ES2216794T3 - Cinta adhesiva para embalaje. - Google Patents

Abstract

Cinta adhesiva sin disolvente con: a. una lámina a base de poliolefinas estiradas y b. una capa adhesiva con una aplicación entre 10 y 45 g/m2 preparada a partir de una mezcla que contiene 95,0-99,8% en Polímeros de acrilato de la dispersión de peso acrilato (b.1) Dióxido de silicio coloidal con una 0,2-5, 0% en peso superficie específica mayor a 50 m2/g y modificación hidrófila de la superficie (b.2).

Description

Cinta adhesiva para embalaje.

El objetivo de la invención son las cintas adhesivas sin disolvente con una lámina a base de poliolefinas y una composición adhesiva a base de una dispersión de acrilato y su utilización como cinta adhesiva de embalaje.

Las cintas adhesivas que contienen disolvente con una lámina a base de poliolefinas, en particular a base de polipropileno estirado biaxial, y una composición adhesiva a base de una dispersión de acrilato, son conocidas y son comercializadas por conocidos fabricantes de cintas adhesivas de embalaje.

Por ejemplo en "Packaging Tapes", Stefan Roeber en el Manual de la Tecnología de los Adhesivos Sensibles a la Presión, tercera edición, editado por Donatas Satas, Satas & Associates, Warwick, Rhode Island pp.787-814 puede hallarse una descripción. Otras descripciones se encuentran en "European Adhesives & Sealants 10(4), 1993, 29 de G. Pedala" y "European Adhesives & Sealants 2(2), 1985, 18 de R.W. Andrew".

Las conocidas cintas adhesivas de embalaje con una lámina a base de polipropileno estirado biaxial y una composición adhesiva a base de una dispersión de acrilato se emplean para muchas tareas de embalaje, en particular para cerrar cajas de cartón. En comparación con las cintas adhesivas habituales en el comercio con una composición adhesiva a base de composiciones adhesivas de caucho natural que contienen disolvente, que se mezclan con las resinas apropiadas, las cintas adhesivas con una composición adhesiva a base de una dispersión de acrilato presentan el inconveniente de que a menudo el resultado de cierre obtenido no es satisfactorio. Esto significa que la caja de cartón cerrada después de pocos minutos o bien horas se vuelve a abrir. Habitualmente esta abertura no deseada no se produce en toda la caja de cartón sino que solamente en una parte, lo que sin embargo conduce a trastornos e inconvenientes en las vías de embalaje y de transporte automáticas habituales hoy en día. El problema se intensifica cuando se utilizan cajas de cartón que se han fabricado a partir de papel reciclado. La proporción de cajas de cartón de papel reciclado ha aumentado desde hace algunos años.

El motivo del fallo de las cintas adhesivas a base de dispersiones de acrilato es la insuficiente capacidad de adherencia de la composición adhesiva a las superficies de las cajas de cartón de papel reciclado y la dilatación o el alargamiento aplicado a la cinta adhesiva debido a la elevada fuerza de rodadura al manipular la cinta adhesiva. En caso de una tensión suficiente rebatible de la tapa de la caja de cartón, debida a la presión de relleno del material embalado en la caja de cartón o bien a la tensión del material de embalaje que contrarresta el cierre, se afloja la cinta adhesiva de la caja de cartón y se abre la caja de cartón.

Una medida conocida para mejorar la adherencia consiste en añadir resinas a las dispersiones de acrilato. Las resinas pueden añadirse tanto como solución resinosa con un disolvente apropiado, por ejemplo, toluol, como también como una dispersión acuosa de resina. Sin embargo, la adición de soluciones de resina no es adecuada cuando el objetivo del desarrollo son las cintas adhesivas sin disolvente.

Una revisión acerca de las posibles dispersiones resinosas la hallamos por ejemplo en "Resin Dispersions", Anne Z. Casey en el Manual de la Tecnología de Adhesivos sensibles a la presión, segunda edición, editado por Donata Satas, Van Nostrand Reinhold New York, pp.545-566. Los resultados de la mezcla de las dispersiones de acrilato con las dispersiones de resina se han descrito en "Modification of Acrylic Dispersions", Alexander Zettl en el Manual de la Tecnología de los Adhesivos sensibles a la presión, segunda edición, editado por Donatas Satas, Van Nostrand Reinhold New York, pp. 457-493.

La empresa Hercules BV ha propuesto una mezcla de dispersiones de acrilato (Acronal 85D, BASF), 33% en peso de dispersiones de resina a base de una resina de un hidrocarburo (Tacolyn 4177) y aproximadamente un 4% en peso (2% respecto a la mezcla de dispersiones acuosas) de un reticulante que contiene isocianato (Basonat F DS 3425X, BASF)("Tacolyn 4177 y Tacolyn 153", dispersiones de resina, uso en cintas técnicas WBPSA para aplicación a alta temperatura; información del producto Hercules BV del 06.01.1995, página 1-4). Se consigue aquí una mayor resistencia al calor, cohesión y adherencia al acero. Sin embargo, el anclaje de la masa o composición a una lámina de polipropileno estirado biaxial no es suficiente. Además no se consigue una rodadura suficientemente fácil y ligera mediante la composición adhesiva propuesta y la utilización de un reticulante que contiene isocianato conduce a un gasto elevado para la seguridad en el trabajo, ya que el Basonat F DS 3425X se encuentra catalogado como un combustible peligroso según la disposición legal y es posible la sensibilización por inspiración o contacto con la piel así como el trastorno de la salud por inspirar ese producto (Hoja de datos de seguridad Basonat FDS 3425 según la 91/155/EWG del 20.07.1994, BASF). La medida propuesta no es pues adecuada para conseguir cintas adhesivas con una capacidad de agarre mejorada en cuanto al papel reciclado y con una rodadura simultáneamente fácil y ligera con un anclaje suficiente de la masa.

