ES2230009T3

ES2230009T3 - Procedimiento para fabricar cintas adhesivas de embalaje con adhesivo sensible a la presion de caucho natural.

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Publication number: ES2230009T3
Application number: ES00116765T
Authority: ES
Inventors: Dieter Dr. Wenninger; Werner Dr. Karmann; Gerhard Dr. Bir; Sven Hansen; Heiko Leydecker; Stefanie Kaprolat; Ralf Hirsch; Klaus Massow
Original assignee: Tesa SE
Current assignee: Tesa SE
Priority date: 1999-08-18
Filing date: 2000-08-03
Publication date: 2005-05-01
Anticipated expiration: 2020-08-03
Also published as: DE19939076A1; EP1078966A1; JP2001055547A; DE50008482D1; US20060234047A1; EP1078966B1

Abstract

Método para fabricar una cinta adhesiva formada por un soporte de lámina termoplástica estirada y por un recubrimiento de masa adhesiva basada en elastómeros no termoplásticos, como caucho natural y resinas taquificantes, y elaborada sin disolvente ni masticación con maquinaria de funcionamiento continuo que consta de una parte de carga y otra parte de mezclado, de manera que la masa adhesiva contiene un sistema reticulante termolábil y dicho método comprende las siguientes etapas: a) alimentación de los componentes sólidos de la masa autoadhesiva, como los elastómeros y las resinas, y eventualmente de cargas, colorantes y/o reticulantes, a la parte de carga del equipo, b) transferencia de los componentes sólidos de la masa autoadhesiva, desde la parte de carga a la parte de mezclado, c) adición de los componentes líquidos de la masa autoadhesiva, como plastificantes, reticulantes y/u otras resinas taquificantes a la parte de mezclado, d) elaboración de la masa autoadhesiva homogénea en laparte de mezclado y e) descarga de la masa autoadhesiva.

Description

Procedimiento para fabricar cintas adhesivas de embalaje con adhesivo sensible a la presión de caucho natural.

El objetivo de la presente invención es un procedimiento para la fabricación de cintas adhesivas provistas de pegamentos basados en colas termofusibles de caucho natural, elaborados y aplicados sin disolvente, y de soportes basados en láminas termoplásticas.

Las cintas adhesivas con láminas termoplásticas - como por ejemplo poliolefinas estiradas, PET o PVC - y masas adherentes basadas en caucho natural al disolvente son conocidas y las venden acreditados fabricantes.

Con motivo de los conocidos inconvenientes durante la fabricación de cintas adhesivas que contienen disolvente, como por ejemplo el costoso reciclaje de los disolventes, la emisión de disolventes a la atmósfera, la peligrosidad en el lugar de trabajo por los disolventes fácilmente inflamables y la limitación de la velocidad de recubrimiento por el secado de la masa adhesiva, cada vez son más importantes las tecnologías exentas de disolvente para fabricar cintas adhesivas.

La tecnología sin disolventes para fabricar cintas adhesivas, especialmente las de embalar, está limitada hasta la fecha al empleo de elastómeros termoplásticos fusibles. La ventaja de estos elastómeros termoplásticos, mayormente copolímeros con bloques de poliestireno, es su punto de reblandecimiento relativamente bajo - que simplifica el proceso de aplicación o extensión - y la evitación de los inconvenientes arriba descritos de la tecnología basada en disolventes.

El desfavorable comportamiento al envejecimiento y el perfil de propiedades de estas cintas de embalaje a temperaturas altas, así como la mala resistencia térmica, causa la apertura prematura de los paquetes de cartón embalados con estas cintas y, por regla general, un rendimiento en parte inadecuado para esta aplicación.

Se conocen distintas vías para fabricar y aplicar adhesivos sensibles a la presión, sin la presencia de disolventes.

Todos los procedimientos conocidos se caracterizan por una degradación del caucho extremadamente fuerte, lo cual requiere las máximas condiciones de reticulación, al elaborar las masas para las cintas autoadhesivas, y además limita parcialmente el nivel de propiedades, sobre todo para poder usar las cintas autoadhesivas resultantes a mayores temperaturas.

En la patente CA 698 518 se describe un proceso de cómo fabricar una masa mediante la adición de grandes proporciones de plastificantes y simultáneamente lograr una fuerte masticación del caucho. Este proceso permite obtener adhesivos con una fuerza inicial de adherencia extremadamente alta, pero debido al porcentaje relativamente alto de plastificante y también a la fuerte degradación de la estructura molecular del elastómero, hasta un peso molecular medio Mw \leq 1 millón, la resistencia al cizallamiento necesaria para una aplicación correcta solo puede alcanzarse de manera limitada, incluso con una mayor reticulación posterior.

El uso de mezclas poliméricas formadas por caucho natural no termoplástico y copolímeros en bloque en relación aproximada 1:1 representa una solución de compromiso básicamente insatisfactoria, pues ni se logran grandes resistencias al cizallamiento cuando las cintas autoadhesivas se utilizan a temperaturas más altas, ni se mejoran claramente las propiedades descritas en dicha patente.

El proceso industrial de la degradación del caucho, realizado mediante la acción combinada del cizallamiento, de la temperatura y del oxígeno del aire se designa como masticación (en inglés mastication) en la literatura especializada y se efectúa en presencia de aditivos químicos, conocidos en la literatura especializada como masticantes o peptizantes y más raramente como "plastificantes químicos".

En la tecnología del caucho, la fase de masticación es necesaria para facilitar la incorporación de los aditivos.

Según el Römpp (diccionario químico Römpp - versión 1.5, Stuttgart/New York; editorial Georg Thieme 1998), la masticación es como se designa en la industria del caucho la degradación de las moléculas de caucho de cadena larga, para incrementar la plasticidad o reducir la viscosidad (Mooney) de los cauchos. La masticación se lleva a cabo mediante el tratamiento, especialmente, de caucho natural en amasadoras o entre cilindros, a temperaturas lo más bajas posibles y en presencia de aditivos de masticación (masticantes). Las elevadas fuerzas mecánicas que actúan en esta operación producen una "rotura" de la molécula de caucho, formando unos macrorradicales, cuya recombinación por reacción con oxígeno del aire se impide. Los agentes de masticación, como los mercaptanos aromáticos o heterocíclicos, o sus sales de cinc o sus disulfuros, aceleran el proceso de masticación, al favorecer la formación de radicales primarios. Los activadores como las sales metálicas (de hierro, cobre, cobalto) de las tetraazaporfirinas o ftalocianinas permiten rebajar la temperatura de masticación. En esta operación, los aditivos de masticación para el caucho natural se emplean en cantidades de aproximadamente 0,1 hasta 0,5% en peso, bajo la forma de concentrados ("masterbatches") que facilitan la distribución uniforme de estas pequeñas cantidades de producto químico en la masa del caucho.

La masticación debe distinguirse estrictamente de la descomposición resultante en todas las tecnologías usuales sin disolvente, como el mezclado, transporte y recubrimiento en estado fundido, o sea de la degradación (en inglés degradation).

La degradación es una denominación colectiva de diversos procesos que alteran el aspecto y las propiedades de los plásticos. Por ejemplo, la degradación puede ser debida a efectos químicos, térmicos, oxidantes, mecánicos o biológicos e incluso a la acción de las radiaciones (como la luz (UV)). Como consecuencia se produce, por ejemplo, oxidación, partición de cadenas, despolimerización, reticulación o separación de grupos laterales de los polímeros. La estabilidad de los polímeros contra la degradación puede aumentarse con aditivos, por ejemplo, añadiendo antioxidantes o fotoestabilizadores.

La degradación incontrolada representa a menudo un fenómeno no deseado, que puede mantenerse a bajo nivel estableciendo una atmósfera protectora de gas inerte.

El empleo de elastómeros no termoplásticos también se describe en la patente JP 95 331 197, en la cual se usa un caucho natural capaz de reaccionar con isocianatos (poliisopreno injertado con éster maleico) de peso molecular promedio M_{w} < 1 millón, mezclado con resinas de hidrocarburo alifático no reactivas, que se reticula con isocianatos bloqueados (por ejemplo Desmodur CT) tratando primero la mezcla durante cinco minutos a 150ºC, aplicándola seguidamente sobre lámina de PET y curándola luego a 180ºC durante varios minutos (por ejemplo 15 minutos). Este procedimiento demuestra lo que cuesta post-reticular el caucho natural, cuando en su proceso de fabricación ha sufrido una degradación demasiado fuerte.

En la solicitud de patente JP 95 278 509 se revela una cinta autoadhesiva que requiere masticar el caucho natural hasta un peso molecular medio de M_{w} = 100.000 a 500.000, a fin de obtener una mezcla homogénea y extensible con resinas de hidrocarburo, de derivados de colofonia o terpénicas, que pueda aplicarse bien entre 140ºC y 220ºC a una viscosidad de 10 hasta 50 \times 10^{3} cps, pero que a continuación precisa de una dosis extremadamente elevada de radiación electrónica de curado (400 kGy), para garantizar la resistencia al cizallamiento necesaria durante el uso.

Por tanto este sistema no es adecuado para materiales soporte basados en poliolefinas, porque estas dosis de radiación tan altas dañan bastante el soporte y esto es inadmisible para el sector de las cintas adhesivas de embalaje.

