ES2280461T3 - Preparacion de adhesivos termofusibles de acrilato mediante extrusion reactiva. - Google Patents
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Abstract
Método para preparar masas autoadhesivas termofusibles de poliacrilato, caracterizado porque se efectúa mediante un proceso que comprende las siguientes etapas: (a) preparación de un compuesto, mezclando una masa autoadhesiva de poliacrilato termofusible - que contiene como mínimo un grupo funcional X y no más del 0, 5% en peso de disolvente, y tiene un peso molecular Mw de 100.000 hasta 2.000.000 g/mol - con al menos una sustancia química R-Y que contiene como mínimo un grupo funcional Y, escogiendo dicho grupo funcional X y dicho grupo funcional Y de tal manera, que pueda producirse una reacción de acoplamiento entre ellos; (b) tratamiento del compuesto en un reactor provisto de un mecanismo de mezclado, para una energía específica de accionamiento no superior a 0, 09 kWh/kg y una temperatura de 80 hasta 200ºC; (c) transferencia de la masa autoadhesiva así tratada a una unidad de recubrimiento subsiguiente y su aplicación en estado fundido sobre un material soporte.
Description
Preparación de adhesivos termofusibles de
acrilato mediante extrusión reactiva.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para elaborar y funcionalizar masas autoadhesivas
termofusibles de poliacrilato, así como al empleo de tales masas
auto-adhesivas termofusibles para cintas
adhesivas.
Los adhesivos termofusibles sensibles a la
presión son compuestos que combinan las propiedades de los
adhesivos termofusibles con las propiedades de las masas
autoadhesivas. Los adhesivos termofusibles sensibles a la presión
funden a temperaturas elevadas y al enfriarse forman una capa de
pegajosidad permanente que cuando entra en contacto con un
substrato fluye y se adhiere al mismo. En combinación con distintos
substratos, como p.ej. papel, tejido, metal y filmes de plástico,
se puede fabricar un gran número de productos diferentes,
especialmente cintas autoadhesivas y etiquetas. Estos productos
autoadhesivos tienen un gran campo de aplicación en la industria
del automóvil, p.ej. para uniones o sellados, o en la industria
farmacéutica, p.ej. para emplastos con principios activos.
Por tanto los procesos para fabricar estos
adhesivos termofusibles sensibles a la presión (procesos de fusión
o "hotmelt") tienen una creciente importancia industrial. Las
disposiciones medioambientales y el incremento de los costes
favorecen generalmente este proceso de desarrollo. Además de los
sistemas SIS (copolímeros de estireno/isopreno/estireno), cada vez
se aplican más polímeros acrílicos en estado fundido como capa
polimérica sobre materiales soporte. Asimismo, para aplicaciones
especiales se necesitan cintas autoadhesivas con muy poco
desprendimiento de gases, lo cual solo puede garantizarse con
procesos de termofusión, ya que los recubrimientos convencionales
efectuados a partir de soluciones siempre contienen restos de
disolvente.
La temperatura típica de aplicación para los
adhesivos termofusibles sensibles a la presión está comprendida
entre 80 y 180ºC. Para poder extenderlos y procesarlos a la menor
temperatura posible, su peso molecular también debería ser lo más
bajo posible.
Por otra parte, la masa autoadhesiva también
debe tener cierta cohesión, para evitar que la cinta autoadhesiva
resbale sobre el substrato durante el uso. Por lo tanto, para
aumentar la cohesión es esencial un peso molecular elevado.
Las características químicas en que se basan las
masas autoadhesivas permiten modificar sus propiedades, bien
variando la estructura química de las cadenas poliméricas o
incorporando otros componentes.
Para funcionalizar masas autoadhesivas se
dispone en el estado técnico de una serie de procesos.
Así, por ejemplo, se han desarrollado masas
auto-adhesivas que poseen un peso molecular
relativamente pequeño, pero contienen dobles enlaces a lo largo de
las cadenas laterales. Estos polímeros, como p.ej. los
poliéster-acrilatos o
poliuretan-acrilatos, se pueden reticular
eficientemente con radiación UV o con radiación ionizante a través
de los dobles enlaces, pero de todas maneras sus propiedades
adherentes son limitadas.
En caso de masas autoadhesivas de acrilato, para
promover la reticulación se agregan previamente acrilatos o
metacrilatos polifuncionales que aumentan la reactividad de
reticulación y por lo tanto también incrementan la cohesión, pero
estos solo reaccionan por un mecanismo de dos etapas durante la
irradiación (unión al polímero y luego la reacción de reticulación)
y así la eficiencia de la reticulación es baja.
El principio de la funcionalización de los
dobles enlaces por copolimerización no se puede trasladar a los
adhesivos acrílicos sensibles a la presión, porque los respectivos
poli-acrilatos se preparan por polimerización de
radicales libres. En tal caso todos los dobles enlaces reaccionan en
el proceso de polimerización o aparecen gelificaciones durante la
polimerización. Un ejemplo de ello fue descrito por Pastor [en la
patente US 4,234,662 A], que empleó acrilato y metacrilato de alilo
en la polimerización. El problema esencial reside en la
copolimerización de estos compuestos, que en general producen
gelificaciones durante el proceso de polimerización radicalaria.
Además, debido a que los grupos alilo tienen una reactividad
relativamente baja para una reacción de reticulación, se requieren
unas condiciones de ensayo drásticas, sobre todo temperaturas
elevadas o un tiempo de irradiación prolongado. Por lo tanto los
polímeros acrílicos con modificación alílica son poco adecuados para
ser utilizados como masa autoadhesiva reticulada.
La funcionalización con dobles enlaces también
se puede realizar con reacciones similares a la polimerización, las
cuales por regla general pueden tener lugar en solución o bien en
estado fundido. En la patente EP 0 608 981 B1 también se advierte
del problema de gelificación con dobles enlaces, que es favorecida
por diversas reacciones análogas a la polimerización. Los
poliacrilatos con grupos ácido carboxílico, hidroxilo, epoxi y
amino pueden reaccionar de manera análoga a una polimerización con
compuestos que lleven dobles enlaces (véase patente US 4,665,106
A). Pero esta reacción no se pudo emplear para adhesivos
termofusibles, debido a la poca estabilidad térmica de los
componentes implicados. Asimismo, las condiciones de proceso
resultaban desventajosas, porque, para evitar gelificaciones, había
que añadir grandes cantidades de regulador al poliacrilato.
Por consiguiente, en la patente US 5,536,759 A
se describió para adhesivos termofusibles de acrilato la reacción
de poli-acrilatos que contienen grupos hidroxilo o
ácido carboxílico con
1-(1-isocianato-1-metil
etil)-3-(1-metil etenil) benceno
(m-TMI) en solución, seguido de la elaboración como
adhesivo termofusible. Gracias a la funcionalización con dobles
enlaces, los poliacrilatos descritos pueden reticularse de manera
muy eficiente con luz UV y por tanto se pueden producir masas
autoadhesivas de gran cohesión. La desventaja de este método es la
alta toxicidad de los isocianatos empleados y la complejidad del
proceso en dos etapas, pues en una primera etapa se efectúa la
polimerización y luego en una segunda etapa, la reacción análoga a
la polimerización debe llevarse a cabo en un reactor. Además los
poliacrilatos funcionalizados con los dobles enlaces no tienen mucha
estabilidad térmica y son sensibles al cizallamiento.
