ES2222381T3 - Composiciones adhesivas acrilicas que comprenden microesferas de acrilato. - Google Patents
Composiciones adhesivas acrilicas que comprenden microesferas de acrilato.Info
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Abstract
Una composición adhesiva acuosa para uso en el revestimiento por transferencia de la composición adhesiva sobre un material del lote de la cara, que comprende: (a)de alrededor de 5 hasta alrededor de 75% en peso de una suspensión acuosa de microesferas de acrilato poliméricas; (b)de alrededor de 25 hasta alrededor de 95% en peso de una emulsión acuosa de polímero de acrilato reticulado; y, opcionalmente (c)una cantidad funcionalmente eficaz de uno o más ingredientes auxiliares para modificar el revestimiento o potenciar las propiedades de comportamiento adhesivo; en la que la relación en peso en base a los sólidos, de las microesferas al polímero de acrilato reticulado es de alrededor de 0, 025:1 hasta alrededor de 1, 9:1.
Description
Composiciones adhesivas acrílicas que comprenden
microesferas de acrilato.
Esta solicitud es una solicitud no provisional
que reivindica la prioridad bajo solicitud provisional anterior,
número de serie 60/213.862, titulada "composiciones
adhesivas", presentada el 23 de junio de 2000, que se incorpora
aquí como referencia en esta solicitud.
Esta invención se refiere a composiciones
adhesivas acuosas sensibles a presión ("PSA"), y más
particularmente a composiciones de manera que, en forma seca, son
eliminables o reposicionables, y se adaptan para el uso en procesos
de revestimiento por transferencia convencionales.
En la técnica se conocen microesferas de
polímeros de acrilato sólidas y huecas, inherentemente pegajosas,
para uso en aplicaciones de adhesivos sensibles a la presión
reposicionables.
El término "reposicionable" se refiere a la
capacidad para ser adheridas repetidamente y eliminadas de un
sustrato sin pérdida sustancial de la capacidad de adhesión.
El revestimiento de tales adhesivos en forma de
microesferas sobre papel típicamente se hace de forma directa. Sin
embargo, el revestimiento de adhesivo a base de agua sobre papel a
menudo produce resultados poco satisfactorios debido a la
distorsión del papel. Esto se evita usando el proceso de
revestimiento por transferencia bien conocido. En los procesos de
revestimiento por transferencia se usan adhesivos a base de agua,
se reviste una capa de sustrato intermedia continua, que contiene
habitualmente un revestimiento de liberación de tipo silicona, es
decir, el "revestimiento de liberación", con la composición
adhesiva, que entonces se seca sobre sustrato intermedio. El
adhesivo seco se transfiere entonces desde el sustrato intermedio a
la superficie de otra capa (habitualmente denominada como el
"lote de la cara") en la etapa de laminación, en la que el
lote de la cara, habitualmente de forma continua, se sitúa y se
fuerza contra el adhesivo seco de forma que, cuando los dos se
separan, el adhesivo se transfiere desde el revestimiento de
liberación al lote de la cara. Sin embargo, debido a la naturaleza
de las perlas de microesferas de PSA reposicionables, no se
transfieren de forma limpia y consistente al lote de la cara, sino
que, más bien, permanecen al menos parcialmente sobre el
revestimiento de liberación.
El documento U.S. 5.877.252 de Tsujimoto et
al. apunta al problema del revestimiento por transferencia
sobre el lote de cara de papel incluyendo un aglutinante con las
microesferas en la composición adhesiva a base de agua que se afirma
que cierra a las microesferas juntas para facilitar la
transferencia al sustrato de la etapa final en el proceso de
revestimiento por transferencia.
Existe una necesidad continua en la técnica de
composiciones adhesivas a base de agua que contengan microesferas
de PSA que se puedan revestir por transferencia o se puedan
revestir directamente de forma fácil a un amplio intervalo de
materiales de sustrato finales de lote de cara tanto de baja
energía de superficie como de alta energía de superficie, o se
puedan revestir por transferencia fácilmente a materiales de soporte
sensibles al calor o voluminosos que sean difíciles de manipular en
el horno de secado y que también requieran un revestimiento de
liberación para proteger el adhesivo.
Ahora, se han descubierto composiciones adhesivas
a base de agua eliminables o reposicionables, que contienen
microesferas de PSA, que se pueden revestir por transferencia
fácilmente.
En consecuencia, un objeto principal de esta
invención es proporcionar composiciones de adhesivos acuosos de tipo
PSA que se pueden revestir por transferencia.
Otro objeto es proporcionar tales composiciones
que se pueden adecuar para acomodarlas a un intervalo amplio de
aplicaciones de uso que requieran diferentes resistencias del
adhesivo y temperaturas de uso.
Otros objetos serán en parte obvios y en parte
serán manifiestos de la siguiente descripción detallada y de las
reivindicaciones.
Según la invención, se proporciona una
composición adhesiva acuosa que comprende (a) de alrededor de 5
hasta alrededor de 75% en peso de una suspensión acuosa de
microesferas de acrilato poliméricas, (b) de alrededor de 25 hasta
alrededor de 95% en peso de una emulsión acuosa de polímero de
acrilato reticulado, y, opcionalmente (c) una cantidad
funcionalmente eficaz de uno o más ingredientes auxiliares para
modificar el revestimiento o potenciar las propiedades del
comportamiento adhesivo; en la que la relación en peso, en base a
los sólidos, de las microesferas al polímero de acrilato reticulado
es alrededor de 0,025: 1 hasta alrededor de 1,9: 1.
Adicionalmente según la invención, se proporciona
un artículo que comprende un material de lote de la cara que tiene,
revestida sobre él, una composición adhesiva sensible a la presión,
eliminable o reposicionable, que comprende (a) microesferas de
acrilato poliméricas, (b) polímeros de acrilato reticulado, y,
opcionalmente, (c) una cantidad funcionalmente eficaz de uno o más
ingredientes auxiliares para modificar el revestimiento o potenciar
las propiedades de comportamiento adhesivo; en la que la relación en
peso de las microesferas al polímero de acrilato reticulado es
alrededor de 0,025: 1 hasta alrededor de 1,9: 1.
No aplicable.
Esta invención proporciona composiciones
adhesivas acuosas útiles como adhesivos sensibles a la presión
reposicionables en la producción de productos eliminables y
reposicionables sobre una variedad de lotes de la cara de baja
energía de superficie y de alta energía de superficie, tales como
etiquetas, papeles para notas, cintas y similares. Esta invención
también proporciona composiciones adhesivas acuosas que se pueden
revestir por transferencia a materiales soporte sensibles al calor o
voluminosos que son difíciles de manipular en el horno de secado y
que también requieren un revestimiento de liberación para proteger
al adhesivo.
Las composiciones adhesivas acuosas de la
invención se pueden revestir por transferencia o revestir
directamente sobre el material de lote de la cara.
Una primera realización de la invención se
refiere a una composición adhesiva acuosa que comprende (a) de
alrededor de 5 hasta alrededor de 75% en peso de una suspensión
acuosa de microesferas de acrilato polimerizables, (b) de alrededor
de 25 hasta alrededor de 95% en peso de una emulsión acuosa de
polímero de acrilato reticulado, y, opcionalmente, (c) una cantidad
funcionalmente eficaz de uno o más ingredientes auxiliares para
modificar el revestimiento o potenciar las propiedades de
comportamiento adhesivo; en la que la relación en peso, en base a
los sólidos, de las microesferas al polímero de acrilato reticulado
es alrededor de 0,025: 1 hasta alrededor de 1,9: 1.
Las microesferas de acrilato poliméricas que se
pueden emplear según la invención incluyen microesferas huecas y
microesferas sólidas. Como se usa en este documento, el término
"sólida" significa microesferas que no contiene esencialmente
espacios vacío interiores o cavidades internas que tienen un
diámetro mayor que el 10% del diámetro de la microesfera, aunque
puede haber un número detectable de microesferas huecas o que
parezcan huecas en el producto de todas las microesferas. Como se
usa en este documento, el término "hueca" significa
microesferas que contienen al menos un espacio vacío o cavidad
interna que tiene un diámetro mayor que el 10% del diámetro de la
microesfera.
Los ejemplos de microesferas huecas adecuadas, y
los procedimiento para su preparación, se describen en las patentes
U.S. n^{os} 5.083.436 y 5.578.650, que se incorporan aquí como
referencia en su totalidad.
