ES2205311T3 - Uso de un paño impregnado con un promotor de adherencia para laminas adhesivas. - Google Patents

Abstract

EMPLEO DE UN PAÑO DE PRELIMPIEZA DESTINADO A LA ADHERENCIA MEDIANTE UNA LAMINA ADHERENTE QUE PUEDE DESPEGARSE NUEVAMENTE SIN DAÑOS TIRANDO EN DIRECCION A LA SUPERFICIE DE PEGADO; ESTA LAMINA ADHERENTE TIENE UNA MASA ADHERENTE BASADA EN POLIMEROS Y/O COPOLIMEROS DE CAUCHO SINTETICO Y/O CAUCHO NATURAL Y ESTA CARACTERIZADA PORQUE EL FONDO A ADHERIR SE LIMPIA CON EL PAÑO DE PRELIMPIEZA QUE ESTA IMPREGNADO CON UN ORGANOSILANO QUE REACCIONA CON LA HUMEDAD, A CUYO EFECTO EL ORGANOSILANO ESTA DISUELTO EN UN DISOLVENTE O UNA MEZCLA DE DISOLVENTE Y SE PRESENTA EN ESTE EN UNA CONCENTRACION DE UN 0,1 A UN 3 % EN PESO; PASADOS UNOS MINUTOS DE ESPERA, LA LAMINA ADHERENTE SE IMPRIME SOBRE EL PUNTO TRATADO Y EL OTRO LADO DE LA LAMINA ADHERENTE SE ADHIERE A UN OBJETO, GANCHO O SIMILARES O TRAS UNOS MINUTOS DE ESPERA, LA LAMINA ADHERENTE SE IMPRIME SOBRE EL PUNTO TRATADO, ENCONTRANDOSE YA ADHERIDO EN EL REVERSO DE LA LAMINA ADHERENTE UN OBJETO, GANCHO O SIMILARES.

Description

Uso de un paño impregnado con un promotor de adherencia para láminas adhesivas.

La presente invención se refiere al uso de un paño de limpieza de previa, impregnado con un promotor de adherencia, que mejora la fuerza de adhesión entre una superficie de vidrio o de cerámica y una lámina adhesiva, sobre todo en los recintos húmedos.

Estado técnico

Son conocidas las láminas adhesivas superelásticas (en el texto siguiente se usa como sinónimo el término lámina adhesiva) para uniones despegables, que se pueden desprender tirando en la dirección del plano de la unión. En el comercio pueden adquirirse con las marcas "tesa Power-Strips"® y "tesa Poster-Strips" y "tesa Power-Strips sistema de ganchos"®, un sistema con una placa base y un gancho decorativo de quita y pon, de Beiersdorf AG. Las uniones realizadas con estos productos son muy consistentes, pero pueden despegarse sin dañar el substrato o las piezas pegadas, tal como se describe en la patente DE 33 31 016 C2.

Así por ejemplo, en la patente DE 37 14 453 se describe un artefacto explosivo de prácticas, que puede quitarse de manera no destructiva de los objetos del ejercicio, a los cuales está pegado reversiblemente con una lámina adhesiva de este tipo.

La patente DE 42 22 849 describe una tira de una lámina adhesiva, con un asidero de forma particular especialmente impermeable a la luz UV.

Las patentes DE 42 33 872 y US 5,507,464 describen unos ganchos autoadhesivos despegables, que van provistos de láminas adhesivas.

La patente DE 195 11 288 también describe el uso de estas láminas adhesivas para una placa base, en la que pueden encajarse otros objetos, tapando sobre todo el asidero, ópticamente molesto.

Finalmente, en la patente US 4,024,312 se describen láminas adhesivas muy dilatables, formadas por un soporte muy elástico y extensible, a base de copolímeros de estireno en bloque, y una masa adherente. La masa adherente está formada por poliisopreno (p.ej. caucho natural) o cauchos sintéticos a base de copolímeros de estireno en bloque, mezclados con resinas adhesivas y, si es preciso, con otros componentes, al igual que los empleados en el material soporte. Estas cintas adhesivas se pueden despegar fácilmente del substrato, estirando en dirección paralela a la superficie de unión, y son muy adecuadas en el sector médico, donde se desea que puedan arrancarse de la piel sin causar dolor.

