ES2304784T3 - Lamina para laminado sin capa de separacion, que comprende al menos 2 capas, procedimiento para su fabricacion y su uso. - Google Patents
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Abstract
LA PRESENTE INVENCION SE REFIERE A UNA LAMINA DE DOS CAPAS CON AL MENOS UN LADO QUE SE REBLANDECE EN TEMPERATURA REDUCIDA Y OTRO AL MENOS CON TEMPERATURA ELEVADA. EL LADO QUE SE REBLANDECE MAS ALTO SE COMPONE ESENCIALMENTE DE UN POLIURETANO TERMOPLASTICO, QUE SE ABLANDA POR ENCIMA DE 100 CION CORRESPONDIENTE Y EL VAPOR MEDIO DE LA ZONA DE REBLANDECIMIENTO SE DISPONE AL MENOS 15 CE DE FORMA MAS INFERIOR. EL COMPONENTE DE MATRIZ QUE CORRESPONDE AL LADO DE REBLANDECIMIENTO MAS INFERIOR SE COMPONE AL MENOS DE UN MATERIAL TERMOPLASTICO DE ADHERENCIA TERMICA A BASE DEL GRUPO QUE ABARCA POLIAMIDAS, POLIESTER Y POLIURETANO, CON UN VALOR MEDIO DE LA ZONA DE REBLANDECIMIENTO SOBRE LA APLICACION CORRESPONDIENTE POR DEBAJO DE 100 IENTO INFERIOR ABARCA AL MENOS UN COMPONENTE ADICIONAL AL PARTIR DEL GRUPO QUE COMPRENDE A) CONCENTRADO DE ADITIVO QUE CONTIENE PARTICULAS INORGANICAS, B) CONCENTRADO DE ADITIVO QUE CONTIENE PARTICULAS ORGANICAS, SIENDO ADICIONADO CON RESINAS DE MATRIZ TERMOPLASTICA.
Description
Lámina para laminado sin capa de separación, que
comprende al menos 2 capas, procedimiento para su fabricación y su
uso.
Esta invención se refiere a láminas para
laminado termoplásticas elásticas que están compuestas por al menos
una capa adhesiva en caliente que funde a mayor temperatura y al
menos una que funde a baja temperatura, en las que la capa adhesiva
en caliente que reblandece por debajo de 100ºC se modifica mediante
aditivos de tal manera que puede fabricarse sin capa de separación
adicional, no se adhiere en la bobina y, a pesar de esto, conserva
su adhesividad en caliente como propiedad necesaria para su
utilización según la invención. Al menos una capa que funde a mayor
temperatura está compuesta por poliuretanos termoplásticos.
Se conocen láminas de plástico en muchas
variaciones. Una forma de realización especial son las láminas
adhesivas termofusibles. Las láminas adhesivas termofusibles, sus
propiedades y X ventajas, así como el procedimiento para su
fabricación a partir de gránulos de adhesivos termofusibles
sensibles a la presión o polvos usuales, se describen, por ejemplo,
en el documento US 4.379.117 (Grace) o el documento DE 2 114 065
(Plate Bonn). La utilización de láminas adhesivas termofusibles se
describe a modo de ejemplo en el documento DE 3 911 613 (Audi). Una
clasificación general en categorías de adhesivos puede consultarse,
por ejemplo, en Habenicht: Kleben, editorial Springer, Berlín 1986.
Las láminas adhesivas termofusibles se conocen en formas de
realización como láminas adhesivas por ambas caras, pero también
como láminas para laminado adhesivas por una sola cara.
Se denominan láminas para laminado conocidas
según el estado de la técnica a las láminas que están compuestas
por al menos una capa de reblandecimiento a baja temperatura
adhesiva en caliente de una resina polimérica y al menos una capa
de reblandecimiento a mayor temperatura de una segunda resina
polimérica. Las estructuras de láminas, que están compuestas por al
menos una capa de reblandecimiento a baja temperatura y una de
reblandecimiento a mayor temperatura, se conocen del sector del
envasado, especialmente del envasado de alimentos. Las láminas allí
utilizadas se fabrican principalmente a partir de poliolefinas, que
sólo poseen una pequeña adhesividad en caliente. A diferencia de la
utilización de láminas para laminado en las que tiene lugar una
unión de una lámina adhesiva por una cara con un sustrato, en
general, no adhesivo, en el uso de envases sellables se sueldan
entre sí dos capas de sellado.
Así, las láminas para laminado se diferencian de
las películas adhesivas sensibles a la presión, construidas a
partir de capas de soporte, que están recubiertas de un adhesivo
sensible a la presión, como se describen a modo de ejemplo en el
documento WO 92/22619 (Minnesota Mining and Manufacturing Company).
Éstas presentan una fuerza adhesiva demasiado pequeña no sólo a
altas temperaturas y además pueden desprenderse muy fácilmente del
sustrato.
Campos de aplicación conocidos para las láminas
para laminado son los revestimientos de estructuras porosas, como
por ejemplo espumas, tejidos y telas no tejidas. Este revestimiento
sirve, entre otros, para la fabricación de una superficie lisa y
con ello la protección contra la infiltración o el paso de fluidos,
la mayoría de las veces la protección del agua. Así, los sistemas
de espumas pueden protegerse mediante revestimiento, entre otros,
del enmohecimiento. Además, las estructuras así revestidas pueden
estamparse o lacarse fácilmente, que sólo es difícilmente posible
en superficies porosas.
Para aplicaciones industriales, las propiedades
de las poliolefinas ampliamente extendidas y económicas son
frecuentemente insuficientes, de manera que debe recurrirse a
láminas para laminado de materiales termoplásticos industriales
como poliamidas, poliésteres o también combinaciones de ellos. Esto
es especialmente el caso cuando los sustratos deben cubrirse con
superficies polares o cuando, además de las propiedades adhesivas
del adhesivo, también son de importancia decisiva las
características cohesivas del material del pegamento. Si las
láminas para laminado deben poseer además propiedades elásticas,
para la capa que reblandece en el intervalo de temperatura más alto
se recurre a resinas poliméricas del grupo de los poliuretanos
termoplásticos (TPU). De este grupo se conocen no sólo tipos de
reblandecimiento a baja temperatura, los denominados adhesivos
termofusibles, sino también tipos estándar de reblandecimiento a
mayor temperatura.