Las microesferas sólidas adecuadas, y los
procedimientos para su preparación, se describen en la patente U.S.
3.691.140, que se incorpora aquí como referencia en su totalidad, y
de la descripción de a continuación. Las microesferas sólidas
adecuadas también se pueden preparar según el procedimiento o
procedimientos descritos a continuación y en los Ejemplos.
Las microesferas de acrilato poliméricas
actualmente preferidas son las microesferas sólidas.
Las microesferas de acrilato sensibles a la
presión poliméricas sólidas se pueden preparar mediante un
procedimiento de polimerización en suspensión, que comprende (a)
poner en contacto una emulsión acuosa polimerizable de al menos un
monómero no iónico de un éster de tipo metacrilato de alquilo o
acrilato de alquilo de un alcohol no terciario y al menos un
monómero iónico copolimerizable con el monómero no iónico, y al
menos un ácido no polimerizable por radicales libres, y (b)
polimerizar la emulsión para formar una suspensión acuosa de las
microesferas de adhesivo sensible a la presión polimérica sólida;
en el que el ácido no polimerizable por radicales libres se pone en
contacto con la emulsión acuosa polimerizable antes de lograr
alrededor del 95% de conversión de dicho monómero no iónico.
La emulsión acuosa polimerizable se puede
preparar poniendo con contacto agua, al menos un monómero no iónico
de un éster de tipo acrilato de alquilo o metacrilato de alquilo de
un alcohol no terciario, al menos un monómero iónico copolimerizable
con el monómero no iónico, y un emulsionante.
Como alternativa, las microesferas de acrilato
sensibles a la presión poliméricas sólidas se pueden preparar
mediante el procedimiento de polimerización en suspensión que
comprende: (a) formar una emulsión acuosa polimerizable poniendo en
contacto agua, al menos un monómero no iónico de un éster de tipo
acrilato de alquilo o metacrilato de alquilo de un alcohol no
terciario, al menos un monómero iónico copolimerizable con dicho
monómero no iónico, y al menos un emulsionante, (b) iniciar la
polimerización, (c) añadir al menos un ácido no polimerizable por
radicales libres, y (d) polimerizar la mezcla que contiene el ácido
no polimerizable por radicales libres para formar las microesferas
de adhesivo sensible a la presión poliméricas sólidas; en el que el
ácido no polimerizable por radicales libres se añade a la emulsión
acuosa polimerizable antes de lograr alrededor del 95% de
conversión de dicho monómero no iónico.
Los monómeros no iónicos que se pueden emplear
incluyen ésteres de tipo acrilato de alquilo o metacrilato de
alquilo de un alcohol no terciario. Los grupos alquilo de los
monómeros de acrilato de alquilo o de metacrilato de alquilo son
radicales alquílicos lineales o ramificados que tienen de 4 hasta
alrededor de 14 átomos de carbono, preferiblemente de 4 hasta
alrededor de 10 átomos de carbono, y más preferiblemente de 4 hasta
alrededor de 8 átomos de carbono. Tales acrilatos y metacrilatos son
oleofílicos, emulsionables en agua, tienen una solubilidad
restringida en agua, y como homopolímeros tienen generalmente
temperaturas de transición vítrea por debajo de alrededor de -20ºC.
Los ejemplos de esta clase de monómeros incluyen, pero no se
limitan a, acrilato de isooctilo, acrilato de
4-metil-2-pentilo, acrilato de 2-metilbutilo, acrilato de isoamilo, acrilato de sec-butilo, acrilato de n-butilo, acrilato de 2-etilhexilo, metacrilato de isodecilo, acrilato de isononilo, acrilato de isodecilo, y similares, de forma individual o en mezclas.
4-metil-2-pentilo, acrilato de 2-metilbutilo, acrilato de isoamilo, acrilato de sec-butilo, acrilato de n-butilo, acrilato de 2-etilhexilo, metacrilato de isodecilo, acrilato de isononilo, acrilato de isodecilo, y similares, de forma individual o en mezclas.
Los monómeros no iónicos actualmente preferidos
son acrilato de 2-etilhexilo, acrilato de
n-butilo, y sus mezclas, siendo el más preferido el
acrilato de 2-etilhexilo.
Los monómeros iónicos que se pueden emplear son
monómeros iónicos que son copolimerizables con el monómero no
iónico, y que son solubles en agua y sustancialmente insolubles en
aceite. Por sustancialmente insolubles en aceite y solubles en agua
se quiere decir que el monómero tiene una solubilidad menor que 0,5%
en peso y una relación de distribución (D) a una temperatura dada
(preferiblemente 50º-65ºC) de la solubilidad en el monómero de la
fase de aceite a la solubilidad en la fase acuosa menor que
alrededor de 0,005, es decir,
D =
\frac{\text{Concentración total en la capa
orgánica}}{\text{Concentración total en la capa
acuosa}}
Tales monómeros iónicos incluyen sales de metales
alcalinos, de amonio o de amina de un ácido seleccionado de ácido
monocarboxílico monoolefínico, un ácido dicarboxílico
monoolefínico, o sus mezclas.
Las sales preferidas de metales alcalinos son las
sales sódicas y de potasio.
Las sales adecuadas de amina incluyen los
cationes derivados de cualquier compuesto orgánico soluble en agua
que contenga amina. Los ejemplos de sales adecuadas de amina
incluye, pero no se limitan a, cationes representados por la fórmula
(R)_{4}N^{+} en la que cada R es independientemente
hidrógeno, alquilo que tiene 1-10 átomos de
carbono, aminoalquilo que tiene 2-10 átomos de
carbono, o hidroxialquilo que tiene 2-10 átomos de
carbono, con la condición de que al menos uno de R no sea hidrógeno.
La (R)_{4}N^{+} en puede ser el amonio primario,
secundario o terciario, o un amonio cuaternario. Preferiblemente la
sal amínica es trietanolamonio.
Las sales actualmente preferidas son las sales de
metales alcalinos y de amonio, siendo las más preferidas las sales
de sodio y de amonio.
Los ejemplos de monómeros iónicos adecuados
incluyen, pero no se limitan a, las sales de ácido acrílico, ácido
metacrílico, ácido fumárico, ácido maleico, ácido itacónico, ácido
protónico y sus mezclas. Los ácidos actualmente preferidos son ácido
acrílico y ácido metacrílico, siendo el más preferido el ácido
acrílico.
Los monómeros iónicos se pueden añadir
directamente a la mezcla de reacción de polimerización, o se pueden
formar in situ añadiendo un ácido monocarboxílico
monoolefínico, un ácido dicarboxílico monoolefínico, o sus mezclas,
y un compuesto seleccionado de un hidróxido de metal alcalino,
hidróxido de amonio o una amina. Cuando el monómero iónico se forma
in situ, el ácido no polimerizable por radicales libres se
pone en contacto con la emulsión acuosa polimerizable después de la
formación del monómero iónico.
La composición de las microesferas de los
copolímeros se puede expresar en términos de las cantidades de
monómero no iónico y de monómero iónico cargados a la
polimerización. La cantidad de monómeros no iónicos e iónicos
cargados se puede expresar en términos del porcentaje en peso
basándose en el monómero total cargado a la polimerización. De forma
general, el monómero cargado contendrá alrededor de 85 hasta
alrededor de 99,5 por ciento en peso de monómero no iónico, y
alrededor de 0,5 hasta alrededor de 15 por ciento en peso de
monómero iónico, preferiblemente alrededor de 90 hasta alrededor de
99,5 por ciento en peso de monómero no iónico, y alrededor de 0,5
hasta alrededor de 10 por ciento en peso de monómero iónico, y más
preferiblemente alrededor de 94 hasta alrededor de 98 por ciento en
peso de monómero no iónico y, alrededor de 2 hasta alrededor de 6
por ciento en peso de monómero iónico.
Los ácidos no polimerizables por radicales libres
que se pueden emplear incluyen cualquiera de los numerosos ácidos
conocidos en la técnica que no son polimerizables por radicales
libres. Típicamente, que no son polimerizables por radicales libres
no comprenden dobles enlaces carbono-carbono, y
pueden ser orgánicos o inorgánicos. Los ejemplos de ácidos
adecuados no polimerizables por radicales libres incluyen, pero no
se limitan a, ácido acético, ácido hexanoico, ácido
fenilundecanoico, ácido esteárico, ácido clorhídrico, ácido
sulfúrico o mezclas de los mismos. Actualmente, el ácido preferido
no polimerizable mediante radicales libres es el ácido sulfúrico,
debido a los excelentes resultados logrados con el mismo.