El término "cintas adhesivas de embalaje" o "cintas adhesivas apropiadas para embalaje" comprende, por un lado, las cintas de precintar cajas de cartón y, por otro lado, las cintas de sujeción para enfardelar y paletizar cajas de cartón y otros bultos.

El uso exclusivo de cauchos no termoplásticos como componentes elastómeros en la formulación del adhesivo, con la consiguiente ventaja de coste que tienen, por ejemplo, los cauchos naturales frente a los copolímeros en bloque usuales del comercio, y sus excelentes propiedades, especialmente la resistencia al cizallamiento del caucho natural y de los respectivos cauchos sintéticos, también se describen con detalle en las patentes WO 94 11 175, WO 95 25 774, WO 97 07 963 y en las patentes homólogas US 5,539,033, US 5,550,175.

En ellas se describen los aditivos habituales en la tecnología de los adhesivos sensibles a la presión, como son las resinas taquificantes, los plastificantes y las cargas.

Los respectivos procesos de fabricación revelados se basan en una extrusora de doble husillo, que - mediante el control de proceso elegido - produce una mezcla homogénea de adhesivo, a base de masticar el caucho y añadirle luego gradualmente cada uno de los aditivos, regulando bien la temperatura.

Se describe detalladamente la etapa previa de masticación del caucho que precede al propio proceso de fabricación, la cual es necesaria y característica del proceso escogido, ya que, según la tecnología allí empleada, es imprescindible para la posterior incorporación de los demás componentes y para que la masa mezclada resulte extruible. Asimismo - tal como recomiendan R. Brzoskowski, J.L. y B. Kalvani en Kunststoffe 80 (8), (1990), p. 922 y sigtes. - se describe la introducción de oxígeno para acelerar la masticación del caucho.

Con este procedimiento resulta ineludible la etapa siguiente de reticulación por radiación electrónica (ESH) y el empleo de sustancias reactivas que promuevan la ESH, para obtener un rendimiento de reticulación efectivo.

Ambas etapas del procedimiento están descritas en las patentes mencionadas, pero, a temperaturas elevadas, los promotores de ESH escogidos también tienden a producir reacciones de reticulación química no deseadas, lo cual limita el uso de ciertas resinas taquificantes.

Durante la elaboración con una extrusora de doble husillo es inevitable que las temperaturas sean muy elevadas y, por tanto, resulta prohibitivo el empleo de las sustancias termoactivables que serían adecuadas para reticular las masas adhesivas, por ejemplo los reticulantes basados en diisocianatos u otros tipos, pues las reacciones químicas de reticulación y las reacciones secundarias desencadenadas durante el proceso aumentarían tanto la viscosidad que la masa adhesiva perdería su extensibilidad y ya no podría aplicarse a través de una boquilla.

Los adhesivos termofusibles exentos de disolventes y basados en elastómeros no termoplásticos, como por ejemplo caucho natural u otros cauchos macromoleculares, que se han desarrollado en los últimos años tienen por tanto, sin etapa de reticulación, una cohesión insuficiente para la mayoría de las aplicaciones, con lo cual no puede tenerse en cuenta su empleo para una cinta adhesiva de embalaje. La causa de este fallo de las masas adhesivas de caucho natural sin reticular es la reducción bastante fuerte del peso molecular producida por su elaboración o durante su proceso de fabricación y de ahí su reducida o insuficiente cohesión. El uso de esas masas a base de adhesivos termofusibles de caucho natural en cintas adhesivas, sobre todo para cintas adhesivas de embalaje, destinadas a precintar cartones de papel reciclado o cartonajes, trae como consecuencia que los paquetes se abran prematuramente. Si la tensión de la tapa del paquete de cartón, debida a la presión de llenado del material envasado o a la contrapresión del material del envase contra el precinto, es suficientemente grande, la cinta adhesiva se despega de la superficie del cartón y el paquete se abre al escurrirse la cinta adhesiva de embalaje.

Por tanto, la masa adhesiva de caucho natural debe tener una cohesión suficiente, no solo para cintas adhesivas de precintar cajas de cartón, sino también para otro tipo de cintas adhesivas de embalaje como, por ejemplo, las cintas de sujeción.

La cohesión y por tanto la seguridad de embalaje de las cintas adhesivas provistas de una masa adhesiva basada en caucho natural se puede mejorar reticulando la masa adhesiva de caucho y/o con una variante en su elaboración que consiste en degradar mucho menos el caucho natural empleado, de manera que presente un peso molecular más elevado. Así se puede contrarrestar el escurrimiento de las cintas adhesivas sobre la superficie de cartón, anteriormente descrito.

Las posibilidades de reticular las masas adhesivas basadas en caucho natural son conocidas y utilizadas para la fabricación de cintas adhesivas. La reticulación de la masa adhesiva basada en caucho natural puede tener lugar directamente o mediante el uso de una imprimación en base disolvente que contenga una parte del reticulante adecuado.

La migración de la imprimación reticulante a la masa adhesiva basada en caucho natural permite reticular permanentemente la masa adhesiva. La desventaja de esta conocida tecnología es el uso de sistemas con disolvente en el curso del proceso de recubrimiento, los limitados tiempos de aplicación de tales imprimaciones reactivas y un coste mucho más elevado para la seguridad laboral.

La reticulación de masas adhesivas basadas en caucho natural mediante el empleo de imprimaciones transcurre con relativa rapidez, debido al ataque del disolvente.

La reticulación química de una masa adhesiva a base de caucho natural, inducida por isocianatos, como por ejemplo diisocianatos o poliisocianatos, es conocida y utilizada por diversos fabricantes de cintas adhesivas, en combinación con masas adhesivas al disolvente basadas en caucho natural. Así se obtienen masas adhesivas de mejor cohesión, mayor resistencia térmica y óptima seguridad de embalaje.

Debido a las elevadas temperaturas que se alcanzan inevitablemente en los procesos de fabricación conocidos para las masas adherentes basadas en los adhesivos termofusibles de caucho natural, no se han podido utilizar hasta la fecha reticulantes químicos, por ejemplo sistemas de isocianato, a causa de las reacciones de reticulación desencadenadas.

La masa adhesiva también puede reticularse mediante radiación. Para ello son apropiados, en principio, todos los tipos de radiación ionizante que pueden provocar la formación de radicales o de lugares excitados en las moléculas poliméricas, los cuales reaccionan después como puntos de reticulación. Son especialmente adecuados los electrones acelerados, con energías de aproximadamente 50 keV hasta 300 keV, y los rayos ultravioleta (UV) con longitudes de onda de aproximadamente 200 a 400 nm, ya que se producen con mayor intensidad y su profundidad de penetración puede adaptarse a los espesores habituales del recubrimiento de las cintas adhesivas.

Las capacidades básicas de los electrones acelerados para reticular masas adhesivas se hallan descritas en la patente US 2,956,904. El problema es que pueden dañar algunos substratos. Así, por ejemplo, en las láminas de OPP disminuye mucho la estabilidad a la luz y las láminas de PVC se decoloran, sobre todo, después de estar almacenadas a temperaturas altas. Ambos efectos pueden reducirse mediante una estabilización especial, que a la vez supone un coste adicional considerable.

La radiación UV no daña esencialmente las láminas soporte. Para reticular la masa adhesiva de caucho hay que añadir al menos un fotoiniciador y un promotor de reticulación, tal como está descrito en la patente US 4,152,231. Pero también debe tenerse en cuenta que la absorción de cargas, pigmentos colorantes y otros aditivos disminuye el grado de reticulación en la profundidad del recubrimiento. Estas capas débiles pueden provocar luego un fallo del pegado, sobre todo bajo el efecto de temperaturas más altas.

Las láminas de polipropileno estiradas monoaxial y biaxialmente se usan en grandes cantidades para las cintas de embalaje. Mientras que para una cinta adhesiva de embalaje empleada para precintar cajas de cartón se prefieren láminas de polipropileno estiradas biaxialmente, en el sector de las cintas de sujeción se utilizan láminas de polipropileno estiradas monoaxialmente. Éstas se distinguen por una resistencia a la rotura muy elevada y por una baja elongación en sentido longitudinal, y son muy buenas para enfardar o sujetar paletas. Si se emplean masas adhesivas que tienen poca cohesión o un anclaje insuficiente sobre la lámina, la cinta de sujeción resbala y las paletas quedan ladeadas y mal aseguradas. En el caso de las cintas para precintar cajas de cartón, el anclaje insuficiente de la masa adhesiva sobre la lámina conduce a la apertura prematura del paquete embalado.

