ES2252374T3 - Copolimeros en bloque de acrilato orientados. - Google Patents
Copolimeros en bloque de acrilato orientados.Info
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Abstract
Film autoadhesivo que contiene, al menos, una masa autoadhesiva a base de, como mínimo, un copolímero en bloque, de modo que la suma de los porcentajes en peso de los copolímeros en bloque constituye como mínimo el 50% de la masa autoadhesiva y al menos un copolímero en bloque está compuesto al menos parcialmente a base de derivados de ácido (met)acrílico y además, como mínimo, un copolímero en bloque presenta al menos la unidad P(A)-P(B)-P(A), formada por al menos un bloque polimérico P(B) y al menos dos bloques poliméricos P(A), y donde - P(A), independientemente entre sí, representan bloques de homopolímero o copolímero del monómero A, y los bloques poliméricos P(A) tienen respectivamente una temperatura de reblandecimiento comprendida en el intervalo de + 20ºC hasta + 175ºC, - P(B) representa un bloque de homopolímero o copolímero del monómero B, y el bloque polimérico P(B) tiene una temperatura de reblandecimiento comprendida en el intervalo de - 130ºC hasta + 10ºC, - los bloques poliméricos P(A) y P(B) no pueden mezclarse homogéneamente entre sí, caracterizado porque el film autoadhesivo está orientado, ya que posee una dirección preferente, en la que el índice de refracción nMD medido por espectrofotometría es mayor que el índice de refracción nCD medido por espectrofotometría en una dirección perpendicular a la dirección preferente.
Description
Copolímeros en bloque de acrilato orientados.
La presente invención se refiere a masas
adhesivas de poliacrilato orientadas, que están basadas en
copolímeros en bloque.
Las crecientes imposiciones medioambientales y la
presión de los costes es el motivo de la tendencia actual a fabricar
masas autoadhesivas sin disolventes o con reducidas cantidades de
ellos. La manera más sencilla de conseguir este objetivo es mediante
la tecnología de termofusión (la tecnología "hotmelt"). Otra
ventaja es la reducción del tiempo de producción. En las plantas
"hotmelt" las masas adhesivas pueden laminarse sobre soportes o
sobre papel separador de modo mucho más rápido, lo cual permite
ahorrar tiempo y dinero.
Sin embargo, la tecnología "hotmelt" plantea
exigencias cada vez mayores para las masas adhesivas. En
aplicaciones industriales de gran calidad se prefieren especialmente
los poli-acrilatos, porque son transparentes y
estables a intemperie.
Para fabricar adhesivos termofusibles
("hotmelts") de poli-acrilato se polimerizan
monómeros acrílicos convencionales en solución y luego se elimina el
disolvente durante un proceso de concentración en una extrusora.
Además de la transparencia y la estabilidad a la
intemperie, las masas autoadhesivas de acrilato deben satisfacer
grandes exigencias en cuanto a resistencia al cizallamiento. Esto se
consigue con poliacrilatos de alto peso molecular, gran polaridad y
una reticulación eficiente a posteriori.
Sin embargo la reticulación es un factor
limitante para estos adhesivos termofusibles de acrilato. La
reticulación UV no es muy adecuada, porque la radiación UV solo
penetra hasta 70 \mum como máximo. Este valor aún es menor cuando
se añaden resinas como aditivos promotores de adherencia. Como
técnica alternativa se dispone de la reticulación por haces de
electrones, pero, como mecanismo de reticulación para masas de
acrilato, resulta del todo inapropiado, pues estas masas
autoadhesivas suelen ser saturadas y, por lo tanto, no hay dobles
enlaces. Por consiguiente, esta reticulación es claramente inferior
a la reticulación térmica convencional para masas de acrilato en
disolvente, con lo cual, el nivel de resistencia al cizallamiento en
caliente es menor.
Otra propiedad de la aplicación de las masas de
acrilato en estado fundido es el fenómeno de la orientación de las
cadenas poliméricas. Esta orientación de las macromoléculas juega un
papel importante en las propiedades de las masas autoadhesivas. Con
la orientación pueden obtenerse unas propiedades especiales de los
correspondientes polímeros, al menos, en general, una anisotropía
plana de las propiedades. Algunos ejemplos generales de propiedades
de los polímeros que se pueden modificar según el grado de
orientación son la resistencia o la rigidez, tanto de los polímeros
como de los plásticos fabricados con ellos, la conductividad
térmica, la estabilidad térmica, y también el comportamiento
anisótropo respecto a la permeabilidad para gases y líquidos (véase
I.M. Ward, Structure and Properties of Oriented Polymers [Estructura
y propiedades de los polímeros orientados], 2ª edición, 1997,
Kluwer, Dortrecht).
Igualmente se encontraron propiedades
interesantes para las masas autoadhesivas orientadas. Así, por
ejemplo, en la patente US 5,866,249 ya se describió la generación de
una orientación parcial en masas autoadhesivas parcialmente
cristalinas basadas en caucho. Las propiedades adherentes
anisótropas permitieron definir aplicaciones innovadoras para los
pegados sensibles a la presión.
Las masas autoadhesivas del estado técnico actual
tienen el inconveniente de que, por una parte, el adhesivo
termofusible de acrilato debe reticularse en el proceso para
mantener la orientación y, por otra parte, la orientación va
disminuyendo lentamente, durante un largo periodo de tiempo, por
relajación estructural.
El objeto de la presente invención consiste en
proporcionar sistemas autoadhesivos que mantengan durante largo
tiempo un determinado perfil de propiedades, sin necesidad de
reticulación adicional y sin tener que asumir las desventajas del
estado técnico. Asimismo es objeto de la presente invención un
método para fabricar dichas masas autoadhesivas.
Dicho objetivo se resuelve de manera sorprendente
e imprevisible para el especialista mediante los sistemas
auto-adhesivos orientados, tal como se expone en la
reivindicación principal. Las subsiguientes reivindicaciones se
refieren a desarrollos preferidos de estas masas autoadhesivas.
Asimismo se reivindica un procedimiento para elaborar dicha masa
autoadhesiva y un empleo de la misma.
Por tanto la presente invención se refiere a
filmes autoadhesivos que contienen al menos una masa autoadhesiva a
base de, como mínimo, un copolímero en bloque, de modo que la suma
de los porcentajes en peso de los copolímeros en bloque constituye
al menos el 50% de la masa autoadhesiva y un copolímero en bloque
está compuesto al menos parcialmente a base de derivados de ácido
(met)acrílico (1), y además como mínimo un copolímero en
bloque posee al menos la unidad
P(A)-P(B)-P(A),
formada por al menos un bloque polimérico P(B) y por al menos
dos bloques poliméricos P(A) (2), y donde
- -
- P(A), independientemente entre sí, representan bloques de homopolímero o copolímero del monómero A, y los bloques poliméricos P(A) tienen respectivamente una temperatura de reblandecimiento comprendida en el intervalo de + 20ºC hasta + 175ºC,
- -
- P(B) representa un bloque de homopolímero o copolímero del monómero B, y el bloque polimérico P(B) tiene una temperatura de reblandecimiento comprendida en el intervalo de - 130ºC hasta + 10ºC,
- -
- los bloques poliméricos P(A) y P(B) no pueden mezclarse homogéneamente entre sí,
y los filmes autoadhesivos están
orientados, ya que poseen una dirección preferente, en la cual, el
índice de refracción n_{MD} medido por espectrofotometría es mayor
que el índice de refracción n_{CD} medido en una dirección
perpendicular a la dirección
preferente.
En lo sucesivo los bloques poliméricos
P(A) también se denominan "bloques duros" y los bloques
poliméricos P(B) "bloques elastómeros". Igualmente, de
aquí en adelante, los copolímeros en bloque que presentan la unidad
P(A)-P(B)-P(A)
se denominan copolímeros tribloque, incluso en el caso de que haya
otros bloques en el copolímero. A este respecto, como temperatura
de reblandecimiento se entiende la temperatura de transición vítrea
para los sistemas amorfos y la temperatura de fusión para polímeros
semicristalinos. Las temperaturas de transición vítrea se indican
como resultados de procesos casi estáticos, como p.ej. la
calorimetría diferencial de barrido (DSC).
En lo sucesivo, bajo la denominación de
"sistemas autoadhesivos" cabe entender los filmes
autoadhesivos.
Preferentemente, una, varias o todas las
propiedades (1) y/o (2), indicadas con anterioridad para, al menos,
un copolímero en bloque, son válidas para varios o todos los
copolímeros en bloque presentes.
Una forma de ejecución muy preferida de los
sistemas autoadhesivos presenta una diferencia \Deltan de los
índices de refracción, \Deltan = n_{MD} - n_{CD} \geq 1
\cdot 10^{-5}.
De modo muy preferente, los sistemas
autoadhesivos presentan un distinto comportamiento de
tracción/alarga-
miento en las direcciones longitudinal y transversal.
miento en las direcciones longitudinal y transversal.
Según la presente invención resultan
especialmente ventajosos los sistemas con una contracción de al
menos 5%. La contracción se mide según el procedimiento de ensayo
descrito como método D en la parte experimental.
(La contracción de tiras autoadhesivas sin
soporte se define como la relación entre las longitudes de una
tira de ensayo desprendida a lo largo de la dirección del pegado,
poco después de la aplicación y al cabo de una semana).
Se prefieren aquellos sistemas autoadhesivos, en
los cuales la estructura de al menos un copolímero en bloque, con
preferencia de varios o todos los copolímeros en bloque, se puede
describir mediante una o varias de las siguientes fórmulas
generales:
(I)P(A)-P(B)-P(A)
(II)P(B)-P(A)-P(B)-P(A)-P(B)
(III)[P(B)-P(A)]_{n}X
(IV),[P(B)-P(A)]_{n}X[P(A)]_{m}
- -
- donde n = 3 hasta 12, m = 3 hasta 12 y X representa una unidad de ramificación multifuncional, es decir un elemento químico estructural a través del cual van unidos varios ramales poliméricos,
- -
- donde los bloques poliméricos P(A), independientemente entre sí, representan bloques de homopolímero o copolímero del monómero A y tienen respectivamente una temperatura de reblandecimiento comprendida en el intervalo de + 20ºC hasta + 175ºC, y
- -
- donde los bloques poliméricos P(B), independientemente entre sí, representan bloques de homopolímero o copolímero del monómero B y tienen respectivamente una temperatura de reblandecimiento comprendida en el intervalo de - 130ºC hasta + 10ºC.