Otra posibilidad para mejorar la capacidad de agarre a las cajas de cartón de papel reciclado se ha descrito en DE 19611501A1 y EP 0796906A2. Aquí se utiliza una composición adhesiva a base de una mezcla de dispersión de acrilato, dispersiones de resina especiales a base de resinas de hidrocarburos, alquilfenoles alcoxilados y si es preciso un reticulante adecuado.

Con todas estas mejoras no se consigue mejorar el proceso de rodadura. En particular, no se consigue reducir la fuerza de rodadura. Hay que considerar que las cintas adhesivas deben dar lugar a una rodadura bastante suave. Esto significa que las cintas adhesivas al rodar cuando se emplean en la práctica, es decir, a unas velocidades entre 20 y 200 m/min, deben rodar fácilmente, y no deben conducir a un empeoramiento de las condiciones de trabajo debido a un aumento del ruido. En general, el ajuste de un rodado suave está relacionado con un incremento de la fuerza de rodadura.

El cometido de la presente invención consistía en crear una cinta adhesiva con una lámina a base de poliolefinas y una composición adhesiva a base de una dispersión de acrilato, que presente frente a las cintas adhesivas normales, habituales en el comercio, con una lámina a base de poliolefinas y una composición adhesiva a base de una dispersión de acrilato, una fuerza de rodadura claramente reducida y al mismo tiempo un rodado fácil a medida que aumenta la velocidad de rodadura.

Además la nueva cinta adhesiva debe ser apropiada como cinta adhesiva de embalaje para las cajas de cartón habituales en el comercio. Además la cinta adhesiva debe poder ser impresa, sin que sea preciso un tratamiento adicional de la superficie por medio de una descarga corona en el proceso de impresión.

Este cometido se resuelve mediante una cinta adhesiva que consta como mínimo de

a. una lámina a base de poliolefinas estiradas y

b. una capa adhesiva con una aplicación entre 10 y 45 g/m^{2}, fabricada a partir de una mezcla que contiene

95-99,8% en peso	Polímeros de acrilato de una dispersión de acrilato (b.1);
0,2-5% en peso	Dióxido de silicio coloidal con una superficie específica mayor a
	50 m^{2}/g y una modificación hidrófila de esta superficie (b.2).

En una primera forma de ejecución preferida, la invención contiene la mezcla anterior

97,0-99,5% en peso	Polímeros de acrilato de una dispersión de acrilato (b.1);
0,5-3,0% en peso	Dióxido de silicio coloidal con una superficie específica mayor a
	50 m^{2}/g y una modificación hidrófila de esta superficie (b.2).

La utilización de láminas a base de poliolefinas estiradas se conoce desde hace tiempo y es habitual. Las láminas a base de polipropileno estiradas en una dirección monoaxial y biaxial se emplean en grandes cantidades para cintas adhesivas de embalaje, cintas para atar y otras cintas adhesivas. También se conocen láminas a base de polietileno estirado o bien copolímeros estirados que contienen unidades de etileno y /o propileno. También pueden emplearse mezclas de diferentes polímeros para la fabricación de las láminas.

El polipropileno estirado en una dirección monoaxial se caracteriza por una resistencia al desgarre muy elevada y una escasa dilatación o estiramiento en una dirección longitudinal, y se emplea por ejemplo para la fabricación de cintas de atar. Los grosores de las láminas se sitúan preferiblemente entre 25 y 200 \mum, en particular entre 40 y 130 \mum. Las láminas de polipropileno estirado monoaxial son adecuadas para la fabricación de cintas adhesivas conforme a la invención.

Se prefieren especialmente para la fabricación de cintas adhesivas conforme a la invención las láminas estiradas biaxialmente a base de polipropileno con un índice de estiramiento en un sentido longitudinal entre 1:4 y 1:9, preferiblemente entre 1:4,8 y 1:8,5. Los módulos de elasticidad obtenidos en una dirección longitudinal, medidos para un estiramiento del 10% según la ASTM D882, se sitúan habitualmente entre 1000 y 4000 N/mm^{2}, preferiblemente entre 1500 y 3000 N/mm^{2}. Los módulos de elasticidad conseguidos en una dirección transversal se sitúan asimismo entre 1000 y 4000 N/mm^{2}, preferiblemente entre 1500 y 3000 N/mm^{2}.

Los grosores de las láminas estiradas biaxialmente se encuentran entre 15 y 100 \mum, preferiblemente entre 20 y 50\mum. Son preferibles las láminas con un grosor superior a 24\mum.

Las láminas estiradas biaxialmente a base de polipropileno pueden ser fabricadas por medio de una extrusión de laminillas sopladas, en la cual el estiramiento tiene lugar al mismo tiempo en todas las direcciones y generalmente se consiguen propiedades mecánicas similares en una dirección longitudinal y una dirección transversal. Pueden mencionarse, por ejemplo, las láminas estiradas biaxialmente de la empresa ICI Propafilm MG20, MG25, MG30 y MG35 así como Propafilm OM15, OM20 y OM30. Fundamentalmente, la fabricación de láminas puede completarse por medio de la extrusión de laminillas sopladas a través un proceso adicional de estiramiento de la lámina extrusionada en dirección longitudinal, para ajustar las propiedades adecuadas en una dirección longitudinal.