De forma general, se proporciona el ácido no
polimerizable por radicales libres en una cantidad suficiente para
dar un pH menor que alrededor de 6, preferiblemente menor que
alrededor de 4, en la mezcla de reacción de polimerización
resultante, según se mide usando un pH-metro.
Excepto que se proporcione como antes, en el caso
en el que el monómero iónico se forma in situ, el
ácido
no polimerizable por radicales libres se puede añadir a la mezcla de reacción de polimerización en cualquier mo-
mento antes de lograr alrededor del 95% de conversión, preferiblemente alrededor de 90% de conversión, del monómero no iónico. Se prefiere actualmente añadir el ácido no polimerizable por radicales libres después de iniciación
de la polimerización. Por ejemplo, el ácido no polimerizable por radicales libres se puede añadir a la mezcla de reacción de polimerización después de lograr alrededor del 5% hasta alrededor del 15% de conversión del monómero no iónico.
no polimerizable por radicales libres se puede añadir a la mezcla de reacción de polimerización en cualquier mo-
mento antes de lograr alrededor del 95% de conversión, preferiblemente alrededor de 90% de conversión, del monómero no iónico. Se prefiere actualmente añadir el ácido no polimerizable por radicales libres después de iniciación
de la polimerización. Por ejemplo, el ácido no polimerizable por radicales libres se puede añadir a la mezcla de reacción de polimerización después de lograr alrededor del 5% hasta alrededor del 15% de conversión del monómero no iónico.
La reacción de polimerización se puede realizar
en cualquier vasija de reacción convencional capaz de una
polimerización en suspensión. Si la capacidad de eliminación de
calor de la vasija de reacción usada en la polimerización es tal que
la naturaleza exotérmica de la reacción provoque que la temperatura
de la mezcla de reacción supere la temperatura del fluido de
transferencia de calor usado para controlar la temperatura, el
período durante el cual la temperatura de la mezcla de
polimerización supera la temperatura del fluido de transferencia de
calor usado para controlar la temperatura se denomina aquí como
"exotermia". Cuando la polimerización se realiza en una vasija
de polimerización que usa un perfil de temperatura de reacción de
polimerización tal como el descrito inmediatamente antes, se
prefiere añadir el ácido no polimerizable por radicales libres
durante la exotermia, para el mejor comportamiento de transferencia
del adhesivo de las microesferas de la invención.
Si la vasija de reacción de polimerización tiene
suficiente capacidad de eliminación de calor, de forma que no
ocurra ninguna exotermia, se prefiere entonces añadir el ácido no
polimerizable por radicales libres después de la iniciación de la
polimerización.
El procedimiento o procedimientos utilizan al
menos un emulsionante en una concentración mayor que la
concentración micelar típica, definida como la concentración mínima
de emulsionante necesaria para la formación de micelas. Esta
concentración es ligeramente diferente para cada emulsionante,
oscilando típicamente las concentraciones utilizables desde
alrededor de 0,0001 hasta alrededor de 3,0 moles/litro.
Los emulsionantes, es decir los tensioactivos que
se pueden emplear incluyen emulsionantes aniónicos, no iónicos,
catiónicos, anfóteros, y sus mezclas. Se prefieren actualmente los
emulsionantes aniónicos. Los ejemplos de emulsionantes aniónicos
adecuados incluyen, pero no se limitan a, alquilarilsulfonatos (por
ejemplo, dodecilbencenosulfonato de sodio), alquilsulfatos (por
ejemplo, dodecilsulfato de sodio, dodecilsulfato de amonio),
sulfatos de alcholes etoxilados (por ejemplo, laurilétersulfato de
sodio), sulfatos y sulfonatos de alquilfenoles etoxilados (por
ejemplo, sal sódica de alquilarilpoliétersulfonatos),
sulfosuccinatos (por ejemplo, dioctilsulfosuccinato de sodio),
difenilsulfonatos (por ejemplo, dodecildifenilóxidodisulfonato de
sodio), y sus mezclas. Los ejemplos de emulsionantes no iónicos
adecuados incluyen, pero no se limitan a, alcoholes etoxilados (por
ejemplo, alcohol oleílico etoxilado), alquilfenoles etoxilados (por
ejemplo, etoxilato de nonilfenol), y sus mezclas. Los ejemplos de
emulsionantes catiónicos adecuados incluyen, pero no se limitan a,
aminas grasas etoxiladas (por ejemplo, amina de sebo
etoxilada).
El procedimiento o procedimientos también
utilizan al menos un iniciador de la polimerización, soluble en
aceite y muy poco soluble en agua. Los iniciadores de la
polimerización solubles en aceite, sustancialmente insolubles en
agua, son aquellos que se aceptan normalmente para la
polimerización por radicales libres de monómeros de acrilato, y son
bien conocidos en la técnica. La concentración típica de iniciadores
de la polimerización solubles en aceite, sustancialmente insolubles
en agua, es alrededor de 0,1 por ciento en peso hasta alrededor de
10 por ciento en peso, preferiblemente alrededor de 0,1 por ciento
en peso hasta alrededor de 5 por ciento en peso del peso total de
los monómeros no iónicos e iónicos cargados a la polimerización.
Los iniciadores de la polimerización solubles en
aceite, sustancialmente insolubles en agua, que se pueden emplear
incluyen azocompuestos, peróxidos, y similares, y sus mezclas. Los
ejemplos de azocompuestos incluyen, pero no se limitan a,
2,2'-azobisisobutironitrilo (VAZO 64 de E.I. duPont
de Nemours and Company),
2,2'-azobis(2-metilbutironitrilo)
(VAZO 67 de E.I. duPont de Nemours and Company), y sus mezclas. Los
ejemplos de peróxidos incluyen, pero no se limitan a, peróxido de
benzoilo (Cadet BPO de Akzo Nobel Chemicals Inc.),
peroxidicarbonato de di-(2-etilhexilo) (Trígonos
EHP de Akzo Nobel Chemicals Inc), y sus mezclas.
El iniciador de la polimerización soluble en
aceite, sustancialmente insoluble en agua, se puede añadir a la
emulsión acuosa polimerizable, y la polimerización se puede iniciar
antes o después de que el ácido no polimerizable por radicales
libres se ponga en contacto con la emulsión acuosa polimerizable.
Se prefiere actualmente que el iniciador de la polimerización
soluble en aceite, sustancialmente insoluble en agua, se añada, y
que la polimerización se inicie, antes de poner en contacto el ácido
no polimerizable por radicales libres con la emulsión acuosa
polimerizable.
La polimerización se puede iniciar mediante
cualquier método convencional conocido por los expertos en la
técnica, tal como mediante la aplicación de calor o radiación. El
método de iniciación dependerá del iniciador de la polimerización,
soluble en aceite, sustancialmente insoluble en agua, usado, y será
fácilmente manifiesto para los expertos en la técnica.
El procedimiento o procedimientos utilizan
opcionalmente al menos un iniciador soluble en agua. Tales
iniciadores de la polimerización solubles en agua son bien
conocidos en la técnica. Los iniciadores de la polimerización
solubles en agua se pueden usar solos, o se pueden usar en
combinación con uno o más agentes reductores convencionales, tales
como bisulfitos, metabisulfitos, ácido ascórbico, sulfoxilato de
formaldehído sódico, sulfato ferroso, sulfato ferroso amónico,
ácido etilendiaminotetraacético férrico, y similares. La
concentración de iniciadores de la polimerización solubles en agua,
utilizados en el procedimiento o procedimientos de la invención, es
la cantidad eficaz para reducir adicionalmente el monómero iónico
soluble en agua no convertido residual. Típicamente, la
concentración de iniciadores de la polimerización solubles en agua
es alrededor de 0,04 hasta alrededor de 5 por ciento en peso,
preferiblemente alrededor de 0,05 hasta alrededor de 2 por ciento
en peso, del peso total de los monómeros no iónico e iónico
cargados a la polimerización.
