el metacrilato de metilo.
Entre los ejemplos de monómeros del grupo (c) se
pueden incluir ácido acrílico y metacrílico, ácido maleico, o
anhídrido maleico. Entre los monómeros del grupo (d) se pueden
incluir los (met)acrilatos de hidroxialquilos C_{1}
a
C_{10}.
C_{10}.
Hay dos mecanismos en el proceso para la
formación del adhesivo sensible a la presión, que incluye el
polímero que contiene estireno, por ejemplo, el relleno de
poliestireno. En un mecanismo, un polímero que contiene estireno se
disuelve en una formulación de adhesivo sensible a la presión que
comprende una mezcla de monómeros. La solución resultante se
emulsifica, a continuación, con tensoactivos y agua y, con la ayuda
de energía suministrada por una mezcla por alta capacidad de
cizalla, se convierte en una emulsión estable de partículas de
tamaño de partícula relativamente pequeño. La emulsión resultante
se polimeriza mediante polimerización en emulsión. En un segundo
método, un látex de partículas de polímero de estireno se prepara
por polimerización en emulsión y la emulsión de la formulación de
adhesivo sensible a la presión se polimeriza en presencia del látex
de partículas. El segundo método tiene la ventaja de permitir una
cantidad reducida de emulsificante en el producto final, la
eliminación de la mezcla de alta cizalla, permitiendo que la
reacción se lleve a cabo en un reactor único.
El polímero que contiene estireno es uno que
contiene, como mínimo, un 80% en peso de estireno y típicamente uno
que contiene el 100% en peso de estireno. Entre los monómeros
opcionales que se pueden incluir en la producción de polímeros que
contienen estireno se encuentran
\alpha-metilestireno,
\rho-metilestireno, acrilonitrilo,
metacrilonitrilo, metacrilonitrilo, metacrilato de metilo y niveles
traza de otros monómeros, conduciendo a un polímero de Tg alta, como
mínimo, 80ºC.
El copolímero de estireno se incorpora en el
adhesivo sensible a la presión en una cantidad del 5 al 30% en
peso, que incluye el polímero de adhesivo base sensible a la presión
y el polímero que contiene estireno. Niveles por encima de,
aproximadamente, el 30% en peso desvirtúan el rendimiento del
adhesivo sensible a la presión. Niveles por debajo de,
aproximadamente, el 5% en peso, aunque no afectan de forma adversa a
las propiedades del adhesivo sensible a la presión, no producen las
ventajas del bajo coste. Preferentemente, el nivel de copolímero de
estireno es desde el 10 hasta el 20% en peso.
Muchas de las formulaciones de adhesivo sensible
a la presión incluyen estireno como un comonómero. Habitualmente,
el estireno se incluye a niveles bajos, es decir, por debajo del 5%
en peso. Niveles altos de estireno en la formulación de adhesivo
sensible a la presión conducen a Tg inaceptablemente alto del
polímero de adhesivo sensible a la presión. Tales niveles elevados
de estireno afectan de forma adversa a la adherencia en bucle
("loop tack") en el PSA. Por consiguiente, no es una opción
aceptable la capacidad de incorporar una cantidad de estireno
mediante la copolimerización en el polímero de adhesivo sensible a
la presión, igual a aquella en la que la formulación del adhesivo
sensible a la presión se polimeriza en presencia de polímero que
contiene estireno como en el material compuesto híbrido.
La formulación de adhesivo sensible a la presión
se diseña para conducir a un material compuesto híbrido que tiene
una Tg de -25ºC a -90ºC, preferentemente de -40ºC a -75ºC y un valor
de adhesión "loop tack" mayor que 1 libra por pulgada lineal
(pli); preferentemente mayor que 1,5 pli, según el método de prueba
PSTC-5 del Pressure-sensitive Test
Council (PSTC), evaluado sobre un panel de acero inoxidable. Aunque
la Tg no está tan bien definida como en un polímero único, la Tg
del material compuesto proporciona una aproximación.