Así, por ejemplo, la patente WO 92/11333 describe una cinta adhesiva que puede despegarse tirando en el plano de la unión y que usa como soporte una lámina muy dilatable, esencialmente sin retroceso (no elástica como el caucho), que después de estirarla presenta una recuperación < 50%.

La patente WO 92/11332 describe una cinta adhesiva que puede despegarse tirando en el plano de la unión, para la cual puede usarse como soporte tanto una lámina extensible de gran elasticidad (tipo caucho), como una lámina muy dilatable sin apenas recuperación. Como masas adherentes solo se usan copolímeros de acrilato reticulados por UV.

La patente WO 95/06691 describe cintas adhesivas que pueden despegarse tirando en el plano de la unión, en las cuales se usa como soporte una lámina espumada no adherente.

Las láminas adhesivas del tipo anterior permiten por tanto una buena adhesión y luego un despegado, al estirar la lámina elástica o plásticamente dilatable.

No obstante estos sistemas también tienen inconvenientes. La juntura no solamente debe resistir las cargas de diversas fuerzas, sino también la acción de la temperatura y la humedad, sin dañarse. Sobre todo en recintos húmedos, el pegado de las láminas adhesivas plantea las máximas exigencias en cuanto a la adhesión y al producto.

En la patente DE 19537323 una posibilidad de elevar la solidez adhesiva de dichas uniones. Mediante un mecanismo de sujeción a base de cavidades acanaladas para el escape del aire, se evita que la resistencia de la unión quede mermada por inclusiones de aire.

Otra posibilidad de mejorar la resistencia de las uniones es el uso de promotores de adherencia. La calidad del pegado depende del tipo de substrato y de la preparación de su superficie, del comportamiento cohesivo del adhesivo y de las interacciones adherentes del adhesivo con la superficie de pegado. Para mejorar la adhesión entre el substrato y la lámina adhesiva, se pueden tratar previamente los substratos con los llamados promotores de adherencia. Estos reaccionan con la superficie de las junturas y con la lámina adhesiva, actuando por tanto como puentes químicos. Tienen la facultad de mejorar la resistencia de las uniones, sobre todo al envejecimiento en atmósferas húmedas y también al contacto con el agua.

En el campo de los adhesivos, uno de los principales representantes de los promotores de adherencia lo constituye el grupo de los compuestos orgánicos de silicio (silanos), de fórmula general (RO)_{3}-Si-(CH_{2})_{n}-X. Como sustituyentes RO son usuales, entre otros, los grupos metoxi y etoxi, y el grupo final X puede ser p.ej. un grupo amino (NH_{2}), hidroxilo (OH), vinilo (CH_{2}=CH), metacrilo (CH_{2}=C-CH_{3}) o epoxi, según el tipo de masa adhesiva. Debido a la bifuncionalidad del promotor de adherencia, el sustituyente RO reacciona con la superficie de la juntura. Con trazas de agua, el promotor de adherencia se hidroliza dando compuestos intermedios muy inestables, polimeriza parcialmente formando polisilanos y/o condensa mediante los grupos HO-Si restantes con los grupos OH de un material inorgánico (como p.ej. vidrio o cerámica).

Así, estos promotores de adherencia se usan desde hace mucho tiempo p.ej. en la fabricación de plásticos reforzados con fibra de vidrio, para mejorar la adhesión entre las fibras de vidrio y la matriz de resina. Asimismo se usan promotores de adherencia con silanos, en combinación con masas adhesivas. Un artículo de U. Deschler y otros en la publicación Angew. Chem. 98 (1986) 237-253 da una visión general del tema.

En la patente JP 04173885 "Composición de una capa de fondo para láminas adhesivas - obtenida por mezcla de una composición adherente de silano con polímero de isobutileno" se incorpora un promotor de adherencia basado en silano a la masa adhesiva, lo cual da lugar a una mayor resistencia de la unión, pero impide un despegado fácil.

La patente JP 62282924 "Etiquetado de vidrio con film adhesivo pegajoso - que comprende la aplicación de un adherente de silano a la superficie para mejorar el pegado" describe un promotor de adherencia con silano, que mejora la resistencia de la unión de las cintas adhesivas al vidrio o a la cerámica. Se aplica directamente al substrato y reacciona con este y con la masa adhesiva del film, formando enlaces químicos, lo cual mejora la resistencia al agua del pegado e incrementa su resistencia, pero al mismo tiempo dificulta el despegado.

