ES2226773T3 - Sistema de colas rehumectables. - Google Patents

Sistema de colas rehumectables.

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ES2226773T3 ES00901528T ES00901528T ES2226773T3 ES 2226773 T3 ES2226773 T3 ES 2226773T3 ES 00901528 T ES00901528 T ES 00901528T ES 00901528 T ES00901528 T ES 00901528T ES 2226773 T3 ES2226773 T3 ES 2226773T3
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Abstract

Sistema de cola rehumectable que contiene una mezcla de dispersiones coloidales, que se obtiene mediante copolimerización de, al menos, un monómero soluble en agua con, al menos, un comonómero no soluble en agua en presencia de un emulgente formador de micelas, eligiéndose el comonómero no soluble en agua de entre el grupo compuesto por ésteres de alquilo del ácido acrílico, ésteres de alquilo del ácido metacrílico, ésteres del ácido maleico o sus mezclas y estando la proporción del, al menos, un monómero soluble en agua en la mezcla de dispersiones coloidales en el intervalo de 70 a 95% en peso.

Description

Sistemas de colas rehumectables.
La presente invención se refiere a sistemas de colas rehumectables que contienen nuevas mezclas de dispersiones coloidales y a su uso.
Para la fabricación de revestimientos de colas rehumectables, también conocidos como engomados, que se usan para sellos, sobres, etiquetas y similares, se usan en escala considerable, además de productos naturales como almidón, engrudos de dextrina y de glutina, también polivinil alcoholes. En este caso, se trata principalmente de tipos de polivinil alcoholes de bajo peso molecular, parcialmente saponificados, que se obtienen mediante saponificación o bien ácida o bien alcalina (documento DD- PS62634). Se conoce que los polímeros de vinil alcoholes no se pueden obtener mediante una polimerización de monómeros solubles en agua. Los polivinil alcoholes tienen la ventaja de que en presencia de calor son posibles soluciones con hasta 45% de sólidos que se pueden almacenar durante largo tiempo si existe suficiente cantidad de conservante y que no gelifican. Para garantizar una cierta resistencia de bloque del revestimiento seco, se mezclan frecuentemente las soluciones de polivinil alcoholes con dispersiones homopolímeras de polivinil acetato (documentos DD-A-275069 y EP-A- 0705896). En el caso de que se desee un brillo de superficie, también se pueden usar dispersiones plásticas copolímeras. Para una mejor capacidad de reemulsión, se usa también frecuentemente una adición de glicerina o también urea. Según la relación de mezcla entre polivinil alcohol y dispersión plástica, se puede influenciar el desarrollo de adherencia después del humedecimiento de la película seca de cola.
Algunos de los engrudos de engomado conocidos tienen considerables desventajas después del almacenamiento del revestimiento seco, especialmente en presencia de calor a 100ºC y por encima de un espacio de tiempo de 24 horas.
Frecuentemente, después del almacenamiento se establece una modificación del revestimiento, de forma que éste ya no se puede activar con agua. El revestimiento es entonces inactivo y ya no es útil como engrudo de engomado. Por tanto, el objetivo de la presente invención era proporcionar un sistema de cola rehumectable que se pudiera almacenar sin modificaciones y que se pudiera reactivar muy bien y dentro de un periodo de tiempo muy corto.
De forma sorprendente, se encontró que las nuevas mezclas de dispersiones coloidales consiguen este objetivo como componente en los sistemas de colas rehumectables.
Por tanto, el objeto de la siguiente invención es un sistema de cola rehumectable que está definido en la reivindicación 1.
En el documento EP-A-0894309 se describen mezclas de dispersiones coloidales, procedimientos para su fabricación, así como su uso como coloide protector para la polimerización de emulsiones.
La proporción del, al menos, un monómero soluble en agua en la mezcla de dispersiones coloidales está preferentemente en el intervalo de 70 a 95% en peso, y de forma especialmente preferente, en el intervalo de 75 a 90% en peso.