Para las láminas para laminado elásticas
conocidas de materiales termoplásticos se utiliza como capa de
reblandecimiento a mayor temperatura TPU, que ofrecen un amplio
espectro de propiedades relevantes como alta resistencia a la
abrasión y alta resistencia a la rotura por tracción a,
simultáneamente, elevado alargamiento a la rotura y buena
resiliencia. Como capa de reblandecimiento a mayor temperatura de
las láminas para laminado son adecuados fundamentalmente los TPU
que pueden obtenerse en el mercado, especialmente los TPU que ya se
utilizan actualmente para láminas de una sola capa o las
formulaciones de materias primas en las que se basan.
Las láminas de un sola capa de TPU de
reblandecimiento a mayor temperatura, el procedimiento para su
fabricación, así como su uso, se conocen del estado de la técnica,
por ejemplo del documento EP 0 308 683 (BF Goodrich), del documento
EP 0 526 858 (Elf Atochem), del documento EP 0 571 868 (Wolff
Walsrode) o del documento EP 0 603 680 (Wolff Walsrode). Las
estructuras descritas en estos documentos pueden integrarse como
capa o capas que funden a mayor temperatura en las láminas para
laminado o ya se han integrado en las láminas para laminado
conocidas según su tipo. Igualmente, la fabricación de láminas de
TPU con utilización de polímeros esencialmente incompatibles como
agentes de deslustrado en elastómeros de TPU se describe, por
ejemplo, en el documento DE 41 26 499
(Elastogran).
(Elastogran).
Las láminas para laminado para aplicaciones
industriales presentan preferiblemente una mayor adhesividad en
caliente por una cara. Además, la adhesión del material compuesto
está especialmente adaptada principalmente al sustrato sobre el que
deben pegarse. La capa adhesiva termofusible de la lámina para
laminado se elige preferiblemente de la misma clase de materiales
que el sustrato. Por lo tanto, para aplicaciones industriales, para
la selección de las materias primas para la capa adhesiva
termofusible se recurre preferiblemente al grupo de materias primas
que comprende las clases de las poliamidas, poliésteres y
poliuretanos termoplásticos. En estas formulaciones de adhesivos
termofusibles no se trata normalmente de homopolímeros, sino de
copolímeros. Mediante la copolimerización pueden influirse
propiedades decisivas del material como el punto fusión, temperatura
de reblandecimiento, comportamiento de cristalización y módulo de
elasticidad. De las clases mencionadas se conocen, respectivamente,
formulaciones más elásticas y más rígidas.
Las materias primas de adhesivos termofusibles
ofrecidas según el estado de la técnica, que están a disposición
para la fabricación de láminas, se ofrecen normalmente como gránulos
o polvo. Preferiblemente presentan grupos hidroxilo terminales
debido a que frecuentemente también se utilizan como materias primas
para la formulación de pegamentos reticulantes. Si el intervalo de
reblandecimiento de la capa de reblandecimiento a menor temperatura
en el banco de Kofler está claramente por encima de 100ºC, entonces
es posible fabricarla sin capa de separación adicional mediante un
enfriamiento específico de la capa que funde a baja temperatura.
Tales láminas de poliamida se describen, por ejemplo, en el
documento US 3.762.986 (Allied Chemical Corporation). Las láminas
correspondientes con una capa de copoliamida y una capa de TPU se
describen en el documento EP 0 382 236 (BF Goodrich).
Sin embargo, muchas veces existe el requisito de
seleccionar las materias brutas del adhesivo termofusible o de
sellado para la capa de reblandecimiento a menor temperatura de tal
manera que tengan un intervalo de reblandecimiento comparativamente
bajo de inferior a 100ºC para que no dañen durante el procesamiento
el material que va a laminarse o revestirse. Un requisito tal es
corriente, por ejemplo, para el revestimiento de plásticos
espumados. Sin embargo, para esta aplicación son habituales
adhesivos termofusibles con intervalos de reblandecimiento en el
banco de Kofler de inferiores a 100ºC. Los puntos de fusión o
máximos de los intervalos de fusión de las materias primas de
adhesivos corrientes en el mercado del menor reblandecimiento son de
aproximadamente 50ºC, medidos según DIN 53 736. Debido a las
distribuciones de pesos moleculares y tamaños de la unidad
cristalina habituales en los plásticos, la fusión o el
reblandecimiento de un material tal se extiende por un intervalo de
temperatura más amplio de frecuentemente hasta 20ºC, lo que
condiciona que estos materiales también puedan poseer incluso a
temperaturas ambiente más calientes una tendencia apreciable a la
adhesión o tendencia a la adherencia y, por tanto, frecuentemente
se clasifican como permanentemente adhesivos.
Si las láminas para laminado se fabrican con una
capa de resinas poliméricas de reblandecimiento a muy baja
temperatura, entonces a menudo es necesario una capa de separación
para guiarlas sobre los rodillos durante la fabricación y/o para
impedir la adherencia en la bobina, ya que los materiales
permanentemente adhesivos de este tipo ocasionan que una banda, que
por una cara está forrada con una capa de pegamento tal y se bobina
en un carrete, o una bobina o un fardo, ya no pueda extraerse del
carrete porque el anverso se pega con el reverso. Para influir la
procesabilidad de un carrete tal no debe tener lugar necesariamente
un pegado permanente en la bobina. En materiales elásticos como los
TPU, incluso aumentos insignificantes de la fuerza necesaria para
la extracción pueden llevar además a que se deformen tan fuertemente
bajo la carga de tracción que ya no puedan volver a procesarse con
seguridad.