Los iniciadores de la polimerización solubles en
agua, que se pueden emplear, incluyen persulfatos, peróxidos,
azocompuestos, y similares, y sus mezclas, solubles en agua. Los
ejemplos de iniciadores solubles en agua incluyen, pero no se
limitan a, persulfatos (por ejemplo, persulfato de potasio y
persulfato de sodio), peróxidos (por ejemplo, peróxido de hidrógeno
e hidroperóxido de terc-butilo), y azocompuestos
(por ejemplo, 4,4'-azobis(ácido
4-cianopentanoico), V-501 de Wako
Chemicals). Los iniciadores de la polimerización actualmente
preferidos solubles en agua son los persulfatos, particularmente el
persulfato de potasio.
El iniciador de la polimerización soluble en agua
se puede añadir a la mezcla de polimerización después de lograr
alrededor del 90%, preferiblemente alrededor del 95%, de la
conversión del monómero no iónico. Cuando la polimerización se
realiza en una vasija de polimerización de forma que la naturaleza
exotérmica de la provoca que la temperatura de la mezcla de
polimerización supere la temperatura del fluido de transferencia de
calor usado para controlar la temperatura, el iniciador de la
polimerización soluble en agua se puede añadir después de la
exotermia.
El agua se usa para preparar la emulsión acuosa
polimerizable utilizada en el procedimiento o procedimientos.
Aunque no se requiera, se prefiere actualmente usar agua que tenga
un bajo contenido iónico.
La temperatura de polimerización dependerá de la
elección del iniciador de la polimerización soluble en aceite,
sustancialmente insoluble en agua, y del método de iniciación, y
será fácilmente manifiesta para los expertos en la técnica.
Por ejemplo, cuando se usa peróxido de benzoilo
como el iniciador de la polimerización soluble en aceite,
sustancialmente insoluble en agua, la temperatura de la
polimerización está típicamente en el intervalo de alrededor de 60ºC
hasta alrededor de 90ºC.
El tiempo de la polimerización es aquel necesario
para lograr la conversión deseada, basándose en las otras
condiciones de reacción, por ejemplo el perfil de temperatura, y en
los componentes de la reacción, por ejemplo los monómeros, el
iniciador, etc. El tiempo de la polimerización será fácilmente
manifiesto para los expertos en la técnica.
La polimerización se realiza preferiblemente a
presión atmosférica en una atmósfera inerte. Los gases inertes
adecuados incluyen nitrógeno, argón, dióxido de carbono, helio,
criptón, xenón, y neón, prefiriéndose el nitrógeno. Sin embargo, la
polimerización se puede realizar a presión elevada, si así se desea.
Aunque la polimerización se podría realizar en una atmósfera que
contiene oxígeno, esto no se prefiere puesto que la presencia de
oxígeno inhibe la polimerización. Si la mezcla de polimerización
contiene oxígeno, se debe expulsar o consumir antes de que se
inicie la reacción de polimerización.
Tras la polimerización, la suspensión acuosa de
microesferas copoliméricas es estable a la aglomeración o
coagulación en condiciones de temperatura ambiente. Las
suspensiones de microesferas copoliméricas tienen típicamente un
contenido de sólidos de alrededor de 10 hasta alrededor de 50 por
ciento peso, preferiblemente alrededor de 20 hasta alrededor de 40
por ciento en peso.
El cizallamiento, según se induce por agitación,
se usa para comparar el tamaño de partículas. Actualmente se
prefiere que se induzca suficiente cizallamiento para proporcionar
microesferas que tengan un tamaño de medio de partículas menor que
alrededor de 200 \mum, preferiblemente menor que alrededor de 100
\mum, y más preferiblemente alrededor de 15 \mum hasta
alrededor de 50 \mum. Cuando el nivel de cizallamiento es
demasiado elevado, hay una tendencia a que las partículas formadas
sean tan finas que, al aplicarlas a un sustrato a pesos de
revestimiento moderados, se comportarán como una película continua.
Si las microesferas son demasiado pequeñas, ocurrirán mayores
adhesiones y formación de adhesión. Si el cizallamiento es
demasiado bajo, se formarán partículas de un tamaño demasiado
grande. Si las microesferas son demasiado grandes, ocurrirá un
aumento de la transferencia del adhesivo. Preferiblemente, se deben
de usar velocidades de cizallamiento suficientes para proporcionar
microesferas que tengan un tamaño medio de partículas menor que
alrededor de 200 \mum.
Se puede utilizar cualquier técnica convencional
de recuperación, conocida por los expertos en la técnica, para
recuperar las microesferas; o la dispersión acuosa de microesferas
se puede usar directamente a partir de la mezcla de reacción de
polimerización final. Actualmente se prefiere usar directamente la
dispersión acuosa de microesferas procedente de la mezcla de
reacción de polimerización final para proporcionar la suspensión
acuosa de microesferas de acrilato poliméricas para uso en la
composición adhesiva acuosa sensible a la presión e inherentemente
pegajosa de la invención
La emulsión acuosa de polímero de acrilato
reticulado de la invención es un polímero en emulsión acrílico de
baja temperatura de transición vítrea (T_{g}). De forma general,
la T_{g} del polímero de acrilato reticulado de la invención es
menor que 0ºC, preferiblemente de alrededor de -10ºC hasta
alrededor de -50ºC. La emulsión de polímero de acrilato reticulado
se puede preparar mediante cualquier polimerización convencional
por radicales libres, conocida por los expertos en la técnica.
El polímero en emulsión acrílico de baja T_{g}
de la invención es el producto de polimerización de un monómero de
acrilato de alquilo y un monómero olefínicamente multifuncional,
opcionalmente en presencia de otros monómeros polimerizables. La
composición del polímero de emulsión acrílico de baja T_{g}
(basándose en el monómero total cargado para la polimerización)
comprende de alrededor de 50 hasta alrededor de 99,9,
preferiblemente de alrededor de 60 hasta alrededor de 98, por ciento
en peso del monómero de acrilato de alquilo, alrededor de 0,1 hasta
alrededor de 1, preferiblemente alrededor de 0,15 hasta alrededor
de 0,5, por ciento en peso de monómero multifuncional, y 0 hasta
alrededor de 49,9, preferiblemente alrededor de 1,5 hasta alrededor
de 39,85, por ciento en peso de otros monómeros polimerizables.
Los grupos alquilo del monómero de acrilato de
alquilo son radicales alquílicos lineales o ramificados que tienen
de 4 hasta alrededor de 14 átomos de carbono, preferiblemente de 4
hasta alrededor de 10 átomos de carbono, y más preferiblemente de 4
hasta alrededor de 8 átomos de carbono. Los ejemplos de esta clase
de monómeros incluyen, pero no se limitan a, acrilato de isooctilo,
acrilato de
4-metil-2-pentilo,
acrilato de 2-metilbutilo, acrilato de isoamilo,
acrilato de sec-butilo, acrilato de
n-butilo, acrilato de n-hexilo,
acrilato de n-octilo, acrilato de
2-etilhexilo, acrilato de n-decilo,
acrilato de isononilo, acrilato de isodecilo, acrilato de
n-laurilo, y similares, de forma individual o en
mezclas.
Los monómeros de acrilato de alquilo actualmente
preferidos son acrilato de 2-etilhexilo, acrilato
de n-butilo, y sus mezclas.
El monómero multifuncional es un monómero de
reticulación seleccionado de un grupo de monómeros multifuncionales
que incluyen diacrilatos, dimetacrilatos, trimetacrilatos,
divinilbenceno, o monómeros con múltiples insaturaciones olefínicas
que son reactivos en las condiciones de la polimerización en
emulsión mediante radicales libres.
Los ejemplos de monómeros multifuncionales
adecuados incluyen, pero no se limitan a, diacrilato de
etilenglicol, diacrilato de propilenglicol, metacrilato de arilo,
metacrilato de glicidilo, alcohol de éter alilglicidílico,
diacrilato de hexanodiol, diacrilato de etilenglicol, dimetacrilato
de dietilenglicol, dimetacrilato de
1,3-butanoglicol, trimetacrilato de pentaeritritol,
trimetacrilato de trimetilolpropano, y sus mezclas. Los monómeros
multifuncionales actualmente preferidos son diacrilato de hexanodiol
(HDDA), y metacrilato de alilo.
Los otros monómeros polimerizables adecuados se
seleccionan de ésteres alquílicos de ácido metacrílico, estireno,
ésteres alílicos de ácidos monocarboxílicos insaturados, ésteres
vinílicos, éteres vinílicos, ésteres de alquilo que contienen
hidroxilo de ácido acrílico y metacrílico, ésteres dialquílicos de
ácidos dicarboxílicos monoetilénicamente insaturados, ácidos
monocarboxílicos y policarboxílicas etilénicamente insaturados y
los anhídridos o nitrilos. Los otros monómeros polimerizables
actualmente preferidos son metacrilato de metilo, acetato de
vinilo, y sus mezclas.