En consecuencia, la proporción del, al menos, un monómero insoluble en agua en la mezcla de dispersión coloidal está, en este caso, preferentemente en el intervalo de 5 a 30% en peso, y de forma especialmente preferente, en el intervalo de 10 a 25% en peso.
La proporción de la mezcla de dispersiones coloidales en el sistema de cola rehumectable está, en este caso, en el intervalo de 5 a 100%, preferentemente en el intervalo de 10 a 100% y de forma especialmente preferente, en el intervalo de 20 a 100%, es decir, que la mezcla de dispersiones coloidales se puede usar o bien sola o bien en forma de una mezcla con otros productos sin influir de manera negativa en el espectro de características de la dispersión coloidal. Como componentes de la mezcla son adecuadas dispersiones plásticas de distintas composiciones de monómeros, polivinil alcoholes y/o almidones.
El sistema de cola de acuerdo con la invención de la presente solicitud muestra un tiempo de reactivación extremadamente corto frente a los sistemas de colas rehumectables basados en dextrinas o polivinil alcoholes. Esto quiere decir que inmediatamente después del humedecimiento de la película seca se forma una adherencia húmeda muy alta que posibilita un pegado inmediato, a lo que no puede renunciarse en máquinas automáticas de pegado de funcionamiento rápido. Incluso en el caso de impregnaciones de cola muy reducidas es todavía posible una reactivación suficientemente rápida. Para impregnaciones de cola de aproximadamente 100 g/m^{2} y más se comprueba, además de la rápida formación de adherencia, también una marcada tendencia a la filamentación, lo que tiene como consecuencia una óptima humectación del sustrato.
Las colas que contienen dispersiones coloidales son adecuadas especialmente para sistemas que se reactivan mediante humedecimiento con agua, forman adhesividad y mediante ello posibilitan un pegado. Ejemplos de uso son: sellos, solapas con engrudo para sobres, cintas adhesivas rehumectables y colas reabsorbibles para el campo de suelos.
Se recurre a colas reabsorbibles para el pegado de revestimientos textiles de suelos, ya que estos posibilitan una rápida renovación, es decir, cambio, del revestimiento de alfombra. Después de arrancar el revestimiento de suelo se pueden eliminar fácilmente, después de la acción del agua, los restos de cola adheridos todavía al suelo.
Las colas se pueden aplicar o bien con el rodillo o bien con una espátula de dientes. El revestimiento textil con formación de doble cara se puede introducir directamente en el lecho de cola todavía húmedo, después de una corta fase de ventilación.
De forma sorprendente, se encontró que, en presencia de un emulgente formador de micelas, la copolimerización de un monómero soluble en agua con un comonómero no soluble en agua conduce a mezclas de dispersiones coloidales del copolímero.
Los emulgentes estabilizan las partículas de polímero finamente dispersas que se fabrican mediante la polimeración de la emulsión. En el caso de los emulgentes, se trata habitualmente de agentes de superficie o agentes tensioactivos. Los agentes tensioactivos disponen de una constitución característica y presentan, al menos, un grupo funcional hidrófilo y uno hidrófobo. Mediante esta constitución, se pueden enriquecer los agentes tensioactivos en la zona interfacial entre la fase polímero y la fase acuosa y, mediante un efecto estérico o electrostático, evitar una fusión de las partículas de polímero finamente dispersas. Si la parte hidrófila no está cargada eléctricamente, se habla de un emulgente no iónico, si posee carga negativa, entonces se le llama emulgente aniónico, y si están presentes cargas positivas, tiene que ver con un emulgente catiónico. Si se añaden agentes tensioactivos en agua, al sobrepasar una determinada concentración, se forman micelas esféricas. Esta característica de los agentes tensioactivos tiene una gran importancia para la realización de la polimerización de la emulsión. Esta llamada concentración micelar crítica (CMC) es específica de sustancia para cada agente tensioactivo. Si se aumenta la concentración en agua claramente por encima de la concentración micelar crítica, se modifica el comportamiento de agregación de los agentes tensioactivos y se forman, por ejemplo, micelas estiradas (micelas en bastón). Son adecuados como emulgentes para la invención aquí descrita tanto los emulgentes no iónicos como los iónicos. Ejemplos de esto son alquilarilpoliglicol éteres y alquilpoliglicol éteres con, respectivamente, 3 a 50 moles de unidades de óxido de etileno, copolímeros en bloque del óxido de etileno con óxido de propileno, sulfonatos de alquilo o de alquilarilo, sulfatos de alquilo, sulfatos y fosfatos de éteres de alquilo y éteres de arilo con preferentemente 8 a 18 átomos de carbono respectivamente en la parte lipófila y hasta 50 unidades de óxido de etileno u óxido de propileno en la parte hidrófila, así como mono o diésteres del ácido sulfosuccínico o fenoles de alquilo con preferentemente 8 a 18 átomos de carbono respectivamente en el resto
alquílico.
