ES2677972T3 - Adhesivo mejorado con propiedades aislantes - Google Patents

Abstract

Una composición adhesiva que tiene propiedades aislantes mejoradas, que comprende antes del fraguado de la composición: a. de 20% a 40%, en peso de la composición adhesiva, de un componente de almidón; b. un componente alcalino; c. tetraborato de sodio; d. agua; y e. de 0.5% a 5%, en peso de dicha composición adhesiva, de una pluralidad de microesferas expandibles; en donde dicho componente de almidón se selecciona para permitir la gelatinización completa de dicho componente de almidón a una temperatura igual o superior a la temperatura a la que se expanden dichas microesferas expandibles.

Description

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DESCRIPCION

Adhesivo mejorado con propiedades aislantes Referencia cruzada a la solicitud relacionada

Esta solicitud reivindica el beneficio de la Solicitud de Patente Provisional de Estados Unidos No. 61/381,642 presentada el 10 de septiembre de 2010, cuyo contenido se incorpora aqu como referencia.

Campo de la invencion

La presente invencion se refiere a una composicion adhesiva que tiene propiedades aislantes mejoradas. En particular, la invencion incluye una composicion adhesiva y un metodo para fabricar una composicion adhesiva para usar en el suministro de aislamiento a productos de papel, incluyendo productos corrugados.

Antecedentes de la invencion

El carton, incluido el carton corrugado, se usa comunmente para proporcionar aislamiento para diversos productos, incluidos vasos de papel. Tradicionalmente, el carton corrugado se prepara formando primero un elemento corrugado, o "medio", haciendo pasar una lamina celulosica entre rodillos corrugadores formando una seccion transversal sustancialmente sinusoidal o serpentina en la lamina. Las puntas de la parte sinusoidal se denominan canaletas. Se aplica comunmente un adhesivo a las puntas de las canaletas, y se aplica un revestimiento celulosico no corrugado o plano contra las canaletas revestidas de adhesivo de los elementos corrugados a medida que la lamina corrugada pasa entre un rodillo corrugador y un rodillo de presion. Un producto de papel resultante que tiene el medio corrugador en un lado y el revestimiento plano en otro lado se denomina red continua de una sola cara. El elemento de una sola cara se puede usar tal cual en ciertas aplicaciones como un revestimiento o material amortiguador dentro de un contenedor. En algunos productos, el adhesivo tambien se aplica a las puntas de la canaleta de la red de una sola cara y una segunda lamina de revestimiento se aplica posteriormente al medio acanalado en una operacion de "doble cara". La segunda lamina de revestimiento esta expuesta a condiciones de calor y presion durante su contacto con el adhesivo. En la practica, la lamina de carton corrugado mas frecuentemente encontrada tiene dos lados planos colocados a cada lado del medio corrugado. Dependiendo de la resistencia espedfica deseada, una lamina de carton corrugado tambien puede estar provista de una estructura mas compleja, tal como dos medios corrugados y tres superficies planas, dos exteriores y una interna que separa los dos medios corrugados.

Los adhesivos a base de almidon se usan con mayor frecuencia en el proceso de corrugado debido a sus deseables propiedades adhesivas, bajo coste y facilidad de preparacion. El adhesivo de corrugado de almidon mas fundamental, comunmente denominado formulacion "Stein-Hall", es un adhesivo alcalino que esta compuesto de almidon crudo no gelatinizado suspendido en una dispersion acuosa de almidon cocido. El adhesivo se produce gelatinizando el almidon en agua con hidroxido de sodio (soda caustica) para producir una mezcla primaria de transportador gelatinizado o cocido, que luego se agrega lentamente a una mezcla secundaria de almidon crudo (no gelatinizado), borax y agua para producir completamente adhesivo formulado En los procesos de corrugado convencionales, el adhesivo se aplica a las puntas del papel acanalado o al carton de una cara, por lo que la aplicacion de calor y presion hace que el almidon crudo se gelatinice, lo que produce un aumento instantaneo de la viscosidad y la formacion del adhesivo.

Si bien los adhesivos tfpicos son suficientes para adherir las diversas capas del papel aislante juntas, estos adhesivos no actuan ellos mismos como aislamiento. Por lo tanto, en situaciones tfpicas, se requieren al menos dos capas de papel (el revestimiento y el del medio), y en muchas situaciones se requieren tres capas (dos revestimientos y el medio). Para lograr el aislamiento adecuado, los productos aislantes tfpicos requieren que el medio tenga una amplitud bastante alta en su patron de onda, requiriendo mas papel para ser utilizado en la formacion del medio. Estas formulaciones tfpicas dan como resultado una cantidad tremenda de papel que se utilizara para el producto, lo que no solo agrega un coste a la produccion sino que tambien no es ambientalmente racional.

La presente invencion busca mejorar los papeles aislantes, a traves del uso de una composicion adhesiva que agrega propiedades aislantes al producto. Ademas, el adhesivo y los productos hechos a partir de ellos estan hechos de componentes naturales y son ambientalmente conscientes. La presente invencion proporciona un adhesivo aislante ambientalmente solido que proporciona suficiente adhesion al producto sobre el que se aplica.

Resumen de la invencion

La presente invencion se refiere a una composicion de almidon y a un metodo para usar la composicion de almidon, que proporciona un mayor aislamiento mientras se mantiene una resistencia suficiente del adhesivo. La presente invencion equilibra las propiedades de curado de la composicion de almidon con las propiedades de expansion de un componente aislante para proporcionar un adhesivo adecuado. En particular, la composicion de almidon se

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selecciona para tener temperaturas de gelatinizacion y curado, que tambien permiten una expansion suficiente del componente aislante, para maximizar los beneficios tanto de la fuerza adhesiva como de las propiedades aislantes.

En una primera realizacion de la presente invencion, se proporciona una composicion adhesiva que tiene propiedades aislantes mejoradas, que incluyen, antes del fraguado de la composicion: de 20% a 40%, en peso de la composicion adhesiva, de un componente de almidon; un componente alcalino; tetraborato de sodio; agua; y de 0.5% a 5%, en peso de dicha composicion adhesiva, de una pluralidad de microesferas expandibles, donde el componente de almidon se selecciona para permitir la gelatinizacion total del componente de almidon a una temperatura igual o mayor que la temperatura a la que las microesferas expandibles se expanden.

Otra realizacion de la invencion proporciona un metodo para preparar un producto corrugado que tiene propiedades aislantes mejoradas, que incluye las etapas de: proporcionar un revestimiento de papel sustancialmente plano que tiene un primer lado y un segundo lado; proporcionar un revestimiento de papel que tiene una pluralidad de canaletas que tienen cada una un pico y una depresion; preparar una composicion adhesiva segun la reivindicacion 3 de la presente invencion, que tiene propiedades aislantes mejoradas, que incluyen las etapas de: combinar un componente de almidon que tiene un contenido de amilosa de al menos 50%, un componente alcalino, un agente de entrecruzamiento y agua para formar una mezcla de almidon, y luego cocinar la mezcla de almidon para formar una mezcla de almidon cocido; anadir un componente de almidon no modificado a la mezcla de almidon cocido; y agregar una pluralidad de microesferas expandibles a la mezcla de almidon cocido; aplicar la composicion adhesiva a una punta de cada una de las canaletas; aparear los picos de dichas canaletas con una superficie del primer lado del revestimiento de papel plano para formar una estructura compuesta en donde el primer revestimiento de papel y el segundo revestimiento de papel entran en contacto entre sf en los picos de las canaletas; curar la composicion adhesiva en la estructura compuesta calentando a una primera temperatura y a una segunda temperatura, donde la primera temperatura y la segunda temperatura difieren en aproximadamente 11.11°C (20°F) a aproximadamente 22.22°C (40°F).

Todavfa otra realizacion de la invencion proporciona un metodo para fabricar una lamina aislante, que incluye las etapas de: proporcionar una lamina de papel sustancialmente plana que tiene un primer lado y un segundo lado, teniendo el primer lado una superficie con una estructura suficiente para acomodar un componente aislante; preparar una composicion adhesiva segun la reivindicacion 3 de la presente invencion, que incluye las etapas de: combinar un componente de almidon que tiene un contenido de amilosa de al menos 50%, un componente alcalino, un agente de entrecruzamiento y agua para formar una mezcla de almidon y luego cocinar la mezcla de almidon para formar una mezcla de almidon cocido; anadir un componente de almidon no modificado a la mezcla de almidon cocido; y agregar una pluralidad de microesferas expandibles a la mezcla de almidon cocido; aplicar la composicion adhesiva al primer lado de la lamina de papel sustancialmente plana para formar una lamina con una composicion adhesiva aplicada; calentar la lamina con una composicion adhesiva aplicada a una primera temperatura suficiente para expandir las microesferas expandibles; y calentar la lamina con una composicion adhesiva aplicada a una segunda temperatura suficiente para curar completamente la composicion adhesiva.