En el caso de los bloques poliméricos
P(A), tal como se describen en la reivindicación principal o
en las formas de ejecución ventajosas, puede tratarse de cadenas
poliméricas de una sola clase de monómeros del grupo A o de
copolímeros de monómeros del grupo A con distintas estructuras. Los
monómeros A empleados pueden variar concretamente en su estructura
química y/o en la longitud de las cadenas laterales. Los bloques
poliméricos abarcan por tanto el campo que va desde los polímeros
totalmente homogéneos, pasando por los polímeros de monómeros con
igual estructura básica pero diferente longitud de cadena y los de
monómeros con igual número de carbonos pero distinta isomería, hasta
los bloques polimerizados estadísticamente partiendo de monómeros
del grupo A con distinta longitud e isomería. Lo mismo vale para los
bloques poliméricos P(B) respecto a los monómeros del grupo
B.
La unidad
P(A)-P(B)-P(A)
puede ser tanto simétrica [correspondiente a
P^{1}(A)-P(B)-P^{2}(A)
con P^{1}(A) = P^{2}(A)], como también asimétrica
[correspondiente de manera aproximada a la fórmula
P^{3}(A)-P(B)-P^{4}(A)
con P^{3}(A) \neq P^{4}(A) donde tanto
P^{3}(A) como P^{4}(A) son bloques poliméricos
según la definición dada para P(A)].
Una forma de ejecución ventajosa es aquella en
que al menos un copolímero en bloque - con preferencia varios o
todos los copolímeros en bloque - presenta una estructura simétrica
con los bloques poliméricos P(A) y/o P(B) de idéntica
longitud de cadena y/o de idéntica estructura química.
P^{3}(A) y P^{4}(A) pueden
diferir concretamente en su composición química y/o en su longitud
de cadena.
Como monómeros para el bloque elastómero
P(B) se usan ventajosamente monómeros acrílicos. En principio
pueden emplearse todos los compuestos acrílicos conocidos del
especialista, que sean adecuados para la síntesis de polímeros. Se
eligen preferentemente aquellos monómeros que, también en
combinación con otro u otros monómeros, dan lugar a bloques
poliméricos P(B) con unas temperaturas de transición vítrea
inferiores a + 10ºC. Para ello se eligen preferentemente los
monómeros vinílicos.
Para preparar los bloques poliméricos P(B)
se utiliza un 75 hasta 100% en peso de derivados de ácido acrílico
y/o metacrílico con la estructura general
(V),CH_{2}=CH(R^{1})(COOR^{2})
donde R^{1} = H o CH_{3} y
R^{2} = H o radicales alquilo saturados o insaturados, lineales,
ramificados o cíclicos, de 1 hasta 30 átomos de carbono, sobre todo
de 4 a 18 átomos de
carbono,
y/o hasta un 25% en peso de
compuestos vinílicos (VI), que pueden llevar oportunamente grupos
funcionales.
Los monómeros acrílicos que se usan muy
preferentemente como compuestos (V) para los bloques poliméricos
P(B) incluyen ésteres del ácido acrílico y metacrílico con
grupos alquilo de 4 a 18 átomos de carbono. Ejemplos específicos de
compuestos adecuados, sin querer limitarse a esta relación, son:
acrilato de n-butilo, acrilato de
n-pentilo, acrilato de n-hexilo,
acrilato de n-heptilo, acrilato de
n-octilo, acrilato de n-nonilo,
acrilato de laurilo, acrilato de estearilo, metacrilato de
estearilo, y sus isómeros ramificados, p.ej. acrilato de
2-etilhexilo y acrilato de isooctilo, así como
monómeros cíclicos, p.ej. acrilato de ciclohexilo o acrilato de
norbornilo y acrilato de isobornilo.
Opcionalmente también se pueden usar como
monómeros según la definición (VI), para los bloques poliméricos
P(B), monómeros vinílicos del siguiente grupo: ésteres
vinílicos, éteres vinílicos, halogenuros de vinilo, halogenuros de
vinilideno, así como compuestos vinílicos que contienen anillos y
heterociclos aromáticos en posición \alpha. También aquí cabe
citar ejemplos escogidos de monómeros utilizables según la presente
invención: acetato de vinilo, vinilformamida, vinilpiridina,
etilviniléter, 2-etilhexilviniléter, butilviniléter,
cloruro de vinilo, cloruro de vinilideno, acrilonitrilo.
Como ejemplos especialmente preferidos de
monómeros con grupos vinilo según la definición (VI), para los
bloques poliméricos P(B), también son adecuados: acrilato de
hidroxi-etilo, acrilato de hidroxipropilo,
metacrilato de hidroxietilo, metacrilato de hidroxipropilo,
N-metilolacrilamida, ácido acrílico, ácido
metacrílico, alilalcohol, anhídrido maleico, anhídrido itacónico,
ácido itacónico, acrilato de benzoína, benzofenona acrilada,
acrilamida y metacrilato de glicidilo, solo por citar algunos.
En una forma de ejecución preferida de los
sistemas de la presente invención, uno o varios de los bloques
poliméricos contienen una o varias cadenas laterales injertadas. En
tal caso la obtención de estos sistemas no está limitada a un
proceso "graft-from" (unión polimérica
de una cadena lateral partiendo de una cadena principal de
polímero) o a un proceso "graft-to"
(unión de cadenas poliméricas a una cadena principal de polímero
mediante reacciones de tipo polimérico).
Para preparar dichos copolímeros en bloque pueden
utilizarse especialmente como monómeros B aquellos monómeros
funcionales que habilitan un proceso
"graft-from" para injertar cadenas
laterales. En este caso cabe citar, sobre todo, los monómeros
acrílicos y metacrílicos que llevan halógenos u otros grupos
funcionales que permiten por ejemplo un proceso ATRP (polimerización
radicalaria mediante transferencia de átomo). Bajo este aspecto
también cabe mencionar la posibilidad de incorporar adecuadamente
cadenas laterales en la cadena polimérica empleando macromonómeros.
A su vez los macromonómeros pueden estar estructurados como los
monómeros B.
En una forma especial de ejecución de la presente
invención, los bloques poliméricos P(B) llevan incorporados
uno o varios grupos funcionales que permiten una reticulación
radioquímica de dichos bloques, sobre todo por radiación UV o por
irradiación con electrones rápidos. Con esta finalidad se pueden
usar, especialmente, ésteres acrílicos con un radical alquilo de 3 a
18 átomos de carbono, que contenga al menos un doble enlace
carbono-carbono. Como acrilatos modificados con
dobles enlaces resultan especialmente apropiados el acrilato de
alilo y los ésteres acrilados del ácido cinámico. Además de los
monómeros acrílicos, como monómeros para los bloques poliméricos
P(B) también se pueden emplear muy ventajosamente compuestos
vinílicos con dobles enlaces no reactivos durante la polimerización
(radicalaria) del bloque polimérico P(B). Ejemplos
especialmente preferidos de estos comonómeros son el isopreno y/o el
butadieno, pero también el cloropreno.
Los monómeros de partida de los bloques
poliméricos P(A) se eligen preferentemente de modo que los
bloques resultantes P(A) sean inmiscibles con los bloques
poliméricos P(B) y por tanto haya una microseparación de
fases. Ejemplos ventajosos de compuestos utilizables como monómeros
A son los de tipo vinilaromático, que también pueden tener grupos
alquilo, metacrilato de metilo, metacrilato de ciclohexilo,
metacrilato de isobornilo y acrilato de isobornilo.
Los ejemplos especialmente preferidos son el
metacrilato de metilo y el estireno, sin pretender que esta
enumeración sea excluyente.
Asimismo, los bloques poliméricos P(A)
pueden estar estructurados como un copolímero formado por al menos
75% de dicho monómero A, que produce una temperatura de
reblandecimiento elevada, o por una mezcla de estos monómeros, y
hasta 25% de monómeros B, que rebajan la temperatura de
reblandecimiento del bloque polimérico P(A). En tal sentido
cabe citar, aunque no exclusivamente, los acrilatos de alquilo,
definidos según la estructura (V) y lo dicho en este caso.
Según otra forma de ejecución ventajosa de la
masa autoadhesiva de la presente invención los bloques poliméricos
P(A) y/o P(B) están funcionalizados de tal modo, que
se puede realizar un reticulación iniciada térmicamente. Como
reticulante pueden escogerse favorablemente, entre otros, epóxidos,
aziridinas, isocianatos, policarbodiimidas y quelatos metálicos,
por citar solo algunos.
Una característica preferida de los copolímeros
en bloque utilizados para los sistemas autoadhesivos de la presente
invención es que su masa molecular M_{n} está comprendida entre
25.000 y 600.000 g/mol, con preferencia entre 30.000 y 400.000
g/mol, sobre todo entre 50.000 y 300.000 g/mol. La proporción de
bloques poliméricos P(A) está comprendida ventajosamente
entre 5 y 49 por ciento en peso del copolímero en bloque total, con
preferencia entre 7,5 y 35 por ciento en peso, sobre todo entre 10 y
30 por ciento en peso. La polidispersión del copolímero en bloque es
preferentemente inferior a 3, dada por el cociente D entre la media
ponderal M_{w} y la media numérica M_{n} de la distribución de
la masa molecular. Las relaciones entre las longitudes de cadena de
los copolímeros en bloque P(A) y las de los copolímeros en
bloque P(B) se eligen muy ventajosamente de tal modo, que los
copolímeros en bloque P(A) se hallen como fase dispersa
("dominios") en una matriz continua de bloques poliméricos
P(B). Este es el caso preferente para un contenido de
bloques poliméricos P(A) menor de un 25% en peso. Los
dominios pueden ser preferentemente de forma esférica definida o
deformada. Según la presente invención también es posible la
formación de dominios cilíndricos de bloques poliméricos P(A)
empaquetados hexagonalmente. En otra forma de ejecución se tiende a
una configuración asimétrica de los copolímeros tribloque, de modo
que, en sistemas lineales, las longitudes de los bloques poliméricos
P(A) terminales son diferentes. La morfología esférica debe
preferirse especialmente cuando se necesita aumentar la
consistencia interna de la masa autoadhesiva y mejorar las
propiedades mecánicas.
En una forma de ejecución especialmente preferida
según la presente invención, el peso molecular M_{n} del bloque
medio P(B) se limita a M_{n} = 250.000 g/mol, para
facilitar la extensibilidad de la masa autoadhesiva fundida.
También puede ser ventajoso emplear mezclas de
los copolímeros en bloque arriba citados con copolímeros dibloque
P(A)-P(B), pudiendo usar los mismos
monómeros que arriba para la preparación de los respectivos bloques
poliméricos P(A) y P(B). Además puede resultar
ventajoso añadir polímeros P’(A) y/o P’(B) a la masa autoadhesiva
formada por los copolímeros en bloque, especialmente por copolímeros
tribloque (I), o por una mezcla de copolímero en bloque/copolímero
dibloque, a fin de mejorar sus propiedades.