Un adhesivo termofusible de caucho natural libre de disolvente, y por tanto ecológico, combinado con una lámina soporte de polipropileno, también ecológico, indica en primer lugar el deseo de disponer de más productos y tecnologías de producción compatibles con el medio ambiente, a no ser que además sean necesarios. Como hidrocarburo saturado y apolar, el polipropileno no es adecuado para anclar directamente una imprimación o una masa adhesiva de caucho natural. Un tratamiento previo de activación oxidante - por ejemplo mediante descarga en corona o flameado -
puede aportar cierta ayuda. Ambos métodos son respetuosos con el medio ambiente, porque ahorran materia prima y merecen el mayor interés como alternativas económicas al recubrimiento con una imprimación química líquida. El solo empleo de una imprimación no resuelve en general el problema del anclaje sobre el polipropileno; la propia imprimación requiere una activación del soporte para su fijación a dicho substrato. Desde hace tiempo se conoce la eficacia del flameado, incluso especialmente para velocidades de cinta elevadas, pero desde que se dispone de instalaciones modernas y fáciles de controlar, el flameado ha recobrado su importancia industrial frente a la descarga en corona. Si no se plantean grandes exigencias sobre la solidez del anclaje, el flameado permite en ciertos prescindir de una imprimación. La obtención de un anclaje que satisfaga las exigencias, flameando solo soporte, concuerda de modo ideal con los aspectos medioambientales señalados en el caso concreto de un adhesivo termofusible de caucho natural sobre lámina de polipropileno, para cintas adhesivas de embalaje de gran calidad.

Las láminas termoplásticas basadas en polietilen-tereftalato (PET) o poli(cloruro de vinilo) (PVC) también son conocidas y utilizadas por varios fabricantes para elaborar cintas adhesivas. En tal caso destacan sobre todo las láminas basadas en PET por una gran elongación a la rotura, resistencia térmica de 130ºC hasta 175ºC y estabilidad química frente a bases y ácidos diluidos. Asimismo, las láminas basadas en poliésteres poseen una gran resistencia a la abrasión y a la perforación, pero, por su precio relativamente alto en comparación con las láminas basadas en poliolefinas, están menos difundidas en el sector de las cintas adhesivas de embalar.

El PVC se puede obtener mediante polimerización en emulsión, en suspensión o en masa. También son conocidos los copolímeros basados en PVC/acetato de vinilo.

Varios fabricantes ofrecen láminas basadas en PVC, en combinación con masas adhesivas basadas en caucho natural al disolvente, como cintas adhesivas de embalar. Para ello se usan láminas de PVC rígido por su mejor resistencia térmica, que se mantiene hasta un máximo de 105ºC.

Para la fabricación de cintas adhesivas con masas adhesivas basadas en caucho natural se emplean imprimaciones, tanto de base acuosa como al disolvente, a fin de mejorar la adherencia entre la masa adhesiva y la lámina soporte. Los promotores de adherencia utilizados tienen en parte un efecto reticulante sobre la masa adhesiva de caucho natural aplicada a partir de la disolución.

Además, las láminas basadas en PVC rígido se distinguen por una moderada fuerza de perforación y una resistencia parcial frente a la bencina, aceites y alcoholes. De modo general, el anclaje de las imprimaciones sobre láminas de PVC sin tratamiento de corona es mejor que sobre otras láminas termoplásticas, como por ejemplo las basadas en poliolefinas. Ello se debe a su elevada energía superficial, incluso sin pretratamientos [aprox. 39 dyn/cm], y a la estructura rugosa de la superficie de las láminas de PVC. Para que las masas adhesivas basadas en caucho natural anclen de manera suficiente, se recomienda una lámina de PVC recubierta de imprimación.

El objetivo de la presente invención es obtener un método para fabricar cintas adhesivas con láminas basadas en láminas termoplásticas estiradas y masas adhesivas basadas en caucho natural elaboradas sin disolvente. Además, las cintas adhesivas fabricadas según el método de la presente invención deben desenrollarse fácilmente y tener una buena unión entre la masa adhesiva y la lámina soporte. Asimismo, las cintas adhesivas fabricadas según el método de la presente invención deben ser adecuadas como cintas de embalaje o como cintas de sujeción para cajas de cartón habituales del comercio.

Dicho objetivo se resuelve con un método como el expuesto en la reivindicación principal. Las reivindicaciones secundarias se refieren a desarrollos ventajosos del objeto de la presente invención. Asimismo, la presente invención se refiere a propuestas de aplicación para dicha cinta adhesiva.

Por consiguiente la presente invención se refiere a un método para fabricar una cinta adhesiva, formada por un soporte de lámina termoplástica estirada y por un recubrimiento de masa adhesiva basada en elastómeros no termoplásticos, como caucho natural y resinas taquificantes, elaborada sin disolvente ni masticación con maquinaria de funcionamiento continuo que consta de una parte de carga y de otra parte de mezclado, de modo que la masa adhesiva contiene un sistema reticulante termolábil y dicho método comprende las etapas siguientes:

\bullet: alimentación de los componentes sólidos de la masa autoadhesiva, como los elastómeros y las resinas, y eventualmente de cargas, colorantes y/o reticulantes, a la parte de carga del equipo,

\bullet: transferencia de los componentes sólidos de la masa autoadhesiva, desde la parte de carga a la parte de mezclado,

\bullet: adición de los componentes líquidos de la masa autoadhesiva, como plastificantes, reticulantes y/u otras resinas taquificantes a la parte de mezclado,

\bullet: elaboración de la masa autoadhesiva homogénea en la parte de mezclado y

\bullet: descarga de la masa autoadhesiva.

También son conocidas las láminas basadas en poliéster, por ejemplo en polietilentereftalato, y pueden usarse igualmente para fabricar las cintas adhesivas. Los espesores de las láminas basadas en PET están comprendidos entre 20 y 100 \mum, sobre todo entre 30 y 50 \mum.

Las láminas basadas en poliolefinas estiradas son conocidas y pertenecen al estado técnico. Las láminas basadas en poliolefinas estiradas monoaxial y biaxialmente se usan en grandes cantidades para cintas adhesivas de embalaje, cintas de sujeción y otros tipos de cintas adhesivas. También son conocidas las láminas basadas en polietileno estirado o en copolímeros estirados que contienen unidades de etileno y/o de propileno. Todas estas láminas pueden usarse como soportes según la presente invención.

El polipropileno estirado monoaxialmente destaca por una resistencia a la rotura muy alta y por una baja elongación en dirección longitudinal, y se usa, por ejemplo, para fabricar cintas de sujeción. Para fabricar conforme a la presente invención las cintas adhesivas destinadas a enfardelar y paletizar cajas de cartón y otras mercancías se prefieren láminas estiradas monoaxialmente a base de polipropileno. Los espesores de las láminas estiradas monoaxialmente a base de polipropileno están comprendidos preferentemente entre 25 y 200 \mum, sobre todo entre 40 y 130 \mum.

Las láminas de polipropileno estirado monoaxialmente son muy adecuadas para fabricar cintas adhesivas. Las láminas estiradas monoaxialmente son en su mayoría de una sola capa, pero también se pueden fabricar láminas multicapa estiradas monoaxialmente. Sobre todo se conocen láminas de una, dos y tres capas, aunque su número también puede ser mayor.

En la fabricación de cintas adhesivas para precintar cajas de cartón con seguridad se prefieren láminas estiradas biaxialmente a base de polipropileno, con relaciones de estiramiento entre 1:4 y 1:9 en dirección longitudinal, preferiblemente entre 1:4,8 y 1:6, y relaciones de estiramiento entre 1:4 y 1:9 en la dirección transversal, preferiblemente entre 1:4,8 y 1:8,5.

Los módulos de elasticidad alcanzados en dirección longitudinal, medidos a un 10% de elongación según norma ASTM D 882, suelen estar comprendidos entre 1000 y 4000 N/mm^{2}, preferentemente entre 1500 y 3000 N/mm^{2}.

Los espesores de las láminas estiradas biaxialmente a base de polipropileno están comprendidos preferentemente entre 15 y 100 \mum, sobre todo entre 20 y 50 \mum.

Las láminas estiradas biaxialmente a base de polipropileno se pueden fabricar por extrusión y soplado o mediante maquinaria de film plano. Las láminas estiradas biaxialmente se fabrican tanto de una como de varias capas. En el caso de las láminas multicapa, el espesor y la composición de las diversas capas puede ser el mismo, pero también se conocen espesores y composiciones diferentes.

Para las cintas adhesivas fabricadas según la presente invención se prefieren especialmente láminas monocapa, estiradas biaxial o monoaxialmente, y láminas multicapa, biaxiales o monoaxiales, a base de polipropileno, que presentan una unión suficientemente fuerte entre las capas, pues sería un inconveniente que se deslaminaran durante el uso.

Las láminas basadas en PVC rígido son igualmente conocidas y utilizadas por varios fabricantes en la elaboración de cintas adhesivas de embalar. Debido a su insuficiente estabilidad térmica, como máximo de 60ºC, el PVC flexible no es apropiado para fabricar cintas adhesivas de embalar, pero también puede usarse si es preciso.

Para las cintas adhesivas fabricadas según la presente invención se emplean preferentemente láminas a base de PVC rígido, a fin de garantizar el precinto seguro del paquete de cartón. Los espesores de las láminas están comprendidos preferentemente entre 30 y 100 \mum, especialmente entre 35 y 50 \mum. Las cintas adhesivas fabricadas conforme a la presente invención se usan para embalar y precintar cajas de cartón.

