BR112019006314B1

BR112019006314B1 - Composição adesiva ativável e composição adesiva sensível à pressão

Info

Publication number: BR112019006314B1
Application number: BR112019006314-5A
Authority: BR
Inventors: Melinda L. Einsla; Daniel W. Himmelberger; William B. Griffith Jr.; Sarah Zolynski
Original assignee: Rohm And Haas Company
Priority date: 2016-09-30
Filing date: 2017-07-25
Publication date: 2023-04-11
Also published as: JP7181189B2; WO2018063477A1; AR109556A1; RU2019112233A; MX2019003535A; JP2019534916A; US20190233689A1; CN109937218A; BR112019006314A2; TW201814019A; RU2019112233A3; US20220242982A1; EP3519473A1; EP3519473B1; US11345770B2; TWI753944B; RU2756222C2; CN109937218B

Abstract

Trata-se de composições adesivas ativáveis. As composições adesivas ativáveis compreendem uma partícula de polímero de dois estágios, compreendendo um primeiro estágio que compreende um polímero acrílico hidrofílico com um teor de ácido inferior a 200 mg KOH/g, um segundo estágio polimerizado dentro do primeiro estágio e compreendendo um polímero acrílico hidrofóbico e um acentuador de pegajosidade solúvel no primeiro estágio e no segundo estágio. Além disso, trata-se de etiquetas e fitas sem forro que compreendem composições adesivas ativáveis. Além disso, trata-se de métodos para aderir um primeiro substrato a um segundo substrato utilizando uma composição adesiva ativável.

Description

Referência a pedidos relacionados

[0001] O presente pedido reivindica o benefício do Pedido Provisório n° U.S. 62/402.416, depositado em 30 de setembro de 2016.

Campo da revelação

[0002] A presente revelação refere-se ao campo de etiquetas e fitas adesivas, bem como revestimentos de vedação a quente. Mais particularmente, a revelação refere-se a etiquetas e fitas sem forro que compreendem adesivos sensíveis à pressão ativáveis pelo calor, incluindo composições de polímeros acrílicos de dois estágios. Os adesivos sensíveis à pressão ativáveis por calor revelados não requerem um revestimento superior de acabamento de silicone ou um adesivo que é pegajoso a partir do ponto de revestimento. Pelo contrário, os adesivos sensíveis à pressão divulgados não têm aderência inicial, mas podem ser tornados pegajosos pela aplicação de um estímulo externo, tal como a aplicação de energia térmica, por exemplo, calor.

[0003] Em algumas modalidades, as composições adesivas ativáveis para fitas ou etiquetas sem forro e revestimentos de vedação a quente estão descritos, sendo que as composições compreendem uma partícula de polímero de dois estágios e um acentuador de pegajosidade solúvel na partícula de polímero de dois estágios. Em algumas modalidades, a partícula de polímero de dois estágios compreende um primeiro estágio compreendendo um polímero acrílico hidrofílico com um teor de ácido inferior a 200 mg KOH/g e um segundo estágio polimerizado no primeiro estágio e compreendendo um polímero acrílico hidrofóbico.

Fundamentos e sumário da revelação

[0004] Muitos produtos adesivos convencionais incluem revestimentos de liberação para evitar que o produto adesivo adira prematuramente a uma superfície. Revestimentos de liberação de silicone representam uma quantidade significativa de desperdício e custo na indústria de etiquetas. Etiquetas que não exigem um forro de liberação, ou etiquetas “sem forro”, estão ganhando popularidade para reduzir o desperdício e os custos de envio. Uma abordagem para etiquetas sem forro é revestir a superfície da etiqueta com um forro de liberação de silicone. Isso elimina o estoque do forro de liberação, mas não o custo associado ao próprio silicone. A abordagem de revestimento superior também não aborda os problemas associados com a cura irreprodutível do silicone ou o impacto adverso na aparência de uma etiqueta que uma camada de liberação de silicone com revestimento superior cria. Abordagens alternativas usam adesivos ativáveis que podem ser transformados de duro para pegajoso por meio de um método de ativação, como luz UV ou ativação térmica.

[0005] São desejáveis composições adesivas ativáveis para utilização em fitas e/ou etiquetas sem forro, bem como revestimentos de vedação a quente, particularmente composições que proporcionam uma adesão e bloqueio melhorados das abordagens existentes.

[0006] As composições adesivas ativáveis são aqui divulgadas compreendendo uma partícula de polímero de duas etapas. Em algumas modalidades, a partícula de polímero de dois estágios compreende um primeiro estágio e um segundo estágio polimerizado dentro do primeiro estágio. Em algumas modalidades, o primeiro estágio compreende um polímero acrílico hidrofílico tendo um teor de ácido de menos do que 200 mg de KOH/g. O segundo estágio compreende um polímero acrílico hidrofóbico. Em algumas modalidades, as composições adesivas ativáveis compreendem um agente de aderência solúvel no primeiro estágio, no segundo estágio ou em ambos os estágios. Em algumas modalidades, o acentuador de pegajosidade é um acentuador de pegajosidade éster de colofônia hidrogenado com um ponto de amolecimento entre 90 e 110 °C. Em algumas modalidades, o estireno está presente no primeiro estágio, no segundo estágio, ou em ambos. Em algumas modalidades, o primeiro estágio e o segundo estágio são imiscíveis.

