ES2225496T3

ES2225496T3 - Composicon adhesiva de masa fundida termicamente estable.

Info

Publication number: ES2225496T3
Application number: ES01913298T
Authority: ES
Inventors: Baoyu Wang
Original assignee: Ato Findley Inc
Current assignee: Bostik Inc
Priority date: 2000-03-09
Filing date: 2001-03-05
Publication date: 2005-03-16
Anticipated expiration: 2021-03-05
Also published as: ATE273360T1; MXPA02008670A; WO2001066666A2; CA2401698A1; JP2003525997A; DE60104834T2; BR0108988B1; JP4421163B2; EP1268701B1; CN1281680C; CA2401698C; DE60104834D1; BR0108988A; CN1416456A; EP1268701A2; AU4197501A; US6428900B1; WO2001066666A3; AU2001241975B2

Abstract

Una composición adhesiva de masa fundida hidrosensible térmicamente estable que comprende: (a)del 10% al 90% en peso de un polímero de copoliéster sulfonado ramificado o de la mezcla de unos polímeros de copoliéster sulfonado ramificado; (b)del 5% al 50% en peso de un polietilén-glicol que tiene un peso molecular superior a 2000 y un punto de fusión superior a 50 ºC; (c)del 0% al 80% en peso de una resina adherente compatible; (d)del 0% al 40% en peso de un plastificante; (e)del 0% al 3% en peso de un estabilizador; y los componentes de la composición que alcanzan el 100% en peso, y en la cual la composición adhesiva mantiene la integridad de un artículo desechable durante su uso normal pero se degrada en presencia de agua, dando lugar por este medio a que el artículo desechable se desarme fácilmente y por consiguiente se recicle.

Description

Composición adhesiva de masa fundida térmicamente estable.

Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere a adhesivos de masa fundida, y con más particularidad a una composición adhesiva de masa fundida sensible al agua basada en un poliéster sulfonado.

El término adhesivo de masa fundida sensible al agua, tal como se utiliza aquí, se refiere a una categoría de adhesivos que incluyen los adhesivos de masa fundida solubles en agua, dispersables en agua, liberables en agua y repulpables. El adhesivo de la presente invención se refiere particularmente a productos hidrosolubles e hidrodispersables que pueden desintegrarse mediante la acción del agua, permitiendo por este medio que los productos del papel, los artículos no tejidos desechables, las cintas y etiquetas, y demás productos desechables se reciclen de forma más eficaz. Los adhesivos de la presente invención pueden ser piezosensibles o no piezosensibles. La presente invención se dirige también a los adhesivos hidrosensibles que son particularmente útiles en el ensamblaje de artículos no tejidos desechables.

Los adhesivos de masa fundida existen típicamente como una masa sólida a temperatura ambiente y pueden convertirse en un estado líquido fluido mediante la aplicación del calor. Estos adhesivos son particularmente útiles en la fabricación de una variedad de productos desechables donde la unión de varios substratos es a menudo necesaria. Las aplicaciones específicas han incluido los pañales, las compresas higiénicas, protege-slips, paños higiénicos, compresas sanitarias y bragas para la incontinencia de los adultos; conocidos colectivamente como productos no tejidos desechables. Otras aplicaciones diversificadas han englobado los productos del papel, materiales de embalaje, cintas y etiquetas. En estas aplicaciones, el adhesivo de masa fundida se calienta hasta el estado fundido y se aplica luego a un substrato. Un segundo substrato se lamina inmediatamente al primero y el adhesivo se solidifica al enfriarse para formar una unión fuerte. La mayor ventaja de los adhesivos de masa fundida es la falta de un soporte líquido, como sería el caso para los adhesivos basados en agua o basados en disolvente, eliminando por este medio la etapa costosa de secado durante la aplicación. Los adhesivos de masa fundida adecuados deben poseer la solidez de unión apropiada para adherirse a los substratos implicados, y deben poseer también la flexibilidad adecuada, la resistencia de coloración o de penetración, la viscosidad apropiada y un tiempo sin límites para funcionar sobre un equipo comercial, una estabilidad aceptable en condiciones de almacenamiento, y una estabilidad térmica aceptable a una temperatura de aplicación normal.

Se han utilizado muchos polímeros distintos en los adhesivos de masa fundida empleados en la elaboración de artículos desechables. A este respecto, los adhesivos típicos de masa fundida han empleado unos polímeros que incluyen estireno-isopreno-estireno (SIS); estireno-butadieno-estireno (SBS); estireno-etileno-butileno-estireno (SEBS); etileno-vinil-acetato (EVA); y la poli-\alpha-olefina amorfa (APAO). Aunque estos polímeros, cuando se mezclan adecuadamente, proporcionan una adherencia aceptable entre la mayoría de los substratos empleados en la elaboración de productos desechables típicos como los pañales o los materiales de embalaje, han tenido varios defectos que han empañado su utilidad.

Uno de los defectos más notables de los adhesivos de masa fundida anteriores se refiere a su solubilidad en el agua. Los adhesivos de masa fundida típicos son insolubles en el agua y por lo tanto difíciles de reciclar. Es muy conveniente reciclar los productos del papel y demás productos desechables para conservar los recursos en materias primas y el espacio de los vertederos. Por lo tanto es práctica general en la industria del papel recoger y repulpar la pasta de papel residual para recuperar la fibra de celulosa y regenerar otros productos útiles del papel tales como el papel higiénico o el cartón. Como no se dispone en este momento de ningún método adecuado para el reciclado inmediato, aparte de la separación de los componentes de los productos desechables, como los pañales desechables, en partes de componentes, por medio de lo cual pueden reciclarse o alternativamente desecharse las partes de componentes de una manera ambientalmente favorable, para reducir cualquier impacto adverso que puedan tener estos objetos sobre el medio ambiente, ha surgido frecuentemente el interés sobre la consecuencia ambiental de estos productos una vez que se vuelven inutilizables y se tiran en vertederos o similares. La insolubilidad de los adhesivos de masa fundida convencionales exacerba además estos problemas de reciclaje. Así, sería deseable utilizar adhesivos de masa fundida hidrosensibles para ayudar a resolver este problema de desechos y de reciclaje ya que estos adhesivos perderán su capacidad de adherencia al remojarse en agua, dando lugar por este medio a que el objeto adherido se desarme en sus partes de componentes para una separación y recuperación fáciles. Sin embargo, debe entenderse que cualquier adhesivo de masa fundida hidrosensible debe desempeñar su función programada durante el almacenamiento y servicio donde el contacto con la humedad es, en muchos casos, inevitable. Como consecuencia, la hidrosensibilidad de los adhesivos de masa fundida debe equilibrarse con la necesidad de proporcionar la solidez de unión adecuada para mantener la integridad estructural de los productos hasta su desecho.

Los adhesivos de masa fundida hidrosensibles o hidrosolubles más comunes se basan en polímeros que contienen pirrolidona de vinilo u otros monómeros de vinilo heterocíclico como lo indica Colon et al., en las Patentes de los Estados Unidos No. 4.331.576 y 4.325.851. Estos adhesivos están hechos de polímeros de pirrolidona de vinilo, copolímeros de pirrolidona de vinilo/acetato de vinilo, y demás polímeros basados en pirrolidona de vinilo. Otra clase de adhesivos de masa fundida hidrosensibles incluye los adhesivos basados en poliéster que comprenden un único o una mezcla de copoliésteres en combinación con un plastificante, los cuales son revelados por Morrison en la Patente de los Estados Unidos No. 4.052.368 y Harrington, Jr., et al, en la Patente de los Estados Unidos No. 4.172.823 y Miller, et al, en las Patentes de los Estados Unidos No. 5.543.488, 5.552.511 y 5.605.764.

Los adhesivos basados en poliéster y pirrolidona de polivinilo se aplican típicamente como líquido a un substrato desde un depósito o cazo para cola calentado a temperaturas que se sitúan entre 150ºC y 200ºC. Los adhesivos hidrosensibles basados en una pirrolidona de polivinilo o una polivinil-pirrolidona/acetato de vinilo muestran poca estabilidad térmica. Estas formulaciones de adhesivos pueden degradarse rápidamente a las temperaturas elevadas del cazo que se emplean durante su aplicación. Los adhesivos basados en copoliésteres, debido a la reactividad química potencial del copoliéster con muchos otros ingredientes que se utilizan a menudo para elaborar un adhesivo de masa fundida útil, sufren de las limitaciones en la amplitud de formulación y por lo tanto de la falta de equilibrio entre la hidrosensibilidad y la solidez de unión, limitando además por este medio su utilidad.