Por tanto, para solventar la desventaja
expuesta, en las láminas para laminado elásticas conocidas según el
estado de la técnica, las superficies libres de capa de pegamento
están provistas de bandas de cubrimiento o de separación, que
pueden quitarse fácilmente de nuevo antes del procesamiento de la
banda o la adhesión con un sustrato. Según el estado de la técnica,
por el término capa de cubrimiento o de separación se entiende una
banda que cubre al menos una de las dos caras de las láminas para
laminado conocidas según el estado de la técnica y se bobina con la
lámina para laminado para impedir con esto un pegado o adherencia de
las capas individuales del carrete en la bobina. Al extraer la
lámina para laminado del carrete, la capa de separación permanece
en una cara de la lámina para laminado, pero debe separarse de ésta
antes de la utilización prevista de la lámina para laminado.
Si deben fabricarse láminas para laminado que
estén provistas de una capa de sellado o de adhesivo termofusible
que reblandezca por debajo de 100ºC, entonces según el estado de la
técnica siempre es necesaria al menos una capa de separación para
evitar con seguridad la adherencia en la bobina. Las estructuras de
este tipo de TPU se describen, por ejemplo, en el documento DE 1
964 059 (Kalle). El documento JA 61 086 262 (Toppan Printing), el
documento EP 0 002 465 (Bayer) o el documento EP 0 024 740 (Plate
Bonn) describen otros procedimientos para la fabricación de láminas
de este tipo. El último documento mencionado describe incluso la
posibilidad de proveer la lámina para laminado por ambas caras de
una lámina de separación o protectora.
En el caso más sencillo, como capas de
separación para láminas para laminado con al menos una capa del
grupo de los materiales termoplásticos industriales anteriormente
mencionados, que contiene poliamidas, poliésteres y TPU, pueden
utilizarse láminas de polietileno que, por ejemplo, incluso sin
siliconar, no se adhieren permanentemente a láminas adhesivas
termofusibles sensibles a la presión de poliuretanos, copoliamidas y
copoliésteres y, por tanto, pueden extraerse sin más tratamiento.
Las capas de separación según el estado de la técnica también
pueden estar compuestas por papeles, láminas u otros materiales de
banda provistos de silicona u otros materiales antiadherentes
corrientes, como por ejemplo politetrafluoroetileno.
\newpage
Los materiales de la capa de separación
condicionan una fabricación propia mediante la que se encarecen las
láminas para laminado ofrecidas. Además, principalmente no son
deseadas por el procesador, ya que éste debe desbobinar por
separado la capa de separación y muchas veces desecharla. Por tanto,
contribuyen al encarecimiento de la utilización de láminas para
laminado y representan un impacto medioambiental adicional.
Debido al carácter romo poco deslizante de las
superficies lisas de la capa de bajo reblandecimiento de las
láminas para laminado, durante la fabricación y procesamiento
(posterior) deben tomarse distintas precauciones para posibilitar
un guiado rápido y sin problemas de las bandas de láminas durante la
fabricación, aplicación o confección. En el uso de láminas romas se
plantea problemática la formación de arrugas, que se forman bajo la
carga de tracción, y deben alisarse antes de enrollarse en la bobina
o el contacto con el sustrato. Para esto se considera, entre otros,
la utilización de rodillos recubiertos y el uso de rodillos
ensanchadores que superan la medida habitual. En este contexto
existe el interés urgente, especialmente del procesador, de un
guiado de las bandas simplificado y por tanto más económico.
Además, alternativamente al uso de materiales de
capa de separación se conoce el equipamiento de materiales
pegajosos o adherentes con lubricantes de tal manera que se consiga
un deslizamiento sobre las máquinas y se impida una adherencia en
la bobina. Con el uso de tales materiales en la capa de
reblandecimiento a menor temperatura de la lámina para laminado se
modifican las propiedades adhesivas de esta capa. Los sistemas
conocidos para esto tienen la desventaja de que la capacidad y la
resistencia adhesiva o sellado cambian mediante la ocupación de las
superficies de tal manera que, mediante una adaptación de los
parámetros de procesamiento como temperatura, presión y tiempo,
tampoco se consigue el nivel inicial del material sin proveer. Tales
sistemas lubricantes, deslizantes o antiadherentes se describen,
por ejemplo, por Brotz en Taschenbuch der
Kunststoffe-Additive, Gächter, Müller (Hrsg.), 2ª
edición, editorial Hanser, Munich 1983.
Igualmente se conoce la estampación de
estructuras finas en una cara de la lámina, de manera que se
minimiza la superficie de contacto del anverso y el reverso de la
lámina para laminado. Sin embargo, en este caso, según el estado de
la técnica es necesario en al menos una capa la adición de una
pequeña proporción de cera para impedir con seguridad la
adherencia. En este caso, mediante la migración de la cera a la
superficie de la lámina también se produce la reducción no deseada
de las propiedades adhesivas.
El planteamiento del problema de la presente
invención se basa ahora en proporcionar una lámina para laminado
adecuada para revestir materiales porosos que pueda almacenarse sin
capa de separación sobre la cara que funde a mayor temperatura o
que funde a menor temperatura sin que, en este sentido, se adhiera
en la bobina y sin que se pierdan sus propiedades adhesivas en
caliente. Además, debe poder guiarse más fácilmente por las máquinas
convencionales que las láminas para laminado conocidas según el
estado de la técnica. Además, deben poder procesarse en las
condiciones habituales para las láminas para laminado conocidas.
Entre éstas se encuentran especialmente el procesamiento en
calandrias para laminado térmico, al igual que el procesamiento en
laminadores térmicos de lecho plano y la unión de láminas para
laminado activadas con sustratos en una prensa conectada aguas
debajo de la estación de
activación.
activación.
Según la invención se logró proporcionar una
lámina para laminado que satisfacía los requisitos mencionados que
se caracteriza porque la lámina está compuesta por al menos una capa
de TPU que funde a mayor temperatura, siendo su intervalo de
reblandecimiento en el banco de Kofler superior a 100ºC y el valor
medio del intervalo de reblandecimiento al menos 15ºC superior al
de la capa de reblandecimiento a menor temperatura, y una capa de
reblandecimiento a menor temperatura de un material de adhesivo
termofusible que reblandece por debajo de 100ºC en el banco de
Kofler de las clases de sustancias de las poliamidas, poliésteres
y/o poliuretanos termoplásticos con al menos un componente
minoritario de una de las clases de sustancias mencionadas a
continuación. Los componentes minoritarios proceden según la
invención de clases de concentrados de aditivos basados en resinas
poliméricas que contienen componentes de sustancias activas que
comprenden
a) partículas inorgánicas
b) partículas orgánicas,
en los que las partículas presentan un tamaño
medio de partícula inferior a 15 \mum.