[0007] Em algumas modalidades, o primeiro estágio tem uma temperatura de transição vítrea relativamente mais alta em comparação com a do segundo estágio. Em algumas modalidades, o polímero acrílico hidrofílico tem um peso molecular relativamente mais baixo em comparação com o do polímero acrílico hidrofóbico.

[0008] Adesivos sensíveis a pressão compreendendo as composições adesivas ativáveis descritas no presente documento também são descritos. Também são descritas etiquetas sem forro compreendendo os adesivos sensíveis à pressão aqui descritos. Fitas sem forro compreendendo os adesivos sensíveis à pressão aqui descritos são também divulgadas.

[0009] São descritos modos para aderir um primeiro substrato a um segundo substrato, sendo que os modos compreendem aplicar as composições adesivas ativáveis aqui reveladas a uma superfície do primeiro substrato, aquecer a composição adesiva ativável e colocar a superfície do primeiro substrato em contato com uma superfície do segundo substrato.

Descrição detalhada da revelação

[0010] As composições adesivas ativáveis são descritas compreendendo uma partícula de polímero de dois estágios e um promotor de aderência. Em algumas modalidades, a partícula de polímero de dois estágios compreende um primeiro estágio e um segundo estágio polimerizado dentro do primeiro estágio.

Primeiro estágio

[0011] Em algumas modalidades, o primeiro estágio compreende um polímero acrílico hidrofílico tendo um teor de ácido de menos do que 200 mg de KOH/g, ou de 0 a 200 mg de KOH/g, ou de 10 a 150 mg de KOH/g, ou de 20 a 100 mg KOH/g. Em algumas modalidades, o primeiro estágio tem uma temperatura de transição vítrea (“Tg”) de 40 a 150 °C, ou de 50 a 100 °C, ou de 56 a 91 °C. Em algumas modalidades, a temperatura de transição vítrea do primeiro estágio é relativamente superior à temperatura de transição vítrea do segundo estágio.

[0012] Em algumas modalidades, o polímero acrílico hidrofílico do primeiro estágio tem um peso molecular médio numérico (“Mn”) de 2.000 a 100.000 g/mol, ou a partir de, ou a partir de 5.000 a 10.000 g/mol. Em algumas modalidades, o peso molecular do primeiro estágio é relativamente inferior ao peso molecular do segundo estágio.

[0013] A hidrofobicidade dos polímeros no primeiro estágio e no segundo estágio pode ser denotada usando o número de hidrofobicidade de Hansch. O número de hidrofobicidade de Hansch é calculado como uma média ponderada das constantes do substituinte dentro de uma composição polimérica. Constantes substituintes podem ser encontradas como descrito em J. Am. Chem. Soe, 1964, 86 (23), páginas 5.175 a 5.180. Um maior número de hidrofobicidade de Hansch indica um polímero mais hidrofóbico, enquanto um número menor indica um polímero mais hidrofílico. Polímeros mais hidrofílicos (isto é, números menores de hidrofobicidade de Hansch) tendem a se dividir em direção ao exterior de uma partícula. Polímeros mais hidrofóbicos (isto é, números mais altos de hidrofobicidade de Hansch) tendem a se dividir em direção ao interior de uma partícula. Nas modalidades divulgadas, os números de hidrofobicidade de Hansch do primeiro estágio e do segundo estágio são diferentes, de modo que os estágios permaneçam na sua maioria imiscíveis, com bastante similaridade para permitir a estabilidade interfacial. Além disso, o estágio mais hidrofílico (isto é, menor número de hidrofobicidade de Hansch) tem uma temperatura de transição vítrea maior do que o outro estágio. Em algumas modalidades, o polímero acrílico hidrofílico tem um número de hidrofobicidade de Hansch de 1,2 a 4,5, ou de 1,5 a 3,5, ou de 1,73 a 2,33.

[0014] Em algumas modalidades, monômeros adequados para a produção de polímero acrílico hidrofílico incluem, mas não se limitam a, ácido acrílico (AA), ácido metacrílico (MAA), ésteres de AA e MAA, ácido itacônico (IA), ácido crotônico (CA), acrilamida (AM), metacrilamida (MAM) e derivados de AM e MAM, por exemplo, (met)acrilamidas de alquila. Os ésteres de AA e MAA incluem, mas não estão limitados a, ésteres de alquila, hidroxialquila, fosfoalquila e sulfoalquila, por exemplo, metacrilato de metila (“MMA”), metacrilato de etila (“EMA”), metacrilato de butila (“BMA”), metacrilato de hidroxietila (“HEMA”), acrilato de hidroxietila (“HEA”), metacrilato de hidroxipropila (“HPMA”), acrilato de hidroxibutila (“HBA”), acrilato de metila (“MA”), acrilato de etila (“EA”), acrilato de butila (“ BA), acrilato de 2-etil-hexila (“EHA”), metacrilato de ciclo-hexila (“CHMA”), acrilato de benzila (“BzA”), acrilato de isooctila, acrilato de laurila, acrilato de estearila e metacrilatos de fosfoalquila (por exemplo, PEM) e misturas de dois ou mais deles. Também podem ser utilizados agentes de transferência de cadeia que podem incluir mercaptanos, álcoois ou outros compostos adequados. Exemplos de agentes de transferência de cadeia podem incluir, mas não estão limitados a, metil-3-mercaptopropionato, butil-3-mercaptopropionato, dodecil mercaptano, hexanotiol, isopropanol e misturas de dois ou mais destes.