Otros adhesivos de masa fundida hidrosensibles se basan en el polivinil-metil-éter. Contienen plastificantes hidrosolubles o insolubles y gran cantidad de adherente insoluble en el agua. El polivinil-metil-éter tiene una solubilidad limitada en el agua lo que limita su utilidad en muchas aplicaciones. Asimismo, el polímero tiene poca estabilidad térmica, es de color oscuro lo que provoca preocupaciones a nivel estético y presenta un problema de fuerte olor censurable.

Los adhesivos de masa fundida hidrosolubles basados en homopolímeros de polialquilén-imina sustituida (polioxazolina) vienen revelados por Scholl et al, en la Patente de los Estados Unidos No. 5.143.961 y por Bunnelle et al, en la Patente de los Estados Unidos No. 5.459.184. Estos adhesivos, sin embargo, son frágiles y muestran una fuerza adherente limitada. Además, estos adhesivos poseen habitualmente una gran viscosidad lo que limita a menudo su aplicación en los productos desechables.

Finalmente, los adhesivos de masa fundida hidrosolubles basados en un copoliéster sulfonado son revelados por Blumenthal et al, en la Patente de los Estados Unidos No. 5.750.605. Se establece aquí que la fuerza y la resistencia al calor de los adhesivos de masa fundida basados en poliésteres sulfonados pueden mejorarse de manera significativa mediante la incorporación de ceras cristalinas específicas, o alternativamente, mediante la incorporación de ciertos polímeros termoplásticos cristalinos hidrofóbicos. La mayoría de estos materiales cristalinos, sin embargo, no son compatibles con los copoliésteres sulfonados y se separarán en dos fases distintas. Otro inconveniente con la incorporación de materiales cristalinos insolubles es la reducción de la solubilidad o dispersabilidad en el agua y la velocidad de disolución y de dispersión. Los adhesivos enseñados en la patente no. 5.750.605 requieren una mezcla rigurosa en condiciones de gran velocidad y de gran esfuerzo cortante para disolverse o dispersarse. Estas condiciones de gran velocidad y de gran esfuerzo cortante no son ni prácticas ni pueden conseguirse para la mayoría de las aplicaciones, como por ejemplo, en la elaboración de compresas femeninas que puedan desecharse en la taza del retrete. En este caso, se necesita que la unión adhesiva se desintegre rápidamente antes o mientras se tira de la cadena lo que produce un muy bajo nivel de agitación y de esfuerzo cortante. En las aplicaciones donde una buena dispersabilidad y una gran velocidad de disolución son esenciales, la utilización de materiales cristalinos tal como lo indica la patente '605 no es conveniente. El inconveniente más serio de estos adhesivos del arte anterior consiste en su poca adhesión a los substratos de baja potencia superficial como el polietileno y el polipropileno. Esta falta de adhesión a los substratos de baja potencia superficial descarta los adhesivos del arte anterior para las aplicaciones de productos no tejidos desechables donde la adherencia de la película de polietileno al material no tejido de polipropileno es necesaria para la elaboración del producto.

En consecuencia, existe la necesidad de una composición adhesiva de masa fundida que sea esencialmente estable al calor e hidrosensible, que pueda formar unas uniones fuertes sobre los substratos de baja potencia superficial, que pueda disolverse o dispersarse rápidamente en agua en condiciones de baja agitación y de bajo esfuerzo cortante, y que pueda ser inducida a desunirse rápidamente al ser expuesta al agua.

Sumario de la invención

Un objeto de la presente invención consiste en proveer una composición adhesiva de masa fundida hidrosensible mejorada que proporcione una buena adhesión a los substratos de baja potencia superficial y que sea únicamente muy adecuada para la fabricación de productos desechables, especialmente artículos no tejidos desechables.

Otro objeto de la presente invención consiste en proporcionar una composición adhesiva de masa fundida hidrosensible (puede ser piezosensible o no piezosensible) que, cuando se emplee en relación con la fabricación de artículos desechables, tenga una excelente solidez de unión en seco, pero que pueda ser inducida a delaminarse cuando esté expuesta al agua, dando lugar por este medio a que los elementos de los componentes del artículo desechable se reciclen o de otro modo se desechen de una manera ambientalmente favorable. Otro objeto de la presente invención consiste en proporcionar una composición adhesiva de masa fundida hidrosensible que, cuando se incorpore dentro de un artículo desechable como un pañal, mantenga el artículo en un estado de ensamblaje durante su uso normal a pesar de su exposición a unos medios acuosos como la orina.

Otros objetos y ventajas de la presente invención deben proporcionar una composición adhesiva de masa fundida hidrosensible que posea una excelente adhesión equilibrada, una estabilidad a las altas temperaturas y una fuerza de cohesión aceptable a una viscosidad relativamente baja para el propósito descrito, y que sea duradera, fácil de aplicar mediante la utilización de técnicas de fabricación convencionales, y que además no tenga los inconvenientes atribuibles a los adhesivos del arte anterior utilizados hasta ahora.

En consecuencia, puede formularse un adhesivo de masa fundida que tenga la composición siguiente:

a): del 10% al 90% en peso de uno o más polímero(s) de copoliéster de sulfonato;

b): del 5% al 50% en peso de polietilén-glicol que tenga un peso molecular superior a 2000 y un punto de fusión superior a 50ºC;

c): del 0% al 40% en peso de uno o más plastificante(s) compatible(s);

d): del 0% al 80% en peso de una o más resina(s) adherente(s) compatible(s);

e): del 0% al 3% en peso de uno o más estabilizador(es); y

los componentes de la composición que alcanzan el 100% en peso, y en la cual la composición adhesiva mantiene la integridad de un artículo desechable durante su uso normal pero se degrada en presencia de agua, dando lugar por este medio a que el artículo desechable se desarme fácilmente y por consiguiente se recicle.

La composición adhesiva puede también contener otros componentes que pueden modificar las propiedades adhesivas, o añadir propiedades adhesivas, a la composición adhesiva básica anterior.

En esencia, la presente invención proporciona una nueva aproximación a los adhesivos de masa fundida hidrosensibles mediante la incorporación en la composición de un polietilén-glicol (PEG) hidrosoluble sólido de peso molecular relativamente alto. La presente invención posee numerosas ventajas. Por ejemplo, el PEG sólido utilizado en esta composición adhesiva elimina sustancialmente cualquier fluencia en frío. El término fluencia en frío se refiere al fenómeno físico en el que el cuerpo de algunas sustancias amorfas, particularmente los cauchos naturales y sintéticos y similares, cambia su forma en condiciones de gravedad a temperatura ambiente. La fluencia en frío es perjudicial en el embalaje de productos y puede provocar un bloqueo en las aplicaciones no tejidas desechables, y por lo tanto, debe evitarse. Asimismo, por contraste con los materiales cristalinos utilizados en los adhesivos indicados en la patente no. 5.750.605, la utilización de PEG sólido soluble aumenta la solubilidad del adhesivo en el agua, es decir que el presente adhesivo que utiliza PEG sólido ha incrementado la solubilidad en el agua y puede disolverse a gran velocidad en condiciones suaves si se compara con la misma formulación que utiliza los materiales cristalinos indicados en la patente '605. La ventaja más importante y todavía no fácilmente perceptible y reconocible de la presente composición adhesiva es su capacidad para unirse firmemente a los substratos de baja potencia superficial como el polietileno y el polipropileno, a los cuales el adhesivo del arte anterior indicado en la patente '605 no consigue unir. Además, se ha descubierto que el PEG sólido es más compatible con los demás componentes de la mezcla adhesiva que los materiales cristalinos indicados en el arte anterior.

Descripción detallada de la invención

La composición adhesiva de masa fundida preferida de la presente invención, tal como se indica anteriormente, incluye aproximadamente del 10% a aproximadamente el 90% en peso de un polímero de copoliéster sulfonado o una mezcla de más de un polímero de copoliéster sulfonado; aproximadamente del 0% a aproximadamente el 80% en peso de una o más resinas de adhesividad compatibles; aproximadamente del 0% a aproximadamente el 40% en peso de un plastificante adecuado; aproximadamente del 0% a aproximadamente el 3% en peso de un estabilizador y aproximadamente del 5% a aproximadamente el 50% en peso de polietilén-glicol que tiene un peso molecular superior a 2000 y un punto de fusión superior a 50ºC; alcanzando los componentes de la composición el 100% en peso; y en la cual la composición adhesiva de masa fundida es hidrofílica, es decir fácilmente hidrosoluble, hidrosensible o hidroactivada.