Por tanto la presente invención también se
refiere a sistemas autoadhesivos con dirección preferente, en los
cuales la masa autoadhesiva es una mezcla formada por uno o más
copolímeros en bloque y un copolímero dibloque
P(A)-P(B),
- -
- donde los bloques poliméricos P(A) (de cada copolímero dibloque), independientes entre sí, representan bloques de homopolímero o copolímero del monómero A y tienen respectivamente una temperatura de reblandecimiento comprendida en el intervalo de + 20ºC hasta + 175ºC, y
- -
- donde los bloques poliméricos P(B) (de cada copolímero dibloque), independientes entre sí, representan bloques de homopolímero o copolímero del monómero B y tienen respectivamente una temperatura de reblandecimiento comprendida en el intervalo de - 130ºC hasta + 10ºC,
y/o con polímeros P’(A) y/o
P’(B),
- -
- donde los polímeros P’(A) representan homopolímeros y/o copolímeros del monómero A y tienen respectivamente una temperatura de reblandecimiento comprendida en el intervalo de + 20ºC hasta + 175ºC,
- -
- donde los polímeros P’(B) representan homopolímeros y/o copolímeros del monómero B y tienen respectivamente una temperatura de reblandecimiento comprendida en el intervalo de - 130ºC hasta + 10ºC,
- -
- de tal manera, que los polímeros P’(A) y P’(B) son preferentemente miscibles con los bloques poliméricos P(A) y P(B).
Cuando se agregan los polímeros P’(A) y P’(B)
éstos se escogen ventajosamente de tal manera, que los polímeros
P’(A) y P’(B) no sean homogéneamente miscibles entre sí.
Como monómeros para los copolímeros dibloque
P(A)-P(B) y para los polímeros P’(A) y
P’(B) se emplean los monómeros del grupo A anteriormente
citados.
Como mínimo un copolímero dibloque, con
preferencia varios o todos los copolímeros dibloque presentan
preferentemente una masa molecular M_{n} comprendida entre 5.000 y
600.000 g/mol, con mayor preferencia entre 15.000 y 400.000 g/mol,
sobre todo entre 30.000 y 300.000 g/mol. Poseen ventajosamente una
polidispersión D = M_{w}/M_{n} no superior a 3. Es favorable que
la proporción de bloques poliméricos P(A) esté comprendida
entre 3 y 50% en peso, con preferencia entre 5 y 35% en peso,
respecto a la composición del copolímero dibloque. Los copolímeros
dibloque también pueden llevar ventajosamente una o más cadenas
laterales injertadas.
Las concentraciones de copolímeros dibloque
típicamente empleadas en la mezcla son de hasta 250 partes en peso
sobre 100 partes en peso de copolímeros en bloque superiores que
llevan la unidad
P(A)-P(B)-P(A).
Los bloques poliméricos P(A) y P(B) del copolímero
dibloque pueden tener estructura de homopolímero y también de
copolímero. Según lo anteriormente dicho se eligen de tal manera,
que sean compatibles con los copolímeros en bloque P(A) y
P(B) de los copolímeros tribloque. La longitud de cadena de
los bloques poliméricos P(A) y P(B) se elige
preferentemente de tal manera, que no supere la del bloque
polimérico miscible o asociado con ellos, y que sea ventajosamente
un 10%, muy ventajosamente un 20% menor que ella. El bloque B
también puede elegirse de tal modo, que su longitud no supere la
mitad de la longitud del bloque B del copolímero tribloque.
Lo mismo puede decirse para los polímeros P’(A) y
P’(B), que pueden tener estructura de homopolímero o de copolímero.
Según lo dicho más arriba, se eligen ventajosamente de manera que
sean compatibles con los copolímeros en bloque P(A) y
P(B) de los copolímeros tribloque y/o de los copolímeros
dibloque. La longitud de cadena de los polímeros P’(A) y P’(B) se
elige preferentemente de tal modo, que no supere la del bloque
polimérico preferentemente miscible o asociado con ellos, y que sea
ventajosamente un 10%, muy ventajosamente un 20% menor que ella.
Para preparar los copolímeros en bloque se pueden
emplear en principio todas las polimerizaciones controladas o
activas y también combinaciones de diversos procesos de
polimerización controlados. Aquí cabe citar p.ej., sin pretender ser
completos, además de la polimerización aniónica, la ATRP, la
polimerización controlada por nitróxido/TEMPO o con mayor
preferencia el proceso RAFT, es decir, especialmente aquellos
procesos que permiten controlar la longitud de los bloques, la
arquitectura del polímero o incluso, aunque no necesariamente, la
tacticidad de la cadena polimérica.
Las polimerizaciones radicalarias se pueden
efectuar en presencia de un disolvente orgánico o en presencia de
agua o de mezclas de disolventes orgánicos y/o de disolventes
orgánicos con agua, o en masa. Se prefiere usar la menor cantidad
posible de disolvente. El tiempo de polimerización para los procesos
radicalarios suele ser de 4 hasta 72 h, según el grado de conversión
y de la temperatura.
Para la polimerización en solución se emplean
como disolventes, preferentemente, ésteres de ácidos carboxílicos
(como el acetato de etilo), hidrocarburos alifáticos (como el
n-hexano, n-heptano o ciclohexano),
cetonas (como acetona o metil-etilcetona), bencina
de intervalo de ebullición específico, disolventes aromáticos como
tolueno o xileno, o mezclas de dichos disolventes. Para la
polimerización en medios acuosos o en mezclas de disolventes
orgánicos y acuosos se añaden preferentemente emulsionantes y
estabilizadores. Si se escoge un método de polimerización
radicalaria, como iniciadores de la polimerización se emplean de
modo ventajoso compuestos que habitualmente forman radicales, como,
por ejemplo, peróxidos, azocompuestos y peroxosulfatos. También dan
excelentes resultados las mezclas de iniciadores.
Para estabilizar los radicales, según un proceso
ventajoso, se emplean nitróxidos del tipo (VIIa) o (VIIb):
donde R^{3}, R^{4}, R^{5},
R^{6}, R^{7}, R^{8}, R^{9}, R^{10}, independientemente
entre sí, representan los siguientes compuestos o
átomos:
- (i)
- halogenuros, como p.ej. cloro, bromo o yodo,
- (ii)
- hidrocarburos lineales, ramificados, cíclicos y heterocíclicos de 1 hasta 20 átomos de carbono, que pueden ser saturados, insaturados o aromáticos,
- (iii)
- ésteres -COOR^{11}, alcóxidos -OR^{12} y/o fosfonatos -PO(OR^{13})_{2}, en que R^{11}, R^{12} y R^{13} representan radicales del grupo ii).
Los compuestos de fórmula (VIIa) o (VIIb) también
pueden estar unidos con cadenas poliméricas de cualquier tipo
(preferentemente, en el sentido de que, al menos, uno de los
radicales arriba mencionados representa una de dichas cadenas
poliméricas) y por tanto se pueden usar como macrorradicales o
macrorreguladores para formar los copolímeros en bloque.
Con mayor preferencia, como reguladores de la
polimerización controlada se usan compuestos del tipo:
- \bullet
- 2,2,5,5-tetrametil-1-pirrolidiniloxil (PROXYL),3-carbamoíl-PROXYL, 2,2-dimetil-4,5-ciclohexil-PRO- XYL, 3-oxo-PROXYL, 3-hidroxilimina-PROXYL,3-aminometil-PROXYL, 3-metoxi-PROXYL, 3-t-butil-PROXYL, 3,4-di-t-butil-PROXYL
- \bullet
- 2,2,6,6-tetrametil-1-piperidiloxil pirrolidiniloxil (TEMPO), 4-benzoíloxi-TEMPO, 4-metoxi-TEMPO,4-cloro-TEMPO, 4-hidroxi-TEMPO, 4-oxo-TEMPO,4-amino-TEMPO, 2,2,6,6-tetraetil-1-piperidiniloxil, 2,2,6-trimetil-6-etil-1-piperidiniloxil
- \bullet
- N-terc.-butil-1-fenil-2-metil propil nitróxido
- \bullet
- N-terc.-butil-1-(2-naftil)-2-metil propil nitróxido
- \bullet
- N-terc.-butil-1-dietilfosfono-2,2-dimetil propil nitróxido
- \bullet
- N-terc.-butil-1-dibencilfosfono-2,2-dimetil propil nitróxido
- \bullet
- N-(1-fenil-2-metil propil)-1-dietilfosfono-1-metil etil nitróxido
- \bullet
- di-t-butilnitróxido
- \bullet
- difenilnitróxido
- \bullet
- t-butil-t-amil nitróxido.
Del estado técnico se puede escoger una serie de
métodos alternativos de polimerización, con los cuales pueden
fabricarse las masas autoadhesivas.
La patente US 4,581,429 A revela un método de
polimerización radicalaria controlada, empleando como iniciador un
compuesto de la fórmula R’R''N-O-Y,
donde Y es una especie radicalaria libre capaz de polimerizar
monómeros insaturados. Sin embargo las reacciones tienen en general
niveles bajos de conversión. Sobre todo es problemática la
polimerización de acrilatos, que solo llega a rendimientos y pesos
moleculares muy bajos. La patente WO 98/13392 A1 describe
compuestos alcoxiamínicos que presentan un patrón de sustitución
simétrico. La patente EP 735 052 A1 revela un proceso para fabricar
elastómeros termoplásticos con distribuciones estrechas de la masa
molecular. La patente WO 96/24620 A1 describe un proceso de
polimerización, en el que se utilizan compuestos radicalarios muy
especiales, como p.ej. nitróxidos fosforados, a base de
imidazolidina. La patente WO 98/44008 A1 revela nitroxilos
especiales, basados en morfolinas, piperazinonas y
piperazin-dionas. La patente DE 199 49 352 A1
describe alcoxiaminas heterocíclicas como reguladores para
polimerizaciones radicalarias controladas. Los desarrollos
apropiados de las alcoxi-aminas o de los
correspondientes nitróxidos libres mejoran la eficiencia en la
fabricación de los poliacrilatos (Hawker, Contribución a la asamblea
general de la American Chemical Society, primavera 1997; Husemann,
Contribución al congreso World-Polymer 1998 de la
IUPAC, Gold Coast).
Otro método de polimerización controlada que
puede utilizarse ventajosamente para sintetizar los copolímeros en
bloque es la polimerización radicalaria con transferencia de átomo
(ATRP), en la cual se emplean preferentemente como iniciador
halogenuros monofuncionales o difuncionales, secundarios o
terciarios, y, para separar el o los halógenos, complejos de Cu,
Ni, Fe, Pd, Pt, Ru, Os, Rh, Co, Ir, Ag o Au (ver patentes EP 0 824
111 A1, EP 826 698 A1, EP 824 110 A1, EP 841 346 A1, EP 850 957 A1).
Las diversas posibilidades de la ATRP también se describen en las
patentes US 5,945,491 A, US 5,854,364 A y US 5,789,487 A.