El polímero en emulsión acrílico de baja T_{g}
se puede preparar en presencia de muchos componentes tensioactivos,
tales como tensioactivos no iónicos y aniónicos.
Las emulsiones de polímero de acrilato
reticulado, y los procedimientos para su preparación, se describen
en las patentes U.S. n^{os} 5.763.555 (Skoglund), 3.971.766 (Ono
et al.), 3.998.997 (Mowdood et al.), 4.151.147
(Neuschwanter et al.), y 4.507.429 (Jenny), todas las cuales
se incorporan aquí como referencia en su totalidad.
El porcentaje en peso de sólidos de las
microesferas de acrilato poliméricas, en la suspensión acuosa de
microesferas de acrilato poliméricas, es de alrededor de 10 hasta
alrededor de 50 por ciento en peso, preferiblemente alrededor de 20
hasta alrededor de 40 por ciento en peso.
El porcentaje en peso de sólidos de polímero de
acrilato reticulado, en la emulsión acuosa de polímero de acrilato
reticulado, es de alrededor de 40 hasta alrededor de 65 por ciento
en peso, preferiblemente alrededor de 50 hasta alrededor de 60 por
ciento en peso.
La composición adhesiva acuosa de la invención
contiene alrededor de 5 hasta alrededor de 75, preferiblemente
alrededor de 40 hasta alrededor de 75, por ciento en peso de una
suspensión acuosa de microesferas de acrilato poliméricas, y
alrededor de 25 hasta alrededor de 95, preferiblemente alrededor de
25 hasta alrededor de 60, por ciento en peso de una emulsión acuosa
de polímero de acrilato reticulado. En base a los sólidos, la
relación en peso de microesferas a polímero de acrilato reticulado
es alrededor de 0,025: 1 hasta alrededor de 1,9: 1, preferiblemente
de 0,03: 1 hasta alrededor de 1,6: 1.
Los ingredientes auxiliares opcionales en la
composición adhesiva acuosa de la invención se seleccionan de
tensioactivos, agentes desespumantes, modificadores de la
viscosidad, agentes neutralizantes, agentes de control del flujo,
estabilizantes o agentes que proporcionan pegajosidad. Las
composiciones adhesivas acuosas preferidas de la invención
contienen al menos un tensioactivo, al menos un agente desespumante,
al menos un modificador de la viscosidad, y al menos un agente
neutralizante.
Cuando están presentes en las composiciones
adhesivas acuosas de la invención, los tensioactivos están
presentes en una cantidad efectiva para reducir la energía de la
superficie/tensión superficial del adhesivo, especialmente para la
aplicación a superficies de baja energía, por ejemplo poliolefinas
y poliésteres. Cuando se utilizan, la concentración de
tensioactivos es típicamente alrededor de 0,1 hasta alrededor de
1,15 por ciento peso, preferiblemente alrededor de 0,2 hasta
alrededor de 0,9 por ciento en peso, del peso total de la
suspensión acuosa de las miocroesferas de acrilato poliméricas y de
la emulsión acuosa de polímero de acrilato reticulado.
Tales tensioactivos son bien conocidos en la
técnica. Los ejemplos de tensioactivos adecuados incluyen, pero no
se limitan a, tensioactivos aniónicos tales como sulfonatos de
olefinas, alquilsulfatos, ésteres de ácidos sulfosuccínicos,
sulfatos de poliglicoléter, y fosfatos, tensioactivos no iónicos
tales como etoxilatos de nonilfenol, etoxilatos de alquilo,
alcoxilatos, y sus mezclas.
Cuando están presentes en las composiciones
adhesivas acuosas de la invención, los agentes desespumantes están
presentes en una cantidad eficaz para inhibir la espumación. Cuando
se utilizan, la concentración de los agentes desespumantes es
típicamente alrededor de 0,05 hasta alrededor de 0,4 por ciento en
peso, preferiblemente alrededor de 0,1 hasta alrededor de 0,25 por
ciento en peso, del peso total de la suspensión acuosa de las
microesferas de acrilato poliméricas y de la emulsión acuosa de
polímero de acrilato reticulado.
Tales agentes desespumantes son bien conocidos en
la técnica. Los ejemplos de agentes desespumantes adecuados
incluyen, pero no se limitan a, amidas de ácidos grasos, ésteres,
esteramidas, polialquilenglicoles, organofosfatos, jabones metálicos
de ácidos grasos, aceites de silicona, sílice hidrófoba, y sus
mezclas.
Cuando están presentes en las composiciones
adhesivas acuosas de la invención, los modificadores de la
invención están presentes en una cantidad eficaz para aumentar la
viscosidad de las composiciones adhesivas acuosas debido a los
requisitos de procesamiento. Cuando se utilizan, la concentración
del modificador de la viscosidad es típicamente alrededor de 1
hasta alrededor de 5 por ciento en peso, preferiblemente alrededor
de 1,5 hasta alrededor de 4 por ciento en peso del peso total de la
suspensión acuosa de las microesferas de acrilato poliméricas y la
emulsión acuosa del polímero de acrilato reticulado.
Tales modificadores de la viscosidad son bien
conocidos en la técnica. Los ejemplos de modificadores de la
viscosidad adecuados incluyen, pero no se limitan a, copolímeros en
emulsión acrílicos hinchables o solubles en álcali, copolímeros de
bloques de uretano, derivados de celulosa, polímeros de poli(óxido
de etileno), polisacáridos y sus mezclas.
Cuando están presentes en las composiciones
adhesivas acuosas de la invención, los ejemplos neutralizantes
están presentes en una cantidad eficaz para ajustar el pH de las
composiciones adhesivas acuosas por requisitos de procesamiento.
Cuando se utilizan, la concentración del agente neutralizante es
típicamente alrededor de 0,1 hasta alrededor de 0,5 por ciento en
peso, preferiblemente alrededor de 0,1 hasta alrededor de 0,35 por
ciento en peso, del peso total de la suspensión acuosa de
microesferas de acrilato poliméricas y de la emulsión acuosa de
polímero de crilato reticulado.
Tales agentes neutralizantes son bien conocidos
en la técnica. Los ejemplos de agentes neutralizantes adecuados
incluyen, pero no se limitan a, bases de metales alcalinos, aminas
tales como amoníaco, n-hexilamina, monoetanolamina,
2-aminometil-1-propanol,
hexametilendiamina, y sus mezclas.
Cuando están presentes en las composiciones
adhesivas acuosas de la invención, los agentes de control de flujo
están presentes en una cantidad eficaz para lograr un mejor
nivelado de las composiciones adhesivas acuosas durante el
procesamiento. Cuando se utilizan, la concentración del agente de
control de flujo es típicamente alrededor de 0,25 hasta alrededor
de 3 por ciento en peso, preferiblemente alrededor de 0,5 hasta
alrededor de 2 por ciento en peso, del peso total de la suspensión
acuosa de microesferas de acrilato poliméricas y de la emulsión
acuosa de polímero de acrilato reticulado.
Tales agentes de control de flujo son bien
conocidos en la técnica. Los ejemplos de agentes de control de
flujo adecuados incluyen, pero no se limitan a, glicoles
acetilénicos, copolímeros acrílicos, ésteres de ácidos carboxílicos,
copolímeros de polisiloxano de poliéter, y sus mezclas.
Cuando están presentes en las composiciones
adhesivas acuosas de la invención, los estabilizantes están
presentes en una cantidad eficaz para mejorar la estabilidad de las
composiciones adhesivas en las condiciones de uso. Cuando se
utiliza, la concentración de estabilizante es típicamente alrededor
de 0,1 hasta alrededor de 1 por ciento en peso preferiblemente
alrededor de 0,1 hasta alrededor de 0,5 por ciento en peso, del
peso total de la suspensión acuosa de microesferas de acrilato
poliméricas y de la emulsión acuosa de polímero de acrilato
reticulado.
Tales estabilizantes, por ejemplo estabilizantes
de la luz UV, son bien conocidos en la técnica. Los ejemplos de
estabilizantes adecuados incluyen, pero no se limitan a, Absorbentes
de Luz Ultravioleta (UVA), Estabilizantes de la Luz de tipo Aminas
Impedidas (HALS), Antioxidantes (AO), y sus mezclas.