El mayor componente del adhesivo de la invención, presente en una cantidad del 10 al 90% en peso del adhesivo, comprende un polímero de condensación del copoliéster sulfonado que comprende el producto de reacción de:

(a): al menos un ácido dicarboxílico difuncional o el éster de metilo correspondiente que no es un sulfo-monómero;

(b): del 2 al 25 por ciento molar de al menos un sulfo-monómero que contiene al menos un grupo de sulfonato metálico o un grupo de sulfonato no metálico que contiene nitrógeno unido a un núcleo aromático o cicloalifático y al menos a un grupo funcional seleccionado a partir del grupo compuesto de hidroxilo, carboxilo y amino;

(c): al menos un reactivo difuncional seleccionado a partir de un glicol o una mezcla de un glicol y una diamina que tiene dos grupos NRH, conteniendo el glicol dos grupos de -C(R^{1})_{2}-OH donde R en el reactivo es hidrógeno o un grupo alquilo de 1 a 6 átomos de carbono, y R^{1} en el reactivo es un átomo de hidrógeno, un alquilo de 1 a 5 átomos de carbono o un grupo arilo de 6 a 10 átomos de carbono;

(d): del 0 al 40 por ciento molar de un reactivo difuncional seleccionado a partir de ácidos hidroxi-carboxílicos que tienen un grupo de -C(R)_{2}-OH, ácidos amino-carboxílicos que tienen un grupo -NRH, amino-alcoholes que tienen un grupo de -C(R)_{2}-OH y un grupo de NRH, o las mezclas de dichos reactivos difuncionales donde R en el reactivo es hidrógeno o un grupo alquilo de 1 a 6 átomos de carbono; y

(e): del 0 al 40 por ciento molar de un reactivo multifuncional que contiene al menos tres grupos funcionales seleccionados a partir de hidroxilo, carboxilo, y las mezclas de los mismos, en el cual al menos una parte del reactivo multifuncional contiene al menos tres grupos de hidroxilo,

donde todos los porcentajes molares establecidos se basan en la totalidad del grupo de ácido, hidroxilo y amino que contiene los reactivos y es igual al 200 por ciento molar y donde el polímero contiene las proporciones del grupo ácido que contiene los reactivos (el 100 por ciento molar de ácido) con respecto al grupo de hidroxi y al grupo amino que contiene los reactivos (el 100 por ciento molar de base) de modo que el valor de EQ (base) de (equivalentes) dividido por EQ (ácido) de (equivalentes) se encuentra entre 0,5 y 2.

El reactivo de éster o de ácido difuncional del componente (a) de la composición de la presente invención es preferentemente de naturaleza sustancialmente alifática y puede ser un ácido seleccionado a partir del grupo compuesto de los ácidos oxálico, malónico, dimetil-malónico, succínico, glutárico, adípico, trimetil-adípico, pimélico, piválico, fumárico, maleico, dodecanoico, 2,2-dimetil-glutárico, acelaico, sebácico, 1,3-ciclopentano-dicarboxílico, 1,2-ciclohexano-dicarboxílico, 1,3-ciclohexano-dicarboxílico, 1,4-ciclohexano-dicarboxílico, ftálico, terftálico, isoftálico, 2,5-norbornano-dicarboxílico, 1,3-naftalenodioico, difénico, 4,4'-oxidibenzoico, diglicólico, tiodipropiónico, 4,4'-sulfonil-dibenzoico, y 2,5-naftaleno-dicarboxílico y los ésteres de los mismos así como las mezclas de los mismos. El reactivo de éster o de ácido dicarboxílico difuncional del componente (a) se selecciona preferentemente a partir del grupo de ácidos compuesto de ácido isoftálico, ácido terftálico, anhídrido ftálico (ácido), ácido adípico, ácido piválico, ácido dodecanodioico, ácido sebácico, ácido acelaico, ácido 1,4-ciclohexano-dicarboxílico, ácido 1,3-ciclohexano-dicarboxílico, anhídrido maleico, ácido fumárico, anhídrido succínico (ácido), ácido 2,6-naftaleno-dicarboxílico, y ácido glutárico y los ésteres de los mismos, así como las mezclas de los mismos. Los reactivos de ácido dicarboxílico difuncional preferidos de (a) están seleccionados a partir del grupo compuesto de ácido isoftálico, ácido adípico, ácido 1,4-ciclohexano-dicarboxílico, ácido 1,3-ciclohexano-dicarboxílico y las mezclas de los mismos con ácido 1,4-ciclohexano-dicarboxílico como ácido más preferido.

El reactivo de sulfo-monómero del componente (b) se selecciona preferentemente a partir del grupo compuesto de los monómeros difuncionales que contienen un grupo de -SO_{3}M unido a un núcleo seleccionado a partir del grupo compuesto de benceno, naftaleno, antraceno, difenilo, oxidifenilo, sulfonil-difenilo y metileno-difenilo, donde M es Na+, Li+, Mg++, Ca++, Fe++ y Fe+++. El reactivo de sulfo-monómero más preferido del componente (b) se selecciona a partir del grupo compuesto de dioles y de aductos de dioles del reactivo multifuncional que contiene al menos tres grupos de hidroxilo y un sulfo-monómero de ácido monocarboxílico que contiene al menos un grupo de sulfonato metálico o un grupo de sulfonato no metálico que contiene nitrógeno unido a un núcleo aromático o cicloalifático. Alternativamente, el grupo más preferido de sulfo-monómeros incluye ácido 5-sodio-sulfo-isoftálico, 5-sodio-sulfo-isoftalato de dimetilo, ácido 5-litio-sulfo-isoftálico, y bis-(2-hidroxi-etil)-5-sodio-sulfo-isoftalato; siendo más preferidos el ácido 5-sodio-sulfo-isoftálico o el 5-sodio-sulfo-isoftalato de dimetilo.

El reactivo difuncional del componente (c) es preferentemente un diol seleccionado a partir del grupo compuesto de etilén-glicol, propilén-glicol, 1,3-propanodiol, 2-metil-1,3-propanodiol, 2,4-dimetil-2-etil-1,3-hexanodiol, 2,2-dimetil-1,3-propanodiol (neopentil-glicol), 2-etil-2-butil-1,3-propanodiol (neopentil-glicol), 2-etil-2-butil-1,3-propanodiol, 2-etil-2-isobutil-1,3-propanodiol, 1,3-butanodiol, 1,4-butanodiol, 1,5-pentanodiol, 1,6-hexanodiol, 2,2,4-trimetil-1,6-hexanodiol, tiodietanol, 1,2-ciclohexano-dimetanol, 1,3-ciclohexano-dimetanol, 1,4-ciclohexano-dimetanol, 2,2,4,4-tetrametil-1,3-ciclobutanodiol, p-xililenodiol, dietilén-glicol, trietilén-glicol, tetraetilén-glicol, pentaetilén-glicol, hexaetilén-glicol, heptaetilén-glicol, octaetilén-glicol, nonaetilén-glicol, decaetilén-glicoles, 2,2,4-trimetil-1,3-pentanodiol, hidroxi-pivalato de hidroxi-pivalilo, dipropilén-glicol, 1,10-decanodiol, bisfenol A hidrogenado, y las mezclas de los mismos. El reactivo difuncional de (c) se selecciona con más preferencia a partir del grupo compuesto de dietilén-glicol, neopentil-glicol, ciclohexano-dimetanol, 2-etil-2-butil-1,3-propanodiol, 2,2,4-trimetil-1,3-pentanodiol, hidroxi-pivalato de hidroxi-pivalilo, y 2-metil-1,3-propanodiol, siendo más preferidos el dietilén-glicol, el neopentil-glicol, y el ciclohexano-dimetanol.

Los componentes difuncionales ventajosos que son amino-alcoholes incluyen los aromáticos, alifáticos, heterocíclicos y demás tipos con respecto al componente (d). Los ejemplos específicos incluyen el 5-amino-metil-ciclohexano-metanol, 5-amino-2-etil-pentanol-1,2-(4-p-hidroxi-etoxi-fenil)-1-amino-etano, 3-amino-2,2-dimetil-propanol, hidroxi-etil-amina, etc. Estos amino-alcoholes generalmente contienen de 2 a 20 átomos de carbono, un grupo -NRH y un grupo -C(R)_{2}-OH.

Los componentes de monómeros difuncionales ventajosos que son ácidos amino-carboxílicos incluyen los aromáticos, alifáticos, heterocíclicos y demás tipos con respecto al componente (d) e incluyen las lactamas. Los ejemplos específicos incluyen el ácido 6-amino-caproico, su lactama conocida por caprolactama, el ácido \omega-amino-undecanoico, ácido 3-amino-2-dimetil-propiónico, ácido 4-(\beta-amino-etil)-benzoico, ácido 2-(\beta-amino-propoxi)-benzoico, ácido 4-amino-metil-ciclohexano-carboxílico, ácido 2-(\beta-amino-propoxi)-ciclohexano-carboxílico, etc. Generalmente, estos compuestos contienen de 2 a 20 átomos de carbono.