Breve descripcion de las figuras

La Figura 1 representa los resultados de las pruebas realizadas sobre diversos adhesivos, que muestran la adhesion en comparacion con la expansion de las microesferas.

La Figura 1A es una realizacion de un aparato para fabricar carton corrugado.

La Figura 2 es una vista en seccion transversal en acercamiento de un carton corrugado que no incluye microesferas expandibles.

La Figura 3 es una vista en seccion transversal en acercamiento de un carton corrugado que incluye microesferas expandibles.

La Figura 4 es una vista en seccion transversal en acercamiento de un carton corrugado que incluye microesferas expandibles.

Descripcion detallada de la invencion

Los adhesivos tfpicos para uso en productos aislantes de papel proporcionan propiedades aislantes insignificantes, si acaso, al producto final. Estos adhesivos generalmente son utiles solo para adherir un revestimiento (o revestimientos) al medio, permitiendo que el espacio de aire entre la punta de la canaleta y el revestimiento logre el aislamiento. Ademas, dado que la composicion adhesiva solo proporciona adhesion entre la punta de la canaleta y el revestimiento, hay muy poco espacio entre la punta de la canaleta y el revestimiento en el punto de adhesion. La falta de espacio entre estos dos elementos en el punto de adhesion proporciona muy poco o ningun aislamiento anadido. Como el aire es el principal medio de aislamiento, la amplitud de la formacion de la onda del medio debe ser significativa, lo que requiere que el medio este hecho de una lamina de papel bastante grande. Ademas, para proporcionar suficiente aislamiento, tales productos tfpicos usualmente usan capas gruesas de papel para formar los revestimientos, o alternativamente usan multiples capas de papel para formar un revestimiento. Como resultado, el procesamiento tfpico de tales productos no solo es un proceso de fabricacion costoso, sino que tambien resulta en una gran cantidad de desperdicio.

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La presente invencion proporciona una composicion adhesiva que proporciona propiedades aislantes al producto sobre el que se usa. Las composiciones adhesivas descritas en este documento pueden ser utiles en productos tradicionales de carton corrugado que tienen un medio y uno o dos revestimientos. Mediante el uso de la composicion adhesiva de la invencion, puede proporcionarse un mayor espacio de aislamiento entre la punta de la canaleta del medio y el revestimiento al que esta fijado en el punto de adhesion. En realizaciones alternativas, la composicion adhesiva de la invencion puede ser util para formar un aislamiento del carton que evite la necesidad de un medio, en lugar de confiar en la propia composicion adhesiva para proporcionar el aislamiento deseado. La composicion adhesiva descrita en este documento esta hecha sustancialmente de materiales biodegradables naturales, y los productos hechos con la composicion adhesiva de la invencion requieren menos papel para su formacion. El resultado final es un producto menos costoso y mas respetuoso del medio ambiente. Los productos aislantes utiles en este documento incluyen productos de papel para uso de consumidor, tales como tazas para bebidas calientes, recipientes para alimentos calientes y similares.

La presente invencion se basa en el descubrimiento de que una composicion adhesiva para usar en la preparacion de productos aislantes puede incluir una pluralidad de microesferas expandibles en su interior. Cuando se permite que estas microesferas expandibles se expandan en una composicion adhesiva, crean un material adhesivo similar a la espuma, que proporciona un aislamiento anadido al producto. Por ejemplo, cuando el adhesivo se aplica entre el revestimiento y la punta de una canaleta de un medio, las microesferas expandibles pueden expandirse, proporcionando asf un espacio aislante entre la punta de la canaleta y el revestimiento en el punto de union. Este espacio aislado se agrega a las propiedades aislantes del producto formado, lo que permite que un medio tenga una amplitud menor entre las ondas que se utilicen (es decir, que requiera menos espacio de aire), y aun asf proporcionar un aislamiento adecuado. La capa media puede tener una configuracion de onda mas plana, lo que resulta en menos papel utilizado en el medio. Ademas, el aislamiento agregado permite que el producto utilice papel mas delgado y/o revestimientos de papel de una sola capa, lo que resulta en un menor coste y menos desperdicio de materiales.

En una primera realizacion, la invencion incluye un adhesivo para preparar un tablero aislante, tal como un tablero de carton corrugado o no corrugado. El carton puede estar hecho de cualquier tipo de material de papel, incluidos los materiales de papel celulosico usados tradicionalmente en productos aislantes. Deseablemente, los productos de papel usados son materiales reciclables.

La composicion adhesiva puede estar hecha de cualquier cantidad de materiales. Deseablemente, la composicion adhesiva incluye agua, un componente de almidon, un componente agente de entrecruzamiento, un componente alcalino y una pluralidad de microesferas expandibles. La composicion adhesiva puede incluir ademas uno o mas humectantes, conservantes o agentes de relleno. Se pueden usar otros materiales que no afecten negativamente al adhesivo y a las propiedades aislantes de la composicion adhesiva, segun se desee.

La composicion adhesiva incluye un disolvente polar, particularmente agua, en la formulacion. En una realizacion deseada, antes del fraguado (o gelatinizar) la composicion, la composicion adhesiva incluye el disolvente polar en una cantidad de aproximadamente 40% a aproximadamente 75% en peso de la composicion adhesiva antes del fraguado de la composicion, y lo mas deseablemente de aproximadamente 50% a aproximadamente 70% en peso de la composicion antes del fraguado de la composicion.

La composicion adhesiva incluye un componente de almidon. El componente de almidon esta presente en la composicion adhesiva en una cantidad de aproximadamente 20% a aproximadamente 40% en peso de la composicion adhesiva antes del fraguado de la composicion, y mas deseablemente de aproximadamente del 25% a aproximadamente el 35% en peso de la composicion adhesiva antes del fraguado de la composicion. El componente de almidon puede incluir cualquier material de almidon deseado, particularmente materiales de almidon derivados de fuentes naturales, que incluyen, por ejemplo, mafz. En algunas realizaciones, el componente de almidon puede incluir almidon que tiene una composicion altamente ramificada. Por ejemplo, el componente de almidon puede incluir almidon no modificado o almidon "perlado". Como se usa en este documento, el termino almidon "no modificado" se refiere a una composicion de almidon que tiene menos del 25% de contenido de amilosa. El almidon no modificado se puede usar en cualquier forma, y se usa preferiblemente en forma de polvo o granulado que tiene un diametro de aproximadamente 20 micrometres. En otras realizaciones, el componente de almidon puede incluir un almidon cocido, tambien denominado almidon portador. El almidon cocido puede tener una viscosidad mas alta que el almidon no modificado.

En aun otras realizaciones, el componente de almidon puede incluir un material de almidon que tiene una composicion con una mayor concentracion de materiales de cadena lineal. Tales componentes pueden incluir un material de almidon con alto contenido de amilosa, que incluye el comercializado por Henkel Corporation bajo el nombre comercial Optamyl®. Como se usa en este documento, un almidon que tiene un alto contenido de amilosa (denominado almidon con alto contenido de amilosa) incluye al menos 50% de contenido de amilosa. En algunas realizaciones, un almidon con alto contenido de amilosa puede tener entre aproximadamente 25% a aproximadamente 50% de amilosa, y mas deseablemente entre aproximadamente 35% y 50% de concentracion de amilosa. Como se explicara a continuacion, en una realizacion, el uso de un material de almidon con alto contenido de amilosa en combinacion con un material de almidon no modificado puede ser beneficioso para la expansion de

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microesferas en la composicion adhesiva. La combinacion de almidon rico en amilosa y almidon no modificado da como resultado un componente de almidon que tiene un contenido de humedad mas alto y una temperatura de fraguado (o curado) final mas alta.

En realizaciones en las que el componente de almidon incluye una combinacion de materiales, el componente de almidon incluye una mezcla de almidon no modificado y al menos uno de almidon cocido o almidon con alto contenido de amilosa. Deseablemente, el componente de almidon incluye una mezcla de almidon no modificado y almidon con alto contenido de amilosa. El componente de almidon no modificado puede ser de aproximadamente 60% a aproximadamente 90% en peso del componente de almidon. En realizaciones preferidas, el componente de almidon no modificado y el componente de almidon con alto contenido de amilosa estan presentes en una relacion de aproximadamente 5: 1 a aproximadamente 3: 1.

La composicion adhesiva incluye un componente alcalino. El componente alcalino puede estar presente en una cantidad de aproximadamente 0.5% a aproximadamente 1.5% en peso de la composicion adhesiva antes del fraguado de la composicion. El componente alcalino puede incluir cualquier componente que tenga una naturaleza alcalina. En realizaciones particulares, el componente alcalino incluye hidroxido de sodio, sin embargo, se puede usar cualquier componente alcalino deseado segun se desee.

La composicion adhesiva puede incluir uno o mas componentes de entrecruzamiento. Agentes de entrecruzamiento utiles en la presente invencion incluyen tetraborato de sodio (tambien denominado borax). Los agentes de entrecruzamiento pueden estar presentes en la invencion en una cantidad de aproximadamente 0.10% a aproximadamente 0.20% en peso de la composicion adhesiva antes del fraguado de la composicion.