Según una forma de ejecución preferida de la cinta adhesiva, la adhesión de la masa adhesiva a la lámina termoplástica basada en poliolefinas se mejora con un tratamiento de descarga en corona o, sobre todo, con un flameado previo, ya que precisamente las superficies de las láminas basadas en poliolefinas estiradas pueden tratarse mediante estos métodos generalmente conocidos. Se prefieren los tratamientos superficiales por flameado previo. Un resumen de estos métodos de tratamiento superficial se halla, por ejemplo, en el artículo "Surface pretreatment of plastic for adhesive bonding" (tratamiento superficial de plásticos para la unión adhesiva)/A. Kruse, G. Krüger, A. Baalmann y O.D. Hennemann; J. Adhesion Sci. Technol., vol. 9, nº 12, págs. 1611-1621 (1995).

Preferentemente las láminas a base de poliolefinas, estiradas biaxial o monoaxialmente, para las cintas adhesivas fabricadas según la presente invención, se tratan previamente por el lado correspondiente a la masa adhesiva mediante descarga corona y/o flameado, a fin de obtener un anclaje suficiente de la masa adhesiva sobre la lámina. Para las láminas basadas en poliolefinas estiradas se prefiere el tratamiento previo mediante flameado.

La parte esencial de la planta de flameado consta de un quemador refrigerable y de un rodillo de tratamiento, igualmente refrigerable, que sirve para conducir la cinta. Si durante el flameado la temperatura del quemador se mantiene entre 30ºC y 40ºC, la refrigeración en el rodillo de tratamiento regula la temperatura del rodillo entre 10ºC y 15ºC. La cinta de lámina se pasa y se trata entre el quemador y el rodillo en unas condiciones definidas. El flameado de dichas láminas de poliolefina tiene lugar mediante una mezcla de gas combustible-aire de composición optimizada. La parte del gas combustible consta de hidrocarburos gaseosos como el propano y el butano o está formada por una mezcla de hidrocarburos, como por ejemplo el gas natural corriente. Independientemente de la composición exacta de la mezcla gas combustible-aire se alcanzan temperaturas de llama entre 750ºC y 900ºC. La distancia entre el quemador y el rodillo de tratamiento se puede graduar entre 2 mm y 7,5 mm. Las velocidades de cinta pueden ajustarse en el intervalo de 30 m/min hasta varios centenares de m/min.

El límite superior viene fijado por la productividad de la planta disponible, es decir, por toda la planta, incluyendo la parte de recubrimiento, en el caso de tratamiento en línea del soporte; o por la planta de flameado en el caso de tratamiento del soporte fuera de línea.

El límite inferior viene dado por la sensibilidad térmica del material de la lámina. Para unos ajustes determinados de la composición de la mezcla, de la distancia del quemador y de la velocidad de la cinta, el aporte de energía puede variarse mediante el caudal volumétrico de la mezcla, en el intervalo de 20 m^{3}/h hasta 50 m^{3}/h. La amplitud efectiva de flameado se puede adaptar a diversas anchuras de lámina mediante un dispositivo regulable que limita el quemador. Con los parámetros optimizados, el material soporte flameado se recubre con el adhesivo termofusible de caucho natural, lo más tarde, un día después del tratamiento. Con un material comparable, tratado previamente de modo adecuado por descarga corona, se procede análogamente. Si la construcción de la planta es adecuada, el tratamiento previo de flameado o corona - antes de aplicar la masa adhesiva termofusible de caucho natural - se puede efectuar en línea y mejora adicionalmente el anclaje de la masa.

En las cintas adhesivas terminadas se comprueba la resistencia del anclaje, sobre todo, tras haber llegado a un estado de madurez. En estos casos interesa la resistencia del anclaje respecto a las exigencias y la comparación entre el flameado y el tratamiento de corona.

Se comprueba que el flameado del soporte promueve un anclaje mucho mejor de los adhesivos termofusibles de caucho natural que un tratamiento comparativo de corona adecuado. El anclaje sobre el soporte pretratado experimenta otro claro incremento si el adhesivo termofusible de caucho natural lleva reticulantes de isocianato. De este modo, sobre todo en combinación con el flameado del soporte, se puede evitar parcialmente el uso de una imprimación y prescindir por tanto de un canal de secado, porque resulta factible realizar un proceso de recubrimiento totalmente libre de disolvente.

La masa adhesiva en sí está formada preferentemente por una mezcla que contiene:

a) 100 p.e.p.	Caucho natural (granulado)
b) 70-120 p.e.p.	Resinas adherentes a base de hidrocarburos
c) 5-30 p.e.p.	Cargas, por ejemplo creta y/o pigmentos inorgánicos u orgánicos
d) 2-20 p.e.p.	Plastificantes, por ejemplo aceite mineral
e) 0,1-15 p.e.p.	Un sistema reticulante
f) 0,5-5 p.e.p.	Antioxidante

Si es preciso, hay que añadir a la mezcla

g) 0-10 p.e.p.

Pigmentos inorgánicos y orgánicos

La cantidad de masa adhesiva aplicada al material soporte, en concreto sobre una lámina termoplástica de poliolefinas, PVC o PET, es preferentemente de 10 a 50 g/m^{2}. En otra forma de aplicación preferida, el gramaje de la capa se ajusta entre 14 y 25 g/m^{2}.

Las cintas adhesivas fabricadas según la presente invención pueden llevar otras capas: el uso de imprimaciones adecuadas dispuestas entre la capa de adhesivo y la lámina es posible si con ello no se reduce el buen anclaje, conforme a la presente invención, entre la masa adhesiva termofusible de caucho natural y la lámina tratada por flameado o por corona. También se puede emplear un barniz apropiado, por ejemplo un barniz separador.

Las masas adhesivas basadas en caucho natural son conocidas hace mucho tiempo y se emplean en gran medida para cintas adhesivas de embalaje. En "Natural Rubber Adhesives" (G.L. Butler, dentro del Manual de adhesivos sensibles a la presión, tercera edición, publicado por Donatas Satas, Van Nostrand Reinhold New York, págs. 261-287) se encuentra un resumen sobre masas adhesivas y su empleo en el sector de los adhesivos sensibles a la presión.

El elevado peso molecular y las cadenas insaturadas de las moléculas del caucho natural son la causa de las propiedades ventajosas del material y también de sus problemas de aplicación. Hasta la fecha, el caucho natural empleado en las cintas adhesivas de grandes prestaciones solo ha podido elaborarse en el marco de la tecnología con disolventes, la cual tiene limitaciones en cuanto a rentabilidad, aceptación ecológica y nuevos desarrollos de masas adhesivas para cintas de embalaje. Las tecnologías exentas de disolvente conocidas, como, por ejemplo, el uso de copolímeros con bloques de poliestireno, están basadas en viscosidades de fusión bajas, que dan lugar a una mala resistencia térmica. El caucho natural no tiene estas viscosidades de fusión bajas. Asimismo, en el caso del caucho natural, las temperaturas de proceso elevadas causan daños termo-oxidativos, debido a las insaturaciones de sus moléculas. La combinación de una extrusora de cilindros planetarios, como unidad adecuada de mezclado, y la aplicación de la masa adhesiva mediante una laminadora permite usar masas adhesivas elaboradas sin disolventes, basadas en caucho natural, para cintas adhesivas de embalar y reúne la eficacia de la tecnología de los adhesivos termofusibles con las ventajas de la tecnología del caucho natural.

Según la presente invención, las masas adhesivas basadas en caucho natural se elaboran y se aplican sin disolventes y, como componente elastómero, llevan los tipos crepé, SSR o ADS, TSR del caucho natural. Como componente elastómero se prefieren particularmente los tipos ADS y TSR del caucho natural.

Para poder incorporar varios componentes a la porción de caucho natural de la masa adhesiva, se precisaba por fuerza una drástica degradación del peso molecular del caucho a fin de poder fabricar la masa adhesiva. Dicho proceso (masticación) se efectúa mediante una amasadora especial y posee un cizallamiento muy intenso. La reducción del peso molecular puede regularse dentro de ciertos límites mediante el aporte de energía de cizallamiento, y la acción de la temperatura y del oxígeno. El uso de una extrusora de cilindros planetarios en la elaboración de las masas adhesivas de caucho natural permite obtener masas adhesivas homogéneas mediante el máximo grado de cizallamiento, con un intercambio térmico excelente y un tiempo mínimo de permanencia. Así se logra una reducción relativamente baja del peso molecular del caucho natural, con menores temperaturas de proceso (de 90 hasta 110ºC).

Las resinas adherentes basadas en hidrocarburos son conocidas y se emplean ampliamente en las cintas adhesivas de embalaje. En "Natural Rubber Adhesives" (G.L. Butler, dentro del Manual de adhesivos sensibles a la presión, tercera edición, publicado por Donatas Satas, Van Nostrand Reinhold New York, págs. 263-266), por ejemplo, se halla una descripción de su posible uso, relacionado con masas adhesivas basadas en caucho natural. Las resinas adherentes de tipo hidrocarburo pueden adquirirse en el comercio con una serie de propiedades diversas, como por ejemplo diferente estructura química, índice de color y punto de reblandecimiento. Para fabricar las masas adhesivas basadas en caucho natural sin disolventes, de acuerdo con la presente invención, se usan resinas adherentes basadas en hidrocarburos. La masa adhesiva basada en caucho natural sin disolvente contiene 70 hasta 120 partes de resina adherente, preferiblemente de 80 hasta 110 partes, sobre 100 partes de caucho natural.