Cuando están presentes en las composiciones
adhesivas acuosas de la invención, los agentes que proporcionan
pegajosidad están presentes en una cantidad eficaz para aumentar la
pegajosidad de las composiciones adhesivas acuosas. Cuando se
utilizan, la concentración de agentes para proporcionar pegajosidad
es típicamente alrededor de 5 hasta alrededor de 40 por ciento en
peso, preferiblemente alrededor de 5 hasta alrededor de 25 por
ciento en peso, del peso total de la suspensión acuosa de
microesferas de acrilato poliméricas y de la emulsión acuosa de
polímero de acrilato reticulado.
Tales agentes para dar pegajosidad son bien
conocidos en la técnica.
Los ejemplos de agentes para dar pegajosidad
adecuados incluyen, pero no se limitan a, ésteres de colofonia,
ácido de colofonia, resinas hidrocarbonadas, y sus mezclas.
Las composiciones adhesivas acuosas de la
invención se pueden revestir por transferencia sobre una amplia
variedad de materiales del lote de la cara usando procedimientos de
revestimiento por transferencia convencionales que son bien
conocidos en la técnica. Los procedimientos típicos de revestimiento
por transferencia se describen en Handbook of Pressure Sensitive
Adhesive Technology, (donatas Satas), Segunda Edición 1989, Van
Nostrand Reinhold. El revestimiento por transferencia también se
usa para aplicar el adhesivo a materiales soporte sensibles a la
presión o voluminosos que son difíciles de manipular en el horno de
secado y que también requieren un revestimiento de liberación para
proteger el adhesivo. Además, las composiciones acuosas adhesivas
de la invención se pueden revestir directamente sobre una amplia
variedad de materiales del lote de la cara.
Una segunda realización de la invención se
refiere a un artículo que comprende un material del lote de la cara
que tiene revestido sobre el mismo una composición adhesiva
sensible a la presión, eliminable o reposicionable, que comprende
(a) microesferas de acrilato poliméricas, (b) polímero de acrilato
reticulado, y, opcionalmente (c) una cantidad funcionalmente eficaz
de uno o más ingredientes auxiliares para modificar el
revestimiento o potenciar las propiedades de comportamiento
adhesivo; en la que la relación en peso de microesferas a polímero
de acrilato reticulado es alrededor de 0,025: 1 hasta alrededor de
1,9: 1.
Los materiales del lote de la cara que se pueden
emplear con las composiciones adhesivas acuosas de la invención, en
la preparación del material del lote de la cara que tiene revestido
sobre el mismo la composición adhesiva sensible a la presión
eliminable o reposicionable de la invención, particularmente por un
procedimiento de revestimiento por transferencia, incluyen tanto
materiales del lote de la cara de baja energía de superficie como
de alta energía de superficie. Los ejemplos de materiales del lote
de la cara adecuados incluyen, pero no se limitan a, papeles,
poliolefinas (por ejemplo, polietileno y polipropileno),
poliésteres (por ejemplo, poli(tereftalato de etileno)),
poliuretanos, y poli(cloruro de vinilo) plastificado. Los
materiales del lote de la cara son preferiblemente hojas o
películas flexibles.
El material del lote de la cara, que tiene
revestido sobre el mismo la composición adhesiva sensible a la
presión eliminable o reposicionable de la invención, muestra una
baja adhesión de pelado, siendo el modo de fallo un fallo del
adhesivo. La adhesión de pelado depende de la composición adhesiva
acuosa y del sustrato. Por ejemplo, cuando se usa acero inoxidable
como el sustrato, las composiciones adhesivas de la invención
mostraron valores de pegado de película seca de alrededor de 0,2
hasta alrededor de 2,5 libras por pulgada de fuerza de pelado con
modo de fallo de adhesivo.
La emulsión se preparó mediante una
polimerización típica por radicales libres conocida en la
técnica.
En el procedimiento de polimerización, parte de
la carga de agua, los tensioactivos (Aerosol NPES 3030,
Triton
X-305 y Aerosol OT), y los monómeros (acrilato de butilo/metacrilato de butilo/acetato de vinilo/ácido acrílico/diacri-
lato de hexanodiol) se mezclaron primero para formar una pre-emulsión blanca espesa en un tanque de retardo separado. Se cargó una polivasija de 2L con el resto del agua, parte del Aerosol NPES 3030, el iniciador (persulfato de potasio), y el tampón (bicarbonato de sodio). La camisa de la polivasija se calentó hasta que la mezcla de la polivasija alcanzó 79ºC, y después se comenzó la carga de retardo de la pre-emulsión. El período total de la carga de retardo fue 120 minutos. La temperatura de reacción se mantuvo a 82ºC. Al final de la carga de retardo, la reacción se calentó hasta 85ºC durante un período de mantenimiento de 30 minutos. Después del período de mantenimiento, la temperatura de reacción se enfrió hasta 55ºC, y se añadió el sistema iniciador post redox. El lote se enfrió entonces hasta temperatura ambiente, momento en el cual se añadieron los otros post aditivos.
X-305 y Aerosol OT), y los monómeros (acrilato de butilo/metacrilato de butilo/acetato de vinilo/ácido acrílico/diacri-
lato de hexanodiol) se mezclaron primero para formar una pre-emulsión blanca espesa en un tanque de retardo separado. Se cargó una polivasija de 2L con el resto del agua, parte del Aerosol NPES 3030, el iniciador (persulfato de potasio), y el tampón (bicarbonato de sodio). La camisa de la polivasija se calentó hasta que la mezcla de la polivasija alcanzó 79ºC, y después se comenzó la carga de retardo de la pre-emulsión. El período total de la carga de retardo fue 120 minutos. La temperatura de reacción se mantuvo a 82ºC. Al final de la carga de retardo, la reacción se calentó hasta 85ºC durante un período de mantenimiento de 30 minutos. Después del período de mantenimiento, la temperatura de reacción se enfrió hasta 55ºC, y se añadió el sistema iniciador post redox. El lote se enfrió entonces hasta temperatura ambiente, momento en el cual se añadieron los otros post aditivos.
La emulsión resultante tuvo un contenido de
productos no volátiles de 59,8% en peso. El pH fue 5,0, medido
usando un medidor Cole Parmer pH/mV/C (pH 500 serie). La viscosidad
fue 232 cps a 30 rpm, determinada usando un viscosímetro de
Brookfield LV Modelo DV-11. El tamaño medio de
partículas fue 0,512 micrómetros, determinado usando un analizador
de distribución de partículasl mediante dispersión de luz láser,
Horiba LA-910. La temperatura de transición vítrea
(T_{g}) se determinó que era -19,1ºC usando un analizador de
sólidos Rheometrics (RSA II-1) en modo de tracción
desde -50 hasta 60ºC a una frecuencia de 10 Hz.
Se prepararon cargas poliméricas acrílicas
mediante polimerización en suspensión acuosa.
Ejemplo
2.1a
Se cargó un reactor de resina de dos litros,
equipado con un agitador mecánico, un condensador, una sonda
termopar, y un puerto de entrada de gas, con una disolución de 740
gramos de agua desionizada y 5 gramos de ácido acrílico (AA)
neutralizado con 5 gramos de hidróxido amónico (28%) hasta pH 8,5.
En un recipiente separado, se disolvieron 1,0 gramos de peróxido de
benzoilo (BPO) [Cadet BPO-78 (78% activo), Akzo
Nobel Chemicals Inc.] en 245 gramos de acrilato de
2-etilhexilo (2-EHA), y después se
añadió al reactor. La agitación se ajustó a 320 rpm. La disolución
se purgó con nitrógeno durante quince minutos, después de lo cual la
línea de nitrógeno se reposicionó por encima del fluido durante el
resto de la reacción. Finalmente, se añadieron 17,8 gramos de
dodecilsulfato de amonio (ADS) [Rhodapon SB (disolución con 30% de
sólidos), Rhone-Poulenc] al reactor. Después de 15
minutos de mezclamiento, la mezcla de reacción se calentó hasta 65ºC
y se mantuvo durante la primera hora. Después de una velocidad de
calentamiento de aproximadamente 2,2ºC por minuto, la reacción se
hace exotérmica después de 20 minutos, y se calmó después de 10
minutos. La reacción se calentó hasta 77ºC y se mantuvo durante las
siguientes dos horas, y después se calentó hasta 88ºC y se mantuvo
durante las dos horas finales. La reacción se enfrió hasta
temperatura ambiente y se filtró a través de un filtro de malla de
nylon de 400 micrómetros.
