BR112014031721B1 - Métodos para fornecer um substrato que suporta um rótulo de papel removível e para remover um rótulo de papel a partir de um substrato que suporta um rótulo de papel removível - Google Patents
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Abstract
composição adesiva aquosa, e, métodos para fornecer um substrato que suporta um rótulo de papel removível e para remover um rótulo de papel a partir de um substrato que suporta um rótulo de papel removível. uma composição adesiva aquosa incluindo um certo polímero em emulsão e um epoxissilano, em que a composição adesiva é substancialmente livre de agente de reticulação é fornecida. um método para fornecer um substrato que suporta um rótulo de papel, com o rótulo aderido tendo resistência à água gelada, e um método para a remoção do rótulo de papel a partir do substrato também são fornecidos.
Description
[01] Esta invenção refere-se a uma composição adesiva aquosa,comumente conhecida como um adesivo de cola úmida. Mais particularmente, a invenção refere-se a uma composição adesiva aquosa, incluindo: a) um polímero em emulsão que compreende, como unidades copolimerizadas, entre 10% e 35%, em peso, com base no peso do polímero em emulsão, de monômero de ácido carboxílico e pelo menos um segundo monômero etilenicamente insaturado; e b) de 0,1% a 4% em peso com base no peso de polímero em emulsão, epoxissilano; em que a composição adesiva é substancialmente livre de agente de reticulação. A invenção também se refere a um método para proporcionar um substrato que suporta um rótulo de papel removível, e um método para a remoção de um rótulo de papel a partir de um substrato que suporta um rótulo removível que compreende.
[02] Adesivos de cola úmida à base de polímeros acrílicos intumescíveis com álcali para aplicações de rótulo de papel são comumente aplicados em garrafas de bebidas de vidro. Os rótulos devem aderir à garrafa quando colocados em banhos de água com gelo ainda sendo facilmente removíveis em operações de reciclagem que normalmente usam alta temperatura e soluções cáusticas. As composições de cola úmida baseadas nesta química exibem fraca resistência ao banho de gelo e requerem, por exemplo, a adição de produtos naturais, tais como, por exemplo, caseína ou amido para melhorar a resistência.
[03] A Publicação de Pedido de Patente US 20010021452 descreve um adesivo sensível à pressão formado a partir de um polímero acrílico, de um agente de acoplamento de silano, e de um agente de reticulação tendo certo teor de sol e gel. Composições adesivas tendo um equilíbrio desejável de resistência à água gelada e removibilidade em aplicações de rótulo ainda são necessárias. As composições adesivas da presente invenção proporcionam tal equilíbrio de propriedades.
[04] Em um primeiro aspecto da presente invenção, é fornecida uma composição adesiva aquosa que compreende:a) um polímero em emulsão que compreende, como unidades copolimerizadas, de 10% a 35%, em peso, com base no peso do referido polímero em emulsão, monômero de ácido carboxílico e pelo menos um segundo monômero etilenicamente insaturado; eb) de 0,1% a 4%, em peso, com base no peso seco do referido polímero em emulsão, epoxissilano; em que a referida composição adesiva é substancialmente livre de agente de reticulação.
[05] Em um segundo aspecto da presente invenção é fornecido um método para fornecer um substrato que suporta um rótulo de papel removível que compreende (a) a formação da composição adesiva aquosa do primeiro aspecto da presente invenção; (b) aplicação da referida composição adesiva aquosa ao referido rótulo de papel; e (c) aplicação do adesivo de suporte do rótulo ao referido substrato.
[06] Num terceiro aspecto da presente invenção é fornecido um método para a remoção de um rótulo de papel a partir de um substrato que suporta um rótulo de papel removível, compreendendo: (a) o fornecimento do substrato que suporta um rótulo de papel removível do segundo aspecto da presente invenção; e (b) o contato do referido rótulo removível com uma solução alcalina durante um tempo e a uma temperatura suficiente para remover o referido rótulo.
[07] A presente invenção refere-se a uma composição adesiva aquosa. Por “composição aquosa” entende-se aqui água e de 0% a 30%, em peso, com base no peso do meio, de composto(s) miscível(is) em água.