Preferentemente se usan emulgentes no iónicos y mezclas de emulgentes iónicos y no iónicos.
Como monómeros solubles en agua se usan preferentemente N-metil-N-vinilacetamida, N-vinilpirrolidona o N-vinilformamida, como comonómeros no solubles en agua, ésteres del ácido acrílico no sustituidos o alfa-sustituidos. Se prefieren los ésteres alquílicos del ácido acrílico o del ácido metacrílico, especialmente los ésteres alquílicos C_{4} a C_{8}, como ésteres de butilo o de etilhexilo. También se pueden usar mezclas de ésteres acrílicos u otros monómeros, como por ejemplo, ésteres del ácido maleico, preferentemente maleato de dioctilo.
La copolimerización se realiza como polimerización radicálica a temperaturas de 15 a 100ºC, especialmente 60 a 90ºC, como iniciador de radicales se pueden usar tanto compuestos insolubles en agua, como 2,2'-azo-bis-isobutironitrilo o 2,2'-azo-bis-(2-metilbutironitrilo) como solubles en agua, como 2,2'-azo-bis(2-amidinopropan)-dihidrocloruro.
La invención se describe con más detalle a continuación mediante ejemplos de realización, sin estar sin embargo limitada por ellos.
Los datos porcentuales son siempre porcentajes en peso.
Ejemplo 1 Fabricación de una mezcla de dispersiones coloidales de N-vinilpirrolidona y acrilato de 2-etilhexilo
Se disuelven en agua 1,6 g de carbonato de sodio y 23 g de Emulsogen® EPN 287 (alcohol poliglicol éter graso, Clariant GmbH). La solución se calienta a 80ºC. A esta temperatura se añade una mezcla de 300 g de vinilpirrolidona y 100 g de acrilato de 2-etilhexilo durante 180 minutos. De forma paralela se añade una solución de 2g de azo-bis-isobutironitrilo en N-vinil-2-pirrolidona. Tras la finalización de la adición del monómero, la mezcla de reacción se calienta 90 minutos a 80ºC, a continuación se enfría y se filtra por debajo de 30ºC mediante un filtro de 180 \mum.
La mezcla de dispersiones coloidales presenta las siguientes características:
Sólidos 30,3%
Coeficiente K 66
Distribución del tamaño de partícula a partir de medición por mastersizer.
\newpage
Proporciones de volumen (masas) 10% 0,127 \mum
50% 0,418 \mum
90% 1,623 \mum
N-vinil-2-pirrolidona 600 ppm
Acrilato de 2-etilhexilo < 25 ppm
Ejemplo 2 Preparación de una mezcla de dispersiones coloidales de N-vinilformamida y maleato de dioctilo
Se disuelven en 500 g de agua 1,6 g de carbonato de sodio y 16 g de Arkopal® N 308 (nonilfenolpoliglicol éter con 30 EO, Clariant GmbH). La solución se calienta a 80ºC. A esta temperatura se añade una mezcla de 340,6 g de N-vinilformamida y 59,4 g de maleato de dioctilo durante 180 minutos. De forma paralela se añade una solución de 2 g de azo-bis-isobutironitrilo en N-vinilformamida. Tras la finalización de la adición del monómero, la mezcla de reacción se calienta 90 minutos a 80ºC, a continuación se enfría y se filtra por debajo de 30ºC mediante un filtro de 180 \mum.