En la patente US 5,741,543 se reticulan por UV
poliacrilatos funcionalizados con dobles enlaces, preparados
mediante una reacción análoga a la polimerización. Los polímeros se
prepararon mediante la técnica de prepolimerización por UV. Este
método tiene desventajas conocidas, como unas velocidades de proceso
lentas y el contacto con monómeros libres.
En las patentes US 3,786,116, 3,832,423 y
3,862,267 se funcionalizan poli(cloruro de vinilo) o ésteres
de metacrilato con poliestireno, aunque en estos documentos no se
describe ninguna masa autoadhesiva.
En la patente US 4,693,776, poliestireno
funcionalizado con acrilato o metacrilato se copolimerizó con
monómeros acrílicos, y la masa autoadhesiva se empleó, sobre todo,
para adhesión a la piel humana. Sin embargo estas masas
autoadhesivas funcionalizadas resultan muy difíciles de fabricar,
porque estos macromonómeros tienen poca reactividad y por lo tanto
solo se pueden polimerizar hasta rendimientos relativamente bajos.
Estas masas autoadhesivas también son difíciles de concentrar, pues
los monómeros residuales no reaccionados son extraídos durante el
proceso de concentración y entonces perturban sensiblemente el
proceso de termofusión.
En la patente US 4,994,322 se describen masas
autoadhesivas de acrilato reposicionables, preparadas a su vez por
copolimerización de poliestireno funcionalizado con acrilato o con
metacrilato. Además estas masas autoadhesivas contienen partículas
microesféricas. En este caso también hay las desventajas implícitas
en la patente US 4,693,776.
En la patente EP 0 707 604 A1 se utilizan
macromonómeros de polietileno/butileno para copolimerizar con
acrilatos. Así se forman fases con baja temperatura de transición
vítrea, que a su vez permiten que las masas adhesivas fluyan sobre
superficies apolares, garantizando de esta forma una gran adherencia
sobre PE y PP. La desventaja es el poco rendimiento del proceso de
polimerización descrito.
En las patentes US 5,614,586 y 5,674,275 se
describen hidrogeles pegajosos, que pueden fabricarse partiendo de
comonómeros etoxilados. Los materiales obtenidos son
reposicionables, pero no son adhesivos sensibles a la presión.
En cambio se describen las ventajas y
desventajas de cada método [Chemie Ingenieur Technik (Ingeniería
industrial química) (70), 1998, p. 560-566]: "Las
reacciones análogas a la polimerización efectuadas en estado
fundido permiten desarrollar dos procesos que de otro modo
transcurrirían por separado. Primero tiene lugar la reacción; como
el medio de reacción es la fusión, la transformación mediante moldeo
por extrusión ya puede iniciarse durante la reacción. De esta
manera no hace falta ningún reactor adicional ni ningún tipo de
acabado. No obstante, la falta del disolvente complica el
desarrollo de la reacción en varios aspectos, p.ej. debido a la
heterogeneidad de la mezcla reaccionante y a la difusión bastante
lenta de los reactantes entre sí".
Por lo tanto el método descrito en la patente EP
0 608 981 B1 presenta las principales desventajas de una reacción
análoga a la polimerización, efectuada en solución. Por consiguiente
sería deseable un método para masas autoadhesivas de acrilato que
permitiera efectuar en estado fundido reacciones análogas a la
polimerización.
La lenta difusión de los reactantes es un
problema crucial que solo puede resolverse aumentando las
temperaturas de reacción, a fin de que mejore la reactividad de cada
componente respecto a los demás. Pero aquí, para el caso de las
masas autoadhesivas de acrilato hay unos límites naturales.
Por tanto, para reacciones análogas a la
polimerización, efectuadas en estado fundido, se utilizan en
general materiales termoplásticos que se transforman y funcionalizan
a altas temperaturas. Así p.ej. los termoplásticos de
poliestireno-anhídrido maleico se hacen reaccionar a
temperaturas entre 180 y 200ºC [Chemie Ingenieur Technik
(Ingeniería industrial química) (70), 1998, p.
560-566 y Chemie Ingenieur Technik (71), 1999, p.
1418-1421]. Además se hacen reaccionar en estado
fundido poliésteres con anhídrido maleico [Journal of Polymer
Science: Part A: Polymer Chemistry, Vol. 37,
1693-1702 (1999)]. Sin embargo ambos métodos no son
adecuados para funcionalizar las masas autoadhesivas de acrilato con
dobles enlaces. En Journal of Polymer Science: Part A: Polymer
Chemistry, Vol. 37, 1693-1702 (1999) se lleva a cabo
una funcionalización por injerto radicalario, que sin embargo no
puede emplearse para funcionalizar con dobles enlaces, porque los
compuestos vinílicos polimerizarían enseguida y entonces ya no
estarían disponibles para una reticulación posterior sobre el
soporte.
En el estado técnico se utilizan polímeros
[Chemie Ingenieur Technik (70), 1998, p. 560-566]
que tienen unas temperaturas de transición vítrea demasiado
elevadas para masas autoadhesivas, lo cual trasladado a masas
autoadhesivas de acrilato, supondría temperaturas de reacción
excesivamente altas (a las elevadas temperaturas aplicadas ya
aparecen fuertes decoloraciones del polímero, p.ej. debido a
reacciones de iniciadores de descomposición térmica que permanecen
tras el proceso de polimerización o a la descomposición de
copolímeros aislados, como p.ej. de acrilato de terc.-butilo, por
encima de 160ºC), y que poseen grandes proporciones de anhídrido
maleico copolimerizado, que hace subir mucho la temperatura de
transición vítrea.
El objeto de la presente invención es disponer
de un procedimiento para preparar masas autoadhesivas a base de
acrilato, que tengan un comportamiento viscoelástico a temperatura
ambiente y no manifiesten las desventajas del estado técnico. Para
ello debe evitarse la gelificación de las masas autoadhesivas
durante un proceso de termofusión. Este método debe ser adecuado
para proporcionar de modo elegante y simple una amplia variedad de
masas autoadhesivas termofusibles, con diferentes propiedades,
destinadas a múltiples aplicaciones.
Dicho objetivo se resuelve de manera
sorprendente e imprevisible para el especialista mediante un método
como el consignado en la reivindicación principal. Las demás
reivindicaciones se refieren a desarrollos ventajosos del método, a
la masa autoadhesiva elaborada de dicha manera y a un uso de esta
masa autoadhesiva.