La composicion adhesiva puede incluir cualquier componente opcional, incluidos humectantes, conservantes o agentes de relleno. Los humectantes utiles en la presente invencion ayudan a mantener la estabilidad de la viscosidad de la composicion, y pueden incluir, por ejemplo, glicerol, glicerina, urea, propilenglicol, triacetato de glicerilo, azucares y polioles de azucar tales como sorbitol, xilitol y maltitol, polioles polimericos tales como polidextrosa, extractos naturales tales como quilaia o acido lactico, o cualquier otra composicion deseada que tenga propiedades humectantes. Los humectantes pueden ser utiles en la presente invencion en una cantidad de aproximadamente 0.1% a aproximadamente 15% en peso de la composicion adhesiva antes del fraguado de la composicion. Los conservantes pueden ser utiles en la presente invencion e incluyen conservantes tales como 1,2- benzoisotiazolin-3-ona. Los conservantes pueden usarse en una cantidad de aproximadamente 0.05% a aproximadamente 0.20% en peso de la composicion adhesiva antes del fraguado de la composicion. Se puede usar cualquier agente de relleno deseable como se conoce en la tecnica.

La composicion adhesiva incluye una pluralidad de microesferas expandibles. Las microesferas expandibles utiles en la presente invencion debenan ser capaces de expandirse en tamano en presencia de calor y/o energfa de radiacion (incluyendo, por ejemplo, microondas, infrarrojo, radiofrecuencia y/o energfa ultrasonica). Las microesferas utiles en la presente invencion incluyen, por ejemplo, microesferas polimericas expandibles termicamente, que incluyen aquellas que tienen un nucleo de hidrocarburo y una cubierta de poliacrilonitrilo (tales como las vendidas con el nombre comercial Dualite®) y otras microesferas similares (tales como las vendidas bajo el nombre comercial Expancel®). Las microesferas expandibles pueden tener cualquier tamano no expandido, que incluye desde aproximadamente 12 micrometres hasta aproximadamente 30 micrometres de diametro. En presencia de calor, las microesferas expandibles de la presente invencion pueden ser capaces de aumentar su diametro en aproximadamente 3 veces hasta aproximadamente 10 veces. Es decir, el diametro de las microesferas expandibles puede expandirse a aproximadamente 300% del diametro inicial a aproximadamente 1000% del material de partida, y lo mas deseablemente, el diametro de las microesferas expandibles puede expandirse desde aproximadamente 350% a aproximadamente 600% del diametro inicial. Tras la expansion de las microesferas en la composicion adhesiva, la composicion adhesiva se convierte en un material similar a la espuma, que tiene propiedades de aislamiento mejoradas. Se puede desear, como se explicara a continuacion, que la expansion de las microesferas tenga lugar en una composicion adhesiva parcialmente gelatinizada.

Las microesferas expandibles tienen una temperatura particular a la cual comienzan a expandirse y una segunda temperatura a la que han alcanzado la expansion maxima. Deseablemente, la temperatura a la cual estas microesferas comienzan a expandirse (Texp) es de aproximadamente 82.2°C (180°F) a aproximadamente 98.9°C (210°F), y mas deseablemente de aproximadamente 87.8°C (190°F) a alrededor de 97.8°C (208°F). La temperatura a la cual las microesferas han alcanzado la expansion maxima (Tmax) es deseablemente de aproximadamente 121.1°C (250°F) a aproximadamente 140.6°C (285°F), y mas deseablemente de aproximadamente 125°C (257°F) a aproximadamente 135°C (275°F). Por supuesto, diferentes grados de microesferas tienen diferentes Texp y Tmax. Por ejemplo, una microesfera particularmente util tiene un Texp de aproximadamente 97.8°C (208°F) y un Tmax de aproximadamente 135°C (275°F), mientras que otra microesfera util tiene un Texp de aproximadamente 87.8°C (190°F) y un Tmax de aproximadamente 130°C (266°F). Si bien se puede usar cualquier grado particular de microesferas en la presente invencion, el proceso debe modificarse ligeramente para tener en cuenta las Texp y Tmax de las microesferas.

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Aunque la eleccion de las microesferas particulares y sus respectivos Texp y Tmax no es cntica para la invencion, las temperaturas de procesamiento pueden modificarse dependiendo de estas temperatures. En la mayona de las aplicaciones, es deseable que el Tmax para las microesferas sea una temperature que sea igual o menor que la temperature de fraguado total (o curado) de la composicion adhesiva de almidon. Como pueden apreciar los expertos en la materia, la composicion adhesiva de la invencion incluye una pluralidad de microesferas no expandidas en una composicion adhesiva fluida a base de almidon. Antes de que la composicion adhesiva se frague o cure por completo, estas microesferas pueden moverse dentro de la composicion y pueden expandirse. Una vez que se establece la composicion adhesiva, sin embargo, las microesferas se bloquean sustancialmente en su lugar, lo que hace que su expansion sea diffcil, si no imposible. Por esta razon, es util que la temperatura de expansion maxima de las microesferas (Tmax) sea igual o inferior a la temperatura de fraguado completa de la composicion adhesiva.

Por supuesto, se puede observar que la composicion adhesiva a base de almidon comenzara a fraguar o a gelatinizarse a una temperatura inferior a la temperatura de curado total. En algunas realizaciones, la temperatura de fraguado inicial de la composicion de almidon puede ser de aproximadamente 58.9°C (138°F) a aproximadamente 68.9°C (156°F). Aunque el adhesivo de almidon comenzara a gelatinizarse a esta temperatura, la composicion adhesiva puede tener todavfa un alto contenido de humedad y sera sustancialmente fluida. La temperatura a la cual la composicion de adhesivo de almidon se establece completamente es deseablemente igual o mayor que el Tmax de las microesferas expandibles, sin embargo, la temperatura a la cual la composicion de adhesivo de almidon se establece completamente puede estar entre T exp y T max de las microesferas.

Puede desearse que la temperatura maxima de expansion de las microesferas (Tmax) y la temperatura de fraguado final de la composicion adhesiva difieran en aproximadamente 11.11°C (22°C) hasta aproximadamente 22.22°C (40 °F), y mas deseablemente alrededor de 16.67°C (30°F). Esta diferencia permite que las microesferas expandibles se expandan y que el adhesivo frague apropiadamente. Deseablemente, la temperatura a la cual el adhesivo comienza a gelatinizarse puede ser de aproximadamente 11.11°C (20°F) a aproximadamente 22.22°C (40°F) menor que la Texp de las microesferas, y mas deseablemente de aproximadamente 16.67°C (30°F) mas bajo que el Texp de las microesferas, y la temperatura a la cual el adhesivo esta completamente fraguado puede ser de aproximadamente 11.11°C (20°F) a aproximadamente 22.22°C (40°F) mas alto que el Tmax de las microesferas, y deseablemente, aproximadamente 16.67°C (30°F) mas que el Tmax de las microesferas.

En una realizacion particularmente deseable de productos de fabricacion, la composicion adhesiva puede aplicarse a la superficie (o superficies) de un producto y someterse a un calor suficiente para comenzar la gelatinizacion del adhesivo. Comenzar la gelatinizacion del adhesivo puede ayudar a mantener el adhesivo y las microesferas en su lugar, pero permitira a las microesferas la libertad de expandirse. El calor puede elevarse a una temperatura suficiente para expandir las microesferas. Finalmente, el calor puede elevarse nuevamente a una temperatura suficiente para fraguar completamente la composicion adhesiva. El calor puede aplicarse por cualquier metodo deseado, incluso en un horno o mediante el uso de rodillos calentados. Se debe tener en cuenta que las diversas etapas (gelatinizacion inicial, expansion de las microesferas y fraguado completo del adhesivo) pueden lograrse mediante la energfa de la radiacion, ya sea como reemplazo o ademas del calor directo. Es decir, por ejemplo, los diversos pasos se pueden lograr mediante el uso de microondas o radiacion de radiofrecuencia, por ejemplo. Ademas, el proceso puede incluir cualquier combinacion de aplicacion de calor y aplicacion de radiacion. Por ejemplo, la gelatinizacion inicial de la composicion adhesiva se puede lograr a traves del calor directo, mientras que la expansion de las microesferas se puede lograr mediante la aplicacion de energfa de radiacion.

En algunas realizaciones, el componente de almidon de la composicion adhesiva incluye una combinacion de almidon no modificado y almidon con alto contenido de amilosa. Esta combinacion de almidones da como resultado una composicion que tiene un mayor contenido de humedad y, por lo tanto, una temperatura de fraguado final mas alta. Aunque la temperatura inicial de gelificacion del adhesivo puede permanecer aproximadamente a la misma temperatura, la temperatura de fraguado final puede ser mayor que con el almidon no modificado solo. Los presentes inventores han descubierto que, al aumentar la temperatura establecida de la composicion adhesiva, se puede proporcionar una mayor ventana de temperaturas para expandir las microesferas. Se pueden incluir otros aditivos en la composicion para aumentar la temperatura de fraguado del adhesivo segun se desee.