Las láminas estiradas biaxialmente pueden fabricarse por medio de las habituales instalaciones de láminas planas, en las que normalmente primero se realiza el estiramiento en una dirección longitudinal y luego el estiramiento en una dirección transversal. Con este proceso se pueden ajustar distintas características en una dirección longitudinal y transversal. Las condiciones de estiramiento en dirección longitudinal se sitúan en particular entre 1:4,5 y 1:6 (preferiblemente 1:4,8 hasta 1:5,6) y en una dirección transversal entre 1:7 y 1:9. Se mencionan, por ejemplo, las láminas estiradas en dirección biaxial de la empresa Mobil con la denominación BICOR OPP FIRM 35 MB 250 y la empresa Pao Yan Tsae Yih Co., LTD. (Taiwán) con la denominación Pao Yan BOPP 35 \mum. Fundamentalmente se conocen también las láminas estiradas biaxiales, que inicialmente se estiran en un sentido longitudinal, luego en dirección transversal y finalmente de nuevo en dirección longitudinal.

Las láminas estiradas biaxiales pueden ser fabricadas también por medio del proceso LISIM desarrollado en los últimos años por la empresa Brückner en Alemania. En este proceso, se fija la lámina de poliolefina no estirada que sale de la tobera de extrusión por el lado de las mordazas de apriete y luego se estira al mismo tiempo en una dirección longitudinal y transversal.

Las láminas estiradas monoaxialmente son predominantemente de una sola capa, pero pueden fabricarse láminas estiradas monoaxialmente de varias capas. Se conocen láminas de una, dos y tres capas, donde el número de capas puede ser incluso mayor. Los grosores y la composición de las distintas capas no deben ser necesariamente los mismos sino que se puede elegir en función del cuadro de propiedades deseado.

Las láminas estiradas biaxialmente se fabrican tanto de una como de varias capas. En el caso de láminas de varias capas, el grosor y la composición de las diferentes capas puede ser el mismo pero también se conocen grosores y composiciones distintas.

Para las cintas adhesivas conforme a la invención, se prefieren las láminas estiradas biaxialmente, de una sola capa, y las láminas estiradas biaxialmente de varias capas a base de polipropileno, que presentan una unión suficientemente rígida entre las capas, ya que no es aconsejable un delaminado de las capas durante la fabricación o aplicación de la cinta adhesiva.

Pueden emplearse también láminas de poliolefina de varias capas, estiradas biaxialmente, a base de polipropileno, cuyas superficies presenten una opacidad claramente reconocible frente a las láminas de polipropileno corrientes. Esto hace por tanto que se empleen copolímeros especiales o bien mezclas de polímeros a base de poliolefinas, que en la fabricación por medio de la extrusión y unas condiciones de estiramiento especiales, conducen a una aspereza superficial suficiente y por tanto a un aspecto mate.

Las superficies de las láminas se tratan con métodos conocidos. Se prefieren los tratamientos superficiales como el tratamiento corona y /o el tratamiento previo a la llama. En el artículo "Surface pretreatment of plastics for adhesive bonding" (A. Kruse, G. Krüger, A. Baalmann y O.-D. Hennemann, J. Adhesion Sci. Technol., Vol. 9, Nº 12, pp. 1611-1621 (1995), se efectúa una revisión sobre los métodos de tratamiento superficial.

Las láminas estiradas biaxialmente para las cintas adhesivas conforme a la invención son tratadas previamente mediante el método corona y /o a la llama en el lado dirigido a la masa, para conseguir un anclaje suficiente de la composición adhesiva o del fondo adherente a la lámina. Las tensiones superficiales conseguidas se encuentran especialmente entre 35 y 47 mN/m y preferiblemente entre 38 y 45 mN/m.

El tratamiento superficial del lado no revestido puede realizarse antes del revestimiento, directamente después del revestimiento o bien en una etapa de trabajo aparte, por ejemplo, al cortar y enrollar. El tratamiento superficial de la capa no revestida se realiza preferiblemente después del revestimiento. Se prefiere un tratamiento corona con el cual se consigue una tensión superficial, medida con tintas de ensayo corrientes en el mercado, de 30 hasta 45 mN/m, preferiblemente de 35 hasta 40 mN/m y muy especialmente de 36 hasta 38 mN/m. Asimismo es posible un tratamiento superficial por medio de un tratamiento a la llama.

La aplicación de la capa adhesiva, es especialmente de 10 hasta 45 g/m^{2}. En una forma de ejecución preferida se empleará una aplicación de 18 hasta 35 g/m^{2}, y en particular de 18 a 28 g/m^{2}.

Las dispersiones de acrilato son conocidas y se emplean tanto para composiciones adhesivas de cintas adhesivas como también para composiciones adhesivas de etiquetas en grandes cantidades. Las dispersiones de acrilato contienen partículas de polímeros de acrilato, que se distribuyen de forma dispersa en la fase acuosa de la dispersión. La fabricación de dispersiones de acrilato se realiza habitualmente en un medio acuoso mediante la polimerización de los monómeros apropiados. La fabricación puede llevarse a cabo tanto por medio de un proceso intermitente como mediante una dosificación de uno o varios componentes durante la polimerización. En el proceso intermitente se colocan todos los componentes necesarios al mismo tiempo.

Las propiedades de las dispersiones de acrilato y de las correspondientes composiciones adhesivas se determinan básicamente mediante la elección de los monómeros y del peso molecular conseguido. Los monómeros más importantes son el n-butilacrilato, 2-etilhexilacrilato y ácido acrílico. Las estructuras monoméricas adecuadas se han descrito en "Acrylic Adhesives", Donatas Satas en el Manual de la Tecnología de los Adhesivos Sensibles a la presión, segunda edición, editado por Donatas Satas, Van Nostrand Reinhold New York, pp. 396-456.