Conforme a ello, el uso se refiere a un método
para preparar masas autoadhesivas de poliacrilato termofusibles,
que comprende las siguientes etapas de proceso:
- (a)
- preparación de un compuesto, mezclando una masa autoadhesiva de poliacrilato termofusible - que contiene como mínimo un grupo funcional X y no más del 0,5% en peso de disolvente, y tiene un peso molecular M_{w} de 100.000 hasta 2.000.000 g/mol - con al menos una sustancia química R-Y que contiene como mínimo un grupo funcional Y, escogiendo dicho grupo funcional X y dicho grupo funcional Y de tal manera, que pueda producirse una reacción de acoplamiento entre ellos;
- (b)
- tratamiento del compuesto en un reactor provisto de un mecanismo de mezclado, para una energía específica de accionamiento no superior a 0,09 kWh/kg y una temperatura de 80 hasta 200ºC;
- (c)
- transferencia de la masa autoadhesiva así tratada a una unidad de recubrimiento subsiguiente y su aplicación en estado fundido sobre un material soporte.
El término "preparación" comprende en este
caso la funcionalización y posterior elaboración de masas
autoadhesivas ya existentes, hasta llegar al producto final
deseado.
En el reactor el compuesto se trata de manera
que pueda tener lugar una reacción de acoplamiento entre al menos
un grupo funcional X de la masa autoadhesiva de acrilato
termofusible y al menos un grupo funcional Y de la sustancia
química añadida. En esta reacción la sustancia química
R-Y se une a la molécula polimérica de la masa
autoadhesiva termofusible de acrilato, preferentemente de modo que
los radicales R figuren luego como cadenas laterales de la molécula
polimérica.
En tal sentido la frase "reacción de
acoplamiento" abarca en concreto reacciones de adición y
sustitución (sobre todo reacciones de esterificación y
transesterificación), de manera que en las reacciones de sustitución
se pueden separar grupos enteros o parciales.
El método permite introducir grupos funcionales
en los polímeros, que luego están disponibles para modificar las
propiedades de la masa autoadhesiva termofusible o para reacciones
posteriores controladas, por ejemplo una reticulación eficaz en
condiciones suaves, sin que los grupos funcionales se consuman o
reaccionen de otra manera o pierdan su funcionalidad, durante el
proceso de polimerización.
Esto permite modificar la masa autoadhesiva de
modo elegante y específico, ya durante el proceso de elaboración,
seleccionando distintos radicales R. Cuando, dado el caso, la
sustancia química R-Y presenta uno o más grupos
funcionales Z adicionales, puede optarse sobre cuál de ellos
contribuye al resultado deseado para la masa
autoadhe-
siva.
siva.
Con la introducción de la sustancia química
R-Y, provista de al menos otro grupo funcional Z,
una vez concluida la polimerización, dichos grupos funcionales
adicionales mantienen su reactividad, incluso tras la incorporación
a las cadenas del polímero. Por ejemplo, los grupos funcionales que
tienen una gran eficiencia para la reacción de reticulación también
se pueden incorporar de este modo a los polímeros, aunque perderían
su funcionalidad durante una polimerización radicalaria.
Los pesos moleculares medios (ponderales
M_{w}) de las masas autoadhesivas resultantes de la polimerización
mediante radicales libres se eligen de modo que estén comprendidos
en un intervalo usual para las masas de poliacrilatos, es decir,
entre 100.000 y 2.000.000; para su uso especial como adhesivo
termofusible sensible a presión se preparan masas autoadhesivas con
pesos moleculares medios (ponderales, M_{w}) de 100.000 hasta
800.000, sobre todo de 100.000 hasta 400.000 g/mol. La
polimerización puede realizarse en presencia de un disolvente
orgánico, en presencia de agua, o en mezclas de disolventes
orgánicos y agua. Se procura que la cantidad de disolvente
utilizada sea lo más baja posible. En caso ideal se llevan a cabo
polimerizaciones en masa, sin adiciones de disolvente. El tiempo de
polimerización - según rendimiento y temperatura - está comprendido
entre 6 y 48 horas. Cuanto más elevada se pueda fijar la temperatura
de reacción, es decir cuanto mayor sea la estabilidad térmica de la
mezcla reaccionante, menos tiempo durará la reacción.
Un desarrollo del método de la presente
invención se caracteriza por anteponer un proceso de concentración
a la etapa de preparación del compuesto, por el cual el contenido
residual de disolvente en la masa de poliacrilato se reduce a un
porcentaje que no supere el 0,5% en peso establecido. Para la
concentración son especialmente idóneas las extrusoras con
desgasificación, como por ejemplo las extrusoras de uno o dos
husillos, pudiendo las últimas ser de accionamiento paralelo o a
contramarcha.
Según la presente invención es ventajoso
realizar el proceso de manera que la adición de la sustancia
química R-Y y el tratamiento del compuesto tenga
lugar en un reactor equipado con un mecanismo de mezcla,
directamente después de la etapa de concentración.
Tras el uso de la masa autoadhesiva antes, con
bajo contenido de disolvente, o después del proceso de
concentración, se añade la sustancia química R-Y,
preferiblemente por dosificación, lo cual tiene lugar por
conveniencia en el reactor (extrusora o coextrusora) empleado para
la realización posterior o simultánea de la reacción de
acoplamiento. Según otra variante del método de la presente
invención, la adición también puede efectuarse en otro mezclador
aparte. Para ello también son apropiadas, por ejemplo, las
extrusoras de doble husillo, e incluso extrusoras de anillo u otros
dispositivos mezcladores.
En una variante muy ventajosa de la presente
invención, tal como se ha expuesto anteriormente, la preparación
del compuesto y el tratamiento (ejecución de la reacción) se llevan
a cabo en el mismo reactor, ventajosamente en una extrusora, que
puede ser la misma donde haya tenido lugar la etapa de
concentración.
Para la reacción ha dado muy buen resultado una
extrusora de doble husillo (p.ej. Werner & Pfleiderer o Welding
Engineers) o una coextrusora (p.ej. Buss) (extrusión reactiva). Las
condiciones óptimas para la reacción se ajustan en el reactor
mediante la longitud de proceso, el caudal (número de revoluciones),
la temperatura de amasado y la cantidad de catalizadores
eventualmente empleados. El tiempo de permanencia en el reactor se
puede optimizar con un buen mezclado de los componentes de la
reacción. Además la geometría de los husillos de la extrusora
debería escogerse de manera que produjera poca fricción, a fin de
evitar gelificaciones durante el proceso. Para el método de la
presente invención es especialmente ventajoso que la energía de
accionamiento específica del reactor sea menor de 0,06 kWh/kg.
Correspondiendo a la viscosidad del poliacrilato
empleado, la reacción transcurre a temperaturas elevadas. Éstas se
eligen entre 80 y 200ºC y, dentro de un intervalo especialmente
preferido, entre 110 y 160ºC.
Para el método de la presente invención puede
ser igualmente ventajoso variar el peso molecular y facilitar la
elaboración en estado fundido. Así p.ej., reduciendo el peso
molecular se puede rebajar la viscosidad y con ello favorecer la
reacción. Otro punto es elaboración en la extrusora bajo fricción,
pues las masas autoadhesivas de menor viscosidad y peso molecular
más bajo son más fáciles de trabajar en la extrusora y por lo tanto
disminuye mucho el cizallamiento intrínseco.