El copolímero en bloque empleado según la
presente invención también se puede preparar ventajosamente por
polimerización aniónica. En este caso, como medio de reacción se
utilizan preferentemente disolventes inertes, como, p.ej.,
hidrocarburos alifáticos y cicloalifáticos, o también hidrocarburos
aromáticos.
En general, el polímero vivo está representado
por la estructura P_{L}(A)-Me, donde Me es
un metal del grupo I del sistema periódico, como p.ej. litio, sodio
o potasio, y P_{L}(A) un bloque polimérico creciente del
monómero A. La masa molecular del bloque polimérico producido está
determinada por la relación entre las concentraciones de iniciador
y monómero. Para construir la estructura en bloques primero se
añaden los monómeros A, formando un bloque polimérico P(A), a
continuación se le une un bloque polimérico P(B), agregando
los monómeros B, y después se polimeriza otro bloque polimérico
P(A), añadiendo de nuevo monómeros A, con lo que resulta un
copolímero tribloque
P(A)-P(B)-P(A).
Como alternativa,
P(A)-P(B)-M se puede
acoplar mediante un compuesto difuncional adecuado. Por esta vía
también se pueden obtener copolímeros en bloque de tipo estrella
(P(B)-P(A))_{n}. Como iniciadores de
la polimerización son adecuados p.ej.:
n-propil-litio,
n-butil-litio,
sec-butil-litio,
2-naftil-litio,
ciclohexil-litio u octil-litio, sin
pretender que esta enumeración sea completa. Para la polimerización
de los acrilatos también se conocen iniciadores basados en complejos
de samario (Macromolecules, 1995, 28, 7886) y pueden utilizarse en
este
caso.
caso.
También pueden emplearse iniciadores
difuncionales, como por ejemplo el
1,1,4,4-tetrafenil-1,4-dilitio-butano
o el
1,1,4,4-tetrafenil-1,4-dilitio-isobutano.
Asimismo pueden usarse coiniciadores. Como tales son apropiados,
entre otros, los halogenuros de litio, los alcóxidos de metales
alcalinos o los compuestos de alquilaluminio. En una versión muy
preferida los ligandos y los coiniciadores se eligen de tal modo,
que los monómeros de acrilato, p.ej. acrilato de
n-butilo y acrilato de 2-etilhexilo,
puedan polimerizarse directamente, sin tener que generarlos en el
polímero mediante una trans-esterificación con el
alcohol correspondiente.
Como proceso preparativo muy preferente se
realiza una variante de la polimerización RAFT (polimerización por
transferencia de cadena mediante
adición-fragmentación reversible). El proceso de
polimerización está descrito detalladamente p.ej. en las patentes WO
98/01478 A1 y WO 99/31144 A1. Para preparar los copolímeros
tribloque sirven de modo particularmente ventajoso los
tritiocarbonatos con la estructura general
R^{III}-S-C(S)-S-R^{III}
(Macromolecules 2000, 33, 243-245), con los cuales
en una primera etapa se polimerizan monómeros para los bloques
terminales P(A). A continuación se sintetiza el bloque
central P(B) en una segunda etapa. Tras la polimerización de
los bloques terminales P(A), la reacción se puede interrumpir
y reiniciar. También se puede polimerizar secuencialmente sin
interrumpir la reacción. Según una variante muy preferida, en la
polimerización se usan por ejemplo los tritiocarbonatos (VIII) y
(IX) o los tiocompuestos (X) y (XI), donde \phi es un anillo
fenólico no funcionalizado o funcionalizado con sustituyentes
alquilo o arilo, unidos directamente o por medio de puentes éster o
éter, o bien puede ser un grupo ciano o un radical alifático
saturado o insaturado. Asimismo, el anillo fenólico \phi puede
llevar opcionalmente uno o varios bloques poliméricos, por ejemplo
polibutadieno, poliisopreno, policloropreno o
poli(met)acrilato, que puede estar formado según la
definición de P(A) o P(B), o poliestireno, por citar
solo algunos. Las funcionalidades pueden ser, por ejemplo, de
halógenos, grupos hidroxilo, grupos epoxi, grupos que llevan
nitrógeno o azufre, sin la pretensión de que esta lista sea
completa.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Asimismo pueden emplearse tioésteres con la
estructura general
R^{IV}-C(S)-S-R^{V},
sobre todo para preparar sistemas asimétricos. En este caso R^{IV}
y R^{V} se pueden elegir independientemente entre sí; R^{IV}
puede ser un radical de uno de los siguientes grupos i) hasta iv) y
R^{V} un radical de uno de los siguientes grupos i) hasta
iii):
- i)
- alquilo C_{1} hasta C_{18}, alquenilo C_{2} hasta C_{18}, alquinilo C_{2} hasta C_{18}, tanto lineales como ramificados, arilo, fenilo, bencilo, heterociclos alifáticos y aromáticos.
- ii)
- -NH_{2}, -NH-R^{VI}, -NR^{VI}R^{VII}, -NH-C(O)-R^{VI}, -NR^{VI}-C(O)-R^{VII}, -NH-C(S)-R^{VI}, -NR^{VI}-C(S)-R^{VII},
- en que R^{VI} y R^{VII}, independientemente entre sí, son radicales escogidos del grupo i).
- iii)
- -S-R^{VIII}, -S-C(S)-R^{VIII}, donde R^{VIII} puede ser un radical de los grupos i) o ii).
- iv)
- -O-R^{VIII}, -O-C(O)-R^{VIII}, donde R^{VIII} puede ser un radical escogido de uno de los grupos i) o ii).
En relación con las polimerizaciones radicalarias
de curso controlado arriba citadas, se prefieren los sistemas
iniciadores que contienen adicionalmente otros iniciadores
radicalarios para la polimerización, sobre todo los de tipo azoico o
peroxídico que forman radicales por descomposición térmica. No
obstante, se pueden usar en principio todos los iniciadores
conocidos y usuales para acrilatos. La producción de radicales
centrados en C está descrita en Houben-Weyl,
Methoden der Organischen Chemie (Métodos de química orgánica) vol.
E 19a, p. 60 y sigtes. Estos métodos se aplican preferentemente. Son
ejemplos de fuentes de radicales los peróxidos, los hidroperóxidos y
los compuestos azoicos. Algunos ejemplos típicos, no excluyentes, de
iniciadores radicalarios que cabe citar aquí son: peroxodisulfato
potásico, peróxido de dibenzoílo, hidroperóxido de cumeno, peróxido
de ciclohexanona, ciclohexilsulfonilacetilperóxido, peróxido de
di-terc.-butilo, azodiisobutironitrilo, percarbonato
de diisopropilo, peroctoato de terc.-butilo, benzopinacol. En una
variante muy preferida, como iniciador radicalario se utiliza
1,1’-azo-bis-(ciclohexilonitrilo) (Vazo 88®,
DuPont®) o bien
2,2-azo-bis-(2-metilbutanonitrilo)
(Vazo 67®, DuPont®). También se pueden emplear fuentes radicalarias
que solo liberan radicales bajo radiación UV.
En el proceso RAFT convencional solo se
polimeriza en general hasta grados de conversión reducidos (ver
patente WO 98/01478 A1), a fin de conseguir distribuciones del peso
molecular los más estrechas posible. Pero debido a los bajos niveles
de conversión, estos polímeros no se pueden usar como masas
autoadhesivas y menos como adhesivos termofusibles, ya que la alta
proporción de monómeros residuales influye negativamente en las
propiedades técnicas del pegado e impurifica el disolvente reciclado
durante el proceso de concentración, con lo cual las cintas
autoadhesivas resultantes tenderían a desgasificar mucho.
En la presente invención, el disolvente se extrae
preferentemente en una extrusora de concentración, a presión
reducida. Para ello pueden emplearse, por ejemplo, extrusoras de
husillo sencillo o doble, que preferentemente separan el disolvente
por destilación en etapas de vacío iguales o distintas y disponen de
un sistema de alimentación precalentado.
Para un posterior desarrollo ventajoso de la
presente invención, a las masas autoadhesivas que contienen los
copolímeros en bloque pueden incorporarse resinas adherentes. En
principio se pueden usar todas las resinas solubles en el respectivo
bloque central de poliacrilato P(B). Las resinas adherentes
adecuadas comprenden, entre otras, la colofonia y sus derivados
(ésteres de colofonia y también los derivados de colofonia
estabilizados p.ej. por desproporción o hidrogenación), resinas
politerpénicas, terpeno-fenólicas,
alquil-fenólicas, resinas de hidrocarburo
alifáticas, aromáticas y alifático-aromáticas, solo
por citar algunas. Preferentemente se escogen resinas que sean
compatibles con el bloque elastómero. El porcentaje en peso de
resinas incorporadas al copolímero en bloque suele ser hasta del
40% en peso, con mayor preferencia hasta del 30% en peso.
Para un tipo de ejecución especial de la presente
invención también se pueden utilizar resinas compatibles con el
bloque polimérico P(A).
Opcionalmente también pueden añadirse
plastificantes, cargas (p.ej. fibras, negro de humo, óxido de cinc,
dióxido de titanio, creta, esferas de vidrio macizas o huecas,
microesferas de otros materiales, sílice, silicatos), agentes
nucleadores, agentes espumantes, coadyuvantes de mezcla y/o
antioxidantes, p.ej. de tipo primario y secundario o bien en forma
de agentes fotoprotectores.
La consistencia interna (cohesión) de la masa
autoadhesiva se obtiene preferentemente por reticulación física de
los bloques poliméricos P(A). La reticulación física así
obtenida suele ser termorreversible. Para que la reticulación sea
irreversible, las masas autoadhesivas se pueden reticular además
químicamente. Para ello, las masas autoadhesivas que llevan los
copolímeros en bloque de acrilato y que se usan en los sistemas
reversibles de la presente invención pueden contener opcionalmente
sustancias reticulantes compatibles. Como reticulantes son
apropiados p.ej.: quelatos de metal, isocianatos multifuncionales,
aminas multifuncionales o alcoholes multifuncionales. Los acrilatos
multifuncionales también se pueden usar ventajosamente como
reticulantes para una radiación actínica.
Para la reticulación opcional con luz UV, a los
copolímeros en bloque que contienen poliacrilatos y se emplean en
los sistemas de la presente invención se les añaden
foto-iniciadores que absorben UV. Fotoiniciadores
ventajosos que dan muy buen resultado son los éteres de benzoína,
como p.ej. benzoín-metiléter y
benzoín-isopropiléter; las acetofenonas sustituidas,
como p.ej. 2,2-dietoxiacetofenona (que se puede
adquirir como Irgacure 651® de la firma Ciba Geigy®),
2,2-dimetoxi-2-fenil-1-feniletanona,
dimetoxihidroxiacetofenona; los \alpha-cetoles
sustituidos, como p.ej. la
2-metoxi-2-hidroxi-propiofenona;
los cloruros de sulfonilo aromáticos como p.ej.