[08] A composição adesiva aquosa, alternativamente, uma composição adesiva aquosa de rótulo de papel, inclui um polímero em emulsão que compreende, como unidades copolimerizadas, de 10% a 35%, preferivelmente de 15% a 30%, em peso, com base no peso do polímero em emulsão, monômero de ácido carboxílico e pelo menos um segundo monômero etilenicamente insaturado. Tal polímero em emulsão cai na categoria de polímeros comumente referidos como polímeros intumescíveis com álcali. Monômeros de ácido carboxílico adequados incluem, por exemplo, ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido crotônico, ácido itacônico, ácido fumárico, ácido maleico, itaconato de monometila, fumarato de monometila, fumarato de monobutila, e anidrido maleico. Monômeros de ácido carboxílico preferidos são o ácido (met)acrílico.
[09] O pelo menos um segundo monômero monoetilenicamente insaturado copolimerizado exclui monômeros de ácido carboxílico e inclui, por exemplo, monômeros de éster (met)acrílico, incluindo (met)acrilato de metila, (met)acrilato de etila, (met)acrilato de butila, (met)acrilato de 2-etil- hexila, (met)acrilato de decila, (met)acrilato de hidroxietila, (met)acrilato de hidroxipropila, (met)acrilatos ureído-funcionais e acetoacetatos, acetamidas ou cianoacetatos de ácido (met)acrílico; estireno ou estirenos substituídos; vinil tolueno; butadieno; acetato de vinila ou outros vinil ésteres; monômeros de vinila tais como cloreto de vinila, cloreto de vinilideno, N-vinil- pirrolidona; (met)acrilonitrila; e N-alquilal (met)acrilamida. O uso do termo “(met)” seguido por outro termo tal como (met)acrilato ou (met)acrilamida, como utilizado ao longo da descrição, refere-se a ambos os acrilatos ou acrilamidas e metacrilatos e metacrilamidas, respectivamente. Os preferidos são polímeros cujas estruturas são predominantemente composições acrílicas ou estireno-acrílicas.
[10] Opcionalmente, baixos níveis de monômeros multietilenicamente insaturados tais como, por exemplo, (met)acrilato de alila, ftalato de dialila, butadieno, di (met)acrilato de 1,4-butileno-glicol, di (met)acrilato de 1,2-etileno glicol, di (met)acrilato de 1,6-hexanodiol, divinil benzeno e podem ser incorporados no polímero em emulsão. Níveis tais como de 0% a 0,5% de monômero multietilenicamente insaturado são contemplados para serem usados, mas devem ser selecionados de modo a não comprometerem as propriedades adesivas da composição.
[11] As técnicas de polimerização em emulsão tipicamente utilizadas no método para formar o primeiro polímero da presente invenção são bem conhecidas na técnica, tais como, por exemplo, como descrito nas Patentes US 4.325.856; 4.654.397; e 4.814.373. Tensoativos convencionais podem ser utilizados, tais como, por exemplo, emulsificantes aniônicos e/ou não iônicos tais como, por exemplo, um metal alcalino, ou amônio, alquila, ou alquila etoxilada, sulfatos, ácidos sulfônicos de alquila, ácidos graxos, tensoativos de fosfato tais como, por exemplo, RHODOFAC™ RS-610 e RHODOFAC™ RS-960 e alquil fenóis oxietilados. A quantidade de tensoativo utilizado é normalmente de 0,1% a 6% em peso, com base no peso total do monômero. Podem ser utilizados processos de iniciação redox ou térmicos. Iniciadores de radicais livres convencionais, também referidos como catalisadores, podem ser utilizados, tais como, por exemplo, peróxido de hidrogênio, hidroperóxido de t-butila, hidroperóxido de t-amila, persulfatos de amônio e/ou de metais alcalinos, tipicamente a um nível de 0,01% a 3,0% em peso, com base no peso total do monômero. Sistemas redox usando os mesmos iniciadores acoplados com um redutor adequado, também referido como um ativador, tal como, por exemplo, formaldeído sulfoxilato de sódio, hidrossulfito de sódio, ácido isoascórbico, sulfato de hidroxilamina, e bissulfito de sódio pode ser usado em níveis semelhantes, opcionalmente em combinação com íons metálicos, tais como, por exemplo, ferro e cobre, opcionalmente incluindo ainda agentes complexantes para o metal. Agentes de transferência de cadeia, tais como mercaptanos podem ser usados para diminuir o peso molecular dos polímeros.