La composicion adhesiva incluye una pluralidad de microesferas expandibles no expandidas. Dependiendo de las microesferas expandibles particulares usadas en la composicion, la cantidad deseada de las microesferas en la composicion puede modificarse. Los presentes inventores han descubierto que si la composicion adhesiva incluye una concentracion demasiado alta de microesferas expandibles, habra una adhesion insuficiente tras la expansion de las microesferas. Sin embargo, si hay una concentracion demasiado baja de microesferas expandibles, habra una expansion insuficiente del adhesivo resultante y, por lo tanto, un aislamiento insuficiente. Por lo tanto, deben tenerse en cuenta la consideracion del nivel de carga y la relacion de expansion, asf como la relacion de expansion y la temperatura en el nivel de carga, al determinar la concentracion optima de microesferas expandibles en la composicion. Si la relacion de expansion de las microesferas es menor, puede haber una mayor concentracion en la composicion adhesiva, y por el contrario, si la relacion de expansion de las microesferas es mayor, puede haber una concentracion menor en la composicion adhesiva.

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Las microesferas expandibles estan presentes en la composicion adhesiva en una cantidad de aproximadamente 0.5% a aproximadamente 5.0% en peso de la composicion adhesiva antes del fraguado de la composicion, y mas deseablemente de aproximadamente el 1.0% a aproximadamente el 2.0% en peso de la composicion adhesiva antes del fraguado de la composicion, y mas deseablemente a aproximadamente 1.2% en peso de la composicion adhesiva antes del fraguado de la composicion. Para una realizacion que incluye microesferas expandibles que tienen una relacion de expansion de diametro de aproximadamente 370% en Tmax, las microesferas pueden estar presentes en una cantidad de aproximadamente 1.5% a aproximadamente 2.0% en peso de la composicion adhesiva antes del fraguado de la composicion. Para una realizacion que incluye microesferas expandibles que tienen una relacion de expansion de diametro de aproximadamente 470% en Tmax, las microesferas pueden estar presentes en una cantidad de aproximadamente 1.0% a aproximadamente 1.5% en peso de la composicion adhesiva antes del fraguado de la composicion. En los sistemas en los que hay capacidades de calentamiento mas bajas, puede ser deseable incluir una mayor concentracion de microesferas expandibles, tal como hasta 4% en peso de la composicion adhesiva antes del fraguado de la composicion. La relacion de expansion de las microesferas expandibles y el nivel de carga de las microesferas se relacionaran entre sf. Como se establece en la Figura 1, el solicitante ha probado varios grados diferentes de microesferas expandibles, demostrando la concentracion de las microesferas en diversas composiciones adhesivas que caen dentro de la "zona de peligro" (perdida de adhesion) y la "zona segura" (buena adhesion) Deseablemente, la concentracion de las microesferas en la composicion adhesiva debena caer entre estas dos zonas. Esto equilibra la expansion, y por lo tanto el aislamiento, con la adhesion del adhesivo similar a espuma resultante.

La presente invencion proporciona un metodo para preparar una composicion adhesiva que tiene propiedades de aislamiento mejoradas. El metodo incluye combinar primero un componente de almidon, componente alcalino, agentes de entrecruzamiento, disolvente polar y humectantes, conservantes, o agentes de relleno opcionales para formar una mezcla de almidon. Una vez que se forma la mezcla de almidon, se puede gelatinizar parcialmente para formar una mezcla de almidon gelatinizado, y luego se puede agregar la pluralidad de microesferas expandibles a la mezcla de almidon gelatinizado. Si se desea, la pluralidad de microesferas expandibles se puede agregar a la mezcla de almidon antes de comenzar la gelatinizacion. En algunas realizaciones, el componente de almidon puede incluir una combinacion de almidon no modificado y almidon con alto contenido de amilosa. En dichas realizaciones, puede ser preferible combinar el componente de almidon con alto contenido de amilosa, el componente alcalino, el agente de entrecruzamiento, el disolvente polar y los humectantes, conservantes y agentes de relleno opcionales, gelatinizar esta mezcla, y luego anadir por separado el componente de almidon no modificado. Una vez que se logra esta mezcla, se puede agregar la pluralidad de microesferas expandibles.

En otras realizaciones, la presente invencion proporciona un kit para proporcionar una composicion adhesiva que tiene propiedades de aislamiento mejoradas. En esta realizacion, el kit incluye dos partes, una primera parte y una segunda parte, que se almacenan deseablemente en recipientes separados. La primera parte incluye un componente adhesivo de almidon, que incluye el componente de almidon, el componente alcalino, el agente de entrecruzamiento, el disolvente polar y los humectantes, conservantes o agentes de relleno opcionales. La primera parte puede gelatinizarse parcialmente si se desea, proporcionando viscosidad aumentada a la primera parte. El segundo componente incluye la pluralidad de microesferas expandibles. La segunda parte puede incluir las microesferas en cualquier forma, tal como polvo seco, lechada, o cualquier forma deseada. El kit puede incluir ademas un medio para combinar las dos partes entre sf para formar la composicion adhesiva que tiene propiedades de aislamiento mejoradas, tal como un recipiente separado en donde puede alimentarse cada una de las partes primera y segunda. Si se desea, el kit puede incluir instrucciones para su uso en la preparacion de la composicion adhesiva.

La presente invencion esta relacionada adicionalmente con un carton corrugado aislado. Se puede usar cualquier proceso conocido de formacion de carton corrugado, y la Figura 1A representa una realizacion de un conjunto util para formar el carton corrugado. Deseablemente, el tablero esta hecho de papel que tiene un espesor reducido en comparacion con los tradicionales paneles aislantes de carton corrugado. Se puede usar cualquier tipo de papel en la invencion, por ejemplo, el papel puede tener un grosor de aproximadamente 0.0914 mm (0.0036 pulgadas) a aproximadamente 0.1321 mm (0.0052 pulgadas) de espesor. Ademas, es deseable usar papel de menor peso que el que se usa tradicionalmente en productos aislantes. Los productos aislantes tradicionales generalmente usan papel "33#" para los diversos componentes de papel. Es deseable usar papel que sea de un peso inferior al papel "23#", y mas deseablemente es deseable usar papel "18#" para los diversos componentes del carton corrugado. Es decir, los diversos componentes (incluidos los revestimientos y el medio) incluyen deseablemente papel que se conoce como papel 18# (0.0914 mm (0.0036 pulgadas) de espesor, densidad de aproximadamente 67.72 g/m2).

El carton corrugado aislado puede ser de una cara o doble cara. Los cartones corrugados de una sola cara incluyen un unico revestimiento de papel, que es un revestimiento de papel sustancialmente plano que tiene un primer lado y un segundo lado, y un medio, que es un revestimiento de papel que tiene un primer lado y un segundo lado que se ha formado en una configuracion de onda sinusoidal que tiene una pluralidad de canaletas en cada lado. En esta realizacion, el primer lado del revestimiento de papel esta asegurado a las puntas de las canaletas en el primer lado del medio. Un carton corrugado de doble cara incluye ademas un segundo revestimiento de papel, que es un revestimiento de papel sustancialmente plano que tiene un primer lado y un segundo lado, donde el primer lado del segundo revestimiento de papel esta asegurado a las puntas de las canaletas en el segundo lado del medio. Aunque

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la siguiente descripcion del tablero y los metodos para fabricar dichos tableros generalmente se dirigen a tableros de una sola cara, debe entenderse que la invencion se refiere ademas a tableros de doble cara, que se pueden lograr incluyendo un segundo revestimiento en el momento de procesar el primer revestimiento o despues de que se haya adherido el primer revestimiento.

El carton corrugado de la presente invencion incluye el adhesivo de la invencion descrito anteriormente. El adhesivo de la invencion, que incluye el componente de almidon, componente alcalino, agente de entrecruzamiento, disolvente polar, pluralidad de microesferas expandibles, y humectantes, conservantes, o agentes de relleno opcionales se aplica a las puntas de las canaletas del medio. En una realizacion de la invencion que incluye un componente de almidon alto en amilosa y almidon no modificado, el componente de almidon con alto contenido de amilosa, un componente alcalino, un agente de entrecruzamiento y agua se combinan para formar una mezcla de almidon y luego la mezcla de almidon con alto contenido de amilosa se somete a coccion para formar una mezcla de almidon cocido. A continuacion, se puede anadir un componente de almidon no modificado a la mezcla de almidon cocido, y se anaden una pluralidad de microesferas expandibles a la mezcla de almidon cocido. Alternativamente, los componentes adhesivos se pueden agregar simplemente juntos.