Las dispersiones de acrilato conforme a la invención contienen especialmente

0 hasta 10% unidades de ácido acrílico;

0 hasta 100% unidades de n-butilacrilato;

0 hasta 100% unidades de 2-etilhexilacrilato

En una configuración preferida se emplean dispersiones de acrilato con 0,5 hasta 3% unidades de ácido acrílico. En otra forma de ejecución preferida se emplean dispersiones de acrilato con 0,5% hasta 3% unidades de ácido acrílico y 99,5 hasta 90%, en particular 99,5 hasta 96% de unidades de n-butilacrilato. Otro ejemplo de dispersiones de acrilato conforme a la invención son las dispersiones de acrilato con 80-90% unidades de 2-etilhexilacrilato y 8 hasta 20% unidades de n-butilacrilato.

Las dispersiones de acrilato pueden contener además otras unidades monoméricas, mediante las cuales, por ejemplo, puede controlarse la temperatura de transición vítrea y la capacidad de reticulación. Ejemplos son el acrilato de metilo, acrilato de etilo, acrilato de etilmetilo, anhídrido del ácido maleico, acrilamida, metacrilato de glicidilo, acrilato de isopropilo, n-propilacrilato, acrilato de isobutilo, acrilato de n-octilo así como los correspondientes metacrilatos de estos acrilatos. Las dispersiones de acrilato contienen habitualmente un 0-10% de estas unidades monoméricas adicionales, o bien se emplea exclusivamente una unidad monomérica adicional o mezclas de las mismas.

La temperatura de transición vítrea conseguida depende de los monómeros empleados. Las dispersiones de acrilato empleadas para las composiciones adhesivas conforme a la invención presentan en un estado seco unas temperaturas de transición vítrea entre -80ºC y -15ºC, preferiblemente entre -75 y -25ºC y especialmente entre -55 y -35ºC.

El contenido en sustancia sólida de las dispersiones de acrilato se sitúa especialmente entre un 30 y un 70% en peso, preferiblemente entre un 45 y un 60% en peso.

Se conoce suficientemente el dióxido de silicio coloidal. Las descripciones de la fabricación, las propiedades físicas y químicas así como las aplicaciones pueden encontrarse, por ejemplo, en la "Enciclopedia Ullmann de Química técnica; 4ª edición, tomo 21; capítulo Dióxido de silicio; página 439ff" y en "Rompp CEIME Lexikon; 9ª edición, tomo 3; 1990", donde se indica otra bibliografía así como información acerca de los productos de la empresa Degussa-Hüls respecto a Aerosil, y de la empresa DuPont respecto a Ludox® y Syton®.

El dióxido de silicio coloidal puede presentarse como un material sólido y como una solución coloidal en agua. En la fabricación de las composiciones adhesivas conforme a la invención se emplea en cada caso una solución coloidal. Esta puede presentarse como una solución coloidal y mezclarse con la dispersión de acrilato en la fabricación de la composición adhesiva. Asimismo es posible emplear el dióxido de silicio coloidal adecuado con suficiente hidrofilia como material sólido, de manera que en la mezcla con la dispersión de acrilato se forme entonces la solución coloidal acuosa. En los productos que se obtienen en el mercado, se exige a ser posible una concentración elevada en SiO_{2} y una elevada estabilidad frente a la gelatinización. En la literatura anteriormente mencionada, se ha descrito el dióxido de silicio coloidal en solución acuosa como una solución claramente incolora, algo turbia, dependiente del tamaño de las partículas de SiO_{2}. Estas partículas tienen preferiblemente una forma de bola, están limitadas desde el punto de vista espacial y presentan carga eléctrica negativa, de manera que las partículas se apartan unas de otras y presentan una estabilidad suficiente contra la gelatinización. El experto se imagina así estas partículas, de manera que en el interior de la partícula existe un esqueleto de enlaces de siloxano, mientras que en la superficie se presentan además de los grupos SiOH, los mencionados grupos silanol. Estos grupos silanol representan una modificación hidrófila y prestan a las partículas las propiedades hidrófilas. Mediante una modificación básica pueden producirse en la superficie unos grupos de álcali-silanolato, en particular grupos de silanolato sódico. Las radiografías y las tomas de difracción de electrones indican además que las partículas son ampliamente amorfas.

El diámetro medio de las partículas es aproximadamente 5-150 nm según el preparado. El dióxido de silicio coloidal conforme a la invención presenta un diámetro de partícula inferior a 100nm, preferiblemente de 3 hasta 30 nm y especialmente de 5-12 nm. Estos límites son exactos, cuando las distribuciones de los tamaños de partículas son muy estrechas, básicamente monodispersas, como se da por ejemplo en Ludox® de DuPont. Fundamentalmente, también son adecuados para la invención los sistemas polidispersos con una distribución amplia. El dióxido de silicio coloidal con una distribución monodispersa y los tamaños de partícula anteriormente mencionados es preferible al dióxido de silicio coloidal con una distribución polidispersa.

Un parámetro importante es la superficie específica del dióxido de silicio coloidal. Esta puede determinarse según el método conocido BET y en solución por medio de la titulación con sosa cáustica en una solución salina al 20% entre pH 4 y pH 9. En la literatura anteriormente mencionada se indican superficies específicas de 50 hasta 700 m^{2}/g. El dióxido de silicio coloidal conforme a la invención presenta una superficie específica mayor de 50 m^{2}/g, preferible entre 100 y 500 m^{2}/g y en particular entre 200 y 450 m^{2}/g.