También pertenece a la presente invención el empleo de resinas adherentes basadas en mezclas de distintas resinas de hidrocarburo, así como en mezclas de resinas de hidrocarburo con otras resinas conocidas, siempre que ello no afecte al perfil característico de propiedades de las cintas adhesivas elaboradas según la presente invención. Como ejemplo, son posibles las mezclas de resinas de hidrocarburo con cantidades más bien pequeñas de resinas adherentes a base de colofonia o de colofonia modificada, de resinas fenólicas, de otras resinas naturales, de ésteres o de ácidos resínicos.

El empleo de plastificantes como aditivos para las masas adhesivas de las cintas de embalar es conocido. En las cintas adhesivas elaboradas conforme a la presente invención se emplean de 2 hasta 20 partes de plastificante, respecto a 100 partes de caucho natural, a base de aceites de parafina y de naftaleno, oligómeros como oligobutadieno y oligoisopreno, cauchos nitrílicos líquidos, resinas terpénicas líquidas, aceites y grasas vegetales y animales, y ftalatos.

Para las cintas adhesivas elaboradas conforme a la presente invención se prefieren las masas adhesivas sin disolventes, a base de caucho natural, con 4 a 10 partes de plastificante. Se prefiere especialmente el empleo de aceites parafínicos y naftalénicos.

Es conocido el uso de antioxidantes para las masas adhesivas basadas en caucho natural. Para tal fin se emplean especialmente tres tipos distintos de antioxidantes, basados respectivamente en aminas, en ditiocarbamatos y en fenoles. Los antioxidantes fenólicos son muy eficaces contra la acción de la radiación UV y de la luz solar.

Para las cintas adhesivas elaboradas conforme a la presente invención se usan antioxidantes basados en fenoles. La masa adhesiva contiene concretamente 0,5 hasta 5 partes de un antioxidante apropiado, a base de fenoles, respecto a 100 partes de caucho natural. Según la presente invención también pueden emplearse otros tipos de antioxidantes, por ejemplo a base de aminas y de ditiocarbamatos.

Es conocido el uso de pigmentos inorgánicos y orgánicos para las masas adhesivas a base de caucho natural. Para colorear masas adhesivas a base de caucho natural se utiliza sobre todo dióxido de titanio, bien solo o en combinación con otros pigmentos colorantes.

Para las cintas adhesivas elaboradas conforme a la presente invención se usan pigmentos colorantes inorgánicos y/u orgánicos adecuados. La masa adhesiva contiene 0 hasta 10 partes de un pigmento colorante orgánico u inorgánico respecto a 100 partes de caucho natural. Se prefiere especialmente el empleo de 0 hasta 7 partes de un pigmento colorante orgánico u inorgánico adecuado respecto a 100 partes de caucho natural. También es conforme a la presente invención el uso de pigmentos basados en las mezclas de distintos pigmentos inorgánicos y orgánicos.

Se conocen cargas adecuadas para las masas adhesivas basadas en caucho natural. En concreto, puede emplearse carbonato cálcico (creta), dióxido de titanio, óxido de cinc, arcilla o pigmentos. Para las cintas adhesivas elaboradas de acuerdo con la presente invención se emplean cargas a base de creta, dióxido de titanio, arcilla o pigmentos. La masa adhesiva contiene 10 hasta 30 partes de cargas, especialmente 10 hasta 20 partes, respecto a 100 partes de caucho natural. Se prefiere sobre todo el uso de carbonato cálcico (creta) como carga. La presente invención también permite utilizar mezclas de varias cargas.

La reticulación de masas adhesivas a base de caucho natural es conocida y está descrita, por ejemplo, en "Natural Rubber Adhesives", G.L. Butler, dentro del Manual de adhesivos sensibles a la presión, tercera edición, publicado por Donatas Satas, Van Nostrand Reinhold New York, págs. 269-276. La reticulación de la masa adhesiva a base de caucho natural se efectúa empleando reticulantes químicos o métodos físicos de reticulación, como la radiación electrónica o la irradiación con luz UV.

Para la reticulación químico-térmica se pueden usar reticulantes ya conocidos, como por ejemplo sistemas acelerados de azufre o que liberan azufre; sistemas de isocianato; sistemas reactivos de resinas de melamina, de formaldehído o de fenol-formaldehído (opcionalmente halogenadas), o sistemas reactivos de resinas fenólicas o reticulantes de diisocianato con los correspondientes activadores, resinas de poliésteres epoxidados y de acrilatos, así como sus combinaciones.

Se prefieren especialmente los reticulantes basados en isocianatos, por ejemplo los sistemas de diisocianatos o de poliisocianatos. El empleo de estos sistemas reticulantes es básicamente conocido y está descrito, por ejemplo, en la patente GB 1,234,860.

Las masas adhesivas de las cintas elaboradas según la presente invención contienen desde 0,1 hasta 15 partes de un reticulante apropiado, respecto a 100 partes del caucho natural.

En una forma de ejecución preferida, la masa adhesiva lleva 0,1 hasta 5 partes de un isocianato, por ejemplo un diisocianato o poliisocianato, con mayor preferencia 0,5 hasta 2,0 partes de isocianato respecto a 100 partes de caucho natural. La cantidad de reticulantes adecuados se puede adaptar a la cantidad de resina adherente.

La reticulación por radiaciones tiene la ventaja de alcanzar muy rápidamente un alto grado de reticulación, que luego se mantiene mucho tiempo estable. Por lo tanto permite llevar a cabo una reticulación en línea, incluso a velocidades de recubrimiento tan elevadas como algunos 100 m/min y, a diferencia de la reticulación química, la calidad de las propiedades adhesivas se puede controlar inmediatamente después de terminar la producción.

El grado de reticulación deseado se puede ajustar dentro de amplios márgenes regulando la intensidad de la radiación, con independencia de la velocidad de la cinta.

Las masas adhesivas de caucho se pueden reticular con electrones acelerados, sin necesidad de aditivos específicos. Para aumentar el rendimiento de la reticulación pueden añadirse promotores de reticulación como (met)acrilatos polifuncionales, tioles o bismalimidas.

Los tipos de instalaciones disponibles y los parámetros más importantes del proceso han sido publicados en otra parte (W. Karmann, J. of Industrial Irradiation Technology 1(4) (1983) págs. 305-323).

Teniendo en cuenta que el curado mediante radiación electrónica daña muchos de los soportes importantes para las cintas de embalar, como sucede con las láminas de OPP y PVC, la reticulación de la masa adhesiva por radiación UV resulta particularmente ventajosa. Para ello hace falta añadir fotoiniciadores y promotores de reticulación a la masa adhesiva de caucho. Como fotoiniciadores pueden emplearse por ejemplo cetonas aromáticas, benzoína y sus derivados, bencilo y sus dialquilacetales, tioxantanos, antraquinonas, antracenos y óxidos de fosfina. Como promotores de reticulación son adecuados los acrilatos y metacrilatos de alcoholes polifuncionales como el hexanodiol, el trimetilolpropano y sus derivados etoxilados y dimerizados; la pentaeritrita y su dímero, el polietilenglicol y el polipropilenglicol. Para los adhesivos termofusibles se prefieren, entre otros, los compuestos de mayor peso molecular, por su menor presión de vapor. Los acrilatos proporcionan habitualmente mayores velocidades de reacción.

Durante la reticulación UV hay que tener en cuenta que el fotoiniciador y los pigmentos inorgánicos y orgánicos contenidos en la masa adhesiva absorben la radiación, lo cual reduce mucho el grado de reticulación al penetrar en la capa de masa adhesiva. Una reticulación demasiado fuerte en la superficie de la masa adhesiva tiene efectos no deseados sobre las propiedades de adherencia.

Esto puede evitarse, o al menos reducirse, irradiando la masa adhesiva a través de la lámina soporte o por ambas caras. El efecto también puede disminuirse, si la porción de onda corta de la radiación, inferior a unos 300 nm de longitud de onda, se rebaja mediante distintas medidas. Para ello hay tubos de radiación adecuados en el mercado. Esta porción también puede eliminarse con una filtración apropiada.

La intensidad de la radiación puede regularse acoplando tubos de radiación y también, dentro de ciertos límites, ajustando la potencia de la radiación, como ha descrito A. Beying en RadTech Europe '97.

Asimismo, se excluye ventajosamente la acción del oxígeno del aire sobre la superficie de la masa adhesiva en fase de reticulación, lo cual puede conseguirse barriendo con gases inertes como nitrógeno, dióxido de carbono y/o gases nobles como argón o cubriéndola con un forro separable (papel o lámina), que también puede ser translúcido.

Las masas adhesivas de las cintas elaboradas conforme a la presente invención contienen por lo tanto, según otra forma de ejecución, también 0,1 hasta 5 partes, preferiblemente 0,5 hasta 3, de al menos un fotoiniciador, así como 0,5 hasta 10 partes, preferiblemente 1 hasta 5, de un (met)acrilato polifuncional. La cantidad del reticulante apropiado puede adaptarse a la resina empleada.