La mezcla de dispersión coloidal presenta las siguientes características:
Sólidos 34%
Coeficiente K 73,8
Distribución del tamaño de partícula a partir de medición por mastersizer
Proporciones de volumen (masas) 10% 0,322 \mum
50% 0,715 \mum
90% 1,321 \mum
N-vinilformamida <0,1%
Maleato de dioctilo 1,4%
A continuación se describen varios ejemplos de sistemas de colas rehumectables cuyo examen se realizó como sigue:
La cola rehumectable que se ha de examinar se aplicó en una fuerza de película húmeda de 50 \mu sobre un papel kraft a la sosa satinado por un lado (resistencia al rasgado definida: 100 g) de 5 cm de anchura y 60 cm de longitud. El secado se llevó a cabo a temperatura ambiente. A continuación, se almacenaron las tiras de papel revestidas durante 24 horas en atmósfera normal de referencia (23ºC y 50% de humedad relativa). El examen de velocidad de desunión se realizó con el test de adherencia de Werle mediante laminación de un papel revestido con un papel no revestido.
Para el examen se efectuó el ajuste del aparato como sigue:
Tiempo abierto: 0,5 segundos
Tiempo cerrado: 0,5 segundos
El humedecimiento de los papeles revestidos se efectuó mediante una solución al 2% de Tylose® MH 1500 K, Clariant GmbH. La impregnación de cola está determinada mediante el raspado usado y asciende a 22 \mu de humedad.
El resultado del examen se muestra en un disco acompañante. Son posibles los registros desde el momento del desarrollo incipiente de adherencia (húmeda) hasta el desgarro del papel.
Ejemplo 3
Uso de la mezcla de dispersiones coloidales del ejemplo 1 como sistema de cola rehumectable (Proporción de mezcla de dispersiones coloidales en el sistema de cola: 100%).
El sistema de cola muestra, a pesar de un 30% de sólidos, un secado relativamente rápido. Se destaca al principio en la fase de secado por una alta adherencia húmeda y un excelente recorrido y forma películas cerradas, muy lisas, que muestran una alta resistencia de bloque. Si se expulsa el agua, se pueden almacenar, por ejemplo, revestimientos sobre papel, capa contra capa, sin que se peguen unos a los otros. Esto se consigue no sólo a temperatura ambiente, sino también a temperaturas de 50ºC con una sobrecarga de 200g/cm^{2}.
Ejemplo 4
La mezcla de dispersiones coloidales del ejemplo 1 se mezcla con una dispersión de polímeros de acetato de vinilo (aproximadamente 50% de sólidos), por ejemplo Mowilith® DH 257 (Clariant GmbH), en la relación 80:20.
Ejemplo 5
La mezcla de dispersiones coloidales del ejemplo 1 se mezcla con una dispersión de polímeros de acetato de vinilo (aproximadamente 50% de sólidos), por ejemplo Mowilith® DH 257 (Clariant GmbH), en la relación 20:80.
Ejemplo 6
La mezcla de dispersiones coloidales del ejemplo 1 se mezcla con una solución al 30% de un polivinil alcohol, por ejemplo Mowiol® 4-88 (Clariant GmbH), en la relación 80:20.
Para la mezcla, se disuelve el polivinil alcohol en agua a 90ºC bajo agitación. Después del enfriamiento de la solución a temperatura ambiente, se puede efectuar una mezcla en la relación anterior.
Ejemplo 7
La mezcla de dispersiones coloidales del ejemplo 1 se mezcla con una solución al 30% de un polivinil alcohol, por ejemplo Mowiol® 4-88 (Clariant GmbH), en la relación 20:80.
Para la mezcla, se disuelve el polivinil alcohol en agua a 90ºC bajo agitación. Después del enfriamiento de la solución a temperatura ambiente, se puede efectuar una mezcla en la relación anterior.