[0015] Em algumas modalidades, o polímero acrílico hidrofílico do primeiro estágio compreende de 10 a 50 por cento em peso da partícula de polímero de dois estágios.

Segundo estágio

[0016] O segundo estágio compreende um polímero acrílico hidrofóbico. Em algumas modalidades, o segundo estágio tem uma temperatura de transição vítrea de -80 a -30 °C, ou de -60 a -40 °C, ou de -55 a -45 °C. Em algumas modalidades, a temperatura de transição vítrea do segundo estágio é relativamente menor que a temperatura de transição vítrea do primeiro estágio.

[0017] Em algumas modalidades, o polímero acrílico hidrofóbico do segundo estágio tem um peso molecular médio numérico (“Mn”) de 10.000 a 1.000.000 g/mol, ou a partir de 20.000 a 500.000 g/mol, ou a partir de 30.000 a 100.000 g/mol. Em algumas modalidades, o peso molecular do segundo estágio é relativamente superior ao peso molecular do primeiro estágio.

[0018] Em algumas modalidades, o polímero acrílico hidrofóbico tem um número de hidrofobicidade de Hansch de 2,0 a 11,0, ou de 2,5 a 6,0, ou de 3,23 a 3,34.

[0019] Em algumas modalidades, monômeros adequados para a produção de polímero acrílico hidrofóbico incluem, mas não se limitam a, ácido acrílico (AA), ácido metacrílico (MAA), ésteres de AA e MAA, ácido itacônico (IA), ácido crotônico (CA), acrilamida (AM), metacrilamida (MAM) e derivados de AM e MAM, por exemplo, (met)acrilamidas de alquila. Os ésteres de AA e MAA incluem, mas não estão limitados a, ésteres de alquila, hidroxialquila, fosfoalquila e sulfoalquila, por exemplo, metacrilato de metila (“MMA”), metacrilato de etila (“EMA”), metacrilato de butila (“BMA”), metacrilato de hidroxietila (“HEMA”), acrilato de hidroxietila (“HEA”), metacrilato de hidroxipropila (“HPMA”), acrilato de hidroxibutila (“HBA”), acrilato de metila (“MA”), acrilato de etila (“EA”), acrilato de butila (“ BA), acrilato de 2-etil-hexila (“EHA”), metacrilato de ciclo-hexila (“CHMA”), acrilato de benzila (“BzA”), acrilato de isooctila, acrilato de laurila, acrilato de estearila e metacrilatos de fosfoalquila (por exemplo, PEM), metacrilato de estearila (“SMA”) e misturas de dois ou mais deles.

[0020] Em algumas modalidades, o segundo estágio contém pelo menos 80 por cento em peso de acrilato de butila, com base no peso do segundo estágio.

Síntese de partículas poliméricas de dois estágios

[0021] Em algumas modalidades, o primeiro estágio - o estágio mais duro e mais hidrofílico - é polimerizado antes do segundo estágio, isto é, o primeiro estágio é o “primeiro estágio” ou o “Estágio 1”. O segundo estágio - o estágio mais suave e hidrofóbico - é polimerizado dentro do primeiro estágio, isto é, o segundo estágio é o “segundo estágio” ou “Estágio 2”. O estágio hidrofílico duro pode ser sintetizado in situ ou pode-se usar um polímero solúvel em álcali existente.

[0022] Em algumas modalidades, o primeiro estágio compreende de 10 a 50, ou de 10 a 30, ou de 15 a 25 por cento em peso da partícula de polímero de dois estágios. Em algumas modalidades, o segundo estágio compreende de 50 a 90, ou de 70 a 90, ou de 75 a 85 por cento em peso da partícula de polímero de dois estágios.

Acentuador de pegajosidade

[0023] As composições adesivas ativáveis divulgadas compreendem ainda um acentuador de pegajosidade. Em algumas modalidades, o acentuador de pegajosidade é misturado em conjunto com o polímero de dois estágios. Em algumas modalidades, o agente de aderência é solúvel no primeiro estágio, no segundo estágio ou em ambos os estágios. Ou seja, o agente de aderência é compatível tanto com o primeiro estágio quanto com o segundo estágio da partícula de polímero de dois estágios. Em algumas modalidades, o acentuador de pegajosidade é um acentuador de pegajosidade éster de colofônia hidrogenado. Em algumas modalidades, o acentuador de pegajosidade tem um ponto de amolecimento de 85 a 130 °C, ou de 90 a 120 °C, ou de 90 a 110 °C. Em algumas modalidades, o acentuador de pegajosidade é um acentuador de pegajosidade éster de colofônia hidrogenado com um ponto de amolecimento de 90 a 110 °C.