Para reticular recubrimientos de masa adhesiva con gramajes de 10 hasta 50 g/m^{2} mediante radiación electrónica se emplean preferentemente aceleradores de electrones de una sola etapa apantallados con plomo, con tensiones de aproximadamente 50 a 300 kV, que, por sus dimensiones relativamente pequeñas se pueden integrar con facilidad en las plantas de recubrimiento. Los tipos asequibles en el mercado están descritos por G.G. Skelhorne ("Electron Beam Processing" en el vol. 1 de "Chemistry & Technology of UV & EB Formulations for Coatings, Inks & Paints" ed. Sita Technology, Londres 1991).

Los equipos de irradiación UV constan de una o más válvulas de descarga de gas, la mayoría de las cuales está provista de reflectores elípticos o parabólicos y de un dispositivo eficaz de refrigeración. R.E. Knight ("UV Curing Equipment and Applications" en el vol. 1 de "Chemistry & Technology of UV & EB Formulations for Coatings, Inks & Paints" ed. Sita Technology, Londres 1991) da un resumen sobre las válvulas y demás piezas.

La presente invención también comprende un procedimiento para elaborar masas adhesivas basadas en elastómeros no termoplásticos, sin disolventes ni masticación, empleando maquinaria de funcionamiento continuo formada por una parte de carga y otra parte de mezclado, que consta de las etapas siguientes

a): alimentación de los componentes sólidos de la masa autoadhesiva, como los elastómeros y las resinas, y eventualmente de cargas, colorantes y/o reticulantes, a la parte de carga del equipo,

b): transferencia de los componentes sólidos de la masa autoadhesiva, desde la parte de carga a la parte de mezclado,

c): adición de los componentes líquidos de la masa autoadhesiva, como plastificantes, reticulantes y/u otras resinas taquificantes, fundidas si es necesario, a la parte de mezclado,

d): elaboración de la masa autoadhesiva homogénea en la parte de mezclado,

e): descarga de la masa autoadhesiva y

f): aplicación de la masa autoadhesiva sobre un material en forma de cinta mediante una laminadora de múltiples rodillos, especialmente con una laminadora de 2 a 5 rodillos, sobre todo de 4 rodillos, de modo que la masa autoadhesiva llega al espesor deseado tras pasar entre varios rodillos, cuya temperatura puede regularse individualmente a temperaturas de 20ºC hasta 150ºC.

Como maquinaria de operación en continuo ha resultado ventajoso el empleo de una extrusora de cilindros planetarios, cuya parte de mezclado consta preferentemente, como mínimo de dos, con especial preferencia de tres, rodillos de laminación acoplados, cada uno de los cuales puede tener uno o varios circuitos independientes de atempera-
ción.

A diferencia de los demás procedimientos usuales de fabricación, en la extrusora de cilindros planetarios - según el proceso de la presente invención - no tiene lugar ninguna masticación de los elastómeros no termoplásticos, pues éstos no se someten por separado a la acción de una gran energía de cizallamiento, sino que siempre se trabajan con uno o varios componentes líquidos, los cuales tanto pueden ser plastificantes, por ejemplo aceites, como resinas que se funden en el proceso de mezclado por efecto de la energía de cizallamiento y/o del calentamiento exterior. La presencia de estos componentes líquidos limita de tal modo la magnitud de la energía de fricción, que permite evitar la masticación del caucho, es decir la reducción del peso molecular de los elastómeros, así como las elevadas temperaturas resultantes del mezclado.

Además las extrusoras de cilindros planetarios presentan grandes superficies, que intercambian calor y material y cuya renovación permite disipar rápidamente la energía de cizallamiento resultante de la fricción, evitando así que el producto alcance temperaturas altas no deseadas.

Las extrusoras de cilindros planetarios se conocen desde hace mucho tiempo y primero se usaron para transformar termoplásticos, como por ejemplo PVC, sobre todo para alimentar las siguientes unidades, por ejemplo calandras y laminadoras. Gracias a la ventaja de la gran renovación de superficies para intercambiar material y calor, que permite la disipación rápida y eficaz de la energía creada por la fricción, como también del bajo tiempo de permanencia y de su estrecho espectro, su ámbito de uso se ha visto ampliado últimamente, entre otros, a los procesos de plastificación y mezclado, que requieren un control especial de la temperatura.

Según qué fabricante, hay diversos tipos y tamaños de extrusoras de cilindros planetarios. En función del rendimiento deseado, el diámetro de los cilindros suele estar comprendido entre 70 mm y 400 mm.

En general las extrusoras de cilindros planetarios tienen una parte de carga y otra de mezclado. La parte de carga consta de un transportador de tornillo sin fin sobre el cual se dosifican todos los componentes sólidos. El tornillo sin fin transporta el material hacia la parte de mezclado. La zona de la parte de carga con el tornillo sin fin está preferentemente refrigerada para evitar que los materiales queden adheridos al tornillo. También hay formas de ejecución sin tornillo sin fin, en las cuales el material se carga directamente entre el husillo central y los husillos planetarios. Sin embargo, esto no tiene importancia para la eficacia del proceso de la presente invención.

La parte de mezclado consta de un husillo central accionado y de varios husillos planetarios que giran alrededor del husillo central, en el interior de un cilindro con dentado inclinado hacia dentro. El número de revoluciones del husillo central y, consecuentemente, la velocidad de rotación de los husillos planetarios puede variarse y por tanto es un parámetro importante para regular el proceso de mezclado.

Los materiales giran entre el husillo central y los husillos planetarios, y entre los husillos planetarios y el dentado inclinado del cilindro, de tal modo que, bajo el efecto de la energía de cizallamiento y del calentamiento externo, se dispersan produciendo un compuesto homogéneo.

En este contexto cabe citar las solicitudes de patente y los modelos de utilidad DE 196 31 182, DE 94 21 955, DE 195 34 813, DE 195 18 255, DE 44 33 487, que proporcionan una panorámica del estado técnico en el sector de las extrusoras de cilindros planetarios.

Es ventajoso usar una extrusora de cilindros planetarios cuya parte de mezclado esté prolongada por la conexión de al menos dos cilindros. Por un lado, a pesar de la presencia de los componentes que reducen la fricción para evitar la masticación del caucho, permite disgregar totalmente los componentes elastómeros y obtener el grado deseado de homogenización y dispersión con unos rendimientos rentables; por otro lado, la conexión de cilindros temperados preferentemente por separado permite un control equilibrado de la temperatura del proceso, haciendo posible el empleo de sistemas reticulantes térmicamente activables.

Mientras que en la parte anterior de mezclado de la extrusora de cilindros planetarios, el cilindro se calienta ventajosamente a temperaturas superiores al punto de fusión de las reinas empleadas, la parte posterior de mezclado se enfría convenientemente para rebajar la temperatura del producto. Así, el tiempo de permanencia de la masa autoadhesiva a temperaturas elevadas se mantiene lo más bajo posible, para impedir que se activen los sistemas de reticulación térmica contenidos en la masa autoadhesiva.

En la primera fase del proceso, mediante una extrusora de cilindros planetarios, se elabora una masa sin disolventes con los elastómeros y los aditivos conocidos, necesarios para la fabricación de masas autoadhesivas, como cargas, antioxidantes, plastificantes y resinas adherentes, de manera que la masa tenga una temperatura final inferior a 150ºC, con preferencia inferior a 130ºC, sobre todo entre 70ºC y 110ºC.

El tiempo total de permanencia de la masa en la extrusora de cilindros planetarios no debería superar los tres minutos. La masa de adhesivo termofusible resultante tiene una viscosidad entre 300 y 1500 Pa\cdots, sobre todo una viscosidad entre 800 y 1200 Pa\cdots a 130ºC y a un gradiente de cizalla de 100 rad/s.

En la segunda fase del proceso, acoplada ventajosamente con la etapa de mezclado en la extrusora de cilindros planetarios, la masa de adhesivo termofusible sensible a la presión, elaborada de acuerdo con la presente invención, se extiende con un dispositivo de aplicación sobre un soporte en forma de cinta.

La presente invención propone asimismo realizar el recubrimiento sin disolventes del material en forma de cinta, usando una laminadora o calandra de varios rodillos formada preferentemente por tres, con especial preferencia por cuatro rodillos de recubrimiento, de manera que la masa autoadhesiva adquiera el espesor deseado pasando entre uno o más rodillos, antes de ser transferida al material en forma de cinta. Este proceso de recubrimiento se prefiere especialmente cuando las viscosidades de la masa autoadhesiva superan valores de 5000 Pa\cdots para un gradiente de cizalla de 1 rad/s, ya que el recubrimiento con boquillas de extrusión no ofrece la exactitud de gramaje necesaria.

Según el tipo de material soporte en forma de cinta, el recubrimiento puede llevarse a cabo en sentido codireccional o a contramarcha.

El recubrimiento sobre las laminadoras o calandras de varios rodillos puede realizarse a temperaturas inferiores a 100ºC, lo cual también permite recubrir masas autoadhesivas que lleven reticulantes térmicamente activables. El rodillo que conduce el soporte se refrigera entre 5ºC y 25ºC, preferentemente entre 10 y 15ºC. Por lo tanto se pueden recubrir soportes térmicamente sensibles, como por ejemplo PVC rígido.

Cada uno de los rodillos de la máquina de aplicación se puede ajustar a temperaturas de 20ºC hasta 150ºC.