La patente JP 08165458 "Aplicación de film adhesivo sensible a la presión - que incluye el recubrimiento de substratos inorgánicos con adherente de silano, para obtener una adherencia excelente y resistencia al agua" también describe un promotor de adherencia con silano que, aplicado a superficies inorgánicas, proporciona una mejor adhesión de los films autoadhesivos. El comportamiento del pegado es comparable con el de la patente JP 62282924.

Por lo tanto, el empleo de un adecuado promotor de adherencia en los sistemas descritos en los documentos antes mencionados, debido a su enlace químico con la masa adhesiva y la superficie de la juntura, aumenta fuertemente la resistencia de la unión y por consiguiente dificulta su despegado. Resulta más difícil, si no imposible, deshacer estas uniones sin dejar residuos o erosiones.

El objetivo de la presente invención consistía en proporcionar una resolución del problema, que por una parte garantizara una adhesión excelente de las láminas adhesivas a p.ej. vidrio y cerámica, en ambiente seco y húmedo o mojado, pero que por otra parte no empeorara el despegado fácil y sin residuos, es decir, la separación de la lámina adhesiva por estirado.

Este objetivo se resuelve mediante el empleo de un promotor de adherencia que contiene silano, como se describe detalladamente en las reivindicaciones, el cual reacciona del modo conocido con superficies de vidrio y cerámica, pero no produce básicamente ninguna reacción química con las láminas adhesivas utilizadas.

Las uniones resultantes presentan sorprendentemente una excelente resistencia del pegado en ambiente seco, pero también húmedo y mojado, sin empeorar el comportamiento al despegado, es decir sin aumentar las fuerzas de arranque.

Descripción detallada Receta

Como promotores de adherencia se pueden adquirir en el comercio varios silanos funcionalizados de fórmula general X-(CH_{2})_{n}-Si(RO)_{3}, que son adecuados para la presente invención.

Son especialmente corrientes los trimetoxi-silanos de fórmula general X- (CH_{2})_{n}-Si(OCH_{3})_{3} y los trietoxi-silanos de fórmula general X-(CH_{2})_{n}-Si(O-CH_{2}-CH_{3})_{3}. En general se considera que las uniones metoxi son claramente más tóxicas que las uniones etoxi comparables, lo cual hace que se prefieran los trietoxi-silanos.

La cadena carbonada -(CH_{2})_{n}- de estos organosilanos X-(CH_{2})_{n}-Si(RO)_{3} puede ser de distinta longitud. Los valores usuales de n son n = 0, 1, 2, 3. Por tanto los compuestos con n = 0 poseen la fórmula X-Si(RO)_{3} y una masa molecular relativamente baja, que es la causa de una volatilidad muy alta. Así, también los compuestos con n = 1 son más volátiles que los correspondientes compuestos con n = 2 ó n = 3. El uso de n = 2 lleva a compuestos como p.ej. el beta-(3, 4-etoxiciclohexil)-etil-trietoxi-silano, que puede adquirirse comercialmente. Con n = 3 se obtienen compuestos de la fórmula general X-(CH_{2})_{3}- Si(RO)_{3}, como p.ej. los organosilanos gamma-mercapto-propil-trietoxi-silano, de fórmula HS-(CH_{2})_{3}-Si(O-CH_{2}-CH_{3})_{3}, y gamma-amino-propil-trietoxi-silano, de fórmula NH_{2}-(CH_{2})_{3}-Si(O-CH_{2}-CH_{3})

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El último se fabrica a escala industrial y tiene una volatilidad muy baja.