Los ejemplos ventajosos del componente de monómeros difuncionales (d) que son diaminas incluyen etilén-diamina, hexametilén-diamina, 2,2,4-trimetil-hexametilén-diamina, 4-oxaheptano-1,7-diamina, 4,7-dioxadecano-1,10-diamina, 1,4-ciclohexano-bismetil-amina, 1,3-cicloheptametilén-diamina, dodecametilén-diamina, etc.

El reactivo (e), cuando se utilice, contiene preferentemente de 3 a 6 grupos de hidroxilo y/o carboxilo; se prefieren más el trimetilol-propano (TMP), trimetilol-etano (TME), glicerina, pentaeritritol, aritritol, treitol, dipentaeritritol, sorbitol, anhídrido trimelítico, dianhídrido piromelítico, o ácido dimetilol-propiónico, siendo más preferido el TMP. Se prefiere que el reactivo (e) esté presente en menor cantidad hasta un 40 por ciento molar, con más preferencia del 0 al 20 por ciento molar. La composición de copoliéster utilizada como componente de los adhesivos de masa fundida de la presente invención comprende preferentemente del 60 al 100 por ciento molar de (a), del 4 al 20 por ciento molar de (b), del 80 al 100 por ciento molar de (c), del 0 al 10 por ciento molar de (d), y del 0 al 20 por ciento molar de (e).

La utilización de copoliéster sulfonado confiere la ventaja adicional de proporcionar un grado de hidrosensibilidad que depende de la intensidad iónica del medio acuoso. Así, pueden formularse unos adhesivos que sean suficientemente resistentes a los medios iónicos encontrados durante la utilización (como la exposición a los fluidos corporales encontrados en los pañales y compresas femeninas) todavía dispersos y/o desunidos en el agua de grifo, que es de intensidad iónica más baja. Estos adhesivos son por lo tanto particularmente útiles en los artículos desechables por descarga de agua.

Se ha descubierto que el componente de copoliéster de sulfonato proporcionaba las únicas propiedades a los adhesivos de la presente invención. La capacidad para utilizar tales niveles de este material en los adhesivos es inesperada a la luz del hecho de que el polímero, por sí mismo, no posee un equilibrio adecuado de adhesión en caliente y en frío como lo requieren las aplicaciones de uso final específicas. Además, el adhesivo puede aplicarse a temperaturas relativamente bajas, es decir, tan bajas como aproximadamente 140ºC (220ºF), ventaja definitiva en muchas aplicaciones que impliquen substratos termosensibles que pueden ser dañados por el recubrimiento con adhesivos fundidos a temperaturas más altas, mientras proporcionan un mayor grado de seguridad al manipulador.

La preparación de los copoliésteres utilizados aquí se describe generalmente, por ejemplo, en las Patentes de los Estados Unidos No. 4.910.292, 4.973.656 y 4.990.593. Recientemente, se han desarrollado unos poliésteres de sulfonato mejorados (Miller et al, WO 95/18191) que se caracterizan por las Tg reducidas, inferiores a 20ºC y por la incorporación de puntos de ramificación para elevar la relación de resistencia/viscosidad. Las condiciones preferidas del reactivo de policondensación para la preparación del poliéster son a una temperatura de 150ºC a 230ºC en presencia de un catalizador. El catalizador para la reacción de policondensación es preferentemente un catalizador ácido, con más preferencia un compuesto organo-metálico, tal como un compuesto que contenga estaño o titanio. Los ejemplos adecuados de catalizador ácido incluyen el óxido de dibutil-estaño, oxalato estannoso, titanio-tetraisopropóxido, ácido butil-estánnico, y ácido p-tolueno-sulfónico, siendo el ácido butil-estánnico el más preferido. La cantidad catalítica preferida de ácido butil-estánnico es del 0 al 0,5 por ciento en peso, basado en el peso total de los reactivos, preferentemente del 0,01 al 0,2 por ciento en peso, siendo el más preferido el 0,1 por ciento en peso.

La viscosidad del copoliéster se encuentra preferentemente entre 1.000 mPaS (1.000cP) y 1.000.000 mPaS
(1.000.000cP) a 177ºC (350ºF), con más preferencia entre 5.000 y 500.000 mPaS (5.000 y 1.000.000cP). La viscosidad se mide en un viscosímetro de Brookfield que utiliza un husillo de #27. La viscosidad tiene relación generalmente con el peso molecular con viscosidades más altas que corresponden a pesos moleculares más altos.

Los ejemplos de los copoliésteres del tipo descrito aquí anteriormente, incluyen el Eastman AQ 1350, producto de baja viscosidad con una viscosidad de Brookfield que oscila entre 28.000 y 45.000 mPaS (28.000 a 45.000cP) a 177ºC y una temperatura de transición del estado vítreo (Tg) de aproximadamente -2ºC, y el Eastman AQ 1950, producto de viscosidad media con una viscosidad de Brookfield que oscila entre 80.000 y 110.000 mPaS (80.000 a 110.000cP) y una Tg de 3ºC, así como el Eastman AQ 14000, producto de alta viscosidad con una viscosidad de Brookfield que oscila entre 300.000 y 500.000 mPaS (3.000.000 a 500.000cP) a una Tg de 7ºC. Todos estos copoliésteres son comercialmente disponibles por Eastman Chemical Company, Kingsport, TN.

Las resinas de adhesividad que se utilizan en los adhesivos de la presente invención son aquellas que amplían las propiedades adhesivas y mejoran la adherencia específica del polímero. Estas resinas son generalmente polares en su naturaleza y tienen un punto de ablandamiento de Bola y Anillo superior a 60ºC, aunque puedan utilizarse también pequeñas cantidades de agentes de adhesividad no polares en combinación con agentes de adhesividad polares tal como se describe a continuación. La presente formulación incluye aproximadamente del 0% a aproximadamente el 80% en peso de una resina de adhesividad, sea polar o sea una combinación de agentes de adhesividad polares y no polares.

Tal como se utiliza aquí, el término "resina de adhesividad" incluye:

(a): una colofonía natural y modificada como, por ejemplo, la colofonía de goma, colofonía de madera, colofonía líquida, colofonía destilada, colofonía hidrogenada, colofonía dimerizada y colofonía polimerizada;

(b): los ésteres de glicerol y pentaeritritol de colofonías naturales y modificadas, como, por ejemplo, el éster de glicerol de colofonía de madera clara, el éster de glicerol de colofonía hidrogenada, el éster de glicerol de colofonía polimerizada, el éster de pentaeritritol de colofonía de madera clara, el éster de pentaeritritol de colofonía hidrogenada, el éster de pentaeritritol de colofonía líquida y el éster de pentaeritritol modificado fenólico de colofonía;

(c): las resinas de politerpeno que tienen un punto de ablandamiento, tal como lo determina el método ASTM E28-58T, de aproximadamente 20ºC a aproximadamente 140ºC, resultando generalmente estas últimas resinas de politerpeno de la polimerización de los hidrocarburos de terpeno, como el monoterpeno conocido por pineno, dentro de los presentes catalizadores de Friedel-Crafts a temperaturas moderadamente bajas; se incluyen también las resinas de politerpeno hidrogenadas;

(d): los copolímeros y terpolímeros de terpenos naturales, por ejemplo el estireno/terpeno, el estireno/terpeno de \alpha-metilo y el tolueno/terpeno de vinilo;

(e): las resinas de terpeno fenólicas modificadas como, por ejemplo, el producto de resina que resulta de la condensación, en un medio ácido, de un terpeno y un fenol;

Las mezclas de dos o más de las resinas de adhesividad anteriormente descritas pueden resultar necesarias para algunas formulaciones. Aunque pueda utilizarse un rango del 0% al 80% en peso de resinas de adhesividad, el rango preferido es del 15% al 50%. Un ejemplo de una resina de adhesividad comercialmente disponible que es útil para la presente invención incluye la resina que se identifica comercialmente por la marca de designación Sylvares TP-2040. Esta resina es una resina de terpeno fenólica disponible por Arizona Chemical Company.

Las colofonías polimerizadas comercialmente disponibles pueden obtenerse de Arizona Chemical Company con las marcas de designación "Sylvaros PR-295, PR-85, PR-95 y PR-140" respectivamente. Además, Hercules Inc. produce una colofonía dimerizada adecuada con la marca de designación "Demerex". Las colofonías parcialmente hidrogenadas comercialmente adecuadas pueden obtenerse también de Hercules, Inc. con las marcas de designación "Foral NC", "Foral AX" y "Stabelite". Finalmente, los ésteres parciales de las colofonías líquidas dibásicas modificadas pueden obtenerse de Arizona Chemical Company con las marcas de designación "Sylvatac 203" y "Beckacite 4901".