[0024] Em algumas modalidades, o acentuador de pegajosidade representa 5 a 50 por cento em peso do peso total da partícula de polímero de dois estágios e mistura de acentuador de pegajosidade, com base no peso seco da mistura.

[0025] Em algumas modalidades, o estireno está presente no primeiro estágio, no segundo estágio ou em ambos os estágios.

[0026] A composição adesiva ativável divulgada pode ser incorporada em várias aplicações, incluindo, por exemplo, adesivos sensíveis à pressão para etiquetas e fitas sem forro, bem como revestimentos de vedação a quente.

[0027] Métodos para aderir um primeiro substrato a um segundo substrato são também aqui divulgados. Em algumas modalidades, o modo inclui a aplicação de uma composição adesiva ativável, como as aqui discutidas, a uma superfície do primeiro substrato, aplicando energia térmica, tal como calor, composição adesiva ativável e levando a superfície do primeiro substrato em contato com uma superfície do segundo substrato. As composições adesivas ativáveis reveladas são inicialmente duras e são transformadas para pegajosas por aplicação de energia térmica. Deste modo, uma etiqueta ou fita sem forro, incluindo os adesivos ativáveis revelados, pode ser enrolada sem quaisquer problemas de adesão ou bloqueio e, quando a etiqueta ou fita está pronta para ser aderida a uma superfície, o acentuador de pegajosidade pode ser ativado termicamente.

Exemplos da revelação

[0028] A presente revelação será agora explicada com mais detalhes por Exemplos Ilustrativos e Exemplos Comparativos (coletivamente, os “Exemplos”). Contudo, o escopo da presente revelação não está, obviamente, limitado aos Exemplos.

Preparação de exemplos: síntese

[0029] Os Exemplos são preparados por um processo de polimerização acrílica de adição gradual de dois estágios. Os processos aqui descritos são feitos por dois métodos diferentes determinados pela escolha da semente pré-formada inicial utilizada para estabelecer o tamanho final de partícula da emulsão. Uma semente pré-formada é uma pequena partícula com tamanho de partícula relativamente uniforme que pode ser usada para “semear” as partículas formadas durante o processo de polimerização em emulsão. As duas sementes de pré-forma utilizadas são de tamanhos de partículas variados e, portanto, requerem diferentes níveis ou razões quanto ao teor total de monômero, de modo a atingir um tamanho de partícula final de 200 nm. Os processos são resumidos na Tabela 1 abaixo. Tabela 1: Sumários de processo

Exemplo ilustrativo 1 (“IE1”) ~ 45% de sólidos

[0030] Em um balão de fundo redondo de 5 litros com quatro tubuladuras equipado com um agitador suspenso, varredura de nitrogênio e termopar, é aquecida uma carga inicial de água desionizada e 12,5% em peso (com base no monômero total (“BOTM”)) de polímero pré-forma 1 a 90 °C. com uma varredura de nitrogênio. A 90 °C, o nitrogênio é desligado e a fonte de calor é diminuída para manter a chaleira aquecida. 0,15% em peso (com base no monômero total) de carbonato de amônia, utilizado como tampão, e 0,3% em peso (com base no monômero total) de persulfato de amônia (“APS”) são adicionados ao balão. Com uma temperatura de partida de 82 a 84 °C, a emulsão de monômero Estágio 1 (“ME”) compreendendo 10% em peso do total de monômeros no processo de dois estágios, tensoativo, e água são introduzidos ao longo de 25 minutos e 0,8% em peso (com base no monômero estágio) APS foi alimentada ao longo de 35 minutos a uma temperatura de reação de 85 °C. Os componentes relevantes das várias emulsões monoméricas do Estágio 1 e do Estágio 2 dos Exemplos estão detalhados na Tabela 2. Após o término da alimentação do APS, a batelada é mantida a 85 °C por 20 minutos. Após os 20 minutos de espera, o Estágio 2 ME compreendendo 90% dos monômeros totais no processo de dois estágios, tensoativo e água é então alimentado ao reator por 90 minutos enquanto uma carga de iniciador de 0,12% em peso (com base no monômero total) APS com a adição de 0,2 gramas de ~29% de amônia é alimentada à chaleira durante 110 minutos. A mistura é então mantida a 85 °C durante 20 minutos e arrefecida a 60 °C. A 60 °C, uma dose de 0,009% FeSO4 7H2O é adicionada seguido por 0,1% em peso (baseado no monômero total) terc-butil hidroperóxido (t-BHP) e 0,06% em peso de (BOTM) sulfoxilato de sódio formaldeído (“SSF”). A batelada é então mantida por 20 minutos a 60 °C. No final da espera, é adicionado 0,06% em peso (com base no monômero total) de peróxido de hidrogênio. A batelada é então arrefecida a 45 °C e neutralizado a pH 8,5 pela adição de ~ 14% de hidróxido de amônia aquoso. A batelada é então arrefecida a 35 °C e filtrada através de uma peneira de malha 100.