La parte de Si del promotor de adherencia se une a la superficie inorgánica y, en cambio, el radical reactivo X se une a la masa adhesiva. Por lo tanto, este radical X debe ajustarse ventajosamente a la masa adhesiva. En el comercio existen organosilanos disponibles con distintos radicales X. Con X = CH_{2}=CH- resultan compuestos vinílicos como p.ej. el gamma-glicidiloxi-propil-trimetoxi-silano. También se emplean radicales X = -CN y X = halogenuro, p.ej. el 3-cloro-propil-trialcoxi-silano se usa como promotor de adherencia en plásticos reforzados con fibra de vidrio. Pero los organosilanos con grupos cianuro y halogenuro producen casi siempre irritaciones de la piel y de las mucosas. También se conocen organosilanos con un radical amino (X = NH_{2}-). Aquí cabe citar, sobre todo, los dos compuestos disponibles en el comercio, el gamma-amino-propil-trimetoxi-silano NH_{2}-(CH_{2})_{3}-Si(OCH_{3})_{3} y el gamma-amino-propil-trietoxi-silano NH_{2}-(CH_{2})_{3}-Si(O-CH_{2}-CH_{3})_{3}. Tal como demostraron los ensayos, estos organosilanos aminofuncionales son muy buenos promotores de adherencia entre una superficie inorgánica y una masa adhesiva a base de caucho sintético, como p.ej. las tesa Power-Strips.

En resumen, hay que constatar que el organosilano gamma-amino-propil-trietoxi-silano NH_{2}-(CH_{2})_{3}-Si(O-CH_{2}-CH_{3})_{3} es un promotor de adherencia muy adecuado entre una superficie inorgánica como azulejos o vidrio y una lámina adhesiva como la tesa Power-Strip. Por consiguiente, se encontró un nuevo promotor de adherencia para pegar láminas adhesivas como las tesa Power-Strips sobre substratos inorgánicos.

El uso de este promotor de adherencia en forma pura no es práctico. Por una parte solo se requiere una capa fina de este promotor de adherencia entre la juntura y la lámina adhesiva, y por otra parte el potencial de riesgo y la sensibilidad a la hidrólisis es mucho mayor en forma concentrada.

Por lo tanto el organosilano se aplica en un disolvente o mezcla de disolventes. Para ello la concentración del organosilano debería estar comprendida entre un 0,1 y un 3% en peso. La mezcla de disolventes consta preferentemente del 70-95% en peso de un componente hidrófobo como p.ej. tolueno o acetato de etilo y del 30-5% en peso de un componente hidrófilo como p.ej. etanol o propanol. En tal caso, debido al efecto tóxico del tolueno, parece más adecuado el acetato de etilo; asimismo se prefiere el isopropanol al etanol. También cabe señalar que esta mezcla limpia y desengrasa la juntura al frotarla con un paño.

Así pues, se prefiere concretamente una receta formada por 88% de acetato de etilo, 11,5% de isopropanol y 0,5% del gamma-amino-propil-trietoxi-silano. Este organosilano se puede adquirir p.ej. a la firma OSI, de Bélgica, con la marca comercial SILQUEST® A 1102.

El promotor de adherencia es especialmente adecuado para masas adhesivas a base de caucho sintético, tal como se describe en las patentes DEP 3331016, 4222849, 4339604 y 19626870, pero también para masas adhesivas a base de caucho natural, como se indica en la patente US 4 024 312, de caucho butílico, de poliisobutileno y de copolímeros \alpha-olefínicos, así como de mezclas de los citados compuestos.

Forma de presentación

La forma de presentación es de importancia decisiva para el consumidor. Además del envasado en frascos y latas se prefiere la presentación en bolsas de borde sellado.

Esta bolsa con borde sellado está formada por una lámina impermeable a los disolventes y al agua, que no debe permitir la evaporación de la mezcla de disolventes ni la penetración de agua, que provocaría la hidrólisis del organosilano. Ello se garantiza p.ej. mediante el uso de una lámina de PE/AL/PTPE. En el interior de la bolsa de borde sellado se halla un paño sintético impregnado con la formulación de la presente invención. La bolsa de borde sellado, de 6 x 10 cm de tamaño, se abre tirando de ambos lados de la lámina, con lo cual el usuario no tiene ningún contacto de la piel con el paño impregnado con la formulación.

Para mejorar claramente la estabilidad al almacenamiento de la formulación hay que impedir una hidrólisis prematura. Para ello, la formulación del promotor de adherencia se seca con un tamiz molecular, del cual se agrega un 5% en peso referido a la cantidad total de líquido. Preferiblemente se seca primero la mezcla de disolventes y luego se incorpora el organosilano. Como tamiz molecular se utilizó el secante Wessalith MS 330, que se puede adquirir de la firma Degussa. El tamaño de partícula de este tamiz molecular es preferiblemente de 0,5-0,9 mm. También se añade algo de tamiz molecular en la bolsa de borde sellado.