En las formulaciones, típicamente los agentes de adhesividad de terpeno fenólico como el Sylvares TP-2040 son generalmente no hidrodispersables. Sin embargo, debido a que el copoliéster sulfonado es muy hidrosensible, la incorporación del agente de adhesividad a niveles bajos (es decir, menos del 50%) dentro de las presentes formulaciones adhesivas no inhibe la hidrosensibilidad del adhesivo.

Además, pequeñas cantidades (es decir, menos del 20 por ciento en peso) de agentes de adhesividad no polares pueden utilizarse en combinación con los agentes de adhesividad polares anteriormente descritos. Los productos típicos de esta clase de agentes de adhesividad no polares son:

(f): las resinas alifáticas de hidrocarburo de petróleo que tienen puntos de ablandamiento de Bola y Anillo de aproximadamente 10ºC a aproximadamente 140ºC, estas últimas resinas resultando de la polimerización de los monómeros compuestos principalmente de olefinas y diolefinas; se incluyen también las resinas hidrogenadas alifáticas de hidrocarburo de petróleo; los ejemplos de estas resinas comercialmente disponibles basadas en una fracción de olefina de C_{5-} de este tipo son las resinas de adhesividad "Wingtack 95" y "Wingtack 115" vendidas por Goodyear Tire and Rubber Company;

(g): los hidrocarburos aromáticos de petróleo y los derivados hidrogenados de los mismos;

(h): los hidrocarburos alifáticos/aromáticos derivados del petróleo y los derivados hidrogenados de los mismos;

(i): los alifáticos cíclicos hidrogenados como Escorez 5400 de Exxon Chemical Company.

Los plastificantes tanto hidrosolubles como hidroinsolubles pueden estar presentes en la composición de la presente invención en cantidades de aproximadamente el 0% a aproximadamente el 40% en peso, preferentemente de aproximadamente el 5% al 30% en peso, y con más preferencia de aproximadamente el 10% al 20% en peso, con el fin de proporcionar el control de viscosidad y de hidrosolubilidad deseadas sin reducir sustancialmente la fuerza adhesiva o la temperatura de servicio del adhesivo. Pueden utilizarse en la composición de la presente invención plastificantes tanto líquidos como sólidos.

Los plastificantes hidrosolubles utilizados aquí comprenden polietilén-glicoles de bajo peso molecular (peso molecular de 1.000 o menos), alcohol multifuncional y la clase general de agentes tensioactivos donde las moléculas contienen tanto un grupo hidrofílico como un grupo hidrofóbico. El grupo hidrofílico de la molécula se compone generalmente, pero no se limita a ello, de polietilén-glicol, polipropilén-glicol, copolímeros de etileno y glicoles de propileno, un grupo de amina monohidroxilada o dihidroxilada, un radical amino etoxilado, los ésteres de polialquilén-glicoles del grupo carboxílico, glicerol sustituido o insustituido, grupos de glucosa, sucrosa y sorbitano. El grupo hidrofóbico de la molécula se compone generalmente, pero no se limita a ello, de un radical de hidrocarburo como los grupos de alquil-fenol, los grupos de fenol de dialquilo, o los radicales alifáticos lineales o ramificados. Los plastificantes solubles preferidos incluyen los ácidos grasos etoxilados y el alcohol graso etoxilado que tiene un valor HLB que se sitúa en el rango de 8,0 a 20,0. Un alcohol de tridecilo etoxilado con un valor HLB de 14 puede obtenerse con la marca de designación Iconol TDA-10 de BASF Corporation y los ácidos etoxilados hidrosolubles, como el
monolaurato 600 de polietilén-glicol (HLB = 14,6) y el dilaurato 1000 de polietilén-glicol (HLB = 14,2) pueden comprarse a Stepan Company of Northfield, Illinois con las marcas de designación Kessco PEG 600MC y Kessco PEG 1000DL, respectivamente.

Puede seleccionarse un plastificante insoluble adecuado a partir del grupo que incluye dibenzoato de dipropilén-glicol; tetrabenzoato de pentaeritritol; 400-di-2-etil-hexoato de polietilén-glicol; de 2-etil-hexilo-difenil fosfato; bencil-butil-ftalato; dibutil-ftalato y dioctil-ftalato. El dibenzoato de dipropilén-glicol y el tetrabenzoato de pentaeritritol adecuados pueden comprarse a Velsicol Chemical Company of Chicago, Illinois con las marcas de designación "Benzoflex 9-88 y S-552", respectivamente. Además, un 400-di-2-etil-hexoato de polietilén-glicol adecuado puede comprarse a C.P. Hall Company of Chicago, Illinois con la marca de designación "Tegmer 809". Un 2-etil-hexil-difenil-fosfato y un bencil-butil-ftalato pueden comprarse a Monsanto Industrial Chemical Company de St. Louis, Missouri con la marca de designación "Santicizer 141 y 160" respectivamente.

Los plastificantes anteriormente mencionados pueden utilizarse cada uno solos o según una combinación de dos o más plastificantes en la composición adhesiva de la presente invención.

La presente invención incluye un estabilizador o antioxidante en una cantidad del 0% a aproximadamente el 3% en peso, pero preferentemente de aproximadamente el 0,1 al 1%. Los estabilizadores que son útiles en las composiciones de masa fundida de la presente invención se incorporan para ayudar a proteger los polímeros indicados más arriba, y por este medio la totalidad del sistema adhesivo, de los efectos de la degradación térmica y oxidativa que normalmente tienen lugar durante la fabricación y aplicación de los adhesivos así como durante la exposición habitual del producto final al medio ambiente. Esta degradación se manifiesta habitualmente mediante el deterioro en el aspecto, propiedades físicas y características de rendimiento del adhesivo. Entre los estabilizadores o antioxidantes aplicables se encuentran los fosfitos, tioésteres, aminas sustituidas, los derivados del mercapto-bencimidazol, los derivados de la hidroquinona, los fenoles obstaculizados y los fenoles multifuncionales, como los fenoles que contienen azufre y fósforo. Los estabilizadores o antioxidantes particularmente útiles son los fenoles obstaculizados. Los fenoles obstaculizados son bien conocidos de los especialistas en el arte y pueden caracterizarse como compuestos fenólicos que contienen también radicales estéricamente macizos muy próximos del grupo de hidroxilo fenólico de los mismos. Los fenoles obstaculizados representativos incluyen:

-: 1,3,5-trimetil-2,4,6-tris-(3,5-di-t-butil-4-hidroxi-bencil)-benceno;

-: propionato de n-octadecil-3-(3,5-di-t-butil-4-hidroxi-fenilo);

-: 4,4'-metilenbis-(4-metil-6-t-butil-fenol);

-: 4,4'-tiobis-(6-t-butil-o-resol);

-: 2,6-di-t-butil-fenol;

-: 6-(4-hidroxi-fenoxi)-2,4-bis-(n-octiltio)-1,3,5-triacina;

-: 2,4,6-tris-(4-hidroxi-3,5-di-t-butil-fenoxi)-1,3,5-triacina;

-: di-n-octadecil-3,5-di-t-butil-fenil-fosfonato;

-: 2-(n-octiltio)-etil-3,5-di-t-butil-4-hidroxi-benzoato; y

-: propionato de hexa-(3,3,5-di-t-butil-4-hidroxi-fenil)-sorbitol.

Uno de los antioxidantes especialmente preferidos es el Irganox 1010, metano de tetraquis-(metilén-(3,5-di-t-butil-4-hidroxi-hidrocinamato)-metano fabricado por Ciba Geigy.

El rendimiento de estos estabilizadores puede mejorarse además mediante la utilización, conjuntamente con; (1) productos sinergéticos como, por ejemplo, los ésteres y fosfitos de tiodipropionato; y (2) los agentes quelantes y los desactivadores metálicos como, por ejemplo, el ácido etilén-diamín-tetraacético, los sales de los mismos, y la disalicilal-propilén-diimina.

La composición adhesiva de masa fundida de la presente invención incluye también como ingrediente esencial individual aproximadamente del 5% a aproximadamente el 50% en peso de polietilén-glicol (PEG) que tiene un peso molecular superior a 2000 y un punto de fusión superior a 50ºC. La cantidad preferida de alto peso molecular PEG es del 5% al 30% y la cantidad más preferida es del 10% al 25% en peso.