La capa de TPU que funde a mayor temperatura se
corresponde en lo referente a sus constituyentes de formulación a
las láminas de TPU conocidas según el estado de la técnica.
En una forma de realización especialmente
preferida, las láminas según la invención contienen como componente
de matriz de los concentrados de aditivos poliuretanos
termoplásticos que funden al menos 15ºC por encima del componente
de adhesivo termofusible de poliuretano que funde a menor
temperatura.
En otra forma de realización, en las láminas
según la invención pueden usarse polietilenos como componentes de
matriz de los concentrados de aditivos añadidos a la capa de
reblandecimiento a menor temperatura. Se prefieren especialmente
polietilenos de alta presión, también conocidos como polietilenos de
baja densidad.
Según la invención son adecuadas partículas con
un tamaño medio de partícula inferior a 15 \mum, que están
contenidas en los concentrados de aditivos añadidos a la capa de
reblandecimiento a menor temperatura. El análisis granulométrico es
ventajosamente adecuado para determinar el diámetro de partícula,
por ejemplo, según DIN 53 477. Son especialmente adecuadas las
partículas que contienen SiO_{2} o polímeros de estireno.
Dado el caso, entre la capa de TPU de
reblandecimiento a mayor temperatura y la capa de reblandecimiento a
menor temperatura del material de adhesivo termofusible de las
clases de sustancias anteriormente mencionadas pueden intercalarse
más capas de resinas termoplásticas.
El componente minoritario añadido al componente
de matriz de la capa de reblandecimiento a menor temperatura
destaca porque en ningún caso ocupa completamente la superficie de
la capa de reblandecimiento a menor temperatura, lo que
perjudicaría las propiedades adhesivas. Los componentes minoritarios
adecuados según la invención poseen un modo de acción que se basa
en que durante la fabricación de las láminas producen zonas o
dominios localmente elevados en la superficie de la capa de
reblandecimiento a menor temperatura de la lámina para laminado
según la invención. Los componentes minoritarios adecuados según la
invención reblandecen o funden y cristalizan o solidifican a
temperaturas más altas que los componentes de matriz adecuados para
la capa de reblandecimiento a menor temperatura de la lámina para
laminado según la invención. Además, la cristalización o
solidificación tienen lugar más rápidamente que en el componente de
matriz. Por tanto, las zonas elevadas pueden actuar en el estado
enfriado de la lámina adhesiva termofusible como separadores entre
dos capas de láminas en la bobina. De tal manera se impide una
adherencia entre el reverso que funde a mayor temperatura de la
lámina para laminado de una capa de láminas y el anverso que funde
a menor temperatura de la lámina para laminado de la siguiente capa
de láminas en contacto en la bobina. Además, las zonas elevadas
posibilitan un excelente deslizamiento por las máquinas de
procesamiento y envasado, de manera que las arrugas que posiblemente
se formen pueden alisarse y las bobinas de láminas consiguen una
extraordinaria uniformidad.
En una forma de realización preferida, la
proporción de componentes minoritarios asciende a entre el 5% en
peso y el 40% en peso de la masa total de la capa de
reblandecimiento a baja temperatura. Para una forma de realización
especialmente preferida, la proporción del componente minoritario en
la masa total de la capa de bajo reblandecimiento está entre el 10%
en peso y el 20% en peso.
Como materiales de partida para el componente de
matriz de la capa que funde a menor temperatura o que reblandece a
menor temperatura son adecuados los adhesivos termofusibles
sensibles a la presión termoplásticos corrientes correspondientes
de los proveedores conocidos en el mercado. Los adhesivos
termofusibles sensibles a la presión de las clases de sustancias
adecuadas según la invención se ofrecen, por ejemplo, bajo los
nombres comerciales Cepatex, Desmocoll, Dynapol, Estane, Griltex,
Iromelt, Irostic, Platamid y Vestamelt. Las materias primas de
adhesivos termofusibles utilizadas según la invención terminan
preferiblemente en hidroxilo. Las materias primas de adhesivos
termofusibles de las clases de sustancias de las poliamidas,
poliésteres y o poliuretanos termoplásticos se ofrecen en
formulaciones más rígidas y que pueden deformarse más fácilmente.
Según la invención se prefieren las formulaciones que pueden
deformarse respectivamente más fácilmente, caracterizadas por el
módulo de elasticidad más bajo.
La viscosidad de las sustancias adecuadas como
materiales de matriz de la capa de reblandecimiento a menor
temperatura se describe favorablemente mediante el índice de flujo
del fundido (MFR). Los índices de flujo del fundido para el
componente de matriz de la capa de reblandecimiento a menor
temperatura de la lámina para laminado según la invención están
preferiblemente entre 1,5 g/10 min y 150 g/10 min, medidos según DIN
53 735 a 160ºC y una masa de prueba de 2,16 kg.
Para la capa que funde a mayor temperatura o que
reblandece a mayor temperatura de TPU elástico se utilizan según la
invención los materiales que actualmente se usan como materias
primas para las láminas de TPU de una sola capa conocidas según el
estado de la técnica, como pueden obtenerse en el mercado, por
ejemplo, bajo los nombres comerciales Dureflex, Platilon, Tuftane y
Walopur, en los que su intervalo de reblandecimiento en el banco de
Kofler está por encima de 100ºC y al menos 15ºC por encima del de la
capa de reblandecimiento a menor temperatura. TPU adecuados se
ofrecen, por ejemplo, bajo los nombres comerciales Desmopan,
Elastollan, Estane, Irogran, Pellethane, Morthane, Tecoflex, Texin
y Uceflex.
Para probar la adecuación según la invención del
componente minoritario añadido a la capa de reblandecimiento a
menor temperatura pueden citarse los bajos coeficientes de
rozamiento, medidos según DIN 53 375, y los bajos valores de
adherencia, medidos según DIN 53 366 a 50ºC.