Exemplo ilustrativo 2 (“IE2”) e exemplo comparativo 3 (“CE3”) ~ 45% de sólidos

[0031] O Exemplo Ilustrativo 2 e o Exemplo Comparativo 3 são feitos da mesma maneira que o Exemplo Ilustrativo 1, com diferentes composições de Estágio 1 e Estágio 2, que estão detalhadas na Tabela 2.

Exemplo ilustrativo 3 (“IE3”) ~45% de sólidos

[0032] Em um balão de fundo redondo de 5 l com quatro tubuladuras equipado com um agitador suspenso, varredura de nitrogênio e termopar, uma carga inicial de água desionizada é aquecida a 90 °C com uma varredura de nitrogênio. A 90 °C, o nitrogênio foi desligado e a fonte de calor foi diminuída para manter a chaleira aquecida. À chaleira é adicionado 0,3% em peso (com base no monômero total) de APS e uma carga de pré-forma 2 de polímero de 2,7% em peso (com base no monômero total). Com uma temperatura inicial de 82 a 84 °C, o Estágio 1 ME compreendendo 15% em peso dos monômeros totais no processo de dois estágios, tensoativo e água são alimentados durante 35 minutos e 0,8% em peso (baseado no monômero de estágio) APS é alimentado durante 45 minutos a uma temperatura de reação de 85. Após o término da alimentação do APS, a batelada é mantida a 85 °C por 20 minutos. Após este período de 20 minutos, o Estágio 2 ME compreendendo 85% dos monômeros totais no processo de dois estágios, tensoativo e água são então alimentados ao reator por 90 minutos enquanto 0,12% em peso (baseado no monômero total) de APS é alimentado à chaleira por mais 110 minutos. Os alimentos são iniciados a metade da taxa de alimentação final durante os primeiros 10 minutos e, em seguida, o restante da emulsão monomérica é alimentado nos 80 e 100 minutos restantes, respectivamente. A mistura é então mantida a 85 °C durante 20 minutos e arrefecida a 60 °C. A 60 °C, uma dose de 0,009% de FeSO4 7H2O é adicionada, seguido por 0,1% em peso (com base no monômero total) de terc-butil- hidroperóxido (t-BHP) e 0,06% em peso (com base no monômero total) de SSF. A batelada é então mantida por 20 minutos a 60 °C. No final dessa retenção, é adicionada uma segunda dose de peróxido de hidrogênio a 0,06% em peso (com base no monômero total). A batelada é então arrefecida a 45 °C e neutralizado a pH 8,5 pela adição de ~ 14% de hidróxido de amônia aquoso. A batelada é então arrefecida a 35 °C e filtrada através de uma peneira de malha 100.

Exemplo ilustrativo 4 (“IE4”) ~45% de sólidos

[0033] O Exemplo Ilustrativo 4 é feito do mesmo modo que o Exemplo Ilustrativo 3, com a exceção das razões do estágio de emulsão monomérica. As mudanças na razão do estágio de emulsão monomérica resultam em mudanças nos esquemas de alimentação de emulsão monomérica subsequentes. No caso do Exemplo Ilustrativo 4, o Estágio 1 ME compreendendo 20% em peso dos monômeros totais no processo de dois estágios, tensoativo e água alimentada durante 40 minutos e 0,8% em peso (baseado no monômero de estágio) APS é alimentado durante 50 minutos a uma temperatura de reação de 85 °C enquanto que o Estágio 2 ME compreendendo 80% dos monômeros totais no processo de dois estágios, tensoativo e água foi então alimentado ao reator ao longo de 85 minutos enquanto 0,12% em peso (com base no monômero total) APS é alimentado à chaleira durante 105 minutos. As alimentações são iniciadas em meias taxas para os primeiros 10 minutos e, em seguida, aumentadas para a taxa total para os 75 e 95 minutos restantes, respectivamente. Todos os outros aspectos do Exemplo Ilustrativo 4 são idênticos ao Exemplo Ilustrativo 3.

Exemplo ilustrativo 5 (“IE5”) ~45% de sólidos

[0034] O Exemplo Ilustrativo 5 é feito do mesmo modo que o Exemplo Ilustrativo 3 com a exceção das razões do estágio da emulsão monomérica. As mudanças na razão do estágio resultaram em mudanças nos seus subsequentes horários de alimentação do ME. No caso do Exemplo Ilustrativo 5, o Estágio 1 ME compreendendo 25% em peso dos monômeros totais no processo de dois estágios, tensoativo e água alimentada durante 45 minutos e 0,8% em peso (baseado no monômero de estágio) APS é alimentado durante 55 minutos a uma temperatura de reação de 85 °C enquanto que o Estágio 2 ME compreendendo 75% dos monômeros totais no processo de dois estágios, tensoativo e água foi então alimentado ao reator ao longo de 80 minutos enquanto 0,12% em peso (com base no monômero total) APS é alimentado à chaleira durante 100 minutos. As alimentações são iniciadas em taxas de meia nos primeiros 10 minutos e, em seguida, aumentadas até a taxa total durante os 70 e 90 minutos restantes, respectivamente. Todos os outros aspectos do Exemplo Ilustrativo 5 são idênticos ao Exemplo Ilustrativo 3.