2-naftilsulfonil-cloruro y las
oximas fotoactivas como p.ej.
1-fenil-1,2-propanodion-2-(O-etoxicarbonil)oxima.
Los fotoiniciadores arriba mencionados y otros
más que también pueden emplearse, así como otros fotoiniciadores del
tipo Norrish I o Norrish II, pueden llevar ventajosamente los
radicales siguientes: benzofenona, acetofenona, bencilo, benzoína,
hidroxialquilfenona, fenilciclohexilcetona, antraquinona,
trimetilbenzoil-fosfinóxido,
metiltiofenil-morfolin-cetona,
aminocetona, azobenzoína, tioxantona,
hexaril-bis-imidazol, triazino o
fluorenona, que a su vez pueden estar sustituidos con uno o varios
átomos de halógeno y/o con uno o varios grupos alquiloxi y/o con uno
o varios grupos amino o hidroxilo. Fouassier en "Photoinitiation,
Photopolymerization and Photocuring: Fundamentals and
Applications" (Fotoiniciación, fotopolimerización y fotocurado:
fundamentos y aplicaciones), editorial Hanser, Munich 1995, da un
resumen representativo. Como complemento puede consultarse Carroy y
otros, en "Chemistry and Technology of UV and EB Formulation for
Coatings, Inks and Paints" (Química y tecnología de formulación
UV y EB para recubrimientos, tintas y pinturas), Oldring (Hrsg.),
1994, SITA, Londres.
Asimismo se reivindica un método para elaborar
sistemas autoadhesivos orientados, a base de los copolímeros en
bloque arriba descritos, que resulta excelente para preparar los
sistemas autoadherentes de la presente invención. En este caso, la
masa autoadhesiva se aplica en estado fundido, sobre todo por
extensión.
El recubrimiento se efectúa ventajosamente, con
una boquilla de producto fundido o con una boquilla de extrusión,
sobre un material soporte, obteniendo la orientación mediante el
estiramiento del film formado por cinta autoadhesiva.
El recubrimiento por extrusión se efectúa
preferentemente a través de una boquilla de extrusión. Las boquillas
de extrusión se pueden dividir en tres categorías: boquilla en forma
de T, de cola de pez o de arco. Cada una de ellas se diferencia por
la forma de su canal de flujo. Para elaborar masas autoadhesivas
orientadas con copolímeros en bloque de acrilato termofusible,
concretamente para los sistemas autoadhesivos arriba descritos, la
aplicación sobre el soporte se efectúa preferentemente con una
boquilla de arco, de manera que, mediante un movimiento relativo de
la boquilla respecto al soporte, se forme una capa de polímero sobre
el soporte. Durante la aplicación con boquilla de extrusión, la
abertura a la salida de la boquilla es más ancha que el espesor de
la capa resultante del film de masa autoadhesiva. Por tanto, la
orientación se produce por estiramiento. Tras la aplicación, la
orientación de la masa autoadhesiva se mantiene gracias a su
autoorganización, es decir, se forma un entramado físico de dominios
de bloques duros P(A). De modo análogo también se puede
producir una orientación de las masas autoadhesivas de copolímeros
en bloque de acrilato mediante la aplicación con boquilla de
producto fundido.
El desarrollo de la orientación dentro de las
masas autoadhesivas depende tanto de la temperatura de la boquilla y
de la aplicación, como de la temperatura del material soporte. Los
mejores efectos orientativos se logran mediante la deposición sobre
una superficie fría. Por tanto, el material soporte se debería
enfriar directamente mediante un rodillo, durante el recubrimiento.
El enfriamiento del rodillo puede efectuarse por fuera o por dentro
mediante un film de líquido o mediante un gas refrigerante. Además,
para elevar el grado de orientación debería rebajarse la temperatura
de la aplicación y de la boquilla. El grado de orientación se puede
ajustar libremente mediante el ancho de abertura de la boquilla.
Cuanto más grueso sea el film de masa autoadhesiva extruido a través
de la boquilla, más fuertemente se podrá extender la masa
autoadhesiva sobre el material soporte, formando un film más
delgado. Este proceso de estiramiento, aparte de la libre regulación
de la amplitud de abertura de la boquilla, también se puede ajustar
libremente mediante
la velocidad de la cinta de material soporte saliente. Mediante el proceso de recubrimiento se orienta la masa adhesiva.
la velocidad de la cinta de material soporte saliente. Mediante el proceso de recubrimiento se orienta la masa adhesiva.
Asimismo, el grado de orientación se puede
controlar mediante el diseño de la boquilla de fusión o extrusión.
En este sentido también deben tenerse en cuenta las velocidades de
aplicación, ya que a velocidades superiores hay mayor gradiente de
cizallamiento y por tanto se intensifica la orientación.
La anisotropía se puede conseguir a
posteriori, estirando una masa autoadhesiva de acrilato sobre un
soporte dilatable. El estiramiento puede tener lugar tanto en
dirección monoaxial como biaxial.
Aparte del proceso, la orientación también se
puede regular mediante la composición de los copolímeros en bloque.
El grado de orientación aumenta en general con un peso molecular
global creciente, con una mayor proporción de dominios de bloques
duros P(A) y una mayor polaridad del bloque central
P(B), a igual temperatura y velocidad de recubrimiento y
relación de estiramiento.
Los adhesivos termofusibles de acrilato
orientados, puros o mixtos, se aplican sobre un soporte. Como
materiales soporte son adecuados en principio BOPP, PET, velo no
tejido, PVC, láminas metálicas, espuma o papeles separadores (de
pergamino, HDPE, LDPE). Para determinar la contracción del film
suelto se recomienda la aplicación sobre un papel o lámina de
separación. Por lo demás se pueden emplear todos los materiales
soporte conocidos del especialista para la elaboración de cintas de
transferencia y cintas adhesivas de simple o doble cara.
La contracción de la masa adhesiva se puede medir
con un polarímetro, por dicroísmo infrarrojo o por dispersión de
rayos X. Otro método particularmente preferido para las masas
autoadhesivas de la presente invención es la medición de la
contracción del film suelto. Estos métodos de medición se describen
detalladamente bajo los procedimientos de ensayo experimentales
(método D).
En principio, las masas autoadhesivas empleadas
en la presente invención también pueden reticularse con haces de
electrones. Como sistemas típicos de irradiación pueden utilizarse
los de cátodo lineal, los de barrido o los de cátodo segmentado, si
se trata de aceleradores de haces de electrones. Una descripción
detallada del estado técnico y de los parámetros de proceso más
importantes se halla en Skelhorne, Electron Beam Processing in
Chemistry and Technology of UV and EB formulation for Coatings, Inks
and Paints (Tratamiento con haces de electrones en la química y
tecnología de formulaciones UV y EB para recubrimientos, tintas y
pinturas), vol. 1, 1991, SITA, Londres. Las típicas tensiones de
aceleración están comprendidas en el intervalo de 50 kV a 500 kV,
preferentemente entre 80 kV y 300 kV. Las dosis de radiación
aplicadas oscilan entre 5 y 150 kGy, sobre todo entre 20 y 100
kGy.
También es tema de la presente invención el
empleo de dichas masas autoadhesivas orientadas, para elaborarlas y
usarlas como cintas autoadhesivas de simple y doble cara, así como
cintas de transferencia.
Ejemplos ventajosos de formas de producto para
los sistemas autoadhesivos de la presente invención pueden ser:
- sistemas autoadherentes con una estructura monocapa de producto, formada por una masa autoadhesiva según la descripción anterior;
- sistemas autoadherentes con una estructura multicapa de producto, sobre todo de dos o tres capas, en la que al menos una de las capas consta de una masa autoadhesiva según la descripción anterior y tiene preferentemente un espesor mínimo de 10 \mum, sobre todo de 25 \mum, y con preferencia otra de las capas consta de un elastómero;
- sistemas autoadherentes con al menos una capa soporte.
Los sistemas autoadhesivos de la presente
invención se pueden utilizar, de manera especialmente ventajosa,
para fabricar productos troquelados. El producto troquelado puede
elaborarse partiendo de un material soporte recubierto por una o
ambas caras con una masa autoadhesiva anisótropa.
Las piezas troqueladas se pueden emplear como
etiquetas adhesivas de simple o doble cara, como adhesivos para el
hogar y la industria, especialmente en la fabricación de
automóviles, para todo tipo de montajes, en el sector médico
(emplastos, apósitos) y similares, por mencionar solo algunas
aplicaciones. Las piezas troqueladas pueden usarse en general allí
donde se emplean etiquetas y láminas adhesivas. Los productos
troquelados son especialmente adecuados para aquellas aplicaciones
en que se valora un contorno limpio y no dañado de la pieza
troquelada.
A continuación se describen otras posibles
aplicaciones de cintas adhesivas. En las uniones de haces de cables
donde se aloja el motor se producen parcialmente diferencias de
temperatura muy elevadas. Por lo tanto, para tales usos se pueden
emplear ventajosamente cintas autoadhesivas que llevan copolímeros
en bloque de acrilato. Al contrario que una masa autoadhesiva usual
del comercio, una masa autoadhesiva orientada, al calentarse, se
encoge gracias a la contracción descrita y medida, y por tanto se
forma una unión firme entre los cables y el velo insonorizante
(adhesivo contráctil).
Además, el efecto de contracción se puede
aprovechar para los pegados de superficies curvadas. Cuando se
aplica una cinta autoadhesiva sobre una superficie curva y luego se
calienta, la cinta autoadhesiva se contrae y, por tanto, se adapta
a la curvatura del substrato. Así se facilita claramente la unión y
se reduce considerablemente el número de burbujas atrapadas entre el
substrato y la cinta adhesiva. La masa autoadhesiva puede lograr el
efecto óptimo. Dicho efecto también se puede favorecer con un
material soporte orientado. Tras la aplicación, tanto el material
soporte como la masa autoadhesiva orientada se encogen al
calentarse, de manera que los pegados sobre la curvatura están
totalmente libres de tensiones.
Las masas autoadhesivas según la presente
invención ofrecen igualmente un amplio margen para las aplicaciones
que aprovechan ventajosamente la escasa elongación en dirección
longitudinal y la posibilidad de contracción.
También puede aprovecharse de manera excelente la
elongación previa de las masas autoadhesivas. Otro ejemplo de campo
de aplicación para dichas masas autoadhesivas de acrilato altamente
orientadas son los pegados de doble cara arrancables. Al contrario
que los productos arrancables convencionales, la masa autoadhesiva
orientada ya va pretensada más de un 100%, de modo que, para
arrancar el pegado de doble cara, solo hay que tensar la masa
autoadhesiva en un bajo porcentaje, según la dirección de
estiramiento. Estos productos se fabrican con especial preferencia
en un espesor de varios cientos de \mum.