Según la invención se prefieren láminas para
laminado con un espesor total entre 30 \mum y 200 \mum. El
espesor de la capa que funde a mayor temperatura se elige de tal
manera que no reblandezca esencialmente durante el aporte de calor
en las condiciones de procesamiento. Su espesor está de manera
adecuada entre 10 \mum y 150 \mum. El espesor de la capa de
reblandecimiento a menor temperatura se elige dependiendo del
sustrato que va a cubrirse de tal manera que se consiga un pegado
óptimo. Para sustratos fuertemente porosos se elige, entre otros,
una capa de bajo reblandecimiento más gruesa para que, también en el
caso de superficie irregular del sustrato y derrame parcial
condicionado por ésta de la capa de adhesivo termofusible, se logre
la mayor superficie de pegado posible. Por el contrario, en el caso
de sustratos lisos es suficiente un menor espesor de capa adhesiva
termofusible. Por tanto, para la capa de reblandecimiento a menor
temperatura es adecuado según la invención un intervalo de
espesores entre 10 \mum y 150 \mum.
Para la fabricación de la lámina para laminado
según la invención son especialmente adecuados los procedimientos
de conformado térmico corrientes para el procesado de plásticos en
estructuras planas de varias capas. En este caso sería de mencionar
la fabricación mediante coextrusión, que puede tener lugar según el
procedimiento de láminas planas, por ejemplo con rodillo de colada
o calandria de extracción, o según el procedimiento de láminas
sopladas. Igualmente adecuado para la fabricación de las láminas
para laminado según la invención es el recubrimiento de una lámina
fabricada de capa única con una segunda capa. También el
procedimiento de recubrimiento por transferencia, en el que la
paleta de masa fundida de una capa recubre en primer lugar un
soporte y a continuación tiene lugar la unión a la segunda lámina
fabricada por separado o también recubierta sobre un soporte o
paleta de masa fundida en una calandria u otra herramienta de
presión. También es adecuada la laminación de dos láminas de una
sola capa, posiblemente fabricadas con un soporte. La coextrusión se
prefiere especialmente entre los procedimientos de fabricación
mencionados debido a que puede obtenerse mejor adhesión del
material compuesto.
La lámina para laminado según la invención es
adecuada para sellar materiales porosos, al igual que para dotar
objetos de una superficie de TPU. En este caso, mediante las
excepcionales propiedades de los TPU se consigue una revalorización
en lo referente a la calidad superficial con respecto a la
resistencia a la abrasión y al rayado.
En una aplicación preferida, la lámina según la
invención se pega sobre sustratos porosos. Para ello se procede de
tal manera que, para laminar o sellar sustratos porosos,
especialmente plásticos espumados, materiales textiles, costuras,
materiales no tejidos, cuero y/o cuero desdoblado, con la lámina
para laminado según la invención, la cara de reblandecimiento a
menor temperatura de la lámina se calienta hasta o por encima de su
intervalo de reblandecimiento y la lámina de varias capas se pone en
contacto con el sustrato y, dado el caso, se pega con aplicación de
presión adicional, en el que la cara reblandecida con el intervalo
de reblandecimiento más bajo está orientada hacia el
sustrato.
sustrato.
El aporte de calor a la capa con el intervalo de
reblandecimiento más bajo puede tener lugar, por ejemplo, mediante
aire caliente, fuentes de radiación térmica y/o rodillos calentados.
Esto puede tener lugar directamente sobre la capa de
reblandecimiento a menor temperatura o a través de la capa de
reblandecimiento a mayor temperatura. Según la invención se
prefiere el aporte de calor directamente sobre la capa de
reblandecimiento a menor temperatura. Antes del uso de la lámina
según la invención, ésta puede someterse a una preactivación
térmica.
El sellado con las láminas para laminado según
la invención puede tener lugar mediante laminado térmico, en el que
no debe manejarse ninguna capa de separación interferente o
superflua. El laminado térmico se favorece económicamente por la
eliminación de la capa de separación en comparación con láminas para
laminado con capa de separación, de manera que, además de las
ventajas medioambientales en comparación con el laminado a la llama
por la eliminación de la combustión, se ofrece otro incentivo para
la utilización del laminado térmico. El laminado térmico con
láminas para laminado ofrece además una seguridad de procesamiento
elevada condicionada por otra tecnología y la construcción de
varias capas en comparación con la formación de orificios o poros,
que se originan en el laminado a la llama mediante fusión, de manera
que se realizan espesores de capa reducidos. Por último representan
otra ventaja económica y medioambiental de la lámina para laminado
según la invención.
Un uso igualmente preferido es la utilización
para el sellado de costuras de estructuras cosidas, además de las
costuras ya selladas en la superficie, especialmente de textiles
laminados con láminas, materiales compuestos de textil/tela no
tejida y/o textil/espuma. Las estructuras laminadas con láminas
mencionadas pueden haberse fabricado tanto por laminado a la llama
como térmico. Mediante el cosido, las estructuras enlazadas también
pueden protegerse del paso de fluidos en la zona de las costuras
mediante la utilización de las láminas para laminado según la
invención. Para sellar las costuras se utilizan preferiblemente
tiras estrechas de las láminas para laminado según la invención,
las denominadas cintas. El ancho de las cintas está preferiblemente
entre 20 mm y 50 mm.
Las costuras de las estructuras anteriormente
mencionadas pueden encerrarse o solamente cubrirse, dependiendo del
diseño de la costura, por las láminas para laminado según la
invención. En el sellado de costuras tiene lugar normalmente el
pegado de la cara que funde a menor temperatura de la lámina para
laminado sobre la cara laminada con láminas de las estructuras
anteriormente mencionadas. En la zona de cruces de costuras, el
sellado de la segunda costura que cruza la primera costura sellada
también tiene lugar mediante el pegado de la cara que funde a menor
temperatura de la lámina para laminado para la segunda costura con
la cara que funde a mayor temperatura de la lámina utilizada para
el sellado de la primera costura.
Las láminas según la invención pueden
modificarse en una o ambas caras en sus propiedades superficiales
con los procedimientos de tratamiento físicos y químicos conocidos,
como por ejemplo el tratamiento corona.