Para el método de la presente invención es
globalmente ventajoso optar por un desarrollo continuo del proceso
y/o efectuar cada una de sus etapas siguiendo un proceso en línea.
No obstante, el proceso también se puede llevar a cabo
discontinuamente.
El recubrimiento del material soporte con la
masa autoadhesiva tiene lugar con ausencia de geles ("sin
geles" significa que se cumplen los requisitos para que las masas
se puedan aplicar con los equipos de recubrimiento normalmente
usados y conocidos del especialista para este fin). En este caso se
procede preferentemente de tal modo, que el tiempo de permanencia
entre la reacción (el tratamiento en el reactor) y el recubrimiento
no sea mayor de 10 minutos.
Para el recubrimiento se emplean preferiblemente
boquillas de producto fundido o boquillas de extrusión con una
anchura de rendija de 100 hasta 500 \mum y, con mayor preferencia,
de 150 hasta 300 \mum. Como soporte pueden emplearse en este caso
los materiales usuales y conocidos del especialista, como láminas
(de poliéster, PET, PE, PP, BOPP, PVC), velos, espumas, telas y
tejidos, así como eventualmente papel separador (por ejemplo
pergamino, HDPE, LDPE). Esta relación no es excluyente.
Después de la aplicación sobre el material
soporte tiene lugar ventajosamente una reticulación de la masa
autoadhesiva termofusible de poliacrilato. La masa autoadhesiva se
reticula preferentemente por radiación actínica, pero también se
puede reticular químicamente. Las masas autoadhesivas termofusibles
de la presente invención se reticulan ventajosamente por breve
irradiación UV en el intervalo de 200 hasta 400 nm, con lámparas
comerciales de mercurio de alta o media presión y p.ej. 80 hasta 240
W/cm de potencia, o por calor, en un margen de temperatura entre 70
y 160ºC, o por radiación ionizante, como p.ej. endurecimiento por
haces de electrones. Para la reticulación UV puede ser oportuno
adaptar la velocidad de la cinta a la potencia de la radiación o
bien sombrear parcialmente la cinta en caso de marcha lenta, para
disminuir su carga térmica. El tiempo de irradiación depende del
tipo de construcción y de la potencia de las respectivas lámparas.
Los monómeros no reaccionados en el proceso de termofusión o en la
extrusión reactiva u otros compuestos que llevan dobles enlaces
pueden reaccionar con los radicales formados durante la reticulación
y en este caso se unen al polímero, de manera que más tarde ya no
pueden escapar de la cinta
autoadhesiva.
autoadhesiva.
Las reacciones de acoplamiento entre grupos
funcionales X de la masa autoadhesiva termofusible de acrilato y
grupos funcionales Y de la sustancia química R-Y
pueden ser, concretamente, tanto de adición como de sustitución.
En relación con ello hay que señalar las
siguientes reacciones, aunque la lista no es exclusiva y solamente
debe servir para explicar más detalladamente el método de la
presente invención mediante ejemplos:
En un procedimiento muy ventajoso para el método
de la presente invención, como grupos funcionales X se utilizan
grupos anhídrido de ácido carboxílico, que también pueden ser
anhídridos mixtos. En este sentido, como masas autoadhesivas
termofusibles de acrilato se pueden usar de manera excelente, por
ejemplo, poliacrilatos que pueden prepararse partiendo de la
siguiente composición monomérica:
- \bullet
- monómeros de ácido acrílico y metacrílico según la siguiente estructura
- con R_{1} = H o CH_{3}
- y R_{2} = una cadena alquilo de 2 - 20 átomos de C
- con una proporción de 45 - 99,5% en peso en la mezcla monomérica,
- \bullet
- uno o varios anhídridos de ácido carboxílico que contengan dobles enlaces olefínicos, con una proporción de 0,5 - 25% en peso en la mezcla monomérica, preferiblemente con una proporción de 1 - 5% en peso en la mezcla monomérica.
Además pueden añadirse a la mezcla monomérica
todos los monómeros olefínicamente insaturados que se conocen como
comonómeros para las masas autoadhesivas de acrilato. En este caso
se remite al estado técnico conocido del especialista, por ejemplo
al "Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology", de
Donatas Satas (van Nostrand, Nueva York 1989).
La elección de la sustancia química
R-Y depende del tipo químico de reacción de
acoplamiento, por lo referente al grupo funcional Y, y de la
modificación deseada para la masa autoadhesiva por lo que respecta
al radical R. También pueden emplearse varias sustancias químicas
R-Y distintas y elegidas independientemente entre
sí.
Si como grupo X de la masa autoadhesiva de
acrilato termofusible se selecciona un grupo anhídrido de ácido
carboxílico, entonces pueden usarse ventajosamente conforme a la
presente invención aquellas sustancias R-Y que
llevan grupos funcionales Y capaces de reaccionar directamente o
mediante catálisis con el anhídrido de ácido carboxílico, en
concreto según una reacción de acoplamiento y/o una reacción análoga
a la polimerización.
El grupo funcional Y puede ser, concretamente,
un hidroxilo. En tal caso se prefieren los compuestos terminados en
hidroxilo. Otros grupos funcionales apropiados dignos de mención son
por ejemplo los siguientes, sin pretender limitarse a esta
relación:
alcoxi, mercapto, tioéter, isocianato, amino sin
sustituir o sustituidos, oxazol y sus derivados y/o amido sin
sustituir o sustituidos, pero también todos los demás grupos
funcionales que reaccionan con anhídridos de ácido carboxílico, tal
como se ha descrito anteriormente.
La fracción molar de la sustancia química
añadida R-Y corresponde ventajosamente a la cantidad
en moles de los grupos funcionales X (por ejemplo, grupos anhídrido
de ácido carboxílico) incorporados por polimerización a la cadena
de poliacrilato, pero también puede elegirse de manera que sea menor
o mayor que dicha cantidad.
La fracción molar de la sustancia química
R-Y se elige muy preferentemente de modo que la
relación molar n_{Y}/n_{X} entre el índice n_{Y} de los
grupos funcionales Y de la sustancia química R-Y y
el índice n_{X} de los grupos funcionales X (por ejemplo, grupos
anhídrido de ácido carboxílico) incorporados por polimerización
esté comprendida en un intervalo de 0,8 hasta 1,2, con mayor
preferencia de 0,8 hasta 1, es decir n_{Y}/n_{X} \leq 1. En
caso de reacciones de desarrollo lento es conveniente emplear tal
cantidad de sustancia química R-Y, que los grupos
funcionales X estén en exceso respecto a los grupos funcionales Y, a
fin de garantizar una transformación lo más amplia posible del
compuesto R-Y. Para ello puede resultar ventajoso
elegir n_{Y}/n_{X} de manera que sea muy inferior a 1.