La polimerización del látex de partículas, así
como la formulación de adhesivo sensible a la presión, se puede
iniciar mediante iniciadores térmicos o por un sistema rédox. Un
iniciador térmico se utiliza habitualmente a temperaturas de,
aproximadamente, 70ºC o superiores, y los sistemas rédox se
prefieren a temperaturas inferiores a, aproximadamente, 70ºC. La
cantidad de iniciador térmico utilizada en el proceso es del 0,1 al
3% en peso, preferentemente no mayor, aproximadamente, al 0,5% en
peso, basado en los monómeros totales. Los iniciadores térmicos se
conocen bien en la técnica de los polímeros en emulsión y entre los
cuales se incluyen, por ejemplo, persulfato amónico, persulfato
sódico, y similares. La cantidad de agente oxidante y reductor en el
sistema rédox es de, aproximadamente, del 0,1 al 3% en peso. Se
puede utilizar cualquier sistema rédox adecuado de los conocidos en
la técnica; por ejemplo, el agente reductor puede ser un bisulfito,
un sulfoxilato, ácido ascórbico, ácido eritórbico, y similares.
Entre los agentes oxidantes se pueden incluir peróxido de hidrógeno,
peróxidos orgánicos, tales como peróxido de
t-butilo, persulfatos, y similares.
Los agentes de transferencia de cadena, bien
conocidos en la técnica de la polimerización en emulsión acuosa, se
utilizan habitualmente, aunque no son necesarios. Entre los ejemplos
se incluyen dodecilmercaptano, ácidos mercaptocarboxílicos, y
ésteres de ácido mercaptocarboxílico. El agente de transferencia de
cadena se añade a niveles de, aproximadamente, el 0,01 al 0,5% en
peso, preferentemente del 0,02 al 0,15% en peso, basado en el peso
de los monómeros.
Las temperaturas efectivas de la reacción de
polimerización en emulsión varían desde, aproximadamente, 50ºC
hasta, aproximadamente, 100ºC, dependiendo de si el iniciador es un
sistema térmico o rédox.
Los agentes emulsificantes que se utilizan de
forma adecuada son típicamente aniónicos, no iónicos o mezclas de
los mismos. Entre los agentes emulsificantes no iónicos adecuados se
incluyen los condensados de polioxietileno. Los condensados de
polioxietileno se pueden representar por la fórmula general:
R-(CH_{2}CH_{2}O-)_{n}H, en la que R es el residuo de un
alcohol graso que contiene de 10 a 18 átomos de carbono, un
alquilfenol, un ácido graso que contiene de 10 a 18 átomos de
carbono, una amida, una amina, o un mercaptano, y en la que n es un
número entero, 1 o superior. Los tensoactivos Igepal son miembros de
una serie de
alquilfenoxi-poli(oxietilen)etanoles
que tienen grupos alquilo que contienen desde, aproximadamente,
7-18 átomos de carbono, y teniendo, aproximadamente,
desde 4 hasta 100 unidades de oxietileno, tales como octilfenoxi
poli(oxietilen)etanoles, nonilfenoxi
poli(oxietilen)etanoles, y dodecilfenoxi
poli(oxietilen)etanoles. Entre los ejemplos de
tensoactivos no iónicos se incluyen los derivados de
polioxialquilenos de anhídrido de hexitol (incluyendo sorbitán,
sórbidos, manitán, y mánidos), ésteres parciales de ácido graso de
cadena larga, tales como derivados de polioxialquileno de
monolaurato de sorbitán, monopalmitato de sorbitán, monoestearato
de sorbitán, triestearato de sorbitán, monooleato de sorbitán y
trioleato de sorbitán.
Entre los agentes emulsificantes aniónicos
adecuados se incluyen las sales monovalentes de los sulfatos de las
sales no iónicas anteriormente mencionadas, las sales mono o
disódicas de semiésteres o diésteres de sulfosuccinatos, las sales
sódicas de sulfonatos de alquilbenceno. Se puede utilizar un agente
emulsificante único, o los agentes emulsificantes se pueden
utilizar en combinación. Cuando se utiliza una combinación de
agentes emulsificantes, es ventajoso utilizar un agente
emulsificante relativamente hidrofóbico en combinación con un agente
relativamente hidrofílico. Un agente relativamente hidrofóbico es
uno que tiene un punto de enturbiamiento en una solución acuosa al
1% por debajo de 190ºF (88ºC) y un agente relativamente hidrofílico
es uno que tiene un punto de enturbiamiento en una solución acuosa
al 1% de 190ºF (88ºC) o superior. El intervalo de concentración útil
de la cantidad total de agentes emulsificantes es desde el 0,5
hasta el 5%, basado en la fase acuosa del látex, independientemente
del contenido en sólidos. El conjunto de tensoactivos se utiliza
típicamente en una cantidad desde el 2 hasta el 7% en peso de las
emulsiones.