La laminadora preferida de 4 rodillos está formada por un rodillo dosificador, un rodillo con rasqueta que fija el espesor de la capa sobre el material soporte y que está colocado en paralelo con el rodillo dosificador, y un rodillo de transferencia situado bajo el rodillo dosificador. La masa y el material en forma de cinta se reúnen sobre el rodillo de recepción, el cual forma un segundo resquicio con el rodillo de transferencia. Este rodillo se refrigera a una temperatura de 5 hasta 25ºC, preferiblemente de 10 a 15ºC.

Así, por ejemplo, sin querer limitar el concepto de la presente invención, las velocidades diferenciales en una laminadora adecuada de 4 rodillos pueden ser las siguientes

Rodillo	Velocidad diferencial respecto a la
	velocidad relativa de la cinta [%]
Rodillo dosificador	0,1 hasta 25 sobre todo 1 hasta 2
Rodillo con rasqueta	10 hasta 100 sobre todo 30 hasta 40
Rodillo de transferencia	10 hasta 100 sobre todo 75 hasta 90

Para que la masa adhesiva ya aplicada quede con la menor cantidad posible de burbujas de gas, entre la extrusora de cilindros planetarios y la laminadora se puede intercalar una desgasificación a vacío, por ejemplo una cámara de vacío, una extrusora desgasificadora o similar.

Las cintas adhesivas elaboradas según la presente invención son apropiadas para un gran número de aplicaciones. Un campo de aplicación importante es el embalaje. Las cintas adhesivas son adecuadas para precintar cajas de cartón, como cintas de embalaje en general, como cintas de sujeción y como cintas para precintar envases y bolsas de plástico. También sirven para asegurar paletas. Además pueden usarse para atar bultos y mercancías sueltos, como por ejemplo tubos, listones de madera, etc. Las cintas adhesivas elaboradas según la presente invención se pueden emplear para asegurar el transporte de, por ejemplo, neveras y otros aparatos eléctricos y electrónicos. También se pueden utilizar para proteger etiquetas y superficies, por ejemplo en el sector de la construcción, y como tiras de apertura de paquetes. También pueden usarse en las oficinas.

Seguidamente, la presente invención se explica por medio de ejemplos, sin pretender limitarla innecesariamente.

Ejemplos Ejemplo a Láminas

Se usa una lámina estirada biaxialmente, basada en polipropileno de la firma Radici.

Espesor de lámina	25 \mum
Denominación	Radil T25 NT (NT = no tratado)
Firma/fabricante	Radici
Alargamiento longitudinal a rotura	130%
Alargamiento transversal a rotura	50%
Módulo de elasticidad longitudinal	2500 N/mm^{2}
Módulo de elasticidad transversal	4000 N/mm^{2}
Contracción térmica a 130ºC/60 s	< 5% longitudinal
Contracción térmica a 130ºC/60 s	< 2% transversal

La energía superficial de la lámina de BOPP no tratado Radil T25 NT es menor de 30 mN/m. La energía superficial de la cara de polipropileno que se recubre con masa adhesiva es de 52 mN/m después del pretratamiento de flameado y de 48 a 50 mN/m después del tratamiento de corona.

Antes de aplicar la masa adhesiva, la otra cara de la lámina que no va recubierta se trata con un barniz, según las tecnologías de lacado habituales.

Ejemplo b Pretratamiento de la lámina de polipropileno mediante flameado Materiales

Lámina	Radil T25 NT (lámina de BOPP de la firma Radici), energía
	superficial antes de flamear menor de 30 mN/m
Gas de combustión	Propano (pureza industrial, de la firma Linde)
Mezcla gas-aire	Relación aproximada de mezcla = 1:28 (v/v)

Parámetros técnicos

Cara flameada:	Lado externo del rollo
Velocidad de la cinta:	100 m/min.
Distancia quemador/rodillo:	3 mm
Temperatura del quemador:	38ºC
Temperatura del rodillo:	15ºC
Temperatura de la llama:	840ºC
Caudal volumétrico de mezcla:	20 m^{3}/h
Anchura efectiva del quemador:	32 cm

La cara de la lámina flameada con esta combinación de parámetros tiene una energía superficial de 52 mN/m. Como comparación, con un tratamiento de corona adecuado se suelen alcanzar valores entre 48 y 50 mN/m.

Ejemplo c Componentes de la masa adhesiva

c1	Caucho natural TSR 5L de la firma Weber \textamp Schaer, Hamburgo
c2	Resina adherente de hidrocarburo Hercotac 205, de la firma Hercules B.V., Rijswik, NL
c3	Carga de creta molida Mikrosöhl 40, de la firma Vereinigte Kreidewerke Dammann KG, Söhlde
c4	Plastificante de aceite parafínico Shell Ondina G33, de la firma Deutsche Shell AG, Hamburgo
c5	Antioxidante Lowinox® 22M46 (2,2-metilen-bis-[6-(1,1-dimetil-etil)-4-metil-fenol)], de la firma
	GREAT LAKES
c6	Reticulante de isocianato, 4,4-difenilmetan-diisocianato, Suprasec DNR de la firma ICI
	Polyurethanes, Löhne

Adicionalmente para el ensayo de la receta B:

c7	Promotor de reticulación UV, Ebecryl 140, trimetilolpropan-tetraacrilato (C_{24}H_{38}O_{9}) dimerizado,
	de la firma UCB Chemicals, productos Radcure, Drogenbos, Bélgica
c8	Fotoiniciador Irgacure 651, 2,2-dimetoxi-1,2-difeniletan-1-ona de la firma Ciba Additive GmbH,
	Lampertheim, Alemania

Ejemplo d Recetas de masa adhesiva

Se utilizaron las recetas siguientes. Todas ellas indicadas en phr, es decir respecto a 100 partes de caucho.

\newpage

Receta A

Receta para reticular químicamente con diisocianato la masa basada en un adhesivo termofusible de caucho natural:

Caucho natural granulado	100
Hercotac 205	98
Creta	18
Aceite blanco	4
Antioxidante	2
Diisocianato	0,9

Receta B

Receta de la masa basada en un adhesivo termofusible de caucho natural, sin reticular:

Caucho natural granulado	100
Hercotac 205	98
Creta	18
Aceite blanco	4
Antioxidante	2

Receta C

Receta para reticular por radiación UV una masa a base de un adhesivo termofusible de caucho natural:

Caucho natural granulado	100
Hercotac 205	98
Creta	18
Antioxidante	2
Ebecryl 140	3,5
Irgacure 651	4,5

Ejemplo e Preparación de la masa adhesiva

Las masas adhesivas basadas en caucho natural se prepararon sin disolventes, en una y varias etapas.

Ejemplo e1

En una primera etapa del proceso se preparó una carga previa. Dicha carga se elaboró según la receta denominada VB-A en una amasadora Banbury tipo GK 1,4 N de la firma Werner & Pfleiderer, Stuttgart.

Receta de la carga previa VB-A
Caucho natural granulado	100
Hercotac 205	18
Creta	18
Aceite blanco	4
Antioxidante	2

La cámara de la amasadora y los rotores se temperaron a 25ºC y el número de revoluciones de los álabes fue de 50 min^{-1}. El peso total de la carga previa fue de 1,1 Kg. Se mezclaron previamente todos los componentes en seco y luego se dosificaron junto con el aceite blanco.

Bastó con un tiempo de mezcla de seis minutos para homogenizar los componentes de la carga previa.

En una segunda etapa del proceso se llevó a cabo la mezcla final del adhesivo termofusible de caucho natural. En una amasadora del tipo LUK1.0 K3 de la firma Werner & Pfleiderer de Stuttgart, se agregaron a la carga previa todos los demás aditivos, con lo cual se obtuvo un adhesivo termofusible de caucho natural correspondiente a la receta bruta A. La carga previa se amasó durante medio minuto y luego se añadió toda la resina adherente según la receta F-A. El isocianato se incorporó al cabo de 10 minutos.

Receta F-A
Carga previa VB-A	142
Hercotac 205	80
Diisocianato	0,9

La receta F-A corresponde en la suma a la receta en bruto A del adhesivo termofusible de caucho natural. El peso total del adhesivo termofusible fue de 500 g. La temperatura de la cámara durante todo el proceso final de mezclado estuvo ajustada a 80ºC. El tiempo total de amasado fue de 10 minutos.

Ejemplo e2

Se repitió el ejemplo e1.

Para facilitar el vaciado, en la segunda etapa del proceso, correspondiente al mezclado final, se usó una amasadora del tipo VI U 20 L de la firma Aachener Misch- und Knetmaschinen-Fabrik Peter Küpper, Aachen, dotada de un tornillo sin fin de extracción. La carga previa se amasó durante medio minuto y después se añadió toda la resina adherente según la receta F-A. El isocianato se incorporó al cabo de 7 minutos.

El peso total del adhesivo termofusible fue 12 Kg. La temperatura de la cámara se ajustó a 80ºC. El tiempo total de amasado fue de 12 minutos, el tiempo de vaciado 7 minutos.

La receta no reticulada B y la receta C reticulable por UV se prepararon de manera análoga al ejemplo e2, sin la adición de reticulante de isocianato en la receta B, y añadiendo el promotor de curado UV en la receta C.