La proporción de SiO_{2} de dióxido de silicio coloidal en solución acuosa se encuentra habitualmente entre un 5% y un 60%. El dióxido de silicio coloidal conforme a la invención tiene preferiblemente una proporción de SiO_{2} del 10-55% en peso y especialmente del 20-40% en peso.

Además de los grupos de silanol y de los grupos de siloxano, la superficie de las partículas de dióxido de silicio conforme a la invención contiene modificaciones básicas, preferiblemente grupos de álcali-silanolato y en particular grupos de silanolato sódico. Como catión estabilizante se prefiere el Na^{+}. La modificación básica se caracteriza por la proporción en peso de SiO_{2}:NaO, que según el preparado puede situarse entre 15 y hasta 300:1. El dióxido de silicio coloidal conforme a la invención presenta una proporción en peso de SiO_{2}:Na_{2}O inferior a 250:1, preferiblemente de 30 hasta 250:1 y muy especialmente de 40 hasta 70:1. La modificación básica puede indicarse como un álcali titulable, más exacto que el Na_{2}O en el porcentaje en peso. Para el dióxido de silicio coloidal conforme a la invención este valor es preferiblemente de 0,1 hasta 0,9 y especialmente de 0,4 hasta 0,7.

El dióxido de silicio coloidal se emplea para un gran número de aplicaciones. Las aplicaciones más importantes hasta el momento se encuentran en el sector textil y en el sector de la fundición y de materiales refractarios. Algunas aplicaciones son el equipo antirresbaladizo de las bolsas de papel, el abrillantador o abrasivo para elementos semiconductores, impedir la adherencia de láminas de vidrio de celulosa, los efectos antiensuciantes y de mateado en los tejidos, incremento de la resistencia de las fibras de lana, aclaración del vino junto con gelatina, fabricación de la cera para pavimentos y de pulimentos, champús que repelen la suciedad, incremento del rozamiento de la fibra en tejidos e hilos así como incremento de la resistencia contra el rozamiento y de la consistencia de la capa de colores.

El dióxido de silicio coloidal adecuado es comercializado por la empresa Du Pont. De la serie de tipos Ludox® con una distribución monodispersa del tamaño de las partículas son muy adecuados, por ejemplo, el Ludox TM40, Ludox TM50 y especialmente el Ludox SM30.

Las composiciones adhesivas empleadas para la fabricación de las cintas adhesivas conforme a la invención pueden contener otros componentes, si éstos se eligen de manera que las propiedades conforme a la invención no se ven alteradas. Ejemplos son las resinas, reticulantes, plastificantes, colorantes, antiespumantes y espesantes así como otros aditivos, para el ajuste del comportamiento reológico deseado. Las modificaciones de las dispersiones de acrilato son conocidas y se describen, por ejemplo, en "Modification of Acrylic Dispersions", Alexander Zettl en el Manual de Tecnología de los Adhesivos sensibles a la presión, segunda edición, editado por Donatas Satas, Van Nostrand Reinhold New York, pp. 457-493.

Las dispersiones acuosas de resina, es decir, las dispersiones de resina en agua, son conocidas. Su fabricación y propiedades se han descrito, por ejemplo, en "Resin Dispersions", Anne Z. Casey en el Manual de Tecnología de los Adhesivos sensibles a la presión, segunda edición, editado por Donatas Satas, Van Nostrand Reinhold New York, pp. 545-566.

Las dispersiones de resinas de hidrocarburos y de resinas de hidrocarburos modificadas también se conocen y son comercializadas por ejemplo por la empresa Hercules BV bajo el nombre comercial Tacolyn (Ejemplo Tacolyn 4177).

Son apropiadas las dispersiones de resinas a base de resinas de hidrocarburos o bien de resinas de hidrocarburos modificadas con una temperatura de reblandecimiento entre 50 y 100ºC. La composición adhesiva puede contener, por ejemplo, un 5-28% en peso de dispersiones de resina. El contenido en sustancia sólida de las dispersiones de resina se sitúa habitualmente entre un 40 y un 70%.

A las composiciones adhesivas conforme a la invención pueden añadirse, conforme a la técnica actual, las dispersiones de resina a base de mezclas de distintas resinas de hidrocarburos, así como de mezclas de resinas de hidrocarburos con otras resinas conocidas, si el cuadro de propiedades característico de la composición adhesiva conforme a la invención no se modifica negativamente. Por ejemplo, son posibles mezclas de resinas de hidrocarburos con pequeñas cantidades de resinas a base de colofonio o de colofonio modificado o bien resinas fenólicas, otras resinas naturales, ésteres o ácidos de resina.

Además es posible la utilización de mezclas de distintas dispersiones de resina a base de resinas de hidrocarburos así como de mezclas de dispersiones de resina a base de resinas de hidrocarburos con dispersiones de resinas a base de otras resinas conocidas, como por ejemplo, resinas a base de colofonio o bien colofonio modificado o resinas fenólicas, otras resinas naturales, ésteres de resina o ácidos de resina.

A las composiciones adhesivas conforme a la invención pueden añadirse componentes plastificantes como las resinas blandas, resinas líquidas, aceites u otros componentes conocidos como, por ejemplo, los fenoles alquílicos alcoxilados. Los fenoles alquílicos alcoxilados son conocidos y se han descrito, por ejemplo, en US 4277387 y EP 6571. La utilización de fenoles alquílicos alcoxilados como plastificantes se ha propuesto, entre otras cosas, en "Modification of acrylic dispersions", Alexander Zettl en el Manual de Tecnología de los Adhesivos sensibles a la presión, segunda edición, editado por Donatas Satas, Van Nostrand Reinhold New York, pp. 471.