Aquí debe observarse - a no ser que en lo
sucesivo se indique expresamente - que los grupos definidos antes
como Y también se pueden encontrar como grupos X de la masa
autoadhesiva termofusible y que los grupos funcionales definidos
antes como X pueden servir luego de grupos Y correspondientes a la
sustancia química R-Y. Lo antedicho también vale en
sentido inverso.
Seguidamente se describen algunos ejemplos de
tipos de compuestos que se pueden utilizar de manera excelente como
sustancias químicas R-Y para el método de la
presente invención y proporcionan masas autoadhesivas de acrilato
termofusibles preferidas. Asimismo pueden ser sustancias
favorablemente empleadas varias de las citadas a continuación u
otros tipos de compuesto químico.
Para garantizar una buena y eficaz reticulación
de los polímeros se usan con resultados excelentes, por ejemplo,
grupos vinilo o con mayor preferencia grupos acrilato o metacrilato,
como sustancia química R-Y, incluso bajo la forma de
sus derivados sustituidos.
Por lo tanto son ventajosos según el concepto de
la presente invención los acrilatos que llevan grupos hidroxilo,
con gran preferencia p.ej. acrilato de
2-hidroxietilo (2-HEA, éster
2-hidroxietílico de ácido acrílico), acrilato de
hidroxipropilo (éster 3-hidroxipropílico de ácido
acrílico), y metacrilatos que contienen grupos hidroxilo, como
p.ej. metacrilato de 2-hidroxietilo
(2-HEMA, éster 2-hidroxietílico del
ácido metacrílico), metacrilato de hidroxipropilo (éster
3-hidroxipropílico del ácido metacrílico), y/o
compuestos vinílicos, como p.ej. 1-decenol;
oxazolinas, como p.ej. ricineno-alquiloxazolina o
soja-alquiloxazolina; acrilamidas, como p.ej.
butoximetilacrilamida; o amino-compuestos
sustituidos, como p.ej. metacrilato de terc.-butilaminoetilo.
En otra forma de ejecución favorable del método
de la presente invención, como sustancia química
R-Y se utilizan oligómeros o polímeros que poseen
una temperatura de transición vítrea estadística de 0ºC como
máximo. El peso molecular M_{w} de dichos compuestos está
comprendido ventajosamente entre 1.000 y 30.000 g/mol, de manera muy
preferente entre 1.000 y 15.000 g/mol.
En este caso se usan preferiblemente copolímeros
de etileno/butileno o de etileno/propileno.
Como sustancias químicas R-Y, en
procesos favorables también se emplean polímeros cuya temperatura
de transición vítrea estadística es como mínimo de 50ºC. En este
caso el peso molecular M_{w} también está comprendido
preferentemente en un intervalo de 1.000 hasta 30.000 g/mol, con
gran preferencia entre 1.000 y 15.000 g/mol. Aquí se pueden citar
como ejemplos el poliestireno o el poli(metacrilato de
metilo).
En otra variante muy ventajosa del método según
la presente invención, como sustancias químicas R-Y
se utilizan oligo o
poli(alquenilglicol)monoalquiléteres funcionalizados.
Se trata preferiblemente de compuestos de la fórmula química
general
Y-(CH_{2})_{n}-[O-(CH_{2})_{n}-]_{m}-O-R'
donde Y tiene el significado ya
indicado, n \geq 1 y m \geq 2, y R' representa un radical de
hidrocarburo alifático con al menos un átomo de carbono. Como
ejemplos especialmente preferidos cabe citar aquí
poli(etilenglicol)monometiléter,
poli(etilenglicol)monobutiléter,
poli(propilenglicol)monobutiléter, poli
(propilenglicol)monoetiléter. Pero también se pueden utilizar
mezclas de diferentes
poli(alquenilglicol)monoalquiléteres y copolímeros en
bloque conocidos del especialista con estructura adecuada, como
poli(propilenglicol)-bloque-poli(etilenglicol)-monoalqueniléter.
El método de la presente invención permite
introducir de modo adecuado moléculas de fotoiniciador en las masas
autoadhesivas termofusibles de poliacrilato, si los fotoiniciadores
se modifican antes con un grupo Y como los anteriormente
descritos.
\newpage
En un procedimiento muy favorable para el método
se añaden catalizadores para aumentar la reactividad. La proporción
de catalizador está comprendida entre 0,01 y 5% molar, con
preferencia entre 0,1 y 0,5% molar, respecto a la proporción molar
de los grupos funcionales X en la masa autoadhesiva termofusible
(antes de la reacción de acoplamiento).
La reacción transcurre de manera especialmente
preferida bajo catálisis ácida o básica. Como ácidos pueden usarse
todos los compuestos ácidos de Lewis. La reacción tiene lugar
preferentemente con ácido p-toluensulfónico, ácido
itacónico, óxido de dibutilestaño o acetato sódico. Como bases se
pueden usar todas las bases de Lewis. La reacción tiene lugar
preferentemente con catálisis de 4-vinilanilina.
La preparación del compuesto, es decir la
incorporación de otros aditivos, también puede realizarse
generalmente en el mismo equipo donde tienen lugar las etapas
anteriores, en otra extrusora o en una amasadora; en este caso
también se puede efectuar un mezclado adicional de la masa
polimérica.
Para elaborar las cintas adhesivas, los
polímeros arriba descritos se mezclan opcionalmente con
reticulantes: en este sentido, como sustancias reticulantes son
apropiados los acrilatos bi- o multifuncionales, los isocianatos
bi- o multifuncionales o los epoxis bi- o multifuncionales. Pero en
este caso también pueden emplearse todos los demás compuestos bi- o
multifuncionales conocidos del especialista, capaces de reticular
poliacrilatos.
Para reticular con radiación ultravioleta se
usan fotoiniciadores. Como fotoiniciadores cabe citar por ejemplo,
sin limitarse innecesariamente, los que se disocian formando
radicales, sobre todo los que se parten en posición \alpha o los
que separan hidrógeno. Del grupo de los iniciadores fotodisociables
cabe citar por ejemplo los compuestos aromáticos de carbonilo,
sobre todo los derivados de benzoína, los
bencil-cetales y los derivados de acetofenona. Al
grupo de los que separan hidrógeno pertenecen por ejemplo cetonas
aromáticas como p.ej. benzofenona, bencilo, tioxantona.
Asimismo, para preparar masas autoadhesivas,
estos elastómeros se mezclan opcionalmente con al menos una resina.
Como resinas adherentes pueden usarse sin excepción todas las que
son conocidas y están descritas en la literatura. Como ejemplos
cabe citar las resinas de pineno, indeno y colofonia, sus derivados
desproporcionados, hidrogenados, polimerizados, esterificados y sus
sales, las resinas de hidrocarburos alifáticos y aromáticos, las
resinas terpénicas y terpenofenólicas, así como las resinas de
hidrocarburos C5, C9 y otros. Se pueden emplear cualesquiera
combinaciones de estas y otras resinas, para ajustar a medida las
propiedades de la masa adhesiva resultante. En general pueden
usarse todas las resinas compatibles (solubles) con el poliacrilato
correspondiente. Se remite de modo expreso a la descripción del
estado técnico actual en el "Handbook of Pressure Sensitive
Adhesive Technology", de Donatas Satas (van Nostrand, 1989).