Ejemplo
2.1b
Se cargó un reactor de resina de dos litros,
equipado con un agitador mecánico, un condensador, una sonda
termopar y un cuerpo de entrada de gas, con 750 gramos de agua
desionizada y 10 gramos de ADS. La disolución acuosa se agitó a 350
rpm, y se calentó hasta 65ºC. En un recipiente separado, se
disolvieron 1,0 gramos de BPO en 245 gramos de 2-EHA
y 5 gramos de ácido acético (HOAC - Sigma-Aldrich
Co.). La mezcla se añadió a la disolución acuosa caliente, mientras
se agitaba a 350 rpm. Se determinó que el pH era 2,9. La temperatura
del reactor se redujo hasta una temperatura de polimerización de
60ºC, y el reactor se desgasificó con nitrógeno. Después de 8 horas
a 60ºC, la reacción se enfrió hasta 25ºC, y se filtró a través de un
filtro de malla de nylon de 400 micrómetros. Se encontró que había
muy poco coágulo.
Ejemplo
2.1c
Se repitió el Ejemplo 2.1a usando los monómeros,
catalizadores y tensioactivos siguientes
Este ejemplo ilustra el método mediante el cual
los adhesivos de esta invención se formularon para un ensayo
subsiguiente. A un recipiente de vidrio de 400 ml, se añadieron 100
gramos de emulsión preparada según el método descrito en el Ejemplo
1, perlas poliméricas, tensioactivo, y agente desespumante, y se
agitaron juntos. A esta mezcla, se añadió lentamente con agitación
el modificador de la viscosidad. La mezcla se neutralizó entonces
hasta un pH entre 6 y 8, usando el agente neutralizante.
| Gramos | ||
| Perlas poliméricas | 148,81 | |
| Tensioactivo^{1} | 0,65 | |
| Agente desespumante^{2} | 0,49 | |
| Modificador de la viscosidad^{3} | 4,95 | |
| Agente neutralizante^{4} | 1,26 | |
| Agua | 1,73 | |
| ^{1} Tensioactivo - disolución al 75%; Aerosol® OT 75 - comercialmente disponible de Cytec Industries. | ||
| ^{2} Agente desespumante - No Foam 1976 -comercialmente disponible de Oil Chem Technologies, Inc. | ||
| ^{3} Modificador de la viscosidad - Acusol® 830 - comercialmente disponible de Rohm and Haas Company. | ||
| ^{4} Agente neutralizante - AMP 95™ - comercialmente disponible de Angus Chemical Company. |
Como se muestra en la Tabla 1, las muestras
1-9 se formularon como se describe en este Ejemplo
3, usando perlas preparadas según el Ejemplo 2.1c, pero se usaron
diferentes relaciones en peso de emulsión acrílica a perlas
poliméricas.
\vskip1.000000\baselineskip
| Muestra nº | % de emulsión acrílica | % de perlas poliméricas |
| 1^{b} | 5 | 95 |
| 2^{b} | 10 | 90 |
| 3^{b} | 20 | 80 |
| 4^{a} | 25 | 75 |
| 5^{a} | 40 | 60 |
| 6^{a} | 50 | 50 |
| 7^{a} | 90 | 10 |
| 8^{a} | 95 | 5 |
| 9^{b} | 0 | 100 |
| ^{a} invención | ||
| ^{b} comparativa |
Como se muestra en la Tabla 2, las muestras
10-14 se formularon como se describe en este Ejemplo
3, pero se usaron diferentes relaciones en peso de emulsión acrílica
a diferentes perlas poliméricas. Las perlas se prepararon como se
describe en los Ejemplos 2.1a y 2.1b.
| Muestra nº | % de emulsión acrílica | % de perlas poliméricas |
| 10^{b} | 10 | 90 |
| 11^{a} | 90 | 10 |
| 12^{1,b} | 10 | 90 |
| 13^{1,a} | 40 | 60 |
| 14^{1,a} | 90 | 10 |
| ^{1} perlas poliméricas huecas o porosas | ||
| ^{a} invención | ||
| ^{b} comparativa |
Como se muestra en la Tabla 3, se formularon
muestras de control usando otros aglutinantes en emulsión
comercialmente disponibles como se describe en este Ejemplo 3,
excepto que los aglutinantes en emulsión usados no fueron el tipo de
la invención. Las perlas se prepararon como se describe en el
Ejemplo 2.1c. El aglutinante en emulsión usado fue Gelva®
Multipolymer Emulsion 5628 disponible de Solutia Inc.
| Muestras nº | % de aglutinante en emulsión | % de perlas poliméricas |
| 15^{c} | 25 | 75 |
| 16^{c} | 40 | 60 |
| 17^{c} | 50 | 50 |
| ^{c} control |
Este ejemplo ilustra cómo se preparan laminados
usando los adhesivos formulados según el Ejemplo 3, Tablas 1, 2 y 3.
Se formó una película seca de 0,7-0,8 mil de grosor
de la composición de PSA sobre un sustrato de revestimiento de
liberación tratado con silicona (papel de liberación
1-78 BCSCK-164, comercialmente
disponible de DCP LOHJA Inc.) depositando la invención sobre la
superficie tratada con silicona, usando una barra de dibujo
calibrada seguido del secado a temperatura ambiente (\sim20ºC)
primero durante 15 minutos, y después secando con aire caliente
forzado a 90ºC durante 5 minutos.
Este ejemplo ilustra el comportamiento de los
adhesivos formulados como en el Ejemplo 3, Tablas 1, 2 y 3.
Se midieron las propiedades de las composiciones
de PSA formuladas, según el siguiente procedimiento adoptado a
partir de ASTM D 3330-98/PSTC-1. Se
cortaron laminados de ensayo (con Mylar) que contienen PSA en tiras
de 2,5 cm, 14 mm de largo, y las tiras se acondicionaron a 21ºC, 50%
de humedad relativa (H.R.) durante 24 h. Se retiró el papel de
liberación, y las tiras se aplicaron a una plancha de acero
inoxidable (2 tiras por plancha) con un aparato de laminado Pressure
Sensitive Tape Council (PSTC) de 2,0 Kg, una vez (30,48 cm/min) en
ambas direcciones. Los paneles de ensayo de acero inoxidable se
mantuvieron a las condiciones de CTH de 21ºC, 50% de H.R. durante 20
minutos, 24 h y 72 h, y se determinó la resistencia al pelado y el
modo de fallo de adhesivo. Se determinó una resistencia media al
pelado, en lb/in en una máquina de ensayo Instron (Modelo nº 1125)
pelando una tira de una plancha a un ángulo de 180º. En los
resultados que se proporcionan, el modo del fallo de pelado se
identifica según lo siguiente: "A" significa fallo de adhesivo,
es decir, el adhesivo se separa completamente del sustrato, "C"
significa fallo cohesivo, en el que el adhesivo se queda la mitad
sobre el sustrato y la mitad sobre el lote de la cara, "T"
significa fallo de transferencia, en el que el adhesivo se
transfiere totalmente al sustrato, o "G" significa efecto
fantasma, es decir, un modo de fallo en el que cierto tipo de
material residual del adhesivo se deposita sobre la superficie del
sustrato de ensayo que no muestra ningún grado significativo de
pegajosidad. Los valores más bajos de pelado con un modo de fallo de
adhesivo de tipo "A" designa el comportamiento deseado que se
puede lograr usando las composiciones adhesivas de la invención.
Los resultados en las Tablas 4 y 5, muestras
4-8, 11 y 14 demuestran claramente que los adhesivos
de la invención poseen una excelente utilidad como un adhesivo
retirable en todas las condiciones ensayadas. Actualmente no está
claro por qué la muestra 13, Tabla 5, dio un aspecto malo en el
moldeo.
Los resultados en la Tabla 6 demuestran
claramente que el uso de un aglutinante en emulsión fuera del
alcance de las emulsiones de acrilato de la invención da como
resultado un comportamiento indeseable a medida que los paneles de
ensayo se conservaron a lo largo del tiempo.