Si se desea un carton corrugado de una sola cara, la composicion adhesiva se aplica a las puntas de las canaletas de un solo lado del medio, y el primer lado de un revestimiento de papel se aplica sobre las mismas. Si se desea, la composicion adhesiva se gelatiniza parcialmente. Las microesferas expandibles se dejan expandir y luego la composicion adhesiva se coloca en su lugar. El carton corrugado resultante tiene asf un espacio aislante entre la superficie del revestimiento del papel y las puntas de las canaletas del medio en el punto de adhesion. El carton corrugado tiene deseablemente un espacio aislante entre el revestimiento de papel y las puntas de las canaletas en el punto de adhesion en una cantidad de aproximadamente 0.254 mm (0.01 pulgadas). Debe entenderse, por supuesto, que el aumento particular en la distancia entre las puntas de la canaleta y el revestimiento no es cntico, y que un pequeno aumento en la distancia puede generar una cantidad significativa de aislamiento anadido. En las realizaciones deseadas, el espacio entre la punta de la canaleta y el revestimiento de liberacion en la presente invencion puede ser mayor que la distancia entre la punta de la canaleta y el revestimiento sin materiales expandidos. Al mismo tiempo, la distancia aumentada deseada entre la punta de la canaleta y el revestimiento no debe ser tan grande como para ser perjudicial para la resistencia de la union entre los dos.

Si se desea un carton corrugado de doble cara, la composicion adhesiva se aplica a las puntas de las canaletas del segundo lado del medio, y se aplica un segundo revestimiento de papel sobre el mismo. De forma similar, el adhesivo se gelatiniza parcialmente, las microesferas expandibles se dejan expandir y luego la composicion adhesiva se coloca en su lugar. El carton corrugado resultante tiene asf un espacio aislante entre la superficie del revestimiento de papel y las puntas de las canaletas del medio. El carton corrugado tiene deseablemente un espacio aislante entre el revestimiento de papel y las puntas de las canaletas en el punto de adhesion en una cantidad que es mayor que el espacio tradicionalmente visto con los adhesivos convencionales. En una realizacion, el aumento de espacio entre los dos generados por las microesferas expandidas es de aproximadamente 0.0254 mm (0.001 pulgadas).

La presente invencion no se limita a carton corrugado de una o dos caras, y se puede usar en una serie de aplicaciones. Otras aplicaciones en las que la invencion es util incluyen formulaciones de corrugador de doble retorno con aplicaciones de revestimiento de mayor viscosidad con menor viscosidad y similares.

Se prefiere particularmente que la capa del medio tenga una amplitud reducida en comparacion con las placas de carton corrugado tradicionales. Mediante el uso de la presente invencion, hay un espacio aislante entre la punta de la canaleta y la superficie del revestimiento en el punto de contacto, que proporciona un aislamiento adicional. Este aislamiento agregado reduce la necesidad de tanto espacio de aire entre las canaletas del segundo lado del medio y el revestimiento del papel. En una realizacion preferida, la amplitud del medio es aproximadamente 1.016 mm (0.04 pulgadas) medida desde la punta de las canaletas adyacentes, mientras que los medios tradicionales tienen una longitud de onda de canaleta de 1.6002 (0.063) a aproximadamente 3.4036 mm (0.134 pulgadas). Por tanto, en una realizacion, la invencion proporciona un carton corrugado que tiene un medio que tiene una longitud de onda reducida, donde la longitud de onda reducida es de aproximadamente 0.508 (0.02) a aproximadamente 2.286 mm (0.09 pulgadas) menos que las placas de carton corrugado tradicionales.

Se ha descubierto que mediante el uso de la presente composicion adhesiva, y reduciendo la amplitud del medio, se reduce la cantidad total de papel utilizado en el carton corrugado en aproximadamente un 20% en comparacion con los cartones corrugados tradicionales. Ademas, el aislamiento agregado permite que los productos aislantes se formen con revestimientos y medios de papel mas delgados, lo que tambien da como resultado un coste reducido y tambien una reduccion de los residuos.

La presente invencion proporciona ademas un metodo para formar un carton corrugado que tiene propiedades aislantes mejoradas. Como se explico anteriormente, los presentes inventores han descubierto que la composicion adhesiva debe equilibrar la temperatura de fijacion del adhesivo basado en almidon con la temperatura de expansion de las microesferas expandibles usadas en el mismo. En el metodo de la invencion, se proporciona un primer revestimiento de papel sustancialmente plano que tiene un primer y un segundo lado. El primer revestimiento de

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papel tiene un espesor de alrededor del papel que puede tener un grosor de aproximadamente 0.0914 mm (0.0036 pulgadas) a aproximadamente 0.1321 mm (0.0052 pulgadas) de espesor, que es mas delgado que los revestimientos de papel tradicionales usados en cartones corrugados, que tradicionalmente tienen un espesor de aproximadamente 0.1575 mm (0.0062 pulgadas). Se proporciona un segundo revestimiento de papel que tiene un primer y un segundo lado, que esta conformado en un medio que tiene una onda sinusoidal que incluye una serie de canaletas en cada uno de los lados primero y segundo. El medio deseablemente tiene una amplitud de aproximadamente 1.016 mm (0.04 pulgadas), medida desde la punta de las canaletas adyacentes, y una longitud de onda de aproximadamente 3.302 mm (0.13 pulgadas).

Se prepara una composicion adhesiva. La composicion adhesiva se puede preparar inmediatamente antes de formar el carton corrugado o se puede preparar de antemano y almacenar hasta que se necesite. La composicion adhesiva se prepara combinando un componente de almidon, componente alcalino, agente de entrecruzamiento, disolvente polar y humectantes, conservantes, o agentes de relleno opcionales para formar una mezcla de almidon, y gelatinizar parcialmente la mezcla de almidon para formar una mezcla gelatinizada. Se agrega una pluralidad de microesferas expandibles a la mezcla gelatinizada, formando la composicion adhesiva. Si se desea, las microesferas expandibles pueden agregarse a la mezcla de almidon antes de gelatinizar parcialmente la mezcla.

Como se explico anteriormente, el componente de almidon de la composicion adhesiva puede incluir almidon no modificado, almidon cocido, almidon con alto contenido de amilosa y combinaciones de los mismos. Los diversos componentes de la composicion adhesiva pueden estar presentes en la composicion adhesiva en las cantidades descritas anteriormente. En realizaciones preferidas, el componente de almidon incluye una mezcla de almidon no modificado y almidon con alto contenido de amilosa. Se prefiere particularmente que la temperatura de maxima expansion de las microesferas sea una temperatura inferior a la temperatura de fraguado final de la composicion adhesiva, por las razones expuestas anteriormente. Sin embargo, la temperatura a la que la composicion adhesiva comienza a gelificarse o fraguarse puede ser inferior a la temperatura de expansion de las microesferas expandibles. Si se desea, pueden anadirse aditivos u otros componentes a la composicion adhesiva para elevar la temperatura de fraguado de la misma. Es deseable que la temperatura de fraguado total del adhesivo sea al menos tan alta como el Tmax de las microesferas expandibles, y particularmente deseable que la temperatura de fraguado total del adhesivo sea al menos 16.67°C (30°F) mayor que el Tmax de las microesferas expandibles.

En el metodo de formacion del carton corrugado, se aplica una cantidad predeterminada de la composicion adhesiva a las puntas de las canaletas del primer lado del medio. Deseablemente, la composicion adhesiva se aplica en una capa relativamente delgada, teniendo la capa un espesor de aproximadamente 1.27 (0.05) a aproximadamente 1.778 mm (0.07 pulgadas). La composicion adhesiva se puede aplicar en presencia de calor y/o presion. En una realizacion, la composicion adhesiva puede aplicarse a una presion de aproximadamente 3 MPa (30 bar) y a medida que el medio se calienta a una temperatura de aproximadamente 148.9°C (300°F).

Despues de que la composicion adhesiva se haya aplicado a las puntas de las canaletas del primer lado del medio, las puntas de las canaletas se ponen en contacto con el primer lado del primer revestimiento de papel. Es deseable que el contacto se realice bajo una ligera presion, para unir eficazmente el medio y el revestimiento del papel, pero se debe evitar una presion excesiva (para evitar exprimir el adhesivo desde el punto de contacto). En este punto, se forma un producto corrugado no curado, donde el papel y el medio se aseguran entre sf a traves del adhesivo, pero el adhesivo no se ha fijado. Si se desea, el producto corrugado no curado puede exponerse a calor y/o energfa de radiacion suficiente para comenzar la gelatinizacion del adhesivo, pero insuficiente para expandir la pluralidad de microesferas expandibles. La gelatinizacion del adhesivo puede ser util para mantener los diversos componentes del producto en su sitio hasta que se establezca el curado final.