Resultado

El empleo de esta receta del promotor de adherencia mejora claramente la adhesión, sobre todo en los ambientes húmedos. Cabe señalar que el uso de dicha receta del promotor de adherencia en el tratamiento de la juntura no dificulta el despegado de la lámina, al estirarla según la dirección de la superficie de unión; para ello hace falta la misma fuerza que la necesaria para arrancar la lámina adhesiva de una superficie no tratada con promotor de adherencia o tratada solamente con disolvente.

Métodos de ensayo Resistencia a la basculación

Para determinar la resistencia a la basculación se trata la superficie con la imprimación y se espera durante un tiempo definido. Luego se pega sobre esta superficie una tira tesa-Power corriente de 20 mm x 50 mm que lleva en un extremo una parte no adherente por ambos lados, a modo de asidero, y se espera durante un tiempo definido.

Seguidamente, sobre la cara adhesiva libre se pega una placa base de poliestireno y sobre ella se pone un gancho de acero con una clavija de 10 cm de longitud, que se halla en posición vertical respecto a la superficie de la placa.

Después de aplicar la carga seleccionada, colgando un peso (brazo de palanca y masa del peso elegibles), se mide el tiempo que tarda en fallar el pegado.

Fuerza de despegado (fuerza de arrancado)

Para determinar el comportamiento al despegado, se pega una tira tesa-Power sobre un azulejo y luego se deja en un cuarto climatizado durante 16 h a 40ºC.

Con una velocidad de tracción de 1000 mm/minuto se arranca la tira de lámina adhesiva en dirección paralela al plano de la unión, midiendo la fuerza necesaria de despegado (fuerza de arrancado) en N/cm y observando si quedan residuos de masa adhesiva en el azulejo.

Ejemplo 1

Se preparó una mezcla, según la composición antes descrita, con el organosilano gamma-aminopropiltrietoxisilano (0,5% en peso) y los disolventes isopropanol (11,5% en peso) y acetato de etilo (88,0% en peso). Para evitar la hidrólisis se añade 5% en peso del tamiz molecular WESSALITH MS 300, de Degussa, sobre la cantidad total de líquido. Esta mezcla se guardó en un frasco hermético al aire.

Se escogieron tres tipos de substratos de prueba, azulejos lisos, azulejos rugosos (fabricante de ambas clases de azulejo: Villeroy & Boch) y vidrio. Estas superficies se tratan con la formulación del promotor de adhesión, es decir, se frotan 3 veces a fondo con el paño impregnado. Esta operación dura unos 0,5-1 minutos.

A continuación se espera un tiempo t_{0} hasta que se coloca una tira tesa-Power sobre la superficie tratada con el promotor de adherencia. Seguidamente se pega la placa base y se pone el gancho: ahora se lleva el conjunto sin carga a una cámara climatizada a 40ºC y 100% de humedad relativa. Tras un tiempo t_{1}, el gancho se carga con 10 N ó 20 N para un brazo de palanca de 9 cm. Se mide el tiempo de aguante en función de los tiempos de espera t_{0} y t_{1}. También se examina el tipo de rotura; al final, si es posible, se arranca la tira. Como comparación se incluyó un substrato no tratado con la formulación del promotor de adherencia, sino solo con la mezcla de disolventes.

Bajo las condiciones de ensayo escogidas, una tira tesa-Power, pegada sobre un substrato de prueba no imprimado, cae al cabo de pocas horas; los resultados oscilan entre 0 y 5 horas como máximo.

En cambio, los substratos previamente tratados con la receta del promotor de adherencia tuvieron unos tiempos de aguante claramente superiores. Con un tiempo de espera suficiente, las uniones aguantaron varias semanas. La siguiente tabla muestra un resumen de los resultados.

1

Tal como muestran los ensayos del laboratorio, el uso de la receta del promotor de adherencia mejora claramente la resistencia de la unión. El tiempo de espera t_{1} (tiempo transcurrido desde el pegado de la tira sobre el azulejo, hasta la aplicación de la carga) convendría que fuera como mínimo de 5 minutos, pero sin tiempo de espera (t_{1} = 0) también se obtienen mejores tiempos.