Las propiedades de los fenoles alquílicos alcoxilados se determinan por medio del radical alquilo y básicamente por la estructura de la cadena del éter poliglicólico. En la fabricación, se puede emplear óxido de etileno así como óxido de propileno. En una forma especial se emplea fenol alquílico propoxilado. Se prefieren los fenoles alquílicos alcoxilados insolubles en agua. Además, se prefieren los fenoles alquílicos alcoxilados con una temperatura de ebullición mayor a 100ºC, preferiblemente mayor a 130ºC y muy especialmente superior a 200ºC.

La composición adhesiva conforme a la invención puede optimizarse mediante el empleo de reticulantes en dirección a una mayor resistencia a la cizalladura y una mejor resistencia a la humedad. La elección de la proporción de reticulante es conocida por el experto y puede establecerse mediante los ensayos correspondientes. Los reticulantes para las dispersiones de acrilato son conocidos fundamentalmente y se describen, por ejemplo, en "Acrylic Adhesives", Donatas Satas en el Manual de Tecnología de los Adhesivos sensibles a la presión, segunda edición, editado por Donatas Satas, Van Nostrand Reinhold New York, pp. 411-419.

Los reticulantes a base de isocianato son básicamente apropiados pero debido a unos periodos de aplicación limitados y a un gasto elevado respecto a la seguridad en el trabajo, no son los que más se prefieren. Un ejemplo de reticulante a base de isocianato es el Basonat F DS 3425X (BASF).

Se prefieren los reticulantes libres de isocianato, por ejemplo, los reticulantes a base de sales de metales multifuncionales. Estos se conocen y se han descrito, por ejemplo, en las patentes americanas 3.740.366(1973), 3.900.610(1975), 3.770.780(1973) y 3.790.553(1974). Son especialmente apropiados los reticulantes a base de complejos de zinc, que pueden formar enlaces covalentes y /o complejos con los grupos carboxilo.

Las cintas adhesivas conforme a la invención pueden contener otras capas: Es posible el uso de los fondos adherentes adecuados, que se dispondrán entre la capa adhesiva y la lámina. Puede mejorarse aquí el anclaje de la composición adhesiva a la lámina.

Las cintas adhesivas conforme a la invención pueden estar reforzadas también mediante fibras, que básicamente serán paralelas a la dirección longitudinal de las cintas adhesivas. Todas las fibras con unas propiedades mecánicas suficientemente buenas son adecuadas para ello. Los ejemplos son fibras de vidrio, fibras de poliolefinas, poliamidas, poliésteres y fibras de carbón. Las fibras pueden disponerse, por ejemplo, en una capa adicional entre la lámina y la capa adhesiva o bien en el interior de la capa adhesiva.

La fabricación de cintas adhesivas puede realizarse según un método conocido. Por ejemplo, una revisión sobre el proceso habitual de fabricación se halla en "Coating Equipment", Donatas Satas en el Manual de Tecnología de los Adhesivos sensibles a la presión, segunda edición, editado por Donatas Satas, Van Nostrand Reinhold New York, pp. 767-808. Los procesos conocidos para el secado y cortado de las cintas adhesivas se hallan asimismo en el Manual de Tecnología de los Adhesivos sensibles a la presión, páginas 809-874.

El revestimiento de las láminas con una composición adhesiva en dispersión se realiza preferiblemente con sistemas de rascado metálico, que se ajustan de manera que se consigue la aplicación de materia deseada. El secado posterior de la lámina revestida se lleva a cabo especialmente en un canal de secado, que es accionado por aire caliente. Fundamentalmente es posible un secado adicional por medio de radiación infrarroja.

Las láminas secadas son sometidas a un tratamiento superficial preferiblemente mediante una descarga corona, en el reverso de la lámina que no se halla revestido de composición adhesiva. El tratamiento de la superficie debe realizarse a ser posible de un modo uniforme. Se consigue una tensión superficial, medida con unas tintas de ensayo habituales en el comercio, entre 30 y 45 mN/m, preferiblemente entre 35 y 40 mN/m y en particular entre 36 y 38 mN/m.

Los rollos de cinta adhesiva se tienen que arrollar a ser posible con una tensión constante y una presión uniforme. La optimización del arrollado depende de los aparatos empleados y que el experto conoce. Las condiciones en el arrollado se ajustarán de manera que se consiga una rodadura suficientemente suave del rollo de cinta adhesiva.

La fabricación de la composición adhesiva de los componentes b.1, b.2 y de otros componentes puede realizarse en un proceso aparte antes del revestimiento o bien incluso por medio de un mezclador automático inmediatamente antes del revestimiento.

Las cintas adhesivas conforme a la invención presentan frente a las cintas adhesivas conocidas con un soporte de poliolefina y composición adhesiva a base de una dispersión de acrilato, un comportamiento de rodadura muy mejorado. En particular, la fuerza de rodadura se ve claramente reducida en el arrollado suave incluso a altas velocidades de por ejemplo 120 m/min. Además las cintas adhesivas conforme a la invención presentan frente a las cintas adhesivas conocidas con un soporte de poliolefina y una masa adhesiva a base de una dispersión de acrilato, una fuerza de adherencia y una resistencia de corte muy mejoradas.

Mediante todas estas mejoras mencionadas se pueden superar las conocidas debilidades de las cintas adhesivas conocidas con soporte de poliolefina y dispersión de acrilato. En particular, con las cintas adhesivas conforme a la invención, se pueden conseguir unos resultados muy buenos al cerrar la caja de cartón.