El producto corrugado no curado se expone luego al calor (incluido en un horno o mediante contacto con rodillos calentados) y/o energfa de radiacion (que incluye, por ejemplo, microondas, infrarrojo, radiofrecuencia o energfa ultrasonica) para expandir la pluralidad de microesferas. En una realizacion, el producto corrugado no curado se expone al calor a una temperatura suficiente para expandir al menos la mayona de las microesferas en la punta de una canaleta, pero la temperatura es insuficiente para fijar completamente la composicion adhesiva. En otra realizacion, el producto corrugado no curado esta expuesto a microondas o energfa infrarroja suficiente para expandir al menos la mayona de las microesferas expandibles, pero a un nivel de energfa que no hara fraguar completamente la composicion adhesiva. El producto resultante es un producto corrugado no curado que tiene microesferas expandidas.

Como se puede entender, en este punto del proceso, las microesferas en cualquier punta de la canaleta se han expandido para formar una composicion adhesiva similar a la espuma, generando un espacio aumentado entre la punta de la canaleta y el revestimiento de papel. Por lo tanto, durante el proceso de fabricacion, es importante que se permita que la composicion adhesiva se expanda y separe el primer revestimiento de papel y el medio. Es decir, cualquier presion que sujete el primer revestimiento de papel y el medio no debe ser tan grande como para impedir la expansion del adhesivo y, por lo tanto, la separacion del papel protector y el medio. Si la presion es tan grande, el adhesivo se puede expandir hacia un lado, es decir, dentro del espacio de aire entre el medio y el revestimiento de papel. Ademas, cualquier energfa de calor y/o radiacion aplicada al producto no debena ser tan grande como para fraguar completamente la composicion adhesiva, permitiendo que las microesferas se expandan. Es deseable que la

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composicion de adhesivo expandido este localizada en cada una de las puntas de canaleta en el punto de contacto con el revestimiento, proporcionando asf un espacio de aislamiento entre el primer revestimiento de papel y el medio en el sitio de contacto.

Despues de la expansion de las microesferas, el producto corrugado sin curar que tiene microesferas expandidas puede entonces exponerse a calor y/o energfa de radiacion (incluyendo microondas o energfa infrarroja) suficiente para fraguar o curar completamente la composicion adhesiva. El resultado es un papel corrugado que tiene propiedades aislantes mejoradas.

El metodo descrito anteriormente proporciona un carton corrugado de una sola cara. Sin embargo, el metodo anterior puede utilizarse adicionalmente para proporcionar un carton corrugado de doble cara. Ademas de los pasos anteriores, puede proporcionarse un segundo revestimiento de papel sustancialmente plano. El segundo revestimiento se puede aplicar al segundo lado del medio al mismo tiempo que se aplica el primer revestimiento al primer lado del medio, o el segundo revestimiento se puede aplicar al segundo lado del medio despues de que se forme el primer revestimiento adherido al medio. Puede ser deseable que el segundo revestimiento se aplique al segundo lado del medio despues de que el primer revestimiento se haya adherido completamente al medio. Los pasos de procesamiento y configuracion como se describen anteriormente pueden repetirse con el segundo revestimiento para proporcionar un carton corrugado de doble cara.

En algunas realizaciones, puede ser deseable formar hombros de material adhesivo expandido (tambien denominados "filetes") a lo largo de los lados de las puntas de la canaleta, entre la canaleta y el revestimiento. Por ejemplo, como se puede ver en la Figura 2, que es una vista en seccion transversal en acercamiento de un carton corrugado adherido sin microesferas expandibles, hay poco material a los lados de la punta de la canaleta. Las Figuras 3-4, sin embargo, son vistas transversales en acercamiento de un carton corrugado adherido con microesferas expandibles, que representan la presencia de una composicion adhesiva expandida a los lados de la canaleta. Estos hombros pueden ayudar en la fuerza de la union entre el medio y el revestimiento, y, por lo tanto, pueden generarse deseablemente. Sin embargo, por supuesto, se entiende que la formacion de hombros a lo largo del lado de las canaletas no es necesaria y puede que no se desee, en algunas realizaciones.

En una realizacion alternativa, se proporciona un producto de papel aislante que no tiene medio, y un metodo para formar un producto de papel aislante que no tiene medio. Como pueden apreciar los expertos en la tecnica, los tableros aislantes corrugados convencionales requieren la presencia del medio, que tiene una configuracion de onda sinusoidal para proporcionar un espacio de aire entre el medio y los revestimientos del papel. Las bolsas de aire proporcionan el aislamiento necesario. Como la capa del medio constituye mas de la mitad del papel del producto corrugado en un diseno de una sola cara, sena particularmente deseable que se omitiera la capa del medio. La eliminacion del medio dana como resultado un producto que utiliza menos de la mitad del papel tradicionalmente requerido, lo que reducina significativamente el coste asociado con el producto y tambien reducina el desperdicio generado en mas de la mitad. Sin embargo, hasta ahora, ha sido diffcil conseguir un producto que tenga el aislamiento necesario sin incluir la capa intermedia.

La presente invencion proporciona un producto aislante que no incluye una capa intermedia. Se ha descubierto que la composicion adhesiva de la presente invencion es capaz de proporcionar el aislamiento necesario requerido en productos aislantes. En esta realizacion, se proporciona una lamina aislante que incluye un revestimiento de papel sustancialmente plano que tiene un primer lado y un segundo lado. El primer lado del revestimiento de papel incluye una pluralidad de microesferas expandibles fijadas a el en una composicion adhesiva, donde la pluralidad de microesferas expandibles se ha expandido y la composicion adhesiva se ha fraguado o curado. Por lo tanto, el producto incluye un revestimiento de papel que tiene una composicion adherida similar a espuma en su primer lado. Las microesferas expandibles incluyen las descritas anteriormente, y la composicion adhesiva incluye los componentes descritos anteriormente, que incluyen el componente de almidon, componente alcalino, agente de entrecruzamiento, disolvente polar y humectantes, conservantes, o agentes de relleno opcionales. Como se explico anteriormente, el componente de almidon de la composicion adhesiva puede incluir almidon no modificado, almidon cocido, almidon con alto contenido de amilosa y combinaciones de los mismos.

La composicion adhesiva del producto aislante se puede aplicar a la primera superficie del revestimiento de papel en cualquier configuracion deseada, incluyendo una serie de puntos, rayas, ondas, patrones de tablero de ajedrez, cualquier forma de poliedro general que tenga bases sustancialmente planas, y combinaciones de los mismos. Ademas, la composicion adhesiva se puede aplicar a la primera superficie en una serie de cilindros. Ademas, si se desea, la composicion adhesiva se puede aplicar a la primera superficie como una lamina de adhesivo sustancialmente plana que cubre la totalidad de la primera superficie o que cubre una parte de la primera superficie. Opcionalmente, se puede aplicar un segundo revestimiento de papel a la superficie superior de la composicion adhesiva, formando una configuracion intercalada de: primer revestimiento de papel-adhesivo con microesferas expandidas-segundo revestimiento de papel.

Tambien se proporciona un metodo para formar una lamina aislante. En este metodo, en primer lugar se proporciona un revestimiento de papel sustancialmente plano que tiene una primera superficie y una segunda superficie. Se prepara una composicion adhesiva. La composicion adhesiva se puede preparar inmediatamente antes de formar la

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lamina aislante, o se puede preparar de antemano y almacenar hasta que se necesite. La composicion adhesiva se prepara combinando los materiales descritos anteriormente, que incluyen un componente de almidon, componente alcalino, agente de entrecruzamiento, disolvente polar y humectantes, conservantes, o agentes de relleno opcionales para formar una mezcla de almidon y gelatinizar la mezcla de almidon para formar una mezcla gelatinizada. En realizaciones en las que el componente de almidon incluye una combinacion de almidon no modificado y un componente de almidon con alto contenido de amilosa, puede ser deseable gelatinizar parcialmente el componente de almidon alto en amilosa, componente alcalino, agentes de entrecruzamiento, solvente polar y humectantes, conservantes y agentes de relleno opcionales antes de agregar el componente de almidon no modificado. Se agrega una pluralidad de microesferas expandibles a la mezcla parcialmente gelatinizada, formando la composicion adhesiva. Si se desea, las microesferas expandibles pueden agregarse a la mezcla de almidon antes de gelatinizar parcialmente la mezcla.

Como se explico anteriormente, el componente de almidon de la composicion adhesiva puede incluir almidon no modificado, almidon cocido, almidon con alto contenido de amilosa y combinaciones de los mismos. El componente de almidon incluye deseablemente la mezcla de almidon no modificado y almidon con alto contenido de amilosa, como se explico anteriormente. Los diversos componentes de la composicion adhesiva pueden estar presentes en la composicion adhesiva en las cantidades descritas anteriormente. Se prefiere particularmente que la temperatura de maxima expansion de las microesferas (Tmax) sea una temperatura igual o inferior a la temperatura de fraguado total de la composicion adhesiva. Si se desea, pueden anadirse aditivos u otros componentes a la composicion adhesiva para elevar la temperatura de fraguado de la misma. Es deseable que la temperatura de fraguado total del adhesivo sea al menos tan alta como el Tmax de las microesferas expandibles, y particularmente deseable que la temperatura de fraguado total del adhesivo sea al menos 16.67°C (30°F) mayor que el Tmax de las microesferas expandibles.