El término polietilén-glicol utilizado aquí se refiere a una familia de polímeros hidrosolubles formados por la reacción de adición de óxido de etileno. La fórmula generalizada para el polietilén-glicol puede expresarse por la siguiente:

R_{1}-(OCH_{2}CH_{2})_{n}-OR_{2}

: donde n es el número promedio de unidades de oxietileno de repetición. R_{1} y R_{2} pueden elegirse cada uno independientemente del grupo de radicales que incluye -H, los grupos de alquilo de 1 a 20 átomos de carbono, amina o aminas sustituidas.

Los PEG más preferidos son aquellos donde R_{1} es un hidrógeno (-H) y R_{2} es una parte de hidrógeno (-H) o de metilo (-CH_{3}) o de etilo (-C_{2}H_{5}).

La definición de polietilén-glicol de peso molecular relativamente alto incluye también copolímeros de glicoles que tienen un peso molecular promedio superior a 2000 y un punto de fusión superior a 50ºC. Un ejemplo de estos glicoles de copolímero incluye un copolímero de bloque de etilén-glicol y de propilén-glicol, con marca de designación Pluronic F68 (BASF Corporation, Mount Olive, NJ), con un peso molecular de promedio general de aproximadamente 8400 g/mol y un punto de fusión de 52ºC.

El polietilén-glicol de peso molecular relativamente alto utilizado en esta composición adhesiva elimina sustancialmente cualquier fluencia en frío. La fluencia en frío es una propiedad extremadamente indeseable para algunas aplicaciones de adhesivos de elaboración. Asimismo, la utilización de polietilén-glicol hidrosoluble de peso molecular más alto no es perjudicial para la solubilidad del adhesivo en agua si se compara con los materiales cristalinos utilizados en el adhesivo indicado en la patente 5.750.605, es decir que el presente adhesivo que utiliza un PEG de alto peso molecular ha incrementado la solubilidad en agua si se compara con la misma formulación que utiliza el material cristalino indicado en la patente '605. Además, se ha descubierto que el polietilén-glicol de alto peso molecular es más compatible con los demás componentes de la mezcla adhesiva que los materiales cristalinos indicados en la patente '605.

Puede comprarse un PEG de alto peso molecular adecuado a Union Carbide con la marca de designación Carbowax. Otros PEG adecuados incluyen el homopolietilén-glicol con la marca de designación Polyglycol de Dow Chemical Company, Midland, Michigan así como los copolímeros de bloque de etilén-glicol y de propilén-glicol con la marca de designación Puronic and Tertronic de BASF Corporation. El componente de PEG sólido de peso molecular relativamente alto incluye también los derivados de PEG con tal que los derivados tengan también un peso molecular promedio superior a 2000 g/mol y un punto de fusión superior a 50ºC.

Los rellenos y demás aditivos opcionales pueden incorporarse dentro de la composición adhesiva con el fin de modificar las propiedades físicas particulares. Estos aditivos pueden incluir colorantes, como el dióxido de titanio y rellenos como el talco, el carbonato cálcico y la arcilla que, si se incorporan dentro de la composición adhesiva pueden estar presentes en cantidades que oscilan del 0,1% a aproximadamente el 50% en peso.

La composición adhesiva útil en el método de la presente invención puede formularse mediante el uso de cualquiera de las técnicas conocidas en el arte. Un ejemplo representativo del procedimiento del arte anterior consiste en colocar todos los componentes, excepto el polímero de copoliéster de sulfonato, en una caldera de mezcla con camisa calefactora provista de un rotor. Se calienta entonces el contenido de la caldera a una temperatura situada entre 93 y 205ºC (200 a 400ºF) a la cual se convierte en un líquido fluido. Se introduce posteriormente dentro de la caldera en agitación el polímero y se deja que la mezcla continúe hasta que se forme una mezcla lisa y uniforme.

La composición adhesiva de la presente invención puede utilizarse en una variedad de aplicaciones. Los adhesivos no piezosensibles pueden emplearse en la fabricación de cajas corrugadas, en aplicaciones para el sellado de cajas de cartón y para la encuadernación.

Pueden también utilizarse en la fabricación de pañuelos de papel, servilletas de papel, paños y demás productos de consumo como adhesivo de laminación para unir una pluralidad de capas de substratos.

Los adhesivos de masa fundida hidrosensibles de la presente invención son especialmente útiles en el ensamblaje o construcción de artículos no tejidos desechables para unir un substrato compuesto de tejido, tisú, pelusa absorbente, materiales superabsorbentes, bandas elásticas o similares no tejidos, a otro substrato. Este segundo substrato puede ser otro tejido, tisú, pelusa, material superabsorbente, o materiales plásticos no tejidos como, por ejemplo, una película de polietileno o de polipropileno.

Los adhesivos de masa fundida hidrosensibles de la presente invención pueden revestirse o aplicarse con una variedad de técnicas de aplicación conocidas en el arte, que incluyen, por ejemplo, matriz de ranura, pulverizador en espiral, soplado de masa fundida, extrusión, rueda de aplicación o demás aparatos de aplicación conocidos.

La invención se ilustra además por medio de ejemplos que se exponen a continuación:

Ejemplo 1

Se preparó un adhesivo de masa fundida hidrosensible mediante la carga dentro de un recipiente de mezcla provisto de un calentador y un agitador, de 50 g de polietilén-glicol de alto peso molecular (Carbowax Compound 20M, Union Carbide), 72,5 g de resina adherente de colofonía hidrogenada (Foral AX, Hercules) y 2,5 g de antioxidante de fenol obstaculizado (Irganox 1010, Ciba Additives). Se calentó el contenido del recipiente hasta 149ºC (300ºF) para fundir la resina adherente. Luego, se añadieron lentamente con agitación 125 gramos de polímero de copoliéster sulfonado (AQ 1350, Eastman). Se agitó la mezcla a una temperatura constante de 149ºC (300ºF) hasta que se formara una mezcla lisa y uniforme. El adhesivo no tiene casi olor y tiene un color ámbar claro. Posee una viscosidad de 3240 mPaS (3240cP) a 149ºC (300ºF) y un punto de ablandamiento de Bola y Anillo de 71ºC (160ºF). El adhesivo es útil en el ensamblaje de artículos no tejidos desechables.

Se aplicó el adhesivo sobre una película de polietileno de 1 milésima de pulgada de espesor, en una cantidad de 14 g/m^{2} mediante el método de pulverización en espiral con una máquina de revestimiento de masa fundida (Modelo LH1, Acumeter Laboratories) a 149ºC (300ºF). La película de polietileno revestido se laminó inmediatamente en la línea de un substrato no tejido de polipropileno para formar un conjunto que se encuentra típicamente en los artículos no tejidos desechables como en los pañales y compresas higiénicas. La resistencia al pelado de 180º del laminado, tal como se midió por medio de un Instron Tester a una velocidad de cruce de 5 mm/s (12''/min.), es de aproximadamente 220 g/cm de ancho recubierto. La hidrosensibilidad del adhesivo se demuestra mediante inmersión del espécimen dentro del agua a temperatura ambiente. A los dos minutos de remojo, el adhesivo pierde su fuerza de unión y el espécimen se delaminará.

Ejemplos 2-6

Estos ejemplos demuestran la propiedad de resistencia a la fluencia en frío de los presentes adhesivos de masa fundida hidrosensibles que contienen PEG sólido. Los adhesivos de masa fundida de los Ejemplos 2-6, que contienen los componentes en la cantidad indicada en la Tabla 1, se prepararon por medio del mismo procedimiento que el descrito más arriba en el Ejemplo 1.

El componente Eastman AQ 1950 utilizado es un polímero de copoliéster ramificado aquí mencionado más arriba. Iconol TDA-10 es un plastificante de alcohol etoxilado comprado a BASF Corporation, Mount Olive, NJ. Foral AX es un agente de adhesividad de colofonía hidrogenada obtenido de Hercules Corporation. Carbowax 400 es un PEG líquido de bajo peso molecular con un peso molecular promedio de aproximadamente 400 g/mol, y Carbowax 2000, 5000, 8000 y Compound 20M son PEGs de peso molecular relativamente alto con un peso molecular promedio de 2000, 5000, 8000 y 20.000 g/mol, respectivamente. Los PEGs de Carbowax son comercialmente disponibles por Union Carbide Corporation. Los adhesivos de los Ejemplos 2-6 tienen la misma cantidad de cada uno de los componentes y difieren solamente en el peso molecular del componente de PEG utilizado en la composición.

TABLA 1

1

(1) Las cantidades de componente se dan en porcentajes en peso.

(2) Sometido a prueba de acuerdo con el método ASTM E-28

(3) Sometido a prueba de acuerdo con el método ASTM D-3236

Los adhesivos de los Ejemplos 2-6 son todos dispersables en agua del grifo y son útiles para varios usos finales.