[12] Os monômeros podem ser adicionados individualmente ou em misturas monoméricas; eles podem ser adicionados puros ou como uma emulsão em água. Em algumas formas de realização, o monômero é adicionado em dois ou mais estágios.
[13] Os processos que produzem as distribuições de tamanhos de partículas polimodais tais como os divulgados na Patente US 4.384.056 e 4.539.361, por exemplo, podem ser empregados.
[14] O diâmetro médio de partícula das partículas de polímero em emulsão aquosa é tipicamente de 30 nm a 500 nm, preferivelmente de 75 nm a 300 nm, e mais preferivelmente de 90 nm a 250 nm como medido por um Brookhaven Modelo BI-90 Particle Sizer fornecido por Brookhaven Instrument Corp., Holtsville, NY.
[15] A composição adesiva aquosa da presente invenção inclui de 0,1% a 4%, preferivelmente de 1,5% a 3,0%, em peso, com base no peso seco de polímero em emulsão, epoxissilano. “Epoxissilano” aqui inclui glycidoxialquil trimetoxi silanos. O preferido é 3-gycidoxipropil trimetoxi silano.
[16] O pH da composição adesiva aquosa é tipicamente na gama de 3 a 11, e, preferivelmente, na faixa de 6 a 10. Qualquer ajuste de pH da composição adesiva aquosa é preferivelmente efetuado com amônia. Uma faixa de viscosidade adequada para a composição adesiva aquosa é de 50.000 mPa.s a 120.000 mPa.s (50.000 cps a 120.000 cps) (viscosidade Brookfield, fuso 7 RVT, velocidade de 20 rpm), preferivelmente de 80.000 mPa.s a 120.000 mPa.s (80.000 cps a 120.000 cps).
[17] A composição adesiva aquosa pode conter, em adição ao polímero em emulsão, solução formadora de película ou solução não formadora de película ou um segundo polímero em emulsão em uma quantidade de 0% a 200% em peso do primeiro polímero da presente invenção, tal como, por exemplo, ureia e produtos naturais a partir de fontes vegetais ou animais e materiais derivados destas, tais como, por exemplo, amido e caseína. Se um segundo polímero em emulsão opcional for um polímero em emulsão incluindo, como unidades copolimerizadas, de 10% a 35%, em peso, com base no peso do referido polímero em emulsão, o monômero de ácido carboxílico e o pelo menos um segundo monômero etilenicamente insaturado, o nível de carboxílico ácido é calculado com base na composição global dos polímeros de emulsão. Outros ingredientes incluem pigmentos orgânicos ou inorgânicos ou extensores, e adjuvantes convencionais, tais como, por exemplo, emulsificantes, agentes coalescentes, plastificantes, anticongelantes, tampões, neutralizadores, espessantes, unidades fotossensíveis, modificadores de reologia, umectantes, agentes de molhamento, biocidas, agentes plastificantes, agentes antiespumantes, absorvedores de UV, abrilhantadores fluorescentes, estabilizadores de luz ou de calor, biocidas, agentes quelantes, agentes dispersantes, colorantes, repelentes de água e antioxidantes.
[18] A composição adesiva aquosa está substancialmente livre de agentes de reticulação, ou seja, substancialmente livre de compostos separados ou composições capazes de reticular o polímero em emulsão. O componente de epoxissilano da composição adesiva aquosa é expressamente excluído de “agentes de reticulação” aqui referidos. Por “substancialmente livre de agente de reticulação” entende-se aqui um nível de menos do que 0,001 partes em peso do agente de reticulação com base no peso seco do polímero em emulsão. “Agentes de reticulação” neste contexto incluem os compostos de melamina polifuncionais, compostos de epoxi polifuncionais, compostos de isocianato polifuncionais, e semelhantes.
[19] No método para fornecer um substrato que suporta um rótulo de papel removível da invenção, a composição adesiva é aplicada a um rótulo de papel. “Rótulo de papel” aqui inclui rótulos formados a partir de várias formas de papel, papel revestido, papel impresso, papel que suporta revestimentos ou folhas de papel metalizados. Métodos de aplicação de adesivo úmido convencionais podem ser usados. A composição adesiva aquosa no rótulo de papel pode ser vantajosamente aplicada a substratos tais como, por exemplo, vidro e material polimérico. A secagem é tipicamente efetuada sob condições ambientes, tais como, por exemplo, a 0°C a 35°C.