Asimismo, los adhesivos termofusibles de
acrilato pueden estar mezclados con uno o varios aditivos, como
antioxidantes, protectores frente a la luz, protectores frente al
ozono, ácidos grasos, resinas, plastificantes, nucleadores, agentes
hinchantes, y acelerantes. Como antioxidantes pueden emplearse tanto
los de tipo primario como los de tipo secundario, así como agentes
fotoprotectores, también combinados entre sí. Solo aquí, cabe hacer
referencia a los respectivos tipos de Irganox® de la firma Ciba
Geigy o de Hostanox® de la firma Clariant. Otros agentes que
pueden utilizarse de manera excelente contra el envejecimiento son
la fenotiazina (captador de radicales C) la hidroquinonametiléter en
presencia de oxígeno, así como el propio oxígeno.
Las masas autoadhesivas termofusibles también
pueden llenarse con una o varias cargas, como fibras, negro de
humo, óxido de cinc, dióxido de titanio, microesferas macizas,
bolitas de vidrio macizas o huecas, sílice, silicatos y creta,
siendo igualmente posible añadir isocianatos libres de
bloqueantes.
La presente invención se refiere asimismo al uso
de una masa autoadhesiva termofusible de poliacrilato,
funcionalizada tal como se ha descrito anteriormente, para una cinta
adhesiva cuya masa autoadhesiva de poliacrilato termofusible está
aplicada sobre un soporte por una o ambas caras.
Los ejemplos descritos a continuación sirven
para explicar con más detalle la presente invención, sin querer
limitarla innecesariamente a ellos.
El peso molecular medio M_{w} y la
polidispersión PD se determinaron mediante la firma Polymer
Standards Service en Mainz. Como eluyente se empleó THF con 0,1% en
volumen de ácido trifluoroacético. La medición se efectuó a 25ºC.
Como precolumna se utilizó PSS-SDV, 5 \mu,
10^{3} \ring{A}, ID 8,0 mm x 50 mm. Para la separación se usaron
las columnas PSS-SDV, 5 \mu, 10^{3}, así como
10^{5} y 10^{6}, de ID 8,0 mm x 300 mm respectivamente. La
concentración de la muestra fue de 4 g/l, el caudal de 1,0 ml por
minuto. Se midió contra patrones de PMMA o poliestireno.
Las muestras de adhesivo cuidadosamente secadas
y libres de disolvente se introducen en una bolsita de velo de
polietileno (velo Tyvek), que luego se cierra por soldadura. Por la
diferencia de peso de la muestra antes y después de la extracción
con tolueno se calcula el porcentaje en peso de polímero insoluble
en tolueno se indica como valor de gel.
Para la medición se usó el espectrofotómetro
FT-IR IFS 45 de la firma Bruker. Primero se
estableció una recta de calibración con diferentes concentraciones
de cada anhídrido de ácido carboxílico. Para determinar la
transformación de las correspondientes partes de anhídrido de ácido
carboxílico se midió el descenso porcentual de la banda de CO.
Un matraz de 1 l de tres bocas, dotado de un
septo, un refrigerante, un termómetro, un tubo para introducir
argón y un agitador magnético, se llenó con 800 ml de ciclohexano
puro y seco (firma Aldrich, del 99,5% de pureza y exento de agua).
Calentando bajo corriente de argón se destilaron 50 ml de
ciclohexano. El estireno empleado (firma Aldrich, > 99%) se
filtró en atmósfera de argón a través de 70 mallas de gel de sílice
y a continuación se inyectaron 33 ml de este estireno en el matraz
de tres bocas mediante una jeringa de acero inoxidable a través del
septo. A la mezcla de ciclohexano y estireno se añadió gota a gota
sec.-butil-litio (1,4 molar, de la firma Aldrich),
hasta que apareció un color ligeramente amarillo. La temperatura de
la solución reactiva permaneció por debajo de 50ºC. A continuación
se inyectaron rápidamente 4,25 ml de
sec.-butil-litio (1,4 molar, de la firma Aldrich) a
través del septo mediante una jeringa. La reacción, desencadenada
inmediatamente, se controló de manera que la temperatura de la
solución reactiva se mantuviera a 65ºC. La polimerización terminó
al cabo de una hora y la solución reactiva se enfrió a 35ºC. El
poliestireno-litio, de color anaranjado/amarillo, se
captó después en frío con un exceso de óxido de etileno y luego se
hidrolizó con una disolución acuosa de HCl 0,5 N. A continuación el
polímero se precipitó lentamente en metanol y por la noche se liberó
de disolvente en una estufa de vacío. El ensayo A dio para el
polímero un peso molecular medio (M_{w}) 4.100 g/mol y una
polidispersión PD de 1,20.
Un reactor usual para polimerizaciones
radicalarias se llenó con 8 kg de ácido acrílico, 48 Kg de NTBAM, 8
kg de anhídrido maleico, 368 kg de acrilato de
2-etilhexilo, 368 kg de acrilato de
n-butilo y 600 kg de acetona/isopropanol (97:3).
Después de pasar gas nitrógeno durante 45 minutos a través de la
mezcla en agitación, el reactor se calentó hasta 58ºC y se
añadieron 400 g de Vazo 67® (de la firma DuPont); Vazo 67® es
2,2'-azo-bis(2-etilpropionitrilo).
A continuación se calentó el baño exterior a 75ºC y la reacción se
llevó a cabo constantemente a esta temperatura externa. Tras 1 h de
reacción se añadieron otra vez 400 g de Vazo 67® (de la firma
DuPont). La reacción se interrumpió a las 48 h y se enfrió hasta
temperatura ambiente. Aplicando el método de ensayo A, el peso
molecular medio M_{w} dio 785.000 g/mol.
La masa adhesiva del ejemplo 1 se liberó de
disolvente en una extrusora-concentradora (W&P
ZSK 58, L = 40 D). La desgasificación a contracorriente se realizó
mediante un vacío de 250 mbar; las 3 etapas de vacío fueron de 300,
250 y 6 mbar. La temperatura de entrada de la solución polimérica
fue de 110ºC. El número de revoluciones se ajustó a 185 rpm; por
tanto la extrusora se accionó con una energía específica de 0,12
kWh/kg. El caudal de alimentación de la solución fue de 110 kg/h,
que corresponden a 51 kg/h de concentrado. Como temperatura de
salida se midieron 117ºC.
El adhesivo termofusible de acrilato del ejemplo
2 se pasó a una segunda extrusora de doble husillo, de la firma
Welding Engineers (30 mm D.W.D). La temperatura de entrada del
adhesivo termofusible de acrilato fue de 115ºC. El concentrado se
mezcló en la extrusora Welding con 0,82 kg/h de acrilato de
hidroxipropilo. La extrusora se hizo funcionar a 400 revoluciones
por minuto, con una energía de accionamiento específica de 0,018
kWh/kg. El caudal total fue de 40 kg/h. La temperatura a la salida
fue de 145ºC. Para el análisis se empleó el método de ensayo C. El
grado de conversión determinado por IR fue superior al 90%.