Ejemplo 8
La mezcla de dispersiones coloidales del ejemplo 1 se mezcla con una solución al 6% de almidón Emcol® UK/N (Empresa Emsland) en la relación 80:20.
La solución de almidón se fabrica mediante entremezclado en agua del polvo de almidón soluble en agua fría. La fabricación de la solución de almidón debe efectuarse bajo agitación continua para evitar la formación de grumos. A continuación, mediante la adición de agentes conservantes, se protege la solución de almidón de infestación.
Ejemplo 9
La mezcla de dispersiones coloidales del ejemplo 1 se mezcla con una solución al 6% de almidón Emcol® UK/N (Empresa Emsland) en la relación 20:80.
La solución de almidón se fabrica mediante entremezclado en agua del polvo de almidón soluble en agua fría. La fabricación de la solución de almidón debe efectuarse bajo agitación continua para evitar la formación de grumos. A continuación, mediante la adición de agentes conservantes, se protege la solución de almidón de infestación.
Los resultados del examen de los sistemas de colas rehumectables de los ejemplos 3 a 9 se resumen en la tabla 1.
TABLA 1
1

Claims (10)

1. Sistema de cola rehumectable que contiene una mezcla de dispersiones coloidales, que se obtiene mediante copolimerización de, al menos, un monómero soluble en agua con, al menos, un comonómero no soluble en agua en presencia de un emulgente formador de micelas, eligiéndose el comonómero no soluble en agua de entre el grupo compuesto por ésteres de alquilo del ácido acrílico, ésteres de alquilo del ácido metacrílico, ésteres del ácido maleico o sus mezclas y estando la proporción del, al menos, un monómero soluble en agua en la mezcla de dispersiones coloidales en el intervalo de 70 a 95% en peso.
2. Sistema de cola rehumectable según la reivindicación 1, caracterizado porque la proporción de la mezcla de dispersiones coloidales en el sistema de cola está en el intervalo de 5 a 100%.
3. Sistema de cola rehumectable según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque contiene de forma adicional dispersiones plásticas de distintas composiciones de monómeros, polivinil alcoholes y/o almidón.
4. Sistema de cola rehumectable según, al menos, una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque como monómero soluble en agua se usa N-metil-N-vinilacetamida, N-vinil-2-pirrolidona o N-vinilformamida.
5. Sistema de cola rehumectable según, al menos, una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque como comonómero no soluble en agua se usa un éster no sustituido o alfa-sustituido del ácido acrílico o un éster del ácido maleico.
6. Sistema de cola rehumectable según la reivindicación 4 y 5, caracterizado porque como monómero soluble en agua se usa N-vinil-2-pirrolidona y como monómero no soluble en agua se usa un éster de alquilo del ácido acrílico o ácido metacrílico.
7. Sistema de cola rehumectable según la reivindicación 5 ó 6, caracterizado porque como monómero no soluble en agua se usan ésteres del ácido butil o etilhexilacrílico o maleato de dioctilo.
8. Sistema de cola rehumectable según, al menos, una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque como emulgentes se usan emulgentes no iónicos o mezclas de emulgentes iónicos y no iónicos.
9. Sistema de cola rehumectable según, al menos, una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque como emulgentes se usan alquilarilpoliglicol éteres o alquilpoliglicol éteres con, respectivamente, 3 a 50 moles de unidades de óxido de etileno, copolímeros en bloque del óxido de etileno con óxido de propileno, sulfonatos de alquilo o de alquilarilo, sulfatos de alquilo, sulfatos y fosfatos de éteres de alquilo y éteres de arilo con preferentemente 8 a 18 átomos de carbono respectivamente en la parte lipófila y hasta 50 unidades de óxido de etileno u óxido de propileno en la parte hidrófila, así como mono o diésteres del ácido sulfosuccínico o fenoles de alquilo con preferentemente 8 a 18 átomos de carbono respectivamente en el resto alquilo.
10. Uso del sistema de cola rehumectable según la reivindicación 1 para sellos, solapas con engrudo para sobres, cintas adhesivas y colas para el campo del suelo.
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