[20] No método para a remoção de um rótulo de papel a partir de um substrato que suporta um rótulo de papel removível, o rótulo removível é colocado em contato com uma solução alcalina durante um tempo e em uma temperatura suficiente para remover a rótulo. “Removibilidade” aqui é julgada pelos resultados do “teste de lavagem” detalhado nos métodos de ensaio experimentais abaixo.
[21] Adesivos úmidos foram aplicados a rótulos com uma barra de Meyer num nível seco de 5-8 g/m2. Rótulos com as dimensões 60 x 80 mm foram utilizados.
[22] Os rótulos anexados a garrafas de vidro foram armazenados durante 4 dias à temperatura ambiente. Após o armazenamento, as garrafas foram preenchidas com água e imersas em um banho de água gelada. O tempo até que os rótulos se desprenderem foi verificado. Um valor de 5 dias ou mais neste teste é classificado como aprovado.
[23] Este procedimento de teste foi utilizado para testar a capacidade de desprendimento de adesivos em uma solução alcalina aquosa quente.
[24] “Capacidade de lavagem” é a capacidade de um adesivo se desprender rapidamente e completamente em uma solução de hidróxido de sódio 1,0 - 2,0% a 65-75°C. Rótulos com as dimensões 60 x 80 mm foram utilizados.
[25] Os rótulos fixados em garrafas de vidro foram armazenados durante pelo menos 24 horas, sob condições climáticas padrão: 23°C ± 2°C, 50% UR ± 5% UR. Após o armazenamento, as garrafas foram preenchidas com água à temperatura de teste e imediatamente imersas na solução de hidróxido de sódio na temperatura de teste.
[26] O tempo até os rótulos se desprenderem e a localização do adesivo após o rótulo ter se desprendido foram verificados. Um valor de 5 minutos ou menos neste teste é classificado como aprovado.
[27] Os exemplos seguintes servem para ilustrar a invenção.ABREVIATURAS UTILIZADASAcrilato de etila EAAcrilato de butila BAAcrilato de 2-Etilhexil EHAMetacrilato de metila MMAMetacrilato de butila BMAÁcido metacrílico MAAEstireno StyComposições poliméricas em emulsão aquosas (base de peso):Polímero em emulsão A = p (50 EA/3 Sty/25 MMA/18 MAA)Polímero em emulsão B = p (80 EA/20 MAA)Polímero em emulsão C = p (62 BMA/38 MAA)Polímero em emulsão D = p (56EA/5EHA/36MAA)EXEMPLOS 1-2 e EXEMPLOS COMPARATIVOS A-B. Formação e avaliação de composições adesivas aquosas.
[28] As composições adesivas aquosas foram aplicadas a um rótulo de papel a um nível de 24 g/m2 a úmido com uma barra de n° 3 e secas durante 4 dias em condições ambientes.
SILQUEST™ A-187 é um silano epóxi-funcional da Momentive Specialty Chemicals Inc. (Columbus, OH).
[29] As composições adesivas aquosas, Exemplos 1-2, da invenção exibiram níveis desejáveis de resistência à água gelada e de desempenho de lavagem.
Claims (2)
1. Método para fornecer um substrato que suporta um rótulo de papel removível, caracterizado pelo fato de que compreende:(a) formar uma composição adesiva aquosa compreendendo:i) um polímero em emulsão que compreende, como unidades copolimerizadas, de 10% a 35%, em peso, com base no peso do referido polímero em emulsão, monômero de ácido carboxílico e pelo menos um segundo monômero etilenicamente insaturado; eii) de 0,1% a 4%, em peso, com base no peso seco do referido polímero em emulsão, epoxissilano;em que a referida composição adesiva compreende adicionalmente um nível de menos do que 0,001 partes em peso de agente de reticulação com base no peso seco do polímero de emulsão;(b) aplicar a dita composição adesiva aquosa em um rótulo de papel;(c) secar, ou permitir que seque, a referida composição adesiva aplicada; e(d) aplicar o referido adesivo de suporte rótulo ao referido substrato.
2. Método para remover um rótulo de papel a partir de um substrato que suporta um rótulo de papel removível, caracterizado pelo fato de que compreende:(a) fornecer o substrato que suporta com um rótulo de papel removível, como definido na reivindicação 1; e(b) contactar o referido rótulo removível com uma solução alcalina durante um tempo e a uma temperatura suficiente para remover o referido rótulo.
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