Exemplos ilustrativos 6 (“IE6”) até 12 (“IE12”) ~ 45% de sólidos

[0035] Os exemplos ilustrativos 6 a 12 são feitos do mesmo modo que o Exemplo ilustrativo 3, com as alterações indicadas na Tabela 2.

Exemplo ilustrativo 13 (“IE13”) e exemplo comparativo 2 (“CE2”) ~ 45% de sólidos

[0036] O Exemplo Ilustrativo 13 e o Exemplo Comparativo 2 são feitos do mesmo modo que o Exemplo Ilustrativo 1, com as alterações indicadas na Tabela 2.

Exemplo comparativo 1 (CE1) ~50% de sólidos

[0037] Em um balão de fundo redondo de 5 l com quatro tubuladuras equipado com um agitador suspenso, varredura de nitrogênio e termopar, uma carga inicial de água desionizada é aquecida a 90 °C com uma varredura de nitrogênio. A 90 °C, o nitrogênio é desligado e a fonte de calor diminuída para manter a chaleira aquecida. À chaleira é adicionado 0,3% em peso (com base no monômero total) de APS e uma carga de pré-forma 2 de polímero de 2,7% em peso (com base no monômero total). Com uma temperatura inicial de 82 a 84 °C, o Estágio 1 ME compreendendo 85% do total de monômeros no processo de dois estágios, tensoativo e água é alimentado durante 90 minutos e 0,14% em peso (baseado no monômero de estágio) de APS é alimentado durante 110 minutos a uma temperatura de reação de 85 °C. As alimentações são iniciadas em taxas de meia nos primeiros 10 minutos e, em seguida, aumentadas até a taxa total durante os 80 e 100 minutos restantes, respectivamente. Após o término da alimentação do APS, a batelada é mantida a 85 °C por 20 minutos. Após este período de 20 minutos, o Estágio 2 ME compreendendo 15% dos monômeros totais no processo de dois estágios, tensoativo e água são então alimentados ao reator por 35 minutos enquanto 0,12% em peso (baseado no monômero total) de APS é alimentado à chaleira por mais 45 minutos. A batelada é abortada com 7 minutos da alimentação do estágio 2 devido à formação de gel. O conteúdo do frasco é seguido com reagentes redox e a batelada é descartada.

Exemplo ilustrativo 4 (“CE4”) ~45% de sólidos

[0038] O Exemplo Comparativo 4 é preparado utilizando uma emulsão monomérica de estágio único com uma composição global que corresponde à do Exemplo Ilustrativo 1. Em um balão de fundo redondo de 5 litros com quatro tubuladuras equipado com um agitador suspenso, varredura de nitrogênio e termopar, é aquecida uma carga inicial de água desionizada e 12,5% em peso (com base no monômero total) de polímero pré-forma 1 a 91 °C com uma varredura de nitrogênio. A 91 °C, o nitrogênio é desligado e a fonte de calor é diminuída para manter a chaleira aquecida. À caldeira são adicionados 0,15% em peso (com base no monômero total) de carbonato de amônia, utilizado como tampão, e 0,3% em peso (com base no monômero total) de APS. Com uma temperatura inicial de 82 a 84 °C, o ME compreendendo 100% do total de monômeros em um processo de estágio único, tensoativo e água é alimentado durante 120 minutos e 0,2% em peso (baseado no monômero total) de APS é alimentado por 140 minutos a uma temperatura de reação de 85 °C. Após o término da alimentação do APS, a batelada é mantida a 85 °C por 20 minutos. Após esse período de 20 minutos, a batelada é resfriada a 60 °C. A 60 °C, uma dose de 0,009% de FeSO4 7H2O é adicionado, seguido por 0,1% em peso (com base no monômero total) de t-BHP e 0,05% em peso (com base no monômero total) de SSF. A batelada é então mantida por 20 minutos a 60 °C. No final da espera, é adicionado 0,06% em peso (com base no monômero total) de peróxido de hidrogênio. A batelada é então arrefecida a 45 °C e neutralizado a pH 8,5 pela adição de ~ 14% de hidróxido de amônia aquoso. A batelada é então arrefecida a 35 °C e filtrada através de uma peneira de malha 100. Tabela 2: Composições exemplificativas

[0039] A faixa aceitável de temperaturas de transição vítrea para o primeiro estágio (isto é, Estágio 1, o estágio hidrofílico) varia de 40 a 150 °C. Esta faixa de temperaturas de transição vítrea assegura um revestimento sólido à temperatura ambiente até temperaturas de bloqueio comuns (aproximadamente 40 °C) para manter o núcleo mole e pegajoso contido. As temperaturas de transição vítrea dos Exemplos Ilustrativos variam de 56 a 91 °C para o primeiro estágio. As temperaturas de transição vítrea dos Exemplos são determinadas de acordo com a Equação de Fox-Flory. As temperaturas de transição vítrea aceitáveis para o segundo estágio (isto é, Estágio 2, o estágio hidrofóbico) variam de -65 a -25 °C. Essa faixa de temperaturas de transição vítrea garante que o núcleo tenha propriedades adesivas. As temperaturas de transição vítrea dos Exemplos Ilustrativos variam entre -58 e -50 °C no segundo estágio. Como discutido acima, a hidrofobicidade pode ser indicada utilizando números de hidrofobicidade de Hansch. A Tabela 3 detalha os números de hidrofobicidade de Hansch para a primeira e segunda etapas dos Exemplos Ilustrativos 1 a 3 e Exemplos Comparativos 1 a 4. Os números apresentados são calculados no estado que existe no pH durante a reação de polimerização. Como discutido acima, é desejável para os fins desta revelação que os números de hidrofobicidade de Hansch para os dois estágios sejam diferentes de modo a permanecerem imiscíveis, e que o estágio mais hidrofóbico também é o estágio de temperatura de transição vítrea superior. Tabela 3: Valores de TG e HANSCH