Para evaluar las propiedades técnicas de
adherencia de los sistemas autoadhesivos preparados se emplearon los
siguientes métodos de ensayo.
Una tira de 20 mm de ancho de una masa
autoadhesiva aplicada sobre papel separador siliconado se transfirió
sobre una lámina de PET de 25 \mum, imprimada con Saran, y luego
esta muestra de cinta autoadhesiva se aplicó sobre una plancha de
acero. La tira autoadhesiva se presionó dos veces sobre el substrato
con un peso de 2 kg. Después, la cinta adhesiva se despegó enseguida
del substrato a 30 mm/min. bajo un ángulo de 180º. Las planchas de
acero se lavaron dos veces con acetona y una vez con isopropanol.
Los resultados de la medición están expresados en N/cm y son el
promedio de tres mediciones. Todas ellas se llevaron a cabo a
temperatura ambiente y en condiciones clima-
tizadas.
tizadas.
Versión
1
Un espectrofotómetro modelo Uvikon 910 provisto
de dos filtros polaroid cruzados se situó en el camino del rayo
procedente de la muestra. Los acrilatos orientados se fijaron entre
dos portaobjetos. El grosor de las muestras orientadas se midió en
ensayos previos con un sensor de espesores. Las muestras así
preparadas se situaron bajo el rayo de medición del
espectrofotómetro de modo que su dirección de orientación se
desviara respectivamente 45º de los ejes ópticos de ambos filtros
polaroid. Mediante una medición temporizada se siguió la transmisión
a través del tiempo. Con los datos de transmisión se calculó luego
la birrefringencia según la siguiente relación:
T =
sen^{2}(\pi \ x \
R)
El retardo R se compone de:
R =
\frac{d}{\lambda} \ \Delta
n
La transmisión también se calcula según
T =
\frac{I_{t}}{I_{0}}
Por tanto la birrefringencia se calcula
definitivamente según
\Delta n =
\frac{\lambda}{\pi d} \ arcsen \
\sqrt{T}
En las fórmulas:
- d = espesor de la muestra
- \lambda = longitud de onda
- I_{t} = intensidad del rayo de luz emergente (refractado)
- I_{0} = intensidad del rayo de luz incidente
Versión
2
La birrefringencia se midió con un dispositivo de
ensayo análogo al que se describe en Encyclopedia of Polymer
Science, John Wiley & Sons, vol. 10, p. 505, 1987, como
polariscopio circular. La luz emitida por un láser de cuerpo sólido
bombeado por diodos, de longitud de onda \lambda = 532 nm, se
polariza primero linealmente con un filtro polaroid y luego
circularmente empleando una placa \lambda/4 de \lambda = 532 nm.
El rayo láser así polarizado se dirige luego a través de la masa de
acrilato orientada. Como las masas de acrilato son muy
transparentes, el rayo láser puede atravesar la masa prácticamente
sin trabas. Cuando las moléculas poliméricas de la masa de acrilato
están orientadas, la capacidad de polarización de la masa de
acrilato varía según el ángulo de observación (birrefringencia).
Gracias a este efecto, el vector de campo eléctrico del rayo láser
polarizado circularmente experimenta una rotación alrededor del eje
de avance del rayo láser. Al salir de la muestra, el rayo láser así
manipulado se conduce a través de un segunda placa \lambda/4 de
\lambda = 532 nm, cuyo eje óptico diverge 90º respecto al eje
óptico de la primera placa \lambda/4. Tras este filtro va
conectado un segundo filtro polaroid, que también diverge 90º del
primer filtro polaroid. Finalmente se mide la intensidad del rayo
láser con un fotosensor.
Los pesos moleculares medios M_{n} (media
numérica) y M_{w} (media ponderal) y la polidispersión D se
determinan por cromatografía de permeación en gel. Como eluyente se
usó THF con 0,1% en volumen de ácido trifluoroacético. La medición
se realizó a 25ºC. Como columna previa se empleó
PSS-SDV de 5 \mu, 10^{3} \ring{A}, DI 8,0 mm x
50 mm. Para la separación se emplearon las columnas
PSS-SDV de 5 \mu, 10^{3} así como 10^{5} y
10^{6} de respectivamente DI 8,0 mm x 300 mm. La concentración de
muestra fue de 4 g/l, el caudal 1,0 ml por minuto. Se midió contra
un patrón de
poliestireno.
poliestireno.
Para medir la contracción, la masa autoadhesiva
se aplicó en estado fundido mediante una boquilla sobre un papel
separador siliconado. Paralelamente a la dirección de aplicación del
adhesivo termofusible se cortaron tiras de al menos 30 mm de ancho y
20 cm de longitud. Para gramajes de 130 g/m^{2} se laminaron 3
tiras y para gramajes de 50 g/m^{2} 8 tiras, una sobre otra, a fin
de obtener espesores de capa comparables. Luego, la pieza resultante
se recortó exactamente a 20 mm de anchura y sobre los respectivos
extremos se pegaron tiras de papel a una distancia de 15 cm. La
muestra así preparada se colgó verticalmente a la temperatura
ambiente y se observó la variación temporal de longitud, hasta que
la muestra dejó de contraerse. La contracción se indicó como el
tanto por ciento de diferencia entre la longitud inicial y la
longitud final, respecto a la longitud inicial.
Para medir la orientación al cabo de mucho
tiempo, las masas autoadhesivas aplicadas y orientadas se guardaron
como muestras de tela durante un periodo prolongado de tiempo y
luego se analizaron de manera análoga al método de ensayo D.
La preparación del regulador
bis-2,2’-feniletiltri-tiocarbonato
se realizó partiendo de bromuro de 2-feniletilo con
disulfuro de carbono e hidróxido sódico, según una receta de Synth.
Comm., 1988, 18 (13), 1531. Rendimiento 72%.
^{1}H-NMR (CDCl_{3}), \delta:
7,20-7,40 ppm (m, 10 H); 3,81 ppm (m, 1 H); 3,71
ppm (m, 1 H); 1,59 ppm (d, 3 H); 1,53 ppm (d, 3 H).
En un reactor convencional de 2 l para
polimerización radicalaria se introducen 362 g de estireno y 3,64 g
de regulador bis-2,2’-feniletiltritiocarbonato bajo
atmósfera de nitrógeno. Se calienta hasta 110ºC de temperatura
interior y se inicia con 0,15 g de VAZO 67® (DuPont). Tras 10 horas
de reacción se añaden 100 g de tolueno. Tras 24 horas de reacción
se reinicia con 0,1 g más de VAZO 67® y se polimeriza 24 horas más.
La viscosidad sube notablemente durante la polimerización. Para
compensarlo se agregan 150 g de tolueno a las 48 horas, como
dilución final.
Para la purificación, el polímero se precipitó en
4,5 litros de metanol, se filtró a través de una frita y luego se
secó en una estufa de vacío.
La cromatografía de gel (ensayo C) contra un
patrón de poli-estireno dio M_{n} = 29.300 g/mol y
M_{w} = 35.500 g/mol.
En un reactor convencional de 2 l para
polimerización radicalaria se introducen 1500 g de estireno y 9,80 g
de regulador bis-2,2’-feniletiltritiocarbonato bajo
atmósfera de nitrógeno. Se calienta hasta 120ºC de temperatura
interior y se inicia con 0,1 g de VAZO 67® (DuPont). Tras 24 horas
de reacción se añaden 200 g de tolueno. Tras 36 horas de reacción
se añaden 200 g más de tolueno. La viscosidad sube notablemente
durante la polimerización. A las 48 horas se interrumpe la
polimerización.
Para la purificación, el polímero se precipitó en
4,5 litros de metanol, se filtró a través de una frita y luego se
secó en una estufa de vacío.
La cromatografía de gel (ensayo C) contra un
patrón de poli-estireno dio M_{n} = 36.100 g/mol y
M_{w} y = 44.800 g/mol.
Un reactor convencional para polimerizaciones
radicalarias se llenó con 32 g de poliestireno funcionalizado con
tritiocarbonato (A), 442 g de acrilato de
2-etilhexilo, 35 g de ácido acrílico y 0,12 g de
VAZO 67^{TM} (de la firma DuPont). Después de 20 minutos de pasar
argón a través y desgasificar dos veces, se calentó el reactor a
70ºC, agitando, y se polimerizó durante 24 h. Terminada la
polimerización por enfriamiento a la temperatura ambiente, el
disolvente se eliminó en una estufa de vacío a 50ºC y 10 mm de
presión, para separar el adhesivo termofusible. La cromatografía de
gel (ensayo C) frente a un patrón de poliestireno dio M_{n} =
114.400 g/mol y M_{w} = 217.000 g/mol.
A continuación, mediante una extrusora Haake que
constaba de Rheocord® Haake, Rheomex® Haake y alimentador de rollo
Roll Feeder® Haake RF 1 y una boquilla de arco con una abertura de
300 \mum de amplitud, el adhesivo termofusible se aplicó a
distintas temperaturas sobre un papel separador siliconado, formando
una capa de 50 g/m^{2}.
Se llevaron a cabo los métodos de ensayo A y
D.
Un reactor convencional para polimerizaciones
radicalarias se llenó con 32 g de poliestireno funcionalizado con
tritiocarbonato (A), 442 g de acrilato de
2-etilhexilo, 17 g de ácido acrílico y 0,12 g de
VAZO 67^{TM} (de la firma DuPont). Después de 20 minutos de pasar
argón a través y desgasificar dos veces, se calentó el reactor a
70ºC, agitando, y se polimerizó durante 24 h. Terminada la
polimerización por enfriamiento a la temperatura ambiente, el
disolvente se eliminó en una estufa de vacío a 50ºC y 10 mm de
presión, para separar el adhesivo termofusible. La cromatografía de
gel (ensayo C) contra un patrón de poliestireno dio M_{n} = 98.400
g/mol y M_{w} = 185.000 g/mol.
A continuación, mediante una extrusora Haake que
constaba de Rheocord® Haake, Rheomex® Haake y alimentador de rollo
Roll Feeder® Haake RF 1 y una boquilla de arco con una abertura de
300 \mum de amplitud, el adhesivo termofusible se aplicó a
distintas temperaturas sobre un papel separador siliconado, formando
una capa de 50 g/m^{2}.
Se llevaron a cabo los métodos de ensayo A y
D.