Las láminas descritas en el marco de los
siguientes ejemplos y ejemplos comparativos se fabricaron mediante
coextrusión de láminas sopladas. Las extrusoras adecuadas para la
disgregación de las resinas termoplásticas se describen en su
construcción, por ejemplo, por Wortberg, Mahlke y Effen en:
Kunststoffe, 84 (1994) 1131-1138, por Pearson en:
Mechanics of Polymer Processing, Elsevier Publishers, Nueva York,
1985 o por la empresa Davis-Standard en: Paper,
Film & Foil Converter 64 (1990) pág. 84 - 90. Las herramientas
para moldear la masa fundida en láminas se explican, entre otros,
por Michaeli en: Extrusions-Werkzeuge, editorial
Hanser, Munich 1991.
\newpage
Ejemplo
A
Con ayuda de una herramienta para láminas
sopladas de dos capas se fabricó una lámina cuya capa que funde a
mayor temperatura estaba formada por un TPU de éster habitual en el
comercio de dureza Shore A 93. A esta capa de 50 \mum de espesor
se le añadieron los aditivos habituales, como separadores y ceras.
Todos los componentes utilizados para esta capa se fundieron
conjuntamente en una prensa extrusora.
La capa de reblandecimiento a menor temperatura
se formó a partir de un material de adhesivo termofusible de TPU,
al que se añadió 10% en peso de una mezcla básica que contenía
SiO_{2} basada en un TPU de éster habitual en el comercio de
dureza Shore A 86. El concentrado de aditivos tenía una proporción
de SiO_{2} de aproximadamente el 50% en peso. El tamaño medio de
partícula del SiO_{2} era inferior a 6 \mum. Los componentes
necesarios para la formación de esta capa de reblandecimiento a
menor temperatura de 25 \mum de espesor se plastificaron con otra
prensa extrusora.
Las dos corrientes de masa fundida se
superpusieron en un cabezal para láminas sopladas de dos capas y se
aplicaron de éste. La paleta de masa fundida anular se enfrió
mediante soplado con aire, a continuación se colocó en plano, se
recortó en la zona de los bordes, de manera que pudieron separarse
dos bandas de láminas. Éstas se bobinaron en bobinadoras
separadas.
Ejemplo
B
Se fabricó una lámina de dos capas análogamente
a la construcción descrita en el ejemplo A. Sin embargo, a la capa
de reblandecimiento a menor temperatura se le añadió un concentrado
de aditivos que contenía partículas de poliestireno en una matriz
de TPU de éter de dureza Shore A 87. La proporción añadida de esta
mezcla de aditivos ascendió al 10% en peso, referido a la masa de
la capa de reblandecimiento a menor temperatura. La proporción de
poliestireno en la mezcla básica ascendió a menos del 50% en peso.
El tamaño medio de partícula del poliestireno era inferior a 10
\mum.
Ejemplo
C
Se fabricó una lámina de dos capas análogamente
a la construcción descrita en el ejemplo A. Sin embargo, a la capa
de reblandecimiento a menor temperatura se le añadió 10% en peso de
un concentrado de aditivos que contenía SiO_{2} en una matriz de
polietileno de alta presión.
La proporción de SiO_{2} en la mezcla básica
ascendió a aproximadamente el 50% en peso. El tamaño medio de
partícula era inferior a 15 \mum.
Ejemplo comparativo
1
Con ayuda de una herramienta para láminas
sopladas de tres capas se fabricó una estructura de láminas para
laminar habitual en el comercio cuya capa de TPU que funde a mayor
temperatura se formó a partir de un TPU de éster habitual en el
comercio de dureza Shore A 93. A esta capa de 50 \mum de espesor
se le añadieron los aditivos habituales, como separadores y ceras.
Todos los componentes utilizados para esta capa se fundieron
conjuntamente en una prensa extrusora.
La capa de reblandecimiento a menor temperatura
de 25 \mum de espesor se formó a partir de un material de
adhesivo termofusible de TPU. Los componentes necesarios para la
formación de esta capa de reblandecimiento a menor temperatura se
plastificaron con otra prensa extrusora.
Para impedir una adherencia de la lámina en la
bobina, en una tercera prensa extrusora se fundió polietileno como
material de capa de separación y se aplicó como capa de 30 \mum de
espesor.
Las tres corrientes de masa fundida se
superpusieron en un cabezal para láminas sopladas de tres capas y se
aplicaron de éste. La paleta de masa fundida anular se enfrió
mediante soplado con aire, a continuación se colocó en plano, se
recortó en la zona de los bordes, de manera que pudieron separarse
dos bandas de láminas. Éstas se bobinaron en bobinadoras
separadas.
La capa de separación de PE se desbobinó en una
operación de trabajo separada una semana después de la fabricación
de la lámina de tres capas para las muestras analizadas en el marco
de los ensayos.
Ejemplo comparativo
2
Se fabricó una lámina de dos capas análogamente
a la construcción descrita en el ejemplo A. A la capa de
reblandecimiento a menor temperatura no se le añadió ningún aditivo
adicional, de manera que se formó exclusivamente por TPU de
reblandecimiento a menor temperatura. Esta lámina se adhirió en la
bobina, es decir, un desenrollado de la banda de lámina sólo fue
posible bajo una fuerza empleada claramente elevada y con
deformación de la lámina.
Ejemplo comparativo
3
Se fabricó una lámina de dos capas análogamente
a la construcción descrita en el ejemplo A. Sin embargo, a la capa
de reblandecimiento a menor temperatura se le añadió un concentrado
de aditivos que, adicionalmente a los separadores de SiO_{2},
también contenía ceras y lubricantes. La proporción añadida de este
aditivo ascendió al 10% en peso, referido a la masa de la capa de
reblandecimiento a menor temperatura. La proporción de SiO_{2} en
la mezcla básica fue como en el ejemplo A, aproximadamente del 50%
en peso. El tamaño medio de partícula del SiO_{2} era inferior a
6 \mum.
Ensayos en las muestras fabricadas en el marco
de los ejemplos y ejemplos comparativos:
El comportamiento de desbobinado se ensayó
mediante desenrollado manual en un carrete de láminas sujeto en un
dispositivo de desbobinado.