Formulação de composições adesivas

[0040] Nos Exemplos, as formulações de dois componentes são pesadas em frascos de 10,63 g (6 dracmas) na razão desejada com um peso total úmido de 20 gramas. As razões dadas nas tabelas aqui divulgadas estão em percentagem por peso úmido. Os frascos são tampados e agitados manualmente por 30 segundos para garantir que as amostras sejam bem misturadas. As amostras são então deixadas a repousar durante 2 horas antes de serem aplicadas a um substrato (tereftalato de polietileno a 2 mil, obtido de Chemsultants). Um revestimento molhado de 1,6 mil da mistura da amostra é aplicado ao substrato com uma barra aplicadora de BYK. As amostras revestidas são então secas em um forno de convecção a 40 °C durante 10 minutos, deixando um filme seco de 0,5 a 0,9 mil. Os exemplos de escada de adesividade são descritos como variantes e marcados como tal: 10% em peso de acentuador de pegajosidade em emulsão polimérica marcada como “A”, 20% em peso de acentuador de pegajosidade em emulsão polimérica rotulada como “B”, 30% em peso como “C”, e 40% em peso de agente de aderência em emulsão de polímero rotulado como “D” independentemente do agente de aderência ou dos sólidos da emulsão. As variantes descritas como “Sozinho” são pura emulsão polimérica.

[0041] Todas as formulações nos Exemplos dão frações de peso úmido. Os sólidos de filme seco podem ser calculados com base nos sólidos dados de cada componente na formulação.

Formulação de matérias primas

[0042] Snowtack FH95G - dispersão de éster de colofônia hidrogenada por Lawter, ~ 57% de sólidos.

[0043] Dermulsene DP 0708 - dispersão éster de colofônia estabilizada pela MWV Specialty Chemicals, 53% de sólidos.

Método de teste de adesão

[0044] Os filmes secos são colocados contra papel de liberação de silicone para proteção e deixados em uma sala de temperatura (22 °C (72 °F)) e umidade (50% UR) controladas de um dia para o outro para equilibrar. Os filmes são então cortados em tiras de 2,54 por 15,24 cm (1 polegada por 6 polegadas) para testes de adesivo (isto é, descascamento) e de bloqueio. Dois conjuntos de tiras são preparados com um conjunto sendo aplicado aos substratos de teste sem ativação e o outro sendo ativado por calor. As tiras de teste ativadas são ativadas por aquecimento utilizando um forno Werner Mathis AG a 110 °C e 15 segundos com as tiras adesivas voltadas para cima em uma prateleira de malha onde a malha quadrada é de 0,5 cm. As tiras são então imediatamente laminadas para testar os substratos descritos abaixo com um rolo manual de 2 kg. As tiras de teste não ativadas são aplicadas aos substratos de teste com o mesmo rolo manual de 2 kg. A força de descascamento é uma medida da força necessária para remover um filme revestido com um adesivo de um substrato. A força de descascamento é medida após um tempo de permanência de 60 minutos e um tempo de permanência de 24 horas após a etapa de laminação. Especificamente, a força de descascamento de 180 ° é medida usando o método de ensaio PSTC 101 Test Method A de painéis de aço inoxidável (“SS”) e painéis de polietileno de alta densidade (“HDPE”) uma vez para cada tempo de permanência. Uma taxa de descascamento de 30,48 cm (12 polegadas) por minuto foi usada para todos os testes, em vez dos 5 mm/segundo prescritos no método de teste. Tabela 4: Resultados do teste de adesão

Teste de bloqueio Método de teste

[0045] Os testes de bloqueio usam tiras de teste não ativadas (ou seja, não aquecidas) e estão voltadas para o adesivo em direção a um pedaço de filme de poliéster ou papel térmico direto (camada da imagem voltada para o acentuador de pegajosidade) fixado a um painel de aço inoxidável. Esta construção é colocada em um forno a 50 °C durante 1 semana com um peso 1 kg em cima da tira de teste com uma pressão resultante maior do que ou igual a 12 gramas por cm2. Após uma semana, a construção é colocada em um quarto de temperatura (22 °C (72 °F)) e umidade (50% UR) controladas de um dia para o outro para equilibrar. A tira de teste é então submetida ao teste de força de descascamento de 180° acima descrito. Tabela 5: Resultados do teste de bloqueio