Se puede utilizar, si se desea, un agente
tamponador alcalino de algún tipo adecuado que sea compatible con
el agente estabilizante, para mantener el pH del sistema en el valor
deseado. Generalmente, la cantidad de tamponador es en general,
aproximadamente, del 0,1 hasta el 0,5% en peso, basado en los
monómeros.
Con los siguientes ejemplos se pretende ilustrar
las realizaciones de la presente invención y no se pretende
restringir el alcance de la misma.
La polimerización en emulsión de un adhesivo
sensible a la presión se llevó a cabo de forma convencional. Más
específicamente, un reactor de 1 galón se purgó con nitrógeno y a
continuación se añadió una "Carga Inicial" incluyendo una
fracción de los monómeros utilizados en el adhesivo sensible a la
presión. El contenido se calentó a 80ºC. La polimerización de los
monómeros en la carga inicial se efectuó mediante la adición de una
solución (1,75 ml) de persulfato sódico al 2,73% durante 10 minutos
a una velocidad de 0,175 g/minutos
Una mezcla de emulsión polimerizable se formó
mediante la mezcla de la "Formulación de Adhesivo Sensible a la
Presión" con el "Emulsificante" en un mezclador de alta
cizalla. Después de la iniciación, el iniciador, la mezcla de
emulsión polimerizable, y el tamponador se añadieron durante un
período de, aproximadamente, 4 horas. Después de la adición del
iniciador y mezcla de emulsión polimerizable, la reacción se mantuvo
durante unos 15 minutos adicionales a 80ºC. El contenido de la
reacción se enfrió hasta 75ºC y se añadieron 2 ml de hierro al 1%.
Para finalizar la reacción, se añadieron los retardadores rédox,
inicialmente, se añadieron 4 ml de cada uno, y la reacción se
mantuvo durante 30 minutos Este procedimiento se repitió las veces
necesarias hasta que el monómero libre se redujo por debajo del
0,1%.
| Carga Inicial | |
| Componente | Cantidad (g) |
| 1. Agua DI | 4,3 |
| 2. Pirofosfato sódico 3% | 42,3 |
| 3. Emulsificante K30 (29,9%) | 0,317 |
| 4. Aerosol A102 (32%) | 2,45 |
| 5. Acrilato de 2-etilhexilo | 28,05 |
| 6. Ácido acrílico | 0,15 |
| 7. Estireno | 0,68 |
| 8. Metacrilato de metilo | 2,8 |
| K30 es un alcanosulfonato sódico | |
| Aerosol A102 es un semiéster disódico de alcohol etoxilado de ácido sulfosuccínico. |
\vskip1.000000\baselineskip
| Componente | % Componente | Cantidad (g) | ||
| Metacrilato de metilo | 1,74 | 10,45 | ||
| Acrilato de 2-etilhexilo | 72,70 | 436,25 | ||
| Ácido acrílico 97% | 0,39 | 2,34 | ||
| Estireno | 1,48 | 8,89 | ||
| Acetato de vinilo | 2,08 | 12,48 | ||
| Poliestireno | 20,00 | 120,00 | ||
| Acrilato de 2-hidroxipropilo | 1,60 | 9,59 | ||
| Total | 100,00 | 600,00 |
| Componente | G | |
| 1. Agua DI | 282,00 | |
| 2. Vinilsulfonato sódico (25% nv) | 10,32 | |
| 3. Aerosol A102 (32% nv) | 19,00 | |
| Total | 311,32 | |
| nv = no volátiles |
| Iniciador | |
| 1. Agua DI | 91 g |
| 2. Persulfato sódico | 9 g |
| \hskip1cm Total | 100 g |
| Solución tampón | |
| 1. Agua DI | 38,36 g |
| 2. Citrato sódico | 11,64 g |
| \hskip1cm Total | 50,00 g |
| Retardadores rédox | |
| 1. Agua DI | 62,61 g |
| 2. t-BHP (70%) | 1,08 g |
| 1. Agua DI | 62,42 g |
| 2. SFS | 0,61 g |
Utilizados 2 ml de una solución de sulfato
ferroso al 1%.
t-BHP es hidroperóxido de
tert-butilo y SFS es sulfoxilato sódico de
formaldehído.
| PH | 5,0 |
| % en sólidos | 55,2 |
| Viscosidad a 20 rpm, husillo#2 | 170 cps |
Se siguió el procedimiento de polimerización del
Ejemplo 1. En términos generales, se implementaron las siguientes
etapas:
1. El reactor se purgó con nitrógeno.
2. Primera etapa: la carga inicial añadida
consiste esencialmente en estireno como monómero y se calienta a
78ºC. El iniciador añadido (solución de persulfato sódico al 9%) 4,4
gramos. Se esperó exotermicidad. En esta primera etapa, se formó un
látex de partículas de poliestireno.