Seguidamente el adhesivo termofusible de
acrilato se condujo a una boquilla de rendija ancha y luego se
aplicó a una temperatura de 135ºC sobre una lámina de PET de 23
\mum de grosor imprimada con Saran, dejando una capa de 50
g/m^{2}. Después de irradiar el recubrimiento se determinó el
valor de gel según el método de ensayo B. El valor de gel dio 0.
El adhesivo termofusible de acrilato del ejemplo
2 se transfirió a una segunda extrusora de doble husillo, de la
firma Welding Engineers (30 mm D.W.D). La temperatura de entrada del
adhesivo termofusible de acrilato fue de 115ºC. El concentrado se
mezcló en la extrusora Welding con 4 kg/h de poliestireno
P-1. La extrusora se hizo funcionar a 200
revoluciones por minuto, con una energía de accionamiento específica
de 0,009 kWh/kg. El caudal total fue de 20 kg/h. La temperatura a
la salida fue de 155ºC. El tiempo de permanencia se aumentó hasta 4
min. a 160ºC mediante un sistemas de tuberías acoplado. Para el
análisis se usó el método de ensayo C. El grado de conversión medido
por IR fue del 58%.
Seguidamente el adhesivo termofusible de
acrilato se condujo a una boquilla de rendija ancha y luego se
aplicó a una temperatura de 185ºC sobre una lámina de PET de 23
\mum de grosor imprimada con Saran, dejando una capa de 50
g/m^{2}. Después de irradiar el recubrimiento se determinó el
valor de gel según el método de ensayo B. El valor de gel dio 0.
El adhesivo termofusible de acrilato del ejemplo
2 se transfirió a una segunda extrusora de doble husillo, de la
firma Welding Engineers (30 mm D.W.D). La temperatura de entrada del
adhesivo termofusible de acrilato fue de 115ºC. El concentrado se
mezcló en la extrusora Welding con 0,75 kg/h de
poli-(etilenglicol)-butiléter (M_{n} = 350). La
extrusora se hizo funcionar a 200 revoluciones por minuto, con una
energía de accionamiento específica de 0,009 kWh/kg. El caudal
total fue de 20 kg/h. La temperatura a la salida fue de 155ºC. El
tiempo de permanencia se aumentó hasta 4 min. a 165ºC mediante un
sistemas de tuberías acoplado. Para el análisis se usó el método de
ensayo C. El grado de conversión medido por IR fue del 47%.
Seguidamente el adhesivo termofusible de
acrilato se condujo a una boquilla de rendija ancha y luego se
aplicó a una temperatura de 135ºC sobre una lámina de PET de 23
\mum de grosor imprimada con Saran, dejando una capa de 50
g/m^{2}. Después de irradiar el recubrimiento se determinó el
valor de gel según el método de ensayo B. El valor de gel dio 0.
El adhesivo termofusible de acrilato del ejemplo
2 se transfirió a una segunda extrusora de doble husillo, de la
firma Welding Engineers (30 mm D.W.D). La temperatura de entrada del
adhesivo termofusible de acrilato fue de 115ºC. El concentrado se
mezcló en la extrusora Welding con 0,484 kg/h de octadecanol. La
extrusora se hizo funcionar a 200 revoluciones por minuto, con una
energía de accionamiento específica de 0,009 kWh/kg. El caudal
total fue de 20 kg/h. La temperatura a la salida fue de 157ºC. El
tiempo de permanencia se aumentó hasta 4 min. a 165ºC mediante un
sistemas de tuberías acoplado. Para el análisis se empleó el método
de ensayo C. El grado de conversión medido por IR fue del 65%.
Seguidamente el adhesivo termofusible de
acrilato se condujo a una boquilla de rendija ancha y luego se
aplicó a una temperatura de 135ºC sobre una lámina de PET de 23
\mum de grosor imprimada con Saran, dejando una capa de 50
g/m^{2}. Después de irradiar el recubrimiento se determinó el
valor de gel según el método de ensayo B. El valor de gel dio 0.
El método de la presente invención abre el
empleo de la extrusión reactiva para preparar y funcionalizar masas
autoadhesivas basadas en poliacrilato. Este resultado es
sorprendente y era imprevisible para el especialista. No cabía
esperar que unas reacciones con bajas energías de activación dieran
lugar a productos libres de geles. El especialista más bien habría
esperado que las condiciones de proceso tan drásticas (temperaturas
elevadas, tiempos de permanencia largos), típicas de la extrusión
reactiva, provocaran una gran gelificación en la extrusora.
De esta forma, en el poliacrilato preparado por
el método de la presente invención se incorporan grupos anhídrido
de ácido carboxílico, grupos de ácido carboxílico, grupos hidroxilo
o similares, y además hay grupos (met)acrilato o, dado el
caso, otros radicales reactivos como cadenas laterales. En las
condiciones de la extrusión reactiva era de esperar que tuvieran
lugar reacciones secundarias, por ejemplo en forma de
trans-esterificaciones, sobre todo entre las
cadenas poliméricas. Dichas reacciones secundarias tendrían como
consecuencia una elevada gelificación de la masa de poliacrilato.
En contra de lo esperado no se observó ninguna de tales reacciones,
sino que preferentemente se produce una reacción según la presente
invención entre los grupos funcionales X de las cadenas poliméricas
(con preferencia grupos de ácido carboxílico, sobre todo grupos de
anhídrido maleico) y los grupos funcionales Y de los monómeros
añadidos (con preferencia grupos hidroxilo). Ello permite
sorprendentemente la realización en la extrusora de reacciones
análogas a la polimerización, que debido a sus elevadas velocidades
dan lugar a bajos tiempos de permanencia en la extrusora.
Así se logra elaborar masas de poliacrilato
libres de geles, con una gran estabilidad frente a un proceso de
gelificación ("libres de geles" significa que cumplen los
requisitos para poder aplicar las masas con los dispositivos de
recubrimiento normalmente utilizados). Gracias a la ausencia de
geles, las masas de poliacrilato se pueden aplicar como masas
adhesivas en estado fundido y por tanto se pueden emplear, por
ejemplo, para cintas autoadhesivas. La facilidad de aplicación se
distingue por un recubrimiento uniforme (homogéneo), sin
irregularidades, cuando se realiza con las boquillas habitualmente
empleadas (boquillas de producto fundido o de extrusión, con una
anchura de rendija de 100 hasta 500 \mum, preferiblemente de 150
hasta 300 \mum), sobre soporte de poliéster de 50 \mum de
grosor, por ejemplo. Las masas de poliacrilato habitualmente
fabricadas mediante un proceso de extrusión reactiva no cumplen
estos requisitos y no pueden emplearse como masas autoadhesivas.