Como se muestra en la Tabla 7, se prepararon las
muestras 18-20, y se ensayaron usando adhesivos
preparados como se describe en el Ejemplo 3 usando diferentes
relaciones en peso de emulsión acrílica a perlas poliméricas. Las
perlas poliméricas fueron sólidas y se prepararon según el
procedimiento descrito en el Ejemplo 2.1c. La emulsión acrílica se
preparó según el método descrito en el Ejemplo 1.
Los resultados en la Tabla 7 demuestran
adicionalmente que los adhesivos de esta invención poseen una
excelente utilidad como un adhesivo retirable. La capacidad para
retirar el adhesivo tanto inicialmente como después de ser
envejecido en diferentes condiciones de envejecimiento es excelente.
La invención proporciona un adhesivo sensible a la presión, en
emulsión, revestible por transferencia, que permanece fácilmente
retirable de una amplia variedad de sustratos. La película de
adhesivo posee suficiente pegajosidad para anclarse al sustrato,
pero no formará un enlace excesivo, permitiendo de este modo una
fácil capacidad para ser retirado.
Claims (21)
1. Una composición adhesiva acuosa para uso en el
revestimiento por transferencia de la composición adhesiva sobre un
material del lote de la cara, que comprende:
- (a)
- de alrededor de 5 hasta alrededor de 75% en peso de una suspensión acuosa de microesferas de acrilato poliméricas;
- (b)
- de alrededor de 25 hasta alrededor de 95% en peso de una emulsión acuosa de polímero de acrilato reticulado; y, opcionalmente
- (c)
- una cantidad funcionalmente eficaz de uno o más ingredientes auxiliares para modificar el revestimiento o potenciar las propiedades de comportamiento adhesivo;
en la que la relación en peso en base a los
sólidos, de las microesferas al polímero de acrilato reticulado es
de alrededor de 0,025: 1 hasta alrededor de 1,9: 1.
2. La composición de la reivindicación 1, que
comprende alrededor de 40 hasta alrededor de 75% en peso de dicha
suspensión acuosa de microesferas de acrilato polimérico, y
alrededor de 25 hasta alrededor de 60% de dicha emulsión acuosa de
polímero de acrilato reticulado.
3. La composición de la reivindicación 1, en la
que la relación en peso, en base a los sólidos, de microesferas a
polímero de acrilato reticulado, es alrededor de 0,03: 1 hasta
alrededor de 1,6: 1.
4. La composición de la reivindicación 1, en la
que dichas microesferas de acrilato polimérico son sólidas.
5. La composición de la reivindicación 4, en las
que dichas microesferas de acrilato polimérico se producen mediante
el procedimiento que comprende:
- (a)
- poner en contacto una emulsión acuosa polimerizable de al menos un monómero no iónico de un éster de tipo acrilato de alquilo o metacrilato de alquilo de una alcohol no terciario, y al menos un monómero iónico copolimerizable con dicho monómero no iónico, y al menos un ácido no polimerizable por radicales libres; y
- (b)
- polimerizar la emulsión para formar una suspensión acuosa de dichas microesferas adhesivas sensibles a la presión poliméricas sólidas;
en la que dicho ácido no polimerizable por
radicales libres se pone en contacto con dicha emulsión acuosa
polimerizable antes de lograr alrededor del 95% de conversión de
dicho monómero no iónico.
6. La composición de la reivindicación 1, en la
que dichas microesferas de acrilato polimérico están huecas.
7. La composición de la reivindicación 1, en la
que dicho polímero de acrilato reticulado tiene una T_{g} de
alrededor de -10ºC hasta alrededor de -50ºC.
8. La composición de la reivindicación 1, en la
que dichos ingredientes auxiliares se seleccionan de tensioactivos,
agentes desespumantes, modificadores de la viscosidad, agentes
neutralizantes, agentes de control del flujo, estabilizantes o
agentes para dar pegajosidad.
9. La composición de la reivindicación 8, en la
que dicha composición adhesiva acuosa contiene al menos un
tensioactivo, al menos un agente desespumante, al menos un
modificador de la viscosidad, y al menos un agente
neutralizante.
10. La composición de la reivindicación 1, en la
que los monómeros polimerizados de dichas microesferas de acrilato
polimérico comprenden (a) alrededor de 85 hasta alrededor de 99,5
por ciento en peso de al menos un éster de tipo acrilato de alquilo
o metacrilato de alquilo de un alcohol no terciario, en el que dicho
grupo alquilo tiene de 4 hasta alrededor de 14 átomos de carbono, y
(b) alrededor de 0,5 hasta alrededor de 15 por ciento en peso de una
sal de metal alcalino, de amonio o de amina de un ácido seleccionado
de un ácido monocarboxílico monoolefínico, un ácido dicarboxílico
monoolefínico, o sus mezclas.
11. La composición de cualquiera de las
reivindicaciones 1, 5, 7 ó 10, que tiene un valor de pelado de
película seca de alrededor de 0,2 hasta alrededor de 2,5 libras por
pulgada de fuerza de pelado sobre acero inoxidable con modo de fallo
adhesivo.
12. Un artículo que comprende un material del
lote de la cara que tiene revestido por transferencia sobre él,
usando un procedimiento de revestimiento de transferencia, una
composición adhesiva sensible a la presión, eliminable o
reposicionable, que comprende: (a) microesferas de acrilato
polimérico, (b) polímero de acrilato reticulado, y, opcionalmente,
(c) una cantidad funcionalmente eficaz de uno o más ingredientes
auxiliares para modificar el revestimiento o potenciar las
propiedades de comportamiento adhesivo; en la que la relación en
peso de microesferas a polímero de acrilato reticulado es alrededor
de 0,025: 1 hasta alrededor de 1,9: 1.
13. El artículo de la reivindicación 12, en el
que la relación en peso, en base a los sólidos, de microesferas a
polímero de acrilato reticulado es alrededor de 0,03: 1 hasta
alrededor de 1,6: 1.
14. El artículo de la reivindicación 12, en el
que dichas microesferas de acrilato polimérico son sólidas.
15. El artículo de la reivindicación 14, en el
que dichas microesferas de acrilato polimérico se producen mediante
el procedimiento que comprende:
- (a)
- poner en contacto una emulsión acuosa polimerizable de al menos un monómero no iónico de un éster de tipo acrilato de alquilo o metacrilato de alquilo de una alcohol no terciario, y al menos un monómero iónico copolimerizable con dicho monómero no iónico, y al menos un ácido no polimerizable por radicales libres; y
- (b)
- polimerizar la emulsión para formar una suspensión acuosa de dichas microesferas adhesivas sensibles a la presión poliméricas sólidas;
en la que dicho ácido no polimerizable por
radicales libres se pone en contacto con dicha emulsión acuosa
polimerizable antes de lograr alrededor del 95% de conversión de
dicho monómero no iónico.
16. El artículo de la reivindicación 12, en el
que dichas microesferas de acrilato polimérico están huecas.
17. El artículo de la reivindicación 12, en el
que dicho polímero de acrilato reticulado tiene una T_{g} de
alrededor de -10ºC hasta alrededor de -50ºC.
18. El artículo de la reivindicación 12, en el
que dichos ingredientes auxiliares se seleccionan de tensioactivos,
agentes desespumantes, modificadores de la viscosidad, agentes
neutralizantes, agentes de control del flujo, estabilizantes o
agentes para dar pegajosidad.
19. El artículo de la reivindicación 18, en la
que dicha composición adhesiva acuosa contiene al menos un
tensioactivo, al menos un agente desespumante, al menos un
modificador de la viscosidad, y al menos un agente
neutralizante.
20. El artículo de la reivindicación 12, en el
que los monómeros polimerizados de dichas microesferas de acrilato
polimérico comprenden (a) alrededor de 85 hasta alrededor de 99,5
por ciento en peso de al menos un éster de tipo acrilato de alquilo
o metacrilato de alquilo de un alcohol no terciario, en el que dicho
grupo alquilo tiene de 4 hasta alrededor de 14 átomos de carbono, y
(b) alrededor de 0,5 hasta alrededor de 15 por ciento en peso de una
sal de metal alcalino, de amonio o de amina de un ácido seleccionado
de un ácido monocarboxílico monoolefínico, un ácido dicarboxílico
monoolefínico, o sus mezclas.
21. El artículo de cualquiera de las
reivindicaciones 12, 15, 17 ó 20, que tiene un valor de pelado de
película seca de alrededor de 0,2 hasta alrededor de 2,5 libras por
pulgada de fuerza de pelado sobre acero inoxidable con modo de fallo
adhesivo.
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