En el metodo de formacion de la lamina aislante, se aplica una cantidad predeterminada de la composicion adhesiva a la primera superficie del revestimiento de papel. La composicion adhesiva se puede aplicar en cualquier configuracion deseada, que incluye, por ejemplo, una serie de puntos, rayas, ondas, patron de tablero de ajedrez, una serie de poliedros y combinaciones de los mismos. Ademas, la composicion adhesiva se puede aplicar a la primera superficie en una serie de cilindros. Ademas, si se desea, la composicion adhesiva se puede aplicar al primer lado como una lamina de adhesivo sustancialmente plana, que cubre la totalidad o parte del primer lado del revestimiento de papel. La composicion adhesiva se puede aplicar con cualquier grosor deseado, y deseablemente se aplica en un espesor de aproximadamente 1.016 mm (0.04 pulgadas). En realizaciones en las que la composicion se aplica en forma de un cilindro, puede ser deseable que la altura de cada cilindro sea aproximadamente la misma que el diametro de cada cilindro. Los cilindros pueden aplicarse a la primera superficie en cualquier configuracion, deseablemente cada cilindro esta espaciado a una distancia sustancialmente igual entre cada cilindro. Es particularmente deseable que la separacion entre cilindros adyacentes sea aproximadamente dos veces la altura de los cilindros. La composicion adhesiva se puede aplicar en presencia de calor si se desea; sin embargo, es importante que el calor en la aplicacion no sea tan alto como para fraguar completamente la composicion adhesiva.

Despues de que la composicion adhesiva se ha aplicado al primer lado del revestimiento de papel, el revestimiento de papel con adhesivo humedo sobre el mismo puede exponerse a calor y/o energfa de radiacion para comenzar a fijar la composicion adhesiva. Por lo tanto, la composicion adhesiva bloquea los componentes en su lugar, incluida la pluralidad de microesferas, y los adhiere a la superficie del revestimiento de papel. Se puede desear ajustar solo parcialmente la composicion adhesiva, proporcionando de este modo una composicion que bloquea los componentes y los mantiene pegados a la superficie del revestimiento de papel, pero no esta completamente fraguado. Como se explico anteriormente, solo el fraguado parcial de la composicion adhesiva (es decir, dejando una mayor cantidad de humedad en el adhesivo, tal como al menos un 10% de contenido de humedad) permite que las microesferas expandibles se expandan.

Despues del fraguado del adhesivo, el revestimiento de papel se expone luego a calor y/o energfa de radiacion suficiente para expandir la pluralidad de microesferas. En una realizacion, el revestimiento de papel con adhesivo humedo sobre el mismo se expone al calor a una temperatura suficiente para expandir al menos la mayona de las microesferas. En otra realizacion, el revestimiento de papel con adhesivo humedo sobre el mismo es expuesto a microondas o energfa infrarroja suficiente para expandir al menos la mayona de las microesferas expandibles. El producto resultante es un revestimiento de papel que tiene un adhesivo que tiene microesferas expandidas en el mismo. La composicion adhesiva puede entonces exponerse a una energfa de calor y/o radiacion suficiente para fraguar completamente la composicion adhesiva.

Si se desea, despues de la aplicacion de la composicion adhesiva al primer lado del revestimiento de papel, puede proporcionarse un segundo revestimiento de papel que tiene un primer lado y un segundo lado y el primer lado del segundo revestimiento de papel es aplicado a la superficie de la composicion adhesiva aplicada, formando una configuracion de sandwich. A continuacion, la expansion de las microesferas y la fijacion del adhesivo pueden tener lugar como se explico anteriormente.

La presente invencion se puede comprender mejor mediante el analisis de los siguientes ejemplos, que no son limitantes y estan destinados solo a ayudar a explicar la invencion.

Ejemplos

Ejemplo 1: - formacion de un adhesivo con propiedades aislantes mejoradas 5 Se preparo una composicion adhesiva que tiene la siguiente composicion:

Componente

% en Peso

Agua (1)

17.20

Agente de entrecruzamiento1

0.14

Almidon cocido

1.09

Agente alcalino2

0.97

Agua (2)

9.73

Agua (3)

24.16

Humectante3

10.63

Almidon sin modificar

34.78

Conservante4

0.10

Microesferas expandibles5

1.20

1tetraborato de sodio 2 hidroxido de sodio, 50% FCC, Rayon 3 glicerol, glicerina, USP 99.7% 4 Proxel GXL; 1,2-benzoisotiazolin-3-ona 5 Microesferas Expancel®

Se mezclo agua (1) con el agente de entrecruzamiento y se anadio almidon cocido. La mezcla se calento en un bano a 60°C (140°F). El agente alcalino se anadio a la mezcla y se mezclo durante dos minutos para formar un gel. La 10 mezcla se retiro del bano y se anadio agua (2). La mezcla se mezclo a alta velocidad durante 5-10 minutos. Durante este proceso de mezcla, se combino una mezcla separada de agua (3), humectante y almidon no modificado hasta que se suavizo. Las dos mezclas se combinaron y mezclaron hasta que suavizaron. Los conservantes se anadieron luego y la mezcla resultante se mezclo durante 10 minutos. Las microesferas expandibles se anadieron luego y la mezcla se mezclo durante 10 minutos.

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Ejemplo 2 - Formacion de un adhesivo con propiedades aislantes mejoradas Se preparo una composicion adhesiva que tiene la siguiente composicion:

Componente

Peso [kg] (lbs)

Agua (1)

322.05 (710)

Almidon con alto contenido de amilosa

68.04 (150)

Perlas de soda caustica

6.80 (15)

Agente de entrecruzamiento primario1

2.49 (5.5)

Agua (2)

625.05 (1378)

Agente de entrecruzamiento secundario A1

1.81 (4)

Almidon sin modificar

340.19 (750)

Agente de entrecruzamiento B1

1.81 (4)

Humectantes2

6.80 (15)

Microesferas expandibles

16.33 (36)

1tetraborato de sodio

2glicerina o urea

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El agua (1) se introduce en un primer mezclador y se calienta a 43.3°C (110°F). A esta agua calentada se agrega almidon con alto contenido de amilosa, perlas de soda caustica y agente de entrecruzamiento primario. En un segundo mezclador, se introduce agua (2) y se calienta a 36.7°C (98°F). Se anaden y se mezclan agente de entrecruzamiento secundario A, almidon no modificado, agente de entrecruzamiento secundario B y humectantes. Los dos mezcladores son combinados y mezclados. Las microesferas expandibles se agregan a la mezcla resultante.

Ejemplo 3 - Comparacion de diversos adhesivos

Se prepararon cuatro composiciones adhesivas (C1, C2, C3 e I), que son las siguientes: la composicion C1 inclrna una composicion adhesiva a base de almidon de mafz sin modificar (adhesivo Stein-Hall) sin microesferas expandibles; La composicion C2 inclrna una composicion adhesiva a base de almidon de mafz sin modificar (adhesivo Stein-Hall) con microesferas Dualite 130W; la composicion C3 inclrna una composicion adhesiva a base de almidon preparada a partir de una mezcla de almidon de mafz sin modificar y almidon de mafz con alto contenido de amilosa; y la composicion I inclrna una composicion adhesiva a base de almidon preparada a partir de una mezcla de almidon de mafz no modificado y almidon de mafz con alto contenido de amilosa con microesferas Dualite 130W. Los adhesivos se usaron en la formacion de rollos corrugados que teman diferentes combinaciones de papel 18#, 23# y 33# para el revestimiento y para el medio, y se evaluaron despues del secado. Los resultados se resumen a continuacion.