Los coeficientes de fricción estática y dinámica
de la cara de reblandecimiento a menor temperatura de las láminas
fabricadas en el marco de los ejemplos y ejemplos comparativos se
determinaron según DIN 53 375 en el contacto lámina/metal.
El ensayo de tracción en las láminas fabricadas
en el marco de los ejemplos y ejemplos comparativos se realizó
según DIN 53 455-7-5. Las probetas
de ensayo se cortaron de la lámina transversalmente a la dirección
de la máquina.
La profundidad de la rugosidad de la cara de la
lámina de reblandecimiento a menor temperatura se analizó mediante
barrido mecánico con un rugosímetro Perthometer de la empresa
Feinprüf-Perthen. La profundidad de la rugosidad
indicada se corresponde con la definición dada en DIN 4768/1.
El valor de adherencia normalizado se determinó
según DIN 53 366 a 50ºC.
Los valores indicados para el intervalo de
reblandecimiento en el banco de calor de Kofler se basan en el
procedimiento interno descrito a continuación. En un banco de calor
de Kofler se colocan trozos (de láminas) del plástico que va a
analizarse con un área de la base de al menos 1 mm^{2}. Después de
que estos trozos se hayan colocado al menos 60 s en el banco de
calor de Kofler, con un escalpelo se determina en qué posición del
banco de calor los trozos de prueba de plástico se deforman
plásticamente por la cara sin acción de una gran fuerza. Entonces,
la posición en el banco de calor de Kofler se correlaciona con la
temperatura. Los valores máximos y mínimos determinados en
distintos trozos de prueba fijan el extremo superior e inferior del
intervalo de reblandecimiento.
Los datos reproducidos en la siguiente tabla,
que caracterizan las láminas en lo referente a las propiedades
según la invención, muestran claramente que las láminas según la
invención descritas en los ejemplos tienen ventajas en comparación
con las láminas para laminado con una capa de bajo reblandecimiento
sin proveer representadas en el marco de los ejemplos
comparativos.
La rugosidad superficial de la capa adhesiva
termofusible de las láminas de los ejemplos según la invención es,
en comparación con la lámina del ejemplo comparativo 1, más del
triple. Esto condiciona la capacidad de bobinado sin medio de
separación, que no puede conseguirse para la lámina del ejemplo
comparativo 2. Igualmente, la mayor rugosidad superficial
condiciona un mejor comportamiento de deslizamiento, caracterizado
por bajos coeficientes de fricción estática y dinámica para las
láminas fabricadas en el marco de los ejemplos.
Los valores allí determinados son menores que
los valores que se determinaron en la lámina del ejemplo comparativo
1 después de desbobinarse la capa de separación de PE. Sólo se
determinan valores más favorables en la lámina dotada de
lubricantes adicionales del ejemplo comparativo 3.
Los valores obtenidos del ensayo de tracción,
que están dentro del margen de variación habitual para láminas
elásticas, prueban que, mediante la adición de los concentrados de
aditivos, no tiene lugar un perjuicio de las propiedades mecánicas
de las láminas modificadas en comparación con la lámina de
comparación 1 no provista.
El valor de adherencia normalizado para las
láminas descritas en los ejemplos A, B y C, que es inferior al que
se determinó para el ejemplo comparativo, prueba de manera
sorprendente la acción según la invención de los aditivos según la
invención: mientras que la cara de reblandecimiento a menor
temperatura no dotada de la lámina del ejemplo comparativo 1 ya
empieza a mostrar a 50ºC una tendencia apreciable a la adherencia,
éste no se da todavía en las láminas fabricadas en el marco de los
ejemplos.
Para evaluar la resistencia del material
compuesto, especialmente de la proporción adhesiva de la resistencia
del laminado, las caras de reblandecimiento a menor temperatura de
las láminas para laminado descritas en los ejemplos y ejemplos
comparativos se laminaron sobre la cara pretratada con corona de una
lámina de una sola capa de TPU habitual en el comercio del tipo
Walopur 2102 AK, 50 \mum. El laminado entre dos rodillos
calentados tuvo lugar con una máquina de laminado térmico Paperplast
del modelo "Jolly". La estación de rodillos de laminado
compuesta por un par duro/blando con 400 mm de ancho se calentó a
una temperatura de 126ºC. La presión de aplicación de los rodillos
fue de 100 bar (10 MPa). Para manipular las láminas de TPU sin
tensión a la velocidad de avance de 2 m/min, éstas se colocaron
entre dos láminas de propileno orientado del tipo Walothen C 20 SE.
En el laminado no se produjo ninguna unión entre la lámina de TPU o
para laminado y la lámina de polipropileno. Para proporcionar dos
extremos de sujeción para el experimento de pelado caracterizador,
en una cara de la construcción descrita se colocó entre la lámina
para laminado y la lámina de TPU de una sola cara otra tira del
material de lámina de propileno anteriormente mencionado como capa
de separación.
De los laminados producidos, lámina de una sola
capa de TPU/lámina para laminado, se cortaron tiras de prueba de
dimensiones 210 x 15 mm y la máxima fuerza de pelado que apareció se
determinó con una máquina de ensayos de tracción universal de la
empresa Frank.
Para el posterior análisis de las propiedades de
pegado de las láminas fabricadas en el marco de los ejemplos y
ejemplos comparativos, éstas se utilizaron en un máquina de sellado
de costuras de la empresa Ardmel en modelo estándar ("New MK III
Seam Sealing System").
En este modelo de la máquina, la cinta se sopla
con aire caliente por la cara del adhesivo termofusible, se funde y
se presiona contra el sustrato entre dos rodillos de presión (par
goma/acero). El rodillo de presión de acero presenta axialmente una
muesca para guiar la costura que va a cubrirse.
En los experimentos no se modificaron los
parámetros de los aparatos optimizados en experimentos preliminares
velocidad de accionamiento de los rodillos (ajuste del aparato: 5),
velocidad de circulación del aire caliente (ajuste del aparato: 60
SCFH) y presión de aplicación de los rodillos (ajuste del aparato:
1,5 bar (150 kPa)).