Un reactor corriente para polimerizaciones
radicalarias se llenó con 600 g de poliestireno funcionalizado con
tritiocarbonato (A), 2142 g de acrilato de n-butilo
y 1200 g de acetona. Agitando y bajo atmósfera de nitrógeno se
calentó hasta 65ºC de temperatura interior y se añadieron 0,1 g de
VAZO 67^{TM} (de la firma DuPont). El reactor se calentó a 70ºC,
agitando, y se polimerizó durante 24 h. Terminada la polimerización
por enfriamiento a temperatura ambiente, el disolvente se eliminó en
una estufa de vacío a 50ºC y 10 mm de presión, para separar el
adhesivo termofusible. La cromatografía de gel (ensayo C) frente a
un patrón de poliestireno dio M_{n} = 72.200 g/mol y M_{w} =
117.000 g/mol. A continuación, mediante una extrusora Haake que
constaba de Rheocord® Haake, Rheomex® Haake y alimentador de rollo
Roll Feeder® Haake RF 1 y una boquilla de arco con una abertura de
300 \mum de amplitud, el adhesivo termofusible se aplicó a
distintas temperaturas sobre un papel separador siliconado, formando
una capa de 50 g/m^{2}.
Se llevaron a cabo los métodos de ensayo A y
D.
Un reactor corriente para polimerizaciones
radicalarias se llenó con 700 g de poliestireno funcionalizado con
tritiocarbonato (B), 3063 g de acrilato de n-butilo
y 1600 g de acetona. Agitando y bajo atmósfera de nitrógeno se
calentó hasta 65ºC de temperatura interior y se añadieron 0,1 g de
VAZO 67^{TM} (de la firma DuPont). El reactor se calentó a 70ºC,
agitando, y se polimerizó durante 24 h. Tras 4 h de reacción se
diluyó con 300 g de acetona. Tras 19 h se diluyó de nuevo con 300 g
de acetona. Terminada la polimerización por enfriamiento a la
temperatura ambiente, el disolvente se eliminó en una estufa de
vacío a 50ºC y 10 mm de presión, para separar el adhesivo
termofusible. La cromatografía de gel (ensayo C) frente a un patrón
de poliestireno dio M_{n} = 111.300 g/mol y M_{w} = 197.000
g/mol.
A continuación, mediante una extrusora Haake que
constaba de Rheocord® Haake, Rheomex® Haake y alimentador de rollo
Roll Feeder® Haake RF 1 y una boquilla de arco con una abertura de
300 \mum de amplitud, el adhesivo termofusible se aplicó a
distintas temperaturas sobre un papel separador siliconado, formando
una capa de 50 g/m^{2}.
Se llevaron a cabo los métodos de ensayo A y
D.
Un reactor corriente para polimerizaciones
radicalarias se llenó con 744 g de poliestireno funcionalizado con
tritiocarbonato (B), 2405 g de acrilato de n-butilo,
32 g de ácido acrílico, 812,5 g de acrilato de isobornilo y 1500 g
de acetona. Agitando y bajo atmósfera de nitrógeno se calentó hasta
65ºC de temperatura interior y se añadieron 0,1 g de VAZO 67^{TM}
(de la firma DuPont). El reactor se calentó a 70ºC, agitando, y se
polimerizó durante 24 h. Tras 7 h de reacción se diluyó con 300 g de
acetona. Terminada la polimerización por enfriamiento a la
temperatura ambiente, el disolvente se eliminó en una estufa de
vacío a 50ºC y 10 mm de presión, para separar el adhesivo
termofusible. La cromatografía de gel (ensayo C) frente a un patrón
de poliestireno dio M_{n} = 92.800 g/mol y M_{w} = 155.000
g/mol.
A continuación, mediante una extrusora Haake que
constaba de Rheocord® Haake, Rheomex® Haake y alimentador de rollo
Roll Feeder® Haake RF 1 y una boquilla de arco con una abertura de
300 \mum de amplitud, el adhesivo termofusible se aplicó a
distintas temperaturas sobre un papel separador siliconado, formando
una capa de 50 g/m^{2}.
Se llevaron a cabo los métodos de ensayo A y
D.
Para analizar la orientación de los sistemas
autoadhesivos, concretamente de las masas autoadhesivas a base de
copolímeros en bloque de acrilato, primero se prepararon varios
copolímeros en bloque de poliestireno mediante una polimerización
radicalaria controlada. Todos los copolímeros en bloque pueden
aplicarse en el proceso de termofusión debido a su estabilidad
térmica y a su viscosidad fluida.
Para preparar masas autoadhesivas orientadas, los
copolímeros en bloque se aplicaron en estado fundido y se
preorientaron dentro de la boquilla mediante el proceso de flujo. A
continuación, el film adhesivo se transfirió al material soporte con
un espesor de capa determinado. Para ajustar el espesor de capa es
necesaria cierta relación de esti-
ramiento entre la amplitud de la boquilla y dicho espesor. En estos ensayos, la relación de estiramiento se ajustó a 1:6.
ramiento entre la amplitud de la boquilla y dicho espesor. En estos ensayos, la relación de estiramiento se ajustó a 1:6.
El grado de orientación de las cadenas
poliméricas se puede variar libremente mediante la relación entre la
amplitud de abertura de la boquilla y el espesor de capa de masa
adhesiva sobre el material soporte.
Para llevar a cabo la comprobación experimental
las masas adhesivas se aplicaron a diferentes temperaturas. Para
minimizar el tiempo de relajación, las masas autoadhesivas se
aplicaron directamente sobre un papel separador siliconado a
temperatura ambiente. Para analizar el grado de orientación se midió
la contracción y el valor \Deltan (ensayo B, versión 1 y ensayo
D). Los resultados están reproducidos en la tabla 1.
Parámetros de ensayo para la orientación de los copolímeros en bloque | |||
Ejemplo | Contracción [%] | Temperatura de aplicación [ºC] | Valor \Deltan |
1 | 50 | 180 | 9,3\cdot10^{-4} |
1 | 42 | 195 | 4,2\cdot10^{-5} |
1 | 40 | 210 | 6,0\cdot10^{-5} |
2 | 41 | 170 | 5,2\cdot10^{-5} |
2 | 37 | 190 | 7,8\cdot10^{-5} |
2 | 34 | 200 | 9,4\cdot10^{-5} |
3 | 13 | 150 | 7,3\cdot10^{-6} |
3 | 12 | 160 | 7,8\cdot10^{-6} |
3 | 9 | 170 | 9,8\cdot10^{-6} |
4 | 20 | 140 | 5,5\cdot10^{-6} |
4 | 14 | 150 | 7,0\cdot10^{-6} |
4 | 12 | 160 | 7,7\cdot10^{-6} |
5 | 22 | 140 | 5,1\cdot10^{-6} |
5 | 15 | 150 | 6,5\cdot10^{-6} |
5 | 13 | 160 | 7,2\cdot10^{-6} |
Valores \Deltan: diferencia de los índices de refracción n_{MD} en la dirección del estiramiento y n_{CD} perpendicular | |||
a ella. |
El gramaje de masa aplicada fue constante e igual
a 50 g/m^{2}.
La orientación dentro de la masa autoadhesiva se
determinó cuantificando la birrefringencia y midiendo la
contracción. El índice de refracción n de un medio está determinado
por el cociente entre la velocidad de la luz c_{0} en el vacío y
la velocidad de la luz c en el medio considerado (n = c_{0}/c); n
es una función de la longitud de onda de la luz correspondiente.
Como medida de la orientación de la masa autoadhesiva sirve la
diferencia \Deltan entre el índice de refracción n_{MD} medido
en una dirección preferente (dirección de estiramiento, dirección de
máquina MD) y el índice de refracción n_{CD} medido en una
dirección perpendicular a la preferente (dirección transversal CD),
o sea \Deltan = n_{MD} - n_{CD}.
Este valor se puede obtener mediante las mediciones descritas en el ensayo B.
Este valor se puede obtener mediante las mediciones descritas en el ensayo B.
Todas las muestras mostraron una orientación de
las cadenas poliméricas. En la tabla 1 figura una relación de los
valores \Deltan determinados. La máxima orientación se encontró en
el caso del ejemplo 1, para una temperatura de aplicación de 180ºC
(\Deltan = 9,3·10^{-4}). Aquí la contracción fue del 50%.
De la tabla 1 se deduce que la orientación de las
masas autoadhesivas puede regularse mediante la temperatura de
aplicación. Por ejemplo, aumentando la temperatura de aplicación se
puede reducir la contracción. Otros factores que influyen son la
composición de comonómeros, el peso molecular global del copolímero
en bloque, así como los pesos moleculares de los bloques centrales y
finales. Variando estos parámetros pueden ajustarse múltiples
configuraciones orientativas.
Otros parámetros son la relación de estiramiento
(resultado de la amplitud de abertura de la boquilla de aplicación
respecto al espesor de capa del film de masa autoadhesiva sobre el
soporte), así como la velocidad de recubrimiento mediante el grado
de cizallamiento aportado.
Para analizar la estabilidad de la orientación a
largo plazo se volvieron a medir los valores de contracción de los
ejemplos 1 hasta 5 tras un mes de almacenamiento a la temperatura
ambiente. Los resultados están resumidos en la tabla 2.
Ejemplo | Contracción tras el almacenamiento [%] | Temperatura de aplicación [ºC] |
1 | 44 | 180 |
1 | 38 | 195 |
1 | 35 | 210 |
2 | 35 | 170 |
2 | 33 | 190 |
2 | 30 | 200 |
3 | 11 | 150 |
3 | 10 | 160 |
3 | 6 | 170 |
4 | 16 | 140 |
4 | 12 | 150 |
4 | 11 | 160 |
5 | 20 | 140 |
5 | 12 | 150 |
5 | 10 | 160 |
Según la tabla 2, los valores hallados indican
que la contracción, y por tanto la orientación tras el
almacenamiento de un mes, se mantienen de manera prácticamente
completa. Los valores medidos apenas difieren de los valores de las
muestras recientes. Por consiguiente la orientación queda
"congelada" dentro de la masa autoadhesiva, gracias a la
formación inmediata de una retícula física de dominios de
poli-estireno.
Esta propiedad es muy ventajosa, sobre todo para
el uso como masa autoadhesiva, ya que las cintas autoadhesivas así
elaboradas mantienen las características para la venta durante un
largo periodo de tiempo.
Para el uso como masa autoadhesiva también se
midió la adherencia sobre acero de los ejemplos 1 a 5. Los valores
están resumidos en la tabla 3.
Ejemplo | KK-acero [N/cm] |
1 | 5,1 |
2 | 3,8 |
3 | 3,6 |
4 | 3,6 |
5 | 3,5 |
KK = adherencia sobre acero, para un gramaje de 50 g/m^{2} |
Los valores se encuentran a un nivel típico de
los copolímeros en bloque. En cambio, el comportamiento tracción/
elongación, sobre todo en el caso del ejemplo 1, fuertemente
orientado, demuestra una clara influencia de la orientación sobre
las propiedades físicas de las masas autoadhesivas.