Además las cintas adhesivas conforme a la invención pueden imprimirse con las tintas de impresión habituales en el comercio, de manera que frente a las cintas adhesivas conocidas con un soporte de poliolefina y una composición adhesiva a base de una dispersión de acrilato existe la ventaja importante de que las cintas adhesivas conforme a la invención pueden imprimirse sin una activación superficial adicional al imprimir. Se simplifica claramente el proceso de impresión.

Si se utilizan las láminas transparentes adecuadas y composiciones adhesivas no coloreadas, las cintas adhesivas conforme a la invención presentarán una transparencia muy buena, de manera que por ejemplo las inscripciones del código de marcas podrán ser leídas sin problemas por los aparatos de lectura convencionales.

Las cintas adhesivas conforme a la invención son adecuadas para un gran número de aplicaciones de cintas adhesivas. Un campo de aplicación importante son las aplicaciones del embalaje. Las cintas adhesivas son adecuadas como cintas adhesivas para el cierre de cajas de cartón, las cintas adhesivas de embalaje generales, las cintas de atar, las cintas adhesivas para el cierre de embalajes de plástico y las bolsas de plástico. Las cintas adhesivas son adecuadas para el cierre o seguridad de las plataformas de carga. Otras aplicaciones son el atado de mercancías y material de transporte suelto como por ejemplo tubos, listas de madera, etc... Las cintas adhesivas conforme a la invención pueden ser empleadas para el transporte seguro de, por ejemplo, neveras y otros aparatos eléctricos y electrónicos. Otras aplicaciones son la protección de etiquetas, protección de superficies y las tiras de apertura rápida para embalajes. Asimismo son posibles aplicaciones en el sector de oficina.

A continuación debe aclararse la invención con ayuda de algunos ejemplos, sin limitaciones innecesarias.

Los parámetros mencionados en los ejemplos se determinarán con ayuda del método de medición siguiente.

La determinación del contenido en agua de la composición adhesiva se realiza conforme al método conocido de Karl Fischer. Se calienta una cantidad conocida de composición adhesiva y se determina el agua extraída utilizando el reactivo de Karl Fischer por medio de una valoración.

Para la determinación de la cantidad de masa que se aplica se recorta y se pesa una muestra redondeada de lámina revestida con un contenido superficial conocido. Luego la composición adhesiva se separa mediante su disolución con acetona y la lámina libre de composición adhesiva se pesa de nuevo. A partir de la diferencia se calcula la cantidad aplicada en g/m^{2}.

La medición de la fuerza de rodadura se realiza a una velocidad de rodadura constante de 30 m/min midiendo el momento de giro y el cálculo de la fuerza de rodadura según las fórmulas conocidas en N/cm.

La determinación del ruido de rodadura se realiza haciendo rodar la cinta adhesiva a una velocidad de 60, 120 y 180 m/min. Se mide el ruido de rodadura en dB(A) a una distancia de 10 cm del centro del rollo de cinta adhesiva con un aparato de medición de la intensidad del ruido convencional de la empresa Brüel & Kjear (tipo 2226). Una intensidad de ruido que mida menos de 84 dB(A) se caracteriza como "suave".

La medición de la fuerza de adherencia del acero se lleva a cabo conforme a DIN EN 1939 y según AFERA 4001.

Ejemplos a. Lámina

Se emplea una lámina transparente, estirada biaxialmente, de polipropileno PaoYan BOPP de 35\mum de la empresa PaoYan/Taiwán:

Grosor	35\mum
Peso por unidad de superficie	32 g/m^{2}
Fuerza de desgarre longitudinal	140 N/mm^{2}
Fuerza de desgarre transversal	255 N/mm^{2}
Extensión de desgarre longitudinal	170%
Extensión de desgarre transversal	30%

La tensión superficial de la superficie de las láminas, que se recubren de la composición adhesiva, es de 39 mM/m. La superficie de la lámina que no está recubierta de composición adhesiva, es tratada después del revestimiento por medio del proceso corona, de tal forma que se mide una tensión superficial de 36 mN/m.

b. Componentes de la composición adhesiva

b.1 Polímeros de acrilato a base de una dispersión acuosa de acrilato de la empresa Rohm y Haas con la denominación Primal PS83D (contenido en sustancia sólida 53% en peso; contenido en amoníaco <0,2% en peso; pH 9,1-9,8)

b.2: Dióxido de silicio coloidal con una superficie suficientemente grande y una modificación hidrófila de la superficie: Ludox® SM30 de la empresa DuPont. Caracterización según los datos del fabricante:

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Tamaño de partícula	Muy pequeño aprox. 7 nm de diámetro
Superficie específica	320-400 m^{2}/g de SiO_{2}
Contenido en SiO_{2}	30% en peso
Valor del pH a 25ºC	10,0
Contra-ión estabilizante	Sodio
Viscosidad a 25ºC	5,5 mPas
Densidad a 25ºC	1,22
álcali titulable como Na_{2}O	0,56% en peso

c. Fabricación de la composición adhesiva

La fabricación de la composición adhesiva de revestimiento se realizaba del modo siguiente:

c.1 A la dispersión de acrilato b.1 se añade a 23ºC el dióxido de silicio coloidal b.2 en constante agitación con un agitador mecánico corriente. Después se agita bien durante 30 minutos.

c.2 En un periodo de unos 10 min. hasta 2h se realiza el revestimiento

d. Revestimiento

El revestimiento de la lámina a. con la composición adhesiva se lleva a cabo mediante una rasqueta metálica. La rasqueta metálica y la velocidad de revestimiento se ajustan de manera que después del secado de la lámina revestida se mide una cantidad de materia aplicada de 24 g/m^{2}. La velocidad de revestimiento y la potencia del secado se ajustan de manera que tras el secado se mide un contenido de agua del 0,03 hasta el 0,13% en peso en la masa adhesiva.