Las pruebas se realizaron para comparar las propiedades de resistencia a la fluencia en frío de los Ejemplos 2-6. En esta prueba, se extrajo una porción de la masa fundida por cada muestra de adhesivo en un molde de caucho de silicona de aproximadamente 12 mm x 13 mm x 68 mm de dimensión. Se acondicionaron entonces las porciones a temperatura ambiente durante 48 horas. Posteriormente, se colocaron las porciones en una hoja de cartón revestido de silicona y se pusieron en un horno a 37,8ºC (100ºF), que es la temperatura a la cual el adhesivo se encontrará durante el almacenamiento y transporte. El cambio de la forma de las porciones, como lo refleja la reducción de su altura, es un indicador de fluencia en frío. Después de 24 horas, las muestras de las porciones se quitaron del horno y se midió la altura de cada porción. Las alturas inicial y final de cada muestra, redondeadas al milímetro más próximo, figuran también en la Tabla 1. La ventaja del PEG sólido utilizado aquí en la presente invención, es obvia. Los ejemplos 3-6, de los cuales cada uno contiene un PEG sólido de peso molecular relativamente alto, no muestran ningún cambio en la dimensión, mientras que el Ejemplo 2, que contiene un PEG líquido de peso molecular relativamente bajo, muestra una reducción excesiva de la altura de la porción, lo que indica un comportamiento severo a la fluencia en frío.

Ejemplos 7-11

Estos ejemplos demuestran la formulación de adhesivos de masa fundida para varios usos finales. Los adhesivos de masa fundida hidrosensibles en los Ejemplos 7-11, que contienen varios componentes en la cantidad indicada en la Tabla 2, se prepararon por medio del mismo procedimiento que en el Ejemplo 1.

TABLA 2

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2

(1) Las cantidades de componente se dan en porcentajes en peso.

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En la Tabla 2, Pluronic L43 es un plastificante de copolímero de bloque de etilén-glicol/propilén-glicol líquido obtenido de BASF Corporation, y Sylvares TP2040 y Sylvaros PR295 son unos agentes de adhesividad de colofonía modificada y de terpeno fenólico, respectivamente. Sylvares TP2040 y Sylvaros PR295 pueden comprarse a Arizona Chemical Company. Todos los adhesivos en los Ejemplos 7-11 son fácilmente solubles en agua del grifo a temperatura ambiente y son útiles para la laminación de tisú, embalaje flexible, etiquetado, sellados de cajas y cartón, y la elaboración de artículos no tejidos desechables.

Ejemplos comparativos C1-C3

Dos adhesivos del arte anterior (Muestras 1 y 2 del Ejemplo 1, Patente de los Estados Unidos No. 5.750.605) se reprodujeron aquí para unos estudios comparativos y se marcaron con C1 y C2. La muestra comparativa C3 se preparó mediante la utilización de los componentes indicados en la patente '605 en las cantidades que se encuentran en el rango más preferido de la presente invención. La Tabla 3 muestra la cantidad relativa de varios componentes. El grado experimental de copoliéster X-24272-126 (Eastman) utilizado en la patente '605 ya no estaba disponible y fue sustituido por lo tanto por el grado comercial idéntico AQ 1950 descrito aquí más arriba. El DNP-100 sulfónico utilizado es un plastificante de etoxilado de fenol de dinonilo líquido, fabricado por Huntsman Chemical Corporation, Paricin 220, cera polar de N-(2-hidroxi etil)-12-hidroxi-estearamida de CasChem, Sylvares TP300 (anteriormente Nirez 300), agente de adhesividad de terpeno fenólico de Arizona Chemical Company y benzoato de sucrosa, agente de adhesividad biodegradable de Aldrich Chemical, Inc.

TABLA 3

3

Ejemplo 12

Este ejemplo demuestra la dispersabilidad aumentada y la velocidad de dispersión mejorada de los adhesivos de la presente invención. Para someter a prueba la dispersabilidad y la velocidad de dispersión, se colocaron en una jarra de vidrio de 227 g (80 oz) aproximadamente 3 gramos de cada uno de los adhesivos de los Ejemplos 3 a 11 y de los Ejemplos C1 a C3. Se cortaron todas las muestras en trozos rectangulares de 12 mm x 12 mm y 20 mm para asegurarse de que tenían aproximadamente la misma superficie. Luego, se vertieron aproximadamente 150 ml de agua del grifo en cada jarra. Se fijaron luego las jarras a un batidor de vaivén (Eberbach Corporation) y se batieron a una frecuencia de aproximadamente 180 Hz a temperatura ambiente. El contenido de cada jarra se inspeccionó visualmente a intervalos de 1 hora para determinar la dispensabilidad. Se registró el tiempo que llevó dispersar completamente la muestra. Los resultados de la prueba figuran en la Tabla 4.

Se ha descubierto que los adhesivos de los Ejemplos 3-11 de la presente invención tardaban 2-7 horas en dispersarse en el agua de grifo, mientras que los adhesivos de C1 y C3 indicados en la patente '605 no podían dispersarse aun después de 48 horas de agitación. El C2 se dispersa aproximadamente en 12 horas. Claramente, los adhesivos de la presente invención han mejorado mucho su dispersabilidad y han aumentado su velocidad de disper-
sión.

TABLA 4

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4

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Ejemplo 13

Las propiedades de unión de los adhesivos de la presente invención sobre los substratos de baja potencia superficial se determinaron por medio de la medición de la resistencia al pelado de 180º sobre unos especimenes de prueba preparados mediante la laminación de una película de polietileno a unos artículos no tejidos de unión de una extensión de polipropileno con el adhesivo de los Ejemplos 7-11 mediante la utilización de un método de revestimiento por aspersión en espiral de acuerdo con los procedimientos aquí descritos más arriba en el Ejemplo 1. Se prepararon de manera similar los especimenes de los Ejemplos Comparativos C1 a C3. Se mantuvo el peso de revestimiento a 14 g/m^{2} y la temperatura de revestimiento varió para cada adhesivo para obtener el modelo óptimo de revestimiento. La resistencia al pelado se sometió a prueba con un equipo para pruebas de tracción (Modelo Instron 55R1122) en un medio atmosférico controlado (25ºC (77ºF), HR del 50%). La prueba se llevó a cabo a una velocidad de cruce de 5 mm/seg. (12 pulgadas/min.). El valor de adherencia promedio de los seis especimenes, normalizado a una unidad de g/cm, se indica en la Tabla 5 como resistencia al pelado.

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(Tabla pasa a página siguiente)

TABLA 5

5

Partiendo de la Tabla 5, es obvio que los adhesivos de los Ejemplos 7-11 de la presente invención pueden formar todos una fuerte unión con los substratos de baja potencia superficial no polar como una película de polietileno y materiales no tejidos de polipropileno mientras que las muestras comparativas del arte anterior muestran muy poca unión sobre el mismo substrato.

Para la aplicación en la elaboración de artículos no tejidos, se requiere normalmente una resistencia al pelado de al menos 100 g/cm. Los adhesivos de los Ejemplos 7-11 de la presente invención han mostrado una resistencia al pelado igual o superior a 144 g/cm, muy por encima del requisito mínimo para la elaboración de artículos no tejidos. La resistencia de pelado máxima obtenida con las muestras del adhesivo del arte anterior es solamente de 36 g/cm, lo que la sitúa muy por debajo del requisito mínimo de 100 g/cm para la aplicación en la elaboración de artículos no tejidos.

Ejemplo 14

Este ejemplo demuestra una aplicación de etiquetado exfoliable de una botella para la composición adhesiva de la presente invención. El adhesivo de masa fundida hidrosensible del Ejemplo 11 se aplicó desde la masa fundida a una tira de papel de 5,1 cm x 15,2 cm (2'' x 6'') cortada de una hoja de papel de fotocopia blanco de aproximadamente 1,5 milésimas de pulgada de espesor con una barra caliente de descenso de nivel sobre una placa caliente de descenso de nivel a aproximadamente 121ºC (250ºF). Luego, la tira revestida de adhesivo se adhirió inmediatamente a una jarra de vidrio. Se formó una unión desprendible del papel cuando se sometió a prueba en seco.

A los 15 minutos de remojo en agua de grifo a temperatura ambiente, la etiqueta de papel se volvió exfoliable y pudo quitarse fácilmente de la jarra.