Ejemplo e3

El adhesivo termofusible de caucho natural se preparó en continuo mediante una extrusora de doble husillo de la firma FARREL, de L/D = 36. En este caso, los componentes sólidos, el caucho y la creta, se dosificaron en la primera zona de transporte; la resina y los componentes líquidos en la segunda.

Los dosificadores gravimétricos, las bombas dosificadoras y el número de revoluciones de los husillos se ajustaron para alcanzar un rendimiento de 10 Kg/h de producto homogéneamente mezclado. Cada una de las zonas se temperó para que el producto alcanzara una temperatura de 75ºC.

Ejemplo e4

La preparación en continuo de las masas basadas en adhesivo termofusible de caucho natural se llevó a cabo con una extrusora de cilindros planetarios.

La extrusora de cilindros planetarios se hizo funcionar respectivamente con uno, dos o tres cilindros, cada uno de los cuales estaba equipado con 6 husillos planetarios, y entre cada cilindro se intercaló un tope anular de 44 mm de sección libre. El número de revoluciones del husillo central se ajustó a 100 rpm. Para cada configuración de la extrusora de cilindros planetarios se determinó el rendimiento máximo de producto (Q_{máx}) hasta obtener un compuesto homogéneo.

El caucho natural se trató con talco para poder dosificarlo. Para granularlo se utilizó un molino triturador de la firma Pallmann.

Con todos los componentes de la receta se preparó una mezcla previa en un mezclador de polvo de 50 Kg, la cual se introdujo mediante un dosificador volumétrico en la parte de carga de la extrusora de cilindros planetarios. El circuito de temperación del husillo central y de la parte de carga (TK1 y TK2) estaban refrigerados por agua, cada cilindro se calentó a 100ºC. La tabla indica los rendimientos máximos de producto alcanzados, en función del número de cilindros.

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Ejemplo comparativo	Número de cilindros	Q_{máx} [Kg/h]
1	1	45
2	2	62
3	3	83

Los componentes indicados en el ejemplo c se introdujeron continuamente por separado mediante sistemas de dosificación volumétrica en la parte de carga de la extrusora de cilindros planetarios. A la salida del producto se midió una temperatura de 122ºC.

Ejemplo f Aplicación de la masa adhesiva

Los adhesivos termofusibles de caucho natural preparados en continuo y discontinuamente con diisocianato según la receta A del ejemplo d, sin reticular según la receta B del ejemplo d y con los reticulantes y promotores de UV según la receta C del ejemplo d se aplicaron inmediatamente después del proceso de fabricación mediante una laminadora de dos rodillos resistente a la flexión. En este caso se utilizó una extrusora-transportadora para aportar las masas adhesivas.

Se empleó una lámina de BOPP de 25 \mum de espesor usual en el ramo, dotada de una imprimación a base de isocianato usual en el ramo y de una capa de separación a base de carbamato usual en el ramo, y las masas adhesivas se aplicaron con un espesor de capa de 18 \mum.

El recubrimiento de la lámina soporte descrita en el ejemplo a se realizó directamente, con un espesor de capa de 18 \mum.

El recubrimiento se efectuó en una planta piloto, con una anchura de trabajo de 500 mm. El film de adhesivo se aplicó directamente sobre la cara imprimada de la lámina. La rendija entre el primer rodillo y el segundo, el que transporta la cinta, se graduó en función del espesor deseado. El primer rodillo estaba temperado a 100ºC y el rodillo guía de la cinta estaba refrigerado a 15ºC. A la salida de la extrusora-transportadora la masa adhesiva tenía una temperatura de 120ºC. El recubrimiento se realizó a 50 m/min.

Se analizaron las propiedades de las cintas cuyas masas adhesivas se habían elaborado con extrusora de cilindros planetarios.

Las propiedades se determinaron después de un almacenamiento de tres días a 23ºC.

Ejemplo g Reticulación UV de la masa adhesiva

Las muestras de la receta C se cubrieron con una lámina transparente de polipropileno siliconada y a continuación se irradiaron con una lámpara de mercurio de media presión y 105 W/cm de potencia, a una velocidad de 40 m/min. La masa adhesiva se irradió a través de la lámina separadora y por el dorso del soporte.

Ejemplo h Resultados

Los métodos de ensayo empleados se describen brevemente a continuación:

La adherencia (resistencia al pelado) de las masas se determinó según la norma AFERA 4001.

La resistencia al cizallamiento de las masas adhesivas analizadas se midió según la norma PSTC 7 (capacidad de aguante). Todos los valores se determinaron a la temperatura ambiente bajo la carga indicada de 20 N, para una superficie de pegado de 20 \times 13 mm^{2}. Los resultados se dan en minutos de tiempo de aguante. Como substrato del pegado se empleó acero.

Para analizar el grado de reticulación se determinó el contenido de gel en tolueno. Para ello se troquelaron unas piezas cuadradas de 20 cm^{2} y se metieron en una bolsa de velo monofilamento de polietileno (Tyvek de la firma Du Pont, de aproximadamente 55 g/m^{2} de gramaje) soldada. Las muestras se extrajeron luego con tolueno durante 3 días, agitando continuamente. El tolueno se renovó cada día. Después se cambió el tolueno por hexano/heptano y se secó a 110ºC. El gel se midió por diferencia de pesada, teniendo en cuenta las pérdidas por extracción del velo y del soporte. El porcentaje de gel está referido al contenido de caucho en la formulación de la masa adhesiva.

Para medir el gramaje de masa aplicado se recorta una muestra circular de la lámina recubierta, cuya área sea conocida, y se pesa. Luego se elimina la masa adhesiva disolviéndola con bencina y la lámina se pesa otra vez, ahora sin el adhesivo. Por diferencia se calcula el gramaje en g/m^{2}.

Para determinar el agarre sobre el cartón, la cinta adhesiva se aplica sobre dicho material mediante un desenrollador manual corriente y se aprieta con un rodillo de acero de 2 Kg (dos pasadas). Tras un tiempo de espera de 3 minutos, la cinta adhesiva se despega paralelamente a la superficie de cartón, con un ángulo de 130º, a una velocidad de aproximadamente 30 m/min. El agarre sobre el cartón se valora cualitativamente en función de la cantidad de fibras de papel arrancadas, en comparación con una cinta adhesiva de embalar usual del comercio, como la tesapack 4124 de la firma Beiersdorf, cuyo agarre está considerado como muy bueno.

1

Claims

1. Método para fabricar una cinta adhesiva formada por un soporte de lámina termoplástica estirada y por un recubrimiento de masa adhesiva basada en elastómeros no termoplásticos, como caucho natural y resinas taquificantes, y elaborada sin disolvente ni masticación con maquinaria de funcionamiento continuo que consta de una parte de carga y otra parte de mezclado, de manera que la masa adhesiva contiene un sistema reticulante termolábil y dicho método comprende las siguientes etapas:

c): adición de los componentes líquidos de la masa autoadhesiva, como plastificantes, reticulantes y/u otras resinas taquificantes a la parte de mezclado,

d): elaboración de la masa autoadhesiva homogénea en la parte de mezclado y

e): descarga de la masa autoadhesiva.

2. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque la lámina termoplástica consta de HDPE, PVC o PET estirados biaxialmente, de polipropileno estirado monoaxialmente o de polipropileno estirado biaxialmente.

3. Método según las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque la masa adhesiva está formada por la mezcla siguiente:

a) 100 p.e.p. Caucho natural b) 70-120 p.e.p. Resinas adherentes a base de hidrocarburos c) 5-30 p.e.p. Cargas d) 2-20 p.e.p. Plastificantes e) 0,1-15 p.e.p. Un sistema reticulante f) 0,5-5 p.e.p. Antioxidante

4. Método según las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el sistema reticulante está basado en isocianatos del tipo diisocianato o poliisocianato, que se usan concretamente en cantidades de 0,1-5,0 partes en peso, sobre todo 0,1-2,0 partes en peso.

5. Método según las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque como sistema reticulante se emplea una mezcla formada por al menos un fotoiniciador, a razón especialmente de 0,1-5 partes en peso, y al menos un (met)acrilato polifuncional, a razón especialmente de 0,5-10 partes en peso.

6. Método según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la masa adhesiva se reticula con electrones acelerados o con radiación UV.

7. Método según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque hay una capa de una imprimación aplicada entre la lámina termoplástica y la capa de adhesivo.

8. Método según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la lámina termoplástica lleva un barniz, por ejemplo un barniz separador.

9. Método según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la adhesión de la masa adhesiva a la lámina termoplástica se mejora mediante un tratamiento de corona o, preferiblemente, con un tratamiento de flameado previo.

10. Uso de la cinta adhesiva según una de las reivindicaciones 1 a 9, con soporte basado en poliolefinas, PVC rígido o PET biaxialmente estirados, como cinta de embalar que permite un buen precinto de las cajas de cartón y que tiene un buen agarre sobre papel, especialmente sobre papel reciclado, una cohesión suficiente, buena seguridad de embalaje y facilidad para desenrollarse.

11. Uso de la cinta adhesiva según una de las reivindicaciones 1 a 10, con un soporte basado en poliolefinas estiradas monoaxialmente, como cinta de embalaje, cinta de sujeción, y para atar y paletizar cajas de cartón y otros objetos.