El revestimiento se llevaba a cabo en una instalación de revestimiento del laboratorio con una anchura de trabajo de 500 mm y una velocidad de revestimiento de 10m/min. Detrás de la estación de revestimiento con el taller de aplicación del rascado metálico se encuentra un canal de secado que es accionado por aire caliente (aprox. 105ºC). Tras el revestimiento se preparaba la lámina revestida en rollos corrientes de cinta adhesiva de 50 mm de ancho. Para ello la superficie de la lámina no revestida de la composición adhesiva se trataba mediante una descarga corona, de manera que después se medía una tensión superficial de 36 mM/m con las tintas de ensayo habituales en el comercio. La determinación de las propiedades se llevaba a cabo al cabo de un almacenamiento de tres días a 23ºC.

e. Fórmulas de la composición adhesiva

Se empleaban las fórmulas siguientes de composición adhesiva. Los datos expresados en % en peso se refieren al contenido en sustancia sólida para todos los componentes.

Ensayo A	100% en peso de dispersión de acrilato b.1
Ensayo B	98% en peso de dispersión de acrilato b.1
	2% en peso de dióxido de silicio coloidal b.2

f. Resultados

Propiedad	Ensayo A no conforme a la	Ensayo B conforme a la
	invención	invención
Contenido en agua de la masa adhesiva (g/m^{2})	0,05	0,08
Aplicación de la masa adhesiva (g/m^{2})	23,1	23,2
Anclaje de la masa	Bueno	Bueno
Fuerza de adherencia al acero (N/cm)	2,4	2,8
Fuerza de rodadura a 30 m/min(N/mm)	2,8	2,0
Ruido de rodadura a 60 m/min	Suave	Suave
Ruido de rodadura a 120 m/min	Fuerte	Suave
Ruido de rodadura a 180 m/min	Fuerte	Suave

Claims (13)

1. Cinta adhesiva sin disolvente con

a. una lámina a base de poliolefinas estiradas y

b. una capa adhesiva con una aplicación entre 10 y 45 g/m^{2} preparada a partir de una mezcla que contiene

95,0-99,8% en peso Polímeros de acrilato de una dispersión de acrilato (b.1); 0,2-5,0% en peso Dióxido de silicio coloidal con una superficie específica mayor a 50 m^{2}/g y una modificación hidrófila de esta superficie (b.2).

2. Cinta adhesiva conforme a la reivindicación 1, que se caracteriza porque la aplicación de la capa adhesiva es de 18 hasta 35 g/m^{2}.

3. Cinta adhesiva conforme a la reivindicación 1, que se caracteriza porque la lámina a. de poliolefina estirada biaxialmente consta de polipropileno, en particular de un grosor de capa entre 20 y 100\mum.

4. Cinta adhesiva conforme a la reivindicación 1, que se caracteriza porque la capa adhesiva consta de una mezcla que contiene

97,0-99,5% en peso Polímeros de acrilato de una dispersión de acrilato (b.1); 0,5-3,0% en peso Dióxido de silicio coloidal con una superficie específica mayor a 50 m^{2}/g y una modificación hidrófila de esta superficie (b.2).

5. Cinta adhesiva conforme a la reivindicación 1, que se caracteriza porque el dióxido de silicio coloidal b.2 presenta una superficie específica de 100 hasta 500 m^{2}/g.

6. Cinta adhesiva conforme a la reivindicación 1, que se caracteriza porque el dióxido de silicio coloidal b.2 presenta una superficie específica de 200 hasta 450 m^{2}/g.

7. Cinta adhesiva conforme a la reivindicación 1, que se caracteriza porque el dióxido de silicio coloidal presenta una modificación hidrófila de la superficie mediante grupos hidroxilo y contiene por tanto grupos silanol.

8. Cinta adhesiva conforme a la reivindicación 1, que se caracteriza porque el dióxido de silicio coloidal presenta una modificación básica de la superficie, de manera que además de los grupos silanol también existen grupos de silanolato alcalino, en particular grupos de silanolato sódico.

9. Cinta adhesiva conforme a la reivindicación 8, que se caracteriza porque la modificación básica de la superficie del dióxido de silicio a los grupos de silanolato sódico es tal que existe un 0,1 hasta 0,9% en peso de álcali titulable, medido como Na_{2}O.

10. Cinta adhesiva conforme a la reivindicación 1, que se caracteriza porque para la fabricación de la mezcla para la capa adhesiva se emplea dióxido de silicio coloidal en solución acuosa con una proporción de SiO_{2} del 10 hasta el 55% en peso, en particular del 20 hasta el 40% en peso.

11. Cinta adhesiva conforme a la reivindicación 1, que se caracteriza porque entre la lámina a. y la capa adhesiva b. se aplica una capa de un fondo adherente adecuado.

12. Utilización de la cinta adhesiva conforme a una de las reivindicaciones 1 hasta 11 como cinta adhesiva de embalaje, con una rodadura suave incluso a elevadas temperaturas, un buen comportamiento de agarre al papel, en particular al papel reciclado, una cohesión suficiente y una buena seguridad en el embalaje.

13. Utilización de la cinta adhesiva conforme a una de las reivindicaciones 1 hasta 11 para la fabricación de una cinta adhesiva impresa mediante una impresión simple sin la activación adicional de la superficie imprimiendo mediante la descarga corona.