Los ejemplos fuertemente orientados tienen una
elongación muy inferior según la dirección de estiramiento. La
tensión ya se incrementa rápidamente a recorridos muy cortos y las
muestras se rompen. En la dirección transversal, los ejemplos con
una elongación en parte superior a 1000% se pueden estirar mucho
más, pero en esta dirección también son poco resistentes a la
rotura. Este comportamiento es de gran interés, especialmente para
arrancar tiras autoadhesivas despegables del tipo tesa
Powerstrip^{TM} sin dejar restos, pues en este caso disminuye la
adherencia y, por lo tanto, estas cintas autoadhesivas pueden
desprenderse del substrato sin dejar restos. Con los copolímeros en
bloque orientados no es necesario estirar tanto las muestras para
conseguir un efecto similar.
Claims (21)
1. Film autoadhesivo que contiene, al menos,
una masa autoadhesiva a base de, como mínimo, un copolímero en
bloque, de modo que la suma de los porcentajes en peso de los
copolímeros en bloque constituye como mínimo el 50% de la masa
autoadhesiva y al menos un copolímero en bloque está compuesto al
menos parcialmente a base de derivados de ácido (met)acrílico
y además, como mínimo, un copolímero en bloque presenta al menos la
unidad
P(A)-P(B)-P(A),
formada por al menos un bloque polimérico P(B) y al menos dos
bloques poliméricos P(A), y donde
- -
- P(A), independientemente entre sí, representan bloques de homopolímero o copolímero del monómero A, y los bloques poliméricos P(A) tienen respectivamente una temperatura de reblandecimiento comprendida en el intervalo de + 20ºC hasta + 175ºC,
- -
- P(B) representa un bloque de homopolímero o copolímero del monómero B, y el bloque polimérico P(B) tiene una temperatura de reblandecimiento comprendida en el intervalo de - 130ºC hasta + 10ºC,
- -
- los bloques poliméricos P(A) y P(B) no pueden mezclarse homogéneamente entre sí,
caracterizado porque
el film autoadhesivo está
orientado, ya que posee una dirección preferente, en la que el
índice de refracción n_{MD} medido por espectrofotometría es mayor
que el índice de refracción n_{CD} medido por espectrofotometría
en una dirección perpendicular a la dirección
preferente.
2. Film autoadhesivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque la diferencia \Deltan = n_{MD} -
n_{CD} es al menos de 1\cdot10^{-5}.
3. Film autoadhesivo según al menos una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la masa
autoadhesiva tiene una contracción - definida por el método de
ensayo D - del 5% como mínimo.
4. Film autoadhesivo según la reivindicación
precedente, caracterizado porque la estructura de al menos un
copolímero en bloque se puede describir mediante una o más de las
fórmulas generales siguientes:
(I)P(A)-P(B)-P(A)
(II)P(B)-P(A)-P(B)-P(A)-P(B)
(III)[P(B)-P(A)]_{n}X
(IV),[P(B)-P(A)]_{n}X[P(A)]_{m}
- -
- donde n = 3 hasta 12, m = 3 hasta 12 y X representa un elemento químico estructural, a través del cual se unen varios ramales poliméricos,
- -
- donde los bloques poliméricos P(A), independientemente entre sí, representan bloques de homopolímero o copolímero del monómero A y tienen respectivamente una temperatura de reblandecimiento comprendida en el intervalo de + 20ºC hasta + 175ºC, y
- -
- donde los bloques poliméricos P(B), independientemente entre sí, representan bloques de homopolímero o copolímero del monómero B y tienen respectivamente una temperatura de reblandecimiento comprendida en el intervalo de - 130ºC hasta + 10ºC.
5. Film autoadhesivo según al menos una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque como mínimo
un copolímero en bloque presenta una estructura simétrica con unos
bloques poliméricos P(A) y/o P(B) de igual longitud de
cadena y/o de idéntica estructura química.
6. Film autoadhesivo según al menos una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al menos un
copolímero en bloque presenta uno o más de los siguientes
criterios:
- -
- una masa molecular M_{n} entre 25.000 y 600.000 g/mol,
- -
- una polidispersión D = M_{w}/M_{n} no superior a 3,
- -
- un porcentaje de bloques poliméricos P(A) entre 5 y 49% en peso, con preferencia entre 7,5 y 35% en peso, sobre todo entre 10 y 30% en peso, respecto a la composición del copolímero tribloque,
- -
- una o varias cadenas laterales injertadas.
7. Film autoadhesivo según al menos una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la relación
entre las longitudes de cadena de los bloques poliméricos
P(A) y las de los bloques poliméricos P(B) se eligen
de manera que los bloques poliméricos P(A) estén como fase
dispersa ("dominios") en una matriz continua de bloques
poliméricos P(B), especialmente en forma de dominios
esféricos, definidos o deformados, o cilíndricos.
8. Film autoadhesivo según al menos una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la masa
autoadhesiva es una mezcla polimérica formada por uno o varios
copolímeros en bloque correspondientes a las reivindicaciones
precedentes y al menos un copolímero dibloque
P(A)-P(B),
- -
- donde los bloques poliméricos P(A), independientemente entre sí, representan bloques de homopolímero o copolímero del monómero A y tienen respectivamente una temperatura de reblandecimiento comprendida en el intervalo de + 20ºC hasta + 175ºC, y
- -
- donde los bloques poliméricos P(B), independientemente entre sí, representan bloques de homopolímero o copolímero del monómero B y tienen respectivamente una temperatura de reblandecimiento comprendida en el intervalo de - 130ºC hasta + 10ºC,
y/o con al menos un polímero P’(A)
y/o
P’(B),
- -
- donde los polímeros P’(A) representan homopolímeros y/o copolímeros del monómero A y tienen respectivamente una temperatura de reblandecimiento comprendida en el intervalo de + 20ºC hasta + 175ºC,
- -
- donde los polímeros P’(B) representan homopolímeros y/o copolímeros del monómero B y tienen respectivamente una temperatura de reblandecimiento comprendida en el intervalo de - 130ºC hasta + 10ºC,
- -
- de tal manera, que los polímeros P’(A) y P’(B) son preferentemente miscibles con los bloques poliméricos P(A) y P(B).
9. Film autoadhesivo según la reivindicación 8,
caracterizado porque al menos un copolímero dibloque presenta
uno o más de los siguientes criterios:
- -
- una masa molecular M_{n} entre 5.000 y 600.000 g/mol,
- -
- una polidispersión D = M_{w}/M_{n} no superior a 3,
- -
- un porcentaje de bloques poliméricos P(A) entre 5 y 50% en peso, con preferencia entre 5 y 35% en peso, respecto a la composición del copolímero dibloque,
- -
- una o varias cadenas laterales injertadas.
10. Film autoadhesivo según al menos una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque como
monómeros B se eligen compuestos de los siguientes grupos:
- -
- 75 hasta 100% en peso de derivados de ácido acrílico y/o metacrílico con la estructura general
(VI),CH_{2}=CH(R^{1})(COOR^{2})
donde R^{1} = H o CH_{3} y
R^{2} = H o radicales alquilo saturados o insaturados, lineales,
ramificados o cíclicos, de 1 hasta 30 átomos de carbono, sobre todo
de 4 a 18 átomos de
carbono,
- -
- hasta 25% en peso de compuestos vinílicos que contienen preferentemente grupos funcionales.
11. Film autoadhesivo según al menos una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque a la masa
autoadhesiva se incorporan resinas adherentes, sobre todo, las que
son compatibles con los bloques poliméricos P(B),
preferentemente en un porcentaje de hasta 40% en peso, con mayor
preferencia hasta 30% en peso respecto a la masa autoadhesiva, y/o
porque a la masa autoadhesiva se le agregan plastificantes, cargas,
agentes nucleadores, agentes espumantes, coadyuvantes de mezcla y/o
antioxidantes.
12. Film autoadhesivo según al menos una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el producto
tiene una estructura monocapa, formada por una masa autoadhesiva
según una de las reivindicaciones precedentes.
13. Film autoadhesivo según al menos una de las
reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque el producto
presenta una estructura multicapa - sobre todo de dos o tres capas -
en la que al menos una de las capas consta de una masa autoadhesiva
según una de las reivindicaciones precedentes y tiene
preferentemente un espesor mínimo de 10 \mum, sobre todo de 25
\mum, y con preferencia otra de las capas consta de un
elastómero.
14. Film autoadhesivo según al menos una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al menos
lleva una capa soporte.
15. Método para elaborar filmes autoadhesivos
como los descritos en al menos una de las reivindicaciones
precedentes, caracterizado porque la masa autoadhesiva se
aplica en estado fundido.
16. Método según la reivindicación 15,
caracterizado porque durante su aplicación la masa
autoadhesiva fundida se estira.
17. Método según al menos una de las
reivindicaciones 15 o 16, caracterizado porque la masa
autoadhesiva se aplica mediante una boquilla de fusión o de
extrusión.
18. Método según al menos una de las
reivindicaciones 15 a 17, caracterizado porque el grado de
orientación se regula mediante la temperatura de aplicación y/o
mediante la relación de estiramiento.
19. Empleo de filmes autoadhesivos que
contienen, al menos, una masa autoadhesiva a base de, como mínimo,
un copolímero en bloque, de modo que la suma de los porcentajes en
peso de los copolímeros en bloque constituye como mínimo el 50% de
la masa autoadhesiva y, al menos, un copolímero en bloque está
compuesto al menos parcialmente a base de derivados de ácido
(met)acrílico y además, como mínimo, un copolímero en bloque
presenta al menos la unidad
P(A)-P(B)-P(A),
formada por al menos un bloque polimérico P(B) y al menos dos
bloques poliméricos P(A), y donde
- -
- P(A), independientemente entre sí, representan bloques de homopolímero o copolímero del monómero A, y los bloques poliméricos P(A) tienen respectivamente una temperatura de reblandecimiento comprendida en el intervalo de + 20ºC hasta + 175ºC,
- -
- P(B) representa un bloque de homopolímero o copolímero del monómero B, y el bloque polimérico P(B) tiene una temperatura de reblandecimiento comprendida en el intervalo de - 130ºC hasta + 10ºC,
- -
- los bloques poliméricos P(A) y P(B) no pueden mezclarse homogéneamente entre sí,
y donde el film autoadhesivo está
orientado, ya que presenta una dirección preferente, en la que el
índice de refracción n_{MD} medido por espectrofotometría es mayor
que el índice de refracción n_{CD} medido por espectrofotometría
en una dirección perpendicular a la dirección preferente, para
cintas adhesivas de simple o doble cara o para cintas de
transferencia.
20. Empleo según la reivindicación 19 para
productos troquelados autoadhesivos.
21. Empleo según al menos una de las
reivindicaciones 19 o 20, caracterizado porque se usa un film
autoadhesivo según al menos una de las reivindicaciones 1 a 15.
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