La elección de los radicales R de las sustancias
químicas R-Y permite modificar las propiedades de
las masas autoadhesivas termofusibles. De este modo pueden
prepararse masas adhesivas especiales para ciertos usos, que, como
se ha dicho anteriormente, se pueden aplicar sin geles. El método de
la presente invención constituye por lo tanto una posibilidad de
disponer de manera elegante de un amplio surtido de cintas adhesivas
con masas autoadhesivas de poliacrilato para un gran campo de
aplicaciones.
Así el método de la presente invención facilita
por ejemplo la incorporación de grupos (met)acrilato en las
cadenas laterales de los poliacrilatos para sistemas de termofusión,
lo cual tiene la ventaja de proporcionar unos procesos de
reticulación muy suaves, porque permiten reticular directamente
mediante los grupos acrilato incorporados. Cuando se reticula con
haces de electrones, la velocidad de la reacción de reticulación es
muy grande y la conversión de los grupos acrilato también. Por
tanto las masas autoadhesivas de poli-acrilato
preparadas y reticuladas según el método de la presente invención
tienen un potencial de postreticulación nulo o muy pequeño.
En comparación con poliacrilatos no
funcionalizados, la dosis necesaria para la reticulación óptima se
puede rebajar, con lo cual se requiere menos energía y, en caso de
reticulación mediante haces de electrones, el material soporte queda
menos dañado. Además se logra un efecto aumentativo de la
cohesión.
El uso de sustancias químicas
R-Y con temperaturas de transición vítrea de al
menos 50ºC, por ejemplo poliestireno o PMMA terminados en
hidroxilo, permite preparar adhesivos termofusibles de acrilato
sensibles a la presión capaces de formar dominios.
El empleo de sustancias químicas
R-Y macromoleculares o poliméricas con temperaturas
de transición vítrea de 0ºC como máximo, en este caso copolímeros
polietileno/butileno terminados en hidroxilo o alcoholes alifáticos
de cadena larga, disminuye la polaridad de las masas
autoadhesivas.
El empleo de oligo o
poli(alquenilglicol)monoalquiléteres da lugar
igualmente a masas autoadhesivas termofusibles aplicables sin
geles, que se pueden funcionalizar con unidades de glicol a lo largo
de la cadena polimérica mediante la extrusión reactiva.
Así pues, el método de la presente invención
ofrece una gran flexibilidad respecto a las propiedades de las
masas autoadhesivas termofusibles. Por tanto permite la elaboración
de cintas adhesivas provistas con dichas masas autoadhesivas,
ventajosamente preparadas, para un amplio sector de usos.
Claims (19)
1. Método para preparar masas autoadhesivas
termofusibles de poliacrilato, caracterizado porque se
efectúa mediante un proceso que comprende las siguientes etapas:
- (a)
- preparación de un compuesto, mezclando una masa autoadhesiva de poliacrilato termofusible - que contiene como mínimo un grupo funcional X y no más del 0,5% en peso de disolvente, y tiene un peso molecular M_{w} de 100.000 hasta 2.000.000 g/mol - con al menos una sustancia química R-Y que contiene como mínimo un grupo funcional Y, escogiendo dicho grupo funcional X y dicho grupo funcional Y de tal manera, que pueda producirse una reacción de acoplamiento entre ellos;
- (b)
- tratamiento del compuesto en un reactor provisto de un mecanismo de mezclado, para una energía específica de accionamiento no superior a 0,09 kWh/kg y una temperatura de 80 hasta 200ºC;
- (c)
- transferencia de la masa autoadhesiva así tratada a una unidad de recubrimiento subsiguiente y su aplicación en estado fundido sobre un material soporte.
2. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque antes preparar el compuesto tiene lugar
un proceso de concentración de la masa autoadhesiva termofusible de
acrilato.
3. Método según al menos una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la
preparación del compuesto y el tratamiento se efectúan en el mismo
reactor.
4. Método según al menos una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque, como
reactor, se usa una extrusora, una amasadora o un mezclador.
5. Método según al menos una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la energía
específica de accionamiento del reactor es inferior a 0,06
kWh/kg.
6. Método según al menos una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el tiempo
de permanencia entre la reacción y el recubrimiento no es mayor de
10 minutos.
7. Método según al menos una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
desarrollo del proceso es continuo.
8. Método según al menos una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque después de
su aplicación sobre el material soporte la masa autoadhesiva se
reticula mediante radiación energética.
9. Método según al menos una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque como grupo
funcional X se elige un anhídrido de ácido carboxílico.
10. Método según al menos una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque como grupo
funcional Y se elige un grupo hidroxilo, un grupo alcoxi, un grupo
mercapto, un grupo tioéter, un grupo amino, un grupo amido u
oxazolinas.
11. Método según al menos una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la
relación molar n_{Y}/n_{X} entre el índice n_{Y} de los
grupos funcionales Y y el índice n_{X} de los grupos funcionales
X está comprendida en un intervalo de 0,8 hasta 1,2, con mayor
preferencia de 0,8 hasta 1.
12. Método según al menos una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque una o
varias sustancias químicas R-Y son compuestos que
contienen grupos vinilo y/o grupos (met)acrilato.
13. Método según al menos una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque una o
varias sustancias químicas R-Y tienen una
temperatura de transición vítrea estadística de 0ºC como máximo.
14. Método según al menos una de las
reivindicaciones 1 hasta 11, caracterizado porque una o
varias sustancias químicas R-Y tienen una
temperatura de transición vítrea estadística de al menos 50ºC.
15. Método según al menos una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque una o
varias sustancias químicas R-Y tienen un peso
molecular medio M_{w} (ponderal) comprendido en un intervalo de
1.000 hasta 30.000 g/mol.
16. Método según al menos una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque una o
varias sustancias químicas R-Y se eligen del grupo
de los oligo o
poli(alquenilglicol)-monoalquiléteres
funcionalizados.
17. Método según al menos una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque una o
varias sustancias químicas R-Y se eligen de uno de
los grupos siguientes:
- acrilato de 2-hidroxietilo,
metacrilato de 2-hidroxietilo, acrilato de
hidroxipropilo, metacrilato de hidroxipropilo,
- 1-decenol,
ricineno-alquiloxazolina,
soja-alquiloxazolina, butoximetilacrilamida,
metacrilato de terc.-butila-
minoetilo,
minoetilo,
- copolímeros de etileno/butileno, copolímeros
de etileno/propileno,
- poliestireno, poli(metacrilato de
metilo),
- poli(etilenglicol)monometiléter,
poli(etilenglicol)monobutiléter,
poli(propilenglicol)monobutiléter,
poli(propilenglicol)monometiléter,
- copolímeros en bloque, preferentemente
poli(propilenglicol)bloque-poli(etilenglicol)monometiléter
18. Método según al menos una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque a la masa
autoadhesiva termofusible de acrilato se le añaden durante el
proceso catalizadores, resinas, reticulantes y/u otros aditivos.
19. Empleo de una masa autoadhesiva
termofusible de poli-acrilato funcionalizada
mediante un método según al menos una de las reivindicaciones
precedentes, para una cinta adhesiva, de modo que la masa
autoadhesiva termofusible de poliacrilato está aplicada sobre una o
ambas caras de un soporte.
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