Todas las tiras se desprendieron de la placa base, pero todavía se mantenían pegadas al azulejo; por lo tanto el punto débil es sin duda la unión entre las tiras tesa-Power y la placa base. Así pues el tiempo de fijación t_{1} es necesario para que la tira tesa-Power se pueda deslizar sobre la placa base.

Todas las tiras Power fueron fáciles de arrancar de los azulejos. No se observaron restos de masa sobre los azulejos. Además se determinó la fuerza de arrancado, necesaria para desprender una tira Power del azulejo. Sobre un azulejo limpiado solo con agua dio un valor de 6,5(2) N/cm, sobre un azulejo tratado con mezcla de disolventes 6,4(2) N/cm y sobre un azulejo tratado con la receta del promotor de adherencia 6,6(1) y 6,2(3). Por tanto, mediante el empleo del promotor de adherencia, la fuerza de arrancado es prácticamente igual en comparación con un azulejo tratado solo con agua o mezcla de disolventes, pero la fuerza de aguante es precisamente más alta por efecto del agua: mayor resistencia por efecto del agua, pero la misma fuerza de arrancado.

Ejemplo 2

La formulación de promotor de adherencia preparada en el ejemplo 1 se envasó en bolsas de borde sellado, como se ha descrito anteriormente, las cuales están formadas por una bolsa de aluminio soldada que lleva dentro un paño adherido y algunos granos de tamiz molecular. En cada bolsa se introdujeron 0,58 g del promotor de adherencia líquido y 0,5 g del tamiz molecular, para evitar la hidrólisis rápida del organosilano.

Se frotaron varios azulejos con el paño impregnado de promotor de adherencia y se determinó el tiempo de aguante de un pegado con tira tesa-Power, análogamente al ejemplo 1. Los resultados son iguales a los del ejemplo 1.

Claims (7)

1. Uso de un paño de limpieza previa para pegar una lámina adhesiva que puede desengancharse sin deterioro, arrancándola en la dirección del plano de la unión, y que lleva una masa adhesiva a base de polímeros y/o copolímeros de caucho sintético y/o natural, caracterizado porque el substrato objeto de la unión se frota con dicho paño de limpieza previa, impregnado con un organosilano reactivo con la humedad que está disuelto en un disolvente o mezcla de disolventes a una concentración de 0,1-3% en peso, y, tras algunos minutos de espera, la lámina adhesiva se aprieta sobre la zona tratada y después se pega un objeto, un gancho o similar sobre la otra cara de la lámina adhesiva, o bien, tras algunos minutos de espera, se aprieta sobre la zona tratada la lámina adhesiva, que ya lleva un objeto, un gancho o similar pegado al dorso.

2. Uso según la reivindicación 1, caracterizado porque el organosilano se presenta en un envase hermético, concretamente en una bolsa con borde sellado y pestañas de apertura, en la cual se envasa, sobre todo en presencia de tamiz molecular excluyendo la humedad del aire, y se almacena; y solo se abre poco antes de su uso, tirando de ambas pestañas de la bolsa.

3. Uso según la reivindicación 1, caracterizado porque la lámina adhesiva consta de un soporte dilatable y/o espumado, recubierto de masa adhesiva por ambas caras, o bien está formada totalmente de masa adhesiva, y su adherencia es inferior a su cohesión, con lo cual su poder adherente desaparece en gran medida al estirarla, siendo la relación entre la fuerza de arranque y la carga de rotura de al menos 1:1,5.

4. Uso según la reivindicación 1, caracterizado porque el organosilano es un alcoxisilano, sobre todo un etoxisilano.

5. Uso según la reivindicación 1, caracterizado porque el organosilano es un trietoxisilano, concretamente gamma-amino-propil-trietoxisilano.

6. Uso según la reivindicación 1, caracterizado porque el organosilano está disuelto en un alcohol o en un éster o en mezclas de ellos, concretamente en una mezcla de acetato de etilo e isopropanol.

7. Uso según la reivindicación 1, caracterizado porque el organosilano se presenta impregnando un vello sintético en forma de paño.