Como sustratos se utilizaron estructuras
laminadas a la llama textil/espuma cortada/Walopur 2102 AK, 35
\mum. Las cintas se pegaron a la cara de Walopur 2102 AK
previamente tratada con corona.
La adhesión del material compuesto de cintas de
las láminas descritas en los ejemplos y ejemplos comparativos se
analizó a una temperatura del aire caliente de 265ºC en una serie de
experimentos con Walopur 2102 AK (estructura laminada a la llama,
véase anteriormente).
La evaluación de las propiedades de adhesión/del
material compuesto de las cintas tuvo lugar mediante pruebas de
extracción manual en los materiales compuestos enfriados (24 h
después del pegado). La valoración de las propiedades adhesivas se
basó en la siguiente escala de fenómenos observados que aparecieron
en la extracción lenta/cuidadosa del sustrato:
1. fácil desprendimiento de la lámina base (mal
pegado)
2. desprendimiento de la lámina base con
deformación de la lámina base
3. desprendimiento de la lámina base con
desprendimiento simultáneo de la lámina base de la espuma que se
encuentra debajo (buen pegado).
Los patrones de desprendimiento observados están
sujetos a variaciones, que parcialmente están condicionadas por la
máquina: al inicio del proceso de cintas, la cinta se calienta
brevemente sin avance de los rodillos de presión, fundiéndose con
seguridad el adhesivo termofusible, de manera que los mejores
resultados de pegado también se consiguen en los primeros
centímetros del trayecto de pegado. Tan pronto como la máquina para
cintas se encuentra en funcionamiento estacionario se logran
propiedades de adhesión comparativamente peores. La evaluación tuvo
lugar en zonas en las que puede partirse de un proceso de cintas
estacionario.
Los experimentos de adhesión representados en la
tabla muestran que, mediante la modificación de la capa de
reblandecimiento a menor temperatura con uno de los concentrados de
aditivos según la invención, las propiedades adhesivas de esta capa
de adhesivo termofusible no se perjudican en un modo que supere las
variaciones habituales.
Claims (10)
1. Lámina de al menos dos capas con al menos una
cara que reblandece a menor temperatura y al menos una cara que
reblandece a mayor temperatura, caracterizada porque la cara
de reblandecimiento a mayor temperatura está compuesta
esencialmente por un poliuretano termoplástico que reblandece por
encima de 100ºC en el banco de Kofler y el valor medio del
intervalo de reblandecimiento está al menos 15ºC por encima del de
la capa de reblandecimiento a menor temperatura, y el componente de
matriz de la cara de reblandecimiento a menor temperatura está
compuesto por al menos un material termoplástico adhesivo en
caliente del grupo que comprende poliamidas, poliésteres y
poliuretanos con un valor medio del intervalo de reblandecimiento en
el banco de Kofler de inferior a 100ºC y a la capa de
reblandecimiento a menor temperatura se le ha añadido al menos un
componente adicional del grupo que comprende
a) concentrados de aditivos que contienen
partículas inorgánicas,
b) concentrados de aditivos que contienen
partículas orgánicas
con resinas de matriz termoplásticas, en la que
los concentrados de aditivos añadidos a la capa de reblandecimiento
a menor temperatura contienen partículas con un tamaño medio de
partícula inferior a 15 \mum.
2. Lámina según la reivindicación 1,
caracterizada porque como componente de matriz de los
concentrados de aditivos se utilizan poliuretanos termoplásticos
que funden al menos 15ºC por encima del componente de adhesivo
termofusible de poliuretano que funde a menor temperatura.
3. Lámina según la reivindicación 1,
caracterizada porque como componente de matriz de los
concentrados de aditivos añadidos a la capa de reblandecimiento a
menor temperatura se usa polietileno.
4. Lámina según la reivindicación 3,
caracterizada porque como componente de matriz de los
concentrados de aditivos añadidos a la capa de reblandecimiento a
menor temperatura se usa polietileno de alta presión.
5. Lámina según una de las reivindicaciones
precedentes, caracterizada porque las partículas añadidas a
la capa de reblandecimiento a menor temperatura mediante un
concentrado de aditivos contienen dióxido de silicio.
6. Lámina según una de las reivindicaciones 1 a
4, caracterizada porque las partículas añadidas a la capa de
reblandecimiento a menor temperatura mediante un concentrado de
aditivos contienen polímeros de estireno.
7. Lámina según una de las reivindicaciones
precedentes, caracterizada porque los componentes del
concentrado de aditivos añadidos a la resina de matriz de la capa
de reblandecimiento a menor temperatura están contenidos en
proporciones entre el 5% en peso y el 40% en peso y con especial
preferencia entre el 10% en peso y el 20% en peso en la capa de
reblandecimiento a menor temperatura, respectivamente referidos a la
masa total de las materias primas contenidas en la capa de
reblandecimiento a menor temperatura.
8. Lámina según una de las reivindicaciones
precedentes, caracterizada porque tiene un espesor total
entre 30 \mum y 200 \mum, ascendiendo el espesor de la capa de
reblandecimiento a mayor temperatura a entre 10 \mum y 150 \mum
y el espesor de la capa de reblandecimiento a menor temperatura
entre 10 \mum y 150 \mum.
9. Lámina según una de las reivindicaciones
precedentes, caracterizada porque se fabricó según uno de los
procedimientos de procesamiento termoplástico para moldear
estructuras planas de varias capas que comprenden coextrusión,
recubrimiento, recubrimiento por transferencia y laminado.
10. Procedimiento para laminar o sellar
sustratos porosos, especialmente plásticos espumados, materiales
textiles, costuras, telas no tejidas, cuero y/o cuero desdoblado
con una lámina de al menos dos capas con al menos una cara que
reblandece a menor temperatura y al menos una cara que reblandece a
mayor temperatura (lámina para laminado) según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la cara de
reblandecimiento a menor temperatura de la lámina se calienta hasta
o por encima de su intervalo de reblandecimiento y la lámina de
varias capas se pone en contacto y se pega con el sustrato, en el
que la cara reblandecida con el intervalo de reblandecimiento más
bajo está orientada hacia el sustrato.
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