Ejemplo 15

Los adhesivos de los Ejemplos 7 y 11 revistieron cada uno a partir de la masa fundida, un cartón para revestidos Kraft no blanqueado de peso de base de 69 kg/1000 (76 lb/resma) de un espesor de aproximadamente 1,0 mm. Cada cartón revestido se cortó luego en cuadrados de 1" x 1". Se colocaron aproximadamente 10 gramos de papel cortado dentro de un mezclador Waring que contenía aproximadamente 490 gramos de agua del grifo a un pH casi neutro. A los 120 minutos de remojo a temperatura ambiente, el contenido del mezclador se agitó a 3500 rpm durante aproximadamente 30 minutos para obtener una pasta de pulpa secundaria del 2% de consistencia. Después de la repulpación, una parte alícuota de 200 gramos de pulpa se quitó del mezclador Waring y se diluyó a una consistencia del 0,5% con agua del grifo. Luego se vertió la pulpa diluida dentro de un embudo que contenía una tamiz de 150 micromesh de tamaño. Se hizo el vacío durante un corto intervalo hasta que se drenase el agua del embudo y se formase una hoja de prueba. Se quitó la hoja de prueba del embudo y se secó con papel de filtro Whatman #4. Se secó entonces la hoja de prueba sobre una placa caliente. Posteriormente, se examinó la hoja de prueba seca en busca de los contaminantes adhesivos o "pegajosos". Se descubrió que la hoja de prueba así obtenida estaba exenta de cualquier contaminación de adhesivos o partículas pegajosas, lo que indicaba que el adhesivo que revestía el papel se había solubilizado o dispersado en el agua y por lo tanto, podía separarse fácilmente de la pulpa. Esta prueba mostraba que los adhesivos en el ejemplo son completamente repulpables.

Ejemplo 16

Este ejemplo demuestra la aplicación de sellado al cartón de los adhesivos de la presente invención.

Se aplicó el adhesivo del Ejemplo 6 en forma de perlas a una caja corrugada y la caja se selló inmediatamente. El adhesivo se solidifica rápidamente para producir una unión de fibra desprendible cuando está seco. Sin embargo, la unión perdió su fuerza y el sellado se abrió a los 2 minutos de remojo en agua del grifo a temperatura ambiente.

Ejemplo 17

Este ejemplo demuestra la estabilidad térmica de las composiciones adhesivas de la presente invención. Cincuenta gramos de las muestras de adhesivos de los Ejemplos 3-11 fueron transferidos cada una por separado a una jarra de vidrio y se colocaron en un horno de aire circulante a 121ºC (250ºF) durante un período de 48 horas. Cada adhesivo fue examinado en busca de los signos de degradación térmica como el hecho de pelarse, de gelificarse, oscurecerse y la formación de anillos, y los resultados figuran en la Tabla 6.

TABLA 6

	Se pela	Se gelifica	Se oscurece	Formación de anillos
Ejemplo 3	Ninguno	Ninguno	Ninguno	Ninguno
Ejemplo 4	Ninguno	Ninguno	Ninguno	Ninguno
Ejemplo 5	Ninguno	Ninguno	Ninguno	Ninguno
Ejemplo 6	Ninguno	Ninguno	Ninguno	Ninguno
Ejemplo 7	Ninguno	Ninguno	Ninguno	Ninguno
Ejemplo 8	Ninguno	Ninguno	Ligero	Ninguno
Ejemplo 9	Ninguno	Ninguno	Ligero	Ninguno
Ejemplo 10	Ninguno	Ninguno	Ninguno	Ninguno
Ejemplo 11	Ninguno	Ninguno	Ninguno	Ninguno

Todos los adhesivos mostraron no tener ningún rastro de degradación térmica severa.

Claims

1. Una composición adhesiva de masa fundida hidrosensible térmicamente estable que comprende:

(a): del 10% al 90% en peso de un polímero de copoliéster sulfonado ramificado o de la mezcla de unos polímeros de copoliéster sulfonado ramificado;

(b): del 5% al 50% en peso de un polietilén-glicol que tiene un peso molecular superior a 2000 y un punto de fusión superior a 50ºC;

(c): del 0% al 80% en peso de una resina adherente compatible;

(d): del 0% al 40% en peso de un plastificante;

(e): del 0% al 3% en peso de un estabilizador; y

2. La composición según la reivindicación 1, caracterizada porque el polietilén-glicol es un homopolímero de óxido de etileno que tiene la siguiente fórmula molecular general:

R_{1}-(OCH_{2}CH_{2})_{n}-OR_{2}

donde R_{1} y R_{2} se eligen cada uno independientemente del grupo de radicales que incluye un átomo de hidrógeno (-H), un grupo de alquilo que tiene de 1 a 20 átomos de carbono de longitud de cadena, una amina y una amina sustituida.

3. La composición según la reivindicación 2, caracterizada porque R_{1} y R_{2} son átomos de hidrógeno.

4. La composición según la reivindicación 2, caracterizada porque R_{1} es un átomo de hidrógeno y R_{2} está seleccionado a partir del grupo compuesto de una parte de metilo (-CH_{3}) o de etilo (CH_{3}CH_{2}-).

5. La composición según la reivindicación 1, caracterizada porque el polietilén-glicol comprende los copolímeros de etilén-glicol y de propilén-glicol que tienen un peso molecular global superior a 2000 g/mol y un punto de fusión superior a 50ºC.

6. La composición según la reivindicación 5, caracterizada porque dichos glicoles de copolímero son copolímeros de dos bloques, tres bloques o de bloques múltiples.

7. La composición según la reivindicación 1, caracterizada porque la resina adherente compatible está seleccionada a partir del grupo compuesto de colofonía polimerizada, colofonía hidrogenada y parcialmente hidrogenada, de terpeno fenólicas, ácidos de colofonía, ésteres de colofonía, resinas de politerpeno, así como resinas de terpeno modificado de estireno, \alpha-metil-estireno y vinil-tolueno, y resinas sintéticas de hidrocarburos.

8. La composición según la reivindicación 1, caracterizada porque el plastificante es hidrosoluble y está seleccionado a partir del grupo compuesto de polietilén-glicol situado en el rango de 200 a 2000 en peso molecular, copolímeros aleatorios o de bloque líquidos de etilén- y propilén-glicoles, glicerol y un agente tensioactivo que tiene tanto una parte hidrofílica como una parte hidrofóbica.

9. La composición según la reivindicación 8, caracterizada porque la parte hidrofílica de dicho agente tensioactivo está seleccionada a partir del grupo compuesto de polietilén-glicol, polipropilén-glicol, el grupo de amina monohidroxilada o dihidroxilada, el radical amino etoxilado, ésteres de glicol de polialquileno del grupo carboxílico, glicerol sustituido o insustituido, los grupos de glucosa, sucrosa y sorbitano.

10. La composición según la reivindicación 8, caracterizada porque la parte hidrofóbica de dicho agente tensioactivo está seleccionada a partir del grupo compuesto de grupos de alquil-fenol, grupos de fenol de dialquilo, y un radical alifático lineal o ramificado.

11. La composición según la reivindicación 8, caracterizada porque el plastificante está seleccionado a partir del grupo compuesto de éteres de arilo de polioxi-etileno, los ácidos grasos etoxilados y los alcoholes grasos etoxilados que tienen un valor HLB situado en el rango de 8,0 a 20,0,

12. La composición según la reivindicación 8, caracterizada porque el plastificante hidrosoluble comprende plastificantes tanto líquidos como sólidos.

13. La composición según la reivindicación 12, caracterizada porque el plastificante hidrosoluble está seleccionado a partir del grupo compuesto de ésteres de polietilén-glicol de ácidos grasos, éter de polietilén-glicol de alcohol graso, alquil-fenoles etoxilados y ésteres de glicerol parciales.

14. La composición según la reivindicación 1, caracterizada por el plastificante es hidrosoluble y está seleccionado a partir del grupo compuesto de dibenzoato de dietilén-glicol, dibenzoato de dipropilén-glicol; tetrabenzoato de pentaeritritol; 400-di-2-etil-hexoato de polietilén-glicol; dibenzoato de trietilén-glicol, bis-(2-etil-hexil)-adipato, 2-etil-hexil-difenil-fosfato; bencil-butil-ftalato, dibutil-ftalato y dioctil-ftalato.

15. La composición según la reivindicación 1, caracterizada porque la composición adhesiva incluye del 0,1% al 3% en peso de un antioxidante.

16. La composición según la reivindicación 1, caracterizada porque la composición adhesiva incluye además del 0,1% al 50% en peso de un relleno.

17. La composición según la reivindicación 16, caracterizada porque dicho relleno comprende talco, carbonato cálcico, arcilla, sílice, mica, wollastonita, feldespato, silicato de aluminio, alúmina, alúmina hidratada, microesferas de vidrio, microesferas de cerámica, microesferas termoplásticas, baritina y serrín.

18. La composición según la reivindicación 1, caracterizada porque la composición adhesiva incluye además un colorante.

19. Una hoja adhesiva piezosensible, hidrosensible y repulpable que comprende un material de celulosa y la composición adhesiva de la reivindicación 1.