3. Después de la primera etapa y de la formación
del látex de partículas de poliestireno, el iniciador (3,6%), el
tamponador, y la mezcla de emulsión polimerizable se añadieron
durante, aproximadamente, 4 horas.
4. Después de la adición de la mezcla de emulsión
polimerizable, el producto de reacción se calentó durante una hora
adicional a 90ºC.
5. Cuando se completó la reacción, se controló el
monómero libre. El producto de reacción se enfrió hasta 75ºC y se
trató posteriormente con los retardadores rédox para reducir el
monómero libre por debajo del 0,1%.
| Material | g | |
| Agua DI | 290,000 | |
| Versene 220 | 0,768 | |
| Emulsificante K30 (29,9%) | 1,40 | |
| Genopol 1879 (40%) | 9,300 | |
| Bicarbonato sódico | 0,060 | |
| Estireno | 123,900 | |
| Total | 425,428 | |
| Versene 220 es ácido etilendiamino tetraacético. | ||
| Genopol 1879 es un etoxilato de alquilo ramificado. |
| Monómero | % Monómero | Cantidad, g | ||
| Metacrilato de metilo | 1,78 | 12,64 | ||
| Acrilato de 2-etilhexilo | 81,43 | 571,72 | ||
| Ácido acrílico 97% | 0,51 | 3,58 | ||
| Estireno | 1,78 | 12,50 | ||
| Acetato de vinilo | 5,29 | 37,14 | ||
| Acrilato de 2-hidroxipropilo | 2,03 | 14,25 | ||
| Acrilato de butilo | 7,18 | 50,41 | ||
| Total | 100,00 | 702,24 | ||
| Además incluye 0,16 gramos de dodecilmercaptano (DDM) 220 ppm |
| Componente | Cantidad, g | ||
| Agua DI | 114,5 | ||
| Vinilsulfonato sódico | (25% v) | 17,53 | |
| Disponil FES 32 (30% nv) | (30% nv) | 32,48 | |
| Aerosol A102 | (32% nv) | 3,03 | |
| Total | 167,54 | ||
| Disponil FES 32 es una sal sódica de sulfato de éter poliglicólico de un alcohol graso. |
| Iniciador | |
| 1. Agua DI | 96,4 g |
| 2. Persulfato sódico | 3,6 g |
| \hskip1cm Total | 100,0 g |
| Solución tampón | |
| 1. Agua DI | 46,12 g |
| 2. Citrato sódico | 14,00 g |
| \hskip1cm Total | 60,12 g |
| Retardadores Rédox | |
| 1. Agua DI | 33,90 g |
| 2. t-BHP (70%) | 1,08 g |
| 1. Agua DI | 34,39 g |
| 2. SFS | 0,61 g |
| 3. Solución de hierro (sulfato ferroso); 2 ml de solución al 1%; mezclada en primer lugar |
| pH | 4,5 |
| % en sólidos | 57,3 |
| Viscosidad a 20 rpm, husillo#3 | 950 cps |
Las emulsiones de los Ejemplos 1 y 2 se
utilizaron para formar varias muestras de ensayo y se compararon con
mezclas en emulsión que consistían en un látex de adhesivo sensible
a la presión, con la formulación del Ejemplo 1 o el Ejemplo 2 (sólo
la formulación del adhesivo sensible a la presión) y un látex de
poliestireno. Las muestras de látex se ajustaron a un pH de 7. Las
emulsiones recubrieron directamente una Mylar de 2 ml con un peso
de recubrimiento de 25 g/m^{2}. Las cintas resultantes se
aplicaron a varios sustratos, es decir, acero inoxidable (SS) y
polietileno de baja densidad (LDPEde Low Density PolyEthylene), y se
evaluaron mediante resistencia al pelado. Algunas de las muestras
se evaluaron con respecto a capacidad de cizalla bajo una prueba en
la que un cuadrado de película de ½ pulgada se expuso a un peso de
500 gramos (referido como ½ x ½ x 500) y otra en la que un cuadrado
de película de 1 pulgada se expuso a un peso de 1000 gramos
(referido como 1 x 1 x 1000). Otra prueba fue la prueba al pelado
medida en un cartón corrugado, llevada a cabo a 35ºF (2ºC) o a 20ºF
(-7ºC); a las que se hace referencia como 35 CC y 20 CC,
respectivamente. (La preparación de las muestras y los métodos de
prueba utilizados para evaluar los adhesivos o los recubrimientos en
los ejemplos se basaron en pruebas industriales estándar. Éstas se
describen en las publicaciones del Consejo de Cinta Sensible a la
Presión (PSTC), Glenview, Illinois). Los resultados se muestran en
las Tablas 1-5.