Prueba

Velocidad [mps] (fpm) Combination papel Revestimiento- Medio Adhesivo Adicion [seco-g/m2] (seco- lb/msf) Espesor SFC [mm] (pulgadas) Resistencia al desprendimiento [g/m] (g/pulgadas) Observaciones

1

1.717 (338) 18#-18# C1* 10.74 (2.2) 1.397 (0.055) 5551.18 (141) control, ejecucion estandar

2

0.315 (62) 18#-18# C2-A** 20.02 (4.1) 1.524 (0.060) 866.14 (22) no hay lineas de impresion en la parte posterior

3

1.499 (295) 18#-18# C2-B*** 25.88 (5.3) 1.448 (0.057) 4724.41 (120) lineas de impresion en la parte posterior

4

1.829 (360) 33#-33# C3-A 3.95 (0.81) 1.575 (0.062) FT

5

1.829 (360) 18#-18# C3-B 4 (0.82) 1.372 (0.054) FT borde CD deformado

7

1.748 (344) 23#-18# C3-C 6.59 (1.35) 1.346 (0.053) FT

6

1.748 (344) 23#-18# I1 23.34 (4.78) 1.346 (0.053) FT alguna expansion

8

1.631 (321) 23#-18# I2 18.7 (3.83) 1.397 (0.055) FT filete visible

9

1.682 (331) 23#-18# I3 20.31 (4.16) 1.473 (0.058) FT filete visible

10

1.631 (321) 23#-18# I4 20.85 (4.27) 1.448 (0.057) FT expansion visible

11

1.580 (311) 18#-23# I5 28.9 (5.92) 1.422 (0.056) FT filete visible

12

1.524 (300) 18#-18# I6 24.02 (4.92) 1.397 (0.055) FT funciono muy bien en laminas empalmadas planas

* Seccion transversal de papel visto en la Figura 2 ** Seccion transversal de papel visto en la Figura 3 *** Seccion transversal del papel visto en la Figura 4

Despegue completo (FT) indica que la resistencia al desprendimiento del adhesivo tema suficiente resistencia y, como tal, no se podfa medir la resistencia al desprendimiento. Al observar los datos generados, se realizaron varias observaciones. En primer lugar, se encontro que la composicion adhesiva de la invencion tema una mejor resistencia al desprendimiento que el adhesivo de control y el adhesivo de control con microesferas. Ademas, se encontro que cada una de las pruebas que usan la composicion I (de la invencion) tiene un empalme visible y/o expansion visible, y por lo tanto se puede concluir que la composicion de la invencion forma mejores filetes (hombros) que sin microesferas. Como puede verse con la composicion de control C3, por ejemplo, el uso de una composicion que usa un adhesivo con alto contenido de amilosa sin microesferas puede conducir a una deformacion indeseable en la direccion transversal al borde, especialmente para papel de bajo peso. Adicionalmente, se encontro que la composicion adhesiva de la invencion puede ser util en un medio de revestimiento mas fino sin ninguna

deformacion y se puede usar una alta velocidad de corrugado. Debido a la expansion de las microesferas entre el medio y el revestimiento y tambien en los hombros de los filetes, la resistencia al calor del artfculo puede aumentar debido a la rigidez y la resistencia del artfculo, lo que mantiene la configuracion del revestimiento medio.

5 Como se puede ver, la Composicion I fue muy exitosa cuando se uso en cada grado de papel, y fue particularmente exitosa cuando se uso en el papel de revestimiento y medio de menor grado (Ensayo 12). Se encontro que esta prueba funciono muy bien en empalmes y dio laminas planas.

Claims (15)

1. 5

   10

   15

   20

   25

   30

   35

   40

   45

   50

   55

   60

   65

   REIVINDICACIONES

   1. Una composicion adhesiva que tiene propiedades aislantes mejoradas, que comprende antes del fraguado de la composicion:

   a. de 20% a 40%, en peso de la composicion adhesiva, de un componente de almidon;

   b. un componente alcalino;

   c. tetraborato de sodio;

   d. agua; y

   e. de 0.5% a 5%, en peso de dicha composicion adhesiva, de una pluralidad de microesferas expandibles;

   en donde dicho componente de almidon se selecciona para permitir la gelatinizacion completa de dicho componente de almidon a una temperatura igual o superior a la temperatura a la que se expanden dichas microesferas expandibles.
2. 2. La composicion adhesiva de la reivindicacion 1, en donde dicho componente de almidon comprende una composicion de almidon que tiene un contenido de amilosa de al menos 50%.
3. 3. La composicion adhesiva de la reivindicacion 1, en donde dicho componente de almidon comprende:

   a. una composicion de almidon no modificado; y

   b. una composicion de almidon que tiene un contenido de amilosa de al menos 50%.
4. 4. La composicion adhesiva de la reivindicacion 3, donde dicha composicion adhesiva comprende dicha composicion de almidon no modificado en una cantidad de 20% en peso de dicha composicion adhesiva y dicha composicion de almidon tiene un contenido de amilosa de al menos 50% en una cantidad de 4% en peso de dicha composicion adhesiva.
5. 5. La composicion adhesiva de la reivindicacion 1, en donde dicha pluralidad de microesferas expandibles esta presente en una cantidad de 0.5% a 2% en peso de dicha composicion adhesiva.
6. 6. La composicion adhesiva de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde la temperatura a la cual la composicion adhesiva comienza a gelatinizarse es de 11.11°C a 22.22°C (20°F a 40°F) inferior a la temperatura minima en que las microesferas comienzan a expandirse (Texp).
7. 7. La composicion adhesiva de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde la temperatura a la que la composicion adhesiva esta completamente gelatinizada es de 11.11°C a 22.22°C (20°F a 40°F) mas alta que la temperatura a la que las microesferas han alcanzado la expansion maxima (Tmax).
8. 8. Un metodo para preparar un producto corrugado que tiene propiedades aislantes mejoradas, que comprende los pasos de:

   a. proporcionar un primer revestimiento de papel que es sustancialmente plano y tiene un primer lado y un segundo lado;

   b. proporcionar un segundo revestimiento de papel que tiene una pluralidad de canaletas teniendo cada una un pico y una depresion;

   c. preparar una composicion adhesiva como se define en la reivindicacion 3, que tiene propiedades aislantes mejoradas, que comprende las etapas de:

   i. combinar un componente de almidon que tiene un contenido de amilosa de al menos 50%, un componente alcalino, un agente de entrecruzamiento y agua para formar una mezcla de almidon;

   ii. cocer dicha mezcla de almidon para formar una mezcla de almidon cocido;

   iii. anadir un componente de almidon no modificado a dicha mezcla de almidon cocido; y,

   iv. anadir una pluralidad de microesferas expandibles a dicha mezcla de almidon cocido;

   d. aplicar dicha composicion adhesiva a los picos de cada una de dichas canaletas;

   e. aparear los picos de dichas canaletas con una superficie de dicho primer lado de dicho revestimiento de papel plano para formar una estructura compuesta en donde el primer revestimiento de papel y el segundo revestimiento de papel entran en contacto entre sf en dichos picos de dichas canaletas;

   y

   f. curar dicha composicion adhesiva en dicha estructura compuesta calentando a una primera temperatura y a una segunda temperatura, en donde dicha primera temperatura y dicha segunda temperatura difieren en 11.11°C a 22.22°C (20°F a 40°F).

   5

   10

   15

   20

   25

   30

   35
9. 9. El metodo de la reivindicacion 8, en donde dicha etapa de colocar dichas puntas de dichas canaletas en dicho primer lado de dicho revestimiento de papel sustancialmente plano comprende usar presion para asegurar dichas puntas a dicho primer lado.
10. 10. El metodo de la reivindicacion 8, en donde dicha primera temperatura es de 58.9°C a 68.9°C (138°F a 156°F).
11. 11. El metodo de la reivindicacion 8, en donde dicha segunda temperatura es de 82.2°C a 98.9°C (180°F a 210°F).
12. 12. Un metodo para hacer una lamina aislante, que comprende los pasos de:

    a. proporcionar una lamina de papel sustancialmente plana que tiene un primer lado y un segundo lado, teniendo dicho primer lado una superficie con una estructura suficiente para acomodar un componente aislante;

    b. preparar una composicion adhesiva como se define en la reivindicacion 3, que tiene propiedades aislantes mejoradas, que comprende las etapas de:

    i. combinar un componente de almidon que tiene un contenido de amilosa de al menos 50%, un componente alcalino, un agente de entrecruzamiento y agua para formar una mezcla de almidon;

    i. cocer dicha mezcla de almidon para formar una mezcla de almidon cocido;

    ii. anadir un componente de almidon no modificado a dicha mezcla de almidon cocido; y

    v. anadir una pluralidad de microesferas expandibles a dicha mezcla de almidon cocido;

    c. aplicar dicha composicion adhesiva a dicha superficie de dicho primer lado de dicha lamina de papel sustancialmente plana para formar una lamina con una composicion adhesiva aplicada;

    d. calentar dicha lamina con dicha composicion adhesiva aplicada a una primera temperatura suficiente para expandir dichas microesferas expandibles; y

    e. calentar dicha lamina con dicha composicion adhesiva aplicada a una segunda temperatura suficiente para curar completamente dicha composicion adhesiva.
13. 13. El metodo de la reivindicacion 12, donde dicha etapa de aplicar dicha composicion adhesiva a dicho primer lado de dicha lamina de papel sustancialmente plana comprende aplicar dicha composicion adhesiva de manera que dicha pluralidad de microesferas expandibles se aplique en una configuracion seleccionada del grupo que consiste en puntos, rayas, ondas, patrones de tablero de ajedrez, cualquier forma general de poliedro que tenga bases sustancialmente planas, cilindros y combinaciones de los mismos.
14. 14. El metodo de la reivindicacion 12, en donde dicha primera temperatura es de 82.2°C a 98.9°C (180°F a 210°F).
15. 15. El metodo de la reivindicacion 12, en donde dicha segunda temperatura es de 11.11° C a 22.22°C (20°F a 40°F) mayor que la Texp de dichas microesferas expandibles.