Resumo de aplicações

[0046] Em geral, um bom sistema adesivo proporciona baixa adesão (~ < 0,78 N/cm (2 N/in)) a superfícies de alta energia de superfície (por exemplo, aço inoxidável) e baixa energia de superfície (por exemplo, HDPE) antes da ativação e alta adesão a essas superfícies após a ativação. Para aço inoxidável, a adesão superior a 3,14 N/cm (8 N/in) é geralmente considerada boa e para o HDPE, superior a 1,96 N/cm (5 N/in) é boa. Quanto maior a alteração entre os valores de adesão ativados e não ativados, melhor o adesivo nas aplicações finais. O modo de falha preferencial é uma falha adesiva em que o adesivo é removido de maneira limpa do substrato ao qual é aplicado; enquanto que uma falha desfavorável, como falha coesiva, é a separação do acentuador de pegajosidade e permanência do mesmo na superfície e na face revestida com adesivo. Valores de bloqueio (N/cm (N/in)) devem ser inferiores a 1,96 N/cm (5 N/in), com valores inferiores a 0,78 N/cm (2 N/in) sendo melhores. Novamente, falha adesiva é preferida para testes de bloqueio também.

[0047] Todos os exemplos sem acentuador de pegajosidade apresentaram fraca aderência delta e muitas vezes tiveram baixa adesão. Exemplos ilustrativos 4 e 5 são menos preferidos devido a modos de falha mistos e valores de adesão não ativados mais elevados devido a maiores quantidades de estágio dois. Exemplos ilustrativos 10 e 11 exibiram números de bloqueio particularmente baixos e adesão não ativada com elevada adesão ativada.

[0048] O Exemplo Comparativo 1 inverteu a ordem dos estágios durante a polimerização e não produziu uma emulsão estável, o que é desfavorável. O Exemplo Comparativo 2 utilizou uma concentração de BA mais baixa substituindo EHA por BA, o que causou números de bloqueio muito elevados e adesão inativa. O Exemplo Comparativo 3 deve ser comparado diretamente ao Exemplo Ilustrativo 2 porque utiliza o mesmo polímero de base, mas um acentuador de pegajosidade diferente, não hidrogenado. Isso causou baixa adesão ao HDPE e alta adesão inativa ao SS. O bloqueio não é tão bom quanto os Exemplos ilustrativos. O Exemplo Comparativo 4 combinou dois estágios em uma alimentação de estágio única que causou falha coesiva geral e fraca aderência global.

Claims

1. Composição adesiva ativável, caracterizada pelo fato de compreender: - uma partícula de polímero de dois estágios compreendendo: - um primeiro estágio compreendendo um polímero acrílico hidrofílico tendo um teor de ácido de menos do que 200 mg de KOH/g sendo que o o primeiro estágio tem uma temperatura de transição vítrea de 40 a 150 °C conforme determinada de acordo com a Equação de Fox-Flory; - um segundo estágio polimerizado dentro do primeiro estágio e compreendendo um polímero acrílico hidrofóbico sendo que o segundo estágio tem uma temperatura de transição vítrea de -80 a -30 °C conforme determinada de acordo com a Equação de Fox-Flory; e - um acentuador de pegajosidade solúvel no primeiro estágio e no segundo estágio, sendo que o polímero acrílico hidrofílico tem um número de hidrofobicidade de Hansch de 1,2 a 4,5, sendo que o polímero acrílico hidrofóbico tem um número de hidrofobicidade de Hansch de 2,0 a 11,0; e sendo que o acentuador de pegajosidade é um acentuador de pegajosidade de éter de colofônia hidrogenada com um ponto de amolecimento entre 90 e 110 °C.

2. Composição adesiva ativável, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o primeiro estágio compreender de 10 a 50 por cento em peso do peso total do primeiro estágio e do segundo estágio.

3. Composição adesiva ativável, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o acentuador de pegajosidade compreender de 5 a 50 por cento em peso da composição adesiva, com base no peso seco da composição adesiva.

4. Composição adesiva ativável, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o polímero acrílico hidrofóbico ser acrilato de butila e compreender pelo menos 80 por cento em peso do segundo estágio, com base no peso total do segundo estágio.

5. Composição adesiva ativável, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o polímero acrílico hidrofílico compreender monômero selecionado a partir do grupo que consiste em ácido acrílico, ácido metacrílico, ésteres de ácido acrílico e ácido metacrílico, ácido itacônico, ácido crotônico, acrilamida, metacrilamida, derivados de acrilamida e metacrilamida, e misturas de dois ou mais destes.

6. Composição adesiva ativável, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de os ésteres de ácido acrílico e ácido metacrílico serem selecionados do grupo que consiste em ésteres alquílicos, ésteres hidroxialquílicos, ésteres fosfoalquílicos, ésteres sulfoalquílicos, e misturas de dois ou mais destes.

7. Composição adesiva ativável, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o primeiro estágio compreender ainda estireno.

8. Composição adesiva ativável, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o segundo estágio compreender ainda estireno.

9. Composição adesiva sensível à pressão, caracterizada pelo fato de compreender a composição adesiva ativável, conforme definida na reivindicação 1.