| Pelado SS | Pelado LDPE | Pelado | Cizalla | |
| (pli) | (pli) | 35 CC (pli) | ½ x ½ x 500 | |
| Ejemplo 1 | 2,5 | 1,25 | 0,83 | 2 |
| Mezcla 15% | 1,45 | 0,92 | 0,92 | 1 |
| Mezcla 30% | 1,36 | 0,98 | 0 | 1,9 |
| Control | 2,4 | 1,15 | 2,2 | 0,5 |
| pli = libras por pulgada lineal |
La Tabla 1 compara el látex de material compuesto
híbrido del Ejemplo 1 con el método de mezclado de látex, es decir,
el mezclado de un látex de poliestireno con un adhesivo de control
sensible a la presión (con la misma composición de monómeros que la
expuesta en la formulación de adhesivo sensible a la presión del
Ejemplo 1). La formulación de adhesivo sensible a la presión única
se refirió como el "control" y se compararon mezclas de
poliestireno al 15% y 30% en peso. Tal como se puede observar en la
Tabla 1, el poliestireno, bien como material compuesto o como
mezcla, e incluso estimado como de relleno, mantiene las propiedades
de rendimiento de adhesivo sensible a la presión del adhesivo de
control sensible a la presión. El PSA del Ejemplo 1 se compara
favorablemente con el control en cada área, excepto en la
temperatura de pelado baja, es decir, 35 CC. Ésta es sustancialmente
igual al pelado a 35 CC para la mezcla al 15% y significativamente
mejor que la muestra mezclada al 30%.
Si el estireno fuera copolimerizado dentro del
adhesivo sensible a la presión a un nivel del 20%, esto aumentaría
la Tg en, aproximadamente, 20ºC. Esto sería como aumentar la Tg del
PSA desde -60ºC hasta -40ºC. Ese resultado afectaría negativamente
al "loop tack" y posiblemente a otras propiedades del adhesivo
sensible a la presión.
La Tabla 2 muestra resultados utilizando tres
fuentes de poliestireno. Las muestras A, B, y C se prepararon según
el Ejemplo 1. La muestra A utilizó un poliestireno comercial de alto
peso molecular, la muestra B utilizó un poliestireno comercial de
bajo peso molecular y la muestra C utilizó vasos de bebida de
poliestireno, disueltos en monómero.
| Pelado SS | Pelado LDPE | Pelado 35 CC | Cizalla | |
| (pli) | (pli) | (pli) | 1 x 1 x 1000 | |
| A | 2,5 | 1,25 | 0,83 | 25 |
| B | 2,4 | 1,5 | 0,85 | 36 |
| C | 2,2 | 1,4 | 0,85 | 74 |
Todas las muestras tenían propiedades de
rendimiento que fueron muy similares, mostrando de este modo que
las propiedades de rendimiento no estuvieron influenciadas en gran
medida por los diferentes polímeros de poliestireno que se
utilizaron.
La Tabla 3 compara los resultados del material
compuesto híbrido del Ejemplo 1 que incluye poliestireno, un
control de PSA solo, y un material compuesto del Ejemplo 1 con
potenciador de pegajosidad.
| Pelado | Pelado | Pelado 35 | Cizalla | |
| SS (pli) | LDPE (pli) | CC (pli) | 1 x 1 x 1000 | |
| Ejemplo 1 | 2,5 | 1,25 | 0,83 | 25 |
| Ejemplo 1 + potenciador | 4 | 3 | 1,1 | 27 |
| de pegajosidad A | ||||
| Control | 2,4 | 1,15 | 2,2 | 7 |
Como se esperaba, la adición de una resina
potenciadora de pegajosidad mejoró los valores de pelado del
material compuesto híbrido del Ejemplo 1 con un pequeño efecto en
la cizalla.
En resumen, los resultados muestran que el método
de incorporación de un polímero que contiene estireno, es decir, un
de relleno de poliestireno dentro de una formulación de adhesivo
sensible a la presión, para formar de este modo un látex de
material compuesto híbrido es adecuado para las aplicaciones de PSA.
El rendimiento no se ve afectado de forma adversa, y se reduce el
coste.
En un método de preparación preferido, es decir,
en la polimerización de la formulación del adhesivo sensible a la
presión en presencia de un látex de partículas de poliestireno, el
polímero de relleno tiene un impacto global positivo en las
propiedades de rendimiento y en el coste. Los resultados de
rendimiento para el látex hecho mediante el Ejemplo 2, comparados
con un control de PSA y una mezcla de PSA y látex de poliestireno,
se muestran en la Tabla 4.
| Pelado CC | Pelado LDPE | Pelado 20 | Cizalla | |
| (pli) | (pli) | CC (pli) | 1 x 1 x 1000 | |
| Ejemplo 2 | 1,1 | 2 | 1,1 | 7,9 |
| Mezcla 20% | 0,58 | 1,2 | 0,95 | 15,2 |
| Control | 1,4 | 0,9 | 0,9 | 6,5 |
El ejemplo preferente muestra alguna
diferenciación de la mezcla de látex y es más similar al control de
PSA. Como en la Tabla 3, la adición de una resina potenciadora de
la pegajosidad a la mezcla al 20% mejorará el pelado sobre LDPE y
corrugado, Tabla 5. De hecho, el rendimiento del látex del ejemplo 2
se compara favorablemente tanto con la mezcla con pegajosidad
potenciada así como con un adhesivo con pegajosidad potenciada de
cinta adhesiva comercial de propósito general, Tabla 5.
| Pelado | Pelado | Pelado 20 | Cizalla | |
| CC (pli) | LDPE (pli) | CC (pli) | 1 x 1 x 1000 | |
| Ejemplo 2 | 1,1 | 2 | 1,1 | 7,9 |
| Mezcla 20% + potenciador | 1,2 | 2 | 1,1 | 4,9 |
| de pegajosidad A | ||||
| PG comercial con | 1,0 | 2,6 | 0,85 | 26 |
| pegajosidad potenciada |
Claims (17)
1. Método para la preparación de una emulsión
acuosa de un adhesivo sensible a la presión, basado en ésteres
acrílicos, que tiene un buen balance de propiedades adhesivas y
cohesivas, en el que una formulación de adhesivo sensible a la
presión que comprende, como mínimo, un éster de ácido acrílico o
metacrílico, se polimeriza en presencia de agua y un emulsificante,
para formar de este modo un polímero de adhesivo sensible a la
presión, polimerizado en emulsión, cuya mejora comprende el
efectuar la polimerización de dicha formulación de adhesivo
sensible a la presión, que comprende, como mínimo, un éster de ácido
acrílico o metacrílico, en presencia de un látex de partículas
poliméricas que contiene, como mínimo, un 80% en peso de estireno,
poseyendo dicho polímero estireno formado por polimerización en
emulsión e incorporado en una cantidad desde el 5 hasta el 30 por
ciento en peso basado en el peso combinado de dicha formulación de
adhesivo sensible a la presión y dicho polímero que contiene
estireno.
2. Método, según la reivindicación 1, en el que
el polímero que contiene estireno está presente en una cantidad
desde el 10 hasta el 20 por ciento en peso.
3. Método, según la reivindicación 2, en el que
dicho adhesivo sensible a la presión tiene una Tg de desde -45ºC
hasta -75ºC.
4. Método, según la reivindicación 3, en el que
la formulación de adhesivo sensible a la presión se polimeriza en
presencia de un látex de poliestireno como el polímero que contiene
estireno.
5. Método, según la reivindicación 4, en el que
los adhesivos sensibles a la presión incluyen unidades polimerizadas
de, como mínimo, un éster de ácido acrílico o metacrílico que se
selecciona del grupo que consiste en un acrilato de alquilo C_{1}
a C_{8} y un metacrilato de alquilo C_{1} a C_{8}.
6. Método, según la reivindicación 5, en el que
dichos acrilato de alquilo C_{1} a C_{8} y metacrilato de
alquilo C_{1} a C_{8} se seleccionan del grupo que consiste en
el metacrilato de metilo y el acrilato de
2-etilhexilo.
7. Adhesivo sensible a la presión que comprende
unidades polimerizadas en emulsión de (a) desde un 60 hasta un 95
por ciento en peso de, como mínimo, un acrilato de alquilo
C_{6-12}; (b) desde un 0 hasta un 10 por ciento
en peso de compuestos etilénicamente insaturados que tienen una
temperatura de transición vítrea superior a 0ºC y no contienen
otros grupos funcionales que un grupo etilénicamente insaturado; (c)
desde un 0 hasta un 10 por ciento en peso de un compuesto
etilénicamente insaturado que tiene, como mínimo, un grupo ácido o
anhídrido de ácido; y (d) desde un 0 hasta un 20 por ciento en peso
de compuestos etilénicamente insaturados adicionales, porcentajes
en peso basados en el peso total de polímero, cuya mejora comprende
la formación de dicho adhesivo sensible a la presión mediante
polimerización en emulsión en presencia de un 5 a un 30% en peso de
un polímero que contiene estireno, látex de partículas, basado en el
peso total de adhesivo sensible a la presión y el polímero que
contiene estireno, estando formado dicho látex polimérico que
contiene estireno por polimerización en emulsión.
8. Adhesivo sensible a la presión, según la
reivindicación 7, en el que el monómero del grupo (a) incluye
acrilato de 2-etilhexilo.
9. Adhesivo sensible a la presión, según la
reivindicación 8, en el que el monómero del grupo (b) incluye
acrilato de butilo o metacrilato de metilo.
10. Adhesivo sensible a la presión, según la
reivindicación 7, en el que el polímero que contiene estireno es el
poliestireno.
11. Adhesivo sensible a la presión, según la
reivindicación 10, en el que el poliestireno está presente en una
cantidad desde el 10 hasta el 20 por ciento en peso.
12. Adhesivo sensible a la presión, según la
reivindicación 11, en el que dicho adhesivo sensible a la presión
acuoso tiene una Tg de desde -45ºC hasta -75ºC.
13. Proceso para la producción de un adhesivo
sensible a la presión que comprende unidades polimerizadas en
emulsión de (a) desde un 60 hasta un 95 por ciento en peso de, como
mínimo, un acrilato de alquilo C_{6-12}; (b)
desde un 0 hasta un 10 por ciento en peso de compuestos
etilénicamente insaturados que tienen una temperatura de transición
vítrea superior a 0ºC y que no contienen otros grupos funcionales
que el grupo etilénicamente insaturado; (c) desde un 0 hasta un 10
por ciento en peso de un compuesto etilénicamente insaturado que
tiene, como mínimo, un grupo ácido o anhídrido de ácido; y (d)
desde un 0 hasta un 20 por ciento en peso de compuestos
etilénicamente insaturados adicionales, porcentajes en peso basados
en el peso total de polímero, cuya mejora comprende la formación de
dicho adhesivo sensible a la presión mediante polimerización en
emulsión en presencia de un 5 a un 30% en peso de un látex de
partículas poliméricas, basado en el peso total de adhesivo sensible
a la presión y polímero que contiene estireno, estando formado
dicho látex polimérico que contiene estireno por polimerización en
emulsión.
14. Proceso, según la reivindicación 13, en el
que dicho adhesivo sensible a la presión tiene una Tg de desde -45ºC
hasta -75ºC.
15. Proceso, según la reivindicación 14, en el
que el adhesivo sensible a la presión se polimeriza en presencia de
un látex de poliestireno como el polímero que contiene estireno.
16. Proceso, según la reivindicación 15, en el
que el adhesivo sensible a la presión incluye unidades polimerizadas
de, como mínimo, un éster de ácido acrílico o metacrílico que se
selecciona del grupo que consiste en un acrilato de alquilo C_{1}
a C_{8} y un metacrilato de alquilo C_{1} a C_{8}.
17. Proceso, según la reivindicación 5, en el que
dichos acrilato de alquilo C_{1} a C_{8} y metacrilato de
alquilo C_{1} a C_{8} se seleccionan del grupo que consiste en
el metacrilato de metilo y el acrilato de